способ изготовления рельефных фильтрующих элементов

Формула изобретения

1. Способ изготовления рельефных фильтрующих элементов, включающий формирование стекловолоконного рельефного элемента с помощью двух сетчатых форм с рельефной поверхностью, отделение элемента от форм и его последующую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и повышения качества фильтрующих элементов, перед формированием рельефного элемента формуют плоский стекловолоконный лист, помещают его между сетчатыми формами, перемещают формы до соприкосновения выступов рельефной поверхности форм с поверхностью листа и заполняют свободный объем жидкостью со связующим, а формирование рельефного элемента проводят путем одновременного подвода вакуума к формам и их сближения до образования фильтрующего элемента заданной толщины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкости перед формированием рельефного элемента возбуждают упругие колебания в вертикальном направлении с частотой 45 55 Гц и/или подвергают жидкость пульсации путем создания в формах перепада давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления рельефных фильтрующих элементов из волокнистых материалов, преимущественно из минеральных волокон, например, стекловолокна, и может быть использовано при производстве фильтров тонкой очистки воздуха, применяемых в медицинской, фармацевтической, химической, электронной промышленностях.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления рельефных фильтрующих элементов, включающий формирование рельефных стекловолоконных элементов с помощью двух сетчатых форм с рельефной поверхностью, отделения фильтрующего элемента от форм и его последующую обработку (заявка СССР N 4736111/26 от 5.09.89).

По этому известному способу формирование рельефного элемента проводят в два этапа: сначала из водной суспензии низкоконцентрированной суспензии, содержащей стекловолокно и связующее, формуют рельефные слои на рельефной сетчатой поверхности каждой из форм, затем перемещают формы во встречном направлении до соединения волокнистых слоев и образования рельефного элемента заданной плотности.

Этот способ позволяет несколько повысить равномерность толщины фильтрующих элементов и улучшить качество обеих его поверхностей. Однако он имеет сравнительно невысокую производительность из-за необходимости удаления больших объемов жидкости из низкоконцентрированной суспензии на бумагоделательных машинах листоотливного типа. Кроме того, в этом способе сложно поддерживать стабильность режима формования на обеих формах. Для этого необходимо обеспечение одинакового гидравлического сопротивления форм и одинакового вакуума внутри форм, что создает одинаковые условия подвода суспензии к формам. Несоблюдение этих условий приводит к нетождественности рельефов поверхностей сопрягаемых половинок элемента и может вызвать образование полостей (расслаивание) и утолщений в готовом изделии.

Целью изобретения является увеличение производительности процесса изготовления фильтрующих элементов при одновременном повышении их качества.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления рельефных фильтрующих элементов из минеральных волокон, например, из стекловолокна, включающем формирование рельефного элемента с помощью двух сетчатых форм с рельефной поверхностью отделение фильтрующего элемента от форм и его последующую обработку, согласно изобретению перед формированием рельефного фильтрующего элемента формируют плоский стекловолоконный лист 6, помещают его между сетчатыми формами, перемещают формы до соприкосновения выступов рельефной поверхности с поверхностью листа и заполняют свободный объем жидкостью со связующим, а формирование рельефного фильтрующего элемента проводят путем одновременного подвода к формам вакуума и сближения форм до образования фильтрующего элемента заданной толщины. При этом перед формированием рельефного элемента в жидкости возбуждают упругие колебания в вертикальном направлении с частотой 45 55 Гц и/или ее подвергают пульсации путем создания в формах перепада давления.

При реализации способа плоские стекловолоконные листы получают на бумагоделательных машинах (БДМ), которые обеспечивают высокую производительность и качество листов. При последующем формировании рельефного элемента из плоского листа-заготовки скорость формирования также высока, так как формование элемента производится из высококонцентрированного волокнистого слоя. Отсутствие в плоском листе связующего приводит к быстрому увлажнению листа жидкостью, подаваемой в свободный объем, стеклянные волокна приобретают возможность перемещения (скольжения друг относительно друга), образуют гомогенную структуру и при сближении рельефных форм ( и одновременном подводе к ним вакуума ) волокна равномерно "облегают" поверхность рельефа, исключая образование утолщений, полостей и других дефектов фильтрующего элемента.

Возбуждая в жидкости упругие колебания и/или пульсации, процесс пропитки листа и формования фильтрующего элемента интенсифицируется. При этом выход частоты упругих колебаний за пределы, указанные в формуле изобретения, нецелесообразен, так как при выходе за нижний предел интенсификации не достигается, а при выходе за верхний предел ее увеличения не происходит. Кроме этого данный диапазон частот соответствует частоте промышленного переменного тока, что упрощает аппаратурное оформление способа.

На фиг. 1 приведена схема взаимного расположения форм и плоского листа между формами перед началом формования.

На фиг. 2 приведена схема взаимного расположения форм и плоского листа на стадии заполнения свободного объема жидкостью.

На фиг. 3 схематично показан процесс воздействия на жидкость (придание ей упругих колебаний и пульсаций).

На фиг. 4 схематично показан процесс пересъема рельефного элемента на верхнюю форму.

На фиг. 5 изображен процесс пересъема рельефного элемента на верхнюю форму.

На фиг. 6 схематично показаны операции удаления готового рельефного элемента из зоны формования и подвода плоской заготовки на нижнюю сетчатую форму.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят плоский лист из стекловолокна, для чего стекловолокно размалывают в ролле при рН 2,5 3,5 до получения волокнистой суспензии с весовым показателем длины волокна 100 120 дцг. Осаждают суспензию стекловолокна концентрацией 0,1 0,2% на плоской сетке бумагоделательной машины. Полученное бумажное полотно (или плоский лист) сушат при температуре 70 100^oС до содержания влаги 7 15% и нарезают на листы, которые являются заготовками для последующей операции.

Плоский лист 1 (фиг. 1) помещают на рельефную поверхность 2 нижней сетчатой формы 3, помещенной в емкость 4.

Перемещают верхнюю форму 5 (фиг. 2) до соприкосновения выступов рельефной поверхности 2 с поверхностью плоского листа 1 и через формы 3, 5 подают в свободный объем 6 жидкость со связующим 7.

Для интенсификации процесса диспергирования стекловолоконного материала заготовки в жидкой среде 8 (фиг. 3) ("роспуска волокна"), в жидкости возбуждают упругие колебания частотой 45 55 Гц с помощью источника, подсоединенного к емкости 4 (фиг. 1) и/или подвергают ее пульсации путем создания давления в формах 3, 5 (создают гидродинамический реверс).

Затем формируют рельефный элемент 9 (фиг. 4) путем одновременного подвода вакуума к формам 3, 5 и сближения их до образования фильтрующего элемента 9 заданной толщины.

Сформированный фильтрующий элемент переносят с нижней на верхнюю форму (фиг. 5), подводя к верхней форме вакуум, а к нижней форме давление.

Путем перемещения верхней формы 5 (фиг. 6) готовый рельефный элемент направляют на дальнейшую обработку (сушку, пропитку и т.п.). Одновременно на нижнюю форму 3 подают плоский лист заготовки 1 и технологический процесс повторяют.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Получают рельефный фильтрующий элемент массой 160 г/кв.м, толщиной 0,6 мм.

Сначала готовят лист из стекловолокна без связующего. Для чего используют стекловолокно диаметром 0,25 и 0,45 мкм в соотношении 1:4. Стекловолокно размалывают в ролле при концентрации стекловолокна в воде 0,8 1,0% при рН 3,0 до получения волокнистой суспензии с весовым показателем длины волокон 100 120 дцг. Затем из суспензии стекловолокна концентрацией 0,2% формуют плоский лист и обезвоживают его, например, сушкой при температуре 100^oC до содержания влаги 10%

Плоский лист помещают в емкость на рельефную поверхность нижней формы с высотой гофр 4,5 мм и плоским углом в вершинах гофр 90^o и перемещают формы до соприкосновения выступов рельефной поверхности формы с поверхностью листа.

Затем заполняют свободный объем путем подачи через формы водной 2%-ной дисперсии ПВА, выдерживают 10 15 секунд, формируют рельефный фильтрующий элемент путем одновременного сближения форм и подвода к ним вакуума. Сформированный рельефный фильтрующий элемент отделяют от поверхностей форм и направляют на сушку.

Пример 2.

Рельефный фильтрующий элемент получают аналогично примеру 1, но после подачи на плоский лист жидкости ее подвергают воздействию упругих колебаний в вертикальной плоскости с частотой 45 50 Гц в течение 3 5 сек.

Пример 3.

Получают рельефный фильтрующий элемент аналогично примеру 1, но после подачи жидкости на плоский лист ее подвергают только пульсации тем же способом, что и в примере 2.

Пример 4 (по прототипу).

Получают рельефный фильтрующий элемент с той же массой 1 кв.м и той же плотностью и с использованием того же стекловолокна, что и в примерах 1 3. Но после размола стекловолокна в волокнистую суспензию вводят ПВА в количестве 2% от массы стекловолокна. Затем суспензию концентрацией 0,1 0,2% подают в емкость, в которой расположены две рельефные сетчатые формы. Затем формы соединяют с образованием единого слоя рельефного фильтрующего элемента, который отделяют от форм и сушат горячим воздухом при температуре 100 - 120^oС.

Полученные фильтрующие элементы подвергали испытаниям. Определялись толщина элемента и соотношение плоских углов в вершинах рельефа (правая, левая сторона).

Для оценки свойств фильтрующих элементов определяли коэффициент проскока по естественной пыли с помощью счетчика АЗ 6. Результаты испытаний изготовленных фильтровальных элементов приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных предлагаемый способ, по сравнению со способом по прототипу, позволяет повысить производительность процесса в 2 4 раза и улучшить качество фильтрующих элементов, что в свою очередь позволяет увеличить их задерживающую способность. Так проскок по естественной пыли по частицам 0,3 мкм у фильтрующих элементов, полученных по предлагаемому способу, составляет 0,0009 0,002% а у фильтрующих элементов: полученных по способу-прототипу 0,002 0,004.

Использование предлагаемого способа позволяет получить экономический эффект как за счет повышения эффективности очистки воздуха от пыли, так и за счет повышения производительности изготовления фильтрующих элементов.

Результаты испытаний фильтрующих элементов приведены в таблице. 2