一種新型過濾結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種新型過濾結(jié)構(gòu)，包括面料、開設(shè)于所述面料上的多個毛孔和過濾通道；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濾通道，且所述過濾通道的最大間隙小于50微米。具有可對納米級顆粒污染物的過濾和分離、提高過濾型材的過濾效率的特點。
【專利說明】
一種新型過濾結(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濾結(jié)構(gòu)及其制 造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展，人類的活動所造成的環(huán)境污染日趨嚴重。目前的大氣環(huán)境質(zhì)量 正在進一步惡化，特別是近些年，霧霾天逐年增多，開窗通風(fēng)引入的是嚴重污染氣體。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、吸收和過濾的方法。 吸附、吸收和過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)部的孔來實現(xiàn)流體中顆粒物或特定物質(zhì)的分離，但當其表面和孔被完全使 用后，分離能力便會喪失。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，還采用帶有小孔過濾布或帶微孔的燒結(jié)過濾 材料來分離顆粒物;帶有小孔過濾布為纖維材料構(gòu)成的過濾材料，大顆粒物可以在其表面 上形成濾餅，從而實現(xiàn)高效過濾顆粒物的技術(shù)效果；多孔燒結(jié)過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，能有效過濾納米級顆粒物，但其過 濾阻力大。
[0003] 為解決上述技術(shù)問題，中國專利200620031326.1公開了一種具有沖壓拉伸橋形孔 的過濾板，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，同時橋形凸起的兩側(cè)與金屬板之間形成兩條窄縫。通過 上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，降低了過濾材料的制造成本、提高了過濾效果。然而，隨著污染源的擴大 和人們對空氣凈化質(zhì)量的要求，上述的技術(shù)方案由于無法實現(xiàn)為納米級顆粒污染物的過 濾，因而已無法滿足現(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濾結(jié)構(gòu)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，實 現(xiàn)對納米級顆粒污染物的過濾和分離、提高過濾型材的過濾效率;本發(fā)明的目的之二是提 供該種新型過濾結(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)目的之一是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種新型過濾結(jié)構(gòu)，包 括面料、開設(shè)于所述面料上的多個毛孔和過濾通道;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 形成所述過濾通道，且所述過濾通道的最大間隙小于50微米。
[0006] 在本技術(shù)方案中，所述毛孔通過破壞面料形成，因而毛孔在形成時即在所述面料 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] 所述過濾通道，其通過所述毛邊形成；當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，所述過濾通道通過所述毛邊和所述面料的間隙而成；當塌 陷口由多個毛邊與所述面料的連接變圍成時，所述過濾通道通過毛邊和毛邊之間的間隙形 成。同時，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 過濾通道是通過毛邊部分遮擋塌陷口形成的間隙。
[0008] 作為優(yōu)選，所述過濾通道的周長為5微米~1米。
[0009] 所述過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，控制該最大間隙小于50微 米，則在使用過程中，大顆粒的污染物會在過濾通道進口處堆積，從而形成濾餅，產(chǎn)生的濾 餅進一步可攔截小顆粒的污染物。同時，由于所述過濾通道的是通過毛邊部分遮擋塌陷口 形成的，因而流體在經(jīng)過塌陷口最后經(jīng)過過濾通道時，在所述毛邊的引導(dǎo)下，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向， 使得濾餅和過濾阻力在動態(tài)中形成平衡，從而實現(xiàn)納米級污染顆粒的攔截、降低了過濾阻 力，避免了長期使用后過濾阻力增加、濾餅失效的技術(shù)問題。
[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，毛邊的邊緣上必然存在一個與面料本體材料所在的面之間垂直距離最大的一個點，這 一點即為本技術(shù)方案中的所述毛邊上遠離所述面料的一端。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)目的之二是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：一種新型過濾結(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.過濾通道的制作步驟，通過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] 在長期研究實踐中，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，而對于其他沒有延展性或延展性較差的 材料則無法使用，而金屬材料又存在著價格較高、重量較大、易腐蝕的缺陷；同時，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，因而在制作微米級的微孔材料時存在困難。 而在本技術(shù)方案中，毛孔的制作經(jīng)過了兩個步驟:一、通過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，由沖壓或撞擊形成的局部孔毛邊張開得較 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），這種回復(fù)是部分回復(fù)（局部孔毛邊 回復(fù)至與面料存在一個較小的角度），此時形成了最終狀態(tài)的毛邊和過濾通道。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，對于適用的材料的選 擇余地較大，固定類的、具有平整度的材料均可通過本工藝制成過濾結(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) 實現(xiàn)對納米級顆粒污染物的過濾和分離、提高過濾型材的過濾效率； (2) 制造工藝高精度、高效率、低成本。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例1的新型過濾結(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)明實施例1的新型過濾結(jié)構(gòu)在使用時形成的濾餅的示意圖； 圖5為本發(fā)明實施例1的面料的示意圖； 圖6為本發(fā)明實施例1的局部孔的示意圖； 圖7為本發(fā)明實施例2的新型過濾結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖8為本發(fā)明實施例1的新型過濾材料顆粒物去除率； 圖9為本發(fā)明實施例2的新型過濾材料顆粒物去除率。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖以及優(yōu)選的方案對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0026]本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，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。
[0027] 實施例1:如圖1所示，一種新型過濾結(jié)構(gòu)，包括規(guī)格為IOOmm(長）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）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濾通道300。毛邊201的頂端(遠 離面料的一端)至面料100的垂直距離(In)為65微米，過濾通道300的最大間隙為50微米、過 濾通道300的周長為46毫米。當然，在其他實施方式中，面料100的厚度可以為1微米或1厘 米，制成的過濾通道300的最大間隙可以為98微米或20微米。
[0028] 工作時，大顆粒的污染物在過濾通道300中形成了如圖4所示的濾餅，通過濾餅結(jié) 構(gòu)過濾納米級污染物。
[0029] 該種新型過濾結(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、鈦沖壓頭(頭部長 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離面料的一端至面料的垂直 距離，局部孔200'的示意圖見圖6所示； (2) 毛孔的制作步驟，通過壓機，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施方式的新型過濾材料，其顆粒物去除率如圖8所示：
圖8.實施例1的新型過濾材料顆粒物去除率 實施例2:如圖7所示，一種新型過濾結(jié)構(gòu)，包括規(guī)格為IOOmm(長）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，過濾通道300的最大間隙為10微米，毛邊201的破壞邊緣的周長為0.4 毫米。
[0032]當然，可以理解，在其他的實施方式中，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，此時毛邊201的個數(shù)與圖形的角數(shù)相同；同時一種新型過濾材料中還可 根據(jù)需要，在同一面料100上開設(shè)如實施例1所示的矩形的毛孔200以及如本實施例所示的 多角形的毛孔200。
[0033]利用上述工藝制成的本實施方式的新型過濾材料，其顆粒物去除率如圖9所示：
圖9.實施例2的新型過濾材料的顆粒物去除率 實施例3: -種新型過濾結(jié)構(gòu)的制造方法，所用的聚乙稀膜的規(guī)格為Im(長）X 0.3m(寬） X0.0 5mm(厚），利用沖壓機和不銹鋼沖壓針(針頭部細為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。由此方法形成的過濾通道300的最大間隙 約100微米以下。
[0034]實施例4: 一種新型過濾結(jié)構(gòu)的制造方法，所用的紙的規(guī)格為0.3m(長）X 0.2m(寬） X0.0 5mm(厚）。利用不銹鋼沖壓針（針頭部細為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 方法形成的過濾通道300的最大間隙約100微米以下。
【主權(quán)項】
1. 一種新型過濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括面料（100)、開設(shè)于所述面料（100)上的多個毛 孔(200)和過濾通道(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)之間形成所述過濾通道 (300)，且所述過濾通道(300)的最大間隙小于50微米。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型過濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述毛邊(201)遠離所述面 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所述的一種新型過濾結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述過濾通道(300)的周長 為5微米~1米。4. 一種新型過濾結(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任一項所述 的一種新型過濾材料，包括如下步驟， A. 局部孔（200'）的制作步驟，通過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. 過濾通道（300)的制作步驟，通過壓或擊使所述局部孔毛邊（20Γ)回復(fù)形成所述毛 孔(200)和過濾通道(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任一項所述的一種新型過濾結(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】B01D29/44GK106039809SQ201610501082
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】姚水良, 陸海全, 韓競, 韓競一
【申請人】安吉潤風(fēng)空氣凈化科技有限公司