CN205398907U - 袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料及其生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种袋式除尘器用纳米纤维复合滤料，其特征在于：包括涤纶无纺布基材面料层、和复合在其表层上的纳米纤维堆积体层，涤纶无纺布基材面料中含有由涤纶长丝纤维构成的基材纤维和混纺在基材纤维中的金属纤维，基材纤维的直径为20～30微米，金属纤维的直径为10～100微米，纳米纤维堆积体层中包含有纺丝堆积在所述基材纤维孔隙当中的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为300～1000纳米。以上结构的复合滤料强度高、用作袋式除尘器的滤料使用时对0.3微米以上的颗粒物过滤效果可以达到97％以上；还提供一种工业化量产上述复合滤料的设备，量产化生产降低复合滤料的成本，提高性价比。

Description

袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料及其生产设备

技术领域

本实用新型属于复合滤料生产技术领域，具体涉及一种袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料及其生产设备。

背景技术

近年来，由于环境问题越来越引起世界各国人民及政府的重视，大气环境标准及大气排放标准不断提高，环境标准方面国外已经提出PM2.5的控制标准，我国大气标准也对PM10的值做了限定。同时，由于目前市场上主流的无纺布过滤材料价格高昂、能耗大，造成很多企业会偷排工业尾气，严重影响大气环境。因此，现代社会对具有高效、高强度、性价比高等优点的空气过滤材料需求极大。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高效过滤颗粒物、高强度不易损伤破坏的基材-纳米纤维复合滤料，以及通过配套提供的生产设备，能够工业化批量生产基材-纳米纤维复合滤料，降低制造成本，性价比高。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料，其特征在于：包括涤纶无纺布基材面料层、和复合在其表层上的纳米纤维堆积体层，涤纶无纺布基材面料中含有由涤纶长丝纤维构成的基材层和混纺在基材层中的金属纤维，所述基材层中基材纤维的直径为20～30微米，所述金属纤维的直径为10～100微米，所述纳米纤维堆积体层中包含有纺丝堆积在所述基材层孔隙当中的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为300～1000纳米。

为达到上述目的，本实用新型的另一技术方案如下：一种制备权利要求1所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，包括原料退绕辊、和成品卷绕辊，其特征在于：还包括设置在原料退绕辊和成品卷绕辊之间的多喷头高压静电纺丝装置，多喷头高压静电纺丝装置纺丝形成所述纳米纤维，所述纳米纤维在基材纤维的孔隙当中无序堆积形成所述纳米纤维堆积体层。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述原料退绕辊和多喷头高压静电纺丝装置之间依次设有导向辊和高温压光辊，所述多喷头高压静电纺丝装置和成品卷绕辊之间依次设有低温压光辊和导向辊。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述高压静电纺丝装置包括框体、穿设在框体内的传送通道，所述传送通道上部、下部分别设有接收屏和若干等间距排列的静电纺丝头，静电纺丝头设置在静电纺丝组件上，所述静电纺丝组件通过导电线与一正极高压直流电源的正极连接，所述接收屏通过导电线与一负极高压直流电源的负极连接，所述静电纺丝头均向上、面向传送通道设置。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述高压静电纺丝装置的工作参数如下：纺丝电压为20～80Kv，纺丝距离为6～20cm，纺丝溶液的流量为每个喷头0.01ml/h～1ml/h，环境温度为10℃～30℃，湿度为0～50％。

本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括高温压光辊辊压的温度为400～800℃，压力为0.1～1MPa，低温压光辊辊压的温度为100℃～160℃，压力为0.1～1MPa。

本实用新型的有益效果是:

1、本实用新型的基材-纳米纤维复合滤料，涤纶无纺布基材面料层为基层面料层，纺丝复合在其上的纳米纤维堆积体层构成过滤的主体层，可以有效过滤0.3微米以上的颗粒物，结合涤纶无纺布基材面料层的吸附和惯性沉积，对0.3微米以上的颗粒物过滤效率可以达到97％以上；

2、纺丝形成的纳米纤维深入到基材纤维的孔隙当中形成纳米纤维网，增大纳米纤维与基材纤维的接触面积，提高了纳米纤维与基材纤维的结合牢度，从而提高滤料的强度。

3、本实用新型的生产设备借助多喷头高压静电纺丝装置，能够工业化批量生产复合纳米纤维滤料，工业化批量生产降低了制造成本，性价比高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型优选实施例的纳米纤维复合滤料结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的生产设备结构示意图。

其中：1-纳米纤维复合滤料，3-涤纶无纺布基材面料层，5-纳米纤维堆积体层；

2-原料退绕辊，4-成品卷绕辊，6-多喷头高压静电纺丝装置，8-涤纶无纺布基材面料，10-导向辊，12-高温压光辊，14-低温压光辊，16-框体，18-传送通道，20-接收屏，22-静电纺丝头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例中公开了一种袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料，包括涤纶无纺布基材面料层3、和复合在其表层上的纳米纤维堆积体层5，涤纶无纺布基材面料中含有由涤纶长丝纤维构成的基材层和混纺在基材层中的金属纤维，所述基材层中基材纤维的直径为20～30微米，所述金属纤维的直径为10～100微米，所述纳米纤维堆积体层5中包含有纺丝堆积在基材层基材纤维孔隙当中的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为300～1000纳米。

本发明的基材层的原料优选涤纶长丝纤维，但配合制成适合不同过滤环境中使用的滤料，本发明的基材原料还可以是聚苯硫醚、尼龙6、尼龙66、聚酰亚胺、芳纶、玻璃纤维等耐高温的合成化纤长丝，也可以是棉、毛、麻、石棉等天然纤维，以及粘胶纤维、酮胺纤维、醋酯纤维等再生纤维素纤维。

涤纶无纺布基材面料层为基层面料层，纺丝复合在其上的纳米纤维堆积体层5构成过滤的主体层，通过控制纳米纤维的直径在300～1000纳米范围内，纳米纤维的孔径在0.1～1微米，中径孔径为0.3微米，可以有效过滤0.3微米以上的颗粒物，其用作布袋除尘器的滤料使用时结合涤纶无纺布基材面料层的吸附和惯性沉积，对0.3微米以上的颗粒物过滤效率可以达到97％以上。

另一方面，纺丝形成的纳米纤维深入到基材纤维的孔隙当中形成纳米纤维网，增大纳米纤维与基材纤维的接触面积，提高了纳米纤维与基材纤维的结合牢度，从而提高滤料的强度。

同时，通过在基材纤维中混纺梳入金属纤维，一方面提高基材纤维的抗静电能力，防止大量粉尘撞击产生大量的电荷积压从而导致放电起火；另一方面在静电纺丝过程中，在基材纤维的表面和里面产生电势差，从而将纳米纤维导入基材纤维的孔隙当中，在孔隙内部形成均匀的纳米纤维网，增加纳米纤维与基材纤维的接触面积，进一步提高滤料的强度。

本发明还提供一种工业量产化生产上述纳米纤维复合滤料的设备，包括依次设置的原料退绕辊2、导向辊10、高温压光辊12、多喷头高压静电纺丝装置6、低温压光辊14、导向辊10和成品卷绕辊4；以及传统的制备涤纶无纺布的设备(未图示)，由于涤纶无纺布(也就是涤纶无纺布基材面料)是一种十分常见的产品，此处不再赘述涤纶无纺布的设备结构以及制备工艺，制备好的涤纶无纺布预先卷绕在原料退绕辊2上，备用。

导向辊10用于将制备好的涤纶无纺布导引牵伸送入多喷头高压静电纺丝装置6内。

为了确保进入生产线的涤纶无纺布表层上没有绒毛，涤纶无纺布针刺或者水刺成型后对其表面进行烧毛处理，使得其表层的绒毛全部谈话形成烧结点，涤纶无纺布在导向辊10导引牵伸进入多喷头高压静电纺丝装置6之前通过高温压光辊12对涤纶无纺布进行高温辊压，控制高温压光辊12辊压的温度400～800℃，压力为0.1～1MPa，以此来辊压涤纶无纺布表层的烧结点，使之平整光滑。

多喷头高压静电纺丝装置6将预先配置好的静电纺丝溶液纺丝形成纳米纤维。其具体结构如下：所述高压静电纺丝装置6包括框体16、穿设在框体16内的传送通道18，所述传送通道18上部、下部分别设有接收屏20和若干等间距排列的静电纺丝头22，静电纺丝头22设置在静电纺丝组件上，所述静电纺丝组件通过导电线与一正极高压直流电源HV+的正极连接，所述接收屏20通过导电线与一负极高压直流电源HV-的负极连接，所述静电纺丝头22均向上、面向传送通道18设置。以上仅描述处高压静电纺丝装置8的部分部件，其纺丝原理、过程和核心部件在纳米纤维纺丝领域中属于非常现有的技术，此处不再赘述。

经过烧毛、高温辊压处理后的涤纶无纺布进入多喷头高压静电纺丝装置6的传送通道18，随着传送通道18的传送，静电纺丝头22朝上对准涤纶无纺布纺丝形成直径为300～1000纳米的纳米纤维，纳米纤维在涤纶无纺布基材纤维的孔隙当中无序堆积形成纳米纤维堆积体层，自此复合形成含有基材-纳米纤维的滤料。高压静电纺丝装置6启动后其工作参数如下：纺丝电压为20～80Kv，纺丝距离为6～20cm，纺丝溶液的流量为每个喷头0.01ml/h～1ml/h，环境温度为10℃～30℃，湿度为0～50％。

滤料复合形成后经过低温压光辊14进行辊压，控制低温压光辊14辊压的温度为100℃～160℃，压力为0.1～1MPa，进一步提高纳米纤维和基材纤维的粘合力，防止纳米纤维在袋式除尘器清灰过程中从基材表面脱离。

低温辊压后的复合滤料在导向辊10的导引和牵伸下进入成品卷绕辊4卷绕成卷。

另，通过同时采用正极高压直流电源HV+和负极高压直流电源HV-，增加了纳米纤维深入基材纤维孔隙的深度，提高纳米纤维复合滤料的复合强度。

另，本实用新型的复合滤料通过改变基材纤维的材料和厚度，可以实现纳米纤维与多种传统过滤材料的结合，用于实现高效、高强度的目的，广泛应用于空调、汽车、空气净化器等需要洁净空气的场合。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种袋式除尘器用基材-纳米纤维复合滤料，其特征在于：包括涤纶无纺布基材面料层、和复合在其表层上的纳米纤维堆积体层，涤纶无纺布基材面料中含有由涤纶长丝纤维构成的基材层和混纺在基材层中的金属纤维，所述基材层中基材纤维的直径为20～30微米，所述金属纤维的直径为10～100微米，所述纳米纤维堆积体层中包含有纺丝堆积在所述基材层孔隙当中的纳米纤维，所述纳米纤维的直径为300～1000纳米。

2.一种制备权利要求1所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，包括原料退绕辊、和成品卷绕辊，其特征在于：还包括设置在原料退绕辊和成品卷绕辊之间的多喷头高压静电纺丝装置，多喷头高压静电纺丝装置纺丝形成所述纳米纤维，所述纳米纤维在基材纤维的孔隙当中无序堆积形成所述纳米纤维堆积体层。

3.根据权利要求2所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，其特征在于：所述原料退绕辊和多喷头高压静电纺丝装置之间依次设有导向辊和高温压光辊，所述多喷头高压静电纺丝装置和成品卷绕辊之间依次设有低温压光辊和导向辊。

4.根据权利要求2或3所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，其特征在于：所述高压静电纺丝装置包括框体、穿设在框体内的传送通道，所述传送通道上部、下部分别设有接收屏和若干等间距排列的静电纺丝头，静电纺丝头设置在静电纺丝组件上，所述静电纺丝组件通过导电线与一正极高压直流电源的正极连接，所述接收屏通过导电线与一负极高压直流电源的负极连接，所述静电纺丝头均向上、面向传送通道设置。

5.根据权利要求4所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，其特征在于：所述高压静电纺丝装置的工作参数如下：纺丝电压为20～80Kv，纺丝距离为6～20cm，纺丝溶液的流量为每个喷头0.01ml/h～1ml/h，环境温度为10℃～30℃，湿度为0～50％。

6.根据权利要求3所述的基材-纳米纤维复合滤料的生产设备，其特征在于：高温压光辊辊压的温度为400～800℃，压力为0.1～1MPa，低温压光辊辊压的温度为100℃～160℃，压力为0.1～1MPa。