CN102120115B - 一种汽车空调过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车空调过滤材料及其制备方法，所述过滤材料由PP无纺布过滤层、极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、竹原纤维过滤层和水刺无纺布过滤层四层纤维层用针刺紧密粘合，一次成型；所述方法工艺简单，成本低廉，得到的过滤材料能有效去除空气中的有害微生物、灰尘和挥发性有机化合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车空调用过滤材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车的日益普及以及大量新型装饰材料的广泛应用，导致车内空气污染进一步加剧，车内空气品质问题变得更加突出。车内空气品质与人体的健康有着密切的关系，其中尤其以挥发性有机物化合物(TVOC)等气态污染物对人体的危害最为严重。现有技术中的汽车空调过滤介质一般采用纸质纤维、玻璃纤维或聚合物纤维，其中纸质纤维由于纸质特有的不耐腐蚀或者不耐侯性，导致其寿命有限；玻璃纤维被怀疑是致癌剂，因此不希望在空气过滤器中使用，目前市场的主流汽车空调过滤产品使用的聚合物纤维，基本为静电纺或电吹制，如WO03/080905A和WO2006/071980所述，工艺都较复杂，所得产品成本居高不下。可见，有必要开发一种成本适中，工艺简单，还能有效过滤空气中粉尘、吸附TVOC气体和有害微生物的过滤介质及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能有效过滤空气中粉尘、吸附有害气体和微生物的过滤介质，以及一种工艺简单，成本适中的制备该过滤介质的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种汽车空调过滤材料，所述过滤材料用针刺使四层纤维层紧密粘合一次成型，其特征在于四层纤维层从上到下分别是PP无纺布过滤层、极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、竹原纤维过滤层和水刺无纺布过滤层。
其中，所述PP无纺布过滤层纤维细度为1.5旦尼尔，厚度为0.25-0.3毫米，基重为22克/平方米，所述极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层纤维长度为3-4微米，厚度为0.08-0.1毫米，基重为10克/平方米，所述水刺无纺布纤维细度为1.5旦尼尔，纤维长度为38毫米，厚度为0.35-0.4毫米，基重为45-55克/平方米；
所述的竹原纤维过滤层为聚酯短纤维和竹原纤维相互缠绕通过针刺复合而成的材料。其中聚酯短纤维为本层重量的30％--35％，纤维细度为2-6旦尼尔，纤维长度为20-60毫米；竹原纤维为本层重量的65％--70％，纤维细度为3-7旦尼尔，纤维长度为1-8厘米，起到吸附、抑菌、中过滤的作用；本领域技术人员可以利用现有技术中的方法制备竹原纤维，比如公开号为CN10153743A中国专利所引用的溶剂法生物制备竹原纤维。
本发明中术语“极化”指的是：在高电流、低电压的作用下，空气被电离后，在电荷地电 场和空气动力作用下埋入熔喷聚丙烯无纺布纤维中，形成能永久保持极化的电介质，即永电体，亦即熔喷聚丙烯无纺布被极化。
经过大量、反复实验发现，汽车空调过滤材料的四层纤维层虽然各自独立但又互相配合，作为一个整体能将粉尘、有害微生物以及气体最大限度的吸附和隔离。第一层PP无纺布作为支撑体，覆盖整个过滤材料既提供必要的强度，又起到粗滤作用；接着的熔喷聚丙烯无纺布表面积聚大量电荷，作为静电吸附层；中间竹原纤维和聚酯纤维混合层，利用竹原纤维和聚酯短纤维本身具有的中空结构，起到过滤有害气体、吸附微生物的作用；最下层的水刺无纺布起到精过滤作用，将最后残余的有害气体和粉尘吸附。
采用竹原纤维作为中间吸附层，既有效的降低过滤材料的生产成本又因为竹原纤维本身带有特殊的竹香气息，在吸附有害物质同时给车内空间提供一种特殊的竹香，让人体感觉舒适，清新。
作为本发明的一个优化实施方式，本领域技术人员可以根据实际情况在上述汽车空调过滤材料的任何一层中复合各种无机纳米粒子，比如活性碳，纳米银等，以提高所述过滤材料的吸附或者杀菌效果。
作为本发明的另一个优选实施方式，所述的汽车过滤材料为锯齿状，锯齿的高度为10-500毫米，锯齿的宽度为8-40毫米。
一种汽车空调过滤材料的制备方法具体包括如下步骤：
1、用重量百分含量为30％至35％的聚酯短纤维和重量百分含量为70％至65％的竹原纤维混合均匀；
2、用混合好的纤维进行粗开松；
3、把粗开松好的纤维进行精开松；
4、把精开松好的纤维送入梳理机里进行梳理；
5、辅装；
6、针刺机速度为350-450次/分钟植针，密度为2000-5000枚/平方米，使聚酯短纤维和竹原纤维初步均匀混合为一体；
7、当预刺织物从预刺机里送出时，下方铺水刺无纺布，上方依次铺pp无纺布和熔喷无纺布；
8、把复合好的织物放入针刺机以速度350-450次/分钟植针，密度为2000-5000枚/平方米；使4层材料能很平且均匀地粘为一体，即获得本发明的汽车空调过滤材料；
9、把对刺好的织物送入热辊接触，压力调制为每平方米3-6公斤，上热辊温度为120-180摄氏度，下热辊温度为190-250摄氏度，进行压延处理；
10、把压延处理好的织物送入切边卷机进行切除，卷制成成品。
附图说明
附图为锯齿状汽车过滤材料结构示意图。
层1：PP无化纺布纤维细度为1.5旦尼尔，厚度为0.25-0.3毫米，基重为22克/平方米。其作用是粗过滤和覆盖。
层2：极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层纤维长度为3-4微米，厚度为0.08-0.1毫米，基重为10克/平方米。
层3：复合竹原纤维过滤层为聚酯短纤维和竹原纤维混合，通过针刺使两种纤维相互缠绕而成的材料。其中聚酯短纤维为本层重量的30％--35％，纤维细度为4旦尼尔，纤维长度为51毫米。竹原纤维为本层重量的65％--70％，纤维细度为3-7旦尼尔，纤维长度为1-8厘米，其作用吸附、抑菌、中过滤。
层4：水刺无纺布纤维细度为1.5旦尼尔，纤维长度为38毫米，厚度为0.35-0.4毫米，基重为45-55克/平方米，其作用为精过滤。
锯齿的高度h为10-500毫米，锯齿的宽度1为8-40毫米.
具体实施方式
TVOC一次通过净化效率的检验用仪器、装置是大气采样仪、气相色谱仪等，测试依据的标准《空气净化器污染物净化性能测定》。将装有本发明过滤材料的汽车空调滤清器在实验室一般通风用空气过滤器试验台上检测，将其安装在试验台上，调整系统到进入汽车空调滤清器额定风速为1.1m/s。
TVOC一次通过净化效率是在装置上游发生一定浓度的TVOC污染物，分别测定装置入口处管道空气中TVOC浓度和出口处管道空气中TVOC浓度，得出装置的TVOC一次通过净化效率.。
微生物一次通过净化效率的检验用装置是FA-1型撞击式空气微生物采样器、电热恒温培养箱等，检验依据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》。有害微生物一次通过净化效率是在装置上游发生一定浓度的微生物污染物，分别测定装置入口处管道空气中微生物浓度和出口处管道空气中微生物浓度，得出装置的微生物一次通过净化效率.。
容尘量测试：按照JG/T22-1999标准测定，单位为克/平方米
耐热性测试：按照GB1035-70标准测定
通过ASTM D 3776测定基重，单位为克/平方米。
实施例1
将重量百分含量为35％的聚酯短纤维和重量百分含量为65％的竹原纤维混合均匀，混合好 的纤维依次粗开松、精开松后，将混合纤维送入梳理机进行梳理，辅装后，针刺机速度为350次/min植针，密度为4500枚/平方米使聚酯短纤纤维和竹原纤维均匀混合为一体。当预刺织物从预刺机里送出时，下方铺水刺无纺布，上方依次铺pp无纺布和熔喷无纺布；再把复合好的织物放入针刺机速度为450次/分钟植针，密度为4500枚/平方米；使四层材料能平整且均匀地粘为一体；把对刺好的织物送入热辊接触，压力调制4公斤/平方米，上热辊温度为133.5摄氏度，下热辊温度为210摄氏度，进行压延处理；把压延处理好的织物送入切边卷机进行张力切除，卷制得汽车空调过滤材料。后续工艺可以根据所使用的不同类型的汽车空调作出调整，一般为以下两种工艺：
(1)材料准备——大分切——小分切——折叠——定模——边料分切——热熔涂胶——粘合——清边——检验——喷码——包装——成品
(2)材料准备——大分切——小分切——折叠——定模——热熔注塑——清边——检验——喷码——包装——成品
实施例1所得成品经过检测，透气量为1100L/m2·S，孔径为130-150um、拉伸强度为≥130N/5CM、胀破强度为120N、耐热性为＞150℃。微生物一次通过(风速1.1m/s)净化效率65.1％，TVOC一次通过(风速1.1m/s)净化效率4.9％，过滤效率≥98％。
比较例1：其他制备工艺相同，用100(Wt)％聚酯纤维取代65(Wt)％竹原纤维和35(Wt)％聚酯纤维；
比较例2：其他制备工艺相同，用65(Wt)％聚酯纤维和35(Wt)％活性炭复合材料取代65％(Wt)竹原纤维和35％(Wt)聚酯纤维。
表1：实施例和比较例参数表
Claims (5)
1.一种汽车空调过滤材料，所述过滤材料用针刺使四层纤维层紧密粘合一次成型，其特征在于四层纤维层由上到下分别是PP无纺布过滤层、极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和水刺无纺布过滤层，所述的复合竹原纤维过滤层为聚酯短纤维和竹原纤维相互缠绕通过针刺复合而成的材料，其中，聚酯短纤维为本层重量的30％-35％，纤维细度为2-6旦尼尔，纤维长度为20-60毫米；所述竹原纤维为本层重量的65％-70％，纤维细度为3-7旦尼尔，纤维长度为10-80毫米。
2.权利要求1所述的汽车空调过滤材料，所述PP无纺布过滤层纤维细度为2-3旦尼尔，厚度为0.25-0.3毫米，基重为15-25克/平方米，所述极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层纤维长度为3-4微米，厚度为0.08-0.1毫米，基重为5-15克/平方米，所述水刺无纺布纤维细度为1-2旦尼尔，纤维长度为38毫米，厚度为0.35-0.4毫米，基重为45-55克/平方米；所述的复合竹原纤维过滤层厚度为1.6-1.7毫米，基重为300克/平方米。
3.权利要求1或2所述的汽车空调过滤材料，任何一层中复合各种提高所述过滤材料的吸附或者杀菌效果的无机纳米粒子，所述无机纳米粒子选自活性碳、银纳米粒子、二氧化钛。
4.权利要求3所述的汽车空调过滤材料，其特征为锯齿状，锯齿的高度为10-500毫米，锯齿的宽度为8-40毫米。
5.权利要求1-4之一所述的汽车空调过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
①用重量百分含量为30％至35％的聚酯短纤维和重量百分含量为70％至65％的竹原纤维混合均匀；
②用混合好的纤维进行粗开松；
③把粗开松好的纤维进行精开松；
④把精开松好的纤维送入梳理机里进行梳理；
⑤辅装；
⑥针刺机速度为350-450次/min植针，密度为2000-5000枚/平方米使聚酯短纤维和竹原纤维初步均匀混合为一体；
⑦当预刺织物从预刺机里送出时，下方铺水刺无纺布，上方依次铺pp无纺布和熔喷无纺布；
⑧把复合好的织物放入针刺机以速度为350-450次/分钟植针，密度为2000-5000枚/平方米；使4层材料能很平各均匀地粘为一体，即获得本发明的汽车空调过滤材料；
⑨把对刺好的织物送入热辊接触，压力调制为每平方米3-6公斤，上热辊温度为120-180摄氏度，下热辊温度为190-250摄氏度，进行压延处理；
⑩把压延处理好的织物送入切边卷机进行张力切除，卷制成成品。
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