自粘式空氣濾網(wǎng)以及包括該自粘式濾網(wǎng)的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自粘式空氣濾網(wǎng)，其包括：經(jīng)熔噴工藝形成的過濾材料層；以及設置在該過濾材料層的一個表面上的粘合纖維層，其中，該粘合纖維層呈三維多孔結(jié)構(gòu)，其克重處于10至100克/平方米之間，其纖維直徑處于2至30μm之間。也公開了包括該自粘式空氣濾網(wǎng)的家用空氣凈化器、空調(diào)器、風扇、風機、口罩等裝置。
【專利說明】
自粘式空氣濾網(wǎng)以及包括該自粘式濾網(wǎng)的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種自粘式空氣濾網(wǎng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，嚴重空氣污染的情況在中國頻繁出現(xiàn)，PM2.5曾高達世衛(wèi)標準40倍。各類 凈化空氣的產(chǎn)品也應運而生，空氣凈化器、防霾口罩等產(chǎn)品逐步成為市場熱點。而空氣濾網(wǎng) 是空氣凈化類產(chǎn)品的最核心部件，承擔濾除污染物、清潔空氣的首要功能。傳統(tǒng)的空氣濾網(wǎng) 通常采用框架結(jié)構(gòu)，且具有預先設定的尺寸，因此限制其在不同大小裝置或設備中的適用 性。而隨著消費者對將具有凈化功能的空氣濾網(wǎng)應用于室內(nèi)空氣治理的需求持續(xù)增長，目 前已有空氣濾網(wǎng)產(chǎn)品可直接固定于設備或裝置如空調(diào)進風口，以有效吸附空氣中的微粒及 致敏原，提升室內(nèi)空氣質(zhì)量。然而，目前的濾網(wǎng)類產(chǎn)品大多包括附屬固定裝置，降低了其使 用靈活性。相應地，市場對無需使用額外固定部件的通用型空氣濾網(wǎng)的需求日益增加。
[0003] 目前，已有一些空氣濾網(wǎng)通過一些常規(guī)方法如噴涂，涂覆，滾涂，浸漬等方式將膠 粘劑應用于濾片邊緣或點涂于濾片表面以形成不同圖案，然而此種方式仍將損失一定的使 用靈活性及設備通用性。此外，在某些情況下，當需要將空氣濾網(wǎng)移除或者替換時，膠條仍 然容易殘留在設備表面形成殘膠。而如果將膠粘劑涂覆在整個濾網(wǎng)表面時，會阻擋濾網(wǎng)的 空隙形成極大的壓降，影響設備的正常使用。同時，濾網(wǎng)大多由聚丙烯材料制成，具有極低 的表面能，因此膠粘劑與濾網(wǎng)的粘合力相對較弱，導致仍易在移除濾網(wǎng)的時候膠粘劑與濾 網(wǎng)脫離而殘留在設備表面。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型提供了一種自粘式空氣濾網(wǎng)以克服以上技術(shù)缺陷。該自粘式空氣濾網(wǎng) 通過在靜電加載的聚丙烯濾層表面熔噴一薄層粘合纖維層并覆以離型紙而制成。熔噴形成 的超細纖維粘合層提供極小的氣流阻力，并用于實現(xiàn)空氣濾網(wǎng)在任何適用設備中的有效粘 接和固定，同時粘合層與過濾層纖維間具有良好的結(jié)合力，可以實現(xiàn)濾網(wǎng)的多次固定并避 免殘膠。該空氣濾網(wǎng)便于使用者根據(jù)其具體要求剪裁以應用于不同設備，同時粘合層不會 對設備的過濾性能造成任何損害，保證了其良好的空氣凈化效果及使用兼容性。
[0005] 根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種空氣濾網(wǎng)，其包括：
【附圖說明】
[0006] 圖1示意性地示出根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。
[0007] 圖2示意性地示出用于生產(chǎn)根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的系統(tǒng)。
[0008] 圖3示出用于構(gòu)成根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的熔噴壓敏膠纖維層的顯微 結(jié)構(gòu)。
[0009] 圖4示出不同空氣濾網(wǎng)樣品加載測試中的過濾效率。
[0010] 圖5示出不同空氣濾網(wǎng)樣品加載測試中的壓降。
【具體實施方式】
[0011] 以下，將結(jié)合附圖來說明本實用新型的一些【具體實施方式】。本領(lǐng)域技術(shù)人員將懂 得，這些【具體實施方式】意在對本實用新型進行說明，而不能被理解為對本實用新型的限制。
[0012] i.定義
[0013] 本文中使用的"自粘式空氣濾網(wǎng)"是指自身具有粘性，并可根據(jù)實際需要固定于不 同設備的一類空氣濾網(wǎng)材料。
[0014] 本文中使用的空氣濾網(wǎng)的"過濾效率"是指在規(guī)定檢測條件下，濾網(wǎng)過濾掉的氣溶 膠濃度與過濾前的氣溶膠濃度之比，單位以百分數(shù)％表示。本文中使用的空氣濾網(wǎng)的"壓 降"是指一定試驗風速或風量條件下，濾網(wǎng)前、后的靜壓差，單位以Pa表示。本文中使用的空 氣濾網(wǎng)的"平均透氣量"是指在規(guī)定的壓差條件下，一定時間內(nèi)垂直通過試樣給定面積的氣 流流量。本文中使用的空氣濾網(wǎng)的"容塵能力"是指在特定試驗條件下，過濾材質(zhì)容納特定 試驗粉塵的能力。
[0015] 圖1示意性地示出根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，自粘式 濾網(wǎng)包括無紡布過濾層1及由膠經(jīng)熔噴工藝形成的粘合纖維層2,其中粘合纖維層2形成于 過濾層1之上(具體地，粘合纖維層2可以貼合在過濾層1上），它們一起構(gòu)成根據(jù)本實用新型 的自粘式空氣濾網(wǎng)。當然，實際中一般可以在粘合纖維層2上再貼合一層離型紙3，例如有機 硅離型紙。在使用時，根據(jù)所使用設備的情況裁剪該貼合有離型紙的自粘式空氣濾網(wǎng)，然后 將裁剪好的自粘式空氣濾網(wǎng)上的離型紙去除，使粘合纖維層2露出，并將粘合纖維層2與設 備表面粘接，以固定該自粘式空氣濾網(wǎng)。
[0016] 其中，用于形成粘合纖維層2的膠為熱塑性膠，優(yōu)選為熱塑性壓敏膠，如苯乙烯系 嵌段共聚物壓敏膠，丙烯酸壓敏膠，聚烯烴壓敏膠，聚氨酯類壓敏膠，等等。
[0017] 粘合纖維層2的克重一般處于10至100克/平方米之間，優(yōu)選處于10至50克/平方米 之間，更優(yōu)選處于10至30克/平方米之間；其纖維直徑一般處于2至30μπι之間，優(yōu)選處于2至 20μηι之間，更優(yōu)選處于2至ΙΟμπι之間。
[0018] 用于形成過濾層1的物質(zhì)為合成纖維，優(yōu)選為聚丙烯纖維、聚酯纖維、聚酰胺纖維、 聚苯硫醚纖維，等等。
[0019] 經(jīng)熔噴工藝形成的過濾層1的克重一般處于20至200克/平方米之間，優(yōu)選處于20 至120克/平方米之間，更優(yōu)選處于40至90克/平方米之間；其纖維直徑一般處于2至30μπι之 間，優(yōu)選處于2至20μπι之間，更優(yōu)選處于2至ΙΟμπι之間。
[0020] 下面，將結(jié)合附圖對如何制備根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)進行簡要描述。
[0021] 實例
[0022]
[0023]制備工藝:一種根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的制備工藝及生產(chǎn)系統(tǒng)如圖2 所示。具體地，將Bostik Η2211熱塑性壓敏膠1置于熔膠箱2 (ITW Dynatec公司出品的 S2N2ZGS3-FRS)中，在170°C溫度下將其變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的聚合物熔體4,并經(jīng)熔噴模頭3擠出。 通過高速熱空氣流5,對模頭噴絲孔擠出的聚合物熔體4細流進行牽伸，形成粘合纖維層6， 其克重為10-30gsm，并將其接收至收卷裝置7，具體地將其置于(例如貼合于)3M N95熔噴PP 濾網(wǎng)8表面，并在該粘合纖維層6表面覆以離型紙9,經(jīng)乳輥10后形成具有無紡布過濾層/熔 噴壓敏膠粘合纖維層/離型紙結(jié)構(gòu)的自粘式空氣濾網(wǎng)11。其制備工藝參數(shù)如表1所示，其中， 粘合纖維層的克重及纖維直徑可通過根據(jù)具體需求調(diào)整工藝參數(shù)來實現(xiàn)。
[0024]
[0025] 表 1
[0026] 樣品測試：
[0027] 1)過濾性能測試
[0028] 測試設備：Automated Filter Tester Model 8310(美國TSI公司）
[0029] 測試條件:NaCl顆粒物過濾效率檢測系統(tǒng)。主要技術(shù)參數(shù)如下：2%NaCl氣溶膠，其 質(zhì)量中值直徑(MMD)為0.3μπι，檢測流量為85L/min。
[0030] 測試方法：
[0031] 首先將過濾效率檢測系統(tǒng)調(diào)整到檢測狀態(tài)，并調(diào)整相關(guān)測試參數(shù)。用適當?shù)膴A具 配合密封圈將以上制備的空氣濾網(wǎng)11樣品均勻地夾緊氣密連接在檢測裝置上，調(diào)整風速并 啟動氣溶膠發(fā)生器開始檢測，記錄過濾效率及壓降結(jié)果。
[0032] 加載測試:加載測試方法同上，連續(xù)記錄過濾效率及壓降結(jié)果，直至氣溶膠達到指 定濃度，氣溶膠濃度按照儀器說明進行計算。
[0033] 老化處理:將以上制備的空氣濾網(wǎng)11樣品在54.4°C及70%濕度環(huán)境下放置1周。
[0034] 2)透氣性測試
[0035] 測試設備:YG461E-III數(shù)字式透氣量儀(寧波紡織儀器廠）
[0036]測試方法：將以上制備的空氣濾網(wǎng)11樣品裝夾到透氣度測試儀上，測試面積為 20cm2,調(diào)整該樣品兩側(cè)的壓力差為200Pa。當該樣品兩側(cè)的壓差達到設定值時，試驗停止， 設備自動顯示設定壓差下通過該樣品的空氣流量。
[0037] 3)粘附力測試
[0038] 測試設備：Instron tester(美國Instron英斯特朗公司出品，型號為5543)測試方 法:從以上制得的自粘式空氣濾網(wǎng)11制備Γ X 7"樣品，按ASTMD3330標準在12inch/min下測 試180度剝離力
[0039] 測試結(jié)果：
[0040] 1)纖維形態(tài)
[0041] 圖3示出用于構(gòu)成以上制得的根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)11的熔噴壓敏膠 粘合纖維層的顯微結(jié)構(gòu)。從圖3中，可以看到該熔噴的粘合纖維層具有多孔結(jié)構(gòu)，其纖維直 徑為5-10μπι，該多孔纖維層有利于空氣的流動，同時利于與過濾層的纖維之間形成纖維間 纏結(jié)，從而增強這兩層間的結(jié)合。
[0042] 2)過濾性能
[0043] 在空氣過濾網(wǎng)的實際應用中，最重要的性能即是濾網(wǎng)的過濾效率和壓降。為了實 現(xiàn)良好自粘效果，在以上制得的根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)11-中，熔噴壓敏膠遍布 于其過濾層表面。如表2所示，該自粘式空氣濾網(wǎng)11-仍能體現(xiàn)出高于95%的優(yōu)異過濾效率。 同時，在經(jīng)過老化處理后，該自粘式空氣濾網(wǎng)11-仍能基本保持其過濾效率，這表明相對于 現(xiàn)有的空氣濾網(wǎng)產(chǎn)品，根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)11-的普遍適用性和靈活性得到 明顯提高，但其過濾性能并沒有下降。 ΓΠΠ 441 L0045」 表2
[0046] 而對于以傳統(tǒng)的粘結(jié)劑涂覆其表面的空氣濾網(wǎng)而言，其粘結(jié)劑層致密的結(jié)構(gòu)將覆 蓋和阻擋其熔噴過濾層的空隙，而這將極大地增加濾網(wǎng)的壓降，影響使用性能。而以熔噴工 藝形成的粘合纖維層具有多孔的結(jié)構(gòu)，具有良好的透氣性，能夠?qū)崿F(xiàn)最小的空氣流動阻力。 如表2所示，熔噴濾網(wǎng)、自粘式空氣濾網(wǎng)11及老化處理后的自粘式空氣濾網(wǎng)11初始壓降分別 為68.60，70.42和70.58Pa。這表明，以上制得的根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)11在進 行老化處理前和處理后都能夠保持與傳統(tǒng)的熔噴濾網(wǎng)相當?shù)某跏級航怠?br>[0047] 此外，在另一方面，如圖4和5所示，隨著氣溶膠加載量提高，以上制備的根據(jù)本實 用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)11具有與傳統(tǒng)的熔噴濾網(wǎng)相當?shù)膲航导斑^濾效率，表明其具有與 傳統(tǒng)濾網(wǎng)相當?shù)娜輭m能力。
[0048] 3)透氣性
[0049] 熔噴壓敏膠最重要的特征即為其形成的粘合纖維層具有多孔結(jié)構(gòu)。如表3所示，在 以上制備的根據(jù)本實用新型的自粘式空氣壓濾網(wǎng)11中，由熔噴壓敏膠形成的粘合纖維層對 透氣性的影響極小，因為其細小的粘合纖維可形成三維多孔結(jié)構(gòu)，這有利于空氣流通，從而 能保證自粘式空氣濾網(wǎng)11的使用性能，使其具有與例如3M N95聚丙烯濾片的傳統(tǒng)濾網(wǎng)相當 的平均透氣量。相比之下，如表3所示，對于以傳統(tǒng)的粘結(jié)劑涂覆其表面的空氣濾網(wǎng)（如表面 涂覆壓敏膠的3M N95聚丙烯濾片）而言，其涂覆膠層形成了致密結(jié)構(gòu)，這將阻擋空氣通過， 從而形成極大壓降，造成該表面涂覆壓敏膠的空氣濾網(wǎng)無法正常使用。
[0050] LUU51J 表 3
[0052] 4)粘合力
[0053]當比較以上制備的根據(jù)本實用新型的自粘式濾網(wǎng)11對不同材質(zhì)（例如平滑的不銹 鋼板和粗糙的聚丙烯(PP)纖維板)的剝離力和剪切力時，如表4所示，自粘式濾網(wǎng)11對PP纖 維板的剝離力和剪切力要高于對不銹鋼板的剝離力。這可能是因為，相比自粘式濾網(wǎng)11與 平滑的不銹鋼板之間，在自粘式網(wǎng)11的熔噴粘合層纖維與粗糙的聚丙烯纖維板的纖維之 間，存在更大的接觸面積，且兩種纖維之間可以形成機械纏結(jié)，導致它們的結(jié)合相對更為緊 密堅固。
[0054]
[0055] 表 4
[0056] iv.本實用新型的有益效果：
[0057] 1)由于根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的熔噴粘合纖維層具有纖維多孔結(jié)構(gòu)， 提供了良好的透氣性，以致可以實現(xiàn)較小的氣流阻力，且不影響濾網(wǎng)過濾效率。
[0058] 2)根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)對聚丙烯(PP)纖維表面具有較高的剝離力 和剪切力，這可以避免在移除或替換根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)時在原來固定該空 氣濾網(wǎng)的表面上形成殘膠。
[0059] 3)根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)的熔噴粘合纖維層的克重可以根據(jù)具體需 求進行調(diào)整，以適應不同的粘合力和氣流阻力要求。
[0060] 4)根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)可以在保證濾網(wǎng)材料的高效過濾性能同時， 實現(xiàn)其在不同設備或裝置中的多次有效固定，同時便于使用者移除或替換。
[0061] 5)根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng)可以根據(jù)使用需求自由裁剪，極大的保證了 其在使用方面的靈活性和對不同設備的兼容性。例如，根據(jù)本實用新型的自粘式空氣濾網(wǎng) 可被廣泛應用于各種型號和尺寸的家用空氣凈化器、空調(diào)器、風扇、風機、口罩等裝置，實現(xiàn) 對空氣進行過濾的目的。
[0062] 應當理解，本文所述的示例性實施方式是說明性的而非限制性的。而且，可將各實 施方式中關(guān)于各特征或方面的描述適用于其他實施方式中的其他類似特征或方面。
[0063] 盡管結(jié)合附圖描述了本實用新型的一個或多個實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應 當理解，在不脫離通過以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出各 種形式和細節(jié)的改變。
【主權(quán)項】
1. 一種自粘式空氣濾網(wǎng)，包括： 經(jīng)熔噴工藝形成的過濾材料層；以及 設置在所述過濾材料層的一個表面上的粘合纖維層， 其中，所述粘合纖維層呈三維多孔結(jié)構(gòu)，其克重處于10至100克/平方米之間，其纖維直 徑處于2至30μηι之間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的自粘式空氣濾網(wǎng)，其中，所述粘合纖維層為經(jīng)熔噴工藝形成的熱塑 性壓敏膠粘合纖維層。3. 根據(jù)權(quán)利要求2的自粘式空氣濾網(wǎng)，其中所述過濾材料層為由合成纖維制成的過濾 材料層，其克重處于20至200克/平方米之間，其纖維直徑處于2至30μπι之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的自粘式空氣濾網(wǎng)，還包括設置在所述粘合纖維層的不同于與所述 過濾材料層結(jié)合的表面的表面上的離型紙層。5. -種家用空氣凈化器，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的自粘式空氣濾 網(wǎng)。6. -種空調(diào)器，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的自粘式空氣濾網(wǎng)。7. -種風扇，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的自粘式空氣濾網(wǎng)。8. -種風機，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的自粘式空氣濾網(wǎng)。9. 一種口罩，其特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項的自粘式空氣濾網(wǎng)。
【文檔編號】B01D39/16GK205586675SQ201620211739
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】胡偉立, 陳銳, 華佳明
【申請人】3M中國有限公司