CN105396372A - 一种超细玻璃纤维复合过滤纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超细玻璃纤维复合过滤纸，该过滤纸由超细玻璃纤维、间位芳纶、聚丙烯纤维和胶粘剂组成。超细玻璃纤维直径为2～4μm，纤维长度3～10mm，所占比例为70～80％；间位芳纶直径为5～10μm，纤维长度3～15mm，所占比例为10～20％；聚丙烯纤维直径为5～10μm，纤维长度3～15mm，所占比例为10～20％。胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂其中的一种。本发明还公开了一种憎水性玻璃纤维过滤纸制备方法，将三者按比例打浆混合，除渣处理，混合料浆输送至纸业成型器上成型得到湿纸，真空抽滤除水，喷洒胶粘剂，干燥湿纸得到产品。本发明所制造超细玻璃纤维复合过滤纸具有过滤性能高、强度高、耐温性能好和应用广泛等优点。

Description

一种超细玻璃纤维复合过滤纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种过滤纸制备方法，尤其是涉及一种超细玻璃纤维复合过滤纸制备方法，属于过滤材料领域。
背景技术
随着科技的飞速发展，电力、钢铁、建筑等工业的不断崛起，在给人们创造了更加富裕、方便、快捷的生活的同时，环境污染也正在严重威胁着人类的生活和健康，近期空气污染对人体的伤害尤为明显，大规模雾霾天气屡屡来袭。国家对空气环境质量重视程度的不断提高，将PM2.5纳入新的空气质量评价体系。如何利用高效的过滤材料减少空气中有害气体进入人体或者对排放的有害气体进行有效过滤已迫在眉睫。
过滤纸通常以植物纤维、合成纤维和无机纤维等为原料，添加一定的化学助剂，使用干法或湿法造纸工艺及设备抄造而成。纤维滤料具有易加工、价格低廉、比表面积大、多孔性和柔软性好等特点，现已成为空气过滤材料的主导产品。
玻璃纤维具有高强、耐腐蚀、耐油、耐高温、光滑憎水、绝缘性好、热导性低和尺寸稳定不变形，经过浸渍涂层处理后又提高其耐磨等优良特性，它是理想的过滤材料。它与棉麻相比，更耐高温和耐腐蚀；与化学纤维相比，强度更高和尺寸更加稳定。尤其是耐高温、不着火、不燃烧，更是天然纤维、化学纤维无法比拟的，因此，玻璃纤维过滤纸取得了飞速的发展。
目前玻璃棉毡的生产方法主要分为两种，分别是离心法和火焰法。离心法玻璃纤维直径较大、强度低，过滤效果不好。火焰法玻璃棉是将熔融玻璃制成玻璃球、棒或块状物，使其再次融化，形成一次丝，在胶辊的牵引下送到燃烧室喷出的火焰中，在集棉室出口与粘结剂混合，沉积到网带上，最后，经过固化炉固化，制成玻璃棉毡。火焰喷吹法生产规模小、投资少、占地面小等特点，同时，采用火焰喷吹法制备的玻璃纤维直径小，柔性大和强度高等特点，因此，过滤纸常常选用火焰法制备的超细玻璃纤维。
玻璃纤维空气过滤纸是以玻璃纤维原料为主掺配其它纤维或丝，使用化工原材料赋予特殊性能，利用传统的造纸技术抄造成，作为过滤介质使用的多孔性纸、厚纸乃至纸板。玻璃纤维纸具有极高的过滤效率、很好的化学稳定性和较低的阻力，成为高效和超高效空气过滤器的首选材料，适用于各个领域的空气净化的应用。
间位芳纶，即聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，属于芳香族聚酰胺纤维，是以间苯二胺和间苯二甲酰氯为单体，以界面缩聚法或低温溶液缩聚后经由干法纺丝而制得。由于结构中的氢键作用和苯环的影响，间位芳纶结构非常稳定，具有高温尺寸稳定性、优异的耐温性和阻燃性，此外还具有很好的耐化学性能、机械性能，且手感柔软、可纺性好，被广泛应用于过滤材料，尤其适合在高温过滤领域。
聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，具有低密度、强度高、弹性好、耐磨和耐腐蚀等优点。熔喷无纺布技术生产的纤维很细(可至0.25μm)，熔喷布具有较大的比表面积、孔隙小而孔隙率大，故其过滤性、屏蔽性和吸油性等应用特性是用其他单独工艺生产的无纺布难以具备的，广泛用于医疗卫生、保暖材料、过滤材料等领域。
公开号为104131481A的中国专利公开了一种高强度玻璃纤维过滤纸，该过滤纸由无碱玻璃纤维棉、无碱玻璃纤维棉以及粘结胶料制成，其中粘结胶料为丙烯酸树脂，氟碳化合物防水防油剂和三聚氰胺交联剂的混合物。能有效杜绝水分和油滴进入滤纸，降低玻璃纤维棉表面张力，提高丙烯酸树脂和玻璃纤维棉之间的连接力。但是，此单一纤维过滤材料为了提高精度就要缩小孔径，就会增大过滤阻力，缩短使用寿命；为了减小过滤阻力就会增大孔径，会降低过滤精度，难以通过调节微观孔隙调节两者平衡关系。
公开号为201049262Y的中国专利公开了一种复合材料空气过滤纸。该复合空气过滤纸由传统植物纤维过滤层和在其侧面复合的化纤非织造布层构成，并且呈瓦楞状。解决了传统植物纤维过滤纸存在的有效时间短的问题，滤清率高和过滤速度快等特点。
公开号为202969162U中国专利公开了一种复合过滤纸，包括过滤层，在过滤层的单面或者双面复以保护层，过滤层采用玻璃纤维制成的高效过滤纸，保护层采用天然或者合成纤维，保护层和过滤层通过高温压合为一个整体。本实用新型解决了超细玻璃纤维易脱落的问题，而且增强了过滤纸的机械强度，使得过滤纸的应用范围更广。但是，上述两个专利所制备的过滤纸都是复合而成的，在材料工作过程中，结构稳定性不高，层合界面会出现堵塞现象，会影响其过滤效果。
火焰喷吹法制备超细玻璃纤维具有直径小、柔性大、柔韧性好、纤维比表面积大、气体吸附率高和过滤精度高等独特性能，作为制作过滤纸的基材。通过超细玻璃纤维和间位芳纶、聚丙烯纤维三者混合，湿法打浆制造高性能复合过滤材料。此发明制备超细玻璃纤维复合过滤纸过滤性能好、容尘量高、强度高、耐温性能好、使用寿命长、应用广泛等特点。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种超细玻璃纤维复合过滤纸及其制备方法，该玻璃纤维过滤纸具有过滤效率高、过滤阻力低、耐温性能好等优点，可用作PM2.5的过滤和各个领域的空气净化的应用。
为解决上述问题，提供一种超细玻璃纤维复合过滤纸，该过滤纸由超细玻璃纤维、间位芳纶、聚丙烯纤维和胶粘剂组成。采用多种纤维原料为了提高过滤材料的透气度和容尘量。所述的超细玻璃纤维棉直径在2～4μm之间，纤维长度为3～10mm，所占的比例为70～80％；所述的间位芳纶直径在5～10μm之间，纤维长度为3～15mm，所占的比例为10～20％；所述的聚丙烯纤维直径在5～10μm之间，纤维长度为3～15mm，所占的比例为10～20％；所述的胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂其中的一种。
本发明还提供一种超细玻璃纤维复合过滤纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①分散制浆：将经打浆20min～30min的超细玻璃纤维，与经打浆20～40min间位芳纶和经打浆20～40min聚丙烯纤维按比例混合得到纤维原料浆；
②除渣处理：将浆料、白水溶液输送至配浆池中搅拌并进行除渣处理，调节浆料的固含量为0.3～0.5％、粘度为8cp～12cp和pH值为5～8；所述的白水溶液包括：纯净水、脂肪酸缩聚物分散剂和聚硅氧烷消泡剂。
③湿法成型：将搅拌均匀的混合料浆输送至纸业成型器上成型得到湿纸，将湿纸进行抽真空洗除水并压榨后制得纸坯；
④喷涂胶料：将胶粘剂均匀喷洒在玻璃纤维纸坯上，多余的胶粘剂吸走，重新利用。
⑤干燥处理：喷胶玻璃纤维纸坯送入烘箱进行干燥，即得，超细玻璃纤维复合过滤纸；所述的烘干温度200～250℃，烘干时间为10～25min。
所述的超细玻璃纤维复合过滤纸的厚度为0.05～2mm，克重为50～80g/m2，阻力≤400Pa，强度≥1700N/m，挺度≥1.4mN.m，过滤效率≥99.8％。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
①火焰喷吹法制备超细玻璃纤维具有直径小、柔性大、柔韧性好、纤维比表面积大、气体吸附率高、过滤精度高等优点，可作为制作过滤纸的理想基材。
②通过超细玻璃纤维和间位芳纶、聚丙烯纤维三者混合，湿法打浆制造高性能复合过滤材料。
③本发明超细玻璃纤维复合过滤纸过滤性能好、容尘量高、强度高、耐温性能好、使用寿命长、应用广泛等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，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，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种超细玻璃纤维复合过滤纸，该过滤纸由超细玻璃纤维、间位芳纶、聚丙烯纤维和胶粘剂组成。采用多种纤维原料为了提高过滤材料的透气度和容尘量。
所述的超细玻璃纤维棉直径在3μm之间，纤维长度为6mm，所占的比例为75％。
所述的间位芳纶直径在7μm之间，纤维长度为10mm，所占的比例为15％。
所述的聚丙烯纤维直径在7μm之间，纤维长度为10mm，所占的比例为10％。
所述的胶粘剂为酚醛树脂。
一种超细玻璃纤维复合过滤纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
⑥分散制浆：将经打浆25min的超细玻璃纤维，与经打浆30min间位芳纶和经打浆30min聚丙烯纤维按比例混合得到纤维原料浆；
⑦除渣处理：将浆料、白水溶液输送至配浆池中搅拌并进行除渣处理，调节浆料的固含量为0.4％、粘度为10cp和pH值为6；所述的白水溶液包括：纯净水、脂肪酸缩聚物分散剂和聚硅氧烷消泡剂。
⑧湿法成型：将搅拌均匀的混合料浆输送至纸业成型器上成型得到湿纸，将湿纸进行抽真空洗除水并压榨后制得纸坯；
⑨喷涂胶料：将胶粘剂均匀喷洒在玻璃纤维纸坯上，多余的胶粘剂吸走，重新利用。
⑩干燥处理：喷胶玻璃纤维纸坯送入烘箱进行干燥，即得，超细玻璃纤维复合过滤纸；所述的烘干温度230℃，烘干时间为15min。
该超细玻璃纤维复合过滤纸的各项性能指标如下：
厚度(mm) 克重(g/m2) 阻力(Pa) 强度(N/m) 挺度(mN.m) 过滤效率(％)
1 70 350 1800 1.5 99.9
上述仅为本发明单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种超细玻璃纤维复合过滤纸，其特征在于由超细玻璃纤维、间位芳纶、聚丙烯纤维和胶粘剂组成；所述的超细玻璃纤维棉直径在2～4μm之间，纤维长度为3～10mm，所占的比例为70～80％；所述的间位芳纶直径在5～10μm之间，纤维长度为3～15mm，所占的比例为10～20％；所述的聚丙烯纤维直径在5～10μm之间，纤维长度为3～15mm，所占的比例为10～20％；所述的胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂和三聚氰胺树脂其中的一种。
2.一种超细玻璃纤维复合过滤纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①分散制浆：将经打浆20min～30min的超细玻璃纤维，与经打浆20～40min间位芳纶和经打浆20～40min聚丙烯纤维按比例混合得到纤维原料浆；
②除渣处理：将浆料、白水溶液输送至配浆池中搅拌并进行除渣处理，调节浆料的固含量为0.3～0.5％、粘度为8cp～12cp和pH值为5～8；所述的白水溶液包括：纯净水、脂肪酸缩聚物分散剂和聚硅氧烷消泡剂。
③湿法成型：将搅拌均匀的混合料浆输送至纸业成型器上成型得到湿纸，将湿纸进行抽真空洗除水并压榨后制得纸坯；
④喷涂胶料：将胶粘剂均匀喷洒在玻璃纤维纸坯上，多余的胶粘剂吸走，重新利用。
⑤干燥处理：喷胶玻璃纤维纸坯送入烘箱进行干燥，即得，超细玻璃纤维复合过滤纸；所述的烘干温度200～250℃，烘干时间为10～25min。
3.根据权利要求2所述的一种超细玻璃纤维复合过滤纸的制备方法，所述的超细玻璃纤维复合过滤纸的厚度为0.05～2mm，克重为50～80g/m2，阻力≤400Pa，强度≥1700N/m，挺度≥1.4mN.m，过滤效率≥99.8％。
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