一种高效制备金属纤维滤毡的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高效制备金属纤维滤毡的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，铺制纤维网并叠配出滤毡坯料；步骤2，将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度降低至在3～10mm之间；步骤3，将步骤2中处理过的坯料，按一定方式缠绕在支撑架的卷筒(1)上；步骤4，将步骤3中卷绕处理好的坯料连同支撑架一同放进真空烧结炉的炉盘上，排列整齐，并在每卷坯料之间留有约通风道；步骤5，烧结；步骤6，将步骤5得到的滤毡半成品利用压延机进行平整处理即得到金属纤维滤毡。解决了现有技术中存在的生产效率低及烧结的滤毡柔韧性差的问题。
【专利说明】一种高效制备金属纤维滤毡的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料加工制造【技术领域】，具体涉及一种高效制备金属纤维滤毡的方 法。
【背景技术】
[0002] 金属纤维滤毡是由金属纤维经过无纺铺制、配毡和高温烧结等工艺而制备的一种 高效过滤材料。该材料具有渗透性能好、纳污量高、强度高、过滤精度易控、可折叠、可再生、 寿命长等特殊性能，被广泛应用于过滤、分离、消音、布气、催化、热交换等工艺中。近几年， 随着金属纤维滤毡在高温烟气除尘及汽车尾气净化两个新领域的推广应用，国内外市场对 金属纤维滤毡的需求在逐年快速增加。为提高产能，大多数厂家选择购买真空烧结炉的方 法，但是这种方法将给这些厂家带来巨大的资金压力。
[0003] 金属纤维滤毡传统烧结方法是加压烧结，所谓加压烧结就是将一张一张的滤毡坯 料叠放进真空烧结炉中，上面进行加压配重，经过数小时高温烧结后，得到金属纤维滤毡。 这种方法，按照国内制造的大规格真空烧结炉计算，每炉次烧结量最多为80?100m 2,每炉 次所用时间约为20h，效率较低，已严重阻碍金属纤维滤毡行业的发展。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种高效制备金属纤维滤毡的方法，解决了现有技术中存在 的生产效率低及烧结的滤毡柔韧性差的问题。
[0005] 发明所采用的技术方案是，一种高效制备金属纤维滤毡的方法，具体按照以下步 骤实施：
[0006] 步骤1，铺制纤维网并叠配出滤毡坯料；
[0007] 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度降低 至在3?IOmm之间；
[0008] 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，按一定方式缠绕在支撑架的卷筒上；
[0009] 步骤4,将步骤3中卷绕处理好的坯料连同支撑架一同放进真空烧结炉的炉盘上， 排列整齐，并在每卷坯料之间留有约通风道；
[0010] 步骤5,烧结；
[0011] 步骤6,将步骤5得到的滤毡半成品利用压延机进行平整处理即得到金属纤维滤 毡。
[0012] 本发明的特点还在于，
[0013] 其中，步骤1具体按照以下步骤实施：采用气流法或其他方法铺制出宽度为500? 800mm的纤维网，再按照不同规格滤毡配方，叠配出宽度为500?800mm的滤毡坯料。
[0014] 其中，步骤3具体按照以下步骤实施：将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑架的 卷筒上，缠绕过程中，防止坯料折叠，缠绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，隔离层为经 过特殊工艺处理的铁铬铝金属网；完成缠绕的坯料直径不大于隔板的直径；然后在最外层 包裹两层保护层，即完成坯料的卷绕处理；保护层是材质与所烧结的滤毡相同但是精度较 要生产的滤毡要高，且表面喷涂有耐高温涂料。
[0015] 其中，支撑架包括底座和垂直固定在底座上的卷筒，卷筒为圆柱形，其侧壁上设置 有通气孔，卷筒的下部设置有隔板，隔板与底座平行；隔板上也设置有通气孔。
[0016] 其中，步骤5具体按照以下步骤实施：将步骤4中放置有坯料的炉盘放进真空烧结 炉中，开始对坯料进行烧结，烧结温度为1100?1200°c，保温时间为3?5h ;在烧结完成 后，坯料随炉冷却，当温度降至900?1000°C时，向炉内填充高纯惰性气体，惰性气体为氩 气，并进行强制冷却；当炉温低于60°C时，从炉盘上取下烧结好的坯料，剥去保护层，并将 隔离层与烧结的滤毡分离后得到滤毡半成品。
[0017] 本发明的有益效果是，
[0018] 1.本方法可以把烧结炉得均温区充分利用起来，每炉的烧结量约为传统方法的 2?3倍。
[0019] 2.由于物料之间设置了风道，加上支撑架圆筒及隔板上都设置了散热孔，热量可 以很快从散热区散发出来，因此本方法冷却速度要比传统方法快3?5小时。
[0020] 3.此方法具有升、降温快的特点，滤毡在700?900°C敏化温度区间停留的时间很 短，晶粒间几乎无第三相析出，因此此方法制备的滤毡柔韧性明显优于传统方法制备的滤 毡。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是本发明方法中采用的支撑架的结构示意图；
[0022] 图2是本发明方法中采用的支撑架的俯视图。
[0023] 图中，1.卷筒，2.坯料，3.保护层，4.底座，5.隔板。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025] -种高效烧结金属纤维滤毡的方法，具体按照以下步骤实施：
[0026] 步骤1，采用气流法或其他方法铺制出500?800_宽度的纤网，该纤网材质一般 为316L、铁铬铝、哈氏合金等，再根据不同规格的滤毡配方，叠配出宽为500?800mm的滤毡 坯料。
[0027] 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度为 3?IOmm之间。
[0028] 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑架的卷筒1上。缠绕过程中，防止坯 料折叠，缠绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，该隔离层为经过特殊工艺处理的铁铬铝 金属网。坯料缠绕结束后，在最外层包裹两层保护层。保护层也是一种滤毡，其材质与所烧 结的滤毡相同，但是其精度要高于所烧结的滤毡，另外保护层的表面还喷涂了一层特殊的 耐高温涂料，确保保护层既能起到保护作用，还不会与所烧结的滤毡发生冶金结合。
[0029] 支撑架的结构为，包括底座4和垂直固定在底座上的卷筒1，卷筒1为圆柱形，其侧 壁上设置有通气孔，卷筒1的下部设置有隔板5,隔板5与底座平行；隔板5上也设置有通 气孔。
[0030] 步骤4,将按照步骤3中处理好的坯料连同支撑架放进真空烧结炉炉盘上，排列整 齐，并留有通风道，通风道宽度为50?80mm。
[0031] 步骤5,烧结，将按步骤4中放置的坯料放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为 1100?1200°C，保温时间为3?5h。烧结完成后，物料随炉冷却，当温度降至900?1000°C 时，向炉内填充高纯（纯度大于99. 999% )惰性气体（一般为氩气），并启动风机进行强制 冷却，当炉温低于60°C时，从炉盘上取下物料，剥去保护层和隔离层就得到滤毡。
[0032] 步骤6,将步骤5得到的滤毡经过压延机进行平整处理，得到金属纤维滤毡。
[0033] 步骤1中纤网的最大宽度要受到支撑架高度的限制，而支撑架的高度又依据烧结 炉炉膛均温区的高度而定。纤网的长度没有特别限制，只要整个缠绕工作结束后，坯料及保 护层没有超出支撑架隔板的边沿就行。
[0034] 步骤2中滚压处理目的是使烧结时纤维间有更多的搭接点，进而能提高滤毡的强 度。
[0035] 步骤3中支撑架是用310S材质制作的一个装载坯料的架子，其中间是圆筒，下边 是底座，底座上面约IOOmm处是隔板。卷筒直径为Φ150_，是由2_厚的冲孔板卷圆后，焊 接而成，上面均匀分布有Φ5mm的通气孔，通气孔之间的孔距约为5mm，隔板是一个套在卷 筒上的圆环冲孔板，圆环的外径为Φ250?300mm，二者通过焊接连接，其上面通气孔的孔 径和孔距与卷筒上的一致。
[0036] 隔板5把支撑架分隔为两个区域，上部是装料区，下部为散热区。底座是一个5? IOmm厚的圆形钢板，直径为Φ 250?300mm，与卷筒通过焊接连接。另外，隔板及底座与圆 筒的焊缝都位于散热区。
[0037] 步骤4中留有通风道是为了在烧结后采用高温气淬为物料冷却降温时风能从物 料的四周通过，从而加快冷却速度。
[0038] 步骤5中保护层是为了减小炉膛氛围对滤毡的影响，增加保护层后，滤毡的色泽 明显比不加保护层时的滤毡要好。
[0039] 在步骤6中说述的平整处理是在步进式油压机上完成的，其目的是降低厚度来提 高精度，平整后厚度偏差能控制在±0. 〇2mm内，完全可以满足客户要求。
[0040] 实施例1
[0041] 一种高效烧结金属纤维滤毡的方法，具体实施步骤如下：
[0042] 步骤1，采用气流法或其他方法铺制出500mm宽度的纤网，再根据不同规格的滤毡 配方，叠配出宽为500mm的滤毡坯料。
[0043] 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度为 3mm 〇
[0044] 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑体的卷筒1上。缠绕过程中，防止坯 料折叠，缠绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，该隔离层为经过特殊工艺处理的铁铬铝 金属网。坯料缠绕结束后，在最外层包裹两层保护层。保护层也是一种滤毡，其材质与所烧 结的滤毡相同，但是其精度要高于所烧结的滤毡，另外保护层的表面还喷涂了一层特殊的 耐高温涂料，确保保护层既能起到保护作用，还不会与所烧结的滤毡发生冶金结合。
[0045] 支撑体的结构为，包括底座4和垂直固定在底座上的卷筒1，卷筒1为圆柱形，其侧 壁上设置有通气孔，卷筒1的下部设置有隔板5,隔板5与底座平行；隔板5上也设置有通 气孔。
[0046] 步骤4,将按照步骤3中处理好的坯料连同支撑体放进真空烧结炉炉盘上，排列整 齐，并留有通风道，通风道宽度为50mm。
[0047] 步骤5,烧结，将按步骤4中放置的坯料放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为 IKKTC，保温时间为3h。烧结完成后，物料随炉冷却，当温度降至900°C时，向炉内填充高纯 (纯度大于99. 999% )惰性气体（一般为氩气），并启动风机进行强制冷却。当炉温低于 60°C时，从炉盘上取下物料，剥去保护层和隔离层就得到滤毡。
[0048] 步骤6,将步骤5得到的滤毡经过压延机进行平整处理，得到金属纤维滤毡。
[0049] 实施例2
[0050] -种高效烧结金属纤维滤毡的方法，具体实施步骤如下：
[0051] 步骤1，采用气流法或其他方法铺制出800mm宽度的纤网，再根据不同规格的滤毡 配方，叠配出宽为800mm的滤毡坯料。
[0052] 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度为 IOmm0
[0053] 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑体的卷筒1上。缠绕过程中，防止坯 料折叠，缠绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，该隔离层为经过特殊工艺处理的铁铬铝 金属网。坯料缠绕结束后，在最外层包裹两层保护层。保护层也是一种滤毡，其材质与所烧 结的滤毡相同，但是其精度要高于所烧结的滤毡，另外保护层的表面还喷涂了一层特殊的 耐高温涂料，确保保护层既能起到保护作用，还不会与所烧结的滤毡发生冶金结合。
[0054] 支撑体的结构为，包括底座4和垂直固定在底座上的卷筒1，卷筒1为圆柱形，其侧 壁上设置有通气孔，卷筒1的下部设置有隔板5,隔板5与底座平行；隔板5上也设置有通 气孔。
[0055] 步骤4,将按照步骤3中处理好的坯料连同支撑体放进真空烧结炉炉盘上，排列整 齐，并留有通风道，通风道宽度为80mm。
[0056] 步骤5,烧结，将按步骤4中放置的坯料放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为 1200°C，保温时间为5h。烧结完成后，物料随炉冷却，当温度降至KKKTC时，向炉内填充高 纯（纯度大于99. 999% )惰性气体（一般为氩气），并启动风机进行强制冷却。当炉温低 于60°C时，从炉盘上取下物料，剥去保护层和隔离层就得到滤毡。
[0057] 步骤6,将步骤5得到的滤毡经过压延机进行平整处理，得到金属纤维滤毡。
[0058] 实施例3
[0059] -种高效烧结金属纤维滤毡的方法，具体实施步骤如下：
[0060] 步骤1，采用气流法或其他方法铺制出600_宽度的纤网，再根据不同规格的滤毡 配方，叠配出宽为600mm的滤毯述料。
[0061] 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度为 6mm 〇
[0062] 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑体的卷筒1上。缠绕过程中，防止坯 料折叠，缠绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，该隔离层为经过特殊工艺处理的铁铬铝 金属网。坯料缠绕结束后，在最外层包裹两层保护层。保护层也是一种滤毡，其材质与所烧 结的滤毡相同，但是其精度要高于所烧结的滤毡，另外保护层的表面还喷涂了一层特殊的 耐高温涂料，确保保护层既能起到保护作用，还不会与所烧结的滤毡发生冶金结合。
[0063] 支撑体的结构为，包括底座4和垂直固定在底座上的卷筒1，卷筒1为圆柱形，其侧 壁上设置有通气孔，卷筒1的下部设置有隔板5,隔板5与底座平行；隔板5上也设置有通 气孔。
[0064] 步骤4,将按照步骤3中处理好的坯料连同支撑体放进真空烧结炉炉盘上，排列整 齐，并留有通风道，通风道宽度为60mm。
[0065] 步骤5,烧结，将按步骤4中放置的坯料放进真空烧结炉中烧结，烧结温度为 1150°C，保温时间为4h。烧结完成后，物料随炉冷却，当温度降至950°C时，向炉内填充高纯 (纯度大于99. 999% )惰性气体（一般为氩气），并启动风机进行强制冷却。当炉温低于 60°C时，从炉盘上取下物料，剥去保护层和隔离层就得到滤毡。
[0066] 步骤6,将步骤5得到的滤毡经过压延机进行平整处理，得到金属纤维滤毡。
[0067] 利用本发明的方法进行NTFiro型号纤维毡的生产制备，与传统方法制备的纤维 毡相比，两者的性能对比如表1所示，
[0068] 表1传统方法和本发明方法制备的纤维毡的性能对比
【权利要求】
1. 一种高效制备金属纤维滤毡的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施： 步骤1，铺制纤维网并叠配出滤毡坯料； 步骤2,将步骤1中制备的滤毡坯料经压延机进行滚压处理，使得该坯料厚度降低至在 3?10mm之间； 步骤3,将步骤2中处理过的坯料，按一定方式缠绕在支撑架的卷筒（1)上； 步骤4,将步骤3中卷绕处理好的坯料连同支撑架一同放进真空烧结炉的炉盘上，排列 整齐，并在每卷坯料之间留有约通风道； 步骤5,烧结； 步骤6,将步骤5得到的滤毡半成品利用压延机进行平整处理即得到金属纤维滤毡。
2. 根据权利要求1所述的高效制备金属纤维滤毡的方法，其特征在于，所述的步骤1具 体按照以下步骤实施： 采用气流法或其他方法铺制出宽度为500?800_的纤维网，再按照不同规格滤毡配 方，叠配出宽度为500?800mm的滤毡坯料。
3. 根据权利要求2所述的高效制备金属纤维滤毡的方法，其特征在于，所述的步骤3具 体按照以下步骤实施： 将步骤2中处理过的坯料，缠绕在支撑架的卷筒（1)上，缠绕过程中，防止坯料折叠，缠 绕时，通过隔离层将每层坯料之间隔开，所述的隔离层为经过特殊工艺处理的铁铬铝金属 网；完成缠绕的坯料直径不大于隔板（5)的直径； 然后在最外层包裹两层保护层（3)，即完成坯料的卷绕处理； 所述的保护层（3)是材质与所烧结的滤毡相同但是精度较要生产的滤毡要高，且表面 嗔涂有耐1?温涂料。
4. 根据权利要求3所述的高效制备金属纤维滤毡的方法，其特征在于，所述的支撑架， 其特征在于，包括底座（4)和垂直固定在底座上的卷筒（1)，所述的卷筒（1)为圆柱形，其侧 壁上设置有通气孔，所述的卷筒（1)的下部设置有隔板（5)，所述的隔板（5)与底座平行； 所述的隔板（5)上也设置有通气孔。
5. 根据权利要求4所述的高效制备金属纤维滤毡的方法，其特征在于，所述的步骤5具 体按照以下步骤实施： 将步骤4中放置有坯料的炉盘放进真空烧结炉中，开始对坯料进行烧结，烧结温度为 1100?1200°C，保温时间为3?5h ; 在烧结完成后，坯料随炉冷却，当温度降至900?1000°C时，向炉内填充高纯惰性气 体，所述的惰性气体为氩气，并进行强制冷却； 当炉温低于60°C时，从炉盘上取下烧结好的坯料，剥去保护层（3)，并将隔离层与烧结 的滤毡分离后得到滤毡半成品。
【文档编号】B22F3/11GK104226998SQ201410412266
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】许佩敏, 李秀波, 石丹, 郭亮, 呼伟, 白文峰, 左彩霞 申请人:西安菲尔特金属过滤材料有限公司