專利名稱：：無紡布過濾材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明為一種用于氣固分離的過濾材料。
背景技術(shù)：
：一直以來，無紡布過濾材料，通常是由補強織物(亦稱補強層、補強布、增強織物、增強布)及織物上下的纖維網(wǎng)層構(gòu)成，通過物理或化學(xué)加工方法使得纖維網(wǎng)層與補強織物結(jié)合而成為一個完整的整體。而在物理加工方法中，比較常見的有針刺法和水刺法，由于成本、設(shè)備維護、操作等原因，用于過濾用的無紡布多采用針剌法。就無紡布過濾材料而言，由于其使用要求，所以對其機械性能中的強度、尺寸穩(wěn)定性就有較高的要求。如無紡布加工成的煙氣過濾袋，由于經(jīng)常承受大量入口煙氣的沖刷以及清灰時來自高達3kg以上壓縮空氣的脈沖噴打，所以對其強度和耐摩擦性就有特別的要求，需要這種材料既具有高強、同時還需具有高耐摩擦性能，否則使用過程中的破損、露底等異常現(xiàn)象惡化；除此之外，濾袋的尺寸穩(wěn)定性也需要保證，因為濾袋使用時外面或內(nèi)部都有一個龍骨(亦稱骨架、支架)來支撐、固定濾袋的位置，在使用過程中，若濾袋尺寸穩(wěn)定性不佳，隨著使用時間的推移，濾袋與龍骨間的距離變窄，甚至貼附在龍骨上，如果這樣，龍骨對接觸點的無紡布就會產(chǎn)生物理及化學(xué)方面的影響，降低其耐摩擦性能，銹蝕接觸點、促進物理劣化加劇等問題，最終導(dǎo)致濾袋的使用壽命降低，增加使用廠家的成本費用。而上述所說的無紡布過濾材料的強度及尺寸穩(wěn)定性，主要取決于補強織物的強度及尺寸穩(wěn)定性。也就是說，補強織物的強度高，無紡布的強度就高；補強織物的尺寸穩(wěn)定性優(yōu),無紡布的尺寸穩(wěn)定性就好?，F(xiàn)在，市面上用于補強的織物，總體趨勢分為短纖織物及含長絲的織物，而短纖織物由于成本等原因，頗受使用者歡迎，但殊不知，對于特殊環(huán)境下使用的無紡布過濾材料而言，選用補強織物時，我們不得不考慮其性價比。單純從價格出發(fā)，適得其反的結(jié)果使難以預(yù)料和避免的。我們對濾袋的破損分析進行了大量的分析，發(fā)現(xiàn)因為濾袋頸部附近的破損及龍骨接觸點的腐蝕導(dǎo)致的破損比例也比較大。針對這個破損現(xiàn)象，改善措施有三一是確保單位總克重不變的前提下，改換高強的補強織物以提升無紡布過濾材料的機械強度，增強對氣體的抵抗力。對于相同材料而言，織造規(guī)格一致的前提下，含長絲的織物或含長絲的織物強度高于短纖織物，由于其它性能(如化學(xué)性能、耐熱性能)不變，所以此方案可行性較大；二是提升過濾材料的單位克重，提升纖維層量，這樣的話，勢必增加原料成本，不可行；三是改換過濾材料。材料的選用需要建立在使用結(jié)果的認(rèn)知、判斷上，貿(mào)然更換，勢必帶來無法估量的后果，所以該方案至少在短垌內(nèi)是不可行的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高強、高尺寸穩(wěn)定性的無紡布過濾材料及其用途。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種無紡布過濾材料，其特征在于過濾材料至少由纖維網(wǎng)層及補強織物構(gòu)成，其中，補強織物包含長絲。纖維網(wǎng)層或含長絲的織物所選用纖維，至少含有聚亞苯基硫醚纖維(別名聚苯硫醚、聚芳香烴硫醚、聚苯硫醚纖維、PPS纖維，以下簡稱PPS纖維)。構(gòu)成纖維網(wǎng)層或補強織物用纖維，是耐熱性無機纖維或耐熱性有機纖維。耐熱性無機纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維；耐熱性有機纖維為聚亞苯基硫醚纖維、芳砜綸纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、間位芳香族聚酰胺纖維、對位芳香族聚酰胺纖維中的至少一種。補強織物用長絲的線密度在180Denier以上。補強織物用長絲強度在1.5cN/dtex以上，楊氏模量在10.0cN/dtex以上。織物覆蓋系鞞CF在350以上。Denier，簡寫為D，中文為旦尼爾，是化學(xué)纖維的一種細(xì)度表達方法，是指9000m長的絲在公定回潮率時的重量克數(shù)；楊氏模量(楊氏模量，亦稱物體的彈性模量，當(dāng)線由于受力作用伸長時，用單位橫截面積上受到的力來表示應(yīng)力，用單位長度的增加來表示應(yīng)變，相應(yīng)的系數(shù)(應(yīng)力/應(yīng)變)叫楊氏模量。它的大小取決于材料性質(zhì)，與材料大小、長短、粗細(xì)等無關(guān))；CF計算公式為CF=NWXDW1/2+N^XDF1/2，其中NW:經(jīng)紗密度(根/2.54cm),DW:經(jīng)紗纖度(Denier);NF:緯紗密度(根/2.54cm)，DF:緯紗纖度(Denier)。一種無紡布過濾材料在制備煙氣過濾材料中的應(yīng)用。作為一種過濾材料，就纖維層及補強織物而言，需具備優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)藥品性，同時還需要足夠的強度，以確保機械強度。在所有的耐熱性纖維中，從性能、價格等角度考慮，PPS纖維較為理想。因為PPS纖維不僅熔點高達285°C，常規(guī)使用溫度可以達到170°C，所以具有優(yōu)秀的耐熱性，同時還具有優(yōu)良的長期耐熱性。耐化學(xué)性能方面，在20(TC或20(TC以下，它能對大多數(shù)的酸(如濃鹽酸、濃磷酸、稀硫酸等)、堿(如30%NaOH)、有機溶劑保持穩(wěn)定的性能。PPS纖維還具有優(yōu)良的機械強度，對濾袋使用過程中接受到的含塵氣流的沖刷及脈沖清洗時的沖擊都具有極強的抵抗性。除此之外，PPS纖維還具有優(yōu)良的難燃性、耐輻射性能、電氣性能、耐光等性能。本發(fā)明所涉及的過濾材料，其新穎性在于突破傳統(tǒng)選材方式，優(yōu)選含長絲的補強織物，而含長絲的織物中，選用PPS長絲較為理想。因為它顯著的特點就是①楊氏模量高于短纖織物，可以提升織物、過濾材料的尺寸穩(wěn)定性；②相同克重、密度的前提下，含長絲的織鉀的強度高于短纖織物；③對于相同克重的過濾材料，若要保持同樣強度的話，由于②的原因，若選用含長絲的織物作為補強織物，那么，該過濾材料的纖維網(wǎng)層的重量比將增加，則可提高該過濾材料對粉塵的捕集性能。對于含長絲的織物而言，除對其線密度選用有一定要求外，對其強度及楊氏模量也有一定的要求。強度要求在1.5cN/dtex以上，楊氏模量在10.0cN/dtex以上。強度值過低，織物的強度也低，達不到食長絲的織物的補強要求；楊氏模量過低，不能確保含長絲的織物及相應(yīng)無紡布過濾材料、過濾袋的尺寸穩(wěn)定性。在耐熱性纖維中，PPS長絲較為理想，其強度在4.0cN/dtex以上，楊氏模量高達15cN/dtex以上。若選用它，既能保證含長絲的織物的強度，又能確保織物所對應(yīng)無紡布過濾材料、過濾袋的尺寸穩(wěn)定性。僅有長絲的粗細(xì)、強度、楊氏模量還不夠，作為一種織物，它還需要一定的覆蓋系數(shù)CF(亦稱織物緊度)，它是衡量單位長度內(nèi)所能排列紗線根數(shù)的指標(biāo)。其計算公式為CF=NWXDW1/2+NFXDF1/2，其中NW:經(jīng)紗密度(根/2.54cm)，DW:經(jīng)紗纖度(Denier);NF:緯紗密度(根/2.54cm)，DF:緯紗纖度(Denier)。據(jù)這個公式可以得出，覆蓋系數(shù)過大，則選用長絲的線密度或密度增加，直接導(dǎo)致成本的增加；覆蓋系數(shù)過低，織物強度過低，達不到補強作用，所以作為一種高溫纖維補強織物而言，為保證強度，其覆蓋系數(shù)CF需在350以上，而優(yōu)選在600900之間。為達成這樣的效果，可以選用耐熱性纖維，如玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、PPS纖維、芳砜綸纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、間位芳香族聚酰胺纖維、對位芳香族聚酰胺纖維中的至少一種；而在這些纖維里面，若選用PPS長絲，,效果更佳。本發(fā)明所涉及的含有長絲的補強織物的無紡布過濾材料，由于使用了高楊氏模量的長絲，使得無紡布過濾材料也表現(xiàn)出優(yōu)越的楊氏模量的性能，即低伸長、優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性。而在眾多的耐熱性纖維中，以PPS纖維為例，其對應(yīng)的含長絲的織物及無紡布過濾材料的強度與伸長、楊氏模量如附圖所示。由楊氏模量的定義可知，Y軸的stress同樣，但X軸的strain不同，其中短纖織物的b值大于含長絲的織物的a值，所以可以得出相同克重的過濾材料，使用高楊氏模量的PPS含長絲的織物所對應(yīng)的無紡布，其伸長率、尺寸穩(wěn)定性均優(yōu)于短纖織物所對應(yīng)的無紡布性能。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖l、圖2是以PPS纖維為例，其對應(yīng)的含長絲的織物及無紡布過濾材料的強度與伸長、楊氏模量關(guān)系圖。具體實施例介紹前，對無紡布過濾材料及含長絲的織物的部分物性測試方法作一個介紹。平方米克重裁取一定尺寸(通常40cm*40cm)的樣布，稱其重量，再按克重=重量/面積的公式算出。單位通常用g/r^表示。拉伸強度按照J(rèn)ISL10968.12.1A法(織物扯邊法)，對于一般織物，實驗樣品取樣大小為5.5cmX30cm，從邊的兩側(cè)扯去相同根數(shù)的紗線，使剩余實驗樣品幅寬滿足規(guī)定幅寬5cm。然后實驗樣品通過一定初負(fù)荷，在拉伸實驗機上，用夾具夾住樣品兩端，在定速20cm/min的速度下，測定樣品被拉斷時的拉伸強力，每組樣品至少測試3回，取平均值作為結(jié)果。單位為N/5cm對于無紡布而言，亦按照J(rèn)ISL1096試驗標(biāo)準(zhǔn)，試驗樣品取樣5cm寬t30cm長，試驗時給樣品施加一定的初負(fù)荷，在拉伸實驗機上，用夾具夾住樣品兩端，在定速100mm/min的速度下，測定樣品被拉斷時的拉伸強力，每組樣品至少測試3回，取平均值作為結(jié)果。單位為N/5cm實施例1選用纖度為440dtex-100f的長絲(日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌)，按照經(jīng)向為25根/2.54cm，緯向為16根/2.54cm的密度進行織造，得到含長絲的織物。含長絲的織物再與日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌PPS短纖(2.2dtex*51mm)通過幵棉一梳棉一鋪網(wǎng)一上織物一針剌一后處理等工序，得到用于燃煤鍋爐尾氣等過濾用無紡布材料。含長絲的織物及相應(yīng)過濾材料的部分物性如表l、表2實施例2選用纖度為220dtex-50f的長絲(日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌)，按照經(jīng)向為32根/2.54cm，緯向為26根/2.54cm的密度進行織造，得到的含長絲的織物。含長絲的織物再與日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌PPS短纖(2.2dtex*51mm)通過開棉一梳棉一鋪網(wǎng)一上織物一針刺一后處理等工序，得到用于燃煤鍋爐尾氣等過濾用無紡布材料。含長絲的織物及相應(yīng)過濾材料的部分物性如表l、表2比較例1選用日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌PPS短纖(2.2dtex*51mm)，通過開棉一梳棉一并條一粗紡一細(xì)紡一并線一加捻工藝，生產(chǎn)出線密度為450dtex的26s/2紗線。紗線再通過整經(jīng)、織造等工藝，生產(chǎn)出經(jīng)向密度為32根/2.54cm、緯向密度為23根/2.54cm的短纖織物。短纖織物再與日本東麗株式會社生產(chǎn)的"特康"牌PPS短纖(2.2dtexf51mm)通過開棉一梳棉一鋪網(wǎng)一上織物一針剌一后處理等工序，得到用于燃煤鍋爐尾氣等過濾用無紡布材料。短纖織物及相應(yīng)過濾材料的部分物性如表l、表2從織物的部分物性可以看出，拉伸強度一致的情況下，含長絲的織物的克重較短纖織物約低40%，同時伸長也低。這些物性充分體現(xiàn)出長絲的優(yōu)越性高強、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。從過濾用無紡布材料的部分物性可以看出，在相同克重的前提下，含長絲的織物對應(yīng)的無紡布具有尺寸穩(wěn)定性(用加熱收縮試驗反應(yīng))佳、拉伸強度高、伸長低的優(yōu)點。而將無紡布加工成過濾袋后，在過濾袋上就能充分顯示出優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)秀的抗耐磨性，最終延長過濾袋的使用壽命。表l:織物部分物性匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2:對應(yīng)無紡材料的部分物性匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1、一種無紡布過濾材料，其特征在于過濾材料至少由纖維網(wǎng)層及補強織物構(gòu)成，其中，補強織物包含長絲。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡布過濾材料，其特征在于纖維網(wǎng)層或含長絲的織物所選用纖維，至少含有聚亞苯基硫醚纖維。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無紡布過濾材料，其特征在于構(gòu)成纖維網(wǎng)層或補強織物用纖維，是耐熱性無機纖維或耐熱性有機纖維。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的無紡布過濾材料，其特征在于耐熱性無機纖維為玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維；耐熱性有機纖維為聚亞苯基硫醚纖維、芳砜綸纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、間位芳香族聚酰胺纖維、對位芳香族聚酰胺纖維中的至少一種。5、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3或4所述的無紡布過濾材料，其特征在于補強織物用長絲的線密度在180Denier以上。6、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3或4所述的無紡布過濾材料，其特征在于補強織物用長絲強度在1.5cN/dtex以上，楊氏模量在10.0cN/dtex以上。7、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3或4所述的無紡布過濾材料，其特征在于織物覆蓋系數(shù)CF在350以上。8、一種無紡布過濾材料在制備煙氣過濾材料中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種無紡布過濾材料及其用途，過濾材料至少由纖維網(wǎng)層及補強織物構(gòu)成，其中，補強織物包含長絲。無紡布過濾材料應(yīng)用于煙氣過濾中。本發(fā)明產(chǎn)品具有高強、高尺寸穩(wěn)定性。文檔編號B01D39/14GK101301549SQ200710022180公開日2008年11月12日申請日期2007年5月8日優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日發(fā)明者蘭春艷,山本英行,星李申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司