申请/专利权人：成都宏恩生物科技有限公司

申请日：2017-12-11

公开（公告）日：2018-05-18

公开（公告）号：CN108049254A

主分类号：D21H27/08(2006.01)I

分类号：D21H27/08(2006.01)I;D21H11/12(2006.01)I;D21H21/10(2006.01)I

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2021.07.16#发明专利申请公布后的驳回;2018.06.12#实质审查的生效;2018.05.18#公开

摘要：本发明公开了基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸及其制备方法。解决了现有技术对空气中PM2.5以下微粒过滤效能较差、气阻大、以及降解性能差的问题。空气微粒过滤纸包括份数如下的物质：灯草芯纤维颗粒65～75份、植物纤维15～25份、留助剂5～10份。制备方法包括备料、叩解、抄纸、压纸、烘干五个步骤。本发明利用天然植物灯草芯制造空气微粒过滤纸，具有高透气性能及高过滤精度的特点，对空气中PM2.5的滤除率可达99％以上，过滤时其气流静压≤40pa，适合在雾霾天气和其他空气污染环境下使用。

主权项：基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，包括份数如下的物质：灯草芯纤维颗粒65～75份、植物纤维15～25份、留助剂5～10份。

全文数据：基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸及其制备方法。背景技术[0002]随着工业化的发展，环境污染，特别是空气污染已经越来越严重。与此相应，各种空气微粒的过滤材料也相继产生。比较有代表性的，有以美国专利产品HEPA材料为代表的塑料熔喷成网技术、玻璃纤维滤网技术、金属膜分离技术、各种微滤纳滤纸技术、塑料中孔纤维技术、传统植物纤维滤纸造纸技术、活性炭纤维滤纸技术、羟基磷灰石纳米线造纸技术等等。[0003]但是，空气微粒过滤，都存在一个共同的矛盾，那就是过滤精度与风阻气阻的矛盾。过滤精度越高（指微粒直径越小），风阻气阻也就越大，给使用带来二者不可得兼的问题。特别是对于过滤PM2•5以下的空气微粒，在要求低气阻的领域，滤材的根本问题尚未得到很好解决。[0004]HEPA材料在于用PM2•5过滤的口罩方面，明显存在气阻大的问题，老人和孩子都不宜使用，且该材料不能解决容菌后的抑菌问题；[0005]玻璃纤维材料虽然有很高的过滤效能，但易断裂，吸入人体后有危害；[0006]金属膜材料显然因为气阻和柔軔性问题，不适合日用口罩过滤层；[0007]塑料中孔纤维材料，由于难以形成很薄的过滤面，不适合日用过滤材料；[0008]活性炭纤维滤纸，虽然对有机挥发性气体有吸附作用，但对PM2.5以下的微粒过滤效能较差，且气阻较大。发明内容[0009]本发明要解决的技术问题是:提供基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸及其制备方法，解决现有技术对空气中PM2•5以下微粒过滤效能较差、气阻大、以及降解性能差的问题。[0010]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：[0011]基于灯草芯纤维颗粒过滤纸，包括份数如下的物质：灯草芯纤维颗粒65〜75份、植物纤维15〜25份、留助剂5〜10份。[0012]进一步地，包括份数如下的物质：灯草芯纤维颗粒75份、植物纤维2〇份、留助剂5份。[0013]进一步地，所述灯草芯纤维颗粒的粒径为〇•5mm〜2mm，每个颗粒完整保留了植物纤维管壁纳米级孔径和内部纤维自然的微米级孔径，水份含量〇.5%。[0014]进一步地，所述植物纤维为木浆纤维或竹浆纤维中的任意一种。[0015]进一步地，所述留助剂为支链淀粉、植物胶或羟基纤维素中的任意一种。[0016]基于灯草芯纤维颗粒过滤纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤.[0017]步骤⑴：备料[0018]灯草芯纤维颗粒:取灯草芯65〜75份，用粉碎机粉碎至0•5〜1mm，备用；[0019]木浆纤维:取木浆纤维15〜25份，在1000份水中叩解1个小时，备用；[0020]支链淀粉:取支链淀粉5〜10份，备用；[0021]步骤⑵：溶浆叩解[0022]将上述P卩解后的木衆纤维和灯草芯纤维颗粒，先后溶楽B卩解、混合叩解，直到没有浆团，分散均匀时，停止打浆，再加入上述支链淀粉作为助留剂，撹拌1分钟，得到液态浆体；[0023]步骤⑶：抄纸压纸’[0024]将步骤2中得到的液态浆体倒入放置有不锈钢平板滤网的料盆中，然后水平取出滤网，得到流平后的混合纸浆，采用不锈钢滚筒对滤网及其上面的混合纸浆进行滚压，得到初步成型的空气微粒过滤纸；[0025]步骤⑷：烘干[0026]将步骤3中的滤网及其上面的初步成型的空气微粒过滤纸放入烘箱烘干，烘箱温度控制在60°C，1小时后取出，即得到空气微粒过滤纸。[0027]进一步地，所述不锈钢平板滤网的孔径为1〜2mm。[0028]进一步地，所述不镑钢平板滤网为50kg不镑钢滚筒。[0029]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0030]1本发明利用天然植物灯草芯制造空气微粒过滤纸，具有高透气性能及高过滤精度的特点，对空气中PM2.5的滤除率可达99%以上，过滤时其气压降40pa，适合在雾霾天气和其他空气污染环境下使用。t〇〇31]2本发明采用灯草芯植物的茎髓在晒千后进行粉碎，即可得到灯草芯纤维颗粒，材料易得，成本低廉，并且可降解，绿色环保;灯草芯纤维颗粒制成空气微粒过滤纸后，由于灯草芯纤维颗粒具有弹性，在打浆时不会破坏其颗粒内部结构，基本保持了灯草芯的微观结构，即表面天然的纳米微孔，内部2〜5微米的中孔和复孔，以及内部天然形成的纤维支架，使其具有高透气性能及高过滤精度的优点。[0032]3本发明由于灯草芯纤维颗粒比重比木浆纤维或竹浆纤维都小，抄纸时灯草芯纤维颗粒悬浮于浆体表面，一部分与木浆纤维或竹浆纤维勾连，所以过滤纸80%以上的表面积被灯草芯纤维颗粒占据，在经过压纸环节后，形成围绕灯草芯纤维颗粒周围的紧密木浆纤维层或竹浆纤维层。既实现了灯草芯纤维颗粒作为滤层的作用，又形成了具有一定柔韧性的纤维面。从而形成了以灯草芯纤维颗粒为空气过滤通道的过滤层。[0033]由于灯草芯纤维具有较好的弹性模量，在打浆、抄纸和压纸环节，虽然少量木浆纤维或竹浆纤维会覆盖在灯草芯纤维颗粒表面上，挡住灯草芯纤维颗粒的天然微孔，但在压纸和干燥环节中，利用植物纤维浆的溶胀与热涨系数与灯草芯纤维颗粒的不同，灯草芯纤维颗粒的微弹性力以及烘干环节颗粒内部的水分子冲出等，迅速恢复了颗粒上下表面的微孔结构。从而较完整保持了颗粒的透气性能。这样就可以利用灯草芯纤维颗粒的表面纳米微孔与内部微米级中孔、复孔，形成对PM2.5以下微粒的过滤。[0034]4本发明相比于现有技术透气性能更好，由于灯草芯过滤层主要是在微观上通过其内部的“隧道式”管网结构实现过滤的，通气性明显优于熔喷材料和其他有机与无机纤维材料，其气流压降40pa。具体实施方式[0035]下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。[0036]基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，利用天然植物灯草芯制造空气微粒过滤纸，具有高透气性能及高过滤精度的特点，对空气中PM2.5的滤除率可达99%以上，过滤时其气流静压40pa，同时，对甲醛、烃类、卤代烃、氧烃和氮烃均有良好的吸附作用，适合在雾霾天气和其他空气污染环境下使用。本发明中空气微粒过滤纸包括份数如下的物质:灯草芯纤维颗粒65〜75份、植物纤维15〜25份、留助剂5〜10份。[0037]其中，所述灯草芯纤维颗粒的粒径为0.5〜2mm，每个颗粒完整保留了植物纤维管壁纳米级孔径和内部纤维自然的微米级孔径，水份含量0.5%，所述灯草芯纤维颗粒的粒径最好为0.5〜1mm。[0038]其中，所述植物纤维为木浆纤维或竹浆纤维中的任意一种，所述留助剂为支链淀粉、植物胶或羟基纤维素中的任意一种。[0039]本发明相比于现有技术透气性能更好，由于灯草芯过滤层主要是在微观上通过其内部的“隧道式”管网结构实现过滤的，通气性明显优于熔喷材料和其他有机与无机纤维材料，其压降彡40pa。[0040]空气微粒过滤纸的制备方法，包括以下步骤：[0041]步骤1:备料[0042]灯草芯纤维颗粒:取灯草芯65〜75份，用粉碎机粉碎至0.5〜1mm，备用；[0043]木浆纤维:取木浆纤维15〜25份，溶于500〜1000份水，备用；[0044]支链淀粉:取支链淀粉5〜10份，备用；[0045]步骤⑵：溶浆叩解[0046]将上述灯草芯纤维颗粒和木浆纤维混合，再加水900〜1100份后用打浆机打浆5min，停2min后再打浆5min，直到没有浆团，分散均匀时，停止打浆，再加入上述支链淀粉作为助留剂，搅拌1分钟，得到液态浆体；[0047]步骤⑶：压纸[0048]将步骤⑵中得到的液态浆体倒入放置有孔径为2mm不锈钢平板滤网的料盆中，然后水平取出滤网，得到流平后的混合纸浆，采用50KG不锈钢滚筒对滤网及其上面的混合纸浆进行滚压，得到初步成型的空气微粒过滤纸；[0049]步骤⑷：烘干[0050]将步骤3中的滤网及其上面的初步成型的空气微粒过滤纸放入烘箱烘干，烘箱温度控制在6〇°C，1小时后取出，即得到空气微粒过滤纸。[0051]本发明采用灯草芯植物的茎髓在晒干后进行粉碎，即可得到灯草芯纤维颗粒，材料易得，成本低廉，并且可降解，绿色环保;灯草芯纤维颗粒制成空气微粒过滤纸后，由于灯草芯纤维颗粒具有弹性，在打浆时不会破坏其颗粒结构，基本保持了灯草芯的微观结构，gp表面天然的纳米微孔，内部3〜5微米的中孔和复孔，以及内部天然形成的纤维支架，使其具有高透气性能及高过滤精度的优点。[0052]本发明由于灯草芯纤维颗粒比重比木浆纤维或竹浆纤维都低，抄纸时灯草芯纤维颗粒一部分悬浮于浆体表面，一部分与木浆纤维或竹浆纤维勾连，所以空气微粒过滤纸80%以上的表面积被灯草芯纤维颗粒占据，在经过压纸环节后，形成围绕灯草芯纤维颗粒周围的紧密木浆纤维层或竹浆纤维层。既实现了灯草芯纤维颗粒作为滤层的作用，又形成了具有纸张柔韧性的纤维面。从而形成了以灯草芯纤维颗粒为空气过滤通道的过滤层。[0053]由于灯草芯纤维具有较好的弹性模量，在打浆、抄纸和压纸环节，虽然少量木浆纤维或竹浆纤维会覆盖在灯草芯纤维颗粒表面上，挡住灯草芯纤维颗粒的天然微孔，但在压纸和干燥环节中，利用气体植物纤维浆的溶胀与热涨系数与灯草芯纤维颗粒的不同，灯草芯纤维颗粒的微弹性力以及烘干环节颗粒内部的水蒸气冲出等，迅速恢复了颗粒上下表面的微孔结构。从而较完整保持了颗粒的透气性能。这样就可以利用灯草芯纤维颗粒的表面纳米微孔与内部微米级中孔、复孔，形成对PM2.5以下微粒的过滤。[0054]为了使本领域技术人员更好地理解本发明制备方法及空气微粒过滤纸的效果，现采用以下实例作进一步阐述。[0055]实例1[0056]步骤1:备料[0057]灯草芯纤维颗粒:取灯草芯75g，用粉碎机粉碎至0.5〜1mm，备用；[0058]木浆纤维:取木浆纤维板15g;[0059]支链淀粉:取支链淀粉10g，备用；[0060]步骤2:溶浆叩解[0061]将木浆纤维板加水900g后用溶浆叩解5min，停2min;后再叩解5min，l个小时后，直到没有浆团，分散均匀时，停止打浆；[0062]步骤⑶：混合叩解[0063]将灯草芯颗粒加入叩解后的木浆中，继续叩解30min，直到木浆纤维分解帚化，并与灯草芯颗粒形成勾连，呈悬浮状；[0064]步骤⑷再加入上述10g支链淀粉作为助留剂，搅拌1分钟，得到液态浆体；[0065]步骤⑸：抄纸压纸[0066]将步骤⑷中得到的液态浆体倒入放置有孔径为2_不锈钢平板滤网的料盆中，然后水平取出滤网，得到流平后的混合纤维浆，采用50KG不锈钢滚筒对滤网及其上面的混合纸浆进行滚压，得到初步成型的空气微粒过滤纸；[0067]步骤⑹：烘千[0068]将步骤5中的滤网及其上面的初步成型的空气微粒过滤纸放入烘箱烘干，烘箱温度控制在60°C，1小时后取出，即得到空气微粒过滤纸。[0069]步骤⑺：测试1[0070]将步骤⑹中得到的空气微粒过滤纸置于PM2.5过滤测试箱进行测试，该PM2.5过滤测试箱为透明亚克力密封箱，分别开直径8cm圆形口，一端作为进气口，另一端连接筒式风机，将滤纸粘贴在进气口，PM2.5检测仪开启后，置入箱内，开启风机后，即可测试通过滤纸后的箱内PM2•5的变化情况，测试结果为，开机3分钟后，滤体对PM2.5的滤除率为99%以上。[0071]步骤⑻：测试2[0072]将步骤⑹中得到的空气微粒过滤纸用采样管气阻测试仪进行测试，压降彡40pa。[0073]上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，包括份数如下的物质:灯草芯纤维颗粒65〜75份、植物纤维15〜25份、留助剂5〜10份。2.根据权利要求1所述的基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，包括份数如下的物质:灯草芯纤维颗粒75份、植物纤维20份、留助剂5份。3.根据权利要求2所述的基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，所述灯草芯纤维颗粒的粒径为0•5mm〜2mm，水份含量〇.5%。4.根据权利要求3所述的基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，所述植物纤维为木浆纤维或竹浆纤维中的任意一种。5.根据权利要求4所述的基于灯草芯纤维颗粒的空气微粒过滤纸，其特征在于，所述留助剂为支链淀粉、植物胶或羟基纤维素中的任意一种。6.权利要求1-5所述过滤纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1:备料灯草芯纤维颗粒:取灯草芯65〜75份，用粉碎机粉碎至0.5〜1mm，备用；木浆纤维:取木浆纤维15〜25份，在1000份水中叩解1个小时，备用；支链淀粉:取支链淀粉5〜10份，备用；步骤2:溶浆叩解将上述叩解后的木浆纤维和灯草芯纤维颗粒，先后溶浆叩解、混合叩解，直到没有浆团，分散均匀时，停止打浆，再加入上述支链淀粉作为助留剂，搅拌1分钟，得到液态浆体；步骤⑶：抄纸压纸将步骤2中得到的液态浆体倒入放置有不锈钢平板滤网的料盆中，然后水平取出滤网，得到流平后的混合纸浆，采用不锈钢滚筒对滤网及其上面的混合纸浆进行滚压，得到初步成型的空气微粒过滤纸；步骤⑷：烘干将步骤3中的滤网及其上面的初步成型的空气微粒过滤纸放入烘箱烘干，烘箱温度控制在60°C，1小时后取出，即得到空气微粒过滤纸。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述不锈钢平板滤网的孔径为i〜2mm〇8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述不锈钢平板滤网为50kg不锈钢滚筒。

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