专利名称：聚四氟乙烯针刺毡及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种针刺毡，特别涉及一种聚四氟乙烯针刺毡及其制造方法。
背景技术：
聚四氟乙烯俗称特氟龙，被誉为“塑料王”，其相对分子量达到数百万甚至上千万， 分子结构为大分子线性结构，几乎没有支链，大分子两侧全部为C-F键，并按锯齿形状排 列，由于氟原子半径较大，从而形成一种很稳定的化学键，能够把主键上的碳原子屏蔽保护 起来，分子链难以遭到破坏。因此，PTFE材料具有很好的耐腐蚀、耐热性和抗氧化性，除熔 融的的碱金属外，几乎不受任何化学试剂腐蚀，此外，聚四氟乙烯能在-196°C 260°C的较 广温度范围内保持优良的力学性能；由于PTFE大分子的偶极矩接近零，基本不带极性，因 此绝缘性能很好；PTFE的表面自由能低，具有高度的不粘附和最低的摩擦系数，还具有极 好的不燃性和抗老化性，这些优点使其在化工、机械、电子、电器、军工、航天、环保和桥梁等 国民经济领域中起到了举足轻重的作用。国内聚四氟乙烯产业近年来有了长足的发展，其中，在产业用纺织品行业，已经具 备将聚四氟乙烯分散树脂制作做成纤维类纺织产品的成熟工艺，用其生产的纤维等纺织 品，生产制作成用作袋式除尘的高温滤料PTFE针刺毡，在复杂工况下用于烟气过滤，已经 显现出良好的产品性能和重要的经济价值。目前，随着国内环保产业的快速发展，这种PTFE 针刺毡作为耐高温、耐强酸、强碱腐蚀，抗氧化、不水解的优秀过滤材料已经在垃圾焚烧、医 疗废物焚烧、危险废物焚烧等袋式除尘项目中得到广泛的应用。目前国内外生产Ρ Ε纤维的工艺，大致有两种，一种是乳液挤出纺丝法，一种是 膜裂法。前者生产的纤维，因烧结的影响，纤维强力较差，而且存在水污染问题，后者是目前 较为普遍采用的生产方式，但是，由于纤维是在多次在加热挤压牵伸的工艺条件下制成，纤 维的顺向高弹形变率大，纤维稳定性较差，由于PTFE纤维性质上存在断裂强力低于一般滤 料，断裂伸长率低的缺陷，因此制成针刺毡后，往往强力偏低，热缩率较高(> 3% )，从而影 响滤袋尺寸的稳定，在长期的高温工况下，会出现滤料与龙骨的摩擦破损或使袋笼被袋低 顶出花板，造成吹喷系统机械故障，此外针刺毡制作过程中存在产生静电多，梳理难度大， 纤维损耗大等技术难点。目前为止完全用100%聚四氟乙烯生产针刺毡的技术还不多见，中 国专利CN200510045562. 9公开了一种聚四氟乙烯针刺毡的制作方法，基本上涉及静电消 除，保温保湿和一般梳理及针刺工艺，没有在控制热缩率、针刺毡强力，纤维损耗以及后序 毡表面浮毛处理的问题上阐述明确或有效的方法，而这些工艺要点对于产品质量、成本、寿 命来说是十分重要的，其中该专利提到将聚四氟乙烯放置不锈钢圆筒释放静电的方法只能 减少该步骤中的纤维已载电荷，没有针对梳理过程中产生的静电提出有效的消除办法，而 且该专利针对后序毡表面浮毛的处理上采取烧毛方法，是聚四氟乙烯产品生产过程中严禁 使用的方法，因为聚四氟乙烯高温裂解时会产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，吸 入这些气体会使人神经麻痹乃至危及生命，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接 触明火，以免造成烟气污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有低热缩率、高强力、节材环保的聚四氟乙烯针刺毡及其生产工艺。为实现上述目的，本发明的技术方案是所述聚四氟乙烯针刺毡结构自上向下依 次是聚四氟乙烯卷曲短纤维层、聚四氟乙烯长丝基布、聚四氟乙烯卷曲短纤维层，针刺毡 厚度范围为0. 8 1. 8mm ；所述基布上下穿插有聚四氟乙烯卷曲短纤维；所述聚四氟乙烯卷 曲短纤维针刺形成相互钩绕，与基布紧密联结。所述聚四氟乙烯短纤维细度范围为2 20den，长度范围为40 70mm，卷曲数8 12/25mm。所述基布长丝细度范围为400 500den，单丝强力在14N 18N之间，表面光洁、 截面为圆形。制造上述聚四氟乙烯针刺毡的方法包括以下步骤a.将疏松状态下的聚四氟乙烯短纤维层盛入不锈钢盘形容器，层层置入电热箱内 进行预热定型；b.对定型后冷却的的纤维进行开松，转移到合毛仓内，加入水和抗静电剂充分混 合，密闭存放8小时以上；c.将密闭存放后的纤维输入给棉机，由电子计量器根据产品控制喂入纤维数量， 进入初梳过程；d.梳理成网，梳理机将纤维梳理成一定厚度的维网输出，铺网机将维网层层铺叠 达到预定厚度；e.再次梳理、铺网，将经过初梳、复梳后的维网叠加后，输入针刺机，将维网与基布 经过预刺和复刺后使纤维之间、纤维与基布相互联结，形成具有一定强度的素毡；f.素毡经过高温定型后采用剪毛机剪除毡表面浮毛，保证毡表面光洁，而后轧光 打卷包装。所述步骤a中预定型的加热温度在250°C 280°C之间，持续时间为1 2小时； 步骤b中向开松纤维中加入水的重量比范围在3% 4%之间，加入抗静电剂的重量比范围 在 3%之间；步骤d和e的初梳、复梳过程分别按维网的经向和纬向各一次，梳理过程 经过锡林机构和道夫机构，并使用钢丝弹性针布，其中锡林配有工作辊和剥毛辊组成的梳 理单元；步骤f的素毡高温定型温度范围在240°C 280°C之间，定型速度在2 6m/min。本发明具有以下特点(1)本发明中聚四氟乙烯针刺毡的短纤维层使用卷曲纤维，能够增强纤维与基布、 纤维之间的钩绕与饱和，减小了纤维之间的空隙，从而增加毡布的强力，也使毡布能够过滤 更小的微粒。(2)基布使用聚四氟乙烯长丝纤维，且纤维截面为圆形，表面光滑，可以大大减弱 梳理过程中钢针与纤维的摩擦及针刺对纤维的撕断和挤伤，从而保证了针刺毡的强力，减 少落棉损失，延长其使用寿命。(3)在聚四氟乙烯短纤开松前先进行预热定型，使纤维减少膜裂过程中因数次牵 伸造成的纤维形变，促使高弹性形变加速回复，从而将热缩率控制在2%以下，可以避免在制成针刺毡以后，因滤料热缩率偏大，导致除尘布袋尺寸不稳定，布袋易损或造成除尘器故障。(4)梳理过程中采用的锡林、道夫配合工作辊和剥毛辊能够自动调解梳理速度；加上道夫上的弹性钢丝针布，两者均可以使梳理中的纤维受到的损伤减小，降低材料损耗， 并且有效减少了梳理过程中静电的产生，从而保证了铺网的勻整经纬向各一次的梳理过 程能使纤维强力、长度保有率明显提高。(5)采用剪毛轧光的尾序处理，能使聚四氟乙烯针刺毡以及用其制成的除尘袋表 面光洁，清灰能力增强，避免了传统工艺烧毛产生的有毒气体对空气造成污染以及对操作 人员身体健康产生不利影响。
具体实施例方式(实施例1)以下是本发明具体实施例证之一1)将细度范围为2 20den，长度范围为40 70mm的PTFE白色短纤盛入不锈钢 盘中，逐层放入电热定型箱之内，密封后升温，升温至260°C时开始计时，2小时后切断电源 打开箱门凉至人工可以操作。2)定型后的纤维开松，摊放在和毛仓，使用喷雾装置喷洒水和抗静电剂混合液，重 量配比为纤维水抗静电剂=100 3 2，混合均勻后，关闭仓门，储存8 10小时，秋 冬季时间可以稍长。3)储藏足时的纤维送入喂入棉箱，根据设计工艺克重700 800g/m2要求，调节棉 箱电子控制器。当喂入斗达到设定重量时，纤维自动跌入喂入桥。4)变频器根据受力，自动调节锡林、道夫和工作辊的梳理速度，在弹性钢丝针布配 合下保证梳理的均勻性和减少与纤维摩擦以及对纤维的损伤。维网经过经向初梳、复梳后， 已经达到厚薄均勻，纤维呈二维交错。5)维网与基布经过预刺复刺后，形成素毡。6)素毡经过高温定型后进入剪毛工序，刀隔距0. 1mm，连续剪毛两道，可以剪除布 面浮毛。其后，进入高温轧光整理的尾序，通过以上步骤制得的针刺毡，厚度为1. 20mm,强度 为经向817N/5X20cm，纬向851N/5X20cm ；经向断裂伸长率5%，纬向断裂伸长率17. 3%, 透气度为 10. 24m3/m2. Hiin0实施上述工艺制造，对环境温湿度只是有一定的要求，尤其需要注意秋冬天气骤 变季节，要求增加抗静电剂用量和增加空气湿度或控制环境温度。除上述实施例外，本发明 还有可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换对本发明进行非实质性改动的，均 落在本发明要求的保护范围内。
权利要求
一种聚四氟乙烯针刺毡，其特征在于所述聚四氟乙烯针刺毡结构自上向下依次是聚四氟乙烯卷曲短纤维层、聚四氟乙烯长丝基布、聚四氟乙烯卷曲短纤维层，针刺毡厚度范围为0.8～1.8mm；所述基布上下穿插有聚四氟乙烯卷曲短纤维；所述聚四氟乙烯卷曲短纤维针刺形成相互钩绕，与基布紧密联结。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯针刺毡，其特征在于所述聚四氟乙烯短纤维细 度范围为2 20den，长度范围为40 70mm，卷曲数8 12/25mm。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯针刺毡，其特征在于所述基布长丝细度范围为 400 500den，单丝强力在14N 18N之间，表面光洁、截面为圆形。
4.一种制造上述聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于包括以下步骤a.将疏松状态下的聚四氟乙烯短纤维层盛入不锈钢盘形容器，层层置入电热箱内进行 预热定型；b.对定型后冷却的纤维进行开松，转移到合毛仓内，加入水和抗静电剂充分混合，密闭 存放8小时以上；c.将密闭存放后的纤维输入给棉机，由电子计量器根据产品控制喂入纤维数量，进入 初梳过程；d.梳理成网，梳理机将纤维梳理成一定厚度的维网输出，铺网机将维网层层铺叠达到 预定厚度；e.再次梳理、铺网，将经过初梳、复梳后的维网叠加后，输入针刺机，将维网与基布经过 预刺和复刺后使纤维之间、纤维与基布相互联结，形成具有一定强度的素毡；f.素毡经过高温定型后采用剪毛机剪除毡表面浮毛，保证毡表面光洁，而后轧光打卷 包装。
5.根据权利要求4所述制造聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于所述步骤a中预 定型的加热温度在250°C 280°C之间，持续时间为1 2小时。
6.根据权利要求4所述制造聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于所述步骤b中向 开松纤维中加入水的重量比范围在3% 4%之间，加入抗静电剂的重量比范围在 3%之间。
7.根据权利要求4所述制造聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于所述步骤d和e的 初梳、复梳过程分别按维网的经向和纬向各一次。
8.根据权利要求7所述制造聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于所述步骤d和e的 梳理过程经过锡林机构和道夫机构，并使用钢丝弹性针布，其中锡林配有工作辊和剥毛辊 组成的梳理单元。
9.根据权利要求4所述制造聚四氟乙烯针刺毡的方法，其特征在于所述步骤f的素 毡高温定型温度范围在240°C 280°C之间，定型速度在2 6m/min。
全文摘要
本发明涉及一种聚四氟乙烯针刺毡，其结构自表面向里层依次是聚四氟乙烯卷曲短纤维层、聚四氟乙烯长丝基布、聚四氟乙烯卷曲短纤维层，针刺毡厚度范围为0.8～1.8mm，其中基布上下穿插有聚四氟乙烯卷曲短纤维，通过针刺使聚四氟乙烯卷曲短纤维形成相互钩绕，与基布紧密联结。本发明生产的针刺毡具有稳定的化学性能、良好的过滤效果、高强度和低热缩率、低耗材、低成本以及无烟气污染等优点。
文档编号D06C15/00GK101805958SQ20091002474
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者阙磊, 阙福明, 陈明刚 申请人:常州市东新华福氟塑材料有限公司