CN115247319A - 一种并列双组份熔喷纤维过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种并列双组份熔喷纤维过滤材料及其制备方法，过滤材料包括组份A和组份B，组份A和组份B的质量比为1:(0.1‑10)；组份A和组份B均为聚丙烯PP，组份A和组份B的熔指不同；或者，组份A为聚丙烯PP、组份B为改性聚丙烯PP；或者，组份A为改性聚丙烯PP、组份B为聚丙烯PP。本发明的PP/PP并列双组份熔喷纤维过滤材料的纤度分布范围为0.5‑8μm，平均纤度1‑3μm，并列纤维卷曲率为50‑70%。由于PP/PP并列纤维具有很高的卷曲率，从而使得PP/PP并列双组纤维过滤材料制品具有孔隙率高、孔径小、蓬松度好等特点，可满足高性能空气过滤器等的使用要求。

Description

一种并列双组份熔喷纤维过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维技术领域，具体来说涉及一种并列双组份熔喷纤维过滤材料及其制备方法。
背景技术
研究表明新冠病毒和其他流行病毒传染方式包括飞沫传播、体液传播、气溶胶传播和接触污染表面。此外，空气中的细菌、病毒等微生物可附着在微粒上，通过呼吸***逐渐进入人体器官，导致心血管和呼吸***疾病。因此，空气过滤器的使用尤为重要。
在众多的过滤材料中，非织造产品由于其原料来源广泛、加工方便、投入的成本少、质量轻薄、柔软、抗菌等优点，逐渐取代传统的机织品和针织品，成为了理想的空气过滤材料。目前，用作过滤材料的非织造产品有：针刺、水刺、纺粘、熔喷以及SMS复合非织造材料等。空气过滤材料产品的分类主要有粗效、中效、亚高效和高效(HEPA级)。其中熔喷产品则被用于亚高效和高效过滤器中，是有效吸附细菌、病毒、灰尘等细小颗粒的过滤产品。
目前熔喷过滤材料的原材料一般都是聚丙烯，由于聚丙烯具有良好的静电储存能力，因此聚丙烯的熔喷布经过静电驻极后过滤效率大大增加。非织造材料制备的空气过滤器的过滤效率与纤维的比表面积、孔径大小、孔隙率密切相关。聚丙烯熔喷布的比表面积越大、孔径越小、孔隙率越高，能吸附、捕获、阻隔细小固体颗粒物和病毒的效果越好。现有的聚丙烯纤维过滤材料则是单组分聚丙烯纤维直接通过熔喷法获得，且需要经过驻极工艺，提高其过滤性能。该产品弹性较差，蓬松度不好，孔隙率低，不耐压缩。
发明内容
本发明的目的是提供一种并列双组份熔喷纤维过滤材料，纤维具有三维卷曲、高弹性、高蓬松度、高过滤效率、高孔隙率等优点。
为此，本发明提供了一种并列双组份熔喷纤维过滤材料，包括组份A和组份B，所述组份A和所述组份B的质量比为1:(0.1-10)；所述组份A和所述组份B均为聚丙烯PP，所述组份A和所述组份B的熔指不同；或者，所述组份A为聚丙烯PP、所述组份B为改性聚丙烯PP；或者，所述组份A为改性聚丙烯PP、所述组份B为聚丙烯PP。
优选的，所述改性聚丙烯PP是指添加了改性剂的聚丙烯PP，所述改性剂包括高级脂肪酸、高级脂肪酰胺和高级脂肪酸酯中的至少一种。
优选的，所述组份A的熔指为1300-1800，所述组份B的熔指为1500-2000。
本发明所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法包括：（1）预热：将所述组份A喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将所述组份B喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内；（2）纺丝：所述组份A熔体和所述组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入热空气对所述组份A熔体和所述组份B熔体进行拉伸，形成熔喷聚合物纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
优选的，所述步骤（1）中，螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃。优选的，所述步骤（1）中，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃。优选的，所述步骤（1）中，计量泵A和计量泵B的温度分别为250℃。
优选的，所述步骤（2）中，纺丝模头设置为250℃-300℃。
优选的，所述步骤（2）中，热空气温度为250℃-300℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种并列双组份熔喷纤维过滤材料及其制备方法，过滤材料包括组份A和组份B，所述组份A和所述组份B的质量比为1:(0.1-10)；所述组份A和所述组份B均为聚丙烯PP，所述组份A和所述组份B的熔指不同；或者，所述组份A为聚丙烯PP、所述组份B为改性聚丙烯PP；或者，所述组份A为改性聚丙烯PP、所述组份B为聚丙烯PP。本发明的PP/PP并列双组份熔喷纤维过滤材料的纤度分布范围为0.5-8μm，平均纤度1-3μm，并列纤维卷曲率为50-70%。由于PP/PP并列纤维具有很高的卷曲率，从而使得PP/PP并列双组纤维过滤材料制品具有孔隙率高、孔径小、蓬松度好等特点，所以本发明的双组份PP纤维过滤材料具有较高的过滤效率，可满足高性能空气过滤器等的使用要求，可满足EN779F9及GB/T 32610-2016 I级标准要求，其过滤效率达99％以上，容尘量为180g@450Pa。本发明的PP/PP并列双组分过滤材料不存在废弃产品分离组分问题，易于回收利用。本发明的制备过程具有很强的可控性、且产品也易于回收利用。
附图说明
图1是现有PP单组分纤维过滤材料的制备工艺流程图；
图2是本发明的PP/PP并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明的并列双组份熔喷纤维过滤材料包括组份A和组份B，所述组份A和所述组份B的质量比为1:(0.1-10)；所述组份A和所述组份B均为聚丙烯PP，所述组份A和所述组份B的熔指不同；或者，所述组份A为聚丙烯PP、所述组份B为改性聚丙烯PP；或者，所述组份A为改性聚丙烯PP、所述组份B为聚丙烯PP。
改性聚丙烯PP是指添加了改性剂的聚丙烯PP，改性剂包括高级脂肪酸、高级脂肪酰胺和高级脂肪酸酯中的至少一种，改性剂可以使得聚丙烯PP冷却结晶历程发生明显改变，从而可以使得纤维产生明显卷曲，使得制备的纤维具有三维卷曲、高弹性、高蓬松度、高过滤效率、高孔隙率等特点。
组份A的熔指为1300-1800，组份B的熔指为1500-2000。本发明的PP/PP并列双组份熔喷纤维过滤材料是由两种不同熔指的PP制备而成的并列双组分纤维，每一根纤维两侧分布着不同熔指的PP，由于每根纤维两侧的PP的熔指不同，在冷却牵伸过程中不同熔指的PP收缩率也不同，从而导致纤维产生明显卷曲，因此所制备的纤维具有三维卷曲、高弹性、高蓬松度、高过滤效率、高孔隙率等特点。
本发明的组份A和组份B的分子量差异呈梯度增加，随着PP熔指差异的增加，PP/PP并列纤维卷曲越好，同时熔喷布的孔径越小、孔隙率越大，过滤性能越好。因此该工艺工程具有很强的可控性，可以通过选取合适的两种PP来制备所需要的过滤性能。
本发明的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法包括：
（1）预热：将组份A喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将组份B喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内；螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃，计量泵A和计量泵B的温度分别为250℃。
（2）纺丝：组份A熔体和组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，
在喷丝孔两侧加入热空气对组份A熔体和组份B熔体进行拉伸，形成熔喷聚合物纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料；纺丝模头设置为250℃-300℃，热空气温度为250℃-300℃。
本发明的PP/PP并列双组份熔喷纤维过滤材料的纤度分布范围为0.5-8μm，平均纤度1-3μm，并列纤维卷曲率为50-70%。由于PP/PP并列纤维具有很高的卷曲率，从而使得PP/PP并列双组纤维过滤材料制品具有孔隙率高、孔径小、蓬松度好等特点，所以本发明的双组份PP纤维过滤材料具有较高的过滤效率，可满足高性能空气过滤器等的使用要求，可满足EN779F9及GB/T 32610-2016 I级标准要求，其过滤效率达99％以上，容尘量为180g@450Pa。
本发明的PP/PP并列双组分过滤材料不存在废弃产品分离组分问题，易于回收利用。本发明的制备过程具有很强的可控性、且产品也易于回收利用。
实施例1
（1）预热：将组份A聚丙烯喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将组份B聚丙烯喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；组份A和组份B的质量比为30:70，组份A的熔指为1400，组份B的熔指为1800；螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内，计量泵A和计量泵B的温度均为250℃；
（2）纺丝：组份A熔体和组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，纺丝模头设置为250℃；在喷丝孔两侧加入250℃热空气对组份A熔体和组份B熔体进行拉伸，形成熔喷PP纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
本实施例的并列双组份熔喷纤维过滤材料的克重为45g/m2，纤维的平均纤度为1-3um，测试表明，该实施例产品的过滤效率为99％，容尘量为180g@450Pa，满足EN779F标准及GB/T 32610-2016I级标准要求。
实施例2
（1）预热：将组份A聚丙烯喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将组份B聚丙烯喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；组份A和组份B的质量比为40:60，组份A的熔指为1400，组份B的熔指为1800；螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内，计量泵A和计量泵B的温度均为250℃；
（2）纺丝：组份A熔体和组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，纺丝模头设置为250℃；在喷丝孔两侧加入250℃热空气对组份A熔体和组份B熔体进行拉伸，形成熔喷PP纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
本实施例的并列双组份熔喷纤维过滤材料的克重为50g/m2，纤维的平均纤度为1-3um，测试表明，该实施例产品的过滤效率为99％，容尘量为180g@450Pa，满足EN779F9标准及GB/T 32610-2016I级标准要求。
实施例3
（1）预热：将组份A聚丙烯喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将组份B聚丙烯喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；组份A和组份B的质量比为50:50，组份A的熔指为1400，组份B的熔指为1800；螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内，计量泵A和计量泵B的温度均为250℃；
（2）纺丝：组份A熔体和组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，纺丝模头设置为250℃；在喷丝孔两侧加入260℃热空气对组份A熔体和组份B熔体进行拉伸，形成熔喷PP纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
本实施例的并列双组份熔喷纤维过滤材料的克重为50g/m2，纤维的平均纤度为1-3um，测试表明，该实施例产品的过滤效率为99％，容尘量为180g@450Pa，满足EN779F9标准及GB/T 32610-2016 I级标准要求。
对比例1
（1）预热：将聚丙烯PP（熔指：1300）喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融；螺杆挤压机的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃；被挤出的PP熔体经过预过滤器被输送到计量泵内，计量泵的温度为250℃；
（2）纺丝：PP熔体经计量泵输送到喷丝模头，纺丝模头设置为250℃；在喷丝孔两侧加入260℃热空气对PP熔体进行拉伸，形成熔喷PP纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
本对比例的并列双组份熔喷纤维过滤材料的克重为50g/m2，纤维的平均纤度为1-3um，测试表明，该对比例产品的过滤效率为90％，容尘量为100g@450Pa，满足EN779F8标准要求及GB/T 32610-2016 III级标准要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种并列双组份熔喷纤维过滤材料，其特征在于，包括
组份A和组份B，所述组份A和所述组份B的质量比为1:(0.1-10)；
所述组份A和所述组份B均为聚丙烯PP，所述组份A和所述组份B的熔指不同；
或者，所述组份A为聚丙烯PP、所述组份B为改性聚丙烯PP；
或者，所述组份A为改性聚丙烯PP、所述组份B为聚丙烯PP。
2.根据权利要求1所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料，其特征在于，
所述改性聚丙烯PP是指添加了改性剂的聚丙烯PP，
所述改性剂包括高级脂肪酸、高级脂肪酰胺和高级脂肪酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料，其特征在于，
所述组份A的熔指为1300-1800，所述组份B的熔指为1500-2000。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，包括：
（1）预热：将所述组份A喂入螺杆挤压机A内进行挤出熔融，将所述组份B喂入螺杆挤压机B内进行挤出熔融；被挤出的组份A熔体经过预过滤器被输送到计量泵A内，被挤出的组份B熔体经过预过滤器被输送到计量泵B内；
（2）纺丝：所述组份A熔体和所述组份B熔体分别经计量泵A和计量泵B输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入热空气对所述组份A熔体和所述组份B熔体进行拉伸，形成熔喷聚合物纤维流；冷却铺叠成网，卷装成型，制成并列双组份熔喷纤维过滤材料。
5.根据权利要求4所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，螺杆挤压机A的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃。
6.根据权利要求4所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，螺杆挤压机B的一区、二区温度分别设置为180℃和250℃。
7.根据权利要求4所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，
所述步骤（1）中，计量泵A和计量泵B的温度分别为250℃。
8.根据权利要求4所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，纺丝模头设置为250℃-300℃。
9.根据权利要求4所述的并列双组份熔喷纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，
所述步骤（2）中，热空气温度为250℃-300℃。
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