CN205586675U - 自粘式空气滤网以及包括该自粘式滤网的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自粘式空气滤网，其包括：经熔喷工艺形成的过滤材料层；以及设置在该过滤材料层的一个表面上的粘合纤维层，其中，该粘合纤维层呈三维多孔结构，其克重处于10至100克/平方米之间，其纤维直径处于2至30μm之间。也公开了包括该自粘式空气滤网的家用空气净化器、空调器、风扇、风机、口罩等装置。

Description

自粘式空气滤网以及包括该自粘式滤网的装置

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，更具体地，涉及一种自粘式空气滤网。

背景技术

近年来，严重空气污染的情况在中国频繁出现，PM2.5曾高达世卫标准40倍。各类净化空气的产品也应运而生，空气净化器、防霾口罩等产品逐步成为市场热点。而空气滤网是空气净化类产品的最核心部件，承担滤除污染物、清洁空气的首要功能。传统的空气滤网通常采用框架结构，且具有预先设定的尺寸，因此限制其在不同大小装置或设备中的适用性。而随着消费者对将具有净化功能的空气滤网应用于室内空气治理的需求持续增长，目前已有空气滤网产品可直接固定于设备或装置如空调进风口，以有效吸附空气中的微粒及致敏原，提升室内空气质量。然而，目前的滤网类产品大多包括附属固定装置，降低了其使用灵活性。相应地，市场对无需使用额外固定部件的通用型空气滤网的需求日益增加。

目前，已有一些空气滤网通过一些常规方法如喷涂，涂覆，滚涂，浸渍等方式将胶粘剂应用于滤片边缘或点涂于滤片表面以形成不同图案，然而此种方式仍将损失一定的使用灵活性及设备通用性。此外，在某些情况下，当需要将空气滤网移除或者替换时，胶条仍然容易残留在设备表面形成残胶。而如果将胶粘剂涂覆在整个滤网表面时，会阻挡滤网的空隙形成极大的压降，影响设备的正常使用。同时，滤网大多由聚丙烯材料制成，具有极低的表面能，因此胶粘剂与滤网的粘合力相对较弱，导致仍易在移除滤网的时候胶粘剂与滤网脱离而残留在设备表面。

实用新型内容

本实用新型提供了一种自粘式空气滤网以克服以上技术缺陷。该自粘式空气滤网通过在静电加载的聚丙烯滤层表面熔喷一薄层粘合纤维层并覆以离型纸而制成。熔喷形成的超细纤维粘合层提供极小的气流阻力，并用于实现空气滤网在任何适用设备中的有效粘接和固定，同时粘合层与过滤层纤维间具有良好的结合力，可以实现滤网的多次固定并避免残胶。该空气滤网便于使用者根据其具体要求剪裁以应用于不同设备，同时粘合层不会对设备的过滤性能造成任何损害，保证了其良好的空气净化效果及使用兼容性。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种空气滤网，其包括：

附图说明

图1示意性地示出根据本实用新型的自粘式空气滤网的结构。

图2示意性地示出用于生产根据本实用新型的自粘式空气滤网的系统。

图3示出用于构成根据本实用新型的自粘式空气滤网的熔喷压敏胶纤维层的显微结构。

图4示出不同空气滤网样品加载测试中的过滤效率。

图5示出不同空气滤网样品加载测试中的压降。

具体实施方式

以下，将结合附图来说明本实用新型的一些具体实施方式。本领域技术人员将懂得，这些具体实施方式意在对本实用新型进行说明，而不能被理解为对本实用新型的限制。

i.定义

本文中使用的“自粘式空气滤网”是指自身具有粘性，并可根据实际需要固定于不同设备的一类空气滤网材料。

本文中使用的空气滤网的“过滤效率”是指在规定检测条件下，滤网过滤掉的气溶胶浓度与过滤前的气溶胶浓度之比，单位以百分数％表示。本文中使用的空气滤网的“压降”是指一定试验风速或风量条件下，滤网前、后的静压差，单位以Pa表示。本文中使用的空气滤网的“平均透气量”是指在规定的压差条件下，一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量。本文中使用的空气滤网的“容尘能力”是指在特定试验条件下，过滤材质容纳特定试验粉尘的能力。

图1示意性地示出根据本实用新型的自粘式空气滤网的结构。如图1所示，自粘式滤网包括无纺布过滤层1及由胶经熔喷工艺形成的粘合纤维层2，其中粘合纤维层2形成于过滤层1之上(具体地，粘合纤维层2可以贴合在过滤层1上)，它们一起构成根据本实用新型的自粘式空气滤网。当然，实际中一般可以在粘合纤维层2上再贴合一层离型纸3，例如有机硅离型纸。在使用时，根据所使用设备的情况裁剪该贴合有离型纸的自粘式空气滤网，然后将裁剪好的自粘式空气滤网上的离型纸去除，使粘合纤维层2露出，并将粘合纤维层2与设备表面粘接，以固定该自粘式空气滤网。

其中，用于形成粘合纤维层2的胶为热塑性胶，优选为热塑性压敏胶，如苯乙烯系嵌段共聚物压敏胶，丙烯酸压敏胶，聚烯烃压敏胶，聚氨酯类压敏胶，等等。

粘合纤维层2的克重一般处于10至100克/平方米之间，优选处于10至50克/平方米之间，更优选处于10至30克/平方米之间；其纤维直径一般处于2至30μm之间，优选处于2至20μm之间，更优选处于2至10μm之间。

用于形成过滤层1的物质为合成纤维，优选为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维，等等。

经熔喷工艺形成的过滤层1的克重一般处于20至200克/平方米之间，优选处于20至120克/平方米之间，更优选处于40至90克/平方米之间；其纤维直径一般处于2至30μm之间，优选处于2至20μm之间，更优选处于2至10μm之间。

下面，将结合附图对如何制备根据本实用新型的自粘式空气滤网进行简要描述。

实例

原料	型号	厂家
			热熔压敏胶	Bostik H2211	波士胶中国粘合剂有限公司
熔喷PP滤网	N95	3M中国有限公司
			离型纸	9448K	3M中国有限公司

制备工艺：一种根据本实用新型的自粘式空气滤网的制备工艺及生产系统如图2所示。具体地，将Bostik H2211热塑性压敏胶1置于熔胶箱2(ITW Dynatec公司出品的S2N2ZGS3-FRS)中，在170℃温度下将其变为熔融状态的聚合物熔体4，并经熔喷模头3挤出。通过高速热空气流5，对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体4细流进行牵伸，形成粘合纤维层6，其克重为10-30gsm，并将其接收至收卷装置7，具体地将其置于(例如贴合于)3M N95熔喷PP滤网8表面，并在该粘合纤维层6表面覆以离型纸9，经轧辊10后形成具有无纺布过滤层/熔喷压敏胶粘合纤维层/离型纸结构的自粘式空气滤网11。其制备工艺参数如表1所示，其中，粘合纤维层的克重及纤维直径可通过根据具体需求调整工艺参数来实现。

表1

样品测试：

1)过滤性能测试

测试设备：Automated Filter Tester Model 8310(美国TSI公司)

测试条件：NaCl颗粒物过滤效率检测系统。主要技术参数如下：2％NaCl气溶胶，其质量中值直径(MMD)为0.3μm，检测流量为85L/min。

测试方法：

首先将过滤效率检测系统调整到检测状态，并调整相关测试参数。用适当的夹具配合密封圈将以上制备的空气滤网11样品均匀地夹紧气密连接在检测装置上，调整风速并启动气溶胶发生器开始检测，记录过滤效率及压降结果。

加载测试：加载测试方法同上，连续记录过滤效率及压降结果，直至气溶胶达到指定浓度，气溶胶浓度按照仪器说明进行计算。

老化处理：将以上制备的空气滤网11样品在54.4℃及70％湿度环境下放置1周。

2)透气性测试

测试设备：YG461E-III数字式透气量仪(宁波纺织仪器厂)

测试方法：将以上制备的空气滤网11样品装夹到透气度测试仪上，测试面积为20cm²，调整该样品两侧的压力差为200Pa。当该样品两侧的压差达到设定值时，试验停止，设备自动显示设定压差下通过该样品的空气流量。

3)粘附力测试

测试设备：Instron tester(美国Instron英斯特朗公司出品，型号为5543)测试方法：从以上制得的自粘式空气滤网11制备1”×7”样品，按ASTMD3330标准在12inch/min下测试180度剥离力

测试结果：

1)纤维形态

图3示出用于构成以上制得的根据本实用新型的自粘式空气滤网11的熔喷压敏胶粘合纤维层的显微结构。从图3中，可以看到该熔喷的粘合纤维层具有多孔结构，其纤维直径为5-10μm，该多孔纤维层有利于空气的流动，同时利于与过滤层的纤维之间形成纤维间缠结，从而增强这两层间的结合。

2)过滤性能

在空气过滤网的实际应用中，最重要的性能即是滤网的过滤效率和压降。为了实现良好自粘效果，在以上制得的根据本实用新型的自粘式空气滤网11-中，熔喷压敏胶遍布于其过滤层表面。如表2所示，该自粘式空气滤网11-仍能体现出高于95％的优异过滤效率。同时，在经过老化处理后，该自粘式空气滤网11-仍能基本保持其过滤效率，这表明相对于现有的空气滤网产品，根据本实用新型的自粘式空气滤网11-的普遍适用性和灵活性得到明显提高，但其过滤性能并没有下降。

样品	材料	压降(Pa)	过滤效率(％)
				1	3MN95聚丙烯滤片	68.60	98.65
2	自粘式滤网11	70.42	98.92
				3	自粘式滤网11经老化处理	70.58	98.63

表2

而对于以传统的粘结剂涂覆其表面的空气滤网而言，其粘结剂层致密的结构将覆盖和阻挡其熔喷过滤层的空隙，而这将极大地增加滤网的压降，影响使用性能。而以熔喷工艺形成的粘合纤维层具有多孔的结构，具有良好的透气性，能够实现最小的空气流动阻力。如表2所示，熔喷滤网、自粘式空气滤网11及老化处理后的自粘式空气滤网11初始压降分别为68.60，70.42和70.58Pa。这表明，以上制得的根据本实用新型的自粘式空气滤网11在进行老化处理前和处理后都能够保持与传统的熔喷滤网相当的初始压降。

此外，在另一方面，如图4和5所示，随着气溶胶加载量提高，以上制备的根据本实用新型的自粘式空气滤网11具有与传统的熔喷滤网相当的压降及过滤效率，表明其具有与传统滤网相当的容尘能力。

3)透气性

熔喷压敏胶最重要的特征即为其形成的粘合纤维层具有多孔结构。如表3所示，在以上制备的根据本实用新型的自粘式空气压滤网11中，由熔喷压敏胶形成的粘合纤维层对透气性的影响极小，因为其细小的粘合纤维可形成三维多孔结构，这有利于空气流通，从而能保证自粘式空气滤网11的使用性能，使其具有与例如3M N95聚丙烯滤片的传统滤网相当的平均透气量。相比之下，如表3所示，对于以传统的粘结剂涂覆其表面的空气滤网(如表面涂覆压敏胶的3M N95聚丙烯滤片)而言，其涂覆胶层形成了致密结构，这将阻挡空气通过，从而形成极大压降，造成该表面涂覆压敏胶的空气滤网无法正常使用。

样品	平均透气量(L/m2/S)
		3MN95聚丙烯滤片	408.4
自粘式空气网11	403.5
		涂覆压敏胶的3M N95聚丙烯滤片	1.56

表3

4)粘合力

当比较以上制备的根据本实用新型的自粘式滤网11对不同材质(例如平滑的不锈钢板和粗糙的聚丙烯(PP)纤维板)的剥离力和剪切力时，如表4所示，自粘式滤网11对PP纤维板的剥离力和剪切力要高于对不锈钢板的剥离力。这可能是因为，相比自粘式滤网11与平滑的不锈钢板之间，在自粘式网11的熔喷粘合层纤维与粗糙的聚丙烯纤维板的纤维之间，存在更大的接触面积，且两种纤维之间可以形成机械缠结，导致它们的结合相对更为紧密坚固。

表4

iv.本实用新型的有益效果：

1)由于根据本实用新型的自粘式空气滤网的熔喷粘合纤维层具有纤维多孔结构，提供了良好的透气性，以致可以实现较小的气流阻力，且不影响滤网过滤效率。

2)根据本实用新型的自粘式空气滤网对聚丙烯(PP)纤维表面具有较高的剥离力和剪切力，这可以避免在移除或替换根据本实用新型的自粘式空气滤网时在原来固定该空气滤网的表面上形成残胶。

3)根据本实用新型的自粘式空气滤网的熔喷粘合纤维层的克重可以根据具体需求进行调整，以适应不同的粘合力和气流阻力要求。

4)根据本实用新型的自粘式空气滤网可以在保证滤网材料的高效过滤性能同时，实现其在不同设备或装置中的多次有效固定，同时便于使用者移除或替换。

5)根据本实用新型的自粘式空气滤网可以根据使用需求自由裁剪，极大的保证了其在使用方面的灵活性和对不同设备的兼容性。例如，根据本实用新型的自粘式空气滤网可被广泛应用于各种型号和尺寸的家用空气净化器、空调器、风扇、风机、口罩等装置，实现对空气进行过滤的目的。

应当理解，本文所述的示例性实施方式是说明性的而非限制性的。而且，可将各实施方式中关于各特征或方面的描述适用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。

尽管结合附图描述了本实用新型的一个或多个实施方式，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (9)

1.一种自粘式空气滤网，包括：

经熔喷工艺形成的过滤材料层；以及

设置在所述过滤材料层的一个表面上的粘合纤维层，

其中，所述粘合纤维层呈三维多孔结构，其克重处于10至100克/平方米之间，其纤维直径处于2至30μm之间。

2.根据权利要求1的自粘式空气滤网，其中，所述粘合纤维层为经熔喷工艺形成的热塑性压敏胶粘合纤维层。

3.根据权利要求2的自粘式空气滤网，其中所述过滤材料层为由合成纤维制成的过滤材料层，其克重处于20至200克/平方米之间，其纤维直径处于2至30μm之间。

4.根据权利要求1的自粘式空气滤网，还包括设置在所述粘合纤维层的不同于与所述过滤材料层结合的表面的表面上的离型纸层。

5.一种家用空气净化器，其特征在于包括根据权利要求1至4中任一项的自粘式空气滤网。

6.一种空调器，其特征在于包括根据权利要求1至4中任一项的自粘式空气滤网。

7.一种风扇，其特征在于包括根据权利要求1至4中任一项的自粘式空气滤网。

8.一种风机，其特征在于包括根据权利要求1至4中任一项的自粘式空气滤网。

9.一种口罩，其特征在于包括根据权利要求1至4中任一项的自粘式空气滤网。