含混合纤维纸层的复合滤材及其制造方法与流程

本申请涉及空气过滤领域，具体涉及一种适用于空气过滤的复合滤材及其制造方法。
背景技术：
：空气过滤器(AirFilter)是一种空气(气体)过滤装置，用于防尘。例如，空气过滤器可用于电子、机械、通信设备的防尘，用于微电子行业的防尘洁净车间和洁净厂房，用于医学领域的洁净手术室，用于科研领域的实验室及洁净室等。空气过滤的一项重要目的是去除空气(气体)中的颗粒物(例如，灰尘、沙土、花粉、细菌)。目前，空气中颗粒物去除技术主要有机械过滤、吸附、静电除尘、负离子和等离子体法及静电驻极过滤等。在机械过滤的方案中，滤膜层基于扩散效应、拦截效应、惯性效应、筛效应等多种机制对空气中的颗粒物实现捕获。对机械过滤方案而言，过滤器的滤材(滤芯)是获得良好过滤效果的关键因素之一。现有技术包括多种方案来制造滤材。典型的滤材包括作为基材层的纤维纸层和其他层(如滤膜层)。纤维纸层的具体示例可包括涤纶(PET)纤维层，聚丙烯(PP)纤维层，木浆纤维层等。技术实现要素：本发明旨在提供一种复合滤材，其具有改进的纤维纸层。具体而言，改进的纤维纸层相比纯涤纶纸层具有更好的热稳定性和透气性，相比纯木浆纤维层具有增强的纸张强度，体现出更好的撕裂强度、抗张性能和伸长率。同时这种改进的纤维纸层具有环境友好的特点。根据本发明的一个方面，提出一种复合滤材，包括：基材层；以及设置在所述基材层上的一个或多个滤膜层，其中所述基材层为混合纤维纸层，所述混合纤维纸层包括木浆纤维和合成纤维。根据本发明的一个方面，前述的复合滤材中，所述合成纤维包括涤纶纤维和聚丙烯纤维。根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述混合纤维纸层中木浆纤维的含量为混合纤维纸层的质量的5％－95％。根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述木浆纤维包括以下中的至少一项：马尾松、落叶松、红松、云杉等针叶木浆纤维或桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等阔叶木浆纤维。根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述混合纤维纸层的定量为100g/m2～1050g/m2，厚度为0.1mm-2.5mm。根据本发明的一个方面，前述的诸种复合滤材中，所述一个或多个滤膜层包括覆合在所述混合纤维纸上的聚四氟乙烯微孔薄膜，所述聚四氟乙烯微孔薄膜的孔隙率为65％-95％，平均孔径为0.005um-3.5um，厚度为0.5um-8.5um。根据本发明的一个方面，提出一种制造复合滤材的方法，包括：制备混合纤维纸层，所述混合纤维纸层包括木浆纤维和合成纤维；以及将所述混合纤维纸层和一个或多个滤膜层组合为复合滤材。根据本发明的一个方面，前述的方法中，所述合成纤维为涤纶纤维或聚丙烯纤维。根据本发明的一个方面，前述的诸种方法中，所述一个或多个滤膜层包括聚四氟乙烯微孔薄膜，所述聚四氟乙烯微孔薄膜的孔隙率为65％-95％，平均孔径为0.005um-3.5um，厚度为0.5um-8.5um；所述木浆纤维包括以下中的至少一项：马尾松、落叶松、红松、云杉等针叶木浆纤维或桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等阔叶木浆纤维。根据本发明的一个方面，前述的诸种方法中，将所述混合纤维纸层和一个或多个滤膜层组合为复合滤材的步骤包括：在所述混合纤维纸层上通过热压工艺或胶粘工艺覆合聚四氟乙烯微孔薄膜，其中所述热压工艺的热压温度为85℃-225℃，热压压力为0.05MPa-10.0MPa，覆合的速度为0.005m/m-15.0m/m，所述胶粘工艺为点胶或涂胶。附图说明包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的 作用。附图中：图1为根据本发明的实施例的复合滤材的示意图。图2为根据本发明的实施例的制造复合滤材的方法的示意图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。复合滤材的示例结构参考图1，其示出根据本发明的实施例的复合滤材100的示意图。如图所示，复合滤材100包括基材层，例如，纤维纸层101，其主要起到支撑层的作用。在某些实现场景中，纤维纸层101亦被称为“滤纸”。进一步，如图1所示，复合滤材100包括滤膜层102，滤膜层102包括，例如，聚四氟乙烯PTFE微孔膜。示例性的PTFE微孔膜可具有具有三维网状的多孔结构。例如，PTFE微孔膜可为一种具有多孔结构的膨体聚四氟乙烯(expendedPTFE)立体拉伸薄膜。膨体聚四氟乙烯由聚四氟乙烯树脂经拉伸等特殊加工方法制成，富有弹性和柔韧性，具有微细纤维连接而形成的三维网状结构。作为示例，PTFE微孔膜的孔隙率可为65％-95％。作为示例，PTFE微孔膜的平均孔径可为0.005um-3.5um。作为示例，PTFE微孔膜厚度可为0.5um-8.5um。然而，需指出的是本发明并不要求滤膜层102必须为PTFE微孔膜，其也可以是其他起到微粒过滤作用的滤膜层。根据本发明的实施例，复合滤材100中的纤维纸层101可为混合纤维纸层。具体而言，纤维纸层101不是常规的合成纤维层或木浆纤维层，而是由木浆纤维和涤纶纤维混合制得的混合纤维纸层。涤纶纤维是指由有机二元酸和二元醇缩聚而成的涤纶高分子材料经纺丝所得的合成纤维。作为示例，混合纤维纸层101中的木浆纤维的含量为混合纤维纸层101的质量的5％－95％。对木浆纤 维的来源不作限制，作为示例，木浆纤维可包括以下中的至少一项：马尾松、落叶松、红松、云杉等针叶木浆纤维或桦木、杨木、椴木、桉木、枫木等阔叶木浆纤维。作为示例，混合纤维纸层101中的涤纶纤维为可以为涤纶长纤维，也可以是聚酯短纤维。作为示例，混合纤维纸层101的纸板定量为为100g/m2～1050g/m2，厚度为0.1mm-2.5mm。本发明对混合纤维纸层101的纸板形式不作限制。作为示例，混合纤维纸层101的纸板可以是平板型，也可以是瓦楞型。混合纤维纸层101和滤膜层102通过适当方式结合在一起。例如，在混合纤维纸层101层表面通过热压或胶粘的工艺方式覆合一层PTFE微孔膜。在采取胶粘工艺的情况下，可以采用点胶或涂胶的方式。根据本发明实施例的复合滤材100通过采取由涤纶纤维和木浆纤维混合而成的混合纤维纸层101，改善了复合滤材100的性能。在采取涤纶纤维和木浆纤维混合的实施例中，涤纶纤维具有化学性能稳定、纤维细度大、强度高、热收缩性好，抗静电性好等特点，木浆纤维则具有透气性好的优势，混合纤维纸层101在相当程度上利用了涤纶纤维和木浆纤维二者的优势，弥补了各自的不足。表1示出了根据本发明的复合滤材与常规的采用纯涤纶纸层为基材的滤材的对比。可以看出，在相同克重情况下，二者实现相同的过滤效率，但本发明的复合滤材的阻力更低(透气性更好)。项目复合木浆纤维滤纸纯涤纶复合滤纸克重，g/㎡130130过滤效率，(％，PM0.3)99.99599.995阻力，(32L/min)89.3Pa156.7Pa表1以上的实施例给出涤纶纤维和木浆纤维混合的实现方式。然而，本发明不限于此。在替代性的实施方式中，也可以采取本领域使用的其他合成纤维，例如，PP(聚丙烯)纤维。复合滤材的示例制作工艺图2示出根据本发明的实施例的制作复合滤材的方法。如图2所示，在步骤201，提供滤膜层。步骤201的“提供”应作广义的 解释，其可包括提供商业可用的滤膜层，或根据需要制备滤膜层。在步骤202，提供混合纤维纸层。步骤202的“提供”应作广义的解释，其可包括提供商业可用的混合纤维纸层，或制备混合纤维纸层。在制备混合纤维纸层的过程中，将涤纶纤维与木浆纤维按照所需比例进行配比，从而制得混合纤维纸层。在步骤203，将混合纤维纸层和滤膜层组合为复合滤材。可通过适当的粘结机制将混合纤维纸层和滤膜层相结合。例如，通过热压或胶粘的工艺方式在混合纤维纸层101层表面覆合一层PTFE微孔膜。在在采取热压工艺时，热压温度可为85℃-225℃，热压压力可为0.05MPa-10.0MPa，覆合的速度为0.005m/m-15.0m/m。采取胶粘工艺的情况下，可以采用点胶或涂胶的方式。需再次指出的是，以上仅为示例，也可以选择本领域已知的其他粘结方式。上述工艺中，尽管先于步骤202描述了步骤201，但本领域技术人员应理解，步骤201和步骤202可以采取其他的工艺时序，例如，步骤202先于步骤201，或步骤201与步骤202同时进行。这些本领域技术人员可预想的时序变换均落入本发明的范围中。实验例实验例1将孔隙率为65％、平均孔径0.35um、厚度为0.5um的聚四氟乙烯微孔膜与克重为550g的、红松木浆纤维含量为55％的混合纤维纸层，在热压温度100℃、压力0.25MPa、覆合速度0.5m/m的条件下进行热压覆合。制得的混合纤维覆合聚四氟乙烯微孔膜复合滤材，其PM0.3过滤效率99.98％，径向强力320.2N，纬向强力192.8N。实验例2将孔隙率为75％、平均孔径1.35um、厚度为5.5um的聚四氟乙烯微孔膜与克重为750g的、枫木木浆纤维含量为75％的混合纤维纸层，在热压温度120℃、压力0.75MPa、覆合速度5m/m的条件下进行热压覆合。制得的混合纤维覆合聚四氟乙烯微孔膜复合滤材，其PM0.3过滤效率99.95％，径向强力310.2N，纬向强力198.7N。实验例3将孔隙率为85％、平均孔径2.35um、厚度为7.5um的聚四氟乙烯微孔膜与 克重为1000g的、椴木木浆纤维含量为85％的混合纤维纸层，在热压温度160℃、压力1.25MPa、覆合速度10m/m的条件下进行热压覆合。制得的混合纤维覆合聚四氟乙烯微孔膜复合滤材，其PM0.3过滤效率99.83％，径向强力330.2N，纬向强力202.8N。结合以上的实施例和实验例，可看出本发明相对现有技术实现以下改进：a.本发明和使用涤纶纤维的纸质滤材相比具有更好的热稳定性和透气性；b.本发明所用的涤纶纤维和木浆纤维交互混合的形式扩大了纸质滤材在空气过滤领域的使用范围。本发明的混合纤维纸质滤材在获得同样过滤效率的基础上可提高滤材的撕裂强度、抗张性能和伸长率性能。c.本发明的混合纤维纸质滤材在撕裂强度、抗张性能和伸长率方面与传统纯木浆纤维的特种纸相当或优于传统纯木浆纤维特种纸。产业应用性本发明的复合滤材及其制作工艺适用于需求空气洁净度的各种领域，包括但不限于：电子通信设备的防尘，燃气轮机等机械设备的空气过滤，防尘洁净车间和洁净厂房，洁净手术室，科研实验室及洁净室等。当前第1页1 2 3