第四章--产业用纺织品分析

第四章产业用纺织品 教学目标与要求 了解过滤用纺织品 土工布 医疗卫生用纺织品 安全与防护用纺织品 建筑和设施用纺织品 运输用纺织品 农业栽培用纺织品 体育和娱乐用纺织品 航空航天用纺织品及其它产业用纺织品的基本知识 第一节概述 产业用纺织品与服用 装饰用纺织品存在较大的差别 主要表现在以下几个方面 1 使用领域不同 用于各行各业 直接面对消费者 2 性能要求不同 性能要求高 3 所用材料不同 使用高功能 高性能的纤维多 4 测试方法不同 测试要求高 要模拟现场使用情况 5 加工方法和使用的设备不同 特阔幅织机 重型织机 6 使用寿命不同 两个极端 耐用性和用即弃性 2010年产业用纺织品产量985万吨 全球产业用纺织品产量由2005年的19581万吨增长到2010年的23631万吨 中国产业用纺织品产量由2006年的454万吨增长到2010年的985万吨 2011年 浙江 江苏 广东 山东 上海和福建是我国产业用纺织品的主要生产地 也是最重要的产品出口地 2011年主要进口地区是中国台湾 日本 韩国 美国和德国 第二节过滤用纺织品 一 过滤形式所谓过滤就是利用一种介质对气固 液固等混合物进行分离 气固分离称为干式过滤 液固分离称为湿式过滤 用于过滤的介质就被称为过滤材料 过滤材料的种类很多 常用的有陶瓷 金属丝网 塑料多孔板 过滤纸 过滤布等 而其中发展最快 应用领域最广的过滤材料就是纺织过滤材料 过滤布 过滤布已广泛应用于食品 制糖 制药 医疗 化工 冶金 钢铁 石油 陶瓷 造纸 除尘 环保等各行各业 各个领域 二 过滤机理过滤材料与浮于流体的颗粒发生碰撞将流体中的颗粒滞留 这样在过滤材料捕获颗粒的同时 流体得到了净化 达到了过滤的目的 以纺织品制成的过滤材料 机织布主要是由纱线间隙构成的孔眼来进行过滤 非织造布则是基于单根纤维之间所构成的微小空隙来进行过滤 织物中空隙所占的体积与织物总体积之比称为孔隙率 孔隙率的大小及孔隙的分布影响过滤布的过滤效率 纺织过滤材料的孔径一般在0 100 m之间 但却能捕获小于0 1 m的颗粒尘埃 因此过滤布的过滤过程不只是简单的筛分作用 过滤机理比较复杂 在过滤的初期靠滤布自身进行过滤 主要是捕获比过滤布孔径大的颗粒 随着过滤的进行 在滤布表面形成颗粒层 在滤布内部形成吸附沉积 滤布的孔隙率降低 比过滤布孔径小的颗粒过滤机理主要有以下几种原理 过滤机理 1 拦截机理当颗粒与纤维表面 或纤维上附着的颗粒 的距离小于其半径时 无法越过纤维表面 与纤维碰撞而被截留或沉积 2 惯性沉降当流体通过过滤器材的空隙时 流速加快 这时流体所携带的较重的较大的颗粒 由于惯性 质量 速度 的作用脱离流线 直接与纤维碰撞而被捕集 比过滤布孔径小的颗粒的过滤机理 3 随机扩散 布朗运动 由于布朗运动 可以把流体中的颗粒看作随机振动和运动 而不是以直线方式通过过滤器的空隙 颗粒以曲曲折折的路线前进 它撞击到纤维上而被捕集 4 静电吸附颗粒在运动中由于摩擦产生静电 静电能吸附较小的颗粒 5 重力作用颗粒受地心引力而下沉 与纤维碰撞而被捕获 6 凝聚作用微小颗粒发生凝聚而被截留或沉积 因此在湿式过滤中适当添加凝聚剂促进凝聚作用 提高过滤效率 三 过滤材料的性能要求及测试过滤材料应用的范围很广 涉及各行各业 因而对过滤材料的性能要求也千差万别 因要过滤不同的流体 其含有不同的颗粒直径和处于不同的环境条件 比如说温度高低 酸碱度及是否有可燃气体等 总之 不同的应用场合 不同的过滤状态 要求滤布的性能有一定的差异 1 透气率透气率是指在一定的压差下过滤材料每单位面积在单位时间内通过的空气量 各国在测试时规定的压差值不尽相同 日本 美国采用128Pa 德国采用200Pa 我国采用200Pa 工业用 和100Pa 服用 透气率大 过滤阻力小 能耗低 透气率指标用于气体过滤时的测试 2 过滤效率入口处粉尘浓度 出口处粉尘浓度过滤效率 入口处粉尘浓度过滤效率指标用于气体过滤时的测试 液体过滤时 有时以滤渣为产品 有时以滤液为产品 其过滤效率很高 测试该指标意义不大 3 压力损失 压力降 压力降是指过滤前后的静压差值 气体过滤压力降小 液体过滤压力降大 滤布的寿命随压力降变大而变短 4 容尘量容尘量是指过滤材料容纳污物的最大限量 容尘量大 清灰周期长 可延长使用寿命 5 孔径过滤材料的孔径测试方法是将滤材浸泡在试验液中 在滤材一端施加微压气体 用气体以气泡形式从滤材另一端溢出时的压力值计算溢泡点的微孔尺寸 以微米标称 6 物理性能指标指过滤材料的密度 厚度 强力 伸长 耐温性等 7 耐化学性能指标指过滤材料的耐酸性 耐碱性 耐腐蚀性等 8 粉尘的剥落性过滤材料经过一定时间的使用后 滤材的孔隙被堵 过滤阻力增大 透气量减小 不但影响过滤效果 而且动力系统能量消耗过大 同时会引起风扇的噪声增大 就要对滤材粉尘进行剥落即清灰 剥落性好坏 直接影响到清灰的效果 清灰的方式可采用振动抖落 逆流抖落 脉冲喷射抖落 脉冲逆流抖落等方法 四 过滤材料的设计选择设计过滤材料时 首先要考虑滤材的性能指标要求 如流体速度 过滤系统中的压力 颗粒大小及浓度和过滤悬浮物的性质及其组成 其次要考虑过滤材料的使用环境 如温度 磨损 化学作用等 1 纤维规格选择不同的纤维除了具有不同的物理化学性能外 还具有不同的几何形态 比如说 长丝 短纤 单丝 复丝 截面形状 粗细 卷曲度等规格方面的差异 纤维的几何形态对纺织材料的过滤性能具有很大的影响 纤维规格对过滤性能的影响主要有以下几个方面 纤维直径对过滤的影响纤维直径越细 捕集效率越高 2 纤维长短对过滤的影响用短纤维纺纱 织造的过滤材料 表面突出很多纤维的毛羽 捕集性能好 适合于微粒的捕集 但对滤渣剥离不利 容易堵塞滤孔 用长丝织成的滤布强力高 因布面平滑 所以不易于捕集微尘 但易于滤渣剥离 不易堵塞 3 纤维截面形状对过滤的影响随着过滤的进行 在滤材内部形成吸附沉积状态 即内部过滤 颗粒的吸附沉积属于电磁现象 扩大纤维的表面积 可以促使颗粒被吸引到过滤材料上 以提高过滤效率 选用表面积大的纤维 可以提高过滤效率 如超细纤维 异形纤维 4 多种纤维组合对过滤的影响采用多种不同规格的纤维和纱线的滤布 可以利用不同纤维原料的性能 以满足各种不同的过滤要求 2 纤维原料的选择选用不同的纤维材料可以得到不同性能的过滤布 如选用陶瓷纤维 金属纤维 玻璃纤维 聚酰亚胺 pps 聚四氟乙烯 NOMEX CONEX 玄武岩纤维等高性能纤维可使过滤布具有耐高温性和阻燃性 是进行高温烟气过滤的主要纺织过滤材料 丙纶耐酸碱性很好 比重很小 且价格便宜 是化工行业首选的纺织过滤材料 合理选择纤维材料 使滤布不仅能完成所需的过滤效率 而且过滤量大 能耗小 滤渣剥离性好 寿命长 价格性能比优良 各种纤维的性能优劣顺序为 耐干热性 陶瓷纤维 金属纤维 玻璃纤维 聚酰亚胺 聚四氟乙烯 NOMEX CONEX 聚苯硫醚 涤纶 腈纶 丙纶 锦纶 羊毛 棉耐湿热性 陶瓷纤维 金属纤维 玻璃纤维 聚四氟乙烯 聚酰亚胺 聚苯硫醚 NOMEX CONEX 腈纶 涤纶 丙纶 锦纶 羊毛 棉耐碱性 金属纤维 聚四氟乙烯 聚苯硫醚 丙纶 陶瓷纤维 NOMEX CONEX 锦纶 棉 涤纶 腈纶 玻璃纤维 聚酰亚胺 羊毛耐酸性 腈纶 丙纶 聚四氟乙烯 聚苯硫醚 聚酰亚胺 玻璃纤维 金属纤维 陶瓷纤维 羊毛 涤纶 NOMEX CONEX 锦纶 棉耐氧化性 陶瓷纤维 金属纤维 玻璃纤维 聚酰亚胺 聚四氟乙烯 涤纶 腈纶 丙纶 聚苯硫醚 锦纶 羊毛 棉 NOMEX CONEX阻燃性 陶瓷纤维 金属纤维 玻璃纤维 聚四氟乙烯 聚酰亚胺 聚苯硫醚 NOMEX CONEX 涤纶 丙纶 锦纶 羊毛 棉 腈纶 3 加工形式的选择 1 机织物机织物是二维结构 机织过滤材料由于经 纬纱线经过加捻 所以纱线的本身及其交织处密度都比较大 被过滤物基本上只能从经纬纱线间的孔隙通过 一般机织过滤材料 在成布后的孔隙率为30 40 而且是直通的 因而对流体阻力较小 适合于液体过滤 2 针织物针织过滤布也是二维结构 针织起绒过滤布替代机织过滤布收到了很好的过率效果 由于针织过滤布的孔隙不像机织过滤布那样是直通的 而是弯曲迂回的通道 因而能阻挡比孔隙小得多的尘粒 从而获得更高的除尘效率 3 非织造布非织造布厚度较厚可以做成三维结构 使颗粒通过的路程加长 而且非织造布更便于做成梯度过滤层结构 初过滤层以较粗的孔径清除较大的颗粒 当流体渐次穿过过滤材料时 较细的纤维更小的孔眼可俘获较小的颗粒 因此 非织造布的过滤效果要比机织物和针织物的过滤效率要高一些 它的滤尘效率一般是机织物的2倍 但对于湿式过滤 因其要求滤布质地厚 孔目小且结实 所以湿式滤布主要用机织布 也可用有基针刺非织造过滤材料 4 过滤布的主要品种及应用领域 食品 制药用过滤材料 这类过滤材料要无毒 无害 采用棉 丝等纤维为好 也可用涤纶 丙纶等纤维 采用平纹组织和斜纹组织 用于食品厂和制药厂 食用油过滤袋 粘胶纤维原液过滤用过滤材料 以棉织物为主 采用平布 单面绒 双面绒 府绸等形成组合过滤布 进行多道过滤 用于化纤厂 现多用涤纶过滤毡 造纸用过滤材料 用于造纸行业的纸浆过滤 多用涤纶平布 高密过滤材料 用于生产氧化铝时的过滤 在过滤过程中 碱浓度高达20 温度在95 98 过滤材料要具有一定的耐碱性和耐温性 常用的品种为锦纶单丝平纹过滤布 玻璃纤维过滤布 玻璃纤维铝过滤布 袋式除尘过滤材料 主要为针刺毡 采用涤纶 锦纶等 高温袋式除尘过滤材料需采用聚四氟乙烯 PPS P84 芳纶 玻璃纤维 玄武岩纤维等高性能材料 用于垃圾焚烧烟气净化 燃煤发电烟气净化 高炉烟气净化等领域 玻纤空气滤纸 采用过滤效率高 阻力小 化学稳定性好的玻璃纤维 用于空气洁净室的过滤 医用过滤材料 主要采用非织造布和复合材料 用于血液透析和血液过滤 小结 1 气固分离称为干式过滤 液固分离称为湿式过滤 2 比过滤布孔径小的颗粒过