本發(fā)明涉及一種煙氣過濾材料，尤其涉及一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料及其制備方法。屬環(huán)保除塵過濾技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了改善我國的大氣環(huán)境質(zhì)量，我國在2011年相繼頒布了一系列大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等，將火電廠粉塵排放濃度從2002年的50mg/m3降至30mg/m3，重點地區(qū)粉塵排放濃度上限為20mg/m3，水泥、冶金等行業(yè)工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)同樣有所提高。而對于PM2.5的控制，2012年國家頒布了《GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，新增了環(huán)境空氣細顆粒物(PM2.5)的濃度限值，年平均一級15μg/m3，二級35μg/m3，24小時平均一級35μg/m3，二級75μg/m3。該標(biāo)準(zhǔn)將于2016年1月1日起全國實施。
工業(yè)氣體排放目前是我國大氣污染物的主要來源，而對于工業(yè)性塵源的控制，運行可靠、使用靈活方便、除塵效率高的袋式除塵器是首選，這其中袋式除塵器的關(guān)鍵材料是濾料。目前普通濾料在復(fù)雜工況下為了達到超潔凈、高精度、高效過濾的目的，往往需要大幅增加克重，并且 需要進行涂層乃至覆膜處理，然而不易安裝及后期整體清灰效果差的同時，大幅度增加除塵費用。
超級細纖維具有極小線密度，高比表面積，制成的濾料孔隙率高，孔徑小，故使用超級細纖維來提高濾料的過濾效率是生產(chǎn)高效濾料的重要手段，目前已經(jīng)成功應(yīng)用的主要是熔噴非織造材料和靜電紡絲材料。但靜電紡絲材料和熔噴非織造材料都存在機械強力低的問題，需要為其提供強力支撐的基布；靜電紡絲技術(shù)的生產(chǎn)效率低，不能滿足商業(yè)化對大批量生產(chǎn)的要求。復(fù)合超級細纖維則是近代開發(fā)的一類高科技新型纖維，具有獨特的性能，主要采用裂片剝離法或海島熔離法工藝生產(chǎn)，通常在纖維加工成織物后，再將其剝離成超級細纖維，但在工業(yè)除塵濾料領(lǐng)域還鮮有應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)制成的普通濾料對超細顆粒物的過濾精度及過濾效率不理想等問題，而提供一種高精度、高效率的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料，其包括以下質(zhì)量配比的成分，其中PPS復(fù)合超級細纖維：PPS細旦纖維滿足3:1，
所述PPS復(fù)合超級細纖維是細度0.3D以下的PPS裂片型復(fù)合超級細纖維或海島型復(fù)合超級細纖維，復(fù)合纖維中PPS與聚酯的質(zhì)量比為80：20。
所述PPS細旦纖維是規(guī)格為細度1.0D，長度50-70mm的PPS纖維。
所述PTFE纖維是規(guī)格為細度4.0-8.0D，長度50-70mm的PTFE纖維。
所述PTFE基布是規(guī)格為80-100g/m2的PTFE縫紉線基布。
所述凈氣面的PPS纖維是普通纖維、細旦纖維的一種或其組合物，普通纖維規(guī)格為2.2D，長度50-70mm的PPS纖維，細旦纖維是規(guī)格為細度1.0D，長度50-70mm的PPS纖維。
一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料的制備方法，其具體步驟為：
步驟一、將PPS復(fù)合超級細纖維、PPS細旦纖維和PTFE纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)形成迎塵面；
步驟二、將PPS普通纖維或PPS細旦纖維同樣經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)作為凈氣面；
步驟三、將迎塵面、PTFE基布、凈氣面復(fù)合進行預(yù)針刺，利用三角截面棱邊帶倒鉤的刺針對纖網(wǎng)進行反復(fù)穿刺，形成預(yù)刺氈；
步驟四、將預(yù)刺氈進行預(yù)清洗、堿減量開纖、冷水洗、乙酸清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈；所述堿減量開纖是采用濃度10-15g/L的NaOH溶液，溫度80-100℃，浴比1： 15-30，處理60-80min；所述乙酸清洗是采用濃度0.5-1.0g/L的乙酸溶液進行清洗；
步驟五、將剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈進行水刺開纖纏結(jié)工藝，烘干和熱定型處理，熱壓光處理，得到表面順滑的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料。
所述步驟五中水刺開纖纏結(jié)工藝是具體工藝參數(shù)如下：
所述步驟五中低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料的克重為300-450g/m2，透氣量為50-120L/dm2*min。
本發(fā)明為滿足國內(nèi)外工業(yè)除塵市場對高精度、高效率過濾材料的需求，通過復(fù)合超級細纖維的引入及工藝優(yōu)化改進，提出一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料及其制備方法。本發(fā)明所涉及的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料過濾效率在99.999％以上，煙氣排放濃度可低于0.5mg/m3，濾料孔隙率小，比表面積大的特性可有效減少PM2.5的排放；由該濾料制得的濾袋滿足實際復(fù)雜工況的要求，具有使用耐久性，適用于工業(yè)應(yīng)用。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
本發(fā)明揭示了一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料，其包括以下質(zhì)量配比的成分，其中PPS復(fù)合超級細纖維：PPS細旦纖維滿足3:1，
所述PPS復(fù)合超級細纖維是細度0.3D以下的PPS裂片型復(fù)合超級細纖維或海島型復(fù)合超級細纖維，復(fù)合纖維中PPS與聚酯的質(zhì)量比為80：20。
所述PPS細旦纖維是規(guī)格為細度1.0D，長度50-70mm的PPS纖維，經(jīng)過長期實驗研究和反復(fù)測試，PPS超級細纖維只有與細度1.0D的PPS細旦纖維按一定比例(質(zhì)量比3:1)配合混紡，制成的濾料才能有更多纏結(jié)點使纖維間纏結(jié)緊密；
所述PTFE纖維是規(guī)格為細度4.0-8.0D，長度50-70mm的PTFE纖維，為應(yīng)對目前復(fù)雜的工況環(huán)境，綜合考慮濾料強力、耐化學(xué)性、過濾性能， 一定比例的PTFE纖維的添加有其必要性；另外適當(dāng)粗纖維的存在可以在保證過濾效率的同時增加材料的透氣性能；
所述PTFE基布是規(guī)格為80-100g/m2的PTFE縫紉線基布；
所述凈氣面的PPS纖維是普通纖維、細旦纖維的一種或其組合物，普通纖維規(guī)格為2.2D，長度50-70mm的PPS纖維，細旦纖維是規(guī)格為細度1.0D，長度50-70mm的PPS纖維。
所述一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料的制備方法，其具體步驟為：
步驟一、將PPS復(fù)合超級細纖維、PPS細旦纖維和PTFE纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)形成迎塵面；
步驟二、將PPS普通纖維或PPS細旦纖維同樣經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)作為凈氣面；
步驟三、將迎塵面、PTFE基布、凈氣面復(fù)合進行預(yù)針刺，利用三角截面棱邊帶倒鉤的刺針對纖網(wǎng)進行反復(fù)穿刺，形成預(yù)刺氈；
步驟四、將預(yù)刺氈進行預(yù)清洗、堿減量開纖、冷水洗、乙酸清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈，對于復(fù)合超級細纖維，開纖是將復(fù)合纖維中的兩組分完全剝離，是至關(guān)重要的一步，直接決定超級細纖維能否真正形成，經(jīng)過長期實驗研究和反復(fù)測試最終確定的開纖工藝，得到的纖維更細更均勻，開纖更徹底，更能凸顯產(chǎn)品的優(yōu)良性能；所述堿減量開纖是采用濃度10-15g/L的NaOH溶液，溫度80-100℃，浴比1：15-30，處理60-80min，不同的濃度、溫度、浴比及處理時間，對堿減量開纖的效果有顯著影響，只有在本發(fā)明限定 范圍內(nèi)，才能達到對PPS復(fù)合超級細纖維足夠開纖率；所述乙酸清洗是采用濃度0.5-1.0g/L的乙酸溶液進行清洗；
步驟五、將剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈進行水刺開纖纏結(jié)工藝，烘干和熱定型處理，熱壓光處理，得到表面順滑的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料；水刺工藝一方面對超級細纖維起進一步開纖作用，另一方面以極細的高壓水射流形成的水針沖擊纖維，使其纏結(jié)加固，上下層結(jié)構(gòu)更為緊密；
水刺開纖纏結(jié)工藝是具體工藝參數(shù)如下：
對轉(zhuǎn)鼓速度、水刺壓力和水刺針板及其分布的合理配置將直接決定濾料的質(zhì)量和性能，尤其是對裂片型復(fù)合超級細纖維。第一道水刺壓力設(shè)置為100-120bar，是考慮到經(jīng)過步驟四的預(yù)刺氈纖網(wǎng)較為蓬松且強力不足，過高的水刺壓力將導(dǎo)致表層纖維過早開纖，在表面形成致密的一層，直接削弱后幾道水刺的功效；之后2、3、4、5道水刺壓力采用由低至高將降低的方式，從而改善纖網(wǎng)內(nèi)部纖維開纖和纏結(jié)效果，最后一道水刺主要起平整作用。
所述一種低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料過濾效率在 99.999％以上，煙氣排放濃度可低于0.5mg/m3，克重僅為300-450g/m2，透氣量為50-120L/dm2*min。
實施例1：
本實施例包括以下質(zhì)量配比的成分，
具體步驟為：
步驟一、將PPS裂片型復(fù)合超級細纖維、PPS細旦纖維和PTFE纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)形成迎塵面；
步驟二、將PPS普通纖維、PPS細旦纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)作為凈氣面；
步驟三、將迎塵面、PTFE基布、凈氣面復(fù)合進行預(yù)針刺，利用三角截面棱邊帶倒鉤的刺針對纖網(wǎng)進行反復(fù)穿刺，形成預(yù)刺氈；
步驟四、將預(yù)刺氈進行預(yù)清洗、堿減量開纖、冷水洗、采用濃度0.5g/L的乙酸溶液進行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈；堿減量開纖是采用濃度10g/L的NaOH溶液，溫度80℃，浴比1：30，處理60min；
步驟五、將剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈進行水刺開纖纏結(jié)工藝，烘干和熱定型處理，熱壓光處理，得到表面順滑的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料；
水刺開纖纏結(jié)工藝是具體工藝參數(shù)如下：
性能測試：依據(jù)GB/T 6719-2009，采用VDI濾料試驗裝置測試濾料過濾性能，測試結(jié)果如下表所示。
表1
實施例2：
本實施例包括以下質(zhì)量配比的成分，
具體步驟為：
步驟一、將PPS裂片型復(fù)合超級細纖維、PPS細旦纖維和PTFE纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)形成迎塵面；
步驟二、將PPS普通纖維經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)作為凈氣面；
步驟三、將迎塵面、PTFE基布、凈氣面復(fù)合進行預(yù)針刺，利用三角截面棱邊帶倒鉤的刺針對纖網(wǎng)進行反復(fù)穿刺，形成預(yù)刺氈；
步驟四、將預(yù)刺氈進行預(yù)清洗、堿減量開纖、冷水洗、采用濃度0.8g/L的乙酸溶液進行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈；堿減量開纖是采用濃度12g/L的NaOH溶液，溫度100℃，浴比1：20，處理80min；
步驟五、將剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈進行水刺開纖纏結(jié)工藝，烘干和熱定型處理，熱壓光處理，得到表面順滑的低克重超級細纖維超 潔凈過濾高溫濾料；
水刺開纖纏結(jié)工藝是具體工藝參數(shù)如下：
性能測試：依據(jù)GB/T 6719-2009，采用VDI濾料試驗裝置測試濾料過濾性能，測試結(jié)果如下表所示。
表2
實施例3：
本實施例包括以下質(zhì)量配比的成分，
具體步驟為：
步驟一、將PPS海島型復(fù)合超級細纖維和PPS細旦纖維按比例混合均勻，經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)形成迎塵面；
步驟二、將PPS普通纖維經(jīng)過開松梳理、成網(wǎng)、鋪網(wǎng)作為凈氣面；
步驟三、將迎塵面、PTFE基布、凈氣面復(fù)合進行預(yù)針刺，利用三角截面棱邊帶倒鉤的刺針對纖網(wǎng)進行反復(fù)穿刺，形成預(yù)刺氈；
步驟四、將預(yù)刺氈進行預(yù)清洗、堿減量開纖、冷水洗、采用濃度1.0g/L的乙酸溶液進行清洗，然后冷水洗至中性后烘干得到剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈；堿減量開纖是采用濃度15g/L的NaOH溶液，溫度100℃，浴比1：30，處理80min；
步驟五、將剝離出PET的超級細纖維預(yù)刺氈進行水刺開纖纏結(jié)工藝，烘干和熱定型處理，熱壓光處理，得到表面順滑的低克重超級細纖維超潔凈過濾高溫濾料；
水刺開纖纏結(jié)工藝是具體工藝參數(shù)如下：
性能測試：依據(jù)GB/T 6719-2009，采用VDI濾料試驗裝置測試濾料過濾性能，測試結(jié)果如下表所示。
表3
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下對上述實施例進行變化、修改、替換和變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。