一種過濾材料及其用途
【專利摘要】本發(fā)明公開一種過濾材料及其用途，該過濾材料是由過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層構(gòu)成，所述過濾層及非過濾層是由平均直徑在1～10μm之間的聚苯硫醚纖維構(gòu)成的纖維網(wǎng)，所述中間織物增強(qiáng)層是由耐熱性纖維構(gòu)成的機(jī)織物，所述中間織物增強(qiáng)層的克重為125～135g/m2，該過濾材料的密度為0.30～0.40g/cm3。本發(fā)明的過濾材料具有捕集率高、過濾精度優(yōu)異的特點(diǎn)。
【專利說明】一種過濾材料及其用途

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種過濾材料及其用途。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對大氣環(huán)境的 質(zhì)量要求也越來越高，過濾材料的應(yīng)用也越來越廣泛。通過以往的研究我們發(fā)現(xiàn)，過濾材料 的過濾效率與其構(gòu)成纖維網(wǎng)的纖維直徑有直接的關(guān)系，使用越細(xì)纖維的濾氈其過濾性能有 越好的趨勢。進(jìn)一步研究表明，對于使用越細(xì)纖維的濾氈來說，濾氈的密度對濾氈的過濾性 能有著更深的影響，這也是以往研究中所忽視的地方。
[0003] 如中國公開專利CN101168112A公開了一種非過濾面層是全部采用平均直徑20? 200 的粗纖維形成的纖維網(wǎng)，在針刺時(shí)，粗纖維帶到過濾面層中，導(dǎo)致過濾面層中的纖 維直徑變粗，孔徑變大，從而導(dǎo)致過濾材料的捕集效率降低，更細(xì)的粉塵粒子就難于被捕集 到。
[0004] 又如中國公開專利CN101406780A公開了一種過濾面層是由含有10wt%?90wt% 平均直徑為10Um以下的耐熱性纖維和90wt%?10wt%平均直徑為10?20ym耐熱纖維混 合組成的纖維網(wǎng)，因?yàn)檫^濾面層采用粗纖維，又無相關(guān)密度限定，過濾面層捕集效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種捕集率高、過濾精度優(yōu)異的過濾材料及其用途。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：本發(fā)明的過濾材料是由過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非 過濾層構(gòu)成，所述過濾層及非過濾層是由平均直徑在1?l〇Um之間的聚苯硫醚纖維構(gòu)成 的纖維網(wǎng)，所述中間織物增強(qiáng)層是由耐熱性纖維構(gòu)成的機(jī)織物，所述中間織物增強(qiáng)層的克 重為125?135g/m2,該過濾材料的密度為0. 30?0. 40g/cm3。上述過濾層為由平均直徑 在1?lOym之間的聚苯硫醚纖維（以下簡稱細(xì)纖維）構(gòu)成的纖維網(wǎng)，過濾層使用細(xì)纖維是 為了降低過濾層孔隙的平均孔徑，從而達(dá)到表層過濾的效果，提高過濾材料對粉塵的捕集 效率。如果過濾層細(xì)纖維的平均直徑大于10Um的話，會導(dǎo)致過濾層孔徑增大，從而就會降 低過濾材料的捕集效率。上述非過濾層也是由直徑在1?10 之間的聚苯硫醚纖維構(gòu)成 的纖維網(wǎng)，此非過濾層不僅起支撐作用，使用細(xì)纖維可以提高過濾材料的捕集效率，起到對 粉塵進(jìn)行二次過濾的作用。中間織物增強(qiáng)層的克重必須控制在125?135g/m2之間，如果 中間織物增強(qiáng)層的克重高于135g/m2,首先是成本的上升，其次整個(gè)過濾材料的密度也會上 升；如果中間織物增強(qiáng)層的克重低于125g/m2,首先會導(dǎo)致織物增強(qiáng)層的強(qiáng)度降低，增強(qiáng)作 用減弱，其次密度也會降低，制得本發(fā)明過濾材料的密度必須控制在〇. 30?0. 40g/cm3之 間，如果該過濾材料的密度小于0. 30g/cm3的話，首先濾氈的孔隙率較高，粉塵容易侵入濾 氈內(nèi)部，從而導(dǎo)致過濾性能較差及影響濾氈的使用壽命，其次濾氈纖維間的抱合較弱，從而 導(dǎo)致濾氈的強(qiáng)度較低；如果該過濾材料的密度大于0. 40g/cm3的話，首先濾氈的成本上升， 其次濾氈過于密實(shí)，會導(dǎo)致在后期的使用過程中因?yàn)閴簱p較大而導(dǎo)致清灰頻繁，降低濾氈 的使用壽命和提商除塵機(jī)運(yùn)行成本。
[0007] 構(gòu)成本發(fā)明過濾材料的中間織物增強(qiáng)層的耐熱纖維為由聚苯硫醚纖維。本發(fā)明的 中間織物增強(qiáng)層是指由紗線交織形成的一種稀疏織物層，起保持機(jī)械強(qiáng)度的作用，聚苯硫 醚纖維具有高的機(jī)械強(qiáng)度，用該聚苯硫醚纖維制得的織物層強(qiáng)度高，起到支撐作用。
[0008] 上述聚苯硫醚纖維為短纖維或長絲，優(yōu)選使用短纖維紗，短纖維紗與過濾層、非過 濾層的纖維網(wǎng)的絡(luò)合性更好，纖維的表面積變多，因此過濾材料的粉塵捕集效率更好。
[0009] 本發(fā)明過濾材料的出口粉塵濃度為0. 05?0. 20mg/m3。本發(fā)明生產(chǎn)的濾氈相對于 之前的一系列濾氈，過濾性能進(jìn)一步提升，出口粉塵濃度進(jìn)一步降低。出口粉塵濃度越低， 過濾材料的捕集效率也就越低。
[0010] 本發(fā)明的過濾材料，根據(jù)JISL1096標(biāo)準(zhǔn)，該過濾材料的克重為500?650g/m2。上 述克重必須滿足捕集效率的要求，如果過濾材料的克重大于650g/m2,增加了成本；如果過 濾材料的克重小于500g/m2,起過濾除塵作用的纖維網(wǎng)太薄，無法滿足高捕集效率的作用， 綜合考慮到捕集效率以及成本因素，過濾材料的克重優(yōu)選525?575g/m2。
[0011] 本發(fā)明的過濾材料，根據(jù)JISL1096標(biāo)準(zhǔn)的8. 27. 1A法，在壓力125Pa下，該過濾 材料的通氣度為5?20cc/cm2_s。如果過濾材料的通氣度小于5cc/cm2_s，那么必然導(dǎo)致清 灰周期變短，脈沖清灰次數(shù)變多，脈沖氣體消耗變多，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；如果過濾材 料的通氣度大于2〇CC/cm2 s，那么說明過濾材料的孔徑比較大，不利于粉塵的過濾。
[0012] 根據(jù)JISL1096標(biāo)準(zhǔn)，本發(fā)明過濾材料的經(jīng)緯向的拉伸強(qiáng)度都在800N/ 5cm以 上。過濾材料在使用過程中必須克服自身的重力和附載粉塵的重力，以及清灰時(shí)壓縮空氣 對過濾材料的沖擊力。
[0013] 本發(fā)明過濾材料的制備方法是將過濾層一側(cè)的纖維網(wǎng)、中間織物增強(qiáng)層、非過濾 層一側(cè)的纖維網(wǎng)依次層疊后，以針刺密度為280?480根/cm2進(jìn)行針刺而得。通過對本發(fā) 明的過濾材料的過濾層進(jìn)行燒毛處理或光亮加工處理，這樣能夠更進(jìn)一步提高粉塵剝離性 能或粉塵捕集效率。
[0014] 本發(fā)明的過濾材料具有捕集效率高、過濾精度優(yōu)異的特點(diǎn)，特別適用于過濾袋，可 以過濾從垃圾焚燒爐、燃煤鍋爐或金屬熔煉爐等排出的高溫氣體。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面通過實(shí)施例更加詳細(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 材料各物性的測定方法如下。
[0016]【克重】 將過濾材料切成200X200mm的正方形，從重量計(jì)算出過濾材料的克重。
[0017]【厚度】 使用厚度千分表(擠壓力〇.〇〇〇245Pa)測定過濾材料的厚度，隨機(jī)選擇6點(diǎn)進(jìn)行測定， 求出平均值。
[0018]【密度】 密度=克重/厚度，將以上測得的克重除以厚度即為過濾材料的整體密度。
[0019]【通氣量】 基于JISL1096規(guī)定的弗雷澤型織物透氣性測試法測定過濾材料的通氣量，測定部位 是隨機(jī)選擇6點(diǎn)進(jìn)行測定。
[0020] 【VDI3926捕集效率&出口粉塵濃度】 基于VDI3926的標(biāo)準(zhǔn)測定過濾材料的性能，實(shí)驗(yàn)樣品的尺寸是直徑150mm，喂入的粉 塵濃度在5. 0±0. 5g/m3,過濾風(fēng)速為2m/min(風(fēng)量1.85m3/h)。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，過濾材料兩面的壓差會漸漸升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)l〇〇〇Pa時(shí)，脈沖空氣對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t (秒）的變化，同時(shí)稱量透過過濾材料粉塵的重量M(g)。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， 出口粉塵濃度C=透過過濾材料粉塵的重量M/ (1. 85*時(shí)間t/3600)， 捕集效率=(1-出口粉塵濃度C/5) *100%。
[0021] 【殘余壓損】 根據(jù)VDI3926的測定試驗(yàn)后，測出過濾材料的殘余壓力損失。
[0022] 【拉伸強(qiáng)度】 基于JISL1096規(guī)定的布條強(qiáng)度法測定過濾材料的抗拉強(qiáng)度。試樣尺寸是 200mmX50mm,以拉伸速度100mm/min、夾頭間隔100mm進(jìn)行測定。測定值是試樣的經(jīng)向（是 和纖維的取向垂直的方向，在包含平紋粗布的試樣的情況下，和平紋粗布的經(jīng)向同一方向） 中的1次強(qiáng)度的值。
[0023] 實(shí)施例1 采用100重量％平均直徑為2ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為130g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為2ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為360根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為548g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理，在處理 過程中過濾材料的厚度進(jìn)行定量壓制，厚度保持為1. 5mm，密度控制為0. 36g/cm3。本發(fā)明 過濾材料的各物性參見表1。
[0024] 實(shí)施例2 采用100重量％平均直徑為5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為130g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2PPS纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為420根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為551g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理，在處理 過程中對過濾材料的厚度進(jìn)行定量壓制，厚度保持為1. 5mm，密度控制為0. 37g/cm3。本發(fā) 明過濾材料的各物性參見表1。
[0025] 實(shí)施例3 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為130g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為300根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為551g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理，在處理 過程中對過濾材料的厚度進(jìn)行定量壓制，厚度保持為1. 5mm，密度控制為0. 37g/cm3。本發(fā) 明過濾材料的各物性參見表1。
[0026] 實(shí)施例4 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為125g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為320根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為548g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理，在處理 過程中對過濾材料的厚度進(jìn)行定量壓制，厚度保持為1. 4mm，密度控制為0. 39g/cm3。本發(fā) 明過濾材料的各物性參見表1。
[0027] 實(shí)施例5 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為135g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為9ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為50根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為360根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為645g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理，在處理 過程中對過濾材料的厚度進(jìn)行定量壓制，厚度保持為1. 8mm，密度控制為0. 35g/cm3。本發(fā) 明過濾材料的各物性參見表1。
[0028] 實(shí)施例1?5制得的過濾材料在過濾袋中的應(yīng)用。
[0029] 比較例1 采用100重量％平均直徑為14. 5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針 刺密度為40根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為120g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為14. 5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針 刺密度為40根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為320根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為551g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理。該過濾 材料的各物性參見表1。
[0030] 比較例2 采用100重量％平均直徑為14. 5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針 刺密度為40根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為140g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用50重量％平均直徑為14. 5iim的聚苯硫醚短纖維與50重量％平均直徑為27. 5iim的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行混合，然后開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密度為40根/cm2進(jìn)行針刺， 形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為320根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為553g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理。該過濾 材料的各物性參見表1。
[0031] 比較例3 采用100重量％平均直徑為14. 5ym的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針 刺密度為40根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為過濾層； 采用纖度為2. 2dtex、平均直徑為14. 5ym、長51mm的聚苯硫醚短纖維進(jìn)行織造，制得 經(jīng)向密度為30根/2. 54cm、緯向密度為14根/2. 54cm、克重為140g/m2的聚苯硫醚平紋織 物作為中間織物增強(qiáng)層； 采用100重量％平均直徑為27. 5iim的PPS短纖維進(jìn)行開松、梳棉、鋪網(wǎng)后，以針刺密 度為40根/cm2進(jìn)行針刺，形成克重為210g/m2聚苯硫醚纖維網(wǎng)作為非過濾層； 然后按過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層依次層疊后，以總針刺密度為320根/cm2進(jìn) 行針刺，制得克重為552g/m2的過濾材料，最后對過濾材料的過濾面進(jìn)行燒毛處理。該過濾 材料的各物性參見表1。
[0032] 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種過濾材料，該過濾材料是由過濾層、中間織物增強(qiáng)層、非過濾層構(gòu)成，其特征在 于：所述過濾層及非過濾層是由平均直徑在1?10 y m之間的聚苯硫醚纖維構(gòu)成的纖維網(wǎng)， 所述中間織物增強(qiáng)層是由耐熱性纖維構(gòu)成的機(jī)織物，所述中間織物增強(qiáng)層的克重為125? 135g/m2,該過濾材料的密度為0? 30?0? 40g/cm3。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾材料，其特征在于：所述構(gòu)成中間織物增強(qiáng)層的耐熱纖 維是聚苯硫醚纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾材料，其特征在于：所述聚苯硫醚纖維為短纖維或長絲。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于：該過濾材料的出口粉塵濃度為 0? 05 ?0? 20mg/m3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于：根據(jù)JISL 1096標(biāo)準(zhǔn)，該過濾材 料的克重為500?650g/m2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于：根據(jù)JISL 1096標(biāo)準(zhǔn)的8. 27. 1 A法，在壓力125Pa下，該過濾材料的通氣度為5?20cc/cm2 s。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過濾材料，其特征在于：根據(jù)JISL 1096標(biāo)準(zhǔn)，該過濾材 料的經(jīng)緯向的拉伸強(qiáng)度都在800N / 5cm以上。
8. -種權(quán)利要求1所述的過濾材料在過濾袋中的應(yīng)用。
【文檔編號】B01D39/14GK104368191SQ201310353393
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】紀(jì)舜卿, 蔡文杰 申請人:東麗纖維研究所（中國）有限公司