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CN112221250A - 一种pbs/pp双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法 - Google Patents

一种pbs/pp双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法 Download PDF

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CN112221250A CN202010947753.9A CN202010947753A CN112221250A CN 112221250 A CN112221250 A CN 112221250A CN 202010947753 A CN202010947753 A CN 202010947753A CN 112221250 A CN112221250 A CN 112221250A
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Abstract

本发明公开了一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法，过滤材料的纤度范围为0.8‑10μm，平均纤度为4‑6μm；过滤材料的厚度为100±2mm，将其模切为多个方形孔状的块状过滤料，过滤料的空隙直径为5‑70μm，孔隙率为90‑95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率(9‑11)Kg‑SS/m3，过滤材料的制造方法通过多个步骤制得过滤材料；本发明提供了一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法，该制造方法具有工艺流程短,制备过程可控，能节省能源的优点；所得的过滤材料的内部具有三维孔隙，能分别拦截、吸附过滤大小不一的杂质，不但增大了其过滤面积和纳污量，并且具有较高的强度，保证了过滤材料具有过滤性强、过滤效果好、耐用、亲水滤水性好，易反向冲洗节水高效等优点。

Description

一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及方法，尤其涉及一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法。
背景技术
熔喷非织造布是将高聚物切片通过螺杆挤出机使其熔融，经过喷丝孔将其喷出成为纤维状，并在高速热气流的喷吹下使之受到强大拉伸，形成极细的纤维,这些纤维通过杂乱铺网直接成布。熔喷纤维的比表面积大且空隙小而孔隙率大，是性能极佳的保温和过滤材料。
在过滤材料领域，目前所使用较多的熔喷过滤材料均为PP单组份纤维，经过驻极处理之后，过滤效率虽可达99.99％,但产品的强力较低，过滤阻力达不到高效过滤材料的要求，不能满足市场需求。因此如何在提高过滤效率的同时使过滤阻力达到高效过滤材料的要求，是熔喷过滤材料需要解决的技术难题。
目前还没有一种理想的单一熔喷纤维可以满足所有的需求，这就导致了双组份熔喷纤维的出现。双组份熔喷纤维通常是指由两种聚合物分别从至少两台螺杆挤出机中挤出后经过特殊的喷丝孔形成的一种纤维，其结构可以是皮芯型，也可以是并列型或其他类型的断面结构。双组份熔喷纤维非织造布具有独特材料和性能组合的各种非织造布新产品，所以与单组份熔喷纤维相比较可以改善产品的弹性、柔软性、结合力、强度、耐用性等用常规纤维技术不能达到的性能。
目前市场上主要的双组份熔喷纤维非织造布为PLA纤维与PP纤维粘结成网布，存在纤维之间分布均匀性差导致间隙大小不匀且结构耐力差等问题，存在在污水处理等应用方面过滤效率低等诸多不足，用现有的双组份熔喷纤维非织造布做过滤材料时，容易出现滤层板结、偏流短路，导致过滤设备无法正常工作，需要对过滤材料进行更换，既繁琐费用又高；过滤材料在过滤设备内经常冲洗不彻底，导致过滤设备产水不合格，影响后续系统的稳定运行，并且由于过滤设备内的过滤材料不易冲洗干净，这使得过滤材料在进行搅拌反冲洗时废水费时，反洗水占产水比越3％-5％，耗水量大，严重浪费水资源。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为0.8-10μm，平均纤度为4-6μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为100±2mm，将其模切为多个方形孔状的块状过滤料，过滤料的空隙直径为5-70μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率(9-11)Kg-SS/m3。
上述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料是通过下述方法制造出来的。
一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，该制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在80-100℃下干燥2-4小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照(96.8-95.2)：(3.2-4.8)的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在190-250℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照(97.8-99.2)：(1.2-0.8)的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在200-270℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为(30-60)：(70-40)的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧280-300℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。经过上述制造方法得到的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料强度高，使用周期长，一次投加可8-10年内免维护。
进一步地、将PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料进行模切得到多个块状过滤料；块状过滤料具有优良的特性，其过滤性能佳且强度高，耐用性更强，因过滤材料的内部具有三维孔隙结构，故能分别拦截、吸附过滤大小不一的杂质，这增大了本发明过滤材料的过滤面积和纳污量，保证了过滤性强、过滤效果好；本发明的过滤材料的厚度为100±2毫米，具有良好的深层过滤效果；本发明的过滤材料具有极高的亲水性，亲水滤水性好，便于对过滤料进行冲洗，过滤材料在过滤设备内进行反冲洗时省水省时，且反洗水只占产水的0.5％，节水高效；过滤材料的自身洁净度高，对水质无污染，能耐酸耐碱和有机溶剂的腐蚀。
本发明的过滤材料能够实现连续高效的过滤，配套使用较小的过滤设备即可达到既定的过滤效果，配套使用的过滤设备整体的占地面积是传统机械过滤的1/4。
进一步地、PBS助剂由柠檬酸三乙酯(TEC)与聚乙二醇(PEG)按照60:40的质量百分比混合后得到，其中柠檬酸三乙酯(TEC)能增加PBS的拉伸强度和断裂伸长率，聚乙二醇(PEG)能增加PBS的冲击强度和弹性模量。
进一步地、PP助剂由抗静电母粒与抗氧剂按照70:30的质量百分比混合后得到。抗氧剂可选用亚磷酸三苯酯(TPP)，抗静电母粒的添加能防止最后制造得到的过滤材料因静电吸附灰尘导致过滤材料的空隙变小。
本发明采用PBS(聚丁二酸丁二醇酯)与PP(聚丙烯)两种聚合物进行熔喷，两种聚合物在形成熔喷纤维过滤材料的过程中，由于助剂改性及本身热收缩性能的不同，形成的纤维比普通的双组份熔喷纤维更软且具有韧性和亲水性。
本发明的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法在过滤材料的生产过程中，通过调节PBS与PP的熔喷混合比例，从而获得在制品纵截面上具有不同纤维密度的分布，空隙的大小可调整，孔隙率的比例可调整，这使得本发明的过滤材料结构具有分级过滤特性，过滤效率高，过滤材料适用于不同的水质悬浮物过滤。
本发明提供了一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法，该过滤材料的制造方法具有工艺流程短,制备过程可控，能节省能源的优点；所得的过滤材料的内部具有三维孔隙，能分别拦截、吸附过滤大小不一的杂质，不但增大了过滤材料的过滤面积和纳污量，并且具有较高的强度，保证了过滤材料具有过滤性强、过滤效果好、耐用、节水高效等优点。
附图说明
图1为本发明的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法的工艺流程示意图。
图2为本发明的制造方法制得的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纵截面结构示意图。
图3为现有技术中PLA与PP双组份熔喷非织造布的生产工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一、
如图1所示，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在100℃下干燥2小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照96.8：3.2的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在190℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照99.2：0.8的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在270℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为30：70的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧300℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为0.8-6μm，平均纤度为4μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为102mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为30-70μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率11Kg-SS/m3，经过测试证明本实施例的过滤材料是理想的水过滤材料。
实施例二、
如图1所示，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在80℃下干燥3小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照96：4的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在220℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照99：1的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在250℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为50：50的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧290℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为3-8μm，平均纤度为5μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为100mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为10-50μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率10Kg-SS/m3，经过测试证明本实施例的过滤材料是理想的水过滤材料。
实施例三、
如图1所示，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在85℃下干燥3小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照96.5：3.5的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在200℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照99：1的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在250℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为40：60的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧295℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为1-7μm，平均纤度为4μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为100mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为20-50μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率10Kg-SS/m3，经过测试证明本实施例的过滤材料是理想的水过滤材料。
实施例四、
如图1所示，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在90℃下干燥4小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照96：4的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在220℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照99：1的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在250℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为50：50的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧290℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为3-8μm，平均纤度为5μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为100mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为10-50μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率10Kg-SS/m3，经过测试证明本实施例的过滤材料是理想的水过滤材料。
实施例五、
如图1所示，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在100℃下干燥4小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照95.2：4.8的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在250℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照97.8：1.2的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在200℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为60：40的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧280℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为3-10μm，平均纤度为6μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为99mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为5-30μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率9Kg-SS/m3，经过测试证明本实施例的过滤材料是理想的水过滤材料。
实施例一至实施例五的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法采用的工艺的参数如下表：
表1：PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法的工艺参数表
Figure BDA0002675888910000091
实施例一至实施例五的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的性能如下表：
表2：PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料性能表
Figure BDA0002675888910000092
本发明提供了一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料及其制造方法，该过滤材料的制造方法具有工艺流程短,制备过程可控，能节省能源的优点；所得的过滤材料的内部具有三维孔隙，能分别拦截、吸附过滤大小不一的杂质，不但增大了过滤材料的过滤面积和纳污量，并且具有较高的强度，保证了过滤材料具有过滤性强、过滤效果好、耐用、亲水滤水性好，易反向冲洗节水高效等优点。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料，其特征在于：所述PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的纤度范围为0.8-10μm，平均纤度为4-6μm，且纤度不超过1μm的纤维量占纤维总量10-15％；所述PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的厚度为100±2mm，将其模切为多个块状过滤料，过滤料的空隙直径为5-70μm，孔隙率为90-95％，比表面积为8000m2/m3，纳垢率(9-11)Kg-SS/m3。
2.一种如权利要求1所述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，其特征在于：所述方法采用的工艺为：
制备PBS熔体：将PBS原料在80-100℃下干燥2-4小时，然后将PBS原料与PBS助剂按照(96.8-95.2)：(3.2-4.8)的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在190-250℃下熔融得到PBS熔体，PBS熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
制备PP熔体：将PP原料与PP助剂按照(97.8-99.2)：(1.2-0.8)的质量百分比混合，再输入到对应设置的一台螺杆挤出机内，在200-270℃下熔融得到PP熔体，PP熔体经过与其对应设置的熔体过滤器进行过滤，再由对应设置的计量泵进行计量；
将上述得到的PBS熔体与PP熔体按照PBS:PP为(30-60)：(70-40)的质量百分比混合，然后输入到同一熔喷模头的喷丝孔处汇合喷出，在熔喷模头的喷丝孔两侧280-300℃的热空气的喷吹作用下，即可直接制成并列型的双组份熔喷复合纤维，双组份熔喷复合纤维在接收装置上冷却成型形成PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料。
3.根据权利要求2所述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，其特征在于：将PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料进行模切得到多个块状过滤料。
4.根据权利要求3所述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，其特征在于：所述PBS助剂由柠檬酸三乙酯与聚乙二醇按照60:40的质量百分比混合后得到。
5.根据权利要求4所述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，其特征在于：所述PP助剂由抗静电母粒与抗氧剂按照70:30的质量百分比混合后得到。
6.根据权利要求5所述的PBS/PP双组份熔喷纤维过滤材料的制造方法，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸三苯酯。
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