過濾材料的結(jié)構(gòu)形態(tài)及特性

　　過濾材料生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜，按不同制作工藝方法可得到不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的過濾材料。一般分為織造濾料、非織造濾料、紙質(zhì)濾料、熱塑成型濾料、多孔陶瓷濾料和復(fù)合濾料等。水泥工業(yè)所用過濾材料主要是織造濾料、非織造濾料及復(fù)合濾料。

　　非織造濾料
　　非織造技術(shù)與傳統(tǒng)織造技術(shù)相比，具有工藝流程簡單、生產(chǎn)速度快、產(chǎn)量與勞動生產(chǎn)率高、成本低、可用的纖維來源范圍廣、工藝容易變化、可生產(chǎn)的產(chǎn)品品種多等優(yōu)點，近年來的銷量增長很快。

　　非織造物按加工方法可分為水刺加固非織造物和針刺加固非織造物等。水刺法是用高壓產(chǎn)生的多股水射流噴射纖網(wǎng)，纖網(wǎng)中的纖維在不同方向水射流穿插水力作用下，產(chǎn)生位移、穿插、纏結(jié)和抱合，從而使纖網(wǎng)得到加固；針刺法是以含有倒鉤的刺針，機(jī)械穿刺纖網(wǎng)中的纖維，從而使纖網(wǎng)得到加固。水刺非織造材料纖網(wǎng)中的纖維為柔性纏繞結(jié)構(gòu)，相對而言，針刺非織造物則為剛性纏繞結(jié)構(gòu)。水刺法耗水，廢水經(jīng)處理雖可循環(huán)使用，但也要補(bǔ)充5%的潔凈水。當(dāng)前，袋式除塵器用非織造濾料大多為針刺氈。

　　上世紀(jì)70年代，東北工學(xué)院（現(xiàn)東北大學(xué)）研發(fā)滌綸針刺氈生產(chǎn)技術(shù)，之后在撫順第三毛紡廠（現(xiàn)撫順東方濾料有限公司）首次成功生產(chǎn)，并在撫順產(chǎn)業(yè)用布廠（現(xiàn)撫順晶花產(chǎn)業(yè)用布有限公司）批量生產(chǎn)了袋式除塵器用針刺氈非織造物濾料——滌綸針刺氈。

　　上世紀(jì)80年代末，南京玻璃纖維研究設(shè)計院（現(xiàn)中材科技股份有限公司）研發(fā)了玻璃纖維針刺氈生產(chǎn)技術(shù)，并于上世紀(jì)90年代初批量生產(chǎn)了針刺氈非織造物濾料——玻璃纖維針刺氈，開辟了耐高溫針刺氈濾料應(yīng)用的新天地，其成套生產(chǎn)技術(shù)獲國家科技進(jìn)步二等獎。

　　隨著環(huán)保工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)針刺氈的年產(chǎn)量已由上世紀(jì)70年代的幾萬平方米，發(fā)展到現(xiàn)在的幾千萬平方米。品種也從當(dāng)年單一的滌綸針刺氈和玻璃纖維針刺氈，發(fā)展為可用多種纖維原料、適應(yīng)多種需求的幾十種規(guī)格的非織造物濾料，包括芳香蔟聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、聚四氟乙烯（PTFE）等多種耐高溫的化學(xué)纖維品種。常用的非織造濾料品種有滌綸針刺氈、玻纖針刺氈、PPS針刺氈、Nomex針刺氈、P84針刺氈、PTFE針刺氈，以及各種化學(xué)纖維混雜針刺氈和玻纖與耐高溫化學(xué)纖維混雜針刺氈。

　　針刺氈濾料發(fā)展速度之所以如此迅速，與其自身優(yōu)勢分不開。針刺氈濾料中的纖維呈立體交錯排列，可充分發(fā)揮纖維的捕塵功能。這種結(jié)構(gòu)有利于粉塵層的快速形成，濾塵開始和清灰后也不存在直通孔隙，捕塵效果穩(wěn)定，因而捕塵率高于一般織物濾料。測試結(jié)果表明，針刺氈濾料的靜態(tài)捕塵率可達(dá)99.9%，比一般絨布高出一個數(shù)量級；針刺氈沒有或只有少量加捻的經(jīng)緯紗線，孔隙率高達(dá)70%～80%，為一般織造濾料的1.6～2.0倍，因而自身的透氣性好，阻力低；針刺氈的生產(chǎn)流程簡單，生產(chǎn)速度快，勞動生產(chǎn)率高，產(chǎn)品成本低，易形成自動化一條龍生產(chǎn)線，便于監(jiān)控和保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

　　織造濾料
　　織造濾料中應(yīng)用較多的是機(jī)織物濾料，此外還有針織物濾料、三向織物濾料和編辮織物濾料等。機(jī)織物濾料是以合股加捻的經(jīng)緯紗線用織機(jī)交織而成。由于經(jīng)緯紗線都經(jīng)過加捻，所以紗線本身和交織點的密度都比較大，過濾物幾乎只能從經(jīng)緯線間的空隙通過。一般機(jī)織過濾材料的孔隙率只有30%～40%，而且是直通的。

　　與非織造濾料相比，織造濾料尺寸穩(wěn)定性較好，適于制成大直徑、長濾袋。使用織造濾料可制成具有較大強(qiáng)度，能承受較大壓力的濾料，易形成平整和較光滑表面或薄形柔軟的織物，有利于濾袋清灰，同時便于調(diào)整織物的緊密程度，既可制成較疏松濾料，也可制成高度緊密的濾料。

　　織造濾料雖有自身優(yōu)勢，也存在一些不足之處。如傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程長，生成產(chǎn)品的速度慢；過濾主要通過經(jīng)紗與緯紗的孔隙進(jìn)行，與非織造濾料相比，在同樣濾速情況下，濾料本身的阻力大；織造濾料只有在形成粉塵層后，才能阻擋較小顆粒物，在濾料未形成粉塵層、濾層清灰后或其他原因使粉塵層遭到破壞時，捕塵率明顯下降。

　　采用適當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)，如在織造濾料表面覆以微孔透氣薄膜、實現(xiàn)表面過濾等，有助于提高捕塵率、改善清灰效果和降低濾袋工作阻力。

　　常用的織造濾料品種主要有208滌綸絨布、機(jī)織729濾料、連續(xù)玻璃纖維過濾布、膨體紗玻璃纖維過濾布等。目前208滌綸絨布和機(jī)織729濾料在市場上已不多見。

　　1.連續(xù)玻璃纖維過濾布
　　連續(xù)玻璃纖維過濾布是經(jīng)、緯股紗交織而成的織物，上世紀(jì)60年代由南京玻璃纖維研究設(shè)計院（現(xiàn)中材科技股份有限公司）研發(fā)成功，是我國最早的耐高溫過濾材料品種之一。這種過濾布采用中堿45s和無堿80s兩種坩堝玻纖紗，經(jīng)過捻線機(jī)的退解和并捻，給紗線加上合適的捻度，并按粗細(xì)要求進(jìn)行合股后織造，再經(jīng)表面化學(xué)處理制成的。

　　改變過濾布的紗線配置和織物組織結(jié)構(gòu)，可以紡織出斜紋、緞紋、緯二重等不同織紋，生產(chǎn)出不同厚度和幅度的玻璃纖維過濾布，以滿足除塵系統(tǒng)對濾料透氣率、經(jīng)緯向強(qiáng)度、粉塵剝離性的要求。

　　連續(xù)玻璃纖維過濾布具有耐高溫、強(qiáng)度大、表面光滑、清灰性能好等特點，是氣溫在260℃以下時，大型低能清灰類高溫袋式除塵器的合適過濾材料。其缺點是承受的過濾風(fēng)速較低，需控制在0.3～0.5m/min。

　　2.膨體紗玻璃纖維過濾布
　　膨體紗玻璃纖維過濾布是在連續(xù)玻璃纖維過濾布基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型玻纖過濾材料，通常情況下它采用部分或全部膨化的玻纖紗作緯紗，與玻纖經(jīng)紗通過織造而成。在膨化工序中，一束或多束玻璃纖維紗經(jīng)過膨化變形噴嘴，受到壓縮空氣形成的湍流沖擊和擾動，增加膨松度并形成均勻的絲圈。玻纖膨體紗的特點是紗線膨松，纖維的覆蓋能力和吸附灰塵的能力強(qiáng)、容塵量大。與連續(xù)玻璃纖維平幅過濾布相比，在相同容塵量下，膨體紗玻璃纖維過濾布的過濾風(fēng)速可提高1/3，系統(tǒng)運行阻力可降低1/4，可收集粒徑在1μm左右的產(chǎn)品，捕塵率（η）在99.5%以上，它能承受的過濾風(fēng)速可提高到0.3～0.7m/min。

　　復(fù)合濾料
　　為了發(fā)揮材料特性，揚長避短，可用兩種或兩種以上各具特色的材料加工成一種濾料，這種濾料被稱為復(fù)合濾料。鑒于復(fù)合濾料所用材料的形態(tài)不同，可分為材料復(fù)合和結(jié)構(gòu)復(fù)合兩種。

　　材料復(fù)合是由兩種或兩種以上材料，采用織造或非織造工藝生產(chǎn)織造濾料或非織造濾料的一種復(fù)合方法。如由部分耐高溫短合成纖維與玻璃短纖維混合，采用非織造工藝制成纖網(wǎng)，針刺到玻璃纖維基布上制成的玻璃纖維復(fù)合氈。合成纖維的加入，提高了針刺氈中纖維的纏結(jié)強(qiáng)度及氈層與基布的結(jié)合強(qiáng)度，增加了針刺氈的密實度，提高了針刺氈的過濾性能。但是，若加入的合成纖維耐溫性較低，就會降低針刺氈過濾材料的總體耐溫性能。按加入的耐高溫合成纖維的不同，材料復(fù)合針刺氈可分為P84玻璃纖維復(fù)合針刺氈、PTFE玻璃纖維復(fù)合針刺氈和Nomex玻璃纖維復(fù)合針刺氈等。

　　結(jié)構(gòu)復(fù)合是指成品與成品材料的復(fù)合，如針刺氈或機(jī)織布與多孔透氣薄膜復(fù)合制成的濾料，又被稱為覆膜濾料。中材科技股份有限公司生產(chǎn)的覆膜濾料，所覆的是膨體聚四氟乙烯微孔膜，孔徑可以在1μm以下或幾個μm之間，基底可以是玻璃纖維機(jī)織布、耐高溫合成纖維針刺氈（如PPS針刺氈、Nomex針刺氈、PTFE針刺氈等）、P84玻璃纖維復(fù)合針刺氈、PTFE玻璃纖維復(fù)合針刺氈等，已廣泛應(yīng)用于我國建材、冶金、化工和電力等基礎(chǔ)工業(yè)的環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)中。