CN112426802A - 一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法及制得的纤维覆膜滤料 - Google Patents

一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法及制得的纤维覆膜滤料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，涉及过滤材料加工技术领域，基于目前超低排放用覆膜滤料易破损的问题而提出的。本发明包括以下步骤：(1)水刺无纺布的制备；(2)针刺毡的制备；(3)覆膜工艺：将水刺无纺布与针刺毡采用高温热覆的方式得到纤维覆膜滤料，温度为230‑280℃、压力为2‑4MPa，速度为4‑8m/min。本发明的优点在于：本发明制备的纤维覆膜滤料在温度为250℃、压力为3MPa，速度为6m/min条件下的耐磨性能要远优于普通涤纶覆膜滤料，耐磨指数为21次/mg，在1500次摩擦后，纤维覆膜滤料表面膜结构无破损现象，在1750次摩擦后的质量损失率仅为11.1％，可以解决传统覆膜滤料膜易受损的缺点。

Description

一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法及制得的纤维覆膜 滤料
技术领域
本发明涉及环保催化材料领域，具体涉及一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法及制得的纤维覆膜滤料。
背景技术
市场上烟尘及工业粉尘控制用的袋除尘过滤材料，主要包括针刺毡滤料、覆膜滤料、水刺毡滤料、海岛纤维滤料等，在排放标准愈加严苛的形势下，覆膜滤料受到业界更加广泛的关注，成为超低排放的护身符。
但PTFE覆膜由于其本身厚度小、机械强力低和耐磨性差等不足，再加上有的产品覆膜牢度低，在实际工况中特别是高粉尘浓度，高过滤风速、粉尘磨损性强的工况，致使覆膜滤料在初期使用时效果很好，使用一段时间后易破损、磨蚀、寿命短，业内褒贬不一。针对覆膜滤料，需要在其机械强力、耐磨性、覆膜牢度上继续加强。
中国专利CN102008855A公开了一种PTFE覆膜滤料以及它的生产方法，对PTFE薄膜和/或PTFE针刺毡基材表面进行喷淋或涂覆四氟乙烯乳液，再通过热压方式使PTFE薄膜与PTFE针刺毡基材复合而成，制得的覆膜滤料的一些参数如下：单位面积质量偏差±5％；厚度偏差±5％；经向断裂强度≥3300N；纬向断裂强度≥2600N；透气度3～8m3/m2·min；透气性偏差±10％；动态过滤阻值≤210Pa；过滤效率≥99.999％；覆膜牢度≥0.05MPa。中国专利CN109137345A公开了一种覆膜专用滤料的制备方法及滤料，该前纺原布依次经过拉幅定型、烧毛和冷辊轧光，制得所述覆膜专用滤料；其中，所述冷辊轧光的上辊温度、中辊温度和下辊温度均为0-20℃，经过高温定型的滤料表面硬挺度较好。上述技术存在的问题如下：制备的覆膜滤料的耐磨性差、易破损。
发明内容
本发明解决的技术问题在于解决目前超低排放用覆膜滤料易破损的问题。
本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明提供一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为230-280℃、压力为2-4MPa，速度为4-8m/min，制成纤维覆膜滤料。
本发明制备的纤维覆膜滤料在温度为250℃、压力为3MPa，速度为6m/min条件下的透气率、通气阻力、孔径、过滤效率等方面性能与普通涤纶覆膜滤料相近，但耐磨性能要远优于普通涤纶覆膜滤料，耐磨指数为21次/mg，在1500次摩擦后，纤维覆膜滤料表面膜结构无破损现象，在1750次摩擦后的质量损失率仅为11.1％，可以解决传统覆膜滤料膜易受损的缺点。
优选地，所述步骤(1)中生产速度2-4m/min，针刺密度300-500p/cm2。
优选地，所述步骤(2)中生产速度3-5m/min，针刺密度700-1000p/cm2。
优选地，所述步骤(1)中水刺无纺布的克重为30-100g/m2。
优选地，所述步骤(2)中针刺毡的克重为400-500g/m2。
优选地，所述步骤(3)中的热压设备为电磁感应加热辊。
优选地，还包括检测步骤，质量损失法测定纤维覆膜滤料耐磨性：将纤维覆膜滤料样品裁剪至要求大小，称重记录数据后，进行磨损实验，每磨擦一定次数后取出，测量质量，计算耐磨指数Ai。
优选地，所述纤维覆膜滤料样品裁剪至直径为38mm的圆。
优选地，所述耐磨指数Ai计算公式如下：
Ai＝n/Δm
式中：
Ai：耐磨指数，单位为次/mg；
n：总摩擦次数，单位为次；
Δm：试样在总摩擦次数下的质量损失，单位为mg。
本发明还提供上述耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法制备的纤维覆膜滤料。
本发明的有益效果在于：
本发明制备的纤维覆膜滤料在温度为250℃、压力为3MPa，速度为6m/min条件下的透气率、通气阻力、孔径、过滤效率等方面性能与普通涤纶覆膜滤料相近，但耐磨性能要远优于普通涤纶覆膜滤料，耐磨指数为21次/mg，在1500次摩擦后，纤维覆膜滤料表面膜结构无破损现象，在1750次摩擦后的质量损失率仅为11.1％，可以解决传统覆膜滤料膜易受损的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料的透气性能对比图；
图2为本发明实施例制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料的通气阻力性能对比图；
图3为本发明实施例制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料的孔径对比图；
图4为本发明实施例制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料的耐磨性的对比图；
图5为本发明实施例5制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料经1000次摩擦后的外观图；
图6为本发明实施例5制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜料经1500次摩擦后的外观图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以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。
实施例1
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为2MPa，速度为4m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例2
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为2MPa，速度为6m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例3
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为230-280℃、压力为2MPa，速度为8m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例4
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为3MPa，速度为4m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例5
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为3MPa，速度为6m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例6
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为3MPa，速度为8m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例7
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为4MPa，速度为4m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例8
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为4MPa，速度为6m/min，制成纤维覆膜滤料。
实施例9
一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布，生产速度3m/min，针刺密度400p/cm2；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡，生产速度4m/min，针刺密度8000p/cm2；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为250℃、压力为4MPa，速度为8m/min，制成纤维覆膜滤料。
对比例
通过购买市面上的普通涤纶覆膜滤料。
实施例10
分别对实施例1-9制备的纤维覆膜滤料与对比例中购买的市面上的普通涤纶覆膜滤料的性能进行检测。
1、透气性能检测：根据表1和图1所示的结果可以看出，市面上购买的普通涤纶覆膜滤料的透气率为3.21m3/m2/min，实施例1-9制备的9种样品的透气率在1.5-6.5m3/m2/min的范围内，随着速度的降低，压力的增大，透气率随之增加。
表1为实施例1-9制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜滤料的透气性能对比结果
Figure BDA0002706633600000081
Figure BDA0002706633600000091
2、通气阻力性能检测：根据表2和图2所示的结果可以看出，市面上购买的普通涤纶覆膜滤料的通气阻力在168.2Pa/cm2，实施例1-9制备的9种样品的通气阻力随着压力的增大，速度的降低，也呈现增加的趋势。但压力过高或者速度过低的情况下，会因通气阻力过大，超过测量上限。
表2为实施例1-9制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜滤料的通气阻力性能对比结果
Figure BDA0002706633600000092
3、滤料孔径检测：根据图3所示的结果可以看出，市面上购买的普通涤纶覆膜滤料的平均孔径在1.7um左右，实施例1-9制备的9种样品的平均孔径在0.5-3um左右，孔径相差不大。
4、过滤效率与阻力检测：根据表3所示的结果可以看出，市面上购买的普通涤纶覆膜滤料与实施例1-9制备的9种样品在2.5um以上的过滤效率相差不大，均在95％以上，满足排放要求。但速度过低或者压力过高会导致阻力过大。
表3为实施例1-9制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜滤料的过滤效率与阻力对比结果
Figure BDA0002706633600000101
5、综合透气率、通气阻力、孔径、过滤效率等多方面因素考虑，实施例5制备的条件下制备的纤维覆膜滤料与市面上购买的普通涤纶覆膜滤料性能相近，选用实施例5制备条件下制备的纤维覆膜滤料与普通涤纶覆膜滤料做耐磨性对比实验，结果如图4-6所示。
实验实验仪器：马丁代尔耐磨仪
测定方法：质量损失法，将两种样品裁剪至要求大小(直径38mm的圆)，称重记录数据后，进行磨损实验，每磨擦一定次数后取出，测量质量，计算耐磨指数。
Ai＝n/Δm
式中：
Ai：耐磨指数，单位为次每毫克(次/mg)；
n：总摩擦次数，单位为次；
Δm：试样在总摩擦次数下的质量损失，单位为毫克(mg)。
由图4可以看出，本发明实施例5制备的纤维覆膜滤料的质量损失曲线较为平缓，在1750次摩擦后的质量损失率为11.1％，耐磨指数为21次/mg；而普通涤纶覆膜滤料质量损失曲线下降较快，1750次摩擦后质量损失率为43.3％，耐磨指数为6次/mg。
图5本发明实施例5制备的纤维覆膜滤料和普通涤纶覆膜滤料在1000次摩擦后的外观对比(图5中左侧的实施例5制备的纤维覆膜滤料，右侧的是普通涤纶覆膜滤料)，可以看出，在1000次摩擦后，实施例5制备的纤维覆膜滤料表面膜结构无破损现象，而普通涤纶覆膜滤料磨损严重，已经出现漏基布情况。
图6本发明实施例5制备的纤维覆膜滤料和普通涤纶覆膜滤料在1500次摩擦后的外观对比(图6中左侧的实施例5制备的纤维覆膜滤料，右侧的是普通涤纶覆膜滤料)，可以看出，实施例5制备的纤维覆膜滤料仍未出现明显磨损，而普通涤纶覆膜滤料已被磨损。
综上，可以得出结论，本发明制备的纤维覆膜滤料在温度为250℃、压力为3MPa，速度为6m/min条件下的透气率、通气阻力、孔径、过滤效率等方面性能与普通涤纶覆膜滤料相近，但耐磨性能要远优于普通涤纶覆膜滤料，耐磨指数为21次/mg，在1500次摩擦后，纤维覆膜滤料表面膜结构无破损现象，在1750次摩擦后的质量损失率仅为11.1％，可以解决传统覆膜滤料膜易受损的缺点。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水刺无纺布的制备：将聚酯菊瓣分裂型纤维经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、水刺、烘干成毡，即制得水刺无纺布；
(2)针刺毡的制备：将涤纶滤料经过投料、开松、储棉、梳理、铺网、针刺、烘干成毡，即制得针刺毡；
(3)高温热覆成膜工艺：将步骤(1)制备的水刺无纺布和步骤(2)中制备的针刺毡置于覆膜机中，水刺无纺布和针刺毡在覆膜机内经过热压设备的热压处理，热压温度为230-280℃、压力为2-4MPa，速度为4-8m/min，制成纤维覆膜滤料。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)中生产速度2-4m/min，针刺密度300-500p/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中生产速度3-5m/min，针刺密度700-1000p/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中水刺无纺布的克重为30-100g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中针刺毡的克重为400-500g/m2。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中的热压设备为电磁感应加热辊。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：还包括检测步骤，质量损失法测定纤维覆膜滤料耐磨性：将纤维覆膜滤料样品裁剪至要求大小，称重记录数据后，进行磨损实验，每磨擦一定次数后取出，测量质量，计算耐磨指数Ai。
8.根据权利要求7所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述纤维覆膜滤料样品裁剪至直径为38mm的圆。
9.根据权利要求7所述的一种耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法，其特征在于：所述耐磨指数Ai计算公式如下：
Ai＝n/Δm
式中：
Ai：耐磨指数，单位为次/mg；
n：总摩擦次数，单位为次；
Δm：试样在总摩擦次数下的质量损失，单位为mg。
10.采用权利要求1-9中任一项所述的耐磨高过滤精度过滤材料的制作方法制备的纤维覆膜滤料。
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