一种驻极体过滤材料及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种驻极体过滤材料及其生产方法，包括以下步骤：梳理铺网；针刺加固；第一次超声波洗涤；压轧；第二次超声波洗涤；烘干；烧毛压光；浸渍整理；烘干。本发明依据驻极体材料的特点并结合非织造材料结构的特殊性，将二者生产工艺相结合，利用机械阻隔和静电吸附双重机制捕获微细颗粒物，相对于单纯靠机械阻隔来过滤微细颗粒物的普通过滤材料，可以快速形成滤饼，具有更高的过滤效率。
【专利说明】
一种驻极体过滤材料及其生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种环保材料的制备方法，尤其涉及的是一种驻极体过滤材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002]由于我国工业的快速发展，产生了大量的废气、烟尘，加剧了大气污染，雾霾天气产生的频率越来越高，范围越来越大，几乎覆盖了我国大部分区域。大气中直径小于2.5的颗粒污染物(PM2.5)吸入体内后会直接进入支气管，引发包括哮喘、支气管炎、尘肺和心血管病等疾病，对人们的身体健康造成了巨大危害，已引起世界各国的严重关注。
[0003]驻极体是具有长期储存电荷功能的电介质材料，具有在无外电场的条件下能自身产生静电作用力的特性。普通的纤维过滤材料主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等机械阻挡作用来过滤空气中的微粒，因此对粒径小于Ιμπι的粒子过滤效果不理想。只有当过滤材料纤维十分细小和密实时才能高效地捕获这些微小的颗粒，这导致过滤材料空气阻力增大，进而导致空气过滤器运行能耗和成本增加。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种驻极体过滤材料及其生产方法，实现对微细颗粒物的有效过滤。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤:
[0006](I)梳理铺网
[0007]将上层纤维和下层纤维分别梳理整齐，然后将上层纤维和下层纤维分别铺设在基布的上下；
[0008](2)针刺加固
[0009]利用刺针对上层和下层纤维进行反复穿刺进行加固得到复合层；
[0010](3)第一次超声波洗涤
[0011]将加固后复合层进行常温超声波洗涤，洗涤时间4?8min，超声波功率为3kw以上；
[0012](4)压乳
[0013]将洗涤后的复合层压乳至厚度为1.5?2.5mm;
[0014](5)第二次超声波洗涤
[0015]将压乳后的复合层进行第二次常温超声波洗涤，洗涤时间4?8min，超声波功率为3kw以上；
[0016](6)烘干
[0017]将第二次超声波洗涤后的复合层烘干，160?200°C下烘干，然后采用冷风负压降温，降温时间小于等于2min;
[0018](7)烧毛压光
[0019]采用电晕驻极工艺对烘干后的复合层进行烧毛压光处理，烧毛的速度为8?18.6m/min，压光温度高于纤维的玻璃化温度且低于纤维的软化点温度；
[0020](8)浸渍整理
[0021 ]将烧毛压光后的复合层进行浸渍处理；
[0022](9)烘干
[0023]采用电晕驻极工艺进行烘干处理制得驻极体过滤材料。
[0024]所述上层纤维和下层纤维选自亚克力、PPS、P84、PTFE中的一种或多种混合物。可以实现极好的吸附效果。
[0025]作为本发明的优选方式之一，所述基布选自PTFE、PPS、涤纶中的一种或多种混合物。
[0026]所述步骤(2)中，所述穿刺包括依次进行的三道工序，依次为预针刺、主针刺和修面针刺;所述预针刺针频500?700针/min，针刺深度9?13mm;主针刺针频750?950针/min，针刺深度8?1mm;修面针频850?950针/min，针刺深度5?9mm。通过多次针刺穿刺，能够得到较为致密的复合层。
[0027]所述步骤(3)中，第一次超声波洗涤中在蒸馏水中添加0.8?lg/L的JFC渗透剂和质量比2?5%的纺织用表面活性剂。
[0028]作为本发明的优选方式之一，所述步骤(5)中，第二次超声波洗涤在蒸馏水中进行。
[0029]作为本发明的优选方式之一，所述步骤(8)中，所述浸渍处理选用防水剂、PTFE乳液整理剂和PTFE复合整理剂中的一种。可以根据产品的要求选用适当的浸渍处理。
[0030]所述步骤(7)和步骤(9)中，电晕驻极工艺通过高压静电发生仪实现，所述高压静电发生仪的正极和负极分别加设在复合层的上层和下层，所述高压静电发生仪的工作电压23?30kv;电晕距离40?55cm。
[0031]所述步骤(9)中，烘干温度由低到高再到低，温度范围在180°C到纤维软化点的温度之间。
[0032]一种如所述的生产方法生产的驻极体过滤材料。
[0033]驻极体纤维通常带有几百至上千伏电压，而纤维的间隙非常小，从而形成了无数个无源电极，电极间电场达几十MV/m甚至更高，等效面电荷密度高达90nC/cm2。因此，驻极体空气过滤材料除原有的机械阻挡作用外，还依靠静电力直接吸引空气中的带电微粒并将其捕获，或诱导空气中的中性微粒产生极性再将其捕获，从而更有效地过滤空气中的亚微米粒子，在不增加空气阻力的情况下显著提高过滤效率。
[0034]本发明相比现有技术具有以下优点:本发明依据驻极体材料的特点并结合非织造材料结构的特殊性，将二者的生产工艺相结合，利用机械阻隔和静电吸附双重机制捕获微细颗粒物，相对于单纯靠机械阻隔来过滤微细颗粒物的普通过滤材料，可以快速形成滤饼，具有更高的过滤效率。
【附图说明】
[0035]图1是电晕驻极的工作示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0037]实施例1
[0038]本实施例包括以下步骤:
[0039](I)梳理铺网
[0040]将上层纤维和下层纤维分别梳理整齐，然后将上层纤维和下层纤维分别铺设在基布的上下;本实施例的上层纤维和下层纤维选自PPS，基布选自PTFE;
[0041 ] (2)针刺加固
[0042]利用刺针对上层和下层纤维进行反复穿刺进行加固得到复合层，穿刺包括依次进行的三道工序，依次为预针刺、主针刺和修面针刺;所述预针刺针频700针/min，针刺深度13mm ；主针刺针频950针/min，针刺深度I Omm ；修面针频950针/min，针刺深度9mm ；
[0043](3)第一次超声波洗涤
[0044]将加固后复合层进行超声波洗涤，洗涤时间Smin，超声波功率为3kw以上，第一次超声波洗涤中在蒸馏水中添加0.8?lg/L的JFC渗透剂和质量比5 %的纺织用表面活性剂；本实施例的表面活性剂为十六烷基磺酸钠。
[0045](4)压乳
[0046]将洗涤后的复合层压乳至厚度为2.5_;
[0047](5)第二次超声波洗涤
[0048]将压乳后的复合层进行第二次超声波洗涤，常温洗涤，洗涤时间8min，超声波功率为3kw以上；
[0049](6)烘干
[0050]将第二次超声波洗涤后的复合层烘干，第二次超声波洗涤在蒸馏水中进行，在200°C下烘干，然后采用冷风负压降温，降温时间小于等于2min;冷风负压降温能够防止空气干燥，降温效果好；
[0051](7)烧毛压光
[0052]采用电晕驻极工艺对烘干后的复合层进行烧毛压光处理，烧毛的速度为18.6m/min，压光温度高于纤维的玻璃化温度且低于纤维的软化点温度;如图1所示，电晕驻极工艺通过高压静电发生仪I实现，所述高压静电发生仪I的正极和负极分别加设在复合层2的上层和下层，所述高压静电发生仪I的工作电压23kv;电晕距离40cm;
[0053](8)浸渍整理
[0054]将烧毛压光后的复合层2进行浸渍处理，所述浸渍处理选用防水剂；
[0055](9)烘干
[0056]采用电晕驻极工艺进行烘干处理制得驻极体过滤材料，高压静电发生仪I的工作电压30kv;电晕距离55cm，烘干温度由低到高再到低，温度范围在180°C到纤维软化点的温度之间。
[0057]实施例2
[0058]本实施例包括以下步骤:
[0059](I)梳理铺网
[0060]将上层纤维和下层纤维分别梳理整齐，然后将上层纤维和下层纤维分别铺设在基布的上下;本实施例的上层纤维和下层纤维选自亚克力，基布选自涤纶；
[0061 ] (2)针刺加固
[0062]利用刺针对上层和下层纤维进行反复穿刺进行加固得到复合层，穿刺包括依次进行的三道工序，依次为预针刺、主针刺和修面针刺;所述预针刺针频600针/min，针刺深度1mm ；主针刺针频800针/min，针刺深度9mm ；修面针频900针/min，针刺深度8mm ；
[0063](3)第一次超声波洗涤
[0064]将加固后复合层进行超声波洗涤，洗涤时间5min，超声波功率为3kw以上，第一次超声波洗涤中在蒸馏水中添加0.8?lg/L的JFC渗透剂和质量比4%的纺织用表面活性剂，本实施例的表面活性剂为SDBS十二烷基苯磺酸钠；
[0065](4)压乳
[0066]将洗涤后的复合层压乳至厚度为2_;
[0067](5)第二次超声波洗涤
[0068]将压乳后的复合层进行第二次超声波洗涤，洗涤时间5min，超声波功率为3kw以上;
[0069](6)烘干
[0070]将第二次超声波洗涤后的复合层烘干，第二次超声波洗涤在蒸馏水中进行，在180°C下烘干，然后采用冷风负压降温，降温时间小于等于2min;
[0071](7)烧毛压光
[0072]采用电晕驻极工艺对烘干后的复合层进行烧毛压光处理，烧毛的速度为15m/min，压光温度高于纤维的玻璃化温度且低于纤维的软化点温度;如图1所示，电晕驻极工艺通过高压静电发生仪I实现，所述高压静电发生仪I的正极和负极分别加设在复合层2的上层和下层，所述高压静电发生仪I的工作电压30kv;电晕距离55m;
[0073](8)浸渍整理
[0074]将烧毛压光后的复合层2进行浸渍处理，所述浸渍处理选用PTFE复合整理剂；
[0075](9)烘干
[0076]采用电晕驻极工艺进行烘干处理制得驻极体过滤材料，高压静电发生仪I的工作电压30kv;电晕距离55cm，烘干温度由低到高再到低，温度范围在180°C到纤维软化点的温度之间。
[0077]实施例3
[0078]本实施例包括以下步骤:
[0079](I)梳理铺网
[0080]将上层纤维和下层纤维分别梳理整齐，然后将上层纤维和下层纤维分别铺设在基布的上下;本实施例的上层纤维和下层纤维选自PTFE，基布选自涤纶；
[0081 ] (2)针刺加固
[0082]利用刺针对上层和下层纤维进行反复穿刺进行加固得到复合层，穿刺包括依次进行的三道工序，依次为预针刺、主针刺和修面针刺;所述预针刺针频500针/min，针刺深度9mm ；主针刺针频750针/min，针刺深度8_ ；修面针频850针/min，针刺深度5_ ；
[0083](3)第一次超声波洗涤
[0084]将加固后复合层进行超声波洗涤，洗涤时间4min，超声波功率为3kw以上，第一次超声波洗涤中在蒸馏水中添加0.8?lg/L的JFC渗透剂和质量比2%的纺织用表面活性剂，本实施例的表面活性剂为SDBS十二烷基苯磺酸钠；
[0085](4)压乳
[0086]将洗涤后的复合层压乳至厚度为1.5mm;
[0087](5)第二次超声波洗涤
[0088]将压乳后的复合层进行第二次超声波洗涤，洗涤时间4min，超声波功率为3kw以上;
[0089](6)烘干
[0090]将第二次超声波洗涤后的复合层烘干，第二次超声波洗涤在蒸馏水中进行，在160°C下烘干，然后采用冷风负压降温，降温时间小于等于2min;
[0091](7)烧毛压光
[0092]采用电晕驻极工艺对烘干后的复合层进行烧毛压光处理，烧毛的速度为8m/min，压光温度高于纤维的玻璃化温度且低于纤维的软化点温度;如图1所示，电晕驻极工艺通过高压静电发生仪I实现，所述高压静电发生仪I的正极和负极分别加设在复合层2的上层和下层，所述高压静电发生仪I的工作电压25kv;电晕距离50cm;
[0093](8)浸渍整理
[0094]将烧毛压光后的复合层2进行浸渍处理，所述浸渍处理选用PTFE乳液整理剂；
[0095](9)烘干
[0096]采用电晕驻极工艺进行烘干处理制得驻极体过滤材料，高压静电发生仪I的工作电压25kv;电晕距离50cm，烘干温度由低到高再到低，温度范围在180°C到纤维软化点的温度之间。
[0097]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)梳理铺网 将上层纤维和下层纤维分别梳理整齐，然后将上层纤维和下层纤维分别铺设在基布的上下； (2)针刺加固 利用刺针对上层和下层纤维进行反复穿刺进行加固得到复合层； (3)第一次超声波洗涤 将加固后复合层进行常温超声波洗涤，洗涤时间4?Smin，超声波功率为3kw以上； (4)压乳 将洗涤后的复合层压乳至厚度为1.5?2.5mm; (5)第二次超声波洗涤 将压乳后的复合层进行第二次常温超声波洗涤，洗涤时间4?8min，超声波功率为3kw以上； (6)烘干 将第二次超声波洗涤后的复合层烘干，160?200°C下烘干，然后采用冷风负压降温，降温时间小于等于2min; (7)烧毛压光 采用电晕驻极工艺对烘干后的复合层进行烧毛压光处理，烧毛的速度为8?18.6m/min，压光温度高于纤维的玻璃化温度且低于纤维的软化点温度； (8)浸渍整理 将烧毛压光后的复合层进行浸渍处理； (9)烘干 采用电晕驻极工艺进行烘干处理制得驻极体过滤材料。2.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述上层纤维和下层纤维选自亚克力、PPS、P84、PTFE中的一种或多种混合物。3.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述基布选自PTFE、PPS、涤纶中的一种或多种混合物。4.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述穿刺包括依次进行的三道工序，依次为预针刺、主针刺和修面针刺;所述预针刺针频500?700针/min，针刺深度9?13mm;主针刺针频750?950针/min，针刺深度8?1mm;修面针频850?950针/min，针刺深度5?9mm。5.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第一次超声波洗涤中在蒸馏水中添加0.8?lg/L的JFC渗透剂和质量比2?5%的纺织用表面活性剂。6.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(5)中，第二次超声波洗涤在蒸馏水中进行。7.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(8)中，所述浸渍处理选用防水剂、PTFE乳液整理剂和PTFE复合整理剂中的一种。8.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(7)和步骤(9)中，电晕驻极工艺通过高压静电发生仪实现，所述高压静电发生仪的正极和负极分别加设在复合层的上层和下层，所述高压静电发生仪的工作电压23?30kv;电晕距离40?55cm09.根据权利要求1所述的一种驻极体过滤材料的生产方法，其特征在于，所述步骤(9)中，烘干温度由低到高再到低，温度范围在180°C到纤维软化点的温度之间。10.一种如权利要求1?9任一项所述的生产方法生产的驻极体过滤材料。
【文档编号】B01D39/16GK105854418SQ201610313219
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】刘海, 徐辉, 刘江峰
【申请人】安徽元琛环保科技股份有限公司