玻纖布濾料覆膜工藝研究

魏 濤，肖 堯，朱 聰，陶英杰

（南京玻璃纖維研究設計院有限公司，南京 210012）

0 前言

在水泥、炭黑等行業，工業濾袋除塵一般會選用玻纖類覆膜濾料，該類覆膜濾料綜合了玻璃纖維和 PTFE薄膜的優點, 具有耐高溫、除塵效率高、表面過濾易清灰 、除塵阻力低且穩定和使用壽命長的優良特性［1-4］。但是，目前國內在這一產品的生產過程中仍存在很多問題, 例如玻璃纖維布與 PTFE薄膜的結合程度不高，薄膜的微孔率難以保證，玻璃纖維基材與膜結合后膜的透氣率降低等問題，這些問題會減少濾料的使用壽命，升高運行阻力［5-6］。因此，對玻璃纖維的處理以及膜與基材高溫熱壓復合工藝的研究是當今重點［7-10］。

1 實驗準備

1.1 原料與設備

1.1.1 原料

實驗玻纖素布：單位面積質量750 g/m2的無堿玻纖布，四川省玻纖集團；

TF乳液：質量分數35%的聚四氟乙烯乳液，杜邦公司；

O乳液：質量分數3%的苯甲基硅油乳液，巴斯夫股份公司；

R乳液：質量分數3%的催化劑，杜邦公司；

D乳液：質量分數3%的穩定劑，巴斯夫股份公司。

1.1.2 設備

浸漬處理機組；高溫熱壓覆膜機組。

1.2 實驗過程

實驗采用的處理基材為單位面積質量 750 g/m2，幅寬163 cm的無堿玻纖布，先進行素布熱清洗工序， 將上述乳液按照一定比例混合，并攪拌均勻， 將熱清洗布分別經過上述處理配方乳液進行浸漬處理，并通過擠料壓軋裝置控制含膠量為12%。再將上述玻纖布處理樣與PTFE薄膜進行覆合，通過控制變量法，改變覆膜工藝，具體覆膜工藝見表1。具體生產工藝流程見圖1。

表1 覆膜工藝

圖1 生產工藝流程

1.3 實驗方法

透氣率按照 GB/T 5453-1997 《紡織品 織物透氣性的測定》測試；斷裂強力按照 GB/T 3923.1-2013《紡織品 織物拉伸性能》測試；覆膜牢度測試。

2 實驗結果與分析

2.1 覆膜濾料表面外觀測試

圖2表示覆膜濾料經過高溫熱壓后，PTFE 表面完整地覆合在基布表面，而且可以看到試樣表面存在規則的壓點。由于機織布存在經緯紗交織的組織結構，薄膜與基布表面凸起的經緯紗接觸，在高溫熱壓條件下產生黏結，正是這些黏結區域給覆膜濾料提供較好的黏結牢度。

圖2 覆膜濾料表面圖

2.2 不同覆膜速度對膜的透氣率及覆膜牢度影響

將處理布與膜進行覆合，測試不同覆膜速度下膜的透氣率、膜與基材的覆合牢度及膜的孔徑，測試結果見圖3、圖4。

圖3 不同覆膜速度下膜的透氣率

圖4 不同覆膜速度下膜的孔徑及覆膜牢度

由圖3、圖4可知，隨著車速的提高，膜的透氣率呈上升趨勢。這是因為當車速過低時，熱壓時間過長，會導致薄膜中部分原纖結構發生熔融，堵塞一部分微孔結構，冷卻后固化形成帶狀結構，造成微孔平均孔徑下降，因此透氣率下降。隨著熱壓時間的增加，膜與玻纖基布接觸點的黏結效果越好，因此濾料的覆膜牢度隨著覆膜速度的上升呈下降趨勢；當覆膜速度達到8 m/min后，牢度下降到0.3 MPa， 膜與基材容易脫落，因此考慮透氣與牢度方面，覆膜速度7~8 m/min比較適宜。

2.3 不同覆膜溫度對膜的透氣率及覆膜牢度影響

將處理布與膜進行覆合，測試不同覆膜溫度下膜的透氣率、膜與基材的覆合牢度及膜的孔徑，測試結果見圖5、圖6。

圖5 不同覆膜溫度下膜的透氣率

圖6 不同覆膜溫度下膜的孔徑及覆膜牢度

由圖5、圖6知，隨著溫度的升高，膜的透氣率呈現先上升后下降趨勢，在363 ℃時透氣率達到最大值，但當溫度繼續上升后，膜的透氣率開始下降，這是因為當溫度進一步升高時，PTFE成為熔融狀態，導致薄膜微孔受到堵塞，平均孔徑下降，透氣率下降。結合牢度與透氣，覆膜溫度在350~360 ℃區間比較適宜。

2.4 不同覆膜壓力對膜的透氣率及覆膜牢度影響

將處理布與膜進行覆合，測試不同覆膜壓力下膜的透氣率、膜與基材的覆合牢度及膜的孔徑，測試結果見圖7、圖8。

圖7 不同覆膜壓力下膜的透氣率

圖8 不同覆膜壓力下膜的孔徑及覆膜牢度

由圖7、圖8知，隨著覆膜壓力的升高，膜的透氣率呈下降趨勢，這是因為壓力加劇薄膜微孔的堵塞，導致薄膜孔徑變小，透氣率隨之下降。覆膜牢度隨著壓力的升高而升高，這是因為隨著壓力的增大，膜與玻纖基布經緯紗的接觸面積增大，使得覆膜牢度大大提高；當覆膜壓力達到0.3 MPa后，覆膜牢度可達到0.3 MPa，此時的透氣也比較高。因此適宜的覆膜壓力在0.3~0.4 MPa。

3 結論

通過對不同覆膜工藝下的膜性能分析得出以下結論：

（1）不同覆膜工藝對膜的透氣及覆膜牢度均存在不同程度的影響。比較適宜的覆膜工藝參數為350~360 ℃、7~8 m/min、0.3~0.4 MPa。

（2）膜透氣率隨著覆膜速度的上升呈上升趨勢， 由3.2 cm/s上升至3.7 cm/s；覆膜牢度隨著覆膜速度的上升呈下降趨勢。

（3）隨著覆膜溫度的升高，膜的透氣率呈現先上升后下降趨勢，在363 ℃時透氣率達到最大值3.86 cm/s；覆膜牢度呈先升高后下降的趨勢。

（4）膜透氣率隨著覆膜壓力的升高呈下降趨勢，由4.1 cm/s下降至3.6 cm/s；覆膜牢度隨著壓力的升高而提升。