CN112239917A - 一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布及其制备的加湿过滤网材料 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，解决了现普通设备及工艺条件下生产的聚酯纺粘（热轧）非织造布过滤效率低、硬挺度差、强度不够及过滤阻力较大等存在的技术问题。本发明产品采用100%聚酯纤维，透气量增加80%、阻力降低50%、过滤效率提高10～15%；具有良好的硬挺度，硬挺度提高30%，经密褶后耐压性极高，不易变形；抗拉强度高，具有更高的拉伸断裂性、抗撕裂性和耐顶破性能，具有环保、无毒、无异味、分布均匀、耐高温、耐酸碱腐蚀性能稳定、透气量大高效低阻等特点。本发明产品经过抗菌浸渍处理，可用作加湿过滤材料。

Description

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布及其制备的加湿 过滤网材料

技术领域

本发明属于过滤材料领域，特别涉及一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布及其制备的加湿过滤网材料。

背景技术

随着现代工业技术的迅速发展，生产工作生活对环境空气洁净度要求越来越高，许多生产环境、居住环境要达到高等级的空气洁净度，所选用的过滤材料就需要有高效率、低阻力的过滤性能。目前，高效、亚高效等打褶过滤器大部分还在使用玻纤滤纸为主要过滤材料，这种滤纸虽然具有对微细粒子高效捕集、易打折加工等优点，但因为滤纸中纤维结构密集，且纤维间孔隙小且少，导致过滤阻力大。为了改善玻璃滤纸的缺陷，人们开始选用纺粘非织造布作为滤材。理想结构的过滤材料必须具有以下几个条件：(1)透气量大；(2)过滤效率高；(3)过滤阻力小，压力损失低；(4)有足够的强度及硬挺幅度，尺寸稳定，耐磨性好。

现有技术中，纺粘丙纶及丙纶熔喷非织造布，尤其是丙纶熔喷非织造布能满足过滤效率高，过滤阻力较小的需求，但透气量较小，而且强度低、硬挺度差。CN 104786590 B报道了“一种玻纤聚酯纺粘非织造布”，采用玻纤作为抗拉力线束，通过针刺缠绕固结上层布体、抗拉力线束、下层布体，来提高其抗拉强度，工艺较为繁琐。此外，普通设备及工艺条件下生产的聚酯纺粘（热轧）非织造布，虽然，能较好地解决纺粘丙纶（熔喷）非织造布强度低的问题，透气量也较大，有的空气阻力也较小，但过滤的最重要指标过滤效率低，且硬挺度不够。也有通过添加硬挺整理剂来提高硬挺度，如“聚酯纺粘非织造干花基材工艺与热轧技术研究（硕士论文）”提出的硬挺整理剂低甲醛三聚氰胺树脂。现有制备工艺中，大部分生产宽度为1.8 m的非织造布，极少生产宽度为2.4 m的非织造布。这是因为，宽度增加，工艺难度也增加，生产的非织造布产品在抗拉强度等物理性能要明显低于1.8 宽幅的非织造布。

非织造布的过滤性能影响因素较多，其中喷丝孔孔径、形状、刻花形状、深度及刻花密度对过滤性能影响较大。刻花密度较大会影响非织造布的抗拉强度等物理性能，而密度小则会影响其过滤性能。不同形状、大小的刻花在同等密度条件下，也对过滤性能有较大影响。

聚酯纤维为主原料制成的滤材，其对0.3～0.5 μm颗粒捕集效率约在50%左右。而对于后处理的非织造布过滤材料，后处理剂的含量也会影响其透气性。加湿过滤网材料通常情况下会对非织造布基布进行抗菌处理，选取的抗菌剂种类较多，主要有生物碱类、苷类、皂苷、醇类、醌类、有机酸及精油类等化合物。如CN 10546837 A“加湿过滤介质以及加湿过滤器”报道了抗菌性的植物多酚类提取物。

发明内容

本发明提供的高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布能弥补上述不足，采用100%聚酯纤维作为原料，不添加其他物质，工艺简单，满足透气量大、过滤效率高、过滤阻力小，压力损失小及有足够的强度及硬挺幅度，尺寸稳定，耐磨性好等性能。根据不同使用要求，调节工艺参数或进行后处理，可广泛应用于光/冷触媒、除甲醛颗粒、活性炭海绵、活性炭蜂窝滤网、加湿过滤网材料、型风全热交换芯等高效低阻过滤材料领域。本发明还将所制成的非织造布进行抗菌浸渍处理，用作加湿过滤材料。

本发明的技术方案为原料聚酯切片（熔点265℃，粘度0.68 dl/g）在160℃下结晶干燥10 h；螺杆295℃熔融挤出，经溶体过滤器后，计量泵转速3～35转/min定量输出纺丝，喷丝板孔径0.2～0.8 mm，孔数：小块23～135孔，整块400孔～3000孔/M，孔形状：圆形、三叶形等；冷却至19～22℃；于压力2～8 Bar条件下气流牵伸；网帘成网后，经上下压辊预加固；再通过轧机热轧加固，此时线压力100～150 N,加热温度200～300℃，刻花密度为60~80%，刻花深度0.01～0.1 mm，刻花槽形状：三角形、U形、梯形等；经卷绕，倒布分切；称重包装后成品入库。刻花均匀分布，其大小对非织造布的抗拉强度和透气量有较大影响。刻花越大，透气性越好，抗拉强度越低。

本发明将传统的小块喷丝板管式牵伸改为为整块喷丝板狭缝式牵伸，提高产品的均匀性，使产品透气均匀。热轧工艺会影响产品的强度和硬挺度，本发明最大线压力达到150 N，可极大提高产品强度及硬挺度。喷丝板孔形状会影响产品透气量，本发明选用三叶形和圆形，可极大提高产品透气量。热轧机热轧辊辊刻花形状、深度及刻花槽形状影响产品过滤性能，本发明选用刻花深度0.01～0.1 mm，刻花槽形状为三角形、U形、梯形等中的一种，进一步优选为锐角等腰三角形或等边三角形、底角为60°≤θ＜90°的梯形，可提高产品过滤效率、降低过滤阻力。刻花密度为60～80%，刻花大小为1200～1600个/m2，排列方式为平行均匀分布，即刻花正反相间且平行。

本发明选用PET制成的非织造布本身也具有疏水性，对霉菌有较好的抑制效果。再选用植物亲水性提取物，包括丁香提取物、茶叶提取物、柠檬草提取物、肉桂草提取物、藿香提取物，均对霉菌等有较好的抑制效果。

本发明的有益效果：相比普通热轧产品，本发明产品采用100%聚酯纤维，透气量增加80%、阻力降低50%、过滤效率提高10～15%；具有良好的硬挺度，硬挺度提高30%，经密褶后耐压性极高，不会变形；抗拉强度高，具有更高的拉伸断裂性、抗撕裂性和耐顶破性能，因此，能极大提高本发明产品的使用寿命。经过后处理后，可应用于不同领域。如，经抗菌浸渍处理，可用于加湿过滤领域。

附图说明

图1为刻花为等边三角形的无纺布，刻花密度为80%，刻花大小为1600个/m2，排列方式为平行均匀分布。

图2为图1局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其制备步骤如下：

S1.原料聚酯切片（熔点265℃，粘度0.68 dl/g）在160℃下结晶干燥10 h；

S2.螺杆295℃熔融挤出，经溶体过滤器后；

S3.计量泵转速3～35转/min定量输出至纺丝；

其中喷丝板孔径0.8 mm，孔数：小块23-135孔，整块400孔-3000孔/M，孔形状：圆形、三叶形等的一种；

S4.冷却至19～22℃；于压力2～8 Bar条件下气流牵伸（狭缝式）；

S5.网帘成网后，经上下压辊预加固，再通过轧机热轧加固；

其中线压力150 N，加热温度300℃，刻花密度为80%，刻花大小为1600个/m2，刻花深度0.1 mm，排列方式为正反相间且平行均匀分布，刻花槽形状为三角形、U形、梯形等中的一种；

S6.经卷绕，倒布分切，称重包装后成品入库。

其中，产品厚度为0.3 mm，产品宽度为2.4 m，克重为240 gsm。

实施例2：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔径为0.5mm，线压力120 N，加热温度250℃，刻花深度为0.05 mm，大小为1400个/m2，密度为70%，产品厚度0.5 mm。其余同实施例1。.

实施例3：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔径为0.2 mm，线压力100N，加热温度200℃，刻花深度为0.01 mm，大小为1200个/m2，密度为60%，产品厚度0.5 mm。其余同实施例1。

实施例4：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔形状为圆形。其余同实施例2。

实施例5：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔形状为三叶形。其余同实施例2。

实施例6：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花槽形状为三角形。其余同实施例2。

实施例7：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花槽形状等边三角形或锐角等腰三角形。其余同实施例2。

实施例8：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花槽形状为U形。其余同实施例2。

实施例9：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花槽形状为梯形。其余同实施例2。

实施例10：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中梯形底角为60°≤θ＜90°。其余同实施例2。

实施例11：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花深度为0.07 mm。其余同实施例2。

实施例12：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花深度为0.03 mm。其余同实施例2。

实施例13：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花深度为0.01 mm。其余同实施例2。

实施例14：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花深度为0.07 mm。其余同实施例2。

实施例15：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔形状为三叶形，刻花槽形状为U形，刻花深度为0.05 mm。其余同实施例2。

实施例16：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔形状为三叶形，刻花槽形状为梯形，刻花深度为0.05 mm。其余同实施例2。

实施例17：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布所制成的加湿过滤网材料，通过实施例1~16所制成的非织造布抗菌浸渍而成，其中浸渍剂为抗菌剂和树脂的混合物，抗菌剂为植物亲水性提取水，产品中抗菌剂含量为2~10 g/m2。

实施例18：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布所制成的加湿过滤网材料，其中植物亲水性提取物为丁香提取物、茶叶提取物、柠檬草提取物、肉桂草提取物、藿香亲水性提取物中的一种或多种。其余同实施例2。

对比例1：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中喷丝板孔形为椭圆形。其余同实施例2。

对比例2：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花槽形状为方形。其余同实施2。

对比例3：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中线压力为100 N。其余同实施例2。

对比例4：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花密度为50%。其余同实施例2。

对立例5：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花大小为1000个/m2。其余同实施例2。

对立例6：

一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其中刻花无序排列。其余同实施例2。

对实施例及对比例所述产品进行性能测试，并与普通热轧产品进行比较。测试内容包括抗拉强度、透气量、硬挺度、阻力-流量（100 cm2）、效率-粒径（100 cm2）。

表1 性能测试结果

由表1分析可知，抗拉强度与刻花深度有较大关系，刻花深度越大，抗拉强度越低；而透气量与之相反，刻花深度越大，透气量越大，透气量还与刻花槽形状、密度有关；与普通宽度为2.4 m的无纺布相比，本发明所述无纺布在抗拉强度，硬挺度则与线压力呈正相关；颗粒捕集效率与刻花槽形状有较大关系。刻花密度小可提升产品的物理性能，但过滤性能较差。相比宽度为2.4 m的普通热轧产品（240 gsm），本发明产品采用100%聚酯纤维，透气量增加80%、阻力降低50%、过滤效率提高10～15%；具有良好的硬挺度，硬挺度提高30%。相比于宽度为1.8 m的普通热轧产品（240 gsm），本发明产品硬挺度与其大致相当，远优于其他宽度为2.4 m的热轧产品。

表二 抗菌效果研究

实施例	抗菌效果
		实施例2	50%
实施例16	90%
		实施例17	90%

由表1和表2综合分析，经过抗菌浸渍处理后，加湿过滤网材料抗菌效果有显著增强，在抗拉强度、硬挺度物理性能上基本没有变化，但颗粒捕集效率及流量阻力略微有所下降。总体来说，抗菌处理对非织造布本身的物理性能和过滤性能影响不大。因此，本发明提供的高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布不仅本身具有较好的性能，还能通过后处理应用于不同用途，特别适用于过滤领域的基布。

Claims (10)

1.一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：100%聚酯纤维通过不同孔径、孔形状的喷丝孔，网帘成网后通过刻花辊筒在一定温度、线压力下热轧而成，且其厚度为0.2～0.7 mm，克重为15～260 gsm。

2.根据权利要求1所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：所述喷丝板孔径0.2～0.8 mm，孔数：小块23～135孔，整块400孔～3000孔/M，孔形状为圆形、三叶形等的一种。

3.根据权利要求1所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：线压力100～150 N，加热温度200～300℃，刻花密度为60～80%，刻花深度0.01～0.1 mm，刻花槽形状为三角形、U形、梯形等中的一种。

4.根据权利要求1所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：喷丝板孔径为0.3 mm，孔形状为圆形，线压力150 N，加热温度280℃，刻花深度为0.09 mm，刻花槽形状为三角形，产品厚度0.5 mm，克重240 gsm。

5.根据权利要求1~4所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：孔形状为圆形、三叶形，刻花槽形状为三角形、U形、梯形，且孔形状与刻花槽形状任意组合。

6.根据权利要求1~4所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：刻花槽形状所述三角形为锐角等腰三角形或等边三角形、所述梯形的底角为60°≤θ＜90°。

7.根据权利要求1~4所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：流量阻力小于等于38 Pa。

8.根据权利要求1~4所述一种高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布，其特征在于：0.3-0.5 μm颗粒捕集效率大于等于57%。

9.一种加湿过滤网材料，由权利要求1~7所述高透气高效低阻聚酯纺粘热轧非织造布经由抗菌浸渍制成。

10.根据权利要求9所述一种加湿过滤网材料，其特征在于：抗菌剂为植物亲水性提取物，具体为丁香提取物、茶叶提取物、柠檬草提取物、肉桂草提取物、藿香提取物中的一种或多种。

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