一种吸附增强型滤材
技术领域
本发明涉及一种吸附增强型滤材。
背景技术
目前，为了防止使用者吸入空气中的污染物，通常是在使用者的口鼻处佩戴呼吸器。而带有电荷的滤材通常用作呼吸器的过滤物，当流体通过滤材时，流体中携带的微粒会被滤材捕捉，而这些电荷可提高滤材捕捉悬浮在流体中微粒的能力。现有市场上绝大部分的呼吸器所使用的滤材是非织造布，其包括含由绝缘聚合物、由非传导性的聚合物构成的非织造布，带有电荷的绝缘物体通常被称为“驻极体”，随着行业的发展，现在已经出现多种生产该产品的技术。
早期的关于带有电荷的滤材时通过对聚氟乙烯聚合物薄片施加一定电压而使该薄片附上电荷，电压是通过使用与薄片表面接触的传导液体施加的。由于电荷的附着力较差，高电压驻极处理的静电失效比较快，需要密封储存，并且开封后使用的失效也大约维持在4个小时左右。
后来通过在制造滤材中通过掺入带电荷的微粒，具体的，如CA2252516C通过在熔喷纤维中掺杂铁电材料(钙钛矿、钨青铜、氧化铋层状材料和烧绿石)，其可以通过热极化使纤维形成一定趋向，进而使纤维带电，但其驻极体的稳定性相对较差，因此，如JP2002309099AI通过在熔喷纤维中掺杂受阻胺基、含氧受阻酚基等耐候改性剂，以提升驻极体的稳定性，而现有的通过熔喷纤维中掺入电气石材料，延长电荷的吸附能力时效以及稳定性，但是，通过电气石掺入到纤维中共混纺丝，会造成纺丝成网不均匀，孔径差异巨大，从而导致流体中的微粒大部分由大孔径通过，而无法有效提升过滤效力。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提供一种吸附增强型滤材，它主要解决了现有技术中滤材的吸附效果差的问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种吸附增强型滤材，包括滤材本体，所述滤材本体包括由相同组分的丙烯系聚合物的第一纤维丝材料和第二纤维丝材料通过熔喷模具形成直径尺寸不同的第一纤维丝和第二纤维丝，其中形成第一纤维丝的丙烯系聚合物的含量为65wt％～73wt％，形成第二纤维丝的丙烯系聚合物的含量为27wt％～35wt％，所述第一纤维丝的直径尺寸为2.3μm～5μm，所述第二纤维丝的直径尺寸为3μm～7μm，所述滤材本体具有孔径为0.5μm～30μm空隙，以及表面具有凹凸粗糙结构，其表面粗糙度Ra为0.2μm～16μm，所述滤材本体上通过干式附着工艺或者湿式附着工艺使得电气石材料附着于滤材本体的表面凹槽结构或者空隙内，滤材本体上电气石材料的含量为0.01g/㎡～3g/㎡。
进一步的，所述干式附着工艺包括以下步骤：
a、将滤材本体放置于输送装置上进行输送；
b、位于滤材本体的上侧设置料筒，料筒内装入电气石材料粉末，并通过料筒进行下料，该电气石材料粒径为0.2μm～15μm，料筒的出料口与滤材本体之间设置用于起导流作用的分散管道；
c、位于滤材本体的下侧设置负压吸附装置，通过负压吸附装置作用使得分散管道内的气体流速为0.5m/s～10m/s。
进一步的，上述步骤a中滤材本体在输送中通过摩擦充电或者电晕充放电的方法使得滤材本体上附上静电荷。
进一步的，所述湿式附着工艺为辊涂覆工艺或者喷洒工艺。
进一步的，所述辊涂覆工艺包括以下步骤：
d、将滤材本体放置于输送装置上进行输送；
e、位于滤材本体下侧设置储液槽，储液槽内放置电气石材料液体，并且储液槽内设置涂覆辊，位于滤材本体上侧设置挤压辊，滤材本体输送中经涂覆辊和挤压辊之间穿过；
f、滤材本体通过涂覆辊涂覆后进入烘箱烘干。
进一步的，所述喷洒工艺包括以下步骤：
g、将滤材本体放置于输送装置上进行输送；
h、位于滤材本体的一侧设置喷洒装置，喷洒装置内装入电气石材料液体，并通过喷洒装置喷洒于滤材本体上；
i、滤材本体通过喷洒后进入烘箱烘干。
进一步的，上述步骤h中电气石材料液体内可混合发泡剂，发泡剂的含量为0.1％～0.5％，并设置刮刀对喷洒装置喷出形成的泡沫进行刮取。
进一步的，所述电气石材料液体包括电气石材料1％～20％、分散剂1％～20％、水60％～98％。
进一步的，所述分散剂为六偏磷酸钠、乙醇、聚丙烯酸盐、三乙醇胺。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本吸附增强型滤材，通过直径尺寸不同的第一纤维丝和第二纤维丝熔喷形成具有表面凹凸结构以及孔径为15μm～30μm空隙的滤材本体，并结合干式附着工艺或者湿式附着工艺使得电气石材料附着于滤材本体表面的凹槽结构处或者空隙中，使得滤材本体形成驻极体，并且电气石材料能够很好的附着于滤材本体上，其含量为0.01g/㎡～3g/㎡，相对于混合进丙烯系聚合物材料内来说，其暴露于外侧的电荷更强，维持的时间更长，吸附效果好，并且在后续的加工过程中难以掉落，与以往的技术相比，在添加了电气石材料的情况下保证了滤材本体的空隙结构不被破坏，提高过滤性，并且避免由于电气石材料硬度相对较大，对接触设备造成磨损，混合进主料，降低喷丝板的寿命的问题，同时，通过滤材本体上的结构结合附着电气石材料的简单工艺，使得加工效率大大提高。
附图说明
图1是本发明实施例中滤材本体的剖视结构示意图；
图2是本发明实施例中干式附着工艺的工艺流程图；
图3是本发明实施例中辊涂覆工艺的工艺流程图；
图4是本发明实施例中涂覆辊的结构示意图；
图5是本发明实施例中气雾喷洒工艺的工艺流程图；
图6是本发明实施例中泡沫刮涂工艺的工艺流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明实施例为：
参考图1所示，一种吸附增强型滤材，包括滤材本体1，滤材本体1包括由高熔融指数聚丙烯树脂分成的第一纤维丝材料和第二纤维丝材料分别通过两个熔喷模具相连通喷出形成直径尺寸不同的第一纤维丝21和第二纤维丝22，第一纤维丝21和第二纤维丝22随机排列形成纤维网结构，再采用机械、热粘或者化学方法加固，优选的采用化学方法，使得后续形成表面具有粗糙度的无纺布，其凹槽能够保持原有的结构，并且位于间隙处的第一纤维丝21和第二纤维丝22交错形成的空间处于撑开状态，防止热压或者机械加固中被破坏，其中形成第一纤维丝21的高熔融指数聚丙烯树脂的含量为65wt％～73wt％，形成第二纤维丝22的高熔融指数聚丙烯树脂的含量为27wt％～35wt％，所述第一纤维丝21的直径尺寸为2.3μm～5μm，所述第二纤维丝22的直径尺寸为3μm～7μm，在形成第一纤维丝21的高熔融指数聚丙烯树脂的含量与形成第二纤维丝22的高熔融指数聚丙烯树脂的含量相接近时，其表面能够形成较为均匀分布的凹槽，但是凹槽的深度也相对较小，使得表面粗糙度形成小，不利于电气石材料20的附着，同时两者之间的含量相对较大时，形成第一纤维丝21的占比较大，其铺设于表面的面积较大，同样不利于电气石材料20的附着，当然，表面粗糙度中凹槽的深度同样需要第一纤维丝21和第二纤维丝22的直径尺寸所决定，在直径尺寸差距大时，凹槽的深度能够得以增加，并且形成间隙23的周沿处，第一纤维丝21和第二纤维丝22交错形成的空气能够提供很好的捕获电气石材料20的作用，因此本实施例中优选的形成第一纤维丝21的高熔融指数聚丙烯树脂的含量为67wt％，形成第二纤维丝22的高熔融指数聚丙烯树脂的含量为33wt％，第一纤维丝21的直径尺寸为3μm，所述第二纤维丝22的直径尺寸为6μm，能够保证表面粗糙度中凹槽的深度起到捕捉电气石材料20的作用并加以固定，所述滤材本体1具有孔径为0.5μm～30μm空隙23，以及表面具有凹凸粗糙结构，其表面粗糙度Ra为0.2μm～16μm，所述滤材本体1上通过干式附着工艺或者湿式附着工艺使得电气石材料20附着于滤材本体1的表面凹槽结构或者空隙23内，滤材本体1上电气石材料20的含量为0.01g/㎡～3g/㎡，该滤材本体1上电气石材料20的含量存在范围值，因第一纤维丝21和第二纤维丝22随机喷出情况下形成的每个区域表面粗糙度和间隙23尺寸均不同，使得其捕获的电气石材料20的含量也不相同，但是通过上述确定的第一纤维丝21和第二纤维丝22的直径尺寸以及两者之间高熔融指数聚丙烯树脂的含量，从而形成能够较好捕捉电气石材料20的结构，并且形成后滤材本体1的表面粗糙度和间隙23尺寸能够较为均匀分布且尺寸固定，形成更好的捕捉电气石材料20的功能，从而提高使用过程中的过滤效果。
在上述的形成的滤材本体1通过温度预处理，即在70℃的环境试验箱中放置24小时，再放置于-30℃的环形试验箱中24小时，最后再室温条件下放置5小时，通过85L/min的气体流量下对其径向过滤测试，施压条件用的氯化钠气溶胶颗粒大小分布颗粒的中值直径在0.09μm，测得的过滤效率大于99％。
而使用的干式附着工艺或者湿式附着工艺均能够在后续使电气石材料20很好附着在滤材本体上，并能够保证滤材本体1上电气石材料20的含量在0.01g/㎡～3g/㎡范围值内，使得滤材本体1的过滤效果得到提升，即保证了滤材本体1生产过程中的质量以及生产设备的使用寿命，并且能够使得电气石材料20附着在滤材本体1上的稳定性，提升电气石材料20在滤材本体1上的利用率，从而提高过滤效果，具体如下：
参考图2所示，所述干式附着工艺包括以下步骤：
a、将滤材本体1放置于输送装置2上进行输送；
b、位于滤材本体1的上侧设置料筒3，料筒3内装入电气石材料粉末4，并通过料筒3进行下料，该电气石粉末4粒径为0.8μm，料筒3的出料口与滤材本体1之间设置用于起导流作用的分散管道5，所述分散管道5有进口和出口，进口的中轴线与出口的中轴线呈纵向方向分布且位于同一直线上，所述进口的直径尺寸小于出口的直径尺寸；
c、位于滤材本体1的下侧设置负压吸附装置6，所述负压吸附装置6为负压吸附辊，分散管道5的出口罩设于负压吸附装置6上，通过负压吸附装置6作用使得分散管道5内的气体流速为4m/s。
在负压吸附装置6产生的负压吸附滤材本体1，同时滤材本体1上的空隙使得分散管道5内产生向下的气体流动，从料筒3下料出的电气石粉末4在气流带动下能够均匀分布在位于分散管道5内的滤材本体1上，且在吸附力作用下，电气石粉末4能够很好的卡在滤材本体1的间隙处或者表面凹槽内，从而附着于表面上。
当然，上述步骤a中滤材本体1在输送中通过摩擦充电或者电晕充放电的方法使得滤材本体上附上静电荷，使得滤材本体1能够在此时形成一定的电荷吸附住电气石粉末4，使其均匀于滤材本体1表面上，并且可以在步骤c后通过两个光棍夹持滤材本体输送，使得电气石粉末4附着于滤材本体1的效果更好，当然两个光棍需要做静电处理，防止电气石粉末4被吸附。
所述湿式附着工艺为辊涂覆工艺或者喷洒工艺。
参考图3所示，所述辊涂覆工艺包括以下步骤：
d、将滤材本体1放置于输送装置2上进行输送；
e、位于滤材本体1下侧设置储液槽7，储液槽7内放置电气石材料液体8，所述电气石材料液体8包括电气石材料12％、分散剂12％、水76％，并且储液槽8内设置涂覆辊9，位于滤材本体1上侧设置挤压辊10，滤材本体1输送中经涂覆辊9和挤压辊10之间穿过；
f、滤材本体1通过涂覆辊9涂覆后进入烘箱11烘干。
所述喷洒工艺为气雾喷洒工艺或者泡沫刮涂工艺。
参考图4所示，所述涂覆辊9上具有辊体91，所述辊体91上沿其轴向方向设有十四个长槽92，所述涂覆辊9上套设有涂覆套93，设置的长槽92使得涂覆辊9在转动浸入到储液槽7内时，能够储存更多的电气石材料液体9，使得涂覆套93在于滤材本体1接触过程中充分的涂覆于滤材本体1上，提高涂覆的效果，使得电气石材料附着于滤材本体上的效果好。
参考图5所示，所述气雾喷洒工艺包括以下步骤：
g、将滤材本体1放置于输送装置2上进行输送；
h、位于滤材本体1的一侧设置喷洒装置12，喷洒装置12内装入电气石材料液体8，所述电气石材料液体8包括电气石材料12％、分散剂12％、水76％，并通过喷洒装置12喷洒于滤材本体1上；
i、滤材本体1通过喷洒后进入烘箱11烘干。
参考图6所示，所述泡沫刮涂工艺包括以下步骤：
j、将滤材本体1放置于输送装置2上进行输送；
k、位于滤材本体1的一侧设置喷洒装置12，喷洒装置12内装入电气石材料液体8以及发泡剂，其比例包括，电气石材料12％、分散剂12％、水75.7％、发泡剂0.3％，并通过喷洒装置12喷洒于滤材本体1上，并设置刮刀13对喷洒装置12喷出形成的泡沫进行刮取；
l、滤材本体1通过喷洒后进入烘箱11烘干。
上述所述分散剂为六偏磷酸钠、乙醇、聚丙烯酸盐、三乙醇胺中的其中一种。
本发明的工作方式是：本吸附增强型滤材，通过直径尺寸不同的第一纤维丝21和第二纤维丝22熔喷形成具有表面凹凸结构以及孔径为15μm～30μm空隙的滤材本体1，并结合干式附着工艺或者湿式附着工艺使得电气石材料附着于滤材本体1表面的凹槽结构处或者空隙23中，使得滤材本体1形成驻极体，并且电气石材料20能够很好的附着于滤材本体1上，其含量为0.01g/㎡～3g/㎡，相对于混合进丙烯系聚合物材料内来说，其暴露于外侧的电荷更强，维持的时间更长，吸附效果好，并且在后续的加工过程中难以掉落，与以往的技术相比，在不添加的电气石材料20的情况下保证了滤材本体1的空隙23结构不被破坏，提高过滤性，并且避免由于电气石材料20硬度相对较大，对接触设备造成磨损，混合进主料，降低喷丝板的寿命的问题，同时，通过滤材本体1上的结构结合附着电气石材料20的简单工艺，使得加工效率大大提高。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
