CN212283201U - 一种过滤材料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于过滤材料技术领域，具体涉及一种过滤材料。本实用新型提供了一种过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层；所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。在本实用新型中，所述纤维纸层提供了空气曲径过滤层，既阻挡了空气中较大的颗粒，又可使空气通过顺畅；所述明胶混合物层具有开孔结构，比表面积大，开口孔隙率高，有利于过滤材料对空气中的有害微粒进行吸附和捕集；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层或聚丙烯熔喷非织造布层，具有纤维细、结构蓬松、孔隙率高的特点，且聚丙烯层抗褶皱能力强。
Description
技术领域
本实用新型属于过滤材料技术领域，具体涉及一种过滤材料。
背景技术
气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统，气溶胶颗粒大小通常在0.01～10μm之间。尘埃、微粒或气溶胶混合分散于空气中，人类赖以生存的空气中尘埃、微粒无处不在，影响着人们的身体健康，此外，气溶胶中可能存在的细菌和病毒也严重威胁着人类生命安全，通过过滤材料来积极吸附这些有毒微粒，对保证并提高人类生命健康具有重要意义。
目前，过滤材料用织物主要有机织布、针织布和非织造布。由非织造布形成的过滤材料中，随机无规分布的纤维提供了过滤材料的纤维曲径微通道，使欲分离的粒子悬浮相有更多的机会与单纤维碰撞和粘附，因此非织造布的过滤效率明显高于机织布及针织布。聚丙烯熔喷非织造材料的生产工艺决定了它纤维细、结构蓬松、孔隙多、抗褶皱能力好等性能，且由于聚丙烯原料的特性，使得材料的比表面积大，耐化学腐蚀性好，因此特别适合做过滤材料。但目前由聚丙烯熔喷非织造材料形成的过滤材料存在过滤性能优良与成本低廉不可兼得的缺点，适用范围狭窄。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种过滤材料，本实用新型提供的过滤材料具有过滤效率高、普适性好的特点。
为了实现上述实用新型的目的，本实用新型提供以下技术方案：
本实用新型提供了一种过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层；所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。
优选的，所述纤维纸层为脱脂棉纤维纸、木浆纸、玻纤纸和聚丙烯纸中的一种或多种。
优选的，所述纤维纸层的厚度为0.06～3.5mm。
优选的，所述明胶混合物层的厚度为0.05～1.5mm，孔密度为50～200个/cm2。
优选的，所述聚丙烯层的厚度为0.4～4mm，面密度为160～210g/m2。
本实用新型提供了一种过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层。在本实用新型中，所述纤维纸层提供了空气曲径过滤层，既阻挡了空气中较大的颗粒，又可使空气通过顺畅；所述明胶混合物层具有开孔结构，比表面积大，开口孔隙率高，具有物理吸附和化学交联吸附的作用，有利于过滤材料对空气中的有害微粒进行吸附和捕集；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层，具有纤维细、结构蓬松、孔隙率高的特点，且聚丙烯层抗褶皱能力强。通过纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的结合，本实用新型提供的过滤材料非为纯聚丙烯材料，降低了过滤材料的成本；且同时具有物理吸附和化学交联吸附作用，具有较高机械力，适用于各种环境中颗粒物和气溶胶的过滤，普适性高。
实验结果表明，本实用新型提供的过滤材料透气度为4.26～6.28mm/s，NaCl颗粒物过滤效果≥97.5％，优于KN95标准，且拉伸强力为0.38～0.54N，具有较高的机械拉伸力。
附图说明
图1为本实用新型提供的过滤材料的结构示意爆炸图，其中，1为纤维纸层，2为明胶混合物层，3为聚丙烯层。
具体实施方式
本实用新型提供了一种过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层；所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。
在本实用新型中，若无特殊说明，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
下面结合图1，对本实用新型提供的过滤材料的结构进行介绍，图1中，1为纤维纸层，2为明胶混合物层，3为聚丙烯层。
本实用新型提供的过滤材料包括纤维纸层。在本实用新型中，所述纤维纸层优选为脱脂棉纤维纸、木浆纸、玻纤纸和聚丙烯纸中的一种或多种。在本实用新型中，所述纤维纸层的厚度优选为0.06～3.5mm，更优选为0.1～1.5mm。
本实用新型提供的过滤材料包括层叠在所述纤维纸层表面的明胶混合物层。在本实用新型中，所述明胶混合物层优选为市售。在本实用新型中，以质量份计，所述明胶混合物层优选包括以下组分：明胶20～65份、电气石粉3～8份和活性炭粉10～15份。
以质量份计，本实用新型所述明胶混合物层优选包括20～65份明胶，更优选为25～50份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层优选包括3～8份电气石粉，更优选为4～7份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层优选包括10～15份活性炭粉，更优选为11～14份。
在本实用新型中，所述明胶混合物层中优选还包括二氧化钛粉、稀土粉、氧化锌粉、胺类物粉末、硅藻土、羧甲基纤维素钠和陶瓷粉中的一种或多种。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括4～10份二氧化钛粉，更优选为5～9份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括3～9份稀土粉，更优选为4～8份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括2～6份氧化锌粉，更优选为3～5份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括2～8份胺类物粉末粉，更优选为3～7份。在本实用新型中，所述胺类物粉末粉优选为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括1～5份硅藻土，更优选为2～4份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括2～5份羧甲基纤维素钠，更优选为3～4份。
以明胶的质量份为基准，本实用新型所述明胶混合物层中优选还包括2～6份陶瓷粉，更优选为3～5份。
本实用新型对所述明胶混合物层中的粉状组分的粒径没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品粒径即可。
在本实用新型中，所述明胶混合物层的厚度优选为0.05～1.5mm，更优选为0.1～1.2mm；孔密度优选为50～200个/cm2，更优选为60～180个/cm2
本实用新型提供的过滤材料包括层叠在所述明胶混合物层上的聚丙烯层。在本实用新型中，所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层。在本实用新型中，所述聚丙烯纺粘非织造布和嵌入式熔喷非织造布的质量比优选为(1～3)：1，更优选为(1～2)：1。在本实用新型中，所述聚丙烯层的厚度优选为0.4～4mm，更优选为0.4～3mm；面密度优选为160～210g/m2，更优选为170～180g/m2。
在本实用新型中，所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。
在本实用新型中，上述技术方案所述过滤材料可由包括以下步骤的方法制备得到：
依层叠顺序将纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层层叠后，由纤维纸层进针进行第一针刺，第一针刺完成后，由聚丙烯层进针进行第二针刺，得到针刺复合材料；
将所述针刺复合材料依次进行干燥、静电驻极处理和灭菌消毒，得到所述过滤材料。
在本实用新型中，所述制备方法中各组分与上述技术方案所述过滤材料中各组分一致，在此不再赘述。
本实用新型依层叠顺序将纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层层叠后，由纤维纸层进针进行第一针刺，第一针刺完成后，由聚丙烯层进针进行第二针刺，得到针刺复合材料。
本实用新型对所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售购买商品或自主制备均可。
在本实用新型中，所述明胶混合物层优选通过包括以下步骤的方法制备得到：
将明胶混合物层组分与分散剂混合后，依次进行搅拌和冷冻；本实用新型对所述搅拌和冷冻没有特殊限定，以能够得到凝胶状的明胶混合物为准。
在本实用新型中，所述第一针刺的针刺密度优选为450～650刺/cm2，更优选为500～600刺/cm2；针刺的有效直径优选为0.6～0.86mm，更优选为0.65～0.81mm。在本实用新型中，所述第一针刺的刺针优选为三角形截面光面刺针。在本实用新型中，所述第一针刺的刺针优选为锥形针；所述锥形针的机号优选为18～43号，针长优选为2.5〃，钩刺类型优选为KV、RF或FB。本实用新型通过对三层材料共同进行第一针刺，达到开口的目的。
在本实用新型中，所述第二针刺的针刺密度优选为500～750刺/cm2，更优选为550～700刺/cm2；针刺的有效直径优选为0.72～0.92mm，更优选为0.75～0.9mm。在本实用新型中，所述第二针刺的刺针优选为带倒钩的三角形截面棱形刺针。在本实用新型中，所述第二针刺的刺针优选为锥形针；所述锥形针的机号优选为18～43号，针长优选为2.5〃，钩刺类型优选为KV、RF或FB。本实用新型通过第二针刺，完成纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的层间连接。本实用新型通过针刺的方法实现所述过滤材料不同层间结构的连接，无需使用粘结剂。
得到针刺复合材料后，本实用新型将所述针刺复合材料依次进行干燥、静电驻极处理和灭菌消毒，得到所述过滤材料。
本实用新型对所述干燥、静电驻极处理和灭菌消毒没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥、静电驻极处理和灭菌消毒即可。
本实用新型还提供了上述技术方案所述过滤材料或上述技术方案所述制备方法制备的过滤材料在空气过滤中的应用。
在本实用新型中，所述过滤材料优选作为口罩过滤材料或空气净化过滤材料。在本实用新型中，当所述过滤材料用于口罩过滤材料使用时，本实用新型优选以所述聚丙烯层接触面部(以聚丙烯层作为口罩内层)。在本实用新型中，当所述过滤材料用于空气净化过滤材料时，所述过滤材料可实现双向过滤，即可以以纤维纸层和聚丙烯层任意面作为优先接触待过滤气体的进气层。
为了进一步说明本实用新型，下面结合实施例对本实用新型提供的过滤材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例所用试剂均为市售。
实施例1
以质量份，按照明胶25份、电气石粉5份、二氧化钛粉9份、氧化锌粉4份、活性炭12份、硅藻土4份和羧甲基纤维素钠2份，将物料混合后依次进行搅拌和冷冻，得到厚度为0.2mm的明胶混合物层；提供厚度为0.2mm的木浆纸作为纤维纸层；提供厚度为0.6mm、面密度为170g/m2的聚丙烯纺粘非织造布作为聚丙烯层；
利用负载纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的放卷辊的同步铺放，将纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层依次层叠后，采用三角形截面光面刺针对纤维纸层进行第一针刺，针刺密度为500刺/cm2、针刺的有效直径为0.65mm，第一针刺完成后，采用带倒钩的三角形截面棱形刺针对聚丙烯层进行第二针刺，针刺密度为550刺/cm2、针刺的有效直径为0.72mm，得到针刺复合材料；
得到针刺复合材料后，本实用新型将所述针刺复合材料依次进行干燥、静电驻极处理和灭菌消毒，得到所述过滤材料。
实施例2
以质量份，按照明胶35份、电气石粉4份、二氧化钛粉9份、氧化锌粉4份、活性炭12份、乙二胺2份、硅藻土4份和羧甲基纤维素钠2份，将物料混合后依次进行搅拌和冷冻，得到厚度为0.5mm的明胶混合物层；提供厚度为0.2mm的木浆纸作为纤维纸层；提供厚度为0.4mm、面密度为180g/m2的聚丙烯纺粘非织造布作为聚丙烯层；
利用负载纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的放卷辊的同步铺放，将纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层依次层叠后，采用三角形截面光面刺针对纤维纸层进行第一针刺，针刺密度为550刺/cm2、针刺的有效直径为0.72mm，第一针刺完成后，采用带倒钩的三角形截面棱形刺针对聚丙烯层进行第二针刺，针刺密度为600刺/cm2、针刺的有效直径为0.82mm，得到针刺复合材料；
得到针刺复合材料后，本实用新型将所述针刺复合材料依次进行干燥、静电驻极处理和灭菌消毒，得到所述过滤材料。
实施例3
以质量份，按照明胶40份、电气石粉4份、二氧化钛粉9份、氧化锌粉4份、活性炭12份、乙二胺2份、硅藻土4份和羧甲基纤维素钠2份，将物料混合后依次进行搅拌和冷冻，得到厚度为1mm的明胶混合物层；提供厚度为0.2mm的木浆纸作为纤维纸层；提供厚度为0.5mm、面密度为200g/m2的聚丙烯纺粘非织造布-嵌入式熔喷非织造布作为聚丙烯层，其中聚丙烯纺粘非织造布和嵌入式熔喷非织造布的质量比为1：1；
利用负载纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层的放卷辊的同步铺放，将纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层依次层叠后，采用三角形截面光面刺针对纤维纸层进行第一针刺，针刺密度为640刺/cm2、针刺的有效直径为0.6mm，第一针刺完成后，采用带倒钩的三角形截面棱形刺针对聚丙烯层进行第二针刺，针刺密度为500刺/cm2、针刺的有效直径为0.92mm，得到针刺复合材料；
得到针刺复合材料后，本实用新型将所述针刺复合材料依次进行干燥、静电驻极处理和灭菌消毒，得到所述过滤材料。
对比例1
无第一针刺和第二针刺，其余工艺与实施例1相同，得到过滤材料。
对比例2
无明胶混合物层，其余工艺与实施例1相同，得到过滤材料。
对实施例1和对比例1～2分别重复制备25批次制备，并对所得过滤材料进行测试，测试结果见表1。
表1实施例1和对比例1～2所得过滤材料的性能测试结果
由表1可见，本实用新型提供的过滤材料具有良好的透气度、NaCl颗粒物过滤效果，优于KN95的性能标准，且拉伸强力高，具有较高的机械强度，适于各种环境的过滤和机械力使用需求，适用范围广。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种过滤材料，包括依次层叠设置的纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层；所述聚丙烯层为聚丙烯纺粘层和/或聚丙烯熔喷非织造布层；所述纤维纸层、明胶混合物层和聚丙烯层为针刺连接。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述纤维纸层为脱脂棉纤维纸、木浆纸、玻纤纸和聚丙烯纸中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于，所述纤维纸层的厚度为0.06～3.5mm。
4.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述明胶混合物层的厚度为0.05～1.5mm，孔密度为50～200个/cm2。
5.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述聚丙烯层的厚度为0.4～4mm，面密度为160～210g/m2。
Priority Applications (1)
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| CN202021373122.2U CN212283201U (zh) | 2020-07-13 | 2020-07-13 | 一种过滤材料 |
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|---|---|---|---|---|
| CN111672203A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-09-18 | 山东中恒景新碳纤维科技发展有限公司 | 一种过滤材料及其制备方法和应用 |
| CN115155195A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-10-11 | 苏州大学 | 一种聚四氟乙烯微纤基高精度覆膜滤料及其制备方法 |
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