CN101195944A - 无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法 - Google Patents

Abstract

无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法，涉及一种隔膜材料及其织造方法。本发明的隔膜布是以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料，并满足：单位重量：0.5～1.5kg/平方米；布厚范围：0.5～1.5mm；经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；碱失量：不大于2％；气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生，可按照毛纺工艺和棉纺工艺进行织造。本发明打破了发达国家的贸易壁垒，提升了我国水电解制氢制、氧设备的整体水平，减少了石棉粉尘对环境污染及人体的危害。和传统的石棉隔膜布相比，该产品厚度可降低55～85％，节能10％以上。

Description

无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法

技术领域

本发明涉及一种隔膜材料及其织造方法，特别涉及一种无石棉隔膜布及其织造方法。

背景技术

自1860年奥地利使用压缩石棉作为隔膜材料基材以来，已有100多年的历史，石棉以低廉的价格，优异的耐温、耐碱、高强度，良好的操作性能，在多个领域得到广范的应用，目前我国水电解制氢、制氧设备上，均使用石棉隔膜布作为隔膜材料。

但自上世纪80年代起，人们发现石棉纤维能浸入人体呼吸道并沉积下来，从而引发多种呼吸疾病，甚至肺癌及恶性间皮瘤，是一种高致癌物，几乎所有商品中的石棉均具有致癌性。因其危害严重，全球范围内已先后有40多个国家禁止使用石棉材料，提倡使用石棉替代品，1989年美国环保局颁布政府法规，禁止使用石棉材料及其制品，欧盟从2005年开始禁止进口石棉及其石棉制品。

隔膜布是水电解设备的主要核心材料，水电解制氢、制氧设备又广泛用于军事(潜艇)、电力、石化、钢铁、玻璃制造等领域，是制造企业的基础装备，因此，国际社会都加大了对无石棉隔膜材料的研发力度。在我国石棉隔膜布一直是水电解制氢、制氧设备的核心材料，为适应日益激烈的国际竞争，把产品推向国际市场，用新一代无石棉隔膜布取代石棉隔膜布已势在必行。

发明内容

为了适应日益激烈的国际竞争，把产品推向国际市场，取代石棉隔膜布，本发明提供一种无石棉环保节能型隔膜布及其织造方法。

本发明的无石棉环保节能型隔膜布是以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料织造而成、并满足如下条件的隔膜布：(1)单位重量：0.5～1.5kg/平方米；(2)布厚范围：0.5～1.5mm；(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；(4)碱失量：不大于2％；(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

本发明可以按照如下两种方法织造上述无石棉环保节能型隔膜布：

方法一：毛纺工艺，即混棉配料-开条-细纱-粗纱-整经-穿经-织布-透光整型-检验-包装，具体工艺条件如下：

开条：每秤的投料量为40～80g，条重0.3～0.6g/5m；

细纱：每5米纱重0.3～0.7g；

粗纱：线重每5米0.6～2.4g。

方法二：棉纺工艺，即清棉-梳棉-条卷-精梳-并条-粗纱-细纱-络筒-捻线-摇纱-成包-整经-穿经-织造-透光整型-检验-包装，具体工艺条件如下：

纱：支数12支～6支、捻度每10cm 25～55；

线：支数6支～3支、捻度每10cm 20～50。

本发明的技术效果如下：

1、打破发达国家的贸易壁垒，提升我国水电解制氢、制氧设备的整体水平，促进出口。

2、减少石棉粉尘对环境污染及人体的危害。

3、和传统的石棉隔膜布相比，该产品厚度可降低55～85％，节能10％以上，按水电解生产厂家的估算，我国水电解制氢年约为30万吨，按每立方氢气耗电5度计算，使用此新技术产品每年可节能17亿度，具有重大的经济效益。

4、本发明的节能型隔膜布所能达到的技术参数如表1所示：

表1

现有隔膜石棉布标准JC211-2000	NAC节能型隔膜布达到水平
		厚度2.5mm～3.5mm	厚度0.5mm～1.5mm
碱失量小于等于4％	碱失量小于等于2％
		气密性能300mm水柱	气密性能300mm～500mm水柱
线的拉力5～12kg	线的拉力5～25kg

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的无石棉环保节能型隔膜布是以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料织造而成、并满足如下条件的隔膜布：(1)单位重量：0.5～1.5kg/平方米；(2)布厚范围：0.5～1.5mm；(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；(4)碱失量：不大于2％；(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，以聚醚酮醚纤维和聚苯硫醚纤维为原料时，两者的质量百分比为30～70∶30～70。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，以聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，两者的质量百分比为70～95∶5～30。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，以聚醚酮醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，两者的质量百分比为70～95∶5～30。

具体实施方式五：以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，三者的质量百分比为20～50∶10～40∶20～60。

具体实施方式六：本实施方式中各原料配比如表2所示：

表2  配方构成及相应检测结果

具体实施方式六：本实施方式的无石棉环保节能型隔膜布按照毛纺工艺进行织造，即混棉配料-开条-细纱-粗纱-整经-穿经-织布-透光整型-检验-包装，

具体工艺条件如下：

1、配料混棉：首先检查设备是否正常运转，并清理设备内的灰尘，再把配好的原料(原料配比参见具体实施方式一～五)投入到风花机内，每次投放的料要均匀平整，每次不得超过100kg，停机后半小时装袋备用，每袋重量为10kg。

2、开条：开车前必须把设备清理干净，再检查设备是否运转正常，确认无误投料开车。

技术要求：每秤的投料量为40～80g，条重0.3～0.6g/5m，每次开完的条不得超过4kg，下来的条要整齐摆放到箱内备用，每箱重量不得超过12kg。

3、细纱：先将设备清理干净，然后开车，操作人员每天领条不得超过5kg，在操作过程中要保持卫生，不得将灰尘、油污掺夹到纱中，捻出的纱要均匀，不得打结，每5米纱重0.3～0.7g。每轴的纱重0.1±0.01kg落一次，落下的纱要平整放好备用。

4、粗纱：将设备清理干净后再开扣合股。

技术要求：二至四股纱合在一起，合纱时不得有打结背股现象，每轴重量不得超过0.8kg，线重每5米0.6～2.4g，下来的线要摆放整齐备下道工序使用。

5、整经：

(1)整经工在操作前要了解产品的规格尺寸，以防出错。

(2)按规格的要求挂好线轴，将所用经线数量分组备用。

(3)根据布面宽度和长度确定经线总根数及总长度，同时考虑缩率，适当加线。

(4)检查设备是否正常运转，确认无误后注油开车操作。

6、穿经：

(1)预先检查综丝和综片是否符合工艺要求。

(2)解绞后按绞绳交叉顺序取线引入综丝孔中。

(3)穿综丝时要认真操作，防止漏、错穿综丝现象。

7、织布：

(1)在织布工序中，一般采用两种结构，一是平纹结构，二是斜纹结构，可根据用户需要采用不同的结构。

(2)织布时布面可浸水或采用干织法，经纬密度及断头处接头不能出现影响产品透光和外观质量，在织造中如有打空梭现象应及时发松卷轮，以免布面出现缺经缺纬现象，影响透光。

(3)采用斜纹结构时用三片综，平纹结构用两片综。

(4)织布的布边应整齐，不许有打扣或明显不整齐的牙边。

(5)下布时要按用户提出的尺寸严格下尺。

8、透光整型：

(1)按建标45-61所规定的光照法，试验时要保证照明灯180瓦以上，以便发现透光点，便于修补。

(2)如发现有透光点应及时修补，不得漏补。

10、检验

(1)单位重量0.5～1.5kg/平方米。

(2)布厚范围：0.5～1.5mm，其它规格可按用户要求生产加工。

(3)经纬密度，经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm。

(4)碱失量：不大于2％。

(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

(6)试验方法：首先取布样300mm×300mm一块，用水浸泡24小时以上，直至布面没有白色条纹，然后再上试验罐，操作方法可参考JC/T211-2000标准。

9、包装：重量不得超过40kg，内包装用塑料袋套好，以防潮湿，外包装纺织用编织布包紧，并把各种标识打印清楚。也可按用户要求的重量进行包装。

具体实施方式七：本实施方式的无石棉环保节能型隔膜布按照棉纺工艺进行织造，即清棉-梳棉-条卷-精梳-并条-粗纱-细纱-络筒-捻线-摇纱-成包-整经-穿经-织造-透光整型-检验-包装，棉纺工艺参数：

1、纱：支数12支～6支、捻度每10cm25～55；

2、线：支数6支～3支、捻度每10cm 20～50；

3、布：厚度0.5mm～1.5mm。经线100～280根/10cm，纬线56～150根/10cm。

技术要求：纱：不得将灰尘、油污参夹到纱中，捻出的纱要均匀，不得打结，不得有大肚纱的现象出现。

线：二至四股纱合在一起，合纱时不得有打结背股现象。

布：不允许有缺经缺纬现象，布面断头处不允许出现影响外观的接头。

碱失量小于2％，气密性能在300mm水柱的压力下不允许有气泡产生。

具体工艺条件如下：

1、清棉工序

主要任务：

(1)开棉：将紧压的原料松解，以利混合；

(2)清棉：清除原料中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。

(3)混棉：将不同成分的原料进行充分而均匀地混和(原料配比参见具体实施方式一～五)，以利纤维质量的稳定。

(4)成卷：制成一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。

2、梳棉工序

主要任务：

(1)分梳：将原料分解成单纤维状态，改善纤维伸直平行状态。

(2)除杂：清除原料中的细小杂质及短绒。

(3)混合：使纤维进一步充分均匀混合。

(4)成条：制成符合要求的纤维条。

3、条卷工序

主要任务：

(1)并合和牵伸：一般采用18～25根予并进行并合、牵伸，提高小卷中纤维的伸直平等程度。

(2)成卷：制成规定长度和重量的小卷，要求边缘平整，退解时层次清晰。

4、精梳工序

主要任务：

(1)除杂：清除纤维中的硬结、杂质和纤维疵点。

(2)梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维，提高纤维的长度整齐度和伸直度。

(3)牵伸：将纤维条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。

(4)成条：制成符合要求的棉条。

5、并条工序

主要任务：

(1)并合：一般用4～10根条进行并合，改善棉条长片段不匀。

(2)牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维的伸直平行程度。

(3)混合：利用并合与牵伸，使纤维进一步均匀混合，不同唛头、不同工艺处理的棉条，以及多种纤维混纺等均可采用棉条混纺方式，在并条机上进行混和。

(4)成条：做成圈条成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条桶内，供后工序使用。

6、粗纱工序

主要任务：

(1)牵伸：将熟条均匀地拉长抽细，并使纤维进一步伸直平行。

(2)加捻：将牵伸后的须条加以适当的捻回，使纱条具有一定的强力，以利粗纱卷绕和细纱机上的退绕。

7、细纱工序

主要任务：

(1)牵伸：将粗纱拉细到所需细度，使纤维伸直平行。

(2)加捻：将须条加以捻回，成为具有一定捻度、一定强力的细纱。

(3)卷绕：将加捻后的细纱卷绕在筒管上。

(4)成型：制成一定大小和形状的管纱，便于搬运及后工序加工。

8、络筒工序

主要任务：

(1)卷绕和成形：将管纱(线)卷绕成容量大、成型好并具有一定密度的筒子。

(2)除杂：清除纱线上部分疵点和杂质，以提高纱线的品质。

9、捻线工序

主要任务：

(1)加捻：用两根或多根单纱，经过并合，加捻制成强力高、结构良好的股线。

(2)卷绕：将加捻后的股线卷绕在筒管上。

(3)成型：做成一定大小和形状管线，便于搬运和后工序加工。

10、摇纱工序

将络好筒子的纱(线)按规定长度摇成绞纱(线)，便于包装，运输及工序加工等。

11、成包工序

主要任务：

将绞纱(线)、筒子纱(线)按规定重量、团数包数、只数等打成一定体积的小包、中包、大包、筒子包，便于储藏搬运。

12、整经工序

任务和要求：

(1)整经的任务：根据工艺设计的规定，将一定根数和长度的经纱，从络纱筒子上引出，组成一幅纱片，使经纱具有均匀的的张力，相互平行地紧密绕在整经轴上，为形成织轴做好初步准备。

(2)整经的要求：

①整经时经纱须具有适当的张力，同时尽可能保持经纱的弹性和张力。

②在整经过程中，全幅经纱，张力应尽量均匀一致。

③经纱轴上的经纱排列和卷绕密度要均匀(指经轴横向和内外层纱线)，经轴表面要贺正，无凹凸不平现象。

④整经根数、长度必须符合织造工艺设计的规定。

⑤整经机生产效率要高，回丝要少。

13、穿经工序

穿经俗称穿筘或穿头，是经纱准备工程中的最后一道工序。穿经的任务就是根据织物的要求将织轴上的经纱按一定的规律穿过停经片、综丝和筘，以便织造时形成梭口，引入纬纱织成所需的织物，这样在经纱断头时能及时停车不致造成织疵。

14、织造工序(织布)

织造是纺织厂的重要工序。织造的任务是将经过准备工序加工处理的经纱与纬纱通过织布机根据织物规格要求，按照一定的工艺设计交织成织物。也可根据用户的需要采取两片综或三片综，织造工序的产量、质量和消耗直接影响企业的经济效益，必须高度重视。

(1)提高产品质量。织物质量主要包括棉布的物理性能和外观疵点两大方面。织物的物理性能，如：织物的经纬向强力、耐磨牢度、透气度等。

(2)织布时布面浸水，经纬密度及断头处接头不能出现影响产品透光和外观质量的现象，在织造中如有打空梭现象，应及时发松卷轮，以免布面上出现缺经缺纬现象，影响透光。

(3)织出的布边应整齐，不允许有大扣或明显不整齐的牙边。

(4)下布时按用户提出的尺寸严格下尺。

15、透光整型：

(1)按建标45-61所规定的光照法，试验时要保证照明灯180瓦上，以便发现透光点，便于修补。

(2)如发现有透光点应及时修补，不得漏补。

16、检验：

(1)单位重量：0.5～1.5kg/m。

(2)布厚范围：0.5～1.5mm，其它规格要按用户要求生产加工。

(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm。

(4)碱失量：不大于2％。

(5)气密性能：300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

(6)试验方法：首先取布样300×300mm一块，用水浸泡24小时以上，直至布面没有白色条纹，然后再上试验罐，操作方法可参考JC/T211-2000标准。

17、包装：重量不得超过40kg，内包装用塑料袋套好，以防潮湿，外包装用纺织布包紧，并把各种标识打印清楚。也可按用户要求的重量进行包装。

Claims (10)

1.无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于它是以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维、聚丙烯纤维中的一种、两种或三种为原料织造而成、并满足如下条件的隔膜布：(1)单位重量：0.5～1.5kg/平方米；(2)布厚范围：0.5～1.5mm；(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；(4)碱失量：不大于2％；(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

2.根据权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维和聚苯硫醚纤维为原料时，两者的质量百分比为30～70∶30～70。

3.根据权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，两者的质量百分比为70～95∶5～30。

4.根据权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，两者的质量百分比为70～95∶5～30。

5.根据权利要求4所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，两者的质量百分比为聚醚酮醚纤维50％、聚丙烯纤维50％。

6.根据权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，三者的质量百分比为20～50∶10～40∶20～60。

7.根据权利要求6所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，三者的质量百分比为聚醚酮醚纤维40％、聚苯硫醚纤维30％、聚丙烯纤维30％。

8.根据权利要求6所述的无石棉环保节能型隔膜布，其特征在于以聚醚酮醚纤维、聚苯硫醚纤维和聚丙烯纤维为原料时，三者的质量百分比为聚醚酮醚纤维30％、聚苯硫醚纤维20％、聚丙烯纤维50％。

9.一种权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布的织造方法，其特征在于所述方法为毛纺工艺，即混棉配料-开条-细纱-粗纱-整经-穿经-织布-透光整型-检验-包装，具体工艺条件如下：

混棉配料：按照权利要求1所述配比混棉配料；

开条：每秤的投料量为40～80g，条重0.3～0.6g/5m；

细纱：每5米纱重0.3～0.7g；

粗纱：线重每5米0.6～2.4g；

检验：(1)单位重量：0.5～1.5kg/平方米；(2)布厚范围：0.5～1.5mm；(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；(4)碱失量：不大于2％；(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。

10.一种权利要求1所述的无石棉环保节能型隔膜布的织造方法，其特征在于所述方法为棉纺工艺，即清棉-梳棉-条卷-精梳-并条-粗纱-细纱-络筒-捻线-摇纱-成包-整经-穿经-织造-透光整型-检验-包装，具体工艺条件如下：

原料配比：按照权利要求1所述配比配料；

纱：支数12支～6支、捻度每10cm 25～55；

线：支数6支～3支、捻度每10cm 20～50；

检验：(1)单位重量：0.5～1.5kg/平方米；(2)布厚范围：0.5～1.5mm；(3)经纬密度：经100～280根/10cm，纬56～150根/10cm；(4)碱失量：不大于2％；(5)气密性能300毫米水柱压力下2分钟之内不允许有气泡产生。