專利名稱：：一種空氣過濾材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種空氣過濾材料。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展，對環(huán)境的潔凈度要求越來越高，要達(dá)到高等級的空氣潔凈度，所選用的過濾材料就需要有優(yōu)越的過濾性能。目前高效、亞高效等打褶過濾器大部分還在使用玻璃纖維濾紙，這種濾材雖然具有對微細(xì)粒子高效捕集的優(yōu)點，但因其結(jié)構(gòu)密集，孔隙小且少，會導(dǎo)致過濾阻力大。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，如專利CN101352631公開了一種由熔噴非織造布與玻璃纖維紙復(fù)合而成的新型過濾材料，這樣的復(fù)合過濾材料在整體強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，而且還具有優(yōu)越的捕集性能的空氣過濾材料。本發(fā)明的空氣過濾材料，構(gòu)成該過濾材料的過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。骨材一般采用無紡布，這里的無紡布可以是濕式無紡布，也可以是化學(xué)粘合無紡布、熱粘合無紡布、紡粘無紡布或水刺無紡布。其中化學(xué)粘合無紡布是通過化學(xué)粘合的方法將不同種類纖維和不同纖度的纖維混在一起制得，而紡粘無紡布的價格比較低，這兩種都是作為骨材的理想材料。化學(xué)粘合無紡布中所使用的樹脂一般為玻璃化溫度至少在30°C以上，且基本上沒有異味的丙烯酸樹脂、苯乙烯丙烯酸樹脂、丙烯酸樹脂/環(huán)氧樹脂的混合樹脂。形成骨材層無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，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，拉伸強力也會降低，并且打褶后褶角頂部由于不耐褶，經(jīng)常會發(fā)生斷裂，所以不適合用作骨材材料。本發(fā)明的過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(價格比較低廉)混合制造出骨材材料，因為此種骨材不僅價格低廉、強度較高，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。因為克重在30100g/m2之間的話，后續(xù)打褶加工比較容易；壓損也會比較低，這類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，也可以通過在骨材上添加機能性藥劑來賦予骨材的高機能性。比如，阻燃劑、發(fā)水劑、抗過敏藥劑、抗病毒藥劑、防霉劑、抗菌劑、親水劑、除臭劑、防蟲劑等至少一種。而且，也可以使用顏料和/或染料等材料對骨材上色。當(dāng)然，骨材層也可以由不同纖度的纖維所構(gòu)成。所形成的過濾材料可以是由一層過濾層(或兩層過濾層或多層過濾層)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，過濾層和/或骨材層優(yōu)選多層，因為這樣可以具有更加優(yōu)越的捕集效率；當(dāng)然若從壓損方面考慮的話，如果過濾材料由多層過濾層和多層骨材層構(gòu)成，這樣會導(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也會使加工工藝復(fù)雜，增加成本。故過濾層及骨材層應(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)明的過濾材料的捕集效率是指在迎面風(fēng)速6.5m/min的空氣通過濾材，用粒子計數(shù)器(日本RI0N公司制)測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、不同厚度的過濾材料，可具有不同的捕集效率，根據(jù)使用場所不同選擇具有合適的捕集效率的過濾材料。本發(fā)明的空氣過濾材料中的過濾層優(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)，或為由不同直徑范圍形成的多層纖維層。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，是一種性能優(yōu)良的過濾材料。本發(fā)明的空氣過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)，也可以是過濾層與骨材層中的纖維網(wǎng)。本發(fā)明的空氣過濾材料，形成其過濾層纖維網(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，而孔隙越小對灰塵的攔截效果越好。但纖維直徑越小，對于熔噴工藝要求越高，如對拉伸用熱空氣速度要求就越高。同時纖維交叉疊合所形成的孔徑對過濾材料的性能也有較大的影響。過濾層無紡布的平均孔徑為550iim，骨材層無紡布的平均孔徑為50150iim，過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濾的作用。對于孔徑的分布范圍，如果過濾層無紡布的平均孔徑在50ym以上的話，就不能捕集微小粉塵；在5ym以下的話，就會造成壓損很高，影響使用效果。另外，如果本發(fā)明骨材層無紡布的平均孔徑在150ym以上的話，就起不到過濾效果；而在50ym以下的話，就起不到優(yōu)化結(jié)構(gòu)、分層梯度過濾的作用。作為本發(fā)明空氣過濾材料過濾層的熔噴無紡布，可通過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、有機溶劑或者與水的混合液通過無紡布后，迅速干燥帶電方法等。高壓帶電的話，在15KV/cm以上，優(yōu)選20KV/cm的電場強度。而有機溶劑通過無紡布后迅速干燥的方法，就是使用無紡布的誘電率2倍以上的液體浸濕該無紡布后脫濕的方法。另外，熔噴無紡布的克重，在5100g/m2，優(yōu)選1040g/m2。因為10g/m2以上的話，捕集效率會增加，而40g/m2以下的話，壓損不會很高。另外，在靜電加工時，熔噴無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，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，對于三嗪類添加劑前面講的聚((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，雖然沒有特別限定，若是含有聚烯烴的話，其含量在相對于熔噴無紡布總重量的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，如果是附著在無紡布表面的話，其含量在相對于熔噴無紡布總重量的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)明的空氣過濾材料，過濾層與骨材層之間的粘合是通過化學(xué)粘合劑、低熔點纖維或超聲波復(fù)合方式加工而成的。粘合加工可以采用化學(xué)粘合顆?；蛉橐簢姙⒃谶^濾層或骨材層上面，再經(jīng)過一定溫度后，覆蓋上骨材層或過濾層?；蛟谶^濾層或骨材層上面覆蓋一層低熔點纖維或纖維網(wǎng)，再經(jīng)過一定溫度后，覆蓋上骨材層或過濾層。也可以采用超聲波振動熔融和軋輥類機械等復(fù)合方式進(jìn)行復(fù)合加工。由于帶電加工無紡布受高溫條件影響電荷會失效的原因，在帶電無紡布貼合的場合，一般不使用130度以上的高溫條件。關(guān)于低熔點粉末的使用方法，110度左右的溫度貼合的話較好，而且貼合好后通氣度降低較少的方法最好。低熔點粉末的話，有EVA和聚乙烯等，其中對于硬化型樹脂，也可以使用濕氣硬化型樹脂在空氣中濕氣貼合。本發(fā)明的空氣過濾材料可以應(yīng)用于在空氣過濾領(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濾面積較大的濾材形式。由本發(fā)明的空氣過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，和濾材周圍的框材/體等附屬物?？虿?體的話，有樹脂、金屬、合板、厚紙板以及編織物、無紡布等有纖維構(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/體通過氣密性好的樹脂固定粘合起來，也可以通過設(shè)計成濾材和框材/體可以自由分離交換形式。對于樹脂粘合的場合，粘合用樹脂優(yōu)選氣密性較好的環(huán)氧樹脂、氨基甲酸酯。具體實施例方式本發(fā)明中各物性的測試方法如下(1)平均孔徑[μπι]使用多孔材料自動孔徑測定裝置Perm-Porometer(PMI公司制)，通過冒泡法(ASTM-316-86)算出平均孔徑。測定樣品的直徑為25mm。關(guān)于測定溶液，當(dāng)測試孔徑在ISOum以下的材料時，使用Galwick，而如果孔徑超過ISOum的話，則用純水測試。通過以上測定裝置得到的結(jié)果作為平均孔徑(MeanFlowPoreDiameter)。在測定樣品中的任意5個地方取樣并且測定，得到平均值。(2)捕集効率[%]把片狀的濾材放到0.Im2開口面積的機器上，固定住，使面風(fēng)速6.5m/min的空氣通過測定濾材，用粒子計數(shù)器(日本RION公司制)測定濾材上下流的空氣粒子數(shù)(粒徑0.30.5um)，從而算出該測定濾材的捕集效率，其計算公式如下捕集效率(％)=1_(下流粒子數(shù)/上流粒子數(shù))X100，在測定樣品中的任意5個地方取樣并且測定，得到平均值。實施例1一種空氣過濾材料，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/過濾層(帶電無紡布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)粘合無紡布，最上層帶電無紡布1為纖維直徑6.2um、平均孔徑121um的熔噴無紡布。測定該濾材對0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見表1。實施例2一種空氣過濾材料，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/過濾層(帶電無紡布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)粘合無紡布，最上層帶電無紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無紡布。測定該濾材對0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見表1。實施例3—種空氣過濾材料，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/過濾層(帶電無紡布1/帶電無紡布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)粘合無紡布，最上層帶電無紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無紡布，中間帶電無紡布1為纖維直徑6.2um、平均孔徑121um的熔噴無紡布。測定該濾材對0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見表1。實施例4一種空氣過濾材料，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/過濾層(帶電無紡布1/帶電無紡布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)粘合無紡布，最上層帶電無紡布1為纖維直徑0.6um、平均孔徑104um的熔噴無紡布，中間帶電無紡布2為纖維直徑13um、平均孔徑121um的熔噴無紡布。測定該濾材對0.30.5um的空氣粒子的捕集效率和壓力損失，具體結(jié)果見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種空氣過濾材料，其特征在于構(gòu)成該過濾材料的過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所述空氣過濾材料，其特征在于該過濾材料的捕集效率為10.099.9999%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過濾材料，其特征在于該過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所述空氣過濾材料，其特征在于形成所述過濾層中纖維網(wǎng)的纖維直徑為0.0550iim。5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述空氣過濾材料，其特征在于所述過濾層中的纖維網(wǎng)為熔噴無紡布。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述空氣過濾材料，其特征在于所述熔噴無紡布是經(jīng)過帶電加工的。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述空氣過濾材料，其特征在于該過濾材料中過濾層與骨材層之間的粘合是通過化學(xué)粘合劑、低熔點纖維或超聲波復(fù)合方式加工而成的。全文摘要本發(fā)明公開了一種空氣過濾材料，該過濾材料由起過濾作用的過濾層和起支撐作用的骨材層所組成，且這里的過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。該過濾材料不但擁有極好的過濾性能，其提供支撐作用的骨材層更能增強過濾材料強度，使過濾材料具有優(yōu)越使用壽命，且拓展使用范圍。文檔編號B01D39/16GK101797457SQ201010143409公開日2010年8月11日申請日期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,馬燕男申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司