RU2108131C1

RU2108131C1 - Method of making filtering material on base of ultrathin polymer fibres

Info

Publication number: RU2108131C1
Application number: RU96115867A
Authority: RU
Inventors: Л.И. Баташова; Н.П. Васильев; А.Ф. Пестун; Э.В. Романчук; В.В. Чебыкин; О.А. Щербакова
Original assignee: Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика"
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: cleaning air and gases from suspended liquid and solid particles. SUBSTANCE: method consists in spraying fibre-forming solution in hinge-tension field. This solution contains highly volatile solvent, polymer with iodide or bromide tetraethylammonium or iodide or bromide butyl ammonium in amount of 0.01 to 0.1 percent of mass of polymer. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning. 1 tbl

Description

Изобретение относится к технике очистки воздуха от взвешенных в них жидких и твердых частиц (аэрозолей), в частности к производству высокоэффективных фильтрующих материалов, применяемых в респираторах, промышленных фильтрах тонкой очистки воздуха и т.д. Известны способы получения фильтрующих материалов на основе ультратонких полимерных волокон, например, способ получения волокнистого материала [1]. Основным недостатком этого способа является то, что материал приобретает механическую прочность, резко теряя фильтрующую способность за счет перекрытия связующим веществом свободных каналов в волокнистом материале и снижения общей пористости. The invention relates to a technique for purifying air from liquid and solid particles (aerosols) suspended in them, in particular, to the production of highly efficient filter materials used in respirators, industrial filters for fine purification of air, etc. Known methods for producing filter materials based on ultrafine polymer fibers, for example, a method for producing fibrous material [1]. The main disadvantage of this method is that the material acquires mechanical strength, dramatically losing its filtering ability due to the binder blocking free channels in the fibrous material and reducing the total porosity.

Известен также способ получения фильтрованного нетканого материала [2], включающий получение слоя нетканого материала на установке электростатического прядения. Существенным недостатком указанного способа является нестабильность процесса, зависящая от атмосферных условий. There is also known a method for producing filtered non-woven material [2], which includes obtaining a layer of non-woven material in an electrostatic spinning unit. A significant disadvantage of this method is the instability of the process, depending on atmospheric conditions.

За прототип предлагаемого изобретения может быть принят способ получения фильтрующего материала в поле высокого напряжения распылением волокнообразующего раствора, содержащего легколетучий растворитель, полимер и добавки хлорного железа или роданистого аммония, растворенные в этиловом спирте [3]. Недостатком этого способа является также нестабильность процесса во времени, зависящая от атмосферных условий (температуры и влажности воздуха), и низкое пробойное напряжение, не позволяющее увеличить напряженность поля и соответственно и производительность процесса и улучшить качество получаемого материала, а также высокая температура гелеобразования волокнообразующего раствора, в результате чего увеличивается диаметр волокон и ухудшаются их механические свойства. The prototype of the present invention can be taken as a method of obtaining filter material in a high voltage field by spraying a fiber-forming solution containing a volatile solvent, polymer and additives of ferric chloride or ammonium thiocyanate dissolved in ethyl alcohol [3]. The disadvantage of this method is the instability of the process in time, depending on atmospheric conditions (temperature and humidity), and low breakdown voltage, which does not allow to increase the field strength and, accordingly, the productivity of the process and improve the quality of the material obtained, as well as the high gelation temperature of the fiber-forming solution, as a result, the diameter of the fibers increases and their mechanical properties deteriorate.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение качества фильтрующего материала. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения фильтрующего материала на основе ультратонких полимерных волокон, включающем распыление в поле высокого напряжения волокнообразующего раствора, содержащего легколетучий растворитель, полимер и электролитическую добавку, в качестве электролитической добавки берут йодистый или бромистый тераэтиламмоний или йодистый или бромистый тетрабутиламмоний в количестве 0,01-0,1 % от массы полимера. The aim of the invention is to improve the quality of the filter material. This goal is achieved in that in the proposed method for producing filter material based on ultrafine polymer fibers, comprising spraying in a high voltage field a fiber-forming solution containing a volatile solvent, a polymer and an electrolytic additive, iodide or bromide teraethylammonium or iodide or bromide tetrabutylammonium are taken as an electrolytic additive in an amount of 0.01-0.1% by weight of the polymer.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения фильтрующего материала распылением волокнообразующего раствора, в котором в качестве электролитической добавки берут йодистый или бромистый тетраэтиламмоний или йодистый или бромистый тетрабутиламмоний. From the scientific and technical literature, the authors do not know a method for obtaining filter material by spraying a fiber-forming solution in which iodide or bromide tetraethylammonium or iodide or bromide tetrabutylammonium is taken as an electrolytic additive.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

Пример 1. Готовят волокнообразующий раствор с вязкостью 1,8 П с добавкой тетраэтиламмония бромистого 0,01 % от массы полимера. Раствор подают на волокнообразную чашу, вращающуюся со скоростью 3000 об/мин и установленную на расстоянии 200-240 мм от приемной поверхности. Устанавливают напряженность поля 6,3 кВ/см. Example 1. Prepare a fiber-forming solution with a viscosity of 1.8 P with the addition of tetraethylammonium bromide 0.01% by weight of the polymer. The solution is fed to a fiber-shaped bowl rotating at a speed of 3000 rpm and installed at a distance of 200-240 mm from the receiving surface. The field strength is set to 6.3 kV / cm.

Пример 2. Готовят волокнообразующий раствор с вязкостью 4,8 П с добавкой тетрабутиламмония йодистого 0,02 % от массы полимера. Раствор подают на форсунку, работающую при давлении воздуха на раздув 0,5 кгс/см² и установленную на расстоянии 280 мм от приемной поверхности. Устанавливают напряженность поля 5,5 кВ/см.Example 2. Prepare a fiber-forming solution with a viscosity of 4.8 P with the addition of tetrabutylammonium iodide 0.02% by weight of the polymer. The solution is fed to a nozzle operating at an air pressure of 0.5 kgf / cm ² and installed at a distance of 280 mm from the receiving surface. A field strength of 5.5 kV / cm is established.

Технологические парамеры процесса и качественные показатели полученного материала приведены в таблице. Technological process parameters and quality indicators of the obtained material are given in the table.

Из таблицы следует, что все добавки, указанные в заявляемом способе, по своему действию различны. Фильтрующий материал, полученный заявленным способом, имеет более высокие качественные характеристики. Так, диаметр волокон по сравнению с диаметром волокон материала по прототипу меньше в 2,4-2,6 раза, поверхностная плотность полученного по новому способу материала ниже на 34 % поверхностной плотности известного материала, а относительное удлинение выше в 3,0-3,4 раза. From the table it follows that all the additives indicated in the claimed method are different in their action. The filter material obtained by the claimed method has higher quality characteristics. So, the diameter of the fibers compared with the diameter of the fibers of the material according to the prototype is 2.4-2.6 times less, the surface density of the material obtained by the new method is 34% lower than the surface density of the known material, and the relative elongation is 3.0-3, 4 times.

За счет снижения диаметра волокон увеличивается производительность процесса, за счет уменьшения поверхностной плотности материала снижаются расходные нормы основного сырья. By reducing the diameter of the fibers, the process productivity increases, due to a decrease in the surface density of the material, the consumption rates of the main raw material are reduced.

Уменьшение количества электролитической добавки (менее 0,01 %) ведет к ухудшению качества материала (уменьшение удлинения, увеличение поверхностной плотности материала). А увеличение количества электролитической добавки более 0,1 % ведет к нарушению процесса волокнообразования. A decrease in the amount of electrolytic additives (less than 0.01%) leads to a deterioration in the quality of the material (decrease in elongation, increase in surface density of the material). And an increase in the amount of electrolytic additives of more than 0.1% leads to disruption of the process of fiber formation.

Из изложенного выше следует, что каждый признак заявленной совокупности влияет на достижение поставленной цели - улучшение качества фильтрующего материала, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения. From the above it follows that each sign of the claimed combination affects the achievement of the goal - improving the quality of the filter material, and the entire population is sufficient to characterize the claimed technical solution.

Claims

A method of obtaining a filter material based on ultrafine polymer fibers by spraying in a high voltage field a fiber-forming solution containing a volatile solvent, polymer and electrolytic additives, characterized in that iodide or bromide tetraethylammonium or iodide or bromide tetrabutylammonium in the amount of 0.01 - 0.1% by weight of the polymer.