CN114232216A - 一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法生产的聚酯纺粘针刺非织造布产品具有致密度高，过滤精度高，不起毛，力学性能好等优点。这是由于本发明通过了双组分纺丝，通过同一块喷丝板生产了具有高收缩性能的PETG纤维和常规的PET纤维，通过PETG纤维的高收缩提高了非织造布的致密度，从而让非织造布具有高的致密度，其孔径小，过滤精度高，纤维间结合力大，产品的力学性能好，表面不易起毛。

Description

一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法

技术领域

本发明属于非织造布生产领域，具体地说，涉及一种具有高致密度聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法。

背景技术

纺粘法又称纺丝成网法，它是非织造布中最重要，应用最广泛的一种方法。它是利用化纤纺丝原理，在聚合物纺丝过程中使用连续性长丝纤维铺置成网，纤网经机械、化学或热方法加固而成非织造布。其具体流程如下：

聚合物切片加入料斗后，喂入到螺杆挤出机中，螺杆具有加热功能，切片在螺杆里熔融并挤出，经过滤后的熔体由计量泵按一定流量输送到纺丝组件上，纺丝组件装有很多小孔的喷丝板，熔体从喷丝板的小孔内流出，形成许多细流，熔体细流经过侧吹风冷却后，冷却成纤维，再进入牵伸装置，经过牵伸装置中的高速气流的牵伸作用，纤维的大分子进行了取向和结晶，纤维获得了良好的力学性能，经牵伸后纤维铺入到下面有吸风装置的成网帘带上，然后输送至加固装置，经热轧、化学粘合、针刺、水刺等任何一种或两种方法加固，即成为纺丝成网非织造布。

纺粘非织造布的种类主要有聚丙烯纺粘非织造布与聚酯纺粘非织造布。缺点是：

纺粘针刺非织造布蓬松度高，厚度大，密度小，因此其过滤效率偏低且表面容易出现起毛现象。

导致原因：

这上是由于纺粘针刺非织造布的生产时，由于纺粘非织造布是连续性长丝，其移动困难，因此针刺密度与针刺深度不能过大，防止纤维发生断裂。在比较低的针刺密度和较小的针刺深度的工艺下，纺粘针刺非织造布的纤维缠结程度有限，产品的厚度大，蓬松度高，因此孔径大，过滤效率偏低。

发明内容

针对目前采用纺粘针刺非织造布密度小，蓬松度高，过滤效率低的弱点，提供了一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，制造具有较高致密度的聚酯纺粘针刺非织造布，其不易起毛，过滤精度高，力学性能好。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，包括以下步骤：

1)PET切片进入预结晶器进行结晶，干燥后进入螺杆挤出机；PETG切片干燥后进入另一螺杆挤出机；

2)两个螺杆挤出机得到的PET熔体和PETG熔体均被输送到双组分纺丝箱体内，所述双组分纺丝箱体包括喷丝板，喷丝板设有位于板中心的若干PET孔和位于PET孔外围的若干PETG孔，所述PET熔体和PETG熔体分别穿过PET孔和PETG孔；

3)通过PET孔和PETG孔的熔体细流在侧吹风冷却下变成固体纤维；

4)气流牵伸；

5)摆丝成网；

6)针刺加固；

7)加热；

8)压烫。

进一步，步骤1)中，在预结晶器里，PET切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片在预结晶器里被加热，预结晶温度在140-160℃，进入了干燥塔里，干燥温度145-165℃；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在205-310℃之间。

进一步，步骤1)中，PETG切片投放在料仓里，然后在回转阀的输送，下落进到干燥塔里，干燥温度为60--100℃，所用的干燥气源为除湿空气，其露点温度小于-70℃；含水率达到纺丝要求的PETG切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在160-270℃之间。

进一步，所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，所述螺杆挤出机螺杆末端的熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速。

进一步，螺杆挤出机得到的压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤，过滤后的熔体被输送到双组分纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个双组分纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，过滤器和箱体温度控制在270-290℃之间。

进一步，所述步骤3)的侧吹风温度控制在15～25℃之间，侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。

进一步，所述步骤4)的气流牵伸是由在双组分纺丝箱体每个纺丝组件下方的管式牵伸喷头去实现，牵伸喷头采用压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-8000m/min的速度，纤维速度远远大于熔体在喷丝板孔流出时的速度。

进一步，出牵伸管后的纤维束在分丝器的作用下铺设成均匀的纤网，分丝器是在牵伸管末端接的气流扩散器，通过该气流扩散器的截面的不断增加，使得牵伸气流的速度不断变小，静压增加，当气流速度比牵伸后的纤维速度慢时，会使得纤维束实现自然分散，并呈螺旋状下落到成网帘上；

由于气流扩散器的与成网帘的前进方向成的角度可根据需要进行调节。

进一步，所述步骤7)针刺非织造布进入红外加热烘箱，烘箱内的温度控制在80～150℃。

进一步，所述若干PET孔为若干圈周向阵列排布的PET孔，所述若干PETG孔为位于所述PET孔外围一圈周向阵列排布的PETG孔，所述双组分纺丝箱体分别设有和所述PET孔连通的PET输送管，以及和所述PETG孔连通的PETG输送管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明生产的聚酯纺粘针刺非织造布产品具有致密度高，过滤精度高，不起毛，力学性能好等优点。这是由于本发明通过了双组分纺丝，通过同一块喷丝板生产了具有高收缩性能的PETG纤维和常规的PET纤维，通过PETG纤维的高收缩提高了非织造布的致密度，从而让非织造布具有高的致密度，其孔径小，过滤精度高，纤维间结合力大，产品的力学性能好，表面不易起毛。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法流程图；

图2是设备流程图；

图3是双组分组件部分结构示意图；

图4喷丝板结构示意图。

1——料仓； 2——预结晶器；

3——干燥塔； 4——螺杆挤出机；

5——熔体过滤器； 6——计量泵；

7——双组分纺丝箱体； 8——喷丝板；

9——PET孔； 10——PETG孔

11——PET输送管； 12——PETG输送管；

13——侧吹风窗； 14——牵伸管；

15——分丝器； 16——成网帘；

17——针刺机； 18——烘箱；

19——压烫机； 20——卷机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述高致密度的聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法流程如图1所示。

PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)切片投进料仓1里的经过回转阀的输送，下落进到预结晶器2里。

在预结晶器2里，PET切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器2里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在140-160℃。结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔3里。本方案采用的是填充式干燥塔3，切片从干燥塔3的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔3底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔3里停留足够长时间后，切片的含水率达到了纺丝的要求，干燥温度145-165℃。

含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到到螺杆挤出机4里。螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-310℃之间，螺杆挤出机4的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机4剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器5所过滤，熔体过滤器5可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

参阅图2至图4，过滤后的熔体被输送到双组分纺丝箱体7内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵6，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵6里。计量泵6为精密的齿轮泵，通过计量泵6的转动，精确体积的熔体被计量泵6输送到每个双组分纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板8的每个小孔里，熔体被喷丝板8均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板8的小孔里挤出，暴露在空气中。熔体过滤器5和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温。过滤器和箱体温度控制在270-290℃之间。

PETG切片投放在料仓1里，然后在回转阀的输送，下落进到干燥塔3里。干燥温度为60--100℃,所用的干燥气源为除湿空气，其露点温度小于-70℃。

含水率达到纺丝要求的PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯)切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机4里。螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在160-270℃之间，螺杆挤出机4的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机4剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器5所过滤，过滤器可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

过滤后的熔体被输送到双组分纺丝箱体7内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵6，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵6里。计量泵6为精密的齿轮泵，通过计量泵6的转动，精确体积的熔体被计量泵6输送到每个双组分纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板8的每个小孔里，小孔包括PET孔9和PETG孔10，PET孔9为若干圈周向阵列排布的PET孔9，PETG孔10为位于PET孔9外围一圈周向阵列排布的PETG孔10，双组分纺丝箱体7分别设有和PET孔9连通的PET输送管11，以及和PETG孔10连通的PETG输送管12。

熔体被喷丝板8均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板8的小孔里挤出，暴露在空气中。熔体过滤器5和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温。过滤器和箱体温度控制在270-290℃之间。

两种熔体细流在侧吹风的作用下，不断被冷却，由熔体转变成固体，在牵伸力和冷却的作用下，由于分子结构的不同，两种组份的熔体的变化也不同，其中PET纤维产生明显的结晶和取向，而PETG分子链没有结晶能力，其纤维只产生了取向，没有产生结晶。

侧吹风的温度由空调控制，对风的温度与湿度进行精确控制，以此合理控制纤维的温度与张力的分布。有利于实现高速纺丝，侧吹风温度控制在15～25℃之间，其侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。侧吹风窗13里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

纤维的牵伸过程是由在每个纺丝组件下方的管式牵伸喷头去实现的，牵伸喷头采用的压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力。纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管14内，纤维在牵伸管14内最终可被加速至4000-8000m/min的速度。纤维速度远远大于熔体在喷丝板8孔流出时的速度，因此熔体受到较强的拉伸作用，分子容易出现取向与结晶，分子间作用力大大增强，纤维获得了优异的力学性能。

出牵伸管14后的纤维束在分丝器15的作用下铺设成均匀的纤网。分丝器15的主要结构是在牵伸管14末端接的气流扩散器，通过该气流扩散器的截面的不断增加，使得牵伸气流的速度不断变小，静压增加。当气流速度比牵伸后的纤维速度慢时，产生了空气动力学中的“孔达效应”会使得纤维束实现自然分散，并呈螺旋状下落到成网帘16上。

由于气流扩散器的与成网帘16的前进方向成的角度可根据需要进行调节。通过该角度的调节，改变纤维下落的方式，使得纤维在纵横向的排列方式有所不同，达到可以改变产品的纵向强力与横向强力的比值的效果。

铺设成均匀平整的纤网在成网帘16的输送下进入针刺机17，通过针刺机17刺针的高速上下运动，让纤维相互缠结，形成具有一定力学性能的针刺非织造布。

针刺非织造布进入红外加热烘箱18，烘箱18内的温度控制在80～150℃，在该温度下，PETG纤维发生明显收缩，让纤网之间的空隙减少，密度增加，达到了高密度纺粘针刺非织造布的效果。

采用双组分纺丝技术，在同一喷丝板8内生产出两种纤维，一种是具体良好力学性能的PET纤维，另一种是具有良好热收缩性能的PETG纤维。由于是同一喷丝板8纺丝，在摆丝成网后，两种组份可以在纤网内部均匀分布。当针刺后的纤网受到热处理时，PETG纤维会明显收缩，从而使纤网的密度增加，孔隙率和孔径变小，过滤精度增加。

经过热烘后的产品再经过两个加热的光辊的压烫，压烫的温度约为160～200℃，其作用是增加布面的光滑度。

经过压烫机19后的布通过卷机20被卷绕成为最终的成品。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)PET切片进入预结晶器进行结晶，干燥后进入螺杆挤出机；PETG切片干燥后进入另一螺杆挤出机；

2)两个螺杆挤出机得到的PET熔体和PETG熔体均被输送到双组分纺丝箱体内，所述双组分纺丝箱体包括喷丝板，喷丝板设有位于板中心的若干PET孔和位于PET孔外围的若干PETG孔，所述PET熔体和PETG熔体分别穿过PET孔和PETG孔；

3)通过PET孔和PETG孔的熔体细流在侧吹风冷却下变成固体纤维；

4)气流牵伸；

5)摆丝成网；

6)针刺加固；

7)加热；

8)压烫。

2.根据权利要求1所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，步骤1)中，在预结晶器里，PET切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片在预结晶器里被加热，预结晶温度在140-160℃，进入了干燥塔里，干燥温度145-165℃；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在205-310℃之间。

3.根据权利要求1所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，

步骤1)中，PETG切片投放在料仓里，然后在回转阀的输送，下落进到干燥塔里，干燥温度为60--100℃，所用的干燥气源为除湿空气，其露点温度小于-70℃；含水率达到纺丝要求的PETG切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，温度设置在160-270℃之间。

4.根据权利要求2或3所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，所述螺杆挤出机的下料口处设有冷却循环水，所述螺杆挤出机螺杆末端的熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速。

5.根据权利要求1所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，螺杆挤出机得到的压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤，过滤后的熔体被输送到双组分纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，通过计量泵的转动，精确体积的熔体被计量泵输送到每个双组分纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，过滤器和箱体温度控制在270-290℃之间。

6.根据权利要求5所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，所述步骤3)的侧吹风温度控制在15～25℃之间，侧吹风风速控制在0.25～0.45m/s。

7.根据权利要求5所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，所述步骤4)的气流牵伸是由在双组分纺丝箱体每个纺丝组件下方的管式牵伸喷头去实现，牵伸喷头采用压缩空气，压缩空气经过管式牵伸喷头内部的环形间隙后，向下喷射形成高速气流，并在牵伸喷头的上方形成一定的负压区，对纤维形成一定的吸力，纤维在牵伸喷头的上方吸入，在高速气流的摩擦力作用下伴随着气流向下高速运动，高速气流和纤维被限制在一定直径一定长度的牵伸管内，纤维在牵伸管内最终可被加速至4000-8000m/min的速度，纤维速度远远大于熔体在喷丝板孔流出时的速度。

8.根据权利要求7所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，出牵伸管后的纤维束在分丝器的作用下铺设成均匀的纤网，分丝器是在牵伸管末端接的气流扩散器，通过该气流扩散器的截面的不断增加，使得牵伸气流的速度不断变小，静压增加，当气流速度比牵伸后的纤维速度慢时，会使得纤维束实现自然分散，并呈螺旋状下落到成网帘上；由于气流扩散器的与成网帘的前进方向成的角度可根据需要进行调节。

9.根据权利要求5所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，所述步骤7)针刺非织造布进入红外加热烘箱，烘箱内的温度控制在80～150℃。

10.根据权利要求1所述一种聚酯纺粘针刺非织造过滤材料的制造方法，其特征在于，所述若干PET孔为若干圈周向阵列排布的PET孔，所述若干PETG孔为位于所述PET孔外围一圈周向阵列排布的PETG孔，所述双组分纺丝箱体分别设有和所述PET孔连通的PET输送管，以及和所述PETG孔连通的PETG输送管。

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