CN103132366B

CN103132366B - 一种湿法无纺布及其用途

Info

Publication number: CN103132366B
Application number: CN201110385588.3A
Authority: CN
Inventors: 蔡文杰; 纪舜卿
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN103132366A

Abstract

本发明公开一种湿法无纺布，该无纺布至少由平均直径为5～17μm的涤纶短纤维、平均直径为23～50μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂所形成，且所述三种成分的混合比为15～30∶25～40∶20～60。该湿法无纺布具有生产成本低、阻力低、容尘量高的特点，且与活性炭颗粒复合材料时，杜绝了活性炭漏出的技术问题。该湿法无纺布可应用于过滤领域，包括汽车空调过滤器、家庭用空气净化器、大楼空调用过滤器、洁净室、交通工具用过滤系统等。

Description

一种湿法无纺布及其用途

技术领域

本发明涉及一种无纺布，具体涉及一种用湿法制成的无纺布。

背景技术

关于空气过滤用无纺布，市场上主要用干法制备无纺布。因为用干法制备方法较简单，对设备的要求较低，尤其是对水质要求低，通常使用机械梳理和气流成网来梳理。因此制得的无纺布虽然生产效率快，但是成品的稳定性比较差，不均匀，尤其是比较薄的无纺布，如果均匀性差的话，克重、强伸度、刚软度等基本物性偏差很大，特别是做成成品后，稳定性差的地方会导致捕集效率低，漏炭等缺点。现有的产品一般采用湿法来制备，由于通过水来混合纤维，可以很均匀，并且纤维的长度都比较短，因此制得的无纺布更均匀。

如中国公开专利CN101058960中公开了一种湿法骨架材料无纺布，虽然提到了“包括1种以上线密度1～30dtex的亲水性纤维”，但是没有具体阐述纤维的纤度(线密度)以及用于各纤度纤维的比例。目前通过使不同纤度的纤维进行混合来提高捕集效率和降低阻力，尤其是现阶段，单一组分已经满足不了材料的性能要求。但是，不是笼统地说纤度不同的纤维种类越多越好、纤维越细越好，还需考虑加工性以及后道加工等条件。比如说，后加工时与活性炭复合，纤维太粗的话，容易漏炭；太细的话，本身阻力会变大，影响使用效果，而该件专利中并没有提到。另外，公开专利CN101058960涉及到使用木浆等材料制成无纺布，因为木浆材料可燃，对后道有阻燃性能的产品会有影响，很难达到阻燃性能的要求(FMVSS302)。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种生产成本低、阻力低、容尘量高、打褶性良好的湿法无纺布及其用途，且与活性炭颗粒复合时，杜绝了活性炭漏出的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种湿法无纺布，该无纺布至少由平均直径为5～17μm的涤纶短纤维、平均直径为23～50μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂所形成，且所述三种成分的混合比为15～30∶25～40∶20～60。本发明的湿法无纺布通过以下方法制备：通过把不同纤维定量后加到水溶液中进行打浆分散，并控制浆料的质量浓度、酸度、打浆时间，再将得到的浆料加入浆池中稀释、调整pH，并贮存，然后再将得到的浆料除渣，再稀释质量浓度，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得无纺布。考虑到能够捕集到空气中的细小微粒，本发明采用平均直径为5～17μm的涤纶短纤维，该纤维起到捕集空气中细小颗粒的作用；考虑到能够捕集到空气中10微米以上的大颗粒，采用平均直径为23～50μm的涤纶短纤维，可以提高刚软度(硬度)，维持形状的骨架作用。因此，使以上两种不同平均直径的涤纶短纤维进行混合，这样既能捕集到空气中的细小微粒，又能捕集到空气中颗粒较大的微粒，提高了捕集效率。如果平均直径为5～17μm的涤纶短纤维的含量超过30％的话，势必会减少粗纤维的含量，这样制得无纺布的刚软度就会下降；如果其含量低于15％，对细小微粒的捕集效果降低，并且与活性炭颗粒复合材料时，造成漏炭的问题。如果平均直径为23～50μm的涤纶短纤维的含量超过40％的话，一方面刚软度已经到了一个极限值，同时对细粉尘的捕集效率也会降低；如果其含量低于25％，刚软度得不到保证。本发明中必须加入20～60重量％的丙烯酸树脂，可以使上述纤维之间结合加固，大大提高无纺布的强度、刚软度，提高使用性能。如果无纺布中丙烯酸树脂的含量高于60％，虽然可以提高无纺布的刚软度，但是纤维含量降低，通气度会下降，影响使用时的过滤阻力；如果无纺布中丙烯酸树脂的含量低于20％，虽提高了通气度，但是刚软度会下降，影响后道打褶加工性能。制备本发明的无纺布采用的是涤纶短纤维，不仅可以具有良好的刚软性，而且价格低廉。

一种湿法无纺布，该无纺布中纤维间存在空隙，且直径在180μm以上的空隙的数量在千分之一以下。目前国内市场上的活性炭颗粒的粒径都比较大，有几百微米甚至几毫米粗的颗粒，与这种活性炭颗粒复合时，对无纺布中纤维间存在的空隙基本没有要求。而最近国内外对活性炭颗粒的加工越来越高，均匀性也越来越好，尤其在用于空气过滤方面，活性炭颗粒的粒径略高于180μm，这样的话对纤维间存在的空隙在180微米以上，甚至200微米以上的无纺布来说，如果与粒径略高于180μm的活性炭颗粒复合，就很容易发生漏炭的现象。因此本发明制备了一种纤维间空隙非常小的无纺布，可以避免与活性炭颗粒复合加工时炭粉掉落的现象。

一种湿法无纺布，该无纺布中还含有磷系化合物。磷系化合物燃烧时不会产生毒，不会产生危害性气体。而且磷系化合物可分为水溶性和非水溶性，对于汽车用空调过滤器，防止无纺布在潮湿或遇水环境时功能降低的问题，必须使用非水溶性的化合物。对于家庭用空气净化器，由于不会遇到水，一般可以用水溶性化合物。

一种湿法无纺布，依据JISL1096测定(格利安式)，该无纺布的经向刚软度为100mN以上，纬向刚软度为60mN以上。为了后道打褶加工工艺，高的刚软度可以提高成型品的挺度，不会因为成型品的变形而影响其阻力。

一种湿法无纺布，依据JISL10968.27.1A法，测定压为125Pa时，该无纺布的通气度为130cc/cm²/sec以上。该范围的通气度不仅可以使成型品在高风量情况下具有较低的阻力，并且如果与其它材料复合或者添加活性炭的话，阻力必然会上升，这时对无纺布的通气度要求更高。

一种湿法无纺布，JISL1096法测定，该无纺布的经向拉伸强力为120N/50mm以上，纬向拉伸强力为80N/50mm以上。后道打褶加工对无纺布的强度有一定的要求，如果强度低，打褶时无纺布可能就会发生断裂的现象。

本发明的湿法无纺布具有生产成本低、阻力低、容尘量高、打褶性良好的特点，且与活性炭颗粒复合材料时，杜绝了活性炭漏出的技术问题。该湿法无纺布可应用于过滤领域，包括汽车空调过滤器、家庭用空气净化器、大楼空调用过滤器、洁净室、交通工具用过滤系统等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步地说明，并且实施例中的物性按照以下方法进行测定。

(1)纤维间空隙

幅宽方向平均裁剪10cm*10cm的样品10块，每块样品按左、中、右方向3个地方，通过日本KEYENCE公司的VHX-100数码显微镜观察纤维间空隙，每个地方数625个空隙，统计大于180um的空隙率，算出平均值(单位：‰)。判断基准如下：直径在180μm以上的空隙的数量在千分之一以下的为合格，直径在180μm以上的空隙的数量大于千分之一的为不合格。

(2)重量捕集效率

把片状的滤材放到直径35厘米开口的机器上，固定住，调节风量3m3/min的空气通过测定滤材，然后将1g/min浓度的ISO-A2的粉尘喂向测试样品，当样品阻力上升150Pa时，停止实验，并称量测试样品的增重M1，以及HEPA滤材的增重M2，从而算出该测定滤材的捕集效率。

捕集效率(％)＝M1/(M1+M2)×100

测定的一个样品中任意5个地方取样并且测定，得到平均值。

(3)粉尘捕集量

把片状的滤材放到直径35厘米开口的机器上，固定住，调节风量3m3/min的空气通过测定滤材，然后将1g/min浓度的ISO-A2的粉尘喂向测试样品，当样品阻力上升150Pa时，停止实验，并称量测试样品上积累的粉尘增重M1，以及HEPA滤材的增重M2。从而算出该测定滤材的粉尘捕集量，单位：g/m²。

粉尘捕集量＝(M1+M2)/测试样品的面积(m²)

通常通过滤材上面的粉尘捕集量来间接地表观滤材的使用寿命。粉尘捕集量大的滤材，使用寿命越长。

(4)压力损失

上记(2)实验时，没有喂粉尘时，测试样品的初始阻力。一般测试5个样品，取平均值。

(5)刚软度

根据JISL1096标准，试验材料尺寸：89mm×25mm，利用(格利安式)选用合适的量程砝码，利用设备测试杆摆动幅度的大小，在显示屏上显示出对应的刚软度大小。在本发明的无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。

(6)拉伸强力

根据JISL1096标准，试验材料尺寸：宽50mm×长300mm，标准点为200mm，利用Instron测定设备，在拉伸速度100mm/min下进行测试。测试经、纬向的样品数各为N＝5。

(7)通气度

根据JISL1096标准，把无纺布沿幅宽方向均匀裁剪10块样品(10cm*10cm)，置于FX3300通气度试验机测试口下方通过125Pa的压力进行测试，测试的量程选为cm³/cm²/s。然后取10块样品测试值的平均值。

实施例1

采用平均直径为5μm的涤纶短纤维、平均直径为23μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为15∶25∶60进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.4‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例2

采用平均直径为17μm的涤纶短纤维、平均直径为50μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为30∶50∶20进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.2‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例3

采用平均直径为13μm的涤纶短纤维、平均直径为26μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为15∶40∶45进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.8‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例4

采用平均直径为13μm的涤纶短纤维、平均直径为26μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为20∶30∶50进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.2‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例5

采用平均直径为13μm的涤纶短纤维、平均直径为26μm的涤纶短纤维、平均直径为35μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为20∶25∶5∶50进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.3‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

实施例6

采用平均直径为13μm的涤纶短纤维、平均直径为26μm的涤纶短纤维、丙烯酸树脂以及磷系非水溶性化合物以混合比为20∶30∶35∶15进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.7‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

比较例1

采用平均直径为14μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为50∶50进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在0.5‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

比较例2

采用平均直径为25μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂以混合比为50∶50进行混合，然后用造纸机进行抄造成型，得到湿纸，将湿纸自然脱水、干燥定型，最后制得湿法无纺布。采用数码显微镜观察无纺布中纤维间存在空隙，直径在180μm以上的空隙的数量在3.1‰，评价该湿法无纺布的物性，并示于表1。

表1

Claims

1.一种湿法无纺布，其特征是：该无纺布至少由平均直径为5～17μm的涤纶短纤维、平均直径为23～50μm的涤纶短纤维以及丙烯酸树脂所形成，且所述三种成分的混合比为15～30：25～40：20～60，该无纺布中纤维间存在空隙，且直径在180μm以上的空隙的数量在千分之一以下，JISL1096法测定，该无纺布的经向拉伸强力为120N/50mm以上，纬向拉伸强力为80N/50mm以上，该无纺布的经向刚软度为100mN以上，纬向刚软度为60mN以上，依据JISL10968.27.1A法，测定压为125Pa时，该无纺布的通气度为130cc/cm²/sec以上。

2.根据权利要求1所述湿法无纺布，其特征在于：该无纺布中还含有磷系化合物。

3.一种权利要求1所述湿法无纺布用于空气过滤领域。