針刺過濾氈的PTFE乳液浸漬整理工藝淺析

陳錫勇 李淑芳 (常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，常州，213164)

針刺過濾氈的PTFE乳液浸漬整理工藝淺析

陳錫勇 李淑芳 (常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，常州，213164)

對針刺氈進行PTFE乳液浸漬整理，利用PTFE乳液良好的表面性能及化學(xué)穩(wěn)定性改善和提高針刺氈的物理性能，達到拒水、拒油、提高阻燃性能等效果。經(jīng)PTFE乳液浸漬整理的針刺氈孔隙率降低，用作濾料可實現(xiàn)表面過濾，提高過濾效果，延長使用壽命。

針刺氈，過濾材料，PTFE乳液，浸漬工藝 ，表面過濾

0 引言

聚四氟乙烯(PTFE)是主要的含氟有機化合物品種，占含氟聚合物的約90%，其他的PVFD(聚偏氟乙烯)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)占含氟聚合物的10%左右。PTFE材料具有固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)，同時還具有耐高、低溫的優(yōu)良特性，短時間可耐高溫達300℃，一般在240～260℃之間可連續(xù)使用;PTFE幾乎不受任何化學(xué)試劑腐蝕，例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸甚至在王水中煮沸，其質(zhì)量及性能均無變化。正是由于PTFE材料具有上述物理化學(xué)性能，所以其在加工過程中存在三大缺點:冷流性、難焊接性、難熔融加工性。在紡織品后整理方面常規(guī)使用PTFE材料的工藝主要包括兩種:一種是把PTFE部件或薄片安裝在基體上;另一種是用PTFE樹脂涂層或與PTFE薄膜復(fù)合經(jīng)過熱收縮而覆在基材上。

PTFE樹脂主要分為懸浮樹脂、分散樹脂和濃縮分散液(后者以下簡稱乳液)三大類產(chǎn)品。其中PTFE乳液主要用于食品、紡織、造紙等領(lǐng)域中的防粘涂層及浸漬生產(chǎn)技術(shù)。耐高溫針刺濾料產(chǎn)品加工中使用PTFE乳液，耐高溫針刺氈經(jīng)過PTFE乳液浸漬及拉幅烘箱高溫處理可制得高過濾效率的耐高溫濾料。

1 PTFE乳液浸漬的生產(chǎn)工藝

1.1 PTFE 乳液性能

PTFE乳液為乳白色液體，系四氟乙烯聚合后在非離子表面活性劑存在下的濃縮分散液，PTFE乳液固體含量在60%質(zhì)量分數(shù)左右。經(jīng)PTFE乳液浸漬和高溫聚合后，織物表面形成PTFE薄膜，從而具有卓越的耐化學(xué)腐蝕能力，如耐強酸、強堿、強氧化劑等，有突出的耐熱、耐寒及耐磨性［1]。

表1 PTFE乳液的性能指標

1.2 針刺產(chǎn)品的準備

PTFE乳液浸漬產(chǎn)品(針刺氈)多用于高溫?zé)煔饧昂g性氣體的過濾，所以針刺的原料多采用聚酰亞胺(P84)、聚苯硫醚(PPS)、芳綸等耐高溫原料，可采用上述一種或多種原料混紡后針刺，并以PTFE長絲機織布為基布，針刺的原料可根據(jù)應(yīng)用場合混用部分聚酰亞胺短纖，以降低生產(chǎn)成本。針刺后的產(chǎn)品面密度一般為500 g/m2，通常針刺后的氈料須經(jīng)高溫?zé)岫ㄐ团c燒毛軋光處理(PTFE乳液浸漬后再做燒毛處理時會產(chǎn)生劇毒氟化物，須在負壓抽吸狀態(tài)下加工，環(huán)境條件要求高，所以一般先進行燒毛處理然后再做乳液浸漬)。

1.3 浸漬工藝及流程

針刺氈經(jīng)高溫定型和燒毛處理后進入浸漬工藝，流程如下:

針刺氈料→放卷→張力架→PTFE乳液浸漬槽→軋輥→高溫拉幅烘箱→張力架→卷繞機→浸漬氈料

以500 g/m2PPS針刺濾料為例，PTFE乳液浸漬整理時軋液壓力根據(jù)不同的設(shè)備有所不同，而軋液率(經(jīng)軋液濾料吸收了乳液后的質(zhì)量與濾料本身質(zhì)量的比值)一般為110%，這樣既能保證良好的浸漬效果，同時節(jié)約烘燥的能耗。PTFE乳液的濃度根據(jù)最終產(chǎn)品的增重效果來確定，濾料增重(PTFE)越多，其阻燃性能及耐化學(xué)腐蝕性越好，但過高的含量會增加濾阻提高成本，影響材料的過濾效果，所以一般烘干后固體增重10%左右可以達到良好的PTFE處理效果。

浸漬氈料還需經(jīng)過高溫聚合和定型處理。高溫聚合和定型處理的溫度及速度主要取決于烘箱的數(shù)量，通常采用5～8組烘箱。如采用6組烘箱時，前部烘箱到后部烘箱溫度設(shè)定在140～230℃左右［2]，1#～ 6#烘箱的溫度依次為 140、200、200、230、230和230℃，基布從進入烘箱直到卷繞設(shè)備總共時間約為4 min。PPS針刺濾料經(jīng)PTFE乳液整理和高溫聚合及定型即成為高過濾效率的耐高溫濾料。

1.4 針刺氈浸漬PTFE乳液整理中的注意事項

(1)在整理過程中，浸漬氈料采用拉幅定型工藝容易造成布面兩邊松、中間緊的狀態(tài)，所以針刺氈在浸漬前最好經(jīng)高溫拉幅定型加工以減少基布的收縮，定型加工工藝最好安排在燒毛及軋光工藝前，這樣做能使布面保持平整，減少褶皺。

(2)為增加PTFE乳液的分散和滲透性能，可在乳液配制時適當加入一定的滲透劑或分散劑以增加乳液的使用效果。

(3)PTFE乳液的存放及使用需要注意，最好存放在10～30℃左右的環(huán)境中，并避免強烈日光直曬。在溫度為0℃時PTFE乳液會結(jié)冰，引起凝聚使乳液報廢。PTFE乳液在儲存期間會發(fā)生輕微的析出，每隔15 d應(yīng)進行輕微搖蕩，并且不適合長期存放。

2 浸漬PTFE乳液對耐高溫針刺濾料性能的影響

用于高溫?zé)煔膺^濾的針刺濾料的過濾性能主要可以從過濾狀態(tài)、清灰周期、粉塵殘留、粉塵排放濃度等指標來衡量［3]。PTFE乳液浸漬整理對針刺濾料以上性能均有影響，經(jīng)過PTFE乳液整理的PPS濾料性能改善狀況如下。

2.1 過濾狀態(tài)

PTFE乳液在纖維表面形成聚合物結(jié)構(gòu)可以減小織物的孔隙率，并有效地提高纖維的表面效果。經(jīng)水泥行業(yè)用戶使用后表明，由PTFE乳液處理后的濾料，在一年的運行時間內(nèi)經(jīng)反沖清灰后殘留濾阻力變化不明顯，運行一年清灰后殘留濾阻的增加值小于25%，濾料呈現(xiàn)表面過濾的特性，粉塵難于滲透到濾料內(nèi)部。

2.2 清灰周期

經(jīng)PTFE乳液浸漬整理的濾料，由于具有表面過濾的特性，清灰周期為原同樣面密度未經(jīng)PTFE處理濾料周期的120%，從而有效延長濾料的使用壽命。

2.3 粉塵殘留量

由于PTFE具有極小的摩擦系數(shù)以及表面不粘性，使得濾料表面的粉塵更容易剝離，而且由于濾料實現(xiàn)表面過濾使粉塵難以進入濾料內(nèi)部，從而減少了粉塵的殘留量。

2.4 粉塵排放濃度

由于PTFE的存在，減少了濾料的孔隙率，增強了濾料的表面過濾效果，可以有效地降低粉塵的排放濃度，提高粉塵排放精度。

3 結(jié)語

PTFE乳液浸漬工藝應(yīng)用于濾料的優(yōu)勢一方面基于PTFE材料本身的優(yōu)異性能，良好的物理化學(xué)性能，極低的表面摩擦系數(shù)，從而使得濾料具有防水防油的效果;另一方面在于PTFE降低了濾料的孔隙率及減小了孔隙直徑，從而賦予材料表面過濾的特性。

綜合上述PTFE乳液浸漬濾料兩方面的優(yōu)勢，PTFE乳液浸漬整理使耐高溫針刺濾料質(zhì)量得到大大的提升。

隨著環(huán)保行業(yè)的不斷發(fā)展與進步PTFE乳液浸漬技術(shù)的應(yīng)用市場將不斷提高。

［1]蔡偉龍，羅祥波，鄭智宏，等.PTFE乳液涂層對針刺氈復(fù)合濾料過濾性能的改良［J].電力科技與環(huán)保，2010，26(3):32-33.

［2]吳海波，靳向煜.熱軋復(fù)合工藝對PTFE膜和PET紡粘非織造布復(fù)合材料的性能影響［J].非織造布，2007(6):39-41.

［3]張亮.垃圾焚燒爐煙氣凈化用袋式除塵濾料的試驗研究［J].東華大學(xué)學(xué)報，2007(1):61-65.

The analysis on PTFE lotion impregnation process of needle-punched fiter felt

Chen Xiyong，Li Shufang (Changzhou Institute of Textile and Clothing)

The needle-punched felt was impregnated with PTFE lotion，that can improve and enhance its performances to the oil-and-water-repellent and flame retardancy using PTFE lotion’s good surface properties and chemical stability.Impregnation of the needle-punched felt with PTFE lotion can reduction porosity，realize the surface filtration，enhance filter effects and life extension when it was used for filter material.

needle punch felt，filter material，PTFE lotion，impregnation process，surface filtration

TS195.55;TS156.62

A

1004－7093(2010)12－0042－03

2010－11－17

陳錫勇，男，1956年生，副教授。主要研究方向:紡織與非織造新材料及新技術(shù)。