CN112406225A - 一种滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过滤材料设备技术领域，公开了一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机，包括低过滤精度的原纸和高过滤精度的熔喷膜，所述熔喷膜内含有塑料助剂，所述原纸和熔喷膜通过超声波熔融复合形成无粘合剂的复合滤纸，所述复合滤纸上设有用于提高通气度、降低空气阻抗的离散孔。本发明的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机具有不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果的有益效果。

Description

一种滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机

技术领域

本发明涉及过滤材料设备技术领域，尤其涉及一种滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机。

背景技术

随着空气污染受到越来越多关注，净化滤材开始大面积普及和应用，专用空气过滤材料向着高精度，高容尘（长寿命）以及去除室内VOC的方向发展。这类材料通常由支撑层（提供加工性能），活性炭层（去除VOC）以及颗粒去除层（通常是熔喷无纺布）组成，绝大部分的支撑材料由硬质无纺布（如水刺无纺布）构成，其作用仅在于提供加工所必须的强度而不具备功能性。另外由于硬质无纺布阻力低，抗水性好，制备过程成熟，在空气过滤材料方面仍然大量使用，占支撑材料市场主导地位，可该类支撑材料也存在以下不足之处，由于硬质无纺布过滤精度高，滤速慢，空气阻抗大，无法快速滤净大量空气，无法适用于高速繁重的过滤工作，为解决此问题，市场上出现了复合型的支撑材料，通过粘合剂将高、低过滤精度的过滤材料粘连在一起，此类复合材料又出现了新的问题：一是当环境温度升高时粘合剂的粘连作用下降，各层过滤材料之间将会脱开形成过滤空隙，不仅强度降低，还大大降低过滤效果；二是复合型的支撑材料使厚度增大，空气阻抗大大增加，过滤速率减小，影响过滤效果。例如，中国专利申请公开号：CN109758831A，申请公布日2019年5月17号，发明创造名称为一种高效空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、对PET纺黏非织造布、PET熔喷非织造布进行前处理；步骤二、将前处理后的PET纺黏非织造布和PET熔喷非织造布之间进行层间黏合复合；步骤三、制备复合滤布层；步骤四、将复合滤布层采用点黏合方式复合在PET熔喷非织造布的另一表面，得到高效空气过滤材料。该发明的不足之处在于，一是通过粘合剂将各层过滤材料黏连在一起，温度一高各层之间容易脱开形成过滤空隙，不仅强度降低影响使用，还大大降低过滤效果；二是复合型的支撑材料使厚度增大，空气阻抗大大增加，过滤速率减小，影响过滤效果。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的以下不足：通过粘合剂将各层过滤材料黏连在一起，温度一高各层之间容易脱开形成过滤空隙，不仅强度降低影响使用，还大大降低过滤效果；复合型的支撑材料使厚度增大，空气阻抗大大增加，过滤速率减小，影响过滤效果。本发明提供了一种不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果的滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，还提供了一种无粘合剂复合各层过滤材料的超声波复合机。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，包括低过滤精度的原纸和高过滤精度的熔喷膜，所述熔喷膜内含有塑料助剂，所述原纸和熔喷膜通过超声波熔融复合形成无粘合剂的复合滤纸，所述复合滤纸上设有用于提高通气度、降低空气阻抗的离散孔。本发明至少含有一层低过滤精度的原纸和一层高过滤精度的熔喷膜，原纸和熔喷膜分工合作，原纸先对污染侧空气进行粗过滤，过滤掉绝大部分的粉尘颗粒，熔喷膜对污染侧空气进行二次过滤（精过滤），过滤掉甲醛等VOC成分以及原纸未过滤掉的粉尘颗粒，并只生成产物CO2及水分子，原纸和熔喷膜分工合作，完善了复合过滤材料的功能，并且有效提高复合过滤材料整体的过滤速率和过滤效果，原纸和熔喷膜通过超声波复合机熔融复合在一起，其中不使用任何的粘合剂，因为熔喷膜内含有塑料助剂，塑料助剂选用PET塑料或PBT塑料，当熔喷膜经过超声波复合机时，在超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使塑料助剂与塑料助剂之间产生摩擦热而瞬间熔融并与底纸接合，焊接强度可与本体媲美，实现高效清洁的熔接，最终确保各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起，不产生过滤间隙，提高过滤效果。由于复合后的过滤材料较厚，空气阻抗增加，因此为了减小空气阻抗，提高过滤效果，本发明采用在复合滤纸上开设离散孔的方式，离散孔的孔直径为0.1微米至1厘米，开孔率在10%—50%，且贯通材料的上下表面，开孔的操作在超声波复合的过程同时进行，通过上述操作所得到的复合滤纸能够做到不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果的目的。

作为优选，所述塑料助剂为PET塑料或PBT塑料。采用PET塑料或PBT塑料成本低、效果好。

作为优选，所述复合滤纸还包括位于熔喷膜上方的保护膜层，所述保护膜层由尼龙纤维组成。保护膜层用于对熔喷膜进行防护，避免受损，提高使用寿命。

作为优选，所述原纸用到的纤维按重量份数计算包括高密度棉短绒浆20—40份，聚丙烯纤维5—12份，无碱玻璃纤维短切丝20—40份，原纸制备中用到两性聚丙烯0.1—3份，改性淀粉轻脂碳酸钙0.2—8份，具有250万—300万分子量的聚氧化乙烯0.5—5份，消泡剂0—0.2份。

作为优选，所述熔喷膜用到的纤维按重量份数计算包括聚丙烯30—80份，聚碳酸亚丙脂20—40份，聚乙二醇10—30份，三聚氰胺甲醛树脂40—50份。

作为优选，所述熔喷膜还包括木纤维、椰纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维、秸秆纤维和可再生化纤纤维中的一种或多种的组合。熔喷膜内添加上述纤维的一种或多种，赋予了熔喷膜可降解性，同时还能吸收甲醛等VOC有害气体，净化空气，减少对环境的污染，节约自然资源。

一种超声波复合机，包括机架，所述机架的上方设有若干超声波发生器，所述超声波发生器的输出端连接热压块并由热压块传递声波，所述机架的下方设有开孔纸辊，所述开孔纸辊的外壁上设有用于对复合滤纸进行开孔的凸点。本超声波复合机用于对原纸和熔喷膜进行超声波复合及开孔，原纸和熔喷膜叠合后通过开孔纸辊进行固定并传输，在传输过程中，连接在超声波发生器输出端的热压块往下移动并挤压叠合后的纸张，热压块将超声波传输至熔喷膜上，在超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使熔喷膜内的塑料助剂与塑料助剂之间产生摩擦热而瞬间熔融并与底纸接合，焊接强度可与本体媲美，实现高效清洁的熔接，最终确保各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起，不产生过滤间隙，提高过滤效果同时开孔纸辊在固定传输过程中，通过外壁上的凸点对纸张进行挤压开孔，开好的离散孔具有提高通气度、降低空气阻抗的作用

作为优选，所述超声波发生器的发声频率为20KHz—40KHz。该范围内的超声波焊接效果最佳、最节省成本。

作为优选，所述热压块的对复合滤纸的压力大小为5N—20N。压力过小会导致离散孔开孔失败，压力过大会压坏纸张，造成报废。

作为优选，所述热压块的加热温度为40℃—50℃。适合的温度范围可以对熔喷膜进行预热，加快超声波焊接工作，提高焊接效果。

因此，本发明的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机具有以下优点：不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果。

附图说明

图1为环保支撑复合材料的纵截面图。

图2为超声波复合机的结构示意图。

图3为图2中A部位的放大图。

其中：原纸1、熔喷膜2、保护膜层3、离散孔4、机架5、超声波发生器6、热压块7、开孔纸辊8、凸点9。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、2、3所示，一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机其中：

包括最底层的低过滤精度的原纸1、中间层的高过滤精度的熔喷膜2、和最外层的保护膜层3，其中原纸用到的纤维按重量份数计算包括高密度棉短绒浆30份，聚丙烯纤维7份，无碱玻璃纤维短切丝30份，原纸制备中用到两性聚丙烯1.5份，改性淀粉轻脂碳酸钙4份，具有250万—300万分子量的聚氧化乙烯3份，消泡剂0.1份，木纤维10份、椰纤维10份、竹纤维15份、麻纤维5份；熔喷膜用到的纤维按重量份数计算包括聚丙烯50份，聚碳酸亚丙脂30份，聚乙二醇20份，三聚氰胺甲醛树脂45份，作为塑料助剂的PET塑料25份；保护膜层为普通的尼龙纤维层，原纸和熔喷膜通过超声波熔融复合形成无粘合剂的复合滤纸，复合滤纸上设有用于提高通气度、降低空气阻抗的离散孔4。用于复合打孔的超声波复合机，其结构包括机架5，机架的上方设有8台超声波发生器6，每台超声波发生器的输出端都固连着一块热压块7并由热压块传递声波，机架的下方固连有开孔纸辊8，开孔纸辊的外壁上设有用于对复合滤纸进行开孔的凸点9。复合过程时，先调节超声波发生器的发声频率为30KHz、热压块的对复合滤纸的压力大小为15N、热压块的加热温度为40℃，然后将原纸和熔喷膜叠合后通过开孔纸辊进行固定并传输，在传输过程中，连接在超声波发生器输出端的热压块往下移动并挤压叠合后的纸张，热压块将超声波传输至熔喷膜上，在超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使熔喷膜内的塑料助剂与塑料助剂之间产生摩擦热而瞬间熔融并与底纸接合，焊接强度可与本体媲美，实现高效清洁的熔接，最终确保各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起，不产生过滤间隙，提高过滤效果同时开孔纸辊在固定传输过程中，通过外壁上的凸点对纸张进行挤压开孔，开好的离散孔具有提高通气度、降低空气阻抗的作用。复合后的过滤材料包括了最下层的低过滤精度的原纸、中间层高过滤精度的熔喷膜、和最外层的原纸和熔喷膜分工合作，原纸先对污染侧空气进行粗过滤，过滤掉绝大部分的粉尘颗粒，熔喷膜对污染侧空气进行二次过滤（精过滤），过滤掉甲醛等VOC成分以及原纸未过滤掉的粉尘颗粒，并只生成产物CO2及水分子，原纸和熔喷膜分工合作，完善了复合过滤材料的功能，并且有效提高复合过滤材料整体的过滤速率和过滤效果，原纸和熔喷膜通过超声波复合机熔融复合在一起，其中不使用任何的粘合剂，因为熔喷膜内含有塑料助剂，塑料助剂选用PET塑料或PBT塑料，当熔喷膜经过超声波复合机时，在超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使塑料助剂与塑料助剂之间产生摩擦热而瞬间熔融并与底纸接合，焊接强度可与本体媲美，实现高效清洁的熔接，最终确保各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起，不产生过滤间隙，提高过滤效果。由于复合后的过滤材料较厚，空气阻抗增加，因此为了减小空气阻抗，提高过滤效果，本发明采用在复合滤纸上开设离散孔的方式，离散孔的孔直径为0.1微米至1厘米，开孔率在10%—50%，且贯通材料的上下表面，开孔的操作在超声波复合的过程同时进行，通过上述操作所得到的复合滤纸能够做到不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果的目的。

实施例2：本实施例其他内容与实施例1一致，其不同之处为，其中原纸用到的纤维按重量份数计算包括高密度棉短绒浆20份，聚丙烯纤维5份，无碱玻璃纤维短切丝20份，原纸制备中用到两性聚丙烯1份，改性淀粉轻脂碳酸钙2份，具有250万—300万分子量的聚氧化乙烯1份，木纤维5份、椰纤维5份、竹纤维5份、麻纤维5份；熔喷膜用到的纤维按重量份数计算包括聚丙烯20份，聚碳酸亚丙脂20份，聚乙二醇10份，三聚氰胺甲醛树脂25份，作为塑料助剂的PET塑料15份。

对实施例1、2和普通滤清器用复合材料做出如下过滤性能测试：

过滤效率的测试方法采用欧洲标准（EN1882-1:1998）中的最易穿透粒径法（MPPS），使用到的气体为0.5um直径的粒子、15%含量的甲醛气体、和普通空气的混合气体，下表为最后测试结果：

实施例1 实施例2 普通复合材料

过滤效率/% 70.2 69.7 40.1

滤后甲醛含量/% 1.8 2.2 15

空气阻抗/Pa 127 138 216

经过上述测试可得，本发明的滤清器用滤纸的环保支撑复合材料对该混合气体的过滤效率可达到69.7%及以上，空气阻抗可控制在138以下，可过滤掉85.3%及以上的甲醛气体，具有高效过滤、低阻抗、净化空气的进步效果。

本发明的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料及超声波复合机具有不使用粘合剂将各层过滤材料紧密牢固地黏连在一起、自身空气阻抗小、有效提高过滤速率和过滤效果的有益效果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例开没有译尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，包括低过滤精度的原纸和高过滤精度的熔喷膜，所述熔喷膜内含有塑料助剂，所述原纸和熔喷膜通过超声波熔融复合形成无粘合剂的复合滤纸，所述复合滤纸上设有用于提高通气度、降低空气阻抗的离散孔。

2.根据权利要求1所述的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，所述塑料助剂为PET塑料或PBT塑料。

3.根据权利要求1所述的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，所述复合滤纸还包括位于熔喷膜上方的保护膜层，所述保护膜层由尼龙纤维组成。

4.根据权利要求1所述的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，所述原纸用到的纤维按重量份数计算包括高密度棉短绒浆20—40份，聚丙烯纤维5—12份，无碱玻璃纤维短切丝20—40份，原纸制备中用到两性聚丙烯0.1—3份，改性淀粉轻脂碳酸钙0.2—8份，具有250万—300万分子量的聚氧化乙烯0.5—5份，消泡剂0—0.2份。

5.根据权利要求1所述的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，所述熔喷膜用到的纤维按重量份数计算包括聚丙烯30—80份，聚碳酸亚丙脂20—40份，聚乙二醇10—30份，三聚氰胺甲醛树脂40—50份。

6.根据权利要求1或5所述的一种制作滤清器用滤纸的环保支撑复合材料，其特征是，所述熔喷膜还包括木纤维、椰纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维、秸秆纤维和可再生化纤纤维中的一种或多种的组合。

7.用于复合权利要求1至5所述的环保支撑复合材料的一种超声波复合机，包括机架，其特征是，所述机架的上方设有若干超声波发生器，所述超声波发生器的输出端连接热压块并由热压块传递声波， 所述机架的下方设有开孔纸辊，所述开孔纸辊的外壁上设有用于对复合滤纸进行开孔的凸点。

8.根据权利要求6所述的一种超声波复合机，其特征是，所述超声波发生器的发声频率为20KHz—40KHz。

9.根据权利要求6所述的一种超声波复合机，其特征是，所述热压块的对复合滤纸的压力大小为5N—20N。

10.根据权利要求6所述的一种超声波复合机，其特征是，所述热压块的加热温度为40℃—50℃。

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