CN103706183A

CN103706183A - 一种无胶粘合复合滤料制造装置及其使用方法

Info

Publication number: CN103706183A
Application number: CN201310676244.7A
Authority: CN
Inventors: 徐斌; 吴娅
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: CN103706183B

Abstract

本发明涉及一种无胶粘合复合滤料制造装置及其使用方法。该装置主要包括耐热纤维滤料卷筒、滤料加热组件、短纤维均铺组件、热轧合辊、导向辊、冷却水池、复合滤料卷筒和烘箱等。使用方法为：将耐热纤维滤料经过加热组件，将滤料表面加热到一定温度；短纤维经过短纤维喂入槽、齿状传送带、短纤维均铺组件等将均匀而迅速的铺落到耐热纤维滤料表面，熔融粘附；经过随后的热轧合辊，加强粘附效果；导向辊将热合的复合滤料即刻浸没与冷却水中，使复合滤料实现紧密粘合；湿复合滤料经过烘箱得以烘干，得到复合滤料成品。本发明所涉及的复合滤纸采用无胶粘合的方式，滤料空隙率得到大大提高，提高滤料的一次使用寿命和过滤效率，制造方法设计合理，生产效率高，工艺简单，复合层纤维厚度均匀等优点。

Description

一种无胶粘合复合滤料制造装置及其使用方法

技术领域

本发明属于空气过滤滤料制造领域，具体涉及一种无胶粘合复合滤料制造装置及其使用方法。

背景技术

随着人们生活水平不断提高，对空气环境中悬浮微粒的控制，无论在净化粒子数量还是大小方面都提出了更高的要求，对于交通运输行业，出于实际使用中的空间限制和安全性方面的考量，对于滤料的一次使用寿命和过滤效率提出了更高的要求。现有不同的纤维过滤材料有着各自的优缺点。玻璃纤维滤材具有耐温性好、伸长率低、强度高、耐腐蚀性好等特点，但玻璃纤维本身不具备粘合性，需要在制成空气滤料的过程中喷入黏胶将玻璃纤维粘合，降低了滤料的透气性，影响使用寿命。传统的非织造过滤材料具有耐折、耐磨性好阻力低等优点，但有纤维长短难以控制，且纤维过粗等造成对细小颗粒过滤效率低的缺点。单一而简单的滤料已经不能为日新月异的技术产业提供有效的支撑，因此，过滤材料的研究方向都逐渐转向先进的复合过滤材料。

当前市面上针对复合滤料的加工，主要采用有胶粘合的方式，无纺布上胶方式有两种：一种是先将热熔胶粒熔融后以点胶方式均匀分布到无纺布基材上，然后与玻纤滤材进行热熔复合；另一种是将热熔胶熔喷成结构疏松的纤网，再与无纺布和玻纤滤材叠在一起进行热熔复合。这两种上胶工艺对滤材透气性的影响都很小，但缺点是制成的复合玻纤滤材价格非常昂贵，国内尚未有厂家采用该种上胶方式。国内大多将热熔胶粒熔融后喷洒到无纺布基材上，这种工艺的最大弊端是难以对喷洒胶粒大小和上胶一致性进行控制，导致无纺布透气度均匀性很差 [张久政，刘晓峰，罗经津.复合过滤材料成型工艺及应用,2012 ,22 (3):29~31]。实验室检测发现，采用各种有胶复合的滤料，都会减少20%左右的空隙率，导致一次使用寿命短，造成频繁更换的麻烦。对于一些特殊应用领域，如飞机，潜水艇，汽车等，由于其空气过滤器安装空间狭小，通过对滤料进行清灰再二次使用的方式并不适用，故对于某些特殊行业的空气过滤滤料的一次使用寿命的提高是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有国内市场上复合滤料的生产方法存在以上局限性等技术问题，发明了一种无胶粘合复合滤料制造方法及其装置，所制得滤料空隙率得到大大提高，提高滤料的一次使用寿命和过滤效率，制造方法设计合理，生产效率高，工艺简单，复合层纤维厚度均匀等优点。

本发明为达到以上技术要求，所采取的技术方案是：

本发明所涉及的一种无胶粘合复合滤料制造装置，主要包括耐热纤维滤料卷筒1、滤料加热组件2、短纤维均铺辅助组件3、热轧合辊4、导向辊5、冷却水池6，复合滤料卷筒7和烘箱8等，其中：短纤维均铺组件3包括短纤维喂入槽3-1、齿状传送带3-2和辅助部件3-3，齿状传送带3-2位于辅助部件3-3内，其顶部设有短纤维喂入槽3-1；短纤维均铺组件3位于滤料加热组件2上方，且短纤维均辅组件3的短纤维出口对准滤料加热组件2；滤料卷筒1设置于滤料加热组件2一侧；滤料加热组件2另一侧设置热轧合辊4，导向辊5共有3个，2个导向辊5位于冷却水池6内，第3个导向辊5一侧设置烘箱8，另一侧位于冷却水池6一侧；耐热纤维滤料a依次穿过由滤料卷筒1和穿过滤料加热组件2，耐热纤维滤料和短纤维在滤料加热组件作用下组合为复合滤料，和短纤维均铺组件3散落的短纤维b热粘合成复合滤料c，所述复合滤料c依次穿过冷却水池6内的导向辊5-1和5-2，冷却水池一侧的导向辊5-3，进入烘箱8，最后到达复合滤料卷筒7。

本发明中，所述滤料加热组件2由第一级加热部件2-1、第二级加热部件2-2、第三极加热部件2-3和第四级加热组件2-4组成，且第四级加热组件2-4出口为劈尖形状。

本发明中所涉及的一种无胶粘合复合滤料制造装置的使用方法为：将耐热纤维滤料a经过加热组件2，将滤料表面加热到一定温度；短纤维b经过短纤维喂入槽3-1、齿状传送带3-2、短纤维均铺部件3-3，将均匀而迅速的铺落到耐热纤维滤料a表面，熔融粘附；经过随后的热轧合辊4，加强粘附效果；导向辊5将热合的复合滤料c即刻浸没与冷却水池6中，使复合滤料c实现紧密粘合，并借助水的粘滞力剥除表面未实现热粘合的短纤维b；湿滤料经过烘箱8得以烘干，得到复合滤料成品。

本发明中，耐热纤维滤料a为玄武岩或花岗岩纤维滤料中的一种。短纤维b由丙纶（PP）、涤纶（PET）、锦纶（PA）、粘胶纤维、腈纶、乙纶（HDPE）或氯纶（PVC）等在150~350℃时热熔的材料中的一种，纤维长度为10~40mm。

本发明中，滤料加热部件2由四级加热装置组合，采用分级加热方式将滤料表面温度提高到150~350℃。四级加热部件存在温度梯度，第一级加热部件2-1将耐热滤料a表面温度提高到50~100℃，第二级加热部件2-2将耐热滤料a表面温度提高到100~200℃，第三极加热部件2-3将耐热滤料a表面温度提高到125~300℃，第四级加热组件将耐热滤料a表面温度提高到150~350℃，且第四级出口为劈尖形状。

本发明中，短纤维铺设组件由短纤维喂入槽3-1，齿状传送带3-2，短纤维均铺辅助部件3-3组成。三个部件之间相互配合，使得短纤维b均匀铺设于被加热的滤料a表面，控制纤维的铺设速度为50~100mg/(m²·s)。

本发明中，经过热轧合辊的复合滤料c即刻进入冷却水池6，冷却水的温度控制在60℃以下，冷却水浸没时间大于5s。出水的复合滤料c将经过烘箱8进行烘干，烘箱8温度控制在80~150℃之间，复合滤料c的停留时间大于15s。

本发明所述的无胶粘合复合滤料制造方法及其装置，与市场上普遍存在的复合滤纸生产工艺相比，其优势在于：

（1）本发明所涉及的一种无胶粘合复合滤料利用短纤维b的热熔性和耐热纤维滤料a的耐高温的性质，实现无胶粘合。短纤维b均铺到表面温度被加热到300~350℃的耐热纤维a上，由于热熔性，紧密粘合到耐热纤维滤料a上，相比较有胶粘合，该种复合方式有效增大了滤料的透气性，空隙率增加，使得一次使用寿命提高，解决了传统滤料使用过程中需要频繁更换的问题。

（2）本发明所涉及的一种无胶粘合复合滤料的制造方法，采用的是短纤维铺落的方式，复合层具有纤维分布均匀，结合紧密，孔隙大小合适的优点。相比较于直接利用无纺布和玻纤直接热粘合的复合方式，短纤维复合层与基层滤料结合更为紧密，在使用过程中，没有纤维脱落导致的二次污染问题。

（3）本发明所涉及的一种无胶粘合复合滤料的制造方法及其装置，采用分级加热的方式。四级加热部件存在温度梯度，第一级加热部件2-1将耐热滤料a表面温度提高到50~100℃，第二级加热部件2-2将耐热滤料a表面温度提高到100~200℃，第三极加热部件2-3将耐热滤料a表面温度提高到125~300℃，第四级加热组件2-4将耐热滤料a表面温度提高到150~350℃，相较于直接加热，滤料表面温度具有更高的可控制性及稳定性，同时更加节能。第四级加热组件2-4出口为劈尖形状，可抚平耐热纤维滤料a的表面，提高与短纤维b的热粘合效果。

（4）本发明所涉及的一种无胶粘合复合滤料的制造方法及其装置，经过热轧合辊的复合滤料c马上进入冷却水池6，即刻的冷却使得结合更为紧密，同时可以利用滤料在水中收到的粘滞力作用，将表面结合不紧密的短纤维b由复合滤料c表面剥除，以防止在以后使用中飞落。

附图说明

图1复合滤料制造装置示意图；

图中标号：1为滤料卷筒，2为滤料加热组件，2-1为第一级加热部件，2-2为第二级加热部件，2-3为第三级加热部件，2-4为第四级加热部件，3为短纤维均铺组件，3-1为短纤维喂入槽，3-2为齿状传送带，3-3为辅助部件，4为热轧合辊，5为导向辊，5-1为第一导向辊，5-2为第二导向辊，5-3为第三导向辊，6为冷却水池，7为复合滤料卷筒，8为烘箱。

a为耐热纤维滤料，b为短纤维，c为复合滤料。

具体实施方式

以下结合附图和发明人依本发明的技术方案所完成的具体实例，对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：耐热纤维滤料a采用玄武岩纤维滤料，短纤维b材质为丙纶（PP），纤维长度为20mm，四级加热部件存在温度梯度，第一级加热部件2-1将耐热滤料a表面温度提高到50~75℃，第二级加热部件2-2将耐热滤料a表面温度提高到100~125℃，第三极加热部件2-3将耐热滤料a表面温度提高到150~175℃，第四级加热组件2-4将耐热滤料a表面温度提高到175~200℃。短纤维b铺落速度为75 mg/(m²·s)。冷却水池温度维持50~60℃，烘箱温度为100℃。

耐热纤维滤料a经过加热组件2，将滤料表面加热到170~200℃；短纤维b经过短纤维喂入槽3-1、齿状传送带3-2、短纤维均铺部件3-3，将均匀而迅速的铺落到耐热纤维滤料a表面，熔融粘附；经过随后的热轧合辊4，加强粘附效果；导向辊5将热合的复合滤料c即刻浸没与冷却水池6中，使复合滤料c实现紧密粘合，并借助水的粘滞力剥除表面未实现热粘合的短纤维b；湿的复合滤料c经过烘箱8得以烘干，得到复合滤料成品。

实施例2：取实施例1中所得滤料和普通有胶粘合滤料，制成相同规格过滤器，按照GB/T 6165-2008国家标准，进行应用效果测试。两种过滤器均达到较高过滤效果，过滤效率≥99.9%。但在对滤料连续容尘的过程中，当滤料的阻力达到初始阻力2倍的时候（即达到测试终止条件），使用实施例1所得滤芯所制过滤器，使用时间提高20%。

实施例3：耐热纤维滤料a采用玄武岩纤维滤料，短纤维b材质为聚酯纤维（PET），纤维长度为20mm。四级加热部件存在温度梯度，第一级加热部件2-1将耐热滤料a表面温度提高到80~100℃，第二级加热部件2-2将耐热滤料a表面温度提高到160~180℃，第三极加热部件2-3将耐热滤料a表面温度提高到220~200℃，第四级加热组件2-4将耐热滤料a表面温度提高到260~280℃。短纤维b铺落速度为75 mg/(m²·s)。冷却水池温度维持50~60℃，烘箱温度为100℃。

耐热纤维滤料a经过加热组件2，将滤料表面加热到260~280℃；短纤维b经过短纤维喂入槽3-1、齿状传送带3-2、短纤维均铺部件3-3，将均匀而迅速的铺落到耐热纤维滤料a表面，熔融粘附；经过随后的热轧合辊4，加强粘附效果；导向辊5将热合的复合滤料c即刻浸没与冷却水池6中，使复合滤料c实现紧密粘合，并借助水的粘滞力剥除表面未实现热粘合的短纤维b；湿的复合滤料c经过烘箱8得以烘干，得到复合滤料成品。

实施例4：取实施例3中所得滤料和普通有胶粘合滤料，制成相同规格过滤器，按照GB/T 6165-2008国家标准，进行应用效果测试。两种过滤器均达到较高过滤效果，过滤效率≥99.9%。但在对滤料连续容尘的过程中，当滤料的阻力达到初始阻力2倍的时候（即达到测试终止条件），使用实施例2所得滤芯所制过滤器，使用时间提高23%。

Claims

1.一种无胶粘合复合滤料制造装置，其特征在于包括滤料卷筒(1)、滤料加热组件(2)、短纤维均铺组件(3)、热轧合辊(4)、导向辊(5)、冷却水池(6)、复合滤料卷筒(7)和烘箱(8)，其中：短纤维均铺组件(3)包括短纤维喂入槽(3-1)、齿状传送带(3-2)和辅助部件(3-3)，齿状传送带(3-2)位于辅助部件(3-3)内，其顶部设有短纤维喂入槽(3-1)；短纤维均铺组件(3)位于滤料加热组件(2)上方，且短纤维均辅组件(3)的短纤维出口对准滤料加热组件(2)；滤料卷筒(1)设置于滤料加热组件(2)一侧；滤料加热组件(2)另一侧设置热轧合辊(4)，导向辊(5)共有3个，2个导向辊(5)位于冷却水池(6)内，第3个导向辊(5)一侧设置烘箱(8)，另一侧位于冷却水池(6)一侧；耐热纤维滤料(a)由滤料卷筒(1)穿过滤料加热组件(2)，和短纤维均铺组件(3)散落的短纤维(b)热粘合成复合滤料(c)，所述复合滤料(c)依次穿过冷却水池(6)内的导向辊(5-1)和(5-2)，冷却水池一侧的导向辊(5-3)，进入烘箱(8)，最后到达复合滤料卷筒(7)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述滤料加热组件(2)由第一级加热部件(2-1)、第二级加热部件(2-2)、第三极加热部件(2-3)和第四级加热组件(2-4)组成，且第四级加热组件(2-4)出口为劈尖形状。

3.一种如权利要求1所述的无胶粘合复合滤料的制造装置的使用方法，其特征在于将耐热纤维滤料(a)经过加热组件(2)，将其表面加热；短纤维(b)依次经过短纤维喂入槽(3-1)、齿状传送带(3-2)和短纤维均铺部件(3-3)，均匀而迅速的铺落到耐热纤维滤料(a)表面，熔融粘附；经过随后的热轧合辊(4)，加强粘附效果；2个导向辊(5)将热合的复合滤料(c)即刻浸没与冷却水池(6)中，使复合滤料(c)实现紧密粘合，并借助水的粘滞力剥除表面未实现热粘合的短纤维(b)；湿的复合滤料经过烘箱(8)得以烘干，得到复合滤料成品。

4.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于所述耐热纤维滤料(a)为玄武岩或花岗岩纤维滤料中任一种，短纤维(b)为丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶或氯纶在150~350℃时热熔的材料中的一种，纤维长度为10~40mm。

5.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于滤料加热部件(2)由四级加热装置组合，采用分级加热方式将滤料表面温度提高到150~350℃，四级加热部件存在温度梯度，第一级加热部件(2-1)将耐热滤料(a)表面温度提高到50~100℃，第二级加热部件(2-2)将耐热滤料(a)表面温度提高到100~200℃，第三极加热部件(2-3)将耐热滤料(a)表面温度提高到125~300℃，第四级加热组件(2-4)将耐热滤料(a)表面温度提高到150~350℃。

6.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于短纤维(b)均匀铺设于被加热的耐热纤维滤料(a)表面，控制短纤维(b)的铺设速度为50-100mg/(m²·s)。

7.根据权利要求3所述的使用方法，其特征在于经过热轧合辊的复合滤料?即刻进入冷却水池(6)，冷却水的温度控制在60℃以下，冷却水浸没时间大于5s；出水的复合滤料(c)将经过烘箱(8)进行烘干，烘箱(8)温度控制在80~150℃之间，复合滤料(c)停留时间大于15s。