CN105089481A - 一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤10-20%，7D涤纶短纤40-50%，4D低熔点涤纶短纤30-50%。本发明具有高强度、高硬挺度、高柔韧性，高透气量的特点，对灰尘、粉尘、扬尘、柳絮、花粉的过滤效率大于50%，对蚊虫能有效阻截，易于清洗。本发明进一步与高效低阻的空气过滤材料复合后，空气过滤效率高，能对PM2.5等细颗粒物高效拦截，又不影响空气流通，可替代传统的纱窗、纱门纱材料等，将室外污染的空气过滤后引入室内，保持室内空气流通。

Description

一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料
技术领域
本发明涉及门窗纱生产技术领域，特别涉及一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料。
背景技术
随着我们快速的城镇化进程、工业及经济的发展，大气污染也日趋严重（特别是PM2.5等细颗粒物污染），尤其是进入2013年以来，主要由PM2.5污染导致的雾霾天气侵袭我国东部大部分地区，北京、上海等重要城市深受其害，人民身体健康受到严重影响。室外严重的雾霾天气使普通百姓无法开窗换气，而室内不流通的空气会使人身体不舒适，长期会对人的身体造成严重影响。
现有的纱窗、纱门，纱按材质分有棉纱布、涤纶布等，通常具有细密的网孔，能阻挡蚊虫、苍蝇等昆虫的进入。常规的纱不影响空气流通，但是由于网孔较大，其无法将PM2.5等细颗粒物隔离在外，在环境日益恶化的今天，雾霾天气还是只能依靠关闭门窗来防护，无法开窗换气，如果要将能把PM2.5等细颗粒物隔离在外的类似口罩材料做纱，空气阻力过大，无法达到换气效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，为无纺布材料，用于纱窗、纱门的制作，具有高强度、高硬挺度、高柔韧性，高透气量，空气阻力小，进一步与高效低阻的空气过滤材料复合后，空气过滤效率高，能对PM2.5等细颗粒物高效拦截，又不影响空气流通，具有节能、防噪音、隔热、净化、防蚊虫等多种功能，可替代传统的纱窗、纱门纱材料等，将室外污染的空气过滤后引入室内，保持室内空气流通。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤10-20%，7D涤纶短纤40-50%，4D低熔点涤纶短纤30-50%。
本发明采用特定细度的涤纶短纤（15D、7D和4D）组合及控制各细度纤维的配比，能保证产品具有很好地强度、透气性、透光率。
4D低熔点涤纶短纤，外层熔点低，在加工时，外层熔化，其它不熔化，起到粘结剂的作用，能将其它纤维牢固结合在一起。
本发明的原料涤纶短纤的常规规格选自32mm、48mm、51mm、64mm、76mm、102mm。
作为优选，15D涤纶短纤熔点为256℃；7D涤纶短纤熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为110-180℃，芯层熔点为256℃。15D涤纶短纤、7D涤纶短纤为常规的短纤熔点256℃。
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，原料由主原料纤维和有色添加料纤维组成，所述有色添加料纤维为有色涤纶短纤维或有色丙纶短纤维，有色添加料纤维的用量为主原料总重量的1-3%；按质量百分比计，主原料纤维由以下组分混合组成：15D涤纶短纤10-20%，7D涤纶短纤40-50%，4D低熔点涤纶短纤30-50%。本发明在原色骨架材料的基础上，再加入有色纤维调色，形成有色的用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，丰富产品样式。
作为优选，有色添加料纤维的细度为10-20D，长度为38-102mm。
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）环境控制：生产车间湿度控制在40-70%；湿度不在40-70%范围内，则产品无法生产。
（2）原料准备：将原料在湿度40-70%的生产车间中预先放置10-15h；原料预先放置一段时间，以适应生产环境，保证产品质量。
（3）开松混合：按配比，将原料各组分粗开松至开松度10-20%，然后通过风机输送到混料仓内充分混合均匀，然后进入精开机进行精开松至开松度20-40%；
（4）梳理成网：步骤（3）开松后的原料进入梳理机的棉箱，对梳理机进行定量喂棉，获得克重20-60g/m2的棉网；
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在135-165℃，压力控制在12-16bar；预定型的轧辊表面光滑，预定型的温度及压力控制非常关键，通过预定型能使棉网有少量张力，同时纤维结构不受影响。
（6）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在160-170℃，棉网烘至含水率在3%以内；烘干定型的温度非常关键，烘干定型的温度能使得4D低熔点涤纶短纤外层熔化粘结，内层及其它纤维不受影响，使得产品具有较高的强度和硬挺度。另一方面，在浸胶步骤步骤存在下，能使胶（乳液）在高温下充分发生化学反应，使其与纤维之间粘结，提高产品的强度以及硬挺度。
（7）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.2-0.4mm，检验合格后得产品。
本发明首次开发了采用热轧工艺生产用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，所得骨架材料产品具有具有高强度、高硬挺度、高柔韧性，高透气量的特点，对灰尘、粉尘、扬尘、柳絮、花粉的过滤效率大于50%，对蚊虫能有效阻截，易于清洗。进一步与高效低阻的空气过滤材料复合后，空气过滤效率高，能对PM2.5等细颗粒物高效拦截，又不影响空气流通，具有节能、防噪音、隔热、净化、防蚊虫等多种功能，可替代传统的纱窗、纱门纱材料等，将室外污染的空气过滤后引入室内，保持室内空气流通。
作为优选，步骤（5）和步骤（6）之间还包括浸胶步骤，浸胶步骤为：将棉网浸胶，使得棉网上胶量以干胶量计为3-10g/m2。浸胶能提高产品的强度以及硬挺度，降低空气阻力。
作为优选，所述浸胶的胶原料为聚丙烯酸酯乳液、酚醛树脂乳液、丁苯乳液或聚醋酸乙烯酯乳液。聚丙烯酸酯乳液、酚醛树脂乳液、丁苯乳液、聚醋酸乙烯酯乳液均为市售产品。
作为优选，步骤（4）中所得棉网的杂乱比为3-5：1。杂乱比即纵向拉伸强度与横向拉伸强度的比值，控制杂乱比，产品的强度、透气性等好。
作为优选，步骤（5）和步骤（6）棉网的走速为10-30m/min。
作为优选，步骤（7）检验合格的产品横向拉伸强度大于10N/5cm，纵向拉伸强度大于30N/5cm；透光率在50%以上，透气量在4000-8000L/m2·s。
本发明的有益效果是：具有高强度、高硬挺度、高柔韧性，高透气量的特点，对灰尘、粉尘、扬尘、柳絮、花粉的过滤效率大于50%，对蚊虫能有效阻截，易于清洗。进一步与高效低阻的空气过滤材料复合后，空气过滤效率高，能对PM2.5等细颗粒物高效拦截，又不影响空气流通，可替代传统的纱窗、纱门纱材料等，将室外污染的空气过滤后引入室内，保持室内空气流通。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
本发明的原料涤纶短纤的长度规格可选自32mm、48mm、51mm、64mm、76mm、102mm等。
15D涤纶短纤、7D涤纶短纤、4D低熔点涤纶短纤均购自汇维仕（Huvis）公司。
有色涤纶短纤维（市售，江阴协达特种化纤有限公司）、有色丙纶短纤维（市售，泰州市海仑化纤有限公司）的颜色可选金色、银色、红色、蓝色等。
实施例1：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤10%，7D涤纶短纤40%，4D低熔点涤纶短纤50%。
15D涤纶短纤（32mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（32mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为110℃，芯层熔点为256℃。
制备方法包括如下步骤：
（1）环境控制：生产车间湿度控制在70%。
（2）原料准备：将原料在湿度70%的生产车间中预先放置10h。
（3）开松混合：按配比，将原料各组分粗开松至开松度10%，然后通过风机输送到混料仓内充分混合均匀，然后进入精开机进行精开松至开松度20%。
（4）梳理成网：步骤（3）开松后的原料进入梳理机的棉箱，对梳理机进行定量喂棉，获得克重20g/m2的棉网，棉网的杂乱比为3：1。
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在135℃，压力控制在12bar。
（6）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在160℃，棉网烘至含水率在3%以内。
（7）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.2mm，检验合格后得产品。
整个生产线棉网的走速为10m/min。
实施例2：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤20%，7D涤纶短纤50%，4D低熔点涤纶短纤30%。
15D涤纶短纤（64mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（64mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为180℃，芯层熔点为256℃。
制备方法包括如下步骤：
（1）环境控制：生产车间湿度控制在40%。
（2）原料准备：将原料在湿度40%的生产车间中预先放置15h。
（3）开松混合：按配比，将原料各组分粗开松至开松度20%，然后通过风机输送到混料仓内充分混合均匀，然后进入精开机进行精开松至开松度40%。
（4）梳理成网：步骤（3）开松后的原料进入梳理机的棉箱，对梳理机进行定量喂棉，获得克重60g/m2的棉网，棉网的杂乱比为5：1。
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在165℃，压力控制在16bar。
（6）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在170℃，棉网烘至含水率在3%以内。
（7）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.4mm，检验合格后得产品。
整个生产线棉网的走速为30m/min。
实施例3：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤15%，7D涤纶短纤45%，4D低熔点涤纶短纤40%。
15D涤纶短纤（51mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（51mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为180℃，芯层熔点为256℃。
制备方法包括如下步骤：
（1）环境控制：生产车间湿度控制在60%。
（2）原料准备：将原料在湿度60%的生产车间中预先放置12h。
（3）开松混合：按配比，将原料各组分粗开松至开松度15%，然后通过风机输送到混料仓内充分混合均匀，然后进入精开机进行精开松至开松度30%。
（4）梳理成网：步骤（3）开松后的原料进入梳理机的棉箱，对梳理机进行定量喂棉，获得克重40g/m2的棉网，棉网的杂乱比为4：1。
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在150℃，压力控制在15bar。
（6）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在165℃，棉网烘至含水率在3%以内。
（7）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.3mm，检验合格后得产品。
整个生产线棉网的走速为20m/min。
实施例4：
本实施例与实施例3不同之处在于步骤（5）和步骤（6）之间还包括浸胶步骤，具体为：
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在150℃，压力控制在15bar。
（6）浸胶：将棉网浸胶，使得棉网上胶量以干胶量计为3g/m2，浸胶的胶原料为聚丙烯酸酯乳液（市售）。
（7）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在165℃，棉网烘至含水率在3%以内。
（8）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.3mm，检验合格后得产品。
其它同实施例3。
实施例5：
本实施例与实施例3不同之处在于步骤（5）和步骤（6）之间还包括浸胶步骤，具体为：
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在150℃，压力控制在15bar。
（6）浸胶：将棉网浸胶，使得棉网上胶量以干胶量计为10g/m2，浸胶的胶原料为丁苯乳液（市售）。
（7）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在165℃，棉网烘至含水率在3%以内。
（8）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.3mm，检验合格后得产品。
其它同实施例3。
实施例6：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料（有色），原料由主原料纤维和有色添加料纤维组成，所述有色添加料纤维为有色涤纶短纤维（细度为10D，长度为38mm），有色添加料纤维的用量为主原料总重量的3%；按质量百分比计，主原料纤维由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤10%，7D涤纶短纤40%，4D低熔点涤纶短纤50%。
15D涤纶短纤（32mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（32mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为110℃，芯层熔点为256℃。
制备方法同实施例1。
实施例7：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料（有色），原料由主原料纤维和有色添加料纤维组成，所述有色添加料纤维为有色涤纶短纤维（细度为20D，长度为102mm），有色添加料纤维的用量为主原料总重量的1%；按质量百分比计，主原料纤维由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤20%，7D涤纶短纤50%，4D低熔点涤纶短纤30%。
15D涤纶短纤（64mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（64mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为180℃，芯层熔点为256℃。
制备方法同实施例2。
实施例8：
一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料（有色），原料由主原料纤维和有色添加料纤维组成，所述有色添加料纤维为有色丙纶短纤维（细度为15D，长度为64mm），有色添加料纤维的用量为主原料总重量的1-3%；按质量百分比计，主原料纤维由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤15%，7D涤纶短纤45%，4D低熔点涤纶短纤40%。
15D涤纶短纤（51mm）熔点为256℃；7D涤纶短纤（51mm）熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤（51mm）具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为180℃，芯层熔点为256℃。
制备方法同实施例3。
经检测，产品横向拉伸强度大于10N/5cm，纵向拉伸强度大于30N/5cm；透光率在50%以上，透气量在4000-8000L/m2·s，空气阻力小于20Pa对灰尘、粉尘、扬尘、柳絮、花粉等的过滤效率大于50%，对蚊虫能有效阻截，易于清洗。
将本发明的骨架材料与市售与高效低阻的空气过滤材料复合后（如3M公司的BMF-Merv14），其效果可以达到空气阻力小于30Pa，过滤效率大于95%（测试条件：TSI-8130检测仪，平均粒径0.3微米的NaCl颗粒，风速5.3cm/s）。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，其特征在于，按质量百分比计，由以下原料组分混合制成：15D涤纶短纤10-20%，7D涤纶短纤40-50%，4D低熔点涤纶短纤30-50%。
2.根据权利要求1所述的一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，其特征在于：15D涤纶短纤熔点为256℃；7D涤纶短纤熔点为256℃；4D低熔点涤纶短纤具有皮芯结构，皮层和芯层各占50%，皮层熔点为110-180℃，芯层熔点为256℃。
3.一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，其特征在于，原料由主原料纤维和有色添加料纤维组成，所述有色添加料纤维为有色涤纶短纤维或有色丙纶短纤维，有色添加料纤维的用量为主原料总重量的1-3%；按质量百分比计，主原料纤维由以下组分混合组成：15D涤纶短纤10-20%，7D涤纶短纤40-50%，4D低熔点涤纶短纤30-50%。
4.根据权利要求3所述的一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料，其特征在于：有色添加料纤维的细度为10-20D，长度为38-102mm。
5.如权利要求1或3所述的一种用于门窗空气过滤的平面式骨架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）环境控制：生产车间湿度控制在40-70%；
（2）原料准备：将原料在湿度40-70%的生产车间中预先放置10-15h；
（3）开松混合：按配比，将原料各组分粗开松至开松度10-20%，然后通过风机输送到混料仓内充分混合均匀，然后进入精开机进行精开松至开松度20-40%；
（4）梳理成网：步骤（3）开松后的原料进入梳理机的棉箱，对梳理机进行定量喂棉，获得克重20-60g/m2的棉网；
（5）热轧预定型：棉网通过热轧机的轧辊预定型，预定型温度控制在135-165℃，压力控制在12-16bar；
（6）烘干定型：棉网进入烘道内烘干定型，烘道温度控制在160-170℃，棉网烘至含水率在3%以内；
（7）厚度修正：将棉网的厚度修正到0.2-0.4mm，检验合格后得产品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）和步骤（6）之间还包括浸胶步骤，浸胶步骤为：将棉网浸胶，使得棉网上胶量以干胶量计为3-10g/m2。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述浸胶的胶原料为聚丙烯酯乳液、酚醛树脂乳液、丁苯乳液或聚醋酸乙烯酯乳液。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所得棉网的杂乱比为3-5：1。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）和步骤（6）棉网的走速为10-30m/min。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（7）检验合格的产品横向拉伸强度大于10N/5cm，纵向拉伸强度大于30N/5cm；透光率在50%以上，透气量在4000-8000L/m2·s。
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