CN102806663B - 具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，按以下步骤进行：清洁模具型腔面，涂上脱模剂；模具型腔面喷外表面层聚四氟乙烯粉粒；中间层喷涂，其由聚四氟乙烯和高密度聚乙烯混合而成；将喷涂好表体层的模具放入烘箱进行预烧结；在模具内均匀铺设经计量的超高分子量聚乙烯粉料；合模后将整体模具放入烘箱内进行加热烧结；将模具从烘箱内取出进行冷却，再用吸尘器将表体面上剩余游离状态的部分聚四氟乙烯吸净，即形成具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器完整的本体部分。按本发明方法制备的塑料微孔过滤器表面层具有稳定的大于75%聚四氟乙烯覆盖层面的特点，可有效防止工作时的粉尘粘结，并可利用气体反冲技术进行自清洗。
Description
技术领域
本发明涉及用聚乙烯塑料制作的多孔过滤器，特别涉及一种具有聚四氟乙烯体表层的全贯穿微孔塑料过滤器的制备方法。
背景技术
关于聚乙烯微孔过滤器或聚乙烯微孔成型体，国内外均有多项专利及相关的公开技术报道，并有多种工艺及方法可加工成具有贯穿微孔的聚乙烯微孔成型体。
目前采用的塑料微孔加工成型技术，尤其对过滤器应用较为普遍，其塑料品种有聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚等。
发明内容
本发明的任务是提供一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，此种塑料过滤器含有聚四氟乙烯的塑料层面，亦具有全贯穿微孔，可得不同的孔径和所需的过滤器表面工作环境。
本发明的技术解决方案如下：
一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，按以下步骤进行：
（1）清洁模具型腔面，涂上一层脱模剂，用于脱模和粘上外表层较小直径的聚四氟乙烯粉粒；
（2）模具型腔面喷外表面层聚四氟乙烯粉粒，采用静电喷涂法向模具型腔面喷外表层聚四氟乙烯粉料；
（3）中间层喷涂：更换喷枪在外表面直接喷上中间层料，中间层原料由聚四氟乙烯和高密度聚乙烯混合而成，这两种原料的混合体积比例±35%～65%，两种原料颗粒平均直径通常为30～100微米，优选40～63微米，喷层厚度控制在150～300微米，优选200微米；
（4）预烧结：将喷涂好表体层的模具放入烘箱进行预烧结，在烘箱内注入惰性气体；
（5）过滤器基体原料的投放：在模具内均匀铺设经计量的超高分子量聚乙烯粉料；
（6）烧结：合模后将整体模具放入烘箱内进行加热烧结，烘箱的温度控制在180℃～250℃之间，加热时间在60～150分钟之间；
（7）出模整理：将模具从烘箱内取出进行冷却，冷却至温度50℃～70℃之间，趁有余温时出模，出模后的制品用夹具固定，冷却至室温，再用吸尘器将表体面上剩余游离状态的部分聚四氟乙烯吸净，即形成具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器完整的本体部分。
所述步骤（1）中的脱模剂为硅脂。
所述步骤（2）中的聚四氟乙烯粉料颗粒直径为3～12微米。
所述步骤（2）中的聚四氟乙烯粉料喷涂厚度为15～35微米。
所述步骤（4）中在烘箱内注入的惰性气体为氮气保护。
所述步骤（5）中在模具内铺设的超高分子量聚乙烯粉料，出厂初始状况的原料需经筛选，采用小于200微米粒径的原料。
所述步骤（7）中的冷却采用风冷。
按本发明的制备方法，制品成型后，在过滤器的表面形成一层具有聚四氟乙烯的塑料层面，含有聚四氟乙烯的塑料层面亦具有全贯穿微孔，该微孔的孔径大小可选择采用聚四氟乙烯或者聚四氟乙烯与高密度聚乙烯初始状态粉状颗粒大小，与双组份塑料的比例进行调整，从而可得到不同的孔径和所需的过滤器表面工作环境。
按本发明方法制备的塑料微孔过滤器表面层具有稳定的大于75%聚四氟乙烯覆盖层面的特点，可有效防止工作时的粉尘粘结，并可利用气体反冲技术进行自清洗，仍可保证聚四氟乙烯微颗粒的稳固存在并可保持稳定的风阻损失。当除尘设备例行检查维修时，可采用常规的液体浸泡刷洗，工作时耐水、耐腐蚀，工作稳定与使用寿命明显优于目前常规使用的用钠水玻璃聚四氟乙烯粘结涂料技术和聚四氟乙烯微孔薄膜覆膜技术，具有较大的应用价值。
附图说明
图1是按本发明方法制备的一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的表面结构示意图。
附图标记：
1为过滤器表面的外表层，为聚四氟乙烯，黑色微颗粒；
2为过滤器表面的中间层，为聚四氟乙烯，黑色中颗粒；
3为过滤器表面的中间层，为高密度聚乙烯，网纹状中颗粒；
4为过滤器的内基体，为超高分子量聚乙烯，白色大颗粒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
参看图1，图中显示了一种具有聚四氟乙烯体表层的多孔塑料过滤器的表面结构。该多孔过滤器具有聚四氟乙烯树脂的外体表面层1、2、3，该表面层采用聚四氟乙烯分散树脂和聚四氟乙烯树脂加入一定比例的高密度聚乙烯颗粒状粉末搅拌混合均匀，施予模具型腔的面上，再添加上塑料过滤器的基礎材料如超高分子量聚乙烯4，合模后进烘箱加热烧结，制品成型后在过滤器的表面形成一层具有聚四氟乙烯的塑料层面。该含有聚四氟乙烯的塑料层面亦具有全贯穿微孔，微孔的孔径大小可选择采用聚四氟乙烯与高密度聚乙烯初始状态粉状颗粒大小，与双组份塑料的比例进行调整，从而可得不同的孔径和所需的过滤器表面工作环境。
按本发明的一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，采用以下步骤：
（1）清洁模具型腔面，涂上一层脱模剂如硅脂，其作用既可作脱模剂，又可粘上外表层较小直径的聚四氟乙烯粉粒。
（2）模具型腔面喷外表面层聚四氟乙烯粉粒，采用静电喷涂法向模具型腔面喷外表层聚四氟乙烯粉料。该聚四氟乙烯粉料颗粒直径为3～12微米，优选5微米，喷涂厚度15～35微米，优选20微米。
（3）中间层喷涂：更换喷枪在外表面直接喷上中间层料，中间层原料由聚四氟乙烯和高密度聚乙烯混合而成，这两种原料的混合体积比例±35%～65%，优选50%；这两种原料颗粒平均直径通常采用30～100微米，优选40～63微米；喷层厚度控制在150～300微米，优选200微米。
（4）预烧结：将喷涂好表体层的模具放入烘箱进行预烧结，在烘箱内注入惰性气体如氮气保护。当然本预烧结工序可视模具与制品的简易情况，可不采用或省略预烧结工序，直接进入下一道即直接投放过滤器基体原料工序。
（5）过滤器基体原料的投放：在模具内均匀铺设经计量的超高分子量聚乙烯粉料；出厂初始状况的原料需经筛选，采用小于200微米粒径的原料。
（6）烧结：合模后将整体模具放入烘箱内进行加热烧结，烘箱的温度控制在180℃～250℃之间，优选195℃；加热时间在60～150分钟之间，可根据实物的具体情况进行调整。
（7）出模整理：将模具从烘箱内取出进行冷却，一般采用风冷，冷却至温度50℃～70℃之间，趁有余温时出模，出模后的制品用夹具固定，冷却至室温以防止制品在自由状态下的变形，再用吸尘器将表体面上剩余尚未粘接呈游离状态的部分聚四氟乙烯吸净，即形成本发明的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器完整的本体部分。
本发明的微孔过滤器基体材料采用平均分子量≥45×105的超高分子量聚乙烯，或者超高分子量聚乙烯加上一定比例分子量较低的高密度聚乙烯混合料，以上两种原料在初始状态均为粉状颗粒料。
将上述原料放入固定形状的模具内经加热烧结，采用上述工艺方法即可生产出聚乙烯微孔成型体式过滤器可直接使用，也可再进行后续的表面加工，如：聚四氟乙烯微孔膜覆膜或氟塑料加上粘结剂类似涂料涂覆成型膜层，使之达到过滤器表面所需工作环境的不同要求。
本发明的特点是在上述加工成型工艺前先在模具型腔内布置一层氟塑料如聚四氟乙烯树脂，再布置聚四氟乙烯与高密度聚乙烯的混合粉料，然后加入聚乙烯过滤器的基体原料，经加热烧结后，成型体的表面形成一层含有聚四氟乙烯的体表层。
该体表层理论结构由二层组成，与过滤器具体接触的中间层为聚四氟乙烯分散树脂和高密度聚乙烯按一定比例混合而成，由于两种塑料的密度不一致，密度相对差为2.3倍左右，比例也随之换算。混料比例按物料的体积换算，如按50%比例混料，则高密度聚乙烯采用100克，聚四氟乙烯相应用230克与之对混。中间层两种塑料颗粒的平均直径通常采用30～100微米，外层为纯聚四氟乙烯分散树脂塑料，粉料的平均直径比中间层小，通常采用3～12微米之间。这样的结构配比可滤出小于5微米的工作气体杂质。
制品的成型机理是：当上述原材料按步骤加入模腔内加热烧结，在一定的温度下，超高分子量与高密度聚乙烯颗粒表面开始熔融，并在模腔限定的空间内塑料受热而发生体积膨胀。颗粒间发生堆积挤压，其中颗粒间的空隙发生变化，形成较小的孔径。在颗粒塑料的相互接触中，基体的超高分子量聚乙烯与中间层的高密度聚乙烯相容性较好，产生粘接形成稳定结构的桥架。而中间层的聚四氟乙烯颗粒由于材料的特性，除体积增大外，外型无明显改变，只能部分嵌挤入基体的超高分子量聚乙烯和被包覆的高密度聚乙烯颗粒中间层，外表层较小直径的聚四氟乙烯与中间层暴露接触的高密度聚乙烯也同样嵌挤入聚乙烯的表面，而外表层较小颗粒的聚四氟乙烯颗粒无法与暴露接触的中间层聚四氟乙烯颗粒发生联接，该游离部分在脱模后自行脱落。应当指出，聚四氟乙烯的不粘性与稳定性等特征在整个成型过程中无法与聚乙烯发生真正的粘连接，表面形成聚四氟乙烯存在的体表层是由高密度聚乙烯以物理结构形式限制或限定了聚四氟乙烯活动空间，尤其是聚四氟乙烯分散树脂颗粒外缘具有类似纤维的絮状物与高密度聚乙烯颗粒熔融表面的结合，使聚四氟乙烯颗粒可以以密集的形式更加稳定与牢固的形式存在，从而形成类似体表膜层的结构。
按本发明的制备方法，制品成型后，在过滤器的表面形成一层具有聚四氟乙烯的塑料层面，含有聚四氟乙烯的塑料层面亦具有全贯穿微孔，该微孔的孔径大小可选择采用聚四氟乙烯与高密度聚乙烯初始状态粉状颗粒大小，与双组份塑料的比例进行调整，从而可得到不同的孔径和所需的过滤器表面工作环境。
按本发明方法制备的塑料微孔过滤器表面层具有稳定的大于75%聚四氟乙烯覆盖层面的特点，可有效防止工作时的粉尘粘结，并可利用气体反冲技术进行自清洗，仍可保证聚四氟乙烯微颗粒的稳固存在并可保持稳定的风阻损失。当除尘设备例行检查维修时，可采用常规的液体浸泡刷洗，工作时耐水、耐腐蚀，工作稳定与使用寿命明显优于目前常规使用的用钠水玻璃聚四氟乙烯粘结涂料技术，具有较大的应用价值。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (7)
1.一种具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）清洁模具型腔面，涂上一层脱模剂，用于脱模和粘上外表层较小直径的聚四氟乙烯粉粒；
（2）模具型腔面喷外表面层聚四氟乙烯粉粒，采用静电喷涂法向模具型腔面喷外表层聚四氟乙烯粉料；
（3）中间层喷涂：更换喷枪在外表面直接喷上中间层料，中间层原料由聚四氟乙烯和高密度聚乙烯混合而成，这两种原料的混合体积比例35%～65%，两种原料颗粒平均直径通常为30～100微米，喷层厚度控制在150～300微米；
（4）预烧结：将喷涂好表体层的模具放入烘箱进行预烧结，在烘箱内注入惰性气体；
（5）过滤器基体原料的投放：在模具内均匀铺设经计量的超高分子量聚乙烯粉料；
（6）烧结：合模后将整体模具放入烘箱内进行加热烧结，烘箱的温度控制在180℃～250℃之间，加热时间在60～150分钟之间；
（7）出模整理：将模具从烘箱内取出进行冷却，冷却至温度50℃～70℃之间，趁有余温时出模，出模后的制品用夹具固定，冷却至室温，再用吸尘器将表体面上剩余游离状态的部分聚四氟乙烯吸净，即形成具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器完整的本体部分。
2.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的脱模剂为硅脂。
3.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的聚四氟乙烯粉料颗粒直径为3～12微米。
4.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的聚四氟乙烯粉料喷涂厚度为15～35微米。
5.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中在烘箱内注入的惰性气体为氮气保护。
6.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中在模具内铺设的超高分子量聚乙烯粉料，出厂初始状况的原料需经筛选，采用小于200微米粒径的原料。
7.根据权利要求1所述的具有聚四氟乙烯体表层的塑料过滤器的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中的冷却采用风冷。
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