CN101874951A - 可生物降解的驻极熔喷过滤材料及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种节能降耗、可在自然环境中百分之百降解且过滤效率高的可生物降解的驻极熔喷过滤材料及生产方法，是以融熔指数为500～800g/10min(2.16kg，230℃)的PLA切片为原料经上料、螺杆熔融挤压、模头纺丝、牵伸、成网及高压电场驻极而成，螺杆熔融挤压步骤的螺杆各区温度为185～215℃，过滤器温度为215～220℃，计量泵温度为215℃，螺杆压力为25bar；模头纺丝步骤的模头各区温度在210～220℃；牵伸步骤的牵伸风压为0.75bar，牵伸风温为220℃；成网步骤的吸附负压0.036bar，成网机与模头喷丝板间的距离100mm；高压电场驻极步骤是将PLA纤维网通过50kV电场。
Description
技术领域：
本发明涉及一种驻极熔喷过滤材料及生产方法，尤其是一种节能降耗、可在自然环境中百分之百降解且过滤效率高的可生物降解的驻极熔喷过滤材料及生产方法。
背景技术：
驻极熔喷过滤材料是医疗防护方面的主要材料之一，特别是在流行性病毒肆虐期间，该材料更是被广泛应用。现有的驻极熔喷过滤材料主要采用高融指PP(聚丙烯)为原料，通过熔融纺丝及高压驻极的方法制成，存在如下问题：PP是由石油化工原料制成，而石油又是不可再生资源，不能满足节能降耗要求；同时PP也属于不可降解的材料，所生产的过滤产品废弃后，在自然环境中不易降解，需要一定的费用将其处理掉，造成经济浪费及环境污染。
PLA(聚乳酸)是一种新型的可生物降解材料，是用可再生的植物资源(如玉米)所提炼的淀粉原料制成，使用废弃后能被自然界中微生物完全降解，生成二氧化碳和水，对环境无污染，是公认的环境友好材料。当焚化PLA(聚乳酸)时，其燃烧热值与焚化纸类相同且绝对不会释放出氮化物、硫化物等有毒气体。
由于驻极熔喷过滤材料生产过程较为复杂，包括上料、螺杆熔融挤压、模头纺丝、牵伸等形成超细纤维，再在成型网帘上粘合、冷却制成熔喷非织造布，然后在高压电场中驻极等步骤，各步骤的工艺参数至关重要，因此，迄今为止还没有以聚乳酸为原料生产驻极熔喷过滤材料的相关报道。
发明内容：
本发明是为了解决现有技术及原料所存在的上述问题，提供一种节能降耗、可在自然环境中百分之百降解且过滤效率高的可生物降解的驻极熔喷过滤材料及生产方法。
本发明的技术解决方案是：一种可生物降解的驻极熔喷过滤材料，其特征是以PLA切片为原料的驻极熔融纺丝过滤材料。
一种上述的可生物降解的驻极熔喷过滤材料生产方法，包括上料、螺杆熔融挤压、模头纺丝、牵伸、成网及高压电场驻极，其特征在于：
a.所述上料步骤将熔融指数为500～800g/10min(2.16kg，230℃)的PLA切片通过抽吸风机送到料斗中；
b.所述螺杆熔融挤压步骤的螺杆各区温度为185～215℃，过滤器温度为215～220℃，计量泵温度为215℃，螺杆压力为25bar；
c.所述模头纺丝步骤的模头各区温度在210～220℃；
d.所述牵伸步骤的牵伸风压为0.75bar，牵伸风温为220℃；
e.所述成网步骤的吸附负压为0.036bar，成网机与模头喷丝板间的距离为100mm，形成PLA纤维网；
f.所述高压电场驻极步骤是将玉米纤维网通过50kV电场。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明所采用的PLA切片来源于大自然的农作物(玉米、大米、蔗糖、甜菜、红薯及马铃薯等)，是可再生资源，与不可再生资源-石油产品PP、PE相比，其成本相对较低。
2.本发明具有自然降解功能，在自然环境中可以百分之百降解，废弃后埋入地下2～3个月，便可自然降解成作物生长所需的水和二氧化碳，对环境没有任何污染，属于环保产品；
3.本发明的产品手感柔软、具有悬垂性，经过高压驻极之后，电荷可以直接驻入纤维当中并永久保存在其内部，驻极后的熔喷过滤材料对粒径为3μm的粒子的过滤效率高达99％，该性能指标不会因外界环境的变化而发生衰减；由于是永久驻极，该种材料制成口罩后，其应用领域不受环境湿度限制，可以应用到医疗、卫生、工业、农业等各个领域中。
4.本发明产品熔点较低(170℃)，其生产时温度控制在210℃左右即可，比PP熔喷产品的生产温度低40℃～50℃，降低了为加热而产生的能源消耗。
具体实施方式：
本发明实施例的生产方法同现有技术一样，包括上料、螺杆熔融挤压、模头纺丝、牵伸、成网及高压电场驻极步骤，与现有技术不同之处在于：
a.所述上料步骤是将熔融指数为500～800g/10min(2.16kg，230℃)的PLA切片通过抽吸风机送到料斗中；
b.所述螺杆熔融挤压步骤的螺杆各区温度为185～215℃，过滤器温度为215～220℃，计量泵温度为215℃，螺杆压力为25bar，以保证熔体温度185℃，熔体压力9bar；
c.所述模头纺丝步骤的模头各区温度在210～220℃，为防止PLA熔融体降解，模头各区的加热温度不能过高(210～220℃)，因熔体进入模头的路径长短不一，为保证熔体流动的均匀性，模头两侧的路径较长，温度最好接近220℃，中间区域模头的路径较短，温度最好接近210℃；
d.通过喷丝板喷出的丝需要牵伸风将其牵伸成超细纤维，但风温、风压对丝的成型及手感的软硬程度均有很大的影响，因而牵伸风的风温设定为220℃，风压为0.75bar，所牵伸的PLA纤维直径为2～6μm；
e.由于PLA纤维的生产温度较低，即喷出的丝温度较低，因而其冷却时间较短，为保证布面强力，须在丝冷却之前增强其在成型网帘上的相互缠结的程度，所以吸附负压为0.036bar，成型网帘与模头喷丝板间的距离(DCD值)要小，为100mm，PLA纤维被模头两侧的室温空气冷却后直接喷在成网帘上，形成PLA纤维网；
f.所述高压电场驻极步骤是将玉米纤维网按照现有技术的速度通过50kV电场，既高压静电发生器将50kV电压、电流为14mA加在静电发射杆上，使发射极与接收极之间形成一个高压静电场，再将成网的PLA纤维无纺布通过高压电场完成驻极。
具体参数如表1：
表1
本发明实施例的产品为25g/m2’，TSI8130 32L/min测试其过滤效率、呼吸阻力及产品的纤维细度的测试结果如表2所示：
表2
| 检测项目 | 本发明实施例 |
| 克重(g/m2) | 25 |
| 厚度(mm) | 0.25 |
| 纤维直径(μm) | 2～7 |
| 呼吸阻力(mmH2O) | 2.0 |
| 过滤效率(％) | 99.2 |
Claims (2)
1.一种可生物降解的驻极熔喷过滤材料，其特征是以PLA切片为原料的驻极熔融纺丝过滤材料。
2.一种如权利要求1所述的可生物降解的驻极熔喷过滤材料生产方法，包括上料、螺杆熔融挤压、模头纺丝、牵伸、成网及高压电场驻极，其特征在于：
a.所述上料步骤将熔融指数为500～800g/10min、230℃、2.16kg的PLA切片通过抽吸风机送到料斗中；
b.所述螺杆熔融挤压步骤的螺杆各区温度为185～215℃，过滤器温度为215～220℃，计量泵温度为215℃，螺杆压力为25bar；
c.所述模头纺丝步骤的模头各区温度在210～220℃；
d.所述牵伸步骤的牵伸风压为0.75bar，牵伸风温为220℃；
e.所述成网步骤的吸附负压0.036bar，成网机与模头喷丝板间的距离为100mm，形成PLA纤维网；
f.所述高压电场驻极步骤是将PLA纤维网通过50kV电场。
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