專利名稱：一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬非織造復(fù)合材料及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合 材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是羽絨、羽毛及其制品的生產(chǎn)和貿(mào)易大國(guó)，羽絨、羽毛資源非常豐富，年產(chǎn)量達(dá) 六十多力'噸，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成300億元的市場(chǎng)規(guī)模，占世界總產(chǎn)量的60%。目前，大約占總 羽毛重量20%的羽絨作為保暖填充材料雖己得到廣泛的應(yīng)用，但剩下的大量羽毛纖維被作 為廢棄物處理，目前只有3-5%的做了利用，主要用作填充料，羽毛球及工藝品，少數(shù)提取 蛋白質(zhì)作肥料。國(guó)內(nèi)外對(duì)羽毛及其制品的研究開(kāi)發(fā)還停留在原材料粗加工的水平上。
羽毛按其形態(tài)、功能可分為正羽、絨羽和纖羽。纖維狀絨羽是指由單根羽枝構(gòu)成的， 從絨羽的絨核和絨毛的羽干分離出來(lái)的羽枝被稱為絨絲，絨絲柔軟、纖細(xì)，另外羽毛的羽 干根部也有許多柔軟、纖細(xì)的羽枝，該羽枝從羽干分離后也被稱為絨絲；正羽毛片分布的 較絨絲粗硬的羽枝從羽干分離后被稱為羽絲，羽絲平直沒(méi)有巻曲，絨絲和羽絲的外部結(jié)構(gòu) 是由羽枝的主桿每間隔約50mm分布有小絨毛稱為羽小枝，而羽小枝上又分布有結(jié)節(jié)和刺， 由于這些的存在，使羽毛纖維與普通紡織纖維的區(qū)別在于表面又以分裂的形式布有許多超 細(xì)、短纖維絨毛，使羽枝表面具有獨(dú)特的絨感性，羽絲和絨絲呈蓬散狀態(tài)，抱合力差。從 長(zhǎng)度和強(qiáng)力伸長(zhǎng)分析，羽絲和絨絲是具有一定可紡性的，但是羽毛纖維具有完全不同于哺 乳動(dòng)物毛纖維的表面形態(tài)，沒(méi)有明顯的鱗片層，只有高低起伏的縱向排列的紋理，因而， 羽毛纖維不存在縮絨現(xiàn)象，呈蓬散狀態(tài)，巻曲少，靜電高，這些不利于纖維的抱合，紡紗 織布難度較大。若單純用羽毛通過(guò)非織造工藝成網(wǎng)，強(qiáng)力低、掉毛飛毛嚴(yán)重，可行性很小。 所以要改善非織造工藝將羽毛集合起來(lái)成網(wǎng)成片，成為可以利用的非織造材料。
對(duì)羽毛本身性質(zhì)來(lái)說(shuō)，羽毛可以很好的吸附水相的重金屬離子、鈣鎂等金屬離子和有 害染料如孔雀綠、靛藍(lán)FCF;羽絨羽毛也可以使吸附的油污和非水溶性有機(jī)溶劑瞬間凝膠 化達(dá)到去除的目的。將羽毛非織造材料用于污水廢水過(guò)濾，可以很好的處理掉有害物質(zhì)。
CN1792833專利公開(kāi)了一種羽絨在非水溶性有機(jī)溶劑污染防治中的用途，就是利用羽 絨使吸附的非水溶性有機(jī)溶劑瞬間凝膠化這一吸凝特性，應(yīng)用于制備防治非水溶性有機(jī)溶 劑污染用的凈化分離材料。羽絨可吸凝自身重量35 40倍的各類非水溶性有機(jī)溶劑，凝膠 化過(guò)程2 10秒，飽和吸凝后可分離回收溶劑，凈化材料再生。我國(guó)羽絨、羽毛資源豐富， 加工成凈化材料后既可對(duì)己經(jīng)污染或正在污染的水體、水源或污泥進(jìn)行治理，又可作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資，將有機(jī)溶劑污染的末端治理變?yōu)樵搭^防控。
CN1792834專利公開(kāi)了一種羽絨在油污防治中的用途，利用羽絨使吸附的各類礦物油 和食用油瞬間凝膠化的這一吸凝特性，應(yīng)用于制備防治有無(wú)用的稀有材料。我國(guó)羽絨、羽 毛資源豐富，加工成凈化材料后既可對(duì)已經(jīng)污染或正在污染的水體、水源或污泥進(jìn)行治理， 又可作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資，將有機(jī)溶劑污染的末端治理變?yōu)樵搭^防控。
CN02115366專利公開(kāi)了一種由巻曲的纖維狀羽毛絨制成的非織造布，該纖維狀的羽毛 絨是通過(guò)其巻曲狀的羽枝主桿、羽枝主桿上的羽小枝、羽小枝上的結(jié)節(jié)和/或刺相互之間纏 繞抱合或纏繞抱合粘接構(gòu)成的；巻曲狀羽絨的制作工藝?yán)w維狀羽毛絨準(zhǔn)備—化學(xué)軟化變 性處理和/或機(jī)械揉搓巻曲變型—擠壓式熱定型—定型巻曲纖維狀羽毛絨，然后通過(guò)非織造 工藝加工成巻曲的纖維狀羽毛絨制成的非織造布；本發(fā)明的羽毛絨制成的非織造布具有彈 性好、均勻度好、表面平整、耐水洗、不掉毛、不鉆毛、保溫性能高、抗拉強(qiáng)度大的特點(diǎn)。
CN1570273本發(fā)明提供一種利用家禽羽毛生產(chǎn)特種紙張的工藝，其主要內(nèi)容包括采用 羽毛纖維為主要原料，通過(guò)一定比例與植物纖維漿配抄，從而生產(chǎn)出可以應(yīng)用于多用途的 特種紙張的工藝流程。本發(fā)明的利用家禽羽毛生產(chǎn)特種紙張的工藝和現(xiàn)有造紙工藝相比 較，具有成紙透氣度更好、過(guò)濾性更佳、既充分利用了廢物資源，變廢為寶，減少環(huán)境污 染，又能夠節(jié)約木漿，降低成本，還能減少木材砍伐，符合當(dāng)今環(huán)保的要求等特點(diǎn)，因而， 具有很好的推廣使用價(jià)值。
與以往發(fā)明專利不同的是，本發(fā)明的羽毛沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊處理，就是直接從羽毛上分離 的羽絲，而且混入了雙組分纖維一起成網(wǎng)，得到的羽毛非織造布上下各復(fù)合一層非織造布， 使制得的羽毛非織造過(guò)濾材料具有很好的過(guò)濾性能和吸附有害物質(zhì)的特殊性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料及其制備方 法，該非織造過(guò)濾材料均勻度好、不掉毛、有一定拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力、過(guò)濾性能好、可 吸附重金屬、染料、油污和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)，制備方法簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料，其組成包括 一層羽毛非織造布(3) 和兩層紡粘非織造布(4)，它們是機(jī)械復(fù)合的。
所述的非織造過(guò)濾復(fù)合材料是由一層紡粘非織造布(4)， 一層羽毛非織造布(3)， 一層紡 粘非織造布(4)制成。
所述的羽毛非織造布(3)克重范圍為150-250 g/m2 。
所述的紡粘非織造布(4)選用丙綸、滌綸紡粘或熔噴布或具有 -定強(qiáng)力和通透性、可阻
擋雜質(zhì)、凈化介質(zhì)等過(guò)濾性能的非織造布。
本發(fā)明的一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，包括
(1) 羽毛纖維(1)和雙組分纖維(2)按照1~2.5: l的質(zhì)量比例均勻混合，喂入Rando氣 流成網(wǎng)機(jī)，氣流成網(wǎng)得到羽毛非織造纖網(wǎng)(9),再直接進(jìn)入針刺機(jī)進(jìn)行針刺加固，針刺道數(shù) 是2-4道，得到纖網(wǎng)(21);
(2) 上述纖網(wǎng)(21)直接進(jìn)入熱風(fēng)烘箱，在120 13(TC熱熔加固5-10分鐘，得到羽毛非 織造布(3)，上下各復(fù)合一層紡粘非織造布(4)，用巻繞裝置(23)巻繞成型，得到非織造過(guò)濾 復(fù)合材料(5)。
所述的步驟(1)中羽毛纖維(l)未經(jīng)特殊處理，是直接從雞、鴨、鵝、孔雀或鴕鳥(niǎo)禽 類羽毛羽片上分離去雜的羽絲。
所述的步驟(1)中雙組分纖維(2)為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)雙組分纖維或聚乙烯 (PE)/聚丙烯(PP)ES雙組分纖維，其中，低熔點(diǎn)PET纖維的熔點(diǎn)在110-200度。
所述的步驟(2)中復(fù)合為機(jī)械復(fù)合，復(fù)合裝置(25)為一對(duì)壓輥，上下軋輥的軋點(diǎn)都為 縱條紋，且軋點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
所述的步驟(2)中非織造布與羽毛非織造布的方向一致，都與復(fù)合裝置(25)輸出方向 相同。
本發(fā)明的一種羽毛纖維(1)混合雙組分纖維(2)的羽毛非織造布(3)，然后上下各復(fù)合一 層非織造布(4)，制成非織造過(guò)濾復(fù)合材料(5)，復(fù)合后可做很好的過(guò)濾材料，可以通過(guò)改變 纖網(wǎng)在Rando氣流成網(wǎng)機(jī)的進(jìn)出速度來(lái)改變纖網(wǎng)的厚度和密度，還可以調(diào)節(jié)針剌道數(shù)、針 刺密度、進(jìn)出網(wǎng)速度來(lái)改變纖網(wǎng)的針刺性能。其特征在于該非織造材料中間羽毛層(3)， 羽毛主體是羽絲(l)，它與雙組分纖維(2)通過(guò)非織造工藝?yán)p繞抱合和粘合在一起，雙組分纖 維(2)支撐羽毛層(3)，是該非織造布(3)的骨架。然后上下各復(fù)合一層非織造布(4)，制成非 織造過(guò)濾復(fù)合材料(5)，該材料均勻度好、不掉毛、有一定拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力和良好的過(guò) 濾性能，是具有可吸附重金屬、染料、油污和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)特殊性能的非織造過(guò)濾 復(fù)合材料。
圖3為本發(fā)明的氣流成網(wǎng)和針刺工藝流程。羽毛纖維(1)和雙組分纖維(2)經(jīng)開(kāi)松、除雜、 混合后，喂入氣流機(jī)，通過(guò)喂入羅拉(6)喂入高速回轉(zhuǎn)的刺輥(7)，進(jìn)一步梳成單纖維。在刺 輥(7)的離心自力和氣流(8)的聯(lián)合作用下，纖維從鋸齒上脫落，靠氣流輸送，凝聚在成網(wǎng)簾 (IO)上，形成纖網(wǎng)(9)。纖網(wǎng)由壓網(wǎng)羅拉(12)和輸網(wǎng)簾(11)握持喂入針刺區(qū)。針刺區(qū)由剝網(wǎng)板 (13)、托網(wǎng)板(14)和針板(15)等組成。托網(wǎng)板(14)起托持纖網(wǎng)作用，承受針刺過(guò)程中的針刺
力；針刺完成穿刺加工做回程運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力會(huì)帶著纖網(wǎng)一起運(yùn)動(dòng)，利用剝網(wǎng)板(13) 擋住纖網(wǎng)(9)，使針刺(16)順利地從纖網(wǎng)中退出，以便纖網(wǎng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，因此剝網(wǎng)板(13)起 剝離纖網(wǎng)的作用。托網(wǎng)板(14)和剝網(wǎng)板(13)上均有與針刺(16)位置相對(duì)應(yīng)的孔眼以便針刺(16) 通過(guò)。在針刺過(guò)程中，纖網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)由牽拉輥(17)傳送出去。圖4為平網(wǎng)熱風(fēng)粘合工藝。纖 網(wǎng)(21)進(jìn)入熱風(fēng)粘合，經(jīng)熱交換器(19)加熱后，加熱的熱風(fēng)(20)從烘箱上部吹入，穿過(guò)纖網(wǎng) 后由下部旁側(cè)的風(fēng)機(jī)(18)抽出，然后經(jīng)加熱器(19)加熱后再進(jìn)入烘箱，熱空氣是循環(huán)工作的。 纖網(wǎng)充分粘合加固得到羽毛非織造布(3)。圖5為復(fù)合工藝生產(chǎn)流程。退繞裝置(22)退繞下 來(lái)的紡粘非織造布(4)首先經(jīng)過(guò)導(dǎo)向輥(24)，導(dǎo)向輥(7)的作用是使羽毛非織造布(3)和紡 粘非織造布(4)的角度變小，從而更利于復(fù)合。然后，把紡羽毛非織造布(3)和紡粘非織造布 (4)在復(fù)合裝置(25)進(jìn)行機(jī)械復(fù)合，制得羽毛非織造過(guò)濾復(fù)合材料(5)，由巻繞裝置(23)巻繞 成型。 有益效果
(1) 羽毛纖維與熱熔纖維通過(guò)針刺、熱熔加固等非織造工藝?yán)p結(jié)粘合在一起，形成 羽毛非織造材料，克服了羽毛不易抱合不易紡織的缺點(diǎn)，加大了羽毛的利用；
(2) 羽毛非織造材料與紡粘非織造布復(fù)合得到羽毛非織造過(guò)濾復(fù)合材料，該材料均 勻度好、不掉毛、有一定拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力，具有良好的過(guò)濾性能；
(3) 與普通的化纖過(guò)濾材料相比，羽毛材料具有可吸附重金屬、染料、鈣、鎂等金 屬離子、油污和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)的特殊性能。


圖1為羽毛纖維混合低熔點(diǎn)PET雙組分纖維制備的羽毛非織造布的結(jié)構(gòu)組成示意圖2為羽毛非織造布與紡粘非織造布復(fù)合得到的羽毛非織造過(guò)濾復(fù)合材料的示意圖3為本發(fā)明的氣流成網(wǎng)和針刺工藝流程圖4為本發(fā)明的熱風(fēng)粘合工藝流程圖5為本發(fā)明的復(fù)合工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
實(shí)施例l
該羽毛非織造布由羽毛纖維(l)和低熔點(diǎn)PET雙組分纖維(2)構(gòu)成。羽毛纖維(l)和低熔 點(diǎn)PET雙組分纖維(2)以70: 30的質(zhì)量比例初歩混合，調(diào)濕并加油去靜電，再經(jīng)丌松、去 雜、混合，然后喂入Rando氣流成網(wǎng)儀形成纖網(wǎng)，調(diào)節(jié)進(jìn)網(wǎng)喂入羅拉(6)和出網(wǎng)成網(wǎng)簾(10) 的速度改變纖網(wǎng)密度在150-200 g/i^之間，如圖3。纖網(wǎng)送入針刺機(jī)，針刺道數(shù)設(shè)定為2 道，如圖3。再填入熱風(fēng)式烘箱如圖4，熱熔溫度為120度，粘合時(shí)間為5分鐘。復(fù)合裝 置中如圖5，紡粘非織造布與羽毛非織造布的方向一致，都與機(jī)器輸出方向相同。
實(shí)施例2
該羽毛非織造布由羽毛纖維(l)和低熔點(diǎn)PET雙組分纖維(2)構(gòu)成。羽毛(l )和低熔點(diǎn)PET 雙組分纖維(2)以60: 40的質(zhì)量比例初步混合，調(diào)濕并加油去靜電，再經(jīng)開(kāi)松、去雜、混 合，然后喂入Rando氣流成網(wǎng)儀形成纖網(wǎng)，調(diào)節(jié)進(jìn)網(wǎng)喂入羅拉(6)和出網(wǎng)成網(wǎng)簾(10)的速度 改變纖網(wǎng)密度在150-220 g/r^之間，如圖3。纖網(wǎng)送入針刺機(jī)，針刺道數(shù)設(shè)定為3道，如 圖3。再填入熱風(fēng)式烘箱如圖4，熱熔溫度為130度，粘合時(shí)間為5分鐘。復(fù)合裝置中如 圖5，紡粘非織造布與羽毛非織造布的方向一致，都與機(jī)器輸出方向相同。
實(shí)施例3
該羽毛非織造布由羽毛纖維(1)和低熔點(diǎn)PET雙組分纖維(2)構(gòu)成。羽毛(1)和低熔點(diǎn)PET 雙組分纖維(2)以50: 50的質(zhì)量比例初步混合，調(diào)濕并加油去靜電，再經(jīng)開(kāi)松、去雜、混 合，然后喂入Rando氣流成網(wǎng)儀形成纖網(wǎng)，調(diào)節(jié)進(jìn)網(wǎng)喂入羅拉(6)和出網(wǎng)成網(wǎng)簾(10)的速度 改變纖網(wǎng)密度在180-250 g/r^之間，如圖3。纖網(wǎng)送入針刺機(jī)，針刺道數(shù)設(shè)定為4道，如 圖3。再填入熱風(fēng)式烘箱如圖4，熱熔溫度為130度，粘合時(shí)間為10分鐘。復(fù)合裝置中如 圖5，紡粘非織造布與羽毛非織造布的方向一致，都與機(jī)器輸出方向相同。
以上三個(gè)實(shí)例得到的羽毛非織造布(4)，總體比較這三種產(chǎn)品，實(shí)例1的羽毛利用率最 高，實(shí)例3的產(chǎn)品性能更好，強(qiáng)力最大，網(wǎng)最均勻，掉毛最少，實(shí)例2介于兩者之間。
權(quán)利要求
1. 一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料，其組成包括一層羽毛非織造布(3)和兩層紡粘非織造布(4)，它們是機(jī)械復(fù)合的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料，其特征在于所述的非織造過(guò) 濾復(fù)合材料是由一層紡粘非織造布(4)， 一層羽毛非織造布(3)， 一層紡粘非織造布(4)制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料，其特征在于所述的羽毛非織造布(3)克重范圍為150-250 g/m2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料，其特征在于所述的紡粘 非織造布(4)選用丙綸、滌綸紡粘或熔噴非織造布。
5. —種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，包括(1) 羽毛纖維(1)和雙組分纖維(2)按照1 2.5: 1的質(zhì)量比例均勻混合，喂入Rando氣 流成網(wǎng)機(jī)，氣流成網(wǎng)得到羽毛非織造纖網(wǎng)(9)，再直接進(jìn)入針刺機(jī)進(jìn)行針刺加固，針刺道數(shù) 是2-4道；(2) 上述纖網(wǎng)(21)直接進(jìn)入熱風(fēng)烘箱，在120 13(TC熱熔加固5-10分鐘，得到羽毛非 織造布(3)，上下各復(fù)合一層紡粘非織造布(4)，用巻繞裝置(23)巻繞成型，得到非織造過(guò)濾 復(fù)合材料(5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的步驟(1)中羽毛纖維(l)未經(jīng)特殊處理，是直接從雞、鴨、鵝、孔雀或鴕鳥(niǎo)禽類羽毛羽 片上分離去雜的羽絲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的步驟(1)中雙組分纖維(2)為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)雙組分纖維或聚乙烯(PE)/聚丙烯 (PP)ES雙組分纖維，其中，低熔點(diǎn)PET纖維的熔點(diǎn)在110-200度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的步驟(2)中復(fù)合為機(jī)械復(fù)合，復(fù)合裝置(25)為一對(duì)壓輥，上下軋輥的軋點(diǎn)都為縱條紋， 且軋點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述 的步驟(2)中非織造布與羽毛非織造布的方向一致，都與復(fù)合裝置(25)輸出方向相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種羽毛纖維的非織造過(guò)濾復(fù)合材料及其制備方法，其組成包括一層羽毛非織造布(3)和兩層紡粘非織造布(4)，它們是機(jī)械復(fù)合的；其制備包括(1)羽毛纖維(1)和雙組分纖維(2)按照1～2.5∶1的質(zhì)量比例均勻混合，喂入氣流成網(wǎng)機(jī)，得到羽毛非織造纖網(wǎng)(9)，再直接進(jìn)入針刺機(jī)進(jìn)行針刺加固，得到纖網(wǎng)(21)；(2)上述纖網(wǎng)(21)直接進(jìn)入熱風(fēng)烘箱，進(jìn)行熱熔加固，得到羽毛非織造布(3)，上下各機(jī)械復(fù)合一層紡粘非織造布(4)，用卷繞裝置卷繞成型，得到非織造過(guò)濾復(fù)合材料(5)。本發(fā)明非織造過(guò)濾材料均勻度好、不掉毛、有一定拉伸強(qiáng)力和撕裂強(qiáng)力、過(guò)濾性能好、可吸附重金屬、染料、油污和有機(jī)溶劑等有害物質(zhì)，制備方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B01D39/16GK101385921SQ20081004135
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者俞鎮(zhèn)慌, 蓮 劉 申請(qǐng)人:東華大學(xué)