玻纤覆膜滤料的性能与应用

玻璃纤维覆膜滤料的性能与应用

1 前言

从上个世纪六十年代开始，我国的玻璃纤维滤料，历经四十多年的发展，走过了连续玻璃纤维、膨体纱玻璃纤维、玻璃纤维针刺毡等各个阶段，目前已经开始逐步进入玻纤覆膜滤料广泛应用的时代。经过美国GORE等公司十多年的推广应用，目前烟尘治理行业已经充分认识到了覆膜滤料的优势，同时由于国产覆膜滤料的研制成功，进口覆膜滤料价格的降低，社会经济水平的总体增长以及环保要求的越来越严格，该类产品已经被越来越多的高温烟尘治理单位所接受。本文将从应用的角度，对于玻纤覆膜滤料的应用范围、制造工艺、性能指标以及实际应用过程中需要注意的问题进行初步的探讨，希望能够对高温烟尘治理及贵重金属回收等袋收尘器应用单位的合理选用及有效使用玻纤覆膜滤料起到积极的作用。

2 玻纤覆膜滤料概述

2.1简述

玻璃纤维覆膜过滤材料是在经过特殊表面处理配方处理的玻璃纤维基布上复合膨化微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE）制成的，它集中了玻璃纤维的高强低伸、耐高温、耐腐蚀等优点和ePTFE薄膜的表面光滑、憎水透气、化学稳定性好等优良特性。与普通玻纤滤料通过粉饼层过滤的深层过滤机理不同，覆膜滤料主要是通过微孔ePTFE薄膜进行的表面过滤。图1为普通玻璃纤维滤料与玻纤覆膜滤料两种不同过滤机理的示意图。微米级的孔径，使得玻纤覆膜滤料几乎能截留含尘气流中的全部粉尘，具有极高的过滤效率（见图2）。另外由于聚四氟乙烯的自洁、憎水的特性，覆膜滤料易清灰，同时粉尘不会深入滤料内部，因而能在不增加运行阻力的情况下保证气流的最大通量，是理想的高温烟气过滤材料。

2.2应用范围

玻纤覆膜滤料作为玻纤滤料的升级换代产品，几乎普通玻纤滤料能够应用的场合、玻纤覆膜滤料均可以替代应用。具体的应用场合包括：水泥行业的旋窑窑尾、烘干机等袋收尘器；铁合金行业收集硅铁粉、钛白粉及电石炉袋收尘器；炭黑行业收集炭黑，电厂燃煤锅炉、垃圾焚烧炉以及钢铁厂高炉煤气净化等等。

从袋收尘器的角度来说，玻纤覆膜滤料不仅可以应用于反吹清灰形式的袋收尘器，也可以应用于脉冲清灰袋收尘器。过去，普通玻纤织物滤料由于耐折、耐磨性能相对较差，因而很少在脉冲清灰方式的袋收尘器上应用。而覆膜滤料由于粉尘剥离性能好，运行过程阻力低，清灰频次可以大幅降低，从而使得玻纤织物覆膜滤料能够在脉冲袋收尘器获得很好的使用效果。另外，玻璃纤维针刺毡覆膜滤料以及玻璃纤维与耐高温化纤复合针刺毡覆膜滤料的研制成功，对于脉冲除尘器用户来说，也增加了更多的选择。

除了对于新建收尘器用户，玻纤覆膜滤料是高温领域收尘最理想的选择之外；对于已建的收尘器用户来说，如果在生产工艺上需要通过增加收尘器通风量来提高产量，或者希望提高滤料的使用寿命、延长滤袋的更换周期从而减少除尘器维护的工作量，那么玻纤覆膜滤料也是最佳的选择之一。由于玻纤覆膜滤料运行阻力较低，较普通玻纤滤料低40%～75%（玻纤覆膜滤料与普通玻纤滤料阻力比较示意图见图三），在同等条件下，可以使得收尘器通风量至少提高15％以上。因而系统设备无需改造即可达到提高产量的效果。

2.3发展趋势

随着化学及材料工业科技水平的不断提高，新型耐高温合成纤维的发明，使得过滤材料也逐渐进入多元化发展的时代。从长远来看，如P84、PTFE等有机合成材料由于兼具了普通合成纤维滤料的优点及耐高温、耐腐蚀、稳定性好等性能，因而将是过滤材料的主要发展方向。但由于原材料垄断及价格昂贵等因素，耐高温合成纤维在短期内无法获得更为普遍的应用。而玻纤覆膜滤料将在至少十年以上的时间内，仍然是高温过滤材料的主要发展方向。尤其在我国，随着这些年的国产覆膜滤料的研制成功，进口玻纤覆膜滤料的价格也有较大幅度的下降，将逐渐替代普通玻纤滤料，在高温烟尘治理领域获得更为广泛的应用。

3 玻纤覆膜滤料生产技术及检测方法

3.1 玻纤覆膜滤料生产的技术关键【1】

覆膜滤料主要是在普通滤料的表面复合一层厚度为微米级的膨化微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE），其生产技术的关键包括玻纤基材的表面处理、微孔聚四氟乙烯薄膜的拉制以及复合工艺技术。

玻纤覆膜滤料的复合工艺一般分为高温热压复合和粘结剂法复合两种。粘结剂法复合是采用合适的粘结剂在玻璃纤维织物和膨化微孔聚四氟乙烯薄膜之间交联固化使二者连成一体。其最大的缺点是复合强度差，特别是在高温烟气过滤过程中，粘结剂易老化变脆或者融化，ePTFE薄膜就会与玻纤织物脱落而分离；另一方面，由于粘结剂的存在，堵塞了ePTFE薄膜的部份微孔，从而使玻纤覆膜织物透气性变差，无法满足大型袋滤器大风量、长寿命的使用要求。高温热压法复合技术要求高、难度大，国外公司都采用此法。其成型原理是先用聚四氟乙烯对玻纤织物进行表面化学处理，然后与微孔聚四氟乙烯薄膜一起在高温热压复合机中经过一对高温热压辊，使玻璃纤维织物和膨化微孔聚四氟乙烯薄膜在高温高压下复合成一个整体。这样生产的玻纤覆膜滤料复合强度高，透气性能好,高温下不会出现脱膜或者微孔堵塞现象,其使用寿命可大大延长。因此，采用高温热压复合技术是玻纤覆膜滤料生产的最佳选择和必然趋势。

由于无机玻璃纤维属于极惰性材料，不像普通化学纤维可以通过热融的方法与ePTFE薄膜进行结合。因此，玻纤基材的表面处理是高温热压复合工艺的保证之一，只有经过特殊的表面处理，才能保证均为惰性材料的无机玻璃纤维与有机聚四氟乙烯薄膜之间能够牢固、高效的结合。

微孔聚四氟乙烯薄膜（ePTFE）是覆膜滤料优良性能的主要载体，它的性能好坏，直接影响到最终制品的性能。ePTFE薄膜采用双向拉伸工艺进行生产。过去ePTFE薄膜的生产技术主要被国外如Gore、Tetratec等几家公司所垄断；近年来，我国不少企业均研发并生产出了产品，但总体技术水平与国外先进水平相比，仍然存在一定的差距。主要体现在薄膜的厚度薄、强度差。从ePTFE薄膜的生产技术来讲，薄膜的厚度与透气率两个指标是个很难协调的一对矛盾，国内生产商往往通过降低薄膜厚度的方式来提高薄膜的透气率。因而造成薄膜的强度较差，复合后的滤料常会在滤袋缝制或者安装使用的过程中，容易发生薄膜破裂的现象，从而直接影响到滤料的使用寿命。