CN104785019A - 异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料及其制备方法，其特征在于，将粗过滤部分，支撑部分，细过滤部分从上到下依次设置，形成三明治结构过滤材料；在针刺深度为5-7mm、针刺密度为390-480针/cm2的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料；其中，所述的粗过滤部分、细过滤部分为由化纤梳理成网状结构，所述的支撑部分为异形熔喷纤维。本发明所得的产品具有很高的过滤效率，过滤阻力较低，且制作成本低廉，工艺路线简单、环保；首次提出使用异形熔喷纤维制备过滤材料，给过滤材料领域带来一个突破。

Description

异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料
技术领域
本发明涉及一种用异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，属于产业用纺织品技术领域。
背景技术
随着交通运输、工业迅速发展，污染也随之产生，尤其空气污染已被列为世界三大污染之一，危害和影响非常大。吸入低质量空气损害身体健康，诱发各种疾病等，尤其最近雾霾热点带来的亚健康以备受关注。过滤材料已成为工业、生活必备之品，生产过滤材料的工艺有：机织法，针织法，非织造法，静电纺。目前用于制备空气过滤材料的纤维类型主要有熔喷纤维，纺粘纤维，静电纺纤维三大类，其中熔喷纤维截面形状是圆形；纺粘可以有海岛型，皮芯型或橘瓣型等；静电纺纤维大多数是表面带有沟槽。一般制备空气过滤材料大多使用常规聚丙烯(PP)熔喷纤维，或是静电纺纳米纤维等其他材料。对于静电纺纳米纤维制备的过滤材料，过滤效率虽高，但其过滤阻力相当大；材料强力极低，不牢固，易损坏；并且效率、产量低，无法实现工业生产化。常规熔喷纤维为原料制备过滤材料，率效和率阻均一般，不能满足PM2.5精过滤要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供异形熔喷纤维制备高效低阻空气过滤材料，平衡率阻和率效这对相矛盾的指标，相比较常规熔喷纤维而言，采用异形熔喷纤维制备过滤材料即可提高过滤效率，还不增加过滤阻力。另外，采用非织造工艺路线制备该过滤材料，简便，成本低廉，无污染环境副产品生成，绿色环保。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其特征在于，其制备方法包括：将粗过滤部分，支撑部分，细过滤部分从上到下依次设置，形成三明治结构过滤材料；在针刺深度为5-7mm、针刺密度为390-480针/cm2的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料；其中，所述的粗过滤部分、细过滤部分为由化纤梳理成网状结构，所述的支撑部分为异形熔喷纤维。
优选地，所述的粗过滤部分是由圆形、异形或两者混合的化纤经梳理制成的蓬松纤网。
更优选地，所述蓬松纤网的面密度为40-60g/m2。
更优选地，所述的化纤为是PP或PET。
优选地，所述的支撑部分采用PP异形熔喷纤维，其面密度为20-30g/m2。
更优选地，所述的PP异形熔喷纤维为三角形、三叶形、工字型或哑铃形。
优选地，所述细过滤部分为由化纤经梳理制成的蓬松纤网，其面密度为60-80g/m2。
更优选地，所述的化纤为PP或PET。
本发明还提供了上述异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的制备方法，其特征在于，将粗过滤部分，支撑部分，细过滤部分从上到下依次设置，形成三明治结构过滤材料；在针刺深度为5-7mm、针刺密度为390-480针/cm2的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料；其中，所述的粗过滤部分、细过滤部分为由化纤梳理成网状结构，所述的支撑部分为异形熔喷纤维。
与现有空气过滤材料相比，本发明的有益效果是：
(1)从本发明的工艺路线角度来讲，本发明通过梳理制备纤网，针刺加固成型；其操作简单方便，成本低廉，效率高，且无任何副产品及污染物产生，具有很高的可行性，纯绿色加工制造。
(2)从本发明的原材料角度来讲，本发明最大创新点是采用异形熔喷纤维。三明治结构的过滤材料，上下层采用不同面密度蓬松纤网分别承担粗、细过滤部分；中间层是PP异形熔喷纤维，即起支撑作用，同时也具备过滤效果。
(3)本发明制备的高效低阻异形熔喷纤维空气过滤材料，相对于用常规纤维制备的空气过滤材料而言，均具有更好的过滤性能，且率阻变化不大，品质因素有很大提高；用于工业生产化具有很高的可行性。
本发明所得的产品具有很高的过滤效率，过滤阻力较低，且制作成本低廉，工艺路线简单、环保；首次提出使用异形熔喷纤维制备过滤材料，给过滤材料领域带来一个突破。
附图说明
图1为本发明提供的一种异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其制备方法为：将面密度60g/m2的截面为三角形PET化纤与80g/m2的截面为三角形PET化纤通过梳理分别制备蓬松纤网，依次作为粗过滤层和细过滤层。制备中间层为面密度20g/m2的PP三角形熔喷纤维。将粗过滤部分1、支撑部分2、细过滤部分3从上到下依次设置，在针刺深度为7mm、针刺密度为432针/cm2的条件下进行针刺加固，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料，其结构如图1所示。
采用(LZC-K1滤料综合性能测试台)方法测试所得异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的率效和率阻：在流速为32L/min和85L/min，粒径在0.3-3um时，其率阻分别约17Pa和43Pa，率效约在60％-99.987％范围内。
实施例2
异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其制备方法为：将面密度50g/m2的截面为三角、圆形混合的PET化纤与75g/m2的截面为三角、圆形混合PET化纤通过梳理分别制备蓬松纤网，依次作为粗过滤层和细过滤层。制备中间层为面密度30g/m2的PP哑铃形熔喷纤维。将粗过滤部分1、支撑部分2、细过滤部分3从上到下依次设置，在针刺深度为6mm、针刺密度为450针/cm2的条件下进行针刺加固，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料，其结构如图1所示。
采用(LZC-K1滤料综合性能测试台)方法测试所得异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的率效和率阻：在流速为32L/min和85L/min，粒径在0.3-3um时，其率阻分别约17.5Pa和44Pa，率效约在60％-99.987％范围内。
实施例3
异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其制备方法为：将面密度65g/m2的截面为三角形PET化纤与80g/m2的截面为三角、圆形混合PET化纤通过梳理分别制备蓬松纤网，依次作为粗过滤层和细过滤层。制备中间层为面密度25g/m2的PP三叶形熔喷纤维。将粗过滤部分1、支撑部分2、细过滤部分3从上到下依次设置，在针刺深度为5mm、针刺密度为420针/cm2的条件下进行针刺加固，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料，其结构如图1所示。
采用(LZC-K1滤料综合性能测试台)方法测试所得异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的率效和率阻：在流速为32L/min和85L/min，粒径在0.3-3um时，其率阻分别约18Pa和45Pa，率效约在60％-99.987％范围内。
实施例4
异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其制备方法为：将面密度55g/m2的截面为三角形PET化纤与70g/m2的截面为三角形PET化纤通过梳理分别制备蓬松纤网，依次作为粗过滤层和细过滤层。制备中间层为面密度30g/m2的PP“工”字形熔喷纤维。将粗过滤部分1、支撑部分2、细过滤部分3从上到下依次设置，在针刺深度为7.5mm、针刺密度为440针/cm2的条件下进行针刺加固，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料，其结构如图1所示。
采用(LZC-K1滤料综合性能测试台)方法测试所得异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的率效和率阻：在流速为32L/min和85L/min，粒径在0.3-3um时，其率阻分别约17.5Pa和45Pa，率效约在60％-99.987％范围内。

Claims (9)

1.一种异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料，其特征在于，其制备方法包括：将粗过滤部分(1)，支撑部分(2)，细过滤部分(3)从上到下依次设置，形成三明治结构过滤材料；在针刺深度为5-7mm、针刺密度为390-480针/cm2的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料；其中，所述的粗过滤部分(1)、细过滤部分(3)为由化纤梳理成网状结构，所述的支撑部分(2)为异形熔喷纤维。
2.如权利要求1所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述的粗过滤部分(1)是由圆形、异形或两者混合的化纤经梳理制成的蓬松纤网。
3.如权利要求2所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述蓬松纤网的面密度为40-60g/m2。
4.如权利要求2所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述的化纤为是PP或PET。
5.如权利要求1所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述的支撑部分(2)采用PP异形熔喷纤维，其面密度为20-30g/m2。
6.如权利要求5所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述的PP异形熔喷纤维为三角形、三叶形、工字型或哑铃形。
7.如权利要求1所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述细过滤部分(3)为由化纤经梳理制成的蓬松纤网，其面密度为60-80g/m2。
8.如权利要求7所述的异形熔喷纤维制备的空气过滤材料，其特征在于，所述的化纤为PP或PET。
9.一种权利要求1所述的异形熔喷纤维制备的高效低阻空气过滤材料的制备方法，其特征在于，将粗过滤部分(1)，支撑部分(2)，细过滤部分(3)从上到下依次设置，形成三明治结构过滤材料；在针刺深度为5-7mm、针刺密度为390-480针/cm2的条件下进行针刺，将过滤材料各个部分连接，形成高效低阻空气过滤材料；其中，所述的粗过滤部分(1)、细过滤部分(3)为由化纤梳理成网状结构，所述的支撑部分(2)为异形熔喷纤维。
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