本發(fā)明涉及膜材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膜基材濾紙及其制備方法。
背景技術(shù)：
反滲透具有低能耗、高效率等突出優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最為廣泛的分離技術(shù)之一。反滲透膜的性能是影響反滲透過程效率的決定因素，反滲透膜的研制一直是國內(nèi)外膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而膜基材濾紙是反滲透膜中重要的一層結(jié)構(gòu)。
目前，國內(nèi)基本上有兩種制造膜基材濾紙的工藝，一種是濕法造紙工藝，另一種是無紡布光輥熱軋。其中，濕法造紙工藝?yán)w維太短，強(qiáng)力不夠，很難滿足膜基材的要求；并且，濕法造紙成紙工藝要么用膠水粘合，有膠水對刮膜影響很大，要么用低溶的纖維，低熔點(diǎn)纖維表面太光滑，與膜的結(jié)合力差。
而無紡布光輥熱軋法制備的膜基材雖然具有一定的強(qiáng)度，但由于纖維粗，占用空間大；并且鋪網(wǎng)無法達(dá)到vc值3％以內(nèi)的公差，均勻性差；此外，熱軋光輥控制難度大：熱軋溫度低些，壓力小些，能滿足透氣要求，但布面容易變形、起毛，不能滿足刮膜的要求；熱軋溫度高些壓力大些，容易把基材濾紙壓突壓死，造成透氣不夠，不能滿足通量的要求。
因此，濕法造紙工藝和無紡布光輥熱軋法均難以制備得到強(qiáng)度高，均勻度好且透氣性好的膜基材濾紙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種膜基材濾紙及其制備方法。本發(fā)明提供的制備方法制備的膜基材濾紙強(qiáng)度高、均勻性好且透氣性好。
本發(fā)明提供了一種膜基材濾紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)以桔瓣纖維為原料制備超細(xì)無紡布基材；
(2)將所述步驟(1)得到的超細(xì)無紡布基材在張力作用下加熱后冷卻，得到硬挺無紡布基材；
(3)將所述步驟(2)得到的硬挺無紡布基材進(jìn)行熱軋，得到膜基材濾紙。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中桔瓣纖維的直徑為1.5～2.5d，所述桔瓣纖維包括桔瓣纖維短纖或桔瓣纖維長絲。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中超細(xì)無紡布基材的制備包括：將桔瓣纖維短纖依次經(jīng)開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中超細(xì)無紡布基材的制備包括：將桔瓣纖維長絲依次經(jīng)高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中的張力為60～90n。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中加熱的溫度為200～250℃，加熱的時(shí)間為30～60s。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中的熱軋為平輥熱軋。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中熱軋的軋輥的溫度為120～130℃，軋輥的線壓力為4.5～5kpa。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中熱軋的放卷張力為40～50n，熱軋的收卷張力為70～90n。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的膜基材濾紙，所述膜基材濾紙的厚度為0.09～0.14mm。
本發(fā)明提供了一種膜基材濾紙的制備方法，包括以下步驟：以桔瓣纖維為原料制備超細(xì)無紡布基材；將所述超細(xì)無紡布基材在張力作用下加熱后冷卻，得到硬挺無紡布基材；將所述硬挺無紡布基材進(jìn)行熱軋，得到膜基材濾紙。本發(fā)明采用桔瓣纖維為原料，利用桔瓣纖維中的錦綸與滌綸溫差的特點(diǎn)，將錦綸半融化，作為膠黏劑避免了額外添加膠導(dǎo)致的刮膜困難，又作為基材的骨材，保證了濾紙的通透量，最后通過熱軋，制得強(qiáng)度高，均勻性好且透氣性好的膜基材濾紙。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的制備方法制備的膜基材濾紙縱向強(qiáng)度達(dá)186(5cm/n)，橫向強(qiáng)度達(dá)172(5cm/n)；vc值為6％；透氣量為560(m3·m2/min)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種膜基材濾紙的制備方法，包括以下步驟：
(1)以桔瓣纖維為原料制備超細(xì)無紡布基材；
(2)將所述步驟(1)得到的超細(xì)無紡布基材在張力作用下加熱后冷卻，得到硬挺無紡布基材；
(3)將所述步驟(2)得到的硬挺無紡布基材進(jìn)行熱軋，得到膜基材濾紙。
本發(fā)明以桔瓣纖維為原料制備超細(xì)無紡布基材。在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維的直徑優(yōu)選為1.5～2.5d，更優(yōu)選為2d。在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維優(yōu)選包括桔瓣纖維短纖或桔瓣纖維長絲。在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維短纖的長度優(yōu)選為38～51mm，更優(yōu)選為42～48mm。
本發(fā)明對所述桔瓣纖維的組分沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的桔瓣纖維即可。在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維優(yōu)選包括質(zhì)量含量為25～30％的錦綸和質(zhì)量含量為70～75％滌綸。在本發(fā)明中，所述錦綸為軀干，所述滌綸纖維附著于錦綸表面；所述錦綸表面附著滌綸纖維的數(shù)量優(yōu)選為16～32根。
本發(fā)明對所述桔瓣纖維的來源沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售產(chǎn)品即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述桔瓣纖維短纖優(yōu)選為韓國匯維仕公司的桔瓣纖維。
在本發(fā)明中，所述超細(xì)無紡布基材的制備優(yōu)選包括方案一或方案二；所述方案一優(yōu)選包括：將桔瓣纖維短纖依次經(jīng)開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材。本發(fā)明對所述開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干的操作沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備無紡布的開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干技術(shù)方案即可。
所述方案二優(yōu)選包括：將桔瓣纖維長絲依次經(jīng)高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材。在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維長絲優(yōu)選由聚酯切片和尼龍6切片依次經(jīng)混合、噴絲和網(wǎng)鏈接收得到。本發(fā)明對所述噴絲、網(wǎng)鏈接收、高壓水刺和烘干的操作沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備無紡布的噴絲、網(wǎng)鏈接收、高壓水刺和烘干的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述方案二與方案一相比，最終制備的同等重量，同等厚度的膜基材濾紙的強(qiáng)力可提高20％～25％。
在本發(fā)明中，所述超細(xì)纖維無紡布的單絲纖維細(xì)度優(yōu)選為0.8d以下，更優(yōu)選為0.2～0.6d，最優(yōu)選為0.4d；所述超細(xì)纖維無紡布的密度優(yōu)選為60～100g/m2，更優(yōu)選為70～90g/m2，最優(yōu)選為80g/m2。
在本發(fā)明中，所述桔瓣纖維在制備超細(xì)纖維無紡布的過程中，經(jīng)梳理、高壓水刺等工藝，把2d粗纖維變成細(xì)度在0.8d以下的超細(xì)纖維，提高了表面積的孔隙率，使單位面積的纖維根數(shù)，成倍增高，表面的致密性增強(qiáng)。
得到超細(xì)無紡布基材后，本發(fā)明將所述超細(xì)無紡布基材在張力作用下加熱后冷卻，得到硬挺無紡布基材。在本發(fā)明中，所述加熱的溫度優(yōu)選為200～250℃，更優(yōu)選為230～240℃，最優(yōu)選為235℃；所述加熱的時(shí)間優(yōu)選為30～60s，更優(yōu)選為40～50s。在本發(fā)明中，所述加熱過程中錦綸半融化，既作為膠黏劑避免額外添加膠導(dǎo)致的刮膜困難，又作為基材的骨材，在張力作用下形成微孔狀，保證了濾紙的通透量。
在本發(fā)明中，所述張力優(yōu)選包括橫向張力和縱向張力；所述橫向張力優(yōu)選為30～50n，更優(yōu)選為35～45n；所述縱向張力優(yōu)選為60～90n，更優(yōu)選為70～80n，最優(yōu)選為75n。在本發(fā)明中，所述橫向張力為垂直于無紡布收放卷方向的力，所述縱向張力為無紡布收放卷方向的力。在本發(fā)明中，所述張力能夠避免錦綸受熱收縮而導(dǎo)致的無紡布的收縮。
為提高成品率，本發(fā)明優(yōu)選在所述張力作用下加熱前對所述超細(xì)無紡布基材進(jìn)行高溫預(yù)熔。在本發(fā)明中，所述高溫預(yù)熔的溫度優(yōu)選為200～250℃，更優(yōu)選為230～240℃，最優(yōu)選為235℃；所述高溫預(yù)熔的時(shí)間優(yōu)選為20～40s，更優(yōu)選為30s。在本發(fā)明中，所述高溫預(yù)熔優(yōu)選為使超細(xì)無紡布通過加熱區(qū)域。本發(fā)明對所述加熱區(qū)域的尺寸沒有特殊的限定，根據(jù)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整即可。本發(fā)明對所述超細(xì)無紡布的通過速率沒有特殊的限定，根據(jù)加熱區(qū)域和加熱時(shí)間進(jìn)行調(diào)整即可。在本發(fā)明中，所述超細(xì)無紡布的通過速率優(yōu)選為6～8m/min，更優(yōu)選為7m/min。在本發(fā)明中，所述高溫預(yù)熔能夠使錦綸纖維表面輕融化，使其在張力作用下加熱過程中能夠快速達(dá)到半融化狀態(tài)。
本發(fā)明對所述冷卻的操作沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的冷卻的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述冷卻使硬挺無紡布基材結(jié)構(gòu)固定。
得到硬挺無紡布基材后，本發(fā)明將所述硬挺無紡布基材進(jìn)行熱軋，得到膜基材濾紙。在本發(fā)明中，所述熱軋優(yōu)選在熱軋定型機(jī)中進(jìn)行。在本發(fā)明中，所述熱軋優(yōu)選為平輥熱軋。在本發(fā)明中，所述熱軋用熱壓輥的圓度公差和兩頭公差優(yōu)選獨(dú)立地為2絲，即0.02mm；所述熱壓輥表面溫度差優(yōu)選不超過2℃。在本發(fā)明中，所述平輥熱軋能夠避免熱變形和中高，保證熱軋產(chǎn)物的質(zhì)量。
在本發(fā)明中，所述熱軋的軋輥的溫度優(yōu)選為120～130℃，更優(yōu)選為125℃；所述軋輥的線壓力優(yōu)選為4.5～5kpa，更優(yōu)選為4.8kpa。
在本發(fā)明中，所述熱軋的放卷張力優(yōu)選為40～50n，更優(yōu)選為42～48n；所述熱軋的收卷張力優(yōu)選為70～90n，更優(yōu)選為75～85n。在本發(fā)明中，所述放卷張力和收卷張力能夠保證布面的平整性和布面張緊的力一致，并保持熱軋后布面平整，收縮性一致。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的膜基材濾紙，所述膜基材濾紙的厚度為0.09～0.14mm。在本發(fā)明中，所述膜基材濾紙的定重優(yōu)選分為：60g/m2、80g/m2和100g/m2三種；所述定重為60g/m2的膜基材濾紙的厚度優(yōu)選為0.09～0.1mm；所述定重為80g/m2的膜基材濾紙的厚度優(yōu)選為0.11～0.12mm；所述定重為100g/m2的膜基材濾紙的厚度優(yōu)選為0.13～0.14mm；所述膜基材濾紙的寬度優(yōu)選為1020～1060mm。
本發(fā)明采用桔瓣纖維為原料，利用桔瓣纖維中的錦綸與滌綸溫差的特點(diǎn)，將錦綸半融化，作為膠黏劑避免了額外添加膠導(dǎo)致的刮膜困難，又作為基材的骨材，保證了濾紙的通透量，最后通過熱軋，制得強(qiáng)度高，均勻性好且透氣性好的膜基材濾紙。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的膜基材濾紙及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)地描述，但不能將它們理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)施例1:
將韓國匯維仕公司的38mm桔瓣纖維依次經(jīng)開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材；
將超細(xì)無紡布基材在30n橫向張力，50n縱向張力下，220℃加熱30s，冷卻得到混融無紡布基材；
在混融無紡布基材在120℃，4.5kpa壓力下熱軋，放卷張力為40n，收卷張力為80n，得到膜基材濾紙。
本實(shí)施例制備的膜基材濾紙定重為60g/m2，厚度為0.11mm，無斑點(diǎn)、疵點(diǎn)、褶皺和破損，具體性能如表1所示。
實(shí)施例2:
將韓國匯維仕公司的51mm桔瓣纖維依次經(jīng)開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材；
將超細(xì)無紡布基材在35n橫向張力，55n縱向張力下，230℃加熱30s，冷卻得到混融無紡布基材；
在混融無紡布基材在125℃，4.6kpa壓力下熱軋，放卷張力為50n，收卷張力為85n，得到膜基材濾紙。
本實(shí)施例制備的膜基材濾紙定重為80g/m2，厚度為0.12mm，無斑點(diǎn)、疵點(diǎn)、褶皺和破損，具體性能如表1所示。
實(shí)施例3:
將聚酯切片和尼龍6切片依次經(jīng)開松、梳理、牽伸、高壓水刺和烘干，得到超細(xì)無紡布基材；
將超細(xì)無紡布基材在45n橫向張力，60n縱向張力下，250℃加熱30s，冷卻得到混融無紡布基材；
在混融無紡布基材在125℃，5kpa壓力下熱軋，放卷張力為60n，收卷張力為90n，得到膜基材濾紙。
本實(shí)施例制備的膜基材濾紙定重為100g/m2，厚度為0.14mm，無斑點(diǎn)、疵點(diǎn)、褶皺和破損，具體性能如表1所示。
實(shí)施例4:
按照實(shí)施例2的制備方法制備膜基材濾紙，不同的是，在得到超細(xì)無紡布后進(jìn)行高溫預(yù)熔，溫度230℃，通過速率7m/min，相當(dāng)于加熱30s。
本實(shí)施例制備的膜基材濾紙定重為80g/m2，厚度為0.12mm，無斑點(diǎn)、疵點(diǎn)、褶皺和破損，具體性能如表1所示。
表1實(shí)施例1～4中膜基材濾紙性狀參數(shù)
對比例1:
采用短纖梳理法(即無紡布光輥熱軋)制備定重為80g/m2的膜基材。
對比例2:
采用濕法造紙制備定重為80g/m2的膜基材。
對實(shí)施例2和對比例1和2性能進(jìn)行測試，對比如表2所示。
表2實(shí)施例2、對比例1和2性能對比
由以上實(shí)施例和對比例可以看出，本發(fā)明提供的制備方法強(qiáng)度高，均勻性好且透氣性好；強(qiáng)度達(dá)186(5cm/n)，橫向強(qiáng)度達(dá)172(5cm/n)；vc值為6％；透氣量為560(m3·m2/min)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。