專利名稱：耐熱性過濾材料及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種過濾材料。
背景技術：
一直以來，空氣凈化用高溫過濾材料，有內(nèi)部過濾用耐熱性過濾材料和表面過濾用耐熱性過濾材料。對于集塵機而言，以使用表面過濾用耐熱性過濾材料為主。所謂表面過濾，就是耐熱性過濾材料利用過濾面將粉塵捕集、進而在過濾材料表面形成粉塵蛋糕層。形成的蛋糕層繼續(xù)對粉塵進行捕集過濾，當粉塵蛋糕層形成到一定厚度時，利用脈沖或振打等方式進行去除、然后繼續(xù)在耐熱性過濾材料表面形成粉塵層，再將粉塵層去除，如此循環(huán)操作工作，對粉塵進行過濾捕集。
表面過濾用過濾材料，在基材(補強織物)的兩面上通過針刺或水刺等方式形成無紡布，再通過熱定型、燒毛等表面平滑處理，或在無紡布表面進行硅樹脂、氟樹脂加工，或在無紡布表面覆以PTFE微孔薄膜，以提高粉塵的剝離效果。同時為提高對粉塵的捕集效率，過濾層選用細旦纖維來增加纖維的表面積，以達到提高捕集效率的效果。
垃圾燒卻場、燃煤鍋爐、金屬熔礦爐等排放出的高溫氣體，對其過濾所用的都是耐熱性過濾材料。關于構成耐熱性過濾材料的纖維，選用的都是在耐熱性以及耐化學藥品性方面具有優(yōu)秀性能的纖維。耐熱性纖維有玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、聚亞苯基硫醚纖維、芳砜綸纖維、間位芳香族聚酰胺纖維、對位芳香族聚酰胺纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維等。這些纖維都非常適合用作耐熱性過濾材料。利用這些耐熱性纖維，織成補強基材，再與無紡布組合，通過針刺或水刺等方式，使纖維互相交絡，形成耐熱性無紡布過濾材料。
通常，上述耐熱性過濾材料使用在垃圾燒卻、燃煤鍋爐、金屬熔礦爐等高溫煙氣的處理。由于高溫煙氣中含有腐蝕性氣體，這些腐蝕性氣體對耐熱性過濾材料會有化學方面的劣化，同時在實際使用時，由于過濾時含塵氣流的沖擊、粉塵層逆向脈沖清洗時的沖擊，都對耐熱性過濾材料都有一個物理方面的損傷，即物理劣化。綜上所述，用于袋式過濾器所用的耐熱性過濾材料，除了具有對粉塵的高捕集效率、耐熱性、耐化學藥品性、耐水解外，還需具有耐摩擦等機械性能。
為得到滿足上述條件的耐熱性過濾材料，以往常采用兩種方式來進行改善。第一種改善方式是針對上述耐熱性過濾材料的過濾層，為提高其對粉塵的捕集性能，改善對策是選用細旦無機纖維及耐熱性有機纖維，通過開棉、梳棉、成網(wǎng)、針刺等工藝加工成高捕集效率的耐熱性過濾材料。這種改善方法確實能達到提高對粉塵的捕集效果，同時由于纖維表面積的增大，過濾材料對摩擦的抵抗力也有所增強。但是由于構成過濾層的耐熱性有機纖維(如聚亞苯基硫醚纖維)的卷曲數(shù)少，加工時與無機纖維的交絡性差，實機使用過程中，由于粉塵清洗時脈沖壓力等對過濾材料的沖擊力的影響，無機纖維易發(fā)生掉落現(xiàn)象。由此，過濾材料終端用戶也希望能有抑制掉落的過濾材料誕生。除無機纖維易掉落外，在過濾材料的生產(chǎn)過程中，由于無機纖維的交絡性差，在針刺或水刺工藝中有大量的無機纖維脫落、加上無機纖維被折斷等現(xiàn)象的發(fā)生，脫落、斷落的纖維就滯留在針刺機或水刺機上，隨著針刺工藝的進行，大量的毛球就在過濾材料的表面產(chǎn)生，如此以來，就需要對毛球進行去除作業(yè)。同時由于毛球的存在，過濾材料的品質(zhì)亦受到嚴重影響。此原因的存在，過濾材料的加工廠家也迫切希望以上現(xiàn)象能得到改善。
改善的第二種方式是，讓無機纖維與耐熱性有機纖維通過充分結合，再通過針刺或水刺工藝形成過濾材料來改善耐熱性過濾材料的性能。這種改善方法確實能減少對粒狀粉塵的穿透量，同時由于能保持高的透氣性、過濾材料不易發(fā)生堵塞、過濾材料的品質(zhì)也易控制等優(yōu)點存在。但由于僅是無機纖維與耐熱性有機纖維的混棉，而耐熱性有機纖維的卷曲數(shù)少，為保證高捕集效率及對脈沖壓力的抗沖擊性能，提高無機纖維的使用量非常困難。為了提高捕集效率，增大細旦無機纖維的配合量，過濾材料在加工過程中無機纖維的掉落問題顯得非常嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對高溫含塵氣體的捕集效率高，過濾性能好的耐熱性過濾材料及其用途。
本發(fā)明的技術解決方案是一種耐熱性過濾材料，其特征是由基材及與基材復合的過濾層所構成，基材由無機纖維和/或耐熱性有機纖維所形成，至少有一層過濾層同時含有無機纖維和耐熱性有機纖維，并且過濾層的無機纖維采用細旦纖維，其直徑小于耐熱性有機纖維的直徑。
同時含有無機纖維及耐熱性有機纖維的過濾層中，無機纖維與耐熱性有機纖維的用量為無機纖維25～75％重量份，耐熱性有機纖維75～25％重量份。構成基材或過濾層的無機纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維中的至少一種，且無機纖維至少具有1.0個/25mm以上的卷曲度。構成基材或過濾層的耐熱性有機纖維可以是聚亞苯基硫醚纖維、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。對于本發(fā)明而言，從纖維的耐熱性、耐化學藥品性、耐水解性、纖維的卷曲數(shù)的個數(shù)、纖維成本、纖維的粗細等角度考慮，聚亞苯基硫醚纖維是一理想的纖維?；牡耐笟饬恳罁?jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法(弗雷澤型法)，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
一種耐熱性過濾材料在制造過濾器中的應用。
對于耐熱性過濾材料而言，所使用的耐熱性有機纖維的常規(guī)使用溫度需在150℃以上。常規(guī)使用溫度在150℃以下的有機纖維，如聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚對苯二甲酸己二酯纖維(聚酯纖維)、聚酰胺纖維等常用的合成纖維，在本發(fā)明中不使用。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，為達到對粉塵捕集效率的提升，采用了細旦無機纖維和耐熱性有機纖維。由于纖維的表面摩擦系數(shù)、纖維的帶電性不同的原因，通過纖維的配合形成配合混棉，可以達到提升對粉塵的捕集效率。同時由于纖維帶電性的不同，纖維間靜電的作用，也能達到提升過濾材料對粉塵的捕集效率。
上述所提及的聚亞苯基硫醚纖維(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)，具有優(yōu)秀的耐熱性、耐化學藥品性、耐水解性等性能。該纖維的聚合重復單體(C6H4-S)含量需在90％以上。采用這樣的PPS纖維，才能獲得耐熱性、耐化學藥品性、耐水解性等性能優(yōu)良的耐高溫過濾材料。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，其基材或過濾層中所采用的無機纖維，可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、氧化鋁纖維等。這些無機纖維與上述提及的PPS纖維相比較，其耐化學藥品性、耐水解性等性能略顯劣勢。但由于玻璃纖維(簡稱玻纖)的價格低廉、材料來源充足、不燃、耐高溫(常規(guī)使用溫度可達260℃)、高強度、絕緣性佳、實際使用溫度時纖維本身并不收縮等性能(280℃時，玻璃纖維的收縮率為0％)、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)越，所以選用適當?shù)牟ＡЮw維(如細旦、有卷曲等)可獲得理想的過濾材料。如常選用細旦玻璃纖維與PPS纖維配合，利用細旦纖維提升過濾材料的纖維表面積，從而達到提升耐熱性濾材的對粉塵的捕集效率；利用有卷曲的玻璃纖維與PPS纖維配合，可提升纖維與纖維間的絡合性，從而提升耐高溫過濾材料的耐摩擦性、耐氣流沖擊性，還有，由于玻璃纖維在實機使用時本身并不收縮，得到的過濾材料具有優(yōu)越的尺寸穩(wěn)定性。所以，作為無機纖維的選擇，若玻璃纖維的選擇得當，通過各工藝的加工，可獲得令人滿意的耐熱性過濾材料。
基于上述原因，本發(fā)明的過濾材料，其基材或過濾層所采用的無機纖維，玻璃纖維為首選最佳材料。而要使耐熱性過濾材料具有對粉塵的高捕集效率，過濾層的無機纖維必須選用細旦纖維，且其直徑較有機纖維的直徑小，這樣得到的過濾材料既具有大的纖維總表面積，又具有對大氣塵的高捕集效率及對粉塵的高捕集性能。若選用的玻璃纖維，理想的纖維的直徑范圍為5um～11um，這樣直徑的玻璃纖維，其直徑低于有機纖維的常規(guī)規(guī)格。如，PPS纖維，其常規(guī)纖維的直徑為14.5um。這樣由細旦纖維及較之略粗的有機纖維加工而成的耐熱性過濾材料，由于其纖維的平均直徑低于耐熱性有機纖維的直徑，既有合適的強度，又有對粉塵的高捕集效率。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，為提高上述的玻璃纖維的配合比例，以往的做法是提高纖維的卷曲度，從而達到提升纖維間的絡合性。但實際上，過度提高纖維的卷曲度，在形成過濾材料的羅拉梳棉機的銑刀處混棉易堆積，產(chǎn)生落棉的困難。同時還有混棉易纏繞在羅拉上，發(fā)生加工不良等問題。鑒于以上原因，最佳的改善手段是為調(diào)整纖維與纖維間的絡合性，卷曲度大的纖維的加入量需適宜。
對于有卷曲度的無機纖維而言，對卷曲數(shù)的限制沒有。比較適宜的卷曲數(shù)范圍是1～30個/25mm。卷曲的外形可以是波浪卷曲狀的 外形也可以是纏繞彎曲的 卷曲數(shù)若在1個/25mm以下，無機纖維在形成形成無紡布時，無機纖維與無機纖維間、無機纖維與耐熱性有機纖維間的交絡性變差，在針刺工藝或水刺工藝進行時、實機使用清灰時，無機纖維易發(fā)生掉落現(xiàn)象。同時部分斷折的無機纖維通過針刺工藝后，滯留在過濾材料上，多次通過針刺工藝后，大量的纖維屑毛球產(chǎn)生，影響過濾材料的質(zhì)量。還有，耐熱性纖維的卷曲數(shù)超過30個/25mm以上時，雖然無機纖維與無機纖維間、無機纖維與耐熱性有機纖維間的交絡性變好，但上述的過濾材料的加工不良現(xiàn)象易發(fā)生。耐熱性有機纖維與有卷曲的無機纖維的重量配合比例，在25～75％的范圍內(nèi)比較合適。耐熱性有機纖維的重量比例如果在25％以下，那么無機纖維的重量比例就將變大，由于采用的是細旦無機纖維，雖然提升了過濾材料對粉塵的過濾性能，但過濾材料的耐化學藥品性、耐水解性等性能下降而達不到令人滿意的效果。耐熱性有機纖維的重量比如果超過75％，過濾材料的耐化學藥品性、耐水解性等性能雖有所提高，由于細旦無機纖維變少，從而使耐熱性過濾材料對粉塵的高捕集效率大幅降低，又不能令人滿意。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，由基材及基材兩面至少一層過濾層所構成。對于構成基材的素材而言，理想的素材是具有耐熱性的無機纖維或有機纖維中的至少一種。無機纖維，如玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維、氧化鋁纖維；耐熱性有機纖維，如聚亞苯基硫醚纖維、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。在這些耐熱性纖維中，從耐化學藥品性、耐水解性角度考慮而言，PPS纖維及聚四氟乙烯纖維最為理想。對于聚四氟乙烯纖維而言，通過母體紡絲法法或乳液紡絲法或糊劑擠出法制造而成的纖維都可以使用。對于PPS纖維而言，復絲是比較理想的。特別是短紗，因為短紗的表面積大，與無紡布的絡合性好，所以短紗特別適合用于基材的生產(chǎn)。
與PPS纖維比較，氟纖維具有更優(yōu)越的耐熱性、耐化學藥品性。關于氟纖維，如果其聚合物的鏈節(jié)單元90％以上的主鏈或側鏈上至少含有1個氟原子，那它就可以應用于任一產(chǎn)品，而且由多個氟原子單體構成的纖維更令人滿意。例如，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚(PFA)、或者乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、或者聚四氟乙烯(PTFE)等都可以使用。氟纖維中的聚四氟乙烯(PTFE)，由于其具有優(yōu)越的耐熱性、耐化學藥品性及表面低摩擦性，選用它，使用效果更令人滿意。
對于形成基材的纖維的粗細，只要基材具有適度的強度，沒有特別的限定。纖維過粗，形成的基材織物在實際使用時有堵塞的趨勢，同時實際使用時壓力損失變高，不令人滿意。相反，若纖維過細，所織成的基材織物強度降低，就有降低耐熱性過濾材料的機械強度的趨勢。所以，形成基材織物的纖維的總纖度，比較合適的范圍為100～1000dtex，最佳范圍為400～800dtex，在這個范圍內(nèi)，基材織物既能提高有適度的強度、又有優(yōu)秀的高溫形態(tài)保持性的耐熱性過濾材料。如果纖維的總纖度在100dtex以下，基材織物與無紡布積層后，通過針刺或水刺工藝，使纖維互相交絡、形成一體，得到的過濾材料在尺寸穩(wěn)定性、強度提升方面得不到明顯的效果。如果纖維的總纖度超過1000dtex，過濾材料的尺寸穩(wěn)定性、強度提升方面雖具有優(yōu)勢，但耐熱性過濾材料的透氣量有降低的趨勢。過濾材料對粉塵的捕集效率也變好，但實際使用時，初期的壓力損失變高，對耐熱性過濾材料而言，最終將導致其壽命的縮減，而這種效果當然不令人滿意。
對于過濾材料的基材而言，以不影響過濾材料的壓力損失的密度較小的織物比較好?？椢锏臉嬙?，主要有平紋組織、二層織物、三層織物、斜紋組織、鍛紋組織、起絨斜紋組織等。這其中的平紋組織，因為其成本低廉、且性能能夠滿足要求，所以在基材方面使用較為廣泛?；目椢锏拿芏纫话阍谝韵路秶鷥?nèi)經(jīng)紗，15～40根/2.54cm，而最佳的密度范圍為20～30根/2.54cm；緯紗，10～30根/2.54cm，而最佳的密度范圍為12～25根/2.54cm?；目椢锏目酥匾话憧梢栽?9～270g/m2，而最佳的克重范圍為100～150g/m2。
對于過濾材料的基材而言，綜合上述，選用理想的PPS中長纖維進行紡紗，得到總纖度為400～800dtex的紗線，按照經(jīng)密為20-30根/2.54cm，緯密為12-25根/2.54cm的密度，按平紋組織進行織造，得到的基材，其徑向強度可達到550N/5cm以上、緯向強度可達500N/5cm以上。就透氣度而言，按照JIS L 1096標準的8.27.1A法(弗雷澤型法)測定，測試壓力50Pa，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。根據(jù)織物的受熱收縮法進行測試，受熱收縮可控制在10.0％以下。
由耐熱性纖維形成無紡布，或者該無紡布與基材織物合為一體成為過濾材料的加工方法，為使纖維與纖維間達到更好的交絡效果，使用針刺或水刺中的任一種方法均可以得到令人滿意的效果。從纖維與纖維間的絡合效果來看，采用針刺加工法得到耐熱性過濾材料比較理想。而從過濾材料實機使用時壓力損失及對粉塵的捕集效果來考慮，選擇水刺法加工得到的過濾材料比較理想。另外，水刺法與針刺法兩者結合，可以取優(yōu)補劣，對過濾材料的性能可以作相應調(diào)整、平衡。所以在實際加工時要視性能要求作適當?shù)倪x擇，以得到理想的耐熱性過濾材料。
本發(fā)明所涉及的耐熱性過濾材料，含有粉塵層的、對含塵氣流進行過濾的過濾面(即氣體流入面)的部分纖維通過燒毛等工藝使其熔融粘著加工，這樣的過濾層可以進一步提高粉塵的剝離性能及對粉塵的捕集性能。使過濾面的部分纖維熔融粘著，可通過燒毛處理或熱軋等方法進行加工。特別是對粉塵要求達到高捕集效率時，對過濾材料的兩面進行加工處理可以得到比較理想的效果。具體的加工方法，可以對耐熱性過濾材料的過濾面利用噴火或者紅外線等來進行燒毛處理，或進行鏡面處理。通過以上的加工方式處理，過濾材料的過濾面至少有一部分纖維或被熔融粘著、或使針眼堵塞。通過軋光加工，可以提高過濾材料的表面平整性、粉塵離脫性、及對粉塵的捕集性能。
接下來，對本發(fā)明的耐熱性過濾材料的制造方法舉例，分工藝進行說明。
1.工藝1梳棉、疊層工藝本工藝，是形成無紡布纖維網(wǎng)層的工藝。首先為了使原棉纖維的按一定方向進行排列有序，把原棉投入到帶有無數(shù)針的滾筒、錫林內(nèi)，將纖維有序排列(梳棉工藝)、產(chǎn)生的纖維網(wǎng)通過鋪網(wǎng)工藝的分配裝置，在輸送簾子上按照一定的比例折疊。作為本工藝的終端產(chǎn)品-濾氈，它的平方米克重原則上由原棉投入量及本工藝的線速度決定。原棉投入量大且線速度慢，平方米克重則大；原棉投入量少且線速度快，平方米克重則小。
2.工藝2針刺工藝工藝1所得到的濾氈經(jīng)壓輥輕壓，形成棉卷，再由針刺機將纖維沿厚度方向進行絡合，形成由耐熱性纖維構成的空氣流入面及空氣排出面的過濾層的無紡布。
也有一些耐熱性過濾材料，在由耐熱性纖維形成的基材織物的氣流流入的過濾面由無紡布積層，在該基材織物的另一面，即氣流流出面由無紡布積層，形成至少有3層構造、并通過上述相同方法通過交絡處理形成一體化的含有基材織物的無紡布。
上面所述的交絡處理，考慮到耐熱性過濾材料的強度、表觀密度、通氣量等性能，針刺時針刺密度在300根/cm2以上比較理想。針刺密度過低，纖維與纖維的絡合性差，生產(chǎn)得到的耐熱性過濾材料的強度降低、同時表觀密度也有降低的趨勢。終端產(chǎn)品過濾材料，針眼粗、透氣量過高、對粉塵的捕集效率呈降低的趨勢，這樣的過濾材料是不理想的。相反，針刺密度過高，通過針刺工藝會造成由于針刺造成纖維或基材織物(骨材)的損傷，最終導致耐熱性過濾材料的強度變低。另外，針刺密度提高，耐熱性過濾材料的收縮增大，過濾材料的表觀密度提高，從而使過濾材料對粉塵的捕集效率提升。但過濾材料的透氣量相應降低，易導致過濾材料在實機使用初期的壓力損失提高，最終導致過濾材料的使用壽命變短，這樣的耐熱性過濾材料也不理想。
由上述可知，耐熱性過濾材料的表觀密度可通過針刺條件的改變來進行調(diào)整。耐熱性過濾材料的表觀密度在0.1～1.5g/m2是比較理想的。最理想的表觀密度是0.1～0.6g/m2。另外透氣度也可以通過調(diào)整針刺的條件來進行調(diào)整。耐熱性過濾材料的比較理想的透氣量是，10～80cc/cm2/sec。無紡布比較理想的平方米克重的是，250～800g/m2，而最佳的平方米克重是，450～700g/m2。
本發(fā)明中所說的氣流流入面，就表面過濾用耐熱性過濾材料而言，是指含粉塵的氣體最初與耐熱性過濾材料接觸的一面，粉塵被耐熱性過濾材料表面捕集，形成粉塵層的一面被稱作氣流流入面。氣流流入面的對應面，因為氣流由此面排出，所以被定義為氣流流出面。
3.工藝3后加工處理由上述工藝1、2所制得的耐熱性過濾材料的表面處理，可以通過噴火或紅外線加熱等方法對過濾面進行燒毛處理，也可以進行軋光處理，也可以利用熱壓羅拉加工處理，使部分纖維熔著。
4.工藝4成袋工藝上述耐熱性過濾材料，通過縫制或熱熔等方式加工成袋式過濾器。該袋式過濾器，適合用于對耐熱性、耐化學藥品性有較高要求的垃圾燒卻、燃煤鍋爐、金屬熔礦爐等的廢氣處理。該袋式過濾器若采用縫制方式加工，用于縫制的縫紉線的材料需滿足下述要求該縫紉線所選用的材料，其耐熱性、耐化學藥品性等需與構成過濾材料或形成基材織物的纖維具有同等或以上的性能。比如，選用PPS纖維縫紉線、氟纖維縫紉線是比較理想的。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，構成無紡布的無機纖維和耐熱性有機纖維的絡合性非常好，在生產(chǎn)時針刺或水刺工藝中、實際使用時粉塵氣流、脈沖壓力等沖擊時纖維的掉落、毛球的產(chǎn)生等明顯降低，與以往的耐熱性過濾材料相比較，細旦無機纖維配合量大幅提升，具有更高的粉塵捕集效率、有更佳的對粉塵氣流耐沖擊、對清灰時脈沖壓力的抗沖擊能力，有更優(yōu)秀的耐摩擦性能、耐受熱收縮等性能。本發(fā)明通過使用小直徑的細旦的、有卷曲的無機纖維和耐熱性有機纖維，提高耐熱性過濾材料對高溫含塵氣體的捕集效率；通過選用小直徑的、有卷曲的無機纖維和耐熱性有機纖維，提升纖維間的絡合性，提升無機纖維的配合量，減輕過濾材料表面毛球的產(chǎn)生，進而達到提升耐熱性過濾材料的品質(zhì)。通過選用有卷曲的無機纖維，提高無機纖維與耐熱性有機纖維的絡合性，提高耐熱性過濾材料對實際使用時對高溫含塵氣體的氣流沖擊、清灰時脈沖壓力的沖擊等的抵抗力、提高耐熱性過濾材料對含塵氣流、袋式過濾器龍骨等的耐摩擦性能。由于有卷曲無機纖維的使用，纖維間的絡合性增加，提升了過濾材料的機械強度，降低了過濾材料的受熱收縮，延長了耐熱性過濾材料的使用壽命。本發(fā)明的耐熱性過濾材料，除了用于垃圾燒卻、燃煤鍋爐以及金屬熔礦爐所排出的高溫含塵氣體的高捕集以外，還可以用于其他領域，如凈化用材料、保溫材等。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是大氣塵捕集模式圖。
圖2是粉塵捕集性能模式圖。
具體實施例方式具體的實施例介紹前，對耐熱性過濾材料的部分測試方法進行說明。
平方米克重裁取40cm*40cm的樣布，稱其重量，再算出。單位通常用g/m2表示。
厚度利用厚度計(壓力3.5N)測量，隨機取樣6個。單位通常用mm表示。
透氣量按照JIS L 1096標準8.27.1A法(弗雷澤型法)進行測定。隨機取樣5個，過濾材料測定時，壓力125Pa，常用單位有cc/cm2/sec、L/dm2/min；測定基材織物時，壓力50Pa，常用單位有cc/cm2/sec、L/dm2/min。
纖維的脫落量測量出纖維的投入量及無紡布的重量(單位g)，按照下式計算出纖維的脫落量及重量變化率。
纖維脫落量(g)＝纖維投入量(g)-無紡布的重量(g)重量變化率(％)＝『1-{無紡布的重量(g)÷纖維投入量(g)}』*100纖維脫落量的判定基準重量變化率5％以內(nèi)○、5％～10％△、10％以上×。
纖維屑發(fā)生量取樣40cm*40cm，對直徑在5mm以上的毛球進行統(tǒng)計。
纖維屑發(fā)生量的判定基準5個以內(nèi)○、5個～10個△、10個以上×。
織物的受熱收縮取樣40cm*40cm，經(jīng)向、緯向固定長20cm做好標記，試驗片經(jīng)向垂直吊掛于熱風干燥機中，以200℃*15分的條件試驗，再測量試驗后經(jīng)向、緯向的長度，利用下式算出受熱收縮率。
受熱收縮率(％)＝『1-(A÷20)』*100其中，A實驗后長度單位cm過濾材料的受熱收縮取樣30cm*5cm，經(jīng)向固定長20cm做好標記，放入烘箱，以190℃*1小時*1.0kg荷重的條件試驗，再測量實驗后經(jīng)向的長度，利用下式算出受熱收縮率。
受熱收縮率(％)＝『1-(A÷20)』*100其中，A實驗后長度單位cm受熱收縮率的判定基準0.7％以下○、0.7％～1.2％△、1.2％以上×。
耐摩擦性試驗(耐摩擦性能提升效率)據(jù)JIS L 1096標準的8.17.3Taber法摩擦試驗基準進行試驗。取樣尺寸￠130mm、專用摩擦輪、荷重1kg，摩擦次數(shù)500次，根據(jù)試驗試片重量，依據(jù)下式來計算其重量變化率。
重量變化率(％)＝(試驗前重量-實驗后重量)÷試驗前重量*100(注)重量單位g玻璃纖維混棉產(chǎn)品，其耐摩擦性能提升效率依據(jù)下式計算。
耐摩擦性能提升效率(％)＝(有機纖維100％濾材的重量變化率÷有機纖維50％與玻璃纖維50％濾材的重量變化率)*100耐摩擦性試驗的判定基準耐摩擦性能提升效率150％以上○、125％～150％△、125以下×。
大氣塵捕集效率試驗

依據(jù)JIS B 9908標準，根據(jù)大氣塵計數(shù)法進行測定。測試設備模式圖如圖1。來自過濾材料下方的風機，以1m/min的氣流速度對過濾材料進行吸引5min后。利用該設備的計數(shù)器讀出過濾后大氣塵粒子(粒徑0.3～5μm)的個數(shù)以及大氣塵中粒子(粒徑0.3～5μm)個數(shù)。試驗樣品3個。
根據(jù)讀出的粒子數(shù)，按下式即可計算出過濾材料對大氣塵的捕集效率。
大氣塵捕集效率(％)＝『1-(B÷A)』*100其中，A大氣塵粒子數(shù)B過濾后大氣塵粒子數(shù)大氣塵捕集效率的判定基準粒徑1um以下粉塵的捕集效率達到50％以上○、45％～50％△、45％以下×。
粉塵捕集性能試驗依據(jù)標準VDI 3926試驗。圖2是測試設備模式圖。該設備模擬實機運轉時的重復清灰后，過濾材料對粉塵的捕集效果。
該試驗的程序為初期30次(過濾材料表面形成粉塵層)→老化10000次(過濾材料的劣化)→最后30次(過濾材料性能的安定)具體試驗過程是這樣的，試驗粉塵(型號PURALNF)由供塵部供給濃度為5g/m3的粉塵，粉塵以2m/min的流速工作，在風機的作用下，粉塵不斷附積在耐熱性過濾材料的表面形成粉塵層(也稱作蛋糕層)，隨著粉塵的不斷供給，過濾材料兩側的壓差不斷提高，當壓差達到1000Pa時，脈沖氣流(0.5MPa)從過濾材料的非過濾面進行沖擊，過濾面的粉塵由于受到外來沖擊，粉塵層掉落，過濾材料兩側壓差降低，一次捕塵、清灰周期完成。清灰后的過濾材料繼續(xù)捕集粉塵，循環(huán)工作。
過濾材料對粉塵的捕集及清灰過程中，粒徑極細的極少一部分粉塵穿透過濾材料而進入非過濾面，這一部分穿透粉塵被絕對濾布截獲。正是利用粉塵的供給量及穿透量按照下式來計算捕集效率。
捕集效率(％)＝(粉塵供給量-粉塵穿透量)/粉塵的供給量*100(注)粉塵供給量、粉塵穿透量的單位g捕集性能試驗的判定基準最后30次的捕集效率在99.9900％以上○、99.9400％～99.9900％△、99.9400％以下×。
綜合判定耐熱性過濾材料性能的綜合判定基準是纖維的脫落量、纖維屑的發(fā)生量、大氣塵捕集效率、粉塵捕集效率(最后30次)這些項目的判定全部為○的耐熱性過濾材料則為○、性能判定△3個以下或×2個以下的耐熱性過濾材料則為△、性能判定△3個以上或×2個以上的耐熱性過濾材料則為×。
實施例1首先，選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5μm)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(日本東麗株式會社生產(chǎn)的“特康”牌)，先紡成7s/1、20s/1的單紗，再將20s/1的單紗紡成20s/2股線(總纖度600dtex)。其中20s/2股線用作經(jīng)紗，7s/1單紗用作緯紗，通過平織方式織成經(jīng)密為28根/2.54cm、緯密為18根/2.54cm的PPS基材織物。該基材織物的透氣度，據(jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為1400L/dm2.min。
然后，選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5μm)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(日本東麗株式會社生產(chǎn)的“特康”牌)50％，長度50mm、纖度0.75dtex(纖維直徑6μm)的無卷曲玻璃纖維45％、長度為25.4mm、纖度2.3dtex(纖維直徑10μm)、卷曲度5個/25mm的玻璃纖維5％，通過開棉、梳棉加工，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到平方米克重分別為210g/m2、215g/m2的兩種纖維網(wǎng)無紡布。
接著，將基材織物置于上述得到的無紡布(過濾層)中間，通過針刺工藝使基材織物與纖維網(wǎng)無紡布交絡加工，得到平方米克重為678g/m2、總針刺密度為300根/cm2的耐熱性過濾材料。同時，這個加工成的耐熱性過濾材料，由于針刺后的收縮，平方米克重與理論值比較有增大的趨勢。
最后，對上述的耐熱性過濾材料的氣流流入面，利用噴火的方式對其進行燒毛處理、熱軋?zhí)幚恚尣糠掷w維熔著，得到平方米克重為683g/m2、厚度為3.4mm、透氣量為23.3cc/cm2/sec的耐熱性過濾材料。得到的過濾材料的性能結果匯總在表一中。得到的耐熱性過濾材料還可以進一步制得過濾器。
實施例2首先，選用芳砜綸纖維(或聚四氟乙烯纖維、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和/或玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維中的至少一種，且無機纖維至少具有1.0個/25mm以上的卷曲度)制成基材織物。該基材織物的透氣度，據(jù)JIS L1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
然后，選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5μm)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(或聚四氟乙烯纖維、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)30％(或70％)，長度50mm、纖度0.75dtex(纖維直徑6μm)的無卷曲玻璃纖維55％(或25％)、長度為25.4mm、纖度2.3dtex(纖維直徑10μm)、卷曲度1～5個/25mm的玻璃纖維(或玄武巖纖維、碳纖維)15％(或5％)，通過開棉、梳棉加工，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到纖維網(wǎng)無紡布。
接著，將基材織物置于上述得到的無紡布兩層(過濾層)中間，通過針刺工藝使基材織物與纖維網(wǎng)無紡布交絡加工，得到耐熱性過濾材料。最后，對上述的耐熱性過濾材料的氣流流入面，利用噴火的方式對其進行燒毛處理、熱軋?zhí)幚?，讓部分纖維熔著，得到透氣量為23.3cc/cm2/sec的耐熱性過濾材料。得到的耐熱性過濾材料還可以進一步制得過濾器。
比較例1選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5um)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(東麗生產(chǎn)的“特康”)75％，長度50mm、纖度0.75dtex(纖維直徑6um)的無卷曲玻璃纖維25％，通過開棉、梳棉，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到平方米克重分別為205g/m2、210g/m2的兩種纖維網(wǎng)無紡布。
接下來按照實施例1相同的方法生產(chǎn)出耐熱性過濾材料。該材料的平方米克重為630g/m2、厚度為3.3mm、透氣量為28.2cc/cm2/sec。
該過濾材料的性能結果匯總在表一中。
比較例2選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5um)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(東麗生產(chǎn)的“特康”)，通過開棉、梳棉工藝加工，再針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到平方米克重為203g/m2、200g/m2的兩種纖維網(wǎng)無紡布。
接下來按照實施例1相同的方法生產(chǎn)出耐熱性過濾材料。該材料的平方米克重為579g/m2、厚度為2.8mm、透氣量為29.6cc/cm2/sec。
該過濾材料材料的性能結果匯總在表一中。
比較例3選用纖度為2.2dtex(異型斷面)、長度為55mm、卷曲數(shù)為10.0個/25mm的聚酰亞胺短纖維(P84)，通過開棉、梳棉工藝加工，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，可得到平方米克重為207g/m2、204g/m2的兩種纖維網(wǎng)無紡布。
再按照實施例1相同的方法生產(chǎn)出耐熱性過濾材料。該過濾材料的平方米克重為633g/m2、厚度為3.2mm、透氣量為22.6cc/cm2/sec。
該過濾材料的性能結果匯總在表一中。
比較例4選用纖度為2.2dtex(直徑為14.2um)、長度40mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的間位芳香族聚酰胺短纖維(杜邦生產(chǎn)的“Nomex”)50％，長度50mm、纖度0.75dtex(纖維直徑6um)的無卷曲玻璃纖維45％、長度為25.4mm、纖度2.3dtex(纖維直徑10um)、卷曲數(shù)5個/25mm的玻璃纖維5％，通過開棉、梳棉加工，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到平方米克重分別為209g/m2、201g/m2的兩種纖維網(wǎng)無紡布。
再按照實施例1相同的方法生產(chǎn)出耐熱性過濾材料。該過濾材料的平方米克重為601g/m2、厚度為3.4mm、透氣量為21.4cc/cm2/sec。
該過濾材料的性能結果匯總在表一中。
比較例5選用纖度為2.2dtex(直徑為14.5um)、長度51mm、卷曲數(shù)12.3個/25mm的PPS短纖維(東麗生產(chǎn)的“特康”)20％，長度50mm、纖度0.75dtex(纖維直徑6um)的無卷曲玻璃纖維80％，通過開棉、梳棉工藝加工，再以針刺密度為40根/cm2的針刺工藝加工，得到的纖維網(wǎng)不完全具備無紡布的形態(tài)。試驗失敗。
以上比較例所得的過濾材料的性能結果匯總在表一中。
表一

從表一的評價結果可以看出，實施例1的耐熱性過濾材料，過濾性能的各個項目的判定結果都是“○”。與比較例1～3的耐熱性過濾材料相比較，在濾氈制造時，由于抑制了纖維脫落量及纖維屑的發(fā)生量，所以各工藝的加工性優(yōu)良、大氣塵捕集效率、粉塵捕集效率高。同時玻璃纖維的加入，由于玻璃纖維在實機使用溫度下，其本身收縮性微小，所以得到的過濾材料的受熱收縮性大幅降低，明顯優(yōu)于比較品。還有，由于細旦玻璃纖維(卷曲玻璃纖維)的加入，纖維與纖維間的空隙降低及絡合性提高，使得過濾材料的耐氣流沖擊力(即耐摩擦性)提升。比較例1～4的大氣塵捕集效率及粉塵捕集性能偏低的原因分析，由于細旦玻璃纖維的配合比例低，或者是細旦玻璃纖維的混棉不充分，使得過濾材料的表面過濾不充分，致粉塵層集結的蛋糕層不易形成，過濾材料實機使用時，隨著時間的推移，最終導致粉塵逐漸向過濾材料的非過濾面滲透，使得過濾材料對粉塵的捕集效率降低、受熱收縮偏大、耐粉塵沖擊性降低。
本發(fā)明的耐熱性過濾材料，除了用于垃圾燒卻、燃煤鍋爐以及金屬熔礦爐所排出的高溫含塵氣體的高捕集以外，還可以用于其他領域，如凈化用材料、保溫材等。
權利要求
1.一種耐熱性過濾材料，其特征是由基材及與基材復合的過濾層所構成，基材由無機纖維和/或耐熱性有機纖維形成，至少有一層過濾層同時含有無機纖維和耐熱性有機纖維，并且過濾層的無機纖維采用細旦纖維，其直徑小于耐熱性有機纖維的直徑。
2.根據(jù)權利要求1所述耐熱性過濾材料，其特征是同時含有無機纖維及耐熱性有機纖維的過濾層中，無機纖維與耐熱性有機纖維的用量為無機纖維25～75％重量份，耐熱性有機纖維75～25％重量份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述耐熱性過濾材料，其特征是構成基材或過濾層的無機纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、碳纖維中的至少一種，且無機纖維至少具有1.0個/25mm以上的卷曲度。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的耐熱性過濾材料，其特征是構成基材或過濾層的耐熱性有機纖維可以是聚亞苯基硫醚纖維、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)權利要求3所述的耐熱性過濾材料，其特征是構成基材或過濾層的耐熱性有機纖維可以是聚亞苯基硫醚纖維、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。
6.根據(jù)權利要求1或2所述耐熱性過濾材料，其特征在于基材的透氣量，據(jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
7.根據(jù)權利要求3所述耐熱性過濾材料，其特征在于基材的透氣量，據(jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
8.根據(jù)權利要求4所述耐熱性過濾材料，其特征在于基材的透氣量，據(jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
9.根據(jù)權利要求5所述耐熱性過濾材料，其特征在于基材的透氣量，據(jù)JIS L 1096標準的8.27.1A法，壓力50Pa，進行測試，數(shù)值為700～2000L/dm2.min。
10.一種權利要求1所述的耐熱性過濾材料在制造過濾器中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐熱性過濾材料及用途，耐熱性過濾材料由基材及與基材復合的過濾層所構成，基材由無機纖維和/或耐熱性有機纖維所形成，至少有一層過濾層同時含有無機纖維和耐熱性有機纖維，并且無機纖維的直徑小于耐熱性有機纖維的直徑。用途包括耐熱性過濾材料在制造過濾器中的應用。本發(fā)明的耐熱性過濾材料，構成無紡布的無機纖維和耐熱性有機纖維的絡合性非常好，具有更高的粉塵捕集效率、有更佳的對粉塵氣流耐沖擊、對清灰時脈沖壓力的抗沖擊能力，有更優(yōu)秀的耐摩擦性能、耐受熱收縮等性能。
文檔編號B01D39/14GK101032674SQ20061003880
公開日2007年9月12日 申請日期2006年3月8日 優(yōu)先權日2006年3月8日
發(fā)明者蘭春燕, 早川敏弘, 李星 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司