CN113069832B - 一种疏水防堵耐磨工业滤布及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业用过滤布领域，具体涉及一种疏水防堵耐磨工业滤布及制备方法。所述方法是通过三聚氰胺与甲醛溶液预聚得到预聚液，作为整理液，被滤布吸附后渗透在滤布的纤维中，利用压力热气流穿透滤布进一步缩聚固定在滤布的纤维表面，在缩聚的同时，防止滤布的微孔被堵塞。更进一步高温热固化，形成的密胺对滤布的纤维网固化固定。所得到的工业滤布疏水、耐磨、防堵塞、抗形变。极大的提升工业滤布的使用寿命和使用效率。

Description

一种疏水防堵耐磨工业滤布及制备方法
技术领域
本发明属于工业用过滤布领域，具体涉及一种疏水防堵耐磨工业滤布及制备方法。
背景技术
工业滤布是在工业生产中具有广泛用途的过滤布，特别是在固液分离、除尘方面，工业滤布发挥了重要的作用。目前市面上常用的工业滤布有丙纶滤布、涤纶滤布、尼龙滤布、维纶滤布、全棉滤布、无纺布、单复丝滤布等。工业滤布属于易耗品，通常在使用一段时间后滤布会出现破损、堵塞等问题，需要更换或清洗，如此造成了大浪的浪费。
在具体的使用实践中，一旦过滤布堵塞或者破损会严重影响生产效率和产品分离质量。而频繁更换滤布不但造成浪费，还影响生产进度。一直以来，生产企业为了降低成本，通过清洗疏通滤布被堵塞的微孔。但由于滤布均采用的是微细纤维编制或纺织而成，其对微粒的吸附性较强，一旦微粒进入滤布的微孔很难通过简单的清洗疏通堵塞点。尤其是随着滤布过滤精加工产品，过滤精度已达到了纳米级，这种高密度精密交织的滤布更是易堵。如果频繁清洗过滤布会造成过滤布变形，过滤精度降低。
目前解决滤布堵塞的方法大都采用涂层的方法。专利公开号CN103952914A公开了一种湿法制造覆膜过滤布的方法，通过对过滤布浸涂一种具有高孔隙度、表面平滑、弹性良好、耐磨性良好的有机高分子材料的涂层剂，再将涂覆涂层剂的过滤布浸入凝固浴中，控制和调整凝固浴的温度和滞留时间获得了所需要的孔隙度和膜层厚度；所获得的覆膜过滤布将深层过滤变为表层过滤，使得所过滤的物料不会集结在所述滤布的纱线间的孔隙内，杜绝了所过滤的物料堵塞在过滤布的孔隙内。
通过涂层的方式，能够较好的防堵，原因是过滤发生在涂层，微粒物料无需直接接触滤布的深层，因而杜绝了微粒吸附在滤布纤维堵塞的问题。然而，物料与涂层接触，对涂层的强度、承受冲击性、耐磨性要求较高，而且涂层的微孔不易控制。在过滤生产过程中，随着物料的不断冲击，涂层易破坏，进而导致过滤品质变差，同样会引起堵塞。另外，由于滤布材质纤维具有一定的弹性，使用滤布的过程中长时间工作承重会使得微孔变形，如在真空脱水、刮刀强制脱水时会造成滤布微孔严重变形，即使使用金属网筒为底层固定滤布，也难以避免滤布变形。
发明内容
针对目前用于工业的过滤布耐磨性较差，容易拉伸变形，微孔容易堵塞，影响使用寿命的问题，本发明提出一种疏水防堵耐磨工业滤布，其技术的关键是通过后处理，对滤布的纤维网固化固定，从而防止纤维网在承重时变形；进一步的，采用的固化材质为密胺材质，其不但疏水，而且固化后在滤布内部纤维表面有一层耐磨层，降低纤维对微粒的吸附，实现有效的防堵效果。更进一步，提供所述疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法。
为实现上述技术目的，根据本发明的一个方面，提供一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)称取三聚氰胺、甲醛溶液、去离子水，按照质量比1：2：10在反应釜中混合均匀，缓慢搅拌，并升温至60-80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5-8.5，搅拌反应1-2h，得到整理液；
(2)将工业滤布在整理液中二浸二轧，压力控制在3-5kgf/cm2，扎液率控制在15-20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布酸性，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.08-0.1MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布预烘1-3min；然后将滤布送入高温固化室，在110-130℃热固化3-5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
三聚氰胺与甲醛溶液是易于聚合操作的物质，其在三乙醇胺调节的弱碱性环境发生预聚，形成液状预聚体，能够较好的渗透在滤布的纤维中；进一步的，通过柠檬酸维持在酸性环境和烘房的预热处理，预聚体开始进一步缩聚成固态状密胺，固定在滤布的纤维表面，在缩聚时利用压力为0.08-0.1MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布，防止缩聚固化时密胺堵塞滤布微孔。
在高温固化室，在120-130℃条件下，滤布的纤维表面的密胺发生不可逆的热固化，从而对滤布的纤维网固化固定，这一固定使得滤布纤维在承重时不容易变形。
再者，热固化的密胺材质包覆了滤布的纤维，使得纤维对微细颗粒的吸附降低，从而减少滤布堵塞，即使在长时间使用后滤布微孔聚集了微粒，也能够轻松利用水将堵塞的微粒洗脱。
另外，密胺材质疏水、耐磨，其固化后在滤布内部纤维表面形成耐磨层和疏水层，进一步提升了滤布的耐磨性和防堵性。
所述的工业滤布适合选用无纺布、涤纶滤布、尼龙滤布、丙纶滤布、维纶滤布、棉滤布的任意一种，适应面宽。
所述的甲醛溶液为商品化的37％wt甲醛溶液。
优选的，所述压力控制在4kgf/cm2，压力过小难以将扎液率控制在较低水平，预聚液容易堵塞滤布微孔；压力过大易破坏滤布原有微孔结构。
优选的，所述滤布表面喷涂柠檬酸液，使滤布pH在4-5即可。在弱酸环境和热处理时，促使预聚体缩合固化。
作为一个更优的选择，在步骤(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.08-0.1MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布预烘1-3min后，进一步喷覆聚四氟乙烯乳液，再次利用压力为0.15-0.2MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布预烘1-3min。这一处理会使滤布使用初期的疏水性更好，但聚四氟乙烯乳液成膜不同于预聚液缩合固化，容易造成滤布微孔的堵塞，因此在预烘时使用较大压力的热气流。但需要注意的是，聚四氟乙烯乳液成膜后的耐磨性较差，使用初期疏水效果较好，但使用一段时间后，与直接使用预聚体的滤布疏水效果相似。具体根据需要选择。
优选的，所述在110-130℃热固化，对于耐温性好的棉滤布，建议采用130℃热固化；而对于容易热变形的无纺布、涤纶滤布、尼龙滤布、丙纶滤布尼龙滤布，建议采用110℃热固化。
本发明提出保护由上述方法制备得到的一种疏水防堵耐磨工业滤布。通过三聚氰胺与甲醛溶液预聚得到预聚液，作为整理液，被滤布吸附后渗透在滤布的纤维中，利用压力热气流穿透滤布进一步缩聚固定在滤布的纤维表面，在缩聚的同时，防止滤布的微孔被堵塞。更进一步高温热固化，形成的密胺对滤布的纤维网固化固定。所得到的工业滤布疏水、耐磨、防堵塞、抗形变。极大的提升工业滤布的使用寿命和使用效率。
综上，本发明一种疏水防堵耐磨工业滤布及制备方法，相比于现有工业滤布技术，其突出的特点和显著的进步在于：
(1)本发明通过密胺固化有效固定滤布纤维，使一直以来滤布易变形的问题得到解决。
(2)本发明方法得到的滤布纤维对微粒的吸附显著降低，从而防止滤布内部聚集微粒堵塞；即使长时间使用后出现堵塞，也容易水洗疏通微孔。
(3)本发明制备工艺简单易控，适应性宽，几乎适合处理所有常规工业滤布。
附图说明
以下结合简易附图对本发明疏水防堵耐磨工业滤布说明：
图1是本发明疏水防堵耐磨工业滤布内部纤维处理后的示意图。其中：
1-滤布纤维；
2-密胺层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的技术思路，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以50r/min的转速缓慢搅拌，并升温至70℃，加入三乙醇胺调整pH
至8.5，搅拌反应2h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织维纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在4kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.1MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘1min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化3min，使滤布的纤维表面形成密胺层(如附图1的示意图，1为滤布纤维，2-密胺层)，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
实施例2
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以50r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH
至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织维纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在3kgf/cm2，扎液率控制在15％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.1MPa、温度为90℃的热气流穿透滤布预烘3min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
实施例3
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以50r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织维纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在3kgf/cm2，扎液率控制在15％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.1MPa、温度为90℃的热气流穿透滤布预烘3min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，再次在在滤布两表面喷覆质量浓度为12％的聚四氟乙烯乳液，喷覆量以湿润表面为准，采用压力为0.2MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘3min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
实施例4
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以80r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织涤纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在5kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在5，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.08MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘2min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
实施例5
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以80r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织涤纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在3kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.1MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘2min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
实施例6
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以80r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH
至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织涤纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在3kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.1MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘2min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，再次在在滤布两表面喷覆质量浓度为12％的聚四氟乙烯乳液，喷覆量以湿润表面为准，采用压力为0.2MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘3min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
对比例1
直接以滤精度为0.1微米的平织维纶滤布作为滤布。
对比例2
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以50r/min的转速缓慢搅拌，并升温至70℃，加入三乙醇胺调整pH
至8.5，搅拌反应2h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织维纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在4kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在4，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，在100℃预烘1min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化3min，经辊筒平整、卷取，得到工业滤布。
对比例3
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以80r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织涤纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在5kgf/cm2，扎液率控制在20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在5，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.2MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘2min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
对比例4
(1)称取三聚氰胺10kg、37％wt甲醛溶液20kg、去离子水100kg，加入反应釜以80r/min的转速缓慢搅拌，并升温至80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5，搅拌反应1h，得到整理液；
(2)选用过滤精度为0.1微米的平织涤纶滤布作为处理对象，在整理液中二浸二轧，压力控制在1kgf/cm2，扎液率控制在35％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布pH在5，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.08MPa、温度为100℃的热气流穿透滤布预烘2min；然后将滤布送入高温固化室，在110℃热固化5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
对实施例1-6、对比例1-4的滤布样品的疏水性、防堵效果、耐磨性进行测试对比分析：
1、疏水性测试：
利用针管分别在过滤布表面滴注洁净水，观测过滤布表面的初始水接触角；然后测试过滤活性炭液使用1周后的水接触角，如表1所示。
表1：
Figure BDA0003009759960000091
通过上述测试，本发明处理的滤布具有良好的疏水性，而且耐磨性好，固化的密胺层不易脱落，保持滤布持续的疏水效果。实施例3、实施例6的初始疏水效果更好，但使用7天后疏水性会降低，但仍保持较佳的疏水性。对比例1未处理的平织维纶滤布初始疏水效果较差，使用7天后变为吸水滤布，会严重影响过滤效果。
2、防堵效果测试：
参照HJ324-2006 6.3测试过滤布的动态阻力，然后用于活性炭液的过滤生产，生产使用1个月后冲洗，烘干，再次测试过滤阻力，如表2所示。
表2：
Figure BDA0003009759960000101
通过上述测试，本发明处理的滤布具有良好的防堵塞效果，而且由于密胺的耐磨性好，始终使纤维不具有对微粒的吸附性，从而很轻松的通过冲洗疏通滤布，达到良好的防堵塞效果，延长使用寿命。
另外，本发明实施例1-6的滤布冲洗滤布时采用喷嘴压力为6公斤的高压水，冲洗后的滤布不会有变形，过滤活性炭液使不会存在活性炭漏料，主要是基于通过密胺固化有效固定滤布纤维。

Claims (6)

1.一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：
(1)称取三聚氰胺、甲醛溶液、去离子水，按照质量比1：2：10在反应釜中混合均匀，缓慢搅拌，并升温至60-80℃，加入三乙醇胺调整pH至7.5-8.5，搅拌反应1-2h，得到整理液；
(2)将工业滤布在整理液中二浸二轧，压力控制在3-5kgf/cm2，扎液率控制在15-20％，然后经过辊筒在滤布表面喷涂柠檬酸液，维持滤布酸性，得到预处理滤布；
(3)将预处理滤布送入预烘房，利用压力为0.08-0.1MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布预烘1-3min；进一步喷覆聚四氟乙烯乳液，再次利用压力为0.15-0.2MPa、温度为90-100℃的热气流穿透滤布预烘1-3min；然后将滤布送入高温固化室，在110-130℃热固化3-5min，经辊筒平整、卷取，得到一种疏水防堵耐磨工业滤布。
2.根据权利要求1所述一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于：所述的工业滤布选用无纺布、涤纶滤布、尼龙滤布、丙纶滤布、维纶滤布、棉滤布的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于：所述的甲醛溶液为商品化的37％wt甲醛溶液。
4.根据权利要求1所述一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于：所述压力控制在4kgf/cm2。
5.根据权利要求1所述一种疏水防堵耐磨工业滤布的制备方法，其特征在于：所述滤布表面喷涂柠檬酸液，使滤布pH在4-5。
6.一种疏水防堵耐磨工业滤布，其特征是由权利要求1-5任一项所述的方法制备得到。
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