CN108193379A - 一种产生负离子及高效吸附甲醛及voc的三组份吸音棉 - Google Patents

一种产生负离子及高效吸附甲醛及voc的三组份吸音棉 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，是由蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维组成的复合层。复合层采用熔喷‑干法纤网在线复合实现。蓄热调温负离子PP微纳米纤维由100份PP切片和2‑10份负离子PP母粒组成。复合层的两侧还可以覆盖面层，面层采用PP负离子无纺布材料或铝箔。面层和复合层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得。本发明吸音棉具有更好的全频吸音能力，尤其对中低频噪音吸收更好，同时兼具耐霉、环保、阻燃等性能。本发明可以产生负离子环境，有利于促进人体新陈代谢、维持健康、改善体质；能高效去除甲醛、苯及VOC，同时对恶臭、二手烟及异味的去除也十分明显。

Description

一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉
技术领域
本发明涉及吸音材料领域，具体是一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉。
背景技术
汽车噪音直接影响人们的身心健康和生活质量的提高，长期处于噪音环境中，会引起听力损失甚至可能诱发一些疾病。试验表明：80分贝会使驾驶者的注意力下降10%；90分贝时下降20%。要远离噪音，我们能做的就是吸音和隔音。吸音棉可以将车体振动所产生的中高频噪音振动能转换成吸音棉内部的细旦纤维的动能，并转化成热能而耗散掉，达到吸音降噪的功能。在汽车生产领域中，吸音棉主要设置于隔音仪表盘和发动机之间，用于阻隔发动机的噪音向驾驶舱传递，也应用于车门、后备箱、底盘、引擎盖、翼子板、轮弧罩、车顶棚等位置，用以保温、隔音等。
2013年，中国科协对2000辆汽车进行为期7个月的车内空气质量检测表明：92.5%的车辆存在车内空气质量问题。65%的驾驶员由于车内环境污染出现头晕、胸闷、咳嗽、昏迷等现象。车内空气污染已成为驾驶员压抑、烦躁和注意力无法集中，甚至车祸的主要原因之一。世界卫生组织已明确将车内环境污染与高血压、艾滋病等共同列为人类健康的十大威胁之一。其中车内空气污染主要为甲醛、苯、大量的挥发性有机物（Volatile OrganicCompounds，俗称VOC），汽车用活性炭包被广泛用于车内空气污染的治理。但是炭包内的颗粒状活性炭比表面积小、吸附量小、吸附脱附慢、使用过程中更易掉粉，影响车内环境卫生。
与活性炭相比，活性炭纤维是一种纤维状高效吸附分离材料。其大比表面积、超强吸附力，可强力吸附甲醛、苯类、氨、VOC等有害气体。活性炭纤维具有良好的可加工性能，若与吸音棉加工技术相结合，制备的吸音棉除具有更好的吸音降噪的性能外，还赋予其高效吸附甲醛、苯、VOC、恶臭等性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有更好的全频吸音能力，尤其对中低频噪音吸收更好，同时兼具耐霉、环保、阻燃等性能的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，是由蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维组成的复合层。
作为本发明进一步的方案：复合层采用熔喷-干法纤网在线复合实现。
作为本发明进一步的方案：蓄热调温负离子PP微纳米纤维占复合层总质量的65%，细度为1-2μm，接近纳米级别的PP纤维可产生负离子，还能与声波共振来衰减声波能量，吸音效果更好。
作为本发明进一步的方案：活性炭纤维占复合层总质量的5-10%，细度为15-25μm，活性炭纤维的多孔结构使其具有优异的吸音性能、高效甲醛和VOC吸附能力，也可去除空气中各种有害恶臭物质。
作为本发明进一步的方案：PET中空纤维，占复合层总质量的25-30%，长度为55-65mm，细度为25-35μm。PET中空纤维作为结构纤维，除用于控制吸音棉的厚度，确保产品的蓬松性及压缩回弹性外，其中空结构可提高产品的吸音性和隔热性。
作为本发明进一步的方案：蓄热调温负离子PP微纳米纤维采用熔喷法制备，由100份PP切片和2-10份负离子PP母粒组成。PP切片100份和负离子PP母粒2-10份共混，喂入熔喷法螺杆挤出机后经熔融加压，PP熔体从熔喷模头喷丝孔挤出。一定配比的活性炭纤维和PET中空纤维经高效开松梳理成单纤维状态，通过气流引入到熔喷工艺气流牵伸场中。活性炭纤维和PET中空纤维被PP熔喷细流带到成网帘上，PP熔喷细流则经高速高温热空气喷吹而极度牵伸形成蓄热调温负离子PP微纳米纤维。熔喷成形的蓄热调温负离子PP微纳米纤维与活性炭纤维和PET中空纤维短纤充分混合，形成具有良好吸音性、隔热性、弹性及高效吸附甲醛和VOC的复合吸音材料。
作为本发明进一步的方案：还包括面层，且复合层的两侧覆盖面层，所述面层采用PP负离子无纺布材料或铝箔。
作为本发明进一步的方案：所述PP负离子无纺布由下列重量份数的原料组成：PP切片100份、负离子PP母粒2-10份、降温母粒1-2份。
作为本发明进一步的方案：所述PP负离子无纺布，采用聚合物挤压纺粘法制备而成，厚度为0.5-1mm，赋予吸音棉负离子功能，并且满足吸音棉的强力和防尘要求。将PP切片100份、负离子PP母粒2-10份、降温母粒1-2份共混，喂入聚合物挤压纺粘法螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、牵伸、分丝、铺网、热粘合后制成PP负离子无纺布。
作为本发明进一步的方案：所述面层和复合层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明吸音棉具有更好的全频吸音能力，尤其对中低频噪音吸收更好，同时兼具耐霉、环保、阻燃等性能。本发明可以产生负离子环境，有利于促进人体新陈代谢、维持健康、改善体质；能高效去除甲醛、苯及VOC，同时对恶臭、二手烟及异味的去除也十分明显。
附图说明
图1：三组份吸音棉侧视图；
图2：三组份吸音棉面层制备流程图；
图3：三组份吸音棉复合层制备流程图；
图4：三组份吸音棉的吸音数据；
图中：11-面层、12-复合层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图4，本发明实施例中，一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，由面层11和复合层12构成，复合层12的两侧覆盖面层11，面层11采用PP负离子无纺布或铝箔或者其他附着物，也可以没有面层21。当面层11采用PP负离子无纺布时，是PP负离子纺粘长丝经热粘合加固而成，属于长丝纤网结构，厚度为0.5-1mm。
所述面层11的PP负离子无纺布配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），负离子PP母粒2份，降温母粒1份。
所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），粒径小于100nm的托玛琳粉末5份。所述用负离子PP母粒制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末5份混合后经螺杆挤出机造粒，制备纺粘用的负离子PP母粒。
所述复合层12是短纤维纤网结构，为蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维的复合层。所述复合层12中按照质量百分比：蓄热调温负离子PP微纳米纤维的所占比例为65%，活性炭纤维的比例为5%，PET中空纤维的比例为30%。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维是PP采用熔喷法制备而成，平均细度为1-2μm。超细纤维结构使得吸音棉的孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，有利于吸音。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维配比：PP切片100份（熔融指数1000-1800g/10min，等规度95%）、负离子PP母粒2份。所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数1000- 1800g/10min，等规度95%）、粒径小于100nm的托玛琳粉末5份。所述熔喷用负离子PP母粒的制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末5份混合后通过螺杆挤出机造粒，制备熔喷用负离子PP功能母粒。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维的制备：将PP切片100份、负离子PP母粒2份共混，喂入熔喷法螺杆挤出机，经熔体过滤器、计量泵计量，熔融挤出、热空气极速牵伸而成。
实施例2
本发明实施例中，一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，由面层11和复合层12构成，复合层12的两侧覆盖面层11，面层11采用PP负离子无纺布或铝箔。当面层11采用PP负离子无纺布时，是PP负离子纺粘长丝经热粘合加固而成，属于长丝纤网结构，厚度为0.5-1mm。
所述面层11的PP负离子无纺布配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），负离子PP母粒10份，降温母粒2份。
所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），粒径小于100nm的托玛琳粉末20份。所述用负离子PP母粒制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末20份混合后经螺杆挤出机造粒，制备纺粘用的负离子PP母粒。
所述复合层12是短纤维纤网结构，为蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维的复合层。
所述复合层12中按照质量百分比：蓄热调温负离子PP微纳米纤维的所占比例为65%，活性炭纤维的比例为10%，PET中空纤维的比例为25%。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维是PP采用熔喷法制备而成，平均细度为1-2μm。超细纤维结构使得吸音棉的孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，有利于吸音。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维配比：PP切片100份（熔融指数1000-1800g/10min，等规度95%）、负离子PP母粒10份。所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数1000- 1800g/10min，等规度95%）、粒径小于100nm的托玛琳粉末20份。所述熔喷用负离子PP母粒的制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末20份混合后通过螺杆挤出机造粒，制备熔喷用负离子PP功能母粒。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维的制备：将PP切片100份、负离子PP母粒10份共混，喂入熔喷法螺杆挤出机，经熔体过滤器、计量泵计量，熔融挤出、热空气极速牵伸而成。
实施例3
本发明实施例中，一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，由面层11和复合层12构成，复合层12的两侧覆盖面层11，面层11采用PP负离子无纺布或铝箔。当面层11采用PP负离子无纺布时，是PP负离子纺粘长丝经热粘合加固而成，属于长丝纤网结构，厚度为0.5-1mm。
所述面层11的PP负离子无纺布配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），负离子PP母粒5份，降温母粒1.5份。
所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数50-80g/10min，等规度95%），粒径小于100nm的托玛琳粉末10份。所述用负离子PP母粒制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末10份混合后经螺杆挤出机造粒，制备纺粘用的负离子PP母粒。
所述复合层12是短纤维纤网结构，为蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维的复合层。
所述复合层12中按照质量百分比：蓄热调温负离子PP微纳米纤维的所占比例为65%，活性炭纤维的比例为8%，PET中空纤维的比例为27%。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维是PP采用熔喷法制备而成，平均细度为1-2μm。超细纤维结构使得吸音棉的孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，有利于吸音。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维配比：PP切片100份（熔融指数1000-1800g/10min，等规度95%）、负离子PP母粒5份。所述负离子PP母粒的配比：PP切片100份（熔融指数1000- 1800g/10min，等规度95%）、粒径小于100nm的托玛琳粉末10份。所述熔喷用负离子PP母粒的制备：将PP切片100份和粒径小于100nm的托玛琳粉末10份混合后通过螺杆挤出机造粒，制备熔喷用负离子PP功能母粒。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维的制备：将PP切片100份、负离子PP母粒5份共混，喂入熔喷法螺杆挤出机，经熔体过滤器、计量泵计量，熔融挤出、热空气极速牵伸而成。
上述实施例中，所述面层11的制备：将PP切片、负离子PP母粒、降温母粒共混，喂入聚合物挤压纺粘法螺杆挤出机，经熔体过滤器、计量泵计量，熔融挤出、冷却、牵伸、分丝、铺网、热粘合制成负离子PP无纺布的面层11。
所述面层11具体实施工艺：加工温度：纺丝组件260-270℃，转换箱260-270℃，一区260-270℃，二区260-270℃，三区240-260℃，四区230-250℃，光辊120℃，花辊120℃。
所述蓄热调温负离子PP微纳米纤维具体实施工艺：加工温度：熔喷模头260-270℃，转换箱260-270℃，一区260-270℃，二区260-270℃，三区240-260℃，四区230-250℃，光辊120℃，花辊120℃，热空气一240℃，热空气二260℃，热空气的喷射角控制在50-60°，热空气压力0.1-0.2MPa，接收距离25-35cm。
所述活性炭纤维细度为15-25μm，长度为15-35mm。所述活性炭纤维的多孔结构使其具有优异的吸音性能、高效甲醛和VOC吸附能力，也可去除空气中各种有害恶臭物质。
所述PET中空纤维细度为25-35μm，长度为55-65mm。
所述PET中空纤维作为结构纤维，除用于控制吸音棉的厚度，还可确保产品的蓬松性及压缩回弹性外，使吸音棉具有持久的吸音降噪性能。另外其中空结构更加提高了产品的吸音性和隔热性。
所述复合层12一定配比的活性炭纤维和PET中空纤维经高效开松梳理成单纤维状态，通过气流引入到熔喷工艺气流牵伸场中。活性炭纤维和PET中空纤维被PP熔喷细流带到成网帘上，PP熔喷细流则经高速高温热空气喷吹而极度牵伸形成蓄热调温负离子PP微纳米纤维。活性炭纤维和PET中空纤维网加入熔喷丝的角度控制在75-85°。熔喷成形的蓄热调温负离子PP微纳米纤维与活性炭纤维和PET中空纤维短纤充分混合，形成具有良好弹性和吸音性、保暖性的复合吸音材料。
面层11和复合层12经复合，轧花处理并超声波封边，裁切成各种所需尺寸规格，即得产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉。
经过试验，本发明吸音棉具有更好的全频吸音能力，尤其对中低频噪音吸收更好，同时兼具耐霉、环保、阻燃等性能。具体包括：
1）吸音性能：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉组成部分中的无数2μm微小纤维无序叠加，组成迷宫式的空隙结构。声波产生的振动引起间隙的空气运动，由于与孔壁或纤维表面摩擦和空气的粘滞阻力，一部分声能转变为热能，使声波衰减；其次，小孔中空气与孔壁之间还不断发生热交换，也使声能衰减。与普通的毛毡类、聚酯海绵类吸音材料相比，一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉孔径更小，孔隙率更大，并且其接近纳米级别的纤维能与声波共振来衰减能量，故其吸音效果更好。与同样厚度的毛毡相比，在重量轻一半以上的情况下，吸音系数至少超出毛毡的40-50%以上。以每平米400g，厚度26mm的规格为例，对车内空间驾驶员以及乘客最为敏感的噪音频段2500Hz以下中低频部分降噪效果更加理想，降噪系数NRC为0.72，平均吸声系数（100Hz-5KHz）为0.68。
2）阻燃性：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉具有优良的阻燃性能，含有35%左右的高阻燃纤维，点火15s后在5min以内停止燃烧，并且燃烧速度≤80mm/min，高于GB8410-2006的规定（燃烧速度≤100mm/min），其阻燃性能完全符合汽车内饰要求。
3）环保：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉白色无毒无异味，无挥发性气体，无公害污染，不含致癌物质，使用过程中不会有粉状物逸出刺激皮肤，达到现行各汽车厂对车内VOC和ROSH的要求。使用报废后可以回收造粒，符合当前的资源重复利用政策，是环境友好性材料。
4）隔热性：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉所特有的微纳米纤维，比毛毡类所使用的纤维要细十倍甚至几十倍，这就意味着三组份吸音棉能隔绝更多的空气，更快的达到内部舒适的温度，达到更有效的隔热保暖效果。在冬天能保护汽车内部热量的流失，在夏天能阻隔外部热量的流入，减少汽车用空调的能耗。以每平米400g，厚度26mm的规格为例，其传热系数为1.550W/m2·℃，克罗值为3.793，保暖率为74.5%。
5）防潮防霉：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉基本不吸水（吸水量不超过自身重量的1%），不会受潮，也就不会因受潮而给霉菌提供吸收水分的机会。由于其优越的憎水性使其具备以下特点：快干、真菌不会滋生、不会分解、腐烂以及难闻气味的产生等，确保长期稳定性。按照ASTM G21方法进行测试（温度25℃，湿度75%），三组分吸音棉发生霉变的区域个数为0，发生霉变的面积为0，而以PET为原料制作的毛毡和聚酯海绵发生霉变的区域个数分别为2个和3个，发生霉变的区域分别为15-30%和30%-45%。
6）负离子释放：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，以每平米400g，厚度26mm的规格为例，每平米该规格的三组分吸音棉在一立方米的封闭环境中可以产生浓度为每立方厘米2000-8000个负离子，该浓度的负离子环境有利于促进人体新陈代谢、维持健康、改善体质。
7）高效去除甲醛、苯及VOC：一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，能高效去除甲醛、苯及VOC，同时对恶臭、二手烟及异味的去除也十分明显。以每平米400g，厚度26mm的规格为例，24h甲醛的去除率为85-99%，VOC的去除率为90-99.8%。甲醛吸附量是颗粒状活性炭的15-20倍，VOC的吸附量是颗粒状活性炭的22-30倍。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，是由蓄热调温负离子PP微纳米纤维、活性炭纤维、PET中空纤维组成的复合层。
2.根据权利要求1所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，复合层采用熔喷-干法纤网在线复合实现。
3.根据权利要求1所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，蓄热调温负离子PP微纳米纤维占复合层总质量的65%，细度为1-2μm。
4.根据权利要求1所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，活性炭纤维占复合层总质量的5-10%，细度为15-25μm。
5.根据权利要求1所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，PET中空纤维，占复合层总质量的25-30%，长度为55-65mm，细度为25-35μm。
6.根据权利要求1所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，蓄热调温负离子PP微纳米纤维采用熔喷法制备，由100份PP切片和2-10份负离子PP母粒组成。
7.根据权利要求1-6任一所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，还包括面层，且复合层的两侧覆盖面层，所述面层采用PP负离子无纺布材料或铝箔。
8.根据权利要求7所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，所述PP负离子无纺布由下列重量份数的原料组成：PP切片100份、负离子PP母粒2-10份、降温母粒1-2份。
9.根据权利要求8所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，所述PP负离子无纺布采用聚合物挤压纺粘法制备而成，厚度为0.5-1mm。
10.根据权利要求7所述的产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉，其特征在于，所述面层和复合层经复合，轧花处理，超声波封边，裁切成所需尺寸规格，即得产生负离子及高效吸附甲醛及VOC的三组份吸音棉。
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