一种过滤材料及其用途制造技术

本发明专利技术公开了一种过滤材料及其用途，该过滤材料是由过滤面层、非过滤面层、中间织物增强层三层结构构成，过滤面层是由20～80wt％直径小于或等于10μm的耐热性纤维与20～80wt％直径大于10μm而且小于或等于20μm的耐热性纤维分层组成的纤维网，其中直径小于或等于10μm的纤维作为上层；非过滤面层是由含有直径为10～200μm的异型截面耐热纤维组成的纤维网；中间织物增强层是由耐热性纤维组成。本发明专利技术的过滤材料具有过滤性能好、机械强度高、压损小、循环时间长的效果，可以提高过滤材料的使用寿命的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种过滤材料及其用途。
技术介绍
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。2007年中国环保产业协会袋式除尘委员会颁布了新的袋式除尘器用料及滤袋的国家标准，对煤炭锅炉烟气的排放要求越来越严格，要求更高的捕集效率。过滤材料应用环境表现为四高一大一低(排放烟气温度高、烟气中S02、N0x、&含量高；含尘浓度大；改造工程要求滤料阻力低)由于燃煤锅炉排放的烟气条件比较恶劣，过滤材料寿命面临严峻的考验。作为构成用于过滤从煤炭锅炉、垃圾焚烧炉或者金属熔炼炉等排出的高温烟气的过滤材料的纤维，耐热性和耐化学药品性优良的间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维(以下简称PPS)、聚苯并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维(以下简称P84)、三聚氰胺基纤维、玻璃纤维、氟素纤维、碳纤维等纤维值得考虑。尤其PPS纤维具有优良的耐水解性，耐酸性和耐碱性，因此在煤炭锅炉除尘用过滤袋中广泛使用。在公开号CN201101921Y专利中，过滤面层由迎尘层(聚酰亚胺纤维构成)与第一附着层(常规聚苯硫醚纤维)构成，非过滤面层由常规聚苯硫醚构成。过滤面层利用聚酰亚胺纤维特殊的三叶形截面，其稳定的化学性，可以提高滤料的过滤精度和粉尘捕集能力，但非过滤面层使用细度2 4D的常规聚苯硫醚，使纤维网中纤维排列紧凑，就会造成通气度低、压力损失大影响过滤材料的使用寿命。在公开号CN1712100专利中提出一种三梯度高密面层过滤材料制造方法，粗纤维作下网、细纤维作上网、在细纤维的外层叠加超细纤维网构成过滤材料，使过滤材料具有较高的过滤效果、良好的剥离效果，而且制造成本也不高，但是滤材阻力增大，同时各组分纤维的比例未加以说明难控制效果，特别是超细纤维比例过高，滤毡的压力损失将比较高，通气度小，使滤毡的清灰间隔减小，脉冲次数增多使滤毡的机械性能降低，从而缩短了使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种过滤性能好、机械强度高、压损小、使用寿命长的过滤材料及其用途。本专利技术的技术解决方案是一种过滤材料，由过滤面层、非过滤面层、中间织物增强层三层结构构成，过滤面层是由20 80衬％直径小于或等于1(^111的耐热性纤维与20 80衬％直径大于10 μ m且小于或等于20 μ m的耐热性纤维分层组成的纤维网，其中直径小于或等于10 μ m的纤维作为上层；非过滤面层是由含有直径为10 200 μ m的异型截面耐热纤维组成的纤维网；中间织物增强层是由耐热性纤维组成。在上述过滤面层加入平均直径在小于或等于10 μ m的耐热性纤维(以下简称极细纤维)，是通过降低过滤面层孔隙的平均孔径，达到表层过滤的效果，提高过滤材料对粉尘的捕集效率。如果全部使用极细纤维，过滤材料的捕集效果会很好，但是其压力损失也会很高，这样过滤材料就会无法使用。因此在本专利技术中采用了将极细纤维和平均直径大于10 μ m而且小于或等于20 μ m的耐热性纤维(以下简称普通纤维)分层使用的方法，这样不仅满足了强度的要求，同时还具有很高的捕集效率。在过滤面层的纤维网中，如果极细纤维的含量超过80wt%的话，纤维网致密性过大，导致压力损失增大；如果极细纤维的含量低于20wt%的话，纤维网的致密性降低，从而无法达到增强过滤性能的效果。从能得到更高的粉尘捕集效率来看，优选由含有30 70wt%的极细纤维与70 30wt%的普通纤维分层组成的纤维网。另外，要求过滤面层极细纤维的直径为小于或等于10 μ m，如果极细纤维的直径过小时，导致纤维网致密性过高而增大了过滤材料的压力损失，同时如果纤维直径过小的话，生产时梳理不开，就会容易受损拉断，影响过滤材料的均勻性和强度，极细纤维的直径优选4 ΙΟμπι。过滤面层中的普通纤维的直径也不宜过大，直径过大会增大孔隙率从而使捕集效率降低，因此平均普通纤维的直径大于10 μ m而且小于或等于20 μ m,优选10 18 μ m。这里纤维的平均直径是指通过扫描电子显微镜所测量的50根纤维直径的平均值。上述过滤面层采用分层方式，将直径小于或等于10 μ m的极细纤维作为上层，这样可以提高过滤材料的表面致密性，纤维间孔隙小，过滤精度提高。本专利技术的非过滤面层在过滤中主要是起支撑的作用，对过滤除尘起辅助作用，是从降低压力损失的角度和增加过滤材料的耐磨性(主要是与龙骨摩擦)来考虑的。上述非过滤面层是由含有平均直径在10 200 μ m的异型截面纤维组成的纤维网，使用异型截面的纤维时，其不规则的纤维截面使纤维表面积增大，这样就提高了过滤材料的通气度，降低压损，延长循环时间，从而提高使用寿命。而如果使用圆型截面的纤维时，纤维网中纤维排列紧凑，造成通气度低、压力损失大。而当异型纤维直径在ΙΟμπι以下时，造成纤维网致密、通气度低而压力损失过大；当在200μπι以上时，纤维网稀松，其机械强度会比较低，因此纤维直径过大和过小均不适用。本专利技术选择平均直径为10 200μπι的异型截面纤维形成非过滤面，优选纤维直径为15 150 μ m，更优选纤维直径为15 100 μ m。中间织物增强层起保持机械强度的作用，因此适合使用拉伸强度为500N/5cm以上的织物增强层。为了不影响作为过滤性能的压力损失，织物增强层优选形成稀疏的织造组织。作为一般的构造，有平纹组织、双层组织、三层组织、斜纹组织、缎纹组织等。特别是低成本、广泛使用的平纹织物能得到满意的性能，因此优先使用。本专利技术中异型截面为三角形、五角形、三叶形、多叶形、哑铃形、椭圆形、L形。优选三角形、三叶形，由于三角形、三叶形的不规则截面使纤维网表面中纤维排列松散，可以提高滤料通气度，降低压损，延长循环时间，从而提高使用寿命。构成中间织物增强层的耐热纤维为聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、玻璃纤维的至少一种。将上述几种纤维作为中间织物增强层的原料，使生产过程更顺利、产品的性能满足要求、生产成本更合理。构成中间织物增强层的耐热纤维是短纤维或长丝的至少一种。优选使用短纤维，短纤维纱和纤维网的络合性良好，因此使过滤材料的粉尘捕集效率变好。构成该过滤材料的耐热性纤维是间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚苯并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维、三聚氰胺基纤维、玻璃纤维、氟系纤维、碳纤维中的至少一种。本专利技术用优选PPS纤维、聚酰亚胺纤维和氟素纤维。聚苯硫醚纤维(别名聚亚苯基硫醚纤维、聚芳香烃硫醚、聚苯硫醚纤维、PPS纤维)不仅具有优秀的耐化学性能，而且还具有优秀的耐热性。聚苯硫醚纤维熔点高达观51，常规使用温度可以达到170°C ；耐化学性能方面，在200°C或200°C以下，它能对大多数的酸(如浓盐酸、浓磷酸、稀硫酸等)、碱(如30% NaOH)、有机溶剂保持稳定的性能；机械强度方面，对滤袋使用过程中接受到的含尘气流的冲刷及脉冲清洗时的冲击都具有极强的抵抗性。除此之外，聚苯硫醚纤维还具有优良的难燃性、耐辐射性、电气性、耐光性等性能，其价格适中，便于推广使用。而聚酰亚胺纤维(P84)具有良好的机械力学性能、高的强度、优异的热稳定性，可在260°C高温下长期使用，同时还具有优良的耐化学腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾立霞，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：