CN210262500U - 一种燃油纳米纤维复合过滤纸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纳米纤维复合燃油过滤纸，所述纳米纤维复合过滤纸包括纳米纤维膜层和普通过滤纸层；所述的纳米纤维膜层包括采用高压静电纺丝设备堆积于普通过滤纸层空隙及表面的纳米纤维。纳米复合过滤纸的普通过滤纸层一侧依次复合有熔喷棉层和普通无纺布层。所使用的TPU纳米纤维层对油的接触角为0°，对水的接触角为150°以上，对燃油中油水分离的效率达到99％以上。可实现对燃油中的水分先分离处理，进而再进行过滤，同时实现了对燃油的油水分离和过滤。最终分离出来的水份能及时脱离滤芯中滤材的表面下沉至集水杯中。珍珠状纳米纤维中含有未完全挥发的溶剂，确保纳米纤维层在高压燃油通过时不被冲散或者剥离。

Description

一种燃油纳米纤维复合过滤纸

技术领域

本实用新型涉及燃油过滤器技术领域，尤其涉及一种燃油纳米纤维复合过滤纸。

背景技术

目前，几乎所有的卡车、装载机等工程机械均使用柴油发动机，柴油发动机使用的柴油中或多或少存在各种颗粒物、石蜡、水分等杂质，这些杂质经过柴油发动机的供油系统后，会出现堵塞喷油嘴、腐蚀气缸、增加积碳等各种弊病，尤其是随着国家大力推行排放达国五国六的发动机以及机动车，发动机的供油系统及发动机内部零部件的精密性越来越高，市场急需一款具有高效低阻、具有持续油水分离效果的燃油过滤器。

随着柴油过滤器对过滤材料的过滤精度要求越来越高，目前社会上出现了大量的普通过滤纸与PP或者PBT熔喷棉复合的燃油复合过滤纸，这些复合了熔喷纤维的过滤纸过滤精度和容尘量大大提升，也具有了一定的油水分离效果。

现有公开专利《一种高效油水分离复合纤维膜及其制备方法》(CN201410125768.1)、《一种磁响应高效油水分离纤维膜及其制备方法》(CN201410584912.8)、《高效的静电纺丝油水分离纤维膜》(CN201610040433.9)、《一种具有优异抗污能力的油水分离纤维膜及其制备方法》(CN201610580631.4)、《一种高效高通量二维网状极细纳米纤维油水分离材料及其制备方法》(CN 107557894 B)等都报道了利用静电纺丝法制备油水分离材料的方法；但是这些方法都只涉及到简单的吸油疏水等原理，并未考虑纳米纤维材料在应用于实际工况中后所需要过滤的油水混合物的复杂性以及对过滤材料和过滤结构设计的综合要求。

目前市场上主流使用的PP或者PBT燃油复合过滤介质，普遍遇到油水分离效果差，使用一段时间后散失油水分离效果的问题，有些燃油过滤器因为阻力过大，还会造成发动机经常性熄火等问题。

虽然上述公开专利发明均提到了纳米纤维膜应用于油水分离的优势，但是这些专利中所涉及的纳米纤维二维或者三维结构中，纳米纤维间相互作用力很弱，这些纳米纤维材料在高达数兆帕的燃油压力作用下，纳米纤维会滑移、分散甚至有被吸入发动机内部的风险。目前，还没有一项具体的应用于内燃机燃油过滤器的纳米纤维膜过滤材料的详细阐述的专利。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种燃油纳米纤维复合过滤纸，运用于燃油过滤器中，具有油水分离和高效低阻的效果，能够阻挡2微米以上的乳化水滴，对燃油中含有的水分能够分离99％以上。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型所涉及的一种燃油纳米纤维复合过滤纸，所述纳米纤维复合过滤纸包括纳米纤维膜层和普通过滤纸层；所述的纳米纤维膜层包括采用高压静电纺丝设备堆积于普通过滤纸层空隙及表面的纳米纤维。

作为上述方案的进一步说明，所述的普通过滤纸层的面密度为50-500GSM，在200Pa下透气量为100-600L/m²/s，包括

至少由纤维素纤维、无机纤维、合成纤维中的一种所组成的纤维集合体，及

涂布于纤维集合体上的施胶层。

作为上述方案的进一步说明，所述的纳米纤维为经高压静电纺丝设备所制得TPU纳米纤维。

作为上述方案的进一步说明，所使用的TPU为一种含有硅氧烷基团支链的TPU树脂，分子量为40000～200000，硅氧烷基团分子量占比5％～50％，硅氧烷支链碳原子数为4～16。

作为上述方案的进一步说明，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层另一侧还依次复合有熔喷棉层和普通无纺布层。

作为上述方案的进一步说明，所述的熔喷棉层至少包括PBT、PET、PPS、PP、芳纶纤维中一种，熔喷棉层中纤维的平均直径为0.5-10μm，面密度为30-300GSM。

作为上述方案的进一步说明，所述的普通无纺布层为热粘无纺布，材质为PBT、PET、PPS或PP；普通无纺布层中纤维的平均直径为5-200μm，面密度为10-300GSM。

作为上述方案的进一步说明，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层、熔喷棉层和普通无纺布层，三层之间通过点状、线状、条状或者纤维状等各种形状的热熔胶结合，热熔胶结合点的面积占整个复合材料面积的0.01～10％。

作为上述方案的进一步说明，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层、熔喷棉层和普通无纺布层通过超声波或热压复合形成层叠结构。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的燃油纳米纤维复合过滤纸，纳米纤维材料采用改性TPU树脂经高压静电纺丝法制备而成，TPU纳米纤维网对油接触角为0°，对液态水的接触角达到150°，纳米纤维网吸油后，具有油水分离和高效低阻的效果，能够阻挡2微米以上的乳化水滴，对燃油中含有的水分能够分离99％以上。

2、纳米纤维膜层为均匀直径纳米纤维层和珍珠状纳米纤维层组合起来，珍珠状纳米纤维中含有未完全挥发的溶剂，该溶剂能够保证纳米纤维层与普通过滤纸层紧密结合起来，确保纳米纤维在高压燃油通过时不被冲散或者剥离。

3、稳定的纳米纤维膜能够持续有效的分离出燃油中的乳化水和游离水分子，并在纳米纤维膜的表面聚集成大的水滴，水滴在重力的作用下，下沉至燃油滤清器底部的集水杯中，从而达到油水分离的目的。

4、燃油中的水分首先经过分离以后，燃油中的细小颗粒物、石蜡等杂质通过纳米纤维膜后进入普通过滤纸层和熔喷超细无纺布层并被吸附住，从而实现纳米纤维复合过滤材料对燃油中杂质的高过滤效率。

附图说明

图1是实施例一中纳米复合过滤纸的结构示意图；

图2是纳米纤维量产化设备示意图；

图3是实施例二中燃油纳米纤维复合过滤纸的结构示意图。

图中标记说明如下：001--放卷装置，002--收卷装置，01--喷丝组件一，011--接收屏一，012--喷丝头一，02--喷丝组件二，021--接收屏二，022--喷丝头二；430--纳米纤维复合过滤纸，431--纳米纤维膜层，432--普通过滤纸层，433--熔喷棉层，434--普通无纺布层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

实施例一

结合图1和图2，对本实施例作详细说明。本实施例公开了一种燃油纳米纤维复合过滤纸，纳米纤维复合过滤纸430包括纳米纤维膜层431和普通过滤纸层432。纳米纤维膜层431包括采用高压静电纺丝设备堆积于普通过滤纸层432空隙及表面的纳米纤维。

在本实施例中，所使用的普通过滤纸层432的面密度为50-500GSM，在200Pa下透气量为100-600L/m²/s。普通过滤纸层432包括，至少由纤维素纤维、无机纤维、合成纤维中的一种所组成的纤维集合体，以及涂布于纤维集合体上的施胶层。在本实施例优选为纤维集合体所使用的材质为木浆纤维，也可以为玻璃纤维、合成纤维，或者其两种或三种的混合。合成纤维优选为PET，也可以是PP、PE、PPS或PP。无机纤维优选为玻璃纤维。

纳米纤维为经高压静电纺丝设备所制得TPU纳米纤维。在普通过滤纸层432上堆积TPU纳米纤维，包括在普通过滤纸层432上堆积均匀直径纳米纤维层和珍珠状纳米纤维层，均匀直径纳米纤维层厚度为1～5μm，面密度为0.5～5GSM，纤维平均直径为50～500nm。珍珠状纳米纤维层厚度为0.1～1μm，面密度为0.1～1GSM，纤维平均直径为50～200nm，珍珠状TPU颗粒直径为1～10微米。具体包括如下步骤：

制备两种静电纺丝溶液，第一静电纺丝溶液为TPU溶解于N、N-二甲基甲酰胺与丙酮混合溶剂，TPU的质量分数为8％～20％。第二静电纺丝溶液为TPU溶解于N、N-二甲基甲酰胺与丙酮混合溶剂，TPU的质量分数为2％～8％。N、N-二甲基甲酰胺与丙酮的质量分数比为3：7～10：0，其中N、N-二甲基甲酰胺溶液可以被N，N-二甲基乙酰胺溶液取代，丙酮溶液可以被丁酮溶液取代。

TPU为一种含有硅氧烷基团支链的TPU树脂，分子量为40000～200000，硅氧烷基团分子量占比5％～50％，硅氧烷支链碳原子数为4～16。

第一静电纺丝溶液经图2所示的高压静电纺丝量产化设备中的喷丝组件一01高压静电纺丝而成纳米纤维，纳米纤维无序堆积在接收屏一011下方的普通过滤纸层430表面，接收屏一011和喷丝头一012的距离为5～50cm,接收屏一011和喷丝头一012间的电压为10～100KV。在该步骤中可在普通过滤纸层432的表面堆积均匀直径纳米纤维层。

第二静电纺丝溶液经图2所示的高压静电纺丝量产化设备中的喷丝组件二02高压静电纺丝而成珍珠链状纳米纤维，纳米纤维无序堆积在接收屏二021下方的普通过滤纸层432上形成纳米纤维复合过滤纸430，接收屏二021和喷丝头二022的距离为5～50cm，接收屏二021和喷丝头二022间的电压为10～100KV。

喷丝组件一01与喷丝组件二02之间设置有一张力辊，用于调整生产过程基材的张力。放卷装置01的放卷线速度、收卷装置02的收卷线速度和接收屏一011、接收屏二021的线速度相同，能够保证基本在生产运行过程中的张力均匀。

改性TPU树脂经高压静电纺丝法所制备的TPU纳米纤维网对油接触角为0°，对液态水的接触角达到150°，纳米纤维膜层吸油后，具有油水分离和高效低阻的效果，能够阻挡2微米以上的乳化水滴，对燃油中含有的水分能够分离99％以上。

纳米纤维膜层431为均匀直径纳米纤维层和珍珠状纳米纤维层组合起来，珍珠状纳米纤维中含有未完全挥发的溶剂，该溶剂能够保证纳米纤维膜层431与普通过滤纸层432紧密结合起来，确保纳米纤维膜层431在高压燃油通过时不被冲散或者剥离。

所形成的稳定的纳米纤维膜能够持续有效的分离出燃油中的乳化水和游离水分子，并在纳米纤维膜的表面聚集成大的水滴，水滴在重力的作用下，下沉至燃油滤清器底部的集水杯中，从而达到油水分离的目的。

实施例二

结合图2和图3，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的燃油纳米纤维复合过滤纸，与实施例一的区别在于，在纳米复合过滤纸430的普通过滤纸层432另一侧还依次复合有熔喷棉层433和普通无纺布层434。

熔喷棉层433至少包括PBT、PET、PPS、PP、芳纶纤维中一种，熔喷棉层433中纤维的的平均直径为0.5-10μm，面密度为30-300GSM。在本实施例中，优选为PET，也可根据实际的需要而选择其他的纤维材质。平均直径优选为5μm，面密度优选为50GSM。

普通无纺布层434为热粘无纺，材质为PBT、PET、PPS或PP；普通无纺布层434中纤维的平均直径为5-200μm，面密度为10-300GSM。在本实施例中，材质优选为PP，亦可根实际需要而选择其他的纤维材质，平均直径优选为为50μm，面密度优选为250GSM

在本实施例中，堆积有纳米纤维膜层431的普通过滤纸层432、熔喷棉层433和普通无纺布层434，通过点状、线状、条状或者纤维状等各种形状的热熔胶结合，热熔胶结合点的面积占整个复合材料面积的0.01～10％。

实施例三

本实施例所涉及的燃油纳米纤维复合过滤纸，与实施例二的区别在于：堆积有纳米纤维膜层431的普通过滤纸层432、熔喷棉层433和普通无纺布层434通过超声波或热压复合形成层叠结构。

熔喷棉层433至少包括PBT、PET、PPS、PP、芳纶纤维中一种，熔喷棉层433中纤维的的平均直径为0.5-10μm，面密度为30-300GSM。在本实施例中，优选为PBT，也可根据实际的需要而选择其他的纤维材质。平均直径优选为2μm，面密度优选为250GSM。

普通无纺布层434为热粘无纺，材质为PBT、PET、PPS或PP；普通无纺布层434中纤维的平均直径为5-200μm，面密度为10-300GSM。在本实施例中，材质优选为PP，亦可根实际需要而选择其他的纤维材质，平均直径优选为100μm，面密度优选为20GSM。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，所述纳米纤维复合过滤纸包括纳米纤维膜层和普通过滤纸层；所述的纳米纤维膜层包括采用高压静电纺丝设备堆积于普通过滤纸层空隙及表面的纳米纤维。

2.如权利要求1所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，所述的普通过滤纸层的面密度为50-500GSM，在200Pa下透气量为100-600L/m²/s，包括，

至少由纤维素纤维、无机纤维、合成纤维中的一种所组成的纤维集合体，及

涂布于纤维集合体上的施胶层。

3.如权利要求1所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，所述的纳米纤维为经高压静电纺丝设备所制得TPU纳米纤维。

4.如权利要求1所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层另一侧还依次复合有熔喷棉层和普通无纺布层。

5.如权利要求4所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，所述的熔喷棉层至少包括PBT、PET、PPS、PP、芳纶纤维中一种，熔喷棉层中纤维的平均直径为0.5-10μm，面密度为30-300GSM。

6.如权利要求4所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，所述的普通无纺布层为热粘无纺布，材质为PBT、PET、PPS或PP；普通无纺布层中纤维的平均直径为5-200μm，面密度为10-300GSM。

7.如权利要求4所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层、熔喷棉层和普通无纺布层，三层之间通过点状、线状、条状或者纤维状的热熔胶结合，热熔胶结合点的面积占整个复合材料面积的0.01～10％。

8.如权利要求4所述的燃油纳米纤维复合过滤纸，其特征在于，堆积有纳米纤维膜层的普通过滤纸层、熔喷棉层和普通无纺布层通过超声波或热压复合形成层叠结构。

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