CN101407976B - 高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于将复合针刺毡素毡经表面处理剂进行抗静电处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成。本发明的抗静电性好，过滤效率高，耐折性强，使用寿命得到了较大的延长。

Description

高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法
技术领域
本发明涉及一种高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，属用于制造工业烟气过滤用品的玻璃纤维过滤材料的领域。
背景技术
目前，国内外传统的针刺毡滤料采用非织造针刺工艺和复合技术，多呈三维交错结构，可充分发挥纤维的捕尘功能，捕尘效果稳定；针刺毡没有或只有少量(有基布者)加捻的经纬纱线，其孔隙小而孔隙率大，分布均匀，总孔隙率达70～80％，为一般织造滤料的1.6～2倍，因而自身的透气性好，阻力低。但是，普通针刺毡滤料对于超细粉尘的过滤效率往往不尽如人意。另外，由于过滤的粉尘带有静电，造成粉尘凝结于针刺毡表面而堵塞孔隙，影响了针刺毡的过滤效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，以解决现有过滤材料在实际使用中存在的过滤效果不理想、静电吸尘等问题。
本发明是将复合针刺毡素毡经表面处理剂进行抗静电处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成。
上述复合针刺毡素毡是将两层由聚酰亚胺(P84)短纤维、聚酰胺—酰亚胺(Kermel)短纤维和玻璃纤维短切丝混合而成的复合纤维层分别覆于玻纤基布的两面而成，具体地说是通过预针刺将纤维层和基布初步连接，再通过主针刺将其牢固地结合，制成复合针刺毡素毡。
其中复合纤维层中各种纤维的重量含量为：
玻璃纤维：                50～95％
聚酰亚胺纤维：            5～15％
聚酰胺—酰亚胺纤维：      0～35％
上述通过预针刺将纤维层和基布初步连接，再通过主针刺将其牢固地结合从而制成复合针刺毡的方法系现有常规技术。
上述表面处理剂，由下列组分按重量比配制而成：
聚四氟乙烯乳液     10～20％
聚丙烯酸酯乳液     5～15％
偶联剂             0.1～1.5％
抗静电剂           0.1～1％
水                 余量
将前四种组分混合后加水并不断搅拌，待液体稳定后即得到表面处理剂。
上述各组分中，聚四氟乙烯乳液可提高针刺毡的耐化学性、耐折性、憎水性和使用寿命；聚丙烯酸酯乳液可使玻纤过滤材料柔软光滑富有弹性，提高其耐折、耐磨性能，本发明优选自交联型改性聚丙烯酸酯乳液；偶联剂按化学结构及组成可分为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类，本发明选用硅烷类偶联剂，其分子中同时存在亲有机和亲无机的两种功能团，通过可把玻璃纤维和高分子乳液这两种性质差异很大的物质牢固覆合在一起，提高了玻璃纤维的性能；抗静电剂按化学结构可分为两大类型，一种是导电性填料类型，另一种是阳离子、阴离子、两性离子、非离子型抗静电剂类型，本发明选用阳离子型抗静电剂，其作用机理是在纤维表面形成了一层柔软滑爽的亲水性高聚物覆盖膜，增大了纤维与摩擦物之间的接触间隙，减小了接触面积，减少了摩擦，起到了抑制静电积累的作用，同时具有良好的分散、溶化、渗透、防结皮、易净洗等特性。
上述抗静电处理是这样进行的：将表面处理剂盛于浸料槽内，复合针刺毡素毡经表面处理剂浸渍后，在100～150℃下预烘5～10min，再在180～210℃下焙烘8～15min，得到处理的复合针刺毡。其处理机理为：
(1)复合毡素毡经处理剂浸渍后，表面形成一个以小颗粒形态均匀混合的乳液薄膜，毡层表面附着处理剂中的偶联剂分子；
(2)在炉体内，由于水分的蒸发导致复合毡表面的乳液膜逐渐变薄，小颗粒逐渐沉淀，在复合毡的表面形成了一层高分子薄膜；
(3)在高温的作用下，水分进一步蒸发，偶联剂与毡层表面之间发生醚化反应，生成共价键结合，偶联剂的有机基团则与其他有机组份小颗粒反应，生成化学交联，或与其他组份沉淀堆积的小颗粒之间相互熔融，形成很好的高分子保护膜。
上述聚四氟乙烯微孔膜是由PTFE微粉与润滑剂按如下重量比制备而成：
PTFE微粉：50～95％、润滑剂：5～50％
PTFE微孔膜采用如下常规的工艺流程制备，其孔径一般在0.5μm～3μm之间，最小孔径可达到0.02μm：
PTFE微粉、润滑剂的混合→制坯→推挤→压延→纵拉→横拉→PTFE微孔膜。
上述热压覆合是利用覆膜机，将处理好的复合针刺毡和聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜同步运行，在热压辊处按一定的压力和温度条件将两者进行覆压。PTFE微孔膜在高温下与复合毡表面的高分子保护膜发生熔融，分子相互转移，从而使PTFE微孔膜牢牢附着于复合毡表面。热压覆合时的温度为280～360℃，压强为0.5～2.0MPa。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明作进一步说明。
在复合针刺毡的短切纤维层中，各纤维的成分按重量配比如表1所示：
表1  复合毡中各纤维的重量比例(％)
 
实施例序号 1 2 3 4 5 6 7 8
玻璃纤维 95 90 85 80 75 65 60 50
P84纤维 5 10 10 13 10 15 10 15
Kermel纤维 0 0 5 7 15 20 30 35
复合毡的制造步骤为：按不同的比例称取各种短切纤维，将短切纤维均匀撒在输送带上，经开松机打松后，由梳理机梳理成厚薄均匀的疏松纤维层，再由铺网机将纤维层铺到基布上，进入预针机进行预针刺，最后经过主针刺将纤维层与基布牢固地连接起来，制成素毡。
表2、3、4和5为本发明所采用的表面处理剂的配方。其中PTFE代表聚四氟乙烯乳液，固含量为63％；PA代表聚丙烯酸酯乳液，实施例所选用自交联型改性聚丙烯酸酯乳液，生产厂家为美国陶氏化学公司，牌号R-834；偶联剂分别选用硅烷偶联剂A151(乙烯基三乙氧基硅烷，分子式为CH2＝CH-Si(OCH2CH3)3)或KH550(γ—氨丙基三乙氧基硅烷，分子式为NH2(CH2)3Si(OCH2CH3)3)；抗静电剂选用阳离子型活性剂SN(十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐)或TM(三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐)。
表2表面处理剂的配方一
 
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 15 20
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 15
A151 1 1.5 0.1 1.5 0.1 1 0.1 1 1.5
SN 0.1 0.5 1 0.5 1 0.1 1 0.5 0.1
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
表3表面处理剂的配方二
 
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 15 20
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 15
A151 1 1.5 0.1 1.5 0.1 1 0.1 1 1.5
TM 0.1 0.5 1 0.5 1 0.1 1 0.5 0.1
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
表4表面处理剂的配方三
 
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 15 20
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 15
KH550 1 1.5 0.1 1.5 0.1 1 0.1 1 1.5
SN 0.1 0.5 1 0.5 1 0.1 1 0.5 0.1
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
表5表面处理剂的配方四
 
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
PTFE 10 15 20 10 15 20 10 15 20
PA 15 10 5 10 5 15 5 10 15
KH550 1 1.5 0.1 1.5 0.1 1 0.1 1 1.5
TM 0.1 0.5 1 0.5 1 0.1 1 0.5 0.1
水 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量 余量
表面处理剂配制好后，对复合毡素毡进行表面处理，具体步骤为：
(1)将处理剂倒入浸料槽中；
(2)通过放卷装置将素毡输送至浸料槽中浸渍；
(3)将浸渍处理剂后的复合毡送入拉幅定型炉进行干燥，先在120～160℃下烘干，再在180～210℃下焙烘；
(4)利用收卷装置对处理后的复合毡进行收卷。
复合毡处理后，利用覆膜机在复合毡上覆合聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜，具体步骤为：
(1)将处理后的复合毡和聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜置于各自的放卷装置上，并以相同的速度放卷；
(2)在热压辊下将复合毡和PTFE微孔膜进行覆压，温度为280～360℃，压强为0.5～2.0MPa；
(3)利用收卷装置将覆膜复合毡收卷。
PTFE微孔膜在高温下与复合毡表面的高分子保护膜发生熔融，分子相互转移，从而使PTFE微孔膜牢牢附着于复合毡表面。覆膜后的复合毡过滤效率高达99.999％以上，具有尘饼剥离效果好、能耗低和风量增加等特性。

Claims (5)

1.一种高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于将复合针刺毡素毡经表面处理剂进行抗静电处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成；前述表面处理剂由下列组分按重量比配制而成：聚四氟乙烯乳液10～20％、聚丙烯酸酯乳液5～15％、偶联剂0.1～1.5％、抗静电剂0.1～1％、余量为水；前述抗静电处理是这样进行的：复合针刺毡素毡经表面处理剂浸渍后，在100～150℃下预烘5～10min，再在180～210℃下焙烘8～15min。
2.如权利要求1所述高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于所述复合针刺毡素毡是将两层由聚酰亚胺短纤维、聚酰胺-酰亚胺短纤维和玻璃纤维短切丝混合而成的复合纤维层通过预针刺和主针刺分别覆于玻纤基布的两面而成，其中复合纤维层中各种纤维的重量含量为：
玻璃纤维：         50～95％
聚酰亚胺纤维：     5～15％
聚酰胺-酰亚胺纤维：0～35％。
3.如权利要求1所述高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于聚四氟乙烯微孔膜由下述组分按重量比制备而成：
PTFE微粉：50～95％、润滑剂：5～50％。
4.如权利要求3所述高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于孔径一般在0.5μm～3μm之间，最小孔径可达到0.02μm。
5.如权利要求1所述高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，其特征在于热压覆合时的温度为280～360℃，压强为0.5～2.0MPa。
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