CN102505571A - 无隔板耐高温空气滤纸及其制备方法 - Google Patents

无隔板耐高温空气滤纸及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种无隔板耐高温空气滤纸，包括玻璃纤维空气过滤层和形成于其表面的树脂层，前述玻璃纤维空气滤层是由按质量百分数计70～98％的硼硅酸盐玻璃微纤维、1～20％的无碱连续玻璃纤维短切丝和1～10％的有机纤维混合制成；前述树脂层是耐200～350℃高温的水溶性树脂层，由水溶性丙烯酸树脂乳液、水溶性聚醋酸乙烯酯乳液、水溶性酚醛树脂乳液、水溶性有机硅树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性聚四氟乙烯乳液中的一种或两任意两种按1∶10～10∶1的体积比混合后，均匀地喷洒或溢流施加于所玻璃纤维空气滤层并经干燥后形成，树脂层的质量为玻璃纤维空气滤纸的3～10％。本发明具有较高的过滤效率和较好的耐高温性能。

Description

无隔板耐高温空气滤纸及其制备方法
技术领域
本发明有关于一种空气过滤材料，且特别是有关于一种无隔板耐高温空气滤纸及其制备方法。
背景技术
空气滤纸作为空气过滤器滤芯的关键组成部分，其性能决定了空气过滤器的使用效果。随着医药、医疗卫生、电子等行业对厂房洁净度的要求越来越高，对空气过滤器提出了更高的要求。尤其是食品、制药等生产环节要求的超洁净烘箱或高温空气净化设备和系统，其最高工作温度达到350℃，因此对滤纸的耐温性提出了更高的要求。目前国内外在温度较高的环境中使用较多的是纯玻璃微纤维滤纸，这种滤纸不含粘结剂，国内外大多数滤纸生产厂家均可生产，这种不含粘结剂的过滤纸(有隔板)存在强度低的缺点，不利于机械化生产，且体积重量较大，易泄漏等缺点。无隔板(含粘结剂的滤纸)主要采用热溶胶作为滤芯的分隔物，便于机械化生产。加之其具有体积小、重量轻、便于安装、效率稳定、风速均匀的优点，目前洁净厂房所需的大批量的过滤器多采用无隔板结构。与有隔板过滤器的矩形通道相比，无隔板过滤器的V形通道进一步改善了容尘的均匀性，延长了使用寿命。通风用无隔板过滤器可避免使用金属部件，易于废弃处理，符合日益严格的环保要求。
近年来，人们对耐高温空气过滤纸进行了关注和研究。中国专利CN 2071979公开了一种耐温式空气过滤器，该过滤器采用了玻璃纤维滤纸为滤芯，并将滤纸安装在框架中，滤纸和框架之间用纸浆密封。该过滤器耐高温达900℃以上，但是由于滤纸没有施加粘结剂增强，滤纸的强度较低，折叠时易发生断裂和掉粉掉毛的现象，影响过滤器的过滤效果。中国专利CN101725086A公开了一种耐高温空气过滤纸及其制备的方法，该过滤纸采用无碱玻璃纤维为主要原料，在表面喷涂耐高温水溶性树脂，然后烘干制成，但是该滤纸的阻力较大，且在使用过程中会吸收作为滤芯分隔物的热熔胶，导致滤器的阻力也偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种无隔板耐高温空气滤纸及其制备方法，所生产的空气滤纸可耐高温且具有较高抗张强度和挺度。
本发明所述无隔板耐高温空气滤纸，包括玻璃纤维空气过滤层和形成于其表面的树脂层；前述玻璃纤维空气滤层是由按质量百分数计70～98％的硼硅酸盐玻璃微纤维、1～20％的无碱连续玻璃纤维短切丝和1～10％的有机纤维混合制成；前述树脂层是耐200～350℃高温的水溶性树脂层，由水溶性丙烯酸树脂乳液、水溶性聚醋酸乙烯酯乳液、水溶性酚醛树脂乳液、水溶性有机硅树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性聚四氟乙烯乳液中的一种或两任意两种按1∶10～10∶1的体积比混合后，均匀地喷洒或溢流施加于所玻璃纤维空气滤层并经干燥后形成，树脂层的质量为玻璃纤维空气滤纸的3～10％。
作为优选的方案，上述无碱连续玻璃纤维短切丝长度为3～15mm，纤维直径为3～20μm，这样可有效的增加滤纸的挺度和强度。
本发明中在玻璃纤维空气滤纸加入有机纤维的目的是增加滤纸的抗张强度，有机纤维优选涤纶、芳纶、腈纶、丙纶、维纶中的中的一种或任意两种按1∶5～5∶1质量比复配而成的混合物。
为进一步提高滤纸的过滤效率，本发明所采用的硼硅酸盐玻璃微纤维叩解度优选10～80°SR。
本发明的制备方法是：将硼硅酸盐玻璃微纤维、无碱连续玻璃纤维短切丝和有机纤维混合制成浆料，经高频疏解机搅拌混合均匀后，在成型网抽真空成型制得玻璃纤维空气过滤层；将水溶性丙烯酸树脂乳液、水溶性聚醋酸乙烯酯乳液、水溶性酚醛树脂乳液、水溶性有机硅树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性聚四氟乙烯乳液中的一种或两任意两种按1∶10～10∶1的体积比混合后，加水稀释5～20倍，均匀地喷洒或溢流施加于玻璃纤维空气过滤层上形成树脂层，经干燥后即制所成品。
本发明的有益效果是：
1、本发明的玻璃纤维空气滤层由于采用特定的材料制成，因此过滤效率较高，空气过滤纸的效率可以达到99.995％以上。
2、采用特定配方的耐高温水溶性树脂层作为粘结剂，加强了玻璃纤维空气过滤层的抗张强度、挺度、柔韧度以及一定的抗吸胶能力。而且，树脂固化后在基层内部可以形成网状交联结构，使纤维内部的搭接点能够牢固的粘合在一起，同时又保证滤纸一定的透气性，不会堵塞滤纸的过滤通道，从而具有较高的过滤效率和较好的耐高温性能。采用本发明制成的空气过滤器可在200～350℃温度下连续工作。
附图说明
图1所示为根据本发明的耐高温空气滤纸的结构示意图；
其中，1为玻璃纤维空气滤层，2为树脂层，如图所示，树脂层2是树脂固化后在空气过滤层内部形成的网状交联结构。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
本发明实施例中滤纸的过滤效率和过滤阻力采用美国TSI-8130型自动滤料测试仪测试；挺度采用4171DS2N型葛尔莱挺度仪测试；抗张强度采用ZL-100A型纸与纸板抗张试验机测试。
实施例1
请结合图1，在本实施例中，作为过滤基层的玻璃纤维空气滤纸1采用两种硼硅酸盐玻璃微纤维为主要原料，混合直径6μm、纤维长度6mm和9mm的无碱连续玻璃纤维短切丝和1.5∶1混合的涤纶、芳纶有机纤维制成浆料，经高频疏解机搅拌混合均匀，在成型网抽真空成型后，在配料器中将水溶性环氧树脂乳液(宜兴市昊天化工有限公司，SM600-WY-35)和水溶性有机硅树脂乳液(道康宁公司Z-6018)按照1.5∶2.5混合，并用水稀释10倍，在施胶部均匀喷洒稀释后的乳液并真空抽吸，后经蒸汽烘缸150℃烘干2～3min。
上述的耐高温玻璃纤维空气滤纸中各组分的质量百分比见表1：
表1实施例1中耐高温玻璃纤维空气滤纸的各组分质量百分比
Figure BDA0000123339860000041
将制得的空气滤纸置于300℃的恒温烘箱中24h，滤纸性能的对比结果见表2：
表2实施例1处理前后性能对比
  性能指标   处理前   200℃下24h处理
  过滤效率/％   99.996   99.996
  过滤阻力/Pa   408   405
  抗张强度/kN·m-1   1.21   1.23
  挺度/mg   925   925
实施例1制得高效空气滤纸，过滤效率达到99.996％，并且在持续300℃高温下性能保持稳定，具有较好的耐温效果，且过滤性能很好。
实施例2
在本实施例中，作为过滤基层的玻璃纤维空气滤纸1采用两种硼硅酸盐玻璃微纤维为主要原料，混合直径6μm，纤维长度6mm的无碱连续玻璃纤维短切丝，和有机纤维芳纶短切纤维制成浆料，经高频疏解机搅拌混合均匀，在成型网抽真空成型后，在配料器中将水溶性酚醛树脂(无锡市新明化工有限公司生产的玻璃纤维用酚醛树脂)和水性有机硅乳液(道康宁公司Z-6018)按照3∶1混合后，用水稀释10倍，在施胶部均匀喷洒稀释后的乳液并真空抽吸，后经蒸汽烘缸150℃烘干2～3min。
上述的耐高温玻璃纤维空气滤纸中各组分的质量百分比见表3∶
表3：实施例2中耐高温玻璃纤维空气滤纸的各组分质量百分比
Figure BDA0000123339860000051
将制得的空气滤纸置于300℃的恒温烘箱中24h，滤纸性能的对比结果见表4：
4：实施例2处理前后性能对比
  性能指标   处理前   200℃下24h处理
  过滤效率/％   99.95   99.94
  过滤阻力/Pa   380   381
  抗张强度/kN·m-1   1.80   1.78
  挺度/mg   1075   1075
实施例2制得高效空气滤纸，在持续300℃高温下性能保持稳定，具有较好的耐温性和强度。
实施例3
在本实施例中，作为过滤基层的玻璃纤维空气滤纸1采用两种硼硅酸盐玻璃微纤维为主要原料，混合直径6μm，纤维长度6mm的无碱连续玻璃纤维短切丝制成浆料，经高频疏解机搅拌混合均匀，在成型网抽真空成型后，在配料器中将水性酚醛树脂(无锡市新明化工有限公司生产的玻璃纤维用酚醛树脂)用水稀释20倍，在施胶部溢流施加稀释后的乳液并真空抽吸，后经蒸汽烘缸150℃烘干2～3min。
上述的耐高温玻璃纤维空气滤纸中各组分的质量百分比见表5：
表5：实施例3中耐高温玻璃纤维空气滤纸的各组分质量百分比
Figure BDA0000123339860000061
将制得的空气滤纸在300℃下恒温24h，滤纸性能的对比结果见表6：
表6：实施例3处理前后性能对比
  性能指标   处理前   200℃下24h处理
  过滤效率/％   99.999   99.999
  过滤阻力/Pa   450   451
  抗张强度/kN·m-1   1.18   1.15
  挺度/mg   875   875
实施例3制得高效空气滤纸，具有较高的过滤效率，并且在300℃高温下性能保持稳定，可以满足超洁净烘箱或高温空气净化设备和系统的需要。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (5)

1.一种无隔板耐高温空气滤纸，包括玻璃纤维空气过滤层和形成于其表面的树脂层，其特征在于前述玻璃纤维空气滤层是由按质量百分数计70～98％的硼硅酸盐玻璃微纤维、1～20％的无碱连续玻璃纤维短切丝和1～10％的有机纤维混合制成；前述树脂层是耐200～350℃高温的水溶性树脂层，由水溶性丙烯酸树脂乳液、水溶性聚醋酸乙烯酯乳液、水溶性酚醛树脂乳液、水溶性有机硅树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性聚四氟乙烯乳液中的一种或两任意两种按1∶10～10∶1的体积比混合后，均匀地喷洒或溢流施加于所玻璃纤维空气滤层并经干燥后形成，树脂层的质量为玻璃纤维空气滤纸的3～10％。
2.如权利要求1所述无隔板耐高温空气滤纸，其特征在于所述无碱连续玻璃纤维短切丝长度为3～15mm，纤维直径为3～20μm。
3.如权利要求1所述无隔板耐高温空气滤纸，其特征在于有机纤维是涤纶、芳纶、腈纶、丙纶、维纶中的中的一种或任意两种按1∶5～5∶1质量比复配而成。
4.如权利要求1所述无隔板耐高温空气滤纸，其特征在于硼硅酸盐玻璃微纤维的叩解度为10～80°SR。
5.权利要求1至4任意一项所述无隔板耐高温空气滤纸的制备方法，其特征在于将硼硅酸盐玻璃微纤维、无碱连续玻璃纤维短切丝和有机纤维混合制成浆料，经高频疏解机搅拌混合均匀后，在成型网抽真空成型制得玻璃纤维空气过滤层；将水溶性丙烯酸树脂乳液、水溶性聚醋酸乙烯酯乳液、水溶性酚醛树脂乳液、水溶性有机硅树脂乳液、水溶性环氧树脂乳液、水溶性聚四氟乙烯乳液中的一种或两任意两种按1∶10～10∶1的体积比混合后，加水稀释5～20倍，均匀地喷洒或溢流施加于玻璃纤维空气过滤层上形成树脂层，经干燥后即制得成品。
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