CN105498389A - 一种过滤pm2.5空气微粒的汽车用过滤器及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器及其制备方法，主要用于车内过滤PM2.5空气微粒。过滤器的过滤材料包括基层和吸附层，所述基层是将短纤维经梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，所述网状纤维层有不规则表面，所述吸附层是采用静电喷涂方法将硅藻土吸附剂喷涂在基层的不规则表面的粘合剂上。这种汽车过滤器既可以有效吸附通过空调系统进入汽车中的PM2.5颗粒物，又能够使空气阻力不发生明显增大；采用静电喷涂方法将硅藻土喷涂在基层材料表面，能够使硅藻土均匀分布并对厚度进行控制，在阻力最小条件下保证吸附能力。

Description

一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器及制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化装置技术领域，特别是涉及一种能够过滤空气中PM2.5微粒的汽车用过滤器及制造方法。
背景技术
近年来，随着车辆工业的迅猛发展，人们对环保问题越来越重视。特别是在空气污染方面，空气中PM2.5颗粒物对人体健康危害方面的研究逐步深入,研究表明，PM2.5粒径小、面积大、活性强，易附带有毒、有害物质，且2.5μm以下颗粒物的可吸入到细支气管和肺泡。PM2.5进入人体到肺泡后，直接影响肺功能，使机体容易处在缺氧状态。而且PM2.5一旦进入肺泡，吸附在肺泡上难以脱落，这种吸附是不可逆的。车辆内空间狭小、相对封闭，特别是通过空调系统等方面进入车内的PM2.5颗粒物更容易被车内人员吸入体内。因此，研究开发能够有效地过滤PM2.5空气微粒的汽车用空气过滤装置，保障车辆内的环境安全是当前十分重要的课题。
申请号为2011100366527的中国专利公开了一种汽车空调过滤材料及其制备方法，这种材料可以滤除空气中的有害微生物、灰尘和挥发性有机化合物，但其滤布孔径一般为130μm-150μm，较大的孔径不能有效去除PM2.5空气微粒。申请号为2013103163684的中国专利公开了一种可去除PM2.5颗粒的车载空调净化器，这种净化器可以对PM2.5颗粒物进行过滤，但是这种装置需在空气流动方向串联排列过滤器，明显增加了对空气流动的阻力，且占用空间大，成本较高。
硅藻土是一种由单细胞硅藻类生物的硅酸盐遗骸形成硅质岩石，我国的硅藻土资源十分丰富，储量约20亿吨以上。硅藻土具有较高的化学稳定性，只溶于氢氟酸，不溶于其他任何强酸。硅藻土堆积密度为0.34～0.65g/cm3，比表面积为20～65m2/g，呈天然“分子筛”状孔隙结构,微孔数量是活性碳的5000-6000倍,具有较强的吸附性能和离子交换性能。硅藻土优异的理化性能使其具有广泛的应用前景，既可吸附空气中的甲醛、苯、氨等有害物质故其具有较强的活性和吸附特性，也能够吸附小于2.5μm的颗粒物，因此，可以采用硅藻土作为去除PM2.5空气微粒的过滤器吸附材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够过滤PM2.5空气微粒，且过滤效果好、空气阻力小的汽车用过滤器；本发明要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述汽车用过滤器的方法。
本发明汽车用过滤器采用的技术方案是：一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器，包括过滤材料，所述过滤材料包括基层和吸附层，所述基层是将短纤维经梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，所述网状纤维层有不规则表面，所述吸附层是将硅藻土吸附剂用粘合剂粘接在所述基层的不规则表面形成。
进一步的，所述固定在基层上的硅藻土粒度为300～800目；所述固定在基层上的硅藻土吸附剂为100～500克/米2；所述粘合剂为丙烯酸基乳液型粘合剂；所述过滤材料为波纹形。
本发明汽车用过滤器制备方法采用的技术方案是：一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器的制备方法，包括如下步骤：
a)材料准备：选择短纤维、硅藻土和粘接剂；
b)制备非织造物基层材料：将短纤维输送到梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，所述网状纤维层有不规则表面。
c)浸胶：将网状纤维层非织造物基层材料浸泡在粘合剂中，胶层厚度为0.1-0.3mm，自然干燥5～8分钟；
d)形成吸附层：用粉末静电喷枪将硅藻土喷涂在浸胶后的非织造物基层材料的不规则表面，喷涂后用高压气体吹净表面，形成的吸附层厚度0.1～0.5mm，硅藻土喷涂量为100～500克/米2；
d)喷胶：在喷涂硅藻土的表面再喷涂一层粘接剂，粘接剂厚度为0.1～0.2mm；
e)烘干：将喷涂粘接剂后的过滤材料烘干，卷成非织造物卷；
f)安装使用：将非织造物过滤材料加工成波纹形，剪裁后安装在汽车过滤器中。
本发明采用有益效果是：采用硅藻土作为吸附剂，能够充分发挥硅藻土孔洞结构的特点，既可以有效吸附通过空调系统进入汽车中的PM2.5颗粒物，又能够使空气阻力不发生明显增大，尤其是当硅藻土粒度为300～800目、固定在基层上的硅藻土吸附剂量为100～500克/米2时，效果更佳；采用将短纤维输送到梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，短纤维的端部在网状纤维层无方向的排列及微微翘起形成不规则的网状纤维层表面，能够使硅藻土颗粒与基材有效附着；采用静电喷涂方法将硅藻土喷涂在基层材料表面，能够使硅藻土均匀分布并对厚度进行控制，在阻力最小条件下保证吸附能力。利用硅藻土材料制造汽车空气滤芯能有效的去除车内PM2.5微粒，净化驾驶空间环境。
附图说明
图1为本发明汽车用过滤器正面示意图；
图2为本发明汽车用过滤器剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明的过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器1，包括汽车过滤器壳体2、过滤材料3，所述过滤材料3包括基层4和吸附层5。所述基层是将短纤维经梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，短纤维的端部在网状纤维层无方向的排列及微微翘起形成不规则的网状纤维层表面，网状纤维层的不规则表面能够使硅藻土颗粒与基材有效附着。通过粘合剂将硅藻土吸附剂用粘接在所述基层的不规则表面形成所述吸附层，固定在基层上的硅藻土粒度为300～800目，目数太小会加大空气阻力，反之则会影响吸附性能。固定在基层上的硅藻土吸附剂量为100～500克/米2，如果过小对PM2.5空气微粒的吸附能力不足，如果超过500克同样会引起空气阻力增加。所述粘合剂为丙烯酸基乳液型粘合剂，所述过滤材料为波纹形能够使过滤器有较大的表面积，提高过滤器的空气净化能力。
制备过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器过程包括如下步骤：
选择硅藻土，SiO2含量为85％、堆密度为0.45g/ml、比表面积为55m2/g，颗粒度为300～800目；选择4～6mm短纤维，将短纤维输送到梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，短纤维的端部微微翘起构成网状纤维层的不规则表面；将网状纤维层非织造物基层材料浸泡在丙烯酸基乳液型粘合剂中，胶层厚度为0.1～0.3mm，自然干燥5～8分钟；用粉末静电喷枪将硅藻土喷涂在浸胶后的非织造物基层材料的不规则表面，喷涂后用高压气体吹净表面，形成的吸附层厚度0.1～0.5mm，硅藻土喷涂量为100～500克/米2；在喷涂硅藻土的表面再喷涂一层粘接剂，粘接剂厚度为0.1～0.2mm；将喷涂粘接剂后的过滤材料烘干，制成厚度为0.5～2.0mm的过滤材料，卷成非织造物卷；采用专用模具将非织造物过滤材料加工成波纹形，并根据汽车空调过滤器壳体的尺寸进行剪裁，将加工后含有硅藻土的过滤材料安装在汽车的空气净化用过滤器中，可以有效地将空气中的PM2.5空气微粒吸附到硅藻土吸附剂上，实现对车辆内空气的净化作用。
实施例1
使用4mm短纤维制作生产过滤材料的基层材料非织造物，放入盛有牌号为CH430300的丙烯酸基乳液型粘合剂的容器中浸胶，浸胶后粘接剂厚度为0.1mm，采用静电喷涂方法将800目硅藻土喷涂到浸胶后的基层材料不规则表面，硅藻土厚度0.1mm，过滤材料表面硅藻土量为100克/米2，使用与上述相同的粘接剂对硅藻土表面进行喷涂，厚度为0.1mm，制成厚度为0.5mm的过滤材料。
实施例2
使用5mm短纤维制作生产过滤材料的基层材料非织造物，放入盛有牌号为CH430300的丙烯酸基乳液型粘合剂的容器中浸胶，浸胶后粘接剂厚度为0.2mm，采用静电喷涂方法将700目硅藻土喷涂到浸胶后的基层材料不规则表面，硅藻土厚度0.2mm，过滤材料表面硅藻土量为200克/米2，使用与上述相同的粘接剂对硅藻土表面进行喷涂，厚度为0.2mm，制成厚度为1mm的过滤材料。
实施例3
使用5mm短纤维制作生产过滤材料的基层材料非织造物，放入盛有牌号为CH430300的丙烯酸基乳液型粘合剂的容器中浸胶，浸胶后粘接剂厚度为0.2mm，采用静电喷涂方法将500目硅藻土喷涂到浸胶后的基层材料不规则表面，硅藻土厚度0.3mm，过滤材料表面硅藻土量为400克/米2，使用与上述相同的粘接剂对硅藻土表面进行喷涂，厚度为0.2mm，制成厚度为1.5mm的过滤材料。
实施例4
使用6mm短纤维制作生产过滤材料的基层材料非织造物，放入盛有牌号为CH430300的丙烯酸基乳液型粘合剂的容器中浸胶，浸胶后粘接剂厚度为0.3mm，采用静电喷涂方法将300目硅藻土喷涂到浸胶后的基层材料不规则表面，硅藻土厚度0.5mm，过滤材料表面硅藻土量为500克/米2，使用与上述相同的粘接剂对硅藻土表面进行喷涂，厚度为0.2mm，制成厚度为2mm的过滤材料。
表1为车内PM2.5数值实际过滤效果结果对比。
表1
时间/滤芯种类 普通滤芯 硅藻土滤芯
初始值 30.12 29.31
2分钟后 26.41 7.43
4分钟后 22.12 5.75
6分钟后 18.45 3.23
8分钟后 17.34 1.47
10分钟后 16.6 0.65
最终稳定平均值 16.1 0.32
最低值 16.07 0.3

Claims (9)

1.一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器，包括过滤材料，所述过滤材料包括基层和吸附层，其特征在于，所述基层是将短纤维经梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，所述网状纤维层有不规则表面，所述吸附层是将硅藻土吸附剂用粘合剂粘接在所述基层的不规则表面形成。
2.根据权利要求1所述的汽车用过滤器，其特征在于，所述固定在基层上的硅藻土粒度为300～800目。
3.根据权利要求1或2所述的汽车用过滤器，其特征在于，所述固定在基层上的硅藻土吸附剂为100～500克/米2。
4.根据权利要求1所述的汽车用过滤器，其特征在于，所述粘合剂为丙烯酸基乳液型粘合剂。
5.根据权利要求1所述的汽车用过滤器，其特征在于，所述过滤材料为波纹形。
6.一种过滤PM2.5空气微粒的汽车用过滤器的制备方法，包括如下步骤：
a)材料准备：选择短纤维、硅藻土和粘接剂；
b)制备非织造物基层材料：将短纤维输送到梳理机梳理后制成网状纤维层非织造物基层材料，所述网状纤维层有不规则表面；
c)浸胶：将网状纤维层非织造物基层材料浸泡在粘合剂中，胶层厚度为0.1～0.3mm，自然干燥5～8分钟；
d)形成吸附层：用粉末静电喷枪将硅藻土喷涂在浸胶后的非织造物基层材料的不规则表面，喷涂后用高压气体吹净表面，形成的吸附层厚度0.1～0.5mm，硅藻土喷涂量为100～500克/米2；
d)喷胶：在喷涂硅藻土的表面再喷涂一层粘接剂，粘接剂厚度为0.1～0.2mm；
e)烘干：将喷涂粘接剂后的过滤材料烘干，卷成非织造物卷；
f)安装使用：将非织造物过滤材料加工成波纹形，剪裁后安装在汽车过滤器中。
7.根据权利要求1所述的汽车用过滤器的制备方法，其特征在于，所述固定在基层上的硅藻土粒度为300～800目。
8.根据权利要求1所述的汽车用过滤器的制备方法，其特征在于，所述固定在基层上的硅藻土吸附剂为100～500克/米2。
9.根据权利要求1所述的汽车用过滤器的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为丙烯酸基乳液型粘合剂。
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