一种熔喷滤布及其制备方法、制备装置
【技术领域】
本发明涉及非织造过滤材料技术领域，尤其涉及一种熔喷滤布及其制备方法、制备装置。
【背景技术】
目前，熔喷法非织造布在空气过滤净化领域得到了广泛的应用。熔喷滤布的过滤效率与过滤阻力是评价滤布性能优劣的主要指标。熔喷滤布主要通过静电驻极使熔喷纤维带上电荷，从而达到较高的过滤效率；熔喷滤布纤维越细，纤维的表面电荷也越多，熔喷滤布的带电过滤效率越高；过滤阻力则与纤维细度相反，纤维越细、纤维间隙越小、孔隙率也越小，过滤阻力会增加。即使熔喷滤布做得比较蓬松，熔喷滤布在制造、储存、使用过程中纤维间隙也会慢慢变小，滤布厚度逐渐变薄，滤布的过滤阻力会慢慢增加。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种熔喷滤布及其制备方法、制备装置，用以解决熔喷滤布因纤维间隙过小造成过滤阻力增加的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种熔喷滤布，所述熔喷滤布由位于同一排的喷丝细孔和喷丝粗孔同时喷出的纤维制成；所述熔喷滤布包括数量占比80～90％的细纤维及数量占比10～20％的粗纤维，所述细纤维及所述粗纤维交错混杂排列。
可选地，所述细纤维的直径为1～3μm，所述粗纤维的直径为5～15μm。
可选地，所述细纤维和所述粗纤维的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酯中的至少一种。
可以理解地，在相同克重下，纤维越细，纤维数量越多，纤维间隙也越小，且熔喷滤布纤维的比表面积越大，静电驻极处理后表面电荷越多，过滤效率越高，但由于纤维之间的空隙越小，其阻力也越高；而纤维越粗，其效果则相反。在本申请中，细纤维主要用于增加过滤效率，粗纤维主要用于支撑纤维间隙、保持熔喷滤布厚度、使滤布过滤阻力不会因孔隙变小而增加。
为了实现上述目的，本发明还提供一种熔喷滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)在制备装置上安装喷丝板，所述喷丝板设有喷丝细孔和喷丝粗孔，所述喷丝细孔和喷丝粗孔沿所述喷丝板横向间隔错位排列；
(2)在两台挤出机中分别熔融挤出用于制备细纤维和粗纤维的树脂切片；
(3)熔融后的所述树脂，经计量泵计量后，经模头分配系统分别分配到所述喷丝板的喷丝细孔和喷丝粗孔；
(4)所述喷丝板喷出的熔体细流经狭缝通道两侧高压高温气流吹拉成细纤维和粗纤维，并被接收网帘接收成布。
可选地，步骤(3)包括：调节所述计量泵的转速设定流向所述喷丝细孔和喷丝粗孔的熔融树脂的体积比为2:3-1:3。
为了实现上述目的，本发明还提供一种熔喷滤布的制备装置，装置包括挤出机、计量泵、模头分配系统及喷丝板，所述喷丝板设有喷丝细孔和喷丝粗孔，所述喷丝细孔和喷丝粗孔沿所述喷丝板横向间隔错位排列。
可选地，所述喷丝细孔孔径为0.15～0.35mm，所述喷丝粗孔孔径为0.5～0.7mm。
本发明提供的熔喷滤布，通过在细纤维中按比例均匀混杂分布粗纤维，以支撑纤维间隙。在制造高效率熔喷滤材时，通过细纤维/粗纤维交错混杂排列结构，可有效控制熔喷滤布在制造、储存、使用过程中因纤维间隙变小，滤布厚度变薄，过滤阻力大幅增加的问题；并且在储存、使用过程中，保持熔喷滤布的纤维间隙与孔隙率稳定，从而达到稳定过滤阻力的效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是是本发明熔喷滤布粗细纤维喷丝及成布效果图；
图2是本发明实施例提供的制备装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的喷丝板的喷丝细孔、喷丝粗孔的示意图；
图4是本发明实施例1制得的熔喷滤布的电镜图；
图5是本发明对比例1制得的单一喷丝细孔的常规熔喷滤布的电镜图。
附图标记说明：
1-细纤维；2-粗纤维；
31-第一挤出机；32-第二挤出机；
41-第一熔体过滤器；42-第二熔体过滤器；
51-第一计量泵；52-第二计量泵；
6-模头分配系统；
7-喷丝板；71-喷丝细孔；72-喷丝粗孔；
8-狭缝通道；
9-接收网帘；
10-吸风装置；
11-收卷装置。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种熔喷滤布，由位于同一排的喷丝细孔和喷丝粗孔同时喷出的纤维制成；熔喷滤布包括数量占比80～90％的细纤维1及数量占比10～20％的粗纤维2，细纤维1及粗纤维2交错混杂排列。
细纤维的直径为1～3μm，粗纤维的直径为5～15μm。
细纤维和粗纤维中的的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酯等中的至少一种。
细纤维主要用于增加过滤效率，粗纤维主要用于支撑纤维间隙、保持熔喷滤布厚度、使滤布过滤阻力不会因孔隙变小而增加。
如图2所示，本发明实施例提供一种熔喷滤布的制备装置，包括挤出机、熔体过滤器、计量泵、模头分配系统、喷丝板、狭缝通道及接收网帘。
在本实施方式中，挤出机包括第一挤出机31和第二挤出机32，分别用于熔融挤出纤维的树脂切片。树脂切片是树脂原料加工形成的片状颗粒，在一种实施方式中，用于挤出细纤维的树脂切片和用于挤出粗纤维的树脂切片的材质为聚丙烯、聚乙烯、聚酯中的至少一种。
具体地，挤出机可以是双螺杆挤出机、单螺杆挤出机或多螺杆挤出机，在此不做限定。树脂切片经料斗送往挤出机加热熔融挤出至对应的熔体过滤器。一般树脂切片进入挤出机后，挤出机通过多个加热区逐级加热使得树脂切片至熔融状态。
熔体过滤器包括第一熔体过滤器41和第二熔体过滤器42，分别用于过滤熔融的树脂，除去熔融树脂中的杂质和未熔的粒子，来提高纺丝性能和确保纤维质量。
计量泵包括第一计量泵51和第二计量泵52，通过调节第一计量泵51和第二计量泵52的转速可以设定流向喷丝板7的喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比。
狭缝通道8，用于对喷丝板7喷出的纤维进行热风吹拉。
接收网帘9，用于接收由细纤维1和粗纤维2组成的熔喷滤布。
进一步地，装置还包括吸风装置10，用于促进纤维在接收网帘9上沉积、冷却、并防止飞絮产生。
装置还包括收卷装置11，用于卷绕滤布。
如图3所示，喷丝板7上设有间隔分布喷丝细孔71和喷丝粗孔72，喷丝细孔71和喷丝粗孔72沿喷丝板7横向间隔错位排列。具体地，相邻的喷丝细孔71与喷丝粗孔72之间的间距约0.5～0.7mm，例如，相邻的喷丝细孔71与喷丝粗孔72之间的间距为0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm或0.7mm。
在本发明的具体实施方式中，喷丝细孔的孔径为0.35mm、0.30mm、0.25mm、0.20mm、0.15mm中的任意一种或多种，喷丝粗孔的孔径为0.7mm、0.65mm、0.6mm、0.55mm、0.5mm中的任意一种或多种。
本发明实施例提供一种熔喷滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)在制备装置上安装喷丝板7，所述喷丝板7设有喷丝细孔71和喷丝粗孔72，所述喷丝细孔71和所述喷丝粗孔72沿喷丝板横向间隔错位排列。
(2)在两台挤出机(即第一挤出机31和第二挤出机32)中分别熔融挤出用于制备细纤维1和粗纤维2的树脂切片。
(3)熔融后的树脂，经计量泵5计量后，经模头分配系统6分别分配到所述喷丝板7的喷丝细孔71和喷丝粗孔72。
(4)喷丝板7喷出的熔体细流经狭缝通道8两侧高压高温气流吹拉成细纤维和粗纤维，并被接收网帘9接收成布。
细纤维直径为1～3μm，粗纤维直径5～15μm，细纤维的数量占比90～80％，粗纤维的数量占比10～20％。
其中，细纤维的数量占比的计算方式为：(用于制备细纤维的树脂体积/单根细纤维的平均体积)：(用于制备粗纤维的树脂体积/单根粗纤维的平均体积+用于制备细纤维的树脂体积/单根细纤维的平均体积)。
粗纤维的数量占比的计算方式为：(用于制备粗纤维的树脂体积/单根粗纤维的平均体积)：(用于制备粗纤维的树脂体积/单根粗纤维的平均体积+用于制备细纤维的树脂体积/单根细纤维的平均体积)。
下面结合实施例对本发明所述熔喷滤布作进一步详细说明，这些实施例仅适用于进一步描述本发明制备方法，本发明的权利要求不受这些具体实施例的限制。
实施例1
采用同种聚丙烯树脂切片作为原材料(为了便于区分，分别命名为PP1、PP2)。PP1进入第一挤出机31高温熔融挤出，经第一熔体过滤器41过滤、第一计量泵51计量，进入模头分配系统6，PP1熔融树脂分配至喷丝板7的喷丝细孔71挤出，形成PP1熔体细流。
PP2进入第二挤出机32高温熔融挤出，经第二熔体过滤器42过滤、第二计量泵52计量，进入模头分配系统6，PP2熔融树脂分配至喷丝板7的喷丝粗孔72挤出，形成PP2熔体细流。
PP1、PP2熔体细流均在狭缝通道8两侧高压高温热风气流夹持作用下牵伸细化，形成细纤维和粗纤维，并沉积于接收网帘9，制得粗细纤维交错混杂的熔喷滤布。在本实施方式中，通过调节吸风装置10促进纤维在接收网帘9上沉积、冷却、并防止飞絮产生，最后由收卷装置11成卷。
其中：通过调节相关工艺参数来获得30g/m2的单位重量，调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为2:3。喷丝板7喷丝细孔71和喷丝粗孔72的孔径分别是0.25mm和0.6mm，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.6mm。
对本实施例制得的熔喷滤布作扫描电镜分析，结果如图4所示。
实施例2
熔喷滤布如上文所述的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:2，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.6mm。
实施例3
熔喷滤布如上文的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:3，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.6mm。
实施例4
熔喷滤布如上文的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:2；喷丝板7喷丝细孔71和喷丝粗孔72的孔径分别是0.15mm和0.5mm，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.5mm。
实施例5
熔喷滤布如上文的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:2；喷丝板7喷丝细孔71和喷丝粗孔72的孔径分别是0.35mm和0.7mm，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.7mm。
实施例6
熔喷滤布如上文的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:2；喷丝板7喷丝细孔71和喷丝粗孔72的孔径分别是0.3mm和0.65mm，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.65mm。
实施例7
熔喷滤布如上文的实施例1被制备，不同的是，通过调节计量泵5转速设定流向喷丝细孔71和喷丝粗孔72的熔融树脂的体积比为1:2；喷丝板7喷丝细孔71和喷丝粗孔72的孔径分别是0.2mm和0.55mm，相邻喷丝细孔与喷丝粗孔间距为0.55mm。
对比例1(C1)
采用聚丙烯树脂切片作为原材料。聚丙烯树脂切片进入挤出机高温熔融挤出，经熔体过滤器过滤、计量泵计量，进入模头分配系统，熔融树脂分配至喷丝板的喷丝孔挤出，形成熔体细流。其中，喷丝板7仅具有单一尺寸孔径(0.25mm)喷丝孔。
熔体细流在狭缝通道8两侧高压高温热风气流夹持作用下牵伸细化，形成细纤维，并沉积于接收网帘9，制得熔喷滤布，最后由收卷装置11成卷。
将对比例1制得的熔喷滤布作扫描电镜分析，结果如图5所示。
经图4与图5相比，本发明实施例1制得的熔喷滤布与对比例1制得的熔喷滤布相比，具有相同的细纤维，不同的是，实施例1制得的熔喷滤布还具有粗纤维，粗纤维与细纤维交错混杂排列，粗纤维能够给细纤维提供支撑力，并保持熔喷滤布纤维间的孔隙。可以理解地，在制备相同单位克重的滤布时，可以通过调整细纤维的细度来增加单位克重下的纤维数量与比表面积，从而提高熔喷布的过滤效率，并且不会因为细纤维细度降低造成孔隙减小而增加过滤阻力。
由上述实施例1～7和对比例1(C1)所述制得的熔喷滤布，对其性能包括：克重、粗细纤维直径、粗细纤维比例、厚度、压损、效率进行了测试。为了排除由偶然性引起的误差，提高研究结果的准确性，所有测试均是采用多次测试求平均值的方法，汇总数据见表1。
表1、实施例1～7及对比例的测试数据
注：压损/过滤效率测试方法：0.3μmNaCl、32L/min，@TSI8130。
从表1可以看出，实施例1～7制备的熔喷滤布，由纤维直径1～3μm的细纤维和纤维直径5～15μm粗纤维交错混杂组成。不难看出，参考实施例1、2及3的测试数据，在相同克重、细纤维直径基本不变的情况下，当粗纤维数量占比逐渐增大时，厚度相应也会增大，从而维持熔喷滤布的压损。也就是说，在熔喷滤布中混杂分布的粗纤维，可以支撑纤维间隙，保持熔喷滤布厚度。与对比例C1相比，实施例1～7制备的熔喷滤布，在维持基本过滤效率的情况下，由于粗纤维的加入，熔喷滤布的压损均小于单一细纤维的熔喷滤布(对比例C1)的压损，使滤布过滤阻力不会因孔隙变小而增加。
本发明提供的熔喷滤布及其制备方法，通过在细纤维中按比例均匀混杂分布粗纤维，以支撑纤维间隙。在制造高效率熔喷滤材时，熔喷纤维很细，采用本发明提供的制备方法，可有效控制纤维间隙过小、而造成过滤阻力大幅增加的问题；并且在储存、使用过程中，保持熔喷滤布的纤维间隙与孔隙率稳定，从而达到稳定过滤阻力的效果，具有较强的实际应用价值。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
