CN105479761B - 一种超高分子微孔滤材及加工设备和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高分子微孔滤材，按质量百分比包含：超高分子量聚乙烯粉末:77‑81％，高密度聚乙烯粉末：8.4‑8.8％，空心玻璃微珠：7.1‑8.3％，导电炭黑：4.5‑4.9％。微孔滤材的加工设备，包括加料机、减速机、挤出机、往复牵引机、稳定腔、切割机和传送带；所述加料机通过加料管道与挤出机的加料斗连接；所述挤出机输入端与减速机连接，挤出机输出端依次设有往复牵引机、稳定腔、切割机及传送带。本发明是一种成本低，使用寿命长，高效低阻，滤除pm2.5的空气净化滤材。精度高，强度高，效率高，使用寿命长，可重复使用，耐腐蚀，抗静电。产生巨大的联动经济效益和社会效益。

Description

一种超高分子微孔滤材及加工设备和加工方法

技术领域

本发明涉及一种超高分子微孔滤材及加工设备和加工方法，具有独特的技术使用性能。制造特性超高分子微孔气液滤材。

技术背景

国内外现有空气除尘塑烧板滤材，均采用超高分子量聚乙烯粉末按比例配伍加入其他粉末原料，经充分搅拌混合均匀后，加入型腔内表面通过静电喷涂工艺形成聚四氟乙烯薄膜的钢模中整体加热烧结，冷却成型，制成外表面具有聚四氟乙烯薄膜的塑烧板滤材。该滤材生产工艺落后，内部结构不均匀，各项技术使用性能不理想，生产设备单元分散简单，不能实现自动化连续生产，电能消耗高，生产率低，生产成本高，应用领域受到局限。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的是提供一种超高分子微孔滤材及加工设备和加工方法。

本发明实现所述目的采用的技术方案是：

一种超高分子微孔滤材，按质量百分比包含：超高分子量聚乙烯粉末:77-81％，高密度聚乙烯粉末：8.4-8.8％，空心玻璃微珠：7.1-8.3％，导电炭黑：4.5-4.9％。

按质量百分比包含：超高分子量聚乙烯粉末:79.5％，高密度聚乙烯粉末：8.5％，空心玻璃微珠：7.5％，导电炭黑：4.5％。

所述超高分子量聚乙烯粉末粒径为63-108μm，高密度聚乙烯粉末粒径为43-69μm，空心玻璃微珠粒径为63-89μm，导电炭黑粒径为42-53μm。

一种生产超高分子微孔滤材的加工设备，包括加料机、减速机、挤出机、往复牵引机、稳定腔、切割机和传送带；

所述加料机通过加料管道与挤出机的加料斗连接；

所述挤出机输入端与减速机连接，挤出机输出端依次设有往复牵引机、稳定腔、切割机及传送带。

所述挤出机包括：主工作腔、低温拉伸工作腔、高温拉伸工作腔和模具；

所述主工作腔输入端与减速机连接，主工作腔输出端依次与低温拉伸工作腔和高温拉伸工作腔连接；

所述高温拉伸工作腔输出端与模具连接，模具经过往复牵引机作用后通过稳定腔输出产品。

所述主工作腔上部设有粉末加料斗；

所述低温拉伸工作腔和高温拉伸工作腔上部分别设有压缩氮气导入管；

所述主工作腔、低温拉伸工作腔、高温拉伸工作腔的外部设有四驱环状陶瓷散热加热器，该四驱环状陶瓷散热加热器外部环设有硅酸铝保温板；

所述模具由模具头部、模具中部、模具尾部组成；

所述模具头部外侧设有八驱环状陶瓷散热加热器，该八驱环状陶瓷散热加热器外侧环设有硅酸铝保温板；

所述模具中部内侧设有冷却风集压腔，该冷却风集压腔上部设有出风管道，底部接有高速冷却风机；

所述模具尾部外壁为冷却水套腔，该冷却水套腔上设有出水管和进水管。

采用低温拉伸产生微孔，高温拉伸扩大微孔的熔体挤出拉伸加工方法，根据混合原料的粒径及挤拉机的温度，压力参数配合控制滤材孔径的大小；

用挤拉浸氟工艺原料配比制造特性超高分子微孔气液滤材的工艺技术参数如下：

挤出机运行速度35转/min；

牵引装置运行速度0.13m/min；

生产Φ340mm，壁厚2.3mm滤筒，生产线成品成型速度为6.5m/h；

低温拉伸温度：151℃±2℃；0.26MPa；

高温拉伸温度：169℃±2℃；0.35MPa；

模头加热温度：164℃±2℃；0.32MPa；

根据聚合物熔体受到挤拉时分子链会发生取向与弛豫及气浮半熔融成型原理，在低温拉伸高温拉伸过程中向熔融体内加入一定压力的氮气，使熔融体内形成均匀分布的微孔结构，孔径为0.1-0.3μm，孔隙率达到38-42％，实现很好的透气性。

包括如下步骤：

步骤1、将粒径为63-108μm超高分子量聚乙烯粉末:81-77％、粒径为43-69μm高密度聚乙烯粉末：8.8-8.4％、粒径为63-89μm空心玻璃微珠：8.3-7.1％、粒径为42-53μm导电炭黑：4.9-4.5％；在三维高速粉料混合机中充分搅拌，混合15min后取出备用；

步骤2、将混合粉料通过加料机加入挤出机料斗内；

步骤3、启动挤出机各部位升温加热运行；

步骤4、将挤出机设置为低温拉伸工作腔低温拉伸温度：151℃±2℃；0.26MPa；高温拉伸工作腔高温拉伸温度：169℃±2℃；0.35MPa；模具模头加热温度：164℃±2℃；0.32MPa；

步骤5、待挤出机各部位温经15-20min，达到设定温度后，向低温拉伸工作腔及高温拉伸工作腔内通入压缩氮气；设定减速机速度参数为35转/min，往复牵引机为0.13m/min,运行；

步骤6、启动挤出机上的高速冷却风机，设定滤材定长切割参数1380mm,并启动运行无屑切割机；

步骤7、开启模具尾部冷却水套腔的循环水冷却系统，使成型的滤材冷却定型；

步骤8、设定生产线成品挤拉速度为6.5m/h进行生产。

根据应用需要，将定型切割的滤材上、下两端用配套的PP塑料件与环氧树脂粘合剂密封粘合；

将粘合后的滤材整体浸入盛有固含量为50％的PTFE分散液中，浸泡48s后取出，放在退火车料架上，并将退火车推入恒温温度135℃±2℃的退火固化炉中；

待退火固化炉炉内温度降为室温后将退火车拉出，取下滤材放入挂架上进行吸尘清理后，得到合格滤材。

本发明的优点是：

1、本发明工艺技术配方生产的产品，在较传统空气除尘塑烧板大幅度降低空气除尘运行成本的前提下，可使汽车、钢铁、水泥、激光切割、热电、化工等行业提高空气除尘精度，效率。降低初阻力，达到大幅度节能减排效果，使粉尘等颗粒排放达到国家最新颁布的排放标准指标。

2、本发明工艺技术配方生产的产品，可有效大幅度减少国内重度高发雾霾的京、津、冀、辽等地大气中Pm2.5有害颗粒含量，提高大气品质，从而提升保障居民环境和健康能力，利国利民。

3、本发明工艺技术配方生产的产品，可为市场应用量相当大的空气净化机行业提供一种成本低，使用寿命长，高效低阻，彻底滤除pm2.5有害颗粒的最佳空气净化滤材。

4、本发明工艺技术配方生产的产品，因具有成本低，节能，精度高，强度高，效率高，使用寿命长，可重复使用，耐腐蚀，抗静电。已开拓性的在医药行业，化学行业，化纤与纺织工业，轻工业与食品工业，机械与石油工业，废水处理领域等高新技术行业得到广泛地应用。带动这些行业大幅度提升产品品质及竞争力，增加高科技附加值，产生巨大的联动经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的加工设备结构图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，加料机1为自动粉沫加料机，向加料斗内自动加粉末原料。

减速机3采用高强度硬齿面螺旋齿轮式减速机，带动单螺杆柱塞一体机工作。

高温拉伸工作腔15上部分别设有压缩氮气导入管9，向高温拉伸工作腔导入压缩氮气，使原料形成气浮半熔融状态。

往复牵引装置25采用变频调速气缸连杆机构，往复运动，使型材仅向前牵伸位移。

切割机13对外形尺寸稳定的型材进行无屑定长切割。

模具头部18使均匀气浮半熔融体通过模具形成设计几何形状，并装测压探头。

模具中部19使模具头部挤出的型材缓慢经风冷却初定型。

模具尾部22使模具中部挤出的型材经水套内水冷定型。

实施例2

根据聚合物熔体受到牵引时，分子链会发生取向与弛豫过程的原理，设计低温拉伸产生微孔，高温拉伸扩大微孔的熔体挤出拉伸工艺，实现孔径大小可根据混合原料的粒径及挤拉机的温度，压力参数配合灵活调控。

用挤拉浸氟工艺原料配比制造特性超高分子微孔气液滤材的工艺技术参数，如下：

1)挤出机运行速度35转/min

2)牵引装置运行速度0.13m/min

3)生产Φ340mm，壁厚2.3mm滤筒，生产线成品成型速度为6.5m/h.

4)低温拉伸温度：151℃±2℃；0.26MPa。

5)高温拉伸温度：169℃±2℃；0.35MPa。

6)模头加热温度：164℃±2℃；0.32MPa。

根据聚合物熔体受到挤拉时分子链会发生取向与弛豫及气浮半熔融成型原理，在低温拉伸高温拉伸过程中向熔融体内加入一定压力的氮气，使熔融体内形成均匀分布的微孔结构，孔径为0.1-0.3μm，孔隙率达到38-42％，以上实现了很好的透气性。

创新设计浸氟工艺，设计整体滤材表面浸入杜邦公司生产固含量为50％的PTFE分散液中48S,使PTFE分散液由于毛吸作用以滤材外表面渗进厚度方向1/3内部。把0.1μm的聚四氟乙烯微粒牢固的胶粘镶嵌在滤材的内部和外表面上，形成致密而且均匀的微孔膜，以实现滤材的高过滤精度。

产品实现高性能高强度，按上述设计优化原料配比熔体挤出拉伸工艺及浸氟工艺参数实施制造的高性能超高分子微孔气液滤材的各项技术性能及强度指标与传统空气除尘塑烧板对比如下表：

实现了抗静电功能。

实施例3

按下列比例对各种原料进行称重后，在三维高速粉料混合机中充分搅拌，混合15min后取出备用。

粒径为63-108μm超高分子量聚乙烯粉末:81-77％；

粒径为43-69μm高密度聚乙烯粉末：8.8-8.4％；

粒径为63-89μm空心玻璃微珠：8.3-7.1％；

粒径为42-53μm导电炭黑：4.9-4.5％。

将混合粉料加入挤出机料斗内。

通过触摸屏启动挤出机各部位升温加热运行系统。

通过触摸屏将挤出机低温拉伸温度及压力；高温拉伸温度及压力；模头温度及压力输入以下参数：151℃±2℃；压力0.26MPa；169℃±2℃；压力0.35MPa；164℃±2℃，压力0.32MPa。

待挤出机各部位温控数显，经15-20min后，达到设定参数后，向低温拉伸工作腔及高温拉伸工作腔内通入压缩氮气。在触摸屏上设定挤出机、减速机速度参数为35转/min，牵引装置减速机减速参数为0.13m/min,并启动挤出机、牵引装置运行。

通过触摸屏启动挤出机机筒上的高速冷却风机运行，通过触摸屏设定滤材定长切割参数1380mm,并启动运行无屑切割机。

开启模具尾部冷却水套腔的循环水冷却系统，使成型的滤材通过并冷却定型。

在触摸屏上设定生产线成品挤拉速度为6.5m/h参数,并启动生产线运行电机。

根据不同的应用需要，将定型切割的滤材上、下两端用配套的PP塑料件与环氧树脂粘合剂密封粘合。

将粘合后的滤材整体浸入盛有50％固含量的PTFE分散液中48s后，放在退火车料架上，并将退火车推入温度升至135℃±2℃后自动切断供电电源的退火固化炉中。

待退火固化炉外数显示炉内温度为室温时将退火车从退火固化炉中拉出，取下滤材放入挂架上进行吸尘清理后，进行性能检测，合格后用聚乙烯塑料薄膜及泡沫板箱进行内外包装入库待发。

挤拉浸氟法优化原料配比制造特性超高分子微孔气液滤材的使用实例：

本产品除在传统的钢铁、水泥、激光切割、燃煤、热电、冶金、化工、汽车等行业用于空气除尘外，现已广泛应用以下各使用技术性能要求极高的高新技术行业：

医药行业：用于抗生素发酵液过滤与洗涤(柔红霉素等)粉末活性炭与脱色过滤(药用葡萄糖液、抗生素、合成药、制剂等液体)、针剂药液、针剂洗瓶水、细结晶体过滤(如利福平细结晶)、口服液(舒心脑、海洋宝等)、中草药提取液(大蒜素等)、工业用水过滤、针剂用空气过滤、药酒过滤。

化学工业：氢氧化铝过滤与洗涤、氧化铝过滤与洗涤、荧光粉过滤与洗涤、碳酸钠过滤、硫酸钡过滤与洗涤、硫化锌过滤与洗涤、立德粉过滤与洗涤、电解法生产双氧水的水质除铁过滤、氨气除油水与灰土的过滤与洗涤、电渗析前水质精密过滤、氢氧化钽与氢氧化铌过滤与洗涤。

化纤与纺织工业：酸浴过滤工、流晴酸钠净化过滤、丝织用水精密过滤。

轻工与食品工业：糖浆过滤、饮料过滤、白酒与葡萄酒过滤、花露水过滤、海带胶精密过滤、植物油精密过滤、矿泉水过滤。

机械与石油工业：电镀液过滤、内燃机清洗液精密过滤，油田洗井水过滤、电子工业领域超纯水制备系统精密过滤等。

废水处理领域：重金属废水(过滤重金属氢氧化物)、含铬(硫、铜、铅、镉、铁、铝等)废水、化工废水、气体除尘废水、酒精废水、其他废水、陶瓷废水、煤矿矿井废水净化与回收。

Claims (3)

1.一种超高分子微孔滤材，其特征在于：

按质量百分比包含：超高分子量聚乙烯粉末:77-81％，高密度聚乙烯粉末：8.4-8.8％，空心玻璃微珠：7.1-8.3％，导电炭黑：4.5-4.9％；

加工方法：

采用低温拉伸产生微孔，高温拉伸扩大微孔的熔体挤出拉伸加工方法，根据混合原料的粒径及挤拉机的温度，压力参数配合控制滤材孔径的大小；

用挤拉浸氟工艺原料配比制造特性超高分子微孔气液滤材的工艺技术参数如下：

挤出机运行速度35转/min；

牵引装置运行速度0.13m/min；

生产Φ340mm，壁厚2.3mm滤筒，生产线成品成型速度为6.5m/h；

低温拉伸温度：151℃±2℃；0.26MPa；

高温拉伸温度：169℃±2℃；0.35MPa；

模头加热温度：164℃±2℃；0.32MPa；

根据聚合物熔体受到挤拉时分子链会发生取向与弛豫及气浮半熔融成型原理，在低温拉伸高温拉伸过程中向熔融体内加入一定压力的氮气，使熔融体内形成均匀分布的微孔结构，孔径为0.1-0.3μm，孔隙率达到38-42％，实现很好的透气性。

2.根据权利要求1所述的一种超高分子微孔滤材，其特征在于：

按质量百分比包含：超高分子量聚乙烯粉末:79.5％，高密度聚乙烯粉末：8.5％，空心玻璃微珠：7.5％，导电炭黑：4.5％。

3.根据权利要求1所述的一种超高分子微孔滤材，其特征在于：

所述超高分子量聚乙烯粉末粒径为63-108μm，高密度聚乙烯粉末粒径为43-69μm，空心玻璃微珠粒径为63-89μm，导电炭黑粒径为42-53μm。