CN107237212A - 一种汽车发动机滤清器用空气滤纸及其制备方法 - Google Patents

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杨阳
李雪晴
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    • D21C3/26—Multistage processes

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机滤清器用空气滤纸及其制备方法，属于汽车滤清器技术领域。本发明首先以红松木为原料，经二氧化硫处理和蒸汽爆破后浸泡在过氧化氢溶液中制得红松木浆，接着将氢氧化钠、尿素、硫脲配置成改性液改性红松木浆，再将其与红松木浆、棉浆、玻璃纤维，破解打浆后制得混合浆料，然后将沸石分子筛、硅藻土等混合研磨后，加入混合浆料中制得滤纸浆，最后将滤纸浆抄造定量成纸样，脱水干燥后即可得汽车发动机滤清器用空气滤纸，本发明所得的空气滤纸将原料和结构设计有机结合在一起，使纸页内部结构中存在着连续化的孔径，合理地调节空气滤纸的过滤效率和容尘量，具有良好的吸附性能和过滤性能，有效提高了滤清效率。

Description

一种汽车发动机滤清器用空气滤纸及其制备方法
技术领域
本发明公开了一种汽车发动机滤清器用空气滤纸及其制备方法，属于汽车滤清器技术领域。
背景技术
空气滤纸是专门用来制作各类空气滤清器中的纸质滤芯，这种纸质滤芯是空气滤清器中的关键性部件，决定着空气滤清器的性能，主要是对空气进行过滤，以除去悬浮在空气中的细小微粒，这些微粒的粒径一般小于1μm，同时也包括一些属于亚微米级的气溶胶粒子。空气滤纸是以合成纤维、植物纤维和无机纤维中的一种或几种为原料，添加适量的造纸化学助剂，通过湿法抄纸技术抄造而成。这类纤维过滤材料是一种过滤性能良好、过滤精度高、多孔结构的过滤介质，具有轻便、柔软、容易弯曲等特点，可根据需要对纤维的长度、强度、耐高温性及耐化学性等进行合理选择，也可做阻燃、抗水、耐高温等特殊处理，被广泛用于汽车发动机、核能、采矿以及其他用途的空气过滤。
汽车空气滤纸是制造汽车发动机空气滤清器的核心材料，由于空气滤清器位于发动机的进气系统中，且发动机在工作时通常会放大量的热，因此通常希望空气过滤介质具备良好的过滤性能，较高的滤清效率以及一定的耐高温性、抗水性和耐破度。可现有的滤纸吸附性较差，过滤性能低，从而导致滤清效率低，只能滤除机油中50～60%的杂质。因此，亟待开发一种吸附性、过滤性能良好，滤清效率高且力学性能优良的汽车发动机滤清器用空气滤纸。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有空气滤纸吸附性差，过滤性能低，滤清效率低的缺陷，提供了一种汽车发动机滤清器用空气滤纸及其制备方法。
为解决技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，由下列重量份的原料制成：
90～110份木浆，40～50份棉浆，3～4份玻璃纤维，1～3份沸石分子筛，1～2份硅藻土，1～3份凹凸棒土，1～2份过氧化钙，1～2份氧化锌，0.5～1.0份明胶。
所述木浆为改性红松木浆与红松木浆按质量比2:1～4:1混合而成。
所述红松木浆为将蒸汽爆破处理的红松木粉浸泡在质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70～80℃下，搅拌反应1～2h制得。
所述蒸汽爆破处理的红松木粉为红松木粉碎过筛后装入蒸汽爆破罐中，再通入二氧化硫，并加热至180～200℃，保持温度3～5min，再通入水蒸汽至罐内压力为1.8～2.1MPa，保持压力6～8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，过滤后洗涤制得。
所述改性红松木浆为红松木浆加入改性液中，在-3～-2℃下搅拌反应20～30min，过滤洗涤后分散在去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为10～18°SR制得。
一种汽车发动机滤清器用空气滤纸的制备方法，具体步骤为：
S1.将木浆、棉浆和玻璃纤维加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为15～20°SR，得混合浆料；
S2.取沸石分子筛、硅藻土、凹凸棒土、过氧化钙、氧化锌和明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，得混合粉末；
S3.向混合浆料中加入混合粉末，搅拌1～2h，再加水调浆至固含量为2～3%，得滤纸浆；
S4.将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为80～120g/m2的纸样，并在0.05～0.08MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水20～30min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以红松木为原料，通过二氧化硫处理和蒸汽爆破后浸泡在过氧化氢溶液中，弱化木纤维的结晶结构，接着将氢氧化钠、尿素、硫脲配置成改性液改性红松木浆，利用尿素和硫脲中的极性基团S=C、C=O和—NH—协同作用与纤维素分子形成氢键，破坏和弱化纤维素自身的结晶结构来促使纤维结构松弛、圆润光滑、形态发生改变，促使纤维进一步分丝和松弛，在透气度增大的情况下，保持对过滤有利的平均孔径，提高滤纸的过滤性能。同时通过对改性红松木浆与红松木浆、棉浆、玻璃纤维，破解打浆后制得混合浆料，然后将沸石分子筛、硅藻土等混合研磨后，加入混合浆料中制得滤纸浆，最后将滤纸浆抄造定量成纸样，脱水干燥后即可得汽车发动机滤清器用空气滤纸，本发明利用不同粒径纤维和无机过滤材料有机结合在一起，使纸页内部结构中存在着连续化的孔隙，合理地调节空气滤纸的过滤效率和容尘量，具有良好的吸附性能和过滤性能，有效提高了滤清效率。
具体实施方式
取红松木，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，称取4～5kg过筛后的红松木粉装入蒸汽爆破罐中，再通入20～30L二氧化硫，并加热至180～200℃，保持温度3～5min，向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.8～2.1MPa，保持压力6～8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压后过滤，得木粉滤渣，并用70～80℃去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，得蒸汽爆破处理红松木粉，称取1～2kg蒸汽爆破处理红松木粉，浸泡在5～10L质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70～80℃恒温水浴下，以300～400r/min搅拌反应1～2h，得红松木浆，称取80～100g氢氧化钠，40～50g尿素，80～100g硫脲，加入1.0～1.2L去离子水中，在冰水浴下以300～400r/min搅拌20～30min，得改性液，量取100～120mL红松木浆加入改性液中，在-3～-2℃下以600～800r/min搅拌反应20～30min，得反应液，将反应液过滤，得滤渣，并用质量分数为70%乙醇溶液洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤渣加入100～120mL去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为10～18°SR，得改性红松木浆，取70～80g改性红松木浆，20～30g红松木浆，40～50g固含量为20%的棉浆，3～4g玻璃纤维，加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为15～20°SR，得混合浆料，称取1～3g沸石分子筛，1～2g硅藻土，1～3g凹凸棒土，1～2g过氧化钙，1～2g氧化锌，0.5～1.0g明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，将过筛后的混合粉末加入混合浆料中，以300～400r/min搅拌1～2h，再加水调浆至固含量为2～3%，得滤纸浆，将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为80～120g/m2的纸样，并在0.05～0.08MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水20～30min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
实例1
取红松木，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，称取4kg过筛后的红松木粉装入蒸汽爆破罐中，再通入20L二氧化硫，并加热至180℃，保持温度3min，向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为1.8MPa，保持压力6min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压后过滤，得木粉滤渣，并用70℃去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，得蒸汽爆破处理红松木粉，称取1kg蒸汽爆破处理红松木粉，浸泡在5L质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70℃恒温水浴下，以300r/min搅拌反应1h，得红松木浆，称取80g氢氧化钠，40g尿素，80g硫脲，加入1.0L去离子水中，在冰水浴下以300r/min搅拌20min，得改性液，量取100mL红松木浆加入改性液中，在-3℃下以600r/min搅拌反应20min，得反应液，将反应液过滤，得滤渣，并用质量分数为70%乙醇溶液洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤渣加入100mL去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为10°SR，得改性红松木浆，取70g改性红松木浆，20g红松木浆，40g固含量为20%的棉浆，3g玻璃纤维，加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为15°SR，得混合浆料，称取1g沸石分子筛，1g硅藻土，1g凹凸棒土，1g过氧化钙，1g氧化锌，0.5g明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，将过筛后的混合粉末加入混合浆料中，以300r/min搅拌1h，再加水调浆至固含量为2%，得滤纸浆，将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为80g/m2的纸样，并在0.05MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水20min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
实例2
取红松木，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，称取4kg过筛后的红松木粉装入蒸汽爆破罐中，再通入25L二氧化硫，并加热至190℃，保持温度4min，向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为2.0MPa，保持压力7min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压后过滤，得木粉滤渣，并用75℃去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，得蒸汽爆破处理红松木粉，称取1kg蒸汽爆破处理红松木粉，浸泡在8L质量分数为10%过氧化氢溶液中，在75℃恒温水浴下，以350r/min搅拌反应1h，得红松木浆，称取90g氢氧化钠，45g尿素，90g硫脲，加入1.1L去离子水中，在冰水浴下以350r/min搅拌25min，得改性液，量取110mL红松木浆加入改性液中，在-3℃下以700r/min搅拌反应25min，得反应液，将反应液过滤，得滤渣，并用质量分数为70%乙醇溶液洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤渣加入110mL去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为14°SR，得改性红松木浆，取75g改性红松木浆，25g红松木浆，45g固含量为20%的棉浆，3g玻璃纤维，加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为18°SR，得混合浆料，称取2g沸石分子筛，1g硅藻土，2g凹凸棒土，1g过氧化钙，1g氧化锌，0.8g明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，将过筛后的混合粉末加入混合浆料中，以350r/min搅拌1h，再加水调浆至固含量为2%，得滤纸浆，将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为100g/m2的纸样，并在0.07MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水25min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
实例3
取红松木，自然风干后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，称取5kg过筛后的红松木粉装入蒸汽爆破罐中，再通入30L二氧化硫，并加热至200℃，保持温度5min，向蒸汽爆破罐中通入水蒸汽至罐内压力为2.1MPa，保持压力8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，泄压至常压后过滤，得木粉滤渣，并用80℃去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性，得蒸汽爆破处理红松木粉，称取2kg蒸汽爆破处理红松木粉，浸泡在10L质量分数为10%过氧化氢溶液中，在80℃恒温水浴下，以400r/min搅拌反应2h，得红松木浆，称取100g氢氧化钠，50g尿素，100g硫脲，加入1.2L去离子水中，在冰水浴下以400r/min搅拌30min，得改性液，量取120mL红松木浆加入改性液中，在-2℃下以800r/min搅拌反应30min，得反应液，将反应液过滤，得滤渣，并用质量分数为70%乙醇溶液洗涤滤渣至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤渣加入120mL去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为18°SR，得改性红松木浆，取80g改性红松木浆，30g红松木浆，50g固含量为20%的棉浆，4g玻璃纤维，加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为20°SR，得混合浆料，称取3g沸石分子筛，2g硅藻土，3g凹凸棒土，2g过氧化钙，2g氧化锌，1.0g明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，将过筛后的混合粉末加入混合浆料中，以400r/min搅拌2h，再加水调浆至固含量为3%，得滤纸浆，将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为120g/m2的纸样，并在0.08MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水30min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
将实例1～3制得的汽车发动机滤清器用空气滤纸与市售树脂基汽车发动机滤清器用空气滤纸（对比例）进行性能检测，其检测结果如下表1：
表1
检测项目 对比例 实例1 实例2 实例3
透气度L/(m2·s) 417 420 424 426
平均孔径（μm） 30 31 32 34
湿伸长率（%） 0.52 0.49 0.53 0.55
耐破度（kPa） 383.1 385.7 386.4 387.9
挺度（mN/m） 25.2 25.7 26.1 26.3
抗张强度（kN/m） 15.3 15.8 16.2 16.5
容尘量（mg/cm2） 1.32 13.4 1.35 1.37
杂质去除率（%） 99.81 99.84 99.89 99.93
综上所述，本发明所得的汽车发动机滤清器用空气滤纸具有良好的力学性能和吸附性能，能有效过滤机油中的杂质，滤清效率高。

Claims (6)

1.一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，其特征在于，由下列重量份的原料制成：
90～110份木浆，40～50份棉浆，3～4份玻璃纤维，1～3份沸石分子筛，1～2份硅藻土，1～3份凹凸棒土，1～2份过氧化钙，1～2份氧化锌，0.5～1.0份明胶。
2.如权利要求1所述的一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，其特征在于，所述木浆为改性红松木浆与红松木浆按质量比2:1～4:1混合而成。
3.如如权利要求2所述的一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，其特征在于，所述红松木浆为将蒸汽爆破处理的红松木粉浸泡在质量分数为10%过氧化氢溶液中，在70～80℃下，搅拌反应1～2h制得。
4.如如权利要求3所述的一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，其特征在于，所述蒸汽爆破处理的红松木粉为红松木粉碎过筛后装入蒸汽爆破罐中，再通入二氧化硫，并加热至180～200℃，保持温度3～5min，再通入水蒸汽至罐内压力为1.8～2.1MPa，保持压力6～8min后，打开蒸汽爆破罐阀门泄压，过滤后洗涤制得。
5.如权利要求2所述的一种汽车发动机滤清器用空气滤纸，其特征在于，所述改性红松木浆为红松木浆加入改性液中，在-3～-2℃下搅拌反应20～30min，过滤洗涤后分散在去离子水中，并转入打浆机中打浆至叩解度为10～18°SR制得。
6.如权利要求1～5任一项所述的一种汽车发动机滤清器用空气滤纸的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
S1.将木浆、棉浆和玻璃纤维加入水力碎浆机中碎解，再经打浆机加水打浆至叩解度为15～20°SR，得混合浆料；
S2.取沸石分子筛、硅藻土、凹凸棒土、过氧化钙、氧化锌和明胶，装入研钵中研磨，过120目筛，得混合粉末；
S3.向混合浆料中加入混合粉末，搅拌1～2h，再加水调浆至固含量为2～3%，得滤纸浆；
S4.将滤纸浆用动态纸页成型器抄造定量为80～120g/m2的纸样，并在0.05～0.08MPa的真空条件下对纸样进行抽吸脱水20～30min，再将脱水后的纸样置于鼓式干燥器上烘干至水含量小于5%，得汽车发动机滤清器用空气滤纸。
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