CN103041648A

CN103041648A - 一种过滤材料用基布

Info

Publication number: CN103041648A
Application number: CN2011103334886A
Authority: CN
Inventors: 张鹏霞; 纪舜卿; 顾立霞; 蔡文杰
Original assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-10-14
Also published as: CN103041648B

Abstract

本发明公开了一种过滤材料用基布，该基布是由经纱与纬纱交织而成，构成该基布的经纬纱线均为纤度在240～1500旦尼尔之间的高温耐热纱线，所述经纱和/或纬纱中含有纤度为240～1500旦尼尔的聚四氟乙烯纱线。本发明的过滤材料用基布具有良好的抗化学药剂、抗氧化性、尺寸稳定性，而且还具有较高的拉伸强度、优良的通气度，能提高过滤材料的过滤性能，延长过滤材料的使用寿命的特点。

Description

一种过滤材料用基布

技术领域

本发明涉及一种过滤材料用基布。

背景技术

随着当今世界科学技术的进步，人们环保意识的增强，环境治理观念已由末端治理转向源头治理，即减少污染。对于空气过滤领域，国内外越来越多的燃煤电厂、垃圾焚烧厂采用袋式除尘器。袋式除尘器是国内外治理工业性粉尘和烟尘最有效的技术设备之一。但是电厂烟气温度一般在120～160℃，适合在这种温度段使用的只有Nomex、PPS、P84、PTFE。Nomex化学性能较后三种差，都不选用，P84、PTFE适合高过200℃使用，而价格贵得多，当前电站锅炉大都采用性价比高的聚苯硫醚(PPS)滤袋，但它应用中也有不足之处，主要是在烟气中O₂和NO₂作用下，随着温度越高，造成PPS氧化腐蚀严重、阻力大等，运行不恰当时，滤袋寿命只有2～3年，PPS会因氧化而降解，以致变色发脆，严重时毡体的纤维网会破碎而脱离基布。因此，很多工业烟气温度高、腐蚀性强，这就要求我们的滤料必须朝着耐高温、耐腐蚀方面发展。然而，基布全部由PTFE纱线构成的话，价格是非常昂贵的。

如公开专利CN201257337中对滤袋的核心材料基布采用聚苯硫醚与聚四氟乙烯两种高温耐热纤维混纺后制成纱线，织成基布。这种织造方法复杂且聚苯硫醚与聚四氟乙烯两种短纤维抱合力不好，易造成制成的混合纱线和基布强力低，从而降低滤毡的使用寿命，且滤袋在使用过程中的尺寸稳定性还有待考察。

如公开专利CN101748549A中对于基布材料的选择都是阻燃性能好的，经纬向纱线都是阻燃复合纱结构，由芯纱和皮纱复合而成，芯纱采用阻燃长丝原料，皮纱采用阻燃短纤维原料，其中长丝的抗化学药剂、耐高温性比较好，但是皮纱的抗化学药剂、耐高温性比较差，从而造成制成的基布不耐高温、抗化学药剂差且生产工序复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的抗化学药剂、抗氧化性、尺寸稳定性，而且还具有较高的拉伸强度、优良的通气度的过滤材料用基布。

本发明的技术解决方案是：

本发明的过滤材料用基布，该基布是由经纱与纬纱交织而成，构成该基布的经纱与纬纱均为纤度在240～1500旦尼尔(以下简称D)之间的高温耐热纱线，所述经纱和/或纬纱中至少含有纤度为240～1500旦尼尔的聚四氟乙烯纱线(以下简称PTFE纱线)。考虑到PTFE纱线具有优异的化学稳定性，耐氢氟酸、王水、发烟硫酸、浓碱、过氧化氢等强腐蚀性试剂的特点，同时具有良好的耐气候性、抗粘性能，即对粘性粉尘具有良好的脱灰性能，且耐磨损性能低，因此经纱和/或纬纱中至少含有PTFE纱线，但是由于PTFE纱线的价格较贵，所以本发明采用PTFE纱线与其他高温耐热纱线进行交织的方法制得基布。当然，加入的PTFE纱线的根数越多，所得基布的性能就越好。该基布的经纱和纬纱的交织方式包括以下七种：一是经纱为100％PTFE纱线，纬纱为100％其他高温耐热纱线；二是经纱为100％其他高温耐热纱线，纬纱为100％PTFE纱线；三是经纱为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列，纬纱为100％其他高温耐热纱线；四是经纱为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列，纬纱为100％PTFE纱线；五是经纱为100％其他高温耐热纱线，纬纱为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列；六是经纱为100％PTFE纱线，纬纱为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列；七是经纱、纬纱都为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列。该基布的经纱和纬纱的交织方式优选后五种方式，考虑到成本的降低以及滤袋在使用过程中主要为纬向受力，且纬向强力主要靠纤维网层之间的作用力支撑，经向强力主要靠基布的强力支撑，当滤袋被长期使用后，纬向网层之间的作用力完全失效时，基布中的纬向使用PTFE纱线穿插其他高温耐热纱线排列织造，可以继续提供滤袋纬向强力，延长使用寿命，且制得的基布又具有PTFE纱线与其他高温耐热纱线共同的优点，更优选第五种方式-经纱为100％其他高温耐热纱线，纬纱为其他高温耐热纱线与PTFE纱线间隔排列。构成本发明基布的经纱与纬纱均为纤度在240～1500D之间的高温耐热纱线，如果构成基布的经、纬纱线的纤度小于240D的话，则使得制成的基布强力低下，且在滤袋的使用过程中由于高温氧化、硫化以及脉冲喷吹的作用，容易产生破袋现象；如果构成基布的经、纬纱线纤度大于1500D的话，就会增加基布原料的成本。考虑到制成的滤袋在使用过程中寿命及成本的要求，高温耐热纱线的经、纬纱的纤度优选240～800D。

本发明的过滤材料用基布，该基布中其他高温耐热纱线为聚酯纱线、间位芳族聚酰胺纱线、对位芳族聚酰胺纱线(以下简称PA纱线)、聚苯硫醚纱线(以下简称PPS纱线)、聚酰亚胺纱线(以下简称P84纱线)、碳纤维纱线或芳砜纶纱线(以下简称PSA纱线)，上述其他高温耐热纱线是指能连续暴露在150～300℃的环境中工作的纱线。构成该基布的原料的选择必须充分考虑到锅炉工况条件和烟气参数，包括：烟气温度、湿度、含氧量、酸性气体浓度、含尘浓度、粉尘性状及其参数波动情况，也要考虑到清灰方法及过滤速度等因素，以上的几种纱线基本能满足这些要求。优选其他高温耐热纱线为PPS纱线。

本发明的过滤材料用基布，上述聚四氟乙烯纱线占该基布的重量百分比为10～90％，上述其他高温耐热纱线占该基布的重量百分比为90～10％。加入PTFE纱线可以有效地提高基布的强度、抗氮氧化物、硫氧化物的能力，减低伸长使滤袋在使用过程中尺寸稳定性好。如果PTFE纱线的含量小于10％的话，则制得的基布抗氧化、抗化学药剂、尺寸稳定性不是很好；如果PTFE纱线的含量大于90％的话，制得的基布及滤袋的各方面性能虽优越，但却大大地增加了成本。PTFE纱线的含量优选30～70％。

本发明的过滤材料用基布，上述聚四氟乙烯纱线与其他高温耐热纱线的间隔比为1∶1～20。同样，加入PTFE纱线含量的增加，制得的基布及其滤毡的性能更优，但是综合考虑到性能、用途、价格三方面，优选间隔比在1∶1～10范围内。

本发明的过滤材料用基布，构成该基布的经纬纱线为短纤维或长丝中的至少一种。若经纬纱线为短纤维时，可采用在短纤维纺纱系统中进行；若经纬纱线为长丝时，可在不同的工序进行长丝复合、加捻，在化纤纺丝时直接复合成长丝，可以在加弹机(DTY)、牵伸加捻机(DY)、空气变形机(ATY)上实现。优选短纤维纱线。

本发明的过滤材料用基布，该基布的经向密度为60～200根/10cm，纬向密度为20～100根/10cm。这里的密度是指织物的经纬密度，即1平方英寸织物内含经纱线和纬纱线的根数。织造时，严格控制基布的经纬密度，经纬密度的控制条件对制成基布的拉伸强力和断裂伸长率、尺寸稳定性以及通气度的大小有直接的影响。如果经向密度大于200根/10cm，纬向密度大于100根/10cm的话，制得的基布强力虽高，但通气度会降低，这样就会影响捕集效率；如果经向密度小于60根/10cm，纬向密度小于20根/10cm的话，制得的基布通气度比较好，但基布强力值不高，所以经纬向密度的设定使得基布的强力和通气度性能综合达到最佳效果。

本发明的过滤材料用基布，依据JIS L10968.27.1A法，测定压为50Pa时，该基布的通气度为600～1500L/dm²/min。这里的通气度是指当织物两侧存在一定的压力差时，空气透过织物的能力。如果该基布的通气度低于600L/dm²/min，会造成制成的滤毡压损高，引风机的能耗加大；如果基布的通气度高于1500L/dm²/min，粉尘容易透过滤毡，过滤效果就低。一般希望过滤材料保证在同等过滤效率时，透气量越大越好，即阻力越低越好。

本发明的过滤材料用基布，依据JIS L 10968.12.1A法，该基布的经向拉伸强度为500～3000N/5cm，纬向拉伸强度为300～1500N/5cm。如果该基布的经向拉伸强度小于500N/5cm，纬向拉伸强度小于300N/5cm的话，滤袋在使用过程中因为脉冲喷吹、高温氧化、硫化的作用使得滤袋易破袋；如果该基布的经向拉伸强度大于3000N/5cm，纬向拉伸强度大于1500N/5cm的话，就要对构成本发明基布的纱线的密度进行加密或对纤度进行加粗，这样就造成了使用成本的增加。

本发明的过滤材料用基布，依据JIS L 10968.12.1A法，该基布的断裂伸长率为20～40％。滤袋在使用过程中尺寸稳定性好尤为重要，如果基布的断裂伸长率低于20％，则滤料伸缩性能差，不易清灰；如果基布断裂伸长率高于40％，则滤袋的抗冲击性及耐压水平下降，导致制得的滤袋易变形，滤袋的经向变形导致内滤式下进风口的堵塞，纬向变形加大外滤式滤袋与框架的冲击磨损，降低使用寿命。只有基布的断裂伸长率控制在一定的范围内才能让制成的滤袋不易变形和在粉尘冲刷及清灰时不容易遭到损伤，而基布的断裂伸长率的控制通常是由构成基布原材料的选择、基布经纬密度来决定的。本发明的基布经纬纱线采用PTFE纱线与其他高温耐热纱线为原料制成的，这样的方式能够适当地降低基布的伸长率，因为PTFE纱线的强力比其他高温耐热纱线相对较高，但伸长率比其他高温耐热纱线低，属于高强低伸型纱线，从而制得的滤袋尺寸稳定性好。

一种过滤材料用基布的生产方法，在织造过程中，对织造前的纱线或织造后的基布经过热定型加工，热定型加工的工艺条件：热定型温度为70～110℃、热定型湿度为70～100％、热定型回数为1～3回。热定型温度与湿度的条件对制成基布的强力有很大的影响，优选热定型温度为80～100℃、热定型湿度为80～95％。

本发明的过滤材料用基布作为过滤材料的骨架，具有抗化学药剂、抗腐蚀能力、降低伸长、尺寸稳定性好、具有较高的拉伸强度、优良的通气度，能有效地提高滤料的过滤性能，延长滤料的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明中的各项指标的测试方法如下：

【经纬向密度】

根据JIS L 10968.6.1法，将样品放置在平整的台子上，去除不自然的褶皱和张力，选定5个区域，数取10cm长的经、纬纱的根，取平均值。

【拉伸强度、断裂伸长率】

根据JIS L 10968.12.1A法(基布扯边法)，对于一般织物，实验样品取样大小为8cm×45cm，从边的两侧扯去相同根数的纱线，使剩余实验样品幅宽满足规定幅宽：5cm，然后实验样品通过一定初负荷，在拉伸实验机上，用夹具夹住样品两端，在定速20cm/min的速度下，记录每个试样的拉伸强度和断裂伸长率，每组样品至少5回，取平均值。

纤维断裂强度及伸长率的测定方法即在单纤维拉伸机上，用上下夹具竖直夹住一根纤维，用JIS标准拉抻速度：20±1mm/min，进行拉伸，记录每根纤维的断裂强度和断裂伸长率，每组样品至少35回，取平均值。

【通气度】

根据JIS L 10968.27.1A法，将样品在无张力的状态下，放在测试区，调节气压50Pa，为避免测试点的重复，测试时将样品斜向移动以得到不同经、不同纬的测试点，每一样品至少测试5次，取平均值。

【强度保持率】

将基本样品放入200℃*NO 500PPM的条件下处理40天，测试其拉伸强度，以及放入200℃*SO24000PPM的条件下处理40天，测试其拉伸强度，分别计算出强度保持率。强度保持率的计算方法：强度保持率(％)＝处理后样品的强度/未处理样品的强度*100

【干热收缩率】

在标准状态下剪取20cm×20cm的实验片3个，测出耐热前后的经向和纬向长度变化值，算出每个实验片的平均收缩率，然后再算出3片实验片的平均值。

上述标准状态是指：温度20℃±1℃湿度65％±2％。

实施例1

经纱采用纤度为500D的100％PTFE纱线、纬纱采用纤度为1500D的100％PPS纱线，然后经纬纱进行交织制得平纹织物，织造时设定经向密度为140根/10cm，纬向密度为48根/10cm，织造过程中，对织造前的纱线或织造后的基布经过热定型加工，热定型加工的工艺条件为：热定型温度为85℃，热定型湿度为80％，热定型回数：1回，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为50％、PPS纱线的重量百分比为50％，其物性结果见表1。

实施例2

经纱采用纤度为1500D的100％PPS纱线、纬纱采用纤度为300D的100％PTFE纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为50％、PPS纱线的重量百分比为50％，其物性结果见表1。

实施例3

经纱采用纤度为240D的PTFE纱线与纤度为700D的PPS纱线间隔排列、纬纱采用纤度为700D的100％PPS纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述经纱中PTFE纱线与PPS纱线的间隔比为1∶1，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为25％、PPS纱线的重量百分比为75％，其物性结果见表1。

实施例4

经纱采用经纱纤度为700D的PTFE纱线与纤度为240D的PSA纱线间隔排列、纬纱采用纤度为700D的100％PTFE纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述经纱中PTFE纱线与PSA纱线的间隔比为1∶1，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为75％、PPS纱线的重量百分比为25％，其物性结果见表1。

实施例5

经纱采用纤度为240D的100％PA纱线、纬纱采用纤度为700D的PTFE纱线与纤度为240D的PA纱线间隔排列，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述纬纱中PTFE纱线与PA纱线的间隔比为1∶1，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为25％、PA纱线的重量百分比为75％，其物性结果见表1。

实施例6

经纱采用纤度为240D的100％PTFE纱线、纬纱采用纤度为240D的PTFE纱线与纤度为700D的PPS纱线间隔排列，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述纬纱中PTFE纱线与PPS纱线的间隔比为1∶1，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为75％、PPS纱线的重量百分比为25％，其物性结果见表1。

实施例7

经纱采用纤度为240D的PTFE纱线与纤度为700D的PPS纱线间隔排列、纬纱采用纤度为240D的PTFE纱线与纤度为700D的PPS纱线间隔排列，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述经纱与纬纱中PTFE纱线与PPS纱线的间隔比都为1∶1，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为50％、PPS纱线的重量百分比为50％，其物性结果见表1。

实施例8

经纱采用纤度为240D的PTFE纱线与纤度为700D的PPS纱线间隔排列、纬纱采用纤度为700D的100％PPS纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述经纱中PTFE纱线与PPS纱线的间隔比为1∶3，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为12％、PPS纱线的重量百分比为88％，其物性结果见表1。

实施例9

经纱采用纤度为240D PTFE纱线与纤度为700D的P84纱线间隔排列、纬纱采用纤度为240D PTFE纱线与纤度为700D的P84纱线间隔排列，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，上述经纱和纬纱中PTFE纱线与P84纱线的间隔比都为1∶2，其织造工艺同实施例1，制得本发明的基布，测得该基布中PTFE纱线的重量百分比为33％、P84纱线的重量百分比为67％，其物性结果见表1。

比较例1

经纱采用纤度为240D的100％PPS纱线，纬纱采用纤度为700D的100％PPS纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，其织造工艺同实施例1，制得基布，其物性结果见表1。

比较例2

经纱采用纤度为240D的100％PTFE纱线、纬纱采用纤度为700D的100％PTFE纱线，然后经纬纱进行交织，制得平纹织物，其织造工艺同实施例1，制得基布，其物性结果见表1。

表1

从表1中可以看出，含有PTFE纱线的基布的抗氮氧化物、硫氧化物能力增强，且抗化学药剂、抗腐蚀能力得到改善(实施例1～8与比较例1)；随着PTFE纱线与其他高温耐热纱线的间隔比的增大(即PTFE纱线含量的增加)，基布的抗化学药剂、抗腐蚀能力而增加(实施例3与实施例8、实施例7与实施例9)。从而制得的过滤材料用基布具有良好的抗化学药剂、抗氧化性、尺寸稳定性，而且还具有较高的拉伸强度、优良的通气度。

Claims

1.一种过滤材料用基布，该基布是由经纱与纬纱交织而成，其特征是：构成该基布的经纱与纬纱均为纤度在240～1500旦尼尔之间的高温耐热纱线，所述经纱和/或纬纱中至少含有纤度为240～1500旦尼尔的聚四氟乙烯纱线。

2.根据权利要求1所述的过滤材料用基布，其特征是：该基布中其他高温耐热纱线为聚酯纱线、间位芳族聚酰胺纱线、对位芳族聚酰胺纱线、聚苯硫醚纱线、聚酰亚胺纱线、碳纤维纱线或芳砜纶纱线。

3.根据权利要求1或2所述的过滤材料用基布，其特征是：所述聚四氟乙烯纱线占该基布的重量百分比为10～90％，所述其他高温耐热纱线占该基布的重量百分比为90～10％。

4.根据权利要求1或2所述的过滤材料用基布，其特征是：所述聚四氟乙烯纱线与其他高温耐热纱线的间隔比为1∶1～20。

5.根据权利要求1所述的过滤材料用基布，其特征是：构成该基布的经纬纱线为短纤维或长丝中的至少一种。

6.根据权利要求1或2所述的过滤材料用基布，其特征是：该基布的经向密度为60～200根/10cm，纬向密度为20～100根/10cm。

7.根据权利要求1所述的过滤材料用基布，其特征是：依据JIS L10968.27.1A法，测定压为50Pa时，该基布的通气度为600～1500L/dm²/min。

8.根据权利要求1所述的过滤材料用基布，其特征是：依据JIS L 10968.12.1A法，该基布的经向拉伸强度为500～3000N/5cm，纬向拉伸强度为300～1500N/5cm。

9.根据权利要求1所述的过滤材料用基布，其特征是：依据JIS L 10968.12.1A法，该基布的断裂伸长率为20～40％。