CN103657258B

CN103657258B - 一种f5-f9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制造方法

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Publication number: CN103657258B
Application number: CN201310675390.8A
Authority: CN
Inventors: 郭茂; 秦大江
Original assignee: CHONGQING ZAISHENG TECHNOLOGY CORP Ltd
Current assignee: CHONGQING ZAISHENG TECHNOLOGY CORP Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103657258A

Abstract

本发明的F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布厚度为0.05-0.1mm，所述玻璃纤维棉层厚度为0.25-1.5mm，该玻璃纤维棉层由直径为0.75-1.25μm的玻璃纤维棉构成，所述粘结胶料为丙烯酸树脂。本发明制备该复合材料的方法，首先取适量氧化锌、硼砂、白砂、钾长石粉、纯碱、方解石、碳酸钾、碳酸钡并混合熔化；然后经初次成纤后用高温、高速气流牵引得到玻璃纤维棉；接着将玻璃纤维棉分散在无纺布表面并喷涂施胶，最后干燥得产品。本发明的空气过滤玻璃纤维棉复合材料，强度高、过滤性能优异，具有广泛的应用前景，其制备方法进一步确保其性能。

Description

一种F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制造方法

技术领域

本发明属于含硅无机纤维领域，涉及一种玻璃纤维复合材料及其制备方法，特别涉及一种F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料及其制造方法。

背景技术

玻璃纤维空气过滤材料以玻璃纤维为主要原材料，具有适用范围广，耐腐蚀等特点，是理想的空气过滤材料。玻璃纤维空气过滤材料按过滤效率分为通风用（ASHRAE）、中高效（HEPA）和超高效（ULPA）三大系列。通风用玻璃纤维滤纸（ASHRAE）主要用于普通空调系统、燃气轮机与空压机；中高效空气过滤器用玻璃纤维滤纸（HEPA）主要用于1万级～10万级洁净室或工作台、核电站排风、高档家用吸尘器、空气净化器或防毒面具。超高效空气过滤器用玻璃纤维滤纸（ULPA）主要用于芯片厂及100级、10级、1级洁净厂房等。

欧洲EN779:1993标准中对中效过滤材料的效率规格、要求及部分使用用途分类如下（效率采用比色法或计数法测定）：

规格	效率（%）	部分使用场所	说明
				F5	40≤E<60	普通中央空调中的预过滤器	保护空调系统，保护下一级过滤器
F6	60≤E<80	普通中央空调中的主过滤器	卫生，保护室内装潢，保护空调系统
				F7	80≤E<90	高档公共场所中央空调	防止风口黑渍，防止室内装潢褪色
F8	90≤E<95	诊室与病房	防止交叉感染
				F9	95≤E	学校、幼儿园	特殊安全考虑

传统的中效玻璃纤维空气过滤纸只是单纯的由玻璃纤维棉和有机粘结剂组合而成，这种玻璃纤维空气过滤材料虽然制作方法简单，但是存在易破、易开裂，容尘量低，使用寿命短等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种强度高、过滤性能优异的玻璃纤维棉复合材料，本发明还提供一种制备该复合材料的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，所述无纺布厚度为0.05-0.1mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-1.25μm的玻璃纤维棉构成，所述粘结胶料为丙烯酸树脂。

本发明的F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料由直径0.75-1.25μm的玻璃纤维棉、厚度0.05-0.1mm的无纺布和丙烯酸树脂粘结胶料制成；涤纶无纺布可以显著增强产品强度，提高复合材料耐久性，可以用于过滤液体。

进一步，所述玻璃纤维棉层的厚度为0.25-1.5mm。

进一步，所述玻璃纤维棉层的孔隙率为95%-97%。

进一步，所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为89-91%。

本发明空气过滤玻璃纤维棉复合材料孔隙率大，玻璃纤维直径细小，各层厚度搭配合理，在提高复合材料强度的同时显著提高了复合材料的过滤效果；本发明空气过滤玻璃纤维棉复合材料具有良好的粗、中级过滤效果和更大的通风流量。

进一步，所述丙烯酸树脂重量为复合材料总重的0.5-1%。

本发明粘结胶料选用丙烯酸树脂，具有柔软性强、粘结强度高的优点，并且由于无纺布的存在，丙烯酸树脂粘结胶料的用量减少了70%，可以显著降低丙烯酸树脂含量过高对复合材料造成的不利影响。

进一步，所述玻璃纤维棉按照质量计由以下组分组成：SiO₂：54-59%，Al₂O₃：5-8%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2%，K₂O：1.5-3.5%，Na₂O：9-11%，B₂O₃：9-12%，ZnO：3-5%，BaO：4-7%。

本发明F5-F9系列空气过滤玻璃棉里面增加了金属氧化物的含量，使玻璃纤维棉的物理、化学性质更加稳定。

进一步，所述玻璃纤维棉采用如下方法制得：

1）原料准备：选取氧化锌、硼砂、白砂、钾长石粉、纯碱、方解石、碳酸钾、碳酸钡，并混合均匀；

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

3）初次纤维化：将步骤2）的玻璃液分为玻璃细流，经拉丝、排丝得初级纤维；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得玻璃纤维棉成品。

本发明玻璃纤维棉先后经过高温熔化和高温高速火焰气流喷吹步骤，具有很高的强度。

一种制造所述F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下步骤：

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得玻璃纤维棉；

5）成型：将玻璃纤维棉均匀分散在无纺布表面得复合材料；

6）喷胶：对复合材料表面喷涂施胶；

7）干燥：干燥步骤6）施胶后的复合材料即的成品。

进一步，步骤6）所施胶料为丙烯酸树脂。

进一步，步骤7）干燥时温度为150～200℃，时间为5～7min。

本发明制造F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法为干法成型，所制得的玻璃纤维复合材料中玻璃纤维棉排布整齐均匀，层次结构明显，孔隙细小，具有良好的空气过滤效果。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述，以下实施例所述份数均为质量份。

实施例1：

本发明制备F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，包括以下步骤：

1）原料准备：选取4份氧化锌、22份硼砂、29份白砂、29份钾长石粉、6份纯碱、4.6份方解石、0.8份碳酸钾、4.6份碳酸钡，并混合均匀；

2）熔化：将步骤1）的原料在带漏孔的镍铬坩锅内熔化成玻璃液；

3）初次纤维化：步骤2）的玻璃液从漏孔流出后，经人工拉丝、排丝得初级纤维；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得直径为0.75-1.25μm的玻璃纤维棉；

5）成型：将步骤4）得到的玻璃纤维棉送入气流成型机，由气流送入铺装头，在纤维自重和垫网下面真空箱的抽吸作用下，干玻璃纤维棉均匀分散在无纺布表面得玻璃纤维棉层。

6）喷胶：对玻璃纤维棉层表面喷涂施胶；

7）干燥：干燥步骤6）施胶后的复合材料即得成品。

作为本实施例的改进，步骤5）所选无纺布的气孔率为91%。

作为本实施例的改进，步骤5）的无纺布为涤纶无纺布，其厚度为0.05mm。

作为本实施例的改进，步骤6）所施胶料为丙烯酸树脂，其重量为复合材料总重的1%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的厚度为1.45mm。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为97%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥时温度为200℃，时间为5min。

经检测，本实施例制备的F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料中玻璃纤维棉按质量计由以下组分组成：SiO₂：58%，Al₂O₃：7%，CaO：2%，MgO：1.5%，K₂O：1.5%，Na₂O：10%，B₂O₃：11%，ZnO：4%，BaO：5%。

实施例2：

1）原料准备：选取3份氧化锌、22份硼砂、30份白砂、29.5份钾长石粉、5份纯碱、4.6份方解石、0.9份碳酸钾、5份碳酸钡，并混合均匀；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得直径为0.75μm的玻璃纤维棉；

5）成型：将步骤4）得到的玻璃纤维棉送入气流成型机，由气流送入铺装头，在纤维自重和垫网下面真空箱的作用下，干玻璃纤维棉均匀分散在无纺布表面得玻璃纤维棉层。

6）喷胶：对玻璃纤维棉层表面喷涂施胶；

7）干燥：干燥步骤6）施胶后的复合材料即得成品。

作为本实施例的改进，步骤5）所选无纺布的气孔率为91%。

作为本实施例的改进，步骤5）的无纺布为涤纶无纺布，其厚度为0.05-0.1mm。

作为本实施例的改进，步骤6）所施胶料为丙烯酸树脂，其重量为复合材料总重的0.5%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0.25mm。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为95%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥时温度为150℃，时间为7min。

经检测，本实施例制备的F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料中玻璃纤维棉按质量计由以下组分组成：SiO₂：58.5%，Al₂O₃：7%，CaO：2%，MgO：1.5%，K₂O：2%，Na₂O：10.5%，B₂O₃：10.5%，ZnO：3.5%，BaO：4.5%。

实施例3：

1）原料准备：选取5份氧化锌、22份硼砂、29份白砂、30份钾长石粉、5份纯碱、3.6份方解石、0.9份碳酸钾、4.5份碳酸钡，并混合均匀；

4）二次纤维化：采用高温、高速气流牵引步骤3）的初级纤维，制得直径为0.1μm的玻璃纤维棉；

6）喷胶：对玻璃纤维棉层表面喷涂施胶；

7）干燥：干燥步骤6）施胶后的复合材料即得成品。

作为本实施例的改进，步骤5）所选无纺布的气孔率为90%。

作为本实施例的改进，步骤5）的无纺布为涤纶无纺布，其厚度为0.07mm。

作为本实施例的改进，步骤6）所施胶料为丙烯酸树脂，其重量为复合材料总重的0.8%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的厚度为0.95mm。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥后玻璃纤维棉层的气孔率为96%。

作为本实施例的改进，步骤7）干燥时温度为170℃，时间为6min。

经检测，本实施例制备的F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料中玻璃纤维棉按质量计由以下组分组成：SiO₂：56%，Al₂O₃：7%，CaO：2%，MgO：1.5%，K₂O：2%，Na₂O：10.5%，B₂O₃：11.5%，ZnO：5%，BaO：4.5%。

将实施例1制备的F5-F9系列空气过滤玻璃棉复合过滤材料与传统过滤材料进行比较检测，结果如下表所示（效率与阻力采用EN779:1993标准测试）：

从表可知，实施例1制备的中效F5-F9系列复合过滤材料的阻力低，耐破性能和强度高、容尘量大，加工性能优良；可广泛应用于通风、空调系统、精密仪器生产厂、电子厂、制药车间或喷漆房等场所。

需要说明的是，上述实施例中所选取的原材料为氧化锌、硼砂、白砂、钾长石粉、纯碱、方解石、碳酸钾和碳酸钡，但是，本领域技术人员公知，通过变换原材料种类并适当调整原材料比例仍然能够制造出本发明化学成分为SiO₂：54-59%，Al₂O₃：5-8%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2%，K₂O：1.5-3.5%，Na₂O：9-11%，B₂O₃：9-12%，ZnO：3-5%，BaO：4-7%的玻璃纤维棉。因此，只要最终产品中玻璃纤维棉的化学成分与本发明相同，均属于本发明保护范围。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料，包括无纺布和通过粘结胶料复合在无纺布表面的玻璃纤维棉层，其特征在于：所述无纺布厚度为0.05-0.1mm，所述玻璃纤维棉层由直径为0.75-1.25μm的玻璃纤维棉构成，所述粘结胶料为丙烯酸树脂，所述玻璃纤维棉层的厚度为0.25-1.5mm，所述玻璃纤维棉层的气孔率为95%-97%，所述无纺布为涤纶无纺布，其孔隙率为89-91%，所述丙烯酸树脂重量为复合材料总重的0.5-1%，并且

所述玻璃纤维棉按照质量计由以下组分组成：SiO₂：54-59%，Al₂O₃：5-8%，CaO：1-3%，MgO：0.5-2%，K₂O：1.5-3.5%，Na₂O：9-11%，B₂O₃：9-12%，ZnO：3-5%，BaO：4-7%。

2.根据权利要求1中所述F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维棉采用如下方法制得：

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

3.一种制造如权利要求1所述F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2）熔化：将步骤1）的原料熔化成玻璃液；

5）成型：将玻璃纤维棉均匀分散在无纺布表面得复合材料；

6）喷胶：对复合材料表面喷涂施胶；

7）干燥：干燥步骤6）施胶后的复合材料即得成品。

4.根据权利要求3所述制造F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，其特征在于：步骤6）所施胶料为丙烯酸树脂。

5.根据权利要求3所述制造F5-F9系列空气过滤玻璃纤维棉复合材料的方法，其特征在于：步骤7）干燥时温度为150～200℃，时间为5～7min。