專利名稱：過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作環(huán)保過濾針刺氈用聚四氟乙烯纖維的功能性制造方法。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯(PTFE)短切纖維材料近年來被廣泛用于制造針刺氈作為過濾材料。針刺過濾氈是袋式除塵過濾(固氣分離)中的關(guān)鍵部件。聚四氟乙烯纖維材料因其具有耐溫性(_190°C -260°C )廣泛、耐化學腐蝕、耐氧化，工況環(huán)境適應(yīng)性強，功能優(yōu)異，具有廣闊的市場前景。但是由于PTFE屬超高分子聚合物，分子鏈不具有平面鋸點型構(gòu)象，而呈螺旋狀構(gòu)象(如

圖1)。因此它同時具有最低的摩擦系數(shù)，極高的不粘附性和自清潔性，導致在梳理過程中纖維與纖維之間的抱合力偏弱，梳理鋪網(wǎng)不勻、成網(wǎng)困難，成氈后纖維與基布之間的鉤撓力偏低，而使針刺氈厚薄不一，強力偏低。其次PTFE熱膨脹系數(shù)相對偏大，熱導性偏低，采用膜裂工藝生產(chǎn)的聚四氟乙烯纖維，在連續(xù)受熱牽伸狀態(tài)下，彈性塑變較大，束絲切成短纖維后，存在纖維縮率較大等物理性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象，致使濾料在使用中受熱后發(fā)生蠕變現(xiàn)象，產(chǎn)生脹袋并摩擦后產(chǎn)生袋損，特別是因其抱合力差，在梳理100% PTFE纖維時，需改型設(shè)備，并噴灑大劑量的硅油、平平加“0”等助劑。這些手段造成梳理效率偏低，纖維結(jié)塊，產(chǎn)生毛粒等不可逆的質(zhì)量問題，它因此制約了濾料企業(yè)對PTFE這一優(yōu)異纖維材料的選用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種抱合力強，纖維縮率較小，物理性能穩(wěn)定的過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維及其制造方法。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維，它是經(jīng)過以下步驟制造而成1.將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為 30°C -40°C ；2.將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；3.將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；4.弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C -390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；7.卷曲
(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C -100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；C3) PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。8.熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；9.緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；10.將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38_102mm長度的短切纖維。過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維的制造方法如下1.將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為 30°C -40°C ；2.將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；3.將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；4.弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C _390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；7.卷曲(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C -100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；( PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。8.熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；9.緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；10.將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38_102mm長度的短切纖維。低縮率卷曲性聚四氟乙烯纖維是聚四氟乙烯纖維的功能性改善產(chǎn)品，在纖維制造過程中，通過熱狀態(tài)下的機械卷曲工藝，使其在熱膨脹狀態(tài)下得到纖維卷曲，冷卻后常溫下形成穩(wěn)定的螺旋狀卷曲，增加其摩擦系數(shù)，提高纖維在梳理過程中的抱合力和針刺過程中的鉤撓性，同時利用PTFE具有良好的熱態(tài)穩(wěn)定性，短切后的纖維經(jīng)適當溫度的熱定型進一步牢固纖維的卷曲形狀，同時在熱狀態(tài)下使纖維縱向應(yīng)力得到釋放，彈性塑變得到較好恢復(fù)，達到穩(wěn)定纖維物理性能的目的，使梳理得到改善，能夠有效地改善針刺氈的厚薄均勻度和濾袋的透氣均勻度，并在生產(chǎn)過程中提高制成率，降低消耗。該功能性改變不會因工藝變化而損失任何聚四氟乙烯所具有的有益特征，除對特定工序進行條件限定和工藝要求外，其它工序不因本技術(shù)的應(yīng)用而改變。本技術(shù)采用熱狀態(tài)下的機械卷曲和纖維的熱定型處理后達到的低縮率，使纖維之間的抱合力增強便于后道梳理和成氈。PTFE從23°C降到-196°C時收縮2%，從23°C到249°C時膨脹4%，在19°C的晶型轉(zhuǎn)變點PTFE會發(fā)生很大的線膨脹變化。本技術(shù)采用50-100°C之間的濕熱狀態(tài)卷曲，此時線膨脹系數(shù)為12. 4最為穩(wěn)定；本技術(shù)支持PTFE制品在操作過程中避開19°C的晶型轉(zhuǎn)變點；本技術(shù)支持高于249°C的熱定型，采用250°C _300°C烘箱熱風熱定型，以得到低縮率的PTFE纖維，若高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃；本技術(shù)采用的機械卷曲線速度為3-30m/min且變速運動；本技術(shù)采用較靜電前大于2. IMPa大壓力的卷曲以得到高強度的卷曲；本技術(shù)支持烘箱熱定型后自然冷卻的方法，以緩冷方法得到高結(jié)晶度穩(wěn)定的卷曲纖維。本發(fā)明的有益效果是由于低縮率卷曲纖維的功能性改變，鋸齒形無規(guī)則齒距的變化增強了纖維間的抱合力，在梳理過程中纖維之間的鉤撓性和無序排列加大，斬刀剝離后成網(wǎng)性更好，厚薄度均勻，同時適宜溫度的高壓力的變化卷曲，熱風定型后獲得了低縮率的聚四氟乙烯纖維，經(jīng)針刺成氈后，工作過程中尺寸更加穩(wěn)定，減少了縮袋破袋的風險，提高了濾袋的工作使用壽命，特別是因克服了因抱合力低而造成的鋪網(wǎng)不勻，保證了成氈的良好的厚薄均勻度和透氣均勻度，提高了濾料的過濾性能。本項專利申請與專利號為CN200610026649，CN200510053046 和 ZL95193797 的相關(guān)聚四氟乙烯纖維制造的發(fā)明專利相比，該三項專利僅涉及到一般聚四氟乙烯纖維的制造，并未涉及到纖維的卷曲和低縮率的功能性改善問題，雖然在基本制造環(huán)節(jié)上有相似之處，但本項發(fā)明具有明顯的改進支持首先，本技術(shù)采用濕熱狀態(tài)下高壓力變速卷曲的方法；第二，對熱定型溫度做出明確界定，以高于249°C低于300°C的熱風烘箱定型，以獲得穩(wěn)定的無規(guī)則纖維卷曲，溫度低于250°C則卷曲牢度不良，高于300°C易使纖維因接觸溫度過高而變黃；第三，本技術(shù)明確規(guī)定了聚四氟乙烯樹脂產(chǎn)品在操作過程中，避開19°C的晶型轉(zhuǎn)變點；第四，本技術(shù)明確要求熱定型后，以自然緩冷的方法以獲得高結(jié)晶度的低縮率的纖維，以上對聚四氟乙烯的功能性改善，提高制成率，具有重大的貢獻。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細分析；實施例本發(fā)明的制造過程如下準備一混料一加油一熟化一壓坯一擠條一壓延一收卷一存放一放卷一除油一燒結(jié)一牽伸一裂膜一梳理一高強力變速卷曲一熱風烘箱定型一空氣自然緩冷一切斷。過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維，它是經(jīng)過以下步驟制造而成1.將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為 30°C -40°C ；2.將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；3.將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；4.弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C -390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；7.卷曲:(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C -100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；C3) PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。8.熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；9.緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；10.將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38_102mm長度的短切纖維。過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維的制造方法如下1.將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為 30°C -40°C ；2.將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；3.將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；4.弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C _300°C，速度8-lOm/min ；5.以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C _390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm,厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；6.針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；7.卷曲:(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C -100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。
(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；( PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2. lMPa_4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。8.熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；9.緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；10.將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38_102mm長度的短切纖維。
權(quán)利要求
1.過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維，其特征在于它是經(jīng)過以下步驟制造而成一、將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為30 0C -40 0C ；二、將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；三、將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；四、弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C-300°C，速度8-lOm/min ；五、以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C-390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm，厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；六、針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；七、卷曲(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C-100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；(3)PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2.lMPa-4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。八、熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；九、緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；十、將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38-102mm長度的短切纖維。
2.過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維的制造方法，其步驟如下一、將原料聚四氟乙烯顆粒過40目篩，加入15-20%的助擠劑，存放熟化，熟化溫度為\30 0C -40 0C ；二、將熟化的聚四氟乙烯加入圓柱型坯模，預(yù)壓成坯，設(shè)定6-lOkg/cm2壓力，壓坯速度5-15cm/min，保證料坯密實，無斷坯，使原料中的空氣完全排出；三、將料坯置入擠壓裝置，利用變頻油壓裝置擠出具有一定連續(xù)長度的細條，細條經(jīng)沸水浸泡后進入壓延機壓延，成膜寬度為12-15cm，厚度為0. Imm的生料帶，壓延溫度\50-90°C，壓延速度 10-15m/min ；四、弱力牽伸和烘箱焙烘除油，溫度270°C-300°C，速度8-lOm/min ；五、以連續(xù)的方式對除油料帶燒結(jié)，燒結(jié)溫度330°C-390°C，經(jīng)牽伸后得到寬度4-6cm，厚度0. 02-0. 04mm的熟化膜；六、針刺、裂膜、經(jīng)梳理機梳理后收卷；七、卷曲(1)將收卷集束的纖維經(jīng)50°C -100°C的熱水槽浸泡后進行卷曲。(2)在19°C時PTFE由IV晶型向I晶型逐步轉(zhuǎn)化，PTFE制品將發(fā)生很大的線膨脹變化，要求操作溫度必須避開19°C晶型轉(zhuǎn)化點；(3)PTFE卷曲時，壓輥前壓力在2.lMPa-4MPa。(4)卷曲速度以3-30m/min之間無規(guī)則變速運動，以獲取穩(wěn)定的大小不一的卷曲，保證纖維之間的較大的摩擦系數(shù)，超過30米則不穩(wěn)定。八、熱定型將卷曲纖維束存放于不銹鋼容器中，置于烘箱內(nèi)熱風烘干，定型溫度250-300°C，高于300°C因接觸溫度過高易使纖維變黃，定型時間6_8小時；九、緩冷將經(jīng)過熱定型的纖維容器置于靜風狀態(tài)下自然冷卻，一般冷卻時間為8-12小時，以保證冷卻徹底，以緩慢冷卻獲取較高的結(jié)晶度；十、將冷卻的纖維根據(jù)需要切斷成38-102mm長度的短切纖維。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過濾針刺氈用聚四氟乙烯低縮率卷曲短切纖維及其制造方法。其步驟為準備、混料、加油、熟化、壓坯、擠條、壓延、收卷、存放、放卷、除油、燒結(jié)、牽伸、裂膜、梳理、高強力變速卷曲、熱風烘箱定型、空氣自然緩冷、切斷。本技術(shù)采用熱狀態(tài)下的機械卷曲和纖維的熱定型處理后達到的低縮率，使纖維之間的抱合力增強便于后道梳理和成氈。
文檔編號D02G1/00GK102560714SQ201010605519
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者徐加利, 楊中輝, 陳文武 申請人:山東嘉年華氟綸有限公司