一种多层过滤材料制备方法技术领域
本发明涉及一种过滤材料制备方法，尤其是涉及一种多层过滤材料制备方法，属于过滤材料领域。
背景技术
随着我国社会、经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对大气环境的质量要求将越来越高，对空气的清新程度有了新的认知，对空气净化能力有了更高的要求，过滤材料的应用也越来越广泛。
过滤是在推动力或者其他外力作用下悬浮液中的液体(或气体)透过过滤材料，固体颗粒及其他物质被过滤介质截留，从而使固体及其他物质与液体(或气体)分离的操作。因此，对过滤材料要求较高，需有较好的机械性能、使用性能和过滤性能。
公开号为101332385A的中国专利提供了一种过滤材料，它包括作为基材的上、下两层无纺布和复合与二者之间的一层或多层复合层，其特点是，复合层是由包裹在两层纤维状胶粘剂之间的颗粒活性炭构成的，颗粒活性炭层是由一个个独立的活性炭颗粒铺成的，这种结构既保持活性炭的吸附性，又保持了过滤材料的硬度和挺度。但是，此材料结构复杂，颗粒捕获效率较低，同时，活性炭作为吸附材料容尘量较低、材料的寿命较低。
公开号为1721035A的中国专利提供一种蓬松玻璃纤维过滤材料的制造方法，是将玻璃经熔融后在压力作用下通过微孔喷射出来形成细丝，然后加上粘结剂进行粘结，经过多层叠合蓬松化，并且在两表面形成平整的皮状表皮，最后在其表面添加阻燃剂。该产品具有良好的阻燃性能，制作工艺简单，但是，其制备的玻璃纤维直径和孔隙率较大，不能过滤直径较小的颗粒，过滤效果不好。
玻璃纤维由于高强、耐腐蚀、耐高温、光滑憎水、尺寸稳定不变形，经过浸渍涂层处理后又提高其耐磨性，因此是一种理想的过滤材料。它与棉麻相比，更耐高温和耐腐蚀；与化学纤维相比，强度更高和尺寸更加稳定。尤其是耐高温、不着火、不燃烧，更是天然纤维、化学纤维无法比拟的，因此，玻璃纤维过滤材料取得了飞速的发展。
目前玻璃棉毡的生产方法主要分为两种，分别是离心法和火焰法。离心法玻璃纤维直径较大、强度低，过滤效果不好。火焰法玻璃棉是将熔融玻璃制成玻璃球、棒或块状物，使其再次融化，形成一次丝，在胶辊的牵引下送到燃烧室喷出的火焰中，在集棉室出口与粘结剂混合，沉积到网带上，最后，经过固化炉固化，制成玻璃棉毡。火焰喷吹法生产规模小、投资少、占地面小等特点，同时，采用火焰喷吹法制备的玻璃纤维直径小，柔性大和强度高等特点，因此，过滤材料常常选用火焰法制备的玻璃纤维。
复合玻璃纤维过滤材料是用超细玻璃纤维作过滤层，并在其两面或单面复合以合成纤维或天然纤维做保护层，从而提高了过滤纸的机械强度。复合后过滤效率高、容尘量大、阻力小、机械强度大、化学稳定高等特点。可用于过滤油、水中的固体杂质，也可用于过滤大气中的尘埃和各种气溶胶粒子。在高级航空油过滤、船舶及重型机械液压传动系统的液压油过滤、核电站过滤、制药、化工等方面得到广泛应用。
本发明采用火焰喷吹法制备的玻璃纤维，通过优化了喷吹工艺，得到了纤维直径细、纤维排布均匀和性能优异的纤维。采用组合式火焰喷吹装置，调整喷吹火焰的特征参数喷出不同直径的纤维形成多层玻璃纤维棉毡，在玻璃纤维棉毡铺设具有过滤性的无纺布组成多级复合型玻璃纤维过滤布。这种玻璃纤维过滤布具有低压力损失、高尘容量和高滤尘效率。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种多层过滤材料制备方法，通过组合式火焰喷吹装置，喷吹出不同直径的纤维多层棉毡，一次成型，简单方便。制备过滤能力强、效率高和使用寿命长的过滤材料，以及为此方法配套的专用装置。以下技术方案是以喷吹两层玻璃纤维棉毡为例进行阐述。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：提供一种多层过滤材料。
一种多层过滤材料制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
①长石、纯碱、硼酸、碳酸钡、碳酸钾和石灰石等原料按一定比例进行混合，经过熔融，制成玻璃球；所述的玻璃球直径为18～21mm，化学成分为：SiO2为60％～65％，Al2O3为3.5％～5.0％，CaO为4.0％～4.5％，Na2O为15％～20％，B2O3为5％～10％，BaO为0％～1.0％；
②将玻璃球分别倒入在两个窑炉中熔融获得玻璃液，分别对两个窑炉中的玻璃液导至漏板进行一次拉丝，其拉丝经过胶辊使其分散，燃烧室的火焰喷吹进行二次拉丝成为二次丝，进入集棉室；所述的漏板用的为镍镉合金或铂铑合金，漏板孔径为3.5～4mm，漏板孔数220～250个；所述的燃气为天然气、液化气或液体燃料油；所述的燃烧室有两个，喷出的火焰为燃气和空气的混合气体，其比例为3～4∶1；
③二次丝从集棉室通过，在出口处与粘结剂混合，成为玻璃棉毡，棉毡在负压风机的作用下，吸附在集棉箱体的网带上层的无纺布上，随着集棉网的运动，两个窑炉喷出的纤维棉毡叠加在无纺布上层，经过滚轴，在负压风机和粘结剂的作用下，玻璃棉毡与无纺布紧密结合；所述的粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂或丙烯酸酯，固含量为50％～65％，粘度为11/s～13/s；所述的无纺布以聚丙烯为原料制备的熔喷无纺布，密度为35～50g/m2，厚度为1.0～2.5mm，孔隙率为75％～85％；
④多层玻璃棉毡和无纺布随着网带一起运动，进入固化炉固化，经过打卷机打卷，成为多层玻璃纤维过滤材料；所述的固化炉的温度为180～220℃，链板速度为15～20m/min，固化时间为3～5min。
所述的下方的燃烧室火焰温度为1000～1250℃，火焰长度为300～350mm，压力为0.20～0.25MPa，喷吹速度为200～250m/s；所制备的玻璃纤维直径为4～6μm，玻璃棉毡的厚度为3～7mm。
所述的上方的燃烧室火焰温度为1300～1500℃，火焰长度为350～400mm，压力为0.25～0.30MPa，喷吹速度为250～300m/s；所制备的玻璃纤维直径为2～4μm，玻璃棉毡的厚度为3～7mm。
所述的一种多层玻璃纤维过滤材料的厚度6～15mm，克重40～100g/m2，经向、纬向的拉伸强度都在700N/5cm以上。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
①通过模拟和实验优化天然气和空气的混合比例、压力、温度和喷吹速度，采用喷吹法制备玻璃纤维均匀性更好、直径更小和强度更高。
②多层玻璃纤维棉毡与无纺布组成的多级玻璃纤维过滤材料，既能过滤颗粒直径小的杂质，又保持较大的尘容量，过滤效率高，使用寿命长，应用比较广泛。
③本发明易于工业生产化，生产过滤材料一次成型，即保证产品的稳定和可靠性，又降低了生产成本。
④本发明对粒径＜5μm的粉尘除尘效率达到99.8％，对粒径＜2.5μm的粉尘除尘效率达到99.7％。
附图说明
图1为一种多层过滤材料制备装置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
如图1所示的一种制备玻璃纤维过滤材料的装置，它包括：窑炉10，漏板20，一次丝30，胶辊40，燃烧室50，集棉室60，二次丝70，胶粘剂80，玻璃棉毡90、91，集棉箱体100，负压风机110，传送装置120，集棉网130，无纺布140，滚轴150，固化炉160，打卷机170。
一种多层过滤材料制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：
①长石、纯碱、硼酸、碳酸钡、碳酸钾和石灰石等原料按一定比例进行混合，经过熔融，制成玻璃球；所述的玻璃球直径为20mm，化学成分为：SiO2为64％，Al2O3为4.5％，CaO为4.3％，Na2O为18％，B2O3为7％，BaO为0.6％；
②将玻璃球分别倒入在两个窑炉中熔融获得玻璃液，分别对两个窑炉中的玻璃液导至漏板进行一次拉丝，其拉丝经过胶辊使其分散，燃烧室的火焰喷吹进行二次拉丝成为二次丝，进入集棉室；所述的漏板用的为镍镉合金，漏板孔径为3.8mm，漏板孔数240个；所述的燃气为天然气；所述的燃烧室有两个，喷出的火焰为燃气和空气的混合气体，其比例为3∶1；
③二次丝从集棉室通过，在出口处与粘结剂混合，成为玻璃棉毡，棉毡在负压风机的作用下，吸附在集棉箱体的网带上层的无纺布上，随着集棉网的运动，两个窑炉喷出的纤维棉毡叠加在无纺布上层，经过滚轴，在负压风机和粘结剂的作用下，玻璃棉毡与无纺布紧密结合；所述的粘结剂为酚醛树脂，固含量为60％，粘度为12/s；所述的无纺布以聚丙烯为原料制备的熔喷无纺布，密度为40g/m2，厚度为2.0mm，孔隙率为80％；
④多层玻璃棉毡和无纺布随着网带一起运动，进入固化炉固化，打卷机打卷，成为多层玻璃纤维过滤材料；所述的固化炉的温度为200℃，链板速度为18m/min，固化时间为4min。
所述的下方的燃烧室火焰温度为1100℃，火焰长度为320mm，压力为0.22MPa，喷吹速度为230m/s；所制备的玻璃纤维直径为5μm，玻璃棉毡的厚度为5mm。
所述的上方的燃烧室火焰温度为1400℃，火焰长度为370mm，压力为0.27MPa，喷吹速度为280m/s；所制备的玻璃纤维直径为3μm，玻璃棉毡的厚度为5mm。
所述的一种多层玻璃纤维过滤材料的厚度8mm，克重600g/m2，经向的拉伸强度900N/5cm，纬向的拉伸强度950N/5cm。
上述仅为本发明单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。