一种梯度滤料的制备方法与流程

1.本发明涉及滤料技术领域，特别是指一种梯度滤料的制备方法。


背景技术：

2.布袋除尘器相对于电除尘，不受粉尘粒径大小、荷电情况等限制，已在燃煤电厂、水泥、钢铁等领域推广使用。在特殊工况条件（如粉尘浓度高达50g/nm3以上，或者风速超过1m/min等），往往存在系统阻力高、粉尘排放高等风险。为满足排放达标，且要求系统阻力低，则要求滤料具备高效低阻的特性。梯度滤料是从迎尘面到背尘面孔径逐渐变大：在迎尘面细小的微孔能与粉尘结合成蓬松多孔的粉饼层，保证了粉尘的过滤效率（高效特性）；背尘面较大的孔径保证了足够的通量，使滤料的阻力保持在较低水平（低阻特性）。因而，梯度滤料具备高效低阻的特性，被业内广泛使用。
3.现有技术中，制备梯度滤料的方式主要是以下的工艺路线：
①
采用2d的纤维做成含基布的无纺布结构，低针密复刺后，再在无纺布表层铺一层30~50g/m2的1d的细纤维，通过高针密复刺加固，最后通过后整理处理成梯度滤料；
②
采用2d的纤维做成含基布的无纺布结构，低针密复刺，同时制备30~50g/m2的静电纺丝纤维层，将静电纺丝纤维层铺在低针密复刺的无纺布结构表层，通过高针密复刺加固，最后通过后整理处理成梯度滤料。
4.现有的梯度滤料，其结构中的迎尘面的超细面层，即30~50g/m2的1d的细纤维面层需要在基材低针密复刺加固后再进行铺网，或者是单独制备30~50g/m2的静电纺丝纤维层，再进行铺网加固，一般针刺车速不超过2m/min，相对常规滤料生产，多了1~2道铺网、复刺工序，效率降低30%~50%，大幅提高了生产时间成本。与此同时，虽采用细纤维面层，但通过针刺加固过程中，针刺的孔比较大，也会增加粉尘穿透的风险，因此在排放上提升的力度幅度较小。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种梯度滤料的制备方法，制备出的梯度滤料能够兼顾提高滤料的过滤性能、降低滤料的阻力，并且该方法的生产效率高。
6.为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种梯度滤料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、采用相同线密度规格的纤维分别制备加密层、基布层和高通量层；步骤二、将所述加密层、高通量层分别铺设在所述基布层的上下两面，得到复合滤料；步骤三、对复合滤料进行一道连续的针刺复合复刺工艺；步骤四、对复合滤料进行一道水刺工艺；步骤五、通过后整理处理后得到成品。
7.所述步骤三中，针刺复合复刺工艺中的针刺密度为传统梯度滤料复刺阶段针密的1/2~3/4，传统梯度滤料复刺阶段的针刺密度为420~550针/cm2。
8.所述步骤三中，针刺复合复刺工艺中采用的钢针直径为8~20μm。
9.所述步骤四中，在复合滤料的加密层一侧设置有三道水刺头、高通量层一侧设置有两道水刺头，且水刺车速设置为8~10m/min；所述加密层一侧的水刺头的水压分别为250~330bar、300~380bar和100~200bar；所述高通量层一侧的水刺头的水压均为100~200bar。
10.所述步骤四中，水刺工艺中采用0.05~0.1μm的水针板。
11.所述步骤一中，采用的纤维的线密度规格为1.5d或2d。
12.采用上述技术方案后，本发明采用针刺加水刺的复合工艺制得梯度滤料，得益于加密层比传统梯度滤料拥有更小尺寸的孔径、高通量层比传统梯度滤料少了一个面层，使得最终的产品（也即梯度滤料）比传统梯度滤料有了更高的过滤精度、更低的滤料阻力。其中，作为迎尘面的加密层，其厚度可减小1/3~2/3、面层密度提高1/3~2/3；作为背尘面的高通量层，其只有单层面层，相比于传统梯度滤料的阻力降低了一半，大幅提高了滤料的通量。
附图说明
13.图1为本发明具体实施例的结构示意图；附图标号说明：1
‑‑‑‑
加密层；2
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基布层；3
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高通量层。
具体实施方式
14.为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
15.本发明公开了如图1所示的一种梯度滤料，包括依次层叠的加密层1、基布层2和高通量层3，加密层1、基布层2、高通量层3采用线密度规格相同的纤维，纤维的线密度规格为1.5d或2d。
16.进一步地，上述加密层1、基布层2、高通量层3通过针刺加水刺的复合工艺加固在一起。
17.进一步地，上述加密层1的材质为聚苯硫醚、聚酯、聚酯亚胺、芳纶、聚四氟乙烯、玻璃纤维中的一种或其中至少两种的组合。
18.进一步地，上述基布层2的材质为聚苯硫醚、聚酯、聚酯亚胺、芳纶、聚四氟乙烯、玻璃纤维中的一种或其中至少两种的组合。
19.进一步地，上述高通量层3的材质为聚苯硫醚、聚酯、聚酯亚胺、芳纶、聚四氟乙烯、玻璃纤维中的一种或其中至少两种的组合。
20.本发明包含一种梯度滤料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、采用相同线密度规格的纤维分别制备加密层1、基布层2和高通量层3；步骤二、将加密层1、高通量层3分别铺设在基布层2的上下两面，得到复合滤料；步骤三、对复合滤料进行一道连续的针刺复合复刺工艺；步骤四、对复合滤料进行一道水刺工艺；步骤五、通过后整理处理后得到成品。
21.上述步骤三中，针刺复合复刺工艺中的针刺密度为传统梯度滤料复刺阶段针密的
1/2~3/4，传统梯度滤料复刺阶段的针刺密度为420~550针/cm2。
22.上述步骤三中，针刺复合复刺工艺中采用的钢针直径为8~20μm，使得加密层1（即迎尘面）的孔径大幅减小，不会留下大针孔，避免粉尘直接穿透，相对于现有的梯度滤料，大幅降低了粉尘排放量，也即提高了粉尘的过滤效果。
23.上述步骤四中，在复合滤料的加密层1一侧设置三道水刺头、高通量层3一侧设置两道水刺头，水刺车速设置为8~10m/min，且各水刺头的水压设置如下表（序号代表安装顺序）：并且，上述步骤四中，水刺工艺中采用0.05~0.1μm的水针板，超细高压水针技术，在不损伤纤维的情况下，可以大幅提高纤维之间的缠结密度。
24.通过上述方案，本发明采用针刺加水刺的复合工艺制得梯度滤料，得益于加密层1比传统梯度滤料拥有更小尺寸的孔径、高通量层3比传统梯度滤料少了一个面层，使得最终的产品（也即梯度滤料）比传统梯度滤料有了更高的过滤精度、更低的滤料阻力。其中，作为迎尘面的加密层1，其厚度可减小1/3~2/3、面层密度提高1/3~2/3；作为背尘面的高通量层3，其只有单层面层，相比于传统梯度滤料的阻力降低了一半，大幅提高了滤料的通量。
25.此外，本发明工艺先进，生产效率高。在无纺布生产中，针刺复合复刺的车速一般在1~2m/min，后整理车速一般可以做到5m/min以上，所以产品的生产效率以及机台占有率取决于针刺阶段，传统梯度滤料在复合后需要再进行铺网复合，然后再经过复刺，生产效率降低2/3，大幅抬高了生产成本以及机台占用成本。本发明只需经过一道连续的针刺复合复刺工艺，再进行水刺工艺，而水刺工艺车速可达8~10m/min，大幅提高了生产效率。
26.以下，通过实验阶段的测试数据来体现本发明的技术效果：将传统的梯度滤料1和2与本案的梯度滤料进行材料对比：
①
传统的梯度滤料1的克重为570g/m2的pps滤料，纤维材料线密度都为2d，在单层复合后迎尘面表层铺上30g/m2的1d的pps纤维，并进行复刺制备而得到，其中复刺阶段的针刺密度是550针/cm2；
②
传统的梯度滤料2的克重为570g/m2的pps滤料，纤维材料线密度都为2d，在单层复合后迎尘面表层铺上30g/m2的熔喷pps纤维，并进行复刺制备而得到，其中复刺阶段的针刺密度是550针/cm2；
③
本发明的梯度滤料1为600g/m2的pps滤料，采用线密度为1.5d的pps纤维，其中复刺阶段的针刺密度是400/cm2。
27.水刺工艺采用下表所示工艺制备而成：水刺工艺采用下表所示工艺制备而成：从表2可看出，通过本发明的滤料在按国标6719进行过滤性能评估的最后30个周期看，运行阻力：本发明的梯度滤料1＜本发明的梯度滤料2＜传统的梯度滤料2＜传统的梯度滤料1，过滤效率：本发明的梯度滤料1＞本发明的梯度滤料2＞传统的梯度滤料2＞传统的梯度滤料1，表明本发明的滤料从过滤性能上评估，确实优于现在的梯度滤料工艺。
28.从表3可看出，传统的梯度滤料1与传统的梯度滤料1在生产100m布料所需时间为161.2min，而采用本发明生产的梯度滤料所需时间为65.6min，生产效率得到大幅提高。
29.从生产效率与滤料过滤性能两个维度评估，本发明相对于传统的梯度滤料工艺有显著的优势，技术效果十分明显。
30.上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。