CN101716442A - 一种用于液体过滤的工业滤布及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液体过滤的工业滤布及用途，该滤布所用的原料纤维为聚四氟乙烯纤维。本发明产品具有耐高温、耐酸碱腐蚀、耐药品、耐蒸热的性能，及具有良好的过滤效果和优越的机械性能，可以扩大滤布的应用范围并进一步提高滤布的使用寿命，该滤布可广泛应用于化工或水处理等领域的液体过滤。

Description

一种用于液体过滤的工业滤布及用途

技术领域

本发明涉及一种工业滤布，属于过滤分离技术领域，是一种过滤介质，具体地说是一种用于液体过滤的工业滤布。

背景技术

过滤介质是过滤机极其重要的组成部分，被认为是过滤机的心脏。滤布作为一种应用广泛的过滤介质，在过滤分离过程中起着重要的作用，直接影响过滤效果。而滤布的材质，对滤布的性能又起着决定性的作用，现有滤布按材质分类，一类为天然纤维，如棉、毛、丝、麻纤维；另一类为化学合成纤维，如涤纶、锦纶、丙纶、维纶等，目前国内生产厂家提供的产品主要为此四种材料的滤布；还有无机纤维，如金属纤维、碳素纤维等。随着社会的进步，工业的发展，如矿业、化工、食品、环保等领域对液体过滤技术的要求越来越高，进而对滤布的要求越来越高，这不仅是对滤布织造工艺和后加工技术提出更高的要求，更重要的是对纤维材料的性能提出更高的要求，现有普通材料滤布已不能完全满足某些特殊环境中的使用要求。工作物料的化学性质(酸碱性)和温度条件，直接影响到滤布的使用寿命。也就是说，酸碱性和温度这两个环境条件决定了滤布的取材问题。

目前，市场上常用的化学合成纤维滤布的主要化学性能如下：丙纶布：安全使用温度在100℃以下，能耐酸、碱及强氧化剂腐蚀和微生物作用，但能溶于二甲苯，四氯乙烷溶剂里。锦纶布：热稳定性较好，一般使用温度可在120-150℃，在碱性滤浆中的化学稳定性较好，可使用到100℃，但在酸性介质中，则只有在常温下，对稀酸性物料才具有稳定性。涤纶布：品种很多，应用广泛，化学稳定性方面能耐酸腐蚀，耐碱性方面稍差，只能耐弱碱，对微生物作用也有高的抵抗力，耐热性温度120℃。维纶布：具有优异的耐碱性能，不耐酸性，耐温较低，达100℃就有收缩。

发明内容

本发明的目的在于克服现有滤布原料使用范围狭窄的缺陷，将聚四氟乙烯纤维应用于液体过滤介质领域，提供一种耐高温、耐酸碱腐蚀、过滤效果好且机械性能优越用于液体过滤的工业滤布及用途。

本发明的技术解决方案是：

一种用于液体过滤的滤布，所选用的原料纤维为聚四氟乙烯纤维，简称PTFE纤维。

聚四氟乙烯(PTFE)纤维简介：

化学构造式：

1.耐热性·耐蒸热性

融点327℃、常用使用温度260℃。

在蒸汽条件下不会劣化。

2.耐药品性

对于碱、酸、有机溶剂等化学药品，基本上都是稳定的。

3.难燃性

极限氧指数LOI＝34，在通常的氧含量下不会燃烧。

聚四氟乙烯纤维的优异性能可使其生产的滤布，在液体过滤应用中，满足在多种恶劣环境下的使用，尤其具有很强的耐酸、碱及有机溶剂的性能，正常使用温度可达260℃，其具有超强的耐蒸热性能，即使在高压蒸气条件下也能保持90％的强度。

其次，构成滤布的原材料可以是聚四氟乙烯单丝或短纤维。聚四氟乙烯单丝细度范围为5.0dtex-50dtex，可以并合成长丝后用于机织物，细度优选7.0dtex-16.0dtex。聚四氟乙烯短纤维细度范围为1.0dtex-10dtex，优选1.6dtex-7.6dtex，可以纺纱后用于机织物或直接梳理用于非织造布。采用不同细度的PTFE纤维及纱线可以起到不同的过滤效果。长丝是由多根单丝并合而成，单丝是由合成纤维制成的单根连续的长纤维，由长丝织成的滤布具有高的强度及良好的卸饼性能，除此之外可以处理较细的粒子。PTFE长丝细度范围为100dtex-6000dtex，优选222dtex-1333dtex。短纤纱是由短纤维利用纺纱的方法使纤维排列、加捻形成连续的细长物体，由这种纱线织成的短纤纱滤布具有极优的机械性能，颗粒截留性能好，同等截留效果下透过率较高。PTFE短纤纱细度范围为200dtex-1600dtex，优选380dtex-800dtex。PTFE滤布的起泡点范围为10μm～500μm，优选为10～100μm。平均流动孔径范围为0.1μm～400μm，优选为5μm～100μm。根据滤料的不同过滤要求可选用不同的泡点和平均流动孔径的滤布。

再次，滤布的组织结构，纱线规格及纤维细度等结构特征直接决定了滤布的孔径大小，滤布的孔隙率，也就决定了滤布的过滤性能。根据不同的用途需要，可以选用不同的织物结构，如机织物(平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、荷兰织法)、非织造布及其复合结构。为满足优异的强力和尺寸稳定性，优选机织物和复合结构滤布。平纹组织滤布具有良好的尺寸稳定性，构造致密，孔隙小，故颗粒截留性能好，滤液澄清度高，使用寿命长；缎纹组织滤布的孔隙最大，比阻小，不易堵塞，卸饼能力好；斜纹组织滤布的各项性能居中，抗摩擦能力很强，过滤速度也大，寿命最长，因而被广泛应用；荷兰织法滤布中经线和纬线的直径是不同的，可在织物中产生两种通道和孔，一种是在表面两平行的纱线间，第二种是在滤布面上的三角形孔或泪珠形孔，这种滤布特别适用于晶体过滤，容易再生。非织造类滤布的纤维组织不是规则的而是杂乱而又紧密排列，具有三维空隙，属深层过滤，对胶体粒子的截留性能好。复合结构滤布是针对不同过滤要求，结合了不同结构滤布的性能优势，将2层以上相同或不同的织物结构复合或添加其它功能性材料复合。如双层复合结构滤布、三明治结构滤布等。可以提高颗粒的截留率、滤饼的可剥离性和滤液的排出能力等。以三明治结构滤布为例：上下两层的短纤维层由于纤维组织不是规则的而是杂乱而又紧密排列，故其强度及耐磨性能与用同种纤维织成的机织滤布相比要差，但其具有的三维空隙，决定了其具有良好的过滤性能；中间层的PTFE短纤纱平纹织物具有良好的尺寸稳定性和机械性能。因此两者的结合，使该复合滤布不仅具有优异的耐高温、耐化学腐蚀，起到良好的过滤分离作用，还具有好的尺寸稳定性和机械性能。

另外，为了改善滤布的过滤性能及机械性能，还可以对滤布进行后处理，如热定型(释放滤布应力，减少滤布收缩，提高滤布稳定性)、轧光(使滤布表面光滑，增加粒子捕集效率和卸饼能力)、烧毛(烧去细毛，主要用于短纤滤布)、预缩水处理(提高滤布的形状稳定性)、延展处理(保证滤带双边平行)、表面涂层(如涂覆聚氨酯、聚四氟乙烯膜等)等。

本发明的优点：本发明提供的滤布具有耐高温、耐酸碱腐蚀、耐药品性、耐蒸热、过滤效果好且机械性能优越的优良性能。在150℃～190℃的高温時也具有很强的耐酸、碱及有机溶剂的性能，常用使用温度可达190℃，具有超强的耐蒸热性能，在160℃高压下也能保持90％的强度。因此可以满足多种恶劣环境下的应用要求，扩大滤布的应用范围，并进一步提高滤布的使用寿命。

具体实施方式

本发明将用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于实施例。

滤布各物性的测定方法如下：

【密度】

根据JIS L 1096 8.6密度法，用密度镜来测量织物的经纬密。

【厚度】

根据JIS L 1096 8.5厚度法，测试的压力为23.5kPa(240gf/m²)。

【克重】

根据JIS L 1096 8.4.2法，在标准状态下剪取20cm×20cm的实验片3个，每个在标准状态下称其质量，按照克重＝质量/面积，求出每块实验片的克重，再取平均值。

【通气度】

根据JIS L 1096 8.27.1 A法，将样品在无张力的状态下，放在测试区，调节气压200Pa，为避免测试点的重复，测试时将样品斜向移动以得到不同经、不同纬的测试点，每一样品至少测试5次，取平均值。

【拉伸性能】

根据JIS L 1096 8.12.1 A法(基布扯边法)，对于一般织物，实验样品取样大小为5.0cm×30cm，从边的两侧扯去相同根数的纱线，使剩余实验样品幅宽满足规定幅宽：5cm。在拉伸实验机上，用夹具夹住样品两端，夹头间距为20cm，在定速20cm/min的速度下，测定样品被拉断时的断裂强力和伸长率，每组样品至少3回，取平均值。

【起泡点测量】

依据ASTM F316-03的一般指导，使用毛细管流动气孔计测量起泡点和平均流动孔径。将样品膜放在样品室中，用表面张力为19.1dynes/cm的斯维克硅酮液(silwick silicone Fluid)润湿。样品室的底部夹件具有直径为2.54cm，厚度为3.175mm的多孔金属盘插件，样品室的顶部夹件具有3.175mm直径的孔洞。表示起泡点和平均流动孔径的值是两次测量的平均值。

实施例1

使用由细度为7.4dtex的聚四氟乙烯单丝组成的细度为444.4dtex-60f的长丝(东丽株式会社制)，利用喷水织机织成缎纹组织滤布，经纬纱密度分别为320根/10cm、219根/10cm，厚度为0.43mm，克重为288g/m²。

所得滤布性能参数：断裂强力为经向845N/5cm，纬向580N/5cm。断裂伸长率为经向25.0％，纬向22.0％。通气度为20L/m²·s(200Pa)。起泡点孔径为24.29μm，平均流动孔径为11.77μm。

所得滤布可广泛应用于化工或水处理等领域的液体过滤。

实施例2

使用细度为3.3dtex、长度为70mm的聚四氟乙烯短纤维(东丽株式会社制)，经纺纱工艺得到细度为715.8dtex和1130.0dtex的纱线，分别作为经纱和纬纱，利用剑杆织机织成平纹组织滤布，对织造后的滤布进行热定型后处理加工，条件为：温度85℃，卷布速度15m/min。得到经纬纱密度分别为234根/10cm、150根/10cm，厚度为0.61mm，克重为540g/m²的滤布。

所得滤布性能参数：断裂强力为经向995N/5cm，纬向1008N/5cm。断裂伸长率为经向25％，纬向22％。通气度为112.6L/m²·s(200Pa)。起泡点孔径为61.53μm，平均流动孔径为23.2μm。

所得滤布可广泛应用于化工或水处理等领域的液体过滤。

实施例3

一种复合结构滤布，将纤维细度为1.8dtex、长度为51mm的聚四氟乙烯短纤维(东丽株式会社制)，经下列步骤梳理成纤维网：纤维捆-开松-梳理分离纤维-纤维网，作为上下两层过滤层的纤维网。作为中间一层基布层的PTFE短纤纱平纹织物，使用细度为3.3dtex的PTFE短纤维，经纺纱工艺得到细度为600dtex的纱线，利用剑杆织机织成平纹组织滤布，经纬纱密度分别为220根/10cm、165根/10cm。按照纤维网-平纹织物-纤维网的顺序依次层叠，通过针刺的方式结合在一起。最后，得到克重520g/m²，厚度2.0mm的复合结构滤布。

所得复合结构滤布性能参数：断裂强力为经向706N/5cm，纬向1177N/5cm。断裂伸长率为经向43.0％，纬向48.0％。通气度为260L/m²·s(200Pa)。起泡点孔径为23.09μm，平均流动孔径为10.38μm。

所得滤布可广泛应用于化工或水处理等领域的液体过滤。

Claims (6)

1.一种用于液体过滤的工业滤布，其特征在于：该滤布所用的原料纤维为聚四氟乙烯纤维。

2.根据权利要求1所述的用于液体过滤的工业滤布，其特征在于：该滤布可以为机织物、非织造布或机织物与非织造布复合物。

3.根据权利要求1或2所述的用于液体过滤的工业滤布，其特征在于：所述的聚四氟乙烯纤维是指聚四氟乙烯单丝或聚四氟乙烯短纤维。

4.根据权利要求3所述的用于液体过滤的工业滤布，其特征在于：所述的聚四氟乙烯单丝细度范围为5.0dtex-50dtex。

5.根据权利要求3所述的用于液体过滤的工业滤布，其特征在于：所述的聚四氟乙烯短纤维细度范围为1.0dtex-10dtex。

6.一种权利要求1所述的工业滤布在制备液体过滤材料中的应用。