[发明专利]聚四氟乙烯、玻璃和聚苯硫醚纤维的混纺物以及由其制造的过滤毛毡

说明书

技术领域

本发明涉及一种均质纤维混纺物(blend)，特别是包含聚四氟乙烯、玻璃和聚苯硫醚纤维的均质纤维混纺物，以及由其制造的过滤毛毡。

背景技术

使用袋式过滤器作为用于收集排放粉尘，例如从垃圾焚烧炉、煤炭锅炉和金属熔化炉排放的粉尘的过滤器是公知的。在这些应用中，取决于使用情况，废气温度在150～250℃的高温范围，所以要求袋式过滤器显示耐热性。在这样高温下使用的常规过滤介质由毛毡制成，其通过层压底布和使用聚苯硫醚纤维、间位芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、氟纤维或玻璃纤维等的纤维网，且使用刺针或喷射水流将纤维缠结来制造。

含有聚四氟乙烯纤维的过滤体(filter)是有利的，因为它们具有突出的耐高温、耐化学侵蚀和耐磨损性。然而，市场上可获得的含有这些纤维的过滤体是昂贵的，而且经常允许较多的颗粒物(PM)通过，这在当今愈加严厉的环境标准下是不可取的。聚苯硫醚纤维也具有优异的性能，例如耐热性、阻隔性能和耐化学品性，但是与含有聚四氟乙烯过滤毛毡的过滤体类似，聚苯硫醚过滤毛毡允许较多的颗粒物通过也是不可取的，尽管它没有聚四氟乙烯毛毡的多。这样的过滤介质显示另外的缺点。当聚苯硫醚纤维过滤体接触到在焚烧炉、煤炭锅炉和金属熔化炉排出物中经常存在的火花时，其耐烧穿性差。由于火花烧穿而产生的孔可导致这些过滤体的过滤性能降低。

可代替用于袋式过滤器的过滤毛毡的是膜型过滤体。通常期望膜过滤体具有比过滤毛毡更高的过滤效率。在某种程度上，这是因为膜过滤体具有受控的和预定尺寸的孔，载有空气的颗粒(particulateladen air)可以通过这些孔。这些孔足够小以捕捉那些常规过滤毛毡不能捕捉的颗粒物。然而，现在的膜过滤体的小的孔尺寸常常会导致它们产生不希望的穿越过滤体的高的压降，其涉及降低的透气性和最终降低的过滤性能。对于用于设计来捕捉微细颗粒、即直径小于2.5微米的颗粒(这些微粒被认为会造成最大的健康风险)而言这种情况尤其如此。因此，这样的膜过滤体的总过滤性能被差的透气性抵消。

膜过滤体的另一缺点是它们太易碎而不能在特定的应用中实施。例如，对由沥青制造而产生的热气的过滤经常在会损坏膜过滤体的环境中进行，其导致这种过滤体的使用寿命降低。这些事情的发生部分是因为在沥青工业中所使用设备的本性及其不适当的维护。另外，与例如聚苯硫醚纤维过滤毛毡相比，使用膜过滤体是昂贵的。

本发明过滤毛毡的好处在于其出乎意外的符合或超过膜过滤体的过滤效率，同时提供较低的穿越过滤体的压降。这允许为袋滤室设计更具成本效率的过滤。另外，本发明打算解决上述问题，其通过当在垃圾焚化炉、煤炭锅炉、金属熔化炉等中在150～250℃下使用时，提供具有良好耐热性和耐烧穿性能和改进强度的过滤毛毡作为过滤介质而实现。而且，当在190～205℃的高温下广泛使用时，本发明的过滤毛毡与常规的100％聚苯硫醚过滤毛毡可显示更长的使用寿命。

发明内容

本发明提供均质的可梳理的纤维混纺物，其包含5％～15％的每长丝(filament)的旦数为2～25的聚四氟乙烯纤维、25％～55％的每长丝的旦数为0.1～1的玻璃纤维和每长丝的旦数为1～10的聚苯硫醚纤维。本发明还提供改进的过滤毛毡，其包含均质的可梳理的纤维混纺物的针刺毛层(batt)。优选该混纺物包含重量计30％～50％的长度为1.5英寸～4英寸的玻璃纤维，更优选长度为约1.5英寸且平均直径为6微米。而且，优选该纤维混纺物包含约重量计10％的每长丝的旦数为3～7的长度为2.0英寸～4.5英寸的聚四氟乙烯纤维，更优选长度为约3英寸且每长丝的旦数为3.5～6.7。另外，该聚苯硫醚纤维优选占混纺物的重量计的40％～60％，且是每长丝的旦数为2～7的长度为2.0～4.5英寸的聚苯硫醚纤维，更优选长度为约3英寸且每长丝的旦数为2.5～3。

本发明还提供制备该过滤毛毡的方法，其通过(1)机械地混纺聚苯硫醚纤维和玻璃纤维与聚四氟乙烯纤维，(2)在梳棉机中进一步混纺该纤维，形成非织造毛层，如果需要通过交叉铺网，(3)组合多层毛层以形成所需厚度的层合的毛层，(4)针刺该毛层来提供毛毡，和(5)任选通过在拉幅机上加热来热定形该毛毡。优选该过滤毛毡含有支撑稀松布，其最优选为聚苯硫醚纤维素的织造织物，尽管其它合成纤维、比如聚四氟乙烯纤维也是可考虑的。可以以本领域已知的任何方法来进行机械混纺，例如，通过手工或清棉机(picker)或在一个线轴架上集束该纤维然后形成被卷曲且被切成理想切断长度的丝束，或在诸如纤维开松机的机械设备上。

具体实施方式