一種玻纖復合針刺氈覆ptfe膜過濾材料及其制備方法，屬于過濾材料技術領域。
背景技術：
在很多工業(yè)領域中會產(chǎn)生可燃、易爆、高溫的煙塵，在使用的過程中由于粉塵與粉塵、粉塵與濾料之間摩擦容易產(chǎn)生大量靜電，如不能及時把電荷消除，將產(chǎn)生火災或爆炸事故。高溫的煙塵則對過濾材料的使用提出了更高的要求。隨著科學技術與現(xiàn)代工藝的不斷發(fā)展，人們對空氣質(zhì)量、個人防護等方面也越來越重視，因此，需要使用耐高溫防靜電過濾材料對煙塵進行處理?，F(xiàn)有的防靜電過濾材料一般采用以下3種方法，1）化學纖維與不銹鋼纖維混合針刺，2）化學纖維與導電纖維混合針刺，3）在過濾材料中添加防靜電劑。其中，方法1）存在生產(chǎn)流程長、工藝復雜、均勻性差等缺點；方法2）、3）存在防靜電性能不穩(wěn)定、衰減快、表面電阻偏大、耐高溫性能差的缺點。
中國發(fā)明專利cn201310119167.5提供了一種防靜電聚四氟乙烯過濾袋及其制備方法，該方法基布由聚四氟乙烯長絲與不銹鋼纖維加捻并股，通過經(jīng)、緯相編織而成，在基布的上下兩面覆蓋有無紡層，采用的就是方法1）的方式。中國實用新型專利cn201120341764.9提供了一種抗靜電混紡過濾氈，該過濾氈包括導電纖維和聚丙烯腈纖維交叉鋪網(wǎng)混紡而成的迎塵層、聚丙烯腈纖維長絲編織而成的基布層以及聚丙烯腈纖維交叉鋪網(wǎng)而成的底層。該過濾氈的各層材料單一，功能結合成功，耐高溫和抗靜電性能均大大的受限。所以現(xiàn)有的過濾材料的耐高溫性能較差，一般只有130-190℃。抗靜電方面，常規(guī)化纖比如氯綸的比電阻大約為1015ω?cm，滌綸為1013ω?cm腈綸1013ω?cm錦綸1018ω?cm間位芳綸1013ω?cm。目前導電纖維業(yè)內(nèi)主要使用晴綸改性導電纖維其電阻值為10-2-10-1主要缺點為不耐高溫。除塵運行溫度不能長時間在220℃中運行。其他業(yè)內(nèi)也有用金屬纖維其電阻值能好，但是不易梳理及針刺后斷針比較嚴重，會造成設備安全隱患。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種耐高溫、抗靜電的玻纖復合針刺氈覆ptfe膜過濾材料。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：該玻纖復合針刺氈覆ptfe膜過濾材料，包括基布及表面ptfe過濾膜，其特征在于：所述的基布為中間層為玻纖基布上下兩層均為毛網(wǎng)層的三層結構，所述的毛網(wǎng)層為芳綸導電纖維、聚酰亞胺纖維和玻璃纖維三者交叉鋪網(wǎng)的混合纖維層；所述的芳綸導電纖維毛網(wǎng)層中所占質(zhì)量百分比為3%~10%，聚酰亞胺纖維在毛網(wǎng)層所占質(zhì)量百分比為10%~15%，玻璃纖維在毛網(wǎng)層所占質(zhì)量百分比為75%~87%。
本發(fā)明在玻纖基布上將無機纖維與有機纖維相結合，提高了濾料的耐磨性與纖維之間的抱合力。本過濾材料使用玻纖基布，不但可以提高濾料基材的強度，結合本發(fā)明獨特的毛網(wǎng)層設計，耐折性能也大大的提高，同時提高濾料的抗靜電性能及除塵過濾性能，延長了過濾材料的在高溫環(huán)境中抗靜電衰減的能力。
所述的表面ptfe過濾膜的微孔直徑φ＝0.1μm~3μm，孔隙率為90%~94%。優(yōu)選的過濾膜的孔徑和孔隙率與本發(fā)明的基本配合更合適，不但過濾的效率更高，而且結合更加牢固，過濾材料的壽命更長。
所述的芳綸導電纖維的纖度為1dtex×51mm~2.22dtex×51mm，聚酰亞胺纖維纖度為0.89-2.22dtex×51mm，玻璃纖維為單纖維直徑3~4μm的超細玻纖。優(yōu)選的三種纖維的纖度或直徑相互搭配后能更好地保證批次之間的報合力，降低空隙，提高過濾性能的同時更好的將功能批次結合，增加抗靜電性能和耐熱性能。
所述的玻纖基布為無堿玻璃纖維80支5.5μm~6μm的玻纖基布。優(yōu)選的玻纖基布與本發(fā)明搭配更合適，與本發(fā)明獨特的毛網(wǎng)層設計具有更高的結合牢度，折起不會分離，抗折效果更好。
一種上述玻纖復合針刺氈覆ptfe膜過濾材料及其制備方法，其特征在于，制備步驟為：
1）稱取芳綸導電纖維、聚酰亞胺纖維和玻璃纖維后開松并混合，開松時按照聚酰亞胺纖維、芳綸導電纖維的順序分層均勻進行疊加2～5次再開松，玻璃纖維單獨開松；
2）將混合后的所述3種纖維進行纖維梳理成網(wǎng)得到纖維網(wǎng)，環(huán)境溫度為20℃~35℃，環(huán)境相對濕度在40%~75%；
3）玻纖基布的上下表面上分別用纖維網(wǎng)進行交叉鋪網(wǎng)制成上、下毛網(wǎng)；上毛網(wǎng)克重為200g/m2，~220g/m2，下毛網(wǎng)克重為180g/m2~200g/m2；然后進行針刺加固制得素氈，素氈整體克重為800g/m2~860g/m2，針刺加固過程中的牽伸比為2%~3%；
4）素氈經(jīng)過浸漬表面處理劑后，再預烘、焙烘成為針刺氈；表面處理劑的重量份組成包括：聚四氟乙烯乳液10~20份，苯甲基硅油3~5份，聚丙烯酸樹脂乳液10~20份，硅烷偶聯(lián)劑0.7~1.5份；
5）將針刺氈和ptfe過濾膜熱壓復合即得，熱壓復合的溫度為340℃~380℃，壓力為0.55mpa~2mpa、熱壓速率為2.5m/min~3m/min。
本發(fā)明的制備方法中，先將聚酰亞胺纖維、芳綸導電纖維疊加后一起開松，使兩者在開松的過程中充分的混合，然后與單獨開松的玻璃纖維一起在特定的環(huán)境下進行纖維梳理，使彼此更加合理的結合，能夠保證批次的性能充分的發(fā)揮，降低了相互干擾。本發(fā)明都過控制毛網(wǎng)的克重控制毛網(wǎng)層的厚度。使搭配更加合理，保證耐高溫和抗靜電性能的充分發(fā)揮。本發(fā)明還提供了一種獨特的表面處理劑，組成更簡單，成本更低，但對本發(fā)明的纖維組成更加適應，能夠以更快的速率，實現(xiàn)更好的浸漬效果。
步驟3）中所述的上毛網(wǎng)和下毛網(wǎng)進行交叉鋪網(wǎng)的總層數(shù)為8層。鋪網(wǎng)層數(shù)和克重控制用量，是比例更加合理，提高耐折性能。
步驟4）中所述的表面處理劑的重量份組成包括：聚四氟乙烯乳液14~16份，苯甲基硅油3.5~4.5份，聚丙烯酸樹脂乳液14~16份，硅烷偶聯(lián)劑1~1.2份。優(yōu)選的表面處理劑對本發(fā)明的纖維組成最為適應，能夠得到更好的抗靜電效果。
步驟4）中所述的素氈經(jīng)表面處理劑浸漬飽和后，經(jīng)過3.5mpa~4mpa擠膠輥扎余率為30%，再進行預烘、焙烘。優(yōu)選的擠膠輥扎余率能夠提高預烘和焙烘的速率和效果，縮短制備時間，提高表面處理劑的掛附效果。
步驟4）中所述的預烘為在定型爐烘干，烘干速度為4m/min~5m/min，烘干溫度為190℃~220℃。優(yōu)選的預烘工藝條件能夠提高預烘的速率和效果，保證產(chǎn)品的強度。
步驟4）中所述的焙烘的焙烘溫度為220℃~260℃。優(yōu)選的焙烘溫度能夠提高預烘的速率和效果，保證產(chǎn)品的強度。
本發(fā)明使用纖維生產(chǎn)廠家可以選擇以下廠家型號，能夠滿足本發(fā)明的使用需求：芳綸防靜電纖維選用煙臺泰和新材料有限公司，其牌號為泰美達?導電纖維，規(guī)格為1-2.22dtex×51mm。主要性能指標為極限氧指數(shù)loi＞28%屬于阻燃纖維。芳綸導電纖維能在270℃以下導電性能基本不會出現(xiàn)明顯變化，只有275℃導電性能才出現(xiàn)下降。芳綸導電纖維比電阻為104-105ω?cm。
聚酰亞胺纖維選用長春高琦聚酰亞胺材料有限公司，其牌號為軼綸?纖維，規(guī)格為0.89-2.22dtex×51mm。主要技術指標為斷裂強度＞4.0dtex；斷裂伸長率20-60%；密度為1.41g/cm2；回潮率＜2%；玻璃化溫度376℃（dma）極限氧指數(shù)為38％；能夠長期使用溫度在280℃；瞬間使用溫度300℃。耐酸性能好在85℃60％質(zhì)量分數(shù)硫酸下強度保持＞90％以上。其纖維截面為不規(guī)則三葉形，有利于更好的捕集除塵能力。
玻璃纖維選用淄博丑牛特種纖維科技有限公司，其規(guī)格為3.5μm×51mm短切絲。玻纖基布選用淄博丑牛特種纖維科技有限公司。其規(guī)格為420g/m2單纖維直徑5.5~6μm。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的一種玻纖復合針刺氈覆ptfe膜過濾材料及其制備方法所具有的有益效果是：本發(fā)明涉及一種以芳綸導電纖維為主，與聚酰亞胺纖維及超細玻璃纖維混合用針刺復合法制作成氈，本發(fā)明使用的芳綸導電纖維通常在標準狀態(tài)下（20℃，65%相對濕度）比電阻在107ω?cm以下。選用的芳綸導電纖維其半衰期很短，能在極短的時間內(nèi)消除除塵器內(nèi)靜電的工況。結合本發(fā)明的結構和制備方法使得本濾料抗靜電性能更好，表面電阻僅1010，摩擦電壓僅500v，半衰期僅1s。濾料的過濾效率高，除塵過濾效率在99.99%以上。使用溫度在220℃~240℃瞬間使用溫度達到270℃，濾料的mit耐折性能高及使用使用壽命長等特點。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。
實施例
1）原料的選取與準備
1.1：選取芳綸導電纖維纖度為1-2.22dtex×51mm，聚酰亞胺纖維0.89-2.22dtex×51mm，玻璃纖維80支（5.5-6μm）短切紗進行混合，混合比例如表1：
表1復合氈中各纖維的重量比例（%）
1.2：纖維配料與梳理針刺加工區(qū)域的溫濕度控制
整個生產(chǎn)車間是在密封的玻璃隔斷空間內(nèi)進行操作，這樣有效與外界氣候及外界的氣流隔離。車間加裝加濕設備及空氣內(nèi)循環(huán)設備。其中纖維梳理成網(wǎng)與交叉鋪網(wǎng)需要的溫度區(qū)間為20~35℃，相對濕度空間控制在40~75%；
復合氈的制造步驟為：纖維配比將在開包機輸送皮簾箱內(nèi)進行，按照不同的比例稱取各種短切纖維，將短切纖維按照分層均勻進行疊加，先放一層聚酰亞胺纖維，然后放芳綸防靜電纖維；按此順序依次疊加2～5次；玻璃纖維在另一個開包機輸送皮簾箱中進行，把玻璃纖維均勻撒在輸送皮簾上；3種纖維經(jīng)定量稱重后進入粗開松，然后進入大棉箱均勻混合。根據(jù)氣壓震動棉箱光電限位纖維打入氣壓震動棉箱，中間經(jīng)過一道精開松；
2）梳理成網(wǎng)與交叉鋪網(wǎng)；將均勻混合后的3種纖維喂入梳理機，工藝流程為雙網(wǎng)雙鋪并交叉鋪網(wǎng)；
3）梳理成網(wǎng)后，纖維網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)在中間玻纖基布上，上、下兩層為毛網(wǎng)層，中間為玻纖基布，上毛網(wǎng)層克重控制在200~220g/m2之間，下毛網(wǎng)層克重控制在180~200g/m2之間，素氈整體克重控制在800~860g/m2，上下交叉鋪網(wǎng)層數(shù)為8層，表2是梳理機主要工藝參數(shù)：
表2梳理機主要工藝參數(shù)
針刺加固：將交叉鋪網(wǎng)后的毛網(wǎng)與玻纖基布進行針刺加固形成素氈，其主要的針刺工藝參數(shù)如表3；
表3針刺工藝參數(shù)
整個針刺過程包括預刺和主刺，預刺的目的主要初步把纖網(wǎng)與基布相結合，在經(jīng)過各道主刺加固勾連成型。其中針刺過程中牽伸比控制在2~3%之間；由此工藝制得素氈；
4）表面化學處理及浸漬：
表面化學配方處理劑配置見表4；
表4表面化學配方處理劑配置
針刺素氈經(jīng)化學表面處理劑浸漬飽和后，經(jīng)過3.5mpa~4mpa擠膠輥扎余率為30%；在經(jīng)過定型爐烘干使水分蒸發(fā)，烘干速度為4m/min~5m/min，烘干溫度為190℃~220℃，再經(jīng)過220℃~260℃焙烘，最后收卷，經(jīng)過整個過程表面處理后，預烘、焙烘成為針刺氈；
5）高溫熱壓覆膜：首先將浸漬處理后的針刺氈放到放卷架上，經(jīng)過儲布架后到熱壓輥處。以上針刺氈是有引布代入。ptfe過濾膜分別平鋪到針刺氈表面。兩者各自平鋪到高溫熱壓輥下。并保證氈與膜放卷同步，然后再高溫熱壓輥的壓力下使氈材與ptfe膜發(fā)生熔融。分子相互轉(zhuǎn)移，從而使ptfe膜牢牢附著于復合氈表面。熱壓復合的溫度為340℃~380℃，壓力為0.55mpa~2mpa。車速為2.5m/min~3m/min。通過高溫微壓環(huán)境中氈層與ptfe膜在新的位置上重新熔融及穩(wěn)定，最終使氈膜復合更加牢靠。
以上覆膜過濾氈除塵過濾效率達到99.99%以上，使后期更容易過濾超細粉塵，且除塵運行阻力得到降低，粉塵排放濃度達到10mg/nm3以下的過濾精度。本發(fā)明具有耐高溫、抗靜電、高過濾效率、長壽命、低阻力特點。凡是利用此設計理念沒有實質(zhì)性的調(diào)整，均屬于侵犯本發(fā)明。
實施例的測試指標見表5
表5實施例的測試指標
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。