玄武巖纖維高溫複合過濾材料的製作方法
2023-09-17 19:41:05
專利名稱：玄武巖纖維高溫複合過濾材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾材料，特別是一種玄武巖纖維高溫複合過濾材料。
背景技術：
工業燃料的尾氣大都含有大量的有害物質，如硫化物、氮氧化合物、氰化物、多環烴類等，一旦排入大氣就成為重大的空氣汙染源。目前，對於工業燃料尾氣的過濾，主要採用玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯(PTFE)等各種纖維過濾材料或各類基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的過濾材料。現有的過濾材料，在≥280℃的工況條件下，存在著過濾材料被燒灼、軟化液化碳化，最終不能起到過濾作用的問題。並且，由於現有的過濾材料的工作溫度的上限較低，使得一些廠家不得不在除塵器的前端進行降溫設計，以滿足過濾材料對溫度的要求，這就大大的增加了設備投資，同時，也使熱能無法進行回收利用，浪費了能源。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足，提供一種耐高溫、使用壽命長、提高熱能的回收利用率的玄武巖纖維高溫複合過濾材料。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是採用玄武巖纖維或玄武巖纖維同其它耐高溫纖維混合，通過織造或針刺，製成高溫複合過濾材料。
上述其它耐高溫纖維為玻璃纖維、不鏽鋼纖維、陶瓷纖維中的一種或多種。
上述玄武巖纖維與其它耐高溫纖維的混合重量比為1∶0～1。
所說的高溫複合過濾材料為濾布，或者為針刺氈或針刺氈基布。
為進一步提高高溫複合過濾材料的理化性能，上述高溫複合過濾材料為濾布或針刺氈時，再經化學溶劑浸漬後烘乾。
上述化學溶劑由矽-氧無機樹脂、石墨乳液和水組成，其重量百分比為矽-氧無機樹脂1.5～12.5％、石墨乳液3～6％、其餘為水；濾布或針刺氈基布通過浸漬液的速度為1.0～3.0m/min，烘乾溫度及時間為150℃～260℃、25～45min。
上述化學溶劑也可為由有機矽高溫樹脂、石墨乳液和水組成，其重量百分比為有機矽高溫樹脂2.0～14.0、石墨乳液3～6％、其餘為水。
所述的玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為長纖維，或者為短纖維。
當玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為長纖維時，製成同種纖維股紗後混紡織布，或者製成多種纖維混紡複合紗後織布，所織得的布作為濾布，或者為針刺氈基布。
當玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為短纖維時，採用針刺工藝在上述針刺氈基布上梳製成針刺氈。
玄武巖是一種火山熔巖，經過一定的工藝，熔化後就可得到連續玄武巖纖維，它的工作溫度範圍一般為-269～+700℃(軟化點為960℃)，而玻璃纖維為-60～+450℃，碳纖維最高使用溫度也只能達500℃。特別是，玄武巖纖維在400℃工作時，其斷後強度能保持85％的原始強度，在600℃工作時，其斷後強度仍能保持80％的原始強度。
陶瓷纖維又稱矽酸鋁耐火纖維，是一種新型無機絕熱耐火材料，具有重量輕、耐高溫、抗熱震、熱容小、耐酸鹼、化學性能穩定、無毒性等優點，使用溫度800～1500℃，各項性能均優於玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯等各種纖維，還具有良好的高抗拉強度和柔韌性。
不鏽鋼纖維具有防電磁波、防靜電、導電、耐高溫、耐切割和磨擦、可過濾、吸隔音等功能。不鏽鋼纖維與其它纖維性質比較，其抗拉強度及切斷強度大，熔點高，電阻小，熱傳導性佳，耐高溫、柔軟、耐磨、耐腐蝕、透氣性佳。不鏽鋼金屬纖維具有的耐高溫特性，瞬間耐高溫可達1100℃，長時間耐高溫500℃/365天，其本身的特性並不會改質，所以在耐高溫過濾材料製造方面，是目前最佳的材料。不鏽鋼金屬纖維耐酸鹼，對於硝酸、硫酸及各種的強鹼，具有非常好的防腐蝕功能，亦是目前所發現的最佳材料之一。
本發明由於採用玄武巖纖維或玄武巖和其它耐高溫材料製成高溫過濾材料，因而有效地提高了過濾材料的耐高溫性能，延長了其在高溫環境下的使用壽命，熱能可回收利用，節約了能源，且過濾效果好，滿足了煙氣高溫過濾行業的需要。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案進行詳細說明本發明製造的濾布和基布的工藝分兩種
一種是將玄武巖長纖維並捻或併合為紗線，織造過濾布或基布；另一種是採用混紡工序，將玄武巖長纖維用退解--並捻紡成細紗線，再將其它耐高溫長纖維也用相同的方法紡成細紗線，再將上述兩種細紗混紡成紗，再用混紡紗線織成濾布或基布。
用本發明的方法製造針刺氈的工藝採用玄武巖纖維和其它耐高溫纖維短絲經過開松～混合～餵棉～均棉～梳理～疊網～預針刺～主針刺～修面～熱定型～燒毛～壓光等工序，製成複合纖維耐高溫針刺氈。這種耐高溫針刺氈可直接用作袋式除塵器濾料。
高溫複合過濾材料為濾布或針刺氈時，再經化學溶劑浸漬後烘乾，以進一步提高其理化性能。
實施例1將45支玄武巖長纖維經併線工序製成45支玄武巖紗線。再用普通織布工藝，採用無梭織機織成380克/M2的濾布或用作針刺氈的基布。其抗拉強度為1200N/5cm，透氣量為8m3/m2·min。
濾布以1.6m/min的速度經過由5.2％矽-氧無機樹脂、3％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在183℃的烘乾爐中烘乾40分鐘。其原始抗拉強度為1800N/5cm，透氣量為8m3/m2·min。在400℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的80％，相同試驗條件下，比同規格玻璃纖維過濾布強度保持率高出150％以上。
實施例2將45支玄武巖長纖維經併線工序製成45支玄武巖紗線作為緯紗、45支長玻璃纖維製成的紗作為經紗，通過普通織布工藝，用無梭織機織成500克/M2的濾布或用作針刺氈的基布。其抗拉強度為2000N/5cm，透氣量為16m3/m2·min。
濾布以2.6m/min的速度經過由8.5％矽-氧無機樹脂、5％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在210℃的烘乾爐中烘乾40分鐘。其原始抗拉強度為2800N/5cm，透氣量為15m3/m2·min。在400℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的80％，相同試驗條件下，比同規格玻璃纖維過濾布強度保持率高出150％以上。
實施例3用45支玄武巖長纖維製成的紗與45支玻璃長纖維混合製成的紗，經過並捻工藝形成45支的混紡複合紗，用噴氣織機將上述複合紗製成520克/M2的濾布或用作針刺氈的基布。其抗拉強度為2000N/5cm，透氣量為25m3/m2·min。
濾布以1.9m/min的速度經過由10％矽-氧無機樹脂、5.5％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在195℃的烘乾爐中烘乾30分鐘。其原始抗拉強度為2600N/5cm，透氣量為20m3/m2·min。在500℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的80％，相同試驗條件下，比同規格玻璃纖維過濾布強度保持率高出170％以上。
實施例4用45支玄武巖長纖維製成的紗與直徑25微米的不鏽鋼長纖維以1∶0.06的重量比混紡成混紡複合紗。用無梭織機將上述複合紗織製成700克/M2的濾布或用作針刺氈的基布。其抗拉強度為3500N/5cm，透氣量應20m3/m2·min。
濾布以2.3m/min的速度經過由12％矽-氧無機樹脂、5％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在205℃的烘乾爐中烘乾18分鐘。其原始抗拉強度為4200N/5cm，透氣量為22m3/m2·min。在700℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的85％，相同試驗條件下，同規格的玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯(PTFE)等各種纖維或各類基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的過濾材料，早已燃燒碳化。
實施例5將玄武巖短纖維和不鏽鋼纖維短纖維以1∶0.3的重量比混合，經過開松～混合～餵棉～均棉～梳理～疊網工序後，形成短纖維網。將該短纖維網均勻的鋪覆在實施例3所製成的基布上，通過預針刺～主針刺～修面～熱定型～燒毛～壓光～浸漬～烘乾～檢驗～成卷工序，製成耐高溫過濾用的針刺氈。其抗拉強度為3400N/5cm。透氣量應15m3/m2·min。
針剌氈以2.0m/min的速度經過由3.8％矽-氧無機樹脂、4.5％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在225℃的烘乾爐中烘乾15分鐘，其原始抗拉強度為4100N/5cm，透氣量為15m3/m2·min。在700℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的85％，相同試驗條件下，同規格的玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯(PTFE)等各種纖維或各類基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的過濾材料，早已燃燒碳化。
實施例6將玄武巖短纖維和陶瓷纖維短纖維以1∶0.5的重量比混合，經過開松～混合～餵棉～均棉～梳理～疊網工序後，形成短纖維網。將該短纖維網均勻的鋪覆在實施例4製得的基布上。通過預針刺～主針刺～修面～熱定型～燒毛～壓光～浸漬～烘乾～檢驗～成卷工序，製成耐高溫過濾用的針刺氈。其抗拉強度為2200N/5cm，透氣量應12m3/m2·min。
針刺氈以3m/min的速度經過由12％有機矽高溫樹脂、5.2％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在200℃的烘乾爐中烘乾25分鐘後，其原始抗拉強度為2900N/5cm，透氣量為24m3/m2·min。在750℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的85％，同規格的玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯(PTFE)等各種纖維或各類基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的過濾材料，早已燃燒碳化。
實施例7用陶瓷短纖維和玻璃纖維短纖維混合，經過開松～混合～餵棉～均棉～梳理～疊網工序後，形成短纖維網。將該短纖維網均勻的鋪覆在用45支玻璃纖維紗與45支玄武巖纖維紗製作的基布(實施例4)上。通過預針刺～主針刺～修面～熱定型～燒毛～壓光～浸漬～烘乾～檢驗～成卷工序，便可製成耐高溫過濾用的針刺氈。其抗拉強度為2800N/5cm，透氣量應25m3/m2·min。
針刺氈以1.2m/min的速度經過由4％有機矽高溫樹脂、4.5％石墨乳液和其餘為水組成的化學溶劑中浸漬，然後在250℃的烘乾爐中烘乾35分鐘，其原始抗拉強度為3500N/5cm，透氣量為18m3/m2·min。在600℃的試驗環境下48小時後，其抗拉強度保持率大於原始強度的80％，同規格的玻璃、滌綸、芳綸、PPS(聚苯硫醚)、P84、聚四氟乙烯(PTFE)等各種纖維或各類基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的過濾材料，已燃燒碳化。
以本發明製成高溫複合過濾材料，製造袋式除塵器，可以提高袋式除塵器濾袋的耐溫範圍、使用壽命和過濾效果，特別是用於高溫煙氣淨化時，可對熱能進行回收利用。
權利要求
1.玄武巖纖維高溫複合過濾材料，其特徵在於採用玄武巖纖維或玄武巖纖維同其它耐高溫纖維混合，通過織造或針刺，製成高溫複合過濾材料。
2.根據權利要求1所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於上述其它耐高溫纖維為玻璃纖維、不鏽鋼纖維、陶瓷纖維中的一種或多種。
3.根據權利要求1或2所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於上述玄武巖纖維與其它耐高溫纖維的混合重量比為1∶0～1。
4.根據權利要求1所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於所說的高溫複合過濾材料為濾布，或者為針刺氈或針刺氈基布。
5.根據權利要求1或4所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於上述高溫複合過濾材料為濾布或針刺氈時，再經化學溶劑浸漬後烘乾，為進一步提高其理化性能。
6.根據權利要求5所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於上述化學溶劑由矽-氧無機樹脂、石墨乳液和水組成，其重量百分比為矽-氧無機樹脂1.5～12.5％、石墨乳液3～6％、其餘為水；濾布或針刺氈基布通過浸漬液的速度為1.0～3.0m/min，烘乾溫度及時間為150℃～260℃、25～45min。
7.根據權利要求5或6所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於上述化學溶劑由有機矽高溫樹脂、石墨乳液和水組成，其重量百分比為有機矽高溫樹脂2.0～14.0、石墨乳液3～6％、其餘為水。
8.根據權利要求1所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於所述的玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為長纖維，或者為短纖維。
9.根據權利要求1或8所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於當玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為長纖維時，製成同種纖維股紗後混紡織布，或者製成多種纖維混紡複合紗後織布，所織得的布作為濾布，或者為針刺氈基布。
10.根據權利要求1或8所述的玄武巖高溫複合過濾材料，其特徵在於當玄武巖纖維和其它耐高溫纖維為短纖維時，採用針刺工藝在上述針刺氈基布上梳製成針刺氈。
全文摘要
本發明提供一種玄武巖纖維高溫複合過濾材料。採用玄武巖纖維或玄武巖纖維同其它耐高溫纖維混合，通過織造或針刺，製成高溫複合過濾材料。其它耐高溫纖維為玻璃纖維、不鏽鋼纖維、陶瓷纖維中的一種或多種。所說的高溫複合過濾材料為濾布，或者為針刺氈或針刺氈基布。上述高溫複合過濾材料為濾布或針刺氈時，再經化學溶劑浸漬後烘乾，以進一步提高其理化性能。本發明能有效地提高過濾材料的耐高溫性能，延長其在高溫環境下的使用壽命，可回收利用熱能，節約了能源，且過濾效果好，滿足了煙氣高溫過濾行業的需要。
文檔編號B01D39/02GK101053718SQ200710019910
公開日2007年10月17日 申請日期2007年2月2日 優先權日2007年2月2日
發明者程士平 申請人:江蘇正大森源集團