一种耐高温空气过滤材料及其制备方法与流程

本发明涉及非织造复合过滤材料，具体为一种耐高温空气过滤材料及其制备方法。

背景技术：

目前，超细玻璃纤维(俗称玻纤棉)及其制品是一种应用广泛的建筑保温材料，并且是建筑业中一类较为常见的无机绝热、吸声材料，可分为无碱、中碱和高碱玻纤棉。玻纤棉的纤维长度为50-150mm，纤维直径小于15μm，相互交错的超细纤维构成多孔结构材料，具有质量轻、导热系数低、吸声性能好、过滤效率高、耐高温、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于保温、吸声、过滤材料中。

超细玻璃纤维棉材料的生产方法主要有离心法和火焰喷吹法，采用火焰喷吹法制备的玻璃纤维直径小，柔性好，强度高。申请号201510144044.6提供一种玻璃纤维过滤材料制备方法和装置，采用火焰喷吹法制备玻纤网，可加工出1-4μm的玻纤，孔隙率高达75％-85％，但是纤网的强度较低，所制备的过滤材料在高温烟粉尘过滤过程中，随着脉冲清灰或振打清灰的进行，玻璃纤维网易断裂，产生漏洞，大大降低滤料的过滤效率，影响了滤袋的使用寿命，从而限制了其在高温过滤领域的应用。通常，可以在玻纤成网中会添加一些粘结剂，固化后提高纤网的力学性能。申请号201410603052.8提供了一种新型玻璃棉纤维以及棉毡，在玻璃纤维上喷粘结剂后经压实和固化处理、冷却整理得玻璃棉毡，虽然提高了玻纤棉毡的强力，但是所制备的玻纤棉毡结构密实，透气性较差，大大增加了过滤阻力。

熔喷非织造布是一种具有超细纤维的非织造材料，其纤维直径一般为1-5μm，产品的纤维紧密，蓬松度不高。而纤维集合体的蓬松性能是影响集合体保暖性能的最重要因素，蓬松性越好，纤维集合体的保暖性越好。但是熔喷纤维超细、柔软导致了纤网抗压性、压缩回弹性不足。目前，还没有将超细玻璃纤维棉材料以及短纤混杂熔喷材料结合的应用，以解决短纤混杂熔喷材料的高效低阻但不耐高温的缺陷以及超细玻璃纤维材料透气性、强度、耐折性等方面缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种耐高温空气过滤材料及其制备方法。该过滤材料由三层构成，上下层为耐高温非织造布层，中间层为耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层。该过滤材料是在超细玻璃纤维的生产过程中通过气流输送将耐高温短纤分散到超细玻璃纤维中，耐高温短纤与超细玻璃纤维混杂后，通过喷胶的方式使其相互粘结，形成多维、多尺度、蓬松的耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层；再通过超声波粘合技术将耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层的上下表面分别与耐高温非织造布层复合。该过滤材料不仅成型速度高，适于大规模生产，而且结构蓬松柔软、回弹性好、孔隙率高、均匀性好，具有良好的透气性能、过滤性能、耐压性及耐高温性能，且中间层的耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层抗清灰振动，不易断裂致使滤料失效。

本发明解决所述过滤材料技术问题的技术方案是，提供一种耐高温空气过滤材料，其特征在于该过滤材料由三层构成，采用化学粘合和超声波粘合加固，从上到下依次为耐高温非织造布层、耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层和耐高温非织造布层；

所述耐高温非织造布层是针刺非织造布或水刺非织造布，原料选用聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、芳纶纤维或芳砜纶纤维中的至少一种；

所述耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层是在超细玻璃纤维的生产过程中通过气流输送将耐高温短纤分散到超细玻璃纤维中，耐高温短纤与超细玻璃纤维混杂后，通过喷胶使其相互粘结，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层；所述耐高温短纤是聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维、Kermel纤维、芳纶纤维或芳砜纶纤维中的至少一种。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，提供一种耐高温空气过滤材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将玻璃原料喂入到超细玻璃纤维生产设备中，经过熔融牵伸形成一次纤维，燃烧器喷射出高温火焰，并在气流作用下使得一次纤维牵伸成超细玻璃纤维，在抽风负压的作用下，聚集到气流成网机的输网帘上；与此同时，将耐高温纤维原料经过驱动辊喂入喂棉箱中，在刺辊的作用下进一步开松，从管道中通入气流，通过气流输送将耐高温短纤分散到超细玻璃纤维中，与超细玻璃纤维混杂；通过喷胶装置喷洒出粘合剂，对耐高温短纤和超细玻璃纤维加以粘结；同时耐高温短纤和超细玻璃纤维向下沉降在输网帘上，调节输网帘下部的抽风负压的压值，使得耐高温短纤和超细玻璃纤维在输网帘上均匀铺网，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层；

(2)通过喷胶装置喷洒出粘合剂，将耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层的上下表面分别与耐高温非织造布层粘结；控制压辊的间距和压力，对三层非织造布均匀粘合；再经过超声波粘合机对三层非织造布进一步复合，得到过滤材料。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该过滤材料不仅成型速度高，适于大规模生产，而且结构蓬松柔软、回弹性好、孔隙率高、均匀性好，具有良好的透气性能、过滤性能、耐压性及耐高温性能，且中间层的耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层抗清灰振动，不易断裂致使滤料失效。

(2)耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层中的耐高温短纤与超细玻璃纤维混杂，形成纤维骨架，增加纤维网的蓬松性及抗形变能力；耐高温短纤还可以充当热粘合点的作用，通过超声波使耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层的耐高温短纤熔融，从而使得耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层与上下层耐高温非织造布层之间实现热粘结复合，进一步加强了各层之间的粘结强度，避免分层、断裂等问题的出现。

(3)所得产品用于工业的烟粉尘过滤，可实现对PM2.5等微细颗粒物的高效、低阻过滤，持续运行阻力可低于500Pa，排放浓度低于5mg/m³，预计使用寿命4年。该材料不仅适用于高温环境的空气过滤，而且可广泛应用于国防、石油化工、建筑、冶金、冷藏、交通运输等部门，是各种管道、锅炉、风机等工业设备以及建筑物中必备的保温、隔热、吸声材料。

附图说明

图1为本发明耐高温空气过滤材料一种实施例的结构示意图；

图2为本发明耐高温空气过滤材料一种实施例的加工工艺示意图；(图中：1、耐高温非织造布层；2、耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层；3、卷布辊；4、压辊；5、喷胶装置；6、超细玻璃纤维生产设备；7、一次纤维；8、燃烧器；9、喂棉箱；10、驱动辊；11、管道；12、耐高温短纤；13、刺辊；14、超声波粘合机；15、超细玻璃纤维)

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种耐高温空气过滤材料，其特征在于该过滤材料由三层构成，采用化学粘合和超声波粘合加固，从上到下依次为耐高温非织造布层1、耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2和耐高温非织造布层1。

所述耐高温非织造布层1是针刺非织造布或水刺非织造布，克重范围为100-200g/m²，原料选用聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、芳纶纤维或芳砜纶纤维等耐高温短纤或长丝。

所述耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2是在超细玻璃纤维的生产过程中通过气流输送将耐高温短纤分散到超细玻璃纤维中，耐高温短纤与超细玻璃纤维混杂后，通过喷胶的方式使其相互粘结，形成多维、多尺度、蓬松的耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层，克重范围为150-400g/m²；所述耐高温短纤是聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维、Kermel纤维、芳纶纤维或芳砜纶纤维中的至少一种；纤维长度为10-40mm，纤维细度为10-100μm。

本发明同时提供了一种耐高温空气过滤材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将玻璃原料喂入到超细玻璃纤维生产设备6中，经过熔融牵伸形成一次纤维7，燃烧器8喷射出高温火焰，并在气流作用下使得一次纤维7牵伸成1-10μm的超细玻璃纤维15，在抽风负压的作用下，聚集到气流成网机的输网帘上；与此同时，将耐高温纤维原料经过驱动辊10喂入喂棉箱9中，在刺辊13的作用下进一步开松，从管道11中通入气流，通过气流输送将耐高温短纤12分散到超细玻璃纤维15中，与超细玻璃纤维15混杂；通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，对耐高温短纤12和超细玻璃纤维15加以粘结；同时耐高温短纤12和超细玻璃纤维15向下沉降在输网帘上，调节输网帘下部的抽风负压的压值，使得耐高温短纤12和超细玻璃纤维15在输网帘上均匀铺网，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2；

(2)通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，将耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2的上下表面分别与耐高温非织造布层1粘结；控制压辊4的间距和压力，对三层非织造布均匀粘合；再经过超声波粘合机14对三层非织造布进一步复合，得到过滤材料。

实施例1

所述耐高温非织造布层1选用聚苯硫醚短纤制备的针刺非织造布，克重为100g/m²。所述耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2是聚苯硫醚短纤与超细玻璃纤维混杂，克重范围为200g/m²。

(1)将玻璃原料喂入到超细玻璃纤维生产设备6中，经过熔融牵伸形成一次纤维7，燃烧器8喷射出高温火焰，并在气流作用下使得一次纤维7牵伸成5μm的超细玻璃纤维15，在抽风负压的作用下，聚集到气流成网机的输网帘上；与此同时，长度为40mm，细度为20μm且具有一定卷曲的聚苯硫醚纤维经过驱动辊10喂入喂棉箱9中，在刺辊13的作用下进一步开松，从管道11中通入气流，通过气流输送将耐高温短纤12分散到超细玻璃纤维15中，与超细玻璃纤维15混杂；通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，对耐高温短纤12和超细玻璃纤维15加以粘结；同时耐高温短纤12和超细玻璃纤维15向下沉降在输网帘上，调节输网帘下部的抽风负压的压值，使得耐高温短纤12和超细玻璃纤维15在输网帘上均匀铺网，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2；

(2)通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，使得耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2的上下表面分别与耐高温非织造布层1粘结；控制压辊4的间距和压力，对三层非织造布均匀粘合；再经过超声波粘合机14对三层非织造布进一步复合，得到过滤材料；最后用卷布辊3卷绕成型。

经检测，该耐高温空气过滤材料持续运行阻力为350Pa，排放浓度4mg/m³。

实施例2

所述耐高温非织造布层1选用聚酰亚胺短纤制备的针刺非织造布，克重为120g/m²。所述耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2是聚酰亚胺短纤与超细玻璃纤维混杂，克重范围为180g/m²。

(1)将玻璃原料喂入到超细玻璃纤维生产设备6中，经过熔融牵伸形成一次纤维7，燃烧器8喷射出高温火焰，并在气流作用下使得一次纤维7牵伸成5μm的超细玻璃纤维15，在抽风负压的作用下，聚集到气流成网机的输网帘上；与此同时，长度为45mm，细度为25μm且具有一定卷曲的聚酰亚胺纤维经过驱动辊10喂入喂棉箱9中，在刺辊13的作用下进一步开松，从管道11中通入气流，通过气流输送将耐高温短纤12分散到超细玻璃纤维15中，与超细玻璃纤维15混杂；通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，对耐高温短纤12和超细玻璃纤维15加以粘结；同时耐高温短纤12和超细玻璃纤维15向下沉降在输网帘上，调节输网帘下部的抽风负压的压值，使得耐高温短纤12和超细玻璃纤维15在输网帘上均匀铺网，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2；

(2)通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，使得耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2的上下表面分别与耐高温非织造布层1粘结；控制压辊4的间距和压力，对三层非织造布均匀粘合；再经过超声波粘合机14对三层非织造布进一步复合，得到过滤材料；最后用卷布辊3卷绕成型。

经检测，该耐高温空气过滤材料持续运行阻力为332Pa，排放浓度3.5mg/m³。

实施例3

所述耐高温非织造布层1选用聚酰亚胺短纤制备的水刺非织造布，克重为100g/m²。所述耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2是聚苯硫醚短纤与超细玻璃纤维混杂，克重范围为200g/m²。

(1)将玻璃原料喂入到超细玻璃纤维生产设备6中，经过熔融牵伸形成一次纤维7，燃烧器8喷射出高温火焰，并在气流作用下使得一次纤维7牵伸成5μm的超细玻璃纤维15，在抽风负压的作用下，聚集到气流成网机的输网帘上；与此同时，长度为40mm，细度为20μm且具有一定卷曲的聚苯硫醚纤维经过驱动辊10喂入喂棉箱9中，在刺辊13的作用下进一步开松，从管道11中通入气流，通过气流输送将耐高温短纤12分散到超细玻璃纤维15中，与超细玻璃纤维15混杂；通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，对耐高温短纤12和超细玻璃纤维15加以粘结；同时耐高温短纤12和超细玻璃纤维15向下沉降在输网帘上，调节输网帘下部的抽风负压的压值，使得耐高温短纤12和超细玻璃纤维15在输网帘上均匀铺网，形成耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2；

(2)通过喷胶装置5喷洒出粘合剂，使得耐高温短纤插层超细玻璃纤维非织造布层2的上下表面分别与耐高温非织造布层1粘结；控制压辊4的间距和压力，对三层非织造布均匀粘合；再经过超声波粘合机14对三层非织造布进一步复合，得到过滤材料；最后用卷布辊3卷绕成型。

经检测，该耐高温空气过滤材料持续运行阻力为413Pa，排放浓度3.7mg/m³。

本发明未述及之处适用于现有技术。