一种双轧机二次成型过滤用梯度结构PET熔喷无纺布的制备方法及应用与流程

本发明涉及熔喷无纺布技术领域，具体涉及一种双轧机二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布的制备方法及应用。

背景技术：

目前的pet熔喷无纺布多采用高温高压的一次热粘合技术，孔径尺寸分布范围窄，在过滤时，大部分颗粒被拦截在滤层的表面，而表面空隙很容易被填满而其内部空隙却没有得到有效利用，在过滤过程中的压强迅速上升，使得滤材不能充分发挥作用，降低材料的纳污能力。

此外，一次热粘合技术决定了高过滤精度、高纳污能力和高撕裂强力不可兼得，具体表现在：一方面，热粘合温度越低，压力越小，越有利于获得较大尺寸的孔径，提高了材料的纳污能力和撕裂强度。但较大尺寸的孔径降低了材料的过滤精度；另一方面，热粘合的温度越高，压力越大，越有利于获得尺寸较小的孔径，提高过滤精度，但却破坏了单根纤维结构进而降低材料的撕裂强度，较小的孔径也降低了材料的纳污能力。

因此，一次热粘合技术生产的pet熔喷无纺布的过滤效果和纳污能力十分有限，常常用于过滤要求较低的过滤环境中。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种双轧机二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布的制备方法及应用，可以改变pet熔喷无纺布的结构，使其在提高纳污能力和结构强度的同时提高过滤精度。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种双轧机二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备pet熔喷纤维层；

步骤二、两次热轧梯度成型：将得到的纤维层经过热轧机在温度为120~160℃，压力为30~60n条件下进行首次完全热粘合；然后再次经过热轧机在温度为200~240℃，压力为40n~100n条件下进行二次非完全热粘合，得到梯度结构pet熔喷无纺布。

上述步骤一中，制备pet熔喷纤维层：将经过干燥、预结晶处理后的pet原料喂入螺杆机压机内，在210-320℃下熔融挤出熔体，经过滤器输送到计量泵内，计量后输送到模头进行喷丝，并利用热空气进行牵伸，通过接收网帘收集得到pet熔喷纤维层。

其中，pet切片的预结晶处理温度为120-160℃，时间为20-60min。pet切片的干燥温度为120-160℃，干燥时间为3-12h，热空气的温度为280-380℃，压强为0.05-0.3mpa。

进一步的，首次完全热粘合后纤维层的外层结构的厚度占总厚度的50%~90%，二次非完全热粘合后纤维层的内层结构的厚度占总厚度的10%~50%。

进一步的，步骤一中，热轧机为平辊或花辊中的一种。

花辊的使用，可将纤维网最外层纤维进行部分融化，适用于过滤精度小的应用。平辊的使用可将纤维网最外层纤维进行充分融化，将外层纤维的孔径尽可能的缩小，适用于过滤精度要求高的应用。

进一步的，步骤二中，热轧机为平辊。

平辊的使用，保证步骤一产品外观不会破坏，进一步将纤维网最外层纤维进行充分融化，将外层纤维的孔径进一步缩小，适用于过滤精度要求更高的应用。

进一步的，步骤一中，所选用pet切片的粘度为0.35-0.55dl/g，熔点为230-265℃。

一种按照上述步骤制得的梯度结构pet熔喷无纺布。

进一步的，pet熔喷无纺布的外层为完全热粘合的小孔径pet熔喷纤维，其孔径范围为2μm~20μm，pet熔喷无纺布的内层为非完全热粘合的疏松大孔径的pet熔喷纤维，其孔径范围为10μm~30μm。

外层pet熔喷纤维的孔径范围为2μm~20μm不仅可以承受更高的水压而且可以有效保证纤维层的过滤精度，内层的pet熔喷纤维的孔径范围为10μm~30μm增大了纤维间的纳污空间，进而提高无纺布的纳污能力并延长使用寿命。

一种双轧机二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布作为滤芯在粉尘过滤器中的应用。

进一步的，所述的滤芯为梯度结构pet熔喷无纺布经过压印、胶合热定型后制成筒状或平板式液体过滤器滤芯。

进一步的，所述的粉尘过滤器的使用温度为160℃—240℃。

本发明相比现有技术具有以下优点：

打破现有pet熔喷无纺布的高过滤精度、高纳污能力和高撕裂强力三者不可兼得的局限，通过梯度结构的合理设计充分发挥pet刚性分子链所具有的高熔点、高机械性能等优势。

将pet熔喷纤维依次经过低温高压和高温低压两台轧机进行热粘合。第一轧机低温高压，仅将纤维固结而不破坏单个纤维强度，在纤维之间预留了较大孔径，保证了无纺布的机械强度和高纳污能力；第二轧机高温低压，仅将最外层纤维完全融化，缩小最外层纤维孔径，保证了无纺布的过滤精度。

这种“内部疏松+外部半封闭”的梯度结构应用于过滤，将高过滤精度、高纳污能力和高撕裂强力三者兼得，具有以下优点：

一、内部疏松大孔结构，增大了纤维间的纳污空间，进而提高无纺布的纳污能力并延长使用寿命；

二、外部致密小孔结构，较高的撕裂强度使得材料能承受更高的水压，较小的纤维孔径提高材料的过滤精度。

三、内部疏松大孔结构提高纳污能力，外部小孔结构提高过滤精度的梯度结构设计，充分发挥滤材内部不同孔径过滤的优势，确保过滤效率，有效延长使用寿命，并利用pet材料较高的撕裂强度提高材料的耐水/气压能力。

因此本发明的非织造布具有非轧点、透气量大、过滤精度高，压强降小，使用寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明中实施例2的无纺布孔径分布图；

图2为本发明中实施例3中制得无纺布用于过滤时的结构示意图；

图3为图2中a处的结构示意图；

图4为图2中b处的结构示意图；

图5为本发明实施例和对比例的实验数据表格图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

实施例1

按照上述制备方法的制备步骤，首先将粘度为0.45dl/g，熔点为265℃的pet切片经过120℃、30min预结晶和160℃、8小时充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，再利用0.2mpa温度340℃热空气进行牵伸，获得pet熔喷纤网；将纤网依次经过130℃，70n的一次平辊轧机和220℃，20n的二次平辊轧机获得pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.25d，克重范围为50g/m²，厚度为0.4mm。pet熔喷无纺布的内部疏松大孔结构厚度为0.24mm，孔径范围为20μm~25μm，外部致密小孔结构厚度为0.08mm，孔径范围为3μm~5μm。

对比例1

将粘度为0.45dl/g，熔点为265℃的pet切片经过120℃、30min预结晶和160℃、8小时充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，再利用0.2mpa温度340℃热空气进行牵伸，获得pet熔喷纤网。将纤网经过250℃，110n的一次平辊轧机获得具有单一孔径的pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.25d，克重范围为50g/m²，厚度为0.2mm，孔径范围为2μm~4μm。

实施例2

将粘度为0.45dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，获得pet熔喷纤网，将纤网依次经过140℃，80n的一次平辊轧机和220℃，30n的二次平辊轧机获得具有梯度结构的pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.25d，克重范围为70g/m²，厚度为0.45mm。pet熔喷无纺布的内部疏松大孔结构的孔径范围为17μm~20μm，外部致密小孔结构的孔径范围为3μm~5μm。

对比例2：

将粘度为0.45dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，将纤网依次经过240℃，80n的一次平辊轧机获得pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.25d，克重范围为70g/m²，厚度为0.3mm。pet熔喷无纺布的孔径范围为2μm~4μm。

实施例3

将粘度为0.4dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，获得pet熔喷纤网，将纤网依次经过140℃，85n的一次平辊轧机和230℃，40n的二次平辊轧机获得具有梯度结构的pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.35d，克重范围为90g/m²，厚度为0.5mm。pet熔喷无纺布的内部疏松大孔结构厚度为0.3mm，孔径范围为20μm~25μm，外部致密小孔结构厚度为0.1mm，孔径范围为5μm~7μm。

对比例3：

将粘度为0.4dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，将纤网依次经过140℃，85n的一次平辊轧机获得pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.35d，克重范围为90g/m²，厚度为0.32mm。pet熔喷无纺布的孔径范围为4μm~6μm。

实施例4

将粘度为0.55dl/g，熔点为235℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，获得pet熔喷纤网，将纤网依次经过160℃，95n的一次平辊轧机和235℃，50n的二次平辊轧机获得具有梯度结构的pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.35d，克重范围为120g/m²，厚度为0.7mm。pet熔喷无纺布的内部疏松大孔结构厚度为0.5mm，孔径范围为18μm~22μm，外部致密小孔结构厚度0.1mm，孔径范围为5μm~7μm。

对比例4：

将粘度为0.55dl/g，熔点为235℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，将纤网依次经过160℃，95n的一次平辊轧机获得pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.35d，克重范围为120g/m²，厚度为0.5mm。pet熔喷无纺布的孔径范围为4μm~6μm。

实施例5

将粘度为0.55dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，获得pet熔喷纤网，将纤网依次经过160℃，110n的一次平辊轧机和240℃，60n的二次平辊轧机获得具有梯度结构的pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.48d，克重范围为140g/m²，厚度为1.2mm。pet熔喷无纺布的内部疏松大孔结构厚度为0.8mm，孔径范围为20μm~26μm，外部致密小孔结构厚度0.2mm，孔径范围为7μm~10μm。

对比例5：

将粘度为0.55dl/g，熔点为265℃的pet切片经过预结晶、充分干燥后，通过熔喷方法获得pet熔喷纤维，将纤网依次经过160℃，110n的一次平辊轧机获得pet熔喷无纺布。pet熔喷无纺布的纤维细度为0.48d，克重范围为140g/m²，厚度为0.8mm。pet熔喷无纺布的孔径范围为9μm~12μm。

需要说明的是，实施例2~5以及与实施例2~5一一对应的对比例2~5的的pet熔喷纤网的预结晶及干燥处理方法均参考实施例1，均选用的pet切片预结晶处理温度为130℃，时间为60min。pet切片的干燥温度控制在140℃，干燥时间控制在11h。处理后的pet在0.2mpa温度340℃热空气进行牵伸得到pet熔喷纤网。

分别对实施例1~5的过双轧机二次成型过滤用梯度结构pet熔喷非织造布与对比例1~5的一次成型过滤用单一孔径结构的pet熔喷非织造布进行检测，具体测试标准为厚度测试采用gb/t3820-1997标准；透气性测试采用astmd737标准；断裂强力和断裂伸长采用astmd4595测试标准；滤芯过滤性能测试，参考gb/t18853-2002，载体为水；孔径测试采用泡压法，各项性能指标如图5所示。

由图5的测试结果可以看出，实施例1和对比例1相比，在同样克重为50g/m²条件下，本发明的二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布比同样原料制备的单次热压成型pet熔喷的断裂强力和断裂伸长相差不大，但透气率是后者的1.61倍，这意味着相同工作压力条件下，本发明的二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布在保证大透水量的同时，增加了水载体流量和接触面积，也就是在同样的工作环境下与对比例中无纺布过滤效果基本相同，但压强降更小，使用寿命更长。

同样的从剩余几组实施例与对比例中，同样克重的条件下，本发明的实施例中得到的梯度结构pet熔喷无纺布在高过滤精度、高纳污能力和高拉伸强力三者兼得，其过滤效果要明显优于对比例中只经一次热轧得到的pet无纺布的过滤性能。

另外泡压法孔径测试表明，如图1所示，实施例2中所制备70g/m²二次成型过滤用梯度结构pet熔喷无纺布的外层最小孔径为10μm，且孔径尺寸分布在10-18μm，孔径尺寸分布范围较窄，能有效保障过滤精度。同时，内部孔径由于低温高压作用达到了20~26μm，是外层孔径的1倍。内外层孔径呈梯度结构分布，用于液/气体滤芯可实现对多种尺寸微粒的多级过滤，可实现高过滤效率、多级过滤的目的。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。