CN101310819A - 含有聚苯硫醚纤维的过滤材料及用途 - Google Patents

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兰春艳
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Abstract

本发明公开了一种含有聚苯硫醚纤维的过滤材料及用途，该过滤材料是由聚苯硫醚纤维不织布经过含有氟的材料进行后加工处理得到。该过滤材料应用在制备过滤袋中。本发明过滤性能好，压力损失低，使用寿命长。

Description

含有聚苯硫醚纤维的过滤材料及用途
技术领域：
本发明涉及一种过滤材料及用途。
背景技术：
净化气体的过滤材料，有深层过滤的过滤材料和表面过滤的过滤材料，除尘机使用表面过滤用过滤材料。所谓表面过滤是在过滤材料表面捕集粉尘，在过滤材料表面形成粉尘层，通过该粉尘层逐渐捕集粉尘，当粉尘层达到一定程度的厚度时，就借助压缩空气去除过滤材料表面的粉尘，在过滤材料表面再形成粉尘层的操作反复进行的过滤。
作为构成用于过滤从煤炭锅炉，垃圾焚烧炉或者金属熔炼炉等排出的高温排气的过滤材料的纤维，使用由耐热性和耐化学药品性优良的聚苯硫醚(以下简称为PPS)纤维，间位芳香族聚酰胺纤维(间位芳纶纤维)，PTFE纤维，聚酰亚胺纤维等非织造物构成的过滤材料。尤其PPS纤维具有优良的耐水解，耐酸性和耐碱性，因此广泛作为煤炭锅炉的除尘过滤袋使用。
另外，国家对煤炭锅炉烟气的排放要求越来越严格，就要求更高的捕集效率。因此传统的旋风法，水膜法，电除尘法等已经不能满足这样的要求。同时国家在提倡节约型社会就要求过滤材料有更低的压力损失，来减少除尘机风机的能耗。进一步，由于这种高温过滤材料和龙骨配合使用，清灰的过程中是使用脉冲空气喷吹的，因此除了要耐化学性和耐温性它应该有很强的机械强度。
在公开公告号CN1211948的专利中，在过滤面的表层覆盖一层PTFE的纤维网，由于PTFE纤维的强度比较低，因此在在使用过程中容易被磨损，降低滤袋的清灰能力，而加快压力损失的升高，从而使过滤材料的使用寿命缩短；同时成本也较高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种过滤性能好，压力损失低，使用寿命长的含有聚苯硫醚纤维的过滤材料及用途。
本发明的技术解决方案是：
一种含有聚苯硫醚纤维的过滤材料，其特征是：该过滤材料是由聚苯硫醚纤维不织布经过含有氟的材料进行后加工处理得到。
后加工处理方法是涂层、喷雾、浸渍、覆膜、压辊上浆处理中的一种或几种。形成聚苯硫醚纤维不织布的纤维的平均直径在5-40μm。过滤材料的通气量为2-30cc/cm2.s。
一种含有聚苯硫醚纤维的过滤材料在制备过滤袋中的应用。
本发明过滤性能好，压力损失低，使用寿命长。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方法
下面详细说明本发明。
首先，该过滤材料是由PPS不织布经过后加工处理得到的。在这里PPS是指聚苯硫醚(以下简称为PPS)材料是其构成单位的90wt％或90wt％以上含-(C6H4-S)n-表示的亚苯基硫醚结构单元的聚合物构成的材料；不织布是指将短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。作为高温过滤袋使用的不织布，其材料必须是耐高温的，因此，优选含有由耐热性和耐化学药品性优良的聚苯硫醚(以下简称为PPS)，间位芳香族聚酰胺(间位芳纶)，PTFE，聚酰亚胺，玻璃纤维等材料构成的不织布构。更优选优选含有由耐热性和耐化学药品性优良的聚苯硫醚(以下简称为PPS)材料构成的不织布。作为过滤袋使用的不织布，考虑到它的捕集效率和长期使用强度，优选针刺、水刺和纺粘不织布，更优选针刺不织布。
其次，由于过滤袋的过滤效率和压力损失是由滤过面的表面结构的来控制的，因此，滤过面表面的状态优为重要。既要保证捕集效率还要保证较低的压力损失。在这里含氟材料的使用是很重要，在这里含有氟的材料是指是指在高分子材料中含有氟元素的，这些材料有聚四氟乙烯(PTFF)、聚四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、氟化乙烯丙稀共聚物(FEP)等高分子材料，由于含氟材料的自润滑性，可以提高过滤袋的清灰能力，使得滤袋的压力损失降低，延长滤袋的使用寿命。优选含有PTFE材料。该过滤材料是通过以下处理方法得到的，处理方法是用至少含有氟的材料进行处理，包括涂层、喷雾、浸渍、覆膜、通过压辊上浆处理中一种或几种。在这里涂层是指采用涂层剂用刀进行刮，然后进行干燥，这里所述的喷雾是指，把含有氟材料的溶剂用喷雾器喷雾到过滤材料表面，然后进行热轧或热空气干燥；浸渍是指将过滤材料以均匀的速度通过含有氟材料的溶液后，然后干燥，干燥的方式包括：热空气和热辊碾压的方式进行；覆膜是指用含有氟材料的膜进行对过滤材料过滤面进行覆盖。压辊上浆处理是指在压辊附上含有氟素材料的溶液均匀地从过滤材料的表面压过。在这里后处理是很重要的，可以提高过滤材料的清灰能力。从而在长期的使用过程中，滤袋的压力损失不会提高。优选喷雾，浸渍，覆膜，更优选喷雾和覆膜。
形成PPS不织布过滤材料的纤维的平均直径在4-50μm。在这里对纤维的平均直径在4-50μm是重要的，纤维平均直径小于4μm形成的过滤材料，虽然能提高过滤材料的捕集效率，但是强度不够，不能适应长期的使用耐久性；同时，形成不织布材料的空隙小，提高了它的压力损失，使除尘机的能耗升高，这样是不利的。对于形成过滤材料的纤维平均直径大于50μm，形成过滤材料的空隙过大，虽然可以降低除尘机的压力损失，降低能耗，但是会降低捕集效率，达不到排放的标准。优选纤维平均直径在6-30μm的纤维，更优选纤维平均直径在8-30μm的纤维。
处理后过滤材料的通气量为2-30cc/cm2.s这一点对与过滤袋是很重要的，当通气量低于2cc/cm2.s时，过滤袋的阻力很大，会增加除尘机能耗，同时影响过滤袋的长期使用耐久性。大于30cc/cm2.s时，会降低过滤袋的捕集效率，达不到排放的标准。因此，优选2-28cc/cm2.s，更优选2-25cc/cm2.s。
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。过滤材料各物性的测定方法如下。
【通气量】
基于JISL 1096规定的弗雷泽型织物透气性测试法测定过滤材料的通气量。测定部位是随机选择6点进行测定。
【VDI3926捕集效率】
基于VDI3926的标准测定过滤材料的性能，实验样品的尺寸是Φ150mm，喂入的粉尘浓度在5g/m3，过滤风速为2m/min。实验的顺序是，初期30回+稳定化5000回+最后30回。这里的初期30回和最后30回的方法是，随着运行时间的延长，过滤材料两面的压差会渐渐升高，当到达1000Pa时，脉冲空气对过滤材料表面的粉尘进行清灰，然后进行下一个过程，该过程总共进行30回，在实验的过程中记录压力和时间的变化，同时检测没有被过滤材料捕集的粉尘的浓度。稳定化过程是指在运行的过程中，以5s为时间间隔对过滤材料进行清灰，共进行5000回。在这里所指的清灰的压力是5bar。
实施例1
使用纤度2.2分特(纤维平均直径14.5μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”)，得到经纱20S/2、纬纱20s。使其平织，得到经纱密度30根/2.54cm、纬纱密度14根/2.54cm的PPS短纤维纱平纹织物。
以该织物作为基布，在织物一个面上以194g/m2的单位面积重量层叠纤维网，该纤维网是纤度2.2分特(纤维平均直径14.5μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”S101-2.2T 51mm)实施开棉、梳棉处理后，以刺针密度50根/cm2进行针刺而得到的。该纤维网形成过滤面一侧的过滤层。在织物的另一侧的面上以194g/m2的单位面积重量层叠下述纤维网，该纤维网是将纤度2.2分特(纤维平均直径14.5μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”S101-2.2T51mm)100wt％进行开棉、梳棉处理后，以刺针密度50根/cm2进行针刺而得到的。该纤维网形成非过滤面一侧的过滤层。进一步通过针刺加工使织物(基布)和上述的纤维网进行交织，得到单位面积重量545g/m2，总针刺密度300根/cm2的过滤材料，然后进行热定型处理，另外，在此得到的过滤材料中看到由于针刺处理而发生收缩、单位面积重量比理论上变高的倾向。对得到的过滤材料的过滤面用含有PTFE的材料进行涂层后处理。
实施例2
后处理的方法是，在过滤材料表面用PTFE进行喷雾，然后用热压辊进行干燥。除这些以外，采用和实施例1相同的方法得到过滤材料。
实施例3
后处理的方法是，把过滤材料通过含有PTFE的溶液，然后用热空气进行干燥。除这些以外，采用和实施例1相同的方法得到过滤材料。
实施例4
后处理方法是，在过滤材料的表面用PTFE多孔膜进行覆膜加工。除这些以外，采用和实施例1相同的方法得到过滤材料。
实施例1～4得到的含有聚苯硫醚纤维的过滤材料可以用于制作过滤袋。
比较例1
按照实施例1的方法形成的过滤材料，后处理的方法是对该过滤材料进行烧毛处理。除这些以外，采用和实施例1相同的方法得到过滤材料。
比较例2
按照实施例1的方法形成的过滤材料，后处理的方法是在形成的过滤材料表面覆合一层PTFE多孔膜。除此以外，用和实施例1相同的方法得到过滤材料。
比较例3
使用纤度2.2分特(纤维平均直径14.5μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”)，得到经纱20S/2、纬纱20s。使其平织，得到经纱密度30根/2.54cm、纬纱密度14根/2.54cm的PPS短纤维纱平绞织物。
以该织物作为基布，在织物一个面上以204g/m2的单位面积重量层叠纤维网，该纤维网是纤度7.8分特(纤维平均直径27μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”S101-7.8T 51mm)实施开棉、梳棉处理后，以刺针密度50根/cm2进行针刺而得到的。该纤维网形成过滤面一侧的过滤层。在织物的另一侧的面上以204g/m2的单位面积重量层叠下述纤维网，该纤维网是将纤度7.8分特(纤维平均直径27μm)、匹长51mm的PPS短纤维(东丽株式会社制“特康”S101-7.8T51mm)100wt％进行开棉、梳棉处理后，以刺针密度50根/cm2进行针刺而得到的。该纤维网形成非过滤面一侧的过滤层。进一步通过针刺加工使织物(基布)和上述的纤维网进行交织，得到单位面积重量551g/m2，总针刺密度300根/cm2的过滤材料，然后进行热定型处理，最后对过滤材料的过滤面进行PTFE喷雾处理。
从表1、的评价结果可知，实施例1～4的过滤材料，与比较例1～3的过滤材料相比，粉尘捕集效率高，而且过滤材料的残余压力损失也低。进一步的来看，实施例2、3、4更加要好一点，再进一步来看，实施例2为最好的。过滤材料的捕集效率高，压力损失也不变高。因此延长过滤材料的使用寿命是可能的。
表一
Figure A20071002269300101

Claims (5)

1、一种含有聚苯硫醚纤维的过滤材料，其特征是：该过滤材料是由聚苯硫醚纤维不织布经过含有氟的材料进行后加工处理得到。
2、根据权利要求1所述的含有聚苯硫醚纤维的过滤材料，其特征是：后加工处理方法是涂层、喷雾、浸渍、覆膜、压辊上浆处理中的一种或几种。
3、根据权利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纤维的过滤材料，其特征是：形成聚苯硫醚纤维不织布的纤维的平均直径在5-40μm。
4、根据权利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纤维的过滤材料，其特征是：过滤材料的通气量为2-30cc/cm2.s。
5、一种含有聚苯硫醚纤维的过滤材料在制备过滤袋中的应用。
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