CN102794052A

CN102794052A - 一种空气过滤材料及其用途

Info

Publication number: CN102794052A
Application number: CN 201110135592
Authority: CN
Inventors: 马燕男
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明公开了一种空气过滤材料，该过滤材料至少由一层含有活性炭颗粒的无纺布构成，所述活性炭颗粒的直径为5～150μm，上述含有活性炭颗粒的无纺布是通过混合溶液喷涂而得的。该空气过滤材料不仅具有良好的除尘、除臭功能，大大增加了吸附效果，而且工艺简单。可应用于在空气过滤领域，如空气净化器滤芯﹑室用空调用滤芯﹑汽车空调滤芯。

Description

一种空气过滤材料及其用途

技术领域

本发明涉及到一种空气过滤材料及其用途，该空气过滤材料能够降低或消除空气中的臭味或异味，可应用于空气过滤领域。

背景技术

随着社会的迅猛发展，环境污染也日趋严重，工业废气﹑汽车尾气等严重困扰着人类的生活。对空气的清新程度有了新的认知，对空气净化能力有了更高的要求。

如中国专利CN200920295665.4公开了一种空气净化器含有活性炭滤芯装置，活性炭层是由粘附层和大量的活性炭颗粒组成，采用硅胶涂刷在粘附层上使其表面具有可黏性，使活性炭颗粒粘附在黏附层上。该专利提出了活性炭应用在空气净化器滤芯上，但采用的是刷硅胶再黏附活性碳，这样黏附的活性碳颗粒只有表层，所粘附的活性的量比较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅具有良好的除尘、除臭功能，大大增加了吸附效果，而且工艺简单的空气过滤材料及其用途。

本发明的技术解决方案是：本发明的空气过滤材料，该过滤材料是至少由一层含有活性炭颗粒的无纺布构成，所述活性炭颗粒的直径为5～150μm。含有活性炭颗粒的无纺布可以为一层或两层或多层，层数越多，形成过滤材料的吸附能力就越强，则经过滤后的空气中含有的有毒﹑异味﹑粉尘粒子等就越少。当然，并不是层数越多越好，如果含有活性炭颗粒的无纺布层数越多，空气阻力就越大，能耗就会越高，这样就容易造成堵塞，而且层数的增加也会使加工工艺复杂，增加加工成本。优选该过滤材料是由一层或两层含有活性炭颗粒的无纺布构成。上述活性炭颗粒的直径为5～150μm，优选10～100μm，如果活性炭颗粒的直径过小，容易从过滤材料的纤维空隙中漏出；如果活性炭颗粒的直径过大，不易粘附在无纺布上。上述含有活性炭颗粒的无纺布是通过混合溶液喷涂而得的。先将一定量的胶黏剂和其他助剂放入水中配成溶液，然后将活性炭颗粒加入上述溶液中，进行不断地搅拌，使活性炭颗粒与胶剂和其他助剂按照一定配比混合形成混合溶液。其中，上述活性炭颗粒占该混合溶液的重量比为5～80%。将上述混合溶液通过导液泵再至喷孔，对无纺布进行喷淋，喷淋孔的孔径为0.01～5mm,孔数为1～100个。喷淋孔的孔径小，喷出的含有活性炭颗粒的溶液吸附在无纺布上就比较均匀，但孔径越小对其喷淋孔制作精度要求就越高。孔数多，喷淋的面积就越大，这样可以提高效率，但孔数越多，其喷淋孔制作精度要求就越高。在加工过程中，可以采用1个喷淋头或2个以上喷淋头同时对无纺布进行喷淋，采用2个以上喷淋头时，对无纺布的喷涂，喷淋头可进行不同角度的调整，喷淋头的高度与喷淋的效果也有着紧密的关系。

本发明的空气过滤材料，将上述混合溶液同时喷涂于无纺布正反面或先后喷涂。也就是说，喷淋方式可以为单面喷淋或双面喷淋，可以根据实际需要进行选择和调整。最后对喷淋后的含有活性炭颗粒的无纺布进行干燥处理，可以采用烘箱干燥或锡林干燥或两种干燥方式的结合。其中，烘箱干燥温度为80～150℃，速度为5～30m/min；锡林干燥温度为80～150℃，速度为5～30m/min。如果干燥温度过低，可能导致干燥不良，活性炭颗粒就不能稳定的粘附在无纺布上；如果干燥温度过高，可能会影响滤材的其他性能。如果速度过慢，可能就会导致能耗增加；如果速度过快，可能会导致干干燥不良，活性炭颗粒就不能充分粘附在无纺布上。

本发明的空气过滤材料，上述活性颗粒粘附在无纺布的纤维层表面或粘附在无纺布的纤维间的空隙中。粒径小的活性炭颗粒更容易渗透至纤维层内部。

本发明的空气过滤材料，该过滤材料中活性炭颗粒的克重为10～100g/m²。如果过滤材料中活性炭颗粒的克重小于10g/m²的话，对异味、异物的吸附能力就越差；如果过滤材料中活性炭颗粒的克重大于100g/m²的话，虽对异味、异物的吸附能力很强，但同时滤材阻力越大，成本越高，活性炭就容易掉落。

本发明的空气过滤材料，构成所述无纺布的纤维为聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、玻璃纤维、粘胶纤维中的一种或几种。

一般，制造过滤材料的纤维可以为聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、玻璃纤维等合成纤维或麻纤维和竹纤维等天然纤维的任何一种或几种。优选杨氏模量在70CN/dtex以上的纤维，更优选杨氏模量在130CN/dtex以上的纤维，最优选杨氏模量在300CN/dtex以上的纤维。另一方面，杨氏模量上限在3000CN/dtex以下较好。如果纤维的杨氏模量超过3000CN/dtex的话，如芳纶纤维（4400CN/dtex）、超高分子量的聚乙烯（8000CN/dtex）、玻璃纤维（326000CN/dtex），使用这些纤维做成的无纺布拉伸强力就会降低，而且打褶后褶角顶部由于不耐褶，经常会发生断裂，所以不适合用作过滤材料。因此，可以使用杨氏模量较高的尼龙纤维和价格比较低廉的聚酯纤维混合制造出骨材材料，这样制得的过滤材料不仅成本较低且强度较高。

使用上述的纤维制成的无纺布可以形成湿式无纺布、化学粘合无纺布、热粘合无纺布、纺粘无纺布、水刺无纺布。其中，化学粘合可以把不同种类纤维和不同纤度的纤维混在一起，纺粘无纺布的价格比较低，湿式无纺布的硬挺度较高，以上三种都是作骨材的理想材料。化学粘合无纺布使用的树脂玻璃化温度至少在30℃以上，以及基本没有异味的丙烯酸树脂、苯乙烯丙烯酸树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂的一种或几种。

本发明的空气过滤材料，上述含有活性炭颗粒的无纺布可以直接打褶或与其他无纺布复合再打褶。含有活性炭颗粒的无纺布可以与熔喷无纺布通过低熔点热熔胶粉或低熔点纤维进行复合，形成熔喷活性炭过滤材料，该过滤材料不仅具有优越的捕集性能，又具有除臭功效。该过滤材料的捕集效率在10.0～99.9999%，优选捕集效率在80.0～99.9999%，捕集效率越高对灰尘的拦截效果越好，拦截后出去的空气质量就越好。

本发明的空气过滤材料可应用于在空气过滤领域，如空气净化器滤芯﹑室用空调用滤芯﹑汽车空调滤芯。

本发明的空气过滤材料不仅具有良好的除尘、除臭功能，大大增加了吸附效果，而且工艺简单。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本说明书中所述的性能测试方法如下。

【捕集效率】

把片状的过滤材料放到0.1m²开口面积的机器上，固定住，使面风速6.5m/min的空气通过，用粒子计数器（日本RION公司制）测定过滤材料上下流的空气粒子数（粒径0.3～0.5um），从而计算出该测定过滤材料的捕集效率，其计算公式如下：

捕集效率（％）＝１－（下流粒子数／上流粒子数）×100%。在测定样品中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。

【活性炭颗粒的克重】

过滤材料在浸渍之前的克重为m₁,通过活性炭浸渍干燥处理后的克重为m₂，则过滤材料上所增加的克重为m,将克重m定义为活性炭的克重，其计算公式如下：

活性炭颗粒的克重m=浸渍干燥处理后的克重m₂－浸渍之前的克重m₁。

实施例1

一种空气过滤材料，将含有活性炭颗粒的混合溶液通过导液泵再至喷孔，对用聚丙烯纤维制成的无纺布进行单面喷涂，上述活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为30%，然后再在温度为130℃下进行干燥处理，得到含有直径为5～50um活性炭颗粒的无纺布作为过滤材料，测得该过滤材料中活性炭颗粒的克重为12g/m²，该过滤材料的捕集效率为5%，然后将该过滤材料打褶成滤芯，该滤芯的长、宽、高分别为400mm、200mm、20mm。放置在甲醛浓度一定的环境中，经过4小时的作用，甲醛浓度下降60%。

实施例2

一种空气过滤材料，将含有活性炭颗粒的混合溶液通过导液泵再至喷孔，采用两个喷淋头对用聚丙烯纤维制成的无纺布进行单面喷涂，上述活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为40%，然后再在温度为130℃下进行干燥处理，得到含有直径为25～80μm活性炭颗粒的无纺布, 然后再采用化学粘合剂将该无纺布与聚丙烯熔喷无纺布进行复合加工后的作为过滤材料，测得该过滤材料中活性炭颗粒的克重为20g/m²，该过滤材料的捕集效率为99.5%。最后将该过滤材料进行打褶成滤芯，该滤芯的长、宽、高分别为400mm、200mm、20mm。放置在甲醛浓度一定的环境中，经过4小时的作用，甲醛浓度下降80%。

实施例3

一种空气过滤材料，将含有活性炭颗粒的混合溶液通过导液泵再至喷孔，采用两个喷淋头对用聚丙烯纤维制成的无纺布进行双面喷涂，上述活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为50%，然后再在温度为130℃下进行干燥处理，得到含有直径为50～120μm活性炭颗粒的无纺布, 然后再采用化学粘合剂将该无纺布与聚丙烯熔喷无纺布进行复合加工后的作为过滤材料，测得该过滤材料中活性炭颗粒的克重为25g/m²，该过滤材料的捕集效率为99.5%。最后将该过滤材料进行打褶成滤芯，该滤芯的长、宽、高分别为400mm、200mm、20mm。放置在甲醛浓度一定的环境中，经过4小时的作用，甲醛浓度下降90%。

Claims

1.一种空气过滤材料，其特征在于：该过滤材料是至少由一层含有活性炭颗粒的无纺布构成，所述活性炭颗粒的直径为5～150μm，所述含有活性炭颗粒的无纺布是通过混合溶液喷涂而得的。

2.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于：所述活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为5～80%。

3.根据权利要求1或2所述的空气过滤材料，其特征在于：所述混合溶液同时喷涂于无纺布正反面或先后喷涂。

4.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于：所述活性颗粒粘附在无纺布的纤维层表面或粘附在无纺布的纤维间的空隙中。

5.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于：该过滤材料中活性炭颗粒的克重为10～100g/m²。

6.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于：构成所述无纺布的纤维为聚丙烯纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、玻璃纤维、粘胶纤维中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于：所述含有活性炭颗粒的无纺布可以直接打褶或与其他无纺布复合再打褶。

8.一种如权利要求1所述的空气过滤材料可应用于空气过滤领域。