CN106310789B - 一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低克重超极细纤维超洁净过滤高温滤料及其制备方法。其包括含有聚苯硫醚(PPS)复合超级细纤维及PPS细旦纤维和聚四氟乙烯(PTFE)纤维按一定比例混纺的迎尘面、含PPS普通纤维或PPS细旦纤维的净气面以及位于迎尘面和净气面之间的PTFE基布；纤维经混料、开松、梳理、成网、铺网、预刺得到预刺毡；预刺毡经过预清洗、碱减量开纤、冷水洗、乙酸清洗、冷水洗至中性后烘干；再进行水刺开纤缠结工艺；烘干和热定型处理；热压光；得到低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料。从而实现低克重、超洁净、高精度、高效率过滤的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气过滤材料，尤其涉及一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料及其制备方法。属环保除尘过滤技术领域。
背景技术
为了改善我国的大气环境质量，我国在2011年相继颁布了一系列大气污染物排放标准《火电厂大气污染物排放标准》、《炼焦化学工业污染物排放标准》、《炼钢工业大气污染物排放标准》等，将火电厂粉尘排放浓度从2002年的50mg/m3降至30mg/m3，重点地区粉尘排放浓度上限为20mg/m3，水泥、冶金等行业工业排放标准同样有所提高。而对于PM2.5的控制，2012年国家颁布了《GB 3095-2012环境空气质量标准》，新增了环境空气细颗粒物(PM2.5)的浓度限值，年平均一级15μg/m3，二级35μg/m3，24小时平均一级35μg/m3，二级75μg/m3。该标准将于2016年1月1日起全国实施。
工业气体排放目前是我国大气污染物的主要来源，而对于工业性尘源的控制，运行可靠、使用灵活方便、除尘效率高的袋式除尘器是首选，这其中袋式除尘器的关键材料是滤料。目前普通滤料在复杂工况下为了达到超洁净、高精度、高效过滤的目的，往往需要大幅增加克重，并且需要进行涂层乃至覆膜处理，然而不易安装及后期整体清灰效果差的同时，大幅度增加除尘费用。
超级细纤维具有极小线密度，高比表面积，制成的滤料孔隙率高，孔径小，故使用超级细纤维来提高滤料的过滤效率是生产高效滤料的重要手段，目前已经成功应用的主要是熔喷非织造材料和静电纺丝材料。但静电纺丝材料和熔喷非织造材料都存在机械强力低的问题，需要为其提供强力支撑的基布；静电纺丝技术的生产效率低，不能满足商业化对大批量生产的要求。复合超级细纤维则是近代开发的一类高科技新型纤维，具有独特的性能，主要采用裂片剥离法或海岛熔离法工艺生产，通常在纤维加工成织物后，再将其剥离成超级细纤维，但在工业除尘滤料领域还鲜有应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术制成的普通滤料对超细颗粒物的过滤精度及过滤效率不理想等问题，而提供一种高精度、高效率的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其包括以下质量配比的成分，其中PPS复合超级细纤维：PPS细旦纤维满足3:1，
所述PPS复合超级细纤维是细度0.3D以下的PPS裂片型复合超级细纤维或海岛型复合超级细纤维，复合纤维中PPS与聚酯的质量比为80：20。
所述PPS细旦纤维是规格为细度1.0D，长度50-70mm的PPS纤维。
所述PTFE纤维是规格为细度4.0-8.0D，长度50-70mm的PTFE纤维。
所述PTFE基布是规格为80-100g/m2的PTFE缝纫线基布。
所述净气面的PPS纤维是普通纤维、细旦纤维的一种或其组合物，普通纤维规格为2.2D，长度50-70mm的PPS纤维，细旦纤维是规格为细度1.0D，长度50-70mm的PPS纤维。
一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一、将PPS复合超级细纤维、PPS细旦纤维和PTFE纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网形成迎尘面；
步骤二、将PPS普通纤维或PPS细旦纤维同样经过开松梳理、成网、铺网作为净气面；
步骤三、将迎尘面、PTFE基布、净气面复合进行预针刺，利用三角截面棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，形成预刺毡；
步骤四、将预刺毡进行预清洗、碱减量开纤、冷水洗、乙酸清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剥离出PET的超级细纤维预刺毡；所述碱减量开纤是采用浓度10-15g/L的NaOH溶液，温度80-100℃，浴比1：15-30，处理60-80min；所述乙酸清洗是采用浓度0.5-1.0g/L的乙酸溶液进行清洗；
步骤五、将剥离出PET的超级细纤维预刺毡进行水刺开纤缠结工艺，烘干和热定型处理，热压光处理，得到表面顺滑的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料。
所述步骤五中水刺开纤缠结工艺是具体工艺参数如下：
所述步骤五中低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料的克重为300-450g/m2，透气量为50-120L/dm2*min。
本发明为满足国内外工业除尘市场对高精度、高效率过滤材料的需求，通过复合超级细纤维的引入及工艺优化改进，提出一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料及其制备方法。本发明所涉及的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料过滤效率在99.999％以上，烟气排放浓度可低于0.5mg/m3，滤料孔隙率小，比表面积大的特性可有效减少PM2.5的排放；由该滤料制得的滤袋满足实际复杂工况的要求，具有使用耐久性，适用于工业应用。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明揭示了一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其包括以下质量配比的成分，其中PPS复合超级细纤维：PPS细旦纤维满足3:1，
所述PPS复合超级细纤维是细度0.3D以下的PPS裂片型复合超级细纤维或海岛型复合超级细纤维，复合纤维中PPS与聚酯的质量比为80：20。
所述PPS细旦纤维是规格为细度1.0D，长度50-70mm的PPS纤维，经过长期实验研究和反复测试，PPS超级细纤维只有与细度1.0D的PPS细旦纤维按一定比例(质量比3:1)配合混纺，制成的滤料才能有更多缠结点使纤维间缠结紧密；
所述PTFE纤维是规格为细度4.0-8.0D，长度50-70mm的PTFE纤维，为应对目前复杂的工况环境，综合考虑滤料强力、耐化学性、过滤性能，一定比例的PTFE纤维的添加有其必要性；另外适当粗纤维的存在可以在保证过滤效率的同时增加材料的透气性能；
所述PTFE基布是规格为80-100g/m2的PTFE缝纫线基布；
所述净气面的PPS纤维是普通纤维、细旦纤维的一种或其组合物，普通纤维规格为2.2D，长度50-70mm的PPS纤维，细旦纤维是规格为细度1.0D，长度50-70mm的PPS纤维。
所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料的制备方法，其具体步骤为：
步骤一、将PPS复合超级细纤维、PPS细旦纤维和PTFE纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网形成迎尘面；
步骤二、将PPS普通纤维或PPS细旦纤维同样经过开松梳理、成网、铺网作为净气面；
步骤三、将迎尘面、PTFE基布、净气面复合进行预针刺，利用三角截面棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，形成预刺毡；
步骤四、将预刺毡进行预清洗、碱减量开纤、冷水洗、乙酸清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剥离出PET的超级细纤维预刺毡，对于复合超级细纤维，开纤是将复合纤维中的两组分完全剥离，是至关重要的一步，直接决定超级细纤维能否真正形成，经过长期实验研究和反复测试最终确定的开纤工艺，得到的纤维更细更均匀，开纤更彻底，更能凸显产品的优良性能；所述碱减量开纤是采用浓度10-15g/L的NaOH溶液，温度80-100℃，浴比1：15-30，处理60-80min，不同的浓度、温度、浴比及处理时间，对碱减量开纤的效果有显著影响，只有在本发明限定范围内，才能达到对PPS复合超级细纤维足够开纤率；所述乙酸清洗是采用浓度0.5-1.0g/L的乙酸溶液进行清洗；
步骤五、将剥离出PET的超级细纤维预刺毡进行水刺开纤缠结工艺，烘干和热定型处理，热压光处理，得到表面顺滑的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料；水刺工艺一方面对超级细纤维起进一步开纤作用，另一方面以极细的高压水射流形成的水针冲击纤维，使其缠结加固，上下层结构更为紧密；
水刺开纤缠结工艺是具体工艺参数如下：
对转鼓速度、水刺压力和水刺针板及其分布的合理配置将直接决定滤料的质量和性能，尤其是对裂片型复合超级细纤维。第一道水刺压力设置为100-120bar，是考虑到经过步骤四的预刺毡纤网较为蓬松且强力不足，过高的水刺压力将导致表层纤维过早开纤，在表面形成致密的一层，直接削弱后几道水刺的功效；之后2、3、4、5道水刺压力采用由低至高将降低的方式，从而改善纤网内部纤维开纤和缠结效果，最后一道水刺主要起平整作用。
所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料过滤效率在99.999％以上，烟气排放浓度可低于0.5mg/m3，克重仅为300-450g/m2，透气量为50-120L/dm2*min。
实施例1：
本实施例包括以下质量配比的成分，
具体步骤为：
步骤一、将PPS裂片型复合超级细纤维、PPS细旦纤维和PTFE纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网形成迎尘面；
步骤二、将PPS普通纤维、PPS细旦纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网作为净气面；
步骤三、将迎尘面、PTFE基布、净气面复合进行预针刺，利用三角截面棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，形成预刺毡；
步骤四、将预刺毡进行预清洗、碱减量开纤、冷水洗、采用浓度0.5g/L的乙酸溶液进行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剥离出PET的超级细纤维预刺毡；碱减量开纤是采用浓度10g/L的NaOH溶液，温度80℃，浴比1：30，处理60min；
步骤五、将剥离出PET的超级细纤维预刺毡进行水刺开纤缠结工艺，烘干和热定型处理，热压光处理，得到表面顺滑的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料；
水刺开纤缠结工艺是具体工艺参数如下：
性能测试：依据GB/T 6719-2009，采用VDI滤料试验装置测试滤料过滤性能，测试结果如下表所示。
表1
实施例2：
本实施例包括以下质量配比的成分，
具体步骤为：
步骤一、将PPS裂片型复合超级细纤维、PPS细旦纤维和PTFE纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网形成迎尘面；
步骤二、将PPS普通纤维经过开松梳理、成网、铺网作为净气面；
步骤三、将迎尘面、PTFE基布、净气面复合进行预针刺，利用三角截面棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，形成预刺毡；
步骤四、将预刺毡进行预清洗、碱减量开纤、冷水洗、采用浓度0.8g/L的乙酸溶液进行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剥离出PET的超级细纤维预刺毡；碱减量开纤是采用浓度12g/L的NaOH溶液，温度100℃，浴比1：20，处理80min；
步骤五、将剥离出PET的超级细纤维预刺毡进行水刺开纤缠结工艺，烘干和热定型处理，热压光处理，得到表面顺滑的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料；
水刺开纤缠结工艺是具体工艺参数如下：
性能测试：依据GB/T 6719-2009，采用VDI滤料试验装置测试滤料过滤性能，测试结果如下表所示。
表2
实施例3：
本实施例包括以下质量配比的成分，
具体步骤为：
步骤一、将PPS海岛型复合超级细纤维和PPS细旦纤维按比例混合均匀，经过开松梳理、成网、铺网形成迎尘面；
步骤二、将PPS普通纤维经过开松梳理、成网、铺网作为净气面；
步骤三、将迎尘面、PTFE基布、净气面复合进行预针刺，利用三角截面棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺，形成预刺毡；
步骤四、将预刺毡进行预清洗、碱减量开纤、冷水洗、采用浓度1.0g/L的乙酸溶液进行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剥离出PET的超级细纤维预刺毡；碱减量开纤是采用浓度15g/L的NaOH溶液，温度100℃，浴比1：30，处理80min；
步骤五、将剥离出PET的超级细纤维预刺毡进行水刺开纤缠结工艺，烘干和热定型处理，热压光处理，得到表面顺滑的低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料；
水刺开纤缠结工艺是具体工艺参数如下：
性能测试：依据GB/T 6719-2009，采用VDI滤料试验装置测试滤料过滤性能，测试结果如下表所示。
表3
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对上述实施例进行变化、修改、替换和变型均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于：包括以下质量配比的成分，其中PPS复合超级细纤维：PPS细旦纤维满足3:1（质量比例），
迎尘面：PPS复合超级细纤维 37.5-75.0%，
PPS细旦纤维 12.5-25.0%，
PTFE纤维 0-50%；
基布：PTFE基布 100%；
净气面：PPS纤维 100%；
所述PPS复合超级细纤维是细度0.3D以下的PPS裂片型复合超级细纤维或海岛型复合超级细纤维；所述PPS细旦纤维规格为细度1.0D。
2.权利要求1所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于，所述复合超级细纤维中PPS与聚酯的质量比为80：20。
3.权利要求1所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于，所述PPS细旦纤维是长度50-70mm的PPS纤维。
4.权利要求1所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于，所述PTFE纤维是规格为细度4.0-8.0D，长度50-70mm的PTFE纤维。
5.权利要求1所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于，所述PTFE基布是规格为80-100g/m2的PTFE缝纫线基布。
6.权利要求1所述一种低克重超级细纤维超洁净过滤高温滤料，其特征在于，所述净气面的PPS纤维是普通纤维、细旦纤维的一种或其组合物，普通纤维规格为2.2D，长度50-70mm的PPS纤维，细旦纤维是规格为细度1.0D，长度50-70mm的PPS纤维。
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