2013年以来环境问题备受瞩目，焦点集中在城市水资源污染问题上。随着城市化进程的不断加快，人类活动对水资源带来了严重的影响，治理城市河流污染，还城市地下水以清洁的工作迫在眉睫。其实水污染的问题一直存在，水处理的工作也一刻不曾停歇。早在2010年，辽宁博联过滤有限公司应国内某水处理设备制造商邀请，参与设计了一款新型滤布，主要应用于可移动城市污水处理设备上，目前本产品已得到广泛应用，并已申请专利。现对该产品设计理念及工艺参数进行阐述。

01织物设计要求

此类城市污水处理设备使用温度20～100℃，pH值4～6，过滤精度在60～70μm，设备额定承载重量为2t，过滤物粘稠，要求织物捕集性好，双面过滤，滤渣易剥离，易清洗。滤布耐磨性好，布面挺括，不打折，强力高，织物工作幅宽由1.3m提高至2m，织物厚度小于2mm。

02滤布设计

通过对产品使用环境的分析，得出滤布设计要点如表1。

表1滤布设计要点

综合以上几方面，博联公司研发团队从原料选择、纱线形态、织物结构及后整理几方面设计、优化产品。

原料选择

根据滤布使用环境中温度、pH值及强力的要求，选择涤纶为原料纺丝。同时设备对织物强力、耐磨性要求较高，考虑到不同原料对成纱细度、纱强度有很大影响，所以选择两种涤纶切片纺纱，进行对比实验。两种不同切片编号分别为1193和1194，图1为不同切片的红外光谱。

由图1的两种原料红外光谱对比可知，1194号切片的红外光谱带更强。红外光谱带的强度主要由两个因素决定。一是振动中偶极矩变化大则吸收峰强，二是能级跃迁概率大，则吸收峰强。通过光谱分析可得，编号1194切片在波长为800～820cm-1处苯环邻位氢的谱带强度更大，910cm-1、990cm-1处不饱合烃-CHCH2谱带强度更大，1450cm-1处苯环谱带强度更大，可以判断1194号切片化学键间作用力矩变化大，分子链中各元素能级跃迁机率大。

（图1 涤纶分子式及红外光谱）

纱线设计

不同纱线特性对比见表2。

表2 相同细度不同纱线指标对比

短纤维纱：用短纤维纱线织造的滤布，透气量50L／㎡·s以下，易于细微颗粒的捕集，表面多毛羽，不利于滤渣剥离，易堵塞，重复使用性差。

单丝：单丝表面光滑（如图2），相应织物透气量大，一般为500L／㎡·s，适合阻截粒子，不宜捕集微粒。织物强力高，不易打折、起皱，伸长率低，尺寸稳定性好。

（图2 涤纶单丝）

复丝（如图3）：复丝织物透气量100L／㎡·s以下，表面平滑、滤渣剥离较好，强力大，织物形变大。丝束间的缝隙更适合捕集微粒，过滤精度较高。

（图3涤纶复丝）

综上所述纱线特点，根据新型设备对滤布强力要求高，不打折、不起皱，因此选择单丝做为织物骨架材料。又考虑大幅宽条件下要求滤布尺寸稳定及透气量350～400L／㎡·s，选择复丝做为织物表层材料。为此，纬纱选择用包覆丝，提高强力，控制打折，经纱为复丝，提高过滤精度。

包覆丝是一种表层由复丝缠绕，内部由一根或多根单丝组成的纱线。本产品使用包覆丝一方面提高产品强力，减少打折现象；另一方面，控制产品透气量。包覆丝变化很多，设计过程中针对芯纱单丝根数做了强力、伸长值的测试，指标汇总如表3。

表3 不同芯纱根数的包裹丝指标

如图4所示，包覆丝外层由复丝紧密、均匀包缠。一方面，从复丝物理特征来看，包覆丝表面更光滑，丝束间的细小缝隙更且易于捕捉、拦截过滤介质中的微小杂质，提高过滤精度。另一方面，从力学角度看，外层复丝起到固定芯纱的作用，对单丝产生向心的压力F1（见图5），使整个包覆丝更牢固，单丝间不滑脱、不移位。

（图4 包裹丝表面）

图5所示为包覆丝截面，根据要求设计的包覆丝内部由三根单丝组成，形成了稳定的三角形内芯结构，单丝间不会因交错、移位而产生捻回，易于织造，单丝间相互挤压的反作用力F2保证复丝牢固、均匀地包缠。

（包裹丝截面）

织物结构

不同组织结构的滤布性能指标对比如表4。

表4 不同组织过滤性能的差异

平纹组织：经纬纱每间隔一根就交织一次，是织物中交织频繁，屈曲多。考虑到本次设计中选用的纬纱为三根单丝包覆而成，纱支粗，频繁交织会增加经、纬纱间的摩擦，不利于织造。且屈曲波增多势必增加芯纱间滑脱的机率，降低产品的尺寸稳定性。因此排除平纹组织。

缎纹组织：经纬交织点间距较大，交织点少，坚牢度差，织物的正反面有明显差别。缎纹组织不符合设计中关于织物正反面组织相同，强力大的要求，排除缎纹组织。

斜纹组织：经纱和纬纱至少隔两根纱才交织一次，与平纹组织相比斜纹组织具有较大的经纬浮长，因此在相同的纱支和经纬密度下织物结构较为松软，除了纱线交织孔外，纤维之间的缝隙同样起到了过滤功能。单一的斜纹织物表面呈现连续斜线织纹，沿此方向易变形，因此本次织物组织选择斜纹的变化组织山形斜纹。山形斜纹在一个组织循环中斜纹向一个方向倾斜后再折返向另一个方向倾斜。保证了尺寸稳定性，正反组织相同，保证纬向包覆丝不会因屈曲变形而滑脱，织造难度大大降低。同时相对松散的结构使织物有一定厚度，形成三维的过滤效果。图6分别为织物放大25倍及150倍时的织物表面及交织点。

待过滤物质从织物一面被挤压、渗透到另一面的过程中，经纱形成一个平滑的表层，阻挡大颗粒，而液体物质受外力挤压，顺着向织物内部延伸的孔隙流入织物内部。图7为织物剖面图，纬纱外层的复丝充分参与过滤全过程，对细小微粒起到拦截作用，从而大大提高了过滤精度。

（图6织物表层）

（图7织物表面）

后整理

后整理过程中重要环节为定型工序，定型的意义一方面，在于使织物表层更平整，提高表层对污物的托举能力，降低细微颗粒渗透进复丝丝束间的机率，从而提高产品清洗效率，延长产品寿命。另一方面，通过高温定型工序使产品尺寸稳定性大大提高。该产品后整理采用本公司自主研发的热辊式定型机，定型时预加张力3t，定型收缩率2％。

物理指标

在产品加工完成后，进行物理指标测试，对比采用二种不同的原料加工得到的产品物理指标见表5。

从表5中的强力、伸长率对比可知，1193号切片生产的涤纶丝强力更高，伸长更小，且透气量，过滤精度符合设计要求。

表5 不同原料织物物理指标对比

03滤布的应用

到目前为止，该产品已经通过国标测试，所配套的过滤设备已应用于城市污水处理过程中，处理后的污水紧度增大，纱线覆盖面积增大，即在一定面积上纱线的总数增加，引起表面填充度的增加，织物孔隙面积减小，使得纱线之间构成的气体通道变小，致使空气垂直于织物流动的粘滞阻力增大，所以总紧度越大，透气性越小。但是当总紧度增加到一定程度后，透气量减小的速率降低，这是因为总紧度增加到一定程度后，织物中纱线的孔隙已很小了，再增加织物紧度只能加大织物对纱线的挤压而孔隙大小的变化很小，因此，透气量的减低幅度也减少了。

由图1可知，在织物的性质、结构、及线密度相同，织物密度（经密，纬密）等工艺参数相同的条件下，5种不同组织结构的织物透气率遵循平纹＜斜纹＜透孔＜缎纹＜蜂巢的规律。其中在紧度为22％时缎纹透气率略大于蜂巢组织是由于紧度过小，织物过于疏松以及制造和实验条件造成的偏差。

04结语

当织物经密不变，随着织物纬密的增加，织物的总紧度增加，纱线覆盖系数增大，织物空隙面积减小，使纱线之间构成的气体通道变小，致使织物透气率减小。

在相同织物结构参数条件下，织物组织的不同对其透气性有很大的影响。同样棉织物受组织影响很大，通过实验可知，其中蜂巢组织透气率大，缎纹组织其次，透孔和斜纹再次，平纹透气性差。

当经密不变时，纬密较小时，随着纬密的增大，织物透气量下降趋势比较显著，但当纬密增加到一定程度后，织物的透气量随其纬密的增加，下降得较为缓慢。

当交织点较少的织物密度很小时，其透气率过大，个别试样不符合透气率在这5种织物中透气率大小关系的规律。而密度过大时，各种组织的覆盖系数和紧度就很大，故透气率都比较接近，且较小。