CN108355400A - 过滤材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过滤材料，包括相互贴附的第一纤维层与第二纤维层。其中，第一纤维层由复数的第一纤维构成，所述第一纤维层具有：第一直径，介于5至30微米之间；第一密度，介于10至100克/平方米之间；第一厚度，介于0.1至2.0毫米之间；第一压损，介于1.0至50帕之间；第一电荷位准，介于25至200微库伦/平方米之间。第二纤维层由复数的第二纤维构成，所述第二纤维具有：第二直径，介于0.1至1.0微米之间；第二密度，介于1至100克/平方米之间；第二厚度，介于0.01至0.3毫米间；第二压损，介于1.0至50帕之间；第二电荷位准，介于0至25微库伦/平方米之间。本过滤材料对于不同粒径的流体杂质皆具有高过滤效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料，特别涉及一种对于不同粒径的流体杂质皆具有高过滤效率的过滤材料。
背景技术
关于用于过滤流体中杂质的过滤材料，例如空气净化器中的滤网，可概分为机械滤网及静电滤网两大类。机械滤网一般由高密度的细纤维构成，以达成吸附细微粒的效果，但此滤网的缺点是风阻较大；而静电滤网是利用滤网带电荷的方式，增加吸附细微粒的收集效率从而降低风阻。然而上述两类过滤材料对于某些粒径范围杂质的过滤效果不佳。
请参阅图3所示各种过滤材料对于以5厘米/秒(cm/s)速度流动的流体的杂质的过滤效果。其中，曲线L2代表现有的静电滤网材料，曲线L3代表现有的机械滤网材料。就曲线L2而言，当杂质粒径约为20至30纳米(nm)时，静电滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.72，即仅能捕捉到72％的杂质；就曲线L3而言，当杂质粒径约为150至200纳米(nm)时，机械滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.75，即仅能捕捉到75％的杂质。
此外，请参阅图4所示各种过滤材料对于以25厘米/秒(cm/s)速度流动的流体的杂质的过滤效果。其中，曲线L5代表现有的静电滤网材料，曲线L6代表现有的机械滤网材料。就曲线L5而言，当杂质粒径约为20纳米(nm)时，静电滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.48，即仅能捕捉到48％的杂质；就曲线L6而言，当杂质粒径约为100纳米(nm)时，机械滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.5，即仅能捕捉到50％的杂质。
因此，如何能得到一种对于流体中不同粒径的杂质皆具有高过滤效率的过滤材料，是本领域技术领域人员亟待解决的课题。
发明内容
本发明公开了一种过滤材料，包括相互贴附的第一纤维层和第二纤维层，其中：
第一纤维层由复数的第一纤维构成，具有：
第一直径，即第一纤维的直径，介于5至30微米之间；
第一密度，即第一纤维的密度，介于10至100克/平方米之间；
第一厚度，即第一纤维层的厚度，介于0.1至2.0毫米之间；
第一压损，即第一纤维层的压损，介于1.0至50帕之间；
第一电荷位准，即第一纤维层的电荷位准，介于25至200微库伦/平方米之间；
第二纤维层由复数的第二纤维构成，具有：
第二直径，即第二纤维的直径，介于0.1至1.0微米之间；
第二密度，即第二纤维的密度，介于1至100克/平方米之间；
第二厚度，即第二纤维层的厚度，介于0.01至0.3毫米之间；
第二压损，即第二纤维层的压损，介于1.0至50帕之间；
第二电荷位准，即第二纤维层的电荷位准，介于0至25微库伦/平方米之间。
优选的，所述第一直径与所述第二直径的关系为：第一直径/第二直径＝介于20至300之间。
优选的，所述第一密度与所述第二密度的关系为：第一密度/第二密度＝介于1.5至10之间。
优选的，所述第一厚度与所述第二厚度的关系为：第一厚度/第二厚度＝介于5至50之间。
优选的，所述第一压损与所述第二压损的关系为：第二压损/第一压损＝介于1至10之间。
优选的，所述第一压损与所述第二压损是指流体以5厘米/秒(cm/s)的速度通过第一纤维或第二纤维时的压损。
优选的，所述第一纤维与所述第二纤维的材质为塑料材质，所述塑料材质包括但不限于：聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)高分子聚合物。
优选的，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间还可加入吸附性材料，以增加对臭味或挥发性污染物等的去除效果，所述吸附性材料包括但不限于：活性碳纤维、活性碳颗粒、沸石等。
优选的，所述吸附性材料是先以涂布、含浸或黏着的方式附着于一网状的、纤维或无纺布构成的、厚度为0.1至10毫米的第三纤维层上，再将该第三纤维层设置于第一纤维层与第二纤维层之间，并与第一纤维层及第二纤维层结合。
优选的，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间还加入触媒材料，以增加对臭味或挥发性污染物等的去除效果，所述触媒材料包括但不限于：金(Au)、银(Ag)、光触媒(TiO2)。
优选的，所述触媒材料是先以涂布、含浸或黏着的方式附着于一网状的、纤维或无纺布构成的、厚度为0.1至10毫米的第三纤维层上，再将该第三纤维层设置于第一纤维层与第二纤维层之间，并与第一纤维层及第二纤维层结合。
优选的，所述第三纤维的材质为塑料材质，所述塑料材质包括但不限于：聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)高分子聚合物。
优选的，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间以具有黏性的物质相黏贴。
优选的，所述第一纤维层与所述第二纤维层的外部各设有一层无纺布。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1中A部的放大结构示意图；
图3为本发明实施例与现有过滤材料对于以5厘米/秒(cm/s)速度流动的流体的杂质的过滤效率曲线图；
图4为本发明实施例与现有过滤材料对于以25厘米/秒(cm/s)速度流动的流体的杂质的过滤效率曲线图；
图5为本发明实施例于第一纤维层与第二纤维层之间设置吸附性材料或触媒材料的结构示意图；
图6为本发明实施例于第一纤维层与第二纤维层之间设置第三纤维层的结构示意图；
图7为本发明实施例于第一纤维层与第二纤维层外部设有无纺布的结构示意图。
符号说明：
100-滤材
10-第一纤维层
11-第一纤维
20-第二纤维层
21-第二纤维
30-吸附性材料或触媒材料
40-第三纤维层
50-无纺布
D1-第一直径
D2-第二直径
L1～L6-曲线
T1-第一厚度
T2-第二厚度
具体实施方法
请参阅图1所示的过滤材料100，其包含相互贴附的带电荷的第一纤维层10与不带电荷(或自然带有微电荷)的第二纤维层20。过滤材料100可以用来过滤例如空气等的流体，捕捉流体中所含各种粒径的杂质。第一纤维层10与第二纤维层20之间可以用具有黏性的物质相黏贴，或通过其它物质或工具使第一纤维层10与第二纤维层20相互贴附，此外亦可不使用任何外物，仅将第一纤维层10与第二纤维层20自然贴附。
请参阅图1及图2所示，第一纤维层10由复数的第一纤维11构成，在本实施例中，其具有下列参数：
第一直径D1，即第一纤维11的直径，选用20μm；
第一密度，即第一纤维11的密度，选用60g/m2；
第一厚度T1，即第一纤维层10的厚度，选用1.5mm；
第一压损，即当流体以5厘米/秒(cm/s)的速度通过过滤材料100时，第一纤维层10的压损，选用30Pa；
第一电荷位准，即第一纤维层10的电荷位准，选用120μC/m2。
第一纤维11的材质选用聚乙烯。
请参阅图1及图2所示，第二纤维层20由复数的第二纤维21构成，在本实施例中，其具有下列参数：
第二直径D2，即第二纤维21的直径，选用0.5μm；
第二密度，即第二纤维21的密度，选用20g/m2；
第二厚度T2，即第二纤维层20的厚度，选用0.1mm；
第二压损，即当流体以5厘米/秒(cm/s)的速度通过过滤材料100时，第二纤维层20的压损，选用10Pa；
第二电荷位准，即第二纤维层20的电荷位准，选用10μC/m2。
第二纤维21的材质选用聚丙烯。
图3的曲线表示当流体以5厘米/秒(cm/s)的速度通过本发明的过滤材料、现有的静电滤网材料及现有的机械滤网材料时，材料分别对于流体中粒径为5至1000纳米(nm)的杂质的过滤效率(C/C0，C代表浓度，C0代表初始浓度)。其中，曲线L1代表本发明实施例的过滤材料，曲线L2代表现有的静电滤网材料，曲线L3代表现有的机械滤网材料。就曲线L2而言，当杂质粒径约为20至30纳米(nm)时，静电滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.72，即仅能捕捉到72％的杂质；就曲线L3而言，当杂质粒径约为150至200纳米(nm)时，机械滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.75，即仅能捕捉到75％的杂质；然而，如曲线L1所示，本发明实施例的过滤材料虽然当杂质粒径约为40纳米(nm)时的过滤效率略有下降，但是对于粒径为5至1000纳米(nm)的杂质均能维持高于0.95的过滤效率，即能捕捉到流体中超过95％的杂质，相当于N95等级过滤材料的过滤效率。
图4的曲线表示当流体以25厘米/秒(cm/s)的速度通过本发明的过滤材料、现有的静电滤网材料及现有的机械滤网材料时，材料分别对于流体中粒径为5至1000纳米(nm)的杂质的过滤效率。其中，曲线L4代表本发明实施例的过滤材料，曲线L5代表现有的静电滤网材料，曲线L6代表现有的机械滤网材料。就曲线L5而言，当杂质粒径约为20纳米(nm)时，静电滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.48，即仅能捕捉到48％的杂质；就曲线L6而言，当杂质粒径约为100纳米(nm)时，机械滤网材料的过滤效率最差，C/C0值约为0.5，即仅能捕捉到50％的杂质；然而，如曲线L4所示，本发明实施例的过滤材料虽然当杂质粒径约为50纳米(nm)时过滤效率略有下降，但是对于粒径为5至1000纳米(nm)的杂质均能维持高于0.8的过滤效率，即能捕捉到流体中超过80％的杂质。
请参阅图5所示，于第一纤维层10与第二纤维层20之间可加入吸附性材料或触媒材料30，以增加对臭味或挥发性污染物等的去除效果；所述吸附性材料包括但不限于：活性碳纤维、活性碳颗粒、沸石；触媒材料包括但不限于：金(Au)、银(Ag)、光触媒(TiO2)。
请参阅图6所示，于第一纤维层10与第二纤维层20之间可设置一网状的、纤维或无纺布构成的、厚度为0.1至10毫米的第三纤维层40，是先以涂布、含浸或黏着的方式将图5所示的吸附性材料或触媒材料30附着于第三纤维层40上，再将第三纤维层40设置于第一纤维层10与第二纤维层20之间，并与第一纤维层10及第二纤维层20结合。在本实施例中，加入了涂布有活性碳颗粒厚度为0.05毫米的、自身厚度为2毫米的、材质为聚乙烯的第三纤维层40。
请参阅图7所示，于第一纤维层10与第二纤维层20的外部可各设有一层无纺布50，用以保护过滤材料100。
综上所述，本发明所提供的过滤材料，包括相互贴附的带电荷的第一纤维层与不带电荷(或自然带有微电荷)的第二纤维层，且第一纤维与第二纤维的直径、密度、厚度、压损及电荷位准均具有特殊的设计参数值，使得本发明对于不同粒径的流体杂质皆具有高过滤效率。
上述具体实施例仅用于举例解释本发明的特点及功效，但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种过滤材料，用以过滤流体，所述过滤材料包括第一纤维层和第二纤维层，其中：
所述第一纤维层由复数的第一纤维构成，该第一纤维层具有：
第一直径，即第一纤维的直径，介于5至30微米之间；
第一密度，即第一纤维的密度，介于10至100克/平方米之间；
第一厚度，即第一纤维层的厚度，介于0.1至2.0毫米之间；
第一压损，即第一纤维层的压损，介于1.0至50帕之间；
第一电荷位准，即第一纤维层的电荷位准，介于25至200微库伦/平方米之间；
所述第二纤维层由复数的第二纤维构成，该第二纤维层与该第一纤维层相互贴附，其具有：
第二直径，即第二纤维的直径，介于0.1至1.0微米之间；
第二密度，即第二纤维的密度，介于1至100克/平方米之间；
第二厚度，即第二纤维层的厚度，介于0.01至0.3毫米之间；
第二压损，即第二纤维层的压损，介于1.0至50帕之间；
第二电荷位准，即第二纤维层的电荷位准，介于0至25微库伦/平方米之间。
2.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一直径与所述第二直径的关系为：第一直径/第二直径＝介于20至300之间。
3.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一密度与所述第二密度的关系为：第一密度/第二密度＝介于1.5至10之间。
4.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一厚度与所述第二厚度的关系为：第一厚度/第二厚度＝介于5至50之间。
5.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一压损与所述第二压损的关系为：第二压损/第一压损＝介于1至10之间。
6.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一压损与所述第二压损是指流体以5厘米/秒(cm/s)的速度通过第一纤维或第二纤维时的压损。
7.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一纤维与所述第二纤维的材质为塑料材质，所述塑料材质包括但不限于：聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)高分子聚合物。
8.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间还加入吸附性材料，所述吸附性材料包括但不限于：活性碳纤维、活性碳颗粒、沸石。
9.如权利要求8所述的过滤材料，其特征在于，所述吸附性材料是先以涂布、含浸或黏着的方式附着于网状的、纤维或无纺布构成的、厚度为0.1至10毫米的第三纤维层上，再将该第三纤维层设置于第一纤维层与第二纤维层之间，并与第一纤维层及第二纤维层结合。
10.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间还加入触媒材料，所述触媒材料包括但不限于：金(Au)、银(Ag)、光触媒(TiO2)。
11.如权利要求10所述的过滤材料，其特征在于，所述触媒材料是先以涂布、含浸或黏着的方式附着于网状的、纤维或无纺布构成的、厚度为0.1至10毫米的第三纤维层上，再将该第三纤维层设置于第一纤维层与第二纤维层之间，并与第一纤维层及第二纤维层结合。
12.如权利要求9或11所述的过滤材料，其特征在于，所述第三纤维的材质为塑料材质，所述塑料材质包括但不限于：聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)高分子聚合物。
13.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一纤维层与所述第二纤维层之间以具有黏性的物质相黏贴。
14.如权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一纤维层与所述第二纤维层的外部各设有一层无纺布。
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