一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料，是以醋酸纖維為主，與聚乳酸纖維、活性炭纖維通過(guò)三維立體復(fù)合制造工藝，制成的水刺非織造材料層為過(guò)濾內(nèi)層，以醋酸纖維平紋織物層為外層的三層結(jié)構(gòu)材料。中間層的過(guò)濾材料是以醋酸纖維與聚乳酸纖維、活性炭纖維為原料，經(jīng)過(guò)梳理、針刺、水刺和熱軋加工制成復(fù)合醋酸纖維非織造材料，該非織造材料采用的原料為醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維，醋酸纖維和聚乳酸纖維為綠色環(huán)保纖維，可生物降解，活性炭纖維的比表面積大，吸附性能極佳；三層結(jié)構(gòu)中間層過(guò)濾掉較細(xì)小的粉塵，上下層層過(guò)濾掉較粗大的粉塵顆粒，吸濕透氣，貼膚舒適。
【專利說(shuō)明】
一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，由于機(jī)動(dòng)車尾氣排放、燃煤量增加、施工灰塵，使得空氣中微小顆粒物的 數(shù)量顯著增加。霧霾天氣越來(lái)越嚴(yán)重，特別是在冬天，北方的城市幾乎每天都會(huì)遭受霧霾的 天氣，空氣的污染使人們健康遭受了嚴(yán)重的威脅。在霧霾天氣中的微小顆粒的化學(xué)成分非 常復(fù)雜，可能引發(fā)多種疾病。其中PM2.5是大氣污染物中對(duì)人體危害最大的顆粒物，這種顆 粒物直徑等于或小于2.5微米，能直接進(jìn)入人體的肺部，并在肺泡內(nèi)沉積，影響肺部的氣體 交換，如果長(zhǎng)期吸入會(huì)導(dǎo)致塵肺、肺纖維化，甚至肺癌的發(fā)生。所以在這樣的天氣條件下，人 們外出時(shí)戴上一種防霧霾的口罩是十分必要的。
[0003] 目前市場(chǎng)上銷售的口罩種類主要有棉紗口罩、普通無(wú)紡布口罩、活性炭口罩、專業(yè) 的醫(yī)用口罩、普通的民用口罩以及N95等防顆粒口罩。棉紗口罩和普通無(wú)紡布口罩的防塵機(jī) 理是機(jī)械式過(guò)濾，對(duì)大顆粒的粉塵具有一定的阻擋作用。對(duì)一些細(xì)微的粉塵，尤其是直徑小 于5微米的細(xì)小顆粒物，不能進(jìn)行有效的阻擋?；钚蕴靠谡蛛m然可以有效吸附空氣中的苯、 甲醛等有害氣體，但不能有效防塵。專業(yè)的醫(yī)用口罩使用經(jīng)過(guò)嚴(yán)格消毒程序的醫(yī)用紗布制 成，具有防毒滅菌的作用，但是不能有效的防霧霾。普通的民用口罩不僅面部貼合不好，而 且度對(duì)直徑10微米以下的顆粒物的過(guò)濾效率不足30%。戀5等防顆?？谡衷谝欢ǔ潭壬夏苡?效地防治PM2.5這樣微小的顆粒，但是這種口罩的透氣性較差，呼吸阻力大，長(zhǎng)期佩戴有可 能出現(xiàn)呼吸不暢，對(duì)于有呼吸道疾病的人群來(lái)說(shuō)，這種口罩不宜長(zhǎng)期佩戴，并且一次佩戴的 時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，并且這種口罩成本高、不能清洗也影響了其推廣應(yīng)用。
[0004] 市場(chǎng)上防霧霾口罩的濾料一般選用聚丙烯材料，采用熔噴法非織造布的生產(chǎn)方 式。雖然聚丙烯具備一系列的特點(diǎn)，非常適合用作口罩的濾材，但是聚丙烯纖維本身是一種 合成纖維，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境有一定的污染。熔噴法非織造布也有自身的性能缺陷，主要是結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度低、耐磨性差。在實(shí)際應(yīng)用中，口罩僅靠熔噴法非織造布過(guò)濾層是無(wú)法維持其使用強(qiáng) 度的，通常采用熔噴法非織造布和紡粘法非織造布相結(jié)合的方法制作口罩的面罩。這樣雖 然彌補(bǔ)了彼此的弱點(diǎn)，提高了過(guò)濾效率，但是也增加了吸阻，使口罩的透氣性減小，長(zhǎng)時(shí)間 的佩戴可能會(huì)有不舒適的感覺(jué)。因此，研發(fā)一種能有效過(guò)濾細(xì)微顆粒，并且透氣性好、呼吸 阻力小，可更換濾材，方便清洗和反復(fù)使用的口罩，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0005] 水刺是采用高壓產(chǎn)生的多股微細(xì)水射流噴射纖網(wǎng)，水射流穿過(guò)纖網(wǎng)后，受托持網(wǎng) 簾的反彈，再次穿插纖網(wǎng)，由此，纖網(wǎng)中纖維在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，產(chǎn) 生位移、穿插、纏結(jié)和抱合，從而使纖網(wǎng)得到加固。得到的水刺材料的孔隙小，有很好的過(guò)濾 效果;纖維間柔性纏結(jié)的作用，不影響纖維原有特征，不損傷纖維;水刺材料的透氣性較好。 醋酸纖維是一種綠色環(huán)保的再生纖維素纖維，醋酸纖維的性能優(yōu)異，可生物降解無(wú)污染，常 被用作香煙過(guò)濾嘴的過(guò)濾介質(zhì)，是一種很好的過(guò)濾材料。醋酸纖維的單絲截面呈Y型，這種 截面表面積大，增加與微小顆粒接觸的幾率，獲得更高的過(guò)濾效率。醋酸纖維的卷曲有助于 阻止纖維間的相對(duì)滑動(dòng)，做成的非織造材料更加緊密，提高過(guò)濾性能。聚乳酸纖維本身也是 一種植物性纖維，從玉米中提取的生態(tài)環(huán)保纖維。活性炭纖維是經(jīng)過(guò)活化的含碳纖維，這種 纖維的表面布滿了納米級(jí)的微孔，表面積很大，其對(duì)有機(jī)氣體吸附能力比顆?；钚蕴吭诳?氣中高幾倍至幾十倍，在水溶液中高5-6倍，吸附速率快大約100-1000倍。將這三種纖維按 照一定的比例進(jìn)行混合，通過(guò)水刺的方法制得的非織造過(guò)濾材料，再配合用醋酸纖維織成 的機(jī)織物，做成三明治的結(jié)構(gòu)，健康環(huán)保，過(guò)濾性能好，并且這種材料的透氣性好，長(zhǎng)期佩戴 不會(huì)影響舒適性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型擬解決的問(wèn)題是提供一種防霧霾材料，其能有效阻擋PM2.5顆粒物，且 透氣性好，可更換濾材，可反復(fù)清洗和使用。
[0007] 本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料，防 霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料是由醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維通過(guò)三維立體復(fù)合制造工 藝混合制成的水刺非織造材料層與醋酸纖維平紋織物層復(fù)合制成的三層結(jié)構(gòu)，中間層為水 刺非織造材料層，上下層為醋酸纖維平紋織物層。
[0008]優(yōu)選的是，中間層水刺非織造材料層厚度在0.5mm-3.5mm之間，上下層為醋酸纖維 平紋織物層厚度在0.3mm-0.6mm之間。
[0009] 綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果在于：1、防霧霾過(guò)濾材料采用的 是水刺的加固方法，這種方法加工成的非織造材料孔隙小，有很好的過(guò)濾效果并且透氣性 好;2、濾層材料是醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維制成非織造過(guò)濾材料，孔隙率高，比 表面積大，對(duì)細(xì)小顆粒物的過(guò)濾效率高且保持了優(yōu)良的透氣性;3、主要原料更加環(huán)保健康， 醋酸纖維是可再生纖維素纖維。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為本實(shí)用新型醋酸纖維平紋織物層；
[0011] 圖2為本實(shí)用新型醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維混合制成的水刺非織造材 料層；
[0012] 圖3為本實(shí)用新型三層結(jié)構(gòu)防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的 實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本 實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0014] 本實(shí)用新型提供了一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料，防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料是由 醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維通過(guò)三維立體復(fù)合制造工藝混合制成的水刺非織造材 料層與醋酸纖維平紋織物層復(fù)合制成的三層結(jié)構(gòu)，中間層為水刺非織造材料層，上下層為 醋酸纖維平紋織物層，中間層水刺非織造材料層厚度在0.5mm-3.5mm之間，上下層為醋酸纖 維平紋織物層厚度在0.3mm-0.6mm之間。
[0015] 醋酸纖維細(xì)度在1.5-3.5如11之間，長(zhǎng)度在25-6〇111111之間，聚乳酸纖維細(xì)度在1.5- 3.5den之間，長(zhǎng)度在30-55mm之間，活性炭纖維的細(xì)度在1.52-3.59den之間，纖維的長(zhǎng)度在 30-60mm之間。
[0016] 醋酸纖維平紋織物的紗線為醋酸纖維紗線，經(jīng)紗是由號(hào)數(shù)15-50tex、捻系數(shù)200-500的純醋酸纖維單紗并捻合股制成的股線，煒紗設(shè)計(jì)有兩種，一種是號(hào)數(shù)15-50tex、捻系 數(shù)200-500的純醋酸纖維單紗，另一種是號(hào)數(shù)15-50tex、捻系數(shù)200-500的純醋酸纖維單紗 并捻合股制成的股線。
[0017] 醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性碳纖維混合中，聚乳酸纖維的配比5%-30%;活性炭纖 維的配比在5%-10%
[0018] 防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料的制備方法是，其中外層織物層的工藝設(shè)計(jì)：
[0019] 紗線的具體工藝設(shè)計(jì)：
[0020] 開(kāi)松梳理工序:稱取200g醋酸纖維纖維進(jìn)行開(kāi)松，每次稱取開(kāi)松后的醋酸纖維30g 進(jìn)行梳理，一共梳理5次。
[0021]并條工序:成條時(shí)牽伸倍數(shù)為8(中1.05，后1.55)，制得生條;接著進(jìn)行頭道并條： 五并一，牽伸倍數(shù)為5(中1.05，后1.55)，制得半熟條;最后進(jìn)行二道并條:六并一，牽伸倍數(shù) 為5(中1.05,后1.55)，制得熟條。
[0022]粗紗工序:經(jīng)測(cè)量，粗條干定量為21.8g/5m;紗線工藝:捻系數(shù)77，捻度31.3捻/m; 牽伸工藝:粗紗單重為500tex，喂入條子單重為21.8g/5m，機(jī)械牽伸8.80倍。
[0023] 細(xì)紗工序:經(jīng)測(cè)量粗紗號(hào)數(shù)為480tex
[0024] 細(xì)紗一:理論轉(zhuǎn)速6000轉(zhuǎn)/分;紗線線密度21 tex;牽伸倍數(shù)22.9;捻系數(shù)330。
[0025] 細(xì)紗二:理論轉(zhuǎn)速7000轉(zhuǎn)/分;紗線線密度30tex;牽伸倍數(shù)16;捻系數(shù)340。
[0026] 上機(jī)織造工藝設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)所用的機(jī)器為半自動(dòng)小樣織機(jī)）
[0027] 上機(jī)織造工藝流程:整經(jīng)-穿綜-穿筘-織造，
[0028] 上級(jí)織造工藝參數(shù):鋼筘筘號(hào)100,經(jīng)紗400根2片綜，每筘2入，幅寬20cm。
[0029]內(nèi)層非織造材料工藝設(shè)計(jì)：
[0030] 制備醋酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維混合的非織造材料層，其中聚乳酸纖維 的配比占20%，活性炭纖維的配比在10%，該非織造布的克重為75g/m 2,厚度為2.01mm。選擇 的醋酸纖維的細(xì)度在3den，纖維的橫截面為Y型，平均長(zhǎng)度為38mm;聚乳酸纖維的細(xì)度為 1.56 den，長(zhǎng)度為38mm，活性炭纖維的細(xì)度為1.52 den，長(zhǎng)度為38mm。將醋酸纖維和聚乳酸 纖維、活性炭纖維按設(shè)定的配比進(jìn)行開(kāi)松混合，然后在棉型梳理機(jī)上進(jìn)行預(yù)梳理，梳理的基 本參數(shù)設(shè)置：給棉羅拉的速度為〇 . 43r/min ;刺輥的速度為578.13r/min ;錫林的速度為 555.00r/min;道夫的速度為7.71r/min;出網(wǎng)速度為4.07r/min。然后將纖維網(wǎng)在經(jīng)過(guò)GSA-500梳理機(jī)進(jìn)行固網(wǎng)前的再一次梳理，基本參數(shù)設(shè)置：喂入2.06 HZ，道夫13.10 HZ，錫林 20.14 HZ，采用交叉鋪網(wǎng)的方式，進(jìn)入GZA-800針刺機(jī)進(jìn)行預(yù)針刺，然后經(jīng)過(guò)水刺系統(tǒng)，水刺 時(shí)第一道水壓控制在5MPa，第兩道水刺水壓為6.5MPa，生產(chǎn)速度為8m/min。將經(jīng)過(guò)水刺的混 合非織造材料進(jìn)行烘燥，然后進(jìn)行熱乳整理，熱乳的溫度在165°C。即得本實(shí)用新型所述的 防霧霾醋酸纖維非織造材料。
[0031] 對(duì)所得的防霧霾醋酸纖維非織造材料進(jìn)行透氣性能、過(guò)濾效率、過(guò)濾阻力、的測(cè) 試，測(cè)試結(jié)果良好，滿足防霧霾用過(guò)濾材料的預(yù)期效果。測(cè)試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
[0032] 透氣性測(cè)試結(jié)果
[0034]過(guò)濾阻力測(cè)試結(jié)果
[0036]本次試驗(yàn)制作了三個(gè)樣品，樣品的平均厚度為2.033mm，與一般的口罩的過(guò)濾材料 部分相差不大;這種材料的透氣性在789.33(L/(m2 ? s))左右，比市場(chǎng)上賣的防霧霾口罩的 透氣性要好；由過(guò)濾效率的結(jié)果來(lái)看，該材料的過(guò)濾效率較好，一般都在90%左右，與市場(chǎng)上 的防霧霾口罩的過(guò)濾效率相差不大，并且過(guò)濾阻力也保持在較小的范圍之內(nèi)。滿足防霧霾 材料透氣性好，過(guò)濾效率高的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料，其特征在于:所述防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料是由醋 酸纖維、聚乳酸纖維和活性炭纖維通過(guò)三維立體復(fù)合制造工藝混合制成的水刺非織造材料 層與醋酸纖維平紋織物層復(fù)合制成的三層結(jié)構(gòu)，中間層為水刺非織造材料層，上下層為醋 酸纖維平紋織物層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防霧霾醋酸纖維過(guò)濾材料，其特征在于:所述中間層水刺 非織造材料層厚度在0.5mm-3.5mm之間，上下層為醋酸纖維平紋織物層厚度在0.3mm-0.6_ 之間。
【文檔編號(hào)】D04H1/492GK205461389SQ201620256407
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】陳昀, 張淑潔, 曹建華, 司祥平, 張麗, 徐磊
【申請(qǐng)人】南通醋酸纖維有限公司