用于減少聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造聚四氟乙烯膜裂纖維的方法，尤其是涉及一種用于減少聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽的方法。本方法所制得的聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽少，用于制備濾料時(shí)，其梳理速度高，成網(wǎng)均勻，所制成的濾料的孔隙小、孔隙均勻度高，則可廣泛用于高除塵效率的耐高溫過(guò)濾材料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，耐高、低溫性能突出，具有極好的耐化學(xué)腐蝕性，除了溶于自身氟化物和熔融堿金屬外，不溶于其他任何化學(xué)溶劑;抗氧化性好。另夕卜，聚四氟乙烯具有突出的表面不粘性，特別是將其用于耐高溫濾料時(shí)，易清灰，是高溫過(guò)濾的理想材料。然而，由于聚四氟乙烯材料具有無(wú)液化熔融狀態(tài)的特性，因此無(wú)法使用常規(guī)的“熔融紡絲法”高效制備該纖維。目前，聚四氟乙烯短纖維通常是采用以專(zhuān)利ZL201010558729.2為代表的“膜裂法”工藝制得。所謂“膜裂法”工藝是將粉末狀的聚四氟乙烯原料，通過(guò)注壓，乳膜，燒結(jié)，牽伸等工序形成膜帶，然后將膜帶進(jìn)行機(jī)械分裂開(kāi)纖后制成纖維束，再經(jīng)過(guò)卷曲、定型、切斷工序，得到聚四氟乙烯膜裂短纖維。該膜裂短纖維還需再經(jīng)開(kāi)松、混和、梳理、鋪網(wǎng)、針刺加工工序后，才能最終制成耐高溫過(guò)濾材料。然而，由于這種膜裂纖維是經(jīng)過(guò)將聚四氟乙烯膜帶破成漁網(wǎng)狀，再由梳理針輪梳理成束得到的，因此膜裂纖維的性狀特點(diǎn)為:①呈扁平形狀，截面為不規(guī)則多邊形;②纖維的棱角鮮明，表面不光滑，其毛羽數(shù)量多。因此，采用如此方法所制成的聚四氟乙烯膜裂短纖維在用于制備耐高溫濾料時(shí)，由于纖維本身存在著棱角鮮明、毛羽數(shù)量多的缺陷，因而，在梳理加工時(shí)，其纖維間易形成相互鉤撓、纏結(jié)成團(tuán)、梳理成網(wǎng)均勻度差與梳理速度慢等加工工藝的缺陷；同時(shí)，又因其纖維網(wǎng)易產(chǎn)生結(jié)片或結(jié)團(tuán)，而導(dǎo)致其最終產(chǎn)品-耐高溫濾料的表面上易產(chǎn)生毛球或毛粒，造成其濾料孔隙大、孔隙均勻度低、除塵效率差的產(chǎn)品性能缺陷。
[0003]綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術(shù)制備聚四氟乙烯膜裂纖維耐高溫濾料所存在的加工工藝缺陷和產(chǎn)品性能缺陷，研發(fā)降低聚四氟乙烯膜裂纖維的毛羽數(shù)量的制備方法，提高其梳理速度和成網(wǎng)均勻度、提高濾料除塵效率，仍是目前研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種有效地減少聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)所制成的聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽多，而引起的梳理成網(wǎng)均勻度差、梳理速度慢等加工工藝的缺陷，與所制成的濾料平均孔隙大、孔隙均勻度低、除塵效率差的產(chǎn)品性能缺陷。本方法包括采用在現(xiàn)有水刺技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)的水平式水刺裝置;平鋪絲束層經(jīng)增設(shè)的梳櫛部件梳理規(guī)整排列；平鋪絲束層經(jīng)各設(shè)置有三個(gè)水刺頭部件的三個(gè)水平式水刺單元，共九次水刺沖擊去毛羽;與其水刺頭部件相對(duì)應(yīng)的脫水箱部件專(zhuān)設(shè)有按平鋪絲束層寬度而匹配設(shè)計(jì)的可更換的抽吸槽板等技術(shù)措施，則使平鋪絲束層更均勻地接受水射流沖擊切割去毛羽，同時(shí)防止脫水箱真空泄露、提高脫水效率、使毛羽更好地吸收水射流沖擊能量而脫落，最終制得比現(xiàn)有技術(shù)毛羽數(shù)量減少55.5%?68.7%的聚四氟乙烯膜裂纖維，用于制備濾料時(shí)，其梳理速度高，成網(wǎng)均勻，所制成的濾料的孔隙小、孔隙均勻度高，則可廣泛用于高除塵效率的耐高溫過(guò)濾材料。
[0005 ]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案:
一種用于減少聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽的方法，是將30?50束常規(guī)的聚四氟乙烯膜裂纖維絲束鋪成一層平鋪絲束層，然后連續(xù)三次經(jīng)梳櫛梳理規(guī)整排列、喂入輥喂入與設(shè)有三個(gè)水刺頭部件的水平式水刺單元噴射出的垂直水射流沖擊切割去毛羽的工藝步驟，從而實(shí)現(xiàn)平鋪絲束層共受九次水刺去毛羽，制成單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量少的聚四氟乙烯膜裂纖維，具體工藝步驟如下:
(A)平鋪
先采用按常規(guī)膜裂法制得的，其線密度為2000旦?2400旦的聚四氟乙烯膜裂纖維絲束為單束初生絲束，再將其30?50束平鋪，形成一層寬度為150?250毫米、厚度為1.5毫米的聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層，經(jīng)檢測(cè):所述聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層的單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量為45?48個(gè)；
(B)第一道水平式水刺沖擊去毛羽
將步驟(A)所得的聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層，經(jīng)第一梳櫛部件的梳針梳理后規(guī)整排列，再由第一對(duì)橡膠喂入輥部件夾持，喂入設(shè)有三個(gè)水刺頭部件的第一道水平式水刺單元，平鋪絲束層依次由第一道水平式水刺單元中所設(shè)有的三個(gè)脫水箱部件直接托持，并依次接受第一道水平式水刺單元中三個(gè)水刺頭部件自上而下噴射出的垂直水射流沖擊，平鋪絲束層中纖維所帶有的部分毛羽在連續(xù)水射流沖擊切割作用下而被去除，另通過(guò)第一道水平式水刺單元的三個(gè)脫水箱部件的抽吸作用，降低平鋪絲束層的含水率，使平鋪絲束層更好地吸收水射流的沖擊能量，從而提高去除毛羽的效果，經(jīng)檢測(cè):第一道水刺沖擊去毛羽所得到的平鋪絲束層的單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量降為35?40個(gè)；
(C)第二道水平式水刺沖擊去毛羽
將步驟(B)第一道水平式水刺沖擊去毛羽后所得的聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層，經(jīng)第二梳櫛部件的梳針梳理后規(guī)整排列，再由第二對(duì)喂入輥部件夾持，喂入設(shè)有三個(gè)水刺頭部件的第二道水平式水刺單元，平鋪絲束層依次由第二道水平式水刺單元中所設(shè)有的三個(gè)脫水箱部件直接托持，并依次接受第二道水平式水刺單元中三個(gè)水刺頭部件自上而下噴射出的垂直水射流沖擊，平鋪絲束層中纖維所帶有的部分毛羽在連續(xù)水射流沖擊切割作用下而再次被去除，另通過(guò)第二道水平式水刺單元的三個(gè)脫水箱部件的抽吸作用，降低平鋪絲束層的含水率，使平鋪絲束層更好地吸收水射流的沖擊能量，從而提高去除毛羽的效果，經(jīng)檢測(cè):第二道水刺沖擊去毛羽后所得到的平鋪絲束層的單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量降為28?32個(gè)；
(D)第三道水平式水刺沖擊去毛羽
將步驟(C)經(jīng)第二道水平式水刺沖擊去毛羽后所得的聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層，經(jīng)第三梳櫛部件的梳針梳理后規(guī)整排列，再由第三對(duì)喂入輥部件夾持，喂入設(shè)有三個(gè)水刺頭部件的第三道水平式水刺單元，平鋪絲束層依次由第三道水平式水刺單元中所設(shè)有的三個(gè)脫水箱部件直接托持，并依次接受第三道水平式水刺單元中三個(gè)水刺頭部件自上而下噴射出的垂直水射流沖擊，平鋪絲束層中纖維所帶有的部分毛羽在連續(xù)水射流沖擊切割作用下而進(jìn)一步被去除，另通過(guò)第三道水平式水刺單元的三個(gè)脫水箱部件的抽吸作用，降低平鋪絲束層的含水率，使平鋪絲束層更好地吸收水射流的沖擊能量，從而提高去除毛羽的效果，最后，將其平鋪絲束層經(jīng)一對(duì)橡膠輸出輥部件夾持輸出，制成單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量少的聚四氟乙烯膜裂纖維，經(jīng)檢測(cè):第三道水刺沖擊去毛羽后所得到的平鋪絲束層的單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量降為15?20個(gè)，與現(xiàn)有技術(shù)制得的聚四氟乙烯膜裂纖維相比較，其單位長(zhǎng)度內(nèi)毛羽數(shù)量降低55.5%?68.7%，用于制備濾料時(shí)，其梳理速度高，成網(wǎng)均勻，所制成的濾料的孔隙小、孔隙均勻度高，則可廣泛用于高除塵效率的耐高溫過(guò)濾材料；
上述用于減少聚四氟乙烯膜裂纖維毛羽的方法，是通過(guò)改進(jìn)的水平式水刺裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括常規(guī)結(jié)構(gòu)的機(jī)架、傳動(dòng)、控制和給排水的部件，還包括第一梳櫛部件、第一對(duì)橡膠喂入輥部件、第一道水平式水刺單元、第二梳櫛部件、第二對(duì)橡膠喂入輥部件、第二道水平式水刺單元、第三梳櫛部件、第三對(duì)橡膠喂入輥部件、第三道水平式水刺單元和一對(duì)橡膠輸出輥部件:
(a)所述的第一梳櫛部件、第二梳櫛部件、第三梳櫛部件均由各自的底板和梳針組成，平鋪絲束層經(jīng)梳櫛的梳針梳理后，使平鋪絲束層中的絲束均勻分布、規(guī)整排列；
(b)所述的第一對(duì)橡膠喂入輥部件、第二對(duì)橡膠喂入輥部件、第三對(duì)橡膠喂入輥部件均由各自的表面包覆橡膠的上橡膠喂入輥和下橡膠喂入輥所組成；
(c)所述的第一道水平式水刺單元、第二道水平式水刺單元、第三道水平式水刺單元均由各自的三個(gè)水刺頭部件和相對(duì)應(yīng)的三個(gè)脫水箱部件所組成；
(d)所述的一對(duì)橡膠輸出輥部件是由各自的表面均包覆橡膠的上橡膠輸出輥和下橡膠輸出輥所組成；
上述部件均采用常規(guī)技術(shù)呈水平懸臂梁狀安裝在機(jī)架外側(cè)，其傳動(dòng)、控制和給排水部件安裝在機(jī)架內(nèi)側(cè)。
[0006]所述的改進(jìn)的水平式水刺裝置中各部件的連接和驅(qū)動(dòng)具體為:
所述的第一梳櫛部件是位于第一對(duì)橡膠喂入輥部件前方，與所述的第一對(duì)橡膠喂入輥部件之間相距為100毫米;所述的第一對(duì)橡膠喂入輥部件是位于第一梳櫛部件和第一道水平式水刺單元之間，與其后方的第一道水平式水刺單元的第一脫水箱部件之間相距為100mm，其采用常規(guī)技術(shù)變速驅(qū)動(dòng);所述的第一道水平式水刺單元是位于第一對(duì)橡膠喂入輥部件和第二梳櫛部件之間，其單元是由第一道水平式水刺單元的第一水刺頭部件、第二水刺頭部件、第三水刺頭部件和相對(duì)應(yīng)的第一脫水箱部件、第二脫水箱部件、第三脫水箱部件所組成，所述的第一道水平式水刺單元的第一水刺頭部件及相應(yīng)的第一脫水箱部件是位于第一對(duì)橡膠喂入輥部件和第一道水平式水刺單元的第二水刺頭部件及相應(yīng)的第二脫水箱部件之間，所述的第一道水平式水刺單元的第一脫水箱部件與其后方的第一道水平式水刺單元的第二脫水箱部件之間相距為40mm，所述的第一道水平式水刺單元的第二水刺頭部件及相應(yīng)的第二脫水箱部件是位于第一道水平式水刺單元的第一水刺頭部件及相應(yīng)的第一脫水箱部件和第一道水平式水刺單元的第三水刺頭部件及相應(yīng)的第三脫水箱部件之間，所述的第一道水平式水刺單元的第二脫水箱部件與其后方的第一道水平式水刺單元的第三脫水箱部件之間相距為40mm，所述的第一道水平式水刺單元的第三水刺頭部件及相應(yīng)的第三脫水箱部件是位于第一道水平式水刺單元的第二水刺頭部件及相應(yīng)的第二脫水箱部件和第二梳櫛部件之間，所述的第一道水平式水刺單元的第三脫水箱部件與其后方的第二梳櫛部件之間相距為40mm;所述的第二梳櫛部件、第二對(duì)橡膠喂入輥部件、第二道水平式水刺單元之間各部件的連接、相距和驅(qū)動(dòng)，以及第三梳櫛部件、第三對(duì)橡膠喂入輥部件、第三道水平式水刺單元之間各部件的連接、相距和驅(qū)動(dòng)，均分別與第一梳櫛部件、第一對(duì)橡膠喂入輥部件、第一道水平式水刺單元之間各部件的連接、相距和驅(qū)動(dòng)相同；所述的一對(duì)橡膠輸出輥部件是位于第三道水平式水刺單元的第三水刺頭部件及相應(yīng)的第三脫水箱部件的后方，與其前方的第三道水平式水刺單元的第三脫水箱部件之間相距為140毫米，其采用常規(guī)技術(shù)變速驅(qū)動(dòng)。
[0007]所述的第一對(duì)橡膠喂入輥部件由第一上橡膠喂入輥和第一下橡膠喂入輥組成，第一上橡膠喂入輥和第一下橡膠喂入輥的表面線速度均為3?10米/分鐘，第一上橡膠喂入輥按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第一下橡膠喂入輥按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);所述的第一道水平式水刺單元中，各水刺頭部件與其相對(duì)應(yīng)的脫水箱部件的頂面之間的距離均為10?30毫米，各水刺頭部件的水壓為15?20兆帕，各由上而下噴射出的水射流直徑均為0.08?0.13毫米，其水射流排列密度均為14?16個(gè)/厘米，所述的各脫水箱部件其內(nèi)部真空度均為17?27千帕，經(jīng)第一道水平式水刺沖擊去毛羽后所得的聚四氟乙烯膜裂纖維平鋪絲束層的含水率為140%。
[0008]所述的第二對(duì)橡膠喂入輥部