玻璃纤维/P TFE高温热压覆膜滤料的发展现状*
陈亏1,3高晶1,3俞建勇2,3马一梓4
(1.东华大学纺织学院,上海,201620;2.东华大学现代纺织研究院,
上海,200051;3.东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,
上海,201620;4.江苏闳业机械有限公司,盐城,224043)
摘要:叙述了高温烟气过滤材料的研究现状,分析了玻璃纤维/聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料的表面过滤机理和与传统滤料相比其所具有的诸多优点。介绍了玻璃纤维/PTFE高温热压覆膜滤料的生产工艺,
指出高温热压复合工艺是玻璃纤维/PTFE覆膜滤料品质的保证。
关键词:玻璃纤维,聚四氟乙烯薄膜,覆膜滤料,发展现状,热压复合工艺
中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1004-7093(2010)02-0001-05
0引言
目前,我国已经从工业化的初期阶段进入到工业化的中期阶段,经济增长推动了第二产业中的水泥、钢铁、电解铝、电力等工业的发展。第二产业在发展的同时,也给环境带来了巨大的负担。据不完全统计,由于环境遭到破坏使我国经济付出的代价占了国内生产总值中的5%~12%,环境污染已经成为阻碍中国崛起为世界经济强国的负面因素,而空气污染是环境污染的一个重要方面,因此对空气污染的控制非常重要。开发和应用高性能滤料,尤其是适合于以上工业生产高温工况作业的耐高温滤料是有效缓解这一巨大环境压力的重要措施。
1高温烟气过滤材料的研究现状
目前,高温烟气过滤材料主要有耐高温针刺滤料和耐高温覆膜滤料两种,耐高温覆膜滤料由于比耐高温针刺滤料具有更高的过滤效率而成为主要开发的耐高温滤料。由玻璃纤维织物表面复合膨
*江苏省科技成果转化项目(B A2008080)
收稿日期:2009-09-15
作者简介:陈亏,男,1986年生,在读硕士研究生。主要研究课题是P TFE热压覆膜滤料工艺。化微孔聚四氟乙烯薄膜(e PTFE)制成的玻璃纤维/ PTFE高温热压覆膜滤料是高性能高效滤料,根据玻璃纤维支撑体形态不同可将其分为连续玻璃纤维机织物高温热压覆膜滤料、膨体纱高温热压覆膜滤料和玻璃纤维针刺毡高温热压覆膜滤料。该类覆膜滤料综合了玻璃纤维和PTFE薄膜的优点,具有耐高温、除尘效率高和使用寿命长的优良特性。目前,国内小批量生产该类覆膜滤料的厂家较多,覆膜设备大都依靠进口,不具备设备自主开发能力,而国外也只有Gore公司、Donaldson公司等少数几家公司具有自主覆膜设备用于自己公司的产品制备,能够批量生产此类覆膜滤料。覆膜滤料的生产工艺主要包括两种,一种是黏结剂法复合技术,采用黏结剂将微孔膜粘附于基布上,这项技术的缺点是当温度高于150e后,黏结剂容易熔化而从微孔中渗出,因此影响滤料的过滤效果;另一种是采用国际上通用的高温热压复合技术,用高温热压复合技术制备的覆膜滤料实际使用效果非常好,完全能够达到国家环保局发布的袋式除尘器用覆膜滤料技术要求。国内拥有高温热压复合法技术的厂家不多,特别是能用这种技术生产耐高温覆膜滤料的厂家更是很少。上海大宫新材料有限公司、南京玻璃纤维研究设计院以及江苏省阜宁工业用布厂等生产的覆膜滤料全部是采用国际上通用的最先进的高温热压技术复合制成的,都是引进国外的技术;而江苏闳业机械有限公司则采用自主研发
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的高温热压设备来生产高温热压覆膜滤料。
美国Donaldson公司具有生产玻璃纤维/PTFE 高温热压覆膜滤料的技术,从1981年开始该公司开发和生产了商品名为Tetratex的覆膜滤料,产品由Donaldson设备制造,其薄膜孔径0.07~7L m,薄膜厚度5~250L m,运行过滤阻力小于1250Pa,滤料除尘出口烟气排放浓度12.5mg/m3,使用寿命4年。主要产品有283.5和623.7g/m2的玻璃纤维机织布表面覆PTFE薄膜的Tetratex滤料。
美国Gore公司生产的Gore2T ex覆膜滤料的使用寿命为16个月至3年,运行过滤阻力980~ 2000Pa,滤料除尘出口烟气排放浓度小于20mg/m3,覆膜牢度不小于0.03MPa,其性能指标在工业电厂锅炉应用领域具有世界先进水平。
国内玻璃纤维/PTFE高温热压覆膜滤料的指标一般是运行过滤阻力2000Pa?500Pa,透气率30~50m3/(m2#m in),使用寿命2年,覆膜牢度不小于0.025MPa,连续工作温度260e,瞬间工作温度300e。
由上述国内外玻璃纤维/PTFE高温热压覆膜滤料的指标参数可见,目前国内高温热压覆膜滤料产品的制备和性能开发不具有国际竞争力,国内生产厂商在该项技术上尚处于被动地位,尤其是生产高性能耐高温覆膜滤料的装备产业化技术由欧美等发达国家所垄断,这种状态严重制约了我国高性能耐高温滤料的发展,同时也使我国环境污染实施解决的进程受阻。
江苏闳业机械有限公司经过近几年的研发,通过对高温热压覆膜工艺的加热系统、压力系统、张力系统等关键技术的攻关,研制了新型高温热压覆膜联合装备,能够生产除尘效率高、使用时间长的耐高温玻璃纤维/PTFE覆膜滤料,已达到国际先进水平,现已进入产业化生产阶段。其玻璃纤维/ PTFE高温热压覆膜滤料与美国Gore、德国U ltrafil2 ter产品主要性能比较见表1。表1中覆膜滤料的基布都是玻璃纤维机织平纹布。江苏闳业机械有限公司的覆膜滤料的基材和膜材都是国产原料、国内加工的。
2基材的使用
玻璃纤维是一种传统的滤料,根据制造工艺和
表1江苏闳业和国外公司的玻璃
纤维/PTFE高温热压覆膜滤
料主要性能比较
项目江苏闳业美国G ore德国U l trafilt er 薄膜孔径/L m0.07~70.07~70.07~7
薄膜厚度/L m5~305~305~30
滤料面密度/g#m-2550550550
织物密度(经/纬)/根#(10c m)-1120/104120/104120/104
厚度/mm2.80 2.802.80
断裂强力(经/纬)/N#(5c m)-1704/3060690/2090700/3030
断裂伸长率(经/纬)/%9.6/6.609.27/6.19.30/5.8
透气率/m3#m-2#m i n-11.2~41.2~41.2~4
运行过滤阻力/Pa160020001600
覆膜牢度/MPa0.050.030.05
连续工作温度/e260260260
瞬间工作温度/e310300310
过滤效率/%99.9999.9999.99
烟气排放浓度/mg#m-3202020
工艺参数的不同,玻璃纤维具有从亚微米到微米级的直径范围。玻璃纤维具有高强低伸、耐高温、耐腐蚀等优点,在制作滤料的准备基材过程中外形不会发生变化,保持固有的长度和圆柱形,不发生天然纤维类似的润胀或帚化现象。玻璃纤维基布主要包括:玻璃纤维机织布、玻璃纤维膨体纱布和玻璃纤维针刺毡布等。图1是玻璃纤维机织布放大50
倍的照片。
图1玻璃纤维基布(@50)
3膜材的使用
PTFE是一种高强材料,具有优良的耐化学腐
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