复合空气过滤网及其制造方法与流程

1.本发明涉及空气净化领域，特别是涉及一种多功能的复合空气过滤网。


背景技术：

2.随着人们对生活品质的要求提高以及因工业发展引发的各种空气污染，人们都想通过空气净化来改善生活环境。目前对pm2.5污染物的拦截已经做得比较成熟了，采用静电吸附、物理拦截等各种方式做成的过滤网安装到净化机中来实现。脱臭方面的过滤网一般采用活性炭材质，比如灌炭过滤网、粘炭过滤网、活性炭纸瓦楞过滤网等。像夏普净化机中的过滤网，采用了pm2.5过滤网与脱臭过滤网两个组合的方式达到同时去除颗粒物与臭气。
3.由于拦截只是将颗粒物或微生物简单地拦截到过滤网表面，并没有将微生物的活性去除。所以，这容易产生二次污染，使微生物继续在过滤网表面上繁殖。因此也有一些厂家将pm2.5过滤网中的骨架进行功能处理，同时达到颗粒物与微生物的去除及失活。
4.pm2.5过滤网中核心材料为带静电的聚丙烯熔喷无纺布。因生产的要求高，在熔喷生产过程中添加功能药剂比较困难，所以一般采用后处理的办法。但熔喷的是聚丙烯材料，其本身是疏水的，无法采用常规的浸渍方式来添加功能药剂。同时，因熔喷的聚丙烯材料是带电的，这对后处理的药剂要求比较高。比如，极性较低的功能药剂会与聚丙烯之间发生增强作用，使得聚丙烯材料表面的电荷衰减严重。
5.因此，需要开发一种多功能的复合空气过滤网以及制造方法，在保证熔喷无纺布过滤性能以及加工性能的同时，能够增加抗微生物性、去除异味等多种功能性。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种复合空气过滤网，包括：
7.(1)熔喷材料层，所述熔喷材料层的一侧或两侧表面上包含抗生物活性剂以及纳米二氧化硅胶体；和
8.(2)骨架支撑层；
9.其中，所述熔喷材料层位于骨架支撑层的表面上。
10.在本发明的实施方式中，所述抗生物活性剂选自金属离子化合物、有机胍类和植物提取物中的一种或多种；优选地，所述金属离子化合物选自元素周期表ib和iib族的金属离子化合物，更优选地，所述金属离子化合物选自银离子化合物、铜离子化合物和锌离子化合物；优选地，所述植物提取物为苦参提取物；
11.在本发明的实施方式中，所述骨架支撑层包含活性炭、胺类化合物和磷酸类化合物中的一种或多种；
12.优选地，所述胺类化合物包括2-咪唑烷酮、三羟基甲基氨基甲烷和酰肼类化合物中的一种或多种；
13.优选地，所述磷酸类化合物包括磷酸镁和/或磷酸铜。
14.在本发明的实施方式中，所述复合空气过滤网包括多个熔喷材料层和至少一个骨
架支撑层，其中，所述熔喷材料层与骨架支撑层以交替层叠的方式设置；
15.优选地，所述熔喷材料层与骨架支撑层层叠之后打折，其中，折高为3-30mm；折距为2-15mm。
16.在本发明的实施方式中，所述熔喷材料层的厚度为0.20-0.60mm，克重为10-50克/平方米；
17.所述骨架支撑层的厚度为0.20-1.0mm，克重为30-100克/平方米。
18.另一方面，本发明还提供一种制造所述复合空气过滤网的方法，所述方法包括：
19.(1)提供熔喷材料层，所述熔喷材料层上喷涂包含抗生物活性剂和纳米二氧化硅胶体的溶液；
20.(2)提供骨架支撑层；
21.(3)将所述熔喷材料层置于骨架支撑层的表面上进行复合，形成复合空气过滤网。
22.在本发明的实施方式中，所述方法还包括：在熔喷材料层的两侧表面上同时或依次喷涂包含抗生物活性剂和纳米二氧化硅胶体的溶液。
23.在本发明的实施方式中，所述方法还包括：
24.(4)在所述骨架支撑层上掺入活性炭；和/或
25.(5)在所述骨架支撑层上浸渍胺类化合物和磷酸类化合物中的一种或多种。
26.在本发明的实施方式中，以包含抗生物活性剂和纳米二氧化硅胶体的溶液的质量计，所述抗生物活性剂的量为0.5-10质量％，所述纳米二氧化硅胶体的量为0.1-5质量％；
27.所述喷涂在20-50升/小时的溶液流量和5-10米/分钟的移动速度下进行。
28.在本发明的实施方式中，通过喷胶、超声波处理或热轧的方式进行复合。
29.本发明多功能复合的空气过滤网将颗粒物的拦截、臭气的去除、微生物的去除及失活这些功能集合在一个过滤网中实现。在本发明中，将过滤网的两种材料层分别采用不同的方式进行功能处理，使其同时具有拦截颗粒物、去除微生物并使其失活、脱臭等功能。本发明的过滤网整体阻力较低、循环快、功能齐全，可实现一机多功能的净化性能。
30.通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
附图说明
31.图1显示了本发明具体实施方式中所述复合空气过滤网的结构示意图。
32.附图中各部件的标记如下：
33.1.熔喷无纺布；
34.2.聚酯活性炭骨架无纺布；
35.3.复合后的滤材；
36.4.打折后过滤网的侧面图。
具体实施方式
37.下面结合附图详细描述本技术，本技术的特点将在以下的具体描述中得到进一步的显现。
38.本文所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
39.在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
40.在本技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
41.在本文的描述中，除非另有说明，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“a或b”表示“a，b，或a和b两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。
42.在本发明中，术语“喷涂”包括但不限于空气喷涂、高压无空气喷涂、静电喷涂、喷淋等方式。
43.在本发明中，熔喷材料(层)的过滤效率是通过静电驻极来实现的。但是当对熔喷材料进行功能化(药剂)处理时，所用的药剂通常会导致其静电效应严重衰减，从而导致其过滤效率降低。为了解决这一问题，本发明通过选择合适的功能药剂以及工艺(例如，喷涂)可以在功能化处理之后有效保证其过滤效率。同时，通过在功能化药剂中加入纳米二氧化硅胶体，能将水与熔喷材料摩擦产生的静电很好地储存在熔喷材料层的内部和表面，从而使熔喷材料层在具有抗菌、防霉和抗病毒的性能下，仍能保持很好的静电效率。
44.此外，本发明将复合过滤网的两种材料层(熔喷材料层和骨架支撑层)分别进行功能化处理：对熔喷材料层进行单面或双面的功能药剂喷淋，赋予抗菌、抗病毒、抗过敏、防霉等各种功能；对骨架支撑层进行活性炭掺入，以及浸渍胺类化合物和磷酸类化合物，赋予除甲醛、去氨气等功能。本发明的功能药剂具有既对静电效率影响比较小，又具有良好的抗菌抗病毒效果的特点；同时其中驻极体材料(例如，纳米二氧化硅胶体)，使表面的电荷不因水溶液的处理而丢失。
45.本发明中，多功能复合空气过滤网可以包括功能化熔喷材料层以及骨架支撑层或功能化骨架支撑层，两者通过喷胶、超声波或热轧方式复合在一起，并打折制作成复合过滤网。在本发明的实施方式中，所述熔喷材料层的厚度为0.20-0.60mm、0.20-0.40mm或0.40-0.60mm，克重为10-50克/平方米、10-30克/平方米、10-20克/平方米、20-50克/平方米、30-50克/平方米或20-30克/平方米。在本发明的实施方式中，所述骨架支撑层的厚度为0.20-1.0mm、0.20-0.6mm、0.20-0.4mm、0.40-1.0mm、0.60-1.0mm、0.40-0.6mm，克重为30-100克/平方米、30-80克/平方米、30-60克/平方米、30-40克/平方米、40-100克/平方米、60-100克/
平方米或80-100克/平方米。在本发明的实施方式中，熔喷材料层可以是熔喷无纺布；骨架支撑层可以是聚酯无纺布或活性炭聚酯无纺布。
46.在本发明中，所述抗生物活性剂可以选自金属离子化合物、有机胍类和植物提取物中的一种或多种。所述金属离子化合物可以选自元素周期表ib和iib族的金属离子化合物。所述金属离子化合物可以选自银离子化合物、铜离子化合物和锌离子化合物。所述有机胍类可以选自单胍类或双胍类，例如，聚六亚甲基双胍盐酸盐。所述植物提取物为苦参提取物，其中，苦参提取物的浓度为0.1-2质量％。
47.在本发明的实施方式中，所述骨架支撑层(例如，聚酯无纺布)采用喷涂有活性炭的材质，通过药剂浸渍，具有除甲醛、除氨气、除氮氧化物、硫氧化物等各种功能。在本发明的实施方式中，所述骨架支撑层可以浸渍胺类化合物，以提供除甲醛功能。所述胺类化合物包括2-咪唑烷酮、三羟基甲基氨基甲烷和酰肼类化合物中的一种或多种。在本发明的实施方式中，所述骨架支撑层可以浸渍磷酸类化合物，以提供除氨气功能。所述磷酸类化合物包括磷酸镁和/或磷酸铜。
48.在本发明的实施方式中，所述复合空气过滤网由一层熔喷材料层和一层骨架支撑层组成；或者由2层熔喷材料层和一层骨架支撑层组成，其中，所述熔喷材料层与骨架支撑层以交替层叠的方式设置。在本发明的实施方式中，所述熔喷材料层与骨架支撑层层叠之后打折。在本发明中，复合过滤网的折高可以根据过滤网的厚度要求而定，而折距则根据压损要求而定。一般，复合过滤网的折高为3-30mm、3-20mm、3-10mm、10-30mm、10-20mm或20-30mm；折距为2-15mm、2-10mm、2-5mm、5-15mm、5-10mm、10-15mm。
49.本发明实施方式中，多功能复合空气过滤网是功能活性炭骨架无纺布与功能熔喷无纺布复合打折的过滤网。功能熔喷无纺布具有抗菌、抗病毒、抗过敏、防霉等其中的一种或多种功能的无纺布，厚度为0.20-0.60mm，克重为10-50克/平方米；功能活性炭骨架无纺布为具有脱臭功能的无纺布，厚度为0.40-1.0mm，克重为30-100克/平方米。两种材料可通过喷胶、超声波或热轧的方式进行复合，然后再经打折、裁切、涂胶、封边等工艺制成多功能复合空气过滤网。
50.本发明中，多功能复合过滤网的制备方法主要步骤包括：
51.s1.功能熔喷布的制备
52.将配置好的功能药剂喷淋到熔喷布上，制得功能化熔喷布；
53.s2.选取胺类化合物或金属磷酸类化合物药剂，经配置后，通过浸渍的方式处理到骨架上；
54.s3.将功能熔喷布和功能骨架复合打折，制得功能复合空气过滤网，其中，复合方式为喷胶、超声波或热轧。
55.在步骤s1中，喷淋流量控制为20-50升/小时，车速(移动速度)为5-10米/分钟。
56.其中，功能药剂在材料上的上液率与流量的大小和车速的快慢有关。相等流量下，车速越快，上液量越少。相同车速下，流量越大，上液量越多。上液量越少，抗微生物活性的能力越小。上液量越多，抗微生物活性的能力越大，但材料成本增加。
57.在本发明中，由于熔喷材料具有疏水性，浸渍的方式无法将功能药剂完全润湿到无纺布上，因此采用了压缩空气将功能药剂喷淋到无纺布上的方式，为了更好地使药剂渗透到纤维组织里，采用双面喷淋的方式。
58.由于在喷淋过程中采用大量的水，水分子会将材料表面的部分电荷带走，从而使材料的静电效率出现一定的下降。为避免产生这个后果，本发明还在功能药剂中加入了纳米二氧化硅胶体溶液。纳米二氧化硅胶体是一种很好的驻极体材料，能将水与熔喷摩擦产生的静电很好地储存在其内部和表面，从而使熔喷材料在具有抗菌防霉抗病毒的性能下，能仍保持很好的静电效率。
59.在步骤s2中，因骨架具有一定的吸水性，采用浸渍方式可使药剂结合到活性炭和纤维上。
60.实施例1
61.(1)功能熔喷无纺布
62.采用厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％的基础熔喷无纺布。功能药剂为苦参提取物，浓度为0.5％的水溶液，可以抗菌、抗病毒、防霉。
63.(2)处理工艺采用压缩空气喷淋的方式
64.工艺参数：压缩空气的气压为0.3mpa，液体流量为25公斤/小时。加温烘道长10米，加温区域ⅰ110度，加温区域ⅱ110度，加温区域ⅲ110度，加温区域ⅳ110度，加温区域
ⅴ
100度，加温区域ⅵ100度，车速：8米/分钟。
65.(3)功能活性炭聚酯骨架
66.采用喷涂有活性炭的聚酯硬质无纺布，厚度为0.45mm，克重为80克/平方米。功能药剂为三羟基甲基氨基甲烷，浓度为5％的水溶液。
67.(4)处理工艺采用浸渍的方式。
68.工艺参数：加温烘道长10米，加温区域ⅰ165度，加温区域ⅱ165度，加温区域ⅲ160度，加温区域ⅳ160度，加温区域
ⅴ
155度，加温区域ⅵ155度，车速：6米/分钟。。
69.将上述处理好的功能熔喷无纺布和功能活性炭聚酯骨架，经喷胶复合制成滤材。将此滤材打折(折高47mm，折距4mm，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
70.实施例2
71.(1)功能熔喷无纺布
72.采用厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％的基础熔喷无纺布。功能药剂为聚六亚甲基双胍盐酸盐，浓度为2％的，可以抗菌、抗病毒、防霉。
73.(2)处理工艺采用压缩空气喷淋的方式
74.工艺参数：压缩空气的气压为0.3mpa，液体流量为25公斤/小时。加温烘道长10米，加温区域ⅰ110度，加温区域ⅱ110度，加温区域ⅲ110度，加温区域ⅳ110度，加温区域
ⅴ
100度，加温区域ⅵ100度，车速：8米/分钟。
75.(3)功能活性炭聚酯骨架
76.采用喷涂有活性炭的聚酯硬质无纺布，厚度为0.45mm，克重为80克/平方米。功能药剂为胺类化合物(三羟基甲基氨基甲烷，5％的水溶液)，具有去除甲醛的功能。
77.(4)处理工艺采用浸渍的方式
78.工艺参数：加温烘道长10米，加温区域ⅰ165度，加温区域ⅱ165度，加温区域ⅲ160度，加温区域ⅳ160度，加温区域
ⅴ
155度，加温区域ⅵ155度，车速：6米/分钟。。
79.将上述处理好的功能熔喷无纺布和功能活性炭聚酯骨架，经喷胶复合制成滤材。将此滤材打折(折高47mm，折距4mm，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
80.实施例3
81.(1)功能熔喷无纺布
82.采用厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％的基础熔喷无纺布。功能药剂为苦参提取物(0.5％的水溶液)，同时添加纳米二氧化硅胶体溶液(0.1％),可以抗菌、抗病毒、防霉。
83.(2)处理工艺采用压缩空气喷淋的方式
84.工艺参数：压缩空气的气压为0.3mpa，液体流量为25公斤/小时。加温烘道长10米，加温区域ⅰ110度，加温区域ⅱ110度，加温区域ⅲ110度，加温区域ⅳ110度，加温区域
ⅴ
100度，加温区域ⅵ100度，车速：8米/分钟。
85.(3)功能活性炭聚酯骨架
86.采用喷涂有活性炭的聚酯硬质无纺布，厚度为0.45mm，克重为80克/平方米。功能药剂为磷酸镁(5％的水溶液)，具有去除氨气的功能。
87.(4)处理工艺采用浸渍的方式
88.工艺参数：加温烘道长10米，加温区域ⅰ165度，加温区域ⅱ165度，加温区域ⅲ160度，加温区域ⅳ160度，加温区域
ⅴ
155度，加温区域ⅵ155度，车速：6米/分钟。。
89.将上述处理好的功能熔喷无纺布和功能活性炭聚酯骨架，经喷胶复合制成滤材。将此滤材打折(折高47mm，折距4mm，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
90.实施例4
91.(1)功能熔喷无纺布
92.采用厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％的基础熔喷无纺布。功能药剂为有机酸金属盐系列(3％的水溶液)，具有抗过敏原的效果，如花粉、螨虫等。
93.(2)处理工艺采用压缩空气喷淋的方式
94.工艺参数：压缩空气的气压为0.3mpa，液体流量为25公斤/小时。加温烘道长10米，加温区域ⅰ110度，加温区域ⅱ110度，加温区域ⅲ110度，加温区域ⅳ110度，加温区域
ⅴ
100度，加温区域ⅵ100度，车速：8米/分钟。
95.(3)功能活性炭聚酯骨架
96.采用喷涂有活性炭的聚酯硬质无纺布，厚度为0.45mm，克重为80克/平方米。功能药剂为三羟基甲基氨基甲烷，5％的水溶液，具有去除甲醛的功能。
97.(4)处理工艺采用浸渍的方式。
98.工艺参数：加温烘道长10米，加温区域ⅰ165度，加温区域ⅱ165度，加温区域ⅲ160度，加温区域ⅳ160度，加温区域
ⅴ
155度，加温区域ⅵ155度，车速：6米/分钟。
99.将上述处理好的功能熔喷无纺布和功能活性炭聚酯骨架，经喷胶复合制成滤材。将此滤材打折(折高47mm，折距4mm，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
100.对比例1
101.(1)基础熔喷无纺布
102.厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％。
103.(2)活性炭聚酯骨架，厚度为0.45mm，克重为80克/平方米。经喷胶复合制成滤材。
104.将此滤材打折(折高47mm，折距4mm，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
105.对比例2
106.(1)基础熔喷无纺布
107.厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％。
108.(2)聚酯骨架
109.厚度为0.40mm，克重为50克/平方米。
110.经喷胶复合制成滤材。将此滤材打折(折高47，折距4，折数112)、裁切、涂胶、封边成过滤网。
111.对比例3
112.(1)基础熔喷无纺布，厚度为0.30mm，克重为30克/平方米，效率为99.97％。
113.功能药剂为季铵盐类(双辛癸基二甲基氯化铵)，2％的水溶液。
114.(2)处理工艺采用压缩空气喷淋的方式。
115.工艺参数：压缩空气的气压为0.3mpa，液体流量为25公斤/小时。加温烘道长10米，加温区域ⅰ110度，加温区域ⅱ110度，加温区域ⅲ110度，加温区域ⅳ110度，加温区域
ⅴ
100度，加温区域ⅵ100度，车速：8米/分钟。
116.测试方法
117.在本发明中，抗病毒检测标准按照is0 18184:2019，h1n1进行；抗过敏原检测方法为酶联免疫吸附法(elisa，将一定浓度的过敏原滴加至待检样品上，使其与样品均匀接触，经过一定时间的培养后，测得两组样品中残留的过敏原浓度，计算样品的抗过敏原率)。
118.抗菌检测标准按照gb/t 20944.3-2008第三部分：振荡法，金黄色葡萄球菌进行。
119.抗霉检测标准按照jis z 2911：2010进行。
120.过滤效率使用tsi 8130测试台在32升/分钟流量的条件下测试。
121.除甲醛效率按照gb/t 18801-2015进行。
122.表1：实施例1-7制得的复合空气过滤网的性能数据。
[0123][0124]
如表1所示，实施例1、2和4的熔喷材料进行了功能处理，其过滤效率由原先的99.97％下降到了99.7％，说明功能药剂的水溶液处理对熔喷材料过滤效率的影响有一定影响。对比例3中的熔喷材料进行了季铵盐的功能化处理，其效率由原先的99.97％下降到了28.73％,说明季铵盐类的材料对熔喷材料的过滤效率影响太大，不能使用。
[0125]
实施例3中的熔喷材料的功能处理配方中加入了纳米二氧化硅胶体，其最终的效率仍保持在未处理前的99.97％。
[0126]
对比例1中使用了活性炭聚酯骨架，而对比例2中使用了普通的聚酯骨架，对甲醛的去除效率，活性炭聚酯骨架比普通聚酯骨架有所提升，但不多。除甲醛效率的提升主要依靠聚酯骨架中的活性炭对甲醛的物理吸附作用。实施例1、2、3和4中的除甲醛效率比对比例1和2有了大幅度的提升，主要原因是对采用的活性炭聚酯骨架进行了除甲醛药剂的处理，此类过滤器中不仅仅有活性炭的物理吸附，更有化学药剂对甲醛的分解反应。
[0127]
实施例1和实施例3中的熔喷无纺布采用了植物系的抗病毒药剂处理，抗病毒活性值大于2，属于具有较好的抗病毒效果；其中实施例3中的活性炭骨架采用了磷酸金属盐处理，使材料不仅具有去除氨气的效果，同时金属离子的引入，也辅助了过滤器材料的抗病毒效果的增加。
[0128]
实施例2中的熔喷无纺布采用了有机胍类的抗病毒药剂处理，抗病毒活性值大于
3，属于具有极好的抗病毒效果。
[0129]
实施例4的熔喷无纺布中采用了有机酸金属盐类的药剂处理，使材料不仅具有抗病毒效果，同时还有抗过敏原的效果。
[0130]
综上可得，可根据客户需求，熔喷无纺布可采用植物系、有机胍类、金属盐类等化学药剂处理来达到抗病毒效果，聚酯骨架可采用含有活性炭的聚酯骨架，同时配以除醛药剂、除氨类等脱臭药剂的处理，来达到脱臭效果。然后将上述两类材料组合，从而来制得多功能复合的空气过滤网。
[0131]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。