CN101612496A - 耐高温玄武岩纤维复合过滤材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料及其制备方法，组分包括：玄武岩纤维基布和高性能纤维网，其重量配比为7∶1～2∶1；制备包括：将高性能纤维网成网在玄武岩纤维基布上，用水刺工艺进一步复合加固，热轧，然后经拒水防油剂浸渍，定型，即得。本发明的该过滤材料结构稳定，过滤精度高，孔径小，孔径分布集中，耐高温，可以承受450℃的瞬间高温，在280℃以下长期稳定使用。
Description
技术领域
本发明属玄武岩纤维复合过滤材料及其制备领域，特别是涉及一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料及制备方法。
背景技术
耐高温过滤材料是烟气过滤材料的一种，具有耐高温、耐腐蚀性能。在很多工业领域，例如，水泥行业，钢铁行业，燃煤发电行业，有色金属冶炼行业，垃圾焚烧场所，燃煤锅炉，都需要对高温烟气进行过滤和除尘。目前制造烟气过滤材料普遍采用针刺和针刺+覆膜工艺，采用的纤维多为玻璃纤维。但是针刺工艺对纤维的损伤大；针刺覆膜类的阻力高，耐磨性差；玻璃纤维制成的过滤材料在高温作用下会造成表面糊化，机械强度大幅下降，使用寿命短。
目前，关于针刺类烟气过滤材料或采用玄武岩纤维制造烟气过滤材料的申请专利有：
申请号为200720069361，“PTFE纤维耐高温针刺过滤毡”的发明的耐高温过滤材料是用PTFE机织布上下两面粘合纤维网针刺而成的。但是因为在针刺加固过程中，很多纤维在刺针的冲击下断裂，损伤，所以产品的强力较低。
申请号为200510094768.0，“耐高温聚四氟乙烯覆膜过滤材料”的发明的耐高温过滤材料是在经处理的玻璃纤维基布上粘合聚四氟乙烯膜而成的；申请号为200610085498.1，“聚四氟乙烯双膜复合过滤材料”的发明的耐高温过滤材料是在经处理的玻璃纤维基布上粘合聚四氟乙烯膜后再复合一层膜而成。但是因为薄膜的透气性很差，因此产品的过滤阻力非常大，且薄膜很容易破损，导致产品的使用寿命很低。
申请号为200720103872.6，“一种玄武岩纤维过滤布”的发明的耐高温过滤材料是在玄武岩机织布的上下两面粘合玄武岩纤维网，经针刺加固而成。但是因为玄武岩纤维刚度大，因此很容易在针刺加工中被折断，玄武岩机织布经过针刺后其强力只有原来的40％，无法满足实际工况条件。
申请号为200710019910.4，“玄武岩纤维高温复合过滤材料”的发明的耐高温过滤材料是将玄武岩纤维与玻璃纤维、陶瓷纤维、不锈钢纤维混合，经织造或针刺加固而成。但是因为玄武岩纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、不锈钢纤维都属于无机纤维，纤维硬挺，柔软度差，在加工中难以像其他纤维缠结、抱合，因此产品的结构松散，孔径大，过滤效率低，强力低。
水刺工艺是近年来发展起来的新型非织造加工技术，水刺工艺依靠高压水，经过水刺头中的喷水板，形成微细的高压水针射流对托网帘上运动的纤网进行连续喷射，在水针直接冲击力和反射水流作用力的双重作用下，纤网中纤维发生位移、穿插、相互缠结抱合，形成无数的机械结合，从而使纤网得到加固。水刺工艺产品具有不损伤纤维，不破坏纤网外观结构，产品强力高，生产效率高，生产过程环保无污染等特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料及制备方法，该过滤材料结构稳定，过滤精度高，孔径小，孔径分布集中，耐高温，可以承受450℃的瞬间高温，在280℃一下长期稳定使用。
本发明的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料，组分包括：玄武岩纤维基布和高性能纤维网，其重量配比为7∶1～2∶1。
所述的玄武岩纤维基布是由耐高温玄武岩纤维纺纱织造的机织布。
所述的高性能纤维网是由聚苯硫醚纤维(PPS)、聚酰亚胺纤维(P84)、聚四氟乙烯纤维(PTFE)、间位芳纶纤维中的一种，经过开松、梳理和成网工艺制成。
本发明的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料的制备方法，包括：
将高性能纤维网成网在玄武岩纤维基布上，高性能纤维网与玄武岩纤维基布的重量配比为1∶2～1∶7，用压力为120～300bar、输网速度为12～25m/min的水刺工艺进一步复合加固，在温度为200～230℃进行热轧，热轧速度为10～20m/s，然后经拒水防油剂浸渍，在温度为230～260℃定型15～25分钟，即得。
所述的拒水防油剂为PTFE乳液，型号为SFN-1，配比浓度为15～25％。
玄武岩纤维是将火山熔岩熔化后，经一定工艺后制得的纤维，它可以耐700℃的高温，远高于玻璃纤维的450℃，连续在400℃的条件工作运行，其强力能保持85％，在650℃工作时仍然能保持80％的强力。
经热轧、拒水防油剂浸渍和热定型处理，使制得的耐高温过滤材料中的纤维均匀的覆盖上了PTFE树脂，有效的避免了纤维与外界的水蒸气，酸性气体，尘埃的接触，延长了过滤材料的使用寿命，有利于过滤装置的清灰。
有益效果
(1)本发明的过滤材料结构稳定，过滤精度高(95％)，透气性好，平均孔径小，孔径分布集中，过滤阻力小，易清灰，耐高温，可以承受450℃的瞬间高温，在280℃一下长期稳定使用，耐磨性好。适用于水泥行业，钢铁行业，火力发电行业，有色金属冶炼行业，燃煤锅炉，垃圾焚烧场所的烟气过滤和除尘；
(2)制备方法简单，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；1——高性能纤维网，2——玄武岩纤维基布。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将聚四氟乙烯短纤维经开松混合、梳理、成网后形成的聚四氟乙烯纤维网(150g/m2)，铺在玄武岩纤维基布(350g/m2)上，聚四氟乙烯纤维网与玄武岩纤维基布的重量配比为1∶2.3，经水刺加固复合，输网速度15m/min，水刺压力180bar。烘干后经热轧机热轧，热轧温度230℃，热轧速度10m/s，再经PTFE乳液浸渍，PTFE乳液配比浓度为15％，然后在230℃条件下定型18分钟。
得到的耐高温玄武岩水刺复合过滤材料规格为530g/m2，强力：纵向强力1800N(5cm)，横向强力1400N(5cm)，平均孔径0.72μm，透气率1.18m/min，过滤阻力18.14pa。
实施例2：
将聚酰亚胺纤维经开松混合、梳理、成网后形成的聚酰亚胺纤维网(170g/m2)，铺在玄武岩纤维基布(450g/m2)上，聚酰亚胺纤维网与玄武岩纤维基布的重量配比为1∶4.3，经水刺加固复合，输网速度18m/min，水刺压力200bar。烘干后经热轧机热轧，热轧温度230℃，热轧速度17m/s，再经PTFE乳液浸渍，PTFE乳液配比浓度为24％，然后在250℃条件下定型23分钟。
得到的耐高温玄武岩水刺复合过滤材料规格为650g/m2，强力：纵向强力2100N(5cm)，横向强力1600N(5cm)，平均孔径0.89μm，透气率1.52m/min，过滤阻力16.73pa。
实施例3：
将聚苯硫醚纤维经开松混合、梳理、成网后形成的聚苯硫醚纤维网(200g/m2)，铺在玄武岩纤维基布(750g/m2)上，聚苯硫醚纤维网与玄武岩纤维基布的重量配比为1∶6.8，经水刺加固复合，输网速度23m/min，水刺压力230bar。烘干后经热轧机热轧，热轧温度210℃，热轧速度12m/s，再经PTFE乳液浸渍，PTFE乳液配比浓度为18％，然后在230℃条件下定型16分钟。
得到的耐高温玄武岩水刺复合过滤材料规格为1000g/m2，强力：纵向强力2400N(5cm)，横向强力2000N(5cm)，平均孔径0.69μm，透气率1.04m/min，过滤阻力20.58pa。
Claims (6)
1.一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料，组分包括：玄武岩纤维基布和高性能纤维网，其重量配比为7∶1～2∶1。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的玄武岩纤维基布是由耐高温玄武岩纤维纺纱织造的机织布。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料，其特征在于：所述的高性能纤维网是由聚苯硫醚纤维PPS、聚酰亚胺纤维P84、聚四氟乙烯纤维PTFE、间位芳纶纤维中的一种，经过开松、梳理和成网工艺制成。
4.一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料的制备方法，包括：
将高性能纤维网成网在玄武岩纤维基布上，重量配比为1∶2～1∶7，用压力为120～300bar、输网速度为12～25m/min的水刺工艺进一步复合加固，在温度为200～230℃进行热轧，热轧速度为10～20m/s，然后经拒水防油剂浸渍，在温度为230～260℃定型15～25分钟，即得。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的拒水防油剂为PTFE乳液，配比浓度为15～25％。
6.根据权利要求4所述的一种耐高温玄武岩纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于：所述纤维的纵向强力为1800N-2400N(5cm)，横向强力为1400N-2000N(5cm)，平均孔径0.5μm-0.89μm，透气率为1.04m/min-1.52m/min。
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