高性能重型车用空气滤纸的制备方法

技术领域

本发明涉及空气滤纸加工技术领域，具体涉及一种高性能重型车用空气滤纸及其制备方法。

背景技术

车用内燃机的销量占内燃机总销量的20％，车用内燃机数量非常大，在碳中和大背景下，寻找内燃机的可持续发展道路是内燃机发展必经之路，重型车用发动机是内燃机重要的一部分，重型车用发动机所用的空气滤清器作为提供清洁空气的过滤元件，直接影响了燃油的燃烧效率，对碳排放有巨大的影响，而空气滤纸作为重型汽车用重要的过滤元件的组成材料，是一种很有发展潜力的特种纸品，具有广泛发展空间。

随着中国汽车工业迅速发展以及国六理念的持续推进，大力促进了汽车空气滤纸新品种的需求，空气滤纸技术创新方面的需求也日趋明显。空气滤纸的基本功能是最大限度的利用表面过滤的机理分离出空气中的杂质。由于当前国六理念的提出对滤纸的要求越来越高，因此滤纸的阻燃性也得到各大主机厂的高度重视。汽车用空气滤纸主要由木浆纤维素和树脂胶组成，其中木浆纤维的配比对滤纸性能影响极大。较高的过滤精度和容尘量有利于降低更换滤清器的频次，提高进气系统的清洁度。另外，树脂胶可起到增加滤纸强度和防水性的作用，重型车用滤纸具有较高的防水性，有利于滤纸挺度的保持。滤纸拥有较高的挺度，有利于滤纸打折加工成形及滤清器通道的通透性以及在使用过程中滤清器通道通透性的稳定性，良好的滤清器通透性有利于寿命的延长。

然而，仅仅依靠树脂胶自身的防水性远远达不到重型车空气滤纸折纸对防水性的要求。因此，契合“碳达峰碳中和”的理念目标，寻找一种高性能重型车用空气滤纸，成为绿色可持续发展的必然要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高性能重型车用空气滤纸，具有高过滤性能和高防水性，并且具有良好的过滤精度、容尘量、防水性及硬挺性，从而达到客户对长寿命滤纸的要求，以及进一步延长滤清器的使用寿命。本发明还提供其制备方法。

本发明所述的高性能重型车用空气滤纸，由空滤原纸和涂布层组成，空滤原纸是按照以下质量百分比的原料制成：5％-20％丝光浆、15-30％闪急干燥针叶浆、15％-40％闪急干燥阔叶浆、10-30％普通阔叶浆、6％-22％超细化纤、2％-10％超细玻纤；

涂布层是按照以下质量百分比的原料制成：100％丙烯酸乳液，防水剂1和防水剂2均占丙烯酸乳液质量的1％-10％。

防水剂1为聚酰胺聚脲树脂、聚烃类树脂、二异氰酸酯、羧甲基纤维素钠中的一种。

防水剂2为聚乙烯亚胺、氮丙啶、吡啶、带环氧基树脂中的一种。

超细化纤为直径0.01-0.7D的PET或再生纤维素纤维。

超细玻纤为直径20-1000nm有碱或无碱玻纤棉。

所述的高性能重型车用空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取丝光浆、闪急干燥针叶浆、闪急干燥阔叶浆、普通阔叶浆、超细化纤，破解，加水磨浆疏解，制成浆料；

(2)配制分散超细玻纤，与浆料混合，制得抄纸浆；

(3)然后经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配制丙烯酸乳液，然后依次加入防水剂1、防水剂2，制得涂布乳液；

(5)将涂布乳液涂布到制备好的空滤原纸上，经过干燥，制得高性能重型车用空气滤纸。

步骤(1)中的破解浓度为4-7wt％；磨浆疏解浓度为1-4wt％。

步骤(2)中超细玻纤的分散浓度为0.01-3wt％；抄纸浆浓度为0.5-3wt％。

步骤(4)中制得的涂布乳液的浓度为14-18wt％。

步骤(5)中的涂布的涂胶量为18-22wt％。

具体地，高性能重型车用空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别按配方例称取丝光浆、闪急干燥针叶浆、闪急干燥阔叶浆、普通阔叶浆、超细化纤，依次投入水利碎浆机，加入水，经过磨浆、疏解制成分散好的浆料备用，碎解浓度、磨浆和疏解浓度分别为4-7wt％，1-4wt％；疏解浓度由仪器设定；

(2)称取超细玻纤，加入水按照0.01-3wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为0.5-3wt％；抄纸浆由仪器设定；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，加入防水剂1，搅拌均匀，然后加入防水剂2，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为14-18wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为18-22wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸；所述的涂胶量为(涂布后纸张质量-涂布前纸张质量)×100％/涂胶后纸张质量。

本发明所述的高性能重型车用空气滤纸，在空滤原纸的制备时，加入超细化纤和超细玻纤，对滤纸的孔隙率，首先进行可控，增加孔隙率，降低孔径，并协同在涂布乳液中加入复配型的防水剂1和防水剂2，完全取代传统含有甲醛的MF防水剂，并且防水剂1中的活性羟基与胶黏剂丙烯酸乳液中的羟基交联固化，形成网状的固化膜从而达到抗水作用；并且防水剂1 中的氯乙醇基和聚胺基等多功能活性基团协同防水剂2中的活性官能团，充分地与羟基、羧基交联固化，形成网状结构从而达到抗水作用。通过防水剂1和防水剂2对羟基、羧基等官能团协同作用使防水性更强，从而增加了空气滤纸的硬挺性。重型车用滤纸具有较高的防水性，有利于滤纸挺度的保持，滤纸拥有较高的挺度，有利于滤纸打折加工成形及滤清器通道的通透性以及在使用过程中滤清器通道通透性的稳定性，良好的滤清器通透性利于寿命的延长。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)采用本发明的高性能重型车用空气滤纸的制备方法，制备的空气滤纸的孔隙率大，孔径小，比表面积大，从而提高过滤效率和容尘率；

(2)采用本发明制备的空气滤纸，应用于汽车用滤清器中，减少滤清器更换的频次，提高进气系统的清洁度，节约成本，保护环境；

(3)本发明制备的高性能重型车用空气滤纸，采用复配型防水剂，防水性好，不含有甲醛，属环保型，利于滤纸挺度的保持，进一步利于滤纸打折加工成形及滤清器通道的通透性以及在使用过程中滤清器通道通透性的稳定性，良好的滤清器通透性有利于寿命的延长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

所述的高性能重型车用空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆78kg、闪急干燥针叶浆120kg、闪急干燥阔叶浆240kg、普通阔叶浆 72kg、超细化纤66kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤24kg，加水按照0.01wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为0.5wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入二异氰酸酯5kg，搅拌均匀，然后加入聚乙烯亚胺5kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为14wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为18wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

实施例2

所述的高性能重型车用空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆60kg、闪急干燥针叶浆132kg、闪急干燥阔叶浆240kg、普通阔叶浆90kg、超细化纤36kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤42kg，加水按照1wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为2wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入聚酰胺聚脲树脂10kg，搅拌均匀，然后加入氮丙啶10kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为16wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为20wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

实施例3

所述的高性能重型车用空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆108kg、闪急干燥针叶浆90kg、闪急干燥阔叶浆180kg、普通阔叶浆 60kg、超细化纤126kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤36kg，加水按照3wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为3wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入聚烃类树脂6kg，搅拌均匀，然后加入吡啶8kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为18wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为22wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

对比例1

一种空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆78kg、闪急干燥针叶浆120kg、闪急干燥阔叶浆240kg、普通阔叶浆72kg、超细化纤66kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤24kg，加水按照1wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为2wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入氮丙啶10kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为16wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为20wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

对比例2

一种空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆78kg、闪急干燥针叶浆120kg、闪急干燥阔叶浆240kg、普通阔叶浆 72kg、超细化纤66kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤24kg，加水按照1wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得抄纸浆，浆浓度为2wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入聚酰胺聚脲树脂8kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为16wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为20wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

对比例3

一种空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取丝光浆78kg、闪急干燥针叶浆120kg、闪急干燥阔叶浆240kg、普通阔叶浆 72kg、超细化纤66kg，依次投入水利碎浆机，加入9.3m

(2)称取超细玻纤24kg，按照1wt％的浓度分散好，并与之前分散的浆料混合配浆制得可用于抄纸的浆，浆浓度为2wt％；

(3)经过抄纸工段的布浆、脱水成形、干燥、卷取，抄造出空滤原纸；

(4)配置丙烯酸乳液，称取500kg丙烯酸乳液，加入三聚氢胺甲醛树脂10kg，搅拌均匀，制得涂布乳液，涂布乳液浓度为16wt％；

(5)将制备好的涂布乳液均匀涂布到制备好的空滤原纸上，涂胶量为20wt％，经过烘缸干燥后，制得高性能重型车用空气滤纸。

将实施例1-实施例3制备的高性能重型车用空气滤纸，与对比例1-3制备的空气滤纸，根据GB/T451.2-2002、GB/T2679.14-1996、GB/T5453-1997、ISO5011、ISO2493:1992、ISO2493:1992&ISO 5629-1983国家/国际标准，分别进行空气滤纸的定量、最大孔径、透气度、过滤效率和容尘量、挺度参数的测定；

空气滤纸的防水性采用公司内部标准RQB/R-CB001检测，具体检测步骤如下：

(1)用量桶量取20毫升无水乙醇，加去离子水稀释至80毫升，配置成乙醇稀释液备用；

(2)取两张A4大小待测纸样并平铺在桌面上，用微量取液器吸取0.2mL配置好的乙醇稀释液，然后将乙醇稀释液均匀的滴在纸样表面，并用秒表计时，记录从乙醇溶液滴落到开始渗透的时间。每张纸样测三个点，每组两张，计算每组六个点渗透时间的平均值作为本组试验结果。乙醇溶液开始渗透的时间越长代表抗水性越好。

检测结果如表1所示；

表1空气滤纸的性能参数检测结果

当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。