用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112337196A(43)申请公布日2021.02.09(21)申请号202010087876.X(22)申请日2020.02.12(30)优先权数据10-2019-00956362019.08.06KR10-2019-01580252019.12.02KR(71)申请人因德博莱株式会社地址韩国全罗北道完州郡(72)发明人柳殷相　(74)专利代理机构北京冠和权律师事务所11399代理人陈国军(51)Int.Cl.B01D46/00(2006.01)B01D46/54(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图7页(54)发明名称用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器(57)摘要本发明涉及一种用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器，根据本发明的混合过滤器的特征在于，纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在多孔性支持体，不同于现有的多层结构的过滤器，而是由一层构成的混合过滤器，具有空气流动阻力低，微细污染物的去除率良好的效果。CN112337196ACN112337196A权　利　要　求　书1/1页1.一种混合过滤器，其特征在于，纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在多孔性支持体。2.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，所述多孔性支持体为聚氨酯泡沫塑料。3.根据权利要求2所述的混合过滤器，其特征在于，所述聚氨酯泡沫塑料为网状的聚氨酯泡沫塑料。4.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，所述纤维素纳米纤维直径为1-50nm。5.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，所述水性粘合剂为水分散聚氨酯。6.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，按1：1至1：0.25重量比包括所述纤维素纳米纤维及水性粘合剂。7.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，在所述多孔性支持体中，所述纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合物的浸渍量为1-30重量％。8.根据权利要求1所述的混合过滤器，其特征在于，所述混合过滤器用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的面罩。9.一种混合过滤器的制造 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，其包括：通过将纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合在水中而准备浸渍液的步骤(步骤1)；以及在所述步骤1中准备的浸渍液里浸渍多孔性支持体的步骤(步骤2)。10.根据权利要求9所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，所述步骤1的纤维素纳米纤维的直径为1-50nm。11.根据权利要求9所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，所述步骤1的水性粘合剂为水分散聚氨酯。12.根据权利要求9所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，所述步骤2的多孔性支持体为聚氨酯泡沫塑料。13.根据权利要求12所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，所述聚氨酯泡沫塑料为网状聚氨酯泡沫塑料。14.根据权利要求9所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，所述步骤1的纤维素纳米纤维及水性粘合剂按1：1至1：0.25重量比混合。15.根据权利要求9所述的混合过滤器的制造方法，其特征在于，在所述步骤2的多孔性支持体中，所述步骤1的纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合物的浸渍量为1-30重量％。2CN112337196A说　明　书1/5页用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器技术领域本发明涉及一种用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器。背景技术微细粉尘不仅会诱发呼吸道疾病，而且对人类的健康带来多方面的威胁，故非常令人担忧。因此国家正在努力减少微细粉尘的产生，并且正在增加作为个人层面防御手段的口罩的佩戴。据环境部的资料得悉，一半以上的微细粉尘由Sox和NOx组成。因此，微细粉尘口罩应能够阻止此类极性物质吸进体内。如今大部分的口罩在物理上依赖于像筛子一样过滤微细粉尘的方法，经常主要使用无纺布。而且，最广泛使用的无纺布是利用聚丙烯制造的。但用聚丙烯制造的无纺布虽然可以像筛子一样物理过滤微细粉尘，但无法阻挡尚未过滤的超微细状态的极性大的Sox和NOx吸入体内，故存在局限性。由此，容易吸附SOx和NOx类似物质的口罩材质的必要性正日益凸显。因此，在本发明中，为了开发不仅能够吸附普通的微细粉尘，而且还能够吸附包括SOx和NOx在内的超微细粉尘的过滤器，确立了制造混合过滤器的技术，并完成了本发明，所述混合过滤器将多孔性支持体和纤维素纳米纤维混合在一起，比表面积大，亲水性强，从而包括SOx和NOx的超微细粉尘的过滤率高，具有良好的透气性。具体而言，基于将纤维素纳米纤维的高的比表面积和亲水性，以及泡沫塑料支持体的多孔性及良好的物理性质相结合的原理。现有技术文献专利文献[0010](专利文献0001)登记专利公报第10-1795795号发明内容本发明的目的在于，提供一种用于过滤微细粉尘及超微细粉尘的混合过滤器。本发明的另一个目的在于，提供一种所述混合过滤器的制造方法。为了达到所述目的，本发明提供一种混合过滤器，其特征在于，纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在多孔性支持体。而且，本发明提供一种混合过滤器的制造方法，其包括：通过将纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合在水中而准备浸渍液的步骤(步骤1)；以及在所述步骤1中准备的浸渍液里浸渍多孔性支持体的步骤(步骤2)。根据本发明的混合过滤器，其特征在于，纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在多孔性支持体，不同于现有的多层结构的过滤器，而是由一层构成的混合过滤器，具有空气流动阻力低，微细污染物的去除率良好的效果。3CN112337196A说　明　书2/5页附图说明图1是通过扫描电子显微镜观察网状的软质聚氨酯泡沫塑料的图片。图2是通过扫描电子显微镜观察纤维素纳米纤维的图片。图3是通过扫描电子显微镜观察根据本发明的一个实施例的纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在网状的聚氨酯泡沫塑料的混合过滤器的图片。图4至图6是通过扫描电子显微镜观察纤维素纳米纤维粘附于根据本发明的实施例的混合过滤器的气孔的微细结构的图片(比例尺：500μm)。图7是通过扫描电子显微镜观察粘附在根据本发明的实施例的混合过滤器气孔的微细结构的纤维素纳米纤维，在粘附之后仍然良好地保持微细的纳米纤维结构的图片(比例尺：2μm)。具体实施方式以下，将详细说明本发明。混合过滤器本发明提供一种混合过滤器，其特征在于，纤维素纳米纤维通过水性粘合剂粘附在多孔性支持体。所述多孔支持体起着具有透气性的支持体作用。所述多孔性支持体可以使用聚氨酯泡沫塑料等，优选地，可使用网状聚氨酯泡沫塑料。而且，根据混合过滤器的使用目的使用软质、半硬质或硬质泡沫塑料。如果使用混合过滤器作为面罩，尤其，优选地使用软质的网状聚氨酯泡沫塑料。所述纤维素纳米纤维富含大量的羟基，起着吸附SOx、NOx等极性微细污染物质的作用。所述SOx和NOx是占据微细粉尘及超微细粉尘成分的一半以上的极性微细污染物质。所述纤维素纳米纤维直径为1-50nm，优选为5-25nm，长度不限。此外，所述纤维素纳米纤维均可使用生物来源或者非生物来源。作为所述生物起源，可以使用木质起源、微生物起源等。所述水性粘合剂具有将多孔性支持体和纤维素纳米纤维相互粘附的作用。作为所述水性粘合剂，如果是可水分散的高分子粘合剂都可以使用，优选地，可以使用水分散聚氨酯(Polyurethane Dispersion,PU)。所述纤维素纳米纤维及水性粘合剂可按1:1至1:0.25重量比混合使用。如果纤维素纳米纤维及水性粘合剂的混合重量比超过1:1(若水性粘合剂比率超过1时)，则有可能出现纤维素纳米纤维的比表面积减少，多孔性支持体的气孔率减少的问题，如果不到1:0.25时(如果水性粘合剂比率不到0.25时)，则有可能出现纤维素纳米纤维因未能充分粘附在多孔性支持体而脱离的问题。在所述多孔性支持体上，可以制造成将所述纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合物的浸渍量达到1-30重量％。如果浸渍量不足，虽然空气流动阻力低，但会出现SOx和NOx等微细污染物的过滤率明显减少的问题，如果浸渍量过多，虽然SOx和NOx等微细污染物的过滤率良好，但由于变得太坚固，会出现无法用作面罩材料的问题。基于此观点，优选地，浸渍量7-21重量％为宜。所述混合过滤器可用于过滤空气中多种微细污染物，优选地，可适用于微细粉尘及超微细粉尘过滤用面罩。4CN112337196A说　明　书3/5页聚氨酯软质泡沫塑料因网状结构后具有良好的透气性，但有必要拓宽微细粉尘的吸附面积，尤其需要提高极性。纤维素纳米纤维具有包括多个羟基的重复结构，纤维素结构包括羟基，故具有良好的亲水性，纤维素纳米纤维的情况，因直径大小约为几十纳米，所以具有表面积非常大的优点。为了实现这样的纤维素纳米纤维和开孔结构的聚氨酯泡沫塑料的混合化，需要用粘合剂来帮助这两种物质相结合。因为如果没有粘合剂，干燥后它们将会相互分离。作为聚氨酯泡沫塑料和纤维素纳米纤维的粘合剂，类似于水分散聚氨酯的胶体状的物质是有利的。分散在水中的纤维素纳米纤维和水分散聚氨酯容易混合,具有良好的亲和性。因此，水分散聚氨酯在干燥过程中，作为聚氨酯泡沫塑料和纤维素纳米纤维的粘合剂，可以粘附这两种物质。混合过滤器的制造方法本发明提供一种混合过滤器的制造方法，其包括：通过将纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合在水中而准备浸渍液的步骤(步骤1)；以及在所述步骤1中准备的浸渍液中浸渍多孔性支持体(步骤2)。纤维素纳米纤维富含大量的羟基，起着吸附SOx、NOx等极性微细污染物质的作用。所述SOx和NOx是占据微细粉尘及超微细粉尘成分的一半以上的极性微细污染物质。所述纤维素纳米纤维具有以其强烈的聚合力而相互凝聚的性质，并存在凝聚时比表面积减小的问题。因此，在本发明中，通过采用将纤维素纳米纤维与水分散粘合剂一起分散在水中之后浸渍多孔支持体的工艺，使得纤维素纳米纤维均匀地粘附到多孔支持体上，以防止相互凝聚。对于根据本发明的制造方法，所述步骤1是通过将纤维素纳米纤维和水性粘合剂混合在水中而准备浸渍液的步骤。相关所述纤维素纳米纤维和水性粘合剂的说明如上所述。在此，为制造混合过滤器，红纤维素纳米纤维适当的粘度和水性粘合剂的适当的含量作为重要因素发挥作用。对于根据本发明的制造方法，所述步骤2是在所述步骤1中准备的浸渍液中浸渍多孔性支持体的步骤。相关所述多孔支持体的说明如上所述。在此，为同时满足混合过滤器的透气性及微细污染物质的过滤率，在多孔性支持体中浸渍液的浸渍量作为重要因素发挥作用。以下，根据本发明的下述实施例，更加详细说明。但是，下述的实施例仅为本发明的示例，本发明内容并非受下述的实施例的限定。实施例<1-1至3-5>混合过滤器的制造步骤1：浸渍液的准备为制造混合过滤器，纤维素纳米纤维适当的粘度和水性粘合剂的适当的含量作为重要因素发挥作用。纤维素纳米纤维的平均直径为20nm，作为水性粘合剂使用了水分散聚氨酯。将纤维素纳米纤维及水性粘合剂混合在水中，按表1的组成准备了浸渍液。步骤2：多孔性支持体的浸渍作为多孔性支持体，使用了软质网状的聚氨酯泡沫塑料。在所述步骤1中准备的多种组成的浸渍液中，约10分钟充分地浸渍软质的网状聚氨酯泡沫塑料，之后取出来在常温下干燥一天，制造出了混合过滤器。通过扫描电子显微镜观察到，纤维素纳米纤维粘附在由实施例1-1至3-5的组成而制造5CN112337196A说　明　书4/5页的混合过滤器气孔的微细结构中，这在图4至图6中示出(比例尺：500μm)。<实验例1>评价在混合过滤器中纤维素纳米纤维及水性粘合剂的混合物浸渍量通过下述数学式计算了浸渍量。浸渍量＝{(浸渍后被干燥的泡沫塑料重量-浸渍前泡沫塑料重量)/浸渍前泡沫塑料重量}×100表16CN112337196A说　明　书5/5页正如上述表1所示，如果提高纤维素纳米纤维的浓度，与水分散聚氨酯粘合剂含量无关，呈现出浸渍量增加的倾向。另外，即使降低用作粘合剂的水分散聚氨酯浓度，也呈现出浸渍量几乎没有减少的倾向。进而，在软质聚氨酯泡沫塑料的开孔中形成纤维素纳米纤维膜的程度，随着纤维素纳米纤维的含量增加而增加。有关透气性(空气流动阻力)和微细污染物质过滤率方面，实施例1-3，1-4、2-2、2-3是优选的。<实验例2>观察纤维素纳米纤维粘附在软质聚氨酯泡沫塑料的开孔之后的形态在图4至图6中已经确认，在软质聚氨酯泡沫塑料的开孔中形成了纤维素纳米纤维膜。对此，为了了解所述纤维素纳米纤维膜中是否仍保持比表面积高的纳米纤维形态，图7(比例尺：2μm)中示出了将进一步放大图4至图6(比例尺：500μm)后观察的结果。正如图7所示，可以知道，粘附在根据本发明的一个实施例的混合过滤器气孔的微细结构中的纤维素纳米纤维，在粘附之后仍保持微细的纳米纤维结构。7CN112337196A说　明　书　附　图1/7页图18CN112337196A说　明　书　附　图2/7页图29CN112337196A说　明　书　附　图3/7页图310CN112337196A说　明　书　附　图4/7页图411CN112337196A说　明　书　附　图5/7页图512CN112337196A说　明　书　附　图6/7页图613CN112337196A说　明　书　附　图7/7页图714