PL95618B1 - Sposob wytwarzania elektrofiltrow wloknistych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania elektrofiltrów wlóknistych zwlaszcza filtrów, których material wlóknisty sklada sie z substancji niepolarnej o duzym ciezarze czasteczkowym.Znane sposoby wytwarzania elektrofiltrów wykazuja, ze nanoszenie ladunków na material wlóknisty w polu elektrycznym, dla uzyskania elektrofiltru wlóknistego jest trudne z uwagi na przebicia elektryczne mogace nastepowac przez material. Pokrywanie elektrod, miedzy którymi wytwarzane jest duze pole elektryczne, materialem pólprzewodnikowym, umozliwia nanoszenie wysokich ladunków na material wlóknisty. Niemniej jednak nanoszenie ladunków w tych warunkach wymaga duzo czasu, co jest powazna wada tych sposobów.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu umozliwiajacego szybkie wytwarzanie elektrofiltrów wlóknistych o wysokich ladunkach elektrycznych.Cel wynalazku osiagnieto przez to, ze podaje sie w sposób ciagly folie materialu wlóknistego niepolarnego o duzym ciezarze czasteczkowym, rozciaga folie, laduje jednoimiennie rozciagnieta folie za pomoca elementów uIotowyeh rozwarstwia rozciagnieta naladowana elektrycznie folie, odbiera rozwlókniona folie i obrabia do postaci filtru wymaganego ksztaltu. Poniewaz niebezpieczenstwo przebicia ladowanych, zwartych materialów jest duzo mniejsze niz luznych wlóknistych materialów, znany sposób ladowania dziala szybciej i duzo efektywniej, gdy obejmuje elementy ulotowe.W,sposobie wedlug wynalazku folia jest ladowana elektrycznie dwustronnie za pomoca zestawu elementów ulotowych, które nanosza na obie strony folii równe ladunki, ale o przeciwnych potencjalach. W konsekwencji, przy tym samym napieciu ulotowym, folia jest ladowana elektrycznie prawie dwukrotnie do takiej samej wielkosci ladowania jak przy jednostronnym ladowaniu. Ladowanie za pomoca elementów ulotowych powoduje, ze folia moze byc podawana w sposób ciagly i rozciagana do wlasciwego stanu. Folia moze byc rozwarstwiana za pomoca kazdego sposobu.W sposobie wedlug wynalazku, do rozwarstwiania folii, stosowany jest walek igielkowym z metalowymi iglami, obracany w kierunku przeciwnym do ruchu folii, nie powodujacy strat ladunków elektrycznych.2 95 618 Najkorzystniej jest, gdy rozwlókniona folia zawijana jest na walek i nastepnie przerabiana na filtr wlóknisty * dowolnej grubosci i ksztaltu, przez jednoczesne zdejmowanie jednej lub wiecej warstw z walka.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urzadzenia dla wytworzenia rozciagnietej i naladowanej folii, fig. 2 —fragment urzadzenia sluzacego do rozciagania folii, w którym zastosowano dwustronne nanoszenie ladunków na folie, fig. 3 — inne rozwiazanie urzadzenia umozliwiajacego ladowanie folii prawie do podwójnej wartosci, fig. 4 — przyklad ustawienia elektrod dla nanoszenia ladunków na folie w powiekszonej skali.Na fig. 1 pokazana jest rozczepialna folia 1 rozwijana z krazka, na którym jest nawinieta lub bezposrednio z wytlaczarki zgodnie z kierunkiem strzalki A. Folia 1 podawana jest miedzy walki 3 i 4 i nastepnie do urzadzenia rozciagajacego. W ukladzie tym ladunek jest nanoszony na folie 1 z góry. Urzadzenie rozciagajace zawiera nieruchome walki 5 i 6, blok 8 podgrzewany przez podgrzewacz 15, dwa walki 9 i 10, wygieta plyte 12 podgrzewana przez podgrzewacz 16 i dwa walki 13 i 14.Urzadzenie rozciagajace, obejmujace wymienione elementy ujawnione jest w holenderskim opisie patentowym nr 7113047. W urzadzeniu stosowanym w sposobie wedlug wynalazku proces rozciagania przebiega dwustopniowo i dlatego korzystnie jest stosowac do rozwlókniania folie, które sa trudno rozciagalne. Podczas pierwszego stopnia rozciagania majacego miejsce miedzy walkiem 6 i walkami 9 i 10, folia przeciagana jest nad krawedzia 1 bloku 8, tak ze przyrost dlugosci wynosi w przyblizeniu jak 1 :4 i odbywa sie kosztem grubosci ifszerokosci folii.Podczas drugiego stopnia rozciagania, który ma miejsce miedzy walkami 9 i 10 i walkami 13 i 14 folia 1 przeciagana jest nad wygieta plyta 12 tak, ze nastepuje dalszy przyrost dlugosci, w przyblizeniu w stosunku jak 1 :1,5. Temperatura bloku 8 w znacznej mierze zalezy od predkosci przesuwania folii.Folia 1 nie dotyka plaszczyzny bloku 8 lezacej z przedniej strony krawedzi 7, co zapobiega przedwczesnemu i zbyt wysokiemu nagrzewaniu folii 1.Polozenie plaszczyzny 11 bloku 8 lezacej za krawedzia 7 jest tez bardzo istotne, poniewaz okresla predkosc z jaka folia 1 schodzi z krawedzi 7.Plyta 12 podgrzewana jest do temperatury nieco nizszej od temperatury topnienia materialu folii.Poniewaz folia 1, znaczna czescia spoczywa na powierzchni wygietej, ma w tym miejscu najwyzsza temperature.Schematycznie okresla to potrójny plomien 16 w plycie 12, w przeciwienstwie do pojedynczego plomienia w bloku 8.Urzadzenie ladujace 18 zawiera pewna ilosc cienkich pretów wolframowych, usytuowanych w poprzek uziemionej wygietej plyty 12 i polaczonych z ujemna koncówka zródla pradu, nanoszac ujemne ladunki na górna powierzchnie folii 1 za pomoca ukladu ulotowego.Proces nanoszenia ladunków przebiega najkorzystniej w miejscu, gdzie temperatura folii 1 na plycie 12 jest najwyzsza.Korzystnie jest,jesli urzadzenie ladujace 18 usytuowane jest blizej poczatku plyty 12. W tym przypadku folia 1 bedzie czesciowo rozladowywana nad dalsza czescia podgrzewanej plyty 12. Oznacza to, ze ladunki, które zostaly naniesione w najmniej stabilny sposób beda podlegaly ulotowi. W ten sposób naelektryzowana folia jest starzona termicznie, w rezultacie czego pozostaja tylko te ladunki, które zostaly osadzone bardziej stabilnie. Maja one wiec wysoka trwalosc w temperaturze otoczenia.Ponadto, wzrasta równiez odpornosc powstalego ladunku na wilgoc.Urzadzenie zawiera ponadto walek 29 sluzacy do rozwarstwiania folii 1.Folia 1 rozwarstwiana jest do postaci wlókna 21 przez prowadzenie jej poprzez nieruchomy walek 20 wzdluz walka 29, którego predkosc obwodowa jest wieksza od predkosci przesuwanej folii 1. Rozwarstwienie folii 1 przebiega glównie w kierunku podluznym.W ten sposób wlókno 21 rozciagane jest w duzym zakresie dzieki ladunkom, które umozliwiaja wytwarzanie dokladnie rozciagnietej warstwy pasma, nawijanej na walek zbiorczy 24. Przez nakladanie jednej lub wiecej warstw na siebie, na walku w okreslonej jednostce czasu, uzyskuje sie filtr zadanego ksztaltu i grubosci.Z pomiarów wynika, ze kiedy na górna powierzchnie folii lezacej na plycie 12 nanoszone sa ladunki ujemne, w dolnej powierzchni wytwarzane sa ladunki dodatnie. Ladunki te wytwarzaja sie w wyniku jonizacji powietrza znajdujacego sie miedzy folia i dolna powierzchnia plyty 12.W ten sposób w powietrzu wytwarzane sa jony dodatnie, które sa przyciagane do dolnej powierzchni ujemnie naladowanej folii.Ladunek dodatni jest w tej sytuacji ladunkiem kompensujacym i jest z tego powodu mniejszy niz nanoszony ladunek ujemny. To nieoczekiwane dwustronne ladowanie folii 1 moze posiadac duze znaczenie przy95 618 3 zastosowaniu w filtrach wlóknistych, poniewaz wiekszosc rozpylonych czasteczek, które sa wychwytywane przez filtr, posiada elektryczny ladunek, przy czym ich ladunki moga byc ujemne, dodatnie lub ujemne i dodatnie.Folia moze posiadac wysokie ladunki dodatnie i ujemne. Przy wytwarzaniu takiej folii, ladunki musza byc gromadzone na obu jej stronach. Fig. 2 przedstawia rozwiazanie, które to umozliwia.Druga wygieta plyta 17 zamocowana jest miedzy parami walków 9, 10 i 13, 14 i za pomoca urzadzenia ladujacego 19, umozliwia nakladanie ladunków dodatnich na druga powierzchnie folii.W przypadku, gdy przechwytywane przez filtr rozproszone czasteczki maja ladunek jednoimienny, korzystnie jesli folia ma ladunek jednoimienny, lecz o przeciwnym znaku. Jednoimienne ladowanie mozna tez uzyskac poprzez dwustopniowe ladowanie (fig. 2).Najkorzystniej jest gdy potencjal plyty 17 jest taki sam jak pretów 25, a napiecie pretów 30 jest dostatecznie ujemne wzgledem plyty 17.Fig. 3 pokazuje korzystny przyklad urzadzenia ladujacego 18 i 19, stosowanego w sposobie wedlug wynalazku w którym elementy ulotowe znajdujace sie po obu stronach folii, maja równe lecz przeciwne potencjaly. Urzadzenia ladujace 18 i 19 moga przechodzic nastepnie w urzadzenie rozciagajace, znane ze stanu techniki. Jesli urzadzenie ladujace pokrywa sie z urzadzeniem rozciagajacym, wtedy korzystnie jest jesli ladowanie odbywa sie w piecu (nie pokazanym na rysunku).Na fig. 4 pokazane jest jedno ze stosowanych w sposobie urzadzen ladujacych 18 i 19 w powiekszonej skali.Miedzy pretami nanoszacymi 25, 30 i wygietymi plytami 12, 17 nad którymi przesuwana jest folia 1 znajduje sie metalowa siatka 27 sluzaca do lepszego rozprowadzania ladunków nanoszonych przez cienkie prety ulotowe. Ladunek uzyskiwany przez folie okreslony jest potencjalem siatki 27. W przypadku niewielkiej predkosci, folia jest ladowana w przyblizeniu do potencjalu siatki. Dodatkowa zaleta urzadzenia jest bardzo male niebezpieczenstwo przebicia izolacji folii, a takze wyladowan iskrowych do nieizolowanych czesci plyt 12, 17, poniewaz siatka 27 ekranuje przewody ulotowe od folii. Równiez dzieki siatce 27 mozliwe jest doprowadzanie malych pretów ulotowych pradu zmiennego, w miejsce pretów pradu stalego.Plyta metalowa 26 znajdujaca sie nad pretami nanoszacymi 25, 30 jest polaczona z uziemieniem plyt 12, 17. Poniewaz plyta 26 znacznie zwieksza powstawanie zjawiska ulotu, przeto natezenie nanoszenia z górna plyta jest wieksze niz w ukladzie bez niej.W uproszczonej konstrukcji urzadzenia ladujacego, zapewniajacego mniej jednolite ladowanie, siatka 27 jest wyeliminowana.W takim przypadku plyta 26 musi byc polaczona przez koncówke 32 z potencjalem dodatnim wzgledem plyty 12, 17. W przypadku, gdy plyta 26 posiada potencjal dodatni, nie ma potrzeby stosowania duzych ujemnych potencjalów ulotowych do malych pretów ulotowych. Napiecie ulotowe moze byc zmniejszone do polowy, jesli potencjal przyjeto równy (ale przeciwny) potencjalowi malych pretów ulotowych. Zmniejsza to znacznie ryzyko przebicia dielektrycznego folii, zwlaszcza gdy folia jest bardzo cienka.Przyklad I. Folia wykonana jest z izotaktycznego polipropylenu o grubosci 45 mikronów i szerokosci cm. Folia byla rozciagana w stosunku 1 : 6 nad blokiem 8, którego temperatura wynosila 110°C.W drugim stopniu, rozciaganie i ladowanie odbywalo sie nad pryta 12, której temperatura wynosila 130°C, a stosunek rozciagania wynosil 1 :1,5.Predkosc przemieszczania folii wynosila 12,2 m/min. W urzadzeniu nanoszacym znajdujacym sie nad plyta 12 prety ulotowe 25 podlaczone do napiecia -3,2 kV, a górna plyte 26 do napiecia +3 kV. Odleglosc pretów ulotowych 25 od plyty 12 wynosila 5 mm.Folia byla rozwarstwiona na walku igielkowym majacym 60 rzedów. Igly ustawione byly obok siebie w odleglosci 500 mikronów.Wlókna naladowane, rozciagniete byly w przyblizeniu do dlugosci 45 cm i zawiniete na walek 24 filtra o grubosci 3 mm. Sprawnosc wylapywania czasteczek filtra i równowartosc wyladowanego filtra byla sprawdzana w zapyleniu heterodyspersyjnym NaCI, gdzie predkosc powietrza wynosila 10 cm/sek, a koncentracja zapylenia 15 mg NaCI/m3. Dla porównania sprawdzony byl równiez znany filtr z wlókna szklanego o grubosci 1 do 10 mikronów.Spadek Waga filtra Przenikanie cisnienia gram/m2 -poczatkowe mm H20 Filtrnaladowany 163 0,5 1,5 Filtr nienaladowany 163 53 2,8 Filtr z wlóknaszklanego 167 21 5,04 95 618 Przyklad II. Powtórzony byl sposób z przykladu I, ale ladowania dokonano za pomoca urzadzenia nanoszacego ladunki z fig. 4.Napiecie przewodów ulotowych zwiekszono do -10 kV, napiecie siatki wynosilo -2,3 kV. Warunki filtrowania takie same jak w pierwszym przykladzie.; Filtr naladowany Filtr nienaladowany Waga filtra gram/m2 163 163 Przenikanie poczatkowe 0,3 53 Spadek cisnienia mm H20 1,1 2,8 PL PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania elektrofiltrów wlóknistych z materialu wlóknistego niepolarnego o duzym ciezarze czasteczkowym, znamienny tym, ze podaje sie w sposób ciagly folie wlóknistego materialu, rozciaga folie, jednoimiennie laduje rozciagnieta folie za pomoca elementów ulotowych, rozwarstwia rozciagnieta naladowana folie, odbiera folie i obrabia sie do postaci filtru wymaganego ksztaltu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze folie laduje sie obustronnie.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze w czasie rozciagania folie podgrzewa sie.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze folie laduje sie w czasie rozciagania.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze folie laduje sie w miejscu gdzie panuje najwyzsza temperatura.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny, tym, ze folie rozwarstwa sie za pomoca walka igielkowego, obracajacego sie w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwu folii.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze folie warstwowo nawija sie na walek i nastepnie przetwarza do postaci filtra pozadanej grubosci i ksztaltu, przy czym jednoczesnie zdejmuje sie jedna lub wiecej warstw z walka.95 618 FIG.1 FIG. 2 FIG. 3 7 / u' i FIG.4 2t 25 7 27 vj : / / /^u", / z / / r^E^." i. t_I .L J2/ 717 PL PL PL