一種針刺靜電濾棉的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種針刺靜電濾棉，包括針刺無紡層，在所述針刺無紡層的上表面、下表面中的任一面或兩面上設一層紡粘無紡布。本實用新型對針刺棉進行復合，增強針刺棉的抗風壓能力，直到支撐作用；本實用新型在針刺棉上施加高密度靜電荷，不但大大提高了過濾效率，使過濾效率能提高至98%以上，而且極大地降低了過濾阻力，使過濾阻力能降至7Pa以下。經此處理后的針刺靜電濾棉，具有過濾效率高、過濾阻力超低和壽命長的突出特點，并且經緯向強力和耐磨等物理性能優(yōu)異，大大優(yōu)異于目前常用的熔噴靜電濾棉。
【專利說明】一種針刺靜電濾棉
【技術領域】
[0001]本實用新型屬空氣凈化領域，所涉及的是一種針刺靜電濾棉，具體說一種針刺靜電過濾材料。
【背景技術】
[0002]人的一生至少有80%以上的時間是在室內度過的。隨著人們生活水平的提高與科技快速發(fā)展，人們對室內空氣質量提出了更高的要求，空氣凈化器、吸塵器、口罩和空調等室內和局部凈化產品成為了家庭日常必需品。濾料作為以上產品的核心部件，它要具備高過濾效率、低阻力和較高的容塵量。
[0003]聚丙烯纖維由于具有吸濕性小、不霉不蛀、良好的耐磨性能和優(yōu)異的耐腐蝕性能，以及低廉的成本，受到家用過慮行業(yè)的青睞，業(yè)已成為常用的主流過濾材料。熔噴過濾布憑借極細的纖維細度(可達Ιμπι)、三維微孔結構，成為亞高效及以上級別的主打濾料，而經過電暈駐極使熔噴過濾材料中的超細纖維帶上靜電荷，使熔噴過濾材料超細纖維過濾再疊加靜電吸附過濾，成為高效過濾材料的核心。但熔噴過濾材料有兩個無法解決的缺陷:一是過濾阻力很大；二是其強度很低，基本無強力。由于熔噴過濾材料憑借其超細纖維捕捉塵粒，過濾阻力隨著過濾效率增大而增大，因此，要保證較高的過濾效率，則其過濾阻力一定偏大。而在強度改善上:專利CN101432334A介紹了一種在聚酯原料中添加一定比例的環(huán)族或芳族粒子來提高熔噴材料的強度；中國專利CN202202113U、CN102847374A采用熔噴布與紡粘無紡布復合的形式，以改善熔噴材料強度的不足問題。
[0004]普通蓬松針刺濾料具有較大的孔隙、較高的孔隙率、內部結構呈三維立體形狀、過濾阻力極小等優(yōu)點，但其過濾效率較差，只能應用于初效過濾上而不能應用于中高效過濾器中。本實用新型選用特殊的纖維原料，采用針刺工藝制作出針刺無紡基布，利用非均勻電場引起空氣局部擊穿，瞬時高壓電暈放電所產生的離子束會轟擊電介質并使它帶上電荷，含塵氣流中的塵粒通過濾料時會被帶上一定的電荷，由于異性電荷相吸而被捕捉到濾料的纖維上。
實用新型內容
[0005]為了解決熔噴過濾材料高效卻不低阻、普通針刺濾料低阻卻不高效的難題，，本實用新型的目的在于提供一種過濾效率高，阻力卻極小，并具有一定強度的針刺靜電濾棉。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為:
[0007]—種針刺靜電濾棉，包括針刺無紡層，在所述針刺無紡層的上表面、下表面中的任一面或兩面上設一層紡粘無紡布。
[0008]進一步地，在所述針刺無紡層為靜電針刺無紡纖維層。
[0009]進一步地，所述靜電針刺無紡纖維層中的纖維的細度范圍為1.0-3.5dtex，單根纖維直徑在9-18 μ m,纖維長度30_60mm。
[0010]進一步地，所述纖維截面形狀為扁平狀結構。這種結構一方面有利于提高纖維的表面積，提高纖維表面電荷，有利于儲存電荷保持長久穩(wěn)定，相應地也增加靜電吸附效率；另一方面增加灰塵與纖維的接觸面積，提高物理攔截效率和增強重力沉降作用。
[0011 ] 有益效果:與現有產品相比的優(yōu)勢:
[0012]現有市場上的濾棉，以熔噴濾棉和針刺濾棉居多，而此兩類濾棉各自存有性能弱點。熔噴過濾棉是依靠其單位面積內纖維根數多來攔截塵埃，濾棉本身由細度1-3 μ m的超細纖維組成，因此其過濾效率較高，但過濾阻力更大，容塵量也有限，強度較差。針刺濾棉是靠針刺來固結，由于存在三維立體結構，單位容塵量較大，強度和伸長性也較好，但由于濾棉上存在刺針眼大，造成濾棉孔隙大、孔隙率高，這固然使阻力較小，但其過濾效率也較差，一般用于初效過濾場合。
[0013]本實用新型靜電濾棉與熔噴過濾棉相比，過濾阻力遠遠小于熔噴過濾棉，并且強度和伸長性遠高于熔噴過濾棉；與針刺濾棉相比，本實用新型靜電濾棉上每根纖維均帶有靜電荷，通過靜電吸附塵埃作用，其過濾效率也遠高于針剌濾棉。
[0014]與現有生產技術相比的優(yōu)勢:本實用新型采用針刺工藝與電暈放電的工序，創(chuàng)造性地開發(fā)出針刺靜電濾棉。本實用新型工藝創(chuàng)造性地在針刺工藝之后施加電暈放電工藝，使針刺無紡濾棉上帶上靜電，克服了由于針刺刺針針眼過大而造成的過濾效率低的問題，同時保留了針剌濾棉過濾阻力極小、容塵量較大、強度與伸長較好的優(yōu)點。
[0015]一般而言，過濾效率與過濾阻力是一對矛盾體，過濾效率高則過濾阻力就會大，過濾阻力小，其過濾效率就會小。本實用新型針刺靜電濾棉實現了高過濾效率、低過濾阻力、大容塵量等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型針刺靜電濾棉單層紡粘無紡布復合的結構示意圖。
[0017]圖2為本實用新型針刺靜電濾棉雙層紡粘無紡布復合的結構示意圖。
[0018]圖3為本實用新型靜電無紡層的纖維帶電效果示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過具體的實施例對本實用新型進一步說明，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干變型和改進，這些也應視為屬于本實用新型的保護范圍。
[0020]如圖1至圖3所示，一種針刺靜電濾棉，包括針刺無紡層I，在所述針刺無紡層I的上表面、下表面中的任一面或兩面上設一層紡粘無紡布2。
[0021]其中，所述針刺無紡層I為靜電針刺無紡纖維層；所述靜電針刺無紡纖維層中的纖維的細度范圍為1.0-3.5dtex，單根纖維直徑在9-18 μ m，纖維長度30_60mm ;所述纖維截面形狀為扁平狀結構。
[0022]上述針刺靜電濾棉的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0023]I)針刺無紡層的制作:將聚丙烯短切纖維依次經過開松混合、梳理、鋪網，制成較為蓬松的聚丙綸纖網，然后再經多道針刺加固成針刺無紡層，所述針刺無紡層的克重為30-300g / τα ；
[0024]2)烘燥工藝:將步驟I)得到的針刺無紡層先進行預烘，然后再進行烘焙，即得到針刺濾棉；
[0025]3)靜電施加工藝:將經過步驟2)處理過的針刺濾棉通過一個或幾個連續(xù)的高壓電暈放電電場，電壓在30-80KV，放電時間保持在1-10S ；
[0026]4)裁剪卷裝:將經過步驟3)靜電處理過的針刺濾棉按要求尺寸裁剪，卷繞成針刺濾棉卷；
[0027]5)紡粘無紡布的制作:選用細度范圍為2-3D的聚丙烯長絲為原料，克重在10-50g / m2 ;采用常規(guī)方法制成紡粘無紡布卷；亦可選用有不同花紋的熱軋紡粘無紡布，以增強靜電濾棉表面花紋；
[0028]6)復合工藝:由兩個導布架分別引導紡粘無紡布卷和針刺濾棉卷，然后按
3-20m / min速度將針刺濾棉和紡粘無紡布并合，同時保證紡粘無紡布在針刺濾棉的下面。
[0029]在步驟I)中制作針刺無紡層時，工作溫度控制在22-26°C，濕度控制在50-60%RH。
[0030]在步驟2)中，預烘溫度為30-50°C，焙烘溫度為40-80°C，烘燥時間為l_5min。
[0031]在步驟2)中，針刺密度決定著產品的強度，針刺密度的選擇要與克重、強力要求、表面效果相一致。針剌密度在150-750刺/ cm2較為適合。
[0032]步驟3)為本實用新型的另一重要工藝，它是直接對制成的針刺濾棉進行施加靜電工序。主要有三個參數:
[0033]1、電場電壓:若電壓小，則電勢就小，處于電場中纖維表面上面的自由電荷就不會向纖維的另一端移動，即在纖維上形成的微電場也較弱；反之，電壓過大，則容易擊穿纖維電場，造成纖維無法帶上電荷。本實用新型中電場應有至多三個，每個電場電壓應在30-80KV。
[0034]2、放電時間:如放電時間短，則達不到預定的帶電效果；如放電時間過長，則影響生產效率，造成生產能力浪費。本實用新型中所用的放電時間應保持在1-10S。
[0035]3、濾棉與電場的距離:濾棉是以一定速度通過高壓電場，如果濾棉離電場距離近，則在生產中容易碰到電極；若太遠則施加靜電效果較弱。本實用新型中濾棉與電場的距離控制在3-30cm范圍內。
[0036]下面通過實施例具體闡述本實用新型。
[0037]實施例1:一種針刺靜電濾棉的制備方法，該方法包括如下步驟:
[0038]I)針刺無紡層制作:將聚丙烯短切纖維依次經過開松混合、梳理、鋪網，制成較為蓬松的聚丙綸纖網，聚丙綸纖網的克重為35g / m2，縱向纖維取向度在87，縱橫向強度比在
2.9 ;然后再經二道針刺對聚丙綸纖網進行正反面加工，針刺密度155刺/ cm2’加固成針刺無紡層，制作車間的工作溫度控制在22-26°C，濕度控制在50-60% RH。
[0039]2)烘燥工藝:將步驟I)得到的針刺無紡層先進行預烘，然后再進行烘焙，即得到針刺濾棉；其中預烘溫度為30°C，焙烘溫度為40°C，烘燥時間為lmin。
[0040]3)將經過步驟2)處理過的針刺濾棉通過一個高壓電暈放電電場，電壓在35KV，放電時間保持在1S，通過電場的布與電場的高壓線距離要嚴格控制在3.5cm范圍內；
[0041]4)裁剪卷裝:將經過步驟3)靜電處理過的針刺濾棉按要求尺寸裁剪，卷繞成針刺濾棉卷；
[0042]5)紡粘無紡布的制作:選用細度范圍為2-3D的聚丙烯長絲為原料，克重在IOg/m2 ;制成紡粘無紡布卷；亦可選用有不同花紋的熱軋紡粘無紡布，以增強靜電濾棉表面花紋；市場上有售。
[0043]6)復合工藝:由兩個導布架分別引導紡粘無紡布卷和針刺濾棉卷，按19.5m / min
速度并合。
[0044]利用本實例制得的針刺靜電濾棉，過濾效率為42%，過濾阻力為0.5Pa，容塵量為135g / m2。
[0045]實施例2:
[0046]I)針刺無紡層制作:將聚丙烯短切纖維依次經過開松混合、梳理、鋪網，制成較為蓬松的聚丙綸纖網，制成的聚丙綸纖網克重為85，縱向纖維取向度在76，縱橫向強度比在
2.5。然后再經二道針刺對聚丙綸纖網進行正反面加工，針刺密度206刺/cm2’加固成針刺無紡層，制作車間的工作溫度控制在22-26°C，濕度控制在50-60% RH。
[0047]2)烘燥工藝:將步驟I)得到的針刺無紡層先進行預烘，然后再進行烘焙，即得到針刺濾棉；其中預烘溫度為40°C，焙烘溫度為50°C，烘燥時間為2min。
[0048]3)將經過步驟2)處理過的針刺濾棉通過一個高壓電暈放電電場，電壓在46KV，放電時間保持在3S，通過電場的布與電場的高壓線距離要嚴格控制在7cm ；
[0049]4)裁剪卷裝:將經過步驟3)靜電處理過的針刺濾棉按要求尺寸裁剪，卷繞成針刺濾棉卷；
[0050]5)紡粘無紡布的制作:選用細度范圍為2-3D的聚丙烯長絲為原料，克重在15g/m2 ;制成紡粘無紡布卷；亦可選用有不同花紋的熱軋紡粘無紡布，以增強靜電濾棉表面花紋；市場上有售。
[0051]6)復合工藝:由兩個導布架分別引導紡粘無紡布卷和針刺濾棉卷,按14m / min速度并合。
[0052]利用本實例制得的針刺靜電濾棉，過濾效率為74%，過濾阻力為IPa，容塵量為362g / m2。
[0053]實施例3:
[0054]I)針刺無紡層制作:將聚丙烯短切纖維依次經過開松混合、梳理、鋪網，制成較為蓬松的聚丙綸纖網，制成的聚丙綸纖網克重為180，縱向纖維取向度在45，縱橫向強度比在
1.6。然后再經二道針刺對聚丙綸纖網進行正反面加工，針刺密度438刺/cm2’加固成針刺無紡層，制作車間的工作溫度控制在22-26°C，濕度控制在50-60% RH。
[0055]2)烘燥工藝:將步驟I)得到的針刺無紡層先進行預烘，然后再進行烘焙，即得到針刺濾棉；其中預烘溫度為50°C，焙烘溫度為65°C，烘燥時間為3min。
[0056]3)將經過步驟2)處理過的針刺濾棉通過一個高壓電暈放電電場，電壓在60KV，放電時間保持在7S，通過電場的布與電場的高壓線距離要嚴格控制在20cm ；
[0057]4)裁剪卷裝:將經過步驟3)靜電處理過的針刺濾棉按要求尺寸裁剪，卷繞成針刺濾棉卷；
[0058]5)紡粘無紡布的制作:選用細度范圍為2-3D的聚丙烯長絲為原料，克重在15g/m2 ;制成紡粘無紡布卷；亦可選用有不同花紋的熱軋紡粘無紡布，以增強靜電濾棉表面花紋；市場上有售。
[0059]6)復合工藝:由兩個導布架分別引導紡粘無紡布卷和針刺濾棉卷,按8m / min速度并合。
[0060]利用本實例制得的針刺靜電濾棉，過濾效率為98.3%，過濾阻力為6Pa，容塵量為632g / m2。
[0061]實施例4:
[0062]1)針刺無紡層制作:將聚丙烯短切纖維依次經過開松混合、梳理、鋪網，制成較為蓬松的聚丙綸纖網，制成的聚丙綸纖網克重為298，縱向纖維取向度在12，縱橫向強度比在
0.85。然后再經二道針刺對聚丙綸纖網進行正反面加工，針刺密度726刺/ cm2’加固成針刺無紡層，制作車間的工作溫度控制在22-26°C，濕度控制在50-60% RH。
[0063]2)烘燥工藝:將步驟I)得到的針刺無紡層先進行預烘，然后再進行烘焙，即得到針刺濾棉；其中預烘溫度為50°C，焙烘溫度為80°C，烘燥時間為5min。
[0064]3)將經過步驟2)處理過的針刺濾棉通過一個高壓電暈放電電場，電壓在80KV，放電時間保持在10S，通過電場的布與電場的高壓線距離要嚴格控制在30cm。
[0065]4)裁剪卷裝:將經過步驟3)靜電處理過的針刺濾棉按要求尺寸裁剪，卷繞成針刺濾棉卷；
[0066]5)紡粘無紡布的制作:選用細度范圍為2-3D的聚丙烯長絲為原料，克重在30g/m2 ;制成紡粘無紡布卷；亦可選用有不同花紋的熱軋紡粘無紡布，以增強靜電濾棉表面花紋；市場上有售。
[0067]6)復合工藝:由兩個導布架分別引導紡粘無紡布卷和針刺濾棉卷,按3m / min速
度并合。
[0068]利用本實例制得的針刺靜電濾棉，過濾效率為99.2%，過濾阻力為llPa，容塵量為 852g / m2。
[0069]利用本實用新型中所述的工藝和制作方法制得的針刺靜電濾棉，具有高過濾效率、低過濾阻力、高容塵量三大突出優(yōu)勢。對于市場上通用的針刺濾棉、熔噴濾棉與本實用新型針剌靜電濾棉進行檢測對比，其主要性能指標如表1所示。
[0070]表1與現有產品性能指標對比
[0071]
【權利要求】
1.一種針刺靜電濾棉，其特征在于:包括針刺無紡層(1)，在所述針刺無紡層(I)的上表面、下表面中的任一面或兩面上設一層紡粘無紡布(2)。
2.根據權利要求1所述的一種針刺靜電濾棉，其特征在于:在所述針刺無紡層(I)為靜電針刺無紡纖維層。
3.根據權利要求2所述的一種針刺靜電濾棉，其特征在于:所述靜電針刺無紡纖維層中的纖維的細度范圍為1.0-3.5dtex，單根纖維直徑在9-18Mm，纖維長度30_60_。
4.根據權利要求3所述的一種針刺靜電濾棉，其特征在于:所述纖維截面形狀為扁平狀結構。
【文檔編號】B01D39/14GK203507682SQ201320692282
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權日:2013年11月5日
【發(fā)明者】云高杰 申請人:云高杰