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CN108031187A - 用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺 - Google Patents

用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺 Download PDF

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CN108031187A
CN108031187A CN201810046053.5A CN201810046053A CN108031187A CN 108031187 A CN108031187 A CN 108031187A CN 201810046053 A CN201810046053 A CN 201810046053A CN 108031187 A CN108031187 A CN 108031187A
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Hangzhou Shifa Non-Wonwen Fabrics Equipment Co Ltd
ZHEJIANG YUBANG FILTER TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺，属于无纺布织造领域。该复合无纺布的底部为针刺无纺布基层，针刺无纺布基层上方密布有一层短切纤维；短切纤维部分嵌入针刺无纺布基层中并填充针刺无纺布上的针刺孔，在针刺无纺布基层的上表面形成一层复合层。本发明的复合材料不仅能确保过滤精度99.99％要求(最高达到99.999％)，而且透气量，容灰量，使用寿命都得到了很好的保证，大大降低了使用时的能耗，得以充分保障正常生产。

Description

用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺
技术领域
本发明属于无纺布织造领域，具体涉及一种用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺。
背景技术
常规的粉尘过滤，要求其材料不仅要有高的透气性能，高的过滤精度，高的容灰能力，还必须有足够的抗张强力度来承受1800pc以上的气流冲击。目前用于粉尘过滤的材料，一般都选用针刺无纺布，但普通的针刺无纺布最大的缺点是孔径大，过滤精度不高，透气度不均匀。为了改善这一缺陷，采用了表面整烫，烧毛等办法来改善，有用表层用过滤，精度较高的透气膜与针刺布胶水粘合来提高过滤精度。但是这几种方法都还存在一定的缺陷，不是过滤精度提高不够，就是过滤精度提高了，但透气性能下降，特别是贴合高精度的透气膜，经过滤后的气体，粉尘含量大大降低，但是其透气性能也下降很多，同时还存在着气阻大，能耗高，特别是在使用中过滤膜受气流冲击后破损和膜脱落，气体达标排放得不到100％保证，严重影响产品的使用。例如，申请号为CN201410112791.7的发明专利中公开了一种聚四氟乙烯空气除尘过滤膜，其采用聚四氟乙烯基础膜下面复合一层网格布，其过滤效率最高仅为99.9％，但其气阻十分大，不利于降低运行能耗。
发明内容
本发明的目的在于解决现有无纺布在过滤粉尘时精度和透气性能无法同时满足的技术问题，并提供一种用于过滤粉尘的复合无纺布及其制造工艺。
本发明所采用的具体技术方案如下：
用于过滤粉尘的复合无纺布，其底部为针刺无纺布基层，针刺无纺布基层上方密布有一层短切纤维；短切纤维部分嵌入针刺无纺布基层中并填充针刺无纺布上的针刺孔，在针刺无纺布基层的上表面形成一层复合层。
短切纤维在无纺布基层上密布后，实际上形成了一层细纤维层，而该细纤维层经过水刺等工艺后，纤维的部分依然留在基层上表面，另外部分被植入针刺无纺布基层中，由此被植入的纤维与无纺布基层形成了一层致密的复合层。该复合层覆盖了整个无纺布基层的过滤面，短切纤维不仅填充了无纺布纤维本身，还填充了无纺布上被刺针插出的机械性针孔。但由于两层纤维即使形成了致密的复合层，但该复合层上依然具有大量极为细密的纤维孔，相比于传统方法中铺设透气膜的方式，本发明的复合无纺布不仅具有极高的过滤精度，也具有较好的透气性能。
本发明中，纤维原料以及各种参数可以根据实际所需的过滤性能、使用场景进行选择，合理确定。
作为优选，所述的针刺无纺布基层和/或短切纤维中，纤维采用涤纶、丙纶、腈纶、芳纶、涤纶、亚克力、PPS、P84或PTFE。
作为优选，所述的针刺无纺布基层中纤维长度为25～78mm，细度为1.0～6.0dtx。
作为优选，所述的针刺无纺布基层克重为100～800g/m2。
作为优选，所述的短切纤维长度为3～15mm，细度为0.1～2.0dtx。
作为优选，短切纤维层的克重为10～100g/m2。
本发明中，短切纤维与针刺无纺布基层的嵌入复合可以通过现有技术中不同的方式实现，例如水刺、针刺等，只要能够使两者形成该复合层即可。但作为优选，所述的短切纤维通过水刺方式嵌入针刺无纺布基层上，水刺工艺不会损失纤维，因此没有机械性针孔，能够保证过滤精度。
本发明的另一目的在于提供一种用于过滤粉尘的复合无纺布制造工艺，具体如下：将以短切纤维为原料，经湿法工艺得到的湿纤维层贴合在针刺无纺布的表层，再用水刺工艺将短切纤维植入针刺无纺布中形成一层复合层，并填充针刺无纺布上的针刺孔；最后将复合有短切纤维的无纺布经过后续处理，获得成品。
本发明中，针刺无纺布和湿纤维层均可以采用现场设备实时生产，也可以采用已经制成的成品直接使用，其优选方案是现场直接生产并进行叠加复合。
作为优选，所述针刺无纺布的制造工艺为：将梳理纤维开松后进入喂棉机，喂棉机定量均匀地将纤维供给梳理机，经梳理机梳理出来的棉网用铺网机一层层叠加到所需克重后送入针刺机，经针刺机针刺上、下穿刺后，将不同层棉网的纤维缠结起来，制成针刺无纺布，然后送入贴合机，用于与短切纤维层贴合。
作为优选，所述湿纤维层的制造工艺为：将短切纤维放入水力分散机用水分散，然后送入成型器，经成型器脱水后形成湿纤维层，将湿纤维层送入贴合机，用于与针刺无纺布贴合。
本发明中，水刺工艺后得到的复合无纺布，还需要通过必要的后续处理以获得成品，后续处理需要根据成品的要求和标准而定。作为优选，一般而言，所述的后续处理需要包括脱水、干燥和收卷分切工序。
作为优选，所述的水刺工艺中，水针的水压为1～15MPa，孔径为0.08～0.14mm孔径，孔距为0.06～0.1mm，水刺道数为3～20道。
作为优选，湿纤维层与针刺无纺布通过叠加后真空抽吸脱水，实现紧密贴合。该工艺可以采用真空贴合机等设备实现，通过真空机对其进行脱水贴合。预先脱水后，可以在水刺工艺中提高纤维的相互缠结效果。
本发明的复合材料可以采用不同性质，不同细度纤维，不同厚度的短切纤维层，来改善针刺无纺布的过滤性能，使其能够适应各种不同的过滤环境，各种不同的过滤精度要求，大大提高了粉尘过滤用针刺无纺布的性能，克服了以前各种为提高该材料性能带来的缺陷，使针刺无纺布用于粉尘过滤性能更加优秀。本发明的复合材料不仅能确保过滤精度99.99％要求(最高达到99.999％)，而且透气量，容灰量，使用寿命都得到了很好的保证，大大降低了使用时的能耗，得以充分保障正常生产。
附图说明
图1为复合无纺布的结构示意图；
图2为复合无纺布在针刺孔处的放大示意图；
图3为复合无纺布制造工艺流程图。
图中附图标记：细纤维层1、复合层2、针刺无纺布基层3、针刺孔4。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1和2所示，本发明的复合无纺布，主要作为滤材，用于过滤气体中的粉尘。该复合无纺布由两层纤维材料复合而成，其底部为针刺无纺布基层3，针刺无纺布基层上方密布有短切纤维，形成细纤维层1。细纤维层1中的短切纤维部分通过水刺工序，整条纤维的部分纤维段被植入针刺无纺布基层中，短切纤维与针刺无纺布纤维在针刺无纺布基层3的上表面形成一层致密的复合层2，同时原本在针刺工序中被刺针机械性开出的针刺孔4中也被填充满短切纤维。
将该复合无纺布作为过滤材料进行除尘时，复合层2起到了关键的脱除作用。由于复合层的存在，原本可以从针刺孔4中直接漏出的颗粒物，必须经过细纤维层1方能穿出复合无纺布，因此大大提高了除尘精度。而且由于复合无纺布的整个复合层2都是由两种纤维缠结而成的，因此其过滤孔隙密布于整个过滤面上，不会造成过大的气阻。但复合层2的厚度以及单位面积上短切纤维的用量均会影响过滤性能和气阻大小，因此需要合理调整。
在本发明中，针刺无纺布基层和短切纤维的原料种类，可以根据需要无纺布的应用场景进行选定。针刺无纺布基层纤维可以选用长度为25～78mm，细度1.0～6.0dtx的涤纶、丙纶、腈纶、涤纶、亚克力、PPS、芳纶、P84或PTFE等，针刺无纺布基层克重可控制在100～800g/m2。同理，短切纤维可以选用长度为3～15mm，细度为0.1～2.0dtx的涤纶、丙纶、腈纶、涤纶、亚克力、PPS、芳纶、P84或PTFE等，细纤维层1的克重可以控制在10～100g/m2。
本发明的复合无纺布，可以采用各种材质及细度的短切纤维，经水力分散，脱水成湿纤维层后贴合在针刺布的表层，再用高压水射流(水针)，将短纤维植于针刺布中，在水力的作用下，使短纤维在针刺无纺布表面形成一层均度致密的纤维层，并牢牢地和针刺无纺布结合，制成该种具有多层结构，并且相互结合的粉尘过滤材料。
如图3所示，该复合无纺布制造工艺，可采用如下具体实现步骤：
第1步：将梳理纤维放入放入开松机开松后送入喂棉机，喂棉机定量均匀地将纤维供给梳理机，经梳理机梳理出来的棉网用铺网机一层层叠加到所需克重后送入针刺机，经针刺机针刺上、下穿刺后，将纤维缠结起来，制成一定厚度和强力的针刺无纺布，进入贴合机用于与短切纤维层贴合。
第2步：将短切纤维放入水力分散机用水分散后，用计量泵送入成型器，经成型器脱水后形成湿纤维层，将湿纤维层送入贴合机用于与针刺无纺布贴合。
第3步：用真空机将湿纤维层和针刺无纺布层紧紧地吸附在一起，脱去多余的水分，形成复合布层。
第4步：将充分贴合的复合布层送入高压水力复合机，用高压喷出的水流，将短纤维植入针刺无纺布表层，使其表层形成具有一定强力且致密的细纤维层。
第5步：将复合有短切纤维的无纺布送入脱水机，脱去多余的水分后，进入干燥机干燥。
第6步：经干燥机干燥的复合无纺布，收卷分切后，打色入库。
在该工艺中，各原材料和设备的相应参数可控制如下：
1、梳理纤维：选用长度为25～78mm，细度1.0～6.0dtx的涤纶、丙纶、腈纶、芳纶等。
2、梳理机：选用1-10台普通梳理机、高速杂乱梳理机或梳棉机等梳理设备，门幅可选择1-6M。
3、铺网机：选用直铺和交叉铺网，台数可选择1-10台。
4、针刺机：选用高速多排针刺机，台数可选择1-20台。
5、针刺无纺布：克重选用100-800g/m2。
6、短切纤维：选用0.1～2.0dtx,长度3～15mm，材料可选用涤纶，丙纶，腈纶，芳纶等。
7、成型器：选用园网、长网、斜网成型器，幅宽为1-6米，浓度为1％-3％
8、纤维层：细纤维层克重选用10～100g/m2。
9、贴合机：选用真空贴合机，幅宽1-6米，真空度-100kPa。
10、高压水力复合机；选用压力为1-15MPa，孔径为0.08-0.14mm孔径，孔距为0.06-0.1mm孔距的水针，水刺道数选用3-20道，幅宽1-6米。
11、烘干机：选用园筒、园鼓，烘箱等方式烘干，导热介质选用蒸汽，异热油，热风，电热板，远红外加热。园筒选用10-80个，园鼓选用4-8个，烘箱选用10米-80米烘箱。
12、速度选择:所有设备速度，选择为：5-30米/分钟。
实施例1
本实施例中，复合无纺布制造工艺如下：
1、将细度1.7dtx，长度38mm的涤纶纤维，经开松称重后进入喂棉机，喂棉机根据所需克重调整到每分钟2500克，梳理机将喂入的纤维，梳理成克重为50g/m2的棉网，再经铺网机叠加成500g/m2幅宽为2.5米的棉网层，进入针刺机，经8道速度为5m/min针刺后，制成针刺无纺布，进入贴合机。
2、将细度0.3dtx，长度4mm的涤纶纤维，用水稀释成3％的浓度的混合液，用计量泵将混合液送入长网成型器，送入量为150g/min，长网成型器速度为5M/min，幅宽为2.5米，脱水机将湿纤维层脱水后形成20％干度的纤维层与针刺无纺布结合。
3、经贴合后的材料进入贴合机，用-5kPa的真空泵将短纤维层与针刺无纺布层紧紧贴合，干度进一步提高到40％，进入高压水力复合机。
4、高压水力复合机采用5道3MPa，5道5MPa的高压水，经0.01mm的小孔喷出，将短纤维层的短纤维，用水力刺入针刺布中，使其表面形成一层均匀，至密的纤维层，并与针刺布牢牢的结合在一起，制成复合材料。
5、复合材料经压榨脱水后，用蒸汽压力为2kg/cm2，φ800烘筒60个速度为5M/分钟烘干后卷取，制成克重为530g/m2，厚度为1.8mm的合针刺无纺布过滤材料，其结构如图1和2所示。
采用《袋式除尘器技术要求》(GB T 6719-2009)中的测试方法本实施例中对过滤材料的过滤效率进行测定，结果表明老化后1000Pa及1800Pa定压喷吹2小时的过滤效率均为99.999％。因此，该过滤材料完全达到了相关标准对于过滤效率的要求。
采用《纺织品织物透气性的测定》(GB/T 5453)中的测试方法对本实施例中过滤材料的透气量进行10次测定，结果表明该材料的平均透气量为92.2L/m2·s(最大透气量为97.75L/m2·s)。
对比例1
将细度1.7dtx，长度38mm的涤纶纤维，经开松称重后进入喂棉机，喂棉机根据所需克重调整到每分钟2500克，梳理机将喂入的纤维，梳理成克重为50g/m2的棉网，再经铺网机叠加成500g/m2幅宽为2.5米的棉网层，进入针刺机，经8道速度为5m/min针刺后，制成针刺无纺布。
采用与实施例1相同的测试方法对过滤效率和透气性能进行测定，结果表明其过滤效率均为99.9％，平均透气量为101L/m2·s。与实施例1对比可以发现，在针刺无纺布上通过水刺植入的复合层，在仅略降低透气性能的情况下，能够大大提高过滤效率。
对比例2
在对比例1中制得的针刺无纺布上通过胶水粘合一层聚四氟乙烯过滤膜，膜上的孔径为1～8μm。
采用与实施例1相同的测试方法对过滤效率和透气性能进行测定，结果表明其过滤效率为99.999％，但平均透气量却仅有30.4L/m2·s。
实施例2
本实施例中，复合无纺布制造工艺如下：
1、将细度2.2dtx，长度42mm的涤纶纤维，经开松称重后进喂棉机，喂棉机根据产品重量调整到每分钟4500g，梳理机将喂入的纤维，梳理成克重为30g/m2的棉网，经铺网机铺成300g/m2幅宽为2.5米的棉网层，将棉网层送入针刺机，10道速度为10M/min后，制成针刺无纺布，进入贴合机。
2、将细度1.0dtx，长度3mm的芳纶纤维，经水力分散后，配成浓度为2％的混合液，用计量泵将混合液送入斜网成型器，送入浓度为3％，送入量为400g/min,斜网成型器速度为10M/min,幅宽为2.5米，湿纤维层经脱水机脱水后，形成干度为25％的湿纤维层，进入贴布机，与针刺无纺布结合。
3、经贴布机将两种纤维层贴合后，用-3kPa的真空泵将短纤维与针刺无纺布层更加紧密的贴合在一起，干度进一步提高到45％，进入高压水力复合机。
4、高压水力复合机采用4道4MPa，6道6MPa的高压水，经0.012mm的小孔喷出，将短纤维层的纤维，刺入针刺无纺布中，使其表面形成一层克重为40g/m2短纤维层。
5、经压榨脱水后，用热风温度为150℃的穿透式烘筒4组进行烘干，速度为10M/min，经烘干后制得：克重为340g/m2，厚度为1.3mm的复合针刺无纺布过滤材料，其结构如图1和2所示。
采用《袋式除尘器技术要求》(GB T 6719-2009)中的测试方法本实施例中对过滤材料的过滤效率进行测定，结果表明老化后1000Pa及1800Pa定压喷吹2小时的过滤效率均为99.999％。因此，该过滤材料完全达到了相关标准对于过滤效率的要求。
采用《纺织品织物透气性的测定》(GB/T 5453)中的测试方法对本实施例中过滤材料的透气量进行10次测定，结果表明该材料的平均透气量为135.1L/m2·s。
对比例3
将细度2.2dtx，长度42mm的涤纶纤维，经开松称重后进喂棉机，喂棉机根据产品重量调整到每分钟4500g，梳理机将喂入的纤维，梳理成克重为30g/m2的棉网，经铺网机铺成300g/m2幅宽为2.5米的棉网层，将棉网层送入针刺机，10道速度为10M/min后，制成针刺无纺布。
采用与实施例1相同的测试方法对过滤效率和透气性能进行测定，结果表明其过滤效率均为95.1％，平均透气量为151.6L/m2·s，由于克重降低，其过滤效率相对于对比例1有所下降，透气量略有上升。与实施例2对比可以发现，在本实施例的针刺无纺布上通过水刺植入的复合层，在仅略降低透气性能的情况下，能够大大提高过滤效率。
对比例4
在对比例3中制得的针刺无纺布上通过胶水粘合一层聚四氟乙烯过滤膜，膜上的孔径为1～8μm。
采用与实施例1相同的测试方法对过滤效率和透气性能进行测定，结果表明其过滤效率为99.999％，但平均透气量却仅有31.8L/m2·s。
由上述若干实施例可以表明，单独的针刺无纺布由于机械性针刺孔的存在，其过滤效率常常无法达到国家标准要求，但在无纺布上复合一层细纤维层后，即使无纺布基层克重较低，依然能够满足过滤精度的要求(达到99.999％)，且透气性能相对于无纺布基层仅仅略有下降，不会产生过大的气阻。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，纤维材料、制备工艺参数等均可根据精度要求、使用需求进行调整。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于过滤粉尘的复合无纺布，其特征在于，其底部为针刺无纺布基层，针刺无纺布基层上方密布有一层短切纤维；短切纤维部分嵌入针刺无纺布基层中并填充针刺无纺布上的针刺孔，在针刺无纺布基层的上表面形成一层复合层。
2.如权利要求1所述的用于过滤粉尘的复合无纺布，其特征在于，所述的针刺无纺布基层和/或短切纤维中，纤维采用涤纶、丙纶、腈纶、芳纶、涤纶、亚克力、PPS、P84或PTFE。
3.如权利要求1所述的用于过滤粉尘的复合无纺布，其特征在于，所述的针刺无纺布基层中纤维长度优选为25～78mm，细度优选为1.0～6.0dtx；所述的针刺无纺布基层克重优选为100～800g/m2；所述的短切纤维长度优选为3～15mm，细度优选为0.1～2.0dtx；短切纤维层的克重优选为10～100g/m2。
4.如权利要求1所述的用于过滤粉尘的复合无纺布，其特征在于，所述的短切纤维通过水刺方式嵌入针刺无纺布基层上。
5.一种用于过滤粉尘的复合无纺布制造工艺，其特征在于，将以短切纤维为原料，经湿法工艺得到的湿纤维层贴合在针刺无纺布的表层，再用水刺工艺将短切纤维植入针刺无纺布中形成一层复合层，并填充针刺无纺布上的针刺孔；最后将复合有短切纤维的无纺布经过后续处理，获得成品。
6.如权利要求5所述的复合无纺布制造工艺，其特征在于，所述针刺无纺布的制造工艺为：将梳理纤维开松后进入喂棉机，喂棉机定量均匀地将纤维供给梳理机，经梳理机梳理出来的棉网用铺网机一层层叠加到所需克重后送入针刺机，经针刺机针刺上、下穿刺后，将不同层棉网的纤维缠结起来，制成针刺无纺布，然后送入贴合机，用于与短切纤维层贴合。
7.如权利要求5所述的复合无纺布制造工艺，其特征在于，所述湿纤维层的制造工艺为：将短切纤维放入水力分散机用水分散，然后送入成型器，经成型器脱水后形成湿纤维层，将湿纤维层送入贴合机，用于与针刺无纺布贴合。
8.如权利要求5所述的复合无纺布制造工艺，其特征在于，所述的后续处理包括脱水、干燥和收卷分切工序。
9.如权利要求5所述的复合无纺布制造工艺，其特征在于，所述的水刺工艺中，水针的水压为1～15MPa，孔径为0.08～0.14mm孔径，孔距为0.06～0.1mm，水刺道数为3～20道。
10.如权利要求5所述的复合无纺布制造工艺，其特征在于，湿纤维层与针刺无纺布通过叠加后真空抽吸脱水，实现紧密贴合。
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