專利名稱：：含有聚苯硫醚纖維的過濾材料及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種過濾材料及用途。技術(shù)背景-凈化氣體的過濾材料，有深層過濾的過濾材料和表面過濾的過濾材料，除塵機(jī)使用表面過濾用過濾材料。所謂表面過濾是在過濾材料表面捕集粉塵，在過濾材料表面形成粉塵層，通過該粉塵層逐漸捕集粉塵，當(dāng)粉塵層達(dá)到一定程度的厚度時(shí)，就借助壓縮空氣去除過濾材料表面的粉塵，在過濾材料表面再形成粉塵層的操作反復(fù)進(jìn)行的過濾。作為構(gòu)成用于過濾從煤炭鍋爐，垃圾焚燒爐或者金屬熔煉爐等排出的高溫排氣的過濾材料的纖維，使用由耐熱性和耐化學(xué)藥品性優(yōu)良的聚苯硫醚(以下簡(jiǎn)稱為PPS)纖維，間位芳香族聚酰胺纖維(間位芳綸纖維)，PTFE纖維，聚酰亞胺纖維，玻璃纖維，玄武巖纖維等非織造物構(gòu)成的過濾材料。尤其PPS纖維具有優(yōu)良的耐水解，耐酸性和耐堿性，因此廣泛作為煤炭鍋爐的除塵過濾袋使用。另外最近國(guó)家提出了節(jié)能減排的要求，由于煤炭鍋爐是主要的污染源，因此要求更低排放。就要求高捕集效率的除塵系統(tǒng)。同時(shí)節(jié)能方面也要求降低能耗，對(duì)于袋式除塵機(jī)，要降低能耗只有降低除塵機(jī)的壓力損失，也就是要降低過濾袋的壓力損失。進(jìn)一步，由于這種高溫過濾材料和龍骨配合使用，清灰的過程中是使用脈沖空氣噴吹的，因此除了要耐化學(xué)性和耐溫性它應(yīng)該有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。在公開發(fā)明CN1712100中，提到用玻璃纖維作為增強(qiáng)織物，雖然玻璃纖維有著很髙的耐溫性，由于玻璃纖維的耐折性較差，但是它的耐沖擊能力較差，因此會(huì)影響它的使用壽命。同時(shí)由于組成過濾面的纖維層的纖維的直徑過于小，雖然可以提高過濾材料的捕集效率，但是耐磨耗性較差。因此在實(shí)際的使用中存在缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種過濾性能好，壓力損失低，使用壽命長(zhǎng)的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料及用途。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是組成過濾材料至少有三層結(jié)構(gòu)，過濾面，非過濾面，中間補(bǔ)強(qiáng)織物，其中過濾面中至少含有一層由平均直徑介于3-12ym的細(xì)纖維組成的細(xì)纖維層；中間補(bǔ)強(qiáng)織物為聚苯硫醚或聚四氟乙烯的織物；非過濾面是直徑大于12ym的纖維組成的纖維層。該過濾材料的通氣量在5-30cc/cm2.s。該過濾材料細(xì)纖維層以外其他的纖維層纖維的平均直徑在10國(guó)40nm之間。該過濾材料的克重在300-800g/m2之間。該過濾材料的空隙率在0.60-0.90。該過濾材料中的補(bǔ)強(qiáng)織物由聚苯硫醚纖維構(gòu)成的。該過濾材料可以用于過濾袋本發(fā)明的過濾材料的過濾性能好，壓力損失低，使用壽命長(zhǎng)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方法下面詳細(xì)說明本發(fā)明。首先，該過濾材料含有聚苯硫醚或聚四氟乙烯纖維組成的補(bǔ)強(qiáng)織物，在這里聚苯硫醚的補(bǔ)強(qiáng)織物是介于兩層纖維網(wǎng)中間的稀松織物，在過濾材料中起增加過濾材料強(qiáng)度的作用。過濾材料中含有聚苯硫醚補(bǔ)強(qiáng)織物這一點(diǎn)很重要，在實(shí)機(jī)的使用過程中，過濾材料要經(jīng)受幾萬次脈沖空氣的沖擊，因此起骨架材料的補(bǔ)強(qiáng)織物的必須強(qiáng)度要高，同時(shí)要有很好的耐疲勞性，能匹配過濾材料的長(zhǎng)期使用性。因此這些材料應(yīng)該是聚苯硫醚，聚四氟乙烯，間位芳綸等材料組成的補(bǔ)強(qiáng)織物，優(yōu)選聚苯硫醚和聚四氟乙烯纖維形成的補(bǔ)強(qiáng)織物，考慮到成本的原因，更優(yōu)選由聚苯硫醚纖維構(gòu)成的補(bǔ)強(qiáng)織物，另外組成該補(bǔ)強(qiáng)織物可以是長(zhǎng)絲，也可以是短纖維構(gòu)成的補(bǔ)強(qiáng)織物。其次該過濾材料的過濾面上至少含有一層由平均直徑小于12Pm的細(xì)纖維組成的纖維層。在這里過濾材料的面是指過濾材料的過濾面和非過濾面，過濾面是指直接接觸含塵氣體的一面，非過濾面是指潔凈空氣排除的面的一面。在這里過濾面層纖維的平均直徑小于12ym是很重要的，根據(jù)過濾的理論表面的纖維越細(xì)形成過濾材料的平均孔徑小同時(shí)均勻，利于提供捕集效率，同時(shí)阻止了粉塵進(jìn)入過濾材料的內(nèi)部，因此也能降低壓力損失。在這里小于12ym的纖維組成的纖維層可以是過濾面的整個(gè)面層，也可以是覆蓋在其他纖維層上的過濾面中一部分，另外對(duì)于組成該纖維層纖維的直徑介于3-12pm是比較適合的，纖維直徑小于3pm時(shí)，組成的纖維網(wǎng)層的耐磨耗性不夠，不能抵抗粉塵沖刷。優(yōu)選纖維的平均直徑在5-12pm的纖維。對(duì)于細(xì)纖維層為覆蓋的層的情況下，介于細(xì)纖維層和補(bǔ)強(qiáng)織物層間的纖維層，由于是起著呈上起下的作用，因此，對(duì)于這個(gè)層次的纖維網(wǎng)組成的纖維的直徑在12pm以上2(Hjm以下的纖維組成，可以是幾種纖維的混合，也可以是單一的纖維組成。對(duì)于非濾過面的纖維層，考慮到它的耐磨耗性，要選擇耐磨耗性優(yōu)秀的纖維組成，優(yōu)選纖維直徑在12jjm以上的纖維。考慮到增加過濾材料的捕集效率，可以在20iJm以上的纖維內(nèi)混合20pm以下的纖維。對(duì)于細(xì)纖維層的含量(相對(duì)于整個(gè)過濾材料)在10%到70%之間是合適的，量小于10%起不到提高捕集效率的作用，量大于70%對(duì)于降低壓力損失是不利的，考慮到成本的問題優(yōu)選10%到50%，更優(yōu)選10%-40%。對(duì)于構(gòu)成該過濾材料纖維層的原料，可以優(yōu)選耐熱性纖維，包括:聚苯硫醚(PPS)，聚四氟乙烯(PTFE)，間位芳綸，聚酰亞胺，玻璃纖維，氧化聚丙烯氰纖維，玄武巖纖維等。優(yōu)選聚苯硫醚和PTFE和間位芳綸，更優(yōu)選聚苯硫醚和PTFE。這里所指纖維的平均直徑是通過掃描電鏡采集50根纖維的直徑，然后計(jì)算其平均值。在這里聚苯硫醚是指(以下簡(jiǎn)稱為PPS)纖維是其構(gòu)成單位的90討％或90討％以上含-(C6H4-S)n-表示的亞苯基硫醚結(jié)構(gòu)單元的聚合物構(gòu)成的纖維。在這里不織布是指將短纖維或者長(zhǎng)絲進(jìn)行定向或隨機(jī)排列，形成纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后采用機(jī)械、熱粘或化學(xué)等方法加固而成，具體的加工方法有紡粘，針刺，水刺等加工方法。在這里不織布的選用是很重要的，由于不織布材料的各向同行，因此能適應(yīng)過濾材料的長(zhǎng)期使用耐久性，考慮到過濾材料用于煤炭鍋爐，因此優(yōu)選水刺和針刺的方法，更優(yōu)選針刺的方法。其次，該過濾材料的通氣量在5-30cc/cm2.s，這一點(diǎn)是十分重要的，通氣量過小過濾材料的壓力損失比較大，對(duì)于使用于除塵機(jī)的過濾袋的要求是滿足不了的。同時(shí)增加了過濾面積，增加了除塵機(jī)的尺寸，也增加了成本。因此通氣量小于5cc/cm氣s是不優(yōu)選的。對(duì)于通氣量過大，過濾材料的平均孔徑和空隙率都比較大，容易造成粉塵進(jìn)入過濾材料內(nèi)部，堵塞過濾材料，引起壓力損失的大幅提高，降低過濾材料的使用壽命；同時(shí)對(duì)于捕集效率的要求滿足不了，因此通氣量大于30cc/cmls也是不優(yōu)選的。因此通氣量在5-30cc/cmls是必要的，考慮到捕集效率和壓地?fù)p失的綜合平衡，優(yōu)選5-25cc/cm2.s，更優(yōu)選10-20cc/cm2.s。該過濾材料細(xì)纖維層以外其他的纖維層纖維的平均直徑在10-40iJm之間。在這里可以是單-的纖維，也可以是幾種纖維的混合。在這里對(duì)纖維直徑的界定是很重要的，纖維直徑小于10Pm形成纖維層的強(qiáng)度不夠，不能滿足與龍骨的磨耗要求。在這里龍骨是指支撐過濾材料的鐵質(zhì)框架結(jié)構(gòu)。同時(shí)增加了成本，對(duì)于纖維直徑大于40jjm，雖然能提高纖維層的強(qiáng)度，但是，由于在生產(chǎn)過程中粗纖維會(huì)被帶入細(xì)纖維層中，引起細(xì)纖維層的孔徑變大，形成纖維層的空隙率和孔徑變大，粉塵容易侵入過濾材料內(nèi)部，提高壓力損失，同時(shí)捕集效率也低。形成的平均孔徑不均勻，影響煙氣的流量分布，因此影響到了過濾材料的粉塵分布。該過濾材料的克重在300-800g/m2之間。在這里過濾材料的克重是很重要的，克重過小，過濾材料的強(qiáng)度得不到保證，過濾材料的強(qiáng)度過大時(shí)，增加了過濾材料的成本，同時(shí)也不利于除塵機(jī)的運(yùn)行。優(yōu)選400-700g/m2，考慮到表面含有細(xì)纖維層，更優(yōu)選400-600g/m2，克重過小，過濾材料的強(qiáng)度不夠，同時(shí)，對(duì)于過濾效率也有會(huì)影響。過濾材料的克重大于800g/m2時(shí)，其過濾材料的成本加大，同時(shí)，過濾材料的的壓力損失也比較大，對(duì)于除塵機(jī)來講，和降低能耗方面是有利的。在這里克重是指單位面積過濾材料的重量。該過濾材料的空隙率在0.60-0.90。對(duì)于過濾材料的空隙率，過濾材料的空隙率過大，過濾材料的空隙率過小，壓力損失比較大，不利于運(yùn)用于除塵機(jī)內(nèi)，空隙率過小的時(shí)候，過濾材料的捕集效率過小，不能滿足排放的標(biāo)準(zhǔn)。另外，空隙率過小，影響過濾材料的強(qiáng)度。纖維與纖維的絡(luò)合性差，影響了過濾材料的強(qiáng)度。過濾材料的強(qiáng)度偏低，影響其使用壽命，另外，空隙率過大，粉塵容易侵入過濾材料內(nèi)部，在清灰時(shí)粉塵不容易被清出，隨著時(shí)間的運(yùn)行，過濾材料的壓力損失會(huì)顯著升高。空隙率過低，纖維層之間以及纖維層和增強(qiáng)織物的結(jié)合性。降低其強(qiáng)度。影響其使用壽命。在這里空隙率的定義是指過濾材料的單位體積內(nèi)空氣占有的體積比率。以下，通過實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的限制。過濾材料各物性的測(cè)定方法如下。通氣量基于JISL1096規(guī)定的弗雷澤型織物透氣性測(cè)試法測(cè)定過濾材料的通氣量。測(cè)定部位是隨機(jī)選擇6點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。VDI3926捕集效率基于VDI3926的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定過濾材料的性能，實(shí)驗(yàn)樣品的尺寸是O150mm，喂入的粉塵濃度在5g/m3，過濾風(fēng)速為2m/min。實(shí)驗(yàn)的順序是，初期30回+穩(wěn)定化5000回+最后30回。這里的初期30回和最后30回的方法是，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，過濾材料兩面的壓差會(huì)漸漸升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)1000Pa時(shí)，脈沖空氣對(duì)過濾材料表面的粉塵進(jìn)行清灰，然后進(jìn)行下一個(gè)過程，該過程總共進(jìn)行30回，在實(shí)驗(yàn)的過程中記錄壓力和時(shí)間的變化，同時(shí)檢測(cè)沒有被過濾材料捕集的粉塵的濃度。穩(wěn)定化過程是指在運(yùn)行的過程中，以5s為時(shí)間間隔對(duì)過濾材料進(jìn)行清灰，共進(jìn)行5000回。在這里所指的清灰的壓力是5bar。實(shí)施例1使用纖度2.2分特(纖維平均直徑14.5pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康")，得到經(jīng)紗20S/2、緯紗20s。使其平織，得到經(jīng)紗密度30根/2.54cm、緯紗密度14根/2.54cm的PPS短纖維紗平紋織物。以該織物作為基布，在織物一個(gè)面上以110g/mS的單位面積重量層疊纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度1.0分特(纖維平均直徑9.7pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-1.0T51mm)實(shí)施開棉、梳棉處理后，以刺針密度50根/cm2進(jìn)行針剌而得到的。在該纖維下面一層以同樣的方法得到纖度為2.2分特(東麗株式會(huì)社制"特康"3301-2.2丁51!11111)110g/mS的單位面積重量層疊纖維網(wǎng)，在該兩層纖維網(wǎng)形成過濾面一側(cè)的過濾層。在織物的另一側(cè)的面上以210g/m2的單位面積重量層疊下述纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是將纖度7.8分特(纖維平均直徑27pm)、匹長(zhǎng)76mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S101-7.8T76mm)100wt。/。進(jìn)行開棉、梳棉處理后，以剌針密度50根/cm2進(jìn)行針剌而得到的。該纖維網(wǎng)形成非過濾面一側(cè)的過濾層。進(jìn)一步通過針刺加工使織物(基布)和上述的纖維網(wǎng)進(jìn)行交織，得到單位面積重量540g/m2，總針刺密度300根/cm2的過濾材料，然后進(jìn)行熱定型處理，另外，在此得到的過濾材料中看到由于針剌處理而發(fā)生收縮、單位面積重量比理論上變高的傾向。實(shí)施例2與實(shí)施例1同樣的方法得到的，組成結(jié)構(gòu)是過濾面是220g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度1.0分特(纖維平均直徑9.7pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-1.0T51mm)構(gòu)成；非過濾面是210g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度7.8分特(纖維平均直徑27pm)、匹長(zhǎng)76mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S101-7.8T76mm)構(gòu)成。實(shí)施例3與實(shí)施例1同樣的方法得到的，組成結(jié)構(gòu)是過濾面是220g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度1.0分特(纖維平均直徑9.7nm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-1.0T51mm)構(gòu)成；非過濾面是由100g/mz的纖度為7.8分特(纖維平均直徑27^m)、匹長(zhǎng)76mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S101-7.8T76mm)和110g/m2纖度是2.2分特(纖維平均直徑14.5pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-2.2T51mm)混合構(gòu)成。實(shí)施例4與實(shí)施例1同樣的方法得到的，組成結(jié)構(gòu)是過濾面是110g/m2纖度是1.0分特(纖維平均直徑9.7pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-1.0T51mm)和110g/m2纖度是2.2分特(纖維平均直徑14.5nm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-2.2T51mm)分層構(gòu)成；非過濾面是由100g/m2的纖度為7.8分特(纖維平均直徑27pm)、匹長(zhǎng)76mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S101-7.盯76mm)和110g/m2纖度是2.2分特(纖維平均直徑14.5|am)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-2.2T51mm)混合構(gòu)成。實(shí)施例14得到的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料可以用于制作過濾袋。比較例1與實(shí)施例1同樣的方法得到的，組成結(jié)構(gòu)是過濾面是220g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度2.2分特(纖維平均直徑14.5pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-2.2T51mm)構(gòu)成；非過濾面是210g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度7.8分特(纖維平均直徑27nm)、匹長(zhǎng)76mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S101-7.8T76mm)構(gòu)成。比較例2與實(shí)施例1同樣的方法得到的，組成結(jié)構(gòu)是過濾面是220g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度2.2分特(纖維平均直徑14.5pm)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S301-2.2T51mm)構(gòu)成；非過濾面是210g/m2的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是纖度2.2分特(纖維平均直徑14.5|im)、匹長(zhǎng)51mm的PPS短纖維(東麗株式會(huì)社制"特康"S30仁2.2T51mm>構(gòu)成。從表1、的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，實(shí)施例14的過濾材料，與比較例12的過濾材料相比，粉塵捕集效率高，而且過濾材料的殘余壓力損失也低。進(jìn)一步的來看，實(shí)施例1、3、4更加要好一點(diǎn)，再進(jìn)一步來看，實(shí)施例1為最好的。過濾材料的捕集效率高，壓力損失也不變高。因此延長(zhǎng)過濾材料的使用壽命是可能的。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1、一種含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是組成過濾材料至少有三層結(jié)構(gòu)，過濾面，非過濾面，中間補(bǔ)強(qiáng)織物，其中過濾面中至少含有一層由平均直徑介于3-12μm的細(xì)纖維組成的細(xì)纖維層；中間補(bǔ)強(qiáng)織物為聚苯硫醚或聚四氟乙烯的織物；非過濾面是直徑大于12μm的纖維組成的纖維層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是，按照J(rèn)ISL1096標(biāo)準(zhǔn)該過濾材料的通氣量在5-30cc/cm2.s。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是該過濾材料細(xì)纖維層以外其他的纖維層纖維的平均直徑在10-40網(wǎng)之間。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是該過濾材料的克重在300-800g/m2之間。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是，該過濾材料的空隙率在0.60-0.90。6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料，其特征是所述過濾材料中的補(bǔ)強(qiáng)織物由聚苯硫醚纖維構(gòu)成的。7、權(quán)利要求1所述的含有聚苯硫醚纖維的過濾材料在制備過濾袋中的應(yīng)用。全文摘要本發(fā)明公開了一種含有聚苯硫醚纖維補(bǔ)強(qiáng)織物的過濾材料及用途，該過濾材料是由聚苯硫醚纖維補(bǔ)強(qiáng)織物和過濾面層含有細(xì)纖維層的不織布。該過濾材料應(yīng)用在制備過濾袋中。本發(fā)明耐機(jī)械沖擊性好，同時(shí)過濾性能好，使用壽命長(zhǎng)。文檔編號(hào)B01D39/16GK101406779SQ20071013426公開日2009年4月15日申請(qǐng)日期2007年10月8日優(yōu)先權(quán)日2007年10月8日發(fā)明者星李,沈雪松申請(qǐng)人:東麗纖維研究所(中國(guó))有限公司