專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種空氣過(guò)濾材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種空氣過(guò)濾材料。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，對(duì)環(huán)境的潔凈度要求越來(lái)越高，要達(dá)到高等級(jí)的空氣潔凈度，所選用的過(guò)濾材料就需要有優(yōu)越的過(guò)濾性能。目前高效、亞高效等打褶過(guò)濾器大部分還在使用玻璃纖維濾紙，這種濾材雖然具有對(duì)微細(xì)粒子高效捕集的優(yōu)點(diǎn)，但因其結(jié)構(gòu)密集，孔隙小且少，會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾阻力大。隨著技術(shù)的進(jìn)步，為了改善玻璃濾紙的缺陷，也有人使用丙綸熔噴非織造布作為濾材，而丙綸熔噴非織造布的纖維細(xì)、結(jié)構(gòu)蓬松、孔隙多，并且其比表面積大，密度小，過(guò)濾性能優(yōu)越，并且耐化學(xué)腐蝕性好，尤其適于工業(yè)濾材，廣泛應(yīng)用于電子、制藥、食品、飲料、化學(xué)等行業(yè)，但其本身厚度薄，比較柔軟，剛性差，不適合褶皺加工。目前，也有將丙綸熔噴非織造布與玻璃纖維濾紙相結(jié)合，如專(zhuān)利CN101352631公開(kāi)了一種由熔噴非織造布與玻璃纖維紙復(fù)合而成的新型過(guò)濾材料，這樣的復(fù)合過(guò)濾材料在整體強(qiáng)度方面有了一定的改善，但作為骨材的玻璃纖維紙由于其本身的脆性，抗褶皺性依舊不是很好。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不僅打褶性能好、使用壽命長(zhǎng)，而且還具有優(yōu)越的捕集性能的空氣過(guò)濾材料。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料，構(gòu)成該過(guò)濾材料的過(guò)濾層和骨材層均至少由一層纖維網(wǎng)所組成，其中骨材層中至少含有聚酯纖維。這里的過(guò)濾層能夠保證良好的捕集效率，而骨材層則能夠提供很好的支撐作用，兩者結(jié)合相輔相成。骨材一般采用無(wú)紡布，這里的無(wú)紡布可以是濕式無(wú)紡布，也可以是化學(xué)粘合無(wú)紡布、熱粘合無(wú)紡布、紡粘無(wú)紡布或水刺無(wú)紡布。其中化學(xué)粘合無(wú)紡布是通過(guò)化學(xué)粘合的方法將不同種類(lèi)纖維和不同纖度的纖維混在一起制得，而紡粘無(wú)紡布的價(jià)格比較低，這兩種都是作為骨材的理想材料?；瘜W(xué)粘合無(wú)紡布中所使用的樹(shù)脂一般為玻璃化溫度至少在30°C以上，且基本上沒(méi)有異味的丙烯酸樹(shù)脂、苯乙烯丙烯酸樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂/環(huán)氧樹(shù)脂的混合樹(shù)脂。形成骨材層無(wú)紡布的纖維可以為聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龍、玻璃纖維等合成纖維；以及麻纖維、竹纖維等天然纖維中的任何一種或幾種。上述纖維中楊氏模量在70CN/dtex以上的比較好；在130CN/dtex以上的更好；在300CN/dtex以上的最好，當(dāng)然上限最好控制在3000CN/dtex以下。原因是如果纖維的楊氏模量在3000CN/dtex以上的話(huà)，比如使用芳綸纖維(4400CN/dtex)、超高分子量的聚乙烯(8000CN/dtex)、玻璃纖維(326000CN/dtex)等，就算使用量和纖度不同，拉伸強(qiáng)力也會(huì)降低，并且打褶后褶角頂部由于不耐褶，經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷裂，所以不適合用作骨材材料。本發(fā)明的過(guò)濾材料中的骨材層至少采用聚酯纖維，優(yōu)選使用尼龍纖維(楊氏模量高)和聚酯纖維(價(jià)格比較低廉)混合制造出骨材材料，因?yàn)榇朔N骨材不僅價(jià)格低廉、強(qiáng)度較高，而且打褶性能較好。骨材的克重一般在10500g/m2之間，優(yōu)選30100g/m2。因?yàn)榭酥卦?0100g/m2之間的話(huà)，后續(xù)打褶加工比較容易；壓損也會(huì)比較低，這類(lèi)骨材更適用于制作濾材?？紤]到后續(xù)打褶性能以及打褶后濾芯的低壓損，骨材的厚度一般在0.13.0mm之間，優(yōu)選0.31.0mmo另外，也可以通過(guò)在骨材上添加機(jī)能性藥劑來(lái)賦予骨材的高機(jī)能性。比如，阻燃劑、發(fā)水劑、抗過(guò)敏藥劑、抗病毒藥劑、防霉劑、抗菌劑、親水劑、除臭劑、防蟲(chóng)劑等至少一種。而且，也可以使用顏料和/或染料等材料對(duì)骨材上色。當(dāng)然，骨材層也可以由不同纖度的纖維所構(gòu)成。所形成的過(guò)濾材料可以是由一層過(guò)濾層(或兩層過(guò)濾層或多層過(guò)濾層)與一層骨材層(或兩層骨材層或多層骨材層)構(gòu)成。若從捕集效率方面考慮的話(huà)，過(guò)濾層和/或骨材層優(yōu)選多層，因?yàn)檫@樣可以具有更加優(yōu)越的捕集效率；當(dāng)然若從壓損方面考慮的話(huà)，如果過(guò)濾材料由多層過(guò)濾層和多層骨材層構(gòu)成，這樣會(huì)導(dǎo)致壓損的增加，造成堵塞；而骨材層越多，其支撐效果也越好，但由于層次的增加同時(shí)也會(huì)使加工工藝復(fù)雜，增加成本。故過(guò)濾層及骨材層應(yīng)根據(jù)具體使用情況等選擇合適的層數(shù)。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料的捕集效率在10.0%99.9999%，優(yōu)選捕集效率在80.0%99.9999%之間。捕集效率越高對(duì)灰塵的攔截效果越好，攔截后出去的空氣質(zhì)量越好。本發(fā)明的過(guò)濾材料的捕集效率是指在迎面風(fēng)速6.5m/min的空氣通過(guò)濾材，用粒子計(jì)數(shù)器(日本RI0N公司制)測(cè)定濾材上下流的空氣粒子數(shù)(粒徑0.30.5um)，從而算出該濾材的捕集效率。本發(fā)明形成的不同纖度、不同厚度的過(guò)濾材料，可具有不同的捕集效率，根據(jù)使用場(chǎng)所不同選擇具有合適的捕集效率的過(guò)濾材料。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料中的過(guò)濾層優(yōu)選熔噴法制成的纖維網(wǎng)層，這里的纖維網(wǎng)層為1層纖維網(wǎng)，或2層纖維網(wǎng)，或?yàn)橛刹煌睆椒秶纬傻亩鄬永w維層。熔噴法是指將聚合物從模頭噴絲孔中擠出，形成熔體細(xì)流，加熱的拉伸空氣從模頭噴絲孔兩側(cè)風(fēng)道高速吹出，對(duì)聚合物熔體細(xì)流進(jìn)行拉伸，冷卻空氣在模頭下方一定位置從兩側(cè)補(bǔ)入，使纖維冷卻結(jié)晶，另外在冷卻空氣裝置下方也可設(shè)置噴霧裝置，進(jìn)一步對(duì)纖維進(jìn)行快速冷卻。在接受裝置的成網(wǎng)簾下方設(shè)真空抽吸裝置，使經(jīng)過(guò)高速氣流拉伸成形的超細(xì)纖維均勻地收集在接受裝置的成網(wǎng)簾(或滾筒)上，依靠自身粘合或其他加固方法形成熔噴非織造材料。熔噴材料具有纖維細(xì)、孔隙多并且孔隙尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的過(guò)濾材料。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料是由不同直徑范圍的纖維網(wǎng)所組成，不同直徑范圍的纖維網(wǎng)可以只是過(guò)濾層中的多層纖維網(wǎng)或骨材層中的多層纖維網(wǎng)，也可以是過(guò)濾層與骨材層中的纖維網(wǎng)。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料，形成其過(guò)濾層纖維網(wǎng)的纖維直徑為0.0550i!m，優(yōu)選0.130i!m。纖維直徑越小，其細(xì)度就越細(xì)，形成纖維網(wǎng)中相應(yīng)的孔隙就小，而孔隙越小對(duì)灰塵的攔截效果越好。但纖維直徑越小，對(duì)于熔噴工藝要求越高，如對(duì)拉伸用熱空氣速度要求就越高。同時(shí)纖維交叉疊合所形成的孔徑對(duì)過(guò)濾材料的性能也有較大的影響。過(guò)濾層無(wú)紡布的平均孔徑為550iim，骨材層無(wú)紡布的平均孔徑為50150iim，過(guò)濾層與骨材層所形成的不同范圍的孔徑可以起到分層梯度過(guò)濾的作用。對(duì)于孔徑的分布范圍，如果過(guò)濾層無(wú)紡布的平均孔徑在50ym以上的話(huà)，就不能捕集微小粉塵；在5ym以下的話(huà)，就會(huì)造成壓損很高，影響使用效果。另外，如果本發(fā)明骨材層無(wú)紡布的平均孔徑在150ym以上的話(huà)，就起不到過(guò)濾效果；而在50ym以下的話(huà)，就起不到優(yōu)化結(jié)構(gòu)、分層梯度過(guò)濾的作用。作為本發(fā)明空氣過(guò)濾材料過(guò)濾層的熔噴無(wú)紡布，可通過(guò)帶電加工使其保持高帶電及永久帶電性，使其捕集性能更加優(yōu)越。比如，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、4-甲基正戊烯、3-甲基正丁烯、聚苯硫醚、PEEK、PES、PAR、聚酰胺亞胺、PEI、聚酰亞胺、PBO、PSF、PBT、聚碳酸酯、芳香族聚酯、PTFE、聚氯三氟乙烯、PVDF、PVF、PCTFE、聚四氟乙烯和丙烯共混物、PFA等都可以使用。上述帶電加工方法有好多種，如高壓帶電、摩擦帶電、一定壓力的水流帶電、有機(jī)溶劑或者與水的混合液通過(guò)無(wú)紡布后，迅速干燥帶電方法等。高壓帶電的話(huà)，在15KV/cm以上，優(yōu)選20KV/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度。而有機(jī)溶劑通過(guò)無(wú)紡布后迅速干燥的方法，就是使用無(wú)紡布的誘電率2倍以上的液體浸濕該無(wú)紡布后脫濕的方法。另外，熔噴無(wú)紡布的克重，在5100g/m2，優(yōu)選1040g/m2。因?yàn)?0g/m2以上的話(huà)，捕集效率會(huì)增加，而40g/m2以下的話(huà)，壓損不會(huì)很高。另外，在靜電加工時(shí)，熔噴無(wú)紡布上使用的從光穩(wěn)定劑以及三嗪系化合物種選擇的至少一種的化合物，可以改善耐候性，使耐候性提高。這些化合物中，優(yōu)選光穩(wěn)定劑。光穩(wěn)定劑的話(huà)，有聚((6-(1、1、3、3_四甲基丁基)亞氨-1、3、5-三嗪-2，4-二基((2、2、6、6_四甲基4-哌啶)亞氨)環(huán)己烷((2、2、6、6_四甲基4-哌啶)亞氨))汽巴特種品化學(xué)公司、CHIMASSORB(R)944LD)，琥珀酸二甲基(2-羥乙基)-4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶重縮合物(汽巴特種品化學(xué)公司、Tinuvin(R)622LD)、2_(3，5-丁基-4-羥基苯)-2-正丁基丙二酸(1,2,2,6,6-甲基-4-哌啶)(汽巴特種品化學(xué)公司、CHIMASSORB(R)144)等。而且，對(duì)于三嗪類(lèi)添加劑前面講的聚((6-(1、1、3、3_四甲基丁基)亞氨-1、3、5-三嗪-2，4-二基((2、2、6、6_四甲基4-哌啶)亞氨)環(huán)己烷((2、2、6、6_四甲基4-哌啶)亞氨))汽巴特種品化學(xué)公司、CHIMASS0RB(R)944LD)、2-(4，6-聯(lián)苯-1，3，5-三嗪-2-基)-5_己氧基-苯酚(汽巴特種品化學(xué)公司、Tinuvin(R)1577FF)等都可以。光穩(wěn)定劑化合物以及/或三嗪系化合物的含有量，雖然沒(méi)有特別限定，若是含有聚烯烴的話(huà)，其含量在相對(duì)于熔噴無(wú)紡布總重量的0.55.0%重量比范圍內(nèi)較好，當(dāng)然0.73%重量比范圍最好。而且，如果是附著在無(wú)紡布表面的話(huà)，其含量在相對(duì)于熔噴無(wú)紡布總重量的0.15.0%重量比范圍內(nèi)較好。而且，除上述化合物以外，一般用于帶電加工無(wú)紡布，比如熱安定劑、耐候劑、聚合防止劑等都可以使用。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料，過(guò)濾層與骨材層之間的粘合是通過(guò)化學(xué)粘合劑、低熔點(diǎn)纖維或超聲波復(fù)合方式加工而成的。粘合加工可以采用化學(xué)粘合顆粒或乳液噴灑在過(guò)濾層或骨材層上面，再經(jīng)過(guò)一定溫度后，覆蓋上骨材層或過(guò)濾層?；蛟谶^(guò)濾層或骨材層上面覆蓋一層低熔點(diǎn)纖維或纖維網(wǎng)，再經(jīng)過(guò)一定溫度后，覆蓋上骨材層或過(guò)濾層。也可以采用超聲波振動(dòng)熔融和軋輥類(lèi)機(jī)械等復(fù)合方式進(jìn)行復(fù)合加工。由于帶電加工無(wú)紡布受高溫條件影響電荷會(huì)失效的原因，在帶電無(wú)紡布貼合的場(chǎng)合，一般不使用130度以上的高溫條件。關(guān)于低熔點(diǎn)粉末的使用方法，110度左右的溫度貼合的話(huà)較好，而且貼合好后通氣度降低較少的方法最好。低熔點(diǎn)粉末的話(huà)，有EVA和聚乙烯等，其中對(duì)于硬化型樹(shù)脂，也可以使用濕氣硬化型樹(shù)脂在空氣中濕氣貼合。本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料可以應(yīng)用于在空氣過(guò)濾領(lǐng)域中。至于濾材的形式，可以平面狀形式，也可以蜂巢型或者褶皺型，優(yōu)選占用較小容積而過(guò)濾面積較大的濾材形式。由本發(fā)明的空氣過(guò)濾材料所形成的濾芯，包括為了把空氣中各種各樣的粉塵捕集后提供干凈的空氣而用于捕集粉塵的濾材，和濾材周?chē)目虿?體等附屬物?？虿?體的話(huà)，有樹(shù)脂、金屬、合板、厚紙板以及編織物、無(wú)紡布等有纖維構(gòu)造的材料。濾材和邊框材/體的接合方法，可以將濾材和框材/體通過(guò)氣密性好的樹(shù)脂固定粘合起來(lái)，也可以通過(guò)設(shè)計(jì)成濾材和框材/體可以自由分離交換形式。對(duì)于樹(shù)脂粘合的場(chǎng)合，粘合用樹(shù)脂優(yōu)選氣密性較好的環(huán)氧樹(shù)脂、氨基甲酸酯。具體實(shí)施例方式本發(fā)明中各物性的測(cè)試方法如下(1)平均孔徑[μπι]使用多孔材料自動(dòng)孔徑測(cè)定裝置Perm-Porometer(PMI公司制)，通過(guò)冒泡法(ASTM-316-86)算出平均孔徑。測(cè)定樣品的直徑為25mm。關(guān)于測(cè)定溶液，當(dāng)測(cè)試孔徑在ISOum以下的材料時(shí)，使用Galwick，而如果孔徑超過(guò)ISOum的話(huà)，則用純水測(cè)試。通過(guò)以上測(cè)定裝置得到的結(jié)果作為平均孔徑(MeanFlowPoreDiameter)。在測(cè)定樣品中的任意5個(gè)地方取樣并且測(cè)定，得到平均值。(2)捕集効率[%]把片狀的濾材放到0.Im2開(kāi)口面積的機(jī)器上，固定住，使面風(fēng)速6.5m/min的空氣通過(guò)測(cè)定濾材，用粒子計(jì)數(shù)器(日本RION公司制)測(cè)定濾材上下流的空氣粒子數(shù)(粒徑0.30.5um)，從而算出該測(cè)定濾材的捕集效率，其計(jì)算公式如下捕集效率(％)=1_(下流粒子數(shù)/上流粒子數(shù))X100，在測(cè)定樣品中的任意5個(gè)地方取樣并且測(cè)定，得到平均值。實(shí)施例1一種空氣過(guò)濾材料，從空氣流入側(cè)到空氣流出側(cè)采用以下結(jié)構(gòu)，骨材層/過(guò)濾層(帶電無(wú)紡布1)，其中骨材層為平均直徑15um、平均孔徑IlOum的聚酯纖維化學(xué)粘合無(wú)紡布，最上層帶電無(wú)紡布1為纖維直徑6.2um、平均孔徑121um的熔噴無(wú)紡布。測(cè)定該濾材對(duì)0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例2一種空氣過(guò)濾材料，從空氣流入側(cè)到空氣流出側(cè)采用以下結(jié)構(gòu)，骨材層/過(guò)濾層(帶電無(wú)紡布1)，其中骨材層為平均直徑15um、平均孔徑IlOum的聚酯纖維/尼龍纖維化學(xué)粘合無(wú)紡布，最上層帶電無(wú)紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無(wú)紡布。測(cè)定該濾材對(duì)0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例3—種空氣過(guò)濾材料，從空氣流入側(cè)到空氣流出側(cè)采用以下結(jié)構(gòu)，骨材層/過(guò)濾層(帶電無(wú)紡布1/帶電無(wú)紡布2)，其中骨材層為平均直徑15um、平均孔徑llOum的聚酯纖維/尼龍纖維化學(xué)粘合無(wú)紡布，最上層帶電無(wú)紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無(wú)紡布，中間帶電無(wú)紡布1為纖維直徑6.2um、平均孔徑121um的熔噴無(wú)紡布。測(cè)定該濾材對(duì)0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例4一種空氣過(guò)濾材料，從空氣流入側(cè)到空氣流出側(cè)采用以下結(jié)構(gòu)，骨材層/過(guò)濾層(帶電無(wú)紡布1/帶電無(wú)紡布2)，其中骨材層為平均直徑20um、平均孔徑95um的聚酯纖維化學(xué)粘合無(wú)紡布，最上層帶電無(wú)紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無(wú)紡布，中間帶電無(wú)紡布2為纖維直徑13um、平均孔徑121um的熔噴無(wú)紡布。測(cè)定該濾材對(duì)0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見(jiàn)表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種空氣過(guò)濾材料，其特征在于構(gòu)成該過(guò)濾材料的過(guò)濾層和骨材層均至少由一層纖維網(wǎng)所組成，所述骨材層中至少含有聚酯纖維。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于該過(guò)濾材料的捕集效率為10.099.9999%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于該過(guò)濾材料是由不同直徑范圍的纖維網(wǎng)所組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于形成所述過(guò)濾層中纖維網(wǎng)的纖維直徑為0.0550iim。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于所述過(guò)濾層中的纖維網(wǎng)為熔噴無(wú)紡布。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于所述熔噴無(wú)紡布是經(jīng)過(guò)帶電加工的。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過(guò)濾材料，其特征在于該過(guò)濾材料中過(guò)濾層與骨材層之間的粘合是通過(guò)化學(xué)粘合劑、低熔點(diǎn)纖維或超聲波復(fù)合方式加工而成的。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種空氣過(guò)濾材料，該過(guò)濾材料由起過(guò)濾作用的過(guò)濾層和起支撐作用的骨材層所組成，且這里的過(guò)濾層和骨材層均至少由一層纖維網(wǎng)所形成，其中骨材層中至少含有聚酯纖維。該過(guò)濾材料不但擁有極好的過(guò)濾性能，其提供支撐作用的骨材層更能增強(qiáng)過(guò)濾材料強(qiáng)度，使過(guò)濾材料具有優(yōu)越使用壽命，且拓展使用范圍。文檔編號(hào)B01D39/16GK101797457SQ201010143409公開(kāi)日2010年8月11日申請(qǐng)日期2010年3月10日優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日發(fā)明者蔡文杰,馬燕男申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司