CN114351463B - 一种复合胶和其应用及一种防冲散水滤非织造布和其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水滤非织造布材料技术领域，公开了一种复合胶和其应用及一种防冲散水滤非织造布和其制备方法。该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2100‑2400份、丙烯酸胶乳300‑450份、玉米淀粉50‑125份和引发剂10‑40份。本发明制造的防冲散水滤非织造布不仅具有较为优异的物理性能指标及较好的防冲散能力，而且透气率、污水过滤效率均达到比较优异的水平。
Description
技术领域
本发明属于水滤非织造布材料技术领域，更具体地，涉及一种复合胶和其应用及一种防冲散水滤非织造布和其制备方法。
背景技术
目前现有的水滤纺织材料主要有两种，一是由纱线为单位，经纬交织形成的机织布，多为平纹、斜纹；另一种是以纤维为单位，经过机械、化学或者热粘合或其组合方式加固而形成的非织造布。机织布以纱线为单位，经纬交织，属于比较典型的二维过滤材料，纱线直径粗，纱线与纱线之间孔隙相对较大，且实际孔隙率低，导致其对微小颗粒的过滤效率差，捕集效率低，污水需要经过连续若干次的过滤才能达到相对理想的效果。非织造织布是由纤维呈三维随机杂乱排列组成的紧密粘合的材料，其网络状结构，可提高水流流过非织造布滤材的分散效应，污水中的微小粒子有更多的机会与单纤维碰撞和粘附，因此其捕捉效果较好，过滤效率较高。非织造布过滤材料的孔隙是由随机分布的纤维形成的，它的总孔隙率可达80％以上，远高于机织过滤材料，并且非织造过滤布不易堵塞，滤渣容易清除，很大程度上降低了使用成本。然而，目前经发现，现有的非织造布过滤材料技术主要存在如下问题：在水流较大或较急的情况下，过滤材料极为容易变形，防冲散能力较差，一旦纤维与纤维之间被冲散，过滤效率就会大大降低，使用寿命就会变短。
现有有关非织造布过滤材料技术的情况如下：CN201611110671.9公开了一种水过滤用双组分梯度结构非织造布及其制备方法，由粘合在一起的PET长丝纤维和圆形COPET长丝纤维复合纤网组成，这种方法制出的非织造布可以充分发挥滤材内部不同细度过滤的优势，确保过滤效率，但这种材料短期过滤效果尚可，但无法长期在水流较大或者较急的环境下使用，纤维与纤维之间会被冲散，造成过滤效率的明显下降。CN200410053952.6公开了一种水刺非织造布过滤材料及其制备方法，该方法是将胶料和水刺短纤非织造布结合在一起，然后烘干，提高其尺寸稳定性，但其制造方法繁琐，且滤料寿命及强力指标等比长丝非织造布滤料差很多。CN201711475011.5公开了一种亲油性油毡基布的生产方法，所用胶为纯化学胶，通过该方法出的油毡基布亲油性好，但若作为滤布，过滤性能较差，长期使用，孔隙易被堵塞，导致过滤效果明显下降，寿命变短。
因此，目前亟待提出一种新的复合胶，将其应用于制备非织造布过滤材料，进而得到一种新的防冲散水滤非织造布，解决现有水滤非织造布材料防冲散性能差、寿命短的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种复合胶和其应用及一种防冲散水滤非织造布和其制备方法。本发明制造的防冲散水滤非织造布不仅具有较为优异的物理性能指标及较好的防冲散能力，而且透气率、污水过滤效率均达到比较优异的水平。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种复合胶，该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2100-2400份、丙烯酸胶乳300-450份、玉米淀粉50-125份和引发剂10-40份。
本发明第二方面提供了所述的复合胶在防冲散水滤非织造布制备中的应用。
本发明第三方面提供了一种防冲散水滤非织造布的制备方法，该方法包括：将聚酯长丝原布在所述复合胶中浸渍，烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布。
本发明第四方面提供了所述的防冲散水滤非织造布的制备方法制备的防冲散水滤非织造布。
本发明的技术方案的有益效果如下：
(1)本发明解决了现有水滤非织造布材料防冲散性能差、寿命短的问题。复合胶中含有的丙烯酸胶乳会使纤维与纤维间相互粘合，物理性能好，滤料防冲散能力强；复合胶中含有的淀粉随着时间逐步分解，产生孔隙，可有效解决滤料因堵塞而造成的过滤效率下降、寿命短的问题。
(2)本发明将聚酯长丝原布在本发明的复合胶中浸渍，然后对其进行烘干定型，增加了纤维与纤维之间的粘结力，极大程度的提高了防冲散水滤非织造布的防冲散能力及使用寿命。
(3)本发明在一步法制备聚酯长丝原布生产线的基础上，调整关键工艺参数，可连续生产高效防冲散水滤非织造布材料，工艺流程简单，生产速度快。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明第一方面提供了一种复合胶，该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2100-2400份、丙烯酸胶乳300-450份、玉米淀粉50-125份和引发剂10-40份。
根据本发明，优选地，该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2200-2300份、丙烯酸胶乳350-400份、玉米淀粉75-100份和引发剂20-30份。本发明的复合胶以丙烯酸胶乳为主体，淀粉为辅。加入丙烯酸胶乳是为了增加纤维之间的粘结力，极大程度提高滤料防冲散能力；加入淀粉是由于淀粉会逐步分解，产生小孔隙，防止滤料使用一段时间后，孔隙发生堵塞，导致滤料过滤效率及寿命下降。
根据本发明，优选地，所述丙烯酸胶乳为将丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚得到的水性分散体，所述丙烯酸胶乳的固含量为10-50％。
根据本发明，优选地，所述引发剂为过氧化物类引发剂。
根据本发明，优选地，所述复合胶的制备方法包括：将所述水和所述玉米淀粉在加热条件下搅拌，得到糊化玉米淀粉；将所述丙烯酸胶乳、引发剂和所述糊化玉米淀粉混合并保温，得到所述复合胶。
根据本发明，优选地，所述加热的方式包括蒸汽加热，所述加热的温度为75-90℃。
根据本发明，优选地，所述保温的时间为8-12min。
根据本发明，优选地，所述复合胶的含固量为8％-12％。
本发明第二方面提供了所述的复合胶在防冲散水滤非织造布制备中的应用。
本发明第三方面提供了一种防冲散水滤非织造布的制备方法，该方法包括：将聚酯长丝原布在所述复合胶中浸渍，烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布。
根据本发明，优选地，所述烘干的方式包括圆网穿透式烘干，所述烘干的温度为150-240℃。
根据本发明，优选地，所述聚酯长丝原布的制备方法为聚酯纺粘长丝针刺法。
根据本发明，优选地，所述聚酯长丝原布的制备方法包括如下步骤：
S1：将纤维级半消光聚酯切片依次进行结晶、干燥处理，充分烘干纤维级半消光聚酯切片；
S2：将经过所述干燥处理的纤维级半消光聚酯切片进行熔融处理，得到熔体；
S3：将所述熔体依次经过计量纺丝、冷却牵伸和分丝铺网处理，得到具有上下两层的纤网；
S4：将所述具有上下两层的纤网依次经过针刺加固和热轧处理，得到所述聚酯长丝原布。
根据本发明，优选地，所述结晶处理的温度为175-185℃，所述结晶处理的时间为10-20min，所述结晶处理的设备为沸腾式半封闭结晶床。
根据本发明，优选地，所述干燥处理的温度为165-175℃，所述干燥处理的时间为5-7h，所述干燥处理的设备包括干燥塔。
根据本发明，优选地，所述熔融处理的设备包括螺杆挤压机。作为优选方案，本发明将经过所述干燥处理的纤维级半消光聚酯切片放入到螺杆挤压机中，螺杆挤压机将切片挤压融熔成熔体状态，经过熔体过滤器过滤后，得到相对均匀的熔体。
在本发明中，作为优选方案，本发明将所述熔体经过计量泵计量、纺丝组件进行纺丝，粘流态的熔体经过侧吹风的冷却和牵伸管的牵伸，形成具有一定强力和伸长的PET长丝，丝束通过摆片以一定角度反弹到成网帘上，形成所述具有上下两层纤网。
本发明将所述具有上下两层纤先后经过预针刺、主针刺两道工序的加固，形成具有一定强力的聚酯长丝原布，其中，针刺深度及针刺密度对过滤效果有较大影响，根据本发明，优选地，所述预针刺的针刺密度为15-25刺/cm2，所述主针刺的针刺密度为20-30刺/cm2；所述预针刺的针刺深度为5-15mm，所述主针刺的针刺深度为5-10mm。
经过所述针刺加固处理的聚酯长丝原布通过热轧机，控制其厚度，热轧机温度越高，压力越大，厚度越薄，反之越厚。热轧机温度及压力必须控制得当，若聚酯长丝原布太薄会导致内部可容纳杂质的空间被压缩，过滤效果会明显下降，根据本发明，优选地，所述热轧处理的压辊温度为150-250℃，所述热轧处理的压力为45-55bar。将从热轧机出来的聚酯长丝原布在复合胶溶液中浸渍，通过所述复合胶的粘合作用，使得纤维与纤维之间的粘合作用大大提高，然后对其烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布。
本发明第四方面提供了所述的防冲散水滤非织造布的制备方法制备的防冲散水滤非织造布。
以下通过实施例进一步说明本发明。
下列实施例所用的聚酯长丝原布为滁州天鼎丰非织造布有限公司通过所述聚酯纺粘长丝针刺法生产得到的，具体为：
S1：将纤维级半消光聚酯切片依次进行结晶、干燥处理，充分烘干纤维级半消光聚酯切片；所述结晶处理的温度为180℃，所述结晶处理的时间为15min，所述结晶处理的设备为沸腾式半封闭结晶床。所述干燥处理的温度为170℃，所述干燥处理的时间为6h，所述干燥处理的设备包括干燥塔。
S2：将经过所述干燥处理的纤维级半消光聚酯切片放入到螺杆挤压机中(螺杆挤压机，共有六个区，温度分别设定为275℃、282℃、288℃、288℃、287℃、286℃)，螺杆挤压机将切片挤压融熔成熔体状态，经过熔体过滤器过滤后，得到相对均匀的熔体。
S3：将所述熔体依次经过计量纺丝、冷却牵伸和分丝铺网处理，得到具有上下两层的纤网；
计量纺丝：计量泵转速为14r/min，牵伸总压为2.2bar，丝的细度为0.22tex；
分丝铺网：摆丝频率170次/min，成网车速为13.5m/min，制得原布克重为90-100g/m2；
S4：将所述具有上下两层的纤网依次经过针刺加固和热轧处理，得到所述聚酯长丝原布。所述针刺加固包括预针刺、主针刺两道工序，预、主针刺密度分别为21刺/cm2、24刺/cm2，针刺深度分别为9mm、7mm。所述热轧处理的压辊温度为200℃，东西侧压力为50bar。
实施例1
本实施例提供了一种复合胶，该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2300kg、丙烯酸胶乳400kg、玉米淀粉100kg和过氧化物类引发剂25kg。
所述丙烯酸胶乳为将丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚得到的水性分散体，所述丙烯酸胶乳的固含量为45％。
所述复合胶的制备方法包括：先往配胶罐中打入2000kg水，然后倒入玉米淀粉100kg，持续搅拌，并通过蒸汽加热方式升温至87℃，使淀粉为完全糊化状态，得到糊化玉米淀粉；将所述丙烯酸胶乳400kg、过氧化物类引发剂25kg和所述糊化玉米淀粉混合并保温10min，最后测其固含量，固含量正常(8％-12％)方可得到所述复合胶，并转入储胶罐使用。
利用上述复合胶制备防冲散水滤非织造布的制备方法包括：将聚酯长丝原布在所述复合胶中浸渍，烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布。
所述烘干的方式为圆网穿透式烘干，所述烘干的温度为200℃。
实施例2
本实施例提供了一种复合胶，该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2300kg、丙烯酸胶乳350kg、玉米淀粉100kg和过氧化物类引发剂20kg。
所述丙烯酸胶乳为将丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚得到的水性分散体，所述丙烯酸胶乳的固含量为45％。
所述复合胶的制备方法包括：先往配胶罐中打入2300kg水，然后倒入玉米淀粉100kg，持续搅拌，并通过蒸汽加热方式升温至87℃，使淀粉为完全糊化状态，得到糊化玉米淀粉；将所述丙烯酸胶乳350kg、过氧化物类引发剂20kg和所述糊化玉米淀粉混合并保温10min，最后测其固含量，固含量正常(8％-12％)方可得到所述复合胶，并转入储胶罐使用。
利用上述复合胶制备防冲散水滤非织造布的制备方法包括：将聚酯长丝原布在所述复合胶中浸渍，烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布。
所述烘干的方式为圆网穿透式烘干，所述烘干的温度为200℃。
对比例1
本对比例提供了一种复合胶，该复合胶与实施例1的区别仅在于：本对比例提供的复合胶不含有玉米淀粉。
对比例2
本对比例为CN201810658229.2公开的一种疏水性淀粉基纳米生物乳胶，包含以下原料：
玉米淀粉100g；甲基丙烯酸缩水甘油酯10g；丙烯酸5g；Twenn80 3g；过硫酸铵1.5g；甘油5g；水120g；
本对比例的一种疏水性淀粉基纳米生物乳胶的成分过于复杂，主要是以淀粉为主，丙烯酸为辅，且丙烯酸主要是为了改善因淀粉吸水导致的生物胶耐水性差的问题，该技术由于淀粉量较多，丙烯酸量所含较少，大量淀粉会分解，导致滤料孔隙过大，过滤效果明显下降，丙烯酸含量低，导致滤料的防冲散能力较差。而本发明的复合胶是以丙烯酸胶乳为主体，玉米淀粉为辅，加入丙烯酸胶乳是为了增加纤维之间的粘结力，极大程度提高滤料防冲散能力，加入玉米淀粉是由于淀粉会逐步分解，产生小孔隙，防止滤料使用一段时间后，孔隙发生堵塞，导致滤料过滤效率及寿命下降。
测试例1
表1为实施例1-2和对比例1的防冲散水滤非织造布的成品性能测试结果，其测试方法为按照GB/T18840-2002、GB/T 24218.15-2018进行，从表1可以看出，实施例1制备的防冲散水滤非织造布的拉力、延伸力、屈服强力均优于实施例2和对比例1，即防冲散、抵抗变形能力较强。虽然实施例2、对比例1的透气性略高，但对比例1中，未添加淀粉，滤料长期易堵塞，且整体物理指标性能不如实施例1；实施例2减少了丙烯酸用量，但通过指标对比可以看出，其伸长偏高，屈服偏低，纵横断裂强力远不如实施例1，会导致滤料防冲散能力变弱很多。综合考虑，最终选择实施例1，无论是物理指标方面，还是透气率、污水过滤效率，均达到比较优异的水平。
表1为实施例1-2和对比例1的防冲散水滤非织造布的成品性能测试结果
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (6)
1.一种防冲散水滤非织造布的制备方法，其特征在于，该方法包括：将聚酯长丝原布在复合胶中浸渍，烘干定型，得到所述防冲散水滤非织造布；
所述复合胶包括以重量份计的以下组分：水2100-2400份、丙烯酸胶乳300-450份、玉米淀粉50-125份和引发剂10-40份；
所述丙烯酸胶乳为将丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚得到的水性分散体，所述丙烯酸胶乳的固含量为10-50％；
所述引发剂为过氧化物类引发剂；
所述复合胶的制备方法包括：将所述水和所述玉米淀粉在加热条件下搅拌，得到糊化玉米淀粉；将所述丙烯酸胶乳、引发剂和所述糊化玉米淀粉混合并保温，得到所述复合胶；
所述加热的方式包括蒸汽加热，所述加热的温度为75-90℃；
所述保温的时间为8-12min；
所述复合胶的含固量为8％-12％。
2.根据权利要求1所述的防冲散水滤非织造布的制备方法，其中，
该复合胶包括以重量份计的以下组分：水2200-2300份、丙烯酸胶乳350-400份、玉米淀粉75-100份和引发剂20-30份。
3.根据权利要求1所述的防冲散水滤非织造布的制备方法，其中，
所述烘干的方式包括圆网穿透式烘干，所述烘干的温度为150-240℃；
所述聚酯长丝原布的制备方法为聚酯纺粘长丝针刺法。
4.根据权利要求1或3所述的防冲散水滤非织造布的制备方法，其中，所述聚酯长丝原布的制备方法包括如下步骤：
S1：将纤维级半消光聚酯切片依次进行结晶、干燥处理；
S2：将经过所述干燥处理的纤维级半消光聚酯切片进行熔融处理，得到熔体；
S3：将所述熔体依次经过计量纺丝、冷却牵伸和分丝铺网处理，得到具有上下两层的纤网；
S4：将所述具有上下两层的纤网依次经过针刺加固和热轧处理，得到所述聚酯长丝原布。
5.根据权利要求4所述的防冲散水滤非织造布的制备方法，其中，
所述结晶处理的温度为175-185℃，所述结晶处理的时间为10-20min，所述结晶处理的设备为沸腾式半封闭结晶床；
所述干燥处理的温度为165-175℃，所述干燥处理的时间为5-7h，所述干燥处理的设备包括干燥塔；
所述熔融处理的设备包括螺杆挤压机；
所述针刺加固处理包括预针刺和主针刺两道工序；
所述预针刺的针刺密度为15-25刺/cm2，所述主针刺的针刺密度为20-30刺/cm2；所述预针刺的针刺深度为5-15mm，所述主针刺的针刺深度为5-10mm；
所述热轧处理的压辊温度为150-250℃，所述热轧处理的压力为45-55bar。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的防冲散水滤非织造布的制备方法制备的防冲散水滤非织造布。
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