非织造无胶棉过滤材料及其制备方法
阅读说明：本技术 非织造无胶棉过滤材料及其制备方法 (Non-woven non-collodion cotton filter material and preparation method thereof ) 是由 潘跃进 姜晓烽 徐洪海 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：一种非织造无胶棉过滤材料,包括：高熔点阻燃涤纶短纤维和低熔点阻燃涤纶短纤维；其中,所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维混合质量百分比比例为(30～90％)：(10～70％)。(A nonwoven non-collodion filter material comprising: high-melting-point flame-retardant polyester staple fibers and low-melting-point flame-retardant polyester staple fibers; the flame-retardant polyester staple fiber with the high melting point and the flame-retardant polyester staple fiber with the low melting point are mixed according to the mass percentage ratio of (30-90%): (10-70%).)
技术领域
本发明涉及过滤材料制备的领域，特别涉及一种非织造无胶棉过滤材料及其制备方法。
背景技术
随着全世界范围环保意识的增强，我国的各企业不断开发新的、更有效的环保材料。其中过滤材料的过滤效率和使用寿命是各生产厂家和用户最关心的。
非织造布目前不仅应用到更多的过滤领域，同时又随着产品性能的不同而具有区别。其中湿法非织造布常用于液体、汽车等过滤领域，具有较好的过滤效率和容尘量、它的生产过程还有利于添加一些高熔点，耐高温的功能性纤维，如芳族聚酰胺，可以用于特殊过滤环境中，但强度较低，质感较强。
针刺非织造布是目前在空气粉尘等过滤领域应用最普及的一种过滤材料，具有极好的容尘量和较好的强度，而且该工艺可以直接采用聚酰亚胺、芳族聚酰胺、聚苯硫醚以及无机纤维等，加工适应性很广，但因针刺工艺多以梳理成网为主，较难采用低于1d以下的超细纤维加工以及固结方式决定的结构特点和特定因素，在过滤效率上只能呈现一般较好水平，要提高效率需要进行后整理或复合化。
喷熔法非织造布是非织造布中纤维最细(一般在1～4μm)成网均匀的材料之一，它对微尘和细菌具有很高的屏蔽性和过滤性。质量较高的熔喷材料，对0.3um微尘的过滤效率可以达到97％--99％，只是强度差，对有较大外力作用的场合很难单独使用。
纺粘法非织造布表现出比其他任何非织造布都优越的强度性能，甚至接近机织布，其成网均匀性不及其他产品，结构接近二维状态，因此，过滤效果比较差，容尘量也不好。
因此，有必要提供一种新的非织造无胶棉过滤材料及制造方法，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的具有经济、阻燃、防水、拒油、易去污等功能的非织造无胶棉过滤材料及其制造方法。
为了达到上述目的，根据本发明的一方面，提供一种非织造无胶棉过滤材料，包括：高熔点阻燃涤纶短纤维和低熔点阻燃涤纶短纤维；其中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维混合质量百分比比例为(30～90％)：(10～70％)。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维的熔点温度为245～255℃。
在本发明一实施例中，所述低熔点阻燃涤纶短纤维的熔点温度为105～115℃。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为0.9～18D；所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为1.5～12D。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为0.9D、5D、12D、15D、 18D，各取20％。也就是说，在所述高熔点阻燃涤纶短纤维中，纤维细度0.9D、5D、12D、15D和18D的纤维各占所述高熔点阻燃涤纶短纤维总量的20％。
在本发明一实施例中，所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为1.5D、3D、6D、10D、 12D，各取20％。也就是说，在所述低熔点阻燃涤纶短纤维中，纤维细度1.5D、3D、6D、10D、12D的纤维各占所述低熔点阻燃涤纶短纤维总量的20％。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维截面为异形中空状。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维截面为方形、圆形或者三角形。
根据本发明的另一方面，提上述非织造无胶棉过滤材料的方法，包括：
混合原料的步骤：将高熔点阻燃涤纶短纤维与低熔点阻燃涤纶短纤维按照质量百分比比例为(30～90％)：(10～70％)的比例混合均匀；
获得无胶棉的步骤：对混合原料进行开松、梳理、铺网处理，然后进行热熔定型以获得无胶棉；其中，热熔定型的温度为185～210℃；以及，
热熔喷涂整理的步骤：将三防整理剂按质量百分比3％～10％的比例均匀喷涂在无胶棉上，然后焙烘定型，以获得所述非织造无胶棉过滤材料；其中，焙烘定型的温度为150～180℃。
在本发明一实施例中，所述高熔点阻燃涤纶短纤维的熔点温度为245～255℃；所述低熔点阻燃涤纶短纤维的熔点温度为105～115℃。
本领域技术人员可以理解的是，如无特殊说明，本发明所述各试剂均为市售商品。例如，本发明所使用的高熔点阻燃涤纶短纤维及低熔点阻燃涤纶短纤维均有销售，可以通过以下方式获得：采用磷系共聚型阻燃剂与精对苯二甲酸、乙二醇共缩聚反应制成的阻燃涤纶切片，通过化纤纺丝工艺制成高熔点阻燃涤纶短纤维和低熔点的阻燃涤纶短纤维。该原料的特点是阻燃基团段聚合在纤维分子链上，区别于后整理型的阻燃纤维，不怕水洗，阻燃功能具有永久性和稳定性，产品无毒、无异味，燃烧时不会产生有毒有害气体，不会造成周围环境污染。此外，本发明中所述三防整理剂为本领域已知常规试剂，任意可以使纤维具有阻燃、防水、拒油等功能的整理剂均为合适的三防整理剂。
由于本发明所述的非织造无胶棉过滤材料中采用了两种不同熔点的纤维，使得在本发明的所述制备方法中，在获得无胶棉的步骤中低熔点阻燃涤纶短纤维首先熔化，并与高熔点阻燃涤纶短纤维完全熔融或为一体。因此，本发明所述的制备方法中完全不需要胶水粘合，无甲醛存在。
本发明提出了一种采用不同熔点的阻燃涤纶短纤维通过非织造无胶热熔工艺制成无胶过滤棉，获得的无胶棉非织造过滤材料具有良好的阻燃功能，且阻燃性能稳定持久，达到国标(GB/T17591-2006)标准。因此，本发明所述的无胶棉过滤材料具有无甲醛、无异味、无毒等优点，使用安全环保。同时，通过利用三防整理剂使得过滤材料具备防水、拒油、易去污等功能，可有效提高材料表面洁净度、减少污渍、通风透气性好，易清洗，经久耐用，大大提高了产品的使用寿命。因此，本发明所述过滤材料具有广泛的用途，可作为家用电器、化工、医药、食品、粮油、交通工具如飞机、火车、动车、高铁的初效空气过滤用材料。
具体实施方式
以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
实施例1
在本实施例中，提供一种非织造无胶棉过滤材料，包括：熔点温度为245～255℃的高熔点阻燃涤纶短纤维和熔点温度为105～115℃的低熔点阻燃涤纶短纤维。所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维混合质量百分比比例为(30～90％)：(10～70％)。所述高熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为0.9D、5D、12D、15D、18D，各取20％。所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为1.5D、3D、6D、10D、12D，各取20％。
所述非织造无胶棉过滤材料的具体制备方法包括以下步骤：
(1)原料配比及选择：将上述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维按照比例混合均匀；
考虑无胶棉具有很好的弹性、蓬松度，所述高、低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维截面为异性中空状态，所述异性中空状态为方形、圆形或者三角形均可。
(2)热熔无胶工艺：将步骤(1)获得的高、低熔点阻燃涤纶短纤维混合物在非织造设备上进行开松、梳理、铺网，然后进入热熔定型区获得无胶棉，热熔定型温度为185～210℃之间；
此步反应中，低熔点阻燃涤纶短纤维首先熔化，并与高熔点阻燃涤纶短纤维完全熔融或为一体，不需要胶水粘合，故称为无胶工艺，所以无甲醛存在；
(3)热熔喷涂整理一步法：将SK-7600A三防整理剂(斯克尼斯)按质量百分比3％～10％的比例均匀喷涂在步骤(2)获得的无胶棉上，然后进入预烘区，预烘区温度为100～120℃，焙烘定型温度为150～180℃，即制成所需的具有阻燃、防水、拒油、易去污功能的无胶过滤棉材料。
此步反应中，在该加工设备上采用喷涂一步法工艺，当步骤(2)的无胶棉形成后，在同一台设备上安装喷涂装置，将三防整理剂3％—10％均匀喷涂在无胶棉上即可。
实施例2
在本实施例中，提供一种非织造无胶棉过滤材料，包括：熔点温度为245～255℃的高熔点阻燃涤纶短纤维和熔点温度为105～115℃的低熔点阻燃涤纶短纤维。所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维混合质量百分比比例为40％：60％。所述高熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为0.9D、5D、12D、15D、18D，各取20％。所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为1.5D、3D、6D、10D、12D，各取20％。
所述非织造无胶棉过滤材料的具体制备方法包括以下步骤：
(1)原料配比及选择：将上述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维按照比例混合均匀；
考虑无胶棉具有很好的弹性、蓬松度，所述高、低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维截面为异性中空状态，所述异性中空状态为方形、圆形或者三角形均可。
(2)热熔无胶工艺：将步骤(1)获得的高、低熔点阻燃涤纶短纤维混合物在非织造设备上进行开松、梳理、铺网，然后进入热熔定型区获得无胶棉，热熔定型温度为200℃；
此步反应中，低熔点阻燃涤纶短纤维首先熔化，并与高熔点阻燃涤纶短纤维完全熔融或为一体，不需要胶水粘合，故称为无胶工艺，所以无甲醛存在；
(3)热熔喷涂整理一步法：将SK-7600A三防整理剂(斯克尼斯)按质量百分比5％的比例均匀喷涂在步骤(2)获得的无胶棉上，然后进入预烘区，预烘区温度为110℃，焙烘定型温度为160℃，即制成所需的具有阻燃、防水、拒油、易去污功能的无胶过滤棉材料。
此步反应中，在该加工设备上采用喷涂一步法工艺，当步骤(2)的无胶棉形成后，在同一台设备上安装喷涂装置，将三防整理剂5％均匀喷涂在无胶棉上即可。
实施例3
在本实施例中，提供一种非织造无胶棉过滤材料，包括：熔点温度为245～255℃的高熔点阻燃涤纶短纤维和熔点温度为105～115℃的低熔点阻燃涤纶短纤维。所述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维混合质量百分比比例为30％：70％。所述高熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为0.9D、5D、12D、15D、18D，各取20％。所述低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维细度为1.5D、3D、6D、10D、12D，各取20％。
所述非织造无胶棉过滤材料的具体制备方法包括以下步骤：
(1)原料配比及选择：将上述高熔点阻燃涤纶短纤维与所述低熔点阻燃涤纶短纤维按照比例混合均匀；
考虑无胶棉具有很好的弹性、蓬松度，所述高、低熔点阻燃涤纶短纤维的纤维截面为异性中空状态，所述异性中空状态为方形、圆形或者三角形均可。
(2)热熔无胶工艺：将步骤(1)获得的高、低熔点阻燃涤纶短纤维混合物在非织造设备上进行开松、梳理、铺网，然后进入热熔定型区获得无胶棉，热熔定型温度为190℃；
此步反应中，低熔点阻燃涤纶短纤维首先熔化，并与高熔点阻燃涤纶短纤维完全熔融或为一体，不需要胶水粘合，故称为无胶工艺，所以无甲醛存在；
(3)热熔喷涂整理一步法：将SK-7600A三防整理剂(斯克尼斯)按质量百分比7％的比例均匀喷涂在步骤(2)获得的无胶棉上，然后进入预烘区，预烘区温度为100℃，焙烘定型温度为150℃，即制成所需的具有阻燃、防水、拒油、易去污功能的无胶过滤棉材料。
此步反应中，在该加工设备上采用喷涂一步法工艺，当步骤(2)的无胶棉形成后，在同一台设备上安装喷涂装置，将三防整理剂7％均匀喷涂在无胶棉上即可。
本发明提出了一种采用不同熔点的阻燃涤纶短纤维通过非织造无胶热熔工艺制成无胶过滤棉，获得的无胶棉非织造过滤材料具有良好的阻燃功能，且阻燃性能稳定持久，达到国标(GB/T17591-2006)标准。因此，本发明所述的无胶棉过滤材料具有无甲醛、无异味、无毒等优点，使用安全环保。同时，通过利用三防整理剂使得过滤材料具备防水、拒油、易去污等功能，可有效提高材料表面洁净度、减少污渍、通风透气性好，易清洗，经久耐用，大大提高了产品的使用寿命。因此，本发明所述过滤材料具有广泛的用途，可作为家用电器、化工、医药、食品、粮油、交通工具如飞机、火车、动车、高铁的初效空气过滤用材料。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。