专利名称：过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维及其制造方法
技术领域：
本发明涉及制作环保过滤针刺毡用聚四氟乙烯纤维的功能性制造方法。
背景技术：
聚四氟乙烯(PTFE)短切纤维材料近年来被广泛用于制造针刺毡作为过滤材料。针刺过滤毡是袋式除尘过滤(固气分离)中的关键部件。聚四氟乙烯纤维材料因其具有耐温性(_190°C -260°C )广泛、耐化学腐蚀、耐氧化，工况环境适应性强，功能优异，具有广阔的市场前景。但是由于PTFE属超高分子聚合物，分子链不具有平面锯点型构象，而呈螺旋状构象(如
图1)。因此它同时具有最低的摩擦系数，极高的不粘附性和自清洁性，导致在梳理过程中纤维与纤维之间的抱合力偏弱，梳理铺网不勻、成网困难，成毡后纤维与基布之间的钩挠力偏低，而使针刺毡厚薄不一，强力偏低。其次PTFE热膨胀系数相对偏大，热导性偏低，采用膜裂工艺生产的聚四氟乙烯纤维，在连续受热牵伸状态下，弹性塑变较大，束丝切成短纤维后，存在纤维缩率较大等物理性能不稳定的现象，致使滤料在使用中受热后发生蠕变现象，产生胀袋并摩擦后产生袋损，特别是因其抱合力差，在梳理100% PTFE纤维时，需改型设备，并喷洒大剂量的硅油、平平加“0”等助剂。这些手段造成梳理效率偏低，纤维结块，产生毛粒等不可逆的质量问题，它因此制约了滤料企业对PTFE这一优异纤维材料的选用。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术存在的不足，提供一种抱合力强，纤维缩率较小，物理性能稳定的过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维及其制造方法。为达到上述目的，本发明的技术方案如下过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维，它是经过以下步骤制造而成1.将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为 30°C -40°C ；2.将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；3.将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度50-90°C，压延速度 10-15m/min ；4.弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C -390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；7.卷曲
(1)将收卷集束的纤维经50°C -100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；C3) PTFE卷曲时，压辊前压力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。8.热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；9.缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；10.将冷却的纤维根据需要切断成38_102mm长度的短切纤维。过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维的制造方法如下1.将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为 30°C -40°C ；2.将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；3.将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度50-90°C，压延速度 10-15m/min ；4.弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C _390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；7.卷曲(1)将收卷集束的纤维经50°C -100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；( PTFE卷曲时，压辊前压力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。8.热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；9.缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；10.将冷却的纤维根据需要切断成38_102mm长度的短切纤维。低缩率卷曲性聚四氟乙烯纤维是聚四氟乙烯纤维的功能性改善产品，在纤维制造过程中，通过热状态下的机械卷曲工艺，使其在热膨胀状态下得到纤维卷曲，冷却后常温下形成稳定的螺旋状卷曲，增加其摩擦系数，提高纤维在梳理过程中的抱合力和针刺过程中的钩挠性，同时利用PTFE具有良好的热态稳定性，短切后的纤维经适当温度的热定型进一步牢固纤维的卷曲形状，同时在热状态下使纤维纵向应力得到释放，弹性塑变得到较好恢复，达到稳定纤维物理性能的目的，使梳理得到改善，能够有效地改善针刺毡的厚薄均勻度和滤袋的透气均勻度，并在生产过程中提高制成率，降低消耗。该功能性改变不会因工艺变化而损失任何聚四氟乙烯所具有的有益特征，除对特定工序进行条件限定和工艺要求外，其它工序不因本技术的应用而改变。本技术采用热状态下的机械卷曲和纤维的热定型处理后达到的低缩率，使纤维之间的抱合力增强便于后道梳理和成毡。PTFE从23°C降到-196°C时收缩2%，从23°C到249°C时膨胀4%，在19°C的晶型转变点PTFE会发生很大的线膨胀变化。本技术采用50-100°C之间的湿热状态卷曲，此时线膨胀系数为12. 4最为稳定；本技术支持PTFE制品在操作过程中避开19°C的晶型转变点；本技术支持高于249°C的热定型，采用250°C _300°C烘箱热风热定型，以得到低缩率的PTFE纤维，若高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄；本技术采用的机械卷曲线速度为3-30m/min且变速运动；本技术采用较静电前大于2. IMPa大压力的卷曲以得到高强度的卷曲；本技术支持烘箱热定型后自然冷却的方法，以缓冷方法得到高结晶度稳定的卷曲纤维。本发明的有益效果是由于低缩率卷曲纤维的功能性改变，锯齿形无规则齿距的变化增强了纤维间的抱合力，在梳理过程中纤维之间的钩挠性和无序排列加大，斩刀剥离后成网性更好，厚薄度均勻，同时适宜温度的高压力的变化卷曲，热风定型后获得了低缩率的聚四氟乙烯纤维，经针刺成毡后，工作过程中尺寸更加稳定，减少了缩袋破袋的风险，提高了滤袋的工作使用寿命，特别是因克服了因抱合力低而造成的铺网不勻，保证了成毡的良好的厚薄均勻度和透气均勻度，提高了滤料的过滤性能。本项专利申请与专利号为CN200610026649，CN200510053046 和 ZL95193797 的相关聚四氟乙烯纤维制造的发明专利相比，该三项专利仅涉及到一般聚四氟乙烯纤维的制造，并未涉及到纤维的卷曲和低缩率的功能性改善问题，虽然在基本制造环节上有相似之处，但本项发明具有明显的改进支持首先，本技术采用湿热状态下高压力变速卷曲的方法；第二，对热定型温度做出明确界定，以高于249°C低于300°C的热风烘箱定型，以获得稳定的无规则纤维卷曲，温度低于250°C则卷曲牢度不良，高于300°C易使纤维因接触温度过高而变黄；第三，本技术明确规定了聚四氟乙烯树脂产品在操作过程中，避开19°C的晶型转变点；第四，本技术明确要求热定型后，以自然缓冷的方法以获得高结晶度的低缩率的纤维，以上对聚四氟乙烯的功能性改善，提高制成率，具有重大的贡献。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行详细分析；实施例本发明的制造过程如下准备一混料一加油一熟化一压坯一挤条一压延一收卷一存放一放卷一除油一烧结一牵伸一裂膜一梳理一高强力变速卷曲一热风烘箱定型一空气自然缓冷一切断。过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维，它是经过以下步骤制造而成1.将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为 30°C -40°C ；2.将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；3.将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度50-90°C，压延速度 10-15m/min ；4.弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C -390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；7.卷曲:(1)将收卷集束的纤维经50°C -100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；C3) PTFE卷曲时，压辊前压力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。8.热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；9.缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；10.将冷却的纤维根据需要切断成38_102mm长度的短切纤维。过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维的制造方法如下1.将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为 30°C -40°C ；2.将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；3.将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度50-90°C，压延速度 10-15m/min ；4.弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C _390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；7.卷曲:(1)将收卷集束的纤维经50°C -100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。
(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；( PTFE卷曲时，压辊前压力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。8.热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；9.缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；10.将冷却的纤维根据需要切断成38_102mm长度的短切纤维。
权利要求
1.过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维，其特征在于它是经过以下步骤制造而成一、将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为30 0C -40 0C ；二、将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；三、将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度50-90°C，压延速度 10-15m/min ；四、弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C-300°C，速度8-lOm/min ；五、以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C-390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm，厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；六、针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；七、卷曲(1)将收卷集束的纤维经50°C-100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；(3)PTFE卷曲时，压辊前压力在2.lMPa-4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。八、热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；九、缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；十、将冷却的纤维根据需要切断成38-102mm长度的短切纤维。
2.过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维的制造方法，其步骤如下一、将原料聚四氟乙烯颗粒过40目筛，加入15-20%的助挤剂，存放熟化，熟化温度为\30 0C -40 0C ；二、将熟化的聚四氟乙烯加入圆柱型坯模，预压成坯，设定6-lOkg/cm2压力，压坯速度5-15cm/min，保证料坯密实，无断坯，使原料中的空气完全排出；三、将料坯置入挤压装置，利用变频油压装置挤出具有一定连续长度的细条，细条经沸水浸泡后进入压延机压延，成膜宽度为12-15cm，厚度为0. Imm的生料带，压延温度\50-90°C，压延速度 10-15m/min ；四、弱力牵伸和烘箱焙烘除油，温度270°C-300°C，速度8-lOm/min ；五、以连续的方式对除油料带烧结，烧结温度330°C-390°C，经牵伸后得到宽度4-6cm，厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；六、针刺、裂膜、经梳理机梳理后收卷；七、卷曲(1)将收卷集束的纤维经50°C -100°C的热水槽浸泡后进行卷曲。(2)在19°C时PTFE由IV晶型向I晶型逐步转化，PTFE制品将发生很大的线膨胀变化，要求操作温度必须避开19°C晶型转化点；(3)PTFE卷曲时，压辊前压力在2.lMPa-4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之间无规则变速运动，以获取稳定的大小不一的卷曲，保证纤维之间的较大的摩擦系数，超过30米则不稳定。八、热定型将卷曲纤维束存放于不锈钢容器中，置于烘箱内热风烘干，定型温度250-300°C，高于300°C因接触温度过高易使纤维变黄，定型时间6_8小时；九、缓冷将经过热定型的纤维容器置于静风状态下自然冷却，一般冷却时间为8-12小时，以保证冷却彻底，以缓慢冷却获取较高的结晶度；十、将冷却的纤维根据需要切断成38-102mm长度的短切纤维。
全文摘要
本发明公开了一种过滤针刺毡用聚四氟乙烯低缩率卷曲短切纤维及其制造方法。其步骤为准备、混料、加油、熟化、压坯、挤条、压延、收卷、存放、放卷、除油、烧结、牵伸、裂膜、梳理、高强力变速卷曲、热风烘箱定型、空气自然缓冷、切断。本技术采用热状态下的机械卷曲和纤维的热定型处理后达到的低缩率，使纤维之间的抱合力增强便于后道梳理和成毡。
文档编号D02G1/00GK102560714SQ201010605519
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者徐加利, 杨中辉, 陈文武 申请人:山东嘉年华氟纶有限公司