CN109316828B - 一种耐高温滤布材料 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温滤布材料和制造耐高温滤布材料的方法及滤布，其中，耐高温滤布材料包括由A、B、C三种组分构成的过滤层；A组分为聚苯硫醚，B组分为聚四氟乙烯，C组分为聚乙烯；颗粒状的B组分在C组分联合作用下形成团簇；A组分通过拉伸形成纤维连接所述过滤层中各个所述团簇；C组分在熔融时具有流动性，在通过拉伸制造过滤层时可以熔融并固化在团簇上，但不形成纤维。滤布由基布和上述过滤层组成。由于构成过滤层的A、B、C三种组分本身都具有很高的耐温特性，且直接构成过滤层，无需覆膜。因此由此形成的滤布耐热温度达200℃，适合工业高温场景使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤布，用于从流动的气体中分离出粉尘或杂质。
技术背景
近年来，随着工业的飞速发展，工业排污日益严重，已危害到自然环境和人们的身体健康。烟气除尘是治理污染的重要组成部分，而袋式除尘是治理烟气的有效方法。其中的关键技术在于过滤烟气所采用的滤布材料。
在某些工业应用中，有时候烟气温度很高。现有技术中为了能够适应高温环境，通常需要在滤布的迎风面设置一层耐高温的覆膜。而这种覆膜将减少气体流量和降低过滤风速。在相同过滤速度下，覆膜滤料的过滤阻力大于未覆膜滤料的阻力，大大增加了过滤时的压力损失(赵友军等，过滤风速对纤维过滤器压力损失的试验研究，《洁净与空调技术》，2007年第3期)。并且由于覆膜材料本身的特性容易破裂，导致耐高温性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温的滤布材料，不采用现有技术中的覆膜结构，具有很好的耐高温性能的同时不造成滤布的压力损失。
本发明的滤布包括过滤层和基布。其中过滤层作为迎风面，形成为能够从流动的气体中分离出粉尘的网孔结构。其由A、B、C三种组分构成。其中，A组分能够在高温下通过拉伸产生一定长度的纤维，例如聚苯硫醚。B组分由于其本身熔点较高，在热熔条件下不形成纤维而保持颗粒状，作为纤维之间连接的节点。具有稳定热化学性质的聚四氟乙烯、二氧化硅是符合本发明目的B组分的合适材料。颗粒状的B组分在稍后提到的C组分联合作用下以较大的团簇形式形成节点，由此可成型出厚度比现有技术厚度更厚的过滤层。C组分为热塑性聚合物，但是不形成纤维。C组分熔点较低，在熔融时具有流动性，由此在通过拉伸制造过滤层时可以熔融并固化在节点处。因此可以维持过滤层整体的强度，即使在后续与基布热压的过程中也可以保持滤材性能不下降。C组分的熔点优选小于300℃，例如为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
过滤层的制造：
过滤层的制造方法典型地包括以下步骤：
步骤(1)，将A组分B组分和C组分的微粒分散在聚乙烯醇水溶液中形成分散液型纺丝液进行共沉析，其中聚乙烯醇的浓度为12wt％。
步骤(2)，对步骤(1)中得到的材料进行脱水、干燥，混合甲苯挤出；
步骤(3)，对步骤(2)中得到的挤出物进行热压延伸；
步骤(4)，在形成上述过滤层的各组分的分解温度以下的温度下，对步骤(3)中得到的热压延伸物进行拉伸。
将上述步骤(4)中得到的热压延伸片在上述热压延伸片的长度方向拉伸到3倍以上且小于10倍，然后在与长度方向正交的宽度方向拉伸到超过10倍且小于20倍，从而以伸长面积倍率计为30倍以上且小于150倍的方式进行拉伸。
对于上述步骤(1)，也可以利用其它方法使3种组分混合而代替进行3种组分的水性分散体的共沉析。
经过上述步骤形成的过滤层的孔径为0.3μm～5μm，厚度为40μm。
本发明的组合物可以粉末的混合物，也可以为非粉末的混合物。作为粉末的混合物，可以举出例如后述实施例中使用的通过共沉析得到的细粉；使3种原料中的2种通过共沉析混合并使用混合机混合另一种组分而得到的粉体；利用混合机将3种原料混合而成的粉体等。作为非粉末的混合物，可以采用例如包含3种组分的水性分散体。
本发明的组合物可以通过各种方法进行制造，例如，在组合物为混合粉末的情况下可以通过下述方法制造：利用一般的混合机等将A组分的粉末、B组分的粉末和C组分的粉末混合的方法；通过使分别包含A组分、B组分和C组分的3种水性分散液进行共沉析(即上述步骤(1))而得到共沉析粉末的方法；利用一般的混合机等将通过预先使包含A组分、B组分、C组分中的任意2种组分的水性分散液进行共沉析而得到的混合粉末与剩余的1种组分的粉末进行混合的方法；等等。若利用这样的方法，则无论任一制法均可得到合适的拉伸材料。其中，从容易使3种不同组分均匀分散的方面出发，本发明的组合物优选为通过使分别包含A组分、B组分和C组分的3种水性分散液进行共沉析而得到的物质。
对通过共沉析而得到的混合粉末的尺寸没有特别限制，平均粒径优选为300μm～800μm。对通过共沉析而得到的混合粉末的密度没有特别限制，例如优选为0.45g/ml～0.55g/ml。
在上述混合水溶液的沉析过程中还可以加入酸或金属盐类的添加剂。优选添加例如硝酸、盐酸、硫酸等酸；氯化镁、氯化钙、氯化钠、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钡、碳酸氢钠、碳酸钠等金属盐的任一种而进行沉析。
含有上述过滤层的滤布的制造方法：
滤布由基布和上述过滤层组成。作为基布的材料可为常见的无纺布材料，例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、间位芳香族聚酰胺、对位芳香族聚酰胺等。具体地，可以在聚苯硫醚针刺毡表面，通过高温热辊进行热压覆合上述过滤层得到滤材。其中热压温度250℃～280℃，热压压力5MPa。
过滤层的层数可以为一层，位于一层基布的任意一个表面。过滤层也可以为两层，分别位于单层基布的两个表面。基布的层数可以为一层，用于承载过滤层，并提供良好的机械强度。基布的层数也可以为两层，分别位于一层过滤层的两个表面，进一步提高滤布的机械强度。上述过滤层和基布层的层数还可以为大于两层，以间隔的方式层叠在一起。
由于构成过滤层的A、B组分本身都具有很高的耐温特性，且直接构成过滤层，无需覆膜。因此由此形成的滤布耐热温度达200℃，适合工业高温场景使用。
附图说明
图1为本发明的过滤层结构示意图；
图2为本发明的滤布的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案做详细描述。
实施例一：
(过滤层)
A组分：聚苯硫醚
B组分：聚四氟乙烯
C组分：聚乙烯
如图1所示，A、B、C组分的颗粒分别用标号1、2、3表示。连接由A、B、C组分构成的团簇颗粒之间的多根细线为纤维。
A组分由能够形成纤维的聚苯硫醚颗粒构成，颗粒直径优选为50-600nm。为了产生具有过滤性能的纤维结构，优选含量为50wt％以上。能够形成纤维的聚苯硫醚为由例如聚苯硫醚的乳液聚合、或悬浮聚合得到的高分子量的聚苯硫醚。此处所说的高分子量是指拉伸时容易形成纤维长度较长的物质，该物质的比重为2.120～2.210，熔融粘度高。从容易形成纤维、可得到纤维长度较长的方面考虑，能够形成纤维的聚苯硫醚的比重优选为2.140～2.170。若比重过高，则作为过滤层1的原料的、由A、B、C组分构成的混合物的拉伸性有可能变差，若比重过低，则有可能热压延伸性变差、过滤层的均质性变差并导致压力损失升高。
B组分为在热熔条件下不形成纤维而保持颗粒状，作为纤维之间连接的节点。颗粒状的B组分在稍后提到的C组分联合作用下以较大的团簇形式形成，由此可成型出厚度比现有技术厚度更厚的过滤层。为了维持过滤层的纤维结构，B组分的含量最好为50wt％以下，优选含有25wt％～45wt％。B组分熔点优选为在300℃以上。B组分拉伸模量最好为0，或者说在拉伸时容易断裂。另外该节点由于比较牢固，可起到在厚度方向支撑的作用，因此即使过滤层在热压等后工序中受到压缩力时，也可以抑制过滤器性能降低。该节点的材料由于也是热塑性的，在热熔条件下能捕获部分未能完全形成纤维的A组分颗粒，在后面提到的C组分的作用下形成具有过滤功能的层。
C组分为热塑性聚合物，但是不形成纤维。C组分的熔点优选小于300℃。C组分在熔融时具有流动性，由此在制造过滤层时(拉伸时)可以熔融并固化在节点，可以提高过滤层整体的强度，即使在后工序中被压缩等也可以抑制滤材性能的劣化。不形成纤维的能够热熔融加工的组分优选在370℃下显示出小于9000Pa·s的熔融粘度。C组分含量为0.2wt％～小于25wt％。经试验表明，C组分若含量过高，例如为25wt％以上，则不形成纤维的能够热熔融加工的组分也分散于过滤层中的节点以外的部分，从而导致压力损失升高。另外，难以以高倍率进行拉伸，提高了过滤层的制造难度。若少于0.2wt％，则在后续热压工序中，有可能导致过滤层的过滤器性能劣化。从确保过滤层的强度的方面考虑，C组分特别优选为5wt％左右。
(过滤层的制造)：
过滤层的制造方法典型地包括以下步骤：
步骤(1)，将A组分B组分和C组分的微粒分散在聚乙烯醇水溶液中形组分散液型纺丝液进行共沉析，其中聚乙烯醇的浓度为12wt％。
步骤(2)，对步骤(1)中得到的材料进行脱水、干燥，混合甲苯挤出；
步骤(3)，对步骤(2)中得到的挤出物进行热压延伸；
步骤(4)，在形成上述过滤层的各组分的分解温度以下的温度下，对步骤(3)中得到的热压延伸物进行拉伸。
将上述步骤(4)中得到的热压延伸片在上述热压延伸片的长度方向拉伸到3倍以上且小于10倍，得到单轴拉伸物，接下来，在上述单轴拉伸物的与长度方向正交的宽度方向拉伸到超过10倍且小于20倍，从而以伸长面积倍率计为30倍以上且小于150倍的方式进行拉伸。
在其它实施方式中，在上述步骤(1)，也可以利用其它方法使3种组分混合而代替进行3种组分的水性分散体的共沉析。从可以均匀混合3种组分的方面考虑，优选如上所述通过共沉析法将3种组分混合。
步骤(2)中，甲苯作为基础过程中的润滑剂。本领域技术人员知晓还可以选择类似替代物作为挤出润滑剂。
经过上述步骤形成的过滤层的孔径为0.3μm～5μm，厚度为40μm。
(含有上述过滤层的滤布的制造方法)：
如图2所示，滤布由基布4和上述过滤层5组成。作为基布的材料可为常见的无纺布材料，例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、间位芳香族聚酰胺、对位芳香族聚酰胺等。基布和过滤层可以采用热压方式固定。当基布为聚苯硫醚时，可以在聚苯硫醚针刺毡表面，通过高温热辊进行热压覆合上述过滤层得到滤材。其中热压温度250℃～280℃，热压压力5MPa。可选地，基布和过滤层还可以采用粘合剂粘合在一起。
实施例二：
A组分：聚苯硫醚
B组分：二氧化硅
C组分：聚乙烯
与实施例一相比，实施例二用二氧化硅替换实施例一种的B组分。B组分优选直径为5～30μm的颗粒。B组分的含量为1wt％～50wt％。通过使B组分的含量为50wt％以下，可以维持过滤层的纤维结构，优选含有30wt％。由于本实施例中B组分为二氧化硅熔点远高于A组分和C组分。并且其与热塑性聚合物A组分不同，不容易产生纤维。因此作为过滤层的节点具有很好的稳定性，能进一步提高滤材的耐温性能。
本实施例的其它特征与实施例一中的相同。
实施例三：
A组分：聚苯硫醚
B组分：聚四氟乙烯
C组分：聚甲基丙烯酸甲酯
与实施例一相比，实施例三用聚甲基丙烯酸甲酯替换实施例一中的C组分。聚甲基丙烯酸甲酯具有较好的强度和耐温性，改善了过滤层的性能。
本实施例的其它特征与实施例一中的相同。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种耐高温滤布材料的制造方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将A组分B组分和C组分的微粒分散在聚乙烯醇水溶液中形成分散液型纺丝液进行共沉析，其中聚乙烯醇的浓度为12wt％；
其中A组分由能够形成纤维的聚苯硫醚颗粒构成，颗粒直径为50-600nm，含量为50wt％以上；
B组分为在热熔条件下不形成纤维而保持颗粒状的聚四氟乙烯，含量为25wt％～45wt％；
C组分为聚乙烯，熔融时具有流动性，但是不形成纤维，含量为0.2wt％～25wt％；或者，
A组分由能够形成纤维的聚苯硫醚颗粒构成，颗粒直径为50-600nm，含量为50wt％以上；
B组分为在热熔条件下不形成纤维而保持颗粒状的二氧化硅，直径为5～30μm的颗粒，含量为1wt％～50wt％；
C组分为聚乙烯，熔融时具有流动性，但是不形成纤维，含量为0.2wt％～25wt％；或者，
A组分由能够形成纤维的聚苯硫醚颗粒构成，颗粒直径为50-600nm，含量为50wt％以上；
B组分为在热熔条件下不形成纤维而保持颗粒状的聚四氟乙烯，含量为25wt％～45wt％；
C组分为聚甲基丙烯酸甲酯，熔融时具有流动性，但是不形成纤维，含量为0.2wt％～25wt％；
步骤(2)，对步骤(1)中得到的材料进行脱水、干燥，混合甲苯挤出；
步骤(3)，对步骤(2)中得到的挤出物进行热压延伸；
步骤(4)，在形成过滤层的各组分的分解温度以下的温度下，对步骤(3)中得到的热压延伸物进行拉伸得到过滤层；
其中，颗粒状的B组分在C组分联合作用下形成团簇；A组分通过拉伸形成纤维连接所述过滤层中各个所述团簇；C组分在熔融时具有流动性，在通过拉伸制造过滤层时可以熔融并固化在团簇上，但不形成纤维；
滤布由基布和所述过滤层通过高温热辊进行热压覆合得到，其中热压温度250℃～280℃，热压压力5MPa。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温滤布材料的制造方法，其特征在于：将上述步骤(4)中得到的热压延伸片在上述热压延伸片的长度方向拉伸到3倍以上且小于10倍，然后在与长度方向正交的宽度方向拉伸到超过10倍且小于20倍，从而以伸长面积倍率计为30倍以上且小于150倍的方式进行拉伸。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温滤布材料的制造方法，其特征在于：在上述混合水溶液的沉析过程中还可以加入硝酸、盐酸、硫酸或者氯化镁、氯化钙、氯化钠、硫酸铝、硫酸镁、硫酸钡、碳酸氢钠、碳酸钠的任一种而进行沉析。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温滤布材料的制造方法，其特征在于：作为基布的材料可为聚丙烯、聚乙烯、聚苯硫醚、间位芳香族聚酰胺、对位芳香族聚酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温滤布材料的制造方法，其特征在于：基布和过滤层采用粘合剂将所述基布和过滤层粘合在一起。
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