CN103120872A - 一种滤芯用滤材及其生产方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤芯用滤材及其生产方法和用途，该滤材包括无纺布，所述无纺布至少由皮芯复合纤维与阻燃纤维构成，且所述无纺布中含有20重量％以上的皮芯复合纤维，含有10重量％以上的阻燃纤维，该无纺布是通过热粘合的方式得到的。本发明的生产工艺简单环保，所得滤材不仅具有良好的阻燃性，还具有较好的强度、透气性以及较高的使用寿命，可广泛应用于空气过滤领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤芯用滤材及其生产方法和用途。
背景技术
随着现代工业迅速发展，产品市场的国际化，对过滤材料用无纺布的要求越来越高，要具有市场竞争力，就需要有特殊功能和低碳环保的无纺工艺。目前市场上广泛采用的过滤用化学粘合无纺布，这些滤材虽然也具有对粒子捕集的特点，但化学粘合加固中产生的三废问题，能耗高问题没有彻底解决，并且产品中残存化学药剂有着不良副作用，例如对皮肤的刺激性，从而需要寻求更符合环保要求，更符合低碳环保理念。
如公开号为CN1232406A中公开了一种阻燃性过滤器过滤材料和使用该过滤材料的空气过滤器装置的专利，该发明通过使聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜上至少一面具有阻燃性支撑材料，虽然作为支撑材料的无纺布具有阻燃的特性，但由于作为支撑材料无纺布的生产工艺为长纤维的纺粘法、短纤维的针刺法、喷水法、缝编法，工艺复杂，能耗高，不符合低碳的理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产工艺简单、低碳环保，且具有良好的阻燃性、捕集效率高的滤芯用滤材及其生产方法和用途。
本发明的技术解决方案是：
本发明的滤芯用滤材，该滤材包括无纺布，上述无纺布至少由皮芯复合纤维与阻燃纤维构成，且上述无纺布中含有20重量％以上的皮芯复合纤维，含有10重量％以上的阻燃纤维。这里的皮芯复合纤维能够起到化学粘结剂的作用，而阻燃纤维能够起到阻燃作用。从纤维之间的粘合方面考虑的话，皮芯复合纤维的含量越高，粘合的越牢靠，但从成本方面考虑的话，皮芯复合纤维的含量越高，成本就越大，考虑到粘合的牢度和成本的降低，优选无纺布中含有80～20重量％的皮芯复合纤维，10～40重量％的阻燃纤维。
本发明的滤芯用滤材，上述无纺布中还含有普通聚酯纤维，该普通聚酯纤维为纤度在15～30dtex之间的粗纤度普通聚酯纤维、纤度在1～5dtex之间的细纤度普通聚酯纤维中的一种或两种，粗纤度普通聚酯纤维可以提高无纺布的透气性和硬挺度，导致压损的降低，能耗的减少，同时制成的滤芯不易阻塞，寿命延长，同时还可以降低成本。若从捕集效率方面考虑的话，加入细纤度普通聚酯纤维可以提高捕集效率。上述粗纤度普通聚酯纤维和细纤度普通聚酯纤维的含量分别占无纺布的0～20重量％，0～15重量％，如果细纤度普通聚酯纤维的含量高于15重量％的话，这样会导致压损的增加，能耗的增加，而且制得的无纺布硬挺度较低，打褶后容易变形。
本发明的滤芯用滤材，上述皮芯复合纤维为纤度在10～30dtex之间的粗纤度皮芯复合纤维、纤度在1～10dtex之间的细纤度皮芯复合纤维中的一种或两种。皮芯复合纤维起着粘结剂的作用，其中细纤度的皮芯复合纤维还可以提高无纺布的捕集效率。
本发明的滤芯用滤材，上述粗纤度皮芯复合纤维占无纺布的20～50重量％，所述细纤度皮芯复合纤维占无纺布的0～40重量％。在此重量范围内，纤维之间粘合得更牢固，制得的无纺布具有较好的粘合强力。
本发明的滤芯用滤材，上述皮芯复合纤维中皮成分为低熔点共聚聚酯纤维，芯成分为普通聚酯纤维。低熔点共聚酯纤维的熔点为110～120℃，熔融低熔点共聚酯纤维，使皮芯纤维相互结合在一起。
本发明的滤芯用滤材，上述阻燃纤维为纤度2～10dtex，且其占无纺布的10～40重量％，在此重量范围内，制得的无纺布具有较好的阻燃性。
本发明的滤芯用滤材，JIS L1096法测定，上述无纺布的经向刚软度为40～200uN，纬向刚软度为60～260uN。刚软度也就是无纺布的硬挺度，过滤用无纺布的硬挺度越高，后续打褶加工比较容易，打褶后的材料，褶型保持较好，不易坍陷形成凹槽，构造压损也会比较低。
本发明的滤芯用滤材，JIS L1096法测定，在压力为125Pa时，上述无纺布的通气度为250～450cm3/cm2/s。无纺布的通气度关系到风速通过无纺布时的阻力大小，如果该无纺布的通气度小于250cm3/cm2/s的话，阻力较大，能耗也相应较大；如果该无纺布的通气度越大的话，阻力越低，能耗越小。
本发明的滤芯用滤材，JIS L1096法测定，上述无纺布的经向拉伸强力为40～150N/50mm，纬向拉伸强力为40～160N/50mm。如果上述无纺布的经纬向拉伸强力小于40N/50mm的话，无纺布易拉断。
本发明的滤芯用滤材，至少采用20重量％以上的皮芯复合纤维与10重量％以上的阻燃纤维进行投料，然后开棉、梳棉、交叉铺网后形成的复合纤维网层，以7～12米/分钟的速度通过长度1.5～4米、温度180～210℃的热风箱进行热粘合，复合纤维网层在热风箱中进行加热，在一定的时间范围内使纤维网受热到一定温度后皮芯复合纤维中的低熔点皮层软化熔融，皮层熔融流动并凝聚在纤维交叉点与其他未融化的纤维如阻燃纤维等粘合在一起。然后再在压力为70～90kg/cm2下通过上下温度为150～170℃的热金属轧辊进行热压加固，最后制得无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。通过该工艺制得的无纺布比较卫生，不带任何化学试剂，并且生产过程中噪音低，污染小，能耗低，符合低碳环保的理念，是作为无纺布加固的理想工艺。上述复合纤维网层在通过1.5～4米的烘箱时，如果上述热粘合温度低于180℃、速度高于12米/分钟的话，皮芯纤维的皮成分熔融就不充分；如果热粘合温度高于210℃、速度低于7米/分钟的话，消耗的能量就大。热金属轧辊加固时，上下温度低于150℃的话，纤维层加固不足，制得的无纺布强力就不足；上下温度高于170℃的话，热能耗就比较高。
本发明的滤芯用滤材的捕集效率在40～90％，优选捕集效率在60～90％之间。捕集效率越高对灰尘的拦截效果越好，过滤后空气质量越好。这里的捕集效率是指在迎面风速3.5m/min的条件下，粉尘为ISO A2 Fine Dust的捕集效率，用称重法测得无纺布上下流捕集到的粉尘重量，从而算出该无纺布的捕集效率。
本发明滤芯用滤材的形式可以是平面状，也可以是蜂窝状，还可以是褶皱型，考虑到占用容积较小而过滤面积较大，优选褶皱型。
构成本发明的滤材还包括框架，框架是由树脂、金属、合板、厚纸、编织物或无纺布等材料构成。框架与上述无纺布的接合方法可以通过气密性好的树脂固定粘合起来，也可以通过自由分离交换形式。树脂粘合的话，优选环氧树脂、氨基甲酸酯。
本发明的滤芯用滤材的生产工艺简单环保，且具有良好的阻燃性、较高的捕集效率，可应用于空气过滤领域中，如汽车空调滤清器。
具体实施方式
通过以下实施例及比较例更加详细地说明本发明。本发明中各物性的测试方法如下：
【捕集效率】
把片状的无纺布滤材放到0.1m2开口面积的机器上，固定住，在滤材3.5m/min迎面风速下，通过粉尘喂入装置，将粉尘ISO A2 FineDust以每分钟1g的定量通过测定的滤材，当压力升至高于初始压力150Pa时，用天平测定上流滤材所捕集到的粉尘重量和下流HEPA滤材所捕集到的粉尘重量，从而算出该滤材的捕集效率，其计算公式如下：
捕集效率(％)＝(1-下流捕集的重量)/(上流捕集的重量+下游捕集的重量)×100
在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
【拉伸强力】
根据JIS L 1096标准，试验材料尺寸：宽50mm×长300mm，标准点为200mm，利用Instron测定设备，在拉伸速度100mm/min下进行测试。
在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
【刚软度】
根据JIS L 1096标准，试验材料尺寸：89mm×25mm，利用(格利安式)选用合适的量程砝码，利用设备测试杆摆动幅度的大小，在显示屏上显示对应的刚软度大小。
在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
【通气度】
根据JIS L 1096标准，将无纺布单层折叠，置于弗雷泽型通气度试验机测试口(100mm×100mm)下方进行测试，测试的量程选为cm3/cm2/s。
在本发明的过滤无纺布中的任意5个地方取样并且测定，得到平均值。
实施例1
以40重量％的纤度为30dtex的粗纤度皮芯复合纤维、40重量％的纤度为10dtex的阻燃纤维和20重量％的纤度为30dtex的粗纤度普通聚酯纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网形成复合纤维网层，其中皮芯复合纤维中皮成分为熔点110℃的共聚聚酯纤维、芯成分为普通聚酯纤维，将上述得到的纤维网层以7米/分钟的速度，通过温度为180℃的1.5米热风箱进行热粘合，再在压力为75kg/cm2下通过上下温度为150℃的热金属轧辊进行热压加固，制得克重为80g/m2的热粘合无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。得到的无纺布的各物性参见表1。
实施例2
以25重量％的纤度为12dtex的粗纤度皮芯复合纤维、40重量％的纤度为8dtex的阻燃纤维、20重量％的纤度为15dtex的粗纤度普通聚酯纤维和15重量％的纤度为5dtex的细纤度普通聚酯纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网形成复合纤维网层，其中皮芯复合纤维中皮成分为熔点110℃的共聚聚酯纤维、芯成分为普通聚酯纤维，将上述得到的纤维网层以9米/分钟的速度，通过温度为190℃的2米热风箱进行热粘合，再在压力为80kg/cm2下通过上下温度为155℃的热金属轧辊进行热压加固，制得克重为85g/m2的热粘合无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。得到的无纺布的各物性参见表1。
实施例3
以50重量％的纤度为20dtex的粗纤度皮芯复合纤维、20重量％的纤度为10dtex的细纤度皮芯复合纤维、10重量％的纤度为2dtex的阻燃纤维、5重量％的纤度为20dtex的粗纤度普通聚酯纤维和15重量％的纤度为1dtex的细纤度普通聚酯纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网形成复合纤维网层，其中皮芯复合纤维中皮成分为熔点110℃的共聚聚酯纤维、芯成分为普通聚酯纤维，将上述得到的纤维网层以10米/分钟的速度，通过温度为200℃的3米热风箱进行热粘合，再在压力为85kg/cm2下通过上下温度为160℃的热金属轧辊进行热压加固，制得克重为90g/m2的热粘合无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。得到的无纺布的各物性参见表1。
实施例4
以50重量％的纤度为20dtex的粗纤度皮芯复合纤维、20重量％的纤度为10dtex的细纤度皮芯复合纤维、30重量％的纤度为4dtex的阻燃纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网形成复合纤维网层，其中皮芯复合纤维中皮成分为熔点120℃的共聚聚酯纤维、芯成分为普通聚酯纤维，将上述得到的纤维网层以12米/分钟的速度，通过温度为210℃的4米热风箱进行热粘合，再在压力为90kg/cm2下通过上下温度为170℃的热金属轧辊进行热压加固，制得克重为80g/m2的热粘合无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。得到的无纺布的各物性参见表1。
实施例5
以50重量％的纤度为20dtex的粗纤度皮芯复合纤维、20重量％的纤度为2dtex的细纤度皮芯复合纤维、30重量％的纤度为4dtex的阻燃纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网形成复合纤维网层，其中皮芯复合纤维中皮成分为熔点120℃的共聚聚酯纤维、芯成分为普通聚酯纤维，将上述得到的纤维网层以12米/分钟的速度，通过温度为210℃的4米热风箱进行热粘合，再在压力为90kg/cm2下通过上下温度为170℃的热金属轧辊进行热压加固，制得克重为80g/m2的热粘合无纺布，采用上述无纺布制成本发明的滤芯用滤材。得到的无纺布的各物性参见表1。
实施例1～5制得的滤芯用滤材可应用于空气过滤领域中。
比较例1
以20重量％的纤度为6dtex的阻燃纤维、10重量％的纤度为12dtex的粗纤度普通聚酯纤维、30重量％的纤度为3dtex的细纤度普通聚酯纤维进行投料、经过开棉、梳棉、铺网形成复合纤维网层，将得到的纤维网层经过丙烯酸树脂槽后再通过温度为190℃的6m热风箱里进行烘干，再在压力为70kg/cm2下通过上下温度为220℃的热金属轧辊进行热压加固，制得丙烯酸树脂占40重量％，克重为80g/m2的化学粘合无纺布。该无纺布的各物性参见表1。
表1
Claims (10)
1.一种滤芯用滤材，该滤材包括无纺布，其特征在于：所述无纺布至少由皮芯复合纤维与阻燃纤维构成，且所述无纺布中含有20重量％以上的皮芯复合纤维，含有10重量％以上的阻燃纤维。
2.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：所述无纺布中还含有普通聚酯纤维。
3.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：所述皮芯复合纤维为纤度在10～30dtex之间的粗纤度皮芯复合纤维、纤度在1～10dtex之间的细纤度皮芯复合纤维中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的滤芯用滤材，其特征在于：所述粗纤度皮芯复合纤维占无纺布的20～50重量％，所述细纤度皮芯复合纤维占无纺布的0～40重量％。
5.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：所述皮芯复合纤维中皮成分为低熔点共聚聚酯纤维，芯成分为普通聚酯纤维。
6.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：所述阻燃纤维为纤度2～10dtex，且其占无纺布的10～40重量％。
7.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：JIS L1096法测定，在压力为125Pa时，所述无纺布的通气度为250～450cm3/cm2/s。
8.根据权利要求1所述的滤芯用滤材，其特征在于：JIS L1096法测定，所述无纺布的经向拉伸强力为40～150N/50mm，纬向拉伸强力为40～160N/50mm。
9.一种如权利要求1所述的滤芯用滤材的生产方法，其特征在于：至少采用20重量％以上的皮芯复合纤维与10重量％以上的阻燃纤维进行投料，经过开棉、梳棉、交叉铺网后形成复合纤维网层，以7～12米/分钟的速度通过长度1.5～4米、温度180～210℃的热风箱进行热粘合，再在压力为70～90kg/cm2下通过上下温度为150～170℃的热金属轧辊进行热压加固，最后制得无纺布。
10.一种如权利要求1所述的滤芯用滤材在空气过滤领域中的应用。
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