一种高效过滤材料及其生产方法和用途技术

本发明专利技术公开一种高效过滤材料及其生产方法和用途，该过滤材料是由极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层四层结构构成，所述极细过滤表层为极细纤维集合体，所述极细纤维集合体是由平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成，且构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下。本发明专利技术的耐热过滤材料具有捕集率更高、压损低的特点，应用于高温过滤领域，如垃圾焚烧炉、燃煤锅炉或金属熔炼炉等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高效过滤材料及其生产方法和用途。
技术介绍
随着我国社会、经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对大气环境的质量要求也越来越高，过滤材料的应用也越来越广泛。如从燃煤锅炉、城市垃圾焚烧炉、产业废弃物焚烧炉等排出的烟尘中有一般的煤尘，也有氮氧化合物、硫氧化合物以及二恶英等有害、有毒气体。对于这些烟尘和烟气，作为袋式过滤器除尘机具有很好的过滤效果。目前市场上过滤材料的制造是采用织物或无纺布表面覆上一层厚度为10～30微米、平均微孔径在2～5微米的PTFE薄膜，与一般过滤材料相比制得过滤材料的粉尘清灰性、粉尘捕集效率较好。然而，过滤材料的初期压损较高，当与PTFE材质以外的滤料热复合或胶复合时，多次使用清灰后，PTFE薄膜和其它素材接着性就会降低，甚至PTFE薄膜破裂。另外，还通过纤维细化工艺来提高过滤材料的捕集效率，将1.0dtex（平均纤维直径9um）的PPS细纤维和2.2dtex（平均纤维直径14um）的常规纤维进行1：1混合，梳理成网作为过滤层，再与非过滤层常规纤维网（2.2dtex）进行针刺复合成梯度过滤布。与常规纤维构成的滤布相比，上述粗细勾配滤料固然具有提高捕集效率的优点，但是由于表层存在粗纤维，无形中增加了表层的孔隙率，使细小粒子很容易进入滤布，从而达不到更低排放的效果。如中国公开专利CN102416277A公开了一种上层（基布层以上）极细纤维过滤无纺布，上层采用0.05～0.08dtex的细纤维（换算成PPS材料的话，约等于2300～2900纳米），虽然极细纤维构成的无纺布在使用初期可以提高对超细粉尘的精密过滤，但是由于频繁的脉冲清灰，导致滤布网眼打开，而且过高的超细纤维层克重，较粗的表层纤维直径，甚至直接将纤维进行碱处理脱海，这样由于开纤不良等，都会导致最终的滤布过滤性能（出口粉尘浓度、循环时间等）降低，甚至低于常规的过滤布，从而制得的过滤毡达不到对超细粉尘很好的捕集效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对细粉尘的捕集率更高、压损低、耐清灰的高效过滤材料。本专利技术的技术解决方案如下：该过滤材料包括极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层，所述极细过滤表层为极细纤维集合体，所述极细纤维集合体是由平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成，且构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下。本专利技术的有益效果是通过在极细过滤表层采用平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成的极细纤维集合体，解决了以往过滤材料对细粉尘捕集率低和难于清灰的问题，本专利技术制得的过滤材料具有对细粉尘捕集效率高、压损低的特点。具体实施方式本专利技术的高效过滤材料包括极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层，所述极细过滤表层为极细纤维集合体，所述极细纤维集合体是由平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成，且构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下。对于本专利技术高效过滤材料的层数，虽然由极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层四层结构构成的过滤材料为最佳，但是由于生产工艺等原因，通过将相同结构的层数叠加，也可以达到类似的效果。比如过滤层可以为两层或三层材料进行叠加，再进行针刺等工艺进行加固。使用上述聚苯硫醚纤维的目的是鉴于最终用途在130～160度的含氧、硫等高温环境的特殊要求。对于聚苯硫醚纤维的平均直径，如果低于600nm的话，由于聚苯硫醚的极性等原因，通过碱液脱海+水洗后，虽然大部分海成分会被碱液处理掉，但如果由于岛成分的纤维太细，比表面积大，极性强，使得纤维之间容易黏在一起，不易被开纤，从而导致制得的纤维网作为极细过滤表层的过滤性能（出口粉尘浓度、循环时间等）降低，而且过细的纤维直径也会相对提高滤布的阻力；如果高于2000nm的话，虽然开纤性得到极大提高，但是由于纤维过粗而导致极细过滤表层孔径增加，从而在使用过程中，细颗粒很容易进入到滤毡内部，滤毡的阻力上升较快，从而导致过滤材料的过滤性能低。从后道脱海处理时容易开纤以及得到过滤材料的孔径在合理的范围内考虑，极细纤维集合体优选由平均直径在800～1600nm的聚苯硫醚纤维构成。另外，对于极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下，如果直径差高于100nm，由于纤维间粗细不均匀，存在过多的粗纤维，会导致极细纤维表层的孔径增加，细粉尘容易进入滤毡内部；同时还会导致极细纤维表层的表面不细腻，使得粉饼层的粒子径偏大，从而使得粉饼层的过滤效果降低。上述极细纤维集合体的克重（脱海以后的克重）为30～199g/m2，极细纤维表层克重的控制对于最终的过滤材料有着很大的影响，具有最佳的过滤性能。如果极细纤维集合体的克重低于30g/m2，在使用过程中，过滤材料表面受到长时间粉尘冲涮，脉冲清灰等影响，会使极细纤维层的孔径增大，或者耐磨性变差后，表面破损；如果极细纤维集合体的克重高于199g/m2，那就表明构成极细过滤表层的纤维网过于厚实，阻力增加。同时一般过滤毡的整体克重是固定的（400～800g/m2），增加极细过滤表层的克重，势必降低其他层（过滤层、中间增强织物层、非过滤层）的克重，从而会影响到滤毡的整体强伸度、耐磨性等性能。上述极细纤维集合体的厚度为100～500微米。过低的厚度，会导致密度增加，阻力上升；过高的厚度，纤维集合体蓬松，导致耐粉尘冲刷性差和耐清灰性降低，同时还会导致密度降低，过滤精度也会降低，从而导致过滤性能低下。上述构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为80%以上的单纤维的直径差为100nm以下。虽然采用粗细混的纤维作为过滤层（以下称：粗细混过滤毡）可以提高过滤效率的同时，还可以降低阻力。但是如果将粗细混纤维网作为过滤表层，比如用于燃煤锅炉除尘机，一般其排放（出口粉尘浓度）在10～20mg/m3之间，对于低于10mg/m3的排放浓度，现有的粗细混过滤毡基本已经很难满足排放要求。而针对于目前日益严格的排放要求，特别是针对10mg/m3以下的排放标准时，使用本专利技术表层为极细过滤表层过滤毡，不仅可以达到高捕集过滤效果，同时又不影响其耐清灰性能（相比于表层PTFE覆膜来讲，具有更强的耐清灰性）。作为极细纤维集合体来讲，如果其单纤维的直径差越低，表面会更均一，粉尘更容易掉落，因此单纤维的直径差为100nm以下的优选纤度比例为80%以上。本专利技术高效过滤材料的平均孔径为5～10微米，这个孔径范围基本可以过滤掉燃煤锅炉中的所有烟尘，包括干法脱硫时用的石灰石粉体， 95%重量以上的粒子直径都在10～50微米。本专利技术的高效过滤材料的生产方法，包括如下步骤：（1）海岛复合纤维的制备：将岛成分是聚苯硫醚树脂和海成分是易溶出型共聚聚酯树脂分别在300～320℃、280～300℃的高温下，通过由分配孔和分配沟组成的分配板从复合喷丝板吐出，形成皮层为共聚聚酯海成分、芯层为聚苯硫醚岛成分的海岛复合纤维；（2）海岛复合纤维网层的制备：将海岛复合纤维经过开棉-梳理-铺网-针刺和/或水刺-热加工，制成海岛复合纤维网层；（3）过滤材料的制备：将耐热纤维经过开棉-梳理-铺网-针刺和/或水刺加工成普通纤维网层，然后至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效过滤材料，其特征在于：该过滤材料包括极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层，所述极细过滤表层为极细纤维集合体，所述极细纤维集合体是由平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成，且构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下。

【技术特征摘要】
1.一种高效过滤材料，其特征在于：该过滤材料包括极细过滤表层、过滤层、中间增强织物层、非过滤层，所述极细过滤表层为极细纤维集合体，所述极细纤维集合体是由平均直径在600～2000nm的聚苯硫醚纤维构成，且构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为50%以上的单纤维的直径差为100nm以下。2.根据权利要求1所述的高效过滤材料，其特征在于：所述极细纤维集合体的克重为30～199g/m2。3.根据权利要求1所述的高效过滤材料，其特征在于：所述极细纤维集合体的厚度为100～500微米。4.根据权利要求1所述的高效过滤材料，其特征在于：所述构成极细纤维集合体的单纤维中，纤度比例为80%以上的单纤维的直径差为100nm以下。5.根据权利要求1所述的高效过滤材料，其特征在于：所述极细纤维集合体是由平均直径在800～1600nm的聚苯硫醚纤维构成。6.根据权利要求1或2所述的高效过滤材料，其特征在于：该过滤材料的平均孔径为5～10微米。7.一种权利要求1所述的高效过滤材料的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）海岛复合纤维的制备：将岛成分是聚苯硫醚树脂和海成分是易溶出型共聚聚酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文杰，纪舜卿，
申请(专利权)人：东丽纤维研究所中国有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32