[发明专利]填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料及其制备装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于复合非织造材料及其制备领域，更具体地，本发明涉及一种填充羽毛纤维的非织造复合滤芯材料及其制备装置及方法。

背景技术

我国是羽绒、羽毛及其制品的生产和贸易大国，羽绒、羽毛资源丰富，年产量达六十多万吨，己经形成300亿元的市场规模，占世界总产量的60％。目前，除了20％的羽绒被用作保暖填充材料外，剩下80％的羽毛资源只被利用了3％～5％，主要用作填充料、羽毛球及工艺品，少数用来提取蛋白质作肥料。国内外对羽毛及其制品的研究开发还停留在原材料粗加工的水平上，羽毛资源总利用率不高，主要被作为废弃物而通过焚烧或填埋的方式处理掉，给生态环境造成较大的污染。

羽毛绒是禽类皮肤的衍生物，主要分为羽绒和羽毛。羽绒羽枝从羽干或羽根上分离后称为绒丝；羽毛羽枝从羽干上分离后称为羽丝。绒丝和羽丝统称为羽毛纤维。羽毛纤维平直，没有抱合性，抗拉强度较低，不能直接用来纺纱，无法形成纯羽毛纤维织物。如果与其它纤维混纺，羽毛纤维的填充量也不能太高，一般不超过60％，否则纱线抗拉强度低，表面毛羽多，条干不匀。

许多研究发现，羽毛纤维可以很好地吸附水中的重金属离子和有害染料，如孔雀绿、靛蓝FCF和苯酚等。因此，将羽毛纤维用于污水和废水处理，可以很好地吸附水中的有害物质。但是羽毛纤维离散性太大，漂浮在水中变成杂质，回收困难，迄今还未见大规模推广应用。

专利CN1570273公开了一种利用家禽羽毛生产特种纸张的工艺，它采用羽毛纤维为主要原料，按一定比例与植物纤维浆配抄，从而生产出可以应用于多种用途的特种纸张。该发明中，羽毛纤维要采用高浓盘磨机制成羽毛纤维浆后才可以与植物纤维浆混合，成形为纸张后还需进行漂白，制作工艺复杂，成本高。

专利CN101385921公开了一种羽毛纤维的非织造复合过滤材料及其制备方法，它是通过在羽毛纤维中混入双组分纤维，然后通过气流成网和针刺加固的方法将其成形为具有一定力学性能的纤维网，然后再通过热风烘箱热熔加固，得到复合过滤材料。该过滤材料具有较好的力学性能和尺寸稳定性。但该材料成形工艺流程较长，设备投入较大，而且该羽毛非织造复合过滤材料使用不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种填充羽毛纤维的非织造复合滤芯材料及其制备装置及方法，所述的非织造复合滤芯材料整体均匀性好、表面平整、不掉毛，且可以有效吸附废水中的重金属、染料、油污和有机溶剂等有害物质，净化水质；所述的制备方法不需预先处理羽毛纤维，工艺简单。

为了达到上述目的，本发明提供了一种填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料，其特征在于，由芯层、中间层和表层组成，中间层居中，芯层和表层分别复合在中间层的两个表面，所述的芯层为熔喷纤维，中间层为羽毛纤维与熔喷纤维的复合层，表层为熔喷纤维。

优选地，所述的芯层由聚乙烯切片、聚丙烯切片、聚酯切片或聚酰胺树脂切片经熔喷得到的熔喷纤维构成，芯层的厚度为3～6mm，长度为500～1400mm，熔喷纤维的直径为4～6μm，孔隙率为73～78％。

优选地，所述的中间层由聚乙烯切片、聚丙烯切片、聚酯切片或聚酰胺树脂切片在熔喷过程中混入羽毛纤维而形成的复合材料构成，中间层的厚度为3～69mm，长度为500～1400mm，羽毛纤维的含量为60％～80％，孔隙率为78～85％。

优选地，所述的表层由聚乙烯切片、聚丙烯切片、聚酯切片或聚酰胺树脂切片经熔喷得到的熔喷纤维构成，表层的厚度为3～6mm，长度为500～1400mm，纤维直径为4～6μm，孔隙率为73～78％。

优选地，所述的填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料的长度为500～1400mm，内径为25mm、28mm、30mm或35mm，外径为50～100mm。

本发明还提供了上述的填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料的制备装置，包括传统的熔喷装置，所述的传统的熔喷装置包括螺杆挤出机和滤芯接收卷绕装置，其特征在于，还包括羽毛纤维喂入装置，所述的羽毛纤维喂入装置包括圆管、空压机和喂棉称量机，所述的圆管的上管口以及空压机的压缩空气出口与喂棉称量机出口相连接，所述的圆管的下管口设于螺杆挤出机和滤芯接收卷绕装置之间形成的熔喷热空气流上方的位置处。

本发明还提供了上述的填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料的制备方法，其特征在于，采用上述的填充羽毛纤维的复合熔喷滤芯材料的制备装置，具体步骤为：

第一步：将聚乙烯切片、聚丙烯切片、聚酯切片或聚酰胺树脂切片通过螺杆挤出机加热熔融，经喷丝孔挤出后在热空气牵伸下到达滤芯接收卷绕装置，冷却形成芯层；