一种液体过滤用非织造布及其生产方法和用途
【专利摘要】本发明公开一种液体过滤用非织造布及其生产方法和用途，该非织造布中至少含有重量比在50%以上的纤度小于3.0dtex的聚苯硫醚纤维，该非织造布的纵向强度为1000N/5cm以上，且该非织造布的纵向强度与横向强度的比值为0.6～1.0。本发明的液体过滤用非织造布不仅具有过滤精度高、纵向强度高的特点，还具有工艺简单、成本低廉的特点，可应用于制备过滤袋。
【专利说明】一种液体过滤用非织造布及其生产方法和用途
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种液体过滤用非织造布及其生产方法和用途。
【背景技术】
[0002] 目前，非织造布滤袋广泛用于液体过滤领域。常规环境下，构成液体过滤袋的纤维 材质以丙纶、尼龙、涤纶等为主；在温度较高、强酸碱、有机溶剂等特殊环境下，则以聚苯硫 醚、聚四氟乙烯等纤维材质为主。
[0003] -般为了提高过滤材料的机械性能和稳定性，高温除尘过滤材料的构造是由上下 两层非织造布层、中间织物层构成，而在液体过滤领域，由于杂质侵入堵塞，不易清除杂质 等使得过滤材料使用周期短、更换频繁，而中间织物层的增加使得产品工艺变得复杂、使用 成本增加。
[0004] 如中国专利CN101920138A公开了一种至少包含一层聚苯硫醚纤维织物的过滤材 料，该过滤材料可以是由机织物、针织物或非织造布中的一种构成。首先，针织物由于结构 不稳定，很少在过滤领域应用；而对机织物和非织造织物而言，原料、工艺、结构等决定产品 适合的使用工况。该专利对过滤材料的具体形式、加工方法、产品物性、使用工况等未具体 提到。
[0005] 又如中国专利CN101618289A公开了一种用于液体过滤的工业滤布，该发明的过 滤材料是由上下两层非织造布层、中间织物层构成，用于液体过滤领域的话，由于中间织物 层主要起提高产品增加纵向强度和稳定性的作用，该部分对于产品过滤性能起的作用很 小，却使得最终产品成本上升、加工工艺更加复杂。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种过滤精度高、纵向强度高的液体过滤用非织造布。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种工艺简单、成本低廉的液体过滤用非织造布的生 产方法。
[0008] 本发明的技术解决方案是：本发明的液体过滤用非织造布中至少含有重量比为 50%以上且纤度小于3.Odtex的聚苯硫醚纤维，该非织造布的纵向强度为1000N/5cm以上， 且该非织造布的纵向强度与横向强度的比值为〇. 6?1. 0。构成本发明非织造布的纤维网 层数有两种情况：①该非织造布是由两层纤维网构成，其中至少一层纤维网是由50重量％ 以上的纤度为小于3.Odtex的纯聚苯硫醚纤维所形成；②该非织造布是只有一层纤维网构 成，该层纤维网中至少含有50重量％以上的纤度小于3.Odtex的聚苯硫醚纤维，即该纤维 网为只有小于3.Odtex的纯聚苯硫醚纤维形成的纤维网，或者为小于3.Odtex的聚苯硫醚 纤维与其他纤度的聚苯硫醚纤维混合而成的纤维网。如果纤度小于3.Odtex的聚苯硫醚纤 维的含量少于50重量％的话，克重相同，但较粗聚苯硫醚纤维的含量势必就会增加，纤维根 数相应减少，加工成的非织造布的孔隙就大，孔隙数量减少，这样就会导致非织造布的过滤 精度下降。非织造布应用于液体过滤领域，在发挥截留作用的同时，还具有良好的深层过 滤性能。制成的滤袋在使用时，会承受滤液对于滤袋的冲击，因此需具有良好的机械性能才 能保持自身结构的稳定，防止过度牵伸、甚至变形，造成孔隙变大，影响过滤效果。通过对液 体过滤袋使用时受力状况的分析和调查，聚苯硫醚过滤材料纵向强度达到l〇〇〇N/5cm时， 才能满足使用要求；如果纵向强度低于l〇〇〇N/5cm，缝制成的过滤袋在使用时易形变，影响 使用。本发明的非织造布不仅要满足其纵向强度在l〇〇〇N/5cm以上的要求，而且还要满足 其纵向强度与横向强度的比值为〇. 6?I.O的要求。一定范围内纤维网中纤维总量是一定 的，当纤维横向排列多的话，纵向排列的纤维必然减少，因此如果纵横向强度比值小于0. 6 的话，纵向强度难以达到l〇〇〇N/5cm，即使达到该值，横向强度过大，产品厚度与克重较大， 必然引起纤维浪费；另一方面，采用的杂乱辊对最终产品纵横向强度的改变效果是有限的， 如果过度增大杂乱辊的速度比来提高纵向强度的话，反而可能引起输出纤维网不均匀，最 终就会影响产品性能。本发明非织造布的纵向强度与横向强度的比值优选〇. 8?0. 9。
[0009] 本发明的液体过滤用非织造布中纤度在2. 2dtex以下聚苯硫醚纤维的含量为90 重量％以上。聚苯硫醚纤维的纤度越小，过滤材料的精度相对越高，对于液体过滤中微小颗 粒物质的捕集效果也就越好。
[0010]上述纤度小于3.Odtex的聚苯硫醚纤维中包括30重量％以上的纤度为I. 7dtex以下的聚苯硫醚纤维，即纤度在1. 7?3.Odtex的聚苯硫醚纤维的含量为20重量％以上。 对于精密过滤环境，要求过滤材料的孔径更小，因此可加入I. 7dtex以下的聚苯硫醚纤维， 可以有效降低该非织造布的平均孔径，使得采用该非织造布制得的过滤材料拥有更高的过 滤精度，尤其适用于制药等领域的液体过滤环境中。
[0011] 本发明的液体过滤用非织造布中还含有3. 0?10.Odtex的聚苯硫醚纤维，非织造 布应用于液体过滤时，首先要保证过滤性能，也就是过滤精度，同时还要考虑过滤阻力。一 方面为了达到较高的过滤精度，本发明的非织造布中采用了 3.Odtex以下的聚苯硫醚细纤 维，但是并非细纤维的含量越多越好，细纤维越多，过滤材料的过滤阻力明显增加，过滤速 度降低，这样就会消耗能耗以及成本增加。因此为了保证过滤精度高以及过滤阻力低，非织 造布中还加入3. 0?10.Odtex的聚苯硫醚粗纤维。
[0012] 本发明的液体过滤用非织造布的平均孔径在1?50μm之间，孔径是反应过滤材 料结构特征的最重要的指标。过滤时，材料表面孔隙直接截留一部分大于孔隙大小的杂质， 同时部分细小的杂质会在滤材内部因为拦截、惯性碰撞、扩散、沉降等深层过滤作用过滤， 因此孔径大小及其分布直接影响到过滤性能的好坏。如果平均孔径小于1μm的话，绝大 部分杂质能被截留，但势必影响过滤速度；如果平均孔径大于50μm的话，过滤精度大，过 滤效果不好。考虑到过滤精度和过滤速度，本发明的液体过滤用非织造布的平均孔径优选 5 ~ 25μm,f1?!? 5 ~ 15μm。
[0013] 本发明的液体过滤用非织造布的生产方法，至少采用重量比为50 %以上且纤度为 3.Odtex以下的聚苯硫醚纤维进行开松、梳理、铺网、针刺、后整理加工，最终制得成品，所述 梳理工艺中，梳理机的上下道夫纤维输出处设有一对杂乱辊。
[0014] 本发明的液体过滤用非织造布的生产方法，梳理过程中，在梳理机的上下道夫的 纤维输出处设有一对杂乱辊，杂乱辊可以控制梳理纤维网中纤维排列方向，通过杂乱辊的 速度比来控制输出纤维网中的纤维杂乱程度，根据实际生产，杂乱辊速度比控制在0.5? 0. 7 :1范围内，优选0. 5?0. 6 :1。未设有杂乱棍的梳理机输出纤维网中的纤维呈纵向排 列，经过垂直交叉铺网后，纤维在产品中就呈横向排列，因此得到的纤维网纵向强度低，横 向强度高。为了提高纵向强度，就会在纤维网之间添加机织增强物，但是机织增强物的添 力口，使得工艺加工更加复杂，成本增加。而本发明采用设有一对杂乱辊的梳理机梳理铺网， 使得最终产品纵向、横向强度均匀，满足纵向强度在l〇〇〇N/5cm以上以及纵向强度与横向 强度的比值为〇. 6?I.O的要求，而且该方法操作简单、成本低。
[0015] 本发明的液体过滤用非织造布的生产方法，所述针刺工艺中，总针刺密度为 600?1600针/cm2。针刺工序包括预针刺和主针刺，总针刺密度指主针刺密度，不包括预针 刺密度。该针刺工序中预针刺密度为400?500针/cm2,主针刺密度为600?1600针/cm2， 优选1000?1400针/cm2,更优选1100?1300针/cm2。如果针刺密度小于600针/cm2,得 到的非织造布结构松散，受力后容易变形，导致过滤效果变差，失去过滤作用；如果针刺密 度大于1600针/cm2,造成非织造布过于致密硬实，针刺过程中容易出现断针情况，影响生产 顺利进行。
[0016] 为了防止针刺毡表面毛羽掉落进入滤液以及更方便清理滤袋杂质，对加工成的 针刺毡进行后整理加工，后整理加工依次为热定型、烧毛和轧光加工，在定型温度220? 250°C、速度5?10m/min、定型时间3?5min下进行热定型；在高度2?5cm、速度20? 30m/min下进行烧毛加工；在烧毛面温度常温、非烧毛面180?200°C，压力3?5Mpa、速度 20?30m/min下进行乳光加工。
[0017] 本发明的液体过滤用非织造布的生产方法，所述后整理加工还可以包括PTFE覆 膜加工，覆膜加工温度为220?280°C热压贴合、贴合压力为0. 5?I.OMpa。通过PTFE覆 膜加工，可以进一步提高该聚苯硫醚非织造布的耐化学腐蚀性能和耐高温性能，有助于该 非织造布在强酸、强碱、有机溶剂、高温液体等过滤环境中长寿命使用。而且通过PTFE覆膜 加工，该非织造布的覆膜面可以尽快形成颗粒物质聚集层，有效提高过滤效率。对于反复清 洗再使用的过滤袋而言，经过覆膜加工的非织造布可以有效清除表面蓄积的颗粒杂质，从 而延长该过滤袋的使用寿命。
[0018] 本发明的液体过滤用非织造布不仅具有过滤精度高、纵向强度高的特点，还具有 工艺简单、成本低廉的特点，可应用于制备过滤袋。
【具体实施方式】
[0019] 通过以下实施例更加详细地说明本发明，实施例中的物性由下列方法测定。
[0020] 【克重】 根据JISL1096试验法，取200mmX200mm的过滤材料称取重量，根据重量计算单位面 积重量，裁取3片称重取平均值。
[0021] 【厚度】 基于JISL1096规定的厚度测试法，使用厚度仪，随即选择4?6点进行测定，求出平 均值。
[0022] 【通气度】 基于JISL1096规定的透气性测试法测定过滤材料的通气度，测定面积为38cm2,压 差为125Pa。测定部位：据非织造布两边各20cm，沿幅宽方向均匀选择6点。取6点的平均 值作为通气度的最终结果。
[0023]【平均孔径】 采用美国PMI公司生产的毛细管流动孔隙测定仪进行测定。
[0024]【强度】 基于JISL1096规定的拉伸性能试验法，将尺寸为30cmX5cm的样品在拉伸距离为 20cm，拉伸速度为lOOmm/min下进行拉伸。测试该样品的纵横向强度，分别测试3次。
[0025] 实施例1 将50重量％的纤度为I.Odtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理 机上进行梳理，杂乱辊的速度比为0.5 :1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网1，再 将50重量％的纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上 进行梳理，杂乱辊的速度比为0.5:1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网2,将聚苯 硫醚纤维网1与聚苯硫醚纤维网2在总针刺密度为1200针/cm2下进行复合主针刺，之后 依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间4min)、聚苯硫醚纤维网1面进行烧毛 (高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、速度25m/ min)，最后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0026] 实施例2 将50重量％的纤度为I.Odtex的聚苯硫醚短纤维与50重量％的纤度为2. 2dtex的聚 苯硫醚短纤维进行混合、开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上进行梳理，杂乱辊的速度 比为0. 6 :1，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫 醚纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间 4min)、烧毛(高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、 速度25m/min)加工，最后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并 不于表1中。
[0027] 实施例3 将100重量％的纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚短纤维进行开松，然后在设有一对杂乱 辊的梳理机上进行梳理，杂乱辊的速度比为0.5 :1，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为 1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫醚纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热 定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间4min)、烧毛（高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧 毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、速度25m/min)加工，最后制得本发明的液体过 滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0028] 实施例4 将70重量％的纤度为I.Odtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理 机上进行梳理，杂乱辊的速度比为〇. 75 :1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网1，再 将30重量％的纤度为3.Odtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上 进行梳理，杂乱辊的速度比为0.75:1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网2,将聚苯 硫醚纤维网1与聚苯硫醚纤维网2在总针刺密度为1200针/cm2下进行复合主针刺，之后 依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间4min)、聚苯硫醚纤维网1面进行烧毛 (高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、速度25m/ min)，最后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0029] 实施例5 将50重量％的纤度为I.Odtex的聚苯硫醚短纤维与50重量％的纤度为3.Odtex的聚 苯硫醚短纤维进行混合、开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上进行梳理，杂乱辊的速度 比为0. 5 :1，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫 醚纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间 4min)、烧毛(高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、 速度25m/min)加工，最后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并 不于表1中。
[0030] 实施例6 将50重量％的纤度为I.Odtex的聚苯硫醚短纤维与50重量％的纤度为7. 8dtex的聚 苯硫醚短纤维进行混合、开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上进行梳理，杂乱辊的速度 比为0. 5 :1，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫 醚纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间 4min)、烧毛(高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、 速度25m/min)加工，最后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并 不于表1中。
[0031] 实施例7 将50重量％的纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理 机上进行梳理，杂乱辊的速度比为0.5 :1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网1，再 将50重量％的纤度为7.Sdtex的聚苯硫醚短纤维开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上 进行梳理，杂乱辊的速度比为0.5:1，再进行铺网、预针刺，制得聚苯硫醚纤维网2,将聚苯 硫醚纤维网1与聚苯硫醚纤维网2在总针刺密度为1200针/cm2下进行复合主针刺，之后依 次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间4min)、聚苯硫醚纤维网1面进行烧毛(高 度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、速度25m/min)， 再进行PTFE覆膜加工(温度220°C热压贴合、贴合压力为4?5Mpa、速度7?8m/min)，最 后制得本发明的液体过滤用非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0032] 比较例1 将100重量％的纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚短纤维进行混合、开松，然后在梳理机上 进行梳理，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫 醚纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间 4min)、烧毛(高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、 速度25m/min)加工，最后制得非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0033] 比较例2 将30重量％的纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚短纤维和70重量％的纤度为3.Odtex的 聚苯硫醚短纤维混合开松，然后在设有一对杂乱辊的梳理机上进行梳理，杂乱辊的速度比 为0. 2 :1，再进行铺网、预针刺，再在针刺密度为1200针/cm2下进行主针刺，制得聚苯硫醚 纤维网1，然后将聚苯硫醚纤维网1依次进行热定型(温度220°C、速度7m/min、定型时间 4min)、烧毛(高度3cm、速度25m/min)和轧光(烧毛面温度常温、非烧毛面185°C，压力4Mpa、 速度25m/min)加工，最后制得非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
[0034] 比较例3 将纤度为2. 2dtex的聚苯硫醚纤维经过开棉、梳理、成条、并条、粗纱、细纱、加捻、成卷 等工序得到聚苯硫醚纱线，然后将纱线经过整经、并轴、穿棕、插筘、上机织造，得到克重为 130g/m2聚苯硫醚基布。将50重量％纤度为2. 2dtex聚苯硫醚纤维经过开松、梳理、铺网、 预针刺制得聚苯硫醚纤维网1 ;将50重量％纤度为2. 2dtex聚苯硫醚纤维经过开松、梳理、 铺网预针刺制得聚苯硫醚纤维网2 ;将聚苯硫醚基布至于纤维网1、2中间，再在针刺密度为 1200针/cm2下进行主针刺，最后制得非织造布。评价该非织造布的特性，并示于表1中。
【权利要求】
1. 一种液体过滤用非织造布，其特征在于：该非织造布中至少含有重量比在50%以上 且纤度小于3. Odtex的聚苯硫醚纤维，该非织造布的纵向强度为1000N/5cm以上，且该非织 造布的纵向强度与横向强度的比值为〇. 6?1. 0。
2. 根据权利要求1所述的液体过滤用非织造布，其特征在于：该非织造布中纤度在 2. 2dtex以下聚苯硫醚纤维的含量为90重量％以上。
3. 根据权利要求1所述的液体过滤用非织造布，其特征在于：所述纤度小于3. Odtex 的聚苯硫醚纤维中包括30重量％以上的纤度为1. 7dtex以下的聚苯硫醚纤维。
4. 根据权利要求1所述的液体过滤用非织造布，其特征在于：该非织造布中还含有纤 度为3. 0?10. Odtex的聚苯硫醚纤维。
5. 根据权利要求1所述的液体过滤用非织造布，其特征在于：该非织造布的平均孔径 为1?50 μ m。
6. -种权利要求1所述的液体过滤用非织造布的生产方法，其特征在于：至少采用重 量比为50 %以上且纤度为3. Odtex以下的聚苯硫醚纤维进行开松、梳理、铺网、针刺后制得 聚苯硫醚纤维网，再进行后整理加工，最终制得成品，所述梳理工艺中，梳理机的上下道夫 纤维输出处设有一对杂乱棍。
7. 根据权利要求6所述的液体过滤用非织造布的生产方法，其特征在于：所述杂乱辊 的速度比为〇. 5?0. 75:1。
8. 根据权利要求6所述的液体过滤用非织造布的生产方法，其特征在于：所述针刺工 艺中，总针刺密度为600?1600针/cm 2。
9. 根据权利要求6述的液体过滤用非织造布的生产方法，其特征在于：所述后整理加 工包括覆膜加工。
10. -种权利要求1所述的液体过滤用非织造布在制备过滤袋中的应用。
【文档编号】B01D39/14GK104275030SQ201310279159
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月4日 优先权日:2013年7月4日
【发明者】鲍稳, 张尤娟 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司