一种活性炭空气滤纸及其制作工艺和空气滤纸板的制作方法

1.本技术涉及空气净化器的技术领域，尤其是涉及一种活性炭空气滤纸及其制作工艺和空气滤纸板。


背景技术：

2.空气净化器又称空气清洁器，一般在居家、医疗、工业等领域中均有应用。居家领域以单机类的家用空气净化器为主流产品，能够吸附、分解或转化各种空气污染物，可以有效提高空气清洁度。
3.活性炭过滤层作为家用空气净化器的最后一级，主要起到吸附挥发气体的作用。活性炭过滤层一般为柱状活性炭结构件或者夹炭无纺布两种形式。但这两种类型都存在着有效吸附面积小，吸附效率低，透气量小，容易掉粉等问题。以活性炭滤纸为基材加工而成的活性炭空气滤纸板能够较好的解决上述问题。
4.常用的活性炭滤纸以粉炭为主体，以植物纤维为骨架，配合助剂制备而成，但是在浆料的抄造过程中，活性炭颗粒的流失量较大，从而活性炭颗粒的留着率低，影响滤纸的吸附效果。


技术实现要素：

5.为了提高滤纸的吸附效果，本技术提供一种活性炭空气滤纸及其制作工艺和空气滤纸板。
6.第一方面，本技术提供的一种活性炭空气滤纸采用如下的技术方案：一种活性炭空气滤纸，包括如下重量份的组分：活性炭纤维20~50份、活性炭粉末40~60份、阳离子絮凝剂10~20份、聚烯烃多分歧纤维5~20份和表面处理剂6~8份。
7.通过采用上述技术方案，活性炭纤维是一种具有超高比表面积的纤维状吸附材料，为活性炭粉末提供骨架，活性炭纤维与活性炭粉末的表面带负电荷，阳离子絮凝剂中的阳离子带正电荷，形成电荷架桥，从而活性炭粉末与活性炭纤维相连接；相比于活性炭颗粒，活性炭粉末的比表面积更大，吸附性能更好，活性炭粉末与活性炭纤维协同作用，提高了滤纸的吸附效果。
8.聚烯烃多分歧纤维具有多分歧纤维的结构，能够对活性炭粉末进行物理性捕获，提高了活性炭粉末的留着；另外聚烯烃多分歧纤维在高温下，呈半熔融态，温度降低后重新凝固而交联，从而提高了滤纸的强度；利用表面处理剂对滤纸进行处理，减小了活性炭粉末从滤纸上脱落的可能性，进一步提高了活性炭粉末的留着率和滤纸的强度。
9.优选的，所述活性炭粉末为300~500目的椰壳活性炭粉末。
10.通过采用上述技术方案，当活性炭粉末的目数小于300目时，活性炭粉末的吸附效果不佳，且不利于活性炭纤维与活性炭粉末的“桥联”；当活性炭粉末的目数大于500目时，不便于聚烯烃多分歧纤维对活性炭粉末的捕获，从而活性炭粉末的留着率较低；本技术中
采用目数为300~500目的活性炭粉末，使得活性炭粉末的留着率较高，且滤纸的吸附效果较好；活性炭具有的多孔结构，使得活性炭具有较好的吸附性，活性炭上的吸附孔按照孔径分为微孔、过滤孔和大孔，本技术中采用椰壳活性炭粉末，椰壳活性炭粉末上的微孔、过滤孔和大孔分布较均匀，便于吸附不同种类的空气污染物，提高了滤纸的吸附效果。
11.优选的，所述阳离子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂、聚合氯化铝絮凝剂、硫酸铝絮凝剂中的至少一种。
12.优选的，所述阳离子絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，且阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中阳离子聚丙烯酰胺的浓度为0.2~0.8wt%。
13.通过采用上述技术方案，当阳离子聚丙烯酰胺的浓度小于0.2wt%时，阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝效果不佳，使得活性炭粉末在滤纸上的留着率较低；当阳离子聚丙烯酰胺的浓度均大于0.8wt%时，在制备滤纸的过程中，会使得原料局部黏度过大，絮凝过快，导致原料不能充分混合，从而制得的滤纸吸附效果不佳；本技术中采用浓度为0.2~0.8wt%的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，制得滤纸的吸附效果较好。
14.优选的，所述表面处理剂为丙烯酸乳液、丁苯乳液和聚乙烯醇水溶液中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，丙烯酸乳液、丁苯乳液和聚乙烯醇水溶液具有一定的粘性，减小了活性炭粉末从滤纸上脱落的可能性，从而提高了活性炭粉末的留着率和滤纸的强度。
16.优选的，所述表面处理剂为丙烯酸乳液，所述丙烯酸乳液的固含量为9~11wt%。
17.通过采用上述技术方案，丙烯酸乳液具有较高的柔性，将滤纸浸渍在丙烯酸乳液中，提高了滤纸的韧性；当丙烯酸乳液的固含量低于9wt%时，丙烯酸乳液的粘性不佳，影响活性炭粉末的留着率；当丙烯酸乳液的固含量大于11wt%时，易在滤纸的表面成膜，从而影响滤纸的吸附效果；本技术中采用固含量为9~11wt%的丙烯酸乳液，活性炭粉末的留着率较高且滤纸的吸附效果较好。
18.第二方面，本技术提供一种活性炭空气滤纸的制作工艺，采用如下的技术方案：一种活性炭空气滤纸的制作工艺，包括以下步骤：s1、将活性炭纤维和活性炭粉末混合，得到第一混合料；s2、将第一混合料与阳离子絮凝剂混合，得到第二混合料；s3、将第二混合料与聚烯烃多分歧纤维混合，得到浆料；s4、将浆料抄造成形后，在100~135℃的温度下干燥，再用表面处理剂浸渍，最后在80~100℃的温度下干燥得到活性炭空气滤纸。
19.通过采用上述技术方案，浆料抄造成形后在100~135℃温度下干燥，使得聚烯烃多分歧纤维呈半熔融态，温度降低后重新凝固而交联，从而提高滤纸的强度；用表面处理剂浸渍后，在80~100℃的温度下干燥，避免聚烯烃多分歧纤维再次呈半熔融态使得活性炭纤维和活性炭粉末的有效吸附面积降低，影响滤纸的吸附效果。
20.第三方面，本技术提供一种空气滤纸板采用如下的技术方案：一种空气滤纸板，包括若干空气滤纸条，若干所述空气滤纸条等距排列设置，两个相邻所述空气滤纸条之间通过连接滤纸条相连接，所述连接滤纸条与空气滤纸条粘接，所述连接滤纸条呈瓦楞状，所述连接滤纸条与空气滤纸条围合成瓦楞孔，所述空气滤纸条和
连接滤纸条均由活性炭空气滤纸制得。
21.通过采用上述技术方案，本技术中的空气滤纸板在使用的过程中，空气从瓦楞孔通过，相比常用的空气滤板，增大了与空气的接触面积，从而提高了吸附效果；且拥有较高的透气率，可降低电器的电功率，节能环保。
22.综上所述，本技术具有以下有益效果：1.本技术中聚烯烃多分歧纤维具有多分歧纤维的结构，能够对活性炭粉末进行物理性捕获，提高了活性炭粉末的留着率；另外聚烯烃多分歧纤维在高温下，呈半熔融态，温度降低后重新凝固而交联，从而提高了滤纸的强度；活性炭粉末与活性炭纤维协同作用，提高了空气滤纸的吸附效果；2.本技术中的方法制备出的空气滤纸，活性炭粉末的留着率高，且吸附效果较好；3.本技术中的空气滤纸板在使用的过程中，空气从瓦楞孔通过，相比常用的空气滤板，增大了与空气的接触面积，从而提高了吸附效果；且拥有较高的透气率，可降低电器的电功率，节能环保。
附图说明
23.图1是用于体现空气滤纸板整体的结构示意图。
具体实施方式
24.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
25.实施例中所有原料均可通过市售获得。其中聚烯烃多分歧纤维由三井化学（中国）管理有限公司提供；活性炭粉末选用目数为300~500目的椰壳活性炭粉末，由上海熙碳环保科技有限公司提供；阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂由上海节净化工有限公司提供。
实施例
26.实施例1~11如表1所示，实施例1~11的主要区别在于原料的配比不同。
27.以下以实施例1为例进行说明。
28.实施例1提供的活性炭空气滤纸的制作工艺如下：s1、将20kg活性炭纤维和40kg椰壳活性炭粉末加入到纤维疏解器中混合疏解，得到第一混合料；s2、向第一混合料中加入10kg，0.1wt%浓度的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，搅拌均匀，得到第二混合料；s3、向第二混合料中加入5kg聚烯烃多分歧纤维，搅拌均匀得到浆料；s4、将浆料送入长网多缸纸机中抄造，抄造成形后在125℃的温度下干燥，再用6kg，8wt%浓度的丙烯酸乳液在常温下浸渍2s，最后在90℃的温度下干燥得到活性炭空气滤纸。
29.表1 实施例1~11中原料的组成与配比
样品活性炭纤维（kg）活性炭粉末（kg）阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂（kg）聚烯烃多分歧纤维（kg）丙烯酸乳液（kg）实施例120401056实施例235401056
实施例350401056实施例435501056实施例535601056实施例635501556实施例735502056实施例8355015156实施例9355015206实施例10355015157实施例11355015158
如表2所示，实施例12~15与实施例10的区别之处在于阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中阳离子聚丙烯酰胺的浓度不同。
30.表2 实施例12~15中阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的浓度样品浓度（wt%）实施例120.2实施例130.5实施例140.8实施例151.0如表3所示，实施例16~19与实施例13的区别之处在于丙烯酸乳液的固含量不同。
31.表3 实施例16~19中丙烯酸乳液的固含量样品固含量（wt%）实施例169实施例1710实施例1811实施例1912实施例20实施例20与实施例17的区别在于，原料选用目数为200~300的椰壳活性炭粉末。
32.实施例21实施例21与实施例17的区别在于，原料选用目数为500~600的椰壳活性炭粉末。
33.实施例22实施例22与实施例17的区别在于，丙烯酸乳液用等量的丁苯乳液代替，且丁苯乳液的固含量与丙烯酸乳液的固含量一致。
34.实施例23实施例23与实施例17的区别在于，丙烯酸乳液用等量的聚乙烯醇水溶液代替，且聚乙烯醇水溶液的固含量与丙烯酸乳液的固含量一致。
35.实施例24实施例24与实施例17的区别在于，阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂用等量的聚合氯化铝絮凝剂代替，且聚合氯化铝絮凝剂的浓度与阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的浓度一致。
36.实施例25实施例25与实施例17的区别在于，阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂用等量的硫酸铝絮凝剂代替，且硫酸铝絮凝剂的浓度与阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的浓度一致。
37.对比例
对比例1对比例1与实施例1的区别在于，s2步骤中将阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂换成等量的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂，且浓度一致；其余步骤与实施例1保持一致。
38.对比例2对比例2与实施例1的区别在于，将第二混合料直接送入长网多缸纸机中抄造；其余步骤与实施例1保持一致。
39.对比例3对比例3与实施例1的区别在于，s4步骤中，抄造成形后在125℃的温度下干燥得到活性炭空气滤纸；其余步骤与实施例1保持一致。
40.对比例4对比例4与实施例1的区别在于，s4步骤中，将浆料送入长网多缸纸机中抄造，抄造成形后在90℃的温度下干燥，再用6kg，8wt%浓度的丙烯酸乳液常温下浸渍2s，最后在90℃的温度下干燥得到活性炭空气滤纸；其余步骤与实施例1保持一致。
41.对比例5对比例5与实施例1的区别在于，s4步骤中，将浆料送入长网多缸纸机中抄造，抄造成形后在125℃的温度下干燥，再用6kg，8wt%浓度的丙烯酸乳液常温下浸渍2s，最后在125℃的温度下干燥得到活性炭空气滤纸；其余步骤与实施例1保持一致。
42.应用例以下以应用例1为例进行说明。
43.参照图1，将实施例1中制得的活性炭空气滤纸裁剪成若干份纸条，一部分作为空气滤纸条1，另一部分折叠成瓦楞状的连接滤纸条2，然后将连接滤纸条2粘接在相邻两个空气滤纸条1之间，制得空气滤纸板；连接滤纸条2与空气滤纸条1围合成瓦楞孔3。
44.应用例2~30与应用例1的不同之处在于，使用的活性炭空气滤纸不同，详见下表。
45.表4活性炭空气滤纸的选用样品活性炭空气滤纸应用例1实施例1应用例2实施例2应用例3实施例3应用例4实施例4应用例5实施例5应用例6实施例6应用例7实施例7应用例8实施例8应用例9实施例9应用例10实施例10应用例11实施例11应用例12实施例12应用例13实施例13应用例14实施例14
应用例15实施例15应用例16实施例16应用例17实施例17应用例18实施例18应用例19实施例19应用例20实施例20应用例21实施例21应用例22实施例22应用例23实施例23应用例24实施例24应用例25实施例25应用例26对比例1应用例27对比例2应用例28对比例3应用例29对比例4应用例30对比例5性能检测试验（1）留着率检测：本技术中由于絮凝剂的浓度和表面处理剂的固含量较低，且在原料中的占比较低，因此在以下检测中将其重量忽略不计。取若干个坩埚置于高温炉中，在800℃下灼烧1h，将坩埚置于干燥器中冷却30min，称量，备用；向预先灼烧并已称重的坩埚中加入活性炭粉末，重量为a，将坩埚移入高温炉中，在800℃下灼烧4h。从高温炉中取出坩埚，在空气中自然降温10min，再移入干燥器中冷却至室温，称重，算得坩埚中残余物的重量为b，则活性炭粉末的灰分a=b/a；根据各实施例和对比例中加入活性炭纤维和聚烯烃多分歧纤维的比值，向预先灼烧并已称重的坩埚中加入活性炭纤维和聚烯烃多分歧纤维，重量为c，将坩埚移入高温炉中，在800℃下灼烧4h。从高温炉中取出坩埚，在空气中自然降温10min，再移入干燥器中冷却至室温，称重，算得坩埚中残余物的重量为d，则活性炭纤维和聚烯烃多分歧纤维的灰分b=d/c；将按上述比例制成的滤纸先称重，重量为m,再加入预先灼烧并已称重的坩埚中，将坩埚移入高温炉中，在800℃下灼烧4h。从高温炉中取出坩埚，在空气中自然降温10min，再移入干燥器中冷却至室温，称重，算得坩埚中残余物的重量为m3，假设滤纸中活性炭纤维和聚烯烃多分歧纤维的重量为m1，活性炭粉末的重量为m2，根据m1+m2=m；m1
×
b+m2
×
a=m3算得m2，则活性炭粉末的留着率=m2/原料中活性炭粉末的重量。
46.（2）吸附性能检测：将各应用例中的空气滤纸板（体积为450mm
×
250mm
×
10mm）放入甲醛含量为9.09mg/m3的容器中，30min后取出，测量容器内残余的甲醛含量，并计算甲醛去除率。甲醛去除率=(9.09-剩余甲醛含量)/9.09,甲醛去除率越高，吸附效果越好。
47.表5活性炭空气滤纸的性能检测结果样品留着率（%）实施例171
实施例274实施例375实施例476实施例577实施例680实施例778实施例881实施例979实施例1080实施例1180实施例1282实施例1384实施例1483实施例1581实施例1685实施例1786实施例1889实施例1990实施例2087实施例2182实施例2285实施例2383实施例2484实施例2582对比例162对比例255对比例358对比例456对比例569表6空气滤纸板的性能检测结果样品甲醛去除率（%）应用例147.4应用例249.6应用例351.5应用例453.1应用例553.4应用例654.7应用例753.6应用例858.8
应用例954.2应用例1055.3应用例1155.3应用例1260.0应用例1361.1应用例1460.5应用例1558.8应用例1662.9应用例1765.2应用例1851.5应用例1942.7应用例2038.4应用例2160.2应用例2263.5应用例2362.9应用例2462.4应用例2561.5应用例2647.1应用例2739.5应用例2845.4应用例2940.1应用例3042.8结合实施例1和对比例1，相比于对比例1，实施例1中选用带有阳离子的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，且实施例1中活性炭粉末的留着率高于对比例1，可见在制备滤纸的过程中，选用带有阳离子的絮凝剂，阳离子带有正电荷，与活性炭纤维和活性炭粉末表面的负电荷相互吸引，形成电荷架桥，从而将活性炭粉末连接在活性炭纤维上，提高了活性炭粉末的留着率。
48.结合实施例1和对比例2，相比于对比例2，实施例1在原料中加入了聚烯烃多分歧纤维，且实施例1中活性炭粉末的留着率高于对比例2，可见，在原料中加入聚烯烃多分歧纤维，聚烯烃多分歧纤维具有的多分歧纤维结构，可以对活性炭粉末进行捕获，从而进一步提高了活性炭粉末的留着率。
49.结合实施例1和对比例3，实施例1中在浆料抄造成型后，利用丙烯酸乳液对滤纸的表面进行处理，且实施例1中活性炭粉末的留着率大于对比例3，可见，利用丙烯酸乳液对滤纸的表面进行处理，可进一步提高活性炭粉末的留着率。
50.结合实施例1、对比例4、相比于对比例4，实施例1中浆料抄造成型之后，在125℃的温度下干燥，使得聚烯烃多分歧纤维呈现半熔融态，在温度降低后重新凝固交联，从而使得实施例1中活性炭粉末的留着率高于对比例4。
51.结合实施例1、对比例5、应用例1和应用例30，相比于对比例5，实施例1中在用丙烯酸乳液浸渍后，在90℃的温度下干燥，避免聚烯烃多分歧纤维再次呈半熔融态，从而使得应
用例1中滤纸的吸附效果较好。
52.结合实施例1~3，可见增加活性炭纤维的使用量，活性炭粉末的留着率呈现先增大后无明显变化的趋势。
53.结合实施例2、实施例4和实施例5，可见增加活性炭粉末的使用量，活性炭粉末的留着率无明显变化。
54.结合实施例4、实施例6和实施例7，实施例6中活性炭粉末的留着率最高，可见增加阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的使用量，活性炭粉末的留着率呈现先增大后下降的趋势。
55.结合实施例6、实施例8和实施例9，可见增加聚烯烃多分歧纤维的使用量，对活性炭粉末的留着率影响不大。
56.结合实施例8、实施例10和实施例11，可见在浸渍时增加丙烯酸乳液的使用量，对活性炭粉末的留着率影响不大。
57.结合实施例10和实施例12~15，提高阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂中阳离子聚丙烯酰胺的浓度，活性炭粉末的留着率呈现先上升后下降的趋势，实施例13中活性炭粉末的留着率最高；可见当阳离子聚丙烯酰胺的浓度较低时，阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝效果不佳，从而活性炭粉末的留着率下降；当阳离子聚丙烯酰胺的浓度较高时，在混合原料的过程中，会使得原料局部絮凝过快，导致原料不能充分混合，从而也会导致活性炭粉末在空气滤纸上分布不均匀，因此活性炭粉末的留着率下降。
58.结合实施例13、实施例16~19、应用例13和应用例16~19，当增大丙烯酸乳液的固含量时，活性炭粉末的留着率呈现增大的趋势，但甲醛去除率呈现先增大后下降的趋势，可见增大丙烯酸乳液的固含量时，丙烯酸乳液的粘性提高，从而活性炭粉末的留着率提高；但当丙烯酸乳液的固含量达到一定数值后，会在滤纸的表面成膜，从而影响滤纸的吸附效果。
59.结合实施例17、实施例20、应用例17和应用例20，实施例20中的活性炭粉末的留着率略大于实施例17，但应用例20中甲醛去除率却远低于应用例17，可见选用目数较小的活性炭粉末，可以提高活性炭粉末的留着率，但是制得滤纸的吸附效果不佳。
60.结合实施例17、实施例21、应用例17和应用例21，实施例21中的活性炭粉末的留着率小于实施例17，且应用例21中滤纸的甲醛去除率也低于应用例17，可见选用目数较大的活性炭粉末，不便于聚烯烃多分歧纤维对活性炭粉末进行捕获，从而影响活性炭粉末的留着率和滤纸的吸附效果。
61.结合实施例17、实施例22和实施例23，实施例17中活性炭粉末的留着率最高，可见表面处理剂选用丙烯酸乳液的处理效果最好。
62.结合实施例17、实施例24和实施例25，实施例17中活性炭粉末的留着率最高，可见阳离子絮凝剂选用阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的絮凝效果最好。
63.结合表5和表6，可见当滤纸上活性炭粉末的留着率增高时，用该滤纸制得的滤纸板的吸附效果越好。
64.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。