CN101671896A - 复合包覆纱及其制作方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合包覆纱及其制作方法和耐高温滤布。本发明的复合包覆纱包括外层包覆纱和内层加强筋,外层包覆纱由短纤维构成,内层加强筋由长纤维构成。其中,本发明的复合包覆纱是通过一种或多种短纤维制成的包覆纱包覆由一种或多种长纤维经过热清洗、浸渍、烘干和烧结制成的加强筋或者金属丝加强筋加工而成。这种方法制作的复合包覆纱不仅节省了成本,还结合了长纤维的强度高与短纤维的耐磨性和韧性好的特点、提高了复合包覆纱的使用寿命、强度、耐高温性能和稳定性。本发明的复合包覆纱可以制成滤布。

Description

复合包覆纱及其制作方法和用途
技术领域
本发明涉及一种复合纤维及其制作方法和这种复合纤维制成的滤布,特别是涉及一种复合包覆纱及其制作方法和用这种复合包覆纱制成的滤布。
背景技术
工业燃料的尾气大都含有大量的有害物质,如硫化物、氮氧化物、氰化物等,如果排入大气就成为重大的空气污染源。目前目前市场上的工业用除尘过滤材料可分为化纤毡(布),玻璃纤维毡(布),复合毡三类,此三类滤料各有优缺点。而现有的滤料材料耐高温能力差、寿命短。制作过滤材料的原料的价格差距很大,从每吨几千元到每吨三十几万元不等,但每种材料都不是万能的通用的用于每种行业或工况。并且目前我国滤料的生产企业需要投资织布机、开松机、梳理机、针刺机、处理机组、拉幅定型机、压光机等价值高高昂的设备,投资较高。
袋式除尘器是目前使用最广泛,也是使用最可靠的烟尘净化设备,它广泛用于发电厂、炼钢厂、水泥厂、垃圾焚烧场的烟尘过滤。袋式除尘器通常使用玻璃纤维布制作过滤袋,玻璃纤维布的滤袋可在260℃下长期工作,但因玻璃纤维布的耐折性较差,使用寿命较短,其过滤精度也稍差,为了提高滤袋的使用寿命,而采用单一的PTFE、P84和PPS芳纶等纤维织造的滤布制造滤袋,其价格昂贵,远远比玻璃纤维材料高,影响到其推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、过滤性能好、使用寿命长,用途广泛,耐高温和投资较低的复合包覆纱及其制作方法,以及为适应各种使用环境中,都能达到最佳现场使用效果的滤布,解决单一纤维织造的滤布效果差,性价比底的难题。
本发明的复合包覆纱是一种由长纤维与短纤维复合成的包覆纱。该复合包覆纱包括外层的起保护作用的混纺短纤维和内层起加大强力作用的长纤维加强筋。
复合包覆纱外层的包覆短纤维可以由无机纤维或有机纤维的短纤维构成,也可以由无机纤维和有机纤维的短纤维混纺构成。例如:玻璃纤维,高硅氧玻璃纤维,金属纤维,玄武岩纤维,陶瓷纤维,碳纤维,涤纶,丙纶,腈纶,聚四氟乙烯纤维,芳纶或芳香族纤维,锦纶或锦纶改性纤维,聚苯硫醚纤维,P84纤维等。这些纤维具有耐折、耐磨、抱合力强的特点,可以增强复合包覆纱的韧性和耐磨性。
复合包覆纱里层的加强筋由金属丝或者经过处理的无机长纤维构成。无机长纤维——主要指玻璃纤维和玄武岩纤维,的处理过程是经过热清洗,聚四氟乙烯乳液浸渍,烘干,烧结而成。金属丝和无机长纤维具有高强度、耐高温、抗腐蚀的特点,能够增强复合包覆纱的强度,耐高温性和抗腐蚀性,提高复合包覆纱的使用寿命。
复合包覆纱的包覆层的重量一般控制在占复合包覆纱总重量的30%-70%,相应的加强筋的重量就为70%-30%。包覆层和加强筋的比例可以根据不同的工况条件及控制成本的要求任意调节。这样不仅可以扩大复合包覆纱的使用范围,还可以降低成本。
复合包覆纱的制作方法:
(1)纺制外层包覆纱,即将一种或者多种短纤维纺制成包覆纱;
需要经过开清工序、梳理工序、并条工序、粗纱工序完成;
(2)包覆,即由外层包覆纱包覆由长纤维构成的内层加强筋;
(3)加捻纺制成复合包覆纱;
需要经过细纱工序完成。
复合包覆纱里层长纤维加强筋的制法:
(1)放线:将长纤维固定在一个纱架上,通过张力装置将纱引出,经过集线器使之成为一排纱线
(2)热清洗:将长纤维引入高温热清洗炉(可以是以红外线为热源)中,对长纤维进行热清洗,温度控制在350℃--400℃之间。目的是去除长纤维上面的浸润剂。
(3)浸渍:将清洗过的长纤维引入充满PTFE及其它化工原料混合好的浸液槽中进行浸渍,一般要重复两次浸润,以利于长纤维被充分浸渍。
(4)烘干:将浸渍好的长纤维引入烘干炉中进行烘干,烘干炉的温度控制在180℃-220℃之间,线速度控制在每分钟6-12米左右,并在烘箱内加装高温湿度调节装置,以利于保持烘箱内温湿度的稳定性。
(5)烧结:将烘干后的长纤维引入固化炉中烧结,温度控制在320℃-350℃之间。由于受外界环境温度的影响很重要,炉体里装有精密温度控制器,可以将温度控制在1℃以内浮动。
(6)收卷:是把从固化炉中出来的长纤维卷绕起来的装置,以利于包覆工序使用。
这种制作方法比常规的复合包覆纱的制作方法工艺简单,使用的设备可以省略织布机、针刺机、处理机组等很多价值高昂的设备,降低了投资成本;并且没有对纱线造成摩擦,刺断等破坏,保持了纱线的原始强力。
本发明的耐高温滤布采用上述的复合包覆纱制成,该复合包覆纱里层的加强筋应选择玻璃纤维,玄武岩纤维,或不锈钢金属丝;外层包覆材料是PTFE、P84和PPS芳纶等纤维,外层包覆纱的重量占总重量的15%~25%。这种滤布可达到最佳过滤效果和使用寿命,它以低廉的成本和高性能,取代用昂贵的单一材料所不能达到的耐折、耐高温、耐酸碱、高强度、长寿命、和高精度过滤等技术指标。
本发明的复合包覆纱的优点是:
(1)低廉的成本。本发明的复合包覆纱由于是将多种不同性能的材料复合在一起,可以充分衡量各种材料的价格,使得生产的滤料既能满足要求,又不会浪费材料,节约了成本。
(2)提高了性能及使用寿命。本发明的复合包覆纱将耐磨的纤维作为外层的包覆纱使用,不耐磨的纤维作为加强筋使用从而大大提高了成品的使用寿命,另外由于在生产过程中没有对纱线造成摩擦,刺断等破坏,保持了纱线的原始强力。
(3)增加使用用途。由于我们用此发明制造的滤料是可以随意搭配各种原料的复合包覆纱,从而使其使用工况的范围大幅扩大,不再受很多复杂工况的限制。
(4)提高滤料的耐温及耐瞬间高温性能。本发明的加强筋所使用的玻璃纤维,玄武岩纤维等无机纤维,可达到300℃-600℃,大大提高了复合包覆纱的耐高温性。
(5)制成的滤料的尺寸稳定性极好。本发明用玻璃纤维,玄武岩纤维,金属纤维等尺寸稳定的材料作为加强筋,而缩率大的化学纤维作为包覆层,当环境温度发生变化的时候,加强筋的缩率不变,而包覆层则紧缩,会更加紧密的包覆在加强筋上,并使复合包覆纱的尺寸稳定。
本发明的复合包覆纱制作方法的优点是:降低设备投资。目前我国滤料的生产企业如想使企业的产品达到一定的规模及较好的质量一般的投资基本需要2000万元左右,其中包括织布机,开松机,梳理机,针刺机,处理机组,拉幅定型机,压光机等。如采取本发明的方法制造滤料,可以省略织布机、针刺机、处理机组等很多价值高昂的设备,基本投资可以控制在1000万元以内。
本发明的滤布的优点是:通过选择不同的纱芯和不同的外层纤维包覆材料,可以任意组合其性能,可完全满足水泥行业除尘要求耐碱、发电厂除尘要求耐酸等要求,另外由于复合包覆纱的毛羽丰富,织造成滤布后,会形成大量的立体空间,使烟尘过滤从二维提升到三维过滤,过滤效果有了较大提升,也从本质上突破了二维过滤的的技术理念。
附图说明
图1为本发明的复合包覆纱的制作工艺流程图。
具体实施方式
根据各种纤维的性能选择不同的搭配来适应各种行业或工况的需求。根据关于复合包覆纱制成的滤料在实际应用中的多种典型的匹配方式:
(1)电厂燃煤锅炉的除尘滤料,用玻璃纤维经PTFE处理做里层的加强筋,用+PPS短纤维做包覆纱。
(2)垃圾焚烧行业用除尘滤料,用玻璃纤维纱或玄武岩纱或玻璃纤维与金属丝的混纺纱或玄武岩纤维与金属丝的混纺纱或玻璃纤维与PTFE长纤维的混纺纱做加强筋用PTFE或PPS或芳纶短纤维或P84或以上纤维的混纺纤维做包覆纱。
(3)水泥行业用除尘滤料,用玻璃纤维纱或玄武岩纱或金属丝或它们的混纺纱作为加强筋,用芳纶或PPS或PTFE或P84或它们的混纺纱做包覆纱
(4)炭黑行业,用玻璃纤维或玄武岩纤维做加强筋,用P84或PTFE或它们的混纺纱做包覆纱
(5)钢铁冶炼,用玻璃纤维或玄武岩纤维或金属丝做加强筋,用玻璃纤维短纤维或P84或PTFE或它们的混纺纤维做包覆层。
以玻璃纤维(经过聚四氟乙烯乳液烧结)为加强筋,PPS短纤维为外层包覆纱为例说明复合包覆纱的纺制方法。
工艺流程:
FA028型自动抓棉机——A035E混开棉机——FA028型多仓混棉机——FA106型豪猪开棉机——FA046A型震动棉箱给棉机——A076E型单打手成卷机——FA201B型梳棉机——FA306A型并条机——FA491型粗纱机——FA506细纱机(包覆).
纺制步骤:
A开清工序;
B梳理工序;
C并条工序;
D粗纱工序;
E细纱工序;
复合包覆纱是在普通环锭纺细纱机上进行的,但需要对细纱机进行改装。
1)在普通细纱机的粗纱架上排放玻璃纤维长丝,下排放粗纱,粗纱经横动装置喇叭口喂人,再经牵伸装置。玻璃纤维长丝经过粗纱架上退绕罗拉积极退绕。此环节经过导纱轮、导纱钩、张力装置附加一定张力后,从前中罗拉浮游区的适当位置(前罗拉皮辊后侧)喂入,在前皮辊后安装一个门帘式集合器,随导纱动程移动,玻璃纤维长丝由集合器喂入并随动程移动而移动与牵伸后的粗纱须条一起合并,再经过加捻纺成复合包覆纱。
2)集合器使用:在纺制过程中,为获得良好的包覆效果,细纱机的横动装置已不再使用,除在皮辊上方装有固定的导丝钩外,还要用合适口径的集合器,同时,在集合器开口的中间设计一个V型导丝槽(根据长丝的细度或直径)。使复合包覆纱的加强筋进入集合器后能导向定位于包须条束的中间,以保证前罗拉吐出的玻璃纤维长丝轴向为外包纤维加捻三角区的角顶处,有利于外包纤维包覆均匀和降低成纱强力不匀率。
3)钢丝圈的使用:纺制复合包覆纱钢丝圈的选配要注意以下几个问题:钢丝圈的纱线通道要大些,截面以薄弓形为好。重量一般比同支纯棉偏重,调换周期比同支纯棉缩短1/3,对改善成纱毛羽效果显著。
4)钢领的使用:为了降低复合包覆纱细纱断头,选用边偏宽的钢领有利,因为宽边钢领所对应的钢丝圈的纱线通道要大些,铬钢领寿命也长,对改善成纱毛羽有益。
5)对包覆纱接头操作的具体要求如下:
A包覆纱接头长度在40-50mm左右,一手接头,一手用剪刀切断长丝芯。
B在双手并用接头之前,对长丝芯要预切一次,使长丝瞬时失去吸力作用而回缩到外包纤维束的中央,充分利用长丝这个急回弹性能熟练掌握长丝复位机会接头,可以消灭或显著减少接头造成的“裸芯尾巴”。
C采用解捻后再加捻的方法,可以消灭接头“空芯”。即将卷绕在筒管上的断头纱端20mm解捻,让玻璃纤维丝自由回缩,并拉去冒出的外包纤维,然后用手将被解捻纱端适当加捻,随即接头,这样接头质量好。
本发明的滤布的一个实施例是:用于水泥厂的除尘滤布,因水泥厂烟气中含有较高浓度的碱,采用耐碱性较好的136Tex中碱纤维做芯纱,外层用PPS(聚苯硫醚)纤维做包覆,再用普通的织布工艺,用剑杆织机织造成400-600g/M2的滤布,这种滤布的过滤效果十分好,可以滤出1.5微米以上的颗粒,使用寿命比用单一玻璃纤维布提高一倍,造价比单独用PPS纤维或用PTFE纤维降低60%。
本发明的滤布的另一个实施例是:用于发电厂燃煤锅炉的除尘滤布,发电厂煤锅炉烟气中除了含有大量的烟尘外,还含有浓度较高的SO2(二氧化硫),二氧化硫会同空气中的水分构成硫酸所以除了要求滤布有较好的过滤性能以外,还要有较强的耐酸能力,因此用150Tex的无碱玻璃纤维和玄武岩混纺纱做芯纱,外层包覆PTFE纤维,织造成500-750g/M2的滤布,其过滤效果、使用寿命、耐温性能都十分优良。

Claims (10)

1、一种复合包覆纱,其特征在于:包括外层包覆纱和内层加强筋,外层包覆纱由一种或多种短纤维构成,内层加强筋由一种或多种长纤维构成。
2、根据权利要求1所述的复合包覆纱,其中所述短纤维为玻璃纤维、金属纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、碳纤维、涤纶纤维、丙纶纤维、腈纶纤维、聚四氟乙烯纤维、芳纶纤维、锦纶或锦纶改性纤维、聚苯硫醚纤维或P84纤维。
3、根据权利要求1所述的复合包覆纱,其中所述长纤维为无机非金属纤维或者金属纤维。
4、根据权利要求3所述的复合包覆纱,其中所述无机非金属纤维为玻璃纤维或玄武岩纤维。
5、根据权利要求4所述的复合包覆纱,其中所述无机非金属纤维经过热清洗、聚四氟乙烯乳液浸渍、烘干和烧结处理。
6、根据权利要求1所述的复合包覆纱,其中所述外层包覆纱的重量占复合包覆纱总重量的30%~70%,所述内层加强筋的重量占复合包覆纱总重量的70%~30%。
7、一种制作复合包覆纱的方法,该方法包括如下步骤:
(1)纺制外层包覆纱,即将一种或者多种短纤维纺制成包覆纱;
(2)包覆,即由外层包覆纱包覆由长纤维构成的内层加强筋;
(3)加捻纺制成复合包覆纱。
8、根据权利要求7所述的方法,其中所述的由长纤维构成的内层加强筋通过以下步骤处理:
(1)放线,将长纤维固定在一个纱架上,通过张力装置将纱引出,经过集线器使之成为一排纱线;
(2)热清洗,将长纤维输入到高温热清洗炉中,对纤维进行热清洗;
(3)浸渍,将清洗过的纤维引入到浸液槽中进行浸渍;
(4)烘干,将浸渍好的长纤维引入烘干炉中进行烘干;
(5)烧结,将烘干后的长纤维引入固化炉中烧结;
(6)收卷,将固化炉中出来的长纤维卷绕起来。
9、根据权利要求8所述的方法,其中所述热清洗的温度为350℃~400℃,所述烘干的温度为180℃~220℃,所述烧结的温度为320℃~350℃。
10、一种过滤材料,由权利要求1~6中任意一项所述的复合包覆纱制成。
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