TWM596322U - 高性能奈米纖維空氣過濾材 - Google Patents

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陳進丁
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Abstract

本創作係有關於一種高性能奈米纖維空氣過濾材，其特徵在於該高性能奈米纖維空氣過濾材的結構，係包含一微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖維支撐層所組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材。該微米纖維催化層，係包含第一微米纖維及VOCs催化劑，其VOCs催化劑含量至少為30%，較佳為40-60%；該VOCs催化劑係由吸附劑及金屬氧化物所組成，其吸附劑含量至少為50%，較佳為60-80%；該第一微米纖維為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，該第一微米纖維平均直徑在5~50μm，較佳為5~20μm，且該第一微米纖維其基重小於35g/m2，較佳為10~30g/m2。該奈米纖維過濾層，係包含奈米纖維及第二微米纖維，該奈米纖維進一步包含第一奈米纖維及第二奈米纖維。該第二微米纖維係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第二微米纖維平均直徑在1-30μm，較佳為1-10μm，且其基重小於35g/m2，較佳為10-20g/m2；該奈米纖維空隙率係在50~90%，該奈米纖維平均纖維直徑小於300nm，較佳為30-250nm。該微米纖維支撐層，係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其纖維平均直徑在1-50μm，較佳為1-20μm，且其基重小於35g/m2，較佳為10-25g/m2。藉此，由該微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖 維支撐層組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材，對PM2.5、VOCs、細菌及粉塵具有高的過濾效率及低壓損。

Description

高性能奈米纖維空氣過濾材
本創作係有關於一種高性能奈米纖維空氣過濾材，特別是涉及一種高性能奈米纖維空氣過濾材的結構。
空氣中的VOCs、PM2.5、粉塵嚴重影響著人們的生活，對人們的身體健康造成很大的威脅。PM2.5的組成複雜，粒徑分佈廣泛，小於2μm的細顆粒物可以深入到人體的細支氣管和肺泡，直接對人體肺功能產生影響。
目前，我們對PM2.5的防治大多集中在室外個體防護方面，對室內空氣的淨化關注較少。然而，隨著人們居住條件的提高，家庭裝修普遍化，且為了節約能源，室內通常處於密閉狀態，從而導致室內污染物濃度過高，另外，人們每天有超過80%的時間在室內度過，所以室內空氣品質對我們的健康的影響尤為顯著。
目前室內空氣淨化技術主要包括過濾法、吸附法、光催化法、負離子法和植物吸收法。過濾法是最直接有效的過濾空氣中VOCs、PM2.5、粉塵的方法，但普通的空氣過濾材料效率低、阻力高，不能滿足人們對空氣品質的要求，迫切需要開發一種高效率、低壓損的過濾材，並能 有效去除空氣中粉塵、甲醛及細菌等空氣污染物的高性能性空氣過濾材料，尤其是高效率空氣過濾材。
高效率空氣過濾材(High efficiency particulate air，簡稱HEPA)是一種以260nm微粒在5.3cm/sec流速下測試，其過濾效率在99.97%以上、壓損為32mm H2O以下；若在14cm/sec流速下測試其過濾效率則為94%以上、壓損則為94mmH2O以下的過濾材料。這種過濾材料可應用在半導體工藝的無塵室或生物無菌室(bio-clean room)的空氣過濾。在上述環境必需使用穩定的HEPA濾網，以避免空氣中微粒損壞無塵室的產品或減少無菌室所含的物質。
目前市售的HEPA濾材組成主要有玻璃纖維或聚丙烯熔噴不織布，最常見的是玻璃纖維不織布濾材，在折疊加工時較易碎裂；聚丙烯熔噴不織布經靜電處理後，因材質較軟機械強度不高需與其它基材進行折疊加工，這些濾材都具有一定程度的限制，若要達成一定程度的過濾效果(以260nm微粒在5.3cm/sec流速下測試，過濾效率需在99.97%以上、壓損為32mm H2O以下)，其單位面積的重量都會大於70g/m2，且往往有很高的壓損值。
奈米纖維過濾材料，由於其稀疏多孔的結構和相對較高的比表面積，在眾多過濾材料中性能最為優越。但由於其一般由高聚物紡制而成，大多只能對空氣中的懸浮顆粒進行攔截和靜電吸附，不能除去空氣中的細菌，病毒和有機污染物。
綜上所述，目前仍需新的濾網材料及結構以克服上述問題。
本創作之目的係在於提供一種高性能奈米纖維空氣過濾材，其特徵在於該高性能奈米纖維空氣過濾材的結構，係包含一微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖維支撐層組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材。
本創作之目的係在於提供一種高性能奈米纖維空氣過濾材，其特徵在於該高性能奈米纖維空氣過濾材的結構，係包含一微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖維支撐層組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材。
該微米纖維催化層，係包含第一微米纖維及VOCs催化劑，該VOCs催化劑至少為30%，較佳為40-60%；該VOCs催化劑係由吸附劑及金屬氧化物所組成，其吸附劑至少為50%，較佳為60-80%；該第一微米纖維為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第一微米纖維平均直徑在5-50μm，較佳為5-20μm，且該第一微米纖維其基重小於35g/m2，較佳為10~30g/m2。
該奈米纖維過濾層，係包含奈米纖維及第二微米纖維，該奈米纖維進一步包含第一奈米纖維及第二奈米纖維。該奈米纖維係沉積在第二微米纖維的一側或兩側上，該第二微米纖維係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，該第二微米纖維平均直徑在1-30μm，較佳為1-10μm，且基重小於35g/m2，較佳為10-20g/m2；該奈米纖維空隙率係在50~90%，其奈米纖維平均纖維直徑小於300nm，較佳為30-250nm，該奈米纖維可為聚丙烯睛奈米纖維、尼龍奈米纖維、殼聚醣奈米纖維、聚碸奈米纖維，或其中任一之混合。
該微米纖維支撐層，係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其纖維平均直徑在1-50μm，較佳為1-20μm，且其基重小於35g/m2，較佳為10-25g/m2。藉此，由該微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖維支撐層組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材，對PM2.5、VOCs、細菌及粉塵具有高的過濾效率及低壓損。
為使貴審查委員能對本創作之目的、結構組成、技術手段及功效，做更進一步之認識與暸解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
100‧‧‧高性能奈米纖維空氣過濾材
10‧‧‧微米纖維催化層
11‧‧‧第一微米纖維
12‧‧‧催化劑
20‧‧‧奈米纖維過濾層
21‧‧‧第一奈米纖維
22‧‧‧第二奈米纖維
23‧‧‧第二微米纖維
231‧‧‧第一表面
232‧‧‧第二表面
30‧‧‧微米纖維支撐層
第1圖：係為本創作較佳實施例之高性能奈米纖維空氣過濾材之結構剖面示意圖
第2圖：係為本創作較佳實施例之高性能奈米纖維空氣過濾材之微米纖維催化層之結構剖面示意圖
第3圖：係為本創作較佳實施例之高性能奈米纖維空氣過濾材之微米纖維催化層之另一結構剖面示意圖
第4圖：係為本創作較佳實施例之高性能奈米纖維空氣過濾材之奈米纖維過濾層之結構剖面示意圖
第5圖：係為本創作較佳實施例之高性能奈米纖維空氣過濾材之奈米纖維過濾層之另一結構剖面示意圖
有關於本創作之結構組成、技術手段及功效，謹配合圖式進一步具體說明於后：
首先請參閱第1圖之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之結構剖面示意圖，第2圖之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之微米纖維催化層(10)之結構剖面示意圖，第3圖之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之微米纖維催化層(10)之另一結構剖面示意圖，第4圖之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之奈米纖維過濾層(20)之結構剖面示意圖，第5圖之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之奈米纖維過濾層(20)之另一結構剖面示意圖，係為本創作之一較佳實施例。
如圖1所示，本創作之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)，其特徵在於該高性能奈米纖維空氣過濾材(100)的結構，係包含一微米纖維催化層(10)、奈米纖維過濾層(20)、微米纖維支撐層(30)組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材(100)，該高性能奈米纖維空氣過濾材(100)之過濾效果(以260nm微粒在5.3cm/sec流速下測試)，過濾效率在99.97%、其壓損在15mm H2O以下。
如圖2所示，該微米纖維催化層(10)，係包含第一微米纖維(11)及VOCs催化劑(12)，其中VOCs催化劑(12)係與第一微米纖維(11)混合在一起，且其VOCs催化劑(12)含量至少為30%，較佳含量為40-60%，舉列而言VOCs催化劑(12)含量可為30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%；該VOCs催化劑(12)係由吸附劑及金屬氧化物所組成，其吸附劑含量至少為50%，較佳為含量為60-80%；舉列而言吸附劑含量可為50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%：該吸附劑可為活性碳、活性碳纖維、沸石、磷灰石、矽藻土，或其中任一之混合。該金屬氧化物係為一種奈米級金屬氧化物粉末，可為TiO2、ZnO、MnO2、活性氧化鋁，或其中任一之混合。該第 一微米纖維(11)為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，該第一微米纖維(11)之纖維平均直徑在5~50μm，較佳為5~20μm。具體而言，該第一微米纖維(11)之纖維平均直徑可為5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm。
如圖3所示，該微米纖維催化層(10)之另一個態樣，係包含第一微米纖維(11)及VOCs催化劑(12)，其中VOCs催化劑(12)係沉積在第一微米纖維(11)層的一側，該VOCs催化劑(12)係介於奈米纖維過濾層(20)與第一微米纖維(11)之間；且其VOCs催化劑(12)含量至少為30%，較佳含量為40-60%，舉列而言VOCs催化劑(12)含量可為30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%；該VOCs催化劑(12)係由吸附劑及金屬氧化物所組成，其吸附劑含量至少為50%，較佳為含量為60-80%；舉列而言吸附劑含量可為50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%：該吸附劑可為活性碳、活性碳纖維、沸石、磷灰石、矽藻土，或其中任一之混合。該金屬氧化物係為一種奈米級金屬氧化物粉末，可為TiO2、ZnO、MnO2、活性氧化鋁，或其中任一之混合。該第一微米纖維(11)為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第一微米纖維(11)之纖維平均直徑在5~50μm，較佳為5~20μm，且該第一微米纖維(11)其基重小於35g/m2，較佳為10~30g/m2。具體而言，該第一微米纖維(11)之纖維平均直徑可為5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm。
如圖4所示，該奈米纖維過濾層(20)，係包含第一奈米纖維(21)、第二奈米纖維(22)及第二微米纖維(23)，其中該第二微米纖維(23)具有第一表面(231)及第二表面(232)，第二奈米纖維(22)係沉積在第二微米纖維 (23)的第一表面(231)上，第一奈米纖維(21)係沉積在第二奈米纖維(22)上；該第一奈米纖維(21)的纖維平均直徑在100~250nm，其空隙率在80~90%；第二奈米纖維(22)的纖維平均直徑在30~100nm，較佳為30~70nm，空隙率在50~80%，該奈米纖維可為聚丙烯睛奈米纖維、尼龍奈米纖維、殼聚醣奈米纖維、聚碸奈米纖維，或其中任一之混合；該第二微米纖維(23)係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第二微米纖維(23)平均直徑在1-30μm，較佳為1-10μm，且基重小於35g/m2，較佳為10-20g/m2。
如圖5所示，該奈米纖維過濾層(20)係本創作的另一態樣，係包含第一奈米纖維(21)、第二奈米纖維(22)及第二微米纖維(23)，其中第二微米纖維(23)具有第一表面(231)及第二表面(232)，第二奈米纖維(22)係沉積在第二微米纖維(23)的第二表面(232)上，第一奈米纖維(21)係沉積在第二微米纖維(23)的第一表面(231)上；該第一奈米纖維(21)的纖維平均直徑在100~250nm，其空隙率在80~90%；第二奈米纖維(22)的纖維平均直徑在30~100nm，較佳為30~70nm，空隙率在50~80%，該奈米纖維可為聚丙烯睛奈米纖維、尼龍奈米纖維、殼聚醣奈米纖維、聚碸奈米纖維，或其中任一之混合。該奈米纖維過濾層(20)之過濾效果(以260nm微粒在5.3cm/sec流速下測試)，過濾效率在99.5~99.97%、其壓損在10~15mm H2O範圍。
如圖1所示，該微米纖維支撐層(30)，係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其纖維平均直徑在1~50μm，較佳為1~20μm，且其基重小於35g/m2，較佳為10~25g/m2。
據此，本創作之高性能奈米纖維空氣過濾材(100)，其結構包含一微米纖維催化層(10)、奈米纖維過濾層(20)、微米纖維支撐層(30)， 對PM2.5、VOCs、細菌及粉塵，具有過濾效率99.5%以上及壓損小於20mm H2O的高性能空氣過濾材。
以上詳細說明，可使熟知本項技藝者明暸本創作的確可達成前述目的，實已符合專利法之規定，援依專利法提出專利申請。惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範園；故，凡依本創作申請專利範圍及創作說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。
100‧‧‧高性能奈米纖維空氣過濾材
10‧‧‧微米纖維催化層
20‧‧‧奈米纖維過濾層
30‧‧‧微米纖維支撐層

Claims (9)

  1. 一種高性能奈米纖維空氣過濾材，包括：-微米纖維催化層，係包含第一微米纖維及VOCs催化劑；-奈米纖維過濾層，係將奈米纖維沉積在第二微米纖維的一側或兩側上；-微米纖維支撐層，係為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維；據此，微米纖維催化層、奈米纖維過濾層、微米纖維支撐層組合而成的高性能奈米纖維空氣過濾材，對PM2.5、VOCs、細菌及粉塵具有高的過濾效率及低壓損。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該VOCs催化劑含量至少為30%，較佳為40-60%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該VOCs催化劑係由吸附劑及金屬氧化物所組成，其吸附劑含量至少為50%，較佳為60-80%。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該吸附劑可為活性碳、活性碳纖維、沸石、磷灰石、矽藻土，或其中任一之混合。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該該金屬氧化物係為一種奈米級金屬氧化物粉末，可為TiO2、ZnO、MnO2、活性氧化鋁，或其中任一之混合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該奈米纖維過濾層，其奈米纖維進一步包含第一奈米纖維及第二奈米纖維；該第一奈米纖維的纖維平均直徑在100-250nm，其空隙率在80-90%； 第二奈米纖維層的纖維平均直徑在30~100nm，較佳為30~70nm，空隙率在50~80%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該奈米纖維過濾層，其過濾效果以260nm微粒在5.3cm/sec流速下測試，過濾效率在99.5-99.97%、其壓損在10-15mm H2O範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該第一微米纖維為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第一微米纖維之纖維平均直徑在5-50μm，較佳為5-20μm，且該第一微米纖維其基重小於35g/m2，較佳為10-30g/m2。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之高性能奈米纖維空氣過濾材，其中該第二微米纖維為PP(聚丙烯)纖維或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)纖維，其第二微米纖維平均直徑在1-30μm，較佳為1-10μm，且基重小於35g/m2，較佳為10-20g/m2。
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CN113967391A (zh) * 2020-07-24 2022-01-25 长丰纺织科技股份有限公司 高吸附性能纳米纤维空气过滤材及其制法

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