CN106474820A - 复合滤材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合滤材及其制造方法。根据本发明的一种复合滤材，包括：基材层；以及设置在所述基材层上的滤膜层，所述滤膜层包括聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构。

Description

复合滤材及其制造方法

技术领域

本申请涉及空气过滤领域，具体涉及一种适用于空气过滤的复合滤材及其制造方法。

背景技术

空气过滤器(Air Filter)是一种空气(气体)过滤装置，用于防尘。例如，空气过滤器可用于电子、机械、通信设备的防尘，用于微电子行业的防尘洁净车间和洁净厂房，用于医学领域的洁净手术室，用于科研领域的实验室及洁净室等。

空气过滤的一项重要目的是去除空气(气体)中的颗粒物(例如，灰尘、沙土、花粉、细菌)。目前，空气中颗粒物去除技术主要有机械过滤、吸附、静电除尘、负离子和等离子体法及静电驻极过滤等。在机械过滤的方案中，滤膜层基于扩散效应、拦截效应、惯性效应、筛效应等多种机制对空气中的颗粒物实现捕获。对机械过滤方案而言，过滤器的滤材(滤芯)是获得良好过滤效果的关键因素之一。

现有技术包括采取复合滤材实现空气过滤的方案。然而，现有技术的复合滤材存在高阻力，低过滤效率等不足之处。

发明内容

本发明旨在提供一种复合滤材，其具有改进的过滤效率和更低的阻力。

根据本发明的一个方面，提出一种复合滤材，包括：基材层；以及设置在所述基材层上的滤膜层，所述滤膜层包括聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构。

根据本发明的一个方面，提出一种复合滤材，包括：基材层；以及滤膜结构，其包括一个或多个滤膜层，其中至少一个滤膜层为聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构。

根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述PTFE微孔膜为膨体聚四氟乙烯。

根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述基材层和所述滤膜层通过粘结机制粘结在一起。

根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述基材层包括以下的至少一项：PET滤纸、PP滤纸、木浆纸。

根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述PET滤纸包括纺粘PET无纺布滤纸；所述PP滤纸包括熔喷无纺布滤纸；所述木浆纸包括以下的至少一项：马尾松、落叶松、红松、云杉等针叶木浆纤维或桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等阔叶木浆纸。

根据本发明的一个方面，提出一种制造复合滤材的方法，包括：提供基材层；提供一个或多个滤膜层，其中至少一个滤膜层为聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构；以及将所述一个或多个滤膜层和所述基材层组合为复合滤材。

根据本发明的一个方面，前述的方法中，所述PTFE微孔膜为膨体聚四氟乙烯。

根据本发明的一个方面，前述的诸种方法中，所述基材层和所述滤膜层通过点胶工艺或涂胶工艺粘结在一起，所述点胶工艺的施胶量为1.5g/m²-10g/m²，施胶温度为80℃-160℃，热复合压力为0.2MPa-1.5MPa。

根据本发明的一个方面，提供一种低阻力复合滤纸(滤材)，包括聚四氟乙烯薄膜层和支撑层，所述聚四氟乙烯薄膜层和所述支撑层之间通过粘合彼此连接。

根据本发明的一个方面，前述的复合滤纸在所述聚四氟乙烯薄膜层和所述支撑层之间设置胶点，其中所述胶点为湿汽固化反应型粘合剂，或者是所述支撑层熔化后形成的胶点。

根据本发明的一个方面，前述的复合滤纸中，所述聚四氟乙烯薄膜的孔径在0.5～3.5um，空隙率在65％－95％。

根据本发明的一个方面，前述的复合滤纸中，所述支撑层包括以下至少一项：PET滤纸、PP滤纸、木浆纸。

本发明的复合滤材/滤纸及其制作工艺为需求空气洁净度的各种应用领域提供良好性能的滤材，这些应用领域包括但不限于：电子通信设备的防尘，燃气轮机等机械设备的空气过滤，防尘洁净车间和洁净厂房，洁净手术室，科研实验室及洁净室等。

根据本发明的复合滤材/滤纸在5CFM的流量情况下，其阻力可达仅0.35WG，比一般同类结构产品低至少40％。根据本发明的复合滤纸在依据EN-1882-2009标准的测试条件下，其效率可达到E-12。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1为根据本发明的实施例的复合滤材的示意图。

图2为根据本发明的实施例的制造复合滤材的方法的示意图。

具体实施方式

在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。

复合滤材的示例结构

参考图1，其示出根据本发明的实施例的复合滤材100的示意图。在本发明的某些实施方案中，滤材也被称为滤纸。如图所示，复合滤材100包括基材层101，其主要起到支撑层的作用。在本发明的某些实施方案中，基材层也被称为支撑层。在某些实现场景中，基材层亦被称为“滤纸”。作为示例，基材层101可为PET(涤纶)滤纸，PP(聚丙烯)滤纸，木浆纸。作为进一步的示例，PET滤纸可为纺粘PET无纺布滤纸，PP滤纸为熔喷无纺布滤纸，木浆纸可为马尾松、落叶松、红松、云杉等针叶木浆纤维或桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等阔叶木浆纸。作为示例，基材层101可为选自PET滤纸，PP滤纸，木浆纸或其他滤纸的单层结构，基材层101亦可为由PET滤纸，PP滤纸，木浆纸或其他滤纸中的两项或多项构成的复合结构。

进一步，如图1所示，复合滤材100包括滤膜层，滤膜层包括，例如，聚四氟乙烯PTFE微孔膜102。在本发明的某些实施方案中，聚四氟乙烯PTFE微孔膜也被称为聚四氟乙烯薄膜层、聚四氟乙烯层等。根据本发明的实施例，PTFE微孔膜102具有三维网状的多孔结构。例如，PTFE微孔膜102可为一种具有多孔结构的膨体聚四氟乙烯(expended PTFE)立体拉伸薄膜。膨体聚四氟乙烯由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的三维网状结构。作为示例，PTFE微孔膜102的孔隙率(空隙率)可为65％-95％。作为示例，PTFE微孔膜102的平均孔径可为0.005um-2.5um。作为示例，PTFE微孔膜102厚度可为0.5um-8.5um。

图1中示出了滤膜层仅包括PTFE微孔膜102的情形，其中，PTFE微孔膜102所设置的一面可用作迎风面以拦截从外部吹向滤材100的气体中的颗粒。然而，应理解的是，本发明不限于此。本发明并不排除滤材100包含多个PTFE微孔膜的情况，也不排除除了PTFE微孔膜还有其他种类的滤膜层的情况。在一种变型实施例中，在滤材100的迎风面可设置有超过一个滤膜层，其中的至少一个是本发明所提出的PTFE微孔膜102。在另一种变型实施例中，可在基材层101的另一侧(图1中为底侧)，即滤材100的背风面也设置一个或多个滤膜层，其中的至少一个滤膜层为本发明所提出的PTFE微孔膜。

如前所述，图1中的基材层101主要起到支撑层作用。然而，基材层101也可以具有一定的过滤性能，例如，具有对大尺度颗粒的粗过滤性能。因此，尽管在描述本发明的实施例时将PTFE微孔膜102作为“滤膜层”加以描述，但本发明并不排除基材层101也具有一定程度的过滤性能的情况。

继续参考图1，复合滤材100中，基材层101和PTFE微孔膜102可通过适当的粘结机制而组合在一起。作为示例，适当的粘结机制可为由湿汽固化的反应型粘合剂，或者是支撑层熔化后形成的胶点。在一个实施例中，在采用点胶工艺进行粘结，点胶工艺的施胶量为1.5g/m²-10g/m²，施胶温度为80℃-160℃，热复合压力为0.2MPa-1.5MPa。需再次指出的是，以上仅为示例，也可以选择本领域已知的其他替代粘结方式，如涂胶工艺。

在本发明的实施例中，所采用的PTFE微孔膜102的截面是一种网络结构，在孔的三维结构上有例如网状连通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的变化，可能有多个微孔组成一个通道，也有可能一个微孔与多个通道相连。实验数据表明，本发明提出的这种具有PTFE微孔膜102的复合滤材100的过滤效率可以达到MERV20，与之相比，传统PTFE覆膜滤材只能达到MERV16。在依据EN-1882-2009标准的测试条件下，根据本发明的复合滤材的过滤效率可达到E-12。在5CFM的流量情况下，本发明的复合滤材的过滤阻力可达仅0.35WG，比一般同类结构产品低至少40％。

复合滤材的示例制作工艺

图2示出根据本发明的实施例的制作复合滤材的方法。

如图2所示，在步骤201，提供基材层。步骤201的“提供”应作广义的解释，其可包括提供商业可用的基材层，或制备PTFE微孔膜。

在步骤202，提供PTFE微孔膜。步骤202的“提供”应作广义的解释，其可包括提供商业可用的PTFE微孔膜，或制备PTFE微孔膜。在制备PTFE微孔膜的过程中，通过对拉伸倍速、拉伸温度等工艺参数控制，使其孔径在一定范围内(例如，0.005微米至2.5微米之间)可控。在一个实施例中，通过拉伸得到膨体PTFE三维立体拉伸薄膜。

可选地，还可在步骤202提供其他不同于PTFE微孔膜的滤膜层。

在步骤203，将基材层和PTFE微孔膜(以及任选的其他滤膜层)组合为复合滤材。可通过适当的粘结机制将基材层和PTFE微孔膜相结合。适当的粘结机制可为由湿汽固化的反应型粘合剂，或者是支撑层熔化后形成的胶点。在一个实施例中，所采用的粘结机制为胶黏剂层，该胶黏剂层的施胶量为1.5g/m²-10g/m²，所使用的施胶温度为80℃-160℃。在上述的粘结过程中，所采用的示例性热复合压力为0.2MPa-1.5MPa。需再次指出的是，以上仅为示例，也可以选择本领域已知的其他粘结方式。

上述工艺中，尽管先于步骤202描述了步骤201，但本领域技术人员应理解，步骤201和步骤202可以采取其他的工艺时序，例如，步骤202先于步骤201，或步骤201与步骤202同时进行。这些本领域技术人员可预想的时序变换均落入本发明的范围中。

实验例

实验例1

将孔隙率为65％、平均孔径0.35um、厚度为0.5um的PTFE微孔膜与克重为150g的PET(涤纶)滤纸胶粘，在施胶温度100℃、压力0.25MPa、施胶量5g/m²的条件下进行热压覆合。制得的PET滤纸覆合PTFE微孔膜复合滤材，其PM0.1过滤效率99.98％。

实验例2

将孔隙率为75％、平均孔径1.35um、厚度为2.5um的聚四氟乙烯微孔膜与克重为220g的木桨纤维滤纸层，在施胶温度120℃、压力0.75MPa、施胶量3.5g/m²的条件下进行热压覆合。制得的木桨纤维滤纸覆合PTFE微孔膜复合滤材，其PM0.1过滤效率99.93％。

实验例3

将孔隙率为80％、平均孔径3.5um、厚度为3.5um的聚四氟乙烯微孔膜与克重为100g的PP(聚丙烯)滤纸层，在施胶温度160℃、压力1.25MPa、施胶量4.5g/m²的条件下进行热压覆合。制得的PP滤纸覆合PTFE微孔膜复合滤材，其PM0.1过滤效率99.83％。

产业应用性

本发明提出一种创新性的复合滤材，其具有良好的过滤效率，且具有低阻力的优点。

本发明的复合滤材及其制作工艺适用于需求空气洁净度的各种领域，包括但不限于：电子通信设备的防尘，燃气轮机等机械设备的空气过滤，防尘洁净车间和洁净厂房，洁净手术室，科研实验室及洁净室等。

Claims (10)

1.一种复合滤材，包括：

基材层；以及

设置在所述基材层上的滤膜层，所述滤膜层包括聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构。

2.一种复合滤材，包括：

基材层；以及

滤膜结构，其包括一个或多个滤膜层，其中至少一个滤膜层为聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构。

3.如权利要求1或2所述的复合滤材，其特征在于，所述PTFE微孔膜符合以下至少一项：

所述PTFE微孔膜的孔隙率为65％-95％，

所述PTFE微孔膜平均孔径为0.005um-2.5um，

所述PTFE微孔膜的厚度为0.5um-8.5um。

4.如权利要求1或2所述的复合滤材，其特征在于，

所述PTFE微孔膜为膨体聚四氟乙烯，并且/或者

所述基材层和所述滤膜层通过粘结机制粘结在一起，并且/或者

所述基材层包括以下的至少一项：PET滤纸、PP滤纸、木浆纸。

5.一种制造复合滤材的方法，包括：

提供基材层；

提供一个或多个滤膜层，其中至少一个滤膜层为聚四氟乙烯PTFE微孔膜，所述PTFE微孔膜具有三维网状的多孔结构；以及

将所述一个或多个滤膜层和所述基材层组合为复合滤材。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述PTFE微孔膜为膨体聚四氟乙烯，并且/或者

所述基材层和所述滤膜层通过点胶工艺或涂胶工艺粘结在一起，所述点胶工艺的施胶量为1.5g/m²-10g/m²，施胶温度为80℃-160℃，热复合压力为0.2MPa-1.5MPa。

7.一种低阻力复合滤纸，包括：

聚四氟乙烯薄膜层和支撑层，所述聚四氟乙烯薄膜层和支撑层之间通过粘合彼此连接。

8.如权利要求7所述的低阻力复合滤纸，其特征在于，在所述聚四氟乙烯薄膜层和所述支撑层之间设置有胶点，其中所述胶点为湿汽固化反应型粘合剂，或者是所述支撑层熔化后形成的胶点。

9.如权利要求7所述的低阻力复合滤纸，其特征在于，所述聚四氟乙烯薄膜层的孔径在0.5～3.5um，空隙率在65％－95％。

10.如权利要求7所述的低阻力复合滤纸，其特征在于，所述支撑层包括以下至少一项：PET滤纸、PP滤纸、木浆纸。