專利名稱：高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及過濾材料的技術領域，具體地提供一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法。
背景技術：
目前，高溫過濾材料中最為常用的為玻璃纖維，將其長絲織成織物或短纖針刺成無紡布，并加工成袋式除塵器使用，玻璃纖維可在260℃溫度下長期使用，但玻璃纖維的耐折性較差，在較頻繁的反吹條件下，破損較快，從而降低了它的使用壽命。
為此，孫熙、劉光日等人(申請號200510046547.6，復合纖維高溫過濾材料制造方法)公開了一種以復合纖維為原料的高溫濾料的制造方法，包含有聚四氟乙烯纖維，并以聚四氟乙烯纖維同包括玻璃纖維、聚酰亞胺纖維或者聚苯硫醚纖維等其它耐高溫纖維并捻或混紡制成高溫濾料。所涉及到的纖維包括長纖維和短纖維。該發明中的高溫濾料可以是濾布也可以是針刺氈或者針刺氈用基布。當使用長纖維制造高溫濾料時，可采用并捻工藝制成聚四氟乙烯包芯紗或包覆紗織布；而使用短纖維時可混紡成紗線織布或直接梳制成針刺氈。采用混合、喂棉、均棉、梳理、疊網、預針刺、主針刺、修面、熱定型、燒毛、壓光等工序加工而成。
虞躍平、虞秉等人(申請號200610050581.5，無紡布生產工藝及用該工藝產品制作煙氣過濾材料的方法)公開了一種以包含玻璃纖維、金屬纖維等在內的耐溫強化材料加工而成的無紡布。該制備方法為在容器中加入短纖維的無紡材料和耐溫強化材料，加溫融化，混合梳理，針刺，冷卻，壓制成型。
以上兩個發明均是將纖維加工成無紡布，作為過濾材料使用。為提高過濾效率和精度，有人采用在支撐材料上復合聚四氟乙烯微孔薄膜的方法。
“空氣過濾材料、過濾組件和過濾裝置及空氣過濾材料的制法”(ZL00128696.X)中公開了聚四氟乙烯多孔膜和在其至少一個面上層壓上透氣性支撐材料構成的空氣過濾材料的加工方法。
“聚四氟乙烯支撐復合過濾膜的制造方法和使用的制造裝置”(申請號200510023193.3)公開了一種聚四氟乙烯支撐復合過濾膜的制造方法和使用的制造裝置，該裝置適合聚丙烯篩網、聚酯無紡布、尼龍篩網等熔點低于300℃的支撐材料與聚四氟乙烯的熱復合，不適合于玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維或者聚苯硫醚纖維等的支撐材料。
“耐高溫聚四氟乙烯覆膜過濾材料”(申請號200510094768.0)中涉及對現有聚四氟乙烯復合膜過濾材料的改進首先用后處理劑對玻璃纖維基布進行浸漬處理，然后與聚四氟乙烯表面膜進行高溫熱壓。發明中成膜劑乳液、含氟硅烷偶聯劑與氟聚合物乳液在玻璃纖維基布上形成一層薄膜，此薄膜不但提高防污、憎油、防腐效果，而且它與膨化微孔聚四氟乙烯薄膜在高溫熱壓條件下會發生熔融覆合，從而有效地解決了玻璃纖維這一無機材料與聚四氟乙烯這種有機惰性材料熔融覆合的難題，使二者覆合牢固度大大提高。
以上發明所涉及的材料均用于除塵領域，雖多未描述最終材料的除塵效率，但從材料的組成和結構來看，應該可達到一個較高的除塵水平。但這類材料對諸如二惡英、氮氧化物、硫化物等廢氣而言，基本無分解效果，原因是材料內部不存在與這些廢氣發生任何作用的組份。
隨著世界各國現代工業化進程的快速發展，大氣污染己成為一個日益嚴重的全球性問題，二惡英、呋喃、氮氧化物、硫化物等廢氣的排放和控制得到世界各國的重視。申請人申請的發明名稱為“用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法”，申請號為200610154943.5，公開了一種用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法，該方法是將廢氣的分解催化劑粉體混和到纖維原料中，并加工出纖維。
申請人申請的發明名稱為“用于聚四氟乙烯薄膜固化和熱復合裝置”，申請號為200610154944.X，公開了一種玻璃纖維、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚苯硫醚等短纖制成的針刺氈支撐材料與聚四氟乙烯薄膜的熱復合裝置，該裝置完全依賴高溫使聚四氟乙烯薄膜處于半熔融狀態，進而與針刺氈支撐材料發生熱復合。該材料可用于高溫除塵袋用覆膜濾料。
因此，申請號為200510046547.6和200610050581.5中的針刺氈制備方法工序較多；專利ZL00128696.X和申請號為200510023193.3中使支撐材料熔融，進而與聚四氟乙烯薄膜粘合；申請號為200510094768.0中則主要采用后處理劑對玻璃纖維基布進行浸漬處理，進而熱復合。
發明內容
本發明的目的是提供一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，該方法是將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維、其他耐高溫纖維經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺、高溫汽蒸等工序加工成耐高溫支撐材料；再在高溫下與聚四氟乙烯微孔薄膜復合而成。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該方法包括以下步驟a、耐高溫支撐材料的制備采用針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖和其他耐高溫短纖經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺和主針刺工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成耐高溫支撐材料；b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜熱復合，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
所述步驟a中，其他耐高溫短纖包括玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維或聚苯硫醚纖維中的一種或其混合。
所述步驟a中，廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖重量為1份，其他耐高溫短纖的重量為0.2～10份。
所述步驟a中，耐高溫支撐材料的平方米重量為100～300克/平方米。
所述步驟b中，聚四氟乙烯微孔薄膜采用雙向拉伸成型法制備的，微孔孔徑為0.3～8微米，厚度5～20微米。
所述步驟b中，熱復合溫度為330～400℃，壓力為4～6公斤/平方厘米，運行速度為3～6米/分鐘。
所述a步驟中，“用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維的制備方法”，申請號為200610154943.5，廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖采用如下方法制備(1)將膨體聚四氟乙烯樹脂和催化劑粉體混和，采用10目篩過篩，過篩3～5次，制備過篩粉體混和物；(2)將潤滑劑加入到所述過篩粉體混和物中，置于帶有氣密塞的容量容器中混合，為促進混合，容器容量的1/3～2/3的空間保持空閑，混合后，氣密性地封閉該容器以防止潤滑劑揮發；(3)混和之后，搖動該容器30分鐘以分散潤滑劑，靜置，使樹脂粉末與液體潤滑劑充分混合，然后熟化，形成膨體聚四氟乙烯混和物料；(4)將所述膨體聚四氟乙烯混和物料在1kg/cm2的壓力下，壓制1分鐘，形成圓柱形毛坯，毛坯直徑10mm，長25mm，然后再用Shimazu流動實驗儀CFT-500柱塞擠出，形成膨體聚四氟乙烯單絲；(5)將所述膨體聚四氟乙烯單絲烘干，以除去潤滑劑，然后拉伸，最后熱定型，獲得用于廢氣分解的膨體聚四氟乙烯纖維。
所述b步驟中，“用于聚四氟乙烯薄膜固化和熱復合裝置”，申請號為200610154944.X，所用熱復合設備a.聚四氟乙烯薄膜固化裝置在熱輥內部的同一圓周上等分裝有電加熱管，熱輥兩側轉軸鑲嵌于兩側支架內的軸承上，兩個導電盤分別安裝在兩側轉軸上，電加熱管一端由導線與導電盤連接，所有電加熱管均為并聯連接，一端連接電源的正極，另一端連接電源負極，所述熱輥與導電盤同步轉動，導電盤上設有摩擦導電裝置；b.高溫除塵袋用覆膜濾料的熱復合裝置在熱輥上方設置一耐高溫硅橡膠輥，外徑尺寸與熱輥完全相同，耐高溫硅橡膠輥兩側轉軸鑲嵌于另一兩側支架內的另一軸承上，熱輥另一兩側支架和耐高溫硅橡膠輥另一兩側支架分別用同類型的彈簧相連接。
本發明與背景技術相比具有的有益效果是(1)與申請號200510046547.6針刺氈制備方法相比，本發明中耐高溫支撐材料加工過程中省略了修面、熱定型、燒毛、壓光等工序，僅采用105℃溫度下汽蒸工序就可使耐高溫支撐材料達到較好的結果，制備工序大大簡化。
(2)與專利ZL00128696.X和申請號200510023193.3中的使支撐材料熔融，進而與聚四氟乙烯薄膜粘合的熱復合方法完全不同，本發明中高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備過程中，是在330～400℃的高溫下，使聚四氟乙烯微孔薄膜部分熔融，進而在壓力下熱復合，采用此工藝可保證加工的過濾材料能在高溫煙氣環境中長期使用。
(3)與申請號200510094768.0中方法比較，省略了玻璃纖維基布浸漬處理等工序，因此本發明技術具有工序簡便，生產成本低等優點，同時不需使用后處理劑浸漬，也避免了因后處理劑對環境帶來的污染。
(4)本發明專利材料與以往專利比較，以往專利中的針刺氈、覆膜濾料僅對粉塵進行截留，對于廢氣無分解效果，本發明專利中制備的材料因使用了廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖，對高溫廢氣和粉塵具有一體化處理的效果。
具體實施例方式
實施例1a、耐高溫支撐材料的制備采用常規的針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖(纖維直徑60微米，纖維孔隙率85％，其中的催化劑為BASF公司的O4-85)1公斤，和玻璃短纖0.2公斤經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺等工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成平方米重量為100克/平方米的耐高溫支撐材料；b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜(購自上海靈氟隆膜技術有限公司，微孔孔徑為0.3微米，厚度5微米，)在溫度為330℃，壓力為4公斤/平方厘米的條件下復合，支撐材料和薄膜的運行速度為3米/分鐘，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
通過上述方法得到的高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料對粉塵的去除率高達99.999％，在210℃的溫度下對氮氧化物的去除率達97％。
實施例2a、耐高溫支撐材料的制備采用常規的針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖(纖維直徑130微米，纖維孔隙率72％，其中的催化劑為BASF公司的O4-86)1公斤，和聚四氟乙烯短纖2公斤、聚酰亞胺短纖2公斤經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺等工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成平方米重量為200克/平方米的耐高溫支撐材料；b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜(購自上海靈氟隆膜技術有限公司，微孔孔徑為5微米，厚度10微米)在溫度為360℃，壓力為5公斤/平方厘米的條件下復合，支撐材料和薄膜的運行速度為5米/分鐘，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
通過上述方法得到的高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料對粉塵的去除率高達99.999％，在210℃的溫度下對二惡英的去除率達93％，對呋喃的去除率達95％，對氮氧化物的去除率達92％。
實施例3a、耐高溫支撐材料的制備采用常規的針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖(纖維直徑250微米，纖維孔隙率68％，其中的催化劑為CRI公司生產的鈦/釩催化劑)1公斤，和聚苯硫醚短纖10公斤經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺等工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成平方米重量為300克/平方米的耐高溫支撐材料；
b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜(購自上海靈氟隆膜技術有限公司，微孔孔徑為8微米，厚度20微米)在溫度為400℃，壓力為6公斤/平方厘米的條件下復合，支撐材料和薄膜的運行速度為6米/分鐘，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
通過上述方法得到的高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料對粉塵的去除率高達99.99％，在210℃的溫度下對二惡英的去除率達94％，對呋喃的去除率達90％，對氮氧化物的去除率達88％。
實施例4a、耐高溫支撐材料的制備采用常規的針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖(纖維直徑200微米，纖維孔隙率73％，其中的催化劑為BASF公司的O4-86)1公斤，和玻璃纖維4公斤、聚苯硫醚短纖4公斤經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺等工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成平方米重量為250克/平方米的耐高溫支撐材料；b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜(購自上海靈氟隆膜技術有限公司，微孔孔徑為8微米，厚度10微米)在溫度為360℃，壓力為5公斤/平方厘米的條件下復合，支撐材料和薄膜的運行速度為5米/分鐘，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
通過上述方法得到的高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料對粉塵的去除率高達99.99％，在210℃的溫度下對二惡英的去除率達90％，對呋喃的去除率達95％，對氮氧化物的去除率達92％。
現在已經詳細描述了本發明的實施方案，對本領域技術人員來說很明顯可以做很多改進和變化而不會背離本發明的基本精神。所有這些變化和改進都認為是本發明的范圍之內，其特征由上述說明書確定。
權利要求
1.一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，該方法包括以下步驟a、耐高溫支撐材料的制備采用針刺無紡布加工設備，將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖和其他耐高溫短纖經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺和主針刺工序加工成針刺氈，再在105℃溫度下汽蒸，加工成耐高溫支撐材料；b、覆膜過濾材料的制備將所述耐高溫支撐材料與聚四氟乙烯微孔薄膜熱復合，加工成高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料。
2.根據權利要求1所述一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，其特征在于所述步驟a中，其他耐高溫短纖包括玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維或聚苯硫醚纖維中的一種或其混合。
3.根據權利要求1所述一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，其特征在于所述步驟a中，廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖重量為1份，其他耐高溫短纖的重量為0.2～10份。
4.根據權利要求1所述一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，其特征在于所述步驟a中，耐高溫支撐材料的平方米重量為100～300克/平方米。
5.根據權利要求1所述一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，其特征在于所述步驟b中，聚四氟乙烯微孔薄膜采用雙向拉伸成型法制備的，微孔孔徑為0.3～8微米，厚度5～20微米。
6.根據權利要求1所述一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法，其特征在于所述步驟b中，熱復合溫度為330～400℃，壓力為4～6公斤/平方厘米，運行速度為3～6米/分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種高溫煙氣/粉塵一體化處理用覆膜過濾材料的制備方法。該方法是將廢氣分解的膨體聚四氟乙烯短纖、其他耐高溫纖維經過開松、混和、給料、梳理、纖網、疊網、預針刺、主針刺、高溫汽蒸等工序加工成耐高溫支撐材料；再在高溫下與聚四氟乙烯微孔薄膜復合而成。該材料可廣泛用于高溫尾氣的除塵和廢氣分解。本發明與已有技術相比，具有工藝簡單易行、加工成本低、無污染等優點。
文檔編號B01D69/12GK1994538SQ20061015505
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月7日 優先權日2006年12月7日
發明者郭玉海, 陳建勇, 馮新星, 張華鵬, 馬訓明, 陽建軍 申請人:浙江理工大學