CN101869831B - 用于制造高效粒状碳棒过滤器的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于通过挤压成型利用新的粒状活性炭和专用的高分子粒状PE粘结剂作为主要材料制造粒状碳棒过滤器的方法,该过滤器具有高的排出性能和高的过滤能力,代替普通的碳棒过滤器,其安装在净水器中并且过滤自来水中含有的各种杂质,例如铁、灰尘、有机物等。该方法包括下列步骤:均匀地混合粒状活性炭,第一粒状PE粘合剂以及第二粒状PE粘合剂,都是粒状形式的;利用混合材料填充金属模具,并且通过利用压力挤压机向金属模具施加压力,从而通过压力成型而形成粒状碳棒过滤器;向整个金属模具施加热处理;冷却加热的金属模具;并且将粒状碳棒过滤器从模具移出。
Description
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2009年4月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2009-0035236的优先权,其内容在此整体引为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于制造粒状碳棒(carbon block)过滤器的方法,其安装在净水器中,并且将自来水中含有的各种杂质过滤掉,例如铁、有机物等,并且具体涉及一种用于利用颗粒活性炭以及颗粒聚乙烯(PE)粘合剂通过挤压成型制造粒状碳棒过滤器的方法,具有高的排出能力(discharge capacity)以及极好的过滤性能(filtration power)。
背景技术
通常,安装在净水器中的过滤器具有将自来水中含有的各种杂质过滤掉的作用,例如铁、灰尘和有机物等,并具有消毒病菌/微生物以及杀灭病毒的功能。
已经提出各种水过滤器。具体的,碳棒过滤器包括过滤容器中的碳棒,从而当水穿过碳棒时净化水。
普通的用于制造碳棒过滤器的方法中,过滤器通过压力挤压方法或者挤出方法利用粉末的活性炭以及常见的PE粘合剂作为主要材料制造成非常受限的形状。因此,排出能力和水净化效率被显著降低。
另外,为了提高碳棒过滤器的水净化效率,碳棒过滤器需要制造成大尺寸。结果,随着碳棒过滤器体积增大(bulk up),它不容易搬运并且整个水净化器的体积增大。
为了解决上述问题,本发明的申请人之前提交了发明申请,名为“用于制造高效碳棒过滤器的方法”,该申请已经被决定授予专利权No.785686。
上述发明是用于通过压力挤压方法制造高效碳棒过滤器。根据这个之前的发明,水净化效率被显著提高,并且排出能力较高,提供了延长过滤器使用寿命的有用的作用。
然而,根据该发明,碳棒过滤器通过利用粉末活性炭以及高分子PE粘合剂作为主要材料制造,其中活性炭具有细小的微粒尺寸。结果,因为空位(vacant space)较小,排出能力在压力较低或者水质不好的区域处被降低,并且因此,过滤器的效率没有展现出来。
发明内容
为了可靠地解决普通用于制造碳棒过滤器的方法的上述问题,本发明提供一种方法,用于通过挤压成型利用粒状活性炭和高分子粒状PE粘合剂作为主要材料制造粒状碳棒过滤器,具有高的排出能力以及高的过滤能力。
根据本发明的一个方面,提供一种用于制造粒状碳棒过滤器的方法,包括下列步骤:
均匀地混合材料,即粒状活性炭,第一粒状PE粘合剂以及第二粒状PE粘合剂,都是粒状形式的;
利用混合材料填充金属模具,并且通过利用压力挤压机施加压力以迫使混合的材料从而通过挤压成型制成粒状碳棒过滤器;和
向整个模具施加热处理,冷却金属模具,并且将粒状碳棒过滤器从模具移出。
附图说明
通过参考附图详细描述典型实施例,本发明的上述和其它特征优点将显而易见,附图中:
图1是根据本发明粒状碳棒过滤器的透视图;
图2的竖直剖视图示出了芯部插入根据本发明的金属模具内;和
图3的竖直剖视图示出了在将混合材料浇灌到模具中之后通过操作压力机来成型粒状碳棒过滤器。
主要元件的附图标记说明:
1:粒状碳棒过滤器 3:模具
4:芯部件 8:加压器
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明,其中示出了本发明的优选实施例。然而,本发明可以以许多不同的形式实施,并且不应当被理解为限制到这里描述的实施例。相反,这里的实施例是为了使得公开更加彻底和完善,并且将本发明的范围表达给本领域技术人员。
与普通的利用粉末活性炭和PE粉末粘结剂制造碳棒过滤器的方法不同,本发明的主要特征是一种用于制造粒状碳棒过滤器的方法,具有高的排出能力,从而使得甚至低压或者较差水质的自来水也能够平稳地穿过过滤器,从而被净化。
下面通过过程来描述根据本发明实现上述主要特征的用于制造粒状碳棒过滤器的方法:
1)混合材料的过程
作为组分材料的粒状活性炭被增加到第一粒状PE粘结剂和第二粒状PE粘结剂,第一和第二粒状PE粘结剂相对于伸长应力(elongationalstress)、微粒尺寸和容积密度(bulk density)都彼此不同。这些材料被浇灌到工业搅拌器中,并且以460 RPM均匀混合30分钟,从而制备混合材料从而模制粒状碳棒过滤器。
本发明使用的粒状活性炭去除了氯和水的气味,去除了挥发性的有机化学化合物和一些重金属,并改善了水的味道。对于本发明,使用Shin Kwang活性炭(由Shin Kwang公司制造)。作为市场上使用的产品,Shin Kwang活性炭具有表1所示的特点:
表1
粒状活性炭 | 粒度(μm) | 容积密度(g/cc) | 碘吸附值(mg/g) |
Shin Kwang活性炭 | 30-60 | 0.52及以下 | 1050及以上 |
用于本发明的第一粒状PE粘结剂和第二粒状PE粘结剂用作粘合剂从而形成粒状活性炭的连接链(link chain),从而在热处理过程中成型块状形式的过滤器。使用GUR X 155(第一粒状PE粘结剂)和GUR4022-6(第二粒状PE粘结剂)。这些是Ticona Engineering的产品,市场上正在使用,并且具有表2所示的特征:
表2
混合的材料可以根据本发明的各种典型实施例而产生,从而通过以适当的比率混合粒状活性炭、第一粒状PE粘结剂和第二粒状PE粘结剂,制造粒状碳棒过滤器,该过滤器具有尺寸为10-20μm的孔。下面将描述这些不同的实施例。
第一典型实施例
本发明第一典型实施例中,粒状活性炭(主要材料)/第一粒状PE粘结剂(辅助材料)/第二粒状PE粘结剂(辅助材料)以10∶3∶3的重量比均匀混合从而形成混合材料。
当微粒尺寸585μm的第一粒状PE粘结剂和微粒尺寸340μm的第二粒状PE粘结剂以相同的重量比混合时,最终完成的粒状碳棒过滤器的孔径尺寸大约30μm,并且因此排出能力非常好。
第二典型实施例
本发明的第二典型实施例中,粒状活性炭(主要材料)/第一粒状PE粘结剂(辅助材料)/第二粒状PE粘结剂(辅助材料)以10∶2∶4的重量比均匀混合,从而形成混合材料。
与第一典型实施例不同,这个典型实施例中,微粒尺寸585μm的第一粒状PE粘结剂的比率减小了,同时颗粒尺寸340μm的第二粒状PE粘结剂的比率增加了。由于第二粒状PE粘结剂的比率增加了,其在微粒尺寸上小于第一粒状PE粘结剂,因此最终完成的粒状碳棒过滤器的孔径尺寸减小到大约20μm。
因此,因为粒状碳棒过滤器的孔径尺寸根据第一粒状PE粘结剂和第二粒状PE粘结剂的比例而自由控制,因此本发明提供制造具有不同排出能力的各种粒状碳棒过滤器的效果。
第三典型实施例
本发明的第三典型实施例中,粒状活性炭(主要材料)/第一粒状PE粘结剂(辅助材料)/第二粒状PE粘结剂(辅助材料)以10∶1∶5的重量比均匀混合以形成混合材料。
与第二典型实施例不同,本实施例中,第一粒状PE粘结剂的比例进一步减少,而第二粒状PE粘结剂的比率进一步增加。
因此,随着第二粒状PE粘结剂的比率进一步增加,其在微粒尺寸方面小于第一粒状PE粘结剂,最终形成的粒状碳棒过滤器的孔径尺寸进一步减小到大约10μm。结果,根据第三实施例的粒状碳棒过滤器的排出能力低于第二典型实施例。
2)模制过滤器的过程
利用通过将粒状活性炭、第一粒状PE粘结剂和第二粒状PE粘结剂均匀混合而产生的混合材料,本发明将粒状碳棒过滤器1模制成柱状,如图1所示。
在过滤器的模制过程中,内部芯部件4,用于形成粒状碳棒过滤器1的排水开口2,被插入定位在铝模3中,其中铝模的顶部和底部开口。
密封板5形成在芯部件4的下端处。芯部件4在模具3中定位在中间,从而密封板5密封所述模具3的底部。
在芯部件4以上述方式完全定位之后,标准量的混合材料6利用精确的电子秤在容器中被校验(check),并且混合材料6被浇灌以填充模具3的内部。
当挤压机7被操作时,挤压机7中安装的挤压器8向下移动从而置于模具3内,从而挤压混合材料6以成型柱形的粒状碳棒过滤器1。
3)施加热处理的过程
本发明中,施加热处理的过程特征在于:整个模具3被放置到热处理炉子中,从而被施加以整个热处理,同时没有使得成型的粒状碳棒过滤器1从模具3分离。
在高温热处理过程中,模具3保持粒状碳棒过滤器1的形状不变从而为产品提供极好的外观,以及超强的压缩性和刚性。
这个热处理是在电炉中进行,其尺寸能够向数百升在200℃的温度同时施加热处理。
在通过挤出方法制造的普通碳棒过滤器中,由于高分子PE由于热而立即熔化,碳棒表面被涂覆从而降低它的过滤能力。然而,根据本发明,施加热处理的过程解决了普通技术的上述问题,并且提供了更好的效果并进一步改善了过滤粉末的效果。
4)冷却和分离的过程
当施加热处理的过程完成时,每个加热的模具从炉子取出并且通过冷风而冷却。
专用的夹具用于将内部芯部件4从模具3分离并取出。然而,与普通的碳棒过滤器相比,柱状的粒状碳棒过滤器1被制造以具有非常高的排出能力和极好的过滤性能。
5)切割和封装过程
通过使用切割机,通过上述方法制造的粒状碳棒过滤器以标准尺寸被切割,并且被封装为最终产品。
根据本发明,因为粒状碳棒过滤器通过将材料(粒状活性炭和专门的高分子粒状PE粘结剂)混合并且利用压力挤压机向混合材料施加压力而制造,因此它具有高排出能力和极好的过滤性能。
因此,根据本发明的粒状碳棒过滤器具有提供极好水净化性能的作用,即使在自来水水质不好、水供应设施老化和衰老或者水压较低的区域中。
虽然已经参考典型实施例示出和描述了本发明,但是本领域技术人员应当理解,在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下,可以在形式和细节方面做出各种变化。
Claims (4)
1.一种用于制造高效粒状碳棒过滤器的方法,包括:
将材料均匀混合的过程,所述材料包括粒状活性炭、第一粒状聚乙烯(PE)粘结剂和第二粒状PE粘结剂;
通过以下方式成型过滤器的过程:将混合材料填充到金属模具中,其中内部芯部件插入所述金属模具中,并且操作压力挤压机,从而挤压机向混合材料加压从而成形为柱状的粒状碳棒过滤器;
在电炉中向整个金属模具施加热处理的过程,其中粒状碳棒过滤器成形在该金属模具中;
冷却经过热处理的金属模具和利用夹具将内部芯部件从金属模具分离的过程,从而将粒状碳棒过滤器从金属模具取出;和
将粒状碳棒过滤器以标准尺寸切割并且将它封装为最终产品的过程,
其中,粒状活性炭的粒度为30-60μm,容积密度为0.52g/cm3及以下,碘吸收值为1050mg/g及以上;第一粒状PE粘结剂的伸长应力为0.25MPa,颗粒尺寸为585μm,容积密度为0.46g/cm3;并且第二粒状PE粘结剂的伸长应力为-0.3~0.5MPa,颗粒尺寸为340μm,容积密度为0.45g/cm3。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以10∶3∶3的重量比增加和混合粒状活性炭/第一粒状PE粘结剂/第二粒状PE粘结剂而形成混合材料。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以10∶2∶4的重量比添加和混合粒状活性炭/第一粒状PE粘结剂/第二粒状PE粘结剂而形成混合材料。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,通过以10∶1∶5的重量比增加和混合粒状活性炭/第一粒状PE粘结剂/第二粒状PE粘结剂而形成混合材料。
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