CN113089378A - 无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，属于空气过滤材料技术领域。本发明包括：(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆进行碎解后，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散；(2)成型：抄造成型，得到原纸纸页；(3)干燥；(4)制备阻燃胶液：将工业磷酸、热固性树脂、氮磷螯合体和乙酰化树脂按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；(5)涂胶：将原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，然后进行涂胶；(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，得到成品。本发明设计科学合理，制得的产品能持续有效保持阻燃，不易吸潮，耐水洗，同时保留较高性能；经水洗后阻燃效果依然优异，寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，属于空气过滤材料技术领域。
背景技术
空气过滤纸是空气滤清器的关键材料，其要满足发动机需要的进气需求、提供过滤空气中杂质的能力。随着人类安全意识的提高，对于整车安全要求也越来越严格。汽车自燃事件近年屡见不鲜，因此以大众、吉利等为代表的厂商对空气滤清器也提出了阻燃的要求，进而滤清器厂家对过滤纸的阻燃也就有了更高度需求。
常规的阻燃纸通常添加固体粉末类或液体高粘度类阻燃剂进行表面浸渍涂胶，使其具备阻燃性，但其在自然环境中的长久保持阻燃的能力却无法得到保证，尤其南方地区四季湿度较大，空气潮湿，雨水季节多，极易对滤纸造成不可逆的改变，往往会造成阻燃失效、阻力升高的问题发生，所以可耐水洗阻燃、长寿命的阻燃过滤纸是一种市场进一步升级结构的新型材料，急需要研制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其设计科学合理，制得的空气过滤材料能持续有效保持阻燃，不易吸潮，耐水洗，同时保留较高性能；经水洗后阻燃效果依然优异，寿命长。
本发明所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆进行碎解后，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页进行干燥；
(4)制备阻燃胶液：将工业磷酸、热固性树脂、氮磷螯合体和乙酰化树脂按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，得到成品。
优选的，步骤(1)中，制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆18-25份，针叶木浆55-76份，3D聚酯短纤维12-16份，玻璃纤维2-7份。
所述的针叶木浆和阔叶木浆经过高频疏解机，再经过盘磨进行处理，使其分散充分均匀。所述的聚酯纤维能提高抗水能力、提高寿命；玻璃纤维可以提高耐老化能力。
优选的，步骤(1)中，碎解过程通过水力碎浆机对针叶木浆和阔叶木浆进行分散，质量浓度为8％，以水为溶剂。
优选的，步骤(1)中，聚酯纤维与玻璃纤维在水力碎浆机中进行分散，质量浓度为6％，以水为溶剂。
优选的，步骤(3)中，将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％。
优选的，步骤(4)中，包括以下质量份数的原料：
质量浓度为85％的工业磷酸15-19份，热固性树脂27-36份，氮磷螯合体8-13份，乙酰化氨基树脂29-33份。
优选的，氮磷螯合体的pH为中碱性。
优选的，热固性树脂为酚醛树脂。
优选的，步骤(5)中，阻燃胶液和甲醇的混合质量比为55:45。
优选的，卷取时，车速控制在60m/min。
本发明中所述的阻燃胶液，为自反应无卤阻燃胶液，其中热固性树脂提供了刚性强度，使得产品强度高；乙酰化氨基树脂热稳定性好，胶液在纸上形成三维立体结构，保证了孔隙，使的产品寿命长；在酸性环境中，通过螯合体将氮磷基团交联至树脂上，使其成为稳定的有阻燃能力的胶液。在涂胶时，将阻燃胶液与甲醇进行混合，同时搅拌按80r/min频率持续开启，避免发生沉淀现象，以及避免过度剪切。
与现有技术相比，本发明达到以下有益效果：
本发明设计科学合理，制得的空气过滤材料能持续有效保持阻燃，不易吸潮，耐水洗，同时保留较高性能；经水洗后阻燃效果依然优异，可达到F1(DIN53438)，寿命长，材料环保，符合reach法规。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆通过水力碎浆机进行碎解(质量浓度为8％)，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散(质量浓度为6％)；制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆18份，针叶木浆76份，3D聚酯短纤维12份，叩解度为40°SR的玻璃纤维7份；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％；
(4)制备阻燃胶液：将质量浓度为85％的工业磷酸15份，酚醛树脂36份，氮磷螯合体8份(pH为中性)，乙酰化氨基树脂29份按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，混合质量比为55:45，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，车速控制在60m/min，得到成品。
实施例2
一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆通过水力碎浆机进行碎解(质量浓度为8％)，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散(质量浓度为6％)；制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆25份，针叶木浆55份，3D聚酯短纤维16份，叩解度为45°SR的玻璃纤维2份；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％；
(4)制备阻燃胶液：将质量浓度为85％的工业磷酸19份，酚醛树脂27份，氮磷螯合体13份(pH为中性)，乙酰化氨基树脂33份按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，混合质量比为55:45，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，车速控制在60m/min，得到成品。
实施例3
一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆通过水力碎浆机进行碎解(质量浓度为8％)，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散(质量浓度为6％)；制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆21份，针叶木浆62份，3D聚酯短纤维14份，叩解度为42°SR的玻璃纤维4份；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％；
(4)制备阻燃胶液：将质量浓度为85％的工业磷酸16份，酚醛树脂30份，氮磷螯合体11份(pH为碱性)，乙酰化氨基树脂31份按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，混合质量比为55:45，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，车速控制在60m/min，得到成品。
实施例4
一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆通过水力碎浆机进行碎解(质量浓度为8％)，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散(质量浓度为6％)；制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆24份，针叶木浆71份，3D聚酯短纤维13份，叩解度为48°SR的玻璃纤维3份；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％；
(4)制备阻燃胶液：将质量浓度为85％的工业磷酸18份，酚醛树脂30份，氮磷螯合体9份(pH为碱性)，乙酰化氨基树脂30份按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，混合质量比为55:45，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，车速控制在60m/min，得到成品。
对比例1
其他步骤与实施例1相同，不同之处在于：
在步骤(4)中制备阻燃胶液时，未加入热固性树脂酚醛树脂。
对比例2
其他步骤与实施例1相同，不同之处在于：
在步骤(4)中制备阻燃胶液时，未加入乙酰化氨基树脂。
对比例3
其他步骤与实施例1相同，不同之处在于：
在步骤(4)中制备阻燃胶液时，未加入氮磷螯合体。
对实施例1-4和对比例1-3制备的产品进行性能检测。
检测仪器：可燃性测试仪；
检测标准：德国DIN53438(轨道交通车辆上使用的非金属材料需要经过烟毒测试，符合防火阻燃、低烟低毒的相关要求才能使用。德国DIN 53438-3是一种常见的针对小部件材料进行的防火测试)。
表1
滤纸抗湿性测试：
在潮湿环境下，滤纸能保持其原有尺寸的能力，以滤纸在加湿前后尺寸的变化率表示。
对实施例1-3制备的产品进行抗湿性检测，结果见表2。
对对比例1制备的产品进行抗湿性检测，结果见表3。
表2
表3
阻力和容尘量测试：
Palas试验台；
测试标准：ISO5011；
用灰：A2灰；面流速：11.1cm/s。
结果见表4。
表4
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制浆：对针叶木浆和阔叶木浆进行碎解后，然后加入聚酯纤维和玻璃纤维，分散；
(2)成型：将步骤(1)制得的混合浆料悬浮液送至斜网纸机上抄造成型，得到原纸纸页；
(3)干燥；将原纸纸页进行干燥；
(4)制备阻燃胶液：将工业磷酸、热固性树脂、氮磷螯合体和乙酰化树脂按照间隔时间添加至配胶罐中，混合得到阻燃胶液；
(5)涂胶：将步骤(3)干燥后的原纸纸页放入施胶机内，添加阻燃胶液和甲醇的混合液，然后进行涂胶；
(6)干燥卷曲：将涂胶后的半成品进行干燥，卷曲，得到成品。
2.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，制浆包括以下质量份数的原料：
阔叶木浆18-25份，针叶木浆55-76份，聚酯短纤维12-16份，玻璃纤维2-7份。
3.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，碎解过程通过水力碎浆机对针叶木浆和阔叶木浆进行分散，质量浓度为8％，以水为溶剂。
4.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚酯纤维与玻璃纤维在水力碎浆机中进行分散，质量浓度为6％，以水为溶剂。
5.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将原纸纸页干燥至水分质量含量为50％。
6.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，包括以下质量份数的原料：
质量浓度为85％的工业磷酸15-19份，热固性树脂27-36份，氮磷螯合体8-13份，乙酰化氨基树脂29-33份。
7.根据权利要求6所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：氮磷螯合体的pH为中碱性。
8.根据权利要求6所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：热固性树脂为酚醛树脂。
9.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，阻燃胶液和甲醇的混合质量比为55:45。
10.根据权利要求1所述的无卤耐水洗阻燃及长寿命空气过滤材料的制备方法，其特征在于：卷取时，车速控制在60m/min。
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