CN101392703B - 节省燃油的空气滤清器滤纸及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种节省燃油的空气滤清器滤纸及其制造方法，所述滤纸由原纸和涂布在其单面或者是双面的施胶剂组成，克重为110～160g/m²，水性树脂(干基)为原纸质量的5～30％。所述施胶剂的质量百分数组成包括：水性树脂(干基)2～20％，粉末状功能材料1～20％，水60～80％。所述粉末状功能材料为具有远红外发射性质和释放负离子特性的电气石矿粉末、稀土锆氧化物与氧化铝的熔融体粉末、稀土锆氧化物与氧化钛或稀土锆氧化物与氧化锌等熔融体粉末中的一种以上。用本发明的滤纸，可节省3～10％的燃油，但发动机的动力增加5～20％。发动机噪音减少10分贝以上，尾气排放污染物减少10～30％以上。

Description

节省燃油的空气滤清器滤纸及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种适合配置在空气滤清器内的部件，用于滤除进入汽车发动机空气中的灰尘。

背景技术

现有的燃油发动机，过滤助燃空气的空气滤清器所使用的过滤介质，为滤纸或毛毡。这两种材料滤芯，能够滤除进入汽车发动机空气中的固体颗粒杂质，有利于燃烧，减少由于灰尘引起的发动机的早期磨损，使发动机正常运行，延长汽车发动机的使用寿命，这便是以往空气滤清器的功能及设计安装空气滤清器的目的。现有的机动车用空气滤清器，都只是将空气滤清并提供辅助发动机燃烧燃油的干净助燃空气，都是自然地助燃，并没有增进辅助提高燃烧率的功效。在这种情况下，空气中的空气分子一般形成较大的分子团，这些大分子团阻碍了燃料和氧分子的充分混合，燃油燃烧不够充分就被迅速排到环境中，成为有害气体和烟尘的主要成份。如何进一步提高燃油的燃烧效率，提高发动机的动力，减少尾气中的有害物质，是本领域不断探索的课题。

目前，大中城市的车尾气烟尘污染，已经引起全社会的普遍关注。汽车尾气污染环境的主要原因在于燃油的不完全燃烧。在影响燃料燃烧的诸多因素中，供给发动机的空气具有重要作用。

近些年来已出现提高燃料燃烧效率的相关技术主要包括增氧燃烧技术、离子燃烧技术、射线活化技术等几种类型。这些方法主要是通过物理或化学方法解决燃料燃烧不完全的问题。国内在提高燃油燃烧效率的相关技术方面也主要集中在增氧燃烧技术、磁化燃烧技术、射线活化技术等几种类型。

美国专利USP2005126550介绍了用交流电产生臭氧和负离子进入内燃机增进燃烧的技术。但它们均以大量消耗电能为代价，应用受到极大限制。

日本专利JP2238212公开了一种内燃机进气处理方法及装置，将产生远红外线的节能贴包裹在空气滤清器的进气管和出气管的外表面，活化空气，促进燃烧。此技术产品使用时红外线需要通过管壁，减弱了产品对空气的活化效果。

中国发明专利CN1987079A介绍了一种汽车空气滤清器，在滤清器滤纸上再复合一层覆膜滤纸，虽然有助于提高对灰尘的滤清效率，但是滤纸对空气的通透性明显降低。

中国实用新型专利CN2903439Y介绍了一种汽车摩托车环保节能装置，其特征主要是在滤清器滤芯前后两侧至少设置有一块远红外辐射功能陶瓷板，由于在滤芯前后至少增加了一定通透性的多孔复合板材，对空气的流动性具有较大的影响。

中国实用新型专利CN201007249Y、CN201007245Y介绍了一种环保节能型柴油内燃机用燃油滤清器滤芯，其特征主要在滤清器滤芯的折形滤纸筒外表面缠绕具有节能环保和固定滤纸双重作用的远红外辐射功能节能带，虽有改善燃油和空气分子活性的功效，但与空气的接触面较小，对燃油和空气分子的作用效果有限。

中国发明专利CN1844654A介绍了一种空气滤清器的滤芯，其主要特征在于这种滤芯过滤部分采用钢纤维材料并由金属滤网包裹而成。虽然用不锈钢纤维材料替代传统的纸或者无纺布避免了对环境的污染和一次性使用的浪费，但对改善空气质量和提高燃油的燃烧效率方面没有充分考虑，而且成本较高。

中国发明专利CN1548211A、CN1463784A介绍了一种内燃机空气滤清器滤芯材料及滤芯，在不改变现有滤清器结构的基础上，用活性碳纤维与蛋白质纤维混合做滤芯，使流过滤芯的空气负电子化，使燃油充分燃烧。这种滤芯材料价格较高，应用受到限制。

中国专利CN200975299Y和CN1362274A分别介绍了一种滤芯触媒网及具有该滤芯触媒网的滤芯件和一种具有远红外能量的空气滤清器心蕊，将具有远红外发射固体材料植入空气滤清器心蕊的底料中，达到改善空气的性质，减少废气排放和延长发动机的使用寿命的目的，但该产品在透气度受到影响，该制备工艺过程周期较长，成本较高，不利于产品的推广。

综上所述，目前出现的提高燃料燃烧效率的相关技术，虽然在提高燃烧效率方面有一定的好的效果，但都具有一些不足，诸如成本较高、燃烧效率提高不大或安装制作工艺复杂等，而且还没有直接应用于空气滤清装置的技术方案，因此需要提出一种新型的用于空气滤清系统的机动车空气滤清器滤芯，在使用时不但具有过滤空气中的沉浮杂质，及时平顺进入发动机中的空气乱流，而且还具有改善进入发动机中的空气性质，提高发动机中燃料燃烧效率的功效，以供各型机动车使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种节省燃油的空气滤清器滤纸及其制造方法，旨在克服上述现有技术的缺点。

本发明将具有远红外发射性质和释放负离子的粉末状功能材料，以适当的粒径和粒径分布范围及比例，在燃油机动车空气滤清器用滤纸的涂布施胶过程中将粉末状功能材料加入施胶剂中，然后在滤纸的涂布施胶过程中将功能性粉末涂布固定在滤纸表面，形成具有功能性的机动车发动机空气滤清器用滤纸。在发动机工作，空气在进入气缸前经过本发明滤纸制作的空气滤清器时，进入机动车燃烧室内的空气与滤清器中滤纸表面的粉末状功能材料发生摩擦，这种粉末状功能材料在气流的摩擦下发射出高强远红外线作用于空气，与空气中所含有的水分子产生共振，令其中的水分子团细微化，分子自由度增加，增大混合气体中油气接触面积；粉末状功能材料与空气摩擦的同时，释放出负氧离子，能充分地与燃油分子均匀结合，使得燃油燃烧更完全，从而大大提高了燃油的燃烧效率，以改善燃烧效果，减少一氧化碳产生，降低有害物排放，延长发动机使用寿命，具有环保、节油功能。

一种机动车发动机空气滤清器用滤纸的涂布施胶剂，质量百分数组成包括：

水性树脂(干基)              2～20％；

粉末状功能材料              1～20％；

水                          60～80％

所述水性树脂为空气滤清器滤纸施胶中通常使用的水性醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液或者是改性施胶剂水性乳液产品中的一种或几种；

所述丙烯酸酯乳液树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸羟基酯；

上述水性树脂初始重量固含量为36～50％，乳胶粒子的平均粒径0.120～0.204μm，粒径D90<0.186μm，一致性<0.13；

所述粉末状功能材料为具有远红外发射性质和释放负离子特性的电气石矿粉末、稀土锆氧化物与氧化铝的熔融体粉末、稀土锆氧化物与氧化钛或稀土锆氧化物与氧化锌等熔融体粉末中的一种以上；

上述的具有远红外发射性质和释放负离子的粉末状功能材料的粒径分布范围为D50<0.5μm，D90<1.0μm；

优选的，所述的机动车发动机空气滤清器用滤纸的涂布施胶剂，还包括：

调色剂                 0.5～1.0％；

上述涂布施胶剂中使用颜料或染料作为调色剂，以调节滤纸的颜色，主要选自亲水性的颜料或染料，如酞菁蓝或联苯胺黄；

上述的发动机空气滤清器滤纸，由原纸和涂布在其单面或者是双面的上述施胶剂组成，克重为110～160g/m²，水性树脂(干基)为原纸质量的5～30％；

所述原纸的纤维为棉纤维、木纤维、化学纤维或其它纤维中的一种或一种以上，纤维长度为2～30mm，纤维中的杂质重量含量小于0.5％，涂布之前的原纸的克重为90～140g/m²。

本发明所述的节省燃油的空气滤清器滤纸的制造方法，包括如下步骤：

将所述涂布施胶剂在30～60℃下，采用涂布机或刮棒涂覆或浸渍于原纸，然后挤压烘干，最后得到具有远红外发射和释放负离子特性的本发明的滤纸；

采用浸渍方法时，浸渍时间为2～15s；

所说的挤压方法可以是双辊挤压等常用的方法，所说的烘干温度为100～150℃之间，干燥时间为2～10min。

采用本发明滤纸制作的滤芯配置在空气滤清器内后，当空气进入机动车燃烧室的过程中，在远红外线能量的作用下，空气中的水分子团细微化，分子自由度增加；在空气运动的过程中，改变流过滤清器滤芯的空气的物理状态，使空气负电子化，以此改善燃油的燃烧状态，提升燃烧效率，提高发动机的使用性能，降低燃料使用量，减少废气排放，具有环保、节油功能。本发明不改变现有空气滤清器的结构，但涉及对现有滤纸产品功能上的改进与性能上的提高，并且提高对灰尘的过滤效率和燃油的燃烧效率。本发明与现有技术相比的优点是，滤清精度高，滤清效率高，空气阻力小，纳污能力强，结构简单，使用方便。机动车上空气滤清器应用本发明产品，可以提高燃烧空气的净化度，增加燃烧空气的供应量，改善燃料燃烧质量，提高热效率，节约燃油，降低内燃机车运用成本，延长发动机的使用寿命。此外本发明专利产品还具有高效节油、环保、成本低廉、使用方便的优点。使用本发明的产品，在不改变现有机动车空气滤清器结构的情况下，用本发明的滤纸替代以往的普通滤纸，大大提高了空气的助燃效果。实际测量和采用传统滤芯的发动机相比较，可节省3～10％的燃油，但发动机的动力却增加5～20％。发动机噪音减少10分贝以上，尾气排放污染物减少10～30％以上，可用于各种类型、各种用途的机动车。

具体实施方式

实施例1

将发射远红外和释放负离子的功能性电气石固体粉末(粒径D50<0.5μm，D90<1.0μm)100g，聚丙烯酸酯乳液2000g(固含量45％，相当于干树脂900g，平均粒径0.149μm，D90<0.177μm)，水4500g，搅拌混合均匀，得到涂布时所需的施胶剂浆料。

并将其预热到60℃，然后将上述涂布施胶剂浆料通过刮棒将其涂布于定量为110g/m²的滤纸的两侧。

将上述涂布有可发射远红外和释放负离子的功能性固体粉末的滤纸在温度分布为100～145℃之间的分段式电热鼓风干燥箱中干燥5min后，得到具有发射远红外和释放负离子的机动车发动机功能性滤纸。

将上述施胶涂布有电气石粉末的机动车发动机空气滤清器用滤纸分别按照GB/T2679.3-1996、GB/T454-1989、GB/T5453-1997、GB/T2679.14-1996进行滤纸挺度、耐破度、透气度、孔径等性能检测，其检测结果列于表1中。

实施例2-6

按照实施例1相同方法和步骤，所不同的是电气石粉末的用量与实施例1不同，电气石粉末的用量和所得滤纸的性能见表1所示。

对比例1

按照实施例1相同的方法和步骤，所不同的是电气石粉末的用量为0，所得滤纸的性能见表1。

表1 不同电气石粉末涂布量对滤纸性能的影响

将实施例6中的滤纸整成滤清器进行测试，可节油5～10％以上，一氧化碳、炭化氢的平均净化率达20～40％以上；同时，由于燃油得到充分燃烧，发动机中未见明显积炭。

Claims (6)

1.一种机动车发动机空气滤清器用滤纸的涂布施胶剂，其特征在于，质量百分数组成包括：

水性树脂(干基)        2～20％；

粉末状功能材料        1～20％；

水                    60～80％

所述粉末状功能材料为具有远红外发射性质和释放负离子特性的电气石矿粉末、稀土锆氧化物与氧化铝的熔融体粉末、稀土锆氧化物与氧化钛或稀土锆氧化物与氧化锌熔融体粉末中的一种以上；

具有远红外发射性质和释放负离子的粉末状功能材料的粒径分布范围为D50＜0.5μm，D90＜1.0μm；

水性树脂初始重量固含量为36～50％，乳胶粒子的平均粒径0.120～0.204μm，粒径D90＜0.186μm，一致性＜0.13；

所述的水性树脂为水性醋丙乳液、苯丙乳液、丙烯酸酯乳液或者是改性施胶剂水性乳液产品中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的涂布施胶剂，其特征在于，所述丙烯酸酯乳液树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯或聚丙烯酸羟基酯。

3.一种发动机空气滤清器滤纸，其特征在于，由原纸和涂布在其单面或者是双面的权利要求1～2任一项所述的施胶剂组成，克重为110～160g/m²，水性树脂(干基)为原纸质量的5～30％。

4.根据权利要求3所述的发动机空气滤清器滤纸，其特征在于，所述原纸的纤维为棉纤维、木纤维或化学纤维中的一种以上，纤维长度为2～30mm，纤维中的杂质重量含量小于0.5％，涂布之前的原纸的克重为90～140g/m²。

5.根据权利要求3或4所述的发动机空气滤清器滤纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述涂布施胶剂，采用涂布机或刮棒涂覆或浸渍于原纸，然后挤压烘干，得到具有远红外发射和释放负离子特性的滤纸。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用浸渍方法时，浸渍时间为2～15s；所说的挤压方法是双辊挤压的方法，所说的烘干温度为100～150℃之间，干燥时间为2～10min。