专利名称：作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种过滤材料，尤其是一种用于烟气治理的过滤材料，同时本发明还涉及该过滤材料的制造方法，属于过滤材料的研制
背景技术：
目前，燃煤锅炉与垃圾焚烧炉烟气治理用的过滤材料主要是聚苯硫醚(PPS)针刺毡、聚四氟乙烯(PTFE)纤维针刺毡、玻璃纤维覆膜滤料。其中聚苯硫醚(PPS)针刺毡受材料性能限制，使用温度不能超过190℃，且其耐氧化性能不好，无法适应高氧环境下进行过滤，另外聚苯硫醚(PPS)本身不具有拒水性，在低温运行、或高湿状态下很容易造成糊袋；PTFE针刺滤料具有拒水性好，耐氧化等优点，但其价格昂贵，对后处理设备要求很高，不适合一般企业使用；玻璃纤维覆膜滤料的基材为玻璃纤维，因此耐折、耐磨以及耐高风速性能上存在较大缺陷，而且运行过程中如果有油滴等附着很容易导致滤袋失效。
检索发现，申请号为CN98114419.5、名称为《多功能玻璃纤维复合滤料及其制造方法》的发明专利公开的滤料以玻璃纤维为主要原料，加入适量的诺梅克斯纤维或者是碳纤维，经基布织造、面纱制造、针刺成毡和后整理等工序制成。针刺成毡后，在处理剂中进行浸轧处理和烘干，再经热压，使其表面形成一种有机膜。这样制成的滤料虽耐高温、耐腐蚀、耐磨、抗折等性能有所提高，但由于有机膜厚度很薄，因此作用有限，其成品性能与聚四氟乙烯(PTFE)纤维针刺毡相比，仍有较大差距。
另外，申请号为2005100465476的中国发明专利申请公开了一种复合纤维高温过滤材料制造方法，其中公开了以聚四氟乙烯纤维同其它高温纤维并捻或混纺制成的高温过滤材料。由于聚四氟乙烯纤维的纺织性能较差，因此工艺难度大，对设备的要求高。
发明内容
本发明的目的在于针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料，该过滤材料应当具有与纯聚四氟乙烯(PTFE)纤维针刺毡过滤材料相当的性能，拒水、清灰以及抗氧化性能好，成本经济，便于制造。同时本发明还给出其切实可行的制造方法。
为了达到以上目的，本发明作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料包括基布、纤维面层，所述纤维面层的纤维针刺穿插在基布中，构成基础毡，此外还包括聚四氟乙烯纤维覆盖层，所述聚四氟乙烯纤维覆盖层的纤维针刺穿插在基础毡中，构成滤料毡，所述覆盖层表面为轧光层。
以上氟纤维高温过滤材料的进一步改进是，所述基布、纤维面层，以及覆盖层纤维表面附着有含氟浸渍层。
本发明作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料制造方法包括以下基本步骤1)、准备基布——将所选纤维纺纱织造成基布；2)、制备面层——将所选纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成纤维面层；3)、针刺成毡——将纤维面层与基布叠放，通过针刺形成基础毡；4)、制备覆盖层——将聚四氟乙烯纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成覆盖层；
5)、二次针刺——将覆盖层与基础毡叠放，通过针刺形成滤料毡；6)、热轧定型——对滤料毡加热加压，使覆盖层表面形成轧光层，调整毡厚、密度、平整度，同时也使PTFE覆盖层纤维与基础毡结合更为紧密。
必要时，还可以增加以下后处理工艺步骤7)、配制含氟乳液——按体积百分比将聚四氟乙烯乳液30-40％。A-151 20-30％；硅烷0.3-1％，丙烯酸酯乳液5-15％，防水剂10-20％，其余为水，混合配制成含氟乳液；8)、浸渍处理——将轧光后的滤料毡浸渍在含氟乳液中，使纤维表面被乳液充分包裹；9)、焙烘固化——将浸渍后的滤料毡预烘、焙烘固化，预烘温度控制在95℃-105℃，时间控制在5-10分钟，焙烘温度控制在200℃-220℃，时间控制在5-10分钟。
本发明的方法可以沿用无纺制毡设备，另配适于氟纤维纺织、加捻的设备，工艺切实可行，制成的高温过滤材料由于表面覆盖有氟纤维，或加上以聚四氟乙烯为主的处理剂的处理，因此表现出与PTFE纤维针刺毡相近的拒水、清灰以及抗氧化、抗腐蚀等各种特性，而成本比PTFE纤维针刺毡明显降低，尤其是覆盖层经热轧处理后形成的表面轧光层，不仅使针刺毡厚度、平整度得到调整，而且提高了表面的密度和光洁度，进一步提高了拒水、清灰性能，有利于保证过滤性能，延长使用寿命。
在此基础上，经过含氟乳液浸渍处理的本发明高温过滤材料进一步改善了包括基布在内的纤维性能，从而使其耐磨、耐温、耐腐蚀、耐水解、耐氧化等各方面的性能都更接近PTFE纤维针刺毡过滤材料，十分适合作为燃煤锅炉尾气与垃圾焚烧炉尾气等袋式除尘设备迎尘面的过滤材料。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一本实施例作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料通过以下步骤制成1)、准备基布——将PPS纤维纺纱织造成基布(也可以采用PPS与PTFE长丝混纺或混织的结构，或纯PTFE长丝基布)；2)、制备面层——将PPS纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成纤维面层；3)、针刺成毡——以纤维面层+基布+纤维面层的方式叠放，通过针刺机形成所需强度和密度的基础毡；4’)、准备覆盖层纤维——将聚四氟乙烯纤维喷洒抗静电剂溶液，这样可以消除静电，有利于在后续工序中提高纤网的抱合力，减少铺网时断网等；抗静电剂用如下体积百分比的组分均匀混合配制
4)、制备覆盖层——将喷洒过抗静电剂的聚四氟乙烯纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成覆盖层；5)、二次针刺——以覆盖层+基础毡(覆盖层一般在应尘面，背面可以不加覆盖层，所以是否考虑将此处进行修改)的形式叠放，通过针刺机形成所需强度和密度的滤料毡；6)、热轧定型——对滤料毡加热加压，温度调整到230-280℃，压力调整到2-5.2Mpa，使覆盖层表面形成轧光层，达到调整毡厚、密度、平整度的目的，同时也使PTFE纤维与基础毡结合的更为紧密。
必要时可以增加以下后处理步骤7)、配制含氟乳液——用如下体积百分比的组分均匀混合配制
8)、浸渍处理——将轧光后的滤料毡浸渍在含氟乳液中，使纤维表面被乳液充分包裹；9)、焙烘固化——将浸渍后的滤料毡预烘、焙烘固化，预烘温度控制在90℃-105℃，时间控制在5-10分钟，焙烘温度控制在200℃-220℃，时间控制在5-10分钟；10)、高温定型——焙烘固化后，再加温度到200℃-220℃，进行拉幅热定型，时间5-10分钟，这样可以提高滤料高温下尺寸的稳定性。
这样制成作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料中，上、下两层纤维面层夹在基布外，纤维面层的纤维针刺穿插在基布中，构成基础毡，两层聚四氟乙烯纤维覆盖层分别覆盖在基础毡的两面(或者聚四氟乙烯纤维覆盖层覆盖在基础毡的迎尘面)，聚四氟乙烯纤维针刺穿插在基础毡中，构成滤料毡，覆盖层表面为轧光层。
在使用过程中，最先侵害是迎尘面，腐蚀、结露、磨损等侵害都主要发生在迎尘面，所以迎尘面的好坏很大程度上决定了产品的使用寿命。对比实验表明，本实施例作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料耐磨、耐温、耐腐蚀、耐水解、耐氧化、使用寿命等各方面的性能都与目前最优的纯PTFE纤维制品相当，而成本和制造工艺都与纯PPS纤维接近，已列为国家863计划，在电厂的燃煤锅炉及垃圾焚烧发电厂推广。
实施例二本实施例作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料与实施例一基本相同，不同之处在于基布采用聚四氟乙烯纤维长丝基布或玻璃纤维与聚四氟乙烯纤维长丝混纺基布，基础毡的面层材质为聚四氟乙烯纤维与玻璃纤维、PPS纤维、P84纤维中的至少一种的混纺制品，最后经过高温定型，其它步骤相同。
对比实验表明，其性能指标接近纯PTFE制品，而且其中加入的不同纤维对产品会有不同的影响，如加入P84纤维可以提高滤料的过滤性能和耐温性能，加入PPS可以提高耐腐蚀和抗风速，耐磨的性能。
实施例三本实施例作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料与实施例一基本相同。不同之处在于基布纤维采用玻璃纤维，而后处理工艺步骤即7)、8)、9)、10)为必须步骤。对比实验表明，其各项性能指标接近纯PTFE制品。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。例如，基布和面层可采用相同材质，也可采用不同材质；既可采用单一材质，也可采用两种以上不同材质的纤维混纺而成。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料，包括基布、纤维面层，所述纤维面层的纤维针刺穿插在基布中，构成基础毡，其特征在于还包括聚四氟乙烯纤维覆盖层，所述聚四氟乙烯纤维覆盖层的纤维针刺穿插在基础毡中，构成滤料毡，所述覆盖层表面为轧光层。
2.根据权利要求1所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料，其特征在于所述基布、纤维面层，以及覆盖层纤维表面附着有含氟浸渍层。
3.根据权利要求1或2所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料，其特征在于所述基布和纤维面层采用相同材质，所述材质为聚苯硫醚纤维、玻璃纤维、P84纤维中的一种。
4.根据权利要求1或2所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料，其特征在于所述基布和纤维面层采用不同材质，所述材质为聚苯硫醚纤维、玻璃纤维、四氟乙烯纤维、P84纤维中的至少两种。
5.一种作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料制造方法，包括以下步骤1)、准备基布——将所选纤维纺纱织造成基布；2)、制备面层——将所选纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成纤维面层；3)、针刺成毡——将纤维面层与基布叠放，通过针刺形成基础毡；4)、制备覆盖层——将聚四氟乙烯纤维经过开松、梳理、凝聚、铺网，制成覆盖层；5)、二次针刺——将覆盖层与基础毡叠放，通过针刺形成滤料毡；6)、热轧定型——对滤料毡加热加压，使覆盖层表面形成轧光层，调整毡厚、密度、平整度，使覆盖层纤维与基础毡结合更为紧密。
6.根据权利要求5所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料制造方法，其特征在于还包括以下后续步骤7)、配制含氟乳液——按体积百分比将聚四氟乙烯乳液30-40％。A-15120-30％；硅烷0.3-1％，丙烯酸酯乳液5-15％，防水剂10-20％，其余为水，混合配制成含氟乳液；8)、浸渍处理——将轧光后的滤料毡浸渍在含氟乳液中，使纤维表面被乳液充分包裹；9)、焙烘固化——将浸渍后的滤料毡预烘、焙烘固化，预烘温度控制在95℃-105℃，时间控制在5-10分钟，焙烘温度控制在200℃-220℃，时间控制在5-10分钟。
7.根据权利要求5或6所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料制造方法，其特征在于所述步骤3)和4)之间，还含有步骤4’)、准备覆盖层纤维——将聚四氟乙烯纤维喷洒抗静电剂溶液。
8.根据权利要求6所述作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料制造方法，其特征在于还包括最终步骤10)、高温定型——焙烘固化后，再加温度到200℃-220℃，进行拉幅热定型，时间5-10分钟。
全文摘要
本发明涉及一种用于烟气治理的过滤材料及其制造方法，属于过滤材料的研制技术领域。本发明作为迎尘面的氟纤维高温过滤材料包括基布、纤维面层，纤维面层的纤维针刺穿插在基布中，构成基础毡，此外还包括聚四氟乙烯纤维覆盖层，聚四氟乙烯纤维覆盖的纤维针刺穿插在基础毡中，构成滤料毡，覆盖层表面为轧光层。制造步骤主要有准备基布、制备面层、针刺成毡、制备覆盖层、二次针刺、热轧定型。本发明的工艺切实可行，制成的高温过滤材料表现出与PTFE纤维针刺毡相近的拒水、清灰以及抗氧化等各种特性，而成本比PTFE纤维针刺毡明显降低，有利于保证过滤性能，延长使用寿命。
文档编号B01D39/16GK1895723SQ20061008554
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月22日 优先权日2006年6月22日
发明者夏前军, 于淼涵 申请人:南京三五二一特种装备厂