CZ309870B6 - Forma pro výrobu výrobků ze suspenze - Google Patents
Forma pro výrobu výrobků ze suspenze Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309870B6 CZ309870B6 CZ2023-211A CZ2023211A CZ309870B6 CZ 309870 B6 CZ309870 B6 CZ 309870B6 CZ 2023211 A CZ2023211 A CZ 2023211A CZ 309870 B6 CZ309870 B6 CZ 309870B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- filter layer
- mold
- suspension
- layer
- mold according
- Prior art date
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 11
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 25
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 22
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- JHJNPOSPVGRIAN-SFHVURJKSA-N n-[3-[(1s)-1-[[6-(3,4-dimethoxyphenyl)pyrazin-2-yl]amino]ethyl]phenyl]-5-methylpyridine-3-carboxamide Chemical compound C1=C(OC)C(OC)=CC=C1C1=CN=CC(N[C@@H](C)C=2C=C(NC(=O)C=3C=C(C)C=NC=3)C=CC=2)=N1 JHJNPOSPVGRIAN-SFHVURJKSA-N 0.000 description 7
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 6
- -1 polyactide (PLA) Polymers 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- WOZVHXUHUFLZGK-UHFFFAOYSA-N terephthalic acid dimethyl ester Natural products COC(=O)C1=CC=C(C(=O)OC)C=C1 WOZVHXUHUFLZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
- D21J7/00—Manufacture of hollow articles from fibre suspensions or papier-mâché by deposition of fibres in or on a wire-net mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/0095—Flat filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/01—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with flat filtering elements
- B01D29/012—Making filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
- B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
- B01D29/111—Making filtering elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
- D21J3/00—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Forma pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině obsahuje filtrační vrstvu (1) průchozí pro kapalnou složku suspenze, přičemž tato filtrační vrstva (1) je tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou (2) s propojenými póry (21a, 21b).
Description
Forma pro výrobu výrobků ze suspenze
Oblast techniky
Vynález se týká formy pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině, která obsahuje filtrační vrstvu průchozí pro kapalnou složku suspenze.
Dosavadní stav techniky
Jedním ze způsobů výroby tenkostěnných tvarovaných výrobků je jejich výroba ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině pomocí odsávané porézní formy. Výroba výrobku probíhá tak, že se forma vnějším tvarovacím povrchem své filtrační vrstvy ponoří do suspenze a z protilehlé strany formy se přes filtrační vrstvu odsávacím zařízením ze suspenze odsává kapalná složka suspenze, přičemž se na vnějším tvarovacím povrchu formy postupně zachycuje porézní vrstva pevných částic a/nebo vláken obsažených v suspenzi, například vrstva papírové drti, skleněných vláken, textilních vláken apod., a tím se formuje výrobek. Takto zformovaný výrobek se poté může dále upravovat, např. sušením, lisováním apod. Tímto způsobem se vyrábí zejména tenkostěnné tvarované výrobky, které mohou, ale nemusí, být porézní, jako např. obaly, izolační vrstvy, filtry apod. Filtrační vrstva formy je obvykle tvořena mřížkou, např. kovovým sítem, která je uložená na vnitřní výztuze uspořádané ve vnitřním prostoru formy, která filtrační vrstvu podepírá a chrání ji před nežádoucí deformací. Vnitřní výztuha je opatřena otvory, kterými se odvádí kapalná složka suspenze z filtrační vrstvy přes vnitřní prostor formy do odsávacího otvoru formy a dále ven z formy do odsávacího zařízení.
V současné době jsou formy pro výrobu výrobků ze suspenze obvykle vyrobeny z několika částí, které jsou z navzájem odlišných materiálů, a jsou spojeny spojovacím materiálem. Jejich výroba je tak poměrně zdlouhavá, složitá a vyžaduje množství různorodých dílů, materiálů a technologických postupů. Nevýhodou takových forem je také jejich obtížná recyklovatelnost. Filtrační vrstva forem je typicky zhotovena z kovového síta, které se při výrobě formy prostorovým tvarováním přizpůsobuje tvaru tvarové vložky formy, což vyžaduje vysoký podíl ruční práce a značnou manuální zručnost. Další nevýhodou je současně i to, že vnitřní výztuha formy je, kvůli vysoké pracnosti její výroby, opatřena poměrně velkými otvory pro odvod kapalné složky suspenze, které jsou uspořádány v poměrně velikých rozestupech. Kvůli tomu dochází během odsávání kapalné složky suspenze z filtrační vrstvy k nerovnoměrné distribuci tlaku a nerovnoměrnému tlakovému spádu, což může vést k nežádoucímu nerovnoměrnému ukládání pevných částic a/nebo vláken suspenze na vnějším tvarovacím povrchu filtrační vrstvy a tím k vytváření výrobku s nerovnoměrnou tloušťkou. Nevýhodou je také obtížná opravitelnost a zdlouhavý výrobní proces, který prodlužuje dodávku koncových výrobků zákazníkovi.
Výše uvedené nevýhody částečně odstraňuje forma známá z dokumentu US 2022018071 A1, která obsahuje filtrační vrstvu obsahující soustavu malých děr, pod kterou je umístěna výztužná vrstva s otvory. Děrovaná filtrační vrstva a výztužná vrstva jsou přitom uspořádány ve vzájemném odstupu vymezeném distančními výstupky, v důsledku čehož jsou mezi nimi ve vnitřním prostoru formy vytvořené příčné kanálky pro redistribuci tlaku kapalné složky suspenze odsávané přes filtrační vrstvu. Nevýhodou takové konstrukce formy je obecně nižší porozita a tedy vyšší tlaková ztráta samotné filtrační vrstvy. To přináší vyšší energetické nároky na zdroj podtlaku, nebo prodlužuje dobu nasávání. Pro dosažení žádoucí porozity děrovaného vnějšího tvarovacího povrchu je možné takovou filtrační vrstvu opatřit dírami většího průměru, což však vede k hrubší struktuře povrchu vyráběného výrobku a komplikuje výrobu formy. Navíc, z důvodu dostatečné pevnosti formy, musí být mezi většími dírami větší rozestupy, což snižuje porozitu filtrační vrstvy.
- 1 CZ 309870 B6
Z dokumentu US 2981330 A je dále známá forma pro výrobu plata na vajíčka z papíroviny, která obsahuje porézní filtrační vrstvu vytvořenou z porézní všesměrově otevřené struktury tvořené vrstvou kulových částic (např. zrn písku) navzájem spojených pryskyřicí. Nevýhodou takové formy je, že její porézní filtrační vrstva je tvořená náhodnou, nepravidelnou porézní strukturou nahodile uspořádaných různě velikých částic, takže je velmi obtížné dosáhnout zvolené porozity filtrační vrstvy v celém jejím objemu, případně různé porozity v různých jejích částech. Další nevýhodou je složitá výroba a obtížná recyklovatelnost formy, která obsahuje různorodé materiály (kov, sklo, písek, pryskyřici apod.). Ještě další nevýhodou je také to, že se porézní filtrační vrstva odlévá a vytvrzuje v předem připraveném modelu, jehož výroba je poměrně drahá a zdlouhavá, a který má omezenou životnost.
Cílem vynálezu je navrhnout formu pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině, která by eliminovala nebo alespoň zmírnila nevýhody stavu techniky.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky řeší vynález forma pro výrobu výrobků ze suspenze podle vynálezu, jejíž filtrační vrstva je tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou s propojenými póry. Taková forma je rychle, snadno a ekonomicky vyrobitelná, např. technologií 3D tisku, přičemž póry její filtrační vrstvy z principu propojují opačné povrchy filtrační vrstvy v celém jejím objemu, bez ohledu na prostorové tvarování těchto částí a jejich vzájemnou orientaci.
Filtrační vrstva formy je s výhodou tvořená gyroidní strukturou s propojenými zakřivenými póry. Výhodou této struktury je zejména to, že její zakřivené póry propojují opačné povrchy filtrační vrstvy v celém objemu této vrstvy, bez ohledu na jejich prostorové tvarování a jejich vzájemnou orientaci, přičemž porozita všech zvolených částí povrchů může být stejná a může být jednoduše uzpůsobena požadované porozitě a/nebo hrubosti povrchu a/nebo tloušťce vrstvy formovaného výrobku. To je výhodné zejména pro formy, jejichž vnější tvarovací povrch je vypouklý a/nebo dutý a/nebo obsahuje plochy, které spolu navzájem svírají ostrý úhel.
Filtrační vrstva má s výhodou v celém svém objemu konstantní porozitu. Tím se dosáhne jak snadné výroby filtrační vrstvy, tak i rovnoměrné prostupnosti této vrstvy pro kapalnou složku suspenze.
Filtrační vrstva má s výhodou alespoň ve dvou svých částech navzájem odlišnou tloušťku pro dosažení požadovaného tlakového spádu kapalné složky suspenze a tím dosažení požadované tloušťky vrstvy pevných částic a/nebo vláken usazujících se na různých částech vnějšího tvarovacího povrchu formy.
Výše popsaná forma má s výhodou tvar pláště rotačního tělesa, např. válce.
Všechny konvexní i konkávní povrchy filtrační vrstvy formy podle vynálezu jsou navzájem fluidně propojené póry, přičemž jejich porozita může být zvolena jako konstantní nebo jako navzájem odlišná, podle zvoleného typu všesměrově otevřené porézní struktury a podle zvolené porozity různých částí všesměrově otevřené porézní struktury.
Dle potřeby je forma podle vynálezu prostorově tvarovaná, například je na svém vnějším tvarovacím povrchu opatřena alespoň jedním výstupkem a/nebo alespoň jednou prohlubní, alespoň jednou stupňovitou částí apod. Různé části vnějšího tvarovacího povrchu filtrační vrstvy formy mají volitelně stejnou nebo odlišnou porozitu, podle typu zvolené pravidelné všesměrově otevřené porézní struktury a podle zvolené porozity různých částí všesměrově otevřené porézní struktury.
- 2 CZ 309870 B6
Filtrační vrstva formy je v případě potřeby uložená na výztužné vrstvě, která je průchozí pro kapalnou složku suspenze. Výztužná vrstva může, ale nemusí, být uspořádána pod celou filtrační vrstvou pro její celé/částečné podepření, podle potřeby, tvaru formy, velikosti tlaku, kterým suspenze působí na filtrační vrstvu apod.
Výztužná vrstva průchozí pro kapalinu suspenze je s výhodou tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou s propojenými póry, která poskytuje pevnou podpěru filtrační vrstvy, umožňuje rovnoměrný prostup kapalné složky suspenze přes vyztužený vnitřní prostor a je snadno vyrobitelná, např. 3D FDM (Fused Deposition Modeling) tiskem.
Ve výhodné variantě provedení pro vysoce účinné vyrovnávání tlaku a průtoku kapaliny odváděné z filtrační vrstvy přes vnitřní prostor formy, je výztužná vrstva tvořená gyroidní strukturou s propojenými zakřivenými póry. Porozita a/nebo průměr pórů výztužné vrstvy je přitom s výhodou vyšší než u filtrační vrstvy.
Objasnění výkresů
Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schematicky znázorněný perspektivní pohled na příkladnou variantu formy podle vynálezu, na obr. 1a je schematicky znázorněný podélný průřez A-A formou z obr. 1, a na obr. 1b je schematicky znázorněný příčný průřez B-B touto formou. Na obr. 2 je schematicky znázorněný podélný průřez variantou formy podle vynálezu s filtrační vrstvou tvořenou gyroidní strukturou, a na obr. 2a je schematicky znázorněný příčný průřez B‘B‘ touto formou. Na obr. 3 je schematicky znázorněný perspektivní pohled na další variantu formy podle vynálezu, a na obr. 3a je schematicky znázorněný příčný průřez C-C touto formou. Na obr. 4 je schematicky znázorněný perspektivní pohled na další příkladnou variantu formy podle vynálezu, na obr. 4a je schematicky znázorněný příčný průřez D-D touto formou a na obr. 4b je schematicky znázorněný příčný průřez D-D variantou formy dle obr. 4 v uskutečnění s výztužnou vrstvou tvořenou gyroidní strukturou. Na obr. 5 je pak schematicky znázorněný perspektivní pohled na gyroidní strukturu s propojenými zakřivenými póry, na obr. 5b je schematicky znázorněný detail gyroidní struktury, a na obr. 6 je schematicky znázorněný perspektivní pohled na pravoúhlou strukturu s propojenými přímými póry.
Příklady uskutečnění vynálezu
Forma pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině podle vynálezu obsahuje filtrační vrstvu 1, která je průchozí pro kapalnou složku suspenze, a která je tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou 2 s propojenými póry 21a, 21b (obr. 5, 5a a 6) a jejíž vnější tvarovací povrch 11 je určen po zachycování pevných částic a/nebo vláken suspenze do vrstvy 5 a formování výrobku.
Pravidelná všesměrově otevřená porézní struktura 2 s propojenými póry 21a, 21b je s výhodou tvořená například strukturou tvořenou množstvím jednotek s trojitým povrchem, které se periodicky opakují. Příkladem takové struktury je např. gyroidní struktura 2a (obr. 5) s propojenými zakřivenými póry 21a, která je tvořená periodickým opakováním gyroidních jednotek (obr. 5a). Dalším příkladem je dále, např. neznázorněná lidinoidní struktura s propojenými zakřivenými póry 21a, struktura se Schwarzovým minimálním povrchem s propojenými póry 21a, 21b apod., případně pravoúhlá struktura 2b s propojenými přímými póry 21b (viz obr. 6) nebo neznázorněná „zig-zag“ struktura s propojenými vlnovkovými póry apod. Póry 21a, 21b u všech těchto struktur díky svému provedení propojují v celé ploše opačné povrchy útvarů vytvořených z těchto struktur, bez ohledu na jejich prostorové tvarování, jejich vzájemnou orientaci a orientaci jejich různých částí. To je výhodné zejména ve variantách formy podle vynálezu, které obsahují na vnějším tvarovacím povrchu filtrační vrstvy 1 vypouklé plochy (viz obr. 1, 1a, 1b, 2, 2a, 3, a 3a) nebo plochy, které spolu navzájem svírají úhel α až do velikosti
- 3 CZ 309870 B6
135 ° (viz obr. 3a, 4a a 4b), neboť není potřeba pro dosažení žádoucí porozity měnit orientaci pórů 21a, 21b filtrační vrstvy 1 jejím ohýbáním, její výrobou z více částí s různě orientovanými póry apod. Zejména ve variantě, kdy je filtrační vrstva 1 tvořená gyroidní strukturou 2a je porozita celého vnějšího tvarovacího povrchu 11 filtrační vrstvy 1 ve všech jeho částech stejná, bez ohledu na jeho prostorové tvarování a vzájemnou orientaci jeho různých částí a protilehlé povrchy filtrační vrstvy 1 jsou plně fluidně propojené. (viz obr. 4b).
Filtrační vrstva 1 tvořená gyroidní strukturou 2a má výhodný velký poměr objemu zakřivených pórů 21a vzhledem k objemu výplně, a tím relativně velkou průtočnost, což umožňuje využít pro filtrační vrstvu 1 formy gyroidní strukturu s malým průměrem pórů (řádově v desetinách až jednotkách milimetru), pro zachytávání menších pevných částic ze suspenze pro dosažení hladšího a případně i složitěji tvarovaného povrchu výrobku.
Celá filtrační vrstva 1 tvořená gyroidní strukturou 2a je s výhodou vyrobena jako jeden kus technologií 3D FDM (Fused Deposition Modelling). Výhodou gyroidní struktury 2a je, že k výrobě z ní vytvořené filtrační vrstvy 1 je třeba méně materiálu, než k vytvoření filtrační vrstvy 1 tvořené jinými typy všesměrově otevřených porézních pravidelných struktur 2.
Další výhodou takové filtrační vrstvy 1 je její snadná výroba, přičemž pro dosažení zvoleného tlakového spádu odsávané kapalné složky suspenze, a tím dosažení zvolené tloušťky výrobku na vnějším tvarovacím povrchu 11, postačuje pouze uzpůsobit tloušťku filtrační vrstvy 1 (obr. 2 a 4a).
V případě potřeby může být filtrační vrstva 1 vytvořena tak, že se její porozita směrem od vnějšího tvarovacího povrchu 11 dovnitř formy zvětšuje, což umožňuje dosažení zvoleného tlakového spádu odsávané kapalné složky suspenze, při zachování výhodné tloušťky, a tím i pevnosti, filtrační vrstvy 1 a/nebo zachování výhodné velikosti pórů 21a, 21b pro dosažení hladšího a případně i složitěji tvarovaného povrchu výrobku.
Pro vytvoření výrobku požadovaného tvaru je filtrační vrstva 1, případně její vnější tvarovací povrch 11, vhodně tvarovaná. Například má tvar pláště rotačního tělesa, např. válce (obr. 1, 2 a 3), nebo je tvořená prostorově tvarovanou deskou, přičemž na svém vnějším tvarovacím povrchu 11 obsahuje požadované tvarování - např. dle potřeby soustavu výstupků 111 a/nebo prohlubní 112 (obr. 4) apod.
Vhodná tloušťka filtrační vrstvy 1 je 1 mm až 20 mm, výhodněji pak 1 mm až 9 mm, přičemž filtrační vrstva 1 může mít v různých svých částech různou tloušťku, a to např. pro dosažení potřebného tlakového spádu/průtoku kapaliny, a tím pro zachycení vrstvy 5 pevného materiálu požadované tloušťky.
Například, forma s filtrační vrstvou 1 tvořenou prostorově tvarovanou deskou (obr. 4, 4a, 4b) funguje tak, že pevné částice ze suspenze se při nasávání ukládají na povrchu filtrační vrstvy 1, zatímco kapalná složka suspenze proudí směrem S od filtrační vrstvy 1 (viz obr. 4a), vnitřním prostorem 3 formy, do odsávacího otvoru/otvorů 41. Pokud má taková forma filtrační vrstvu 1 konstantní tloušťky, průtok kapaliny odsávané z filtrační vrstvy 1 je ve všech místech podél filtrační vrstvy 1 v podstatě stejný, a proto se na vnějším tvarovacím povrchu 11 zachytává vrstva 5 pevného materiálu konstantní tloušťky. Pro dosažení navzájem odlišných tlouštěk vrstvy 5 pevného materiálu v různých částech výrobku, je forma s filtrační vrstvou 1 tvořenou prostorově tvarovanou deskou, znázorněná ve variantě na obr. 4a, příkladně opatřena filtrační vrstvou 1, která má v alespoň dvou svých částech navzájem odlišnou tloušťku. Průtok kapaliny přes část filtrační vrstvy 1 s větší tloušťkou je, kvůli větší tlakové ztrátě, menší než průtok přes část filtrační vrstvy 1 s menší tloušťkou, čímž se dosáhne odlišného množství pevného materiálu suspenze, které se zachytí na různých částech vnějšího tvarovacího povrchu 11 filtrační vrstvy 1, a tím i odlišné tloušťky finálního výrobku v různých místech.
- 4 CZ 309870 B6
Například, forma s filtrační vrstvou 1 ve tvaru pláště rotačního tělesa, například válce (obr. 1, 2 a 3), funguje tak, že pevné částice ze suspenze se při nasávání ukládají na povrchu filtrační vrstvy 1, zatímco kapalná složka suspenze proudí směrem S podél filtrační vrstvy 1 (viz . 2), do odsávacího otvoru/otvorů 41. Pokud je taková forma opatřena filtrační vrstvou 1 konstantní tloušťky, tlak ve vnitřním prostoru 3 formy, podél filtrační vrstvy 1, směrem k odsávacímu otvoru 41 klesá, čímž se zvětšuje tlakový spád/průtok kapaliny přes filtrační vrstvu 1 v místě/místech situovaných v blízkosti odsávacího otvoru 41; v místě/místech vzdálenějším/vzdálenějších od odsávacího otvoru 41 se přitom zmenšuje. Tím se zmenšuje také rychlost zachytávání pevných části suspenze na vnějším tvarovacím povrchu 11 v místě/místech vzdálenějším/vzdálenějších od odsávacího otvoru 41, což může vést k tvorbě vrstvy zachyceného pevného materiálu s nežádoucí nerovnoměrnou tloušťkou. Pro dosažení konstantní tloušťky vrstvy 5 pevného materiálu v různých částech výrobku, je forma znázorněná ve variantě na obr. 2 příkladně opatřena filtrační vrstvou 1, jejíž tloušťka se směrem k odsávacímu otvoru 41 zvětšuje. Díky větší tlakové ztrátě filtrační vrstvy 1 v místě s větší tloušťkou se dosáhne konstantního tlakového spádu podél celé délky filtrační vrstvy 1, takže se po celé délce formy, na vnějším tvarovacím povrchu 11 filtrační vrstvy 1 zachytí vrstva 5 pevného materiálu konstantní tloušťky (obr. 2). Takové provedení filtrační vrstvy 1 je výhodné zejména pro formy pro výrobu podlouhlých, zejména porézních, výrobků ve tvaru pláště rotačního tělesa, např. válcových filtrů, kuželových filtrů apod.
Forma pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině s filtrační vrstvou 1 tvořenou pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou 2 s propojenými póry 21a, 21b s výhodou obsahuje alespoň jeden připojovací prvek 4 s alespoň jedním odsávacím otvorem 41 (obr. 1, 1a, 2, 3, 4a a 4b), pro fluidní připojení neznázorněného odsávacího zařízení. Mezi filtrační vrstvou 1 a připojovacím prvkem 4 je vytvořen vnitřní prostor 3 formy pro usměrnění kapalné složky suspenze odsávané z různých míst filtrační vrstvy 1 do odsávacího otvoru/otvorů 41.
Forma pro tvarování výrobků je s výhodou, např. ve variantách provedení znázorněných na obr. 3 a, 4a a 4b, ve svém vnitřním prostoru 3 opatřena vnitřní výztuhou 31 vyztužující porézní filtrační vrstvu 1 proti jejímu zborcení působením tlaku, který na ni působí při odsávání kapalné složky suspenze. Taková vnitřní výztuha 31 je prostupná pro kapalnou složku suspenze a je tvořená, např. příčkami (obr. 4a), trubkami, deskami, perforovanými deskami, výztužnou vrstvou 311 průchozí pro kapalinu suspenze (obr. 3a a 4b) apod. Ve výhodné variantě provedení znázorněné na obr. 4b, je výztužná vrstva 311 průchozí pro kapalnou složku suspenze tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou 2 s propojenými póry 21a, 21b, s výhodou gyroidní strukturou 2a s propojenými zakřivenými póry 21a. Porozita výztužné vrstvy 311 tvořené gyroidní strukturou 2a je výhodně větší, než je porozita filtrační vrstvy 1, takže kapalina ze suspenze přes výztužnou vrstvu 311 proudí rovnoměrně a s malou tlakovou ztrátou, přičemž dochází k redistribuci a homogenizaci tlaku kapaliny v blízkosti porézní filtrační vrstvy 1. Tím se ve filtrační vrstvě 1 dosáhne tlakového spádu kapaliny, který se svojí velikostí blíží tlakovému spádu ve filtrační vrstvě 1 formy s prázdným vnitřním prostorem 3. Přitom je taková výztužná vrstva 311 dostatečně pevná pro vyztužení filtrační vrstvy 1 i u velkých forem. Výztužná vrstva 311 tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou 2 je snadno a ekonomicky vyrobitelná v jednom kroku z jednoho kusu.
Výztužná vrstva tvořená všesměrově otevřenou porézní pravidelnou strukturou 2 s propojenými póry 21a, 21b s výhodou vyplňuje celý vnitřní prostor 3 formy - viz obr. 3a a 4b.
Vnitřní výztuha 31 a připojovací prvek 4 jsou s výhodou zhotoveny z jednoho kusu. Filtrační vrstva 1 je k vnitřní výztuze 31 a/nebo k připojovacímu prvku 4 s výhodou připojena odnímatelně, pro usnadnění výměny filtrační vrstvy 1, např. při jejím poškození.
- 5 CZ 309870 B6
V jiném uskutečnění jsou porézní filtrační vrstva 1, vnitřní výztuha 31 (pokud je jí forma opatřena) a připojovací prvek 4 příkladně zhotoveny z jednoho kusu materiálu. Taková forma je snadno a ekonomicky zhotovitelná, je kompaktní a dobře těsní.
Zejména u menších forem ve tvaru pláště rotačního tělesa (viz obr. 1a, 1b, 2 a 2a) může být vnitřní výztuha 31 vynechána a taková forma obsahuje prázdný vnitřní prostor 3. Taková forma je díky svému tvaru dostatečně odolná proti působení tlaku, který na ní působí při odsávání kapalné složky suspenze.
Filtrační vrstva 1 a/nebo vnitřní výztuha 31 a/nebo připojovací prvek 4, případně celá forma pro tvarování výrobků ze suspenze, se ve všech výše popsaných uskutečněních s výhodou zhotoví aditivní technologií 3D FDM (Fused Deposition Modeling) tisku z jednoho nebo více kusů. Vhodným matriálem pro výrobu formy je zejména akrylonitril butadien styren (ABS), polykarbonát (PC), polyaktid (PLA), polyethylen (PE), polyethylen s vysokou hustotou (HDPE), polyethylentereftalát-1,4-cyklohexylendimethylentereftalát (PETG), polyethylentereftalát (PET), polypropylensulfon (PPSU), houževnatý polystyren (HiPS, HPS, PSH), termoplastický elastomer (TPE), nylon apod., podle potřeby, velikosti formy, tvaru formy, podle toho, jestli jde o formu jednodílnou nebo skládanou z více dílů, a podle toho, jestli forma obsahuje nebo neobsahuje vnitřní výztuhu 31.
Pravidelná všesměrově otevřená porézní struktura 2 filtrační vrstvy 1, se příkladně vyrobí jako všesměrově otevřená porézní výplň s porozitou 10 % až 70 %, výhodněji 10 % až 60 %, ještě výhodněji jako všesměrově otevřená porézní gyroidní výplň s porozitou 10 % až 30 %.
Pravidelná všesměrově otevřená porézní struktura 2 výztužné vrstvy 311 se příkladně vyrobí jako všesměrově otevřená porézní výplň s porozitou 50 % až 95 %, výhodněji 60 % až 95 %, ještě výhodněji jako všesměrově otevřená porézní gyroidní výplň s porozitou 70 % až 90 %.
Pokud zařízení pro výrobu porézní struktury 2 není opatřeno prostředky pro nastavení porozity tisknuté výplně, zvolí se porozita výplně jako doplněk hustoty výplně do 100 %, např. pro požadovanou porozitu 60 % se na 3D FDM tiskárně zvolí hodnota výplně 40 %, pro požadovanou porozitu 20 % se zvolí hodnota výplně 80 % apod.
Připojovací prvek 4 se příkladně vyrobí jako neporézní prvek.
Claims (10)
1. Forma pro výrobu výrobků ze suspenze pevných částic a/nebo vláken v kapalině, která obsahuje filtrační vrstvu (1) průchozí pro kapalnou složku suspenze, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) je tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou (2) s propojenými póry (21a, 21b).
2. Forma podle nároku 1, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) je tvořená gyroidní strukturou (2a) s propojenými zakřivenými póry (21a).
3. Forma podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) má v celém svém objemu konstantní porozitu.
4. Forma podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) má v alespoň dvou svých částech navzájem odlišnou tloušťku.
5. Forma podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že má tvar pláště rotačního tělesa.
6. Forma podle nároku 5, vyznačující se tím, že má tvar pláště válce.
7. Forma podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) je prostorově tvarovaná.
8. Forma podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že filtrační vrstva (1) je uložená na výztužné vrstvě (311) průchozí pro kapalinu suspenze.
9. Forma podle nároku 8, vyznačující se tím, že výztužná vrstva (311) je tvořená pravidelnou všesměrově otevřenou porézní strukturou (2) s propojenými póry (21a, 21b).
10. Forma podle nároku 8, vyznačující se tím, že výztužná vrstva (1) je tvořená gyroidní strukturou (2a) s propojenými zakřivenými póry (21a).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-211A CZ309870B6 (cs) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | Forma pro výrobu výrobků ze suspenze |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2023-211A CZ309870B6 (cs) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | Forma pro výrobu výrobků ze suspenze |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2023211A3 CZ2023211A3 (cs) | 2023-12-27 |
| CZ309870B6 true CZ309870B6 (cs) | 2023-12-27 |
Family
ID=89321395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2023-211A CZ309870B6 (cs) | 2023-05-25 | 2023-05-25 | Forma pro výrobu výrobků ze suspenze |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309870B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220049432A1 (en) * | 2019-01-03 | 2022-02-17 | Celwise Ab | Tool and method for producing a 3d molded pulp product |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5547544A (en) * | 1992-03-06 | 1996-08-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of molding shaped pulp articles from fiber pulp |
| US20180369785A1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-27 | University Of Canterbury | Separation Medium |
| WO2022072555A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | Zume, Inc. | Porous molds for molded fiber part manufacturing and method for additive manufacturing of same |
-
2023
- 2023-05-25 CZ CZ2023-211A patent/CZ309870B6/cs unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5547544A (en) * | 1992-03-06 | 1996-08-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of molding shaped pulp articles from fiber pulp |
| US20180369785A1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-12-27 | University Of Canterbury | Separation Medium |
| WO2022072555A1 (en) * | 2020-09-29 | 2022-04-07 | Zume, Inc. | Porous molds for molded fiber part manufacturing and method for additive manufacturing of same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220049432A1 (en) * | 2019-01-03 | 2022-02-17 | Celwise Ab | Tool and method for producing a 3d molded pulp product |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2023211A3 (cs) | 2023-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ309870B6 (cs) | Forma pro výrobu výrobků ze suspenze | |
| US10954169B2 (en) | Process for manufacturing a ceramic composite material part by pressurized injection of a loaded slurry into a porous mould | |
| JP4874261B2 (ja) | 半透過性膜による真空注入 | |
| DK2160286T4 (en) | Process for using a moldable core block for a resin impregnation process, a method for preparing a composite structure and a composite structure thus obtained | |
| AU2010236084B2 (en) | Method and apparatus for producing fibre composite mouldings by means of vacuum infusion | |
| CN1104531C (zh) | 纸浆模制品的制造方法及制造装置 | |
| WO1999042661A1 (fr) | Procede de fabrication de produits formes par moulage de pulpe agglomeree | |
| US7762307B2 (en) | Sand-introducing device using air, and method and apparatus for producing a mold | |
| US20230364831A1 (en) | Porous mold for molded fiber part manufacturing and method for additive manufacturing of same | |
| EP2198088A2 (en) | Moulding of articles | |
| GB2456502A (en) | A permeable shaping tool, a method of shaping and of handling an article | |
| JP3173706B2 (ja) | パルプモ−ルド成形用型 | |
| CN114438830B (zh) | 用于制造模制纤维产品的模具 | |
| CZ37159U1 (cs) | Porézní filtrační forma | |
| KR102224908B1 (ko) | 막힘 방지형 몰드 및 이의 생산 공정 | |
| JP6016744B2 (ja) | 鋳型の製造装置 | |
| CN114080311B (zh) | 通过将填充浆料注射到纤维织构中而由复合材料制造部件的方法 | |
| CN113242846B (zh) | 具有合规性控制的由复合材料制造零件的方法 | |
| US4784813A (en) | Process for producing a filter with multiple folds | |
| JP2011208289A (ja) | パルプモールド成形品とその製造方法 | |
| JP4670021B2 (ja) | 立体紙の製造方法及びその製法を利用した立体紙 | |
| WO2024096854A1 (en) | Pressure members | |
| JP2024506964A (ja) | 金型および製品の成形方法 | |
| US20240200277A1 (en) | Method for producing molding and/or drying modules for the production of containers comprising fibers, method and device for producing a container comprising fibers using a molding and/or drying module | |
| KR20180001805A (ko) | 레진 몰드 |