CN105032039A - 一种竹纤维新型空气过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以竹纤维为主要原料的空气过滤材料，该材料为三层复合结构：内层材料由竹浆纤维、聚乳酸纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成，中层采用竹浆纤维、木浆纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成，表层为聚合物乳液与颜料、银离子抗菌剂和增稠剂配制的浆料经涂覆而成。内层厚为70-110g/m2，平均孔径为80-120μm，中层厚为20-60g/m2，平均孔径为50-70μm，表层层厚为1-10μm，平均孔径为5-20μm。该过滤材料具有过滤高效低阻、容尘量大、抗菌性强和废弃后完全降解的特点，可应用于家用空气过滤、医用空气过滤、吸尘器及汽车发动机和工业粉尘过滤等场合。
Description
技术领域
本发明涉及空气过滤器用的空气过滤材料及其制备方法，特别涉及以竹纤维为主要材料的新型空气过滤材料及其制备方法。
背景技术
一个人每天平均要吸入约1万升的空气,空气中的粉尘会引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病，已成为威胁人类健康的重要杀手。通过空气过滤材料获取清洁的空气是目前的通用方法，因此空气过滤材料拥有非常广阔的市场。目前采用的空气过滤纸以玻璃纤维材料和化纤材料为主，这些材料的过滤纸使用废弃后，不能被环境降解，会引发了新的环境污染，给环境增加了很大的负担，而且玻璃纤维的生产是高耗能过程。因此我们提出以生长周期短、天然环保、具有抗菌作用的竹纤维作为主要原料，并配合可以完全生物降解的聚乳酸纤维、天然木浆纤维、和水溶性聚乙烯醇纤维空气制备过滤材料，通过材料和结构两方面的创新得到一种高效低阻、容尘量大、抗菌性强和废弃后完全降解的新型空气过滤材料，可应用于家用空气过滤、医用空气过滤、吸尘器及汽车发动机和工业粉尘过滤等场合。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种竹纤维为主要原料的绿色环保空气过滤材料及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种竹纤维新型空气过滤材料，其特征为至少包含有内层、中间层和表层的三层复合结构，所述的内层、中间层材料中均含有竹浆纤维。
所述的内层为空气流入层，该层材料由竹浆纤维、聚乳酸纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成。
所述的内层的三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝20-40:20-40:20-40；该层材料通过湿法造纸工艺制备，定量为70-110g/m2，平均孔径为80-120μm。
所述的中间层材料由竹浆纤维、木浆纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成。
所述的中间层三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30-50:20-40:10-30；该层材料通过湿法造纸工艺制备，定量为20-60g/m2，平均孔径为50-70μm。
所述的内层材料包含的竹浆纤维直径为15-40μm，长度2-5mm；聚乳酸纤维直径为1-10dtex，长度4-8mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-5dtex，长度3-6mm。
所述的中间层材料包含的竹浆纤维直径为5-20μm，长度1-3mm；木浆纤维直径为2-10μm，长度1-3mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-2dtex，长度1-3mm。
所述的表层为空气流出层，该层为至少由聚合物乳液和增稠剂配制的浆料通过在中间层表面涂覆、烘干而成，该层材料的层厚为1-10μm，平均孔径为5-20μm。
所述的浆料中还包括有分散剂、抗菌剂、颜料中的一种或几种。
所述的表层涂覆浆料中的聚合物乳液可以为丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液中的一种；颜料粉可以需要的颜色添加；抗菌剂为含银离子类无机抗菌剂；增稠剂为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素的一种。
竹纤维新型空气过滤材料的制造方法，其特征在于：
A、将内层材料和中间层材料按配比分别进行配浆、疏解后打入双层流浆箱，所述的内层的三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝20-40:20-40:20-40；所述的中间层三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30-50:20-40:10-30；
B、双层流浆箱分别将中间层纤维悬浮液和内层纤维悬浮液送至成形网，内层纤维悬浮液先于中间层悬浮液上网，使得中间层纤维层形成于内层之上，形成内层和中间层复合；
C、经脱水、烘干后，在内层和中间层复合材料的中间层表面进行表层浆料涂覆，再经烘干后卷取形成三层结构的过滤材料；所述的表层涂覆浆料中的聚合物乳液可以为丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液中的一种；颜料粉可以需要的颜色添加；抗菌剂为含银离子类无机抗菌剂；增稠剂为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素的一种。
所述的步骤A中，所述的内层材料包含的竹浆纤维直径为15-40μm，长度2-5mm；聚乳酸纤维直径为1-10dtex，长度4-8mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-5dtex，长度3-6mm；所述的中间层材料包含的竹浆纤维直径为5-20μm，长度1-3mm；木浆纤维直径为2-10μm，长度1-3mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-2dtex，长度1-3mm。
所述竹纤维新型空气过滤材料，包含有内层、中层和表层的三层复合结构，材料的总定量为100-130g/m2，厚度0.3-0.45mm。
本发明的有益效果是：本发明以生长周期短、天然环保、具有抗菌作用的竹纤维作为主要原料，并配合可以完全生物降解的聚乳酸纤维、天然木浆纤维、和水溶性聚乙烯醇纤维空气制备过滤材料，具有高效低阻、容尘量大、抗菌性强和废弃后完全降解的优点。
附图说明
图1为本发明一种复合结构竹纤维空气过滤材料的结构示意图，空气由内层流入，三层结构由下至上分别为内层，中间层和表层。
具体实施方式
实施例一：
一种以竹纤维为主要原料的空气过滤材料，其包含有内层、中层和表层的三层复合结构，材料的总定量为105g/m2，厚度0.32mm。
内层材料中三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30:30:40；竹浆纤维平均直径为20μm，长度4mm；聚乳酸纤维直径为2.5dtex，长度6mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1.5dtex，长度4mm；该层的定量为80g/m2，平均孔径为100μm。
中间层中三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30:40:30；竹浆纤维直径为5μm，长度3mm；木浆纤维直径为2μm，长度2mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1dtex，长度3mm；该层定量为25g/m2，平均孔径为50μm。
表层材料的层厚为2μm，平均孔径为20μm。表层浆料由10％丙烯酸酯乳液添加适量的增稠剂羟甲基纤维素配制成粘度为2500mPa.s的浆料。
材料的制造方法为，将内层材料和中间层材料按配比分别进行配浆、疏解后打入双层流浆箱，双层流浆箱分别将中间层纤维悬浮液和内层纤维悬浮液送至成形网，形成内层和中间层复合，经脱水烘干后，在内层和中间层复合材料的中间层表面进行表层浆料涂覆，再经烘干后卷取形成三层结构的过滤材料。
该实施例过滤材料的性能见表1。
实施例二：
一种以竹纤维为主要原料的空气过滤材料，其包含有内层、中层和表层的三层复合结构，材料的总定量为120g/m2，厚度0.40mm。
内层材料中三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝40:20:40；竹浆纤维平均直径为25μm，长度4mm；聚乳酸纤维直径为2.5dtex，长度6mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1.5dtex，长度4mm；该层的定量为100g/m2，平均孔径为120μm。
中间层中三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝40:30:30；竹浆纤维平均直径为5μm，长度3mm；木浆纤维平均直径为2μm，长度2mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1dtex，长度3mm；该层定量为20g/m2，平均孔径为50μm。
表层材料的层厚为1μm，平均孔径为20μm。表层浆料配比为：10％苯乙烯-丙烯酸酯乳液、0.1％瑞士科莱恩公司的T25-25Silver分散液、0.01％柠檬黄颜料粉和适量的增稠剂羟甲基纤维素，配制的浆料粘度为1200mPa.s。
过滤材料的制造方法与实施例一相同，材料的性能见表1。
实施例三：
一种以竹纤维为主要原料的空气过滤材料，其包含有内层、中层和表层的三层复合结构，材料的总定量为130g/m2，厚度0.45mm。
内层材料中三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30:30:40；竹浆纤维平均直径为15μm，长度5mm；聚乳酸纤维直径为5dtex，长度6mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为2dtex，长度4mm；该层的定量为80g/m2，平均孔径为120μm。
中间层中三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝40:40:20；竹浆纤维平均直径为5μm，长度3mm；木浆纤维平均直径为2μm，长度2mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1dtex，长度3mm；该层定量为50g/m2，平均孔径为70μm。
表层材料的层厚为2μm，平均孔径为10μm。表层浆料配比为：表层由8％丙烯-醋酸乙烯酸酯共聚乳液、0.1％瑞士科莱恩公司的T25-25Silver分散液、0.01％群青颜料粉和增稠剂羧甲基纤维素，浆料粘度为2300mPa.s。
其制造方法与实施例一相同，材料的性能见表1。
表1：
| 项目 | 单位 | 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 |
| 颜色 | 本白色 | 黄色 | 蓝色 | |
| 定量 | g/cm2 | 105 | 120 | 130 |
| 厚度 | mm | 0.32 | 0.40 | 0.45 |
| 三层平均孔径 | μm | 100/50/20 | 120/50/20 | 120/70/10 |
| 透气度 | L/m2s | ≥215 | ≥180 | ≥120 |
| 耐破度 | KPa | ≥250 | ≥250 | ≥250 |
| 抗菌性 | 有一定抗菌性 | 抗菌效果优异 | 抗菌效果优异 |
Claims (10)
1.一种竹纤维新型空气过滤材料，其特征为至少包含有内层、中间层和表层的三层复合结构，所述的内层、中间层材料中均含有竹浆纤维。
2.根据权利要求1所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的内层为空气流入层，该层材料由竹浆纤维、聚乳酸纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成。
3.根据权利要求2所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的内层的三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝20-40:20-40:20-40；该层材料通过湿法造纸工艺制备，定量为70-110g/m2，平均孔径为80-120μm。
4.根据权利要求1所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的中间层材料由竹浆纤维、木浆纤维和水溶性聚乙烯醇纤维组成。
5.根据权利要求4所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的中间层三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30-50:20-40:10-30；该层材料通过湿法造纸工艺制备，定量为20-60g/m2，平均孔径为50-70μm。
6.根据权利要求1所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的表层为空气流出层，该层为至少由聚合物乳液和增稠剂配制的浆料通过在中间层表面涂覆、烘干而成，该层材料的层厚为1-10μm，平均孔径为5-20μm。
7.根据权利要求6所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的浆料中还包括有分散剂、抗菌剂、颜料中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的竹纤维新型空气过滤材料，其特征在于所述的表层涂覆浆料中的聚合物乳液可以为丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液中的一种；颜料粉可以需要的颜色添加；抗菌剂为含银离子类无机抗菌剂；增稠剂为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素的一种。
9.如上述任一权利要求所述的竹纤维新型空气过滤材料的制造方法，其特征在于：
A、将内层材料和中间层材料按配比分别进行配浆、疏解后打入双层流浆箱，所述的内层的三种纤维的质量比为竹浆纤维：聚乳酸纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝20-40:20-40:20-40；所述的中间层三种纤维的质量比为竹浆纤维：木浆纤维：水溶性聚乙烯醇纤维＝30-50:20-40:10-30；
B、双层流浆箱分别将中间层纤维悬浮液和内层纤维悬浮液送至成形网，内层纤维悬浮液先于中间层悬浮液上网，使得中间层纤维层形成于内层之上，形成内层和中间层复合；
C、经脱水、烘干后，在内层和中间层复合材料的中间层表面进行表层浆料涂覆，再经烘干后卷取形成三层结构的过滤材料；所述的表层涂覆浆料中的聚合物乳液可以为丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液中的一种；颜料粉可以需要的颜色添加；抗菌剂为含银离子类无机抗菌剂；增稠剂为羟甲基纤维素、羧甲基纤维素的一种。
10.如权利要求9所述的竹纤维新型空气过滤材料的制造方法，其特征在于：所述的步骤A中，所述的内层材料包含的竹浆纤维直径为15-40μm，长度2-5mm；聚乳酸纤维直径为1-10dtex，长度4-8mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-5dtex，长度3-6mm；所述的中间层材料包含的竹浆纤维直径为5-20μm，长度1-3mm；木浆纤维直径为2-10μm，长度1-3mm；水溶性聚乙烯醇纤维直径为1-2dtex，长度1-3mm。
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