一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，包括面料、開(kāi)設(shè)于所述面料上的多個(gè)毛孔和過(guò)濾通道；所述毛孔包括部分與所述面料連接的毛邊，所述毛邊的面與所述面料的面具有夾角；毛邊與毛邊之間和/或毛邊與所述面料之間形成所述過(guò)濾通道，且所述過(guò)濾通道的最大間隙小于50微米。具有可對(duì)納米級(jí)顆粒污染物的過(guò)濾和分離、提高過(guò)濾型材的過(guò)濾效率的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及空氣凈化裝置及其生產(chǎn)制造領(lǐng)域，特別涉及一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)及其制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的活動(dòng)所造成的環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。目前的大氣環(huán)境質(zhì)量 正在進(jìn)一步惡化，特別是近些年，霧霾天逐年增多，開(kāi)窗通風(fēng)引入的是嚴(yán)重污染氣體。目前 的空氣凈化裝置是將流體中顆粒物或特定物質(zhì)的分離，采用的是吸附、吸收和過(guò)濾的方法。 吸附、吸收和過(guò)濾使用了比面積較大多孔材料和纖維狀物質(zhì)，前者如活性炭、活性氧化鋁、 分子篩等，后者如活性炭纖維以及各種有機(jī)高分子材料纖維等，此二者可有效利用其大的 表面積和材料內(nèi)部的孔來(lái)實(shí)現(xiàn)流體中顆粒物或特定物質(zhì)的分離，但當(dāng)其表面和孔被完全使 用后，分離能力便會(huì)喪失。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，還采用帶有小孔過(guò)濾布或帶微孔的燒結(jié)過(guò)濾 材料來(lái)分離顆粒物;帶有小孔過(guò)濾布為纖維材料構(gòu)成的過(guò)濾材料，大顆粒物可以在其表面 上形成濾餅，從而實(shí)現(xiàn)高效過(guò)濾顆粒物的技術(shù)效果；多孔燒結(jié)過(guò)濾材料如高分子燒結(jié)板或 燒結(jié)管、陶瓷燒結(jié)板或燒結(jié)管、不銹鋼燒結(jié)板或燒結(jié)管，能有效過(guò)濾納米級(jí)顆粒物，但其過(guò) 濾阻力大。
[0003] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)專利200620031326.1公開(kāi)了一種具有沖壓拉伸橋形孔 的過(guò)濾板，包括金屬板，在金屬板上均勻布置有沖壓拉伸橋形孔，沖壓拉伸橋形孔是指在金 屬板上經(jīng)沖壓而形成的橋形凸起，同時(shí)橋形凸起的兩側(cè)與金屬板之間形成兩條窄縫。通過(guò) 上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，降低了過(guò)濾材料的制造成本、提高了過(guò)濾效果。然而，隨著污染源的擴(kuò)大 和人們對(duì)空氣凈化質(zhì)量的要求，上述的技術(shù)方案由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)為納米級(jí)顆粒污染物的過(guò) 濾，因而已無(wú)法滿足現(xiàn)有凈化質(zhì)量的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，實(shí) 現(xiàn)對(duì)納米級(jí)顆粒污染物的過(guò)濾和分離、提高過(guò)濾型材的過(guò)濾效率;本發(fā)明的目的之二是提 供該種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的高精度、高效率、低成本的制造方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，包 括面料、開(kāi)設(shè)于所述面料上的多個(gè)毛孔和過(guò)濾通道;所述毛孔包括部分與所述面料連接的 毛邊，所述毛邊的面與所述面料的面具有夾角；毛邊與毛邊之間和/或毛邊與所述面料之間 形成所述過(guò)濾通道，且所述過(guò)濾通道的最大間隙小于50微米。
[0006] 在本技術(shù)方案中，所述毛孔通過(guò)破壞面料形成，因而毛孔在形成時(shí)即在所述面料 上形成了塌陷口，而原本為所述面料塌陷口所在位置上的材料經(jīng)過(guò)破壞后部分與所述面料 的本體連接從而形成了所述毛邊，所述毛邊與所述面料為同一材料的自然連接。
[0007] 所述過(guò)濾通道，其通過(guò)所述毛邊形成；當(dāng)塌陷口由所述毛邊與所述面料的連接邊 和所述面料的破壞邊緣形成時(shí)，所述過(guò)濾通道通過(guò)所述毛邊和所述面料的間隙而成；當(dāng)塌 陷口由多個(gè)毛邊與所述面料的連接變圍成時(shí)，所述過(guò)濾通道通過(guò)毛邊和毛邊之間的間隙形 成。同時(shí)，所述毛邊所在的平面與所述面料所在的平面之間存在夾角，因而，本技術(shù)方案的 過(guò)濾通道是通過(guò)毛邊部分遮擋塌陷口形成的間隙。
[0008] 作為優(yōu)選，所述過(guò)濾通道的周長(zhǎng)為5微米~1米。
[0009] 所述過(guò)濾通道的顆粒攔截能力取決于其最大間隙，即毛邊的邊緣與相鄰面料的邊 緣之間形成的間隙和/或相鄰毛邊的邊緣之間形成的間隙。此時(shí)，控制該最大間隙小于50微 米，則在使用過(guò)程中，大顆粒的污染物會(huì)在過(guò)濾通道進(jìn)口處堆積，從而形成濾餅，產(chǎn)生的濾 餅進(jìn)一步可攔截小顆粒的污染物。同時(shí)，由于所述過(guò)濾通道的是通過(guò)毛邊部分遮擋塌陷口 形成的，因而流體在經(jīng)過(guò)塌陷口最后經(jīng)過(guò)過(guò)濾通道時(shí)，在所述毛邊的引導(dǎo)下，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向， 使得濾餅和過(guò)濾阻力在動(dòng)態(tài)中形成平衡，從而實(shí)現(xiàn)納米級(jí)污染顆粒的攔截、降低了過(guò)濾阻 力，避免了長(zhǎng)期使用后過(guò)濾阻力增加、濾餅失效的技術(shù)問(wèn)題。
[0010]作為優(yōu)選，所述毛邊的面與所述面料的面之間的夾角為>40°。
[0011] 作為優(yōu)選，所述毛邊遠(yuǎn)離所述面料的一端至所述面料的垂直距離大于〇而小于500 微米。
[0012] 在本技術(shù)方案中，當(dāng)毛邊所在的面與面料本體材料所在的面之間存在一定的角度 時(shí)，毛邊的邊緣上必然存在一個(gè)與面料本體材料所在的面之間垂直距離最大的一個(gè)點(diǎn)，這 一點(diǎn)即為本技術(shù)方案中的所述毛邊上遠(yuǎn)離所述面料的一端。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制 造方法，包括如下步驟:A.局部孔的制作步驟，通過(guò)沖壓或撞擊在所述面料上形成局部孔， 所述局部孔包括局部孔毛邊;B.過(guò)濾通道的制作步驟，通過(guò)壓或擊使所述局部孔毛邊回復(fù) 形成所述毛孔，所述毛邊的頂端至所述面料的垂直距離小于500微米。
[0014] 在長(zhǎng)期研究實(shí)踐中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的沖壓拉伸的制孔技術(shù)存在極大的局限性， 僅適用于具有一定延展性的材料，例如金屬材料，而對(duì)于其他沒(méi)有延展性或延展性較差的 材料則無(wú)法使用，而金屬材料又存在著價(jià)格較高、重量較大、易腐蝕的缺陷；同時(shí)，現(xiàn)有的沖 壓拉伸技術(shù)還存在著精度控制效果差的缺陷，因而在制作微米級(jí)的微孔材料時(shí)存在困難。 而在本技術(shù)方案中，毛孔的制作經(jīng)過(guò)了兩個(gè)步驟:一、通過(guò)沖壓或撞擊的方式在面料上形成 毛孔的半成品狀態(tài)一一局部孔、以及毛邊的半成品狀態(tài)一一局部孔毛邊，二、通過(guò)壓或擊的 方式使步驟一中形成的局部孔毛邊朝向面料的方向回復(fù)、從而形成過(guò)濾通道。
[0015] 具體地，步驟一，沖壓或撞擊的方式，破壞了面料的完整，在其表面形成局部孔，所 述的局部孔包括局部孔毛邊以及塌陷口。此時(shí)，由沖壓或撞擊形成的局部孔毛邊張開(kāi)得較 大，即局部孔毛邊與面料之間的夾角角度較大。步驟二，壓或擊的方式作用于局部孔毛邊， 使局部孔毛邊向面料一側(cè)回復(fù)（即填充塌陷口的趨勢(shì)），這種回復(fù)是部分回復(fù)（局部孔毛邊 回復(fù)至與面料存在一個(gè)較小的角度），此時(shí)形成了最終狀態(tài)的毛邊和過(guò)濾通道。本技術(shù)方案 與現(xiàn)有的激光在金屬板上制孔的方式相比，加工成本低、制造效率高，與前述的對(duì)比文件中 的沖壓拉伸的技術(shù)方案相比，適應(yīng)范圍更廣、加工精度更易于把握。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的局部孔的制作步驟中，使用沖壓針完成局部孔的制作;所述局部 孔毛邊遠(yuǎn)離所述面料的一端至所述面料的垂直距離小于5毫米。
[0017] 在本技術(shù)方案中，所述局部孔毛邊與所述面料的連接處形成塌陷口的邊緣，且所 述塌陷口的孔徑為100~250微米。
[0018] 作為優(yōu)選，所述的局部孔的制作步驟中，使用沖壓頭完成局部孔的制作;所述局部 孔毛邊遠(yuǎn)離所述面料的一端至所述面料的垂直距離為2~5毫米。
[0019] 作為優(yōu)選，所述沖壓頭的規(guī)格為0.5~12毫米X0.5~3毫米、沖壓時(shí)沖壓頭刀具的切 削錐角為20°~90°。面料 作為優(yōu)選，所述沖壓頭的規(guī)格為〇. 5~12毫米X 0.5~3毫米、沖壓時(shí)沖壓頭刀具的切削錐 角為 30°~60°。
[0020] 作為優(yōu)選，所述面料是金屬、塑料、橡膠、紙、玻璃、陶瓷的一種或多種的復(fù)合物。
[0021] 在本技術(shù)方案中，由于采用了沖壓后回復(fù)的技術(shù)方案，因而，對(duì)于適用的材料的選 擇余地較大，固定類(lèi)的、具有平整度的材料均可通過(guò)本工藝制成過(guò)濾結(jié)構(gòu)，從而可根據(jù)適用 環(huán)境的需求選擇不同的材料。
[0022] 作為優(yōu)選，所述面料的厚度為1微米~1厘米。
[0023] 綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果： (1) 實(shí)現(xiàn)對(duì)納米級(jí)顆粒污染物的過(guò)濾和分離、提高過(guò)濾型材的過(guò)濾效率； (2) 制造工藝高精度、高效率、低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖2為圖1的局部放大側(cè)視圖； 圖3為圖1的局部放大俯視圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)在使用時(shí)形成的濾餅的示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的面料的示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的局部孔的示意圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例1的新型過(guò)濾材料顆粒物去除率； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的新型過(guò)濾材料顆粒物去除率。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及優(yōu)選的方案對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
[0027] 實(shí)施例1:如圖1所示，一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，包括規(guī)格為IOOmm(長(zhǎng)）X IOOmm(寬）X 0.5mm(厚）的鋁質(zhì)的面料100、以8 X 22的矩形陣列在面料100上的毛孔200,毛孔200的形狀 為矩形。如圖2和3所示，毛孔200包括規(guī)格為9mm(長(zhǎng)）X 2mm(寬）矩形的毛邊201，毛邊201與 面料100為同一材料且部分與面料100連接，且毛邊201與面料100之間形成39°的夾角；毛邊 201的邊緣與面料100形成毛孔200的邊緣之間的間隙形成過(guò)濾通道300。毛邊201的頂端(遠(yuǎn) 離面料的一端)至面料100的垂直距離(In)為65微米，過(guò)濾通道300的最大間隙為50微米、過(guò) 濾通道300的周長(zhǎng)為46毫米。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，面料100的厚度可以為1微米或1厘 米，制成的過(guò)濾通道300的最大間隙可以為98微米或20微米。
[0028] 工作時(shí)，大顆粒的污染物在過(guò)濾通道300中形成了如圖4所示的濾餅，通過(guò)濾餅結(jié) 構(gòu)過(guò)濾納米級(jí)污染物。
[0029] 該種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下工藝步驟： (1) 局部孔的制作步驟，在如圖5所示的鋁質(zhì)面料100上，使用沖壓機(jī)、鈦沖壓頭(頭部長(zhǎng) 10毫米、寬2毫米，頭部沖壓面和鋁板平面之間30°角一一即切削錐角為30°)沖出局部孔 200'，局部孔200'包括局部孔毛邊201'，局部孔毛邊201'的長(zhǎng)度（1)為9毫米、寬度(b)為2 毫米和3毫米的局部孔高度(h 2)，局部孔高度為局部孔毛邊遠(yuǎn)離面料的一端至面料的垂直 距離，局部孔200'的示意圖見(jiàn)圖6所示； (2) 毛孔的制作步驟，通過(guò)壓機(jī)，向局部孔毛邊201'試壓，使其向面料100的方向回復(fù)、 從而形成毛孔200,此時(shí)毛邊201的頂端至面料100的垂直距離(In)為65微米。
[0030] 沖壓頭還可采用頭部長(zhǎng)8毫米、寬3毫米、頭部沖壓面和鋁板之間的角度為20°或頭 部長(zhǎng)12毫米、寬1毫米、頭部沖壓面和鋁板之間的角度為90°的規(guī)格，制成的局部孔的局部孔 毛邊201'的頂端至面料100的垂直距離為2毫米或5毫米。
[0031] 利用上述工藝制成的本實(shí)施方式的新型過(guò)濾材料，其顆粒物去除率如圖8所示：
圖8.實(shí)施例1的新型過(guò)濾材料顆粒物去除率 實(shí)施例2:如圖7所示，一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，包括規(guī)格為IOOmm(長(zhǎng)）X IOOmm(寬）X Imm (厚）的不銹鋼材的面料100和環(huán)形陣列的在面料100上的毛孔200,毛孔200的投影形狀為四 角形。毛孔200包括4個(gè)毛邊201，毛邊201與面料100為同一材料的自然連接且毛邊201與面 料100具有15°的夾角，過(guò)濾通道300的最大間隙為10微米，毛邊201的破壞邊緣的周長(zhǎng)為0.4 毫米。
[0032]當(dāng)然，可以理解，在其他的實(shí)施方式中，毛孔200的投影形狀可以為五角星、六角形 等其他多角形圖形，此時(shí)毛邊201的個(gè)數(shù)與圖形的角數(shù)相同；同時(shí)一種新型過(guò)濾材料中還可 根據(jù)需要，在同一面料100上開(kāi)設(shè)如實(shí)施例1所示的矩形的毛孔200以及如本實(shí)施例所示的 多角形的毛孔200。
[0033]利用上述工藝制成的本實(shí)施方式的新型過(guò)濾材料，其顆粒物去除率如圖9所示：
圖9.實(shí)施例2的新型過(guò)濾材料的顆粒物去除率 實(shí)施例3: -種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，所用的聚乙稀膜的規(guī)格為Im(長(zhǎng)）X 0.3m(寬） X0.0 5mm(厚），利用沖壓機(jī)和不銹鋼沖壓針(針頭部細(xì)為1微米，錐角30°)沖出直徑180微米 的局部孔，局部孔高度（即局部孔毛邊的頂端至面料的垂直高度)約1毫米。然后通過(guò)平板回 復(fù)，將局部孔高度壓回復(fù)至0.5毫米的毛孔高度。由此方法形成的過(guò)濾通道300的最大間隙 約100微米以下。
[0034]實(shí)施例4: 一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，所用的紙的規(guī)格為0.3m(長(zhǎng)）X 0.2m(寬） X0.0 5mm(厚）。利用不銹鋼沖壓針（針頭部細(xì)為1微米，錐角30°)沖出直徑180微米的局部 孔，局部孔高度約1毫米。然后通過(guò)平板回復(fù)，將局部孔高度壓到0.5毫米的成孔高度。由此 方法形成的過(guò)濾通道300的最大間隙約100微米以下。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括面料（100)、開(kāi)設(shè)于所述面料（100)上的多個(gè)毛 孔(200)和過(guò)濾通道(300); 所述毛孔(200)包括部分與所述面料（100)連接的毛邊(201)，所述毛邊(201)的面與所 述面料(100)的面具有夾角； 毛邊(201)與毛邊(201)之間和/或毛邊(201)與所述面料（100)之間形成所述過(guò)濾通道 (300)，且所述過(guò)濾通道(300)的最大間隙小于50微米。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述毛邊(201)遠(yuǎn)離所述面 料(100)的一端至所述面料(100)的本體的垂直距離大于0而小于500微米。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過(guò)濾通道(300)的周長(zhǎng) 為5微米~1米。4. 一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：用于制造權(quán)利要求1或2或3任一項(xiàng)所述 的一種新型過(guò)濾材料，包括如下步驟， A. 局部孔（200'）的制作步驟，通過(guò)沖壓或撞擊在所述面料（100)上形成所述局部孔 (200'），所述局部孔(200'）包括局部孔毛邊(20Γ ); B. 過(guò)濾通道（300)的制作步驟，通過(guò)壓或擊使所述局部孔毛邊（20Γ)回復(fù)形成所述毛 孔(200)和過(guò)濾通道(300)，所述毛邊(201)的頂端至所述面料（100)的垂直距離小于500微 米。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:所述的局部孔的 制作步驟中，使用沖壓針完成局部孔(200'）的制作;所述局部孔毛邊(20Γ)遠(yuǎn)離所述面料 (100)的一端至所述面料(100)的垂直距離小于5毫米。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:所述的局部孔的 制作步驟中，使用沖壓頭完成局部孔(200'）的制作;所述局部孔毛邊(20Γ)的遠(yuǎn)離所述面 料(100)-端至所述面料(100)的垂直距離為2~5毫米。7. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:所述沖壓頭的規(guī) 格為0.5~12毫米X 0.5~3毫米、沖壓時(shí)沖壓頭刀具的切削錐角為20°~90°。8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6或7任一項(xiàng)所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:所 述面料(100)是金屬、塑料、橡膠、紙、玻璃、陶瓷的一種或多種的混復(fù)合物。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型過(guò)濾結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于:所述面料（100) 的厚度為1微米~1厘米。
【文檔編號(hào)】B01D29/44GK106039809SQ201610501082
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】姚水良, 陸海全, 韓競(jìng), 韓競(jìng)一
【申請(qǐng)人】安吉潤(rùn)風(fēng)空氣凈化科技有限公司