CN108057277A - 复合过滤材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合过滤材料及其制造方法。所述方法包括：(1)提供支撑基材或第一过滤材料；(2)将热熔胶热熔喷射到所述支撑基材或第一过滤材料上，其中，所述热熔胶呈波浪形纤维状胶条，且各波浪形纤维状胶条相互不重叠；和(3)通过所述波浪形纤维状胶条，将第二过滤材料粘合到所述支撑基材或第一过滤材料上。本发明可以用最低的胶量实现滤料的全面复合，胶线对基材孔隙遮盖率最小、且不渗透、不堵孔，实现最优的复合阻力。在本发明中，产生的复合阻力可小于1Pa。

Description

复合过滤材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种复合过滤材料及其制造方法，具体涉及一种过滤材料的纤维喷胶复合方法。
技术背景
静电熔喷布等具有阻力低、效率高的特点，具有优异的空气过滤性能，常用于口罩、空气过滤器产品。由于静电熔喷布过于柔软、没有挺度，因而不能直接用于折叠、涂胶等加工做成过滤器，需要与支撑材复合后才能用于空气过滤器。
过滤层的复合是指通过热轧、超声波、涂胶等方式，将二种起过滤作用和/或支撑作用的材料进行复合的技术。热轧复合、超声波压点复合是静电熔喷布的常用复合方法，在低效率过滤材料中应用较多。热轧复合可能造成熔喷布的静电过滤效率下降、且热轧压点造成阻力增加，而超声波复合压点更大，阻力增加更多，且复合材料无压点处因没有复合所以材料厚度较大，做成过滤器后结构阻力较大。
通过热轧、超声波将二种材料局部熔合粘结在一起，在复合滤材表面形成局部点状复合。这种复合方式在中低效滤材、卫材中应用广泛。这二种通过热轧或超声波的复合方法由于局部完全压实熔结复合，造成熔结点完全不透气，因而阻力增加。而且，未复合处滤材厚度较大，做成过滤器后的结构压损会明显增加，从而降低过滤器性能。
为避免热轧或超声波复合的表面压点，并为了适应复杂的复合结构，也有采用涂胶方式进行复合的复合结构滤材。如CN204261474U专利中提到“滤布与表面覆膜间用粘合剂、热压或针刺的方式粘结”。CN105854414A申请中将填充有纳米催化剂的胶粘剂涂覆在基材表面来制备复合滤材。CN105169812A申请中也提到：氟化乙烯丙烯膜与聚苯硫醚复合层通过胶粘剂粘结制成聚苯硫醚复合滤料。这些复合方法均使用粘合剂，但均采用涂覆的方式。它们不可避免地对基材孔隙形成遮盖甚至渗透，从而影响其透气性，阻力增加。
阻力是过滤材料的重要性能指标。滤料复合时如何将因复合产生的阻力增加值降低是研究复合滤料的重要内容。采用具有良好挺度的支撑基材和具有优异过滤性能的过滤材料，以最低的复合阻力，实现低阻力、高挺度、高效率，更适合于制成过滤器用于各种空气过滤净化场合。
为此，目前仍需要一种新的过滤材料的复合方法，以降低复合阻力，实现复合过滤材料所需的低阻力、高挺度和高效率。
发明内容
本发明示例实施方式的目的在于解决现有技术中存在的上述和其它的不足，克服过滤材料复合时阻力增加过多的问题，提供一种降低复合阻力的过滤材料复合方法。
为解决上述技术问题，本发明实施方式提供了一种制造复合过滤材料的方法，所述方法包括：
(1)提供支撑基材或第一过滤材料；
(2)将热熔胶热熔喷射到所述支撑基材或第一过滤材料上，其中，所述热熔胶呈波浪形纤维状胶条，且各波浪形纤维状胶条相互不重叠；和
(3)通过所述波浪形纤维状胶条，将第二过滤材料粘合到所述支撑基材或第一过滤材料上。
在本发明一个实施方式中，所述波浪形纤维状胶条均匀分布在支撑基材或第一过滤材料与第二过滤材料之间，所述波浪形纤维状胶条的直径为0.01-0.10mm。
在本发明一个实施方式中，所述各波浪形纤维状胶条以连续条状的形式排列于所述支撑基材或第一过滤材料上，并且相互间不重叠；各波浪形纤维状胶条间隔a＝0.5-3mm。
在本发明一个实施方式中，所述各波浪形纤维状胶条的波浪形包括Ω形、S形、U形、V形以及它们的组合。
在本发明一个实施方式中，所述波浪形纤维状胶条的上胶量为0.5-3g/m2。
在本发明一个实施方式中，所述过滤材料选自熔喷过滤材料、PTFE过滤材料、静电过滤棉、玻纤滤纸以及它们的组合。
在本发明一个实施方式中，所述支撑材选自透气硬质无纺布、玻纤滤纸、PET纺粘无纺布、PET热风无纺布、PET热轧无纺布以及它们的组合。
另一方面，本发明实施方式提供了一种复合过滤材料，所述过滤材料包括：支撑基材或第一过滤材料、第二过滤材料以及位于所述支撑基材或第一过滤材料与第二过滤材料之间的呈波浪形纤维状胶条的热熔胶。
在本发明一个实施方式中，所述波浪形纤维状胶条的直径为0.01-0.10mm。在本发明一个实施方式中，所述各波浪形纤维状胶条以连续条状的形式排列于所述支撑基材或第一过滤材料上，并且相互间不重叠。在本发明一个实施方式中，各波浪形纤维状胶条间隔a＝0.5-3mm。
在本发明一个实施方式中，所述各波浪形纤维状胶条的波浪形包括Ω形、S形、U形、V形以及它们的组合。在本发明一个实施方式中，所述波浪形纤维状胶条的上胶量为0.5-3g/m2。
通过上述实施方式，本发明可以用最低的胶量实现滤料的全面复合，胶线对基材孔隙遮盖率最小、且不渗透、不堵孔，实现最优的复合阻力。在本发明中，产生的复合阻力可小于1Pa。
通过下面的详细描述以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。
附图说明
通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
图1显示了本发明一个具体实施方式中所述波浪形呈Ω形的波浪形纤维状胶条的分布图。其中，a表示胶条/胶线间隔，b表示胶条/胶线的波浪高，c表示胶条/胶线间距。
图2显示了本发明一个具体实施方式中所述波浪形呈S形的波浪形纤维状胶条的分布图。
图3显示了本发明中一个对比实施例采用热轧或超声波压点复合方式得到的复合滤材图。
具体实施方式
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步说明，但本发明不限于下述具体实施方式。
在本文中，术语“上胶量”是以所述支撑基材或过滤材料每平方米热熔胶的克重计，单位为g/m2。
本发明提供一种低阻力的复合技术，可应用于复合滤材。在本发明纤维喷胶复合技术中，将热熔胶热熔喷射成波浪形纤维状胶条，喷于支撑基材上，再将过滤材料与支撑基材粘合在一起。所述方法可包括：
(1)所述纤维状胶线材质为热熔胶，通过热熔喷射成细胶条；
(2)所述纤维状胶线喷于支撑基材表面，并通过胶线与过滤材料压合；
(3)纤维状胶线呈波浪形、连续条状，相互间不重叠；
(4)所述支撑基材与过滤材料可选自在线生产的材料、离线已生产好或商业上外购的材料；
(5)所述纤维状胶线通过胶线直径、密度控制上胶量，得到所需要的复合效果，并控制复合阻力的增加量。
在本发明的一个实施方式中，纤维状胶线/胶条材质为热熔胶，优选压敏热熔胶。所述热熔胶的软化点80～110℃；粘度3000～20000cps，优选3000～10000cps；工作温度140～180℃，优选140～160℃。
在本发明的一个实施方式中，复合用胶制成细纤维状胶线，均匀分布在支撑基材与过滤材料之间，通过压合制成复合滤材。在本发明的一个实施方式，胶线直径0.01～0.10mm、0.01～0.08mm、0.01～0.05mm、0.01～0.03mm、0.03～0.10mm、0.03～0.08mm、0.03～0.05mm、0.05～0.10mm或0.05～0.08mm。
在本发明的一个实施方式中，所述纤维状胶线呈连续条状排列，并且胶线前后、左右相互间不重叠。这可以减少胶线重叠造成阻力上升、并防止重叠胶线变厚。在本发明的一个实施方式中，胶线间间隔a(胶线顶端到相邻胶线底端的距离)0.5～3mm、0.5～2.5mm、0.5～2mm、0.5～1.5mm、0.5～1mm、1.0～3mm、1.0～2.5mm、1.0～2mm、1.0～1.5mm、1.5～3mm、1.5～2.5mm或1.5～2mm。
本发明的一个实施方式中，纤维状胶线呈相互不重叠的连续波浪形，波浪形可以是Ω形(见图1)、S形(见图2)或其他类似形状，例如，U形、V形等。在本发明优选的实施方式中，波浪形可以是Ω形。在本发明中，通过采用波浪形胶线可以防止因采用直线胶条间的空档造成滤纸表面条状的脱开，从而可以在保持相同胶合强度的情况下(即，不脱开)减少胶条的数量，以降低阻力和减少用胶量。
本发明的一个实施方式中，过滤材料为透气过滤膜，可以是熔喷过滤布、PTFE过滤膜、静电过滤棉、玻纤滤纸以及它们的组合。其中，所述过滤层的PM2.5过滤效率可达到60～99.99％(在0.053m/s风速、PM2.5粒径、NaCl气溶胶试验尘的试验条件下)。本发明中，所述过滤层的厚度可以为0.2～2.0mm。
本发明的一个实施方式中，所述支撑基材为透气硬质无纺布、玻纤滤纸、PET纺粘无纺布、PET热风无纺布、PET热轧无纺布以及它们的组合。所述支撑基材能够接收纤维状胶线，且反面不溢出。所述支撑层的阻力小于1Pa(0.053m/s风速时)。所述支撑层厚度为0.2～1.0mm，优选0.3～0.4mm，能够接收纤维状胶线而且反面不溢出。
本发明的一个实施方式中，纤维状胶线上胶量0.5～3g/m2、0.5～2.5g/m2、0.5～2g/m2、0.5～1.5g/m2、0.5～1g/m2、1.0～3g/m2、1.0～2.5g/m2、1.0～2g/m2、1.0～1.5g/m2、1.5～3g/m2、1.5～2.5g/m2或1.5～2g/m2。
本发明中，纤维状胶条喷于支撑材表面，且不嵌入支撑材的纤维缝隙以免支撑材阻力增加，胶条均匀分布在支撑材与过滤材之间，通过压合制成复合滤材。
在本发明中，用最低的上胶量实现滤料全面复合，胶线对基材孔隙遮盖率最小、且不渗透、不堵孔，实现最优的复合阻力，复合阻力可小于1Pa。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
按照如下步骤制备实施例1中的复合过滤材料：
(1)提供PET热轧无纺布作为支撑基材，该PET热轧无纺布每平方米克重为80g/m2，厚度为0.35mm，阻力为1Pa(0.053m/s风速时)；
(2)将EVA热熔胶热熔喷射到所述PET热轧无纺布上，其中，所述EVA热熔胶的软化点为82℃、粘度在150℃的温度下为3100CPS；
(3)提供PP熔喷无纺布作为过滤材料，所述PP熔喷无纺布每平方米克重为30g/m2，厚度为0.45mm，过滤效率为99.97％(以0.3μm粒子在0.053m/s风速下)，阻力为30Pa；
(4)在纤维喷胶复合机上，采用Ω形纤维喷胶枪，在150℃的热熔胶温度下以0.05mm的胶线直径对支撑基材表面进行纤维喷胶，其中，胶条形状如图1，胶条间隔a＝2mm、胶条波浪高b＝3mm、胶条间距c＝5mm，上胶量为1g/m2，且各波浪形纤维状胶条相互不重叠；和
(5)通过复合机上的复合辊将喷有纤维状胶线的支撑基材与过滤材料压合，制得复合滤材。
在本实施例中，所述复合过滤结构的PM2.5效率为99.97％，阻力为32Pa，因复合增加的阻力为1Pa。
实施例2
按照如下步骤制备实施例2中的复合过滤结构：
(1)提供PET热轧无纺布作为支撑层，该PET热轧无纺布每平方米克重为70g/m2，厚度为0.30mm，阻力为0.5Pa(0.053m/s风速时)；
(2)将EVA压敏热熔胶热熔喷射到所述PET热轧无纺布上，其中，所述EVA压敏热熔胶的软化点为85℃、粘度在150℃的温度下为5000CPS；
(3)提供PP静电熔喷无纺布作为过滤层，所述PP静电熔喷无纺布每平方米克重为20g/m2，厚度为0.35mm，过滤效率为99.5％(以PM2.5粒子在0.053m/s风速下)，阻力为20Pa(0.053m/s风速时)；
(4)在纤维喷胶复合机上，采用S形纤维喷胶枪，在150℃的热熔胶温度下以0.02mm的胶线直径对支撑层表面进行纤维喷胶，其中，胶条形状如图1，胶条间隔a＝2mm、胶条波浪高b＝3mm、胶条间距c＝5mm，上胶量为1g/m2，且各波浪形纤维状胶条相互不重叠；和
(3)通过复合机上的复合辊将喷有纤维状胶线的支撑基材与过滤材料压合，制得复合滤材。
在本实施例中，所述复合过滤结构的的PM2.5效率为99.5％，阻力为21Pa，因复合增加的阻力为0.5Pa，小于1Pa。
对比例1(热轧或超声波压点复合滤材)
按照如下步骤制备对比例1中的复合滤材：
(1)提供PET热轧无纺布作为支撑基材，该PET热轧无纺布每平方米克重为80g/m2，厚度为0.35mm，阻力为1Pa(0.053m/s风速时)；
(2)提供PP熔喷无纺布作为过滤材料，所述PP熔喷无纺布每平方米克重为30g/m2，厚度为0.45mm，过滤效率为99.97％(以0.3μm粒子在0.053m/s风速下)，阻力为30Pa(0.053m/s风速时)；
(3)将PET热轧无纺布与PP熔喷无纺布叠合平铺进入热轧复合机或超声滤复合机，压点排与排之间、列与列之间的间距均为5mm，压点直径为1mm的圆，制成如图3的复合滤材。
在本对比例中，所述复合过滤结构的PM2.5效率为99.97％，阻力为36Pa，因复合增加的阻力为5Pa。
对比例2(涂胶复合滤材)
按照如下步骤制备对比例2中的复合滤材：
(1)提供PET热轧无纺布作为支撑基材，该PET热轧无纺布每平方米克重为80g/m2，厚度为0.35mm，阻力为1Pa(0.053m/s风速时)；
(2)提供PP熔喷无纺布作为过滤材料，所述PP熔喷无纺布每平方米克重为30g/m2，厚度为0.45mm，过滤效率为99.97％(以0.3μm粒子在0.053m/s风速下)，阻力为30Pa(0.053m/s风速时)；
(3)将PET热轧无纺布放入涂胶复合机涂上胶粘剂，胶粘剂涂层上胶量为10g/m2，再将PP熔喷滤材放上并压合，制成复合滤材。
在本对比例中，所述复合过滤结构的PM2.5效率为99.97％，阻力为46Pa，因复合增加的阻力为15Pa。
测试结果
用TSI 8130滤料测试仪测得实施例1-2与对比例1-2的复合滤材的复合增加阻力，并检测滤料表面是否存在脱开现象：

Claims (10)

1.一种制造复合过滤材料的方法，所述方法包括：
(1)提供支撑基材或第一过滤材料；
(2)将热熔胶热熔喷射到所述支撑基材或第一过滤材料上，其中，所述热熔胶呈波浪形纤维状胶条，且各波浪形纤维状胶条相互不重叠；和
(3)通过所述波浪形纤维状胶条，将第二过滤材料粘合到所述支撑基材或第一过滤材料上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波浪形纤维状胶条均匀分布在支撑基材或第一过滤材料与第二过滤材料之间，所述波浪形纤维状胶条的直径为0.01-0.10mm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各波浪形纤维状胶条以连续条状的形式排列于所述支撑基材或第一过滤材料上，并且相互间不重叠；各波浪形纤维状胶条间隔0.5-3mm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各波浪形纤维状胶条的波浪形包括Ω形、S形、U形、V形以及它们的组合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波浪形纤维状胶条的上胶量为0.5-3g/m2。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤材料选自熔喷过滤材料、PTFE过滤材料、静电过滤棉、玻纤滤纸以及它们的组合。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支撑材选自透气硬质无纺布、玻纤滤纸、PET纺粘无纺布、PET热风无纺布、PET热轧无纺布以及它们的组合。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的复合过滤材料，所述过滤材料包括：支撑基材或第一过滤材料、第二过滤材料以及位于所述支撑基材或第一过滤材料与第二过滤材料之间的呈波浪形纤维状胶条的热熔胶。
9.如权利要求8所述的复合过滤材料，其特征在于，所述波浪形纤维状胶条的直径为0.01-0.10mm，所述各波浪形纤维状胶条以连续条状的形式排列于所述支撑基材或第一过滤材料上，并且相互间不重叠；和/或各波浪形纤维状胶条间隔0.5-3mm。
10.如权利要求8所述的复合过滤材料，其特征在于，所述各波浪形纤维状胶条的波浪形包括Ω形、S形、U形、V形以及它们的组合；和/或所述波浪形纤维状胶条的上胶量为0.5-3g/m2。
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