[发明专利]一种PLA/PP双组份纤维过滤材料的制备方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及过滤材料技术，具体为一种PLA/PP双组分纤维过滤材料的制备方法及其制品。

背景技术

随着社会发展和人类环境意识的增强，过滤材料，尤其是空气过滤材料的应用越来越广泛，主要应用领域包括医院、制药、电子、汽车等。近些年，用于个人卫生用品及家庭除尘设施的过滤材料需求量也在稳步上升。空气过滤材料的作用是清除空气中的固体悬浮物及病毒细菌等。空气过滤材料产品的分类主要有粗效、中效、亚高效和高效(HEPA级)。制备过滤材料的方法有很多种，比较普遍的方法是针刺法、熔喷法、热粘合法、水刺法等，其中针刺法被广泛用于制造粗效和中效过滤材料，而熔喷法则被用于制备亚高效和高效过滤材料。另外，一些多层复合过滤材料产品也可以达到中效和亚高效过滤材料的要求。

现有过滤材料(滤材)的原材料一般都是聚烯烃和聚酯等石化产品。石化材料虽然在对环境和人体的危害上要小于玻璃纤维，然而其使用寿命有限，属于易耗品，大量使用对环境依然有不利影响。近些年来，聚乳酸纤维(PLA纤维)作为一种新型的可生物降解的环保型纤维，可作为石化材料的替代品，逐渐引起人们的关注。PLA纤维是以玉米、小麦等淀粉为原料，经发酵转化成乳酸再经聚合，纺丝而制成的合成纤维。PLA纤维以淀粉制得之乳酸为原料，完全不使用石油等化工原料，其废弃物在土壤和海水中的微生物作用下，可分解成二氧化碳和水，是具有生物降解性的纤维，且再生循环周期短(大约为一至二年)，不会污染环境。

把PLA纤维应用于过滤材料领域，国外已有先例，其制备方法一般是，先把PLA纤维梳理成纤网，再经针刺或热粘合等方法加工成滤材。但该PLA滤材性能有局限性，如过滤效率较低，容尘小，且在制备过程中材料容易被压缩(因为PLA纤维的初始模量较低，在小负荷作用下容易变形，所以纯PLA纤维在梳理或针刺过程中易被压缩)，产品的压降较高(当材料被压缩时。可能导致空气气流在穿过过滤器中的过滤基材时发生高压降)，这对产品制备不利，也耗费能源。因此，瑞典的一项专利(参见WO2008140384(A1))中提出一种解决方法：在PLA纤维中加入聚酯组分，混合后的纤维可避免在梳理过程中被压缩，同时加入的聚酯组分还可起到粘结作用。这种把PLA纤维与聚酯纤维经梳理形成混合的纤维网、再进行加固的方法，虽然解决了材料被压缩的问题，但是制备出的过滤基材过滤效率较低，不能满足高性能过滤器(如EN779中F7级别以上的过滤器)的使用要求，仍急需需要解决。

发明内容

针对上述PLA纤维过滤材料的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种新的PLA/PP双组份纤维过滤材料的制备方法及其制品。该过滤材料的制备方法具有工艺流程短，制备过程可控，节省能源，所得滤材产品性能高等特点。该制备方法所得过滤材料制品具有高过滤效率、高容尘率、抗压缩，低压降等特点。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种PLA/PP双组份纤维过滤材料的制备方法，该制备方法采用以下工艺：

1.制备PLA梳理纤维流：把PLA纤维喂入气流梳理机，经气流梳理后，形成有序的PLA梳理纤维流；

2.制备PP熔喷纤维流：将PP原料喂入螺杆挤压机内，在180-290℃下熔融挤出熔体，经预过滤器输送到计量泵内，计量后输送到喷丝模头，在喷丝孔两侧加入250-300℃的热空气对PP纤维进行拉伸，形成PP熔喷纤维流；

3.制备PLA/PP双组份纤维过滤材料：将所述PLA梳理纤维流与PP熔喷纤维流按照PLA∶PP＝40-85∶60-15的质量百分比混合，经冷却，在收集器上形成纤网，并依靠PP纤维的余热粘合加固成型，形成PLA/PP双组份过滤材料；所述的PLA/PP混合比通过控制PLA纤维的原料喂入量和熔喷PP纤维的计量泵两个方面来实现。

本发明提供的PLA/PP双组份纤维过滤材料制备方法与现有的PLA/PP双组份纤维过滤材料的制备方法有本质的不同，它不是纤网与纤网复合再通过针刺或者热粘合的方法进行加固，而是将PLA梳理纤维流与PP熔喷纤维流直接混合形成纤网，利用熔喷PP纤维自身的余热粘合加固成型，因此具有工艺流程短，制备过程可控，节省能源，所得滤材产品性能高等特点。

本发明解决所述过滤材料技术方案是，设计一种PLA/PP双组份纤维过滤材料制品，该制品由本发明所述PLA/PP双组份纤维过滤材料的制备方法直接制得，所得PLA/PP双组纤维过滤材料中，PLA纤维的纤度为3-10dtex，纤维长度34-70mm；PP熔喷纤维纤度分布范围为0.8-10um，平均纤度6-8um；PLA纤维和PP纤维的重量百分比范围是：PLA纤维40-85％，PP纤维60-15％。