一种驻极薄膜、结构化处理方法以及空气过滤器

技术领域

本发明涉及空气过滤技术，具体涉及一种驻极薄膜、结构化处理方法以及空气过滤器。

背景技术

目前，家用空调和中央空调的除尘方法一般采用粗中效无纺布过滤、粗中效丝网过滤以及静电除尘(ESP)等，其中粗中效无纺布过滤的缺点则是过滤效率低，越高等级的无纺布滤网或过滤器，风阻越大；而ESP对空气进行电离的过程中会不可避免的产生臭氧，形成二次污染，并且会损害人体健康。

CN108654840A公开了一种瓦楞状电介质静电除尘滤芯及其制造方法，但是，该方法采用的方式是将导电涂层材料加工至基材上，通过外接高压电源产生高压静电场，从而达到除尘的作用，一旦去除外接高压电源的作用，该滤芯基本上不具备任何除尘效果，使其不具备良好的通用性。

现有的驻极薄膜用作空气过滤除尘时，大都需要外接电源，甚至需要接入高压电源，对于如便携式空气过滤器中的使用十分不便，因此，需要制造一种能够满足抗菌、阻燃、无臭氧产生，并且无需外接高压电源的空气过滤器来满足需求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种驻极薄膜、结构化处理方法以及空气过滤器，以解决现有技术中需要外接电源或高压电源才能产生高压静电场以进行除尘的问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明第一方面公开了一种驻极薄膜，包括如下质量百分比的组分：

优选地，所述的抗菌防霉母粒由聚丙烯和抗菌剂组成，其中，抗菌剂为以硅酸盐或沸石作为载体，负载银或锌的复合抗菌剂。

优选地，所述的阻燃母粒由聚丙烯和阻燃剂组成，其中，阻燃剂包括磷氮系阻燃剂、卤系阻燃剂或金属氢氧化物阻燃剂中的一种或多种。

其中，磷氮系阻燃剂可选三聚氰胺聚磷酸盐；金属氢氧化物阻燃剂可选如氢氧化铝、氢氧化镁；卤系阻燃剂可选十溴二苯乙烷。该阻燃母粒环保无毒，对聚丙烯的阻燃效率有极大的提高。

优选地，所述的驻极薄膜通过流延成型工艺加工形成薄膜卷材。

本发明第二方面公开了一种如上任一所述的驻极薄膜的结构化处理方法，包括如下步骤：

S1：成型：通过滚压成形设备将驻极薄膜分别加工形成瓦楞状结构和平状结构；

S2：驻极：将步骤S1成型后的驻极薄膜送入静电驻极装置中进行驻极；

S3：裁切：将步骤S2驻极后的驻极薄膜裁切；

S4：叠加堆垛：将步骤S3裁切后的驻极薄膜按照瓦楞状结构和平状结构交替叠放，形成堆叠驻极薄膜；

S5：粘合：将步骤S4得到的堆叠驻极薄膜置于热切粘合设备进行熔融粘合并分切，形成滤芯半成品；

S6：裁切：将步骤S5得到的滤芯半成品裁切形成空气过滤器。

优选地，步骤S1中，滚压成形设备分别采用高温瓦楞辊和高温辊进行瓦楞状结构和平状结构的滚压加工，加温区域的温度为160-200℃，生产线车速为0.5-5m/min。

优选地，步骤S2中，驻极采用直流高压电源，输出电压范围为0-100kV；驻极用的驻极棒由固定条和若干驻极针组成，驻极针的直径为0.5-2mm，驻极针插入固定条后露出长度为10-20mm，驻极针的间距为5-20mm；驻极过程中，驻极薄膜两侧分别各设置4-10根驻极棒，驻极棒之间间距为50-150mm；驻极的生产线车速为0.5-5m/min。

优选地，所述的固定条为铝合金方条。

优选地，驻极针与驻极薄膜之间的间距可调，调节范围为50-150mm。

优选地，步骤S5中，热切粘合设备的电热丝为Cr

优选地，步骤S5中，瓦楞状结构的驻极薄膜和平状结构的驻极薄膜相接触的端面经熔融粘合后形成拱桥状。通过热熔加工，使得瓦楞状结构的驻极薄膜和平状结构的驻极薄膜粘合形成一体，并且两者在交接处形成拱桥状，具有高结构强度，使得驻极薄膜能够被结构化处理。

本发明第三方面公开了一种空气过滤器，采用如上任一所述的结构化处理方法得到。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)利用驻极薄膜作载体，通过自身的静电电场的作用吸附灰尘颗粒，无需外接高压电源，可用于家用空调器、中央空调中的过滤装置或部品，以过滤和吸附空气中的PM颗粒物；同时混入的抗菌防霉母粒和阻燃母粒均有良好的相容性，使该驻极薄膜还同时具备优异的抗菌、抗微生物和阻燃性能。

(2)通过瓦楞状结构和平状结构交替叠合形成的大量通道，不仅解决了传统过滤网或过滤器过滤效果欠佳、风阻较大、维护成本高、产生臭氧形成二次污染等问题，同时由于通道内薄膜内部(分子间)及表面形成的空间电荷和表面电荷能够充分吸附空气中的微小颗粒，进而可在无需外接高压电源的条件下起到过滤PM2.5的作用。

附图说明

图1为本发明一个实施方式中空气过滤器的正视结构示意图；

图2为本发明一个实施方式中空气过滤器的剖视结构示意图；

图3为本发明一个实施方式中瓦楞状结构的驻极薄膜的结构示意图；

图4为本发明一个实施方式中平状结构的驻极薄膜的结构示意图；

图5为本发明一个实施方式中驻极薄膜叠加堆垛后的结构示意图；

图6为本发明一个实施方式中驻极薄膜叠加堆垛后的部分结构放大示意图；

图7为本发明一个实施方式中驻极薄膜粘合后的部分结构放大示意图；

图8为本发明一个实施方式中驻极薄膜粘合后的部分结构进一步放大示意图；

图9为本发明一个实施方式中驻极薄膜结构化处理后的结构示意图；

图10为本发明一个实施方式中驻极加工生产线的结构示意图；

图中：1-驻极薄膜；11-平状结构的驻极薄膜；12-瓦楞状结构的驻极薄膜；20-叠加堆垛的驻极薄膜；30-结构化处理的驻极薄膜；50-铝合金方条；51-驻极针；52-辊。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

以下实施例和对比例中若未做特别说明，则所使用的试剂和方法均可采用本领域技术人员能够常规购得的市售产品以及本领域中常规的技术手段。

以下实施例和对比例中均采用如下方法进行制备，各例中具体使用的配方请见表1，具体步骤为：S1.提供驻极薄膜1配方(质量百分比)：

其中抗菌防霉母粒由有效成份聚丙烯和抗菌剂(硅酸盐/沸石负载银/锌的复合抗菌剂)组成；

其中阻燃母粒由有效成份均聚PP和阻燃剂(磷氮系阻燃剂，如三聚氰胺聚磷酸盐，如十溴二苯乙烷、卤系阻燃剂或金属氢氧化物阻燃剂，如氢氧化铝、氢氧化镁，中的一种或多种)组成；

通过流延成型工艺将原材料加工成薄膜卷材。

表1公开了实施例1-3与对比例1-3所使用的配方以及所用试剂的牌号。

表1实施例1-3和对比例1-3的配方(wt％)

以下实施例和对比例制得的驻极薄膜1，其抗菌率按GB 21551.2-2010(附录A贴膜法)进行检测，抗霉菌性能按GB 21551.2-2010(附录C)进行检测，阻燃等级按UL-900进行检测，测试结果请见表2和表3。

表2实施例1-3和对比例1-3的抗菌防霉测试结果

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表3实施例1-3和对比例1-3的阻燃等级测试结果

S2.结构化处理薄膜

(1)成型：分别通过高温瓦楞辊52和高温辊52滚压成型设备将薄膜加工成瓦楞状结构的驻极薄膜12和平状结构的驻极薄膜11，如图3和图4所示；加温区域160-200℃，车速0.5-5米/分钟；

(2)驻极：将成型后的瓦楞状结构的驻极薄膜12和平状结构的驻极薄膜11分别通过输送线送入静电驻极装置中进行驻极，如图10所示；驻极用的直流高压电源输出电压0-100kV可调；驻极用的驻极棒由铝合金方条50、驻极针51组成，驻极针51直径为0.5-2mm，插入铝合金方条50后，露出长度10-20mm，间距5-20mm；驻极薄膜1上表面的驻极棒为4-10根，间距50-150mm，下表面的驻极棒为4-10根，间距50-150mm；静电驻极针51与驻极薄膜1之间的间距可调，调节范围50-150mm；车速0.5-5米/分钟；

(3)裁切：将驻极后的瓦楞状结构的驻极薄膜12和平状结构的驻极薄膜11按产品所需要求进行裁切。

S3.制作过滤器

(1)叠加堆垛：采用机械手或人工将冲裁好的瓦楞状结构的驻极薄膜12和平状结构的驻极薄膜11交替叠放至工装治具中，如图5和图6所示，形成叠加堆垛的驻极薄膜20；

(2)粘合：从上述的工装治具中取出组装好的半成品放至热切粘合设备内进行熔融加工(热熔粘合)并分切成滤芯半产品，如图7和图8所示；瓦楞状结构的驻极薄膜12和平状结构的驻极薄膜11相接触的端面加工后形成了一个整体的“拱桥”形状，使得结构强度最大化；热切粘合设备的电热丝Cr

(3)裁切：将上述做好的滤芯半产品去除毛边，裁切加工成所需尺寸的空气过滤器，如图1、图2和图9所示，得到结构化处理的驻极薄膜30。

工艺优化(以实施例2配方下的驻极薄膜为例)：

①驻极工艺对过滤效率的影响

以5mm厚度的产品为例，驻极针51直径为0.5mm，露出长度10mm，间距20mm；上表面的驻极棒为10根，间距150mm，下表面的驻极棒为10根，间距150mm；选取不同的电压和驻极间距(相当于电场强度)来进行试验：

注：电场强度E(kV·cm

从上述试验数据可以看出：不同的电场强度，所制备样品的过滤效率差异较大，驻极电场强度在6.0-7.0kV·cm

②粘合工艺对过滤效率的影响

1)以长500mm，宽200mm，厚5mm为例，加工工艺对过滤效率的影响：

注：检测仪器：TSI 8130，检测风量：32L/min，检测粉尘：NaCl@0.3μm。

2)以长500mm，宽300mm，厚10mm为例，加工工艺对过滤效率的影响：

注：检测仪器：TSI 8130，检测风量：32L/min，检测粉尘：NaCl@0.3μm。

3)以长500mm，宽300mm，厚20mm为例，加工工艺对过滤效率的影响：

注：检测仪器：TSI 8130，检测风量：32L/min，检测粉尘：NaCl@0.3μm。

从上述测试数据可以看出：在相同的电场强度条件下驻极时，不同的粘合工艺所制备的样品的过滤效率差异仍较大，电热丝相对细和步进电机频率相对低对过滤效率越有利，最优选地电热丝直径为0.3mm，步进电机频率为2.5Hz，电压为DC16-16.5V。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。