一種過濾材料及其生產方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明公開一種過濾材料及其生產方法和用途，該過濾材料包括無紡布層與活性炭顆粒層，所述無紡布中含有阻燃纖維、普通聚酯纖維和皮芯復合纖維，所述活性炭顆粒的平均粒徑為20～80μm。本發(fā)明的過濾材料不僅捕集效率高、吸附性強，而且環(huán)保，工藝簡單、阻燃性好，可應用于空氣過濾領域，如空氣凈化器濾芯、室內空調用濾芯、汽車空調濾芯。
【專利說明】一種過濾材料及其生產方法和用途
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過濾材料及其生產方法和用途。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也日趨嚴重，工業(yè)廢氣、汽車尾氣等嚴重影響到人們的健康生活。人們對空氣的清潔度有了更高的要求，因此開發(fā)出了一種除塵、除臭的空氣凈化材料。但人們往往忽略了空氣凈化材料的阻燃功能，因為在現代生活中，排除天災和戰(zhàn)爭外，主要的災難就是由于人們疏忽造成的火災。而紡織品由于它本身的結構性質又是引發(fā)火災的主要材料，據統(tǒng)計，由于紡織品引起的火災高達50%以上。因此很有必要開發(fā)出一種具有阻燃性的過濾材料，降低火災發(fā)生的風險，從而能大大提高產品的安全性。
[0003]如中國專利CN201921594公開了一種含有活性炭顆粒的無熔劑型濾材，該無溶劑型濾材包括以熱熔合方式直接復合的至少三層無紡布濾層，其中，位于中間層的無紡布濾層上亦以熱熔合方式附著有活性炭顆粒。該實用新型是通過熱熔合方式，利用無紡布受熱時產生的粘性將活性炭顆粒直接粘附在無紡布，采用這種方式的話，在后續(xù)的加工過程中容易造成活性炭顆粒從無紡布上脫落，而且該無紡布不具有阻燃性。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種捕集效率高、吸附性強、阻燃性良好的空氣過濾材料及其用途。
[0005]本發(fā)明的技術解決方案是:本發(fā)明的過濾材料，該過濾材料包括無紡布層與活性炭顆粒層，所述無紡布中含有阻燃纖維、普通聚酯纖維和皮芯復合纖維，所述活性炭顆粒的平均粒徑為20?80 μ m。上述無紡布的層數優(yōu)選一層，如果無紡布層數越多的話，空氣阻力就越大，能耗也會越高，這樣容易造成粒子堵塞，而且層數的增加也會使加工工藝復雜，增加加工成本。上述無紡布層中的皮芯復合纖維能起到化學粘結劑的作用，阻燃纖維能起到阻燃的作用。上述活性炭顆粒層可以吸附空氣中的有毒、異味的粒子。上述活性炭顆粒的平均粒徑為20?80 μ m,如果活性炭顆粒的平均粒徑小于20 μ m,活性炭顆粒鋪在無紡布層上就會從纖維的空隙中漏出；如果活性炭顆粒的粒徑大于80 μ m，不容易粘附在無紡布上?；钚蕴款w粒的平均粒徑優(yōu)選35?50 μ m，平均粒徑優(yōu)選在該范圍內的話，活性炭顆粒更容易滲透至纖維層內部。
[0006]本發(fā)明的過濾材料，上述阻燃纖維的含量為10?30重量％、普通聚酯纖維的含量為40?80重量％、皮芯復合纖維的含量為10?30重量％。從纖維之間的粘合方面考慮的話，皮芯復合纖維的含量越高，粘合的越牢靠，但從成本方面考慮的話，皮芯復合纖維的含量越高，成本就越大，綜合考慮到粘合的牢度和成本的降低，優(yōu)選無紡布中含有10?30重量％的皮芯復合纖維。
[0007]本發(fā)明的過濾材料，所述阻燃纖維為磷系阻燃劑與普通聚酯切片共聚紡絲而得的纖維。磷系阻燃劑的阻燃效果比鹵素阻燃劑好，而且磷系阻燃劑不會產生有毒氣體，而鹵素阻燃劑在燃燒過程中會產生HCl、HBr等有害氣體。
[0008]本發(fā)明的過濾材料，上述皮芯復合纖維中皮成分為低熔點纖維、芯成分為普通聚酯纖維。低熔點共聚酯纖維的熔點為Iio?120°C，熔融低熔點共聚酯纖維，使皮芯纖維相
互結合在一起。
[0009]本發(fā)明的過濾材料，上述活性炭顆粒層的克重為15?90g/m2。如果活性炭顆粒層的克重小于15g/m2的話，對異味、異物的吸附能力就越差；如果活性炭顆粒層的克重大于90g/m2的話，雖對異味、異物的吸附能力很強，但同時濾材阻力越大，成本越高，活性炭就容易掉落，且不易打褶。
[0010]本發(fā)明的過濾材料為白色，沒有進行染色是為了減少加工工序又環(huán)保，而且通過肉眼就能觀察到活性炭顆粒是否均勻地附著在無紡布層上。
[0011]本發(fā)明過濾材料的生產方法包括如下步驟:
(1)無紡布層的制備:采用10?30重量％阻燃纖維、40?80重量％的普通聚酯纖維和10?30重量％的皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為160?200°C、速度為10?15m/min的熱風箱進行熱粘合,制得的纖維網作為無紡布層；
(2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為20?80μπι的活性炭顆粒加入所述溶液中，攪拌后制得混合溶液；
(3)活性炭顆粒層的制備:將上述混合溶液噴涂于無紡布的單面，然后進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層；
(4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶或與其他無紡布復合后再打褶，最終制得成品。
[0012]上述步驟(I)中熱風箱的溫度為160?200°C，速度為10?15m/min，因為皮芯復合纖維的熔點為110?120°C，所以設定熱風箱的溫度為160?200°C，該溫度能使皮芯復合纖維充分熔融，使得皮芯復合纖維起到粘結的作用。
[0013]為了能使活性炭顆粒在水中均勻分散并達到飽和，活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為40?60%。
[0014]上述步驟(3)中至少采用I個噴嘴對無紡布的一面進行噴淋,噴嘴的孔徑為5mm、孔數為50個。噴淋混合溶液后，再在溫度為120?150°C、速度為10?20m/min之間對無紡布進行干燥處理，如果干燥溫度低于120°C，導致干燥不良，活性炭顆粒就不能穩(wěn)定地粘附在無紡布上；如果干燥溫度高于150°C，會影響濾材的其他性能。如果速度慢于10m/min，就會導致能耗增加；如果速度快于20m/min，由于干燥不良，活性炭顆粒就不能充分地粘附在無紡布上。
[0015]上述步驟(4)中可以將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶，也可以與其他無紡布復合再打褶。其他無紡布可以為熔噴無紡布，兩者的復合方式是通過低熔點熱熔膠粉進行復合的，最終形成熔噴活性炭過濾材料。
[0016]本發(fā)明過濾材料的燃燒速度為O?40mm/s，燃燒速度越低越好，說明過濾材料的阻燃性好。若在規(guī)定的距離內自行熄滅，則表示該過濾材料不燃。
[0017]本發(fā)明過濾材料的捕集效率在40?99.99%，優(yōu)選捕集效率85?99.99%，捕集效率越高對灰塵的攔截效果越好，攔截后出去的空氣質量就越好。
[0018]本發(fā)明的空氣過濾材料不僅捕集效率高、吸附性強，而且環(huán)保，工藝簡單、阻燃性好，可應用于空氣過濾領域，如空氣凈化器濾芯、室內空調用濾芯、汽車空調濾芯。
【具體實施方式】
[0019]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，本說明書中性能測試方法如下。
[0020]【捕集效率】
把片裝的過濾材料放到0.1m2開口面積的機器上，固定住，在面風速6.5m/min的空氣通過，用粒子計數器(日本RION公司制)測定過濾材料上下流的空氣粒子數(粒徑0.3~
0.5μηι),從而計算出該測定過濾材料的捕集效率,其計算公式如下:捕集效率(%)=1_(下流粒子數/上流粒子數)X 100%。在測定樣品中的任意5個地方取樣并且測定，得到平均值。
[0021]【燃燒速度】
燃燒樣品的尺寸為IOOmmX 356mm,將阻燃實驗機的火焰調整至規(guī)定高度38mm,當火焰到達距離試樣實驗端38mm計時開始,燃燒254mm停止計時,如果中途火焰熄滅,記下燃燒時間，
燃燒速度:V=S/T
S:燃燒距離(mm) ；T:燃燒時間(s)； 如果火焰未到試樣前端38mm處自行熄滅，判斷為不燃。
[0022]【活性炭顆粒的平均粒徑】
根據JIS K1474-2007中6.3粒度和6.4粒度分布測定活性炭顆粒的平均粒徑。
[0023]【活性炭顆粒的克重】
未噴涂活性炭顆粒的過濾材料克重為M1，噴涂活性炭顆粒且干燥后的過濾材料克重為M2，活性炭顆粒的克重為M，其計算公式如下:M=M2- M10
[0024]實施例1
Cl)無紡布層的制備:采用15重量％阻燃纖維、60重量％普通聚酯纖維和25重量％皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為180°C、速度為IOm/min的熱風箱進行熱粘合，制得的纖維網作為無紡布層；
(2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為30~40μπι的活性炭顆粒加入上述溶液中，攪拌后制得混合溶液，其中活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為40% ；
(3)活性炭顆粒層的制備:將制得的混合溶液通過導液泵再至噴孔，采用2個噴嘴對無紡布的單面進行噴淋，然后在溫度為130°C、速度為15m/min進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層；
(4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶，最終制得本發(fā)明的過濾材料，其物性參見表1。
[0025]實施例2
Cl)無紡布層的制備:采用20重量％阻燃纖維、50重量％普通聚酯纖維和30重量％皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為180°C、速度為IOm/min的熱風箱進行熱粘合，制得的纖維網作為無紡布層；
(2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為40~50μπι的活性炭顆粒加入上述溶液中，攪拌后制得混合溶液，其中活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為50% ；
(3)活性炭顆粒層的制備:將制得的混合溶液通過導液泵再至噴孔，采用2個噴嘴對無紡布的單面進行噴淋，然后在溫度為130°C、速度為15m/min進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層；
(4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶，最終制得本發(fā)明的過濾材料，其物性參見表I。
[0026]實施例3
Cl)無紡布層的制備:采用25重量％阻燃纖維、50重量％普通聚酯纖維和25重量％皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為180°C、速度為IOm/min的熱風箱進行熱粘合，制得的纖維網作為無紡布層；
(2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為50?60μπι的活性炭顆粒加入上述溶液中，攪拌后制得混合溶液，其中活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為60% ；
(3)活性炭顆粒層的制備:將制得的混合溶液通過導液泵再至噴孔，采用兩個噴嘴對無紡布的單面進行噴淋，然后在溫度為130°C、速度為15m/min進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層；
(4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布與熔噴無紡布復合后再打褶，最終制得本發(fā)明的過濾材料，其物性參見表I。
[0027]比較例I
(1)無紡布層的制備:采用75重量％普通聚酯纖維和25重量％皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為180°C、速度為10m/min的熱風箱進行熱粘合，制得的纖維網作為無紡布層；
(2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為10?20μπι的活性炭顆粒加入上述溶液中，攪拌后制得混合溶液，其中活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為50% ；
(3)活性炭顆粒層的制備:將制得的混合溶液通過到液泵再至噴孔，采用兩個噴嘴對無紡布的單面進行噴淋，然后在溫度為100°C、速度為20m/min進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層；
(4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶，最終制得過濾材料，其物性參見表I。
【權利要求】
1.一種過濾材料，其特征在于:該過濾材料包括無紡布層與活性炭顆粒層，所述無紡布中含有阻燃纖維、普通聚酯纖維和皮芯復合纖維，所述活性炭顆粒的平均粒徑為20?80 μ m0
2.根據權利要求1所述的過濾材料，其特征在于:所述阻燃纖維的含量為10?30重量％、普通聚酯纖維的含量為40?80重量％、皮芯復合纖維的含量為10?30重量％。
3.根據權利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于:所述阻燃纖維為磷系阻燃劑與普通聚酯切片共聚紡絲而得的纖維。
4.根據權利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于:所述皮芯復合纖維中皮成分為低熔點纖維、芯成分為普通聚酯纖維。
5.根據權利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于:所述活性炭顆粒層的克重為15 ?90g/m2。
6.根據權利要求1所述的過濾材料,其特征在于:該過濾材料為白色。
7.—種權利要求1所述的過濾材料的生產方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)無紡布層的制備:采用10?30重量％阻燃纖維、40?80重量％的普通聚酯纖維和10?30重量％的皮芯復合纖維進行混合開松、送入喂棉箱、梳理、鋪網，然后通過溫度為160?200°C、速度為10?15m/min的熱風箱進行熱粘合,制得的纖維網作為無紡布層； (2)混合溶液的制備:將膠粘劑放入水中配成溶液，然后將平均粒徑為20?80μπι的活性炭顆粒加入所述溶液中，攪拌后制得混合溶液； (3)活性炭顆粒層的制備:將上述混合溶液噴涂于無紡布的單面，然后進行干燥處理，粘附在無紡布表面的活性炭顆粒作為活性炭顆粒層； (4)過濾材料的制備:將表面含有活性炭顆粒的無紡布直接打褶或與其他無紡布復合后再打褶，最終制得成品。
8.根據權利要求7所述的過濾材料的生產方法，其特征在于:所述步驟(2)中的活性炭顆粒占整個混合溶液的重量比為40?60%。
9.一種權利要求1所述的過濾材料在空氣過濾領域中的應用。
【文檔編號】B32B33/00GK103657254SQ201210319569
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權日:2012年9月3日
【發(fā)明者】張曉靜 申請人:東麗纖維研究所（中國）有限公司