CN103752088A - 一种燃油滤清器的pbt复合滤材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃油滤清器的复合滤材及制备方法。所述燃油滤清器复合滤材共含有三层，分别为基纸层、中间层和防护面层；所述的基纸层含有三种长度各为2～6毫米的超细PBT、PVA和黏胶短切纤维；所述的中间层为PBT熔喷细布；所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布。本发明的复合过滤材料的制备方法是将所述三种基材层由三对张力调节辊输入点式花辊，热压成型。本发明的基纸层具有充分吸附燃油中水份的功能；本发明中的三层均含有超细PBT纤维，在保证滤材柔软、耐折的同时，可最大程度减少阻塞率，提高过滤效率和精度；同时，本发明以PBT超细纤维为连接材料，能承受燃油滤清器的使用温度，又可避免滤清纸在高速折叠时弯折损伤。

Description

一种燃油滤清器的PBT复合滤材及制备方法
技术领域
本发明属复合滤材技术领域，涉及一种燃油滤清器的PBT复合滤材及制备方法。
背景技术
近年来，我国PM2.5浓度指标一直居高不下。据统计分析，城市中三分之一的PM2.5来源于汽车尾气排放，而大城市中50%的PM2.5是由汽车尾气及其扬尘造成的。汽车尾气之所以能造成如此大的污染，主要是目前我国国内的油品质量不达标，油中所含的杂质志较多。燃油滤清器可滤除发动机燃油气系统中的有害颗粒和水份，以保护油泵油嘴、缸套、活塞环等，减少磨损，锈蚀和避免堵塞。可把含在燃油中的氧化铁、粉尘等固体杂物除去，防止燃油系统阻塞（特别是喷油嘴），减少机械磨损，确保发动机稳定运行，提高可靠性。
在燃油滤清器中，起到过滤作用的是滤芯，滤芯中的过滤材料直接影响到过滤效果。一般而言，判断过滤材料优劣的三大指标是：油水分离程度、过滤精度和纳污容量，而目前的过滤材料无法同时在这三点上达到较高水平。专利申请号为CN201010526810.2的专利，提供了一种燃油过滤器用节油滤纸，但其缺点是难以将燃油内的水份去除干净，采用涂覆单层滤纸，会大大降低纳污容量，从而影响使用寿命；专利申请号为CN201010111116.4的专利，提供了一种高吸水性燃油液体过滤材料及其制造方法，它的不足之处在于纤维不够细，在1.5～2.5dtex，即纤维直径为20～35微米左右，将会造成滤材的空隙较大，难以达到精密的过滤要求；专利申请号为CN201020033408.6的专利，提供了一种PBT熔喷布复合滤材的缺陷在于每层涂覆粘合剂，这样，在保证层与层之间粘结情况和减少孔隙阻塞的两者之间很难达到过滤效果的很好平衡。由于现有燃油滤清器的油水分离率、过滤效率和纳污容量之间很难达到一个最佳平衡，即提高油水分离率和过滤效率（或过滤精度），就很难提高滤清器的纳污容量，反之亦然。油水分离率和过滤效率达到98-99%时，纳污容量就很低。因此，发明一种能够同时满足油水分离效果好、过滤精度高和纳污容量大的过滤材料是极其必要的。
发明内容
本发明的目的在于针对上述公开技术及市场产品的不足，提出一种燃油滤清器的PBT复合滤材及制备方法，是以PBT为主要材料的一种燃油滤清器的多层复合滤材及其制备方法，为汽车提供一种新型的燃油滤清器复合滤材。通过有效分离燃油中的微量水份，提高过滤精度和纳污容量，从而达到省油、减少尾气排放、延长使用寿命，为治理大气环境，减少PM2.5排放作出贡献。此外，还有利于减少机械磨损，锈蚀和避免堵塞等优点。
本发明的一种燃油滤清器的PBT复合滤材，一共含有三层，分别为基纸层、中间层和防护面层；
所述的基纸层含有三种长度为2～6毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的5～15%，其纤度为0.5～0.8dtex；黏胶纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.3～0.8dtex；PVA纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.8～2.2dtex。
所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为20～50g/m2，纤维直径为0.1～15微米。其优点为：相比通常的PP熔喷布，具有更高的耐温性，从而满足发动机燃油过滤的耐温性；PBT具有更柔软的折叠链性，能适应滤清芯材高速折叠成形的需要，防止折叠颈产生硬损，影响整个滤清器的过滤精度和效率。
所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为15～50g/m2；其中，PBT占总重量的8～15%，PET占85～92%。
所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材，其三层中均含有PBT纤维，使得在软化的纤经表面采用自粘，既增强了布层间的粘结牢度，又防止了布层之间的阻塞，相比黏合剂及超声波融合，本发明纤维表面细经粘合，能有效地保证最小粘合点的空隙从而提高过滤效率。
本发明还提供了一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，将三种基材分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为0.5～3.5MPa，温度为190～245℃。所述张力辊用以保证所述基纸层、中间层和防护面层匀速，恒张力输入点式花辊。
如上所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，所述的三对张力辊的工作过程：每根张力辊由啮合辊和调节辊组成，啮合辊每片布面装有传感器显示压力，可自动调节调节辊的上下角度，以三层布面覆合平整度为调节依据。
如上所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥、卷取。即先将三种超细短切纤维混合后，制浆并调制纸料，此过程与基纸的强度、色调、保存期限等性能相关，随后进行抄纸，该过程是为了将稀的纸料均匀的交织和脱水后成纸，此时的湿纸仍含有50～70%的水份，因此需要经过烘燥这个步骤来使之成为干纸，最后再卷取使之成为卷筒状的纸卷以备使用。
如上所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型、卷取。其工艺参数具体为：
1）切片干燥：
（1）预结晶：60～95℃（1～4小时）
（2）升温：96～125℃（1～5小时）
（3）保温：125℃（5～8小时）
2）螺杆各区温度：
（1）进料区：190～230℃
（2）预熔区：230～260℃
（3）熔融区：265～280℃
（4）计量区：260～285℃
熔喷模版温度：270～290℃
热风温度：280～305℃
风压：20～35MPa
3）布卷取速度：15～80m/min
如上所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊、收卷。其工艺参数具体为：
1）切片干燥：
（1）预结晶：50～90℃（1～4小时）
（2）升温：90～125℃（1～5小时）
（3）保温：125℃（5～8小时）
2）共混比：PET:PBT=85～92:8～15；
3）螺杆区温度：
（1）进料区：180～215℃
（2）预熔区：225～270℃
（3）熔融区：265～285℃
（4）计量区：260～295℃
纺粘喷丝板温度：275～295℃
冷却横吹风：0.25～0.45米/秒
冷却风温：21～30℃
4）卷取速度：450～800m/分钟
热压辊压力：0.15～3.5MPa
热压辊温度：225～275℃
定型辊：165～185℃
如上所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，所述三对张力调节辊分别输入点式花辊是指，由两对表面点式花纹的压辊，辊空腔加导热油加温，控温由加热电炉控制油温循环，压力由液压装置控制两对辊的啮合压力。该点式啮合花辊，除压力及温度，点的控制为每平方厘米3～5个，点的几何尺寸为0.1～0.3mm2，啮合间隙为0.1～0.7μm，从而有利控制三层含PBT超细纤维的基纸、熔喷布和纺粘布。有一定粘接强度，又减少孔隙阻塞，提高过滤效率和纳污容量。
有益效果
（1）本发明的基纸层采用黏胶、PVA和PBT超细短切纤维制成，充分发挥基纸吸附燃油中水份的功能，其油水分离率可达93～99.5%；
（2）三层均含有超细PBT纤维，在一定温度和压力下，PBT超细纤维起到界面的点粘合作用，层与层之间无须用现有技术的超声波融化或胶黏剂的面粘合，不仅最大可能减少粘结处引起的阻塞率，而且提高了复合滤材的过滤效率和精度，其过滤效率可达96～99.7%，且纳污容量可达1.5万～3万小时。
（3）以PBT超细纤维为连接材料，由于其兼有优良的柔性和耐温性，能承受燃油滤清器的使用温度，又可避免滤清纸在高速折叠时的弯折损伤。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的一种燃油滤清器的PBT复合滤材，一共含有三层，分别为基纸层、中间层和防护面层；
所述的基纸层含有三种长度为2～6毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的5～15%，其纤度为0.5～0.8dtex；黏胶纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.3～0.8dtex；PVA纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.8～2.2dtex；
所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为20～50g/m2，纤维直径为0.1～15微米；
所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为15～50g/m2；其中，PBT占总重量的8～15%，PET占85～92%。
图1是制备一种燃油滤清器的PBT复合滤材的工艺流程图，下面再结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
1、基纸层的制备：
所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥、卷取。其中，所述的基纸层含有三种长度为2毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的5%，其纤度为0.5dtex；黏胶纤维占总重量的50%，其纤度为0.3dtex；PVA纤维占总重量的40%，其纤度为0.8dtex。
2、中间层的制备：
所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型、卷取。其中，所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为20g/m2，纤维直径为0.1微米。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60℃（1小时）；升温：96～125℃（1小时）；保温：125℃（5小时）。螺杆各区温度：进料区：190℃；预熔区：230℃；熔融区：265℃；计量区：260℃。熔喷模版温度：270℃；热风温度：280℃；风压：20MPa。布卷取速度：15m/min。
3、防护面层的制备：
所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊、收卷。其中，所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为15g/m2；其中，PBT占总重量的8%，PET占92%。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：50℃（1小时）；升温：90～125℃（1小时）；保温：125℃（5小时）。共混比：PET:PBT=30:50。螺杆区温度：进料区：180℃；预熔区：225℃；熔融区：265℃；计量区：260℃。纺粘喷丝板温度：275℃；冷却横吹风：0.25米/秒；冷却风温：21℃。卷取速度：450m/分钟；热压辊压力：0.15MPa；热压辊温度：225℃；定型辊：165℃。
4、将三种基材分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为0.5MPa，温度为190℃。
所制得的过滤材料的油水分离率为93%，过滤效率为96%，纳污容量为1.5万小时。
实施例2
1、基纸层的制备：
所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥、卷取。其中，所述的基纸层含有三种长度为6毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的15%，其纤度为0.8dtex；黏胶纤维占总重量的40%，其纤度为0.8dtex；PVA纤维占总重量的50%，其纤度为2.2dtex。
2、中间层的制备：
所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型、卷取。其中，所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为50g/m2，纤维直径为15微米。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：95℃（4小时）；升温：96～125℃（5小时）；保温：125℃（8小时）。螺杆各区温度：进料区：230℃；预熔区：260℃；熔融区：280℃；计量区：285℃。熔喷模版温度：290℃；热风温度：305℃；风压：35MPa。布卷取速度：80m/min。
3、防护面层的制备：
所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊、收卷。其中，所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为50g/m2；其中，PBT占总重量的15%，PET占85%。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：90℃（4小时）；升温：90～125℃（5小时）；保温：125℃（8小时）。共混比：PET:PBT=30:70。螺杆区温度：进料区：215℃；预熔区：270℃；熔融区：285℃；计量区：295℃。纺粘喷丝板温度：295℃；冷却横吹风：0.45米/秒；冷却风温：30℃。卷取速度：800m/分钟；热压辊压力：3.5MPa；热压辊温度：275℃；定型辊：185℃。
4、将三种基材分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为3.5MPa，温度为245℃。
所制得的过滤材料的油水分离率为99.5%，过滤效率为99.7%，纳污容量为3万小时。
实施例3
1、基纸层的制备：
所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥、卷取。其中，所述的基纸层含有三种长度为4毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的5%，其纤度为0.7dtex；黏胶纤维占总重量的45%，其纤度为0.6dtex；PVA纤维占总重量的50%，其纤度为1.8dtex。
2、中间层的制备：
所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型、卷取。其中，所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为40g/m2，纤维直径为10微米。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：70℃（2小时）；升温：96～125℃（2小时）；保温：125℃（6小时）。螺杆各区温度：进料区：205℃；预熔区：240℃；熔融区：270℃；计量区：270℃。熔喷模版温度：275℃；热风温度：295℃；风压：25MPa。布卷取速度：40m/min。
3、防护面层的制备：
所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊、收卷。其中，所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为30g/m2；其中，PBT占总重量的12%，PET占88%。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：60℃（2小时）；升温：90～125℃（2小时）；保温：125℃（6小时）。共混比：PET:PBT=50:50。螺杆区温度：进料区：195℃；预熔区：240℃；熔融区：270℃；计量区：270℃。纺粘喷丝板温度：280℃；冷却横吹风：0.3米/秒；冷却风温：24℃。卷取速度：550m/分钟；热压辊压力：1.5MPa；热压辊温度：245℃；定型辊：170℃。
4、将三种基材分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为2.5MPa，温度为200℃。
所制得的过滤材料的油水分离率为98.5%，过滤效率为98.7%，纳污容量为2.5万小时。
实施例4
1、基纸层的制备：
所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥、卷取。其中，所述的基纸层含有三种长度为3毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的8%，其纤度为0.6dtex；黏胶纤维占总重量的45%，其纤度为0.5dtex；PVA纤维占总重量的47%，其纤度为1.0dtex。
2、中间层的制备：
所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型、卷取。其中，所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为30g/m2，纤维直径为6微米。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：85℃（3小时）；升温：96～125℃（4小时）；保温：125℃（7小时）。螺杆各区温度：进料区：210℃；预熔区：250℃；熔融区：275℃；计量区：280℃。熔喷模版温度：285℃；热风温度：300℃；风压：30MPa。布卷取速度：60m/min。
3、防护面层的制备：
所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊、收卷。其中，所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为40g/m2；其中，PBT占总重量的10%，PET占90%。其工艺参数具体为：切片干燥：预结晶：80℃（3小时）；升温：90～125℃（4小时）；保温：125℃（7小时）。共混比：PET:PBT=50:70。螺杆区温度：进料区：200℃；预熔区：255℃；熔融区：280℃；计量区：285℃。纺粘喷丝板温度：285℃；冷却横吹风：0.40米/秒；冷却风温：27℃。卷取速度：700m/分钟；热压辊压力：2.5MPa；热压辊温度：265℃；定型辊：180℃。
4、将三种基材分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为2.0MPa，温度为190℃。
所制得的过滤材料的油水分离率为95%，过滤效率为97%，纳污容量为2万小时。
由于现有燃油滤清器的油水分离率、过滤效率和纳污容量之间很难达到一个最佳平衡，即提高油水分离率和过滤效率（或过滤精度），就很难提高滤清器的纳污容量，反之亦然。油水分离率和过滤效率达到99%时，纳污容量常常仅达2万小时。下表是四个实施例测试得到的技术效果：
油水分离率/% 过滤效率/% 纳污容量/104小时
实施例1 93 96 1.5
实施例2 99.5 99.7 3
实施例3 98.5 98.7 2.5
实施例4 95 97 2

Claims (6)

1.一种燃油滤清器的PBT复合滤材，其特征是：所述燃油滤清器的PBT复合滤材一共含有三层，分别为基纸层、中间层和防护面层；
所述的基纸层含有三种长度为2～6毫米的超细短切纤维，分别为：PBT纤维、黏胶纤维和PVA纤维；其中，PBT纤维占总重量的5～15%，其纤度为0.5～0.8dtex；黏胶纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.3～0.8dtex；PVA纤维占总重量的40～50%，其纤度为0.8～2.2dtex；
所述的中间层为PBT熔喷细布，其克重为20～50g/m2，纤维直径为0.1～15微米；
所述的防护面层是PET/PBT共混纺黏布，其克重为15～50g/m2；其中，PBT占总重量的8～15%，PET占85～92%。
2.如权利要求1所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，其特征是：将基纸层、中间层和防护面层分别制备完毕后，由三对张力调节辊分别输入点式花辊，热压成型，其压力为0.5～3.5MPa，温度为190～245℃；所述张力辊用以保证所述基纸层、中间层和防护面层匀速，恒张力输入点式花辊；每根张力辊由啮合辊和调节辊组成，啮合辊每片布面装有传感器显示压力，可自动调节调节辊的上下角度，以三层布面覆合平整度为调节依据。
3.根据权利要求2所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，其特征在于，所述基纸层的制备具体步骤为混合、湿浆、成纸、烘燥和卷取；即先将三种超细短切纤维混合后，制浆并调制纸料，随后进行抄纸，该过程是为了将稀的纸料均匀的交织和脱水后成纸，此时的湿纸仍含有50～70wt%的水份，因此需要经过烘燥这个步骤来使之成为干纸，最后再卷取使之成为卷筒状的纸卷以备使用。
4.根据权利要求2所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，其特征在于，所述中间层的制备具体步骤为PBT切片、干燥、螺杆熔融、计量泵、热空气、细流拉伸成网、冷却成型和卷取；其工艺参数具体为：
1)切片干燥：
（1）预结晶：60～95℃，1～4小时；
（2）升温：96～125℃，1～5小时；
（3）保温：125℃，5～8小时；
2)螺杆各区温度：
（1）进料区：190～230℃；
（2）预熔区：230～260℃；
（3）熔融区：265～280℃；
（4）计量区：260～285℃；
熔喷模版温度：270～290℃；
热风温度：280～305℃；
风压：20～35MPa；
卷取速度：15～80m/min。
5.根据权利要求2所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，其特征在于，所述防护面层的制备具体步骤为：PBT与PET切片的干燥与混合、螺杆熔融、计量泵、冷却、拉伸辊、热压辊、定型辊和收卷；其工艺参数具体为：
1)切片干燥：
（1）预结晶：50～90℃，1～4小时；
（2）升温：90～125℃，1～5小时；
（3）保温：125℃，5～8小时；
2)螺杆区温度：
（1）进料区：180～215℃；
（2）预熔区：225～270℃；
（3）熔融区：265～285℃；
（4）计量区：260～295℃；
纺粘喷丝板温度：275～295℃；
冷却横吹风：0.25～0.45米/秒；
冷却风温：21～30℃；
3)卷取速度：450～800m/分钟；
热压辊压力：0.15～3.5MPa；
热压辊温度：225～275℃；
定型辊：165～185℃。
6.根据权利要求2所述的一种燃油滤清器的PBT复合滤材的制备方法，其特征在于，所述三对张力调节辊分别输入点式花辊是指，由两对表面点式花纹的压辊，辊空腔加导热油加温，控温由加热电炉控制油温循环，压力由液压装置控制两对辊的啮合压力。
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