CN101032674A

CN101032674A - 耐热性过滤材料及其用途

Info

Publication number: CN101032674A
Application number: CN 200610038803
Authority: CN
Inventors: 兰春燕; 早川敏弘; 李星
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-12

Abstract

本发明公开了一种耐热性过滤材料及用途，耐热性过滤材料由基材及与基材复合的过滤层所构成，基材由无机纤维和/或耐热性有机纤维所形成，至少有一层过滤层同时含有无机纤维和耐热性有机纤维，并且无机纤维的直径小于耐热性有机纤维的直径。用途包括耐热性过滤材料在制造过滤器中的应用。本发明的耐热性过滤材料，构成无纺布的无机纤维和耐热性有机纤维的络合性非常好，具有更高的粉尘捕集效率、有更佳的对粉尘气流耐冲击、对清灰时脉冲压力的抗冲击能力，有更优秀的耐摩擦性能、耐受热收缩等性能。

Description

耐热性过滤材料及其用途

技术领域：

本发明涉及一种过滤材料。

背景技术：

一直以来，空气净化用高温过滤材料，有内部过滤用耐热性过滤材料和表面过滤用耐热性过滤材料。对于集尘机而言，以使用表面过滤用耐热性过滤材料为主。所谓表面过滤，就是耐热性过滤材料利用过滤面将粉尘捕集、进而在过滤材料表面形成粉尘蛋糕层。形成的蛋糕层继续对粉尘进行捕集过滤，当粉尘蛋糕层形成到一定厚度时，利用脉冲或振打等方式进行去除、然后继续在耐热性过滤材料表面形成粉尘层，再将粉尘层去除，如此循环操作工作，对粉尘进行过滤捕集。

表面过滤用过滤材料，在基材(补强织物)的两面上通过针刺或水刺等方式形成无纺布，再通过热定型、烧毛等表面平滑处理，或在无纺布表面进行硅树脂、氟树脂加工，或在无纺布表面覆以PTFE微孔薄膜，以提高粉尘的剥离效果。同时为提高对粉尘的捕集效率，过滤层选用细旦纤维来增加纤维的表面积，以达到提高捕集效率的效果。

垃圾烧却场、燃煤锅炉、金属熔矿炉等排放出的高温气体，对其过滤所用的都是耐热性过滤材料。关于构成耐热性过滤材料的纤维，选用的都是在耐热性以及耐化学药品性方面具有优秀性能的纤维。耐热性纤维有玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯纤维等。这些纤维都非常适合用作耐热性过滤材料。利用这些耐热性纤维，织成补强基材，再与无纺布组合，通过针刺或水刺等方式，使纤维互相交络，形成耐热性无纺布过滤材料。

通常，上述耐热性过滤材料使用在垃圾烧却、燃煤锅炉、金属熔矿炉等高温烟气的处理。由于高温烟气中含有腐蚀性气体，这些腐蚀性气体对耐热性过滤材料会有化学方面的劣化，同时在实际使用时，由于过滤时含尘气流的冲击、粉尘层逆向脉冲清洗时的冲击，都对耐热性过滤材料都有一个物理方面的损伤，即物理劣化。综上所述，用于袋式过滤器所用的耐热性过滤材料，除了具有对粉尘的高捕集效率、耐热性、耐化学药品性、耐水解外，还需具有耐摩擦等机械性能。

为得到满足上述条件的耐热性过滤材料，以往常采用两种方式来进行改善。第一种改善方式是针对上述耐热性过滤材料的过滤层，为提高其对粉尘的捕集性能，改善对策是选用细旦无机纤维及耐热性有机纤维，通过开棉、梳棉、成网、针刺等工艺加工成高捕集效率的耐热性过滤材料。这种改善方法确实能达到提高对粉尘的捕集效果，同时由于纤维表面积的增大，过滤材料对摩擦的抵抗力也有所增强。但是由于构成过滤层的耐热性有机纤维(如聚亚苯基硫醚纤维)的卷曲数少，加工时与无机纤维的交络性差，实机使用过程中，由于粉尘清洗时脉冲压力等对过滤材料的冲击力的影响，无机纤维易发生掉落现象。由此，过滤材料终端用户也希望能有抑制掉落的过滤材料诞生。除无机纤维易掉落外，在过滤材料的生产过程中，由于无机纤维的交络性差，在针刺或水刺工艺中有大量的无机纤维脱落、加上无机纤维被折断等现象的发生，脱落、断落的纤维就滞留在针刺机或水刺机上，随着针刺工艺的进行，大量的毛球就在过滤材料的表面产生，如此以来，就需要对毛球进行去除作业。同时由于毛球的存在，过滤材料的品质亦受到严重影响。此原因的存在，过滤材料的加工厂家也迫切希望以上现象能得到改善。

改善的第二种方式是，让无机纤维与耐热性有机纤维通过充分结合，再通过针刺或水刺工艺形成过滤材料来改善耐热性过滤材料的性能。这种改善方法确实能减少对粒状粉尘的穿透量，同时由于能保持高的透气性、过滤材料不易发生堵塞、过滤材料的品质也易控制等优点存在。但由于仅是无机纤维与耐热性有机纤维的混棉，而耐热性有机纤维的卷曲数少，为保证高捕集效率及对脉冲压力的抗冲击性能，提高无机纤维的使用量非常困难。为了提高捕集效率，增大细旦无机纤维的配合量，过滤材料在加工过程中无机纤维的掉落问题显得非常严重。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种对高温含尘气体的捕集效率高，过滤性能好的耐热性过滤材料及其用途。

本发明的技术解决方案是：

一种耐热性过滤材料，其特征是：由基材及与基材复合的过滤层所构成，基材由无机纤维和/或耐热性有机纤维所形成，至少有一层过滤层同时含有无机纤维和耐热性有机纤维，并且过滤层的无机纤维采用细旦纤维，其直径小于耐热性有机纤维的直径。

同时含有无机纤维及耐热性有机纤维的过滤层中，无机纤维与耐热性有机纤维的用量为：无机纤维25～75％重量份，耐热性有机纤维75～25％重量份。构成基材或过滤层的无机纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的至少一种，且无机纤维至少具有1.0个/25mm以上的卷曲度。构成基材或过滤层的耐热性有机纤维可以是聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维中的至少一种。对于本发明而言，从纤维的耐热性、耐化学药品性、耐水解性、纤维的卷曲数的个数、纤维成本、纤维的粗细等角度考虑，聚亚苯基硫醚纤维是一理想的纤维。基材的透气量依据JIS L 1096标准的8.27.1A法(弗雷泽型法)，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

一种耐热性过滤材料在制造过滤器中的应用。

对于耐热性过滤材料而言，所使用的耐热性有机纤维的常规使用温度需在150℃以上。常规使用温度在150℃以下的有机纤维，如聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚对苯二甲酸己二酯纤维(聚酯纤维)、聚酰胺纤维等常用的合成纤维，在本发明中不使用。

本发明的耐热性过滤材料，为达到对粉尘捕集效率的提升，采用了细旦无机纤维和耐热性有机纤维。由于纤维的表面摩擦系数、纤维的带电性不同的原因，通过纤维的配合形成配合混棉，可以达到提升对粉尘的捕集效率。同时由于纤维带电性的不同，纤维间静电的作用，也能达到提升过滤材料对粉尘的捕集效率。

上述所提及的聚亚苯基硫醚纤维(别名：聚苯硫醚、聚芳香烃硫醚、聚苯硫醚纤维、PPS纤维，以下简称：PPS纤维)，具有优秀的耐热性、耐化学药品性、耐水解性等性能。该纤维的聚合重复单体(C₆H₄-S)含量需在90％以上。采用这样的PPS纤维，才能获得耐热性、耐化学药品性、耐水解性等性能优良的耐高温过滤材料。

本发明的耐热性过滤材料，其基材或过滤层中所采用的无机纤维，可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、氧化铝纤维等。这些无机纤维与上述提及的PPS纤维相比较，其耐化学药品性、耐水解性等性能略显劣势。但由于玻璃纤维(简称：玻纤)的价格低廉、材料来源充足、不燃、耐高温(常规使用温度可达260℃)、高强度、绝缘性佳、实际使用温度时纤维本身并不收缩等性能(280℃时，玻璃纤维的收缩率为0％)、尺寸稳定性优越，所以选用适当的玻璃纤维(如细旦、有卷曲等)可获得理想的过滤材料。如常选用细旦玻璃纤维与PPS纤维配合，利用细旦纤维提升过滤材料的纤维表面积，从而达到提升耐热性滤材的对粉尘的捕集效率；利用有卷曲的玻璃纤维与PPS纤维配合，可提升纤维与纤维间的络合性，从而提升耐高温过滤材料的耐摩擦性、耐气流冲击性，还有，由于玻璃纤维在实机使用时本身并不收缩，得到的过滤材料具有优越的尺寸稳定性。所以，作为无机纤维的选择，若玻璃纤维的选择得当，通过各工艺的加工，可获得令人满意的耐热性过滤材料。

基于上述原因，本发明的过滤材料，其基材或过滤层所采用的无机纤维，玻璃纤维为首选最佳材料。而要使耐热性过滤材料具有对粉尘的高捕集效率，过滤层的无机纤维必须选用细旦纤维，且其直径较有机纤维的直径小，这样得到的过滤材料既具有大的纤维总表面积，又具有对大气尘的高捕集效率及对粉尘的高捕集性能。若选用的玻璃纤维，理想的纤维的直径范围为5um～11um，这样直径的玻璃纤维，其直径低于有机纤维的常规规格。如，PPS纤维，其常规纤维的直径为14.5um。这样由细旦纤维及较之略粗的有机纤维加工而成的耐热性过滤材料，由于其纤维的平均直径低于耐热性有机纤维的直径，既有合适的强度，又有对粉尘的高捕集效率。

本发明的耐热性过滤材料，为提高上述的玻璃纤维的配合比例，以往的做法是提高纤维的卷曲度，从而达到提升纤维间的络合性。但实际上，过度提高纤维的卷曲度，在形成过滤材料的罗拉梳棉机的铣刀处混棉易堆积，产生落棉的困难。同时还有混棉易缠绕在罗拉上，发生加工不良等问题。鉴于以上原因，最佳的改善手段是为调整纤维与纤维间的络合性，卷曲度大的纤维的加入量需适宜。

对于有卷曲度的无机纤维而言，对卷曲数的限制没有。比较适宜的卷曲数范围是1～30个/25mm。卷曲的外形可以是波浪卷曲状的

外形也可以是缠绕弯曲的

卷曲数若在1个/25mm以下，无机纤维在形成形成无纺布时，无机纤维与无机纤维间、无机纤维与耐热性有机纤维间的交络性变差，在针刺工艺或水刺工艺进行时、实机使用清灰时，无机纤维易发生掉落现象。同时部分断折的无机纤维通过针刺工艺后，滞留在过滤材料上，多次通过针刺工艺后，大量的纤维屑毛球产生，影响过滤材料的质量。还有，耐热性纤维的卷曲数超过30个/25mm以上时，虽然无机纤维与无机纤维间、无机纤维与耐热性有机纤维间的交络性变好，但上述的过滤材料的加工不良现象易发生。耐热性有机纤维与有卷曲的无机纤维的重量配合比例，在25～75％的范围内比较合适。耐热性有机纤维的重量比例如果在25％以下，那么无机纤维的重量比例就将变大，由于采用的是细旦无机纤维，虽然提升了过滤材料对粉尘的过滤性能，但过滤材料的耐化学药品性、耐水解性等性能下降而达不到令人满意的效果。耐热性有机纤维的重量比如果超过75％，过滤材料的耐化学药品性、耐水解性等性能虽有所提高，由于细旦无机纤维变少，从而使耐热性过滤材料对粉尘的高捕集效率大幅降低，又不能令人满意。

本发明的耐热性过滤材料，由基材及基材两面至少一层过滤层所构成。对于构成基材的素材而言，理想的素材是具有耐热性的无机纤维或有机纤维中的至少一种。无机纤维，如玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、氧化铝纤维；耐热性有机纤维，如聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维。在这些耐热性纤维中，从耐化学药品性、耐水解性角度考虑而言，PPS纤维及聚四氟乙烯纤维最为理想。对于聚四氟乙烯纤维而言，通过母体纺丝法法或乳液纺丝法或糊剂挤出法制造而成的纤维都可以使用。对于PPS纤维而言，复丝是比较理想的。特别是短纱，因为短纱的表面积大，与无纺布的络合性好，所以短纱特别适合用于基材的生产。

与PPS纤维比较，氟纤维具有更优越的耐热性、耐化学药品性。关于氟纤维，如果其聚合物的链节单元90％以上的主链或侧链上至少含有1个氟原子，那它就可以应用于任一产品，而且由多个氟原子单体构成的纤维更令人满意。例如，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚(PFA)、或者乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、或者聚四氟乙烯(PTFE)等都可以使用。氟纤维中的聚四氟乙烯(PTFE)，由于其具有优越的耐热性、耐化学药品性及表面低摩擦性，选用它，使用效果更令人满意。

对于形成基材的纤维的粗细，只要基材具有适度的强度，没有特别的限定。纤维过粗，形成的基材织物在实际使用时有堵塞的趋势，同时实际使用时压力损失变高，不令人满意。相反，若纤维过细，所织成的基材织物强度降低，就有降低耐热性过滤材料的机械强度的趋势。所以，形成基材织物的纤维的总纤度，比较合适的范围为100～1000dtex，最佳范围为400～800dtex，在这个范围内，基材织物既能提高有适度的强度、又有优秀的高温形态保持性的耐热性过滤材料。如果纤维的总纤度在100dtex以下，基材织物与无纺布积层后，通过针刺或水刺工艺，使纤维互相交络、形成一体，得到的过滤材料在尺寸稳定性、强度提升方面得不到明显的效果。如果纤维的总纤度超过1000dtex，过滤材料的尺寸稳定性、强度提升方面虽具有优势，但耐热性过滤材料的透气量有降低的趋势。过滤材料对粉尘的捕集效率也变好，但实际使用时，初期的压力损失变高，对耐热性过滤材料而言，最终将导致其寿命的缩减，而这种效果当然不令人满意。

对于过滤材料的基材而言，以不影响过滤材料的压力损失的密度较小的织物比较好。织物的构造，主要有平纹组织、二层织物、三层织物、斜纹组织、锻纹组织、起绒斜纹组织等。这其中的平纹组织，因为其成本低廉、且性能能够满足要求，所以在基材方面使用较为广泛。基材织物的密度一般在以下范围内：经纱，15～40根/2.54cm，而最佳的密度范围为20～30根/2.54cm；纬纱，10～30根/2.54cm，而最佳的密度范围为12～25根/2.54cm。基材织物的克重一般可以在49～270g/m²，而最佳的克重范围为100～150g/m²。

对于过滤材料的基材而言，综合上述，选用理想的PPS中长纤维进行纺纱，得到总纤度为400～800dtex的纱线，按照经密为20-30根/2.54cm，纬密为12-25根/2.54cm的密度，按平纹组织进行织造，得到的基材，其径向强度可达到550N/5cm以上、纬向强度可达500N/5cm以上。就透气度而言，按照JIS L 1096标准的8.27.1A法(弗雷泽型法)测定，测试压力50Pa，数值为700～2000L/dm².min。根据织物的受热收缩法进行测试，受热收缩可控制在10.0％以下。

由耐热性纤维形成无纺布，或者该无纺布与基材织物合为一体成为过滤材料的加工方法，为使纤维与纤维间达到更好的交络效果，使用针刺或水刺中的任一种方法均可以得到令人满意的效果。从纤维与纤维间的络合效果来看，采用针刺加工法得到耐热性过滤材料比较理想。而从过滤材料实机使用时压力损失及对粉尘的捕集效果来考虑，选择水刺法加工得到的过滤材料比较理想。另外，水刺法与针刺法两者结合，可以取优补劣，对过滤材料的性能可以作相应调整、平衡。所以在实际加工时要视性能要求作适当的选择，以得到理想的耐热性过滤材料。

本发明所涉及的耐热性过滤材料，含有粉尘层的、对含尘气流进行过滤的过滤面(即气体流入面)的部分纤维通过烧毛等工艺使其熔融粘着加工，这样的过滤层可以进一步提高粉尘的剥离性能及对粉尘的捕集性能。使过滤面的部分纤维熔融粘着，可通过烧毛处理或热轧等方法进行加工。特别是对粉尘要求达到高捕集效率时，对过滤材料的两面进行加工处理可以得到比较理想的效果。具体的加工方法，可以对耐热性过滤材料的过滤面利用喷火或者红外线等来进行烧毛处理，或进行镜面处理。通过以上的加工方式处理，过滤材料的过滤面至少有一部分纤维或被熔融粘着、或使针眼堵塞。通过轧光加工，可以提高过滤材料的表面平整性、粉尘离脱性、及对粉尘的捕集性能。

接下来，对本发明的耐热性过滤材料的制造方法举例，分工艺进行说明。

1.工艺1：梳棉、叠层工艺

本工艺，是形成无纺布纤维网层的工艺。首先为了使原棉纤维的按一定方向进行排列有序，把原棉投入到带有无数针的滚筒、锡林内，将纤维有序排列(梳棉工艺)、产生的纤维网通过铺网工艺的分配装置，在输送帘子上按照一定的比例折叠。作为本工艺的终端产品-滤毡，它的平方米克重原则上由原棉投入量及本工艺的线速度决定。原棉投入量大且线速度慢，平方米克重则大；原棉投入量少且线速度快，平方米克重则小。

2.工艺2：针刺工艺

工艺1所得到的滤毡经压辊轻压，形成棉卷，再由针刺机将纤维沿厚度方向进行络合，形成由耐热性纤维构成的空气流入面及空气排出面的过滤层的无纺布。

也有一些耐热性过滤材料，在由耐热性纤维形成的基材织物的气流流入的过滤面由无纺布积层，在该基材织物的另一面，即气流流出面由无纺布积层，形成至少有3层构造、并通过上述相同方法通过交络处理形成一体化的含有基材织物的无纺布。

上面所述的交络处理，考虑到耐热性过滤材料的强度、表观密度、通气量等性能，针刺时针刺密度在300根/cm²以上比较理想。针刺密度过低，纤维与纤维的络合性差，生产得到的耐热性过滤材料的强度降低、同时表观密度也有降低的趋势。终端产品过滤材料，针眼粗、透气量过高、对粉尘的捕集效率呈降低的趋势，这样的过滤材料是不理想的。相反，针刺密度过高，通过针刺工艺会造成由于针刺造成纤维或基材织物(骨材)的损伤，最终导致耐热性过滤材料的强度变低。另外，针刺密度提高，耐热性过滤材料的收缩增大，过滤材料的表观密度提高，从而使过滤材料对粉尘的捕集效率提升。但过滤材料的透气量相应降低，易导致过滤材料在实机使用初期的压力损失提高，最终导致过滤材料的使用寿命变短，这样的耐热性过滤材料也不理想。

由上述可知，耐热性过滤材料的表观密度可通过针刺条件的改变来进行调整。耐热性过滤材料的表观密度在0.1～1.5g/m²是比较理想的。最理想的表观密度是：0.1～0.6g/m²。另外透气度也可以通过调整针刺的条件来进行调整。耐热性过滤材料的比较理想的透气量是，10～80cc/cm²/sec。无纺布比较理想的平方米克重的是，250～800g/m²，而最佳的平方米克重是，450～700g/m²。

本发明中所说的气流流入面，就表面过滤用耐热性过滤材料而言，是指含粉尘的气体最初与耐热性过滤材料接触的一面，粉尘被耐热性过滤材料表面捕集，形成粉尘层的一面被称作气流流入面。气流流入面的对应面，因为气流由此面排出，所以被定义为气流流出面。

3.工艺3：后加工处理

由上述工艺1、2所制得的耐热性过滤材料的表面处理，可以通过喷火或红外线加热等方法对过滤面进行烧毛处理，也可以进行轧光处理，也可以利用热压罗拉加工处理，使部分纤维熔着。

4.工艺4：成袋工艺

上述耐热性过滤材料，通过缝制或热熔等方式加工成袋式过滤器。该袋式过滤器，适合用于对耐热性、耐化学药品性有较高要求的垃圾烧却、燃煤锅炉、金属熔矿炉等的废气处理。该袋式过滤器若采用缝制方式加工，用于缝制的缝纫线的材料需满足下述要求：该缝纫线所选用的材料，其耐热性、耐化学药品性等需与构成过滤材料或形成基材织物的纤维具有同等或以上的性能。比如，选用PPS纤维缝纫线、氟纤维缝纫线是比较理想的。

本发明的耐热性过滤材料，构成无纺布的无机纤维和耐热性有机纤维的络合性非常好，在生产时针刺或水刺工艺中、实际使用时粉尘气流、脉冲压力等冲击时纤维的掉落、毛球的产生等明显降低，与以往的耐热性过滤材料相比较，细旦无机纤维配合量大幅提升，具有更高的粉尘捕集效率、有更佳的对粉尘气流耐冲击、对清灰时脉冲压力的抗冲击能力，有更优秀的耐摩擦性能、耐受热收缩等性能。本发明通过使用小直径的细旦的、有卷曲的无机纤维和耐热性有机纤维，提高耐热性过滤材料对高温含尘气体的捕集效率；通过选用小直径的、有卷曲的无机纤维和耐热性有机纤维，提升纤维间的络合性，提升无机纤维的配合量，减轻过滤材料表面毛球的产生，进而达到提升耐热性过滤材料的品质。通过选用有卷曲的无机纤维，提高无机纤维与耐热性有机纤维的络合性，提高耐热性过滤材料对实际使用时对高温含尘气体的气流冲击、清灰时脉冲压力的冲击等的抵抗力、提高耐热性过滤材料对含尘气流、袋式过滤器龙骨等的耐摩擦性能。由于有卷曲无机纤维的使用，纤维间的络合性增加，提升了过滤材料的机械强度，降低了过滤材料的受热收缩，延长了耐热性过滤材料的使用寿命。本发明的耐热性过滤材料，除了用于垃圾烧却、燃煤锅炉以及金属熔矿炉所排出的高温含尘气体的高捕集以外，还可以用于其他领域，如净化用材料、保温材等。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是大气尘捕集模式图。

图2是粉尘捕集性能模式图。

具体实施方式：

具体的实施例介绍前，对耐热性过滤材料的部分测试方法进行说明。

【平方米克重】

裁取40cm*40cm的样布，称其重量，再算出。单位通常用g/m²表示。

【厚度】

利用厚度计(压力3.5N)测量，随机取样6个。单位通常用mm表示。

【透气量】

按照JIS L 1096标准8.27.1A法(弗雷泽型法)进行测定。随机取样5个，过滤材料测定时，压力125Pa，常用单位有cc/cm²/sec、L/dm²/min；测定基材织物时，压力50Pa，常用单位有cc/cm²/sec、L/dm²/min。

【纤维的脱落量】

测量出纤维的投入量及无纺布的重量(单位：g)，按照下式计算出纤维的脱落量及重量变化率。

纤维脱落量(g)＝纤维投入量(g)-无纺布的重量(g)

重量变化率(％)＝『1-{无纺布的重量(g)÷纤维投入量(g)}』*100

纤维脱落量的判定基准：重量变化率5％以内○、5％～10％△、10％以上×。

【纤维屑发生量】

取样40cm*40cm，对直径在5mm以上的毛球进行统计。

纤维屑发生量的判定基准：5个以内○、5个～10个△、10个以上×。

【织物的受热收缩】

取样40cm*40cm，经向、纬向固定长20cm做好标记，试验片经向垂直吊挂于热风干燥机中，以200℃*15分的条件试验，再测量试验后经向、纬向的长度，利用下式算出受热收缩率。

受热收缩率(％)＝『1-(A÷20)』*100

其中，A：实验后长度单位：cm

【过滤材料的受热收缩】

取样30cm*5cm，经向固定长20cm做好标记，放入烘箱，以190℃*1小时*1.0kg荷重的条件试验，再测量实验后经向的长度，利用下式算出受热收缩率。

受热收缩率(％)＝『1-(A÷20)』*100

其中，A：实验后长度单位：cm

受热收缩率的判定基准：0.7％以下○、0.7％～1.2％△、1.2％以上×。

【耐摩擦性试验(耐摩擦性能提升效率)】

据JIS L 1096标准的8.17.3Taber法摩擦试验基准进行试验。取样尺寸￠130mm、专用摩擦轮、荷重1kg，摩擦次数500次，根据试验试片重量，依据下式来计算其重量变化率。

重量变化率(％)＝(试验前重量-实验后重量)÷试验前重量*100

(注)重量单位：g

玻璃纤维混棉产品，其耐摩擦性能提升效率依据下式计算。

耐摩擦性能提升效率(％)＝(有机纤维100％滤材的重量变化率÷有机纤维50％与玻璃纤维50％滤材的重量变化率)*100

耐摩擦性试验的判定基准：耐摩擦性能提升效率150％以上○、125％～150％△、125以下×。

【大气尘捕集效率试验】

依据JIS B 9908标准，根据大气尘计数法进行测定。测试设备模式图如图1。来自过滤材料下方的风机，以1m/min的气流速度对过滤材料进行吸引5min后。利用该设备的计数器读出过滤后大气尘粒子(粒径：0.3～5μm)的个数以及大气尘中粒子(粒径：0.3～5μm)个数。试验样品3个。

根据读出的粒子数，按下式即可计算出过滤材料对大气尘的捕集效率。

大气尘捕集效率(％)＝『1-(B÷A)』*100

其中，A：大气尘粒子数

B：过滤后大气尘粒子数

大气尘捕集效率的判定基准：粒径1um以下粉尘的捕集效率达到50％以上○、45％～50％△、45％以下×。

【粉尘捕集性能试验】

依据标准VDI 3926试验。图2是测试设备模式图。该设备模拟实机运转时的重复清灰后，过滤材料对粉尘的捕集效果。

该试验的程序为：初期30次(过滤材料表面形成粉尘层)→老化10000次(过滤材料的劣化)→最后30次(过滤材料性能的安定)

具体试验过程是这样的，试验粉尘(型号：PURALNF)由供尘部供给浓度为5g/m³的粉尘，粉尘以2m/min的流速工作，在风机的作用下，粉尘不断附积在耐热性过滤材料的表面形成粉尘层(也称作蛋糕层)，随着粉尘的不断供给，过滤材料两侧的压差不断提高，当压差达到1000Pa时，脉冲气流(0.5MPa)从过滤材料的非过滤面进行冲击，过滤面的粉尘由于受到外来冲击，粉尘层掉落，过滤材料两侧压差降低，一次捕尘、清灰周期完成。清灰后的过滤材料继续捕集粉尘，循环工作。

过滤材料对粉尘的捕集及清灰过程中，粒径极细的极少一部分粉尘穿透过滤材料而进入非过滤面，这一部分穿透粉尘被绝对滤布截获。正是利用粉尘的供给量及穿透量按照下式来计算捕集效率。

捕集效率(％)＝(粉尘供给量-粉尘穿透量)/粉尘的供给量*100

(注)粉尘供给量、粉尘穿透量的单位：g

捕集性能试验的判定基准：最后30次的捕集效率在99.9900％以上○、99.9400％～99.9900％△、99.9400％以下×。

【综合判定】

耐热性过滤材料性能的综合判定基准是：纤维的脱落量、纤维屑的发生量、大气尘捕集效率、粉尘捕集效率(最后30次)这些项目的判定全部为○的耐热性过滤材料则为○、性能判定△3个以下或×2个以下的耐热性过滤材料则为△、性能判定△3个以上或×2个以上的耐热性过滤材料则为×。

实施例1

首先，选用纤度为2.2dtex(直径为14.5μm)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(日本东丽株式会社生产的“特康”牌)，先纺成7s/1、20s/1的单纱，再将20s/1的单纱纺成20s/2股线(总纤度：600dtex)。其中20s/2股线用作经纱，7s/1单纱用作纬纱，通过平织方式织成经密为28根/2.54cm、纬密为18根/2.54cm的PPS基材织物。该基材织物的透气度，据JIS L 1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为1400L/dm².min。

然后，选用纤度为2.2dtex(直径为14.5μm)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(日本东丽株式会社生产的“特康”牌)50％，长度50mm、纤度0.75dtex(纤维直径6μm)的无卷曲玻璃纤维45％、长度为25.4mm、纤度2.3dtex(纤维直径10μm)、卷曲度5个/25mm的玻璃纤维5％，通过开棉、梳棉加工，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到平方米克重分别为210g/m²、215g/m²的两种纤维网无纺布。

接着，将基材织物置于上述得到的无纺布(过滤层)中间，通过针刺工艺使基材织物与纤维网无纺布交络加工，得到平方米克重为678g/m²、总针刺密度为300根/cm²的耐热性过滤材料。同时，这个加工成的耐热性过滤材料，由于针刺后的收缩，平方米克重与理论值比较有增大的趋势。

最后，对上述的耐热性过滤材料的气流流入面，利用喷火的方式对其进行烧毛处理、热轧处理，让部分纤维熔着，得到平方米克重为683g/m²、厚度为3.4mm、透气量为23.3cc/cm²/sec的耐热性过滤材料。得到的过滤材料的性能结果汇总在表一中。得到的耐热性过滤材料还可以进一步制得过滤器。

实施例2

首先，选用芳砜纶纤维(或聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维中的至少一种和/或玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的至少一种，且无机纤维至少具有1.0个/25mm以上的卷曲度)制成基材织物。该基材织物的透气度，据JIS L1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

然后，选用纤度为2.2dtex(直径为14.5μm)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(或聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维中的至少一种)30％(或70％)，长度50mm、纤度0.75dtex(纤维直径6μm)的无卷曲玻璃纤维55％(或25％)、长度为25.4mm、纤度2.3dtex(纤维直径10μm)、卷曲度1～5个/25mm的玻璃纤维(或玄武岩纤维、碳纤维)15％(或5％)，通过开棉、梳棉加工，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到纤维网无纺布。

接着，将基材织物置于上述得到的无纺布两层(过滤层)中间，通过针刺工艺使基材织物与纤维网无纺布交络加工，得到耐热性过滤材料。最后，对上述的耐热性过滤材料的气流流入面，利用喷火的方式对其进行烧毛处理、热轧处理，让部分纤维熔着，得到透气量为23.3cc/cm²/sec的耐热性过滤材料。得到的耐热性过滤材料还可以进一步制得过滤器。

比较例1

选用纤度为2.2dtex(直径为14.5um)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(东丽生产的“特康”)75％，长度50mm、纤度0.75dtex(纤维直径6um)的无卷曲玻璃纤维25％，通过开棉、梳棉，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到平方米克重分别为205g/m²、210g/m²的两种纤维网无纺布。

接下来按照实施例1相同的方法生产出耐热性过滤材料。该材料的平方米克重为630g/m²、厚度为3.3mm、透气量为28.2cc/cm²/sec。

该过滤材料的性能结果汇总在表一中。

比较例2

选用纤度为2.2dtex(直径为14.5um)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(东丽生产的“特康”)，通过开棉、梳棉工艺加工，再针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到平方米克重为203g/m²、200g/m²的两种纤维网无纺布。

接下来按照实施例1相同的方法生产出耐热性过滤材料。该材料的平方米克重为579g/m²、厚度为2.8mm、透气量为29.6cc/cm²/sec。

该过滤材料材料的性能结果汇总在表一中。

比较例3

选用纤度为2.2dtex(异型断面)、长度为55mm、卷曲数为10.0个/25mm的聚酰亚胺短纤维(P84)，通过开棉、梳棉工艺加工，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，可得到平方米克重为207g/m²、204g/m²的两种纤维网无纺布。

再按照实施例1相同的方法生产出耐热性过滤材料。该过滤材料的平方米克重为633g/m²、厚度为3.2mm、透气量为22.6cc/cm²/sec。

该过滤材料的性能结果汇总在表一中。

比较例4

选用纤度为2.2dtex(直径为14.2um)、长度40mm、卷曲数12.3个/25mm的间位芳香族聚酰胺短纤维(杜邦生产的“Nomex”)50％，长度50mm、纤度0.75dtex(纤维直径6um)的无卷曲玻璃纤维45％、长度为25.4mm、纤度2.3dtex(纤维直径10um)、卷曲数5个/25mm的玻璃纤维5％，通过开棉、梳棉加工，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到平方米克重分别为209g/m²、201g/m²的两种纤维网无纺布。

再按照实施例1相同的方法生产出耐热性过滤材料。该过滤材料的平方米克重为601g/m²、厚度为3.4mm、透气量为21.4cc/cm²/sec。

该过滤材料的性能结果汇总在表一中。

比较例5

选用纤度为2.2dtex(直径为14.5um)、长度51mm、卷曲数12.3个/25mm的PPS短纤维(东丽生产的“特康”)20％，长度50mm、纤度0.75dtex(纤维直径6um)的无卷曲玻璃纤维80％，通过开棉、梳棉工艺加工，再以针刺密度为40根/cm²的针刺工艺加工，得到的纤维网不完全具备无纺布的形态。试验失败。

以上比较例所得的过滤材料的性能结果汇总在表一中。

表一

项目	纤维脱落量	纤维屑发生量	受热收缩性	耐摩擦性	大气尘捕集效率	粉尘捕集效率
项目	纤维脱落量	纤维屑发生量	受热收缩性	耐摩擦性	大气尘捕集效率	粉尘捕集效率	实施例1	○	○	○	○	○	○
实施例2	○	○	○	○	○	○	实施例1	○	○	○	○	○	○
实施例2	○	○	○	○	○	○	比较例1	○	△	△	△	△	△
比较例2	○	○	△	△	△	△	比较例1	○	△	△	△	△	△
比较例2	○	○	△	△	△	△	比较例3	○	○	△	△	△	△
比较例4	○	△	○	△	○	○	比较例3	○	○	△	△	△	△
比较例4	○	△	○	△	○	○	比较例5	×	×	×	×	×	×
说明	○：优 △：良 ×：差						比较例5	×	×	×	×	×	×

从表一的评价结果可以看出，实施例1的耐热性过滤材料，过滤性能的各个项目的判定结果都是“○”。与比较例1～3的耐热性过滤材料相比较，在滤毡制造时，由于抑制了纤维脱落量及纤维屑的发生量，所以各工艺的加工性优良、大气尘捕集效率、粉尘捕集效率高。同时玻璃纤维的加入，由于玻璃纤维在实机使用温度下，其本身收缩性微小，所以得到的过滤材料的受热收缩性大幅降低，明显优于比较品。还有，由于细旦玻璃纤维(卷曲玻璃纤维)的加入，纤维与纤维间的空隙降低及络合性提高，使得过滤材料的耐气流冲击力(即耐摩擦性)提升。比较例1～4的大气尘捕集效率及粉尘捕集性能偏低的原因分析，由于细旦玻璃纤维的配合比例低，或者是细旦玻璃纤维的混棉不充分，使得过滤材料的表面过滤不充分，致粉尘层集结的蛋糕层不易形成，过滤材料实机使用时，随着时间的推移，最终导致粉尘逐渐向过滤材料的非过滤面渗透，使得过滤材料对粉尘的捕集效率降低、受热收缩偏大、耐粉尘冲击性降低。

本发明的耐热性过滤材料，除了用于垃圾烧却、燃煤锅炉以及金属熔矿炉所排出的高温含尘气体的高捕集以外，还可以用于其他领域，如净化用材料、保温材等。

Claims

1、一种耐热性过滤材料，其特征是：由基材及与基材复合的过滤层所构成，基材由无机纤维和/或耐热性有机纤维形成，至少有一层过滤层同时含有无机纤维和耐热性有机纤维，并且过滤层的无机纤维采用细旦纤维，其直径小于耐热性有机纤维的直径。

2、根据权利要求1所述耐热性过滤材料，其特征是：同时含有无机纤维及耐热性有机纤维的过滤层中，无机纤维与耐热性有机纤维的用量为：无机纤维25～75％重量份，耐热性有机纤维75～25％重量份。

3、根据权利要求1或2所述耐热性过滤材料，其特征是：构成基材或过滤层的无机纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的至少一种，且无机纤维至少具有1.0个/25mm以上的卷曲度。

4、根据权利要求1或2所述的耐热性过滤材料，其特征是：构成基材或过滤层的耐热性有机纤维可以是聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维中的至少一种。

5、根据权利要求3所述的耐热性过滤材料，其特征是：构成基材或过滤层的耐热性有机纤维可以是聚亚苯基硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、间位芳香族聚酰胺纤维、对位芳香族聚酰胺纤维中的至少一种。

6、根据权利要求1或2所述耐热性过滤材料，其特征在于：基材的透气量，据JIS L 1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

7、根据权利要求3所述耐热性过滤材料，其特征在于：基材的透气量，据JIS L 1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

8、根据权利要求4所述耐热性过滤材料，其特征在于：基材的透气量，据JIS L 1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

9、根据权利要求5所述耐热性过滤材料，其特征在于：基材的透气量，据JIS L 1096标准的8.27.1A法，压力50Pa，进行测试，数值为700～2000L/dm².min。

10、一种权利要求1所述的耐热性过滤材料在制造过滤器中的应用。