空气过滤材料的制作方法

1.本实用新型涉及空气过滤技术领域，具体涉及一种空气过滤材料。


背景技术：

2.空气如同食物一般，是维持人体生命特征的最重要物质之一。人体需要空气，空气的质量直接影响人体的各项机能，与人类健康息息相关。随着生活水平的提高，人们也越来越关注空气的质量。现在，人们通过空气净化器、新风系统、带有净化功能的空调系统等工具来改善生活居所的空气质量。而这些工具的核心组成部件，就是空气过滤材料。但过滤材料是耗材，频繁的更换过滤材造成资源浪费的同时带来环境的压力。所以，一种耐用型空气过滤材料，具有明显的经济价值和环保意义，同时给人们带来更多的便利。
3.关于材料耐用性能，这里实际指的是材料使用寿命。在国标《gb/t18801空气净化器》，主要是以累积净化量(cumulate clean mass；简称ccm)作为指标。是指净化器在额定的状态和规定的试验条件下，针对目标污染物(这里主要针对颗粒物)累积净化能力的参数；表示净化器的洁净空气量衰减至初始50％时，累积净化处理的目标污染物总质量。在国标《汽车空调滤清器第1部分：粉尘过滤测试gb/t 32085.1》中，主要是以达到规定的终止条件(如一定的压力降的终止条件)时的储灰量(test dust-holding capacity)作为衡量寿命的指标。
4.而现有的空气过滤材料，更多针对上述标准的单个寿命指标进行评估和优化，没有同时对两个指标进行优化。实际耐用性能差。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种空气过滤材料，对空气中的颗粒物具有优异的过滤性能，使用寿命长，更加耐用。
6.根据本实用新型实施例的空气过滤材料，包括：支撑层；颗粒物过滤层；功能层，所述支撑层、所述颗粒物过滤层和所述功能层沿厚度方向依次叠置，所述支撑层、所述颗粒物过滤层和所述功能层通过超声波复合工艺复合制成。
7.根据本实用新型实施例的空气过滤材料，所述支撑层主要起到支撑作用，所述颗粒物过滤层主要起到拦截颗粒物作用，所述功能层主要起到吸油吸水功能，三层协同增效，相互配合，功能互补。通过超声波复合工艺将所述支撑层、所述颗粒物过滤层和功能层复合，将三层的功能有机统一，对空气中的颗粒物具有优异的过滤性能，使用寿命长而且耐用。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述支撑层为薄型高透气无纺布；所述薄型高透气无纺布的克重为d，其中，所述d满足：30gsm≤d≤60gsm；所述薄型高透气无纺布的厚度为d，其中，所述d满足：0.15mm≤d≤0.3mm；所述薄型高透气无纺布的透气率为r，其中，所述r满足：r≥5500l/m2﹒s。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述薄型高透气无纺布的组成成分为聚酯纤维和玻璃纤维，聚酯纤维作为主材。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述聚酯纤维质量分数为60wt％～100wt％，所述玻璃纤维质量分数为0wt％～40wt％。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述颗粒物过滤层为驻极体pp熔喷无纺布；所述驻极体pp熔喷无纺布对环境空气中空气动力学当量直径0.3微米的颗粒物的过滤效率大于等于99.97％。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述功能层为热风无纺布；所述热风无纺布的克重为d，其中，所述d满足：15gsm≤d≤25gsm；所述热风无纺布的厚度为d，其中，所述d满足：0.4mm≤d≤1.0mm；所述热风无纺布的透气率为r，其中，所述r满足：r≥5500l/m2﹒s。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述热风无纺布的组成成分为双组分热熔纤维和pet中空纤维，所述双组分热熔纤维作为主材。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述双组分热熔纤维的质量分数为50～80wt％，所述pet中空纤维的质量分数为20wt％～50wt％。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述双组分热熔纤维为pe/pp复合纤维或pp/pet复合纤维。所述pe/pp复合纤维为聚乙烯/聚丙烯复合纤维；所述pp/pet复合纤维是聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述功能层为经过一浸一扎后整理工艺进行亲水亲油整理的材料。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型实施例的空气过滤材料的示意图。
20.附图标记：
21.100：空气过滤材料；
22.1：支撑层；2：颗粒物过滤层；3：功能层。
具体实施方式
23.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
24.下面参考图1描述根据本实用新型实施例的空气过滤材料100。
25.如图1所示，根据本实用新型实施例的空气过滤材料100，包括支撑层1、颗粒物过滤层2和功能层3。支撑层1、颗粒物过滤层2和功能层3沿厚度方向依次叠置。
26.支撑层1主要起到支撑作用，颗粒物过滤层2主要起到拦截颗粒物作用，功能层3主要起到吸油吸水功能，三层协同增效，相互配合，功能互补。通过超声波复合工艺将支撑层1、颗粒物过滤层2和功能层3复合制成本实用新型的空气过滤材料100。对空气中的颗粒物
具有优异的过滤性能，使用寿命长而且耐用。以过滤香烟烟雾为例，混合气体首先经过功能层3，焦油容易吸附并锁住在蓬松且厚的功能层3中，从而减缓颗粒物过滤层2因静电消除而缩短使用寿命。超声波复合工艺为复合材料超声波焊接工艺。
27.根据本实用新型的一些实施例，支撑层1为薄型高透气无纺布，主要起支撑作用。薄型高透气无纺布的克重为d，其中，d满足：30gsm≤d≤60gsm(gsm是克重的单位，为gram per square meter即是每平方米的重量(克))；薄型高透气无纺布的厚度为d，其中，d满足：0.15mm≤d≤0.3mm(mm为毫米)；薄型高透气无纺布的透气率为r，其中，r满足：r≥5500l/m2﹒s(l/m2﹒s是透气率的单位，为升/平方米每秒，即每平方米每秒通过的气流量的升数)。
28.进一步地，薄型高透气无纺布的组成成分为聚酯纤维和玻璃纤维，聚酯纤维作为主材。可选地，聚酯纤维质量分数为60wt％～100wt％，玻璃纤维质量分数为0wt％～40wt％。聚酯纤维作为主材具有高力学性能和化学稳定性的优点，玻璃纤维高强力，刚性佳配合主材聚酯纤维进一步改善无纺布的性能，更好地实现支撑功能。
29.根据本实用新型的一些实施例，颗粒物过滤层2为驻极体pp熔喷无纺布，主要起到颗粒物的拦截作用。驻极体pp熔喷无纺布对环境空气中空气动力学当量直径0.3微米的颗粒物的过滤效率大于等于99.97％。能过够拦截颗粒物绝大部分的颗粒物。驻极体pp熔喷无纺布是pp材质切片，通过高聚物切片通过螺杆挤压机使其熔融，经过滤后从喷丝头的喷丝孔中挤出，在高速热气流的喷吹下，受到牵伸，形成极细的短纤维，这些短纤维被吸附凝聚在成网帘上，并由于凝聚网后的较高温度，通过纤维间互相粘连，使纤维加固形成熔喷布。所形成的熔喷无纺布再经过驻极充电，内部充满空间/极性电荷的无纺布材料。
30.根据本实用新型的一些实施例，功能层3为热风无纺布，主要起到吸油吸水作用。热风无纺布的克重为d，其中，d满足：15gsm≤d≤25gsm；热风无纺布的厚度为d，其中，d满足：0.4mm≤d≤1.0mm；热风无纺布的透气率为r，其中，r满足：r≥5500l/m2﹒s。可选地，热风无纺布的组成为双组分热熔纤维和pet中空纤维，纤维轴向有细管状空腔的化纤，双组分热熔纤维作为主材。pet中空纤维即是pet材质且纤维轴向有细管状空腔的化纤。
31.进一步地，双组分热熔纤维的质量分数为50wt％～80wt％，pet中空纤维的质量分数为20wt％～50wt％。提高材料蓬松度的作用，能大幅提升功能层3的吸水吸油性能。对香烟烟雾中的焦油进行高效吸附过滤，提升累积净化量性能。
32.根据本实用新型的一些实施例，双组分热熔纤维为pe/pp复合纤维或pp/pet复合纤维。确保本实用新型的空气过滤材料100高透气且蓬松，具有优异的吸水吸油性能。有足够的空间在达到压力降终止条件前，容纳足够多的灰尘，耐用性好。pe/pp复合纤维为聚乙烯/聚丙烯复合纤维；pp/pet复合纤维是聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯复合纤维。
33.根据本实用新型的一些实施例，功能层3为经过一浸一扎后整理工艺进行亲水亲油整理的材料。能对香烟烟雾中的焦油进行高效吸附过滤，提升累积净化量性能。
34.根据本实用新型实施例的空气过滤材料100，对空气中的颗粒物具有优异的过滤性能，使用寿命长。按《gb/t18801空气净化器》标准测试累积净化量(cumulate clean mass，简称ccm)，对比普通过滤材料，累积净化量性能提升了7-74.3％。按《gb/t32085.1》测试容尘量性能，对比普通过滤材料，容尘量性能提升了16.3％。说明实用新型提供的空气过滤材料100的使用寿命更长，更加耐用。
35.根据本实用新型的一些实施例，空气过滤材料100的制备方法，包括以下步骤：
36.(一)准备原料：热风无纺布25gsm，亲水亲油配方液40-60gsm；驻极体pp熔喷无纺布20-30gsm，0.3微米颗粒物过滤效率大于等于99.97％；薄型高透气湿法无纺布45gsm；
37.(二)制备功能层3：热风无纺布和亲水亲油配方液通过拉幅定型机使用一浸一轧工艺生产；
38.(三)将制备得到的功能层3、驻极体pp熔喷无纺布、薄型高透气湿法无纺布通过超声波复合工艺制成空气过滤材料100。
39.功能实验
40.颗粒物累积净化量测试
41.测试方法：
42.累积净化量(cumulate clean mass；简称ccm)测试标准：参考《gb/t18801空气净化器》。
43.净化器在最大风量档，关闭负离子功能，面风速5.33cm/s的试验条件下，净化器的洁净空气量衰减至初始50％时，累积净化处理的颗粒物(香烟烟雾)总质量。
44.按国标《gb/t18801空气净化器》，测试颗粒物累积净化量时，使用香烟烟雾作为颗粒物污染物进行测试，香烟烟雾中含有大量的焦油物质，焦油物质在覆盖驻极体pp熔喷无纺布材料后，易引起材料静电流失，静电力对颗粒物的拦截作用降低，造成材料寿命缩短。
45.使用本实用新型实施例的空气过滤材料100和普通过滤材料分别折叠成相同规格空气过滤滤网，装进空气净化器主机中参考gb/t18801标准进行颗粒物累积净化量的对比测试，对比结果如下表1所示。
46.表1：
[0047][0048]
由表1可知，相同规格空气过滤滤网，本实用新型实施例的空气过滤材料100比普通空气过滤材料的功能显著提升。使用本实用新型实施例的空气过滤材料100制得的滤网过滤时，香烟烟雾混合气体首先经过功能层3，焦油容易吸附并锁住在蓬松且厚的功能层3中，从而减缓颗粒物过滤层2因静电消除而缩短使用寿命。
[0049]
储灰量测试
[0050]
测试方法：
[0051]
储灰量测试标准：参考《汽车空调滤清器第1部分：粉尘过滤测试gb/t 32085.1》。按国标《汽车空调滤清器第1部分：粉尘过滤测试gb/t32085.1》，测试滤网以达到规定的终止条件(如一定的压力降的终止条件)时的储灰量。
[0052]
使用本实用新型实施例的空气过滤材料100和普通过滤材料分别折叠相同规格的滤网，参考gb/t 32085.1标准，使用a2灰，终止阻力按 100pa，测试风量300m3/h进行对比测试，结果如下表2所示：
[0053]
表2：
[0054][0055]
由表2可知，相同规格的滤网，本实用新型实施例的空气过滤材料100，对比普通过滤材料容尘量提升16.3％。本实用新型的空气过滤材料100高透气且蓬松，有足够的空间在达到压力降终止条件前，容纳足够多的灰尘，耐用性好。
[0056]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0057]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。