RU2010717C1 - Method for manufacture of depth filter elements - Google Patents
Method for manufacture of depth filter elementsInfo
- Publication number
- RU2010717C1 RU2010717C1 SU915012902A SU5012902A RU2010717C1 RU 2010717 C1 RU2010717 C1 RU 2010717C1 SU 915012902 A SU915012902 A SU 915012902A SU 5012902 A SU5012902 A SU 5012902A RU 2010717 C1 RU2010717 C1 RU 2010717C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microfibers
- compressed air
- mandrel
- air
- pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки пластмасс, а именно к способу производства патронных глубинных фильтровальных элементов из синтетических волокон, формуемых из расплавов термопластичных полимеров аэродинамическим методом, и может быть использовано в технологических процессах производства микрофильтрационной техники, а также в технологических процессах фильтрационной очистки нейтральных и агрессивных жидкостей от дисперсных частиц в различных отраслях промышленности. The invention relates to the field of plastics processing, and in particular to a method for the production of cartridge deep filter elements from synthetic fibers, molded from thermoplastic polymer melts by the aerodynamic method, and can be used in technological processes for the production of microfiltration equipment, as well as in technological processes for filtering neutral and aggressive liquids from dispersed particles in various industries.
Известен способ изготовления цилиндрической бескаркасной конструкции волокнистой структуры, при котором первоначально экструдируют волокнообразующий синтетический материал в виде потока волокна в жидкой фазе при условиях, обеспечивающих формование волокнистого материала, причем при вытягивании экструдата исполььзуется множество сходящихся газовых потоков, основная составляющая силы которых направлена в сторону потока волокна и совпадает с направлением экструзии;
затем вытягивают и утоянют волокна под действием плоского газового потока в направлении вращающегося приемника при температурах, при которых волокнистый материал, попадая на приемник, является еще достаточно размягченным и сцепляется с предыдущими слоями на приемнике;
укладывают материал на вращающийся приемник при одновременном воздействии на слои усилия формующего цилиндра, для обеспечения заданной плотности упаковки волокон в структуре фильтровального материала;
после намотки на приемнике волокнистых слоев заданной толщины постепенно изменяют относительно первоначальных условий, по крайней мере один из следующих режимов формования;
температуру волокнообразующего материала;
скорость экструзии;
частоту вращения названного приемника;
расстояние между экструдером и приемником;
массу формующего цилиндра.A known method of manufacturing a cylindrical frameless structure of a fibrous structure, in which the fiber-forming synthetic material is initially extruded in the form of a fiber stream in the liquid phase under conditions providing the formation of the fibrous material, and when the extrudate is drawn, many converging gas streams are used, the main component of the force of which is directed towards the fiber stream and coincides with the direction of extrusion;
then the fibers are pulled and pulled out under the action of a flat gas flow in the direction of the rotating receiver at temperatures at which the fibrous material entering the receiver is still sufficiently softened and adheres to the previous layers on the receiver;
stacking the material on a rotating receiver while simultaneously acting on the layers of force of the forming cylinder to provide a given packing density of fibers in the structure of the filter material;
after winding at the receiver the fibrous layers of a given thickness, at least one of the following molding conditions is gradually changed relative to the initial conditions;
fiber-forming material temperature;
extrusion rate;
the speed of the named receiver;
distance between extruder and receiver;
mass of the forming cylinder.
Недостатками указанного способа являються: во-первых, повышенный расход сжатого воздуха, обусловленный тем, что в способе плоские потоки вытягивающего и истекающего под давлением газа пересекают ось волокнообразующего отверстия под уголом менее 45о и не используется полностью в процессе вытягивания и утонения площадь поверхности выпрядаемого волокна из-за небольшого угла разворота формуемой нити и неиспользования парусности этой нити в потоке вытягивающего газа.The disadvantages of this method yavlyayutsya: firstly, increased consumption of compressed air due to the fact that in the method flat streams pulling and outflowing pressurized gas intersect spinning bore axis at an angle less than 45 ° and not fully utilized in the process of stretching and thinning of the surface area vypryadaemogo fiber due to the small turning angle of the spinning thread and the non-use of the windage of this thread in the flow of the extracting gas.
Во-вторых, способ характеризуется низкой производительностью, так как время изготовления единицы элемента составляет около часа, а также повышенным расходом материала для обеспечения истинно глубинного эффекта при фильтровании путем изменения плотности волокнистого материала. Secondly, the method is characterized by low productivity, since the production time of a unit of an element is about an hour, as well as an increased consumption of material to provide a truly deep effect when filtering by changing the density of the fibrous material.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления глубинных фильтрованных элементов, при котором термопластичный полимерный материал расплавляют до температуры текучести, экструдируют с одновременным фильтрованием полученного расплава полимерного материала, выдавливают его через линейно расположенные капилляры волокнообразующей головки в виде тонких струек в направлении вращающейся и аксиально перемещающейся съемной оправки, охлаждают струйки расплава полимерного материала и одновременно утоняют выпрядаемые микроволокна сжатым воздухом, истекающим под давлением из отверстий, окружающих капилляры, послойно укладывают охлажденные микроволокна на съемную оправку с одновременным воздействием на них усилия формующего воздуха. The closest in technical essence to the invention is a method of manufacturing deep filtered elements, in which the thermoplastic polymer material is melted to a pour point, extruded while filtering the obtained melt of the polymer material, extruded through linearly arranged capillaries of the fiber-forming head in the form of thin streams in the direction of rotating and axially moving removable mandrel, cool the trickles of molten polymer material and at the same time yayut vypryadaemye microfibre compressed air expiring under pressure from orifices surrounding capillaries, layers stacked cooled microfibers on a removable mandrel with a simultaneous action of force on them forming air.
Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, обусловленная тем, что операции охлаждения потока материала и выпрядения микроволокон осуществляются одним или несколькими плоскопараллельными потоками газа, направленного к оси экструдируемого потока волокна с минимальным углом атаки к этой оси, что приводит к повышенному расходу сжатого и нагретого газа, так как волокна в процессе формования не развернуты относительно направления истечения газа и оси экструдирования, и не используется парусность микроволокон, что снижает эффективность способа производства. Кроме того, режимы проведения операций, таких как охлаждение и выпрядение микроволокон с одновременным их утонением, а также последующая укладка на вращающейся оправке, не обеспечивают послойного изменения размера пор в нелинейной последовательности, например, в прогрессии числого ряда Фибоначчи, что снижает ассортимент изготавливаемых глубинных фильтровальных элементов и эффективность способа их производства. К тому же, при укладке на приемную поверхность вращающейся оправки под воздействием прямоточного потока истекающего газа, происходит преимущественно пдлоскопараллельное ориентирование микроволокон в факеле потока, причем эта часть микроволокон в дальнейшем, попадая на ранее уложенные слои, под воздействием усилия формующего ролика перегибаются, складываются и накладываются хаотично друг на друга, что способствует появлению протяженных в радиальном направлении каналов, снижающих качество фильтровальных элементов и ухудшающих фильтровальные характеристики. The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, due to the fact that the operations of cooling the material stream and microfiber straightening are carried out by one or more plane-parallel gas flows directed to the axis of the extrudable fiber stream with a minimum angle of attack to this axis, which leads to increased consumption of compressed and heated gas , since the fibers during the molding process are not deployed relative to the direction of gas flow and the extrusion axis, and microfiber windage is not used That reduces the efficiency of the production process. In addition, the modes of operations, such as cooling and straightening microfibers with their simultaneous thinning, as well as subsequent laying on a rotating mandrel, do not provide layer-by-layer pore size changes in a non-linear sequence, for example, in the progression of the Fibonacci number series, which reduces the range of manufactured depth filter elements and the effectiveness of the method of their production. In addition, when laying a rotating mandrel on the receiving surface under the influence of a direct-flow stream of the outgoing gas, the microfibers are mostly parallel-oriented in the flow torch, and this part of the microfibres, subsequently falling onto previously laid layers, are bent, folded and superimposed by the forces of the forming roller randomly against each other, which contributes to the appearance of radially extended channels, which reduce the quality of the filter elements and worsen the filter leveling characteristics.
Данный способ обеспечивает ускорение процессов теплообмена формуемых волокон с окружающей средой, снижение расхода нагретого сжатого воздуха, повышение фильтровальных характеристик изготавливаемых элементов. This method provides an acceleration of heat transfer processes of the formed fibers with the environment, a decrease in the consumption of heated compressed air, and an increase in the filtering characteristics of the manufactured elements.
Это достигается тем, что в способе изготовления глубинных фильтрованных элементов, при котором термопластичный полимерный материал расплавляют до температуры текучести, экструдируют с одновременным фильтрованием полученного расплава полимерного материала, выдавливают его через линейно расположенные капилляры волокнообразующей головки в виде тонких струек в направлении вращаюбщейся и аксиально перемещающейся съемной оправки, охлаждают струйки расплава полимерного материала и одновременно утоняют выпрядаемые микроволокна сжатым воздухом, истекающим под давлением из отверстий, окружающих капилляры, послойно укладывают охлажденные микроволокна на съемную оправку с одновременным воздействием на них усилия формующего воздуха, согласно изобретению, охлаждение каждой струйки расплава полимерного материала и утонение выпрядаемых микроволокон осуществляют тангенциально завихренным потоком сжатого воздуха конической формы, который завихряют соосно каждому капилляру во время выдавливания расплава полимерного материала, при этом истекающие из смежных отверстий потоки воздуха завихряют в противоположных друг другу направлениях. This is achieved by the fact that in the method of manufacturing deep filtered elements, in which the thermoplastic polymer material is melted to a pour point, extruded while filtering the obtained melt of the polymer material, it is extruded through linearly arranged capillaries of the fiber-forming head in the form of thin streams in the direction of a rotating and axially moving removable mandrels cool the trickles of the melt of the polymer material and at the same time drown the spun microfibres with compressed air flowing under pressure from the openings surrounding the capillaries lay the cooled microfibers in layers on a removable mandrel with the simultaneous action of forming air forces on them, according to the invention, each trickle of molten polymer material is cooled and the microfibers spaced out are thinned by a tangentially swirling stream of compressed air of a conical shape, which vortex coaxially to each capillary during extrusion of the melt of the polymer material, while flowing from adjacent holes air flows swirl in opposite directions.
В процессе укладки микроволокон на съемную оправку изменяют давление сжатого воздуха одновременно с изменением его температуры, усилия формующего ролика и частоты вращения оправки в геометрической, арифметической последовательности или прогрессии числового ряда Фабоначчи. В процессе укладки микроволокн по мере наращивания слоем уменьшают давление сжатого воздуха, усилие формующего ролика и частоту вращения оправки в арифметический или геометрической последовательностях или прогрессии числового ряда Фибоначчи, а температуру воздуха увеличивают в арифметической последовательности. In the process of laying microfibers on a removable mandrel, the pressure of compressed air is changed simultaneously with a change in its temperature, the efforts of the forming roller and the frequency of rotation of the mandrel in a geometric, arithmetic sequence or progression of the Fabonachi number series. In the process of laying microfibers, as the layer builds up, the pressure of compressed air, the force of the forming roller and the frequency of rotation of the mandrel in arithmetic or geometric sequences or the progression of the Fibonacci number series are reduced, and the air temperature is increased in an arithmetic sequence.
В качестве полимерного материала используют полиолефины. As the polymeric material, polyolefins are used.
В описываемом способе охлаждение каждой струйки расплава полимерного материала и утонение выпрядаемых микроволокон тангенциально завихренным потоком сжатого воздуха конической формы, который завихряет соосно капилляру во время выдавливания расплава полимерного материала, позволяет развернуть выпрядаемые микроволокна на 90о по отношению к направлению экструдирования и воздействовать в этом случае на максимальную площадь их поверхности, используя при этом и парусность формуемых в процессе микроволокон. К тому же завихренный поток воздуха за счет радиальной составяющей силы аэродинамического напора при транспортировании микроволокон в пространстве между головкой и вращающейся оправкой завихряет и вращает одновременно развернутые на максимальный угол микроволокна и перемещает их в завихренном потоке микроволокон к периферии потока воздуха конической формы (т. е. к образующей конуса этой формы), где микроволокна обдуваются и охлаждаются дополнительными объемами воздуха, захваченными и завихренными потоком сжатого воздуха за счет объемной эжекции и перемешивания, в результате чего ускоряются процессы теплообмена формуемых микроволокон с окружающей средой и снижаются расходы нагретого сжатого воздуха, чем обеспечивается повышение эффективности способа. Завихрение истекающего сжатого воздуха соосно каждому капилляру, через который выдавливается расплав полимерного материала, позволяет обеспечить в процессе устойчивый и симметрично завихренный поток воздуха, который также устойчиво ориентирует в пространстве развернутые микроволокна в факеле и позволяет осуществлять утонение микроволокон не только за счет воздействия на них динамической составляющей истекающего потока воздуха в направлении оправки, но и за счет вращения и перемещения развернутых микроволокон по спирали в завихренном потоке воздуха в направлении в образующей конуса этого потока, т. е. к периферии вихря, что также повышает эффективность способа.In the described method, the cooling of each trickle melt polymer material and thinning vypryadaemyh microfibers tangentially swirling flow of the conical shape of the compressed air which swirls axially capillary during extruding melt polymer material, allows to expand vypryadaemye microfibers at 90 with respect to the direction of extrusion and act in this case the maximum surface area, using the windage formed in the process of microfibers. In addition, the swirling air flow due to the radial component of the force of the aerodynamic pressure during the transportation of microfibers in the space between the head and the rotating mandrel swirls and rotates at the same time microfibers deployed at the maximum angle and moves them in a swirling flow of microfibers to the periphery of the conical air flow (i.e. to the generatrix of the cone of this form), where microfibres are blown and cooled by additional volumes of air trapped and swirled by a stream of compressed air due to volumetric ejection and mixing, as a result of which the heat transfer processes of the formed microfibers with the environment are accelerated and the costs of heated compressed air are reduced, thereby increasing the efficiency of the method. The turbulence of the flowing-out compressed air coaxially with each capillary through which the molten polymer material is squeezed out allows for a stable and symmetrically swirling air flow in the process, which also stably orientates the expanded microfibers in the torch in space and allows the microfibers to be thinned not only due to the dynamic component acting on them outflowing air flow in the direction of the mandrel, but also due to the rotation and movement of the deployed microfibers in a spiral in a vortex nom air flow in the direction of the generatrix of the cone of flow, ie. e. to the periphery of the vortex, which also increases the efficiency of the process.
Кроме того, разворот на 90о и вращение микроволокон в завихренном потоке увеличивает время обдува микроволокон, что позволяет повысить качество кристаллизации за счет плавности характеристик переходных режимов отвердения, а также повысить гибкость и прочность выпрядаемых микроволокон, обеспечить плавность переходных режимов от кристаллизации, затвердевания, вытягивания, утонения и окончательного охлаждения этих микроволокон, которые затем образуют более равномерную и качественную структуру фильтровального материала элемента, а разворот на 90о позволяет производить укладку микроволокон при одновременном воздействии на них усилия формующего ролика параллельно плоскости поверхности оправки, что создает оптимальную для микрофильтрования структуру фильтровального элемента и приводит к уменьшению перегибания и хаотической укладки микроволокон на оправке, чем достигается уменьшение сквозных каналов в радиальном направлении от внешней поверхности к внутренней поверхности цилиндрического фильтровального элемента, улучшение его фильтровальных характеристик, а следовательно, к повышению качества фильтровальных элементов. Завихрение истекающих из смежных отверстий потоков воздуха в противоположных друг другу направлениях позволяет обеспечить вращение микроволокон, завихрение факела в виде спирали в противоположных направлениях. При этом смежные потоки воздуха на периферии в местах сопряжения двух конусов истечения направлены в нормальной плоскости сечения в одну сторону, т. е. векторы тангенциальной скорости в этом случае совпадают, что приводит к сжатию смежных факелов микроволокон в вертикальной проекции и исключается преждевременное их спутывание и переплетение. А сжатие круглого факела потока волокон и преобразование его в виде элипса уменьшает высоту потока микроволокон в нормальном сечении этого факела и позволяет уменьшить разброс волокон по поверхности вращающейся оправки, что позволяет увеличить эффективность способа и повысить качество формования элементов за счет более равномерного распределения микроволокон по поверхности оправки, а, следовательно, и фильтровальных характеристик элементов.Moreover, turning on the 90 and microfibers rotation in a vortical flow increases the blowing of microfibres, which improves the quality of crystallization due to the smoothness characteristics of transients curing, and improve flexibility and strength vypryadaemyh microfibers ensure the smooth transition mode of crystallization, solidification, stretching , thinning and final cooling of these microfibers, which then form a more uniform and high-quality structure of the filter material of the element, and
Исключение преждевременного переплетения и спутывания еще неотвердевших микроволокн путем сжатия вращающихся факелов уменьшает количество склеек, одновременно увеличивает эффективную пористость фильтровального материала в процессе укладки, что также повышает качество фильтровальных элементов. Изменение давления сжатого воздуха в процессе укладки микроволокон на оправку одновременно с изменением его температуры, усилия формующего ролика и частоты вращения оправки в арифметической, геометрической последовательностях или прогрессии числового ряда Фибоначчи обеспечивает формирование волокнистой структуры фильтровального материала, изменение размера пор в радиальном направлении по заданной программе в арифметической, геометрической последовательностях или, что наиболее существенно, в нелинейной последователььности числового ряда Фибоначчи, являющейся наиболее оптимальной с точки зрения фильтрования в квадратичной области при течении жидкости через фильтровальный материал со скоростью, превышающей скорость ламинарного потока. Изменение температуры одновременно с изменением давления воздуха позволяет в зависимости от программы изготовления различных типоразмеров фильтровальных элементов производить не только изменение диаметра микроволокон, но и степень их взаимосвязи, уменьшая или увеличивая количество склеек между микроволокнами, а изменение усилия воздействия формующего ролика и частоты вращения оправки позволяет увеличивать или уменьшать в указанных последовательностях эффективную пористость или плотность укладки микроволокон в слои в зависимости от требуемых фильтровальных характеристик элемента. Этим достигается универсальность предложенного способа, повышается его эффективность и качество элементов. The elimination of premature weaving and tangling of still uncured microfibres by compressing rotating flames reduces the number of adhesives, while increasing the effective porosity of the filter material during laying, which also improves the quality of the filter elements. A change in the pressure of compressed air during the laying of microfibers on the mandrel simultaneously with a change in its temperature, the efforts of the forming roller and the frequency of rotation of the mandrel in arithmetic, geometric sequences or the progression of the Fibonacci number series ensures the formation of the fibrous structure of the filter material, the change in pore size in the radial direction according to a given program in arithmetic, geometric sequences or, most importantly, in a nonlinear sequence of numbers Vågå Fibonacci series, which is the most optimal in terms of filtration in a quadratic area for the flow of fluid through the filter material at a rate greater than laminar flow rate. Changing the temperature at the same time as changing the air pressure allows, depending on the program for manufacturing various sizes of filter elements, to produce not only a change in the diameter of microfibers, but also the degree of their relationship, reducing or increasing the number of glues between microfibres, and changing the force of the action of the forming roller and the frequency of rotation of the mandrel allows you to increase or reduce in these sequences the effective porosity or density of microfibers in layers depending and from the required filtering characteristics of the element. This achieves the universality of the proposed method, increases its efficiency and the quality of the elements.
На фиг. 1 изображена технологическая схема изготовления элементов, в вертикальной проекции; на фиг. 2 - схема завихрения противоположно друг другу потоков воздуха в смежных отверстиях, в горизонтальной проекции. In FIG. 1 shows a flow chart of the manufacture of elements in vertical projection; in FIG. 2 is a diagram of a swirl of air flows opposite to each other in adjacent holes, in a horizontal projection.
Способ изготовления глубинных фильтровальных элементов заключается в следующем. A method of manufacturing a deep filter elements is as follows.
Гранулированный термопластичный материал из ряда полиолефинов или полиамидов помещается в шнековый экструдер 1, в котором он расплавляется до температуры текучести этого материала, и под действием тепла преобразуется в вязко-текучий расплав этого материала. Затем производится экструдирование полученного расплава с одновременным фильтрованием его через специальные фильтры тонкой очистки, в которых производится очистка от механических загрязнений, в результате чего в последующем повышается качество микроволокон и достигается устойчивость работы капилляров головки. Подготовленный таким образом расплав полимера поступает затем в волокнообразующую головку 1, содержащую камеры завихрения 2, в каждой из которой по центру расположен капилляр 3 для выдавливания расплава полимера. Капилляры в головке 1 расположены с определенным шагом по горизонтальной линии для повышения производительности способа, причем каждый капилляр окружен камерой завихрения, в которых расположены завихрители, обеспечивающие завихрение подаваемого под давлением потока сжатого воздуха. При этом нечетные камеры обеспечивают завихрение истекающего потока воздуха по часовой стрелке, а четные - завихрение против часовой стрелки. Через указанные капилляры 3 раплав полимерного материала под давлением выдавливается в виде тонких струек в направлении вращающейся и аксиально перемещающейся съемной оправки 4. На тонкие струйки расплава в этом же направлении воздействуют заивхренным потоком воздуха, истекающим из отверстий 5, в центре которых соосно каждому отверстию расположены капилляры 3, чем обеспечивается соосность завихрения истекающего потока воздуха и выдавливаемой струйки расплава. Под воздействием истекающего под давлением Рв сжатого воздуха осуществляется охлаждение струек расплава, кристаллизация полимера, образование и выпрядение микроволокон, которые одновременно при этом утоньшаются до требуемых размеров. Охлажденные до определенной температуры микроволокна укладывают на вращающейся оправке 4 в фильтровальные слои 6 с одновременным воздействием на них усилия Ру формующего ролика 7, механически связанного с вращающейся съемной оправкой 4. Завихренный в камере 2 сжатый воздух в пространстве между головкой 1 и оправкой 4 образует поток 8 конической формы, внутри которого выпрядаемые и одновременно охлаждаемые микроволокна разворачиваются на 90о и образуют поток микроволокон в виде объемного конического факела 9. Микроволокна в этом факеле ориентируются в пространстве параллельно поверхности вращающейся оправки 4. Так как в смежных отверстиях 5 каждый поток завихряют индивидуально с определенным направлением, то форма факела микроволокон и направление вращения этого факела совпадает с формой движения индивидуального воздушного потока. Так, каждая четная камера обеспечивает завихрение потока воздуха и соответствующих ему микроволокон против часовой стрелке, а каждая нечетная камера обеспечивают завихрение по часовой стрелке, чем обеспечивается уменьшение вертикального размера завихренного факела 9 микроволокон и увеличение тангенциальной составляющей скорости завихрения на периферии смежных факелов, что приводит к увеличению скорости вращения микроволокон, повышения скорости их охлаждения за счет увеличения объемов, участвующих в массообмене. Для расширения диапазона типоразмеров элементов и обеспечения определенных фильтровальных характеристик во время укладки микроволокон в слои 6 изменяют давление сжатого воздуха Рв одновременно с изменением его температуры Тв, усилия формующего ролика Ру и частоты вращения оправки 4 в арифметической или геометрической последовательности, или прогрессии числового ряда Фибоначчи. Изменение давления сжатого воздуха в уменьшающейся арифметической, геометрической прогрессиях или последовательности числового ряда Фибоначчи, обеспечивает уменьшение диаметра волокон в соответствующей изменяющейся прогрессии и, следовательно, обусловливает требуемую последовательность изменения размера пор, а также определенную тонкость фильтрования и грязеемкость элемента. При этом, если применяется уменьшающаяся последовательность, то во внутренних слоях элемента за счет укладки более тонких волокон образуются более мелкие поры, а в последующих слоях - более крупные поры, чем обеспечивается глубинный эффект при прямом фильтровании, тогда более крупные частицы задерживаются в верхних слоях элементов, а более мелкие - ниже по потоку. Этот признак промышлленно применим для элементов, предназначенных для работы в устройствах, тогда очищаемая жидкость профильтровывается в направлении от наружной поверхности к внутренней. При применении возрастающей последовательности по описываемому способу получают элементы, у которых размер пор уменьшается в указанных прогрессиях от внутренней поверхности элемента к наружной. Такие элементы предназначены для работы обратного фильтрования, когда загрязненная жидкость подводится для очистки к внутренней поверхности, а очищенная отводится с наружной. Первоначальное давление воздуха устанавливается также с учетом необходимой степени самосвязывания микроволокон. Если требуется создать начальные слои с высокой степенью самосвязывания, то начальное давление воздуха применяют небольшим, но с максимальной, т. е. равной температуре расплава, температурой. В результате микроволокна попадают на оправку с достаточно высокой температурой и клейками, что обеспечивает проведение аутогезионной склейки между ними. При изменении давления воздуха изменяют его температуру, чем обеспечивается регулирование количества склеек и пористость слоев. Слои элемента, выполненные с максимальной степенью самосвязывания микроволокон, обеспечивают в элементе конструкционную прочность, необходимую для поддержания цилиндрической конструкции при перепаде давления фльтрования более 0,4 мПа, а также для производства целого класса элементов - глубинных бескаркасных, что повышает универсальность способа. Давление формующего ролика изменяют в зависимости от выбранного метода профилирования размера пор и обеспечения постоянной плотности укладки. Так, если уменьшается давление воздуха с соответствующим увеличением температуры в одной из предложенных прогрессий, то усилие формующего ролика уменьшают в соответствующей последовательности. Для усиления глубинного эффекта частоту вращения увеличивают в соответствующей прогрессии изменения давления сжатого воздуха. При этом постепенное увеличение частоты увеличивает размер пор и эффективную пористость фильтровального материала. Для определенных видов изделий, когда необходимо получение высокой эффективности фильтрования возможно изменение только одного из указанных переменных процесса или комбинация предложенных последовательностей. В частности, при изготовлении бескаркасных элементов, у которых внутренний слой микроволокон выполняют с наибольшей плотностью упаковки и степенью самосвязывания микроволокон, первоначально выпрядаемые микроволокна укладывают в слои при минимальном давлении истекающих из отверстий и завихренных противоположно потоков сжатого воздуха при его температуре, равной температуре расплава полимерного материала, и максимальном усилии формующего ролика. Затем давление сжатого воздуха ступенчато увеличивают в 10-15 раз относительно первоначального давления сжатого воздуха с одновременным уменьшением его температуры на 5-10% относительно первоначальной температуры без изменения усилия формующего ролика и частоты вращения оправки. В последующем, по мере укладки микроволокон в слои на вращающейся оправке, уменьшают давление сжатого воздуха, усилие формующего ролика и его частоту вращения в арифметической или геометрической последовательности или прогрессии числового ряда Фибоначчи, а температуру сжатого воздуха увеличивают до первоначальной последовательности арифметической или геометрической прогрессии.A granular thermoplastic material from a number of polyolefins or polyamides is placed in a
Изменение в способе давления воздуха в 10-15 раз относительно первоначального позволяет получать минималььный диаметр микроволокон при утонении, а при последующей укладке их на оправке в волокнистую структуру фильтровального материала позволяет получить соответствующий наименьший размер пор, чем повышается тонкость фильтрования, являющийся оценкой качества элементов. При этом превышение изменения давления воздуха более. чем в 15 раз, приводит к обрыву микроволокон и появлению большого количества штапельных, не связанных между между собой микроволокон. что приводит к снижению эффективности способа и качества фильтровальных элементов. Нижний предел изменения давления в 10 раз ограничен необходимостью получения минимального утонения, полезного для осуществления изобретения. Очевидно, что снижение этого предела уменьшает количество градаций изменения диаметра волокон при утонении, что приводит к соответственному уменьшению количества градаций размера пор. Уменьшение температуры воздуха более 10% относительно первоначальной приводит к резкому остыванию микроволокон, в результате чего уменьшаются силы сцепления между микроволокнами в точках контакта при укладке на вращающейся оправке, а снижение температуры не более 5% недостаточно для формования качественной структуры фильтровального материала с нелинейным изменением размера пор. A change in the air pressure method by 10-15 times relative to the initial one allows obtaining the minimum diameter of microfibers during thinning, and when they are subsequently stacked on a mandrel in the fibrous structure of the filter material, it is possible to obtain the corresponding smallest pore size, which increases the filter fineness, which is an assessment of the quality of the elements. Moreover, the excess change in air pressure more. than 15 times, leads to the breakage of microfibers and the appearance of a large number of staple, unconnected microfibres. which leads to a decrease in the efficiency of the method and the quality of the filter elements. The lower limit of pressure changes is 10 times limited by the need to obtain minimal thinning, useful for carrying out the invention. Obviously, a decrease in this limit reduces the number of gradations in the change in fiber diameter during thinning, which leads to a corresponding decrease in the number of gradations in pore size. A decrease in air temperature of more than 10% relative to the initial one leads to a sharp cooling of microfibers, as a result of which the adhesion forces between microfibers at the contact points when laying on a rotating mandrel are reduced, and a temperature decrease of no more than 5% is insufficient to form a high-quality structure of the filter material with non-linear change in pore size .
При изготовлении фильтровальных элементов с заданным изменением размера пор и с центрально расположенным перфорированным полимерным каркасом в процессе укладки микроволокон по мере наращивания слоев уменьшают давление сжатого воздуха, усилие формующего ролика и частоту вращения оправки в арифметической или геометрической последовательности или прогрессии числового ряда Фибоначчи, а температуру воздуха увеличивают в арифметической прогресси. Кроме того, при изменении давления сжатого воздуха и усилия формующего ролика температуру воздуха и частоту вращения оправки можно поддерживать постоянными во время укладки микроволокон в слои. Постоянной можно поддерживать и частоту вращения формующего ролика. In the manufacture of filter elements with a predetermined change in pore size and with a centrally located perforated polymer frame during the laying of microfibers, as the layers grow, the pressure of compressed air, the force of the forming roller and the frequency of rotation of the mandrel in an arithmetic or geometric sequence or progression of the Fibonacci number series are reduced, and the air temperature increase in arithmetic progression. In addition, when changing the pressure of compressed air and the efforts of the forming roller, the air temperature and the frequency of rotation of the mandrel can be kept constant during the laying of microfibers in layers. The rotational speed of the forming roller can also be kept constant.
В качестве полимерных материалов используют полиолефины. в частности полиэтилен, полипропилен. Polymeric materials are polyolefins. in particular polyethylene, polypropylene.
В качестве съемной оправки используют предварительно сформированные в виде полых цилиндров перфорированные каркасы из полимерного материала. As a removable mandrel, perforated frames made of polymer material preformed in the form of hollow cylinders are used.
Способ иллюстрируется конкретными примерами выполнения операций. The method is illustrated by specific examples of operations.
П р и м е р 1. В качестве полимерного термопластичного материала был применен полипропилен марки 21060-16 (ГОСТ 26996-86). Гранулированный полипропилен расплавляли в шнековом экструдере типа ПЧ-32, содержащего волокнообразующую головку с пятью формующими наконечниками, в которых были расположены пять капилляров диаметром 0,4 мм. Наконечники содержат конические насадки, которые вместе с капиллярами образовывали камеры завихрения, в которых были расположены с различным направлением завихрения завихрители сжатого воздуха, подаваемого от проммалируемого задатчика под давлением. Нагретый до температуры текучести расплав полипропилена экструдировали с одновременным фильтрованием через металлическую сетку полотняного переплетения, а затем выдавливали с массовой производительностью по расплаву 2 кг/ч через пять волокнообразующих капилляров головки. В головку первоначально подавали нагретый до температуры 300оС, сжатый воздух при давлении - 0,35 мПа. После укладки определенного количества слоев изменяли параметры основных технологических режимов. Характер изменений и вид последовательностей для каждого элемента представлен в табл. 1. Укладка изменяющихся по мере укладки диаметров микроволокон производилась на предварительно оформмованный перфорированный каркас из того же материала, что и для выпрядаемых микроволокон.PRI me
Полученные элементы были оценены по качеству, по методикам, аналогичным известному тесту фирмы РАЛЛ, именуемым Американским стандартом Е-2. Результаты измерений, произведенные в НПО "ЭЛМА" показали удовлетворительные показатели качества фильтровальных характеристик, которые представлены в табл. 1. Таким образом, эффективность фильтровальных элементов составила при обсолютной тонкости фильтрования 99,99% , а аналогичного типоразмера по прототипу - 99,9% , что свидетельствует о промышленном преимуществе предлагаемого способа. The resulting elements were evaluated for quality, according to methods similar to the well-known test company RALL, called the American standard E-2. The results of measurements made at the NPO ELMA showed satisfactory quality indicators of the filtering characteristics, which are presented in table. 1. Thus, the efficiency of the filter elements was at an absolute filter fineness of 99.99%, and a similar standard size of the prototype - 99.9%, which indicates the industrial advantage of the proposed method.
П р и м е р 2. Процесс повторяли аналогично примеру 1, изменяя лишь начальные условия, а затем повторяли последовательность изменения основных параметров согласно табл. 2. В результате получали высококачественные глубинные фильтровальные элементы, характеристики которых после измерений по соответствующему тесту в табл. 2. Абсолютная тонкость фильтрования составила 5,0 мКм. Полученные изделия применимы в промышленных установках. для высококачественной предварительной очистки в системах получения дионизованной воды, а также для очистки лекарств, очистки соков, вин, ликерно-водочных изделий. Эффективная пористость соответствовала аналогам промышленных изделий, приобретаемых в настоящее время по импорту. PRI me
П р и м е р 3. Процесс повторяли аналогично предыдущим примерам, но в отличие от предыдущих, укладку получаемых микроволокон осуществляли на вращающуюся съемную оправку, не содержащую предварительно оформованного перфорированного полимерного каркаса. Example 3. The process was repeated similarly to the previous examples, but unlike the previous ones, the microfibers obtained were laid on a rotating removable mandrel that did not contain a preformed perforated polymer frame.
Начальные условия устанавливали такими, чтобы первые, внутренние слои были выполнены с максимальной степенью самосвязывания микроволокон, которая бы обеспечивала получение максимальной плотности упаковки микроволокон и конструкционную жесткость для самоподдерживающей цилиндрической конструкции элемента. По истечению определенного времени формования производили изменения основных параметров с целью получения изменения размера пор в радиальном направлении согласно табл. 3. The initial conditions were set so that the first, inner layers were made with a maximum degree of self-bonding of microfibers, which would provide the maximum packing density of microfibers and structural rigidity for a self-supporting cylindrical element structure. After a certain molding time, changes were made to the main parameters in order to obtain a change in pore size in the radial direction according to the table. 3.
В результате были получены бескаркасные фильтровальные элементы, промышленно применимые для предфинишной очистки деионизованной воды марки А для электронной промышленности. (56) Патент США N 3904798, кл. D 04 H 1/04, 1975. As a result, frameless filter elements were obtained that are industrially applicable for the pre-treatment of grade A deionized water for the electronics industry. (56) U.S. Patent No. 3904798, cl. D 04
Патент США N 4594202, кл. В 01 D 29/00, 1986. U.S. Patent 4,594,202, cl. B 01 D 29/00, 1986.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU915012902A RU2010717C1 (en) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Method for manufacture of depth filter elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU915012902A RU2010717C1 (en) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Method for manufacture of depth filter elements |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010717C1 true RU2010717C1 (en) | 1994-04-15 |
Family
ID=21589701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU915012902A RU2010717C1 (en) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | Method for manufacture of depth filter elements |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2010717C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461409C2 (en) * | 2010-04-20 | 2012-09-20 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method of producing polymer fine filtration element for food products, mainly, milk |
| RU2504952C2 (en) * | 2012-04-24 | 2014-01-27 | Владимир Геннадьевич Кубышко | Method for making filtration element for fluid cleaning and method of fluid cleaning |
| RU2673519C1 (en) * | 2018-02-01 | 2018-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАРТА Текнолоджи" | Filter element for thin cleaning of hydrocarbon gas from mechanical impurities and drop liquid |
| RU2707360C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТМИЛК" | Method of producing a filter element for cleaning liquid mixtures |
-
1991
- 1991-08-29 RU SU915012902A patent/RU2010717C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461409C2 (en) * | 2010-04-20 | 2012-09-20 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method of producing polymer fine filtration element for food products, mainly, milk |
| RU2504952C2 (en) * | 2012-04-24 | 2014-01-27 | Владимир Геннадьевич Кубышко | Method for making filtration element for fluid cleaning and method of fluid cleaning |
| RU2673519C1 (en) * | 2018-02-01 | 2018-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАРТА Текнолоджи" | Filter element for thin cleaning of hydrocarbon gas from mechanical impurities and drop liquid |
| RU2707360C1 (en) * | 2018-10-30 | 2019-11-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОФИТМИЛК" | Method of producing a filter element for cleaning liquid mixtures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4021281A (en) | Continuous production of nonwoven tubular webs from thermoplastic fibers and products | |
| US3933557A (en) | Continuous production of nonwoven webs from thermoplastic fibers and products | |
| US3801400A (en) | Varying density cartridge filters | |
| KR100310551B1 (en) | Melt Blown Spinning Device | |
| CN1309883C (en) | Attenuating fluid manifold for meltblowing die | |
| US5273565A (en) | Meltblown fabric | |
| US4116738A (en) | Continuous production of tubular modular filter elements using nonwoven webs from thermoplastic fibers and products | |
| US3904798A (en) | Varying density cartridge filters | |
| US20080264854A1 (en) | Corrugated Fluid Treatment Packs and Methods of Making Them | |
| WO2002084007A1 (en) | Production method and device for nonwoven fabric | |
| KR950002843A (en) | Ultra fine fiber products and manufacturing method thereof | |
| CA1038571A (en) | Attenuating melt-extruded filaments with converging non-symmetrical gas streams | |
| US4731215A (en) | Process for forming non-woven webs from highly oriented melt blown fibers | |
| JPS648105B2 (en) | ||
| RU2010717C1 (en) | Method for manufacture of depth filter elements | |
| JP6095089B1 (en) | Melt blow cap, ultrafine fiber manufacturing apparatus using the same, and manufacturing method thereof | |
| US5645790A (en) | Apparatus and process for polygonal melt-blowing die assemblies for making high-loft, low-density webs | |
| US3849040A (en) | Spinning apparatus with converging gas streams | |
| JPH08309124A (en) | Cylindrical filter medium and manufacture thereof | |
| JPH1136169A (en) | Production of melt-blown nonwoven fabric and cylindrical filter comprising melt-blown nonwoven fabric | |
| JPH0596110A (en) | Cylindrical filter and its production | |
| CN100582343C (en) | Three-dimensional non-woven media, filter and process | |
| US4847125A (en) | Tube of oriented, heat shrunk, melt blown fibers | |
| RU2159662C1 (en) | Method of manufacture of deep-seated filter elements from synthetic microfibers | |
| US9216371B2 (en) | Composite filtering structures with mat of packed melt blown micro- and nano-fibres having NANO-protrusions |