一种金属沉积抗静电过滤材料及其制备方法与流程

本发明涉及过滤材料领域，尤其涉及一种金属沉积抗静电过滤材料及其制备方法。

背景技术：

目前，用于高温烟气处理一般采用传统的袋式除尘、静电除尘或湿法除尘等除尘技术，袋式除尘领域，国内外传统的针刺毡滤料采用非织造针刺工艺和复合技术，多呈三维交错结构，可充分发挥纤维的捕尘功能，捕尘效果稳定；针刺毡没有或只有少量(有基布者)加捻的经纬纱线，其孔隙小而孔隙率大，分布均匀，总孔隙率达70～80％，为一般织造滤料的1.6～2倍，因而自身的透气性好，阻力低。但是，普通针刺毡滤料对于超细粉尘的过滤效率往往不尽如人意。另外，由于过滤的粉尘带有静电，造成粉尘凝结于针刺毡表面而堵塞孔隙，影响了针刺毡的过滤效率。

如公告号为cn101407976b的发明专利公开了一种高过滤、抗静电覆膜复合针刺毡的制造方法，将复合针刺毡素毡经表面处理剂进行抗静电处理后，与聚四氟乙烯微孔膜通过热压覆合而成，但是由于其采用的抗静电处理，在使用一段时间后，尤其除尘器在除尘过程中处于不停的震动、冲击状况，其抗静电效果在使用一段时间后会出现衰减，影响过滤袋过滤效果。

现阶段有部分针对在过滤材料表面沉积金属以达到抗静电目的的研究，如公告号为cn104645716b的发明专利公开了一种基布镀金属的新型抗静电过滤材料及其制备方法，通过在真空条件下将金属以原子形式沉积在制备好的过滤材料基布上，然后将基布夹于铺好的上下两层纤维网之间，经针刺、烧毛、热定型和轧光制备而得。此种方法虽然得到的过滤材料抗静电及过滤效果均佳，但是由于用于过滤材料的基布一般都较为松散稀薄，在其表面镀金属在工艺上操作极其困难，即使勉强操作成功，金属原子在其表面的分布也不均匀，特别是在后期基布与上下纤维网针刺复合时，由于基布上附着有金属原子，容易损坏针体导致断针，不容易实现产业化。

再如公告号为cn104645717b的发明专利公开了一种新型抗静电过滤材料及其制备方法，其通过在真空条件下将导电金属以原子形式沉积在制备好的针刺毡迎尘面纤维表面形成一层导电金属膜制备而得，由于金属原子附着在迎尘面表面，过滤袋在使用过程中由于脉冲振动会使金属原子逐渐脱落，影响其使用寿命及使用效果，而且在迎尘面会与大量的高温粉尘接触，破坏金属膜本身的抗静电效果。

技术实现要素：

为克服现有技术中抗静电过滤材料抗静电效果不持久、金属原子容易脱落等问题，本发明提供了一种金属沉积高温抗静电过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将针刺过滤材料净气面经金属沉积处理，真空度为0.2～0.5pa，环境温度为80～100℃，金属原子温度为180～220℃；

步骤二：将经沉积处理的针刺过滤材料进行热定型，热定型温度为250～320℃，定型时间为2～3min；

步骤三：双面轧光，针刺过滤材料迎尘面朝上，轧光辊上辊温度为160～180℃，下辊温度为180～200℃，针刺过滤材料与压辊的接触时间控制在15～20s，两压辊的压力控制在5～15n；

步骤四：低温烧毛，迎尘面与火焰接触，布面与火焰的夹角为30～45°，烧毛火焰温度控制在200～240℃，布面移动速度为0.5～2m/s。

在使用时，由于过滤材料中金属原子形成的磁场效应，绝大多数粉尘在靠近迎尘面时即被磁力阻挡住，防止了大量粉尘进入迎尘面内部堵塞迎尘面内部孔隙，影响过滤材料的过滤效果；绝大多数粉尘均附着在迎尘面表面或直接在距离迎尘面的外侧处直接落下，附着于迎尘面的粉尘在脉冲的振动作用也落下，从而达到了高效去粉尘过滤的效果。

在净气面进行金属沉积处理，使得在过滤时，金属原子与高温粉尘接触的几率降低，从而有效防止了金属原子被高温粉尘破坏，影响过滤材料整体的过滤效果。

在后整理过程中，先通过压轧光，再进行低温烧毛，轧光对于净气面，可使净气面上的纤维实现对金属原子的进一步包覆，提高金属原子与净气层中纤维的结合牢度，防止金属原子在脉冲振动时脱离净气层而落下；对于迎尘面，先进行轧光处理，可以将绝大多数毛羽特别是长毛羽压附在迎尘面表面，再经过低温烧毛，使迎尘面表面短毛羽熔融，附着于迎尘面表面，可防止高温粉尘在迎尘面短毛羽处附着，影响整体的过滤效果，短毛羽熔融后形成的熔融层在迎尘面起到阻挡高温粉尘的屏障作用。

进一步，步骤一中金属沉积处理中设有三个以上的用于向针刺过滤材料布面发射金属原子的金属原子发射器，金属原子发射器沿布面宽度方向均匀分布并处于同一高度。

采用多个金属原子发射器均匀分布，可有效提高金属原子在过滤材料内部层沉积的均匀性，使得过滤材料内部宽度方向金属原子的密度和厚度偏差小。

进一步，步骤一中所述金属原子发射器与布面之间的高度差为0.5～2m。

进一步，步骤一中所述金属原子发射器发射金属原子的方向与所述布面垂直，金属原子沉积速度为20～40m/s。

进一步，步骤一中每个金属发射器发射金属原子的数量为5～15g/s，相邻两个金属发射器之间的距离为0.2～0.4m。

由于净气层纤维为三维空间结构，金属原子附着于纤维表面也呈现三维分布，这使得其整体形成的磁场更加均匀，抗静电效果及过滤效果更好。

进一步，步骤一中所述针刺过滤材料沿长度方面移动的速度为10～20m/min。

进一步，所述金属原子为镍、锌、钨、金、银、铜、钯中的一种或两种。

进一步，所述金属原子的粒径在2～5μm之间的数量在80％以上。

进一步，还可采用两排以上金属原子发射器，通过控制金属原子的沉积数量，保证位于同一长度方向的金属发射器发射金属原子的数量总和为5～15g/s。

考虑到金属原子沉积在过滤材料表面，不管采用什么措施，都很难避免金属原子在脉冲振动时的丢失，本发明首次尝试将金属原子通过金属发射器发射的方式，赋予金属原子一定的速度，使其沉积在过滤材料内部，与过滤材料内部纤维进行充分结合，从而保证过滤材料整体抗静电效果的稳定性。

本发明还提供一种采用上述制备方法制得的过滤材料，步骤一中所述金属沉积处理得到的金属原子层位于所述针刺过滤材料净气层内部，厚度为0.2～0.5mm。

将金属原子沉积在净气层内部，不仅避免了因在迎尘层而与高温粉尘的接触，而且也避免了在过滤材料表面而导致的金属脱落丢失问题。

进一步，从内到外依次包括净气层、基布层和迎尘层，所述净气层的厚度为0.5～3mm，所述金属原子层位于所述净气层内部。

进一步，所述针刺过滤材料的制备步骤如下：

步骤一：将30-70wt％的聚苯硫醚纤维与30-70wt％的聚四氟乙烯纤维经混合开松得到聚苯硫醚与聚四氟乙烯混合纤维；

步骤二：将步骤一中的混合纤维分别经过两台梳理机和交叉铺网机形成两层纤维网；

步骤三：在铺网机出口处两层纤维网中间铺设一层玻璃纤维机织布，经预针刺机针刺形成针刺过滤材料基布；

步骤四：再经主针刺机、次针刺机完成针刺复合，得到所需的针刺过滤材料。

进一步，所述聚苯硫醚纤维的线密度为0.5-0.8d，纤维长度为51-63mm，所述聚四氟乙烯纤维的线密度为1.0-1.5d，纤维长度为48-65mm。

进一步，所述梳理机速度为600-800r/min；

进一步，在铺网过程中，上小车速度25-40m/min,铺网小车30-45m/min,下小车速度8-15m/min，交叉铺网机形成的两层纤维网的克重为200-400g/m²。

进一步，所述预针刺的针刺深度控制在6-12mm，针刺密度控制在100-300针/cm2，纤网牵伸比例控制在5-15％。

进一步，主针刺机采用异位对刺，针刺频率为200-350r/min，针刺深度控制在7-9mm。

进一步，次针刺机针刺频率为250-400r/min，针刺深度为2-4mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)在使用时，由于过滤材料中金属原子形成的磁场效应，绝大多数粉尘在靠近迎尘面时即被磁力阻挡住，防止了大量粉尘进入迎尘面内部堵塞迎尘面内部孔隙，影响过滤材料的过滤效果；绝大多数粉尘均附着在迎尘面表面或直接在距离迎尘面的外侧处直接落下，附着于迎尘面的粉尘在脉冲的振动作用也落下，从而达到了高效去粉尘过滤的效果。

(2)在净气面进行金属沉积处理，使得在过滤时，金属原子与高温粉尘接触的几率降低，从而有效防止了金属原子被高温粉尘破坏，影响过滤材料整体的过滤效果。

(3)在后整理过程中，先通过压轧光，再进行低温烧毛，轧光对于净气面，可使净气面上的纤维实现对金属原子的进一步包覆，提高金属原子与净气层中纤维的结合牢度，防止金属原子在脉冲振动时脱离净气层而落下；对于迎尘面，先进行轧光处理，可以将绝大多数毛羽特别是长毛羽压附在迎尘面表面，再经过低温烧毛，使迎尘面表面短毛羽熔融，附着于迎尘面表面，可防止高温粉尘在迎尘面短毛羽处附着，影响整体的过滤效果，短毛羽熔融后形成的熔融层在迎尘面起到阻挡高温粉尘的屏障作用。

(4)采用多个金属原子发射器均匀分布，可有效提高金属原子在过滤材料内部层沉积的均匀性，使得过滤材料内部宽度方向金属原子的密度和厚度偏差小。

(5)将金属原子沉积在净气层内部，不仅避免了因在迎尘层而与高温粉尘的接触，而且也避免了在过滤材料表面而导致的金属脱落丢失问题。

附图说明

图1为本发明较佳之过滤材料工艺路线图；

图2为本发明较佳之金属沉积处理示意图一；

图3为本发明较佳之金属沉积处理示意图二；

图4为本发明较佳之过滤材料截面图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1所示为本实施中金属沉积高温抗静电过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将针刺过滤材料5净气面经金属沉积处理1，真空度为0.2～0.5pa，环境温度为80～100℃，金属原子温度为180～220℃；

步骤二：将经沉积处理的针刺过滤材料进行热定型2，热定型2温度为250～320℃，定型时间为2～3min；

步骤三：双面轧光3，针刺过滤材料迎尘面朝上，轧光辊上辊温度为160～180℃，下辊温度为180～200℃，针刺过滤材料与压辊的接触时间控制在15～20s，两压辊的压力控制在5～15n；

步骤四：低温烧毛4，迎尘面与火焰接触，布面与火焰的夹角为30～45°，烧毛火焰温度控制在200～240℃，布面移动速度为0.5～2m/s。

在使用时，由于过滤材料中金属原子形成的磁场效应，绝大多数粉尘在靠近迎尘面时即被磁力阻挡住，防止了大量粉尘进入迎尘面内部堵塞迎尘面内部孔隙，影响过滤材料的过滤效果；绝大多数粉尘均附着在迎尘面表面或直接在距离迎尘面的外侧处直接落下，附着于迎尘面的粉尘在脉冲的振动作用也落下，从而达到了高效去粉尘过滤的效果。

在净气面进行金属沉积处理，使得在过滤时，金属原子与高温粉尘接触的几率降低，从而有效防止了金属原子被高温粉尘破坏，影响过滤材料整体的过滤效果。

在后整理过程中，先通过压轧光，再进行低温烧毛，轧光对于净气面，可使净气面上的纤维实现对金属原子的进一步包覆，提高金属原子与净气层中纤维的结合牢度，防止金属原子在脉冲振动时脱离净气层而落下；对于迎尘面，先进行轧光处理，可以将绝大多数毛羽特别是长毛羽压附在迎尘面表面，再经过低温烧毛，使迎尘面表面短毛羽熔融，附着于迎尘面表面，可防止高温粉尘在迎尘面短毛羽处附着，影响整体的过滤效果，短毛羽熔融后形成的熔融层在迎尘面起到阻挡高温粉尘的屏障作用。

如图2所示，步骤一中金属沉积处理中设有三个以上的用于向针刺过滤材料布面发射金属原子的金属原子发射器11，金属原子发射器11沿布面宽度方向均匀分布并处于同一高度。

采用多个金属原子发射器11均匀分布，可有效提高金属原子在过滤材料内部层沉积的均匀性，使得过滤材料内部宽度方向金属原子的密度和厚度偏差小。

所述金属原子发射器11与针刺过滤材料5布面之间的高度差为0.5～2m；所述金属原子发射器11发射金属原子的方向与所述布面垂直，金属原子沉积速度为20～40m/s；每个金属发射器发射金属原子的数量为5～15g/s，相邻两个金属发射器之间的距离为0.2～0.4m。

所述针刺过滤材料5沿长度方面移动的速度为10～20m/min。

所述金属原子为镍、锌、钨、金、银、铜、钯中的一种或两种；所述金属原子的粒径在2～5μm之间的数量在80％以上。

考虑到金属原子沉积在过滤材料表面，不管采用什么措施，都很难避免金属原子在脉冲振动时的丢失，本发明首次尝试将金属原子通过金属发射器发射的方式，赋予金属原子一定的速度，使其沉积在过滤材料内部，与过滤材料内部纤维进行充分结合，从而保证过滤材料整体抗静电效果的稳定性。

如图4所示，本实施例还提供一种采用上述制备方法制得的过滤材料，步骤一中所述金属沉积处理1得到的金属原子层15位于所述针刺过滤材料5净气层14内部，厚度为0.2～0.5mm。

将金属原子沉积在净气层14内部，不仅避免了因在迎尘层12而与高温粉尘的接触，而且也避免了在过滤材料表面而导致的金属脱落丢失问题。

从内到外依次包括净气层14、基布层13和迎尘层12，所述净气层14的厚度为0.5～3mm，所述金属原子层15位于所述净气层14内部。

所述针刺过滤材料的制备步骤如下：

步骤一：将30-70wt％的聚苯硫醚纤维与30-70wt％的聚四氟乙烯纤维经混合开松得到聚苯硫醚与聚四氟乙烯混合纤维；

步骤二：将步骤一中的混合纤维分别经过两台梳理机和交叉铺网机形成两层纤维网；

步骤三：在铺网机出口处两层纤维网中间铺设一层玻璃纤维机织布，经预针刺机针刺形成针刺过滤材料基布；

步骤四：再经主针刺机、次针刺机完成针刺复合，得到所需的针刺过滤材料。

所述聚苯硫醚纤维的线密度为1.0-1.5d，纤维长度为51-76mm，所述聚四氟乙烯纤维的线密度为1.0-1.5d，纤维长度为48-65mm。所述梳理机速度为600-800r/min；

在铺网过程中，上小车速度25-40m/min,铺网小车30-45m/min,下小车速度8-15m/min，交叉铺网机形成的两层纤维网的克重为200-400g/m²。

所述预针刺的针刺深度控制在6-12mm，针刺密度控制在100-300针/cm2，纤网牵伸比例控制在5-15％。主针刺机采用异位对刺，针刺频率为200-350r/min，针刺深度控制在7-9mm。次针刺机针刺频率为250-400r/min，针刺深度为2-4mm。

实施例二：

如图1所示为本实施中金属沉积高温抗静电过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将针刺过滤材料5净气面经金属沉积处理1，真空度为0.2～0.5pa，环境温度为80～100℃，金属原子温度为180～220℃；

步骤二：将经沉积处理的针刺过滤材料进行热定型2，热定型2温度为250～320℃，定型时间为2～3min；

步骤三：双面轧光3，针刺过滤材料迎尘面朝上，轧光辊上辊温度为160～180℃，下辊温度为180～200℃，针刺过滤材料与压辊的接触时间控制在15～20s，两压辊的压力控制在5～15n；

步骤四：低温烧毛4，迎尘面与火焰接触，布面与火焰的夹角为30～45°，烧毛火焰温度控制在200～240℃，布面移动速度为0.5～2m/s。

在使用时，由于过滤材料中金属原子形成的磁场效应，绝大多数粉尘在靠近迎尘面时即被磁力阻挡住，防止了大量粉尘进入迎尘面内部堵塞迎尘面内部孔隙，影响过滤材料的过滤效果；绝大多数粉尘均附着在迎尘面表面或直接在距离迎尘面的外侧处直接落下，附着于迎尘面的粉尘在脉冲的振动作用也落下，从而达到了高效去粉尘过滤的效果。

在净气面进行金属沉积处理，使得在过滤时，金属原子与高温粉尘接触的几率降低，从而有效防止了金属原子被高温粉尘破坏，影响过滤材料整体的过滤效果。

在后整理过程中，先通过压轧光，再进行低温烧毛，轧光对于净气面，可使净气面上的纤维实现对金属原子的进一步包覆，提高金属原子与净气层中纤维的结合牢度，防止金属原子在脉冲振动时脱离净气层而落下；对于迎尘面，先进行轧光处理，可以将绝大多数毛羽特别是长毛羽压附在迎尘面表面，再经过低温烧毛，使迎尘面表面短毛羽熔融，附着于迎尘面表面，可防止高温粉尘在迎尘面短毛羽处附着，影响整体的过滤效果，短毛羽熔融后形成的熔融层在迎尘面起到阻挡高温粉尘的屏障作用。

如图3所示，步骤一中金属沉积处理中设有三个以上的用于向针刺过滤材料布面发射金属原子的金属原子发射器11，金属原子发射器11沿布面宽度方向均匀分布并处于同一高度。

采用多个金属原子发射器11均匀分布，可有效提高金属原子在过滤材料内部层沉积的均匀性，使得过滤材料内部宽度方向金属原子的密度和厚度偏差小。

采用两排金属原子发射器，通过控制金属原子的沉积数量，保证位于同一长度方向的金属发射器发射金属原子的数量总和为5～15g/s。

所述金属原子发射器11与针刺过滤材料5布面之间的高度差为0.5～2m；所述金属原子发射器11发射金属原子的方向与所述布面垂直，金属原子沉积速度为20～40m/s；每个金属发射器发射金属原子的数量为5～15g/s，相邻两个金属发射器之间的距离为0.2～0.4m。

所述针刺过滤材料5沿长度方面移动的速度为10～20m/min。

所述金属原子为镍、锌、钨、金、银、铜、钯中的一种或两种；所述金属原子的粒径在2～5μm之间的数量在80％以上。

考虑到金属原子沉积在过滤材料表面，不管采用什么措施，都很难避免金属原子在脉冲振动时的丢失，本发明首次尝试将金属原子通过金属发射器发射的方式，赋予金属原子一定的速度，使其沉积在过滤材料内部，与过滤材料内部纤维进行充分结合，从而保证过滤材料整体抗静电效果的稳定性。

如图4所示，本实施例还提供一种采用上述制备方法制得的过滤材料，步骤一中所述金属沉积处理1得到的金属原子层15位于所述针刺过滤材料5净气层14内部，厚度为0.2～0.5mm。

将金属原子沉积在净气层14内部，不仅避免了因在迎尘层12而与高温粉尘的接触，而且也避免了在过滤材料表面而导致的金属脱落丢失问题。

从内到外依次包括净气层14、基布层13和迎尘层12，所述净气层14的厚度为0.5～3mm，所述金属原子层15位于所述净气层14内部。

所述针刺过滤材料的制备步骤如下：

步骤一：将30-70wt％的聚苯硫醚纤维与30-70wt％的聚四氟乙烯纤维经混合开松得到聚苯硫醚与聚四氟乙烯混合纤维；

步骤二：将步骤一中的混合纤维分别经过两台梳理机和交叉铺网机形成两层纤维网；

步骤三：在铺网机出口处两层纤维网中间铺设一层玻璃纤维机织布，经预针刺机针刺形成针刺过滤材料基布；

步骤四：再经主针刺机、次针刺机完成针刺复合，得到所需的针刺过滤材料。

所述聚苯硫醚纤维的线密度为1.0-1.5d，纤维长度为51-76mm，所述聚四氟乙烯纤维的线密度为1.0-1.5d，纤维长度为48-65mm。所述梳理机速度为600-800r/min；

在铺网过程中，上小车速度25-40m/min,铺网小车30-45m/min,下小车速度8-15m/min，交叉铺网机形成的两层纤维网的克重为200-400g/m²。

所述预针刺的针刺深度控制在6-12mm，针刺密度控制在100-300针/cm2，纤网牵伸比例控制在5-15％。主针刺机采用异位对刺，针刺频率为200-350r/min，针刺深度控制在7-9mm。次针刺机针刺频率为250-400r/min，针刺深度为2-4mm。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。