幾種除塵濾袋用PTFE縫紉線拉伸性能研究

吳波偉,王向欽,陳明剛,馬小紅,余麗君,趙海燕,梁美瓊

(1.廣州檢驗檢測認(rèn)證集團(tuán)有限公司,廣東 廣州 511447;2.蘇州耐德新材料科技有限公司,江蘇 蘇州 215600)

隨著社會的發(fā)展,人們對生活環(huán)境的要求也越來越高,且我國提出實現(xiàn)碳中和計劃,對空氣環(huán)境污染的治理越來越重視,這為袋式除塵技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大動力。我國的工業(yè)制造能力較強(qiáng),在水泥、電力、垃圾焚燒、鋼鐵、冶金等行業(yè)中使用的袋式除塵器,工作溫度一般為130～250℃,甚至更高,排放的廢氣中還?；煊兴?、堿等腐蝕性氣體,所以工業(yè)廢氣排放控制對袋式除塵過濾技術(shù)有著很高要求[1]。

在袋式除塵器中,濾袋有著除塵器“心臟”之稱,高效安全的除塵濾袋的生產(chǎn)涉及材料、織造和縫制等多項關(guān)鍵技術(shù)。尤其是縫紉線,雖然在除塵濾袋中用料不多,但其是影響濾袋除塵效果的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的PTFE縫紉線縫制的濾袋在熱煙氣等惡劣環(huán)境下使用時,隨著濾袋附著的灰塵不斷增加,縫紉線很容易發(fā)生變形、斷裂、熔化等現(xiàn)象,致使袋式除塵器的除塵效果下降及使用壽命縮短?？p紉線作為縫制濾袋的重要輔助材料,需使濾袋在嚴(yán)苛工作環(huán)境下保持良好的拉伸性能,這對濾袋安全、可靠的使用具有重要意義。

1 聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合縫紉線

聚四氟乙烯(PTFE)材料由于自身優(yōu)異的耐化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性能,被廣泛應(yīng)用于耐高溫、耐腐蝕等材料領(lǐng)域[2]。除塵濾袋需長時間作用于高溫及酸堿環(huán)境中,PTFE是除塵濾袋縫紉線的一種很好材料,但由于PTFE自身是長鏈大分子聚合結(jié)構(gòu),在高溫下,材料容易發(fā)生蠕變,直接影響除塵濾袋的除塵效果。

針對PTFE材料自身的不足,對其進(jìn)行了改進(jìn),使用與PTFE材料性能相似的改性聚苯硫醚(MPPS)紗線進(jìn)行并線混紡,以期制成性能更好的PTFE復(fù)合縫紉線,在達(dá)到耐高溫、耐酸堿的同時,還克服PTFE材料在高溫下蠕變的缺陷。

目前,已制備出袋身用PTFE復(fù)合縫紉線(2+2,Z捻)和袋頭袋底用PTFE復(fù)合縫紉線(3+2,Z捻),但性能上并不表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性,經(jīng)過對材料及紡紗工藝的不斷探索及改良,制備出性能更好的PTFE復(fù)合縫紉線。

針對傳統(tǒng)的PTFE縫紉線與蘇州耐德新材料科技有限公司制備的PTFE復(fù)合縫紉線及改良后的PTFE復(fù)合縫紉線進(jìn)行拉伸性能測試比較分析。

2 試驗部分

2.1 試樣選取

選取了市場上常見傳統(tǒng)的PTFE縫紉線及蘇州耐德新材料科技有限公司生產(chǎn)的PTFE復(fù)合縫紉線進(jìn)行拉伸試驗,其中2#和3#是袋身用縫紉線,4#和5#是袋頭袋底用縫紉線,而3#和5#縫紉線是對2#和4#縫紉線的改良縫紉線。5種縫紉線的基本參數(shù)見表1,傳統(tǒng)的PTFE縫紉線和PTFE復(fù)合縫紉線表觀形態(tài)如圖1所示。

表1 5種縫紉線的基本參數(shù)

圖1 PTFE縫紉線和PTFE復(fù)合縫紉線的表觀形態(tài)

2.2 拉伸性能試驗

作為除塵器中濾袋的縫紉線,需在高溫及酸堿性條件下保持較好的拉伸性能,故對5種縫線按GB/T 6719—2009《袋式除塵器技術(shù)要求》[3]的條件進(jìn)行耐高溫特性和耐腐蝕特性處理,參數(shù)見表2。

表2 5種縫紉線處理參數(shù)

對5種縫紉線處理前后的樣品應(yīng)用化纖型強(qiáng)力伸長測試儀(型號:UTR4C-500N)參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19975—2005《高強(qiáng)化纖長絲拉伸性能試驗方法》[4]進(jìn)行拉伸試驗,所用參數(shù)為:拉伸夾持間距500 mm,拉伸速度25 mm/min,預(yù)加張力(0.05±0.01)c N/dtex,對每個樣品重復(fù)測試10次,取其平均值。

3 拉伸性能結(jié)果分析

針對5種PTFE縫紉線經(jīng)過耐高溫、酸堿性處理前后的拉伸斷裂強(qiáng)力和拉伸斷裂伸長率評價其拉伸性能。

3.1 縫紉線的拉伸斷裂強(qiáng)力

5種縫紉線在未處理、高溫處理、酸性處理和堿性處理的拉伸斷裂強(qiáng)力如圖2所示。

圖2 5種縫紉線拉伸斷裂強(qiáng)力

從圖2可看出,5種縫紉線在經(jīng)過高溫處理、酸性處理或堿性處理后的拉伸斷裂強(qiáng)力與未處理時的拉伸斷裂強(qiáng)力基本保持一致,可見5種縫紉線在各種嚴(yán)峻條件下均能保持很好的拉伸強(qiáng)力性能狀態(tài)。而同等細(xì)度的PTFE復(fù)合縫紉線,經(jīng)過工藝改良后其拉伸斷裂強(qiáng)力有著明顯的提升,拉伸斷裂強(qiáng)力提升近1 000 c N。

5種縫紉線未處理狀態(tài)下的拉伸斷裂強(qiáng)度見表3。

表3 5種縫紉線未處理狀態(tài)下的拉伸斷裂強(qiáng)度

從表3可以看出,在未改良前的PTFE復(fù)合縫紉線拉伸斷裂強(qiáng)度均低于傳統(tǒng)的PTFE縫紉線,而經(jīng)過改良后的PTFE復(fù)合縫紉線拉伸斷裂強(qiáng)度接近甚至超過傳統(tǒng)的PTFE縫紉線。

3.2 縫紉線的拉伸斷裂伸長率

5種縫紉線在未處理、高溫處理、酸性處理和堿性處理的拉伸斷裂伸長率如圖3所示。

從圖3可看出,PTFE復(fù)合縫紉線在未處理狀態(tài)下,拉伸斷裂伸長率均較傳統(tǒng)PTFE縫紉線小。改良后的PTFE復(fù)合縫紉線在高溫及酸堿條件處理后的拉伸斷裂伸長率均較改良前小。5種縫紉線在經(jīng)過高溫處理后拉伸斷裂伸長率均明顯增加,特別是未作改良的2#和4#樣品,高溫處理后拉伸斷裂伸長率增加一倍以上,而改良后的3#和5#樣品高溫處理后拉伸斷裂伸長率相對大幅降低。這說明了改良后的PTFE復(fù)合縫紉線變得更加抗蠕變,拉伸性能更好。

3 結(jié) 論

通過對傳統(tǒng)PTFE縫紉線和蘇州耐德新材料科技有限公司生產(chǎn)的PTFE復(fù)合縫紉線耐高溫、耐酸堿處理前后的拉伸性能測試比較分析,得到以下結(jié)論:

(1)5種縫紉線在經(jīng)高溫、酸堿性處理前后的拉伸斷裂強(qiáng)力基本保持一致。

(2)經(jīng)過工藝改良后的PTFE復(fù)合縫紉的拉伸斷裂強(qiáng)力有著明顯的提升,拉伸斷裂強(qiáng)力提升近1 000 c N,且拉伸斷裂強(qiáng)度接近甚至超過傳統(tǒng)的PTFE縫紉線。

(3)5種縫紉線在經(jīng)過高溫處理后拉伸斷裂伸長率均明顯地增加,改良后的PTFE復(fù)合縫紉高溫處理后拉伸斷裂伸長率相對大幅降低。

(4)結(jié)合5種縫紉線的耐高溫、耐酸堿處理前后的拉伸斷裂強(qiáng)力及拉伸斷裂伸長率看,改良后的PTFE復(fù)合縫紉線的拉伸性能相對較好且較穩(wěn)定。

為確保袋式除塵器中濾袋的除塵效果,建議選取改良后的PTFE復(fù)合縫紉線作為除塵濾袋的縫紉線,既能降低生產(chǎn)成本還可以延長濾袋的使用壽命。