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

隨著社會的發展,人們對生活環境的要求也越來越高,且我國提出實現碳中和計劃,對空氣環境污染的治理越來越重視,這為袋式除塵技術的發展提供了強大動力。我國的工業制造能力較強,在水泥、電力、垃圾焚燒、鋼鐵、冶金等行業中使用的袋式除塵器,工作溫度一般為130～250℃,甚至更高,排放的廢氣中還常混有酸、堿等腐蝕性氣體,所以工業廢氣排放控制對袋式除塵過濾技術有著很高要求[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涉及材料、織造和縫制等多項關鍵技術。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鍵因素。傳統的PTFE縫紉線縫制的濾袋在熱煙氣等惡劣環境下使用時,隨著濾袋附著的灰塵不斷增加,縫紉線很容易發生變形、斷裂、熔化等現象,致使袋式除塵器的除塵效果下降及使用壽命縮短。縫紉線作為縫制濾袋的重要輔助材料,需使濾袋在嚴苛工作環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)復合縫紉線

聚四氟乙烯(PTFE)材料由于自身優異的耐化學性能和熱穩定性能,被廣泛應用于耐高溫、耐腐蝕等材料領域[2]。除塵濾袋需長時間作用于高溫及酸堿環境中,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構,在高溫下,材料容易發生蠕變,直接影響除塵濾袋的除塵效果。

針對PTFE材料自身的不足,對其進行了改進,使用與PTFE材料性能相似的改性聚苯硫醚(MPPS)紗線進行并線混紡,以期制成性能更好的PTFE復合縫紉線,在達到耐高溫、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復合縫紉線(2+2,Z捻)和袋頭袋底用PTFE復合縫紉線(3+2,Z捻),但性能上并不表現出明顯的優越性,經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復合縫紉線。

針對傳統的PTFE縫紉線與蘇州耐德新材料科技有限公司制備的PTFE復合縫紉線及改良后的PTFE復合縫紉線進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的PTFE縫紉線及蘇州耐德新材料科技有限公司生產的PTFE復合縫紉線進行拉伸試驗,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見表1,傳統的PTFE縫紉線和PTFE復合縫紉線表觀形態如圖1所示。

表1 5種縫紉線的基本參數

圖1 PTFE縫紉線和PTFE復合縫紉線的表觀形態

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《袋式除塵器技術要求》[3]的條件進行耐高溫特性和耐腐蝕特性處理,參數見表2。

表2 5種縫紉線處理參數

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

3 拉伸性能結果分析

針對5種PTFE縫紉線經過耐高溫、酸堿性處理前后的拉伸斷裂強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力如圖2所示。

圖2 5種縫紉線拉伸斷裂強力

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

5種縫紉線未處理狀態下的拉伸斷裂強度見表3。

表3 5種縫紉線未處理狀態下的拉伸斷裂強度

從表3可以看出,在未改良前的PTFE復合縫紉線拉伸斷裂強度均低于傳統的PTFE縫紉線,而經過改良后的PTFE復合縫紉線拉伸斷裂強度接近甚至超過傳統的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復合縫紉線在未處理狀態下,拉伸斷裂伸長率均較傳統PTFE縫紉線小。改良后的PTFE復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復合縫紉線變得更加抗蠕變,拉伸性能更好。

3 結 論

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

(1)5種縫紉線在經高溫、酸堿性處理前后的拉伸斷裂強力基本保持一致。

(2)經過工藝改良后的PTFE復合縫紉的拉伸斷裂強力有著明顯的提升,拉伸斷裂強力提升近1 000 c N,且拉伸斷裂強度接近甚至超過傳統的PTFE縫紉線。

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

(4)結合5種縫紉線的耐高溫、耐酸堿處理前后的拉伸斷裂強力及拉伸斷裂伸長率看,改良后的PTFE復合縫紉線的拉伸性能相對較好且較穩定。

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復合縫紉線作為除塵濾袋的縫紉線,既能降低生產成本還可以延長濾袋的使用壽命。