CN204601827U - 一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，该复合滤料包括表层和里层，表层为纳米静电纺毡层，里层为长毛绒滤料层，通过静电纳米纺工艺在长毛绒滤料层的背面纺出纳米静电纺毡层。该复合滤料可以提高过滤灰尘的效果，尤其是针对PM10—PM2.5的灰尘过滤效率高。

Description

一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料

技术领域

本实用新型属于纺织品技术领域，具体来说，涉及一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料。

背景技术

随着空气污染的加剧，对人体的健康威胁也日益加大，需要一种过滤精度高同时又能够消除有害气体的复合滤料。目前的机织、针刺、水刺、纺粘和熔喷滤料各有其性能特性。一般来说，机织滤料的过滤效率低于非织造布滤料，而一般的非织造过滤布，达不到滤除PM10—PM2.5以下的可吸入颗粒物的要求。

在室内的空气中除了灰尘颗粒外，还含有甲醛、苯、甲苯、氨等各种各样的有害气体。单纯采用吸附的方式只是将污物源转移,并没有使污染物分解消除,故存在吸附饱和后净化效率显著下降及二次污染等问题。

目前市场上也具有各种空气净化器的净化材料与滤料分开，增加了成本，无法做到除尘与净化完美结合。

发明内容

技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，该复合滤料可以提高过滤灰尘的效果，尤其是针对PM10—PM2.5的灰尘过滤效率高。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，该复合滤料包括表层和里层，表层为纳米静电纺毡层，里层为长毛绒滤料层，通过静电纳米纺工艺在长毛绒滤料层的背面纺出纳米静电纺毡层。

作为一种实施例，所述的长毛绒滤料层和纳米静电纺毡层浸入TiO₂溶胶中, 浸渍4～5min后烘干。

作为一种实施例，所述的长毛绒滤料层包括竹炭长丝纤维织造的面层和竹炭纤维膨体纱织造的毛绒层，毛绒层连接在面层上。

作为一种实施例，所述的长毛绒滤料层由剖开经编间隔织物形成，所述的经编间隔织物包括两层面层和一层间隔层，间隔层连接在两层面层之间，面层由竹炭长丝纤维织造，间隔层由竹炭纤维膨体纱织造。

作为一种实施例，所述的纳米静电纺毡层由聚乙烯醇纳米纤维制成。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

1、充分发挥了纳米静电纺毡和长毛绒滤料这两种不同结构特征滤料的性能优势，通过经编工艺与静电纺工艺复合制备了复合滤料，提高了过滤精度和过滤效率，延长了滤料使用寿命。

2、充分利用了竹炭纤维的超强吸附和TiO₂分解有害气体的能力与长毛绒极大的表面积结构特征，能够有效吸附分解甲醛、苯、甲苯、氨等有害物质。该复合滤料采用的纳米静电纺毡层和长毛绒滤料层，大大增加了纤维的吸附面积，达到除尘、消臭和吸附有害气体多重功能。

附图说明

图1 是本实用新型复合滤料的一种结构剖视图。

图中有：长毛绒滤料层1、面层101、毛绒层102、纳米静电纺毡层2。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的内容作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，包括表层和里层，表层为纳米静电纺毡层2，里层为长毛绒滤料层1，通过静电纳米纺工艺在长毛绒滤料层1的背面纺出纳米静电纺毡层2。作为优选，所述的纳米静电纺毡层2由聚乙烯醇纳米纤维制成。

上述结构的复合滤料，在清洁空气时，首先利用纳米静电纺毡层2的纳米纤维所形成的超细孔隙对微尘进行精细过滤，然后再利用长毛绒滤料层1中的卷曲毛绒的极大表面积，再次吸附微尘。这种复合结构可以提高对PM10—PM2.5以下微尘的过滤效率。

作为一种实施例，长毛绒滤料层1和纳米静电纺毡层2浸入TiO₂溶胶中, 浸渍4～5min后烘干。在长毛绒滤料层1和纳米静电纺毡层2浸入TiO₂溶胶后，使长毛绒滤料层1和纳米静电纺毡层2具有光催化分解甲醛等有害气体的功能。利用TiO₂来分解长毛绒滤料层1和纳米静电纺毡层2吸附的甲醛等有害气体，使得有害气体不仅仅被长毛绒滤料层1和纳米静电纺毡层2吸附，还被分解，从而达到消除有害气体的作用，增加了对污染空气的净化效果。

作为一种实施例，长毛绒滤料层1包括竹炭长丝纤维织造的面层101和竹炭纤维膨体纱织造的毛绒层102，毛绒层102连接在面层101上。利用竹炭长丝纤维织造的面层101，提供了滤料的强力，保持结构稳定。利用竹炭纤维膨体纱织造的毛绒层102，具有吸附分解能力，能吸湿干燥、消臭抗菌并具有负离子穿透等性能，可达到除尘、消臭和吸附有害气体多重功能。

作为一种实施例，长毛绒滤料层1由剖开经编间隔织物形成，经编间隔织物包括两层面层和一层间隔层，间隔层连接在两层面层之间，面层由竹炭长丝纤维织造，间隔层由竹炭纤维膨体纱织造，结构更加稳定。现有的采用长毛绒滤料采用植绒的方式，容易脱落掉毛。本实施例采用剖开经编间隔织物形成长毛绒滤料层1，不仅生产效率高，而且绒毛与面层结合更加紧密，不易脱落。

长毛绒滤料层1只能过滤较大颗粒灰尘，本实用新型采用纳米静电纺毡层2与之复合，提高过滤效率，特别是针对PM10-PM2.5的过滤效率高，达到99.9%。同时，本实用新型采用TiO₂溶胶对复合滤料进行后处理，提高了对有害气体的吸附和分解能力，实现了除尘和净化空气多功能效果。

TiO₂纳米光催化可以解决污染物处理难的问题, 同时, 光催化还有利于提高竹炭滤料的比表面积。本实用新型的复合滤料在保证除尘效果的同时，又具有一定的吸附、分解有害气体的功能，兼具除尘过滤和去除有害气体功能。

一种上述结构的长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：利用拉舍尔双针床经编机织造经编间隔织物，经编间隔织物包括两层面层和一层间隔层，间隔层连接在两层面层之间。

在步骤10）中，作为优选方案，面层采用200～400D （D为细度单位丹尼尔）竹炭长丝纤维织造，面层厚度为0.2～0.5mm，保证了面层强度和结构稳定；间隔层采用竹炭纤维膨体纱织造，间隔层中相邻的竹炭纤维膨体纱间隔1～3个针距，间隔层的厚度为10～50mm，形成不同排列密度及高度的绒毛层，使间隔织物在厚度上结构稳定。经编间隔织物的面层组织采用编链组织，编链组织中线圈密度为10～15圈/cm。采用编链组织可以增加了面层强度。

步骤20）制备长毛绒滤料层：首先将步骤10）织造的经编间隔织物进行热定型处理，然后将定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块长毛绒滤料层1，每块长毛绒滤料层1包括一个面层101和一个毛绒层102。

在步骤20）中，作为优选方案，热定型处理中的定型温度为110～120℃，定型时间为8～10分钟。将经编间隔织物进行热定性可以保持间隔织物的结构稳定性。定型温度设定大于纤维的玻璃化温度，低于纤维熔点。长毛绒滤料层中毛绒层102的绒毛长度为5～25mm，绒毛呈波浪状屈曲。纤维卷曲可以增加纤维的长度，增大纤维的表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：首先将聚乙烯醇聚合物制成纺丝溶液，然后利用静电纺丝装置进行静电纺丝，在静电纺丝过程中，将步骤20）制备的长毛绒滤料层的面层作为接收面，使聚乙烯醇纳米纤维以无序状排列于长毛绒滤料层的面层101上，形成纳米静电纺毡层2，从而制成复合滤料。

在步骤30）中，作为优选方案，聚乙烯醇纳米纤维的直径为100～500nm，纳米静电纺毡层2的克重为1～4 g/m²。聚乙烯醇纳米纤维为纳米级结构，提高过滤效率。

步骤40）进行后处理：首先将步骤30）制备的复合滤料经过超声波清洗，去除纤维中的油剂，然后将复合滤料浸入TiO₂溶胶中, 然后取出烘干，从而制得经过后处理的复合滤料。

在步骤40）中，作为优选方案，浸入TiO₂溶胶的时间为4～5min, 烘干温度为70～80 ℃，TiO₂溶胶中钛含量为55.8%。经浸渍烘干处理后，TiO₂粒子均匀粘附在纤维表面。由于长毛绒的绒毛存在，可以增加滤料中TiO₂粒子的数量，提高分解能力。同时，由于竹炭纤维的吸附能力，形成了纤维表面TiO₂粒子附近有害气体浓度增加，也提高了光催化降解反映速率，增加了有害气体的分解率。绒毛呈波浪状屈曲，增加了绒毛与空气的接触面积，同时绒毛上含有TiO₂，可以分解有害气体。TiO₂附着在绒毛上，而绒毛是动态的，明显增加了TiO₂分解有害气体的效率。

下面通过实验来论证本实用新型技术方案具有的优良技术效果。

实施例1

    一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：

经编间隔织物在拉舍尔双针床经编机上织造而成。该机具有6把梳栉，其中经编间隔织物的两个面层采用前后四把梳栉织造，面层采用300D/96f的竹炭长丝纤维织造，组织采用编链组织。编链组织中线圈密度为10圈/cm。面层厚度为0.3mm。间隔织物的间隔层采用中间两把梳栉织造，垫纱数码采用1-0 2-1/2-1 1-0//和2-1 1-0/1-0 2-1//，相邻间隔丝间隔1个针距，增加了间隔丝的密度和织物的稳定性。间隔层的厚度为20mm。间隔丝采用竹炭纤维膨体纱，该纱线屈曲蓬松，具有较大的表面积。

步骤20）制备长毛绒滤料层：

经编间隔织物下机后经热定型，定型温度为120℃，定型时间为10分钟。定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块由一个面层和一个绒层组成的长毛绒滤料层。滤料的绒毛长度为10mm，呈波浪状屈曲，具有较大吸附表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：

纳米毡采用纳米静电纺丝技术及工艺，将聚乙烯醇（PVA）聚合物制成纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行静电纺丝。PVA聚合物在电场的左右下形成一股带电的喷射流，采用长毛绒滤料层的面层作为接收面，使PVA纳米纤维以无序状排列于长毛绒织物背面，形成类似无纺布的纳米纤维膜，制备成复合滤料。PVA纳米纤维的直径为250nm，纳米静电纺毡层的克重为3 g/m²。

步骤40）进行后处理：

将制好的复合滤料将经过超声波清洗，然后将复合滤料钛浸入质量含量为55.8%的TiO₂ 溶胶中，4min后取出烘干，烘干温度为70 ℃，从而制得经过后处理的复合滤料。

实施例2

   一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：

经编间隔织物在拉舍尔双针床经编机上织造而成。该机具有6把梳栉，其中经编间隔织物的两个面层采用前后四把梳栉织造，面层采用200D/96f的竹炭长丝纤维织造，组织采用编链组织。编链组织中线圈密度为13圈/cm。面层厚度为0.2mm。间隔织物的间隔层采用中间两把梳栉织造，垫纱数码采用1-0 3-2/3-2 1-0//和3-2 1-0/1-0 3-2//，相邻间隔丝间隔3个针距，增加了间隔丝的密度和织物的稳定性。间隔层的厚度为50mm。间隔丝采用竹炭纤维膨体纱，该纱线屈曲蓬松，具有较大的表面积。

步骤20）制备长毛绒滤料层：

经编间隔织物下机后经热定型，定型温度为110℃，定型时间为9分钟。定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块由一个面层和一个绒层组成的长毛绒滤料层。滤料的绒毛长度为25mm，呈波浪状屈曲，具有较大吸附表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：

纳米毡采用纳米静电纺丝技术及工艺，将聚乙烯醇（PVA）聚合物制成纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行静电纺丝。PVA聚合物在电场的左右下形成一股带电的喷射流，采用长毛绒滤料层的面层作为接收面，使PVA纳米纤维以无序状排列于长毛绒织物背面，形成类似无纺布的纳米纤维膜，制备成复合滤料。PVA纳米纤维的直径为100nm，纳米静电纺毡层的克重为1 g/m²。

步骤40）进行后处理：

将制好的复合滤料将经过超声波清洗，然后将复合滤料钛浸入质量含量为55.8%的TiO₂ 溶胶中，5min后取出烘干，烘干温度为80 ℃，从而制得经过后处理的复合滤料。

实施例3

   一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：

经编间隔织物在拉舍尔双针床经编机上织造而成。该机具有6把梳栉，其中经编间隔织物的两个面层采用前后四把梳栉织造，面层采用400D/96f的竹炭长丝纤维织造，组织采用编链组织。编链组织中线圈密度为15圈/cm。面层厚度为0.5mm。间隔织物的间隔层采用中间两把梳栉织造，垫纱数码采用1-0 4-3/4-3 1-0//和4-3 1-0/1-0 4-3//，相邻间隔丝间隔2个针距，增加了间隔丝的密度和织物的稳定性。间隔层的厚度为35mm。间隔丝采用竹炭纤维膨体纱，该纱线屈曲蓬松，具有较大的表面积。

步骤20）制备长毛绒滤料层：

经编间隔织物下机后经热定型，定型温度为115℃，定型时间为8分钟。定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块由一个面层和一个绒层组成的长毛绒滤料层。滤料的绒毛长度为5mm，呈波浪状屈曲，具有较大吸附表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：

纳米毡采用纳米静电纺丝技术及工艺，将聚乙烯醇（PVA）聚合物制成纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行静电纺丝。PVA聚合物在电场的左右下形成一股带电的喷射流，采用长毛绒滤料层的面层作为接收面，使PVA纳米纤维以无序状排列于长毛绒织物背面，形成类似无纺布的纳米纤维膜，制备成复合滤料。PVA纳米纤维的直径为500nm，纳米静电纺毡层的克重为4 g/m²。

步骤40）进行后处理：

将制好的复合滤料将经过超声波清洗，然后将复合滤料钛浸入质量含量为55.8%的TiO₂ 溶胶中，4.5min后取出烘干，烘干温度为74 ℃，从而制得经过后处理的复合滤料。

实施例4

   一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：

经编间隔织物在拉舍尔双针床经编机上织造而成。该机具有6把梳栉，其中经编间隔织物的两个面层采用前后四把梳栉织造，面层采用260D/96f的竹炭长丝纤维织造，组织采用编链组织。编链组织中线圈密度为14圈/cm。面层厚度为0.4mm。间隔织物的间隔层采用中间两把梳栉织造，垫纱数码采用1-0 2-1/2-1 1-0//和2-1 1-0/1-0 2-1//，相邻间隔丝间隔2个针距，增加了间隔丝的密度和织物的稳定性。间隔层的厚度为22mm。间隔丝采用竹炭纤维膨体纱，该纱线屈曲蓬松，具有较大的表面积。

步骤20）制备长毛绒滤料层：

经编间隔织物下机后经热定型，定型温度为118℃，定型时间为8.5分钟。定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块由一个面层和一个绒层组成的长毛绒滤料层。滤料的绒毛长度为18mm，呈波浪状屈曲，具有较大吸附表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：

纳米毡采用纳米静电纺丝技术及工艺，将聚乙烯醇（PVA）聚合物制成纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行静电纺丝。PVA聚合物在电场的左右下形成一股带电的喷射流，采用长毛绒滤料层的面层作为接收面，使PVA纳米纤维以无序状排列于长毛绒织物背面，形成类似无纺布的纳米纤维膜，制备成复合滤料。PVA纳米纤维的直径为420nm，纳米静电纺毡层的克重为3.2 g/m²。

步骤40）进行后处理：

将制好的复合滤料将经过超声波清洗，然后将复合滤料钛浸入质量含量为55.8%的TiO₂ 溶胶中，4.5min后取出烘干，烘干温度为78 ℃，从而制得经过后处理的复合滤料。

实施例5

   一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）织造经编间隔织物：

经编间隔织物在拉舍尔双针床经编机上织造而成。该机具有6把梳栉，其中经编间隔织物的两个面层采用前后四把梳栉织造，面层采用320D/96f的竹炭长丝纤维织造，组织采用编链组织。编链组织中线圈密度为11圈/cm。面层厚度为0.3mm。间隔织物的间隔层采用中间两把梳栉织造，垫纱数码采用1-0 2-1/2-1 1-0//和2-1 1-0/1-0 2-1//，相邻间隔丝间隔3个针距，增加了间隔丝的密度和织物的稳定性。间隔层的厚度为42mm。间隔丝采用竹炭纤维膨体纱，该纱线屈曲蓬松，具有较大的表面积。

步骤20）制备长毛绒滤料层：

经编间隔织物下机后经热定型，定型温度为112℃，定型时间为9.5分钟。定型后的经编间隔织物从中间剖开，形成两块由一个面层和一个绒层组成的长毛绒滤料层。滤料的绒毛长度为12mm，呈波浪状屈曲，具有较大吸附表面积。

步骤30）制备纳米静电纺毡层：

纳米毡采用纳米静电纺丝技术及工艺，将聚乙烯醇（PVA）聚合物制成纺丝溶液，利用静电纺丝装置进行静电纺丝。PVA聚合物在电场的左右下形成一股带电的喷射流，采用长毛绒滤料层的面层作为接收面，使PVA纳米纤维以无序状排列于长毛绒织物背面，形成类似无纺布的纳米纤维膜，制备成复合滤料。PVA纳米纤维的直径为180nm，纳米静电纺毡层的克重为1.8g/m²。

步骤40）进行后处理：

将制好的复合滤料将经过超声波清洗，然后将复合滤料钛浸入质量含量为55.8%的TiO₂ 溶胶中，5min后取出烘干，烘干温度为80 ℃，从而制得经过后处理的复合滤料。

对上述五个实施例制备的复合滤料，以及现有的非织造过滤布进行过滤实验。过滤实验采用按照GB 6719-2009技术规范和要求，进行了实验测试定风速条件下的分级除尘效率等性能指标。降解甲醛的实验，将滤料放入具有污染源的测试箱内，使用PPM-400甲醛测试仪从测点进行测试,读出甲醛浓度。计算1小时后的分解率。

净化处理前空气环境为：PM2.5为200μg/m³，甲醛为1.3ppm。

实验结果如表1所示。

                              表1

经测试，上述实施例制备的复合滤料经TiO₂ 溶胶整理的复合滤料对甲醛的净化率有明显的提高。对PM2.5的过滤效率为99.9%以上，甲醛的分解率在60%以上。而现有的非织造过滤布对PM2.5的过滤效率为72%，对甲醛不能进行分解。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界 定。

Claims (4)

1.一种长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，其特征在于：该复合滤料包括表层和里层，表层为纳米静电纺毡层(2)，里层为长毛绒滤料层(1)，通过静电纳米纺工艺在长毛绒滤料层(1)的背面纺出纳米静电纺毡层(2)。

2.按照权利要求1所述的长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，其特征在于：所述的长毛绒滤料层(1)包括竹炭长丝纤维织造的面层(101)和竹炭纤维膨体纱织造的毛绒层(102)，毛绒层(102)连接在面层(101)上。

3.按照权利要求2所述的长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，其特征在于：所述的长毛绒滤料层(1)由剖开经编间隔织物形成，所述的经编间隔织物包括两层面层和一层间隔层，间隔层连接在两层面层之间，面层由竹炭长丝纤维织造，间隔层由竹炭纤维膨体纱织造。

4.按照权利要求1—3中任何一项所述的长毛绒与纳米静电纺毡复合滤料，其特征在于：所述的纳米静电纺毡层(2)由聚乙烯醇纳米纤维制成。