CN108842503B - 一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸的制备方法，步骤为1)将玻纤类原料制成纸浆；2)将纸浆制成纸页；3)施加粘结剂，进行第一阶段的烘干；4)施加耐湿剂，进行第二阶段的烘干，完成。本方法采用两步添加法，先施加粘结剂，后添加耐湿剂，保证了粘结剂与耐湿剂的最大效果化，所制成的滤纸质地均匀，过滤效率达高效标准要求，阻力低，具有寿命长、环境适应度高的特点。该申请还公开了一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸，其组分包括，无碱玻璃微纤维棉65‑88wt％，无碱玻璃纤维短切丝8‑22wt％，粘结剂3‑15wt％，耐湿剂1‑5wt％，无碱玻璃微纤维棉与无碱玻璃纤维短切丝的质量比为(4‑8):1。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸及其制备方法，属于空气净化领域。
背景技术
随着工业的发展、科学技术的不断进步和人民生活水平的提高，在工业生产、科学实验和人居环境中，产品的精密化、微型化、高纯度、高可靠性和对室内环境舒适性的要求越来越高，尤其电子行业、医药行业的生产、食品饮料行业的加工、人防工程和地下建筑的高湿环境、夏季南方潮湿多雨等天气情况都对高湿度环境的空气净化提出了要求，如何保证高湿环境下空气过滤器的净化能力，作为空气过滤器的核心组件空气滤纸的性能是关键。
玻璃纤维滤材是较早开发的空气过滤材料，玻璃纤维过滤纸用于空气过滤最早在1940年10月取得了美国专利，曾一度占据着高效过滤纸的主导地位。驻极体空气滤材具有低流阻、高效率.长寿命、高集尘能力和节省能源等优点，使得以此为滤材的空气过滤器的研究发展十分迅速，它于20世纪70年代开始起步，伴随各种荷电技术和混纤带电技术的开发利用，到20世纪90年代就已实现了产业化。近年来，随着高分子化学纤维的发展，用驻极体纤维生产出的高效过滤器和超高效过滤器呈快速增长的趋势，严重影响玻璃纤维滤材的主导地位。但是，在高湿环境下，驻极体空气滤材的表面电势变化很大导致滤材的过滤性能受很大影响。根据驻极体空气滤材的过滤机理分析，驻极体空气滤材无法在高湿环境下长期使用。因此，在耐高湿领域，玻璃纤维滤材的优势非常明显。
普通玻璃纤维空气过滤纸长期在高湿环境下易降低使用寿命。目前市场上的玻璃纤维空气滤纸的耐湿性指标主要以抗水性/憎水性表征，现有产品中，玻璃纤维空气滤纸抗水性能大约只能达到8200-8500Pa，为享受更好的生活品质，人们期望空气滤纸的抗水性能进一步提高。
发明内容
为了解决高湿度环境下普通玻璃纤维空气过滤纸易受潮引起的净化效果差、寿命短、易损等问题，解决现有技术中空气过滤纸存在的耐湿性差的缺陷，本发明首先提供一种空气滤纸的制备方法，采用该制备方法所生产的空气滤纸具有较高耐湿性能，可有效地保证空气滤纸的综合性能。
具体的技术方案如下：
该制备方法为湿法工艺，具体包括顺序相接的如下步骤：
1)将无碱玻璃微纤维棉和无碱玻璃纤维短切丝的混合物中加水及无机酸搅拌均匀制成纸浆悬浮液；无机酸可以是盐酸、硫酸等常用酸；
2)将步骤1)所得纸浆悬浮液依次经除渣、稀释、成型、脱水后形成纸页，纸页含水量为70-85wt％；上述的除渣、稀释、成型、脱水可参照现有技术中相应的工艺，不再赘述；
3)给步骤2)所得的纸页施加粘结剂，经第一阶段烘干进行部分脱水；
4)然后给纸页施加耐湿剂，经第二阶段烘干，完成干燥处理，即得耐高湿玻璃纤维空气滤纸。
本发明中的制备方法中，在经湿法工艺成形后采用两步添加法，先施加粘结剂，烘干进行部分脱水，后添加耐湿剂，使粘结剂与耐湿剂能够最大限度地单独反应，避免两者之间由于混溶而影响性能，从而保证了粘结剂与耐湿剂各自的有效功能，由此既保证了耐高湿玻璃纤维空气滤纸的强度又显著提升了憎水效果，憎水性能达10000Pa以上，解决了现有技术中空气过滤纸存在的耐湿性差的缺陷。采用该制备方法所制得的耐高湿玻璃纤维空气滤纸质地均匀，过滤效率达高效标准要求，阻力低，具有寿命长、环境适应度高的特点。
为保证粘结剂的作用充分发挥，以及将粘结剂与耐湿剂之间的相互影响降低到最小，在步骤2)中，经过第一阶段烘干后，纸页的含水量为30-50wt％。当纸页的含水量达到30-50wt％时，粘结剂已基本完成无碱玻璃微纤维棉和无碱玻璃纤维短切丝之间的粘结，并形成相对稳定的结构，在施加耐湿剂后，耐湿剂可均匀地分布在纸页各结构的外表面，形成一个完整的隔离层，避免外界水分渗入到纸页结构的内部，以进一步保证滤纸的抗水性能，采用该方法所制成的耐高湿玻璃纤维空气滤纸，其过滤效率能够达到99.97％-99.995％，参照EN1822的分级标准，该耐高湿玻璃纤维空气滤纸能够达到H13-H14级。
为了进一步提高所得产品的均匀性，步骤1)中所得纸浆悬浮液的浓度为0.8-1.5wt％，pH值为2-4。步骤2)中纸浆悬浮液经除渣、稀释后的浓度小于0.2wt％。上述浓度为纤维混合物在悬浮液中的质量浓度。
为了保证所得耐高湿玻璃纤维空气滤纸的综合性能，步骤3)中，第一阶段烘干的烘干温度为80-190℃，烘干时间为5-50min。步骤4)中，第二阶段烘干的烘干温度为110-190℃，烘干时间为5-50min。
其次，在本申请中还提供一种高湿玻璃纤维空气滤纸，该滤纸采用上述各制备方法进行制备，该滤纸的其组分包括，
无碱玻璃微纤维棉65-88wt％，
无碱玻璃纤维短切丝8-22wt％，
粘结剂3-15wt％，
耐湿剂1-5wt％，
无碱玻璃微纤维棉与无碱玻璃纤维短切丝的质量比为(4-8):1。
本申请中的耐高湿玻璃纤维空气滤纸的过滤效率能够达到99.97％-99.995％，参照EN1822的分级标准，该耐高湿玻璃纤维空气滤纸能够达到H13-H14级。
为了进一步提高所得产品的过滤性能，优选地，所述无碱玻璃微纤维棉的直径为
0.5-1.5μm，无碱玻璃纤维短切丝的直径为4-12μm，长度为4-12mm。
为保证所得产品的强度性能，所述粘结剂为采用环氧树脂、聚氨酯或水溶性丙烯酸酯中的至少一种所制成的乳液。
为了保证所得产品的耐湿性/抗水性/憎水性，所述耐湿剂为有机硅防水剂、氟碳防水剂、石蜡防水剂中的至少一种。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明作进一步的说明。
本发明实施例中空气滤纸的过滤效率和过滤阻力采用美国TSI-8130型自动滤料测试仪测试；憎水性采用YG(B)812型织物渗水性测定仪测试。
实施例1
1#耐高湿玻璃纤维空气滤纸及其制备：
采用高频疏解机分散无碱玻璃微纤维棉和无碱玻璃纤维短切丝，加水及硫酸(质量浓度15％)，均匀搅拌制成浓度为1.0wt％、pH值为2的纸浆悬浮液，经过除渣系统后，稀释成浓度小于0.2wt％的纸浆悬浮液送至网前箱，通过长网机形成湿纸页，湿纸页含水量为70％，湿纸页在抽真空状态下均匀地喷洒26477丙烯酸粘结剂(路博润公司生产)，经90℃烘干20min，当纸页含水量为45％时均匀地浸润施加耐湿剂TG5671(大金公司生产)，经180℃烘干15min，形成1#耐高湿玻璃纤维空气滤纸。
1#耐高湿玻璃纤维空气滤纸中各组分的质量百分比见表1：
表1 1#耐高湿玻璃纤维空气滤纸的各组分质量百分比
1#耐高湿玻璃纤维空气滤纸的克重为73g/m2，过滤效率为99.99％，过滤阻力为356Pa，憎水性为11000Pa。
实施例2
2#耐高湿玻璃纤维空气滤纸及其制备：
采用高频疏解机分散无碱玻璃微纤维棉和无碱玻璃纤维短切丝，加水及盐酸(质量浓度为10％)，均匀搅拌制成浓度为1.2wt％、pH值为2.5的纸浆悬浮液，经过除渣系统后，稀释成浓度小于0.2wt％的纸浆悬浮液送至网前箱，通过长网机形成湿纸页，湿纸页含水量为80％，湿纸页在抽真空状态下均匀地浸润EM184A丙烯酸粘结剂(明星化工公司生产)，经110℃烘干10min，当纸页含水量为35％时均匀地喷洒施加耐湿剂SP2450(博诚化工公司生产)，经140℃烘干25min，形成2#耐高湿玻璃纤维空气滤纸。
2#耐高湿玻璃纤维空气滤纸中各组分的质量百分比见表2：
表2 2#玻璃纤维空气滤纸的各组分质量百分比
2#耐高湿玻璃纤维空气滤纸的克重为77g/m2，过滤效率为99.973％，过滤阻力为320Pa，憎水性为10500Pa。
Claims (7)
1.一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸的制备方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
1)将无碱玻璃微纤维棉和无碱玻璃纤维短切丝的混合物中加水及无机酸搅拌均匀制成纸浆悬浮液；
2)将步骤1)所得纸浆悬浮液依次经除渣、稀释、成型、脱水后形成纸页，纸页含水量为70-85wt％；
3)给步骤2)所得的纸页施加粘结剂，经第一阶段烘干进行部分脱水；
4)然后给纸页施加耐湿剂，经第二阶段烘干，完成干燥处理，即得耐高湿玻璃纤维空气滤纸；
在步骤3)中，经过第一阶段烘干后，纸页的含水量为30-50wt％；
所述粘结剂为采用环氧树脂、聚氨酯或水溶性丙烯酸酯中的至少一种所制成的乳液；
所述耐湿剂为有机硅防水剂、氟碳防水剂、石蜡防水剂中的至少一种。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所得纸浆悬浮液的浓度为0.8-1.5wt％，pH值为2-4。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中纸浆悬浮液经除渣、稀释后的浓度小于0.2wt％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，第一阶段烘干的烘干温度为80-190℃，烘干时间为5-50min。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，第二阶段烘干的烘干温度为110-190℃，烘干时间为5-50min。
6.一种耐高湿玻璃纤维空气滤纸，其采用权利要求1-5任一项所述的 耐高湿玻璃纤维空气滤纸的制备方法进行制备，其组分包括，
无碱玻璃微纤维棉65-88wt％，
无碱玻璃纤维短切丝8-22wt％，
粘结剂3-15wt％，
耐湿剂1-5wt％，
无碱玻璃微纤维棉与无碱玻璃纤维短切丝的质量比为(4-8):1。
7.如权利要求6所述的耐高湿玻璃纤维空气滤纸，其特征在于：所述无碱玻璃微纤维棉的直径为0.5-1.5μm，无碱玻璃纤维短切丝的直径为4-12μm，长度为4-12mm。
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