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CN107754449A - 一种复合非织造过滤材料及其制备方法 - Google Patents

一种复合非织造过滤材料及其制备方法 Download PDF

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CN107754449A CN201710988093.7A CN201710988093A CN107754449A CN 107754449 A CN107754449 A CN 107754449A CN 201710988093 A CN201710988093 A CN 201710988093A CN 107754449 A CN107754449 A CN 107754449A
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Zhejiang Hua Ji Environmental Protection Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种复合非织造过滤材料,包括纺熔层、短纤维层、短纤维穿插层、机织增强层等,其制备方法:将一种或者几种短纤维混合、梳理、铺网,得到第一短纤维网层,将机织增强层退卷铺放到第一短纤维网层上面,再将一种或者几种短纤维混合、梳理,然后铺放到机织增强层上面,形成第二短纤维网层,最后将上述蓬松纤维材料依次通过预针刺和多道主针刺加固成针刺非织造材料。进一步将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,并同时将纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层退卷预热,然后将两者一起送入轧机中压轧,卷绕后,即得一种复合非织造过滤材料。本发明的复合非织造过滤材料具有过滤精度高、耐磨性好、力学性能好、使用寿命长等优点。

Description

一种复合非织造过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合非织造过滤材料及其制备方法,属于工业过滤材料技术领域。
背景技术
化工行业、钢铁、冶金、水泥、电力以及垃圾焚烧等领域产生大量的烟气粉尘,一般采用袋式除尘技术除去烟气中的粉尘,以减少对环境空气的污染。随着环保政策对烟气粉尘排放量的不断提高,对袋式除尘器中的核心部件-过滤袋的过滤精度提出了越来越高的要求。目前,袋式除尘器中的过滤袋基本都是采用针刺非织造材料。因受到所用纤维细度的限制,以及针刺加固过程中金属刺针在材料中所留下的针刺痕迹(即针眼)的影响,针刺非织造材料的平均孔径基本在40μm左右,无法满足现有烟气排放标准的要求。
为了提高针刺非织造材料的过滤精度,目前多采用在其滤料表面进一步覆膜处理的方法,将PTFE微孔膜粘覆在滤料表面。常规PTFE微孔膜的孔径大约在1-2μm之间,因此,针刺非织造材料覆膜后,其过滤精度得以大幅提升。
但是,由于PTFE微孔膜本身很薄(<10μm),力学性能差。如果覆膜工艺不合理,极易在覆膜过程中破损,从而影响其过滤精度和使用寿命。比如,申请号为CN201610963869.5(一种半干法脱硫烟气净化滤料及其制备方法)的发明专利,就是通过高温高压的复合方法,将PTFE微孔膜与针刺非织造过滤材料复合在一起,用于半干法脱硫烟气净化滤料。而高温高压的覆膜条件,很容易破坏膜孔结构。
因此,采用其它复合工艺技术,将过滤精度比针刺非织造材料高的其它非织造材料复合到滤料表面,是解决现有问题的有效方法。
申请号为201410162520.2(一种聚苯硫醚复合滤料的制备方法)的发明专利,将熔喷形成的聚苯硫醚纤维网与聚苯硫醚短纤维网通过阵列式嵌入法进行复合,得到了更高过滤精度的复合滤料。但该方法得到的复合材料的面层为熔喷聚苯硫醚纤维,由于熔喷纤维细度小、力学性能相对较差,所得复合滤料的耐磨性差,使用寿命不长。
发明内容
本发明所要解决的是现有针刺非织造过滤材料过滤精度低、与PTFE微孔膜和熔喷非织造材料复合后使用寿命短等问题。
为了解决上述问题,本发明提供了一种复合非织造过滤材料,其特征在于,包括依次复合的纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层、第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层。
优选地,所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层中的纤维是聚丙烯、聚酯、聚酰胺中的任意一种,或由其中两种组成的皮芯型双组分纤维。
优选地,所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层的单位面积质量为25-55g/m2,其中熔喷层的单位面积质量为5-10g/m2
更优选地,所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层经光辊热轧加固而成。
优选地,所述短纤维为丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种。
优选地,所述机织增强层为丙纶、涤纶、亚克力、锦纶、玻纤、聚苯硫醚、芳纶、PTFE机织布中的任意一种。
更优选地,所述机织增强层的经纬密为20-60根/10cm,单位面积质量为50-200g/m2
本发明还提供了上述一种复合非织造过滤材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
第一步:将丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种混合、梳理、铺网,得到第一短纤维网层;
第二步:将机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过预针刺和多道主针刺,机织增强层上下两面附近的第一短纤维层和第二短纤维层中的纤维相互穿插,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿
插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的针刺非织造材料;
第五步:将第四步制得的针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,调节火口大小,使火焰温度控制在850-950℃;
第六步:将纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层退卷预热,预热温度低于复合纺熔层纤维熔点10-50℃;
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第五步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层一起送入压力为2-4MPa的光辊轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。
本发明利用聚合物的热熔热塑性能,通过在线烧毛工艺将针刺非织造材料表面的热塑性纤维熔融,将预热过的、具有比针刺非织造材料孔径更小的由纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层组成的SMS纺熔非织造材料热轧复合在一起。在该成形工艺中,纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层中的熔喷芯层的微小孔径结构未受到破坏,因此所得复合非织造过滤材料的过滤精度高。另外,烧毛工艺将针刺非织造材料的表面层纤维熔融,经压轧后与纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层的粘附牢度高,所得复合非织造过滤材料的使用寿命长。进一步地,本发明所得复合非织造过滤材料的表面层为纺粘层,其力学性能好、耐磨性好。因此,本发明的复合非织造过滤材料具有过滤精度高、耐磨性好、力学性能好、使用寿命长等优点。另外,本发明所公开的制备方法在现有针刺非织造过滤材料生产设备上稍作改造即可实现,生产成本低。
附图说明
图1一种复合非织造过滤材料的结构示意图。
图2一种复合非织造过滤材料的制备工艺路线图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
实施例1
第一步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的丙纶短纤维混合、梳理、铺网,得到单位面积质量为160g/m2的第一短纤维网层;
第二步:将经纬密皆为36根/10cm、单位面积质量为100g/m2的涤纶长丝机
织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的丙纶短纤维混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成单位面积质量为180g/m2的第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过1道预针刺和5道主针刺,控制各道针刺速度分别为600转/min、650转/min、680转/min、700转/min、730转/min和780转/min,针刺深度分别为14mm、11mm、9mm、8mm、7mm和6mm,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的、单位面积质量为440g/m2的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,调节火口大小,使火焰温度控制为850℃;
第六步:将单位面积质量为25g/m2、熔喷层单位面积质量为5g/m2的光辊热轧纺粘/熔喷/纺粘复合聚丙烯纺熔层退卷后,经穿透式热风烘箱预热,预热温度为150℃。
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层一起送入压力为2MPa的轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。经测试,该复合非织造过滤材料的平均孔径为18μm、经向拉伸强力为1200N/5cm,纬向拉伸强力为1300N/5cm。
实施例2
第一步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的涤纶短纤维混合、梳理、铺网,得到单位面积质量为200 g/m2的第一短纤维网层;
第二步:将经密为20根/10cm、纬密25根/10cm、单位面积质量为60g/m2的涤纶长丝机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的涤纶短纤维混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成单位面积质量为200g/m2的第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过1道预针刺和5道主针刺,控制各道针刺速度分别为610转/min、
660转/min、680转/min、710转/min、730转/min和790转/min,针刺深度分别为14mm、11mm、10mm、8mm、8mm和7mm,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的、单位面积质量为460g/m2的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,控制火口大小,使火焰温度控制为950℃;
第六步:将单位面积质量为55g/m2、熔喷层单位面积质量为10g/m2的光辊热轧纺粘/熔喷/纺粘复合聚酯纺熔层退卷后,经穿透式热风烘箱预热,预热温度为180℃。
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层一起送入压力为4MPa的轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。经测试,该复合非织造过滤材料的平均孔径为9μm、经向拉伸强力为1100N/5cm,纬向拉伸强力为1200N/5cm。
实施例3
第一步:将细度为1.33dtex、长度为42cm的聚苯硫醚短纤维与细度为1.56dtex、长度为38cm的涤纶短纤维按照重量百分比为50:50的比例称重,然后混合、梳理、铺网,得到单位面积质量为200 g/m2的第一短纤维网层;
第二步:将经密为50根/10cm、纬密为60根/10cm、单位面积质量为180 g/m2的玻纤机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将细度为1.33dtex、长度为42cm的聚苯硫醚短纤维与细度为1.56dtex、长度为38cm的涤纶短纤维按照重量百分比为50:50的比例称重混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成单位面积质量为100g/m2的第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过1道预针刺和5道主针刺,控制各道针刺速度分别为580转/min、600转/min、620转/min、650转/min、680转/min和700转/min,针刺深度分别为15mm、13mm、11mm、10mm、9mm和9mm,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的、单位面积质量为480g/m2的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,控制火口大小,使火焰温度控制为950℃;
第六步:将单位面积质量为40g/m2、熔喷层单位面积质量为8g/m2的光辊热轧纺粘/熔喷/纺粘复合聚酰胺(尼龙66)纺熔层退卷后,经远红外烘箱预热,预热温度为210℃。
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合聚酰胺纺熔层一起送入压力为3.5MPa的轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。经测试,该复合非织造过滤材料的平均孔径为12μm、经向拉伸强力为2800N/5cm,纬向拉伸强力为3200N/5cm。
实施例4
第一步:将细度为5.0dtex、长度为43cm的亚克力短纤维混合、梳理、铺网,得到单位面积质量为170 g/m2的第一短纤维网层;
第二步:将经纬密皆为40根/10cm、单位面积质量为110 g/m2的PTFE机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的涤纶短纤维混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成单位面积质量为170g/m2的第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过1道预针刺和5道主针刺,控制各道针刺速度分别为620转/min、650转/min、680转/min、720转/min、750转/min和780转/min,针刺深度分别为13mm、11mm、9mm、8mm、7mm和6mm,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的、单位面积质量为450g/m2的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,控制火口大小,使火焰温度控制为850℃;
第六步:将单位面积质量为40g/m2、熔喷层单位面积质量为6g/m2的光辊热轧纺粘/熔喷/纺粘复合聚酯纺熔层退卷后,经远红外烘箱预热,预热温度为190℃。
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合
纺熔层一起送入压力为3MPa的轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。经测试,该复合非织造过滤材料的平均孔径为14μm、经向拉伸强力为1000N/5cm,纬向拉伸强力为1250N/5cm。
实施例5
第一步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的丙纶短纤维混合、梳理、铺网,得到单位面积质量为160g/m2的第一短纤维网层;
第二步:将经纬密皆为36根/10cm、单位面积质量为100g/m2的涤纶长丝机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将细度为1.56dtex、长度为38cm的丙纶短纤维混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成单位面积质量为180g/m2的第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过1道预针刺和5道主针刺,控制各道针刺速度分别为600转/min、650转/min、680转/min、700转/min、730转/min和780转/min,针刺深度分别为14mm、11mm、9mm、8mm、7mm和6mm,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的、单位面积质量为440g/m2的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,调节火口大小,使火焰温度控制为850℃;
第六步:将单位面积质量为30g/m2、熔喷层单位面积质量为5g/m2的光辊热轧纺粘(聚丙烯/聚酯皮芯纤维)/熔喷(聚丙烯)/纺粘(聚丙烯/聚酯皮芯纤维)复合纺熔层退卷后,经穿透式热风烘箱预热,预热温度为165℃。
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层一起送入压力为2.5MPa的轧机中压轧,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。经测试,该复合非织造过滤材料的平均孔径为16μm、经向拉伸强力为1300N/5cm,纬向拉伸强力为1500N/5cm。

Claims (8)

1.一种复合非织造过滤材料,其特征在于,包括依次复合的纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层、第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层。
2.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层中的纤维是聚丙烯、聚酯、聚酰胺中的任意一种,或由其中两种组成的皮芯型双组分纤维。
3.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层的单位面积质量为25-55g/m2,其中熔喷层的单位面积质量为5-10g/m2
4.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层经光辊热轧加固而成。
5.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述短纤维为丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述机织增强层为丙纶、涤纶、亚克力、尼龙、玻纤、聚苯硫醚、芳纶、PTFE机织布中的任意一种。
7.如权利要求1所述的一种复合非织造过滤材料,其特征在于:所述机织增强层的经纬密为20-60根/10cm,单位面积质量为50-200g/m2
8.一种复合非织造过滤材料的制备方法,其特征在于具体步骤如下:
第一步:将丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种混合、梳理、铺网,得到第一短纤维网层;
第二步:将机织增强层退卷铺放到上述第一短纤维网层上面;
第三步:将丙纶、亚克力、涤纶、锦纶、芳纶、聚苯硫醚等短纤维中的任意一种或几种混合、梳理,然后通过铺网机铺放到上述机织增强层上面,形成第二短纤维网层;
第四步:将上述由第二短纤维层、机织增强层和第一短纤维层形成的蓬松纤维材料依次通过预针刺和多道主针刺,形成由第一短纤维层、第一/第二短纤维穿插层、机织增强层、第二/第一短纤维穿插层和第二短纤维层组成的针刺非织造材料;
第五步:将上述针刺非织造材料送入烧毛机中烧毛,控制火口大小,使火焰温度控制在850-950℃;
第六步:将纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层退卷预热,预热温度低于复合纺熔层纤维熔点5-10℃;
第七步:将烧毛后的针刺非织造材料与第六步中的预热纺粘/熔喷/纺粘复合纺熔层一起送入轧机中压轧,控制轧机压力为2-4MPa,卷绕,即得一种复合非织造过滤材料。
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