一种过滤材料及其用途
【专利摘要】本发明公开一种过滤材料及其用途，该过滤材料是由过滤层、中间织物增强层、非过滤层构成，所述过滤层及非过滤层是由平均直径在1～10μm之间的聚苯硫醚纤维构成的纤维网，所述中间织物增强层是由耐热性纤维构成的机织物，所述中间织物增强层的克重为125～135g/m2，该过滤材料的密度为0.30～0.40g/cm3。本发明的过滤材料具有捕集率高、过滤精度优异的特点。
【专利说明】一种过滤材料及其用途
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种过滤材料及其用途。
【背景技术】
[0002] 随着我国社会、经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对大气环境的 质量要求也越来越高，过滤材料的应用也越来越广泛。通过以往的研究我们发现，过滤材料 的过滤效率与其构成纤维网的纤维直径有直接的关系，使用越细纤维的滤毡其过滤性能有 越好的趋势。进一步研究表明，对于使用越细纤维的滤毡来说，滤毡的密度对滤毡的过滤性 能有着更深的影响，这也是以往研究中所忽视的地方。
[0003] 如中国公开专利CN101168112A公开了一种非过滤面层是全部采用平均直径20? 200 的粗纤维形成的纤维网，在针刺时，粗纤维带到过滤面层中，导致过滤面层中的纤 维直径变粗，孔径变大，从而导致过滤材料的捕集效率降低，更细的粉尘粒子就难于被捕集 到。
[0004] 又如中国公开专利CN101406780A公开了一种过滤面层是由含有10wt%?90wt% 平均直径为10Um以下的耐热性纤维和90wt%?10wt%平均直径为10?20ym耐热纤维混 合组成的纤维网，因为过滤面层采用粗纤维，又无相关密度限定，过滤面层捕集效率降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种捕集率高、过滤精度优异的过滤材料及其用途。
[0006] 本发明的技术解决方案如下：本发明的过滤材料是由过滤层、中间织物增强层、非 过滤层构成，所述过滤层及非过滤层是由平均直径在1?l〇Um之间的聚苯硫醚纤维构成 的纤维网，所述中间织物增强层是由耐热性纤维构成的机织物，所述中间织物增强层的克 重为125?135g/m2,该过滤材料的密度为0. 30?0. 40g/cm3。上述过滤层为由平均直径 在1?lOym之间的聚苯硫醚纤维（以下简称细纤维）构成的纤维网，过滤层使用细纤维是 为了降低过滤层孔隙的平均孔径，从而达到表层过滤的效果，提高过滤材料对粉尘的捕集 效率。如果过滤层细纤维的平均直径大于10Um的话，会导致过滤层孔径增大，从而就会降 低过滤材料的捕集效率。上述非过滤层也是由直径在1?10 之间的聚苯硫醚纤维构成 的纤维网，此非过滤层不仅起支撑作用，使用细纤维可以提高过滤材料的捕集效率，起到对 粉尘进行二次过滤的作用。中间织物增强层的克重必须控制在125?135g/m2之间，如果 中间织物增强层的克重高于135g/m2,首先是成本的上升，其次整个过滤材料的密度也会上 升；如果中间织物增强层的克重低于125g/m2,首先会导致织物增强层的强度降低，增强作 用减弱，其次密度也会降低，制得本发明过滤材料的密度必须控制在〇. 30?0. 40g/cm3之 间，如果该过滤材料的密度小于0. 30g/cm3的话，首先滤毡的孔隙率较高，粉尘容易侵入滤 毡内部，从而导致过滤性能较差及影响滤毡的使用寿命，其次滤毡纤维间的抱合较弱，从而 导致滤毡的强度较低；如果该过滤材料的密度大于0. 40g/cm3的话，首先滤毡的成本上升， 其次滤毡过于密实，会导致在后期的使用过程中因为压损较大而导致清灰频繁，降低滤毡 的使用寿命和提商除尘机运行成本。
[0007] 构成本发明过滤材料的中间织物增强层的耐热纤维为由聚苯硫醚纤维。本发明的 中间织物增强层是指由纱线交织形成的一种稀疏织物层，起保持机械强度的作用，聚苯硫 醚纤维具有高的机械强度，用该聚苯硫醚纤维制得的织物层强度高，起到支撑作用。
[0008] 上述聚苯硫醚纤维为短纤维或长丝，优选使用短纤维纱，短纤维纱与过滤层、非过 滤层的纤维网的络合性更好，纤维的表面积变多，因此过滤材料的粉尘捕集效率更好。
[0009] 本发明过滤材料的出口粉尘浓度为0. 05?0. 20mg/m3。本发明生产的滤毡相对于 之前的一系列滤毡，过滤性能进一步提升，出口粉尘浓度进一步降低。出口粉尘浓度越低， 过滤材料的捕集效率也就越低。
[0010] 本发明的过滤材料，根据JISL1096标准，该过滤材料的克重为500?650g/m2。上 述克重必须满足捕集效率的要求，如果过滤材料的克重大于650g/m2,增加了成本；如果过 滤材料的克重小于500g/m2,起过滤除尘作用的纤维网太薄，无法满足高捕集效率的作用， 综合考虑到捕集效率以及成本因素，过滤材料的克重优选525?575g/m2。
[0011] 本发明的过滤材料，根据JISL1096标准的8. 27. 1A法，在压力125Pa下，该过滤 材料的通气度为5?20cc/cm2_s。如果过滤材料的通气度小于5cc/cm2_s，那么必然导致清 灰周期变短，脉冲清灰次数变多，脉冲气体消耗变多，造成不必要的经济损失；如果过滤材 料的通气度大于2〇CC/cm2 s，那么说明过滤材料的孔径比较大，不利于粉尘的过滤。
[0012] 根据JISL1096标准，本发明过滤材料的经纬向的拉伸强度都在800N/ 5cm以 上。过滤材料在使用过程中必须克服自身的重力和附载粉尘的重力，以及清灰时压缩空气 对过滤材料的冲击力。
[0013] 本发明过滤材料的制备方法是将过滤层一侧的纤维网、中间织物增强层、非过滤 层一侧的纤维网依次层叠后，以针刺密度为280?480根/cm2进行针刺而得。通过对本发 明的过滤材料的过滤层进行烧毛处理或光亮加工处理，这样能够更进一步提高粉尘剥离性 能或粉尘捕集效率。
[0014] 本发明的过滤材料具有捕集效率高、过滤精度优异的特点，特别适用于过滤袋，可 以过滤从垃圾焚烧炉、燃煤锅炉或金属熔炼炉等排出的高温气体。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过实施例更加详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。过滤 材料各物性的测定方法如下。
[0016]【克重】 将过滤材料切成200X200mm的正方形，从重量计算出过滤材料的克重。
[0017]【厚度】 使用厚度千分表(挤压力〇.〇〇〇245Pa)测定过滤材料的厚度，随机选择6点进行测定， 求出平均值。
[0018]【密度】 密度=克重/厚度，将以上测得的克重除以厚度即为过滤材料的整体密度。
[0019]【通气量】 基于JISL1096规定的弗雷泽型织物透气性测试法测定过滤材料的通气量，测定部位 是随机选择6点进行测定。
[0020] 【VDI3926捕集效率&出口粉尘浓度】 基于VDI3926的标准测定过滤材料的性能，实验样品的尺寸是直径150mm，喂入的粉 尘浓度在5. 0±0. 5g/m3,过滤风速为2m/min(风量1.85m3/h)。实验的顺序是，初期30回+ 稳定化5000回+最后30回。这里的初期30回和最后30回的方法是，随着运行时间的延 长，过滤材料两面的压差会渐渐升高，当到达l〇〇〇Pa时，脉冲空气对过滤材料表面的粉尘 进行清灰，然后进行下一个过程，该过程总共进行30回，在实验的过程中记录压力和时间t (秒）的变化，同时称量透过过滤材料粉尘的重量M(g)。稳定化过程是指在运行的过程中， 以5s为时间间隔对过滤材料进行清灰，共进行5000回。在这里所指的清灰的压力是5bar， 出口粉尘浓度C=透过过滤材料粉尘的重量M/ (1. 85*时间t/3600)， 捕集效率=(1-出口粉尘浓度C/5) *100%。
[0021] 【残余压损】 根据VDI3926的测定试验后，测出过滤材料的残余压力损失。
[0022] 【拉伸强度】 基于JISL1096规定的布条强度法测定过滤材料的抗拉强度。试样尺寸是 200mmX50mm,以拉伸速度100mm/min、夹头间隔100mm进行测定。测定值是试样的经向（是 和纤维的取向垂直的方向，在包含平纹粗布的试样的情况下，和平纹粗布的经向同一方向） 中的1次强度的值。
[0023] 实施例1 采用100重量％平均直径为2ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为130g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为2ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为360根/cm2进 行针刺，制得克重为548g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理，在处理 过程中过滤材料的厚度进行定量压制，厚度保持为1. 5mm，密度控制为0. 36g/cm3。本发明 过滤材料的各物性参见表1。
[0024] 实施例2 采用100重量％平均直径为5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为130g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2PPS纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为420根/cm2进 行针刺，制得克重为551g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理，在处理 过程中对过滤材料的厚度进行定量压制，厚度保持为1. 5mm，密度控制为0. 37g/cm3。本发 明过滤材料的各物性参见表1。
[0025] 实施例3 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为130g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为300根/cm2进 行针刺，制得克重为551g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理，在处理 过程中对过滤材料的厚度进行定量压制，厚度保持为1. 5mm，密度控制为0. 37g/cm3。本发 明过滤材料的各物性参见表1。
[0026] 实施例4 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为125g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为320根/cm2进 行针刺，制得克重为548g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理，在处理 过程中对过滤材料的厚度进行定量压制，厚度保持为1. 4mm，密度控制为0. 39g/cm3。本发 明过滤材料的各物性参见表1。
[0027] 实施例5 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为135g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为9ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为50根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为360根/cm2进 行针刺，制得克重为645g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理，在处理 过程中对过滤材料的厚度进行定量压制，厚度保持为1. 8mm，密度控制为0. 35g/cm3。本发 明过滤材料的各物性参见表1。
[0028] 实施例1?5制得的过滤材料在过滤袋中的应用。
[0029] 比较例1 采用100重量％平均直径为14. 5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针 刺密度为40根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为120g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为14. 5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针 刺密度为40根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为320根/cm2进 行针刺，制得克重为551g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理。该过滤 材料的各物性参见表1。
[0030] 比较例2 采用100重量％平均直径为14. 5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针 刺密度为40根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为140g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用50重量％平均直径为14. 5iim的聚苯硫醚短纤维与50重量％平均直径为27. 5iim的聚苯硫醚短纤维进行混合，然后开松、梳棉、铺网后，以针刺密度为40根/cm2进行针刺， 形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为320根/cm2进 行针刺，制得克重为553g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理。该过滤 材料的各物性参见表1。
[0031] 比较例3 采用100重量％平均直径为14. 5ym的聚苯硫醚短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针 刺密度为40根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为过滤层； 采用纤度为2. 2dtex、平均直径为14. 5ym、长51mm的聚苯硫醚短纤维进行织造，制得 经向密度为30根/2. 54cm、纬向密度为14根/2. 54cm、克重为140g/m2的聚苯硫醚平纹织 物作为中间织物增强层； 采用100重量％平均直径为27. 5iim的PPS短纤维进行开松、梳棉、铺网后，以针刺密 度为40根/cm2进行针刺，形成克重为210g/m2聚苯硫醚纤维网作为非过滤层； 然后按过滤层、中间织物增强层、非过滤层依次层叠后，以总针刺密度为320根/cm2进 行针刺，制得克重为552g/m2的过滤材料，最后对过滤材料的过滤面进行烧毛处理。该过滤 材料的各物性参见表1。
[0032] 表1
【权利要求】
1. 一种过滤材料，该过滤材料是由过滤层、中间织物增强层、非过滤层构成，其特征在 于：所述过滤层及非过滤层是由平均直径在1?10 y m之间的聚苯硫醚纤维构成的纤维网， 所述中间织物增强层是由耐热性纤维构成的机织物，所述中间织物增强层的克重为125? 135g/m2,该过滤材料的密度为0? 30?0? 40g/cm3。
2. 根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于：所述构成中间织物增强层的耐热纤 维是聚苯硫醚纤维。
3. 根据权利要求2所述的过滤材料，其特征在于：所述聚苯硫醚纤维为短纤维或长丝。
4. 根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：该过滤材料的出口粉尘浓度为 0? 05 ?0? 20mg/m3。
5. 根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：根据JISL 1096标准，该过滤材 料的克重为500?650g/m2。
6. 根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：根据JISL 1096标准的8. 27. 1 A法，在压力125Pa下，该过滤材料的通气度为5?20cc/cm2 s。
7. 根据权利要求1或2所述的过滤材料，其特征在于：根据JISL 1096标准，该过滤材 料的经纬向的拉伸强度都在800N / 5cm以上。
8. -种权利要求1所述的过滤材料在过滤袋中的应用。
【文档编号】B01D39/14GK104368191SQ201310353393
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月14日 优先权日:2013年8月14日
【发明者】纪舜卿, 蔡文杰 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司