CN116440590A - 粗丝无纺布过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无纺布技术领域,具体涉及粗丝无纺布过滤材料及其制备方法。所述无纺布过滤材料制备方法包括以下步骤:所述粗丝无纺布过滤材料的制备方法包括以下步骤:(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体;(2)过滤分配:将熔体经滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速为25‑30r/min;(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,在出丝时,对熔体冷却吹风,得到中空粗丝;(4)牵伸铺网;(5)热轧加固。本发明由粗丝打乱制备无纺布过滤材料,在高克重下提供了良好的包覆及透气透水效果。
Description
技术领域
本发明属于无纺布技术领域,具体涉及粗丝无纺布过滤材料及其制备方法。
背景技术
过滤无纺布具有过滤性好,吸收性强的优点,可以包覆其他吸附材料,用于水或者气体的过滤装置中。但是,现有的过滤无纺布一般采用细纤维丝制得,其包覆效果很好,但是透水透气性较差,导致过滤阻力偏大。现有技术中一般通过对纺丝母料进行改性,以提高过滤无纺布的透水透气性。
例如专利CN109914037B中公开了一种非织造纳米石墨烯/聚丙烯腈无纺布的制备方法,首先称取一定量的石墨烯溶解于有机溶剂中,搅拌均匀后;再加入一定量的聚丙烯腈,再搅拌后进行超声破碎;破碎后再次搅拌,直到均匀分散,然后对纺丝液进行加热并搅拌,最后用针筒为容器放在静电纺丝装置上,进行纺丝,用平板接收器直接接收得到纳米级石墨烯/聚丙烯腈无纺布。该方法所制得无纺布中纤维成丝较为均匀,纤维直径小,纤维孔隙率高,导电性能、吸附性和过滤性大幅提高。
专利CN113638130B中公开了一种多用途环保除菌型多层过滤无纺布,包括内层无纺布和设置在所述内层无纺布外侧的外层无纺布,内层无纺布所用材料包括高密度聚乙烯HDPE、低脂聚丙烯、二氟一氯甲烷R22、四氟二氯乙烷R114、复合阻燃剂,外层无纺布所用材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、三氟乙酸TFA、二氯甲烷DCM、抗静电剂、乳化剂。其通过对无纺布采用内外多层的结构设置使无纺布的力学性能更好、柔韧性更强,并通过对内外层无纺布的组成成分的改进使其阻燃性能更好,成本更低。
虽然通过对纺丝母料进行改性能够改善无纺布过滤材料的透水透气性,但是需要添加各种改性原料,其制备工艺繁琐,生产成本较高。
此外,也可以通过增大纤维丝的直径来改善无纺布的透水透气性,但是在生产厚克重无纺布材料时,粗丝难以打乱,导致其包覆效果较差。
发明内容
为了解决细丝无纺布过滤材料透水透气性差,而高克重粗丝又难以打乱的问题,本发明提供一种粗丝无纺布过滤材料及其制备方法,由粗丝打乱制备无纺布过滤材料,在高克重下提供了良好的包覆及透气透水效果。
本发明所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体;
(2)过滤分配:将熔体经滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速为25-30r/min;
(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,在出丝时,对熔体冷却吹风,得到中空粗丝;
(4)牵伸铺网:将冷却后的中空粗丝进行牵伸扩散打乱,铺网,得到纤网;
(5)热轧加固:将纤网在温度140-155℃、压力4-5kPa条件下进行热轧加固,得到粗丝无纺布过滤材料。
步骤(1)中,所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷下的熔融指数为35-50g/10min。
步骤(1)中,熔融加热温度为:一区195℃,二区210℃,三区230℃,四区235℃,五区230℃,六区230℃,七区230℃。
步骤(2)中,滤网孔径为200-500目。
步骤(2)中,常规计量泵转速为18-22r/min,本发明将计量泵转速增大30%左右,可以加大挤出量,增加出丝膨胀,冷却后得到粗的纤维。
步骤(3)中,挤出纺丝时,熔体温度为230-235℃。
步骤(3)中,喷丝孔的圆环外径为0.7-1.0mm,内径为0.5-0.7mm,内外径间距为0.1-0.15mm,圆环开口长度为0.1-0.2mm。喷丝孔的形状类似于“C”字形,可以降低冷却时需要的风量,纤维冷却速度更快,从而减少牵伸量,得到粗的纤维。
步骤(3)中,冷却吹风的风温为10-18℃,风速为1-2m/min。经冷却吹风后,“C”字形熔体闭合,得到中空粗丝。
步骤(3)中,得到的中空粗丝直径为200-400μm。
步骤(4)中,牵伸时风速为800-1000m/min,喷丝速度为400-500m/min。
本发明还提供一种由上述制备方法制备得到的粗丝无纺布过滤材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明通过增大计量泵转速,增加出丝膨胀,同时采用“C”字形的喷丝孔进行挤出纺丝,使纤维在冷却过程中减少牵伸,从而得到直径为200-400μm中空粗纤维丝,该中空粗纤维丝粗细均匀、质轻,在牵伸铺网时打乱更加均匀,得到的无纺布过滤材料质地均匀、纤维丝空隙大,能够在高克重条件下提供良好的包覆及透气透水效果,解决了细丝无纺布过滤材料透水透气性差,而高克重粗丝又难以打乱的问题;
(2)本发明制备的粗丝无纺布过滤材料,透水透气性好,用于复合活性炭后,应用于空气或水过滤,过滤效果好。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的粗丝无纺布过滤材料的成品图;
图2为本发明实施例1制备的粗丝无纺布过滤材料复合活性炭后的成品图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例中所使用的原料,如无特别说明,均为市售常规原料;实施例中所使用的工艺方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例中所采用的聚丙烯在230℃、2.16kg负荷下的熔融指数为35-50g/10min。
实施例1:一种粗丝无纺布过滤材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体,熔融加热温度为:一区195℃,二区210℃,三区230℃,四区235℃,五区230℃,六区230℃,七区230℃;
(2)过滤分配:将熔体经300目滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速设定为25r/min,从而加大挤出量,增加出丝膨胀;
(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体温度保持在230℃,经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,该圆环外径为0.7mm,内径为0.5mm,内外径间距为0.1mm,圆环开口长度为0.1mm,喷丝孔的形状类似于“C”字形,可以降低冷却时需要的风量,纤维冷却速度更快,从而减少牵伸量,得到粗的纤维;在出丝时,对熔体冷却吹风,风温为15℃,风速为1.5m/min,经冷却吹风后,“C”字形熔体闭合,得到直径为200μm的中空粗丝;
(4)牵伸铺网:将冷却后的中空粗丝进行牵伸扩散打乱,铺网,得到纤网,牵伸时风速为900m/min,喷丝速度为450m/min;
(5)热轧加固:将纤网在温度155℃、压力5kPa条件下进行热轧加固,得到粗丝无纺布过滤材料。
本实施例制备得到的粗丝无纺布过滤材料成品如图1所示,复合活性炭后的成品如图2所示。从图1-2中可以看出,本实施例制备的粗丝无纺布过滤材料中,纤维丝为粗丝,且粗细均匀,无纺布过滤材料质地均匀、纤维丝空隙大,因此对空气的阻力小,透气性高。
实施例2:一种粗丝无纺布过滤材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体,熔融加热温度为:一区195℃,二区210℃,三区230℃,四区235℃,五区230℃,六区230℃,七区230℃;
(2)过滤分配:将熔体经200目滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速设定为30r/min,从而加大挤出量,增加出丝膨胀;
(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体温度保持在235℃,经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,该圆环外径为1.0mm,内径为0.7mm,内外径间距为0.15mm,圆环开口长度为0.2mm,喷丝孔的形状类似于“C”字形,可以降低冷却时需要的风量,纤维冷却速度更快,从而减少牵伸量,得到粗的纤维;在出丝时,对熔体冷却吹风,风温为12℃,风速为1m/min,经冷却吹风后,“C”字形熔体闭合,得到直径为400μm的中空粗丝;
(4)牵伸铺网:将冷却后的中空粗丝进行牵伸扩散打乱,铺网,得到纤网,牵伸时风速为800m/min,喷丝速度为400m/min;
(5)热轧加固:将纤网在温度140℃、压力4kPa条件下进行热轧加固,得到粗丝无纺布过滤材料。
实施例3:一种粗丝无纺布过滤材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体,熔融加热温度为:一区195℃,二区210℃,三区230℃,四区235℃,五区230℃,六区230℃,七区230℃;
(2)过滤分配:将熔体经300目滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速设定为28r/min,从而加大挤出量,增加出丝膨胀;
(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体温度保持在230℃,经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,,该圆环外径为0.9mm,内径为0.7mm,内外径间距为0.1mm,圆环开口长度为0.2mm,喷丝孔的形状类似于“C”字形,可以降低冷却时需要的风量,纤维冷却速度更快,从而减少牵伸量,得到粗的纤维;在出丝时,对熔体冷却吹风,风温为10℃,风速为1.5m/min,经冷却吹风后,“C”字形熔体闭合,得到直径为300μm的中空粗丝;
(4)牵伸铺网:将冷却后的中空粗丝进行牵伸扩散打乱,铺网,得到纤网,牵伸时风速为900m/min,喷丝速度为450m/min;
(5)热轧加固:将纤网在温度145℃、压力4.5kPa条件下进行热轧加固,得到粗丝无纺布过滤材料。
对比例1
市售常规粗丝无纺布(纤维丝为实心,直径200μm)。
对比例2
市售常规细丝无纺布(纤维丝为实心,直径20μm)。
对比例3
本对比例与实施例1的不同点仅在于,步骤(3)纺丝冷却时,喷丝孔为不开口的圆环,圆环外径为0.7mm,内径为0.5mm,内外径间距为0.1mm。
当采用不开口的圆环作为喷丝孔时,冷却时冷风无法对纤维粗丝中间进行降温,纤维粗丝更容易牵伸,得到的纤维丝直径较小,且由于纤维丝是中空的,强度比实心纤维丝小,在牵伸时容易断裂,不仅无法得到粗细均匀的纤维粗丝,而且影响正常纺丝生产。
对比例4
本对比例与实施例1的不同点仅在于,步骤(2)过滤分配时,计量泵的转速为常规转速,设定为20r/min。
由于计量泵的转速减小,出丝后的膨胀率也相应减小,得到的纤维丝较细。
参照标准GB/T 5453《纺织品织物透气性的测定》对实施例1-3和对比例1-2的无纺布材料进行透气性测试,结果表明,实施例1-3的无纺布材料透气性高于对比例1市售常规粗丝无纺布材料20-25%,高于对比例2市售常规细丝无纺布材料30-40%。
将实施例1-3和对比例1-2的无纺布材料应用于空调系统空气过滤器,在额定风量3000m3/h条件下,实施例1-3的初始阻力≤120Pa,对比例1的初始阻力在160Pa左右,对比例2的初始阻力在200Pa左右。
Claims (10)
1.一种粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)熔融加热:将聚丙烯通过螺杆输送,熔融加热,得到熔体;
(2)过滤分配:将熔体经滤网进行过滤,然后计量分配,计量泵转速为25-30r/min;
(3)纺丝冷却:将过滤后的熔体经喷丝板挤出纺丝,喷丝板的喷丝孔呈开口圆环状,在出丝时,对熔体冷却吹风,得到中空粗丝;
(4)牵伸铺网:将冷却后的中空粗丝进行牵伸扩散打乱,铺网,得到纤网;
(5)热轧加固:将纤网在温度140-155℃、压力4-5kPa条件下进行热轧加固,得到粗丝无纺布过滤材料。
2.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述聚丙烯在230℃、2.16kg负荷下的熔融指数为35-50g/10min。
3.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,熔融加热温度为:一区195℃,二区210℃,三区230℃,四区235℃,五区230℃,六区230℃,七区230℃。
4.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,滤网孔径为200-500目。
5.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,挤出纺丝时,熔体温度为230-235℃。
6.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,冷却吹风的风温为10-18℃,风速为1-2m/min。
7.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,喷丝孔的圆环外径为0.7-1.0mm,内径为0.5-0.7mm,内外径间距为0.1-0.15mm,圆环开口长度为0.1-0.2mm。
8.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,得到的中空粗丝直径为200-400μm。
9.根据权利要求1所述的粗丝无纺布过滤材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,牵伸时风速为800-1000m/min,喷丝速度为400-500m/min。
10.一种粗丝无纺布过滤材料,其特征在于:由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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Legal Events
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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