CN108057279A - 一种聚四氟乙烯覆膜滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚四氟乙烯覆膜滤料及其制备方法。所述聚四氟乙烯覆膜滤料包括依次复合的PTFE微孔膜、含氟聚合物粘合层及针刺毡底层。制备方法为：在针刺毡表面涂覆含氟聚合物，使针刺毡上层纤维表面包裹一层低表面能粘合剂，进一步将PTFE微孔膜以包覆热轧辊预受热后进入轧机轧缝与纤维针刺毡热轧在一起，使PTFE微孔膜在复合前得到了充分加热，从而提高了PTFE微孔膜与针刺毡的粘附牢度，并提高了覆膜生产速率。本发明采用独特的上胶和热粘合技术，将PTFE微孔膜覆在针刺滤料表面，得到PTFE膜粘附牢度高的覆膜过滤材料，实现高效、低阻、长寿命的过滤效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚四氟乙烯覆膜滤料及其制备方法，属于工业过滤材料技术领域。
背景技术
随着世界各国现代化工业进程的快速发展，环境问题日益凸显。化工、电力、钢铁、冶金、垃圾焚烧等行业在生产过程中会产生大量的高温烟尘，对环境造成严重污染。针对工业生产中产生的高温烟尘，世界各国均已制定排放管制措施。我国在1996年制定的大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996)中，将烟尘颗粒物列为主要控制对象之一，其将粉尘的出口浓度严格限定为50～100mg/m3。最近几年，我国对大气污染物的排放要求越来越严。当前，我国环保部要求各工矿企业废气、粉尘排放浓度要小于30mg/m3，有的地方甚至低到10mg/m3。这就对过滤材料的过滤精度提出了非常严苛的要求。
为了满足这一要求，对于袋式除尘器来说，目前多采用对针刺毡滤料进行表面覆膜处理的方法，将PTFE微孔膜覆在针刺毡表面，提高滤料的过滤精度。PTFE微孔膜的孔径在1-2μm之间，针刺毡滤料覆膜后，其过滤效率和过滤精度可以得到大幅提升。PTFE自身是一种低表面能物质，覆在滤料表面同时可以增加滤料的疏水性。在高湿烟气过滤中，特别是对于含湿量大的过滤工况，可以大大减轻滤袋的糊袋问题，降低运行阻力和过滤能耗。但是由于PTFE微孔膜本身很薄(＜10μm)，力学性能差。如果覆膜工艺不合理，极易在覆膜过程中产生破损，从而影响其过滤精度和使用寿命。目前覆膜基本都是通过上胶粘合或者涂覆烧结这两种方法，普通的上胶粘合剂很难将低表面能的PTFE膜粘牢，所得覆膜滤料的使用寿命短；而由于PTFE微孔膜自身极佳的耐热性，涂覆烧结方法并不适合所有的针刺毡基布，特别是那些耐温性差的纤维针刺毡。
“一种聚四氟乙烯覆膜过滤材料的制备”发明专利(申请号为201510355401.3)，通过将聚四氟乙烯微孔膜进行预热处理以去除表面静电，将涤纶无纺布进行火焰灼烧预处理，然后通过热压复合的方法将两者覆在一起，所得覆膜滤料可以实现高效、低阻和长寿命的效果。由于涤纶纤维和聚四氟乙烯膜的表面能差别大，聚四氟乙烯膜的粘附牢度也存在问题。
“燃煤锅炉用高硅氧纤维机织覆膜滤料及其制备方法”发明专利(申请号为201510058913.3)，通过将热定型后的织物引入热覆膜机与PTFE微孔薄膜复合在一起。热覆膜温度为300-350℃，覆膜速度为3-6m/min。该工艺路线的生产速度慢，覆膜温度高，生产能耗高。
发明内容
本发明所要解决的是现有聚四氟乙烯膜的粘附牢度不高，生产速度慢，生产能耗高的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料，其特征在于，包括依次复合的PTFE微孔膜、含氟聚合物粘合层及针刺毡底层。
优选地，所述针刺毡由芳纶、PPS、芳砜纶、玻纤、涤纶、亚克力和丙纶中任意一种或几种纤维组成。
优选地，所述含氟聚合物粘合层为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、PFA塑料、三氟氯乙烯-乙烯共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等低熔点含氟聚合物中的任意一种或几种。
优选地，所述含氟聚合物的熔融温度低于针刺毡纤维的熔融温度。
本发明还提供了上述聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：在针刺毡表面涂覆一层含氟聚合物的水溶液作为粘合层，其上浆量为15-30g/m2；
第二步：将第一步得到的针刺毡送入烘箱中预烘2-4分钟，使含氟聚合物熔融，同时使粘合剂溶液中的挥发性组分挥发；
第三步：将PTFE微孔膜以包覆热轧辊预受热的方式送入温度为250-300℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的针刺毡送入热轧机中，与经轧辊预热的PTFE微孔膜在1-2Mpa的压力下复合；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，成为最终产品。
优选地，所述第一步中含氟聚合物水溶液的固含量为20-30％，分散剂或乳化剂的质量含量为8-10％。
优选地，所述第二步中烘箱的温度低于针刺毡纤维的熔融温度，高于含氟聚合物的熔融温度。
更优选地，所述烘箱的温度设为180-260℃。
优选地，所述第三步中PTFE微孔膜送入热轧机的方式具体为：热轧辊上部顺时针滚动，PTFE微孔膜自左向右从热轧辊上部的上方将其包裹；针刺毡自右向左传输至热轧辊中间时，PTFE微孔膜覆于针刺毡上。
优选地，所述第四步中复合的速度为10-20m/min。
本发明采用独特的上胶和热粘合技术，将PTFE微孔膜覆在针刺滤料表面，得到PTFE膜粘附牢度高的覆膜过滤材料，实现高效、低阻、长寿命的过滤效果。
附图说明
图1为本发明提供的聚四氟乙烯覆膜滤料的复合结构示意图；
图2为针刺毡与PTFE微孔膜经过热轧机时的示意图；
图中：1-PTFE膜；2-热轧辊，3-针刺毡；4-含氟聚合物粘合层。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
第一步：如图1所示，在面密度为600g/m2、厚度为2.0mm的涤纶纤维的针刺毡3表面涂覆一层固含量为30％、分散剂质量含量为10％的聚氟乙烯水溶液，其上浆量为30g/m2；
第二步：将第一步得到的涂覆处理涤纶纤维针刺毡3送入温度为195℃的烘箱中预烘4分钟；
第三步：将厚度为4μm、平均孔径为2μm的PTFE微孔膜1以包覆轧机热轧辊2预受热的方式送入温度为300℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的烘干针刺毡3送入热轧机中，与经热轧辊2预热的PTFE微孔膜1在1Mpa的压力下复合，复合速度为10m/min；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，得到PTFE覆膜涤纶纤维针刺滤料(其结构如图1所示)，其面密度为600g/m2、过滤精度为2μm。
实施例2
第一步：在面密度为550g/m2、厚度为2.2mm的亚克力纤维针刺毡3表面涂覆一层固含量为25％、乳化剂质量含量为9％的聚偏氟乙烯水溶液，其上浆量为15g/m2；
第二步：将第一步得到的涂覆处理亚克力纤维针刺毡3送入温度为180℃的烘箱中预烘2分钟；
第三步：将厚度为5μm、平均孔径为2.5μm的PTFE微孔膜1以包覆轧机热轧辊2预受热的方式送入温度为250℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的烘干针刺毡3送入热轧机中，与经热轧辊2预热的PTFE微孔膜1在2Mpa的压力下复合，复合速度为20m/min；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，得到PTFE覆膜亚克力纤维针刺滤料，其面密度为550g/m2、过滤精度为2μm。
实施例3
第一步：在面密度为500g/m2、厚度为2.0mm的芳纶纤维针刺毡3表面涂覆一层固含量为20％、乳化剂质量含量为10％的三氟氯乙烯-乙烯共聚物水溶液，其上浆量为15g/m2；
第二步：将第一步得到的涂覆处理亚克力纤维针刺毡3送入温度为260℃的烘箱中预烘4分钟；
第三步：将厚度为4μm、平均孔径为1.5μm的PTFE微孔膜1以包覆轧机热轧辊2预受热的方式送入温度为300℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的烘干针刺毡3送入热轧机中，与经热轧辊2预热的PTFE微孔膜1在1.5Mpa的压力下复合，复合速度为15m/min；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，得到PTFE覆膜芳纶纤维针刺滤料，其面密度为500g/m2、过滤精度为1.5μm。
实施例4
第一步：在面密度为500g/m2、厚度为2.0mm的PPS纤维针刺毡3表面涂覆一层固含量为25％、乳化剂含量为9％的四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(六氟丙烯含量为26％)水溶液，其上浆量为15g/m2；
第二步：将第一步得到的涂覆处理PPS纤维针刺毡3送入温度为250℃的烘箱中预烘3分钟；
第三步：将厚度为4μm、平均孔径为2.0μm的PTFE微孔膜1以包覆轧机热轧辊2预受热的方式送入温度为280℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的烘干针刺毡送入热轧机中，与经热轧辊2预热的PTFE微孔膜1在1.5Mpa的压力下复合，复合速度为20m/min；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，得到PTFE覆膜PPS纤维针刺滤料，其面密度为500g/m2、过滤精度为2.0μm。
实施例5
第一步：在面密度为580g/m2、厚度为2.3mm的重量配比为80/20的涤纶/丙纶纤维针刺毡3表面涂覆一层固含量为20％、乳化剂含量为10％的聚偏氟乙烯水溶液，其上浆量为25g/m2；
第二步：将第一步得到的涂覆处理涤纶/丙纶纤维针刺毡3送入温度为180℃的烘箱中预烘2分钟；
第三步：将厚度为5μm、平均孔径为2.5μm的PTFE微孔膜1以包覆轧机热轧辊2预受热的方式送入温度为290℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的烘干针刺毡3送入热轧机中，与经热轧辊2预热的PTFE微孔膜1在2Mpa的压力下复合，复合速度为15m/min；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，得到PTFE覆膜涤纶/丙纶纤维针刺滤料，其面密度为580g/m2、过滤精度为2.5μm。
Claims (10)
1.一种聚四氟乙烯覆膜滤料，其特征在于，包括依次复合的PTFE微孔膜(1)、含氟聚合物粘合层(4)及针刺毡(3)底层。
2.如权利要求1所述的聚四氟乙烯覆膜滤料，其特征在于，所述针刺毡(3)由芳纶、PPS、芳砜纶、玻纤、涤纶、亚克力和丙纶中任意一种或几种纤维组成。
3.如权利要求1所述的聚四氟乙烯覆膜滤料，其特征在于，所述含氟聚合物粘合层(4)为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、PFA塑料、三氟氯乙烯-乙烯共聚物和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的任意一种或几种。
4.如权利要求1或3所述的聚四氟乙烯覆膜滤料，其特征在于，所述含氟聚合物的熔融温度低于针刺毡纤维的熔融温度。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：在针刺毡(3)表面涂覆一层含氟聚合物的水溶液作为粘合层，其上浆量为15-30g/m2；
第二步：将第一步得到的针刺毡(3)送入烘箱中预烘2-4分钟，使含氟聚合物熔融，同时使粘合剂溶液中的挥发性组分挥发；
第三步：将PTFE微孔膜(1)以包覆热轧辊(2)预受热的方式送入温度为250-300℃的热轧机中；
第四步：将第二步得到的针刺毡(3)送入热轧机中，与经轧辊预热的PTFE微孔膜(1)在1-2Mpa的压力下复合；
第五步：将第四步得到的PTFE覆膜滤料送入卷绕机成卷，成为最终产品。
6.如权利要求5所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，所述第一步中含氟聚合物水溶液的固含量为20-30％，分散剂或乳化剂的质量含量为8-10％。
7.如权利要求5所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，所述第二步中烘箱的温度低于针刺毡纤维的熔融温度，高于含氟聚合物的熔融温度。
8.如权利要求7所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，所述烘箱的温度设为180-260℃。
9.如权利要求5所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，所述第三步中PTFE微孔膜(1)送入热轧机的方式具体为：热轧辊(2)上部顺时针滚动，PTFE微孔膜(1)自左向右从热轧辊(2)上部的上方将其包裹；针刺毡(3)自右向左传输至热轧辊(2)中间时，PTFE微孔膜(1)覆于针刺毡(3)上。
10.如权利要求5所述的聚四氟乙烯覆膜滤料的制备方法，其特征在于，所述第四步中复合的速度为10-20m/min。
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