发明内容

本发明的目的是突破现有技术中的瓶颈，提出一种针刺非织造布和热轧纺粘非织造布复合的过滤材料及其制备方法，在获得理想的过滤效率的同时，效阻比也达到较高的水平，并具有优良的力学性能，同时能够起到降低生产成本，减少能源消耗的作用。

针刺非织造纤维网中丙纶短纤维的直径为18～25μm，丙纶短纤维的长度为38～75mm，纤维网面密度为200～350g/m²，厚度为3～6mm，平均孔径为50～70μm，孔径变异系数为20～35％。纤维网的纵向断裂强力为500～700N，横向断裂强力为400～600N，纵向断裂伸长率为 130～150％，横向断裂伸长率为140～160％。

纺粘非织造纤维网中纺粘长丝的平均直径为20～25μm，纤维网面密度为50～150g/m²，厚度为0.3～0.6mm，平均孔径为15～45μm，孔径变异系数为50～120％。纤维网的纵向断裂强力为50～70N，横向断裂强力为35～55N，纵向断裂伸长率为15～25％，横向断裂伸长率为20～35％。

纺粘非织造纤维网经热轧后其厚度下降至0.15～0.35mm，平均孔径减小至11～34μm，孔径变异系数增大至60～150％。纤维网的纵向断裂强力增大至100～160N，横向断裂强力增大至70～120N，纵向断裂伸长率减小至8～16％，横向断裂伸长率减小至12～23％。

叠层复合非织造布平均纤维直径为18～25μm，纤维网面密度为 245～490g/m²，厚度为2.5～5.2mm，平均孔径为7～23μm，孔径变异系数为45～90％。纤维网的纵向断裂强力为300～450N，横向断裂强力为250～400N，纵向断裂伸长率为45～70％，横向断裂伸长率为65～90％。

相对于与未经热轧的纺粘非织造纤维网复合，针刺非织造纤维网与热轧纺粘非织造纤维网复合后，孔径值下降幅度更大。这是由于非织造布孔径值为孔隙通道中最狭窄位置的孔径，一个孔道如果遇到比自身宽大的孔道，则孔径最终数值还是自身，如果遇到更窄小孔道，则孔径最终数值是后者，因此复合单元成分的孔径越小，复合后材料的孔径也越小。

本发明还提供了一种针刺非织造布和热轧纺粘非织造布复合的过滤材料的制备方法，该方法采用现有设备，操作简单，适于工业化生产。

将针刺非织造纤网层和热轧纺粘非织造纤网层进行叠层，通过针刺加工将过滤材料各个部分进行连接，形成力学性能优良、高效低阻的空气过滤材料。

复合非织造布空气过滤材料的制备方法包括下述步骤：

(1)将直径为18～25μm、长度为38～75mm的聚丙烯短纤维经过开松、梳理、气流成网，以一定密度均匀地铺成纤维网，经过针刺加工，制成聚丙烯短纤维针刺非织造布。具体工艺流程如下：

往复抓棉机→输棉风机→凝棉器→混棉帘子开松机→多仓混棉机→输棉风机→气流棉箱喂棉机→梳理机→气流成网机→双滚筒预针刺机→双针板针刺机。主针刺工艺参数为针刺深度 12～16mm，针刺密度300～420针/cm。

(2)选择熔点为162℃、熔融指数为30g/10min的纺粘聚丙烯切片；由气流输送到切片料斗、进入真空干燥区干燥，然后将干燥后的切片输送到螺杆挤压机进行熔融处理，1～5区的熔融温度分别为200、210、220、 220、220℃。熔体通过滤网进行过滤后进入计量泵进行计量，计量泵频率选择20～30Hz。将计量后的熔体输入纺丝组件进行纺丝，然后将纺成的纤维熔体输送到骤冷区，在15～17℃下通过侧吹风进行冷却、固结成丝，侧吹风频率为28Hz。将冷却、固结后的纤维束输入到牵引喷嘴，由压缩空气高速牵引，然后均匀落到输送网帘上，铺丝成网，网帘频率选择5～10Hz。

(3)将步骤(2)中制得的纺粘非织造纤维网经热轧，其工艺为：压强1～3MPa、温度135～155℃、加压时间3～8s，由此制得热轧纺粘非织造纤维网。

(4)将针刺非织造纤维网与热轧纺粘非织造布进行叠层，在针刺深度为8～10mm，针刺密度为200～260针/cm的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分进行连接，形成力学性能优良的高效低阻空气过滤材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

将针刺非织造布与经热轧后的纺粘非织造布进行叠层复合，与传统的针刺/纺粘两种非织造布的简单叠合、针刺加固相比，复合过滤材料的孔径下降幅度更大，但厚度下降幅度很小，从而在获得理想的过滤效率的同时，效阻比也达到较高的水平。此外复合后材料具有优良的力学性能，断裂强力均在250N以上，断裂伸长率均在45％以上，足以满足空气过滤材料在一般使用情况下的力学性能要求。与面密度和厚度均较大的针刺非织造纤维网的复合，还可以在很大程度上弥补纺粘非织造布成网均匀性差的弊端。

本发明制备方法充分利用了现有的非织造布生产设备，可降低生产难度和成本，减少能源消耗，提高产品质量，适于工业化生产。