一種耐高溫空氣過濾材料及其制備方法與流程

本發明涉及非織造復合過濾材料，具體為一種耐高溫空氣過濾材料及其制備方法。

背景技術：

目前，超細玻璃纖維(俗稱玻纖棉)及其制品是一種應用廣泛的建筑保溫材料，并且是建筑業中一類較為常見的無機絕熱、吸聲材料，可分為無堿、中堿和高堿玻纖棉。玻纖棉的纖維長度為50-150mm，纖維直徑小于15μm，相互交錯的超細纖維構成多孔結構材料，具有質量輕、導熱系數低、吸聲性能好、過濾效率高、耐高溫、耐腐蝕等優良性能，廣泛應用于保溫、吸聲、過濾材料中。

超細玻璃纖維棉材料的生產方法主要有離心法和火焰噴吹法，采用火焰噴吹法制備的玻璃纖維直徑小，柔性好，強度高。申請號201510144044.6提供一種玻璃纖維過濾材料制備方法和裝置，采用火焰噴吹法制備玻纖網，可加工出1-4μm的玻纖，孔隙率高達75％-85％，但是纖網的強度較低，所制備的過濾材料在高溫煙粉塵過濾過程中，隨著脈沖清灰或振打清灰的進行，玻璃纖維網易斷裂，產生漏洞，大大降低濾料的過濾效率，影響了濾袋的使用壽命，從而限制了其在高溫過濾領域的應用。通常，可以在玻纖成網中會添加一些粘結劑，固化后提高纖網的力學性能。申請號201410603052.8提供了一種新型玻璃棉纖維以及棉氈，在玻璃纖維上噴粘結劑后經壓實和固化處理、冷卻整理得玻璃棉氈，雖然提高了玻纖棉氈的強力，但是所制備的玻纖棉氈結構密實，透氣性較差，大大增加了過濾阻力。

熔噴非織造布是一種具有超細纖維的非織造材料，其纖維直徑一般為1-5μm，產品的纖維緊密，蓬松度不高。而纖維集合體的蓬松性能是影響集合體保暖性能的最重要因素，蓬松性越好，纖維集合體的保暖性越好。但是熔噴纖維超細、柔軟導致了纖網抗壓性、壓縮回彈性不足。目前，還沒有將超細玻璃纖維棉材料以及短纖混雜熔噴材料結合的應用，以解決短纖混雜熔噴材料的高效低阻但不耐高溫的缺陷以及超細玻璃纖維材料透氣性、強度、耐折性等方面缺陷。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種耐高溫空氣過濾材料及其制備方法。該過濾材料由三層構成，上下層為耐高溫非織造布層，中間層為耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層。該過濾材料是在超細玻璃纖維的生產過程中通過氣流輸送將耐高溫短纖分散到超細玻璃纖維中，耐高溫短纖與超細玻璃纖維混雜后，通過噴膠的方式使其相互粘結，形成多維、多尺度、蓬松的耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層；再通過超聲波粘合技術將耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層的上下表面分別與耐高溫非織造布層復合。該過濾材料不僅成型速度高，適于大規模生產，而且結構蓬松柔軟、回彈性好、孔隙率高、均勻性好，具有良好的透氣性能、過濾性能、耐壓性及耐高溫性能，且中間層的耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層抗清灰振動，不易斷裂致使濾料失效。

本發明解決所述過濾材料技術問題的技術方案是，提供一種耐高溫空氣過濾材料，其特征在于該過濾材料由三層構成，采用化學粘合和超聲波粘合加固，從上到下依次為耐高溫非織造布層、耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層和耐高溫非織造布層；

所述耐高溫非織造布層是針刺非織造布或水刺非織造布，原料選用聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維中的至少一種；

所述耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層是在超細玻璃纖維的生產過程中通過氣流輸送將耐高溫短纖分散到超細玻璃纖維中，耐高溫短纖與超細玻璃纖維混雜后，通過噴膠使其相互粘結，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層；所述耐高溫短纖是聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、Kermel纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維中的至少一種。

本發明解決所述制備方法技術問題的技術方案是，提供一種耐高溫空氣過濾材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將玻璃原料喂入到超細玻璃纖維生產設備中，經過熔融牽伸形成一次纖維，燃燒器噴射出高溫火焰，并在氣流作用下使得一次纖維牽伸成超細玻璃纖維，在抽風負壓的作用下，聚集到氣流成網機的輸網簾上；與此同時，將耐高溫纖維原料經過驅動輥喂入喂棉箱中，在刺輥的作用下進一步開松，從管道中通入氣流，通過氣流輸送將耐高溫短纖分散到超細玻璃纖維中，與超細玻璃纖維混雜；通過噴膠裝置噴灑出粘合劑，對耐高溫短纖和超細玻璃纖維加以粘結；同時耐高溫短纖和超細玻璃纖維向下沉降在輸網簾上，調節輸網簾下部的抽風負壓的壓值，使得耐高溫短纖和超細玻璃纖維在輸網簾上均勻鋪網，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層；

(2)通過噴膠裝置噴灑出粘合劑，將耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層的上下表面分別與耐高溫非織造布層粘結；控制壓輥的間距和壓力，對三層非織造布均勻粘合；再經過超聲波粘合機對三層非織造布進一步復合，得到過濾材料。

與現有技術相比，本發明有益效果在于：

(1)該過濾材料不僅成型速度高，適于大規模生產，而且結構蓬松柔軟、回彈性好、孔隙率高、均勻性好，具有良好的透氣性能、過濾性能、耐壓性及耐高溫性能，且中間層的耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層抗清灰振動，不易斷裂致使濾料失效。

(2)耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層中的耐高溫短纖與超細玻璃纖維混雜，形成纖維骨架，增加纖維網的蓬松性及抗形變能力；耐高溫短纖還可以充當熱粘合點的作用，通過超聲波使耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層的耐高溫短纖熔融，從而使得耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層與上下層耐高溫非織造布層之間實現熱粘結復合，進一步加強了各層之間的粘結強度，避免分層、斷裂等問題的出現。

(3)所得產品用于工業的煙粉塵過濾，可實現對PM2.5等微細顆粒物的高效、低阻過濾，持續運行阻力可低于500Pa，排放濃度低于5mg/m³，預計使用壽命4年。該材料不僅適用于高溫環境的空氣過濾，而且可廣泛應用于國防、石油化工、建筑、冶金、冷藏、交通運輸等部門，是各種管道、鍋爐、風機等工業設備以及建筑物中必備的保溫、隔熱、吸聲材料。

附圖說明

圖1為本發明耐高溫空氣過濾材料一種實施例的結構示意圖；

圖2為本發明耐高溫空氣過濾材料一種實施例的加工工藝示意圖；(圖中：1、耐高溫非織造布層；2、耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層；3、卷布輥；4、壓輥；5、噴膠裝置；6、超細玻璃纖維生產設備；7、一次纖維；8、燃燒器；9、喂棉箱；10、驅動輥；11、管道；12、耐高溫短纖；13、刺輥；14、超聲波粘合機；15、超細玻璃纖維)

具體實施方式

下面給出本發明的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本發明，不限制本申請權利要求的保護范圍。

本發明提供了一種耐高溫空氣過濾材料，其特征在于該過濾材料由三層構成，采用化學粘合和超聲波粘合加固，從上到下依次為耐高溫非織造布層1、耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2和耐高溫非織造布層1。

所述耐高溫非織造布層1是針刺非織造布或水刺非織造布，克重范圍為100-200g/m²，原料選用聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維等耐高溫短纖或長絲。

所述耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2是在超細玻璃纖維的生產過程中通過氣流輸送將耐高溫短纖分散到超細玻璃纖維中，耐高溫短纖與超細玻璃纖維混雜后，通過噴膠的方式使其相互粘結，形成多維、多尺度、蓬松的耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層，克重范圍為150-400g/m²；所述耐高溫短纖是聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、Kermel纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維中的至少一種；纖維長度為10-40mm，纖維細度為10-100μm。

本發明同時提供了一種耐高溫空氣過濾材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將玻璃原料喂入到超細玻璃纖維生產設備6中，經過熔融牽伸形成一次纖維7，燃燒器8噴射出高溫火焰，并在氣流作用下使得一次纖維7牽伸成1-10μm的超細玻璃纖維15，在抽風負壓的作用下，聚集到氣流成網機的輸網簾上；與此同時，將耐高溫纖維原料經過驅動輥10喂入喂棉箱9中，在刺輥13的作用下進一步開松，從管道11中通入氣流，通過氣流輸送將耐高溫短纖12分散到超細玻璃纖維15中，與超細玻璃纖維15混雜；通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，對耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15加以粘結；同時耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15向下沉降在輸網簾上，調節輸網簾下部的抽風負壓的壓值，使得耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15在輸網簾上均勻鋪網，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2；

(2)通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，將耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2的上下表面分別與耐高溫非織造布層1粘結；控制壓輥4的間距和壓力，對三層非織造布均勻粘合；再經過超聲波粘合機14對三層非織造布進一步復合，得到過濾材料。

實施例1

所述耐高溫非織造布層1選用聚苯硫醚短纖制備的針刺非織造布，克重為100g/m²。所述耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2是聚苯硫醚短纖與超細玻璃纖維混雜，克重范圍為200g/m²。

(1)將玻璃原料喂入到超細玻璃纖維生產設備6中，經過熔融牽伸形成一次纖維7，燃燒器8噴射出高溫火焰，并在氣流作用下使得一次纖維7牽伸成5μm的超細玻璃纖維15，在抽風負壓的作用下，聚集到氣流成網機的輸網簾上；與此同時，長度為40mm，細度為20μm且具有一定卷曲的聚苯硫醚纖維經過驅動輥10喂入喂棉箱9中，在刺輥13的作用下進一步開松，從管道11中通入氣流，通過氣流輸送將耐高溫短纖12分散到超細玻璃纖維15中，與超細玻璃纖維15混雜；通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，對耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15加以粘結；同時耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15向下沉降在輸網簾上，調節輸網簾下部的抽風負壓的壓值，使得耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15在輸網簾上均勻鋪網，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2；

(2)通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，使得耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2的上下表面分別與耐高溫非織造布層1粘結；控制壓輥4的間距和壓力，對三層非織造布均勻粘合；再經過超聲波粘合機14對三層非織造布進一步復合，得到過濾材料；最后用卷布輥3卷繞成型。

經檢測，該耐高溫空氣過濾材料持續運行阻力為350Pa，排放濃度4mg/m³。

實施例2

所述耐高溫非織造布層1選用聚酰亞胺短纖制備的針刺非織造布，克重為120g/m²。所述耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2是聚酰亞胺短纖與超細玻璃纖維混雜，克重范圍為180g/m²。

(1)將玻璃原料喂入到超細玻璃纖維生產設備6中，經過熔融牽伸形成一次纖維7，燃燒器8噴射出高溫火焰，并在氣流作用下使得一次纖維7牽伸成5μm的超細玻璃纖維15，在抽風負壓的作用下，聚集到氣流成網機的輸網簾上；與此同時，長度為45mm，細度為25μm且具有一定卷曲的聚酰亞胺纖維經過驅動輥10喂入喂棉箱9中，在刺輥13的作用下進一步開松，從管道11中通入氣流，通過氣流輸送將耐高溫短纖12分散到超細玻璃纖維15中，與超細玻璃纖維15混雜；通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，對耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15加以粘結；同時耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15向下沉降在輸網簾上，調節輸網簾下部的抽風負壓的壓值，使得耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15在輸網簾上均勻鋪網，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2；

(2)通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，使得耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2的上下表面分別與耐高溫非織造布層1粘結；控制壓輥4的間距和壓力，對三層非織造布均勻粘合；再經過超聲波粘合機14對三層非織造布進一步復合，得到過濾材料；最后用卷布輥3卷繞成型。

經檢測，該耐高溫空氣過濾材料持續運行阻力為332Pa，排放濃度3.5mg/m³。

實施例3

所述耐高溫非織造布層1選用聚酰亞胺短纖制備的水刺非織造布，克重為100g/m²。所述耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2是聚苯硫醚短纖與超細玻璃纖維混雜，克重范圍為200g/m²。

(1)將玻璃原料喂入到超細玻璃纖維生產設備6中，經過熔融牽伸形成一次纖維7，燃燒器8噴射出高溫火焰，并在氣流作用下使得一次纖維7牽伸成5μm的超細玻璃纖維15，在抽風負壓的作用下，聚集到氣流成網機的輸網簾上；與此同時，長度為40mm，細度為20μm且具有一定卷曲的聚苯硫醚纖維經過驅動輥10喂入喂棉箱9中，在刺輥13的作用下進一步開松，從管道11中通入氣流，通過氣流輸送將耐高溫短纖12分散到超細玻璃纖維15中，與超細玻璃纖維15混雜；通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，對耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15加以粘結；同時耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15向下沉降在輸網簾上，調節輸網簾下部的抽風負壓的壓值，使得耐高溫短纖12和超細玻璃纖維15在輸網簾上均勻鋪網，形成耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2；

(2)通過噴膠裝置5噴灑出粘合劑，使得耐高溫短纖插層超細玻璃纖維非織造布層2的上下表面分別與耐高溫非織造布層1粘結；控制壓輥4的間距和壓力，對三層非織造布均勻粘合；再經過超聲波粘合機14對三層非織造布進一步復合，得到過濾材料；最后用卷布輥3卷繞成型。

經檢測，該耐高溫空氣過濾材料持續運行阻力為413Pa，排放濃度3.7mg/m³。

本發明未述及之處適用于現有技術。