模具表面涂层处理_表面涂层过滤材料的生产及性能

　　1前言 　　 　　随着我国经济的飞速发展,水泥、钢铁、火力发电等行业也得到了迅猛增长,但同时也造成很大的环境污染,每年的工业烟尘排放量超过 800 万t,其中微细粒子(PM10、PM4、PM2.5)约 400 万t,而对人体有毒有害的主要污染物大多富集在 10 μm以下的微细粒粉尘中 ――“可吸入粉尘”,其对人体健康的影响已引起全世界的普遍关注。据中国环境质量报告书和世界资源报告提供的数据,中国空气质量超标的城市中,68% 属于可吸入颗粒物污染问题。
　　当前公认的高效除尘、控制粉尘粒子排放最有效的手段主要是袋式除尘技术,但由于其所用针刺滤料加工工艺等原因,无法实现对微细粉尘的有效去除,目前采用的主要是在针刺滤料上覆上聚四氟乙烯(PTFE)膜 ―― 覆膜滤料,其主要缺点是滤料过滤阻力大导致设备能耗大。如何实现对微细粉尘的高过滤精度,同时不增加设备运行能耗将是袋式除尘的一个发展方向。
　　
　　2泡沫涂层滤料
　　
　　2.1 主要工艺过程
　　首先把工作液(PTFE乳液、有机硅乳液等)发泡(如图1 所示),然后再施加到针刺滤料上,通过在焙烘的过程中,由于气泡内气体的体积膨胀而破裂,浆料中的成膜物质形成连续薄膜而附着在滤料上,工艺流程如图 2 所示。
　　
　　2.2 主要工艺要点
　　2.2.1发泡比
　　
　　发泡比是表征泡沫密度的参数,发泡比越大,泡沫密度就越小,施加于织物上的工作液的量就越少,带液率就越低;发泡比越小,泡沫密度越大,施加于织物上的工作液的量就会多一些,带液率就会高一些。发泡比主要影响工作液中的有效成分在滤料表面的增量,进而影响滤料的透气性能,因而控制合适的发泡比对最终滤料的过滤阻力将有很大影响。根据经验,发泡比一般控制为 1∶4 ～ 1∶6。
　　2.2.2泡沫直径
　　最终滤料表面形成的孔隙结构主要是在焙烘过程中,由于气泡内气体体积膨胀破裂而造成的,因此工作液中所产生的泡沫直径越大,产品最终形成的微孔直径也将越大,反之亦然;且泡沫直径增大,其稳定性就随之变差,液体易很快向泡沫的顶表面泳移而导致泡沫破裂,且泡沫直径增加,工作液的发泡率便随之下降。为了控制对粉尘的过滤精度,必须减少膜所形成的微孔直径,一般浆料泡沫直径控制为0.5 ～ 2 μm,所得产品微孔直径为 2 ～ 11 μm。
　　
　　3性能测试结果
　　
　　3.1 外观形貌
　　覆膜滤料与所制得涂层滤料的SEM照片如图 3 所示,其中(a)、(b)为覆膜滤料,(c)、(d)为涂层滤料。从图中可明显看出,涂层滤料表面微孔直径大于覆膜滤料中PTFE膜的微孔直径,这将有利于降低滤料的过滤阻力。
　　3.2 透气性
　　透气性是过滤材料的一个重要参数,主要影响设备的运行阻力。通过在纤维表面涂层,非织造布纤维之间的孔隙减少,透气量与普通针刺滤料相比将减少,但优于覆膜滤料,比较如表 1 所示。
　　
　　3.3 疏水性
　　表面疏水性是滤料的一个重要参数,根据水/酒精液滴测试(GB/T 4745 ― 84),经涂层处理的样品,在使用去离子水进行测试的过程中在涂层滤料样品上形成一个圆形水滴。随固体增加厚度的不同,疏水性介于 2 ～ 6 级之间,表明织物在经表面涂层整理后取得了非常好的疏水性。
　　3.4 过滤性
　　3.4.1过滤精度
　　滤料的过滤原理主要包括表面截留和内部截留两个方面。粒径大的粉尘颗粒被截留在滤料表面外,小的粉尘颗粒被滤料内部纤维与纤维间所形成的孔隙而截留。但由于针刺过程中滤料所形成的孔径较大,过滤精度不高,大部分微细粉尘颗粒直接穿透滤料,随烟气一起排出;而滤料经表面涂层后,非织造布纤维之间的孔隙直径减小,过滤精度明显提高,如图 4 所示。
　　3.4.2过滤阻力
　　滤料过滤阻力直接影响设备的运行能耗,图 5、图 6 分别是普通针刺滤料和涂层滤料在定压(1 000 Pa)下喷吹 30 次后滤料的残余阻力。从图 5 可看出,普通针刺滤料由于大部分微细粉尘进入到滤料内部,导致喷吹后期滤料阻力上升较快;而经涂层后的滤料,由于滤料纤维之间的孔隙减小,大部分粉尘被截留在滤料表面,喷吹后期滤料阻力基本不变。
　　
　　
　　4结论
　　
　　通过在滤料表面涂层,滤料纤维之间的孔隙减小,从而使滤料对微细粉尘的过滤精度优于普通的针刺滤料;而泡沫气泡内气体受热膨胀破裂形成的微孔直径大于PTFE膜的微孔直径,透气性优于覆膜滤料,从而实现在提高滤料过滤精度的同时降低过滤阻力,减少设备运行能耗。