CN103657254A

CN103657254A - 一种过滤材料及其生产方法和用途

Info

Publication number: CN103657254A
Application number: CN201210319569.5A
Authority: CN
Inventors: 张晓静
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开一种过滤材料及其生产方法和用途，该过滤材料包括无纺布层与活性炭颗粒层，所述无纺布中含有阻燃纤维、普通聚酯纤维和皮芯复合纤维，所述活性炭颗粒的平均粒径为20～80μm。本发明的过滤材料不仅捕集效率高、吸附性强，而且环保，工艺简单、阻燃性好，可应用于空气过滤领域，如空气净化器滤芯、室内空调用滤芯、汽车空调滤芯。

Description

一种过滤材料及其生产方法和用途

技术领域

本发明涉及一种过滤材料及其生产方法和用途。

背景技术

随着经济的迅速发展，环境污染也日趋严重，工业废气﹑汽车尾气等严重影响到人们的健康生活。人们对空气的清洁度有了更高的要求，因此开发出了一种除尘、除臭的空气净化材料。但人们往往忽略了空气净化材料的阻燃功能，因为在现代生活中，排除天灾和战争外，主要的灾难就是由于人们疏忽造成的火灾。而纺织品由于它本身的结构性质又是引发火灾的主要材料，据统计，由于纺织品引起的火灾高达50%以上。因此很有必要开发出一种具有阻燃性的过滤材料，降低火灾发生的风险，从而能大大提高产品的安全性。

如中国专利CN201921594公开了一种含有活性炭颗粒的无熔剂型滤材，该无溶剂型滤材包括以热熔合方式直接复合的至少三层无纺布滤层，其中，位于中间层的无纺布滤层上亦以热熔合方式附着有活性炭颗粒。该实用新型是通过热熔合方式，利用无纺布受热时产生的粘性将活性炭颗粒直接粘附在无纺布，采用这种方式的话，在后续的加工过程中容易造成活性炭颗粒从无纺布上脱落，而且该无纺布不具有阻燃性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种捕集效率高、吸附性强、阻燃性良好的空气过滤材料及其用途。

本发明的技术解决方案是：本发明的过滤材料，该过滤材料包括无纺布层与活性炭颗粒层，所述无纺布中含有阻燃纤维、普通聚酯纤维和皮芯复合纤维，所述活性炭颗粒的平均粒径为20～80μm。上述无纺布的层数优选一层，如果无纺布层数越多的话，空气阻力就越大，能耗也会越高，这样容易造成粒子堵塞，而且层数的增加也会使加工工艺复杂，增加加工成本。上述无纺布层中的皮芯复合纤维能起到化学粘结剂的作用，阻燃纤维能起到阻燃的作用。上述活性炭颗粒层可以吸附空气中的有毒、异味的粒子。上述活性炭颗粒的平均粒径为20～80μm，如果活性炭颗粒的平均粒径小于20μm，活性炭颗粒铺在无纺布层上就会从纤维的空隙中漏出；如果活性炭颗粒的粒径大于80μm，不容易粘附在无纺布上。活性炭颗粒的平均粒径优选35～50μm，平均粒径优选在该范围内的话，活性炭颗粒更容易渗透至纤维层内部。

本发明的过滤材料，上述阻燃纤维的含量为10～30重量%、普通聚酯纤维的含量为40～80重量%、皮芯复合纤维的含量为10～30重量%。从纤维之间的粘合方面考虑的话，皮芯复合纤维的含量越高，粘合的越牢靠，但从成本方面考虑的话，皮芯复合纤维的含量越高，成本就越大，综合考虑到粘合的牢度和成本的降低，优选无纺布中含有10～30重量%的皮芯复合纤维。

本发明的过滤材料，所述阻燃纤维为磷系阻燃剂与普通聚酯切片共聚纺丝而得的纤维。磷系阻燃剂的阻燃效果比卤素阻燃剂好，而且磷系阻燃剂不会产生有毒气体，而卤素阻燃剂在燃烧过程中会产生HCl、HBr等有害气体。

本发明的过滤材料，上述皮芯复合纤维中皮成分为低熔点纤维、芯成分为普通聚酯纤维。低熔点共聚酯纤维的熔点为110～120℃，熔融低熔点共聚酯纤维，使皮芯纤维相互结合在一起。

本发明的过滤材料，上述活性炭颗粒层的克重为15～90g/m²。如果活性炭颗粒层的克重小于15g/m²的话，对异味、异物的吸附能力就越差；如果活性炭颗粒层的克重大于90g/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，且不易打褶。

本发明的过滤材料为白色，没有进行染色是为了减少加工工序又环保，而且通过肉眼就能观察到活性炭颗粒是否均匀地附着在无纺布层上。

本发明过滤材料的生产方法包括如下步骤：

（1）无纺布层的制备：采用10～30重量%阻燃纤维、40～80重量%的普通聚酯纤维和10～30重量%的皮芯复合纤维进行混合开松、送入喂棉箱、梳理、铺网，然后通过温度为160～200℃、速度为10～15m/min的热风箱进行热粘合，制得的纤维网作为无纺布层；

（2）混合溶液的制备：将胶粘剂放入水中配成溶液，然后将平均粒径为20～80μm的活性炭颗粒加入所述溶液中，搅拌后制得混合溶液；

（3）活性炭颗粒层的制备：将上述混合溶液喷涂于无纺布的单面，然后进行干燥处理，粘附在无纺布表面的活性炭颗粒作为活性炭颗粒层；

（4）过滤材料的制备：将表面含有活性炭颗粒的无纺布直接打褶或与其他无纺布复合后再打褶，最终制得成品。

上述步骤（1）中热风箱的温度为160～200℃，速度为10～15m/min，因为皮芯复合纤维的熔点为110～120℃，所以设定热风箱的温度为160～200℃，该温度能使皮芯复合纤维充分熔融，使得皮芯复合纤维起到粘结的作用。

为了能使活性炭颗粒在水中均匀分散并达到饱和，活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为40～60%。

上述步骤（3）中至少采用1个喷嘴对无纺布的一面进行喷淋，喷嘴的孔径为5mm、孔数为50个。喷淋混合溶液后，再在温度为120～150℃、速度为10～20m/min之间对无纺布进行干燥处理，如果干燥温度低于120℃，导致干燥不良，活性炭颗粒就不能稳定地粘附在无纺布上；如果干燥温度高于150℃，会影响滤材的其他性能。如果速度慢于10m/min，就会导致能耗增加；如果速度快于20m/min，由于干燥不良，活性炭颗粒就不能充分地粘附在无纺布上。

上述步骤（4）中可以将表面含有活性炭颗粒的无纺布直接打褶，也可以与其他无纺布复合再打褶。其他无纺布可以为熔喷无纺布，两者的复合方式是通过低熔点热熔胶粉进行复合的，最终形成熔喷活性炭过滤材料。

本发明过滤材料的燃烧速度为0～40mm/s，燃烧速度越低越好，说明过滤材料的阻燃性好。若在规定的距离内自行熄灭，则表示该过滤材料不燃。

本发明过滤材料的捕集效率在40～99.99%，优选捕集效率85～99.99%，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不仅捕集效率高、吸附性强，而且环保，工艺简单、阻燃性好，可应用于空气过滤领域，如空气净化器滤芯、室内空调用滤芯、汽车空调滤芯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，本说明书中性能测试方法如下。

【捕集效率】

把片装的过滤材料放到0.1m²开口面积的机器上，固定住，在面风速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0.3～0.5μm)，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。

【燃烧速度】

燃烧样品的尺寸为100mm×356mm，将阻燃实验机的火焰调整至规定高度38mm，当火焰到达距离试样实验端38mm计时开始，燃烧254mm停止计时，如果中途火焰熄灭，记下燃烧时间，

燃烧速度：V=S/T

S:燃烧距离(mm)；T:燃烧时间(s)；

如果火焰未到试样前端38mm处自行熄灭，判断为不燃。

【活性炭颗粒的平均粒径】

根据JIS K1474-2007中6.3粒度和6.4粒度分布测定活性炭颗粒的平均粒径。

【活性炭颗粒的克重】

未喷涂活性炭颗粒的过滤材料克重为M₁，喷涂活性炭颗粒且干燥后的过滤材料克重为M₂，活性炭颗粒的克重为M，其计算公式如下： M=M₂- M₁。

实施例1

（1）无纺布层的制备：采用15重量%阻燃纤维、60重量%普通聚酯纤维和25重量%皮芯复合纤维进行混合开松、送入喂棉箱、梳理、铺网，然后通过温度为180℃、速度为10m/min的热风箱进行热粘合，制得的纤维网作为无纺布层；

（2）混合溶液的制备：将胶粘剂放入水中配成溶液，然后将平均粒径为30～40μm的活性炭颗粒加入上述溶液中，搅拌后制得混合溶液，其中活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为40%；

（3）活性炭颗粒层的制备：将制得的混合溶液通过导液泵再至喷孔，采用2个喷嘴对无纺布的单面进行喷淋，然后在温度为130℃、速度为15m/min进行干燥处理，粘附在无纺布表面的活性炭颗粒作为活性炭颗粒层；

（4）过滤材料的制备：将表面含有活性炭颗粒的无纺布直接打褶，最终制得本发明的过滤材料，其物性参见表1。

实施例2

（1）无纺布层的制备：采用20重量%阻燃纤维、50重量%普通聚酯纤维和30重量%皮芯复合纤维进行混合开松、送入喂棉箱、梳理、铺网，然后通过温度为180℃、速度为10m/min的热风箱进行热粘合，制得的纤维网作为无纺布层；

（2）混合溶液的制备：将胶粘剂放入水中配成溶液，然后将平均粒径为40～50μm的活性炭颗粒加入上述溶液中，搅拌后制得混合溶液，其中活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为50%；

实施例3

（1）无纺布层的制备：采用25重量%阻燃纤维、50重量%普通聚酯纤维和25重量%皮芯复合纤维进行混合开松、送入喂棉箱、梳理、铺网，然后通过温度为180℃、速度为10m/min的热风箱进行热粘合，制得的纤维网作为无纺布层；

（2）混合溶液的制备：将胶粘剂放入水中配成溶液，然后将平均粒径为50～60μm的活性炭颗粒加入上述溶液中，搅拌后制得混合溶液，其中活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为60%；

（3）活性炭颗粒层的制备：将制得的混合溶液通过导液泵再至喷孔，采用两个喷嘴对无纺布的单面进行喷淋，然后在温度为130℃、速度为15m/min进行干燥处理，粘附在无纺布表面的活性炭颗粒作为活性炭颗粒层；

（4）过滤材料的制备：将表面含有活性炭颗粒的无纺布与熔喷无纺布复合后再打褶，最终制得本发明的过滤材料，其物性参见表1。

比较例1

（1）无纺布层的制备：采用75重量%普通聚酯纤维和25重量%皮芯复合纤维进行混合开松、送入喂棉箱、梳理、铺网，然后通过温度为180℃、速度为10m/min的热风箱进行热粘合，制得的纤维网作为无纺布层；

（2）混合溶液的制备：将胶粘剂放入水中配成溶液，然后将平均粒径为10～20μm的活性炭颗粒加入上述溶液中，搅拌后制得混合溶液，其中活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为50%；

（3）活性炭颗粒层的制备：将制得的混合溶液通过到液泵再至喷孔，采用两个喷嘴对无纺布的单面进行喷淋，然后在温度为100℃、速度为20m/min进行干燥处理，粘附在无纺布表面的活性炭颗粒作为活性炭颗粒层；

（4）过滤材料的制备：将表面含有活性炭颗粒的无纺布直接打褶，最终制得过滤材料，其物性参见表1。

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Claims

1.一种过滤材料，其特征在于：该过滤材料包括无纺布层与活性炭颗粒层，所述无纺布中含有阻燃纤维、普通聚酯纤维和皮芯复合纤维，所述活性炭颗粒的平均粒径为20～80μm。

2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述阻燃纤维的含量为10～30重量%、普通聚酯纤维的含量为40～80重量%、皮芯复合纤维的含量为10～30重量%。

3.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：所述阻燃纤维为磷系阻燃剂与普通聚酯切片共聚纺丝而得的纤维。

4.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：所述皮芯复合纤维中皮成分为低熔点纤维、芯成分为普通聚酯纤维。

5.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：所述活性炭颗粒层的克重为15～90g/m²。

6.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：该过滤材料为白色。

7.一种权利要求1所述的过滤材料的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的过滤材料的生产方法，其特征在于：所述步骤（2）中的活性炭颗粒占整个混合溶液的重量比为40～60%。

9.一种权利要求1所述的过滤材料在空气过滤领域中的应用。