專利名稱：含有短纖維共混物的過濾氈及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾材料及其制備方法，尤其涉及一種含有短纖維共混物的過濾氈及其制備方法。
背景技術：
間位芳綸纖維，全稱:聚間苯二甲酰間苯二胺，簡稱芳綸1313，英文名稱:poly-m-phenyIeneisophthalamide,是非熱塑性纖維,其橫截面為圓形或橢圓形。該纖維在高溫下如371°C狀態下會碳化或分解成小分子，在干燥的條件下可經受200°C的操作溫度；同時間位芳綸纖維具有水解性，遇高溫伴隨化學介質以及水分時會很快水解而損壞，在水分體積分數為10%及弱酸性及中性壞境下適用于190°C的操作溫度，其使用壽命最多只有半年，若水分增加至20%時其使用壽命最多只有半年；特別不耐硫氧化物的侵蝕，如SO2體積分數在400ppm，操作溫度在180°C，水分體積分數為10%，其強度保留率只有5%，因此以100%間位芳綸纖維制成的過濾氈不耐酸且耐水解性也差，這極大的限制了它的使用環境，降低了過濾氈的使用壽命。芳香族聚砜酰胺纖維是一種在高分子主鏈上含有砜基(-SO2-)的芳香族聚酰胺纖維，為三元無規共聚物，英文名稱為Polysulfonamidefibre (簡稱PSA纖維)。由于芳砜絕大分子主鏈上存在強吸電子的砜基，通過苯環的雙鍵共軛作用，使芳砜綸纖維分子結構穩定，具有很好的耐水解性，阻燃性和耐高溫性，但是纖維強度不夠高。間位芳綸纖維和芳香族聚砜酰胺纖維由于其橫截面為圓形或橢圓形，使得纖維不能自然彎曲，呈棒狀，纖維之間的抱合力與纏結力幾乎為零。并且由于圓形或橢圓形的截面使得纖維的表面積較小，在過濾粉塵時，過濾精度不夠高。
發明內容
針對現有技術中存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題之一提供一種含有短纖維共混物的過濾氈，具有更好的過濾精度和透氣性，較低的機器運行阻力，同時還具有更好的耐酸性和耐水解性，可以延長過濾氈的使用壽命。本發明所要解決的技術問題之二提供一種短纖維共混物的過濾氈的制備方法。本發明目的是通過如下技術方案實現的:一種含有短纖維共混物的過濾氈，所述共混物由下述組分按重量份組成:(a) P84 短纖維 ΙΟ-δΟ 份；(b)耐熱短纖維50-90份，所述的耐熱短纖維選自芳香族聚砜酰胺短纖維、間位芳綸短纖維以及它們的混合物。優選的，所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，芳香族聚砜酰胺短纖維50-90份。所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，間位芳綸短纖維50-90 份。所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，芳香族聚砜酰胺短纖維45-70份，間位芳綸短纖維5-20份。所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10份，芳香族聚砜酰胺短纖維70份，間位芳綸短纖維20份。本發明還提供了上述含有短纖維共混物的過濾氈的方法，包含以下步驟:(I)將所述的P84短纖維和耐熱短纖維捆的卷曲短纖維團開松，然后把開松后的短纖維制成均勻的混合物；(2)使用標準梳理和交叉卷繞設備，將這些短纖維轉變成交叉錯疊的細氈；(3)在標準針刺機或水刺機上將細氈粗縫或微微加固，將兩片以上的細氈合并，并且在兩面上針刺或水刺以制得所述過濾氈。P84纖維，又稱聚酰亞胺纖維，分子結構中含有酰亞胺基鏈節的芳雜
環高分子化合物，英文名Polyimide (簡稱PI)。可在260°C以下連續使用，瞬時溫度可達280°C，瞬時溫度每年不超過200h，其制成濾料后在使用中有諸多限制，如進入濾袋的廢棄需要進行脫硫處理，氮氧化合物必須小于600mg/Nm3，硫氧化合物必須小于600mg/Nm3，含氧量必須小于16% Vol,含水量必須小于35% Vol,否則濾料會水解，降低租的拉伸強度,對制成的過濾氈使用壽命起了很大制約。耐熱纖維中的芳香族聚砜酰胺纖維和間位芳綸纖維的橫截面都是圓形或橢圓形，而P84纖維的橫截面為三葉形。P84纖維三葉形的橫截面形成了非常高的纖維表面積系數，與圓形或橢圓形截面相比，提高了 80%左右的表面積，增大了捕集塵粒的機會，使得粉塵大部分被集中到濾料的表面，很難滲透到濾料的內部堵塞空隙，降低運行阻力。同時由于纖維不規則，使其內應力大小不同，分布不均勻，而使得纖維自然卷曲，所以纖維之間具有較強的抱合纏結力，而圓形或橢圓形截面的纖維如芳香族聚砜酰胺纖維和間位芳綸纖維不能自然彎曲，呈棒狀，纖維之間的抱合力與纏結力幾乎為零，因此在圓形或橢圓形截面的纖維如芳香族聚砜酰胺纖維和間位芳綸纖維中添加三葉形截面的P84纖維后的過濾氈，不但能夠提高過濾氈的過濾精度和降低設備運行阻力，而且由于纖維之間的抱和纏結力的增強，使氈層與基布之間的抱合力增加，即使過濾風速增加，氈層也不易從基布上剝離脫落。進一步的，發明人發現:由于間位芳綸特別不耐硫氧化物的侵蝕，如SO2體積分數在400ppm，操作溫度在180°C，水分體積分數為10%，其強度保留率只有5%，而P84纖維在使用時氮氧化合物必須小于600mg/Nm3,硫氧化合物必須小于600mg/Nm3,含氧量必須小于16% Vol，含水量必須小于35% Vol，否則濾料會水解。但是芳砜綸纖維在大分子主鏈上存在強吸電子的砜基，通過苯環的雙鍵共軛作用，使芳砜綸纖維分子結構更加穩定，其與P84纖維共混物制得的過濾氈，特別是與P84纖維和間位芳綸纖維三者共混物制得的過濾氈在不損失過濾性能的情況下其耐酸和耐水解性能效果特別顯著，這也提供了延長濾袋壽命和降低設備成本的可能性。本發明與現有技術相比，具有如下優點:本發明的含有短纖維共混物的過濾氈具有較高的過濾精度、較低的設備運行阻力，并且具有更好的耐酸性和耐水解性，可以有效延長過濾氈的使用壽命。該過濾氈還具有較高的透氣性，提高粉塵過濾效率，降低濾料阻力，改善了過濾氈的過濾性能。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例1:將IOwt % P84短纖維與90wt%#香族聚砜酰胺短纖維(PSA纖維)兩種不同類型短纖維捆的卷曲短纖維(P84短纖維和PSA短纖維規格2DX51mm)團開松，然后把開松后的短纖維制成均勻的混合物，使用標準梳理和交叉卷繞設備，將這些短纖維轉變成交叉錯疊的細氈，在標準針刺機或水刺機上將細氈粗縫或微微加固，將兩片以上的細氈合并，并且在兩面上針刺或水刺以制得所述過濾氈，也可以在標準針刺機或水刺機上將細氈粗縫或微微加固，將這些細氈中的兩片或兩片以上放置在基布的上下二面，并且在兩面上針刺或水刺以制得過濾氈。顯然，采用本行業通用的方法也可以制備而成本發明的過濾氈。以GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測定》為參考標準，用YG461E/II型數字式透氣量儀來測定透 氣性。測定環境溫度為20°C，相對濕度65%，試樣壓差200Pa，試樣尺寸為半徑15cm的圓形試樣。以GB/T 6719-2009《袋式除塵器技術要求》中附錄A《濾料靜態過濾性能檢測》和附錄B《濾料動態過濾性能測試》為參考標準，用濾料靜態過濾性能測試儀和濾料動態過濾性能測試儀來測定阻力特性、除塵特性和清灰特性。試樣尺寸為半徑15cm的圓形試樣。表1:透氣性實驗和阻力、除塵和清灰特性實驗表
測試項目國標純芳砜綸過濾氈例I過濾氈例2過濾氈
透氣性透氣度[m7 Cm2.min) ] —12.1522.1923.74
潔凈濾料阻力系數<2012.86.35.9
阻力特性-----
動態濾塵時阻力(Pa) <8061.7115.8012.25
靜態除塵率(％)彡99.δ99.5299.9999.98
除塵特件-----
動態除塵率(％)彡99.999.9199.9899.98如上表結果所示，該過濾氈與100%芳砜綸過濾氈相比，具有較高的透氣性，提高粉塵過濾效率，降低濾料阻力。且以上各參數均符合國標要求。實施例2將10wt% P84短纖維、70wt%#香族聚砜酰胺短纖維(PSA纖維)和20wt%間位芳綸短纖維(芳綸1313)按照實施例1所述方式制成過濾氈，分別經過強酸和強堿處理，使用條樣法測定其強力保持率，強力保持率越高，表明其性能越好。實驗儀器為HD026N+型電子織物強力儀。以FZ/T 60005-1991《非織造布斷裂強力及斷裂伸長的測定》、GB/T 3923-1983《機織物斷裂強力及斷裂伸長的測定》和GB/T6719-2009中附錄D《濾料耐腐蝕性檢測》為參考標準。環境溫度為20°C，相對濕度為65%，織物夾持長度為200mm，拉伸速度為100mm/min，預加張力為2N，試樣尺寸為30cmX5cm。
表2:耐酸水解性和耐堿水解性實驗表
權利要求
1.一種含有短纖維共混物的過濾氈，其特征在于，所述共混物由下述組分按重量份組成: (a)P84短纖維10-50份； (b)耐熱短纖維50-90份，所述的耐熱短纖維選自芳香族聚砜酰胺短纖維、間位芳綸短纖維以及它們的混合物。
2.根據權利要求1所述的含有短纖維共混物的過濾氈，其特征在于，所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，芳香族聚砜酰胺短纖維50-90份。
3.根據權利要求1所述的含有短纖維共混物的過濾氈，其特征在于，所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，間位芳綸短纖維50-90份。
4.根據權利要求1所述的含有短纖維共混物的過濾氈，其特征在于，所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10-50份，芳香族聚砜酰胺短纖維45-70份，間位芳綸短纖維5-20份。
5.根據權利要求4所述的含有短纖維共混物的過濾氈，其特征在于，所述共混物由下述組分按重量份組成:P84短纖維10份，芳香族聚砜酰胺短纖維70份，間位芳綸短纖維20份。
6.制備權利要求1-5中任一項所述的含有短纖維共混物的過濾氈的方法，其特征在于，包含以下步驟: (1)將所述的P84短纖維和耐熱短纖維捆的卷曲短纖維團開松，然后把開松后的短纖維制成均勻的混合物； (2)使用標準梳理和交叉卷繞設備，將這些短纖維轉變成交叉錯疊的細氈； (3)在標準針刺機或水刺機上將細氈粗縫或微微加固，將兩片以上的細氈合并，并且在兩面上針刺或水刺以制得所述過濾氈。
全文摘要
本發明涉及一種包含短纖維共混物的過濾氈及其制備方法，所述過濾氈中的共混物由10至50重量份的P84短纖維和50至90重量份的耐熱短纖維組成，所述的耐熱短纖維選自芳香族聚砜酰胺短纖維、間位芳綸短纖維以及它們的混合物。以這種短纖維共混物制成的過濾氈具有較高的透氣性，提高了粉塵過濾效率，降低濾料阻力，改善了過濾氈的過濾性能。該過濾氈還具有更好的耐酸性和耐水解性，可以有效延長過濾氈的使用壽命。
文檔編號D04H1/46GK103182224SQ20111045217
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者汪曉峰, 胡申偉, 王偉君, 吳佳, 王鋒華 申請人:上海特安綸纖維有限公司