Способ изготовления нетканого материала с фильтрующими свойствами и устройство для его осуществления

 

СС803 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.„SU „„1634734

D 04 Н 1/54, В 29 С 41/04

В 29 Ь 31:14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2)) 4663945/05 1 (22) 20. 03 .89 (46) 15.03. 91. Бюл. № 10 (71) Украинский научно-исследовательский и конструкторский институт по разработке машин и оборудования для переработки пластических масс и искусственной кожи (72) Е.П.Бармашин, Б.Н.Мошенский и С.А.Дытьпгчук (53) 678.027(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 481 322, кл. В 05 В 3/14, 1 971 .

Заявка Японии № 67-42494, кл. В 29 D 23/04, опублик. 1982. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЧ НЕТКАНОГО

МАТЕРИАЛА С ФИЛЬТРУЮЩИМИ CBOfICTBAMH

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов и м,б. использовано при получении фильтрующих элементов. Цель изобретения повышение производительности процесса и снижение потерь полимерного сырья, а также сокращение габаритов и ыеталлоемкости устройства. Способ изготовления нетканого материала с фильтрующими свойствами включает

Изобретение относится к отрасли переработки полимерных материалов и может быть использовано в химической промьппленности для изготовления фильтрующих элементов из нетканого полимерного материала, Цель изобретения — повьпиение производительности процесса и снижение подготовку расплава, разделение его на волокна н нанесение волокон на формующую подложку, Материал формуется в ниде рукава, для этого волокна под действием центробежных. сил наносят на формующую поверхность.

Относительно формующей поверхности рукав перемещают в осевом направлении одновременно продувая через него воздух. После чего рукав калибруют и охлаждают„ Пля реализации способа предназначено устройство, содержащее экструдер, головку с рядом отверстий на боконой поверхности, привод вращения голонки и узел формования. Узел формования выполнен в виде обечайки с отверстиями на формующей поверхности. Обечайка охватывает головку и имеет кольцевую полость, разделенную по высоте на два участка. Первый участок сообщен с магистралью подачи воздуха, а второй — с магистралью отсоса. Отверстия на боковй поверхности головки выполнены с диаметром большим чем остальные. Головка м.б. жестко закреплена на выходном конце червяка экструдера. 2 с. и 2 з.п., ф-лы, 5 ил ° потерь полиггерног о сырья, а также сокращение габаритов и металлоемкости устройства.

На фнг.1 изображено устройство для осуществления способа изготовления нетканого материала, обладающего фильтрующими свойствами из волокнообразующего полимера, общий вид; на

1634734 фиг.2 — узел I на фигl; на фиг.3 узел II на фнг,l; на фиг.4 — узел

III на фиг.l; на фиг.5 — вариант исполнения устройства.

Устройство для изготовления нетканого материала с фильтрующими свойствами содержит экструдер 1 для подготовки расплава полимера, головку 2 с рядами отверстий 3 на боковой поверхности 4. Головка 2 снабжена приводом 5 вращения и узлом

6 формования. Узел 6 формовалия выполнен в виде обечайки 7 с отверстия- 15 ми 8 на формующей поверхности 9.

Обечайка 7 охватывает головку 2 н имеет кольцевую полость, разделеииую ло высоте иа два последовательно расположенных участка 1О и 11 . Участок 10 сообщен с магистралью 1 2 подачи воздуха, а участок 1! с магистралью 13 отсоса воздуха. В варианте исполнения верхние 14 и нижние 15 ряды отверстий выполнены с диаметром большим, чем остальные. В другом варианте исполнения головка 2 жестко закреплена на выходном конце червяка

l6 экструдера 1. Все узлы устройства смонтированы в корпусе 17. Головка

2 имеет цилиндрический корпус 18, жестко закрепленный на валу l 9. Внутренняя полость 20 корпуса 18 головки 2 посредством обогреваемых патрубков 21 и 22 сообщена с выходным отверстием экструдера 1. В кольцевом зазоре между латрубком 23 и валом

19 выполнена винтовая нарезка 23.

Участки 10 и 11 кольцевой полости посредством воэдухопроводов сообщены с . 40 вентилятором 24, Иа магистралях установлено терморегулирующее устройство 25. В корпусе 17 смонтирован кольцевой распределитель воздуха 26 с отверстиями 27, На воэдухопроводах установлены заслонки 28 для регулирования расхода воздуха. Участки 10 и

ll вместе с вентилятором 24 образуют единую воздушную систему, в которой оТс0с воздуха осуществляется из внутреннего объема устройства через отверстия 8 на участке 1 1, а выход— на участке 10. С целью создания направленного воздушного потока на корпусе головки 2 установлены лопатЭ

55 ки 29. Устройство укомплектовано складывающим приспособлением 30, тянущими валками 31 и устройством для намотки материала в рулон 32.

При изготовлении нетканого материала полимерный материал, например полиэтилен, в виде гранул или дробленных отходов поступает в экструдер

1, где разогревается, пластицируется и превращается в расплав, который затем через патрубок 21 подается в обогреваемый патрубок 22. Винтовая нарезка 23, выполненная на валу 19, обеспечивает дозировку и продавливание расплава во внутреннюю полость

20 корпуса головки 2.

При вращении вала 19 расплав полимера, находясь под действием центробежных сил, равномерно распределяется по внутренней поверхности корпуса головки 2, продавливается через расположенные в ней отверстия 8 и разделяется таким образом на множество отдельных волокон, которые в поле центробежных сил подвергаются интенсивной вытяжке и превращаются в тонкие нити, перемещающиеся по траекториям, близким к радиальным, ло налравлению к формующей поверхности 9 обечайки 7 узла 6 формования. В непосредственной близости от нее нити расплава обдуваются потоками воздуха, истекающими нз отверстий 8 участка формования 10, куда через воздуховоды от вентилятора 24 подается сжатый воздух, расход и температура которого регулируются с помощью заслонки

28 и терморегулнрующего устройства 25.

Взаимодействие полимерных волокон с воздушными струями одновременно обеспечивает их хаотичное переплетение и поддержание такого температурного режима, лри котором расплав, достигая формующей поверхности 9, охлаждаются настолько, что сохраняют формоустойчивость н, вместе с тем, способность соединяться (свариваться)между собой в местах контакта полимерных волокон. Попадая на формующую поверхность 9 обечайки 7 и соединяясь между собой, полимерные волокна образуют на ней равномерное по толщине и свойствам покрытие в виде рукава, имеющего волокнистую пористую структуру, придающую ему фильтрующие свойства. Толщина стенки рукава регулиру" ется скоростью его осевого перемещения относительно формующей поверхности 9, осуществляемого с помощью тянущих валков 31. При этом сжатый воздух, вытекающий из отверстий 8, ох1634 734 лаждает обечайку 7 и образует воэдушгую црослоггку (подушку), улучшающую скольжение рукава по формующей поверхности 9. Воздух, подаваемый через отверстия 27 в кольцевом распределителе 26, способствует хаотичному перемещению нитей в материале.

С этой же целью могут быть использованы воздушные потоки, создаваемые при вращении головки 2 с помощью направляющих лопаток 29.

Отформованная на участке 1 0 рукавная заготовка при осевом перемещении попадает на участок ll калибрования, где отсос воздуха через отверстия 8 в обечайке 7 обеспечивает плотное прилегапие рукава к формующей поверхности 9, интенсивное его охлаждение и фиксирование структуры материала и геометрических размеров рукава (диаметр@ и толщины).

Величина разрежения на участке

1l калибрования, а следовательно, степень прижатия рукава к формугощей поверхности, регулируется заслонкой.

Прочность и формоустойчивость, которые приобретает рукав на участке калиброванггя благодаря охлаждению и глотному прилеганию к обечайке 7, обеспечивает на участке 1 0 нанесения волокон на фор гующую поверхность, гце температура выше, а прочность магериала намного ниже, сохранение круглой формы и защиту рукавной заготовки от сминания под действием потоков воздуха и усилий, возггикакщих при перемещении и складывания рукава.

После участка 11 калпбрования отформованный и охлажденный рукав нетканого материала проходит складывающее приспособление 30, тянущие валки

31 и с помощью устройства 32 наматывается в рулоны, Увеличенный диаметр отверстий

l4 и 15 в верхних и нижних рядах по высоте корпуса головки 2 позволяет формировать структуру материала, в которой наружные слои состоят из волокон большего диаметра, чем во внутренних слоях, т.е. создавать прочный каркас, улучшающий эксплуатационные свойства материала.

На фиг.5 изображен конструктивный вариант устройства для производства нетканого материала, обладающего фильтрующими свойствами. В этом случае конструкция основных узлов устройства аналогична описанному и отлича10

55 ется тем, что ггггггиггдр экструдер» 1 установлен непосредственно на корпусе. 17 устройства, а головка 2 жестко закреплена н» выходном конце червяка

16 экструдера 1 и вращается вместе с ггим.

При работе устройства полимерный материал, загружаемьггг в цилиндр экс" трудера 1 разогревается, пластицируется и превращается в расплав, который с помощью червяка 16 продавлнвается непосредственно во внутреннюю полость 20 головки 2 и при ее вращении разделяется на множество отдельных струй. Далее последовательность операций формования иэ полимерных волокон нетканого материала в виде рукава аналогична описанной.

Предлагаемая компоновка значительно упрощает конструкцию и обеспечивает существенное сокращение габаритов и металлоемкости устройства, а также некоторое снижение затрат энергии за счет сокращения пути расплава от экструдера 1 к головке 2.

Д;шный способ формования нетканого материала в виде рукава позволяет получать полотна иэ волокнообраэующих полимеров без существенных ограничений по толщине и ширине (в зависимости от выбора диаметра формующей обечайки) и равномерными размерами и одинаковымп фильтрующими свойствами по всей поверхности полотна. Процесс характеризуется высокой надежностью и производительностью и не требует значительного перегрева расплава полимера и воздуха, что обеспечивает существенное сокращение энергозатрат.

Кроме того, предлагаемая технология является и материалосберегающей, так как дает возможность использовать для изготовления фильтрующих материалов взамен высококачественных полимеров технологические отходы и смеси полимеров без предварительной фильтрации, так как формование струй расплава происходит в отверстиях вращаюшейся головки с относительно большими размерами и наличие загрязнений в расплаве или колебания вязкости не оказывают существенного влияния на характер течения и вытяжку струй в поле центробежных сил, а значит, и на качсство фильтрующего материала ° Благодаря тому, что движение полимерных волокон и нанесение их на формующую поверхность осуществляется

l634734

> < .,;,. О».» l><Р ПОД Дейстнп< )(IJ((H(«>». ri7It(;; Оt От" рп полинеp «го с(1;»>(!

1;РД);Т?((С< К)1 IJ<-К?(Il!((It(I ъ ((>г.,((") 1> <»> я n".y(>tc<. (Jfл> ill»t az r>5

1 (> С(1< l, 3 1(C;3?(ti(t?IÒÑ !?i!If >l! М(! Т ( лО(.(к<>Г;:. (:; ..((др(>тдх спо; О> !I» (бес(>(>(ltl 1, !((и пе 3пдчпт(1>,ной мета)тлоемI. >?(!;> !(I Ë (>!, -31>» l,д Х гl(3Т«*(ДТ(IЧЕСКОЕ ,;:p >1.. t! fo. и !)(1((3О(;(>)r д((дпазспе и.(мни" :. i "Г;1>(г>11 (>1>((:(«пх параметр«в, (: I" . ". ()(Е . !,: ". 11>Я >1(>(ПП(;>,, ! » >, ; ;> ., t(. (J:T(.jl; . с ":;,, п,.",- . !fр ?, :и(. «((и !! 3 (1 „».., <»>)(г !(.>1>1(-, >(° . (<>(t> . ° !> .,(ос(О. (ll (=(> ."(» 1 (1 >сти и 3 15 - < .»,< >; (1(> 1 ° »,"," ;;:,, > ;? >и". l ((, О О . >; >1 <. О >>, 1 ((ч : > г I(;Jft(>l <>

>3,1 ." (т)д>1(f ° (»,,, >(. » Р«1 >?> г г

Д.!r? 1, > (>;i>?; ((!i-,», 1>Т Р:!!», ОСП -,—

ГЬ (..>1,.< (КУ(Д Э<(>< >Г!О(> В>1(« .. Г(>. (,. > >> (;1 11 -3 О (, j) С Т Г Jl ?1 It

1f > «ОТО?»; . t >ll »(Т> Д>1(>Т (>

» » (д > rl>!!r> )ру(> ill (и (r!< стпд>)(?, г г;»?"»(> (!» )»; Д ГО (> >3 ЕС! Рг! ".1(лг! (Д ((>< «.р:.! > р;<здг=.?(Jft»f р.".с:)?(д(з(? 1(а пот(1>>)!((!ri>: В >:(>1<1>Д 1»)>О)>)(О(3 Д((Г, 1!Д Е

1>((Д (" >l < ОЕ,(TJJОМ ПД>1".(it!((?(((т)Р31«1" О(l (» Р((У(3((У!О ПО= . РХВОС(Ь, О т II ?I

Y) щ Ii и с я тем, что, с >ц((ль!(3

" >П, » ".Iя 1:р(и f1 >3@(I 1 (.3r> нос t!1 (?рО JJe>. ! t Г!>l> ":.!1>llч j(<> tеl>ь 1>(3»>г»Р(31!»ГО

35 ф >, ) > (дп>< l; те (>!1(>. ; Осу((естГ Г, )3 ° J.> Е Р К 1»: I;;!1(ОС(.ППГМ В ЛО;«Д;>(й(Тг?1 -"М (>О(l Г(J< C(J((II(j?! С(IЛ (tä форму(ощую поверхность, относительно которой рукав перемещают в осевом

1(д((равлен((и, при зтом одновременно чсрез стенки рукава продувают воздух, .-атем рукав калибруют и охлаждают.

2.Устройство для изготовления неткдпого материала с фильтрующими свойствами, содержащее экструдер для подготовки расплава полимера, головку с рядам(отверстий на боковой !!(3?)Г р?ласт?1, снабженную приводом вращения, и узел формования материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,.

Г пенью повышения производительности роцесса и снижения потерь полимери 1 О сырья, узел формования выполнен в I«fpe обечдйки с отверстиями на фор((у(1щ>ей поверхности, охватывающей го?1

З.Устройство по п.2, о т л и 1ч а ю щ е е с я тем, что диаметры верх(шх и нижних рядов отверстий на боковой поверхности головки выбраны боль?>1?(ми, чем диаметр остальных отверстий.

4.Устройство по п.2, о т л и— ч д .(3 щ е е с я тем, что, с целью

c(?I(paf>tr!!(If>I габаритов и металлоемкости устройства, головка жестко закрепленд нд 1(ыходном конце червяка экструдард. (1 б34734

Фиг,5 . нтель В. Ла рютин

Те . ». д И,Д ь Корректор H. Ревская

Р»,:,л к., ор I, Недо)1уженк

Тираж ?.92.опствецно-нздатг.пь::.кнй, ;1б»<на г Патент, г, Ужгорол, ул. Гагарина, 101

3 ока 3 734 Подписное

ВН1ИПИ Госуцлрстве нп1го комитета по ияобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113, > з, Моск. а, )К-35, Рауиская наб., д, 4/5