一種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物及其用途的製作方法

2023-10-04 03:16:54 1

專利名稱：一種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物及其用途的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾材料用補強織物，是一種用於氣-固、液-固分離等形式的過
濾領域(包括工業排放煙塵的過濾、水處理的過濾等)過濾材料的補強織物。
背景技術：
近年來，隨著工業的飛速發展，工業排汙日益嚴重，已危害到自然環境和人們的身 體健康。煙氣除塵是治理汙染的重要組成部分，而袋式除塵是治理煙氣的有效方法。當前， 國家對環保問題日益重視，尤其在"人代會"上將其列入重點解決的問題。2004年1月1日 起，火電廠及其他行業的燃煤鍋爐執行50mg/m3的排放標準，限值已接近或達到發達國家的 標準，為迎接奧運會北京市更是提出小於20mg/m3排放要求，為了能夠達到這些新標準，採 取最有效最可靠的除塵技術勢在必行。袋式除塵因設備結構簡單，運行維護方便；工程造價 及運行費用低；能承受煙氣中不同特性的粉塵；處理氣體量大；除塵效率高的優勢，眾多國 家已把其作為主要除塵技術。袋式除塵的核心問題是濾袋的性能。濾袋由濾布縫製而成， 濾袋性能即濾布性能，濾布性能主要有過濾效率、使用條件、使用壽命、濾布強度等。
專利公開號為CN1724111中提出了 一種以複合纖維為原料的高溫濾料的製造方 法，主要是以聚四氟乙烯纖維和其他耐高溫纖維(可以是玻璃纖維，也可以是聚醯胺醯亞 胺纖維或聚苯硫醚纖維)製成高溫濾料，優點為擴大除塵器的應用範圍和延長使用壽命， 但是聚四氟乙烯纖維因其強度低(2. OCN/dtex左右)、伸長大而且價格昂貴難以推廣，同時 未採用熱定型的加工方法。專利公開號為CN101108288中介紹的過濾材料用基布的生產方 法包括選擇經緯紗線纖維、織造等步驟，對熱定型條件也有所提及。事實上熱定型條件與纖 維、紗線、基布的物性影響很大，條件選擇不當會直接增加纖維的強度損失最終影響補強織 物的拉伸強力，從而生產不出高強低伸的產品。

發明內容
本發明的目的是提供一種高強度、高尺寸穩定性的過濾材料用補強織物及其用 途。 本發明的技術解決方案是 —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，構成該補強織物的紗線是經過熱定型處 理的紗線。依據JIS L 1069法，所述織物中的纖維的強度在3.0CN/dtex以上，伸長率在 40%以下。補強織物的紗線的熱定型處理條件為溫度70°C 150°C ，時間5min 50min。
構成該補強織物的纖維中至少含有聚苯硫醚纖維，還可以含有耐熱性無機纖維或 耐熱性有機纖維的一種或幾種，所述的耐熱性無機纖維是玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維， 所述的耐熱性有機纖維是聚亞苯硫醚纖維、對位芳族聚醯胺纖維、間位芳族聚醯胺纖維、聚 四氟乙烯纖維、聚碸醯胺纖維或聚醯亞胺纖維。 依據JIS L 10968. 12. 1A法，該補強織物的拉伸強力，經向為500N/5cm 2500N/5cm，諱向為250N/5cm 1500N/5cm。 依據JIS L 10968. 27. IA法，測定壓為125Pa時，該織物的通氣度為150 600cc/ cm /s。 該補強織物的覆蓋係數CF為700 1500，其計算公式為CF = 麗XDW"2+NFXDF"2，其中麗經向密度(根/2. 54cm) ， DW :經紗纖度(Denier) ;NF :諱向密 度(根/2. 54cm) ，DF :緯紗纖度(Denier)。對應補強織物的經向密度為20 43根/2. 54cm， 緯向密度為6 43根/2. 54cm。經、緯向紗線的纖度為100 1700Denier。
無紡布耐熱性過濾材料用補強織物在製備煙氣過濾材料中應用。
過濾材料用纖維的強度直接影響補強織物的強力，其強度過低使補強織物的強力 達不到要求，影響使用壽命。作為過濾材料用纖維的強度(注本文所述的纖維強度測試指 從補強織物中抽取具有代表性的纖維)優選3.4cN/dtex以上。纖維的伸長率表示纖維斷 裂時的伸長變形能力的大小。它的大小影響補強織物的伸長率，纖維的伸長率大，則補強織 物的伸長率也大；纖維的伸長率小，則補強織物的伸長率也小，最終體現補強織物的尺寸穩 定性。補強織物的尺寸穩定性好，則過濾材料使用時的尺寸穩定性好，延長使用壽命。因為 濾袋使用時外面或內部都有一個龍骨(亦稱骨架、支架)來支撐、固定濾袋的位置，在使 用過程中，若濾袋尺寸穩定性不佳，隨著使用時間的推移，濾袋與龍骨間的距離變寬，經過 脈衝反覆噴打時，使濾袋反覆撞向龍骨的撞擊力增加，從而增加濾袋與龍骨間的反覆摩擦， 最終導致濾袋的使用壽命降低，增加使用廠家的成本。小伸長率的纖維使用可以增加補強 織物、過濾材料的尺寸穩定性，優選纖維的伸長率35.0%以下。為保證補強織物的強度，又 能確保補強織物所對應無紡布過濾材料、過濾袋的尺寸穩定性優選纖維的強度3. 4cN/dtex 以上，伸長率32.0%以下。 每一道生產工序(如紡紗、加捻、織布……)都會引起紗線和纖維的張力效應，張 力的作用會引起紗的纏結。張力和纏結會給後道工序帶來問題，而人造纖維內分子結構的 應力鬆弛令纖維產生收縮。常採用以下方法解決①通過股線加捻捻向與單紗加捻捻向相 反，使兩者產生的退捻扭矩相反、相等而取得平衡；②熱定型處理是加速緩彈性變形的鬆弛 過程，消除紗線內部應力，使纖維分子達到平衡狀態。其中②為進行鬆弛和定形紗線最為有 效的方法，對單紗和股線均適合，有些品種為提高紗線的強力物性往往以捻係數偏大掌握， 紗線的扭縮纏繞更嚴重。通過熱定型處理有利於紗線的穩定，消減紗線的扭縮纏繞，提高織 造效率。但是熱定型處理紗線的條件必須嚴格把握好，溫度過低，定型時間過短，則達不到 效果；溫度過高，定型時間過長，紗線的扭縮現象消除，但是則①影響纖維的強度和伸長率 物性，使定型後的紗線的強度保持率減小，從而導致補強織物和過濾材料的強度降低，影響 使用壽命；②增加能耗，提高生產成本。作為耐熱性過濾材料用補強織物的紗線的熱定型 處理條件為溫度70°C 150°C，時間5min 50min。優選熱定型處理條件為溫度75°C 130°C ，時間15min 40min，這樣既能保證紗線的扭縮現象消除，提高織造效率5%以上，又 能保證補強織物的纖維的強度3. 4cN/dtex以上，伸長率32. 0%以下，從而使補強織物和過 濾材料的強度提高，濾氈使用壽命的延長。 補強織物的強度直接影響過濾材料的強度和使用壽命。煙氣過濾袋由於經常承 受大量入口煙氣的衝刷以及清灰時來自高達3kg以上壓縮空氣的脈衝噴打，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、露底等異常現象惡化縮短使用壽命。強度過小使濾袋經受不住長期 的脈衝氣流的噴打而損壞，縮短使用壽命；強度過大勢必通過增加補強織物的密度或紗線 的線密度達到，增加製造成本。依據JIS L 10968. 12. 1A法，該補強織物的拉伸強力，經 向為500 2500N/5cm，諱向為250 1500N/5cm，優選經向700N/5cm 2000N/5cm，諱向 400N/5cm 1000N/5cm。 作為一種補強織物，需要一定的覆蓋係數CF(亦稱織物緊度)，它是衡量單位面積 內排列紗線多少的指標。覆蓋係數過大，則選用紗線的線密度或經緯向排列密度增加，直接 導致成本的增加；覆蓋係數過低，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，其覆蓋係數CF優選在800 1350之間。 補強織物的通氣度，影響過濾材料的透氣性能。通氣度低，使過濾材料的過濾速度 也就低，相同風量的情況下，過濾面積增大，則增加成本；通氣度過高，過濾風速可提高，但 易導致捕集效率降低，從而使排放的煙氣達不到國家要求。本發明的作為過濾材料用補強 織物的通氣度為150 600cc/cm7s，優選250 500cc/cm7s，此狀態下的過濾效果最好。
耐熱性纖維亦可以稱為耐熱纖維或耐高溫纖維或高溫纖維。常見的耐熱纖維有 無機纖維和有機纖維耐熱性無機纖維有玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維等；耐熱性有機 纖維有聚亞苯基硫醚纖維、芳碸綸纖維、聚四氟乙烯纖維、聚醯亞胺纖維、間位芳香族聚醯 胺纖維、對位芳香族聚醯胺纖維等。我們通過對濾袋的破損進行了大量的分析，發現因為 濾袋頸部附近的破損及與龍骨接觸點的腐蝕導致破損比例比較大。因而過濾材料中補強織 物的強度及尺寸穩定性必須改善。改善措施有三一是確保單位總克重不變的前提下，改 換高強材料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。對於同 種材料而言，僅提高機械強度而其它性能(如化學性能、耐熱性能)不變，所以此方案可行 性較大；二是增加過濾材料的單位克重，提升纖維層量，這樣勢必增加原料成本及改變過濾 效率，不可行；三是更換過濾材料，材料的選用需要建立在使用結果的認知、判斷上，貿然更 換，勢必帶來無法估量的後果，所以該方案至少在短期內是不可行的。 本發明用纖維，優選聚苯硫醚纖維和間位芳族聚醯胺纖維，尤其以聚苯硫醚纖維 (別名聚亞苯基硫醚纖維、聚芳香烴硫醚、聚苯硫醚纖維、PPS纖維)為佳。作為一種過濾 材料，必須具備優良的耐熱性、耐化學藥品性，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，從價格講，它較聚四氟乙烯纖維(PTFE)、聚醯亞胺纖維(P84)低出很 多；從性能角度考慮，聚苯硫醚纖維不僅具有優秀的耐化學性能，而且具有優秀的耐熱性。 聚苯硫醚纖維熔點高達285t:，常規使用溫度可以達到17(TC，所以具有優秀的耐熱性；同 時還具有優良的長期耐熱性。耐化學性能方面，在20(TC或20(TC以下，它能對大多數的酸 (如濃鹽酸、濃磷酸、稀硫酸等)、鹼(如30% NaOH)、有機溶劑保持穩定的性能。聚苯硫 醚纖維還具有優良的機械強度，對濾袋使用過程中接受到的含塵氣流的衝刷及脈衝清洗時 的衝擊都具有極強的抵抗性。除此之外，聚苯硫醚纖維還具有優良的難燃性、耐輻射性、電 氣性、耐光性等性能，其價格適中，便於推廣使用。介於以上原因，從性價比角度考慮，聚苯 硫醚纖維為佳。由東麗(TORAY)高強品聚苯硫醚纖維(強度在3. 8cN/dtex以上，伸長率 在30%以下)製得的補強織物，通過紗線的熱定型處理條件、織物密度的調整，依據JIS L 10968. 12. 1A法，其經向強度可以達到900N/5cm以上;通氣度值JIS L 10968. 27. 1A法可 以控制在400cc/cm7s 500cc/cm7s。既保證補強織物的強度，又確保補強織物所對應無紡布過濾材料、過濾袋的尺寸穩定性。 線密度Denier為纖維及紗線的細度單位，簡寫為D，中文為旦尼爾或旦，指9000m 長的纖維及紗線在公定回潮率時的重量克數。本發明的補強織物優選經緯向線密度為 230 890Denier為佳，過細過粗均使織物的覆蓋係數達不到要求，影響補強織物的通氣度。 本發明所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物可以稱為增強織物或基布或織 物或增強層等。 本發明過濾材料用補強織物具有高強度、高尺寸穩定性等優點。
本發明中的物性測試方法的說明纖維強度根據JIS L 1069法，給實驗樣品施加一定初負荷，在拉伸實驗機上，用 夾具夾住樣品兩端，夾口相距20mm，在恆定速度下，測定樣品被拉斷時的拉伸強力，每組樣 品至少測試30回，取平均值作為結果。拉伸強度根據JIS L 10968. 12. 1A法(織物扯邊法)，對於一般織物，實驗樣 品取樣大小為5. 5cmX30cm，從邊的兩側扯去相同根數的紗線，使剩餘實驗樣品幅寬滿足規 定幅寬5cm。然後給實驗樣品施加一定初負荷，在拉伸實驗機上，用夾具夾住樣品兩端，在 20cm/min的恆定速度下，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 作為結果。通氣度根據JIS L 10968. 27. 1A法，將樣品在無張力的狀態下，放在測試區，調 節氣壓125Pa，為避免測試點的重複，測試時將樣品斜向移動以得到不同經、不同緯的測試 點，每一樣品至少測試5次，取平均值作為結果。 下面將敘述本發明的具體實施方式
，結合實施例對本發明內容進一步地加以說明 和補充。 實施例1 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，選用聚苯硫醚高強品短纖維 (2. 2dteX*51mm)為補強織物的原料，通過開棉一梳棉一併條一粗紡一細紡一併線一加捻工 藝，生產出線密度為531Denier的雙股紗線作諱向紗線，生產出線密度為797Denier的三股 紗線作經向紗線。紗線再通過熱定型處理(條件9(TC承25min)、整經、織造等工藝，生產出 經向密度為33根/2. 54cm、緯向密度為17根/2. 54cm、覆蓋係數為1155的補強織物。補強
織物的部分物性結果見下表1。
實施例2 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，選用聚苯硫醚高強品短纖維(含量 80%)和聚四氟乙烯短纖維(PTFE)(含量20X)為補強織物的原料，通過開棉一梳棉 —並條一粗紡一細紡一併線一加捻工藝，生產出線密度為760Denier的單股紗線作緯 向紗線，線密度為531Denier的雙股紗線作經向紗線。紗線再通過熱定型處理(條件 IO(TC承35min)、整經、織造等工藝，生產出經向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為13根 /2. 54cm、覆蓋係數為1052的補強織物。補強織物的部分物性結果見下表1。
實施例3 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，選用聚苯硫醚高強品長絲纖維 (400Denier-100f)為補強織物的原料，紗線通過熱定型處理(條件120。C承30min)、整經、織造等工藝，生產出經向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為17根/2. 54cm、覆蓋係數為927 的補強織物。補強織物的部分物性結果見下表1。
實施例4 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，選用聚苯硫醚高強品短纖維(含量 65% )和聚醯亞胺纖維(P84)(含量35% )為補強織物的原料，通過開棉一梳棉一併條一粗 紡一細紡一併線一加捻工藝，生產出線密度為531Denier的單股紗線作諱向紗線，線密度 為MlDenier的雙股紗線作經向紗線。紗線再通過熱定型處理(條件11(TC *20min)、整 經、織造等工藝，生產出經向密度為35根/2. 54cm、緯向密度為20根/2. 54cm、覆蓋係數為 1200的補強織物。補強織物的部分物性結果見下表1。
比較例1 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，選用聚苯硫醚普通品短纖維 (2. 2dteX*51mm)為補強織物的原料，通過開棉一梳棉一併條一粗紡一細紡一併線—加捻工
藝，生產出線密度為531Denier的雙股紗線作緯向紗線，生產出線密度為797Denier的三股 紗線作經向紗線。紗線再通過熱定型處理(條件90。C承25min)、整經、織造等工藝，生產出 經向密度為33根/2. 54cm、緯向密度為17根/2. 54cm、覆蓋係數為1155的補強織物。補強 織物的部分物性結果見下表1。
比較例2 : —種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其選擇聚苯硫醚高強品纖維 (2. 2dtex*51mra)為補強織物的原料，通過開棉一梳棉一併條一粗紡一細紡一併線—加捻工
藝，生產出線密度為760Denier的單股紗線作緯向紗線，線密度為531Denier的雙股紗線作 經向紗線。紗線再通過熱定型處理(條件170。C承60min)、整經、織造等工藝，生產出經向 密度為28根/2. 54cm、緯向密度為10根/2. 54cm、覆蓋係數為980的補強織物。補強織物 的部分物性結果見下表1
項目實施例1實施例2實施例3實施例4比較例1比較例2
纖維強度cN/dtex4. 263.854. 343.983.252.82
纖維伸長率％26. 029. 223.525.637. 334.0
拉伸強力 (N/5cm)經向17709989591345603585
諱向810607617672360380
通氣度(cc/cmVs)327378403302480610
綜合評判〇O〇OXX 表l 結果顯示使用高強品聚苯硫醚纖維原料生產的補強織物的強力明顯高於普通品 20%以上，同時伸長也低。能夠確保過濾材料的高強度和優良的尺寸穩定性。
權利要求
一種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是組成該補強織物的紗線是經過熱定型處理的紗線，且該補強織物中的纖維的強度在3.0CN/dtex以上，伸長率在40％以下。
2. 根據權利要求1所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是所述補強織 物的紗線的熱定型處理條件為溫度70°C 150°C，時間5min 50min。
3. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是所述補 強織物的紗線中含有聚苯硫醚纖維。
4. 根據權利要求3所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是組成該補強 織物的紗線中還含有耐熱性無機纖維或耐熱性有機纖維的一種或幾種，所述的耐熱性無機 纖維是玻璃纖維、玄武巖纖維或碳纖維，所述的耐熱性有機纖維是聚亞苯硫醚纖維、對位芳 族聚醯胺纖維、間位芳族聚醯胺纖維、聚四氟乙烯纖維、聚碸醯胺纖維或聚醯亞胺纖維。
5. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是依據 JIS L 1096 8. 12. 1A法，該補強織物的拉伸強力，經向為500 2500N/5cm，諱向為250 1500N/5cm。
6. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是依據JIS L 1096 8. 27. 1A法，測定壓為125Pa時，該補強織物的通氣度為150 600cc/cm7s。
7. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是該補強 織物的覆蓋係數CF為700 1500。
8. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是該補強 織物的密度為，經向20 43根/2. 54cm，緯向6 43根/2. 54cm。
9. 根據權利要求1或2所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物，其特徵是組成該 補強織物的經紗和緯紗的纖度範圍為100 1700旦尼爾。
10. —種權利要求1所述的無紡布耐熱性過濾材料用補強織物在製備煙氣過濾材料中 的應用。
全文摘要
本發明公開了一種無紡布耐熱性過濾材料用補強織物及其用途，組成該補強織物的紗線是經過熱定型處理的紗線，且該補強織物中的纖維的強度在3.0CN/dtex以上，伸長率在40％以下。本發明補強織物的強度高、尺寸穩定性好，使用該補強織物可延長過濾材料的使用壽命。
文檔編號B01D39/08GK101766931SQ20091002914
公開日2010年7月7日 申請日期2009年1月6日 優先權日2009年1月6日
發明者顧立霞 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司