專(zhuān)利名稱(chēng)：一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在常用的過(guò)濾材料中，復(fù)合材料是一種常用的材料，或者利用兩層進(jìn)行復(fù)合，或者利用三層進(jìn)行復(fù)合，而在常用的汽車(chē)機(jī)油濾清器濾芯用過(guò)濾材料中，較為常用的有棉木漿濾紙、玻纖濾紙、聚酯非織造布過(guò)濾材料和聚丙烯非織造布過(guò)濾材料，這種材料的主要過(guò)濾級(jí)別是微米級(jí)，無(wú)論是過(guò)濾精度，還是孔徑都是微米級(jí)別，所以其過(guò)濾效果均不太理想。同時(shí)，汽車(chē)機(jī)油濾清器主要是對(duì)存在于機(jī)油中的灰塵、金屬顆粒和其它一些容易堵塞過(guò)濾介質(zhì)的顆粒碎屑過(guò)濾去除，從而使機(jī)油能夠順利的進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，這些常用的機(jī)油過(guò)濾材料經(jīng)常會(huì)由于這些顆粒的堵塞而損壞過(guò)濾介質(zhì)、大大降低了機(jī)油濾清器的使用壽命，也增加了使用成本。 由于這些過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾精度主要是微米級(jí)別，所以對(duì)于一些更小的顆粒無(wú)法較好過(guò)濾掉,在這樣一個(gè)基礎(chǔ)之上,就考慮開(kāi)發(fā)一種新的汽車(chē)機(jī)油濾清器濾芯用過(guò)濾材料,利用納米纖維具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，較大的比表面積、較小的纖維直徑和較高的過(guò)濾精度，能夠?qū)⒏〉幕覊m、金屬顆粒、碎屑較好的過(guò)濾去除,延長(zhǎng)了汽車(chē)機(jī)油濾清器濾芯用過(guò)濾材料的使用壽命，同時(shí)，也降低了換用機(jī)油濾清器的周期，也可以較好的降低使用成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料及其制備方法。本發(fā)明所提供的一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料的制備方法，包括如下步驟(I)將漢麻纖維和粘膠纖維進(jìn)行混合，然后依次經(jīng)開(kāi)松、梳理、鋪網(wǎng)、牽伸、水刺和干燥步驟得到漢麻/粘膠水刺非織造布；(2)通過(guò)靜電紡絲在所述漢麻/粘膠水刺非織造布上制備納米纖維層即得所述漢麻復(fù)合過(guò)濾材料。上述的制備方法中，所述漢麻纖維的平均長(zhǎng)度可為8mnT92mm，具體可為27. 88mm或90mm，細(xì)度可為3. 35 u m"l9. 55 ym，具體可為3. 35 y m或14. 31 y m ;所述粘膠纖維的平均長(zhǎng)度可為20mm 51mm,具體可為34. 1 2mm或34. 06mm,細(xì)度可為10. 12 u m 17. 92 u m,具體可為 11. 645iim 或 14. 75 u mo上述的制備方法中，所述漢麻纖維與粘膠纖維的質(zhì)量份數(shù)比為4 :(廣3)，具體可為 3 :2 或 4 :1。上述的制備方法中，所述開(kāi)松步驟包括依次進(jìn)行的粗開(kāi)松步驟和精開(kāi)松步驟。上述的制備方法中，所述梳理步驟在雙道夫雜亂梳理機(jī)中進(jìn)行，主要是將得到的開(kāi)松混合的纖維梳理成單個(gè)纖維狀態(tài)，為了更好的進(jìn)行鋪網(wǎng)，同時(shí)，也是為了形成三維狀態(tài)、雜亂排列的纖網(wǎng)。上述的制備方法中，所述鋪網(wǎng)步驟采用交叉鋪網(wǎng)的方式，該方式可以提高梳理機(jī)的工作效率，增加產(chǎn)品的寬度，從而使產(chǎn)品的適用性明顯提高。上述的制備方法中，所述牽伸步驟在3個(gè)牽伸區(qū)中進(jìn)行，每個(gè)牽伸區(qū)內(nèi)的牽伸倍數(shù)均為2飛，如2或5. 1，主要是為了原先呈橫向排列的纖網(wǎng)向縱向排列，形成較好的縱橫向強(qiáng)力要求，從而滿足應(yīng)用上的強(qiáng)力要求。上述的制備方法中，所述水刺步驟可在平網(wǎng)水刺機(jī)中進(jìn)行；每個(gè)平網(wǎng)水刺機(jī)可包括2個(gè)水刺頭；所述方法包括2道水刺步驟；第I道水刺步驟中，第I個(gè)水刺頭的壓力為IObar 20bar,具體可為IObar或15bar,第2個(gè)水刺頭的壓力為65bar 70bar,具體可為65bar或70bar ;第2道水刺步驟中，第I個(gè)水刺頭的壓力為IObar 20bar，具體可為15bar或20bar,第2個(gè)水刺頭的壓力為80bar 90bar,具體可為80bar或90bar。上述的制備方法中，所述靜電紡絲所用的紡絲液可為尼龍6 (PA6)的水溶液，所述紡絲液的質(zhì)量百分含量可為10% 30%，如18%或22%。上述的制備方法中，所述靜電紡絲中，紡絲電壓可為12 40kV，如28kV或40kV， 紡絲距離可為16 39cm,如18cm或39cm,注射頭流速可為0. 8 I. 2mL/h,如0. 8mL/h或I. 2mL/h。上述的制備方法中，所述靜電紡絲的時(shí)間可為f 10h，具體可為3h或10h，以得到比較均勻的納米纖維層。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了由上述方法制備的漢麻復(fù)合過(guò)濾材料。本發(fā)明提供的復(fù)合過(guò)濾材料主要是由微米級(jí)直徑的漢麻/粘膠水刺非織造布與納米級(jí)直徑纖維組成的一種兩層復(fù)合材料；其中，漢麻/粘膠水刺非織造布的物理性能良好，透氣性也較好，厚度和定量較小，斷裂強(qiáng)力較大，耐磨性也較好；將漢麻/粘膠水刺非織造布基布與本發(fā)明的雙層復(fù)合過(guò)濾材料的過(guò)濾性能及孔徑進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的雙層復(fù)合過(guò)濾材料具有較好的過(guò)濾效果。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中制備的漢麻/粘膠水刺非織造布基布的掃描電鏡50倍照片。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I中制備的漢麻/粘膠水刺非織造布基布的掃描電鏡1000倍照片。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的掃描電鏡2000倍照片。圖4為本發(fā)明實(shí)施例I制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的掃描電鏡5000倍照片。圖5為本發(fā)明實(shí)施例I制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的掃描電鏡20000倍照片。圖6為本發(fā)明實(shí)施例I制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的掃描電鏡50000倍照片。圖7為本發(fā)明實(shí)施例I制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的纖維直徑分布與頻率的關(guān)系圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例2制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的掃描電鏡50000倍照片。圖9為本發(fā)明實(shí)施例2制備的高壓溶液紡PA6納米纖維的纖維直徑分布與頻率的關(guān)系圖。圖10為本發(fā)明所用漢麻纖維、粘膠纖維及其實(shí)施例I中制備的非織造布和漢麻復(fù)合過(guò)濾材料的紅外光譜圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例I中制備的漢麻/粘膠水刺非織造布的橫截面特征。圖12為本發(fā)明實(shí)施例I制備的漢麻/粘膠水刺非織造布基靜電紡納米纖維復(fù)合過(guò)濾材料的兩層特征。圖13為本發(fā)明實(shí)施例I制備的漢麻/粘膠水刺非織造布基靜電紡納米纖維復(fù)合過(guò)濾材料的納米層特征。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
下述實(shí)施例中所用的漢麻纖維購(gòu)自漢麻產(chǎn)業(yè)投資控股有限公司；所用的粘膠纖維購(gòu)自山東華樂(lè)集團(tuán)。實(shí)施例I、制備漢麻纖維復(fù)合過(guò)濾材料(I)織前準(zhǔn)備選用漢麻纖維和粘膠纖維，漢麻纖維平均長(zhǎng)度均為27. 88mm，粘膠纖維平均長(zhǎng)度為34. 12_，漢麻纖維平均細(xì)度為14. 31 u m，粘膠纖維平均細(xì)度為14. 75 u m,小樣生產(chǎn)時(shí)漢麻纖維為6KG，粘膠為4KG，所以混紡比為3 :2，初始定量預(yù)定為150g/m2。(2)開(kāi)清棉首先將漢麻纖維和粘膠纖維進(jìn)行人工開(kāi)松，先分別將漢麻纖維和粘膠纖維中的有包狀的纖維包用手撕裂開(kāi)，盡量撕扯均勻并且做到不要損傷纖維；由于漢麻纖維的顏色為淺黃色，發(fā)現(xiàn)其中的雜質(zhì)較少，基本沒(méi)有，手感也比較柔軟，而粘膠纖維的雜質(zhì)較多，在手工開(kāi)松的過(guò)程發(fā)現(xiàn)其中有枝葉、棉籽、破籽、纖維籽屑以及金屬品等雜質(zhì)，需要及 時(shí)的去除掉，確保成網(wǎng)的質(zhì)量均勻和較好的非織造布；在去除雜質(zhì)之后可以進(jìn)行混合，先手工混合，盡量混合均勻，這個(gè)主要在帶有輸網(wǎng)簾的一個(gè)矩形的儲(chǔ)棉箱中進(jìn)行人工開(kāi)松，在開(kāi)松過(guò)程中需要給濕，為了防止產(chǎn)生靜電和飛花；將混合后的纖維加入至粗開(kāi)松機(jī)中進(jìn)行混合，并且使手工沒(méi)有開(kāi)松的大棉團(tuán)及纖維塊離解、混合均勻、充分開(kāi)松；經(jīng)過(guò)粗開(kāi)松后的纖維開(kāi)始進(jìn)入大倉(cāng)混棉機(jī)，儲(chǔ)棉倉(cāng)的容量較大，主要是利用風(fēng)機(jī)的風(fēng)力作用將纖維進(jìn)行第二次開(kāi)松；接下來(lái)纖維開(kāi)始進(jìn)入精開(kāi)松機(jī)，主要是對(duì)纖維進(jìn)行比較精細(xì)的開(kāi)松，將預(yù)開(kāi)松的纖維開(kāi)松成小纖維狀或束纖維狀，為后面的梳理加工及成網(wǎng)做好準(zhǔn)備。(3)梳理利用定容式氣壓喂棉機(jī)將上述得到的混合纖維均勻、穩(wěn)定得送入到雙道夫雜亂梳理機(jī)中進(jìn)行梳理；采用雙道夫雜亂輥進(jìn)行梳理，主要是將前面工序開(kāi)松混合的纖維梳理成單個(gè)纖維狀態(tài)，為了更好的進(jìn)行交叉式鋪網(wǎng)，同時(shí)，也是為了形成三維狀態(tài)、雜亂排列的纖網(wǎng)。(4)成網(wǎng)采用交叉鋪網(wǎng)的方式；纖網(wǎng)定量的控制在成網(wǎng)過(guò)程中，剛開(kāi)始預(yù)期的定量是150g/m2，在剛開(kāi)始鋪網(wǎng)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)稱(chēng)量每個(gè)纖網(wǎng)的定量是9g/m2，所以采用的鋪網(wǎng)層數(shù)為15個(gè)，所以此時(shí)15個(gè)纖網(wǎng)的定量為135g/m2，后面再水刺過(guò)程中定量會(huì)增加，所以采用15個(gè)鋪網(wǎng)層數(shù)。(5)牽伸采用三個(gè)滾筒，形成三個(gè)牽伸區(qū)，每個(gè)牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)均為5. 1，主要是為了原先呈橫向排列的纖網(wǎng)向縱向排列，形成較好的縱橫向強(qiáng)力要求，從而滿足應(yīng)用上的強(qiáng)力要求。(6)水刺采用平網(wǎng)式水刺機(jī)，包括兩個(gè)水刺頭；采用兩道水刺工藝，其中，第I道水刺工藝中，第I個(gè)水刺頭的壓力為15bar，第2個(gè)水刺頭的壓力為70bar ;第2道水刺工藝中，第I個(gè)水刺頭的壓力為15bar,第2個(gè)水刺頭的壓力為90bar。(7)干燥由于水刺加工過(guò)程中，有大量水分的存在，所以需要進(jìn)行干燥，去除多余的水分，使得材料能夠方便使用，滿足使用要求，其中控制干燥的溫度為20°C。上述步驟制備的漢麻/粘膠水刺非織造布的掃描電鏡50倍照片如圖I所示，其掃描電鏡1000倍照片如圖2所示；該漢麻/粘膠水刺非織造布的橫截面特征如圖11所示。產(chǎn)品性能測(cè)試該上述制備的漢麻/粘膠水刺非織造布的主要性能為厚度1. 173mm，定量152. 73g/m2，透氣率88. 5864mm/s，其縱向的物理性能指標(biāo)為斷裂強(qiáng)力247. 52N,斷裂伸長(zhǎng)65. 663mm,斷裂伸長(zhǎng)率328. 319%，斷裂時(shí)間39. 397S，斷脫強(qiáng)力96. 62N,斷脫伸長(zhǎng)率344. 589%，斷脫伸長(zhǎng)68. 917mm,斷裂功8. 912J ;橫向的物理性能指標(biāo)為斷裂強(qiáng)力152. 65N,斷裂伸長(zhǎng)103. 629mm,斷裂伸長(zhǎng)率518. 149%，斷裂時(shí)間62. 177s，斷脫強(qiáng)力60. 274N，斷脫伸長(zhǎng)率542. 699%，斷脫伸長(zhǎng):108. 539mm，斷裂功8. 067J。測(cè)試過(guò)程及結(jié)果如下(I)厚度測(cè)試，測(cè)試儀器YG141N型數(shù)字式織物厚度儀單位為mm，壓重為100g，測(cè)試結(jié)果如表I所示。表I漢麻/粘膠水刺非織造布的厚度測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料的制備方法，包括如下步驟 (1)將漢麻纖維和粘膠纖維進(jìn)行混合，然后依次經(jīng)開(kāi)松、梳理、鋪網(wǎng)、牽伸、水刺和干燥步驟得到漢麻/粘膠水刺非織造布； (2)通過(guò)靜電紡絲在所述漢麻/粘膠水刺非織造布上制備納米纖維層即得所述漢麻復(fù)合過(guò)濾材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其特征在于所述漢麻纖維的平均長(zhǎng)度為8mm^92mm,細(xì)度為3. 35 y nTl9. 55 u m ;所述粘膠纖維的平均長(zhǎng)度為20mnT51mm,細(xì)度為10. 12 u nTl7. 92 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制備方法，其特征在于所述漢麻纖維與粘膠纖維的質(zhì)量份數(shù)比為4:(廣3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的制備方法，其特征在于所述開(kāi)松步驟包括依次進(jìn)行的粗開(kāi)松步驟和精開(kāi)松步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的制備方法，其特征在于所述梳理步驟在雙道夫雜亂梳理機(jī)中進(jìn)行；所述鋪網(wǎng)步驟采用交叉鋪網(wǎng)的方式；所述牽伸步驟在3個(gè)牽伸區(qū)中進(jìn)行，每個(gè)牽伸區(qū)內(nèi)的牽伸倍數(shù)均為2 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的制備方法，其特征在于所述水刺步驟在平網(wǎng)水刺機(jī)中進(jìn)行；每個(gè)平網(wǎng)水刺機(jī)包括2個(gè)水刺頭；所述方法包括2道水刺步驟；第I道水刺步驟中，第I個(gè)水刺頭的壓力為10bar 20bar,第2個(gè)水刺頭的壓力為65bar 70bar ;第2道水刺步
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的制備方法，其特征在于所述靜電紡絲所用的紡絲液為尼龍6水溶液，所述紡絲液的質(zhì)量百分含量為10% 30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一所述的制備方法，其特征在于所述靜電紡絲中，紡絲電壓為12 40kV，紡絲距離為16 39cm，注射頭流速為0. 8 I. 2mL/h，紡絲時(shí)間為I 10h。
9.權(quán)利要求1-8中任一所述方法制備的漢麻復(fù)合過(guò)濾材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種漢麻復(fù)合過(guò)濾材料及其制備方法。該方法包括如下步驟(1)將漢麻纖維和粘膠纖維進(jìn)行混合，然后依次經(jīng)開(kāi)松、梳理、鋪網(wǎng)、牽伸、水刺和干燥步驟得到漢麻/粘膠水刺非織造布；(2)通過(guò)靜電紡絲在所述漢麻/粘膠水刺非織造布上制備納米纖維層即得所述漢麻復(fù)合過(guò)濾材料。本發(fā)明提供的復(fù)合過(guò)濾材料主要是由微米級(jí)直徑的漢麻/粘膠水刺非織造布與納米級(jí)直徑纖維組成的一種兩層復(fù)合材料；其中，漢麻/粘膠水刺非織造布的物理性能良好，透氣性也較好，厚度和定量較小，斷裂強(qiáng)力較大，耐磨性也較好；將漢麻/粘膠水刺非織造布基布與本發(fā)明的雙層復(fù)合過(guò)濾材料的過(guò)濾性能及孔徑進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供的雙層復(fù)合過(guò)濾材料具有較好的過(guò)濾效果。
文檔編號(hào)B01D39/16GK102743925SQ20121019499
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者馮建永, 張華 , 張建春, 楊大祥, 靳向煜 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 中國(guó)人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所, 中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院