CN104213471A

CN104213471A - 一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸及其制备方法

Info

Publication number: CN104213471A
Application number: CN201410457409.6A
Authority: CN
Inventors: 巨保中; 郑小鹏; 陈均志; 郑融; 陈乃华; 林万珠
Original assignee: JIYUAN JINGANG SPECIAL FIBER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIYUAN JINGANG SPECIAL FIBER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN104213471B

Abstract

本发明属于造纸领域，特别涉及一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸及其制备方法，该过滤纸由煤矸石与粉煤灰无机纤维、木浆纤维、PVA纤维、硅烷偶联剂YDH-151、聚氧乙烯、硅油组成，以干浆计各组分的重量百分比为，煤矸石粉煤灰纤维：20％～50％；木浆纤维：30％～70％；PVA纤维：2％～5％；硅烷偶联剂YDH-151：1％～10％；聚氧乙烯：1％～8％；硅油：1％～10％；该无机纤维滤清纸具有刚性强，吸湿变形性小，易形成良好、稳定的网络结构，空隙率高，过滤阻力小的特点。且滤材耐水、耐油、耐高温、化学稳定性好，具有阻燃性能。该利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的滤清过滤纸还可用于其它方面的空气过滤及油品的过滤。

Description

一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车滤清过滤纸领域，特别涉及一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸。

背景技术

汽车滤纸是生产汽车滤清器的主原料之一，又称“汽车三滤纸”即空气滤纸，燃油滤纸，机油滤纸。滤清器在汽车、船舶、拖拉机等内燃机上，起到汽车发动机之“肺”的作用，以除去空气、机油和燃油中的杂质，防止发动机机件的磨损，延长其使用寿命。滤清器的过滤材质有许多，如纤维素、毛毡、棉纱、无纺布、金属丝及玻璃纤丝等，现在基本为树脂浸渍的纸质滤芯所替代，随着世界汽车工业的高速发展，以滤纸作为过滤材质已被世界汽车滤清器行业广泛接受采用。并且随着汽车滤清器的滤纸品种的增加以及制备技术的进步，汽车滤纸逐渐向高品质、功能化以及高性能方向发展

目前汽车空气滤清器均采用天然植物纤维制造的干式纸质滤芯。纸质滤芯滤清器与其它他滤材滤清器比较，不但成本低，滤清效果高，而且体积小，重量轻，使用方便。但天然植物纤维等原料抄制出来的滤纸原纸，质地柔软，挺度较低，吸水性强、不阻燃等原因，还不能满足汽车滤清器滤芯生产和使用要求，目前往往与其它合成纤维混合使用。滤纸的质量直接影响滤清器的滤清效率，但是现有的汽车滤清器滤芯滤纸具有以下缺点：

(1)过滤效率低、过滤精度差，导致滤清器滤清效率低，只能滤除50％～60％杂质；

(2)耐高温、耐水、耐破度等性能差，导致使用寿命短；

(3)质量波动大，稳定性差。

煤矸石与粉煤灰纤维是是将煤矸石和粉煤灰等工业固体废弃物经Si、Al、Ca等元素组分调配，通过高温熔炼后经离心喷丝而成的一种无机纤维。它主要成分是由SiO₂，Al₂O₃，CaO组成，并含有少量的Fe₂O₃，MgO，TiO₂等，是介于植物短纤维与传统填料之间的一种新型的无机矿物纤维造纸材料。该纤维具有良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性。并具有防火、吸湿变形性小、防蛀、纤维挺硬等特优点。但煤矸石与粉煤灰纤维脆性大，刚性强，表面极性基团少，与植物纤维结合困难。本发明将煤矸石与粉煤灰纤维经过化学改性，与木浆纤维混合抄造，再通过PVA纤维的热熔粘合增强，可形成性能优良的汽车滤清过滤纸。

申请号201210351300.5公开了一种高效能汽车滤纸及其制备方法，其由下列重量份的原料制成：针叶木浆70～80、聚苯并咪唑纤维20～30、石英玻璃纤维10～20、改性钠基膨润土2～5、纳米钙1～3、硅藻土2～4、纳米二氧化钛1～2、十溴二苯醚0.5～0.8、改性聚醋酸乙烯酯乳液2～3、丙三醇三甘油酸酯0.5～1、硅烷偶联剂KH5500.5～1、月桂醇硫酸钠0.4～0.8、聚乙烯亚胺2～5；制备出来的滤纸具有透水性好、过滤面积大、最大孔径小、过滤精度高、耐破度强、耐高温、抗张强度高、耐水性好等优点，过滤效率达到99.99％；但是所制备的材料网络空洞不牢固，抗摩擦、抗弯曲、抗拉伸效果有限。

申请号201410020564.1公开了一种汽车滤清器滤纸涂覆材料，由如下重量份的组分制得：1份～6份的远红外陶瓷粉、2份～20份的海泡石纳米纤维、4份～10份的合成纤维、0.8份～2份的硅烷偶联剂、0.8份～2份的稀释剂、9份～20份的施胶剂、20份～40份的苯丙乳液、60份～96份的木浆组成。利用本发明涂覆材料结合滤纸制作的空气、燃油、机油滤清器，综合作用明显，汽车尾气排放污染物减少13％～40％，动力性能提高5％～15％，可节省燃油2％～7％，排放标准达到欧Ⅳ标准。但是该滤纸所截留的粒子容易大量停留在滤材细孔中，引起微孔的堵塞，从而影响使用寿命。

发明内容

为了满足汽车滤清器滤芯生产和使用要求，本发明公开了一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸，由煤矸石与粉煤灰无机纤维、木浆纤维、PVA纤维、硅烷偶联剂YDH-151、聚氧乙烯、硅油组成，以干浆计各组分的重量百分比为，煤矸石粉煤灰纤维：20％～50％；木浆纤维：30％～70％；PVA纤维：2％～5％；硅烷偶联剂YDH-151：1％～10％；聚氧乙烯：1％～8％；硅油：1％～10％。

进一步的，所述汽车滤清过滤纸各组分的重量百分比最佳为：煤矸石粉煤灰纤维25％；木浆纤维45％；PVA纤维5％；硅烷偶联剂YDH-15：10％；聚氧乙烯5％；硅油10％。

本发明的另一目的在于公开利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸的制备方法，其制备步骤包括：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，经过轻度打浆制成分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后放入碎浆机，加入硅油，经过疏解得到浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨后，经过干燥即得汽车滤清过滤纸。

进一步的，在步骤S01中，所述轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以800转/分钟～900转/分钟的速度，搅拌15分钟～20分钟后，加水制成固含量为4％～5％的分散体。

更进一步的，在步骤S01中，所述轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以890转/分钟的速度，搅拌17分钟后，加水制成固含量为4.5％的分散体。

进一步的，在步骤S02中，所述浆料的固含量为5％～6％。

进一步的，在步骤S02中，所述疏解具体为：以900转/分钟～1000转/分钟的速度，搅拌20分钟～25分钟，然后加水调制。

更进一步的，所述疏解具体为：以950转/分钟的速度，搅拌23分钟，然后加水调制得到固含量为5.8％的浆料。

进一步的，在步骤S03中，所述干燥具体为：将湿纸页置入电热鼓风干燥箱内，在115℃～120℃条件下烘干5分钟～10分钟，最后在上光机上以75℃～80℃条件干燥10分钟～15分钟。

本发明所得滤纸具有过滤阻力小、透水性好、过滤面积大、耐水性好等优点，具有较好的耐温和过滤效果，最大孔径10.8μm，成纸透气度在80L/m²·S～90L/m²·S之间，空气阻力63.5Pa。

本发明的另一个目的在于提供一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸的应用，包括空气过滤及油品过滤。

该无机纤维滤清纸具有以下优点：

1、由于该类无机纤维刚性强，吸湿变形性小，因此纸页易形成良好、稳定的网络结构，空隙率高，因此过滤阻力小，截留的粒子不会在短时间内大量停留在滤材细孔中,不易引起微孔的堵塞。

2.制成滤材挺度好，易成型，网络孔洞不易塌陷，制成的滤芯具有一定的物理强度,具有较好的抗磨擦、抗弯曲、抗拉伸等,滤材的耐损耗性使用寿命长。

3.滤材具良好耐水、耐油、耐高温、化学稳定性，且具有阻燃性能。

4.该滤清过滤纸还可用于其它方面的空气过滤及油品的过滤。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸，其原料组分包括：

煤矸石粉煤灰纤维25％、木浆纤维45％、PVA纤维5％、硅烷偶联剂YDH-15：10％、聚氧乙烯5％、硅油10％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，在水力碎浆机中，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：以890转/分钟的速度，搅拌17分钟后，加水制成固含量为4.5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以950转/分钟的速度，搅拌23分钟，然后加水调制得到固含量5.8％的浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以117℃烘干7分钟，最后在上光机上以78℃干燥13分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例2

煤矸石粉煤灰纤维20％、木浆纤维66％、PVA纤维2％、硅烷偶联剂YDH-15：10％、聚氧乙烯1％、硅油1％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，在水力碎浆机中，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：以800转/分钟转/分钟的速度，搅拌15分钟后，加水制成固含量为4.5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以900转/分钟的速度，搅拌20分钟，然后加水调制得到固含量5％的浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸，上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以115℃烘干5分钟，最后在上光机上以75℃干燥10分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例3

煤矸石粉煤灰纤维20％、木浆纤维70％、PVA纤维2％、硅烷偶联剂YDH-15：1％、聚氧乙烯1％、硅油6％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，在水力碎浆机中，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：以870转/分钟转/分钟的速度，搅拌18分钟后，加水制成固含量为4.7％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以970转/分钟的速度，搅拌21分钟，然后加水调制得到固含量5.6％的浆料；

步骤S03：：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以117℃烘干7分钟，最后在上光机上以77℃干燥14分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例4

煤矸石粉煤灰纤维50％、木浆纤维30％、PVA纤维5％、硅烷偶联剂YDH-15：10％、聚氧乙烯2％、硅油3％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以900转/分钟的速度，搅拌20分钟后，加水制成固含量为5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以1000转/分钟的速度，搅拌25分钟，然后加水调制得到固含量6％的浆料；

步骤S03：：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以120℃烘干10分钟，最后在上光机上以80℃干燥15分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例5

煤矸石粉煤灰纤维33％、木浆纤维48％、PVA纤维3.5％、硅烷偶联剂YDH-15：5.5％、聚氧乙烯4.5％、硅油5.5％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以850转/分钟的速度，搅拌17.5分钟的轻度打浆分散处理，并加水至固含量为5.5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以950转/分钟的速度，搅拌22.5分钟后，加水制成固含量为5.5％的浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以117.5℃烘干7.5分钟，最后在上光机上以77.5℃干燥12.5分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例6

煤矸石粉煤灰纤维35％、木浆纤维50％、PVA纤维2.5％、硅烷偶联剂YDH-15：4.5％、聚氧乙烯3.5％、硅油4.5％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，在水力碎浆机中，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：以805转/分钟的速度，搅拌19分钟后，加水制成固含量为5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以905转/分钟的速度，搅拌23分钟，然后加水调制得到固含量6％的浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以118℃烘干8分钟，最后在上光机上以78℃干燥13分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实施例7

煤矸石粉煤灰纤维40％、木浆纤维55％、PVA纤维2％、硅烷偶联剂YDH-15：1％、聚氧乙烯1％、硅油1％。

其制备方法包括以下步骤：

步骤S01：将煤矸石与粉煤灰无机纤维在水中用硅烷偶联剂YDH-15软化改性，加入聚氧乙烯，在水力碎浆机中，经过轻度打浆制成分散体，轻度打浆具体为：以895转/分钟的速度，搅拌20分钟后，加水制成固含量为5％的分散体；

步骤S02：将木浆纤维、PVA纤维按重量份混匀后加入硅油，放入碎浆机以995转/分钟的速度，搅拌24分钟，然后加水调制得到固含量6％的浆料；

步骤S03：将步骤S01所得煤矸石与粉煤灰无机纤维按重量份加入步骤S02所得混合浆料中，再经磨浆，按照常规造纸工艺抄纸、上网成型、压榨，然后置入电热鼓风干燥箱内，以116℃烘干6分钟，最后在上光机上以76℃干燥14分钟，得到汽车滤清过滤纸。

实验例

采用本实施例1～7的材料进行测试，本发明所得滤纸具有过滤阻力小、透水性好、过滤面积大、耐水性好等优点，具有较好的耐温和过滤效果，最大孔径10.8μm，成纸透气度在80L/m²·S～90L/m²·S之间，空气阻力62.0Pa，实施例1～7材料的平均性能如下表所示：

该纸的性能可满足制造汽车滤清器滤芯生产时裁切和折叠加工的要求。

该利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的滤清过滤纸还可用于其它方面的空气过滤及油品的过滤。

以上所述仅为本发明的实施例及实验例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸，由煤矸石与粉煤灰无机纤维、木浆纤维、PVA纤维、硅烷偶联剂YDH-151、聚氧乙烯、硅油组成，其特征在于，以干浆计各组分的重量百分比为，煤矸石粉煤灰纤维：20％～50％；木浆纤维：30％～70％；PVA纤维：2％～5％；硅烷偶联剂YDH-151：1％～10％；聚氧乙烯：1％～8％；硅油：1％～10％。

2.根据权利要求1所述的利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸，其特征在于，各组分的重量百分比为：煤矸石粉煤灰纤维25％；木浆纤维45％；PVA纤维5％；硅烷偶联剂YDH-15：10％；聚氧乙烯5％；硅油10％。

3.一种根据权利要求1所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，其制备步骤包括：

4.根据权利要求3所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S01中，所述轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以800转/分钟～900转/分钟的速度，搅拌15分钟～20分钟后，加水制成固含量为4％～5％的分散体。

5.根据权利要求4所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S01中，所述轻度打浆具体为：在水力碎浆机中，以890转/分钟的速度，搅拌17分钟后，加水制成固含量为4.5％的分散体。

6.根据权利要求3所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S02中，所述疏解具体为：以900转/分钟～1000转/分钟的速度，搅拌20分钟～25分钟，然后加水调制。

7.根据权利要求3所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S02中，所述浆料的固含量为5％～6％。

8.根据权利要求6所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S02中，所述疏解具体为：以950转/分钟的速度，搅拌23分钟，然后加水调制得到固含量为5.8％的浆料。

9.根据权利要求3所述的汽车滤清过滤纸的制备方法，其特征在于，在步骤S03中，所述干燥具体为：将湿纸页置入电热鼓风干燥箱内，在115℃～120℃条件下烘干5分钟～10分钟，最后在上光机上以75℃～80℃条件干燥10分钟～15分钟。