不同后處理下的PPS針刺氈的性能比較

董 潔,孫潤軍,陳美玉，師 瑯

(1.西安工程大學 紡織與材料學院，陜西 西安 710048;2.西安工程大學 科技處，陜西 西安 710048)

0 引 言

當前,中國經濟已進入快速發展階段,以資源、能源消耗性為主的重工業迅速發展.但是,這些重工業迅速發展的同時也帶來了嚴重的環境污染問題,重工業大氣污染物以高溫煙氣為主要特征,煙塵類顆粒物為主要控制對象之一[1].過去高溫煙氣的治理主要采用電除塵,但是隨著國家對環保標準的不斷提高,電除塵已經很難達到要求,從而推動了袋式除塵器的發展,但是袋式除塵器也存在局限之處.結合兩者的優點,克服兩者的缺點,從而又推動了電袋除塵的組合除塵器的發展與應用[1-2].

濾袋是袋式除塵器的核心,高溫煙氣的過濾使濾袋更是面臨新的挑戰.濾料最常見的后處理方式有熱定型、熱軋光、燒毛、浸漬、覆膜、涂層以及其他功能性整理.傳統纖維濾料過濾的機理為深層過濾,所謂深層過濾就是指最初接觸濾料的粉塵將會滯留在濾袋的表面,形成一層“一次粉餅”使濾料空隙減少從而提高過濾效率.而覆膜濾料表現為表面過濾,粒子沉降在覆膜表面和粒子表面,很少有粒子能進入覆膜內部[3].表面過濾容易清灰,從而使過濾控制在較低的壓力下.浸漬法是將生產出來的纖網經過浸漬槽后,然后再將產品烘干.高溫濾料的浸漬液一般選用以聚四氟乙烯為主的浸漬液,纖網經過浸漬后能夠耐高溫.

文獻[4]通過對不同使用時間的PPS濾料的熱態力學性能進行比較,得出隨著溫度的升高,不同使用時間的PPS濾料均出現斷裂強力降低,斷裂伸長率、定強力伸長率增大的結論.蔡偉龍[5]通過對燃煤電廠鍋爐用PPS濾料的失效分析,尋找濾料失效的原因.柳敬獻[6]通過實驗研究溫度對PPS濾料收縮性和強力性能的影響,得出隨著溫度的升高濾料強力呈先升高后降低的趨勢,斷裂伸長率也表現出相似的規律.

本文研究PPS濾料在溫度為190℃下分別處理12h、24h、36h、48h后，濾料在熱收縮性能、強力特性以及透氣性方面的變化.通過研究得出的結果希望能夠為工廠以及用戶在濾料的生產以及使用方面提供借鑒.

1 實 驗

1.1 材料

實驗選擇相同規格的PPS基布,基布規格:120×47根/10cm(經緯紗線密度:(50tex×2)×(50tex×2)),然后分別經過表面覆膜處理和浸漬處理得到實驗所用的覆膜PPS氈和浸漬PPS氈:

濾料一覆膜PPS氈:經過聚四氟乙烯覆膜處理的PPS針刺氈.

濾料二浸漬PPS氈:經過以聚四氟乙烯溶液為主的浸漬液浸漬后的PPS針刺氈.

1.2 方案

測試溫度為:常溫(25℃)、高溫(190℃)；測試時間分別為12h，24h，36h，48h.將測試樣品放入高溫試驗箱在190℃下分別經過12h，24h，36h，48h取出，測試樣品的熱收縮性能、拉伸性能、透氣性能.

熱收縮性能的測試依據:GB/T6917—2009袋式除塵器用技術要求；拉伸性能測試儀器和依據:YG(B)026H-250型織物強力機, GB/T3923.1—1997紡織品織物拉伸性能第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定條樣法；透氣性能測試儀器和依據:YG(B)461數字式織物透氣性測定儀,GB/T5453—1997紡織品透氣性的測試.

2 結果與分析

2.1 PPS針刺氈的熱收縮率變化

表1為不同后處理方法下兩種針刺氈在25℃以及190℃時經過不同時間后的形態特征值.

表1 兩種PPS針刺氈的形態特征

圖1 兩種PPS針刺氈在190℃不同處理時間下的熱收縮率

圖1為2種PPS針刺氈在190℃不同處理時間下的熱收縮率.從圖1可以看出,經過高溫190℃處理,隨著作用時間的延長,2種濾料的經緯向的熱收縮率都有一定幅度的增加.覆膜PPS氈的經向熱收縮率,在溫度為190℃經過12h后,為2.57%.隨后,隨著作用時間的增加,每增加12h,其經向熱收縮率的值分別增加0，0.1%，0.15%.

覆膜PPS氈的緯向熱收縮率,在溫度為190℃經過12h后,為1.95%.隨后,隨著作用時間每增加12h,其緯向熱收縮率的值分別增加0.06%，0.05%，0.13%.浸漬PPS氈的經向熱收縮率在經過190℃高溫12h后,為3.22%.隨著時間的每增加12h,其經向熱收縮的值依次增加0.09%，0.07%.浸漬PPS氈的緯向熱收縮率在經過190℃，12h后,為1.93%.隨著時間每增加12h,浸漬PPS氈的緯向熱收縮率依次增加0,0.46%,0.07%.覆膜PPS氈和浸漬PPS氈的經緯向的熱收縮率隨著時間的增加都有一定程度的增加,在相同的作用時間下,浸漬PPS氈的經向熱收縮率均大于覆膜PPS氈.這是因為覆膜PPS氈經過覆膜,其纖維面層受到膜的保護,在受熱時能夠對濾料產生一定程度的保護作用,從而使得覆膜PPS氈的經向熱收縮率小于浸漬PPS氈的經向熱收縮率.覆膜PPS氈的緯向熱收縮率在開始階段與浸漬PPS氈基本相等,但隨著時間的延長,浸漬PPS氈的緯向熱收縮率逐漸大于覆膜PPS氈的緯向熱收縮率.其原因與經向相似,膜對濾料起到一定的保護作用,使得濾料在受熱時能夠對變形有一定的抵制作用.

2.2 PPS針刺氈的強力特性變化

(a) 斷裂強力 (b) 斷裂伸長率圖2 兩種PPS針刺氈在高溫190℃處理不同時間后的強力性能變化曲線—◇—濾料一經向;—□—濾料一緯向；—△—濾料二經向；—×—濾料二緯向

圖2(a),(b)分別為25℃和190℃高溫處理不同時間后兩種PPS針刺氈的斷裂強力變化和斷裂伸長率變化曲線.由圖2(a)可以看出,經過高溫190℃，12h后,覆膜PPS氈的經向斷裂強力有稍微的提高,緯向的斷裂強力有一定程度的下降.浸漬PPS氈的經向和緯向的斷裂強力都有一定程度的降低.覆膜PPS氈25℃下的經向斷裂強力為957.54N,在190℃下隨著處理時間的增加,12h后,其經向斷裂強力保持率為101.67%,經過24h后,其經向斷裂強力保持率有稍微的下降為98.25%,到36h,其斷裂強力保持率又得到了提升達到最大值104.99%.48h后,為100.59%.覆膜PPS氈的緯向斷裂強力隨著作用時間的增加,剛開始有上升的趨勢,作用36h后開始下降.即覆膜PPS氈的經緯向的斷裂強力均在作用時間為36h后達到最大值.這是因為,覆膜整理使得濾料表面的纖維在受到高溫作用時,能夠對濾料起到一定的保護作用,同時由于熱收縮率隨著時間的增加而增大,濾料的密度增大,結構變得相對緊密,纖維之間的勾結強度增大.但由于時間的延長,濾料結構的改變使得覆膜與面層發生了一定程度的分離,從而覆膜對濾料的保護作用減弱,濾料的強力開始下降.在經過高溫190℃,12h后,浸漬PPS氈的經緯向的斷裂強力都有一定程度的下降,接著到24h后又都有一定程度的提升.在作用24h后達到最大,隨后又都開始下降.

圖3 兩種PPS針刺氈在高溫190℃處理不同時間后的透氣率變化曲線—◇—濾料一正面;—×—濾料一反面；—△—濾料二正面；—□—濾料二反面

從圖2(b)可以看出,濾料的斷裂伸長率的變化趨勢基本與斷裂強力相似.濾料的斷裂強力增大,濾料的斷裂伸長率也增大,反之亦然.并且,浸漬PPS氈的斷裂強力和斷裂伸長率的曲線變化都較為平緩,說明浸漬PPS氈的穩定性較好.濾料的強力是濾料使用壽命的關鍵.濾料的斷裂伸長率則是決定濾料尺寸穩定性的關鍵因素.

2.3 PPS針刺氈透氣性的變化

從圖3可以看出,覆膜PPS氈正面的透氣率,在高溫190℃，12h后,有很大程度的提升.到24h后,覆膜PPS氈正面的透氣率有所下降,這是因為,覆膜處理后的PPS針刺氈,當經過高溫190℃，12h后,濾料發生一定程度的收縮,濾料的結構發生變化,致使覆膜與濾料的面層發生了一定程度的分離,使得濾料的透氣性有了很大程度的提高.到24h后,膜的分離已不是影響濾料的透氣性的主要因素,覆膜PPS氈在經過190℃，24h熱收縮后,濾料的密度增加,結構變得更加緊密,故透氣率有些許下降.覆膜PPS氈的反面有類似的變化.

浸漬PPS氈的透氣率在190℃下隨著作用時間的增加,首先表現為降低的趨勢,在經過36h時,有很大的提高,隨后又開始降低.這是因為浸漬PPS氈隨著作用時間的延長,其熱收縮率也逐漸增大,濾料的結構發生了改變,濾料的致密程度也逐漸增大,故濾料的透氣率表現為下降的趨勢.但是,在190℃，36h后浸漬PPS氈的熱收縮率出現了很大程度的提高,使得浸漬PPS氈的透氣性發生了很大的變化.這是因為,此時浸漬PPS氈的熱收縮導致濾料的結構發生了很大的變化,以致于浸漬PPS氈的結構發生了重組,濾料的孔隙變大,透氣性變大.

3 結 論

(1) PPS覆膜針刺氈和PPS浸漬針刺氈在高溫190℃作用下,隨著作用時間的延長,兩種氈的經緯向熱收縮率都表現為增加的趨勢,并且PPS浸漬針刺氈的經向熱收縮率大于PPS覆膜針刺氈.隨著作用時間延長到36h后,PPS浸漬針刺氈的緯向熱收縮率也超過了PPS覆膜針刺氈.

(2) 經過高溫(190℃)12h，24h，36h，48h,PPS覆膜針刺氈的斷裂強力和斷裂伸長率都有很好的保持率.而PPS浸漬針刺氈的斷裂強力和斷裂伸長率變化趨勢都很緩和,PPS浸漬針刺氈的穩定性較好;經過高溫190℃處理后的PPS覆膜針刺氈的膜與面層會發生一定程度的分離,結果導致透氣性的變化.

參考文獻：

[1] 朱平,宋消軍，白耀宗，等.高溫過濾材料的現狀與發展趨勢[J].玻璃纖維,2011(10):35-38.

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[5] 蔡偉龍.燃煤電廠鍋爐袋除塵器用PPS濾料失效原因分析[J].中國環保產業，2010(1)：48-50.

[6] 柳敬獻,毛寧，常德強，等.溫度對PPS針刺氈濾料的影響研究[C]//國際安全科學與技術學術研討會論文集,沈陽.2008:317-521.