一种过滤材料及其用途制造技术

本发明专利技术公开一种过滤材料及其用途，该过滤材料至少包括纳米纤维层与纺粘无纺布层，所述纳米纤维层是由平均直径为30～700nm的纳米纤维构成，所述纺粘无纺布层的凹部面积比例为0～20%。本发明专利技术的过滤材料具有捕集效率高、透气度高、刚软度高、使用寿命长的特点，可应用于天然气过滤、汽车空调过滤等工业过滤领域。汽车空调过滤等工业过滤领域。

【技术实现步骤摘要】
一种过滤材料及其用途


[0001]本专利技术涉及一种过滤材料及其用途。

技术介绍

[0002]随着工业的迅猛发展，各种污染也随之而来。为了去除空气中的粉尘颗粒，使燃气轮机在一个干净的环境中运转，各种过滤材料应运而生。目前，在天然气过滤等工业过滤领域，空气过滤用滤芯大多采用木浆纤维构成的湿法无纺布或木浆和PET纤维混合抄纸而成的湿法无纺布，该结构的过滤材料过滤效率低、使用寿命短，并且该种过滤材料由于使用了木浆纤维，不适用于潮湿地区，因此限制了该材料的应用范围。
[0003]然而，目前市场上也有纳米纤维层与普通的无纺布层构成的过滤材料，但是一般是以普通无纺布为基材，如聚酯纺粘无纺布，利用静电纺丝直接将纳米纤维喷射在聚酯纺粘无纺布上复合而成。这种复合方式虽然更简单，但是纳米纤维层与聚酯纺粘无纺布层的粘合牢度不足，表面的纳米纤维层容易脱落，造成整体过滤材料过滤效果的下降。
[0004]如中国公开专利CN105200539A公开了一种静电纺丝方法及其制备的纳米纤维/纺粘无纺布复合过滤材料，该复合过滤材料是将叠层用材料叠加复合而成，每层叠层用材料均使有静电纺纤维的一面向上，并于最上一层表面覆盖纺粘无纺布，叠层用材料叠加层数为2～6层，形成夹层结构的纳米纤维/纺粘无纺布复合过滤材料；该复合过滤材料虽然对0.02～10μm的颗粒的过滤效率高，但是该复合材料中的纺粘无纺布克重低，导致整体过滤材料的刚软度不足，从而难于抵抗实机应用时压空的喷吹。
[0005]又如中国公开专利CN104047116A公开了一种防雾霾纱窗制作方法。该方法是在PET聚酯纤维网基材上形成一层纳米纤维膜，并且在纳米纤维膜上喷涂纳米二氧化钛。虽然该结构既可以有效过滤空气中的灰尘以及细小的悬浮颗粒物，又可以控制细菌繁殖，但是由于该方法是将纳米纤维膜直接喷涂在PET聚酯纤维网上，在后续打折和使用过程中，由于纳米纤维膜喷涂不牢固，有可能从PET聚酯纤维网基材上脱落下来，从而导致纱窗对细小粒子的捕集效率变差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种捕集效率高、透气度高、刚软度高的过滤材料。
[0007]本专利技术的技术解决方案如下：本专利技术的过滤材料至少包括纳米纤维层与纺粘无纺布层，所述纳米纤维层是由平均直径为30～700nm的纳米纤维构成，所述纺粘无纺布层的凹部面积比例为0～20%。
[0008]上述纳米纤维层的孔隙率优选大于60%。
[0009]上述纺粘无纺布层的凹凸部厚度差优选为0.16～0.33mm。
[0010]上述纳米纤维层优选是由尼龙纤维、聚丙烯腈纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚氨酯纤维中的一种或多种形成的。
[0011]上述纺粘无纺布层的克重CV值优选为0～15%。
[0012]上述纺粘无纺布层优选是由皮芯型双组分纤维构成。
[0013]上述纳米纤维层的上方优选包含一层由聚酯纤维构成的纺粘无纺布层。
[0014]本专利技术的过滤材料的VDI实验最后30回的循环时间优选在8000秒以上。
[0015]本专利技术过滤材料的透气度优选在100L/dm2/min以上。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术过滤材料具有捕集效率高、透气度高、刚软度高的特点，可应用于工业过滤领域，如天然气过滤领域或汽车空调过滤领域。
具体实施方式
[0017]本专利技术的过滤材料至少包括纳米纤维层与纺粘无纺布层，所述纳米纤维层是由平均直径为30～700nm的纳米纤维构成，所述纺粘无纺布层的凹部面积比例为0～20%。将高分子原材料溶解在溶剂中形成纺丝溶液，借助高压静电场，克服表面张力，经过电场力的牵引与拉伸，形成纳米级的超细纤维，最终落在接收装置上，形成了类似非织造布的纤维毡。上述纳米纤维层是由静电纺丝工艺制作而成的，静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中喷射纺丝，在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形（即“泰勒锥”），并由圆锥尖端延展得到纤维细丝，该纤维细丝可达到纳米级别。本专利技术的纳米纤维层主要起过滤作用，即通过静电吸附的方式将外界的微小粒子捕集。因此，构成纳米纤维层的纤维直径必须在一定范围内，这样才可以保证纳米纤维层的捕集效果。如果纳米纤维层的纤维平均直径小于30nm的话，由于构成纳米纤维层的纤维过细，纤维与纤维之间过于紧密，纤维层的孔径就会变小，虽然对更细粒径的粒子捕集效率高，但是当小粒径的粒子被捕集同时充满在该纳米纤维层中时，会导致过滤材料整体压损升高、透气性下降，从而会降低过滤材料的使用寿命；如果纳米纤维层的纤维平均直径大于700nm的话，由于构成纳米纤维层的纤维过粗，纤维与纤维之间的间隔变大，构成纳米纤维层的孔径就会变大，此时纳米纤维层只能捕获大粒径的粒子，难于捕获到小粒径的粒子，即对更细的粒子捕集效果会变差，从而本专利技术的过滤材料就达不到提高过滤效率的目的。考虑到过滤材料的捕集效率、压损和使用寿命，纳米纤维层优选是由平均直径为100～600nm的纳米纤维构成。
[0018]本专利技术的纺粘无纺布层主要起粗效过滤和支撑作用，纺粘无纺布层的凹部面积比例是指每平方米内凹部面积所占的百分比，凹部面积比例的大小会影响无纺布的透气性和刚软度。凹部指的是在纺粘无纺布成形过程中，轧辊表面凸出来的花纹卷绕纺粘无纺布时，在纺粘无纺布的表面形成相反的花纹（即凹部）。如果纺粘无纺布的凹部面积比例大于20%的话，也就是纺粘无纺布表面的粘合点增多，粘合点处的纤维非常紧密，纤维与纤维之间的孔径就会减小，此时空气就不容易透过，从而会造成无纺布本身的透气性降低，而且纺粘无纺布表面的粘合点越多，纤维与纤维之间的排列越紧密，朝同一个方向排列的纤维数量也越多，当沿着这个方向对纺粘无纺布进行拉伸时，就会需要更大的力才能拉断，这样会使无纺布的刚软度增大。综合考虑到过滤材料的捕集效率、透气性以及刚软度，纺粘无纺布层的凹部面积比例优选为10～20%。
[0019]本专利技术纳米纤维层的孔隙率优选大于60%。孔隙率对纳米纤维层的过滤效率、透气度有着很大的影响。孔隙率是指材料的孔隙体积与总体积的比值。本专利技术的纳米纤维层是由静电纺丝工艺制作而成的，制得的纳米纤维层为网络状结构，如果纳米纤维层的孔隙率过小的话，纳米纤维层之间的网络状的比例会减少，粒子在运动过程中与网络中的单纤维
碰撞或粘附的机会减少，小粒子被捕集的几率就会降低，此时小粒径的粒子很可能会吸附在纳米纤维层表面，当纳米纤维层的孔隙被小粒径的粒子堵住时，会导致所得过滤材料的压损升高。考虑到过滤材料的捕集效率和压损，纳米纤维层的孔隙率更优选为大于80%。
[0020]本专利技术纺粘无纺布层的凹凸部厚度差优选为0.16～0.33mm。纺粘无纺布层的凹凸部厚度差指的是凸部位的厚度与凹部位的厚度之差，凹凸部厚度差也会影响纺粘无纺布层的透气性和刚软度。如果纺粘无纺布层的凹凸部厚度差过小的话，构成纺粘无纺布的纤维与纤维之间的粘合点会被压的过于紧实，也就是说该部位的纤维与纤维之间粘结过于致密，就会缩小纤维与纤维之间的间隙，对主要起粗效过滤纺粘无纺布来说，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过滤材料，其特征在于：该过滤材料至少包括纳米纤维层与纺粘无纺布层，所述纳米纤维层是由平均直径为30～700nm的纳米纤维构成，所述纺粘无纺布层的凹部面积比例为0～20%。2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述纳米纤维层的孔隙率大于60%。3.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述纺粘无纺布层的凹凸部厚度差为0.16～0.33mm。4.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述纳米纤维层是由尼龙纤维、聚丙烯腈纤维、聚偏氟乙烯纤维、聚氨酯纤维中的一种或多种形成的。5.根据权利要求1所述的过...

【专利技术属性】
技术研发人员：常敬颖，张磊，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：