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。

国内目前大多数的薄膜产品的厚度都在5μm以下，透气率可以达到6cm/s 以上。

中材科技股份有限公司目前通过自主研发及工艺创新，已经解决了这一技术难题，研制并生产的薄膜制品的透气率达到7.0cm/s以上，而薄膜的厚度在相同的测试条件下则超过了10μm，因而薄膜的强度得到大幅的提高，完全能够满足滤袋缝制及安装使用过程对薄膜强度的要求。

3.2 关键指标及测试方法衡量玻纤覆膜滤料性能的关键技术指标，除了与玻纤基材相类似的一些特征指标如滤料的克重、经纬向抗拉强度、破裂强度、透气率等外，还包括滤料的复合牢度。

玻纤覆膜滤料的基材起到主要的支撑作用，因而复合后滤料的各项强力指标与基材是基本一致的，其测试方法按照GB/T7689.5-2001进行。

常用玻纤织物基材主要包括两种规格：一种是400g/m2左右的，主要用于反吹清灰方式；另一种为750g/m2左右的，主要用于脉冲清灰方式。

以中材科技的产品为例，这两种清灰方式分别对应规格为EWTF400/CFILTEX及EWTF750/CFILTEX。

玻纤覆膜滤料的透气性能指标主要由ePTFE薄膜来提供。

一般来说，采用高温热压复合工艺，复合后滤料的透气率与复合前薄膜的透气率相比，大约损失一半左右。

当然，如果采用粘结剂复合法，透气率则损失的更低。

合格的玻纤覆膜滤料的透气率一般在2～6cm/s@127Pa之间，在这个范围内，当然透气率越大越好。

但透气率太高则往往表明薄膜的微观网状结构的孔径太大，影响到滤料的过滤效率，因而在实际应用中，并非透气率越高越好。

透气率测试方法按照GB/T9914.3-2001进行。

玻纤覆膜滤料的复合牢度是一个相当关键的指标。

而如何衡量玻纤覆膜滤料的复合牢度，也一直是滤料生产商的一个难题。

由于ePTFE薄膜非常薄，与基材相比其强度要差得多，因而无法象普通复合材料那样采用剥离强度来衡量其复合牢度。

目前，国内外厂商采用的复合牢度测试方法包括摩擦仪测试法、耐静水压测试法等。

国家环境保护总局科技标准司发布的标准《袋式除尘器用覆膜滤料》（HBC 30-2004）中采用的覆膜牢度检验方法见图四。

1―覆膜滤料试样；2―密封压紧装置；3―测试杯；4―气体加热装置；5―阀门；6―温度计；7―压力表其具体测试方法为：将覆膜滤料试样覆膜一侧向上（朝外）固定在杯口直径为25mm的测试杯杯口上，向杯中连续送入250℃温度的气体，以逐渐提高覆膜滤料未覆膜一侧的承受压力，当覆膜最大剥离鼓泡的长边尺寸D（mm）开始大于2.5mm时，记录下测试杯中的气体压力（MPa），该压力即为覆膜滤料的覆膜牢度。

这个测试方法对于采用高温热压复合工艺生产的玻璃纤维覆膜滤料来说是值得商榷的，由于薄膜与基材的复合牢度是相当的高，而且250℃的高温对其复合牢度的影响是很小的，在实际的测试过程中，当压力足够大到使得滤料表面的薄膜破裂也不会出现丝毫的鼓泡现象，更别说直径达到2.5mm的鼓泡。

当然采用粘结剂复合法生产的覆膜滤料则另当别论。

针对这个问题，中材科技设计开发了模拟实况的脉冲喷吹测试仪来检测玻纤覆膜滤料的复合牢度（见图五）。

其测试方法与HBC 30-2004中的方法基本类似，不同的是，测试气流采用0.8Mpa左右的脉冲喷吹气流对覆膜滤料进行固定次数的喷吹，然后通过显微镜观察覆膜滤料表面薄膜的完好状况来判断滤料的复合牢度是否合格。

采用这种方法不仅可以衡量滤料基材与薄膜的结合强度，同时对薄膜本身的强度也进行了一个评判，因此是一种更接近实际应用的测试方法。

图五覆膜牢度测定装置示意图（脉冲喷吹测试法）4 玻纤覆膜滤料应用关键过滤材料是袋式除尘器的核心部件，是实际起到过滤作用的材料，但在具体应用中，过滤材料并非除尘器应用成功的唯一决定因素。

除尘器的应用是个系统的工程，生产厂家的工艺问题、除尘器的设计、运行及维护都会对滤料应用的成败起到极为关键的作用。

由于滤料在除尘器中是最薄弱的环节，因而在实际应用中，不管上述哪些因素出现问题，往往最终都会体现为滤料的破损。

因此说，一个成功应用的袋收尘器，除了选用适宜的过滤材料之外，一定还包括稳定的生产工艺，合理的除尘器本体、配件设计制造，以及完善的管理等各方面的因素。

4.1 应用厂家生产工艺控制袋除（收）尘器目前在很多的生产工艺中已经不单单只是一个环保设备，而是生产工艺中的一部分，除了起到消烟除尘的作用外，还兼具物料回收的作用。

对于任何生产工艺来说，稳定都是生产厂家所期望的，对于滤料的长寿命使用也是必要的。

但实际生产中往往难以完全避免工艺的突然变化，因而对于除尘器及滤袋应该设计有相应的保护措施，例如系统掺冷风或者旁路以保护滤料不受过高温度（高于280 ℃）的损害等。