PL232648B1

PL232648B1 - Vacuum table for production of nanocomposite material sheets

Info

Publication number: PL232648B1
Application number: PL420287A
Authority: PL
Inventors: Roman Jędrzejczyk; Damian CHLEBDA; Damian Chlebda; Przemysław JODŁOWSKI; Przemysław Jodłowski
Original assignee: Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki; Univ Jagiellonski
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2019-07-31
Also published as: PL420287A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest stolik podciśnieniowy do formowania arkuszy materiału nanokom-pozytowego opartego na celulozie, immobilizowanego wypełniaczem zeolitowym z systemem jednoczesnego zbierania odcieku, służącego do kontroli stopnia wiązania materiału aktywnego w materiale nanokom pozytowym.The subject of the invention is a vacuum table for forming sheets of cellulose-based nanocomposite material, immobilized with zeolite filler, with a simultaneous leachate collection system, used to control the degree of binding of the active material in the positive nanocomposite material.

Znane są stoliki podciśnieniowe mające kształt prostopadłościenny do formowania arkuszy papierowych posiadających otwory w górnej części stolika, system drenażu służący do odprowadzania odcieków, a także króćce umożliwiające podłączenie zmniejszonego ciśnienia, oparte na metalach i tworzywach sztucznych, służące do formowania arkuszy papierowych.There are known rectangular vacuum tables for forming paper sheets with openings in the upper part of the table, a drainage system for draining the leachate, and vacuum connections based on metals and plastics for forming paper sheets.

Znany jest z amerykańskiego patentu US4359828A pt.: “Vacuum box for use in high speed papermaking” system podciśnieniowy do wytwarzania arkuszy papierowych, w którym to systemie zastosowano tkaninę do odsączania tworzonych arkuszy. Patent ujawnia również obudowę do wytwarzania arkuszy papierowych. W rozwiązaniu tym zastosowany jest układ cylindrów, na których wytwarzane są arkusze papierowe. Z kolei, amerykański patent nr US4753710 pt.: “Production of paper and paper board” ujawnia aparaturę oraz sposób wytwarzania arkuszy papierowych z zawiesiny celulozowej poprzez jej oczyszczenie, wymieszanie i wysuszenie poprzez odwirowanie.Known from the American patent US4359828A entitled: "Vacuum box for use in high speed papermaking" is a vacuum system for the production of paper sheets, in which a fabric is used to drain the sheets formed. The patent also discloses a casing for making paper sheets. This solution uses a system of cylinders on which paper sheets are produced. In turn, the US patent No. US4753710 entitled: "Production of paper and paper board" discloses an apparatus and a method for producing paper sheets from a cellulosic suspension by cleaning, mixing and drying by centrifugation.

Znany jest z amerykańskiego patentu nr US005094658A pt.: “Vacuum side-folder section for envelope blank folding apparatus” podciśnieniowy stolik do formowania kopert z papieru, w którym arkusze papierowe w postaci kopert są przesuwane za pomocą kilku pasków (alternatywnie jednego) po powierzchni stolika podciśnieniowego.It is known from the American patent No. US005094658A entitled: "Vacuum side-folder section for envelope blank folding apparatus" vacuum table for forming envelopes from paper, in which paper sheets in the form of envelopes are moved by several strips (alternatively one) on the surface of the table vacuum pump.

Znany jest z patentu US5695600A układ podciśnieniowy do utrzymywania za pomocą podciśnienia podanego do obudowy zasadniczej materiału na powierzchni stolika. Górna część (przestrzeń robocza) jest wykonana z porowatego materiału w postaci piany metalicznej, dzięki czemu siła wynikająca z zastosowania podciśnienia jest przekazywana do utrzymywanego materiału.Known from the patent US5695600A is a vacuum system for holding the surface of the table by means of a vacuum applied to the main housing of the material. The upper part (working space) is made of a porous material in the form of a metallic foam, thanks to which the force resulting from the application of the vacuum is transferred to the held material.

Znana jest z opisu patentowego US6216848B pt.: “Vacuum table conveying apparatus and associated methods” aparatura do formowania arkuszy, w której zastosowane jest podciśnienie do suszenia oraz odprowadzania odcieku po procesie formowania. Górna część stolika jest perforowana, co umożliwia swobodny przepływ powietrza oraz odciek nadmiaru wody.There is known from the patent description US6216848B entitled: "Vacuum table conveying apparatus and associated methods" a sheet forming apparatus, in which a vacuum is applied to dry and discharge the effluent after the forming process. The upper part of the table is perforated, which allows free air flow and drainage of excess water.

Wadą tych stolików jest niemożność ich aplikacji do formowania arkuszy materiału kompozytowego opartego na celulozie, który to materiał w swojej strukturze będzie posiadał wypełniacz mineralny w postaci zeolitu wymienionego kationami metalu aktywnego (w sensie chemicznego oddziaływania) względem metalu, z którego wytworzony jest stolik i/lub zastosowania systemu do zbierania odcieku, który to odciek stanowić ma podstawę do eksperymentalnego określenia bilansu materiałowego procesu wytwarzania materiału nanokompozytowego i/lub zastosowania prostego, niewymagającego systemu oddzielania arkusza wilgotnego materiału nanokompozytowego od stolika i przenoszenia na powierzchnię, na której materiał ten ma podlegać suszeniu w warunkach sterylnych.The disadvantage of these tables is the inability to apply them to form sheets of a cellulose-based composite material, which material in its structure will have a mineral filler in the form of zeolite exchanged with active metal cations (in terms of chemical interaction) with respect to the metal from which the table is made and / or the use of a leachate collection system, which is to be the basis for the experimental determination of the material balance of the nanocomposite material production process and / or the use of a simple, not requiring system for separating a sheet of moist nanocomposite material from the table and transferring it to the surface where this material is to be dried under the conditions sterile.

Problemem technicznym stawianym przed niniejszym wynalazkiem jest zapewnienie takiego stolika do wytwarzania arkuszy materiałów kompozytowych, który będzie pozwalał na formowanie arkuszy materiału kompozytowego opartego na celulozie, w szczególności posiadającego w s wojej strukturze wypełniacz mineralny w postaci zeolitu wymienionego kationami metalu aktywnego, i jednocześnie będzie pozwalał na określanie bilansu materiałowego, a przy tym będzie zapewniał proste i szybkie oddzielanie wilgotnego materiału nanokompozytowego z układu stolika, w celu przeniesienia go do suszenia w innym miejscu. Pożądane jest również, aby stolik charakteryzował się prostą budową, nie wymagał zastosowania skomplikowanej i specjalistycznej aparatury, a przez to zapewniał korzyści ekonomiczne. Nieoczekiwanie wspomniane problemy techniczne rozwiązał prezentowany wynalazek.The technical problem faced by the present invention is to provide such a table for the production of sheets of composite materials that will allow the formation of sheets of cellulose-based composite material, in particular having in its structure mineral filler in the form of zeolite exchanged with active metal cations, and at the same time will allow the determination of material balance, and at the same time it will ensure simple and quick separation of moist nanocomposite material from the stage system in order to transfer it to drying elsewhere. It is also desirable that the table has a simple structure, does not require the use of complicated and specialized equipment, and thus provides economic benefits. The present invention has unexpectedly solved the above-mentioned technical problems.

Przedmiotem wynalazku jest stolik podciśnieniowy do wytwarzania arkuszy materiałów nanokom-pozytowych zawierający obudowę oraz umieszczoną na niej część wierzchnią, przy czym obudowa zawiera prostopadłościenną ramę, z umieszczoną na niej płytą, w której utworzono szereg otworów przelotowych, przy czym wnętrze obudowy połączone jest za pośrednictwem rury z układem podciśnienia charakteryzujący się tym, że wewnątrz obudowy umieszczono grodź, nachyloną względem powierzchni poziomej, a część wierzchnia jest położona na płycie i zawiera co najmniej dwie ramki, umieszczone jedna nad drugą, przy czym pomiędzy ramkami rozciągnięta jest tkanina hydrofobowa, rozmieszczona nad szeregiem otworów przelotowych. W korzystnej realizacji wynalazku ramki posiadają otwory montażowe umiejscowione co najmniej w narożach, przez które przełożone są śruby z nakrętkami, zapewniające wzajemne, rozłączne połączenie ramek. W kolejnej korzystnej realizacji wynalazku rura przyłączona jest do układu podciśnienia poprzez odbieralnik, zbierający odciek z procesu wytwarzania arkuszy materiałów nanokompozytowych. W przykładowej realizacji wynalazku arkusz materiału kompozytowego oparty jest na celulozie, korzystnie posiada w swojej strukturze wypełniacz mineralny w postaci zeolitu wymienionego kationami metalu aktywnego.The present invention relates to a vacuum table for the production of sheets of nanocomposite materials comprising a housing and a top portion thereon, the housing comprising a rectangular frame with a plate arranged thereon, in which a series of through holes are formed, the interior of the housing being connected via a pipe with a vacuum system characterized in that a bulkhead is placed inside the casing, inclined in relation to the horizontal surface, and the top part is placed on the plate and includes at least two frames placed one above the other, with a hydrophobic fabric stretched between the frames arranged over a series of openings cruising. In a preferred embodiment of the invention, the frames have mounting holes located at least in the corners, through which bolts and nuts are inserted, ensuring mutual, detachable connection of the frames. In a further preferred embodiment of the invention, the pipe is connected to a vacuum system through a receiver collecting the effluent from the process of producing sheets of nanocomposite materials. In an exemplary embodiment of the invention, the sheet of composite material is based on cellulose, preferably has a mineral filler in the form of zeolite in its structure exchanged with active metal cations.

Stolik podciśnieniowy do wytwarzania arkuszy materiałów nanokompozytowych według niniejszego wynalazku zapewnia możliwość wytwarzania arkuszy materiału nanokompozytowego pod zmniejszonym ciśnieniem z jednoczesnym zbieraniem odcieku przeznaczonego do określenia bilansu materiałowego. Jest to szczególnie korzystne przy formowaniu arkuszy materiału kompozytowego opartego na celulozie, który to materiał w swojej strukturze posiada wypełniacz mineralny w postaci zeolitu wymienionego kationami metalu aktywnego (w sensie chemicznego oddziaływania) względem metalu, z którego wytworzony jest stolik. Co więcej, konstrukcja stolika podciśnieniowego według niniejszego wynalazku zapewnia łatwe i szybkie oddzielanie wilgotnego materiału nanokompozytowego od stolika, co umożliwia jego przeniesienie w celu wysuszenia w warunkach sterylnych. Dodatkowo konstrukcja stolika jest relatywnie prosta, przez co zapewnione są korzyści ekonomiczne wspomnianego stolika podciśnieniowego.A vacuum table for producing sheets of nanocomposite materials according to the present invention provides the ability to produce sheets of nanocomposite material under reduced pressure while collecting the effluent for material balance determination. This is particularly advantageous when forming sheets of a cellulose-based composite material, which material in its structure has a mineral filler in the form of zeolite exchanged with active metal cations (in terms of chemical interaction) with respect to the metal from which the table is made. Moreover, the design of the vacuum table according to the present invention allows for easy and quick separation of the moist nanocomposite material from the table, which allows it to be transferred for drying under sterile conditions. In addition, the table structure is relatively simple, so that the economic advantages of said vacuum table are ensured.

Przykładowe realizacje wynalazku zaprezentowano na figurach rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny stolika podciśnieniowego do formowania arkuszy według jednego przykładu realizacji wynalazku, fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny obudowy stolika podciśnieniowego do formowania arkuszy według jednego przykładu realizacji wynalazku, fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny stolika podciśnieniowego do formowania arkuszy z fig. 1, natomiast fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny obudowy stolika podciśnieniowego do formowania arkuszy z fig. 2. P r z y k ł a dExemplary embodiments of the invention are shown in the drawings, in which Fig. 1 shows a perspective view of a vacuum sheet forming table according to one embodiment of the invention, Fig. 2 shows a perspective view of a vacuum sheet forming table housing according to one embodiment of the invention, Fig. 3 shows a sectional view. a cross-sectional view of the sheet-forming vacuum table of FIG. 1, while FIG. 4 is a cross-sectional view of the housing of the vacuum sheet-forming table of FIG. 2.

Stolik podciśnieniowy do wytwarzania arkuszy materiałów nanokompozytowych według jednego przykładu realizacji niniejszego wynalazku został przedstawiony w widokach perspektywicznych na fig. 1 i fig. 2 oraz w przekrojach poprzecznych na fig. 3 i fig. 4. Stolik podciśnieniowy zbudowany jest w ogólności z prostopadłościennej obudowy 1 oraz części wierzchniej stolika podciśnieniowego. Obudowa 1 stolika podciśnieniowego została przedstawiona w widoku perspektywicznym na fig. 2 oraz w przekroju poprzecznym na fig. 4. Należy podkreślić, że dla celów łatwiejszego zobrazowania budowy obudowy 1 przedstawiono ją nie w skali, co nie ma w zamiarze stanowić ograniczenia niniejszego wynalazku. Obudowa 1 zawiera ramę 2, tworzącą krawędzie prostopadłościanu, na której umieszczona jest płyta 3 zaopatrzona w szereg otworów przelotowych 4. Kształt, rozmieszczenie oraz gęstość otworów przelotowych 4 może być dowolna, przy zachowaniu odpowiedniej przepustowości dla cieczy. Wewnątrz ramy 2 tworzy się pusta przestrzeń, w której umieszczona jest grodź 5, w postaci stałej płyty, usytuowana ukośnie w stosunku do podłoża i umożliwiająca swobodne odpływanie cieczy do przestrzeni, z której ciecz jest zasysana. Odprowadzona ciecz jest zasysana za pomocą rury 6, łączącej pustą przestrzeń w ramie 2 z odbieralnikiem 7. Odbieralnik 7 stanowi część układu zadającego zmniejszone ciśnienie do stolika podciśnieniowego. Poprzez odbieralnik 7 zbierany jest odciek po procesie wytwarzania arkusza materiału nanokompozytowego. Część wierzchnia stolika podciśnieniowego, uwidoczniona lepiej w widoku perspektywicznym na fig. 1 oraz w przekroju poprzecznym na fig. 3, zawiera w ogólności dwie ramki 8, umieszczone razem (jedna nad drugą) na obudowie 1, przy czym pomiędzy ramkami 8 rozciągnięta jest tkanina hydrofobowa 9, która służy do odciskania arkuszy materiału nanokompozytowego. Ramki 8 wytworzone są z połączonych ze sobą listew, tworzących strukturę obwodową, w rogach której, utworzone są otwory montażowe. Pomimo przedstawienia w niniejszym przykładzie realizacji czterech otworów montażowych do łączenia ramek 8, nie stanowi to ograniczenia zakresu wynalazku, a każda dowolna liczba otworów montażowych zapewniająca stabilne złączenie ramek 8 będzie w zamiarze wchodziła w jego zakres. Przez otwory montażowe przekładane są śruby z nakrętkami 10, które pozwalają na rozłączne ich łączenie. Strzałka przedstawiona na fig. 1 uwidacznia kierunek działania siły spowodowanej podaniem podciśnienia do układu.A vacuum table for producing sheets of nanocomposite materials according to one embodiment of the present invention is shown in perspective views in Fig. 1 and Fig. 2 and in cross-sectional views in Figs. 3 and Fig. 4. The vacuum table is generally constructed of a rectangular housing 1 and top of the vacuum table. The vacuum table housing 1 is shown in a perspective view in Fig. 2 and a cross-sectional view in Fig. 4. It should be emphasized that for the sake of easier illustration of the structure of the housing 1 it is shown not to scale, which is not intended to limit the present invention. The housing 1 comprises a frame 2, forming the edges of a cuboid, on which a plate 3 provided with a series of through holes 4 is placed. The shape, arrangement and density of the through holes 4 can be any, while maintaining an appropriate liquid throughput. Inside the frame 2, a hollow space is created, in which a bulkhead 5 is placed, in the form of a solid plate, obliquely to the ground and allowing the liquid to flow freely into the space from which the liquid is sucked. The drained liquid is sucked by a pipe 6 connecting the void in the frame 2 with the receptacle 7. The receptacle 7 is part of the system applying reduced pressure to the vacuum table. The collector 7 collects the effluent from the sheet manufacturing process of nanocomposite material. The top part of the vacuum table, more visible in the perspective view in Fig. 1 and in the cross-section in Fig. 3, generally comprises two frames 8 placed together (one above the other) on the housing 1, with a hydrophobic fabric stretched between the frames 8 9, which is used to imprint sheets of nanocomposite material. The frames 8 are made of slats joined together, forming a circumferential structure, in the corners of which mounting holes are formed. Although the present embodiment shows four mounting holes for joining frames 8, this is not a limitation on the scope of the invention, and any number of mounting holes for a stable joining of frames 8 will be intended to fall within its scope. Bolts with nuts 10 are inserted through the mounting holes, which allow them to be connected separately. The arrow shown in Fig. 1 shows the direction of the force caused by the application of vacuum to the system.

Claims

Patent claims

1. A vacuum table for the production of sheets of nanocomposite materials comprising a housing (1) and a top portion (11) arranged thereon, the housing (1) having a rectangular frame (2) with a plate (3) arranged thereon, in which a series of through holes (4), the interior of the housing (1) connected via a pipe (6) with a vacuum system, characterized in that inside the housing (1) a bulkhead (5) inclined in relation to the horizontal surface is provided, and the upper part (11 ) is located on the plate (3) and comprises at least two frames (8) arranged one above the other, with a hydrophobic fabric (9) stretched between the frames (8) arranged over a series of through holes (4).

2. Vacuum table according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the frames (8) have mounting holes located at least in the corners, through which bolts and nuts (10) are inserted, ensuring mutual, detachable connection of the frames (8).

3. Vacuum table according to claim The method of claim 1 or 2, characterized in that the pipe (6) is connected to the vacuum system through a receptacle (7) collecting the effluent from the process of producing sheets of nanocomposite materials.