一种空气过滤用滤材及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种空气过滤用滤材及其用途，该滤材至少含有两层带电无纺布，且最上层带电无纺布的平均孔径为５０～１５０微米，最下层带电无纺布的平均孔径为５～５０微米，其孔径分布具有成梯度分布的特殊结构，本发明专利技术的空气过滤用滤材不仅能对微小的粉尘粒子起到捕集隔离的作用，并且在使用寿命方面，大大得到延长，可应用于汽车过滤器等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空气过滤用滤材及其用途，具体涉及一种不仅能提高滤材对细粉 尘的捕集效率，又能提高对粉尘的集尘能力，从而延长使用寿命的空气过滤净化材料及其 用途。
技术介绍
随着社会的日益进步，人们对环境及环保的要求越来越高，当然国家的相关法律 法规也越来越严格。作为与人们关系密切的空气过滤领域，也越来越受到人们的关注。尤 其是家庭空气净化器、汽车过滤器。而汽车过滤器是一种专门用于汽车室厢内净化空气的 过滤材料。采用多层不同过滤性能的非带电无纺布等进行有序叠层而成，能吸附车内的异 味异臭如甲苯、甲醛、二氧化硫、硫氢化合物、氨等污染气体，尤其对烟雾有显著的吸附效 果并能过滤尘埃粒子等。对于这些过滤器，要求极其小容积的过滤器，是为了过滤仓室内外 的气体，滤材的压力损失必须尽可能地低，同时对于颗粒直径较大的粉尘，一般的过滤器都 有较好的捕集性能；但是，对于颗粒直径较小的细小粉尘，达到高的捕集性能的话比较难。 而且，对于这些过滤器，在实际使用过程中，受到使用区域、环境等差异的影响比较大。比如 说，在城市里，汽车尾气排放引起的颗粒直径较小的细小粉尘的比率比较高，而相反，在郊 区或农村，一些大颗粒的花粉、植物种子等颗粒直径较大的粉尘的比率就比较高。2. 5微米 以下的小粒子，特别是1微米以下的细小粒子，一旦进入人体肺部并且沉降，就很难排出体 外，从而导致肺癌、过敏性疾病等。目前现有技术方面，比如申请号为CN200410070275. 9专利涉及一种液体燃料用 过滤装置，内外层采用不同孔径的无纺布，但这些不同孔径的无纺布为普通无纺布，无论在 捕集效率和其使用寿命方面都不及带电无纺布。因为普通无纺布对粉尘的捕集是机械捕集 作用，就是通过惯性、拦截、重力、扩散作用来捕集粉尘。但是传统的机械捕集作用并不等满 足现阶段的要求，而且要增加机械捕集效果，只能通过增加无纺布克重和厚度来达到，这样 不仅增加了材料的使用量，还无形中增加了阻力(压损)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种空气过滤用滤材及其用途，在提高对粉尘的捕集效率的 同时，又可延长其使用寿命。本专利技术的技术解决方案如下该滤材至少含有两层带电无纺布，且最上层带电无纺布的平均孔径为50 150微 米(um)，最下层带电无纺布的平均孔径为5 50微米。带电加工的目的是为了提高捕集效 率，降低粉尘堵塞，本专利技术的过滤材料，经过带电加工，即赋予纤维半永久性的带电电荷，从 而使之能吸附空气中的细小粉尘。与未经过带电加工的过滤材料相比，带电加工材料在达 到高捕集效率的同时，降低了过滤材料的压力损失，减少堵塞，延长使用寿命。关于带电加 工的方法，可以直接对成网的纤维层进行高压带电加工处理，或者纺丝喷丝口出来时，通过3高电压使纤维或长丝带电再成网，也可以通过纯水+催化剂处理带电的方法。而且孔径的 不同范围分布，也就是梯度过滤，可以大大提高使用效果(粉尘捕集量)，即可提高使用寿 命。对于孔径的分布范围，如果本专利技术最上层带电无纺布的平均孔径在150微米以上的话， 就起不到过滤效果；而在50微米以下的话，就起不到优化结构、分层梯度过滤的作用。同 样，如果最下层带电无纺布的平均孔径在50微米以上的话，就不能捕集微小粉尘；在5微米 以下的话，就会造成压损很高，影响使用效果。而且对于带电无纺布的层数，本专利技术选择至 少2层以上，因为如果只是1层带电无纺布，在捕集性能和寿命方面无法达到最佳的效果。该过滤材料中最上层带电无纺布的平均孔径是最下层带电无纺布的平均孔径的 2 10倍。为了延长滤材的使用寿命，本专利技术通过从厚度方向上进行孔径调节。所谓孔径 调节滤材，就是从上流侧(气体流入侧)到下流侧(气体流出侧)纤维层(或无纺布层) 的平均孔径由大到小增加。也就是上流层的孔径大，可以捕集粉尘中直径大的颗粒。下流 层的孔径小，保证细小粉尘的捕集，从而能使过滤器将大粉尘到细小粉尘绝大多数地进行 捕集，保护人体健康，而且尽量降低粉尘的堵塞，延长使用寿命。为了达到最佳的过滤性能 以及较长的寿命，上流层尽量增大孔径，过滤大颗粒的同时降低压力损失，下流层的孔径尽 量小，用于捕集小颗粒。该滤材还含有一层支撑材，且支撑材设置在最上层带电无纺布的上面。在口罩等 领域为了舒适性，一般不使用支撑材；而对于需要打褶的材料，则必须使用支撑材，对于空 气过滤用滤材，为了打褶加工成型的稳定性，一般在带电无纺布的上层侧，也就是最上层带 电无纺布的上面再层叠一层支撑材，也就是支撑层/大孔径带电无纺布/小孔径带电无纺 布，这样的话滤材的强度、刚性、打褶的稳定性可以得到大幅提升。而且对于支撑材，为了保 持其刚性同时提高其初期捕集效率，如果使用不同纤度和/或不同材料的纤维效果更佳。 作为最上层的支撑材，可以先将颗粒粒径比较大的粉尘先过滤掉，粒径比较小的粉尘则由 下面的带电无纺布过滤，这样可以大大提高滤材对粉尘的过滤效果。支撑材的平均孔径是 最上层带电无纺布的平均孔径的0. 6 1. 5倍，考虑到梯度过滤以及延长寿命，优选1. 0 1.5 倍。该滤材中至少有一层由不同纤度的热可塑性树脂纤维构成。如带电无纺布由不同 纤度的热可塑性树脂纤维构成，则可以达到粗细混的效果，提高捕集效率；而支撑材由不同 纤度的同种热可塑性树脂纤维构成的话，可提高其捕集效率，另外如果由不同材料不同纤 度的的热可塑性树脂纤维构成的话，在提高其捕集效率的同时，还可以增加其刚性，从而便 于后续打褶加工和使用。该滤材中含有机能性吸附粒子。对于吸附粒子，主要是为了吸附区域内的异味异 臭如甲苯、甲醛等有害气体，通过在带电无纺布层与相邻层之间添加机能性吸附粒子层来 吸附有害气体。关于机能性吸附粒子，可以是脱臭剂、芳香剂、抗菌剂等，最好使用活性炭、 离子交换树脂、多孔无机粒子、催化剂。该滤材中至少50%以上的机能性吸附粒子粒径范围在100 300微米之间。如果 50%以上的粒子粒径在100微米以下的话，有可能从支撑材或带电无纺布层中间漏出来， 造成二次污染。当然，如果粒子粒径大多数在300微米以上的话，由于颗粒较大，后续打褶 加工时，由于受力作用，粒子会顶破无纺布层，特别是带电无纺布层。对于各层之间的贴合方法，不是简单的层叠成滤材，更重要的是要贴合成接近一体化的结构。一体化的层叠方法，最好采用热贴合法。比如，将热熔融树脂组成的粉末状聚 合物或低熔点纤维均勻地洒到各层的一个表面后，在其表面再铺上另一层，通过热风、红外 线加热、电加热等使热熔融树脂熔融从而使两层层叠；或者在一层的一面喷洒热熔融树脂 再铺上另一层后加压层叠；或者通过超声波振动熔融使两层粘合。在性能方面，在过滤粒子平均尺寸为0. 3微米且面风速是6. 5m/min的条件下测 试，该滤材的捕集效率在40%以上。本专利技术的过滤材料在汽车过滤器领域中的应用。具体实施例方式本专利技术中各物性的测试方法如下(1)平均孔径使用多孔材料自动孔径测定装置Perm-Porometer (PMI公司制)，通过冒泡法 (ASTM-316-86)算出平均孔径。测定样品的直径为25mm。关于测定溶液，当测试孔径在 ISOum以下的材料时，使用felwick，而如果孔径超过ISOum的话，则用纯水测试。通过以上测定装置得到的结果作为平均孔径(Mean Flo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气过滤用滤材，其特征在于：该滤材至少含有两层带电无纺布，且最上层带电无纺布的平均孔径为５０～１５０微米，最下层带电无纺布的平均孔径为５～５０微米。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文杰，
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：32[中国|江苏]