本發(fā)明屬于過濾材料生產(chǎn)領域，具體及一種變徑梯度pp熔噴過濾材料及其加工方法和加工設備。

背景技術：

空氣過濾行業(yè)在國外已有超過七十年歷史，在八十年代隨著中國的改革開放，在國內(nèi)逐漸興起。初期主要用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境控制和污染排放，最初使用材料主要是玻纖材料。由于玻纖材料因為其易碎的特性，在生產(chǎn)制造使用過程中均易于破損，國際上大公司逐漸開發(fā)出使用化纖材料來替代玻纖材料作為過濾材料。隨著靜電駐極技術的提升，以及生產(chǎn)加工設備的精度提高，逐漸可以生產(chǎn)出和玻纖一樣細的化學纖維，且能達到高效的過濾材料。這種材料阻力僅為玻纖過濾材料的10-15％。隨著世界上空氣凈化器的推廣，使用玻纖材料制作的空氣凈化器因為過濾器阻力高，風機能耗大，噪音大，無法滿足家庭使用需要，pp熔噴高效低阻材料幾乎完全替代玻纖材料。整個市場需求量迅速超過玻纖材料。

目前，常見的pp熔噴材料主要為單絲徑結構，如圖2和圖3示，生產(chǎn)過程為：由膠泵將加熱熔化的pp原料擠壓出噴頭形成細小的pp熱絲，再由噴頭周邊的高壓高速氣流將融化的pp熱絲拉伸為需要的微小纖維。最終形成的纖維直徑主要受膠泵泵壓，噴頭孔徑，高壓氣流速度等因素影響。常見的單絲徑pp熔噴材料生產(chǎn)時都是相對穩(wěn)定的泵壓，氣壓，所以生產(chǎn)出的纖維的絲徑變化在非常小的范圍內(nèi)。這種材料存在根本上的缺陷：一、要達到高效級別，pp熔噴過濾材料纖維必須非常細，這些細小的纖維在噴射成型時容易四處飛散，難于沉積在成型網(wǎng)上；二、非常細小的纖維即使沉積在成型網(wǎng)上，在真空抽吸成型時難于貼合，導致表面非常粗糙，給后面加工生產(chǎn)制造過濾器帶來極大不便，并增加過濾器結構阻力；三、當纖維細度接近納米級時(即絲徑小于微米)，纖維與成型網(wǎng)之間因分子間作用力吸附，導致難于剝離，即使剝離也容易導致纖維層撕裂，導致表面非常粗糙，給后面加工生產(chǎn)制造過濾器帶來極大不便，并增加過濾器結構阻力；四、非常細的單絲徑pp熔噴纖維沒有結構強度，制造出的材料纖維之間相互緊貼，孔隙不發(fā)達，容塵量低，材料自身阻力高；而且在受到風吹時，風壓使這些細纖維進一步緊貼從而導致阻力進一步上升。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上不足，本發(fā)明的變徑梯度pp熔噴過濾材料及其加工方法，有效地解決了現(xiàn)有pp熔噴過濾材料生產(chǎn)加工工藝困難，產(chǎn)品外觀差，容塵量低，阻力高，阻力上升快的缺點。

本發(fā)明的技術方案為：

一種變徑梯度pp熔噴過濾材料的加工設備，所述加工設備包括噴頭，高壓氣管、低壓氣管、擠出泵和成型網(wǎng)帶，所述加工設備還包括控制器，所述控制器與高壓氣管、低壓氣管、擠出泵分別控制相連，用于調節(jié)擠出泵的電機轉速和高、低壓氣管的開閉或氣體流量大小。

所述控制器還與成型網(wǎng)帶控制相連，用于控制成型網(wǎng)帶的運行速度v。

所述控制器為plc變頻控制器。

一種變徑梯度pp熔噴過濾材料的加工方法，所述加工方法為，通過控制器調節(jié)擠出泵電機轉速來控制設備泵壓，同時調節(jié)雙通道高、低氣管的開閉和氣體流量大小使設備氣壓產(chǎn)生周期性脈沖變化，使得噴頭連續(xù)噴射出變徑梯度pp熔噴過濾材料，具體包括以下步驟：

步驟一：調節(jié)擠出泵電機轉速為500轉/分，高、低壓氣管同時打開并將高壓氣管氣壓設置為0.6mpa，低壓氣管氣壓設置為0.3mpa，持續(xù)時間t1秒，噴頭噴射出絲徑約1微米的pp熔噴過濾材料；

步驟二：調節(jié)擠出泵電機轉速由500轉/分逐步上升到3000轉/分，升速時間t2秒，當電機升速到1800-2200轉/分時關閉高壓氣管，維持低壓氣管氣壓為0.3mpa，這段時間內(nèi)噴頭噴射出絲徑由1微米逐漸增大為3-5微米的梯度pp熔噴過濾材料；

步驟三：維持擠出泵電機轉速3000轉/分，高壓氣管呈關閉狀態(tài)，低壓氣管氣壓為0.3mpa，持續(xù)時間為t3秒，噴頭噴射出絲徑為3-5微米的pp熔噴過濾材料；

步驟四：調節(jié)擠出泵電機轉速由3000轉/分逐步下降到500轉/分，降速時間t4秒，當電機降速到1800-2200轉/分時開啟高壓氣管并將高壓氣管氣壓設置為0.6mpa，低壓氣管氣壓為0.3mpa，這段時間內(nèi)噴頭噴射出絲徑由3-5微米逐漸減小為約1微米的梯度pp熔噴過濾材料；

重復步驟一至四，時間周期為t秒，所述t＝t1+t2+t3+t4；

所述t1為0.1-0.2秒，t2為0.1秒，t3為0.1秒，t4為0.1秒，t為0.4-0.5秒。

所述噴出的變徑梯度熔噴過濾材料在成型網(wǎng)帶上成型，所述成型網(wǎng)帶的運行速度v與變徑梯度pp熔噴過濾材料的成型寬度w，層數(shù)l的關系為w/lxt。

一種利用以上加工方法生產(chǎn)出的變徑梯度pp熔噴過濾材料，所述pp熔噴過濾材料中含有絲徑1-3微米的較細纖維和絲徑為3-5微米的較粗纖維。

所述較細纖維和較粗纖維均勻間隔排列。

所述較細纖維和較粗纖維的重量比為1:1。

本發(fā)明的技術方案通過增加控制系統(tǒng)，使普通pp熔噴設備固定的泵壓和拉絲氣壓形成周期性脈沖變化，從而生產(chǎn)出變徑梯度pp熔噴過濾材料，與現(xiàn)有技術生產(chǎn)出的單絲徑pp熔噴材料相比具有下列優(yōu)點：

連續(xù)變徑纖維中的高過濾效率的超細纖維和周期性產(chǎn)生的較大直徑纖維相互糾纏，纖維間間隙比同效率單絲徑pp熔噴纖維大，可有效降低過濾材料阻力，同時增大材料對顆粒物吸附容塵量；

連續(xù)變徑纖維中的較粗纖維結構強度高，在實際使用中，較粗纖維能保持濾料空間結構，避免了同效率單絲徑pp熔噴濾料因風壓導致超細纖維緊貼而減小纖維孔隙，阻力快速升高的缺點；

通過程序控制噴絲泵壓和拉絲氣壓脈沖變化周期同成型網(wǎng)運動匹配，可以在成型網(wǎng)面和濾料上表面利用較粗纖維將超細纖維包裹在其中，有效避免單絲徑納米級細纖維容易飛散，難于從成型網(wǎng)上剝離，易于起毛等缺點；

附圖說明

圖1為本發(fā)明變徑梯度pp熔噴過濾材料的加工設備示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術pp熔噴過濾材料單纖維結構示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術pp熔噴過濾材料內(nèi)部結構示意圖；

圖4為本發(fā)明變徑梯度pp熔噴過濾材料單纖維結構示意圖；

圖5為本發(fā)明變徑梯度pp熔噴過濾材料結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

參考圖1，本發(fā)明的變徑梯度pp熔噴過濾材料的加工設備，包括噴頭10，高壓氣管11，低壓氣管12，擠出泵13，成型網(wǎng)帶14，plc變頻控制器15，plc變頻控制器15與擠出泵13的電機，高、低壓氣管11、12，成型網(wǎng)帶14分別相連。

本發(fā)明的變徑梯度pp熔噴過濾材料的加工方法包括以下步驟：

步驟一：調節(jié)擠出泵13電機轉速為500轉/分，高、低壓氣管11、12同時打開并使高壓氣管11氣壓0.6mpa，低壓氣管12氣壓0.3mpa，噴頭10噴射出絲徑約1微米的pp熔噴過濾材料20，持續(xù)時間0.1秒；

步驟二：調節(jié)擠出泵13電機轉速由500轉/分逐步上升到3000轉/分，升速時間0.1秒，當電機升速到1800-2200轉/分時關閉高壓氣管11，只留0.3mpa低壓氣管12工作，這段時間內(nèi)噴頭10噴射出絲徑由1微米逐漸增大為3-5微米的梯度pp熔噴過濾材料20；

步驟三：維持擠出泵13電機轉速3000轉/分，高壓氣管11關閉狀態(tài)，0.3mpa低壓氣管工作，噴頭10噴射出絲徑為3-5微米的pp熔噴過濾材料20，持續(xù)時間為0.1秒；

步驟四：調節(jié)擠出泵13電機轉速由3000轉/分逐步下降到500轉/分，降速時間0.1秒，當電機降速到1800-2200轉/分時開啟高壓氣管11，高壓氣管11氣壓0.6mpa，低壓氣管12氣壓0.3mpa，這段時間內(nèi)噴頭10噴射出絲徑由3-5微米逐漸減小為約1微米的梯度pp熔噴過濾材料20；

重復步驟一至四，時間周期為0.4秒；

噴出的變徑梯度熔噴過濾材料20在成型網(wǎng)帶14上成型，成型寬度為0.1米，層數(shù)為2層，成型網(wǎng)帶14的運動速度v為0.125米/秒。

參考圖4和圖5，本發(fā)明的加工方法生產(chǎn)出的變徑梯度pp熔噴過濾材料，含有絲徑1-3微米的較細纖維21和絲徑為3-5微米的較粗纖維22各50％，且較細纖維21和較粗纖維22呈均勻間隔排列，第一、三、五層為較粗纖維22，第二、四層為較細纖維21。

以上公開的僅為本發(fā)明的實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。