一種無膠粘合複合濾料製造裝置及其使用方法

2023-05-22 16:15:31 2

一種無膠粘合複合濾料製造裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種無膠粘合複合濾料製造裝置及其使用方法。該裝置主要包括耐熱纖維濾料捲筒、濾料加熱組件、短纖維均鋪組件、熱軋合輥、導向輥、冷卻水池、複合濾料捲筒和烘箱等。使用方法為：將耐熱纖維濾料經過加熱組件，將濾料表面加熱到一定溫度；短纖維經過短纖維餵入槽、齒狀傳送帶、短纖維均鋪組件等將均勻而迅速的鋪落到耐熱纖維濾料表面，熔融粘附；經過隨後的熱軋合輥，加強粘附效果；導向輥將熱合的複合濾料即刻浸沒與冷卻水中，使複合濾料實現緊密粘合；溼複合濾料經過烘箱得以烘乾，得到複合濾料成品。本發明所涉及的複合濾紙採用無膠粘合的方式，濾料空隙率得到大大提高，提高濾料的一次使用壽命和過濾效率，製造方法設計合理，生產效率高，工藝簡單，複合層纖維厚度均勻等優點。
【專利說明】一種無膠粘合複合濾料製造裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於空氣過濾濾料製造領域，具體涉及一種無膠粘合複合濾料製造裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平不斷提高，對空氣環境中懸浮微粒的控制，無論在淨化粒子數量還是大小方面都提出了更高的要求，對於交通運輸行業，出於實際使用中的空間限制和安全性方面的考量，對於濾料的一次使用壽命和過濾效率提出了更高的要求。現有不同的纖維過濾材料有著各自的優缺點。玻璃纖維濾材具有耐溫性好、伸長率低、強度高、耐腐蝕性好等特點，但玻璃纖維本身不具備粘合性，需要在製成空氣濾料的過程中噴入黏膠將玻璃纖維粘合，降低了濾料的透氣性，影響使用壽命。傳統的非織造過濾材料具有耐折、耐磨性好阻力低等優點，但有纖維長短難以控制，且纖維過粗等造成對細小顆粒過濾效率低的缺點。單一而簡單的濾料已經不能為日新月異的技術產業提供有效的支撐，因此，過濾材料的研究方向都逐漸轉向先進的複合過濾材料。
[0003]當前市面上針對複合濾料的加工，主要採用有膠粘合的方式，無紡布上膠方式有兩種:一種是先將熱熔膠粒熔融後以點膠方式均勻分布到無紡布基材上，然後與玻纖濾材進行熱熔複合；另一種是將熱熔膠熔噴成結構疏鬆的纖網，再與無紡布和玻纖濾材疊在一起進行熱熔複合。這兩種上膠工藝對濾材透氣性的影響都很小，但缺點是製成的複合玻纖濾材價格非常昂貴，國內尚未有廠家採用該種上膠方式。國內大多將熱熔膠粒熔融後噴灑到無紡布基材上，這種工藝的最大弊端是難以對噴灑膠粒大小和上膠一致性進行控制，導致無紡布透氣度均勻性很差[張久政，劉曉峰，羅經津.複合過濾材料成型工藝及應用，2012，22 (3):29^31]。實驗室檢測發現，採用各種有膠複合的濾料，都會減少20%左右的空隙率，導致一次使用壽命短，造成頻繁更換的麻煩。對於一些特殊應用領域，如飛機，潛水艇，汽車等，由於其空氣過濾器安裝空間狹小，通過對濾料進行清灰再二次使用的方式並不適用，故對於某些特殊行業·的空氣過濾濾料的一次使用壽命的提高是一個亟待解決的問題。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有國內市場上複合濾料的生產方法存在以上局限性等技術問題，發明了一種無膠粘合複合濾料製造方法及其裝置，所製得濾料空隙率得到大大提高，提高濾料的一次使用壽命和過濾效率，製造方法設計合理，生產效率高，工藝簡單，複合層纖維厚度均勻等優點。
[0005]本發明為達到以上技術要求，所採取的技術方案是:
本發明所涉及的一種無膠粘合複合濾料製造裝置，主要包括耐熱纖維濾料捲筒1、濾料加熱組件2、短纖維均鋪輔助組件3、熱軋合輥4、導向輥5、冷卻水池6，複合濾料捲筒7和烘箱8等，其中:短纖維均鋪組件3包括短纖維餵入槽3-1、齒狀傳送帶3-2和輔助部件3-3，齒狀傳送帶3-2位於輔助部件3-3內，其頂部設有短纖維餵入槽3-1 ;短纖維均鋪組件3位於濾料加熱組件2上方，且短纖維均輔組件3的短纖維出口對準濾料加熱組件2 ;濾料捲筒I設置於濾料加熱組件2 —側；濾料加熱組件2另一側設置熱軋合輥4，導向輥5共有3個，2個導向輥5位於冷卻水池6內，第3個導向輥5 —側設置烘箱8，另一側位於冷卻水池6一側；耐熱纖維濾料a依次穿過由濾料捲筒I和穿過濾料加熱組件2，耐熱纖維濾料和短纖維在濾料加熱組件作用下組合為複合濾料，和短纖維均鋪組件3散落的短纖維b熱粘合成複合濾料c，所述複合濾料c依次穿過冷卻水池6內的導向輥5-1和5-2，冷卻水池一側的導向輥5-3，進入烘箱8，最後到達複合濾料捲筒7。
[0006]本發明中，所述濾料加熱組件2由第一級加熱部件2-1、第二級加熱部件2-2、第三極加熱部件2-3和第四級加熱組件2-4組成，且第四級加熱組件2-4出口為劈尖形狀。
[0007]本發明中所涉及的一種無膠粘合複合濾料製造裝置的使用方法為:將耐熱纖維濾料a經過加熱組件2，將濾料表面加熱到一定溫度；短纖維b經過短纖維餵入槽3-1、齒狀傳送帶3-2、短纖維均鋪部件3-3，將均勻而迅速的鋪落到耐熱纖維濾料a表面，熔融粘附；經過隨後的熱軋合輥4，加強粘附效果；導向輥5將熱合的複合濾料c即刻浸沒與冷卻水池6中，使複合濾料c實現緊密粘合，並藉助水的粘滯力剝除表面未實現熱粘合的短纖維b ;溼濾料經過烘箱8得以烘乾，得到複合濾料成品。
[0008]本發明中，耐熱纖維濾料a為玄武巖或花崗巖纖維濾料中的一種。短纖維b由丙綸(PP)、滌綸(PET)、錦綸(PA)、粘膠纖維、腈綸、乙綸(HDPE)或氯綸(PVC)等在15(T350°C時熱熔的材料中的一種，纖維長度為l(T40mm。
[0009]本發明中，濾料加熱部件2由四級加熱裝置組合，採用分級加熱方式將濾料表面溫度提高到15(T350°C。四級加熱部件存在溫度梯度，第一級加熱部件2-1將耐熱濾料a表面溫度提高到5(Tl00°C，第二級加熱部件2-2將耐熱濾料a表面溫度提高到10(T200°C，第三極加熱部件2-3將耐熱濾料a表面溫度提高到125?300°C，第四級加熱組件將耐熱濾料a表面溫度提高到15(T350°C，且第四級出口為劈尖形狀。
[0010]本發明中，短纖維鋪設組件由短纖維餵入槽3-1，齒狀傳送帶3-2，短纖維均鋪輔助部件3-3組成。三個部件之間相互配合，使得短纖維b均勻鋪設於被加熱的濾料a表面，控制纖維的鋪設速度為5(Tl00mg/(m2.s)。
[0011]本發明中，經過熱軋合輥的複合濾料c即刻進入冷卻水池6，冷卻水的溫度控制在600C以下，冷卻水浸沒時間大於5s。出水的複合濾料c將經過烘箱8進行烘乾，烘箱8溫度控制在8(Tl5(TC之間，複合濾料c的停留時間大於15s。
[0012]本發明所述的無膠粘合複合濾料製造方法及其裝置，與市場上普遍存在的複合濾紙生產工藝相比，其優勢在於:
(I)本發明所涉及的一種無膠粘合複合濾料利用短纖維b的熱熔性和耐熱纖維濾料a的耐高溫的性質，實現無膠粘合。短纖維b均鋪到表面溫度被加熱到30(T350°C的耐熱纖維a上，由於熱熔性，緊密粘合到耐熱纖維濾料a上，相比較有膠粘合，該種複合方式有效增大了濾料的透氣性，空隙率增加，使得一次使用壽命提高，解決了傳統濾料使用過程中需要頻繁更換的問題。
[0013](2)本發明所涉及的一種無膠粘合複合濾料的製造方法，採用的是短纖維鋪落的方式，複合層具有纖維分布均勻，結合緊密，孔隙大小合適的優點。相比較於直接利用無紡布和玻纖直接熱粘合的複合方式，短纖維複合層與基層濾料結合更為緊密，在使用過程中，沒有纖維脫落導致的二次汙染問題。
[0014](3)本發明所涉及的一種無膠粘合複合濾料的製造方法及其裝置，採用分級加熱的方式。四級加熱部件存在溫度梯度，第一級加熱部件2-1將耐熱濾料a表面溫度提高到5(TlO(TC，第二級加熱部件2-2將耐熱濾料a表面溫度提高到10(T20(TC，第三極加熱部件
2-3將耐熱濾料a表面溫度提高到125?300°C，第四級加熱組件2_4將耐熱濾料a表面溫度提高到15(T350°C，相較於直接加熱，濾料表面溫度具有更高的可控制性及穩定性，同時更加節能。第四級加熱組件2-4出口為劈尖形狀，可撫平耐熱纖維濾料a的表面，提高與短纖維b的熱粘合效果。
[0015](4)本發明所涉及的一種無膠粘合複合濾料的製造方法及其裝置，經過熱軋合輥的複合濾料c馬上進入冷卻水池6，即刻的冷卻使得結合更為緊密，同時可以利用濾料在水中收到的粘滯力作用，將表面結合不緊密的短纖維b由複合濾料c表面剝除，以防止在以後使用中飛落。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1複合濾料製造裝置示意圖；
圖中標號:1為濾料捲筒，2為濾料加熱組件,2-1為第一級加熱部件,2-2為第二級加熱部件，2-3為第三級加熱部件，2-4為第四級加熱部件，3為短纖維均鋪組件，3-1為短纖維餵入槽,3-2為齒狀傳送帶,3-3為輔助部件，4為熱軋合棍,5為導向棍,5-1為第一導向棍,5-2為第二導向棍，5-3為第三導向棍,6為冷卻水池,7為複合濾料捲筒,8為烘箱。
[0017]a為耐熱纖維濾料，b為短纖維，c為複合濾料。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖和發明人依本發明的技術方案所完成的具體實例，對本發明作進一步的詳細描述。
[0019]實施例1:耐熱纖維濾料a採用玄武巖纖維濾料，短纖維b材質為丙綸(PP)，纖維長度為20_，四級加熱部件存在溫度梯度，第一級加熱部件2-1將耐熱濾料a表面溫度提高到5(T75°C，第二級加熱部件2-2將耐熱濾料a表面溫度提高到10(Tl25°C，第三極加熱部件2-3將耐熱濾料a表面溫度提高到15(T175°C，第四級加熱組件2_4將耐熱濾料a表面溫度提高到175?200°C。短纖維b鋪落速度為75 mg/(m2*s)0冷卻水池溫度維持5(T60°C，烘箱溫度為100°C。
[0020]耐熱纖維濾料a經過加熱組件2，將濾料表面加熱到17(T20(TC ;短纖維b經過短纖維餵入槽3-1、齒狀傳送帶3-2、短纖維均鋪部件3-3，將均勻而迅速的鋪落到耐熱纖維濾料a表面，熔融粘附；經過隨後的熱軋合輥4，加強粘附效果；導向輥5將熱合的複合濾料c即刻浸沒與冷卻水池6中，使複合濾料c實現緊密粘合，並藉助水的粘滯力剝除表面未實現熱粘合的短纖維b ;溼的複合濾料c經過烘箱8得以烘乾，得到複合濾料成品。
[0021]實施例2:取實施例1中所得濾料和普通有膠粘合濾料，製成相同規格過濾器，按照GB/T 6165-2008國家標準，進行應用效果測試。兩種過濾器均達到較高過濾效果，過濾效率> 99.9%。但在對濾料連續容塵的過程中，當濾料的阻力達到初始阻力2倍的時候(即達到測試終止條件)，使用實施例1所得濾芯所制過濾器，使用時間提高20%。
[0022]實施例3:耐熱纖維濾料a採用玄武巖纖維濾料，短纖維b材質為聚酯纖維(PET)，纖維長度為20_。四級加熱部件存在溫度梯度，第一級加熱部件2-1將耐熱濾料a表面溫度提高到8(Tl00°C，第二級加熱部件2-2將耐熱濾料a表面溫度提高到16(Tl80°C，第三極加熱部件2-3將耐熱濾料a表面溫度提高到22(T20(TC，第四級加熱組件2_4將耐熱濾料a表面溫度提高到26(T280°C。短纖維b鋪落速度為75 mg/ (m2*s)。冷卻水池溫度維持5(T60°C，烘箱溫度為100°C。
[0023]耐熱纖維濾料a經過加熱組件2，將濾料表面加熱到26(T280°C ;短纖維b經過短纖維餵入槽3-1、齒狀傳送帶3-2、短纖維均鋪部件3-3，將均勻而迅速的鋪落到耐熱纖維濾料a表面，熔融粘附；經過隨後的熱軋合輥4，加強粘附效果；導向輥5將熱合的複合濾料c即刻浸沒與冷卻水池6中，使複合濾料c實現緊密粘合，並藉助水的粘滯力剝除表面未實現熱粘合的短纖維b ;溼的複合濾料c經過烘箱8得以烘乾，得到複合濾料成品。
[0024]實施例4:取實施例3中所得濾料和普通有膠粘合濾料，製成相同規格過濾器，按照GB/T 6165-2008國家標準，進行應用效果測試。兩種過濾器均達到較高過濾效果，過濾效率> 99.9%。但在對濾料連續容塵的過程中，當濾料的阻力達到初始阻力2倍的時候(即達到測試終止條件)，使用實施例2所得濾芯所制過濾器，使用時間提高23%。
【權利要求】
1.一種無膠粘合複合濾料製造裝置，其特徵在於包括濾料捲筒(I)、濾料加熱組件(2)、短纖維均鋪組件⑶、熱軋合輥⑷、導向輥(5)、冷卻水池(6)、複合濾料捲筒(7)和烘箱(8)，其中:短纖維均鋪組件(3)包括短纖維餵入槽(3-1)、齒狀傳送帶(3-2)和輔助部件(3-3)，齒狀傳送帶(3-2)位於輔助部件(3-3)內，其頂部設有短纖維餵入槽(3-1);短纖維均鋪組件(3)位於濾料加熱組件(2)上方，且短纖維均輔組件(3)的短纖維出口對準濾料加熱組件(2);濾料捲筒(I)設置於濾料加熱組件(2) —側；濾料加熱組件(2)另一側設置熱軋合輥(4)，導向輥(5)共有3個，2個導向輥(5)位於冷卻水池(6)內，第3個導向輥(5)一側設置烘箱(8)，另一側位於冷卻水池(6) —側；耐熱纖維濾料(a)由濾料捲筒(I)穿過濾料加熱組件(2)，和短纖維均鋪組件(3)散落的短纖維(b)熱粘合成複合濾料(C)，所述複合濾料(c)依次穿過冷卻水池(6)內的導向輥(5-1)和(5-2)，冷卻水池一側的導向輥(5-3)，進入烘箱(8)，最後到達複合濾料捲筒(7)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述濾料加熱組件(2)由第一級加熱部件(2-1)、第二級加熱部件(2-2)、第三極加熱部件(2-3)和第四級加熱組件(2-4)組成，且第四級加熱組件(2-4)出口為劈尖形狀。
3.—種如權利要求1所述的無膠粘合複合濾料的製造裝置的使用方法，其特徵在於將耐熱纖維濾料(a)經過加熱組件(2)，將其表面加熱；短纖維(b)依次經過短纖維餵入槽(3-1)、齒狀傳送帶(3-2)和短纖維均鋪部件(3-3)，均勻而迅速的鋪落到耐熱纖維濾料(a)表面，熔融粘附；經過隨後的熱軋合輥(4)，加強粘附效果；2個導向輥(5)將熱合的複合濾料(c)即刻浸沒與冷卻水池(6)中，使複合濾料(c)實現緊密粘合，並藉助水的粘滯力剝除表面未實現熱粘合的短纖維(b);溼的複合濾料經過烘箱(8)得以烘乾，得到複合濾料成品O
4. 根據權利要求3所述的使用方法，其特徵在於所述耐熱纖維濾料(a)為玄武巖或花崗巖纖維濾料中任一種，短纖維(b)為丙綸、滌綸、錦綸、粘膠纖維、腈綸、乙綸或氯綸在15(T350°C時熱熔的材料中的一種，纖維長度為l(T40mm。
5.根據權利要求3所述的使用方法，其特徵在於濾料加熱部件(2)由四級加熱裝置組合，採用分級加熱方式將濾料表面溫度提高到15(T350°C，四級加熱部件存在溫度梯度，第一級加熱部件(2-1)將耐熱濾料(a)表面溫度提高到5(T10(TC，第二級加熱部件(2_2)將耐熱濾料(a)表面溫度提高到10(T20(TC，第三極加熱部件(2-3)將耐熱濾料(a)表面溫度提高到125~300°C，第四級加熱組件(2-4)將耐熱濾料(a)表面溫度提高到15(T350°C。
6.根據權利要求3所述的使用方法，其特徵在於短纖維(b)均勻鋪設於被加熱的耐熱纖維濾料(a)表面，控制短纖維(b)的鋪設速度為50-100mg/(m2.s)。
7.根據權利要求3所述的使用方法，其特徵在於經過熱軋合輥的複合濾料◎即刻進入冷卻水池(6)，冷卻水的溫度控制在60°C以下，冷卻水浸沒時間大於5s ;出水的複合濾料(c)將經過烘箱(8)進行烘乾，烘箱(8)溫度控制在8(T15(TC之間，複合濾料(c)停留時間大於15s。
【文檔編號】B01D39/14GK103706183SQ201310676244
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】徐斌, 吳婭 申請人:同濟大學