PTFE縫紉線(xiàn)縫制的濾料除塵效果研究*

朱銳鈿，陳明剛，王向欽，吳波偉，舒 瑞，劉 敏，柳靜獻(xiàn)，嚴(yán)玉蓉

（1廣州檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，廣東廣州511447；2 蘇州耐德新材料科技有限公司，江蘇蘇州215600；3東北大學(xué)濾料檢測(cè)中心，遼寧沈陽(yáng)110004；4華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641）

隨著我國(guó)工業(yè)飛速發(fā)展，火電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)等排放的含有大量的硫氧化物、氮氧化物和微小粉塵顆粒氣體，對(duì)大氣環(huán)境造成了極大的污染[1]，嚴(yán)重影響了人們的生活質(zhì)量，因此除塵技術(shù)對(duì)控制污染氣體的排放尤為重要。目前袋式除塵技術(shù)已覆蓋到我國(guó)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，成為我國(guó)控制污染氣體排放的主要技術(shù)[2]。袋式除塵器的核心是濾袋，濾袋的性能決定著其除塵效果，因此濾袋的材料及縫制工藝將影響著除塵器的除塵效果和使用壽命。

聚四氟乙烯(PTFE)纖維化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫、耐酸堿、抗老化且阻燃性能優(yōu)良，在高溫和腐蝕性氣體中的使用壽命較長(zhǎng)，被廣泛應(yīng)用到耐高溫、耐腐蝕的材料領(lǐng)域中[3-4]。本文選擇傳統(tǒng)的PTFE縫紉線(xiàn)和蘇州耐德新材料科技有限公司開(kāi)發(fā)的PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制了三種濾料試樣，并測(cè)試其過(guò)濾性能，分析此兩種不同PTFE縫紉線(xiàn)對(duì)濾料的除塵效果的影響，以期給除塵器中濾袋的生產(chǎn)提供借鑒。

1 試驗(yàn)部分

濾料的除塵效果采用過(guò)濾性能表征。過(guò)濾性能試驗(yàn)，選取相同的濾材、采用兩種不同PTFE縫紉線(xiàn)縫制、共三種縫合工藝，三個(gè)試樣的縫合工藝分別為：A——PTFE縫紉線(xiàn)縫制，B——PTFE縫紉線(xiàn)縫制+白膠，C——PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制，試樣如圖1所示。

圖1 兩種PTFE縫紉線(xiàn)縫制的三種縫合工藝濾料試樣Fig. 1 Samples of three different stitching process using two kinds of PTFE suture

過(guò)濾性能試驗(yàn)采用美國(guó)TSI公司的AEROTRAK 9306型手持式激光粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量顆粒物計(jì)數(shù)濃度，可測(cè)量粒徑量程為0.3 ～20 μm，本試驗(yàn)選用粒徑尺寸為0.3、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0 μm。其裝置如圖2所示。

圖2 濾料分級(jí)效率測(cè)試裝置示意圖Fig. 2 Testing schematic diagram of fractional efficiency of f ilters

2 結(jié)果與討論

在0.5m/min風(fēng)速下對(duì)兩種縫紉線(xiàn)縫制的三種濾料進(jìn)行分級(jí)計(jì)數(shù)效率測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。在不同風(fēng)速下兩種縫紉線(xiàn)縫制的三種濾料的氣流阻力見(jiàn)表2。

表1 三種濾料的分級(jí)計(jì)數(shù)效率（%）Table 1 Fractional efficiency of three filters (%)

表2 三種濾料在不同風(fēng)速下的氣流阻力（Pa）Table 2 Airflow resistance of three filters under different velocity (Pa)

通過(guò)表1和表2的數(shù)據(jù)比較分析可知，三種濾料的分級(jí)效率及氣流阻力均不同，為更好地比較三種濾料的除塵效果，提出比阻力當(dāng)量效率系數(shù)指標(biāo)，即把三種濾料的各分級(jí)效率分別除以風(fēng)速為1m/min時(shí)的氣流阻力，得到單位氣流阻力下效率系數(shù)，如圖3所示。

圖3 三種濾料比阻力當(dāng)量效率系數(shù)曲線(xiàn)Fig. 3 Coefficient curve of specific resistance-efficiency of three filters

比阻力當(dāng)量效率系數(shù)表征了在氣流阻力相同的條件下，三種濾料對(duì)各粒徑顆粒的相對(duì)過(guò)濾效率比較值，數(shù)值大則表明其除塵效果越好。由圖3可看出，三種濾料的除塵效果都隨氣溶膠中顆粒的粒徑增大而增加。對(duì)于相同粒徑顆粒的過(guò)濾，采用PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的過(guò)濾性能明顯優(yōu)于其他兩種濾料。而對(duì)于2.5μm以?xún)?nèi)粒徑顆粒的過(guò)濾，采用PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果增加速率明顯快于其他兩種濾料。PTFE縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果優(yōu)于PTFE縫紉線(xiàn)涂白膠的濾料，主要原因是濾料涂白膠后其氣流阻力增大明顯，降低了其比阻力當(dāng)量效率系數(shù)。

綜上，不管對(duì)于何種粒徑的顆粒，PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果均優(yōu)于其他兩種濾料。因此，選擇合適的縫紉線(xiàn)縫制濾袋對(duì)除塵器的除塵效果及使用壽命有著重大的影響，這可以避免在使用過(guò)程中，因?yàn)V袋的縫紉線(xiàn)斷裂而影響整個(gè)除塵器的除塵效果（如圖4所示）。

圖4 因?yàn)V袋縫紉線(xiàn)斷裂而除塵效果失效圖Fig. 4 Failure of dust removal because of suture rupture

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的PTFE縫紉線(xiàn)和蘇州耐德新材料科技有限公司生產(chǎn)的PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的三種濾料的除塵效果比較分析，得到以下結(jié)論：

（1）三種濾料的除塵效果規(guī)律一致，均隨氣溶膠中顆粒的粒徑增大而增加。

（2）對(duì)于相同粒徑顆粒的過(guò)濾，采用PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果明顯優(yōu)于其他兩種濾料。

（3）對(duì)于2.5μm以?xún)?nèi)粒徑顆粒的過(guò)濾，采用PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果增加速率明顯快于其他兩種濾料。

總體而言，不管對(duì)于何種粒徑的顆粒，PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)縫制的濾料的除塵效果均優(yōu)于其他兩種濾料。同時(shí)PTFE復(fù)合縫紉線(xiàn)的生產(chǎn)成本低，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有較好的應(yīng)用前景。