CN105688513B - 一种空气净化用过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气净化材料领域，特别涉及一种空气净化用过滤材料及其制备方法。所述的空气净化用过滤材料，主要由极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次复合制成；其中，复合竹原纤维过滤层由聚丙烯短纤维和竹原纤维复合而成。本发明还提供了该材料的制备方法，简单，易于工业化生产。本发明制得的空气净化用过滤材料，各层之间相互配合，制得的空气净化用过滤材料透气性好，耐热性强，能快速过滤空气中粉尘，吸附空气中的有害气体，抑制杀灭空气中的有害微生物，同时释放负离子使空气更加洁净，达到显著的净化效果。

Description

一种空气净化用过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及空气净化材料领域，具体而言，涉及一种空气净化用过滤材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，室内(包括汽车)大量新型装饰材料的广泛应用，导致室内空气污染进一步加剧，再加上人们在室内的生活活动也造成了一定的污染，室内空气品质问题变得更加突出。室内空气品质与人体的健康有着密切的关系，其中尤其以挥发性有机物化合物(TVOC)、PM2.5等污染物对人体的危害最为严重。
现有技术中的空气过滤介质一般采用纸质纤维、玻璃纤维、聚合物纤维和活性炭，其中纸质纤维由于纸质特有的不耐腐蚀或者不耐候性，导致其寿命有限；玻璃纤维被怀疑是致癌剂，因此不希望在空气过滤器中使用，而活性炭只能吸附有害气体而不能过滤PM2.5，所以空气过滤产品制作较为复杂，成本居高不下，可见，有必要开发一种成本适中，工艺简单，能有效过滤空气中PM2.5、吸附TVOC气体和有害微生物的过滤介质及其制备工艺。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种空气净化用过滤材料，该过滤材料透气性好，耐热性强，过滤效率高，TVOC一次性通过净化率明显提高，甲醛每小时的净化率大于99％，同时释放负离子使空气更加洁净，净化效果显著。
本发明的第二目的在于提供一种所述的空气净化用过滤材料的制备方法，该方法制备简单，易于工业化生产，制得的空气净化用过滤材料性能优良。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种空气净化用过滤材料，主要由极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次复合制成；
其中，所述复合竹原纤维过滤层由聚丙烯短纤维和竹原纤维相互缠绕复合而成。
本发明提供的一种空气净化用过滤材料，熔喷聚丙烯无纺布过滤层作为微小颗粒物过滤层；复合竹原纤维过滤层由聚丙烯短纤维和竹原纤维相互缠绕复合而成，竹原纤维具有良好的吸附性能，起到吸附、过滤空气中的有害气体、有害物质和异味，通过过滤、抑制杀灭空气当中的有害微生物；聚丙烯短纤维有良好的吸湿性和透气性，不仅提高了过滤效率，而且有助于竹原纤维提高吸附效果；聚酯短纤维过滤层起到对于极少量的穿过所述复合竹原纤维的有害物质起进一步的后续过滤和为整个过滤材料提供所需的支撑强度的作用。各层之间相互配合，制得的空气净化用过滤材料透气性好，耐热性强，能快速过滤空气中粉尘，吸附空气中的有害气体，抑制杀灭空气中的有害微生物，同时释放负离子使空气更加洁净，达到显著的净化效果。
为了进一步优化复合竹原纤维过滤层的过滤效果，优选地，在所述复合竹原纤维过滤层中，所述聚丙烯短纤维所占的重量百分比为20％-50％，所述竹原纤维所占的重量百分比为50％-80％。
更优选地，所述聚丙烯短纤维所占的重量百分比为25-35％，所述竹原纤维所占的重量百分比为65％-75％。
最优选地，在所述复合竹原纤维过滤层中，所述聚丙烯短纤维的重量百分比为30％，所述竹原纤维的重量百分比为70％。
为了制得的复合竹原纤维过滤层具有更好的过滤效果，优选地，所述聚丙烯短纤维的纤维细度为6D-7D，纤维长度为20-80mm；所述竹原纤维的纤维细度为2-8D，纤维长度为10-80mm。原则上来说，聚丙烯短纤维的纤维细度越细，纤维长度越长，则其过滤效果越好。如在一些实施例中，聚丙烯短纤维的纤维细度可以为6D、7D等等，纤维长度可以为20mm、30mm、50mm、60mm、70mm、80mm等等；竹原纤维的纤维细度可以为2D、3D、5D、6D、8D等等，纤维长度可以为10mm、20mm、30mm、50mm、60mm、70mm、80mm等等。
为了使各层之间具有更好的配合效果，以达到能高效、优质的净化空气的效果，优选地，所述极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层的厚度为0.08-0.3mm，基重为5-35g/m2；所述聚酯短纤维过滤层的厚度为0.2-0.5mm，基重为60-400g/m2；所述复合竹原纤维过滤层的厚度为0.2-3mm，基重为60-400g/m2。
根据各层的功能，可根据环境的污染状况，来相应的调整各层之间的厚度，来达到更好的空气净化功能。
如在一些实施例中，极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层可以设置厚度为0.08mm，基重为5g/m2；厚度为0.1mm，基重为15g/m2；厚度为0.15mm，基重为20g/m2；厚度为0.3mm，基重为35g/m2等等。
如在一些实施例中，聚酯短纤维过滤层可以设置厚度为0.2mm，基重为60g/m2；聚酯短纤维过滤层可以设置厚度为0.3mm，基重为150g/m2；聚酯短纤维过滤层可以设置厚度为0.4mm，基重为250g/m2；聚酯短纤维过滤层可以设置厚度为0.5mm，基重为400g/m2等等。
如在一些实施例中，复合竹原纤维过滤层可以设置厚度为0.2mm，基重为60g/m2；可以设置厚度为0.3mm，基重为150g/m2；可以设置厚度为0.4mm，基重为250g/m2；可以设置厚度为0.5mm，基重为400g/m2等等。
为了达到更好的过滤和支撑功能，优选地，所述聚酯短纤维过滤层由聚酯短纤维制成，所述聚酯短纤维的纤维细度为1.2D-2D，纤维长度为20-80mm。如在一些实施例中，聚酯短纤维过滤层所用的聚酯短纤维的纤维细度为1.2D，纤维长度为20mm；在一些实施例中，聚酯短纤维过滤层所用的聚酯短纤维的纤维细度为1.5D，纤维长度为40mm；在一些实施例中，聚酯短纤维过滤层所用的聚酯短纤维的纤维细度为1.7D，纤维长度为50mm；在一些实施例中，聚酯短纤维过滤层所用的聚酯短纤维的纤维细度为2D，纤维长度为80mm；等等。
因为负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧(氧自由基)、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷沉降，使空气得到净化。因此，负离子起到加速PM2.5、有害气体和异味的净化。另外，负离子不仅能促成人体合成和储存维生素，还能强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为“空气维生素”。
优选地，极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层中的任一层或多层中添加有负离子粉。
优选地，所述负离子粉添加量为：每平方米添加物上添加负离子粉3-50g。添加负离子粉后，使得制得的空气净化用过滤材料持续释放负离子，根据添加的负离子粉的多少，释放率为1000-30000颗/cm3。
通过在各层中的任一层或多层中添加负离子粉，制得的空气净化用过滤材料具有负离子的功能，从而配合各层来实现更好的净化空气的功能。
空气净化用过滤材料的形状为锯齿状能增大该材料与空气的接触面积，从而达到更好的净化功能。优选地，所述空气净化用过滤材料的形状为锯齿状，锯齿的高度优选为0.5-500mm。如锯齿的高度可以为0.5mm、1mm、5mm、10mm、50mm、100mm、200mm、300mm、500mm等等。
本发明还提供了所述的空气净化用过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)、聚丙烯短纤维和竹原纤维经粗松开、精松开后进行梳理，铺装后进行针刺复合，得到复合竹原纤维过滤层；
(b)、同时在所述复合竹原纤维过滤层下铺装聚酯短纤维过滤层，进行针刺复合后送入热辊，进行压延处理；
(c)、把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布紧密的粘为一体，得到所述空气净化用过滤材料。
本发明提供的空气净化用过滤材料的制备方法，简单，易于工业化生产，制得的空气净化用过滤材料性能稳定和优良。
优选地，在步骤(a)中，使用针刺机制得复合竹原纤维过滤层，针刺机速度为350-450次/分钟植针,密度为2000-5000枚/平方米；
在步骤(b)中，所述复合竹原纤维过滤层与所述聚酯短纤维过滤层使用针刺复合，针刺机速度为350-450次/分钟植针,密度为2000-5000枚/平方米。
在制备过程中，可将负离子粉撒在各原料中混匀再制成各层，或者将各层制好后添加负离子粉，负离子粉均一的分散在任一层或多层中。为了便于制备，以各层制备好后添加负离子粉为佳。
如，本发明中制得复合竹原纤维过滤层后，可在其上喷洒负离子粉，然后与聚酯短纤维过滤层一起进入针刺机处理，将复合竹原纤维过滤层与聚酯短纤维过滤层粘为一体；然后经压延处理和熔喷聚丙烯无纺布粘结，得到空气净化用过滤材料。
优选的，在所述复合竹原纤维过滤层与所述聚酯短纤维过滤层使用针刺复合前，在所述复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉。
为了达到更好的压延效果，优选地，在步骤(b)中，所述热辊的压力调制为每平方米3-8公斤,上热辊温度为120-180℃,下热辊温度为180-250℃。
压延好的织物和极化的熔喷聚丙烯无纺布一般用环保胶进行紧密的粘为一体。
其中，本发明中的极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层可通过现有的方法制备，也可通过针刺机制成。
本发明提供的空气净化用过滤材料透气度为1700-2000L/m2·s，耐热性大于150℃，过滤效率大于等于99.2％，TVOC一次通过净化率大于等于17％，甲醛每小时的净化率大于99％，并释放一定的负离子，释放率为1000—30000粒/cm3。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明将极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次排列制成的空气净化用过滤材料，各层之间相互配合，制得的空气净化用过滤材料透气性好，耐热性强，能快速过滤空气中粉尘，吸附空气中的有害气体，抑制杀灭空气中的有害微生物，同时释放负离子使空气更加洁净，达到显著的净化效果。
(2)本发明还限定了各层所用的原料以及厚度，以达到高效、优质的净化空气的效果。
(3)本发明通过在空气净化用过滤材料的层中添加负离子，使空气净化用过滤材料能持续释放一定的负离子，增加空气净化效果。
(4)本发明提供的空气净化用过滤材料的制备方法，并限定了其中的步骤参数，制备简单，易于工业化生产，制得的空气净化用过滤材料性能稳定和优良。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种空气净化用过滤材料，通过以下方法制备：
取纤维细度为6D、纤维长度为20mm的聚丙烯短纤维和纤维细度为2D、纤维长度为10mm的竹原纤维，将聚丙烯短纤维和竹原纤维混合均匀，然后依次进行粗开松和精开松；
把精开松好的纤维送入梳理机进行梳理，梳理好的纤维送入针刺机，针刺机以速度为350次/分钟植针,密度为2000枚/平方米，使聚丙烯短纤维和竹原纤维混合为一体，制得复合竹原纤维过滤层，复合竹原纤维过滤层中，聚丙烯短纤维所占的重量百分比为20％，竹原纤维所占的重量百分比为80％，制得的复合竹原纤维过滤层的层厚为0.2mm，基重为60g/m2；
取纤维细度为1.2D，纤维长度为20mm的聚酯短纤维，将聚酯短纤维制成厚度为0.2mm、基重为60g/m2的聚酯短纤维过滤层；
在复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉，每平方米复合竹原纤维过滤层上添加负离子粉3g，然后与聚酯短纤维过滤层使用针刺机将两者粘为一体，针刺机速度为350次/分钟植针,密度为2000枚/平方米；
然后送入热辊接触,压力调制为每平方米3公斤,上热辊温度为120℃,下热辊温度为180℃,进行压延处理；
把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布用环保胶紧密的粘为一体,即获得本发明的空气净化过滤材料；
其中，极化的熔喷聚丙烯无纺布的厚度为0.08mm，基重为5g/m2。
实施例2
一种空气净化用过滤材料，通过以下方法制备：
取纤维细度为7D、纤维长度为50mm的聚丙烯短纤维和纤维细度为4D、纤维长度为50mm的竹原纤维，将聚丙烯短纤维和竹原纤维混合均匀，然后依次进行粗开松和精开松；
把精开松好的纤维送入梳理机进行梳理，梳理好的纤维送入针刺机，针刺机以速度为400次/分钟植针,密度为3500枚/平方米，使聚丙烯短纤维和竹原纤维混合为一体，制得复合竹原纤维过滤层，复合竹原纤维过滤层中，聚丙烯短纤维所占的重量百分比为30％，竹原纤维所占的重量百分比为70％，制得的复合竹原纤维过滤层的层厚为1mm，基重为250g/m2；
取纤维细度为1.6D，纤维长度为40mm的聚酯短纤维，将聚酯短纤维制成厚度为0.3mm、基重为200g/m2的聚酯短纤维过滤层；
在复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉，每平方米复合竹原纤维过滤层上添加负离子粉10g，然后与聚酯短纤维过滤层使用针刺机将两者粘为一体，针刺机速度为400次/分钟植针,密度为3500枚/平方米；
然后送入热辊接触,压力调制为每平方米5公斤,上热辊温度为150℃,下热辊温度为220℃,进行压延处理；
把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布用环保胶紧密的粘为一体,即获得本发明的空气净化过滤材料；
其中，极化的熔喷聚丙烯无纺布的厚度为0.15mm，基重为15g/m2。
实施例3
一种空气净化用过滤材料，通过以下方法制备：
取纤维细度为7D、纤维长度为80mm的聚丙烯短纤维和纤维细度为8D、纤维长度为80mm的竹原纤维，将聚丙烯短纤维和竹原纤维混合均匀，然后依次进行粗开松和精开松；
把精开松好的纤维送入梳理机进行梳理，梳理好的纤维送入针刺机，针刺机以速度为450次/分钟植针,密度为5000枚/平方米，使聚丙烯短纤维和竹原纤维混合为一体，制得复合竹原纤维过滤层，复合竹原纤维过滤层中，聚丙烯短纤维所占的重量百分比为50％，竹原纤维所占的重量百分比为50％，制得的复合竹原纤维过滤层的层厚为3mm，基重为400g/m2；
取纤维细度为2D，纤维长度为80mm的聚酯短纤维，将聚酯短纤维制成厚度为0.5mm、基重为400g/m2的聚酯短纤维过滤层；
在复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉，每平方米复合竹原纤维过滤层上添加负离子粉30g，然后与聚酯短纤维过滤层使用针刺机将两者粘为一体，针刺机速度为450次/分钟植针,密度为5000枚/平方米；
然后送入热辊接触,压力调制为每平方米8公斤,上热辊温度为180℃,下热辊温度为250℃,进行压延处理；
把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布用环保胶紧密的粘为一体,即获得本发明的空气净化过滤材料；
其中，极化的熔喷聚丙烯无纺布的厚度为0.3mm，基重为35g/m2。
实施例4
一种空气净化用过滤材料，通过以下方法制备：
取纤维细度为6D、纤维长度为40mm的聚丙烯短纤维和纤维细度为5D、纤维长度为55mm的竹原纤维，将聚丙烯短纤维和竹原纤维混合均匀，然后依次进行粗开松和精开松；
把精开松好的纤维送入梳理机进行梳理，梳理好的纤维送入针刺机，针刺机以速度为380次/分钟植针,密度为3000枚/平方米，使聚丙烯短纤维和竹原纤维混合为一体，制得复合竹原纤维过滤层，复合竹原纤维过滤层中，聚丙烯短纤维所占的重量百分比为35％，竹原纤维所占的重量百分比为65％，制得的复合竹原纤维过滤层的层厚为2mm，基重为300g/m2；
取纤维细度为1.5D，纤维长度为50mm的聚酯短纤维，将聚酯短纤维制成厚度为0.4mm、基重为250g/m2的聚酯短纤维过滤层；
在复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉，每平方米复合竹原纤维过滤层上添加负离子粉50g，然后与聚酯短纤维过滤层使用针刺机将两者粘为一体，针刺机速度为380次/分钟植针,密度为4000枚/平方米；
然后送入热辊接触,压力调制为每平方米6公斤,上热辊温度为160℃,下热辊温度为200℃,进行压延处理；
把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布用环保胶紧密的粘为一体,即获得本发明的空气净化过滤材料；
其中，极化的熔喷聚丙烯无纺布的厚度为0.2mm，基重为20g/m。
对比例1
申请号为201110036652.7公开的一种汽车空调过滤材料及其制备方法中，实施例1制得的汽车空调过滤材料。
实验例1
将本发明实施例1-4和对比例1制得的材料进行以下性能的测定，结果如表1所示。
表1各性能测定结果
从表1可以看出，本发明提供的空气净化用过滤材料，透气度在1700-2000L/m2·s，耐热性大于150℃，过滤效率均大于等于99.2％，TVOC一次通过净化率均大于等于17％，甲醛每小时的净化率均大于99％，并持续释放一定的负离子，释放率为1000-30000粒/cm3。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (12)

1.一种空气净化用过滤材料，其特征在于，主要由极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层依次复合制成；
其中，所述复合竹原纤维过滤层由聚丙烯短纤维和竹原纤维相互缠绕复合而成；
在所述复合竹原纤维过滤层中，所述聚丙烯短纤维所占的重量百分比为20％-50％，所述竹原纤维所占的重量百分比为50％-80％；
所述聚酯短纤维过滤层由聚酯短纤维制成，所述聚酯短纤维的纤维细度为1.2D-2D，纤维长度为20-80mm。
2.根据权利要求1所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，在所述复合竹原纤维过滤层中，所述聚丙烯短纤维所占的重量百分比为25-35％，所述竹原纤维所占的重量百分比为65％-75％。
3.根据权利要求1所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，在所述复合竹原纤维过滤层中，所述聚丙烯短纤维的重量百分比为30％，所述竹原纤维的重量百分比为70％。
4.根据权利要求1所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，所述聚丙烯短纤维的纤维细度为6D-7D，纤维长度为20-80mm；所述竹原纤维的纤维细度为2-8D，纤维长度为10-80mm。
5.根据权利要求1所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，所述极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层的厚度为0.08-0.3mm，基重为5-35g/m2；所述聚酯短纤维过滤层的厚度为0.2-0.5mm，基重为60-400g/m2；所述复合竹原纤维过滤层的厚度为0.2-3mm，基重为60-400g/m2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，极化的熔喷聚丙烯无纺布过滤层、复合竹原纤维过滤层和聚酯短纤维过滤层中的任一层或多层中添加有负离子粉；所述负离子粉添加量为：每平方米添加物上添加负离子粉3-50g。
7.根据权利要求1-5任一项所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，所述空气净化用过滤材料的形状为锯齿状。
8.根据权利要求7所述的空气净化用过滤材料，其特征在于，锯齿的高度为0.5-500mm。
9.权利要求1-8任一项所述的空气净化用过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)、聚丙烯短纤维和竹原纤维经粗松开、精松开后进行梳理，铺装后进行针刺复合，得到复合竹原纤维过滤层；
(b)、同时在所述复合竹原纤维过滤层下铺装聚酯短纤维过滤层，进行针刺复合后送入热辊，进行压延处理；
(c)、把压延好的织物送入胶粘机中和极化的熔喷聚丙烯无纺布紧密的粘为一体，得到所述空气净化用过滤材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在步骤(a)中，使用针刺机制得复合竹原纤维过滤层，针刺机速度为350-450次/分钟植针,密度为2000-5000枚/平方米；
在步骤(b)中，所述复合竹原纤维过滤层与所述聚酯短纤维过滤层使用针刺复合，针刺机速度为350-450次/分钟植针,密度为2000-5000枚/平方米。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在所述复合竹原纤维过滤层与所述聚酯短纤维过滤层使用针刺复合前，在所述复合竹原纤维过滤层上喷洒负离子粉。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述热辊的压力调制为每平方米3-8公斤,上热辊温度为120-180℃,下热辊温度为180-250℃。
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