CN101947401A - 玄武岩纤维复合梯次滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是针对于烟尘温度高、成份复杂的工况环境，提供一种耐高温、耐腐蚀、过滤性能好、使用寿命长、成本低的玄武岩复合梯次滤料及其制备方法。本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料，由迎尘面到净气面依次包括聚四氟乙烯微孔膜层，聚四氟乙烯浸渍处理层，聚四氟乙烯纤维网层，玄武岩纤维膨体布层；并且，由迎尘层到净气层，孔隙率逐层增大，形成梯次状孔隙。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合滤料及其制备方法，尤其是一种玄武岩纤维复合梯次滤料及其制备方法。
背景技术
炭黑行业、钢铁行业、有色金属行业、化工行业、水泥行业、垃圾焚烧行业等部分烟气排放点或扬尘点产生的烟气温度高、波动性大，而且含酸性、碱性等物质成份十分复杂，对高温过滤材料综合指标要求很高。目前高温过滤领域使用的玻璃纤维、聚苯硫醚、聚酰亚胺、芳纶等有机纤维的综合性能较差，不能满足上述高温、复杂工况下过滤的实际需求。为了提高过滤材料在上述烟尘温度长期接近于260℃的复杂工况以及腐蚀性物质含量大的工况下的使用寿命，大多采用在除尘器前增加降温设施或者预处理措施等来避免高温和高腐蚀对过滤材料的损害，但是这样做大大增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对烟尘温度高、成份复杂的工况环境，提供一种耐高温、耐腐蚀、过滤性能好、使用寿命长、成本低的玄武岩纤维复合梯次滤料及其制备方法。
实现本发明的目的之一是玄武岩纤维复合梯次滤料，由迎尘面到净气面依次包括聚四氟乙烯微孔膜层，聚四氟乙烯浸渍处理层，聚四氟乙烯纤维网层，玄武岩纤维膨体布层；并且，由迎尘层到净气层，孔隙率逐层增大，形成梯次状孔隙。
所述聚四氟乙烯微孔膜的孔径为0.3μm～0.6μm之间。
所述聚四氟乙烯纤维网由聚四氟乙烯短纤维制成。
实现本发明的目的之二是玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)织造玄武岩纤维膨体布；
(2)制作聚四氟乙烯纤维网，并与步骤(1)织造的玄武岩纤维膨体布针刺加固；
(3)将步骤(2)制得的滤料进行聚四氟乙烯溶液的浸渍处理；
(4)将步骤(3)进行浸渍处理后的滤料进行聚四氟乙烯微孔膜的热轧覆合。
所述步骤(1)中使用的玄武岩纤维经过聚四氟乙烯溶液的浸渍处理和膨体处理。
所述步骤(2)的制作工序包括：将聚四氟乙烯纤维经过预处理→预开松→主开松→均匀混合→喂给→梳理成网→与所述玄武岩纤维膨体布预针刺→主针刺→修面→后处理→热定型→检验。
所述预处理工序是将聚四氟乙烯纤维松包后均匀摊开，喷洒含3wt％～5wt％抗静电剂的水溶液，放置24小时后使用。通过抗静电剂的表面处理技术来改善其蓬松性、以利于下道工序加工同时增加成网后纤维间的抱合力。
所述预开松工序是将预处理好的聚四氟乙烯纤维经过输送平帘喂给梳针开松机，进行自由式开松。目的是减少纤维的损伤同时使纤维束得到开松和分解以利于后续加工。
所述步骤(3)的处理工序包括将步骤(2)制作好的滤料引入聚四氟乙烯混合溶液浸渍槽中，经过浸渍、烘干、热定型处理。
所述步骤(4)的处理工序包括将步骤(3)浸渍处理好的滤料与聚四氟乙烯微孔膜一起引入热覆合机器，通过拉伸牵引使微孔膜伸展开，再经过热辊的轧合将伸展开的聚四氟乙烯微孔膜与所述浸渍处理好的滤料牢固的结合在一起。
附图说明
图1为本发明玄武岩纤维复合梯次滤料的结构示意图；
图2为本发明玄武岩纤维复合梯次滤料的微观结构图。
具体实施方式
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料如图1所示包括迎尘层到净气层四层结构，表层(迎尘层)为聚四氟乙烯微孔膜1，第二层为聚四氟乙烯浸渍处理层2，第三层为聚四氟乙烯纤维网3，底层为玄武岩纤维膨体布4，由表层到底层，孔隙率逐层增大，形成梯次状孔隙。所述聚四氟乙烯纤维网3由聚四氟乙烯短纤维制成。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料表层为光滑、致密的聚四氟乙烯微孔膜，过滤方式由“表层+深层”转变为“表层过滤”，有利于对细致粉尘收集，捕尘效果稳定，因而捕尘效率高于其它过滤材料，除尘率达99.99％；并且使得高温滤料容易清灰，运行阻力只有传统滤料的35％～40％，其过滤效率和过滤速度显著提高。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料第二层为聚四氟乙烯浸渍处理后形成的聚四氟乙烯浸渍层，该层可以在聚四氟乙烯微孔膜和聚四氟乙烯纤维网之间起到桥梁的作用，便于二者的结合，增大覆膜牢固度和耐久度。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料为了降低滤料阻力，第三层采用短纤维制作成的聚四氟乙烯网，因孔隙率大于聚四氟乙烯浸渍处理膜，对进入滤料内部的含尘气体继续过滤的同时，还可以分散气流作用，有利于气流的顺利通过，降低运行阻力。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料底层为玄武岩纤维膨体布，其孔隙率较聚四氟乙烯纤维网更大对进入滤料的气体再次分流；由于玄武岩纤维膨体布高强耐折、耐酸耐碱和耐水性能，可以提高滤料的耐腐蚀性能；同时，玄武岩纤维膨体布还起到加强筋的作用，使复合梯次滤料保持很高的抗拉强度，延长滤料的使用寿命。
所述聚四氟乙烯微孔膜的孔径为0.3μm～0.6μm之间。聚四氟乙烯具有耐高低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑不粘附、无毒害等优点，由于聚四氟乙烯微孔薄膜的孔径小到0.3～0.6μm，烟尘过滤时无需形成粉尘层，依靠自身的捕尘功能即可有良好的捕尘效果，对微细粉尘捕集滤可达99.99％；同时可控制粉尘进入滤料深处，防止滤料被堵塞；另外，薄膜表面动摩擦系数减小，提高了清灰性能，还有助于提高自身的疏水性，可防止滤料因结露造成滤袋结垢。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料的微观结构如图2所示，从外到里空隙率依次减小，呈梯状结构。这种结构的玄武岩复合梯次滤料前窄后宽的梯形气流通道有利于气流顺利通过，滤料内层不易集尘，保持滤料长期运行而滤料运行阻力基本不升高或者上升速度缓慢。具体地说，含尘气体在滤料中通过时，从迎尘面到净气面孔径逐渐增加，使得滤料中过滤孔径呈喇叭形，形成前密后疏的流体通道，将传统过滤材料的等宽绕流通道改变为前窄后宽的梯形散流通道。迎尘面聚四氟乙烯微孔膜孔径很小，过滤精度很高，越靠近净气面，孔径越大，这样在过滤当中粉尘不易堵塞滤料的微小细孔，透气性好，从而降低滤料的压降，减少清灰次数，节约成本，同时还能延长滤料的使用寿命。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法实施例如下：
实施例一
1、将玄武岩纤维的拉制成型，进行聚四氟乙烯溶液的浸渍处理和膨体工序的处理，处理后的玄武岩纱线用喷气织布机，采用1/3的斜纹工艺织造成350g/m2的玄武岩纤维膨体布。该玄武岩纤维膨体布的经向强力≥1650N；纬向强力≥1600N。
2、将聚四氟乙烯纤维原料拆包，均匀地铺开，喷洒含有3wt％抗静电剂水溶液，放置24小时后，经过下列工序：
预开松→主开松→棉箱混合→梳理→制成180g/m2～200g/m2聚四氟乙烯纤维网。玄武岩纤维膨体布+聚四氟乙烯纤维网→预针刺→主针刺→修面→烧毛→浸渍处理→热定型→检验成卷工序，制成600g/m2复合纤维滤料。
3、将上述加工好的滤料引入聚四氟乙烯溶液浸渍槽中，经过浸渍、烘干、热定型处理，制成复合滤料。
4、将制成的复合纤维滤料和聚四氟乙烯微孔膜引入热覆合机器，通过拉伸牵引使微孔膜伸展开，再经过热辊的轧合将伸展开的聚四氟乙烯微孔膜与复合纤维滤料牢固的结合在一起，制成600g/m2玄武岩复合梯次滤料。
实施例二
1、将玄武岩纤维的拉制成型，经过聚四氟乙烯溶液的浸渍处理和膨体处理，处理后的玄武岩纱线用剑杆织布机，采用双斜纹的织造工艺制成450g/m2的玄武岩纤维膨体布。
该玄武岩纤维膨体布的经向强力≥1850N；纬向强力≥1750N。
2、将聚四氟乙烯短纤维原料拆包，均匀地铺开，喷洒含有4wt％抗静电剂水溶液，放置24小时后，经过下列工序：
预开松→主开松→棉箱混合→梳理→制成220g/m2～240g/m2聚四氟乙烯纤维网，玄武岩纤维膨体布+聚四氟乙烯纤维网→预针刺→主针刺→修面→烧毛→浸渍处理→热定型→检验成卷工序，制成700g/m2复合纤维滤料。
3、将加工好的滤料引入聚四氟乙烯溶液浸渍槽中，经过浸渍、烘干、热定型处理，制成复合滤料。
4、将制成的复合纤维滤料聚四氟乙烯纤维网层面向上和聚四氟乙烯微孔膜引入热覆合机器，通过拉伸牵引使微孔膜伸展开，再经过热辊的轧合将伸展开的聚四氟乙烯微孔膜与复合纤维滤料牢固的结合在一起，制成700g/m2玄武岩复合梯次滤料。
实施例三
1、将玄武岩纤维的拉制成型，进行聚四氟乙烯溶液的浸渍处理和膨体处理，处理后的玄武岩纱线用剑杆织布机，采用3/5纬二重织造工艺制成620g/m2的玄武岩纤维膨体布。
该玄武岩纤维膨体布的经向强力≥2400N；纬向强力≥2250N。
2、将聚四氟乙烯短纤维原料拆包，均匀地铺开，喷洒含有5wt％抗静电剂水溶液，放置24小时后，经过下列工序：
预开松→主开松→棉箱混合→梳理→制成260g/m2～300g/m2聚四氟乙烯纤维网。玄武岩纤维膨体布+聚四氟乙烯纤维网→预针刺→主针刺→修面→烧毛→浸渍处理→热定型→检验成卷工序，制成980g/m2复合纤维滤料。
3、将上述加工好的滤料引入聚四氟乙烯溶液浸渍槽中，经过浸渍、烘干、热定型处理，制成复合滤料。
4、将制成的复合纤维滤料(聚四氟乙烯纤维网层面向上)和聚四氟乙烯微孔膜引入热覆合机器，通过拉伸牵引使微孔膜伸展开，再经过热辊的轧合将伸展开的聚四氟乙烯微孔膜与复合纤维滤料牢固的结合在一起，制成980g/m2玄武岩纤维复合梯次滤料。
本发明的玄武岩纤维复合梯次滤料将玄武岩纤维材料和聚四氟乙烯材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足烟尘温度高、腐蚀性大、成份复杂工况的烟尘过滤要求。
Claims (10)
1.一种玄武岩纤维复合梯次滤料，由迎尘面到净气面依次包括聚四氟乙烯微孔膜层，聚四氟乙烯浸渍处理层，聚四氟乙烯纤维网层，玄武岩纤维膨体布层；并且，由迎尘层到净气层，孔隙率逐层增大，形成梯次状孔隙。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维复合梯次滤料，其特征在于：所述聚四氟乙烯微孔膜的孔径为0.3μm～0.6μm之间。
3.根据权利要求1或2任一所述的玄武岩纤维复合梯次滤料，其特征在于：所述聚四氟乙烯纤维网由聚四氟乙烯短纤维制成。
4.一种制备权利要求1～3任一玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)织造玄武岩纤维膨体布；
(2)制作聚四氟乙烯纤维网，并与步骤(1)织造的玄武岩纤维膨体布针刺加固；
(3)将步骤(2)制得的滤料进行聚四氟乙烯溶液的浸渍处理；
(4)将步骤(3)进行浸渍处理后的滤料进行聚四氟乙烯微孔膜的热轧覆合。
5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中使用的玄武岩纤维经过聚四氟乙烯溶液的浸渍处理和膨体处理。
6.根据权利要求4所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的制作工序包括：将聚四氟乙烯纤维经过预处理→预开松→主开松→均匀混合→喂给→梳理成网→与所述玄武岩纤维膨体布预针刺→主针刺→修面→后处理→热定型→检验。
7.根据权利要求6所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述预处理工序是将聚四氟乙烯纤维松包后均匀摊开，喷洒含3wt％～5wt％抗静电剂的水溶液，放置24小时后使用。
8.根据权利要求6所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述预开松工序是将预处理好的聚四氟乙烯纤维经过输送平帘喂给梳针开松机，进行自由式开松。
9.根据权利要求4所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的处理工序包括将步骤(2)制作好的滤料引入聚四氟乙烯混合溶液浸渍槽中，经过浸渍、烘干、热定型处理。
10.根据权利要求4～9任一所述的玄武岩纤维复合梯次滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的处理工序包括将步骤(3)浸渍处理好的滤料与聚四氟乙烯微孔膜一起引入热覆合机器，通过拉伸牵引使微孔膜伸展开，再经过热辊的轧合将伸展开的聚四氟乙烯微孔膜与所述浸渍处理好的滤料牢固的结合在一起。
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