RU2810291C1 - Unit for producing sorption-filtering materials from polymer solutions by aerodynamic moulding with increased sorption activity - Google Patents

Unit for producing sorption-filtering materials from polymer solutions by aerodynamic moulding with increased sorption activity Download PDF

Info

Publication number
RU2810291C1
RU2810291C1 RU2023109725A RU2023109725A RU2810291C1 RU 2810291 C1 RU2810291 C1 RU 2810291C1 RU 2023109725 A RU2023109725 A RU 2023109725A RU 2023109725 A RU2023109725 A RU 2023109725A RU 2810291 C1 RU2810291 C1 RU 2810291C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spinning
unit
sorption
nonwoven material
solution
Prior art date
Application number
RU2023109725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Генис
Александр Владимирович Кузнецов
Вячеслав Густавович Орос
Юрий Петрович Некрасов
Александр Аркадьевич Муравьев
Сергей Эдуардович Ермолаев
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом" (АО "ВНИИСВ")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом" (АО "ВНИИСВ") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом" (АО "ВНИИСВ")
Application granted granted Critical
Publication of RU2810291C1 publication Critical patent/RU2810291C1/en

Links

Abstract

FIELD: nonwoven materials.
SUBSTANCE: unit for producing sorption-filtering nonwoven materials from polymer solutions by aerodynamic moulding is equipped with a system for controlling solution pressure pulsation and fixing a given stretch ratio, contains a unit for preparing the spinning solution, a spinning machine with spinning blocks, a conveyor belt, a washing unit, a dryer and a winding unit for the finished nonwoven material, additionally includes a rotary-plate dispenser for supplying coarse coal filler, productivity of which is synchronized with the amount of spinning solution supplied to the spinning blocks of the forming machine. The total number of nozzles is at least 20, sequentially arranged in a row in the direction of formation of the nonwoven material, forming an underlying bottom layer and a top coating layer of polyurethane, 70% of the nozzles of the total number form an intermediate middle layer of a sorption-active nonwoven material containing coarse activated carbon as a filler, which is fed into the middle of the outflowing spinning jet formed from each unit nozzle using rigid curved tubes fixed in the spinning unit parallel to the unit nozzle at an angle ranging from 25° up to 35° from the vertical direction of movement of the spinning solution for uniform distribution of coarse activated carbon filler across the width of the forming nonwoven material.
EFFECT: improved efficiency of the materials produced.
1 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области получения нетканых материалов, а именно к устаноке для получения нетканых сорбционно-фильтрующих материалов из растворов полимеров и композиций аэродинамическим формованием.The invention relates to the field of producing non-woven materials, namely to a device for producing non-woven sorption-filtering materials from polymer solutions and compositions by aerodynamic molding.

Современные сорбционно-фильтрующие материалы обладают достаточной толщиной рабочего слоя, выполнены в виде тканей, либо нетканых материалов, содержащих различные твердые наполнители, являясь эластичными сорбентами. Особое место среди различных способов получения нетканых материалов занимает процесс аэродинамического (фильерного) формования из растворов полимеров, дающий возможность осуществлять композитную модификацию нетканого материала путем введения наполнителя в прядильный раствор синтетического полимера.Modern sorption-filtering materials have a sufficient thickness of the working layer, made in the form of fabrics or non-woven materials containing various solid fillers, being elastic sorbents. A special place among the various methods for producing nonwoven materials is occupied by the process of aerodynamic (spunbonding) spinning from polymer solutions, which makes it possible to carry out composite modification of a nonwoven material by introducing a filler into a spinning solution of a synthetic polymer.

Известна установка для получения нетканых материалов из растворов полимеров (пат. США №3320479, 317-2, публ. 16.05.1967 г.), в которой раствор полимера из коллектора выходит в виде струи, попадает на специальный отражающий экран, снабженный направляющим лотком, совершающим возвратно-поступательное движение по горизонтальной оси и осуществляющим раскладку формующихся нитей. Дополнительная вытяжка нитей до поступления их на приемный транспортер осуществляется в электрическом поле.There is a known installation for producing nonwoven materials from polymer solutions (US Pat. No. 3320479, 317-2, published May 16, 1967), in which the polymer solution from the collector comes out in the form of a jet, hits a special reflective screen equipped with a guide tray, performing a reciprocating movement along a horizontal axis and carrying out the layout of the forming threads. Additional stretching of the threads before they enter the receiving conveyor is carried out in an electric field.

Однако, для такой установки характерно наличие высоких градиентов растяжения, которые обеспечиваются в электрических полях с высоким напряжением. Установка очень энергоемка, экономически малоэффективна, не позволяет реализовать получение многослойных нетканых материалов, способных очищать жидкости и газы от растворенных и газообразных примесей.However, such an installation is characterized by the presence of high stretching gradients, which are provided in high voltage electric fields. The installation is very energy-intensive, economically ineffective, and does not allow the production of multilayer nonwoven materials capable of purifying liquids and gases from dissolved and gaseous impurities.

Известна установка для получения сорбционно-фильтрующих волокнистых материалов из растворов полимеров аэродинамическим формованием (пат. РФ №62931, Д04Н 3/16, пуб. 10.05.2007 г.), позволяющая получать многослойные материалы с широким комплексом фильтрующих и сорбирующих свойств. Установка содержит систему приготовления прядильных растворов и суспензий на их основе, машину формования с движущимися прядильными блоками, формирующими волокнистый холст на транспортере, промывочную машину, сушилку для сушки материала и узел намотки готового материала. Наличие в данной установке 3-5 линий приготовления прядильных растворов, магистрально соединенных с соответствующими прядильными блоками, дает возможность получать многослойные сорбционно-фильтрующие материалы, состоящие из однородных, либо разнородных слоев.There is a known installation for producing sorption-filtering fibrous materials from polymer solutions by aerodynamic molding (RF patent No. 62931, D04N 3/16, published May 10, 2007), which makes it possible to obtain multilayer materials with a wide range of filtering and sorbing properties. The installation contains a system for preparing spinning solutions and suspensions based on them, a molding machine with moving spinning blocks that form a fibrous web on a conveyor, a washing machine, a dryer for drying the material and a winding unit for the finished material. The presence in this installation of 3-5 lines for the preparation of spinning solutions, connected by a main line to the corresponding spinning blocks, makes it possible to obtain multilayer sorption-filtering materials consisting of homogeneous or heterogeneous layers.

Однако предложенная технологическая схема не обеспечивают возможность получения однородных по структуре и поверхностной плотности составных слоев, входящих в многослойные композиционные нетканые материалы (МКНМ). В результате для сохранения защитных свойств МКНМ выпускаются с повышенной поверхностной плотностью 400-600 г/м2.However, the proposed technological scheme does not provide the possibility of obtaining composite layers that are homogeneous in structure and surface density, included in multilayer composite nonwoven materials (MCNM). As a result, in order to maintain the protective properties, MCNM are produced with an increased surface density of 400-600 g/ m2 .

Известна установка (пат. РФ №2668446, D04H 3/16, B01J 20/30, публ. 01.10.2018 БИ №28) для получения сорбционно-фильтрующих нетканых материалов с улучшенными свойствами из растворов полимеров методом аэродинамического формования, включающая систему предотвращения пульсации давления прядильного раствора и сохранение заданной кратности фильерной вытяжки, скоростное раскладочное устройство, специализированные системы отмывки растворителя и сушки сформованного материала. Указанная установка выбрана в качестве прототипа.A known installation (RF patent No. 2668446, D04H 3/16, B01J 20/30, published 10/01/2018 BI No. 28) for producing sorption-filtering nonwoven materials with improved properties from polymer solutions by aerodynamic molding, including a system for preventing pressure pulsation spinning solution and maintaining the specified number of spinning hoods, high-speed laying device, specialized systems for washing the solvent and drying the molded material. The specified installation was chosen as a prototype.

Однако предложенная технологическая схема данной установки, конструктивные решения составляющих узлов позволяют получать наполненный волокнистый материал с преимущественно расположенным наполнителем внутри волокон, образующих волокнистый (нетканый) холст в процессе растворного (мокрого) формования и одновременного аэродинамического вытягивания. Установка формирует нетканый холст на основе формующихся суспензий мелкодисперсного наполнителя в растворе волокнообразующего полимера.However, the proposed technological scheme of this installation and the design solutions of the component units make it possible to obtain a filled fibrous material with a predominantly located filler inside the fibers that form a fibrous (non-woven) canvas in the process of solution (wet) molding and simultaneous aerodynamic stretching. The installation forms a non-woven canvas based on moldable suspensions of fine filler in a solution of a fiber-forming polymer.

В этом случае наполнитель, например, активированный уголь, находится внутри полимерной матрицы (волокон, образующих холст на базе полиакрилонитрила, либо полиуретана). При этом вся поверхность частиц наполнителя окружена (экранирована) полимером (Генис А.В., Кузнецов А.В., Некрасов Ю.П., Пластические массы, 2021, №1-2, с. 38-43). Установка по указанному прототипу позволяет получать наполненные нетканые материалы с низкой сорбционной активностью.In this case, the filler, for example, activated carbon, is located inside the polymer matrix (fibers forming a canvas based on polyacrylonitrile or polyurethane). In this case, the entire surface of the filler particles is surrounded (screened) by polymer (Genis A.V., Kuznetsov A.V., Nekrasov Yu.P., Plastics, 2021, No. 1-2, pp. 38-43). The installation according to the specified prototype makes it possible to obtain filled nonwoven materials with low sorption activity.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка установки для получения сорбционно-фильтрующих нетканых материалов для средств индивидуальной защиты дыхания (СИЗОД) и кожи (СИЗК), обладающих повышенным временем защитного действия, с сохранением высоких значений показателя воздухопроницаемости, обуславливающего комфортностью носки изделий.The technical problem to be solved by the present invention is the development of an installation for the production of sorption-filtering nonwoven materials for personal respiratory protection equipment (RPPE) and skin protection equipment (PPE), which have an increased protective action time, while maintaining high values of air permeability, which makes wearing comfortable products.

Поставленная техническая проблема решается за счет того, что установка для получения сорбционно-фильтрующих нетканых материалов из растворов полимеров методом аэродинамического формования, оснащенная системой контроля пульсации давления раствора и фиксации заданной кратности вытяжки, содержащая узел приготовления прядильного раствора, машину формования с прядильными блоками, транспортерную ленту, узел промывки, сушилку и узел намотки готового нетканого материала, дополнительно включает роторно-тарельчатый дозатор для подачи крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН), производительность которого синхронизирована с количеством прядильного раствора, подаваемого в прядильные блоки машины формования, обеспечивающий формование угленаполненного трехслойного волокнистого нетканого материала с межволоконным и межслойным распределением крупнодисперсного активированного угольного наполнителя с его содержанием в объеме материала от 70 до 82%, причем отношение скорости истекания прядильного раствора из единичного сопла прядильного блока к скорости вращения ротора тарельчатого дозатора находится в диапазоне от 0,51 до 2,38, при этом прядильные блоки выполнены сопряженными и расположенными в направлении движения транспортерной ленты, совершающими возвратно-поступательное движение, в направлении перпендикулярном движению транспортной ленты при изменении отношения суммарной скорости двух прядильных блоков к скорости движения транспортера от 30 до 160, обладающие общим числом формующих сопел не менее 20 последовательно расположенных в ряду в направлении формирования нетканого материала, из которых в первом прядильном блоке 15% сопел из размещенных в начале ряда от общего числа и во втором прядильном блоке 15% сопел из размещенных в конце ряда от общего числа формуют собственно полиуретановые слои, образуя соответственно подстилающий нижний слой и покрывной верхний слой из полиуретана, 70% сопел от общего числа формируют промежуточный средний слой сорбционно-активного нетканого материала, содержащий в качестве наполнителя крупнодисперсный активированный уголь, причем его подачу в середину образованной от каждого единичного сопла истекающей прядильной струи осуществляют при помощи закрепленных в прядильном блоке параллельно единичному соплу жестких изогнутых трубок под углом в пределах от 25° до 35° от вертикального направления движения прядильного раствора для равномерного распределения крупнодисперсного активированного угольного наполнителя по ширине формирующегося нетканого материала.The posed technical problem is solved due to the fact that an installation for producing sorption-filtering nonwoven materials from polymer solutions by aerodynamic molding, equipped with a system for controlling solution pressure pulsation and fixing a given stretch ratio, containing a unit for preparing a spinning solution, a spinning machine with spinning blocks, and a conveyor belt , a washing unit, a dryer and a winding unit for the finished nonwoven material, additionally includes a rotary disc dispenser for supplying coarse activated carbon filler (CAUN), the productivity of which is synchronized with the amount of spinning solution supplied to the spinning blocks of the molding machine, ensuring the formation of carbon-filled three-layer fibrous nonwoven material with interfiber and interlayer distribution of coarse activated carbon filler with its content in the volume of material from 70 to 82%, and the ratio of the speed of outflow of the spinning solution from a single nozzle of the spinning unit to the rotation speed of the rotor of the disc dispenser is in the range from 0.51 to 2.38, wherein the spinning blocks are made conjugate and located in the direction of movement of the conveyor belt, performing a reciprocating movement in the direction perpendicular to the movement of the conveyor belt when the ratio of the total speed of the two spinning blocks to the conveyor speed changes from 30 to 160, having a total number of forming nozzles of at least 20 sequentially located in a row in the direction of formation of the nonwoven material, of which in the first spinning block 15% of the nozzles placed at the beginning of the row of the total number and in the second spinning block 15% of the nozzles placed at the end of the row of the total number form the actual polyurethane layers, forming respectively, the underlying bottom layer and the top covering layer are made of polyurethane, 70% of the nozzles from the total number form an intermediate middle layer of sorption-active nonwoven material containing coarse activated carbon as a filler, and its supply to the middle of the outflowing spinning jet formed from each unit nozzle is carried out at using rigid curved tubes fixed in the spinning unit parallel to a single nozzle at an angle ranging from 25° to 35° from the vertical direction of movement of the spinning solution to uniformly distribute the coarse activated carbon filler across the width of the forming nonwoven material.

В предложенной конструкции установки совмещены два независимых процесса формования: крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН) и полиуретанового раствора полимера и волокна, причем последующее аэродинамическое вытягивание и осаждение последнего приводит к одновременному формированию угленаполненного волокнистого слоя с межволоконным и межслойным расположением угольного наполнителя, в частности, угля с крупной дисперсностью, находящейся в диапазоне 200-500 мкм и полному его отсутствию внутри волокон, образующих полимерный слой.The proposed design of the installation combines two independent molding processes: coarse activated carbon filler (CAF) and a polyurethane solution of polymer and fiber, and subsequent aerodynamic stretching and deposition of the latter leads to the simultaneous formation of a carbon-filled fibrous layer with an interfiber and interlayer arrangement of carbon filler, in particular coal with coarse dispersion in the range of 200-500 microns and its complete absence inside the fibers forming the polymer layer.

Использование крупнодисперсного активированного угля не случайно, а вызвано тем, что данный наполнитель является универсальным сорбентом для органических веществ, обладая развитой поверхностью и большим количеством микро- и мезопор, имеет высокую поглотительную способность, определяя механизм физической сорбции, доля которой при сорбции NH3, SO2 одновременно с сорбцией органических соединений может достигать 50-70%.The use of coarse activated carbon is not accidental, but is due to the fact that this filler is a universal sorbent for organic substances, having a developed surface and a large number of micro- and mesopores, it has a high absorption capacity, determining the mechanism of physical sorption, the share of which in the sorption of NH 3 , SO 2 simultaneously with the sorption of organic compounds can reach 50-70%.

Особенно это становится ощутимым при таком способе введения наполнителя, частицы которого являются крупнодисперсными. В этом случае время защитного действия (ВЗД) не зависит от структуры матрицы в целом (включая диаметр волокон), а определяется количеством вводимого крупнодисперсного активированного угольного наполнителя и величиной поверхностной плотности композиционного материала.This becomes especially noticeable with this method of introducing filler, the particles of which are coarse. In this case, the protective action time (PAT) does not depend on the structure of the matrix as a whole (including the diameter of the fibers), but is determined by the amount of introduced coarse activated carbon filler and the surface density of the composite material.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами.The invention is illustrated by the following graphics.

На фиг. 1 представлена схема дозирования раствора полимера на прядильный блок с одновременной подачей крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН).In fig. Figure 1 shows a diagram of dosing a polymer solution onto a spinning unit with simultaneous supply of coarse activated carbon filler (CAUN).

На фиг. 2 показана детализованная схема работы роторно-тарельчатого дозатора с синхронизированной подачей гранулированного сорбента в два сопряженных прядильных блока одновременно с прядильным раствором полимера.In fig. Figure 2 shows a detailed diagram of the operation of a rotary-disc dispenser with a synchronized supply of granular sorbent into two mating spinning units simultaneously with the spinning polymer solution.

На фиг. 3 показана последовательность образования подстилающего слоя (слой I), промежуточного среднего сорбционно-фильтрующего слоя (слой II) и покрывного слоя (слой III) трехслойного нетканого материала.In fig. Figure 3 shows the sequence of formation of the underlying layer (layer I), the intermediate middle sorption-filtering layer (layer II) and the covering layer (layer III) of a three-layer nonwoven material.

На фиг. 4 показано боковое расположение систем подачи осадительной ванны, аэродинамического вытягивания струи раствора полиуретана (ПУ) в диметилформамиде (ДМФ) в капиллярных фильерах (шприцевых соплах) прядильного блока, угловая подача гранулированного сорбента жесткими трубками в середину истекающей прядильной струи, образованной от единичного сопла.In fig. Figure 4 shows the lateral arrangement of the sedimentation bath supply systems, the aerodynamic drawing of a jet of polyurethane (PU) solution in dimethylformamide (DMF) in the capillary dies (syringe nozzles) of the spinning unit, the angular supply of granular sorbent by rigid tubes into the middle of the outflowing spinning jet formed from a single nozzle.

Установка состоит из линии подачи прядильного раствора полимера 1, расходного блока прядильного раствора полимера 2, фильтра 3, ПИД-регулятора 4, следящей системы регулирования давления 5, мотора-редуктора 6, совмещенного с частотным преобразователем 7, 8, насоса 9, подающего прядильный раствор на фильтр, насоса 10, подающего очищенный прядильный раствор на прядильный блок 12, роторно-тарельчатого дозатора 11, прядильного блока 12, транспортерной ленты 13.The installation consists of a supply line for the spinning solution of the polymer 1, a consumable unit for the spinning solution of the polymer 2, a filter 3, a PID controller 4, a servo pressure control system 5, a gear motor 6 combined with a frequency converter 7, 8, a pump 9 that supplies the spinning solution to the filter, pump 10, supplying the purified spinning solution to the spinning unit 12, rotary disc dispenser 11, spinning unit 12, conveyor belt 13.

Установка объединяет два независимых контура (фиг. 1). В первом независимом контуре формируется прядильный раствор полиуретанового полимера 1. Контур снабжен следящей системой, направленной на предотвращение пульсации давления при подаче прядильного раствора из расходного блока 2 прядильного раствора на прядильный блок 12, включающий десять капиллярных фильер, выполняющих функции сопла в составе дутьевого устройства в прядильном блоке 12.The installation combines two independent circuits (Fig. 1). In the first independent circuit, a spinning solution of polyurethane polymer 1 is formed. The circuit is equipped with a tracking system aimed at preventing pressure pulsation when supplying the spinning solution from the spinning solution supply unit 2 to the spinning unit 12, which includes ten capillary dies that perform the functions of a nozzle as part of a blowing device in the spinning unit. block 12.

Следящая система регулирования давления 5 включает ПИД-регулятор 4, частотный преобразователь 7 совмещенный с мотор-редуктором 6, уменьшающий производительность насоса НШ-20 9, подающего прядильный раствор через фильтр 3 в коллектор линии формования. Далее ПИД-регулятор поддерживает равенство производительности насоса НШ-20 9 и насоса НШ-10 10 в зависимости от числа задействованных прядильных мест (сопел). В этом случае фиксированной скоростью вытягивающего воздуха обеспечивается точная скорость истечения прядильного раствора полимера из капиллярных фильер (сопел) прядильного блока 12 за счет наличия следящей системы 8, 10, уменьшающей колебания кратности фильерной вытяжки. Выходящие из сопел прядильного блока 12 струи раствора полимера под воздействием воздушного потока формируют волокнистый холст нетканого материала.The tracking pressure control system 5 includes a PID controller 4, a frequency converter 7 combined with a gear motor 6, which reduces the performance of the NSh-20 pump 9, which supplies the spinning solution through a filter 3 to the molding line manifold. Next, the PID controller maintains equality in the performance of the NSh-20 9 pump and the NSh-10 10 pump, depending on the number of spinning positions (nozzles) involved. In this case, the fixed speed of the drawing air ensures the exact flow rate of the spinning solution of the polymer from the capillary dies (nozzles) of the spinning unit 12 due to the presence of a tracking system 8, 10, which reduces fluctuations in the multiplicity of the spin drawing. The jets of polymer solution emerging from the nozzles of the spinning unit 12 under the influence of the air flow form a fibrous web of nonwoven material.

Одновременно со сжатым воздухом на прядильный блок 12 в зону формования подается осадительная ванна представляющая водный раствор ДМФ, обозначенная в прядильном блоке 12 на фиг. 1 пунктирной линией.Simultaneously with the compressed air, a precipitation bath representing an aqueous solution of DMF, indicated in the spinning unit 12 in FIG. 1 dotted line.

Подачу осадительной ванны осуществляют параллельно формуемым прядильным струям, выходящим из отдельных сопел. В результате процесс растяжения струи прядильного раствора сопровождается процессом осаждения полимера. При этом одновременно с вытяжкой волокон происходит их упорядоченная укладка.The precipitation bath is supplied parallel to the spinning jets being formed, emerging from individual nozzles. As a result, the process of stretching the spinning solution jet is accompanied by the process of polymer deposition. In this case, simultaneously with the drawing of the fibers, their orderly laying occurs.

Второй контур предназначен для дозировки крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (фиг. 2), который содержит в своем составе частотный преобразователь 11.1, мотор-редуктор 11.2, бункер роторно-тарельчатого дозатора 11.3. В целом указанный блок обозначен цифрой 11 (фиг. 1).The second circuit is intended for dosing coarse activated carbon filler (Fig. 2), which contains a frequency converter 11.1, a gear motor 11.2, and a rotary disc dispenser hopper 11.3. In general, this block is designated 11 (Fig. 1).

Совмещение роторно-тарельчатого дозатора 11 с прядильным блоком 12 позволяет создать узел по получению угленаполненного нетканого материала с межслойным расположением угольного наполнителя. При этом прядильный блок 12 оснащен примыкающими жесткими изогнутыми трубками 12.2 для подачи крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН) в зону холстообразования нетканого материала (фиг. 2, фиг. 4).Combining the rotary-plate dispenser 11 with the spinning unit 12 makes it possible to create a unit for producing carbon-filled nonwoven material with an interlayer arrangement of carbon filler. In this case, the spinning unit 12 is equipped with adjacent rigid curved tubes 12.2 for supplying coarse activated carbon filler (CAUN) to the web formation zone of the nonwoven material (Fig. 2, Fig. 4).

Детализированная схема его работы представлена на фиг. 2. В роторно-тарельчатом дозаторе 11.3 рабочим вращающимся элементом служит горизонтально установленный диск (ротор) с отверстиями равного диаметра, которые заполняются гранулированным углем из бункера под собственным весом. Вращающийся диск находится между верхней и нижней неподвижными пластинами (статор) с отверстиями равного диаметра. Заполнение ячеек в подвижном диске происходит при совпадении между отверстиями верхней пластины и диска, просыпание сыпучего материала происходит при совпадении между отверстиями нижней пластины и диска. Распределительный блок 11.5 (фиг. 2) представляет собой устройство для разделения угольного наполнителя на 14 равных долей с последующей транспортировкой гранулированного угольного наполнителя по гибким направляющим силиконовым шлангам с помощью сжатого воздуха 11.6 выходящего из эжекторов 11.7, дальнейшим поступлением крупнодисперсного активированного угольного наполнителя в жесткие изогнутые дозирующие трубки 12.2, закрепленные на прядильных блоках 12. На каждом из двух прядильных блоков закреплены по семь изогнутых жестких трубок 12.2 напротив каждого сопла 12.1, кроме первого, второго, третьего сопел первого прядильного блока I и восьмого, девятого, десятого сопла второго прядильного блока II (фиг. 2), куда подается чистый полиуретан в виде 20% раствора в ДМФ.A detailed diagram of its operation is presented in Fig. 2. In the rotary disc dispenser 11.3, the working rotating element is a horizontally mounted disk (rotor) with holes of equal diameter, which are filled with granulated coal from the hopper under its own weight. The rotating disk is located between the upper and lower fixed plates (stator) with holes of equal diameter. Filling of the cells in the movable disk occurs when the holes of the upper plate and the disk coincide; spillage of bulk material occurs when the holes of the bottom plate and the disk coincide. The distribution block 11.5 (Fig. 2) is a device for dividing the carbon filler into 14 equal shares with the subsequent transportation of granular carbon filler along flexible guide silicone hoses using compressed air 11.6 coming out of the ejectors 11.7, with the further flow of coarse activated carbon filler into rigid curved dosing tubes 12.2 mounted on spinning blocks 12. On each of the two spinning blocks, seven curved rigid tubes 12.2 are mounted opposite each nozzle 12.1, except for the first, second, third nozzles of the first spinning block I and the eighth, ninth, tenth nozzles of the second spinning block II ( Fig. 2), where pure polyurethane is supplied in the form of a 20% solution in DMF.

Подача струй раствора полимера из шести указанных сопел I и II блока и струй раствора полимера 12.3 одновременно с гранулированным наполнителем из четырнадцати дозирующих трубок 12.2 в середину образованной истекающей прядильной струи от каждого единичного сопла 12.1 под оптимальным углом завершают в основном процессе холстообразования трехслойного угленаполненного нетканого материала на транспортерной ленте 13 (фиг. 2) с межслойным расположением наполнителя.The supply of jets of polymer solution from the six indicated nozzles of the I and II block and jets of polymer solution 12.3 simultaneously with granular filler from fourteen metering tubes 12.2 into the middle of the formed outflowing spinning jet from each single nozzle 12.1 at an optimal angle is completed in the main process of web formation of a three-layer carbon-filled nonwoven material at conveyor belt 13 (Fig. 2) with interlayer arrangement of filler.

Скорость истечения прядильного раствора из сопла υu в м/мин. рассчитана из уравнения неразрывности (1) (Генис А.В., Фильберт Д.В., Синдеев А.А., Химические волокна, 1978, №3, с. 27-29):The speed of flow of the spinning solution from the nozzle is υ u in m/min. calculated from the continuity equation (1) (Genis A.V., Filbert D.V., Sindeev A.A., Chemical fibers, 1978, No. 3, pp. 27-29):

где Q - весовая подача прядильного раствора, кг/мин.;where Q is the weight feed of the spinning solution, kg/min;

ρраств - плотность прдильного раствора, кг/м3;ρ solution - density of the spinning solution, kg/m 3 ;

dсопл - диаметр сопла, м.d nozzle - nozzle diameter, m.

В соответствии с параметрами созданного оборудования измерены значения окружной скорости ротора дозатора υо.p.д., а также зафиксированы производительность ротора дозатора в г/мин и весовая производительность прядильного раствора на двадцати соплах двух прядильных блоков.In accordance with the parameters of the created equipment, the values of the peripheral speed of the dispenser rotor υ o.p.d. were measured. , and also recorded the productivity of the dispenser rotor in g/min and the weight productivity of the spinning solution on twenty nozzles of two spinning units.

В таблице 1 представлены полученные значения окружной скорости ротора, подача угля ротором, скорость истечения прядильного раствора из сопла и весовая подача прядильного раствора на 20 сопел.Table 1 presents the obtained values of the peripheral speed of the rotor, the supply of coal by the rotor, the speed of flow of the spinning solution from the nozzle and the weight supply of the spinning solution to 20 nozzles.

Исходя из полученных данных рассчитано максимальное содержание активированного угля по сухому полимеру (ПУ).Based on the data obtained, the maximum content of activated carbon in dry polymer (PU) was calculated.

Максимальное содержание активированного угля по сухому полимеру рассчитывается по формуле (2):The maximum content of activated carbon in dry polymer is calculated using formula (2):

где WАУ - максимальное содержание активированного угля в сорбционно-активном материале;where W AC is the maximum content of activated carbon in the sorption-active material;

mау - весовая подача активированного угля ротором, г/мин.;m ay - weight supply of activated carbon by the rotor, g/min.;

mПР - весовая подача прядильного раствора, г/мин.;m PR - weight feed of the spinning solution, g/min.;

СПР - концентрация прядильного раствора, %.C PR - concentration of the spinning solution, %.

С учетом того, что в единицу времени угля поступает от 70 до 145 г/мин, а в 20% растворе полиуретана от (80 до 150 г/мин.) х 0,2 содержится от 16 до 30 г/мин сухого полимера, процентное содержание крупнодисперсного активированного угольного наполнителя в волокнистом хосте составляет от 70/(70+30)⋅100% до 145/(145+30)⋅100%, иначе от 70 до 82%.Taking into account the fact that per unit time of coal flows from 70 to 145 g/min, and a 20% polyurethane solution from (80 to 150 g/min.) x 0.2 contains from 16 to 30 g/min of dry polymer, the percentage the content of coarse activated carbon filler in the fibrous host is from 70/(70+30)⋅100% to 145/(145+30)⋅100%, otherwise from 70 to 82%.

Для обеспечения такого содержания активированного угля в холсте нетканого материала отношение скорости истечения прядильного раствора из сопла к скорости вращения ротора находится от 0,51 до 2,38.To ensure such a content of activated carbon in the nonwoven fabric, the ratio of the flow rate of the spinning solution from the nozzle to the rotor rotation speed is from 0.51 to 2.38.

При соотношении указанных скоростей меньше 0,51 наблюдается неустойчивое формование струй прядильного раствора из сопла, а при соотношении больше 2,38 наблюдается недостаточное содержание угля в холсте.When the ratio of these speeds is less than 0.51, unstable formation of jets of spinning solution from the nozzle is observed, and when the ratio is greater than 2.38, insufficient coal content in the canvas is observed.

При формировании волокнистого холста из раствора полимера двумя сопряженными прядильными блоками I и II расположенными в направлении движения транспортерной ленты 13 (фиг. 2), совершающими возвратно-поступательное движение по ее ширине, обладающих общим числом формующих сопел не менее двадцати последовательно расположенных в ряду в направлении формирования холста нетканого материала, завершается процесс образования волокнистого нетканого материала. При его получении реализован принцип сложения прежде всего сорбционных (защитных) свойств (фиг. 3), а также улучшение физико-механических свойств композиционного трехслойного нетканого сорбционно-фильтрующего материала в целом (таблица 2). Из таблицы 2 следует, что расположение частиц наполнителя в межволоконном пространстве увеличивает разрывное удлинение более чем в 3 раза (в таблице 2, примеры 2, 3, 4, 5), благодаря чему сорбционно-фильтрующий защитный материал будет обладать значительно более высокой эластичностью, несминаемостью, стойкостью к истиранию по сравнению с материалом с расположением частиц наполнителя внутри элементарных волокон (таблица 2, пример 1).When forming a fibrous web from a polymer solution with two conjugate spinning blocks I and II located in the direction of movement of the conveyor belt 13 (Fig. 2), performing a reciprocating movement along its width, having a total number of forming nozzles of at least twenty sequentially located in a row in the direction Formation of the non-woven material web, the process of formation of the fibrous non-woven material is completed. When obtaining it, the principle of adding, first of all, sorption (protective) properties (Fig. 3), as well as improving the physical and mechanical properties of the composite three-layer non-woven sorption-filter material as a whole (Table 2) is implemented. From Table 2 it follows that the arrangement of filler particles in the interfiber space increases the elongation at break by more than 3 times (in Table 2, examples 2, 3, 4, 5), due to which the sorption-filtering protective material will have significantly higher elasticity and crease resistance , abrasion resistance compared to a material with filler particles located inside the elementary fibers (Table 2, example 1).

Другое преимущество данной установки состоит в том, что предложенная последовательность получения угленаполненного нетканого материала с межслойным расположением крупнодисперсного активированного угольного наполнителя позволяет получать нетканые материалы, обладающие повышенной воздухопроницаемостью (таблица 2, примеры 2-5). Это повышает комфортность при носке изделий.Another advantage of this installation is that the proposed sequence for producing carbon-filled nonwoven material with an interlayer arrangement of coarse activated carbon filler makes it possible to obtain nonwoven materials with increased air permeability (Table 2, examples 2-5). This increases the comfort of wearing the products.

Наличие внешних слоев из чистого ПУ: подстилающий слой I и покрывной слой III (фиг. 3) делает такой материал пригодным для герметичной ультразвуковой сварки (таблица 2, примеры 2-4). Это достигается путем наличия в первом прядильном блоке 15% сопел из размещенных в начале ряда от общего числа и 15% сопел из размещенных в конце ряда от общего числа во втором прядильном блоке формующих чисто полиуретановые слои, образуя соответственно подстилающий нижний слой I и покрывной верхний слой III (фиг. 3) на транспортерной ленте 13 (фиг. 2), 70% сопел от общего числа в двух блоках формируют промежуточный (средний) слой II сорбционно-фильтрующего нетканого материала.The presence of outer layers of pure PU: underlying layer I and top layer III (Fig. 3) makes such a material suitable for hermetic ultrasonic welding (Table 2, examples 2-4). This is achieved by having in the first spinning unit 15% of the nozzles placed at the beginning of the row of the total number and 15% of the nozzles placed at the end of the row of the total number in the second spinning unit forming pure polyurethane layers, respectively forming the underlying bottom layer I and the top coating layer III (Fig. 3) on the conveyor belt 13 (Fig. 2), 70% of the nozzles of the total number in two blocks form the intermediate (middle) layer II of sorption-filtering nonwoven material.

Указанное соотношение обеспечивается в условиях реализации равномерного холстообразования нетканого материала при изменении отношения суммарной скорости двух прядильных блоков 12 к скорости движения транспортерной ленты 13 в пределах от 30 до 160. При соотношении меньше 30 не удается обеспечить низкую поверхностную плотность (120±20 г/м2) при сохранении требуемой равномерности холстообразования нетканого материала. Соотношения больше 160 ограничено техническими возможностями раскладочного устройства.The specified ratio is ensured under the conditions of realizing uniform web formation of nonwoven material when changing the ratio of the total speed of two spinning blocks 12 to the speed of movement of the conveyor belt 13 in the range from 30 to 160. When the ratio is less than 30, it is not possible to ensure a low surface density (120±20 g/ m2 ) while maintaining the required uniformity of web formation of the nonwoven material. Ratios greater than 160 are limited by the technical capabilities of the folding device.

Помимо равномерного распределения волокна в объеме нетканого материала необходимо однородное распределение крупнодисперсного активированного угольного наполнителя по объему последнего. Это достигается на заключительной стадии формования при взаимодействии ранее описанных контуров, представленных на фиг. 4. Транспортерная лента 13 и прядильные блоки 12 двигаются во взаимно перпендикулярных направлениях (12.7 и 12.8). Причем блоки 12.1 совершают возвратно-поступательное движение. С помощью двадцати сопел двух прядильных блоков подается прядильный раствор ПУ 12.4, который вытягивается в виде струй сжатым воздухом. Фиксирование структуры холста нетканого материала на транспортерной ленте 13 осуществляется путем подачи осадительной ванны 12.5 через специальные рамки 12.6. Изогнутые во внутреннюю сторону корпусов прядильных блоков и закрепленные на них четырнадцать дозирующих трубок 12.2 служат для подачи наполнителя - угля в середину истекающей прядильной струи, образованной от каждого единичного сопла 12.1. В этом случае в процессе возвратно-поступательного движения прядильных блоков и единичных сопел 12.1 поперек транспортерной ленты обеспечивается равномерное распределение наполнителя по объему волокнистого холста нетканого материала. При углах а от вертикального направления от 25° до 35° (фиг. 4) обеспечивается отсутствие повышенной концентрации крупнодисперсного активированного угольного наполнителя по краям холста нетканого материала в крайне правом и левом положении прядильного блока.In addition to the uniform distribution of fiber in the volume of the nonwoven material, it is necessary to uniformly distribute the coarse activated carbon filler throughout the volume of the latter. This is achieved at the final stage of molding through the interaction of the previously described contours presented in Fig. 4. Conveyor belt 13 and spinning blocks 12 move in mutually perpendicular directions (12.7 and 12.8). Moreover, blocks 12.1 perform a reciprocating motion. Using twenty nozzles of two spinning units, the spinning solution PU 12.4 is supplied, which is drawn out in the form of jets by compressed air. Fixing the structure of the nonwoven fabric on the conveyor belt 13 is carried out by feeding the precipitation bath 12.5 through special frames 12.6. Fourteen 12.2 dosing tubes, bent to the inside of the spinning block housings and attached to them, serve to supply filler - coal - into the middle of the outflowing spinning jet formed from each individual 12.1 nozzle. In this case, in the process of reciprocating movement of the spinning blocks and individual nozzles 12.1 across the conveyor belt, a uniform distribution of the filler throughout the volume of the fibrous web of nonwoven material is ensured. At angles a from the vertical direction from 25° to 35° (Fig. 4), there is no increased concentration of coarse activated carbon filler at the edges of the nonwoven material web in the extreme right and left positions of the spinning unit.

Полученный нетканый сорбционно-фильтрующий материал поступает в промывную машину, где осуществляется его отмывка от растворителя промывной водой с использованием одновременно двух принципов отмывки нетканого материала: с помощью циркуляционных контуров и противотоком.The resulting nonwoven sorption-filtering material enters a washing machine, where it is washed from the solvent with wash water using simultaneously two principles of washing nonwoven material: using circulation circuits and countercurrent.

Отмытый от растворителя холст нетканого материала подают на сушку в трехсекционную сушилку конвекционного типа с плавной регулировкой подачи пара для обогрева воздуха в каждой секции, обеспечивающей максимальное приближение фактической температуры подогреваемого воздуха к заданной температуре, поддержание температуры с точностью до 1°С, а также реализацию определенного соотношения температур между зонами сушилки, исключающего нежелательные процессы недосушки и пересушивания, обеспечивающего последовательное удаление свободной, сорбированной и гидротационной влаги. Высушенный готовый нетканый материал наматывается в рулон заданного размера в узле намотки установки.The non-woven fabric, washed from the solvent, is fed for drying into a three-section convection-type dryer with continuously adjustable steam supply to heat the air in each section, ensuring that the actual temperature of the heated air is as close as possible to the set temperature, maintaining the temperature with an accuracy of 1°C, as well as implementing a certain the temperature relationship between the dryer zones, eliminating undesirable processes of under-drying and over-drying, ensuring the consistent removal of free, sorbed and hydration moisture. The dried finished nonwoven material is wound into a roll of a given size in the winding unit of the installation.

Установка работает следующим образом.The installation works as follows.

В первом контуре сначала формуется прядильный раствор, который приготавливают на основе полимера полиуретана (ПУ) в расторителе диметилформамиде (ДМФ). Основными показателями, характеризующими технологические свойства прядильного раствора, являются концентрация полимера в растворе, вязкость, стабильность прядильной системы при хранении. Прядильный раствор перед подачей на прядильную машину подвергается дополнительным операциям перемешивания, обезвоздушивания, фильтрации.In the first circuit, a spinning solution is first formed, which is prepared on the basis of a polyurethane polymer (PU) in the solvent dimethylformamide (DMF). The main indicators characterizing the technological properties of the spinning solution are the concentration of the polymer in the solution, viscosity, and stability of the spinning system during storage. Before feeding the spinning solution to the spinning machine, it undergoes additional operations of mixing, deairing, and filtration.

Установка снабжена следящей системой, предотвращающей пульсацию давления при подаче прядильного раствора из расходного бака на блок формования, включающий десять капиллярных фильер с функциями сопла в системе дутьевых устройств прядильного блока. С помощью насоса НШ-20, подключенного к указанной системе, прядильный раствор через фильтр подается в коллектор линии формования. Далее ПИД-регулятор поддерживает равенство производительности насоса НШ-20 и насоса НШ-10 в зависимости от числа задействованных прядильных мест (сопел). В этом случае фиксированной скоростью вытягивающего воздуха обеспечивается точная скорость истечения прядильного раствора полимера из капиллярных фильер (сопел) прядильного блока за счет наличия следящей системы, уменьшающей колебания кратности фильерной вытяжки. Выходящие из сопел прядильного блока струи раствора полимера под воздействием воздушного потока формируют волокнистый холст нетканого материала.The installation is equipped with a monitoring system that prevents pressure pulsation when supplying the spinning solution from the supply tank to the spinning unit, which includes ten capillary dies with nozzle functions in the system of blowing devices of the spinning unit. Using the NSh-20 pump connected to the specified system, the spinning solution is supplied through a filter to the manifold of the spinning line. Next, the PID controller maintains equality in the performance of the NSh-20 pump and the NSh-10 pump, depending on the number of spinning stations (nozzles) involved. In this case, the fixed speed of the drawing air ensures the exact flow rate of the spinning solution of the polymer from the capillary dies (nozzles) of the spinning unit due to the presence of a tracking system that reduces fluctuations in the multiplicity of the spin drawing. Jets of polymer solution emerging from the nozzles of the spinning unit under the influence of the air flow form a fibrous web of nonwoven material.

Процессы волокнообразования и формирования холста нетканого материала протекают почти одновременно и объединены одной стадией формования. Образование волокнистого холста нетканого материала осуществляется следующим образом: струи раствора полимера, выходящие из сопел, вытягиваются сжатым воздухом встроенных дутьевых устройств прядильного блока. В зону формования одновременно подается распыленная осадительная ванна. Таким образом, процесс растяжения струй полимерного раствора сопровождается процессом осаждения полимера и образованием тонких (40-50 мкм) полимерных нитей. Одновременно с вытяжкой происходит их упорядоченная укладка с формированием структуры волокнистого холста нетканого материала на поверхности транспортерной ленты.The processes of fiber formation and the formation of a nonwoven material web occur almost simultaneously and are combined by one molding stage. The formation of a fibrous web of nonwoven material is carried out as follows: jets of polymer solution emerging from the nozzles are drawn out by compressed air from the built-in blowing devices of the spinning unit. A sprayed precipitation bath is simultaneously supplied to the molding zone. Thus, the process of stretching jets of polymer solution is accompanied by the process of polymer deposition and the formation of thin (40-50 μm) polymer threads. Simultaneously with the drawing, their ordered laying occurs to form the structure of a fibrous web of non-woven material on the surface of the conveyor belt.

Параллельно с первым контуром функционирует второй контур, предназначенный для дозировки крупнодисперсного наполнителя. Во втором контуре происходит подача барабанно-тарельчатым дозатором крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН) с помощью гибких силиконовых направляющих шлангов и сжатого воздуха, выходящего из эжекторов, с дальнейшим поступлением угольного наполнителя в жесткие изогнутые дозирующие трубки 12.2 (фиг. 2), закрепленные на прядильных блоках 12 (фиг. 2).In parallel with the first circuit, a second circuit operates, intended for dosing coarse filler. In the second circuit, coarse activated carbon filler (KAUN) is supplied by a drum-plate dispenser using flexible silicone guide hoses and compressed air coming out of the ejectors, with the further flow of carbon filler into rigid curved dosing tubes 12.2 (Fig. 2), mounted on the spinning blocks 12 (Fig. 2).

На обоих прядильных блоках закреплены по семь жестких изогнутых трубок 12.2 напротив каждого из сопел 12.1, кроме первого, второго и третьего сопла первого прядильного блока I (фиг. 2) и восьмого, девятого и десятого сопла второго прядильного блока II (Фиг. 2), куда подается чистый 20% полимерный раствор полиуретана в ДМФ.On both spinning blocks, seven rigid curved tubes 12.2 are fixed opposite each of the nozzles 12.1, except for the first, second and third nozzles of the first spinning block I (Fig. 2) and the eighth, ninth and tenth nozzles of the second spinning block II (Fig. 2), where a pure 20% polymer solution of polyurethane in DMF is supplied.

Подача струй «чистого» раствора полимера из шести указанных сопел I и II прядильного блока и струй раствора полимера 12.3 (фиг. 2) одновременно с угольным гранулированным наполнителем из четырнадцати дозирующих трубок в середину образованной истекающей прядильной струи от каждого единичного сопла под выбранным оптимальным углом а в совокупности обеспечивают процесс образования трехслойного угленаполненного нетканого материала на транспортерной ленте 13 с межволоконным и межслойным расположением крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН).Supply of jets of “clean” polymer solution from the six indicated nozzles I and II of the spinning unit and jets of polymer solution 12.3 (Fig. 2) simultaneously with granulated carbon filler from fourteen dosing tubes into the middle of the formed outflowing spinning jet from each individual nozzle at the selected optimal angle a together they provide the process of formation of a three-layer carbon-filled nonwoven material on a conveyor belt 13 with an interfiber and interlayer arrangement of coarse activated carbon filler (CAUN).

Упорядоченная укладка волокна с формированием равномерной структуры волокнистого холста нетканого материала реализуется за счет возвратно-поступательного движения двух сопряженных прядильных блоков в направлении перпендикулярном движению транспортерной ленты при изменении отношения суммарной скорости двух прядильных блоков к скорости движения транспортерной ленты от 30 до 160.Orderly laying of fiber with the formation of a uniform structure of the fibrous web of nonwoven material is realized due to the reciprocating movement of two conjugate spinning blocks in the direction perpendicular to the movement of the conveyor belt when the ratio of the total speed of the two spinning blocks to the speed of movement of the conveyor belt changes from 30 to 160.

Одновременная подача угольного наполнителя по изогнутым трубкам, закрепленным на прядильных блоках, направленным во внутреннюю сторону их корпусов при возвратно-поступательном движении последних дополнительно обеспечивает равномерное распределение наполнителя по объему волокнистого холста нетканого материала.The simultaneous supply of carbon filler through curved tubes fixed to the spinning blocks, directed to the inside of their bodies during the reciprocating movement of the latter, additionally ensures uniform distribution of the filler throughout the volume of the fibrous web of nonwoven material.

Сформированный таким образом однородный трехслойный холст нетканого материала с межволоконным и межслойным расположением КАУНа поступает на промывную машину с использованием одновременно двух принципов отмывки нетканого материала. С помощью циркуляционных контуров и противотоком, отмытый от растворителя холст нетканого материала подают на сушку в трехсекционную сушилку конвекционного типа с плавной регулировкой подачи пара для обогрева воздуха в каждой секции.A homogeneous three-layer web of nonwoven material formed in this way with an interfiber and interlayer arrangement of KAUN is supplied to a washing machine using simultaneously two principles of washing nonwoven material. Using circulation circuits and countercurrent, the nonwoven fabric, washed from solvent, is fed for drying into a three-section convection-type dryer with continuously adjustable steam supply to heat the air in each section.

Поддержание температуры с точностью до 1°С, а также реализация определенного соотношения температур между зонами сушилки, исключающего нежелательные процессы недосушки и пересушивания, обеспечивают последовательное удаление свободной, сорбированной и гидротационной влаги. Высушенный готовый нетканый материал наматывается в рулон заданного размера в узле намотки установки.Maintaining the temperature with an accuracy of 1°C, as well as implementing a certain temperature ratio between the dryer zones, eliminating undesirable processes of under-drying and over-drying, ensure the consistent removal of free, sorbed and hydration moisture. The dried finished nonwoven material is wound into a roll of a given size in the winding unit of the installation.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:The invention is illustrated by the following examples:

Пример 1.Example 1.

Установка работает в технологическом режиме, позволяющем получать угленаполненный материал, соответствующий п. 2 (таблица 2). Прядильный раствор приготавливают на основе ПУ в ДМФ. После операций обезвоздушивания и фильтрации прядильный раствор из расходного бака 2 фиг. 1 подается в первый контур на два блока формования 12, содержащих двадцать шприцевых фильер (сопел), по десять в каждом прядильном блоке. Массовый расход на каждую фильеру-сопло составляет 7,5 г/мин, соответствующей скорости истечения раствора 3,73 м/мин. Общее количество подаваемого раствора на 20 фильер-сопел составляет 150 г/мин, что в пересчете на «сухой» полимер соответствует 30 г/мин с учетом 20% концентрации прядильного раствора.The installation operates in a technological mode that makes it possible to obtain carbon-filled material corresponding to clause 2 (Table 2). The spinning solution is prepared on the basis of PU in DMF. After deairing and filtration operations, the spinning solution from the supply tank 2 of FIG. 1 is fed into the first circuit to two spinning blocks 12 containing twenty syringe dies (nozzles), ten in each spinning block. The mass flow rate for each die-nozzle is 7.5 g/min, corresponding to a solution flow rate of 3.73 m/min. The total amount of solution supplied to 20 spinning nozzles is 150 g/min, which in terms of “dry” polymer corresponds to 30 g/min, taking into account the 20% concentration of the spinning solution.

На прядильный блок по армированным шлангам одновременно подается помимо прядильного раствора, сжатый воздух со скоростью 180 м/с и осадительная ванна в виде 20% раствора ДМФ в воде.In addition to the spinning solution, compressed air at a speed of 180 m/s and a precipitation bath in the form of a 20% solution of DMF in water are simultaneously supplied to the spinning unit through reinforced hoses.

Второй контур предназначен для дозировки крупнодисперсного активированного угольного наполнителя (КАУН). Совмещение роторно-тарельчатого дозатора угля 11 с прядильным блоком 12 позволяет создать узел по получению угленаполненного материала с межслойным расположением угля. При этом прядильный блок оснащен примыкающими изогнутыми трубками для подачи активированного крупнодисперсного угля в зону холстообразования нетканого материала. Подача угля осуществляется вращающимся горизонтальным диском-ротором через отверстия равного диаметра.The second circuit is designed for dosing coarse activated carbon filler (KAUN). The combination of a rotary-disc coal dispenser 11 with a spinning unit 12 makes it possible to create a unit for producing coal-filled material with an interlayer arrangement of coal. In this case, the spinning unit is equipped with adjacent curved tubes for supplying activated coarse carbon into the web formation zone of the nonwoven material. Coal is supplied by a rotating horizontal disk-rotor through holes of equal diameter.

Заполнение ячеек в подвижном диске происходит при совпадении отверстий верхней пластины (статора) и подвижного диска, просыпание активированного угля наблюдается при совпадении между отверстиями нижней пластины (статора) и указанного диска. Далее посредством распределительного устройства с помощью сжатого воздуха, выходящего из эжекторов, гранулированный уголь транспортируется по гибким направляющим силиконовым шлангам. Затем угольный наполнитель (КАУН) поступает в жесткие изогнутые дозирующие трубки, закрепленные на прядильных блоках, по семь жестких трубок напротив каждого сопла, кроме первого, второго, третьего сопел первого прядильного блока; восьмого, девятого, десятого сопла второго прядильного блока, куда подается чистый ПУ в виде 20% раствора полимера в ДМФ.Filling of the cells in the movable disk occurs when the holes of the upper plate (stator) and the movable disk coincide; spillage of activated carbon is observed when the holes of the lower plate (stator) and the specified disk coincide. Next, through a distribution device with the help of compressed air coming out of the ejectors, granular coal is transported through flexible guide silicone hoses. Then the carbon filler (KAUN) enters rigid curved metering tubes mounted on the spinning blocks, seven rigid tubes opposite each nozzle, except for the first, second, third nozzles of the first spinning block; the eighth, ninth, tenth nozzle of the second spinning unit, where pure PU is supplied in the form of a 20% solution of the polymer in DMF.

Таким образом, фиксирование скорости подачи прядильного раствора величиной в 3,73 м/мин. обозначенного как υп.р.=3,73 м/мин соответствующей весовому расходу прядильного раствора в 7,5 г/мин, поступающего на одно сопло и окружной скорости ротора величиной 1,57 м/мин, обозначенного dо.p.=1,57 м/мин. обеспечивает содержание угля в холсте 70% (70/(70+150x0,2)=70%), а также отношение υп.р.о.р.=2,38.Thus, fixing the spinning solution feed speed at 3.73 m/min. designated as υ p.r. =3.73 m/min corresponding to the weight flow rate of the spinning solution of 7.5 g/min entering one nozzle and the rotor peripheral speed of 1.57 m/min, designated d o.p .=1.57 m/min. provides a coal content in the canvas of 70% (70/(70+150x0.2)=70%), as well as the ratio υ p.r.o.r. =2.38.

При установленном соотношении суммарной скорости двух прядильных блоков (30 м/мин) к скорости транспортерной ленты (0,4 м/мин) равном 75 обеспечиваются условия получения равномерной структуры угленаполненного волокнистого холста нетканого материала поверхностной плотностью 300-350 г/м2, обладающего хорошей воздухопроницаемостью в пределах 230-250 дм32⋅с, измеряемой на приборе FF-12 фирмы «Метримтекс» по ГОСТ 12088-77.With the established ratio of the total speed of two spinning blocks (30 m/min) to the speed of the conveyor belt (0.4 m/min) equal to 75, conditions are provided for obtaining a uniform structure of a carbon-filled fibrous web of nonwoven material with a surface density of 300-350 g/ m2 , which has a good air permeability in the range of 230-250 dm 3 / m 2 ⋅s, measured on a FF-12 device from Metrimtex according to GOST 12088-77.

Показатели сорбционной емкости и времени защитного действия (ВЗД) указанные в строке 2 (таблица 2), столбец 9 и 10, равны соответственно 170-190 мг/г и 15-22 мин., определены на приборе ДП-3 по ГОСТ 12.4.158-90; ГОСТ 12.4.159-90. Последний показатель ВЗД близок к гостовскому (ГОСТ Р 59959-2021).The indicators of sorption capacity and time of protective action (PTA) indicated in line 2 (table 2), column 9 and 10, are equal to 170-190 mg/g and 15-22 minutes, respectively, determined on the DP-3 device according to GOST 12.4.158 -90; GOST 12.4.159-90. The latest PDM indicator is close to the Gost standard (GOST R 59959-2021).

Пример 2.Example 2.

Установка работает в технологическом режиме, позволяющем получать угленаполненный нетканый материал, соответствующий п. 3 (таблица 2). Приготовление и подача прядильного раствора осуществляется аналогично примеру 1. Массовый расход на каждую фильеру-сопло составляет 7,5 г/мин что соответствует скорости истечения прядильного раствора 3,73 м/мин.The installation operates in a technological mode that makes it possible to obtain carbon-filled nonwoven material corresponding to clause 3 (Table 2). The preparation and supply of the spinning solution is carried out similarly to example 1. The mass flow rate for each die-nozzle is 7.5 g/min, which corresponds to the flow rate of the spinning solution 3.73 m/min.

Общее количество подаваемого раствора на 20 фильер-сопел также составляет 150 г/мин, что в пересчете на сухой полимер соответствует 30 г/мин. На установке, как и в примере 1, параллельно подается сжатый воздух и осадительная ванна. Количественная подача активированного угля, составляет 120 г/мин, что соответствует окружной скорости ротора 3,08 м/мин. В результате содержание угля в холсте составляет 80% (120/(120+150x0,2)=80%), как указано в строке 3, столбец 4 (таблица 2). При этом отношение скорости подачи прядильного раствора υп.р.=3,73 м/мин к величине окружной скорости ротора υо.р.=3,08 м/мин равно υп.р.о.р.=1,21.The total amount of solution supplied to 20 nozzle dies is also 150 g/min, which in terms of dry polymer corresponds to 30 g/min. At the installation, as in example 1, compressed air and a precipitation bath are supplied in parallel. The quantitative supply of activated carbon is 120 g/min, which corresponds to a rotor peripheral speed of 3.08 m/min. As a result, the coal content of the canvas is 80% (120/(120+150x0.2)=80%), as indicated in row 3, column 4 (Table 2). In this case, the ratio of the spinning solution feed rate υ p.r. =3.73 m/min to the value of the rotor peripheral speed υ o.r. =3.08 m/min is equal to υ p.r.o.r. =1.21.

При установленном соотношении суммарной скорости двух прядильных блоков (30 м/мин) к скорости транспортерной ленты (0,4 м/мин) равном 75 обеспечиваются условия получения равномерной структуры угленаполненного волокнистого холста с поверхностной плотностью 300-350 г/м2. Сохраняется хорошая воздухопроницаемость угленаполненного материала (столбец 7, таблица 2).With the established ratio of the total speed of two spinning blocks (30 m/min) to the speed of the conveyor belt (0.4 m/min) equal to 75, the conditions for obtaining a uniform structure of carbon-filled fibrous canvas with a surface density of 300-350 g/m 2 are provided. Good air permeability of the carbon-filled material is maintained (column 7, table 2).

За счет повышенного содержания наполнителя до 80% возрастают значения показателей сорбционной емкости до 190-210 мг/г и времени защитного действия (ВЗД) более чем в 2 раза (столбцы 9 и 10, таблица 2), относительно показателя 15 мин, указанного в ГОСТе Р 59959-2021.Due to the increased content of filler up to 80%, the values of sorption capacity indicators increase to 190-210 mg/g and the time of protective action (PAA) increases by more than 2 times (columns 9 and 10, table 2), relative to the 15 min indicator specified in GOST R 59959-2021.

Пример 3.Example 3.

Установка имеет ту же комплектацию, что и в примерах 1 и 2, работает в технологическом режиме, позволяющем получать угленаполненный материал, соответствующий п. 4 таблицы 2. Приготовление и подача прядильного раствора осуществляется аналогично примерам 1 и 2. Сохранен массовый расход прядильного раствора на каждую фильеру-сопло в 7,5 г/мин и в целом на 20 фильер-сопел в количестве 150 г/мин, который в сочетании с установленной количественной подачей активированного угля в 120 г/мин обеспечивает содержание его в холсте в количестве в 80%.The installation has the same configuration as in examples 1 and 2, it operates in a technological mode that makes it possible to obtain carbon-filled material corresponding to clause 4 of table 2. The preparation and supply of the spinning solution is carried out similarly to examples 1 and 2. The mass flow rate of the spinning solution for each die-nozzle at 7.5 g/min and a total of 20 die-nozzles at 150 g/min, which, in combination with the established quantitative supply of activated carbon at 120 g/min, ensures its content in the canvas in an amount of 80%.

Повышенное содержание угля является не единственным источником увеличения ВЗД, как в примере 2 (столбец 10, таблица 2). Возрастание поверхностной плотности волокнистого холста до 450-550 г/м2 (столбец 7, таблица 2) дополнительно увеличивает значение ВЗД до 50-62 мин. Это достигается снижением скорости транспортерной ленты (υт) до 0,25 м/мин. При этом растет до 120 соотношение суммарной скорости двух прядильных блоков υпр.бл.=30 м/мин и скорости транспортерной ленты υпр.бл./ υт=30/0,25=120.Increased coal content is not the only source of increased PVD, as in example 2 (column 10, table 2). An increase in the surface density of the fibrous canvas to 450-550 g/m 2 (column 7, table 2) further increases the value of the ESD to 50-62 min. This is achieved by reducing the conveyor belt speed (υ t ) to 0.25 m/min. At the same time, the ratio of the total speed of two spinning blocks υ pr.bl increases to 120. =30 m/min and conveyor belt speed υ pr.bl. / υ t =30/0.25=120.

Таким образом, установка для получения сорбционно-фильтрующих нетканых материалов из растворов полимеров методом аэродинамического формования настоящего изобретения позволяет получать сорбционно-фильтрующие нетканые материалы для средств индивидуальной защиты дыхания (СИЗОД) и кожи (СИЗК), обладающие повышенным временем защитного действия, с сохранением высоких значений показателя воздухопроницаемости, обуславливающего комфортностью носки изделий.Thus, the installation for producing sorption-filtering nonwoven materials from polymer solutions using the aerodynamic molding method of the present invention makes it possible to obtain sorption-filtering nonwoven materials for personal respiratory protection equipment (RPPE) and skin (PIPE), which have an increased protective action time, while maintaining high values an indicator of breathability, which determines the wearing comfort of products.

Claims (1)

Установка для получения сорбционно-фильтрующих нетканых материалов из растворов полимеров методом аэродинамического формования, оснащенная системой контроля пульсации давления раствора и фиксации заданной кратности вытяжки, содержащая узел приготовления прядильного раствора, машину формования с прядильными блоками, транспортерную ленту, узел промывки, сушилку и узел намотки готового нетканого материала, отличающаяся тем, что дополнительно включает роторно-тарельчатый дозатор для подачи крупнодисперсного активированного угольного наполнителя, производительность которого синхронизирована с количеством прядильного раствора, подаваемого в прядильные блоки машины формования, обеспечивающий формование угленаполненного трехслойного волокнистого нетканого материала с межволоконным и межслойным распределением крупнодисперсного активированного угольного наполнителя с его содержанием в объеме материала от 70 до 82%, причем отношение скорости истекания прядильного раствора из единичного сопла прядильного блока к скорости вращения ротора тарельчатого дозатора находится в диапазоне от 0,51 до 2,38, при этом прядильные блоки выполнены сопряженными и расположенными в направлении движения транспортерной ленты, совершающими возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном движению транспортной ленты при изменении отношения суммарной скорости двух прядильных блоков к скорости движения транспортера от 30 до 160, обладающие общим числом формующих сопел не менее 20, последовательно расположенных в ряду в направлении формирования нетканого материала, из которых в первом прядильном блоке 15% сопел из размещенных в начале ряда от общего числа и во втором прядильном блоке 15% сопел из размещенных в конце ряда от общего числа формуют полиуретановые слои, образуя соответственно подстилающий нижний слой и покрывной верхний слой из полиуретана, 70% сопел от общего числа формируют промежуточный средний слой сорбционно-активного нетканого материала, содержащий в качестве наполнителя крупнодисперсный активированный уголь, причем его подачу в середину образованной от каждого единичного сопла истекающей прядильной струи осуществляют при помощи закрепленных в прядильном блоке параллельно единичному соплу жестких изогнутых трубок под углом в пределах от 25° до 35° от вертикального направления движения прядильного раствора для равномерного распределения крупнодисперсного активированного угольного наполнителя по ширине формирующегося нетканого материала.Installation for producing sorption-filtering nonwoven materials from polymer solutions by aerodynamic molding, equipped with a system for controlling solution pressure pulsation and fixing a given stretch ratio, containing a unit for preparing a spinning solution, a spinning machine with spinning blocks, a conveyor belt, a washing unit, a dryer and a winding unit for the finished product. nonwoven material, characterized in that it additionally includes a rotary disc dispenser for supplying coarse activated carbon filler, the performance of which is synchronized with the amount of spinning solution supplied to the spinning blocks of the molding machine, ensuring the formation of a carbon-filled three-layer fibrous nonwoven material with interfiber and interlayer distribution of coarse activated carbon filler with its content in the volume of material from 70 to 82%, and the ratio of the speed of outflow of the spinning solution from a single nozzle of the spinning block to the rotation speed of the rotor of the disc dispenser is in the range from 0.51 to 2.38, while the spinning blocks are made conjugate and located in the direction of movement of the conveyor belt, performing a reciprocating movement in the direction perpendicular to the movement of the conveyor belt when the ratio of the total speed of two spinning blocks to the speed of movement of the conveyor changes from 30 to 160, having a total number of forming nozzles of at least 20, sequentially located in a row in the direction forming a non-woven material, from which in the first spinning unit 15% of the nozzles placed at the beginning of the row of the total number and in the second spinning unit 15% of the nozzles placed at the end of the row of the total number form polyurethane layers, respectively forming the underlying bottom layer and the covering top layer made of polyurethane, 70% of the total number of nozzles form an intermediate middle layer of sorption-active nonwoven material containing coarse activated carbon as a filler, and its supply to the middle of the outflowing spinning jet formed from each individual nozzle is carried out using fixed in the spinning block parallel to the individual nozzle rigid curved tubes at an angle ranging from 25° to 35° from the vertical direction of movement of the spinning solution for uniform distribution of coarse activated carbon filler across the width of the forming nonwoven material.
RU2023109725A 2023-04-14 Unit for producing sorption-filtering materials from polymer solutions by aerodynamic moulding with increased sorption activity RU2810291C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2810291C1 true RU2810291C1 (en) 2023-12-25

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2283164C1 (en) * 2005-12-30 2006-09-10 Юрий Николаевич Филатов Filtering material, the method of production of the filtering material and the breathing mask
US20060254427A1 (en) * 2004-11-08 2006-11-16 3M Innovative Properties Company Particle-containing fibrous web
RU2385177C1 (en) * 2008-07-28 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Собинтел" Method to produce filtration material, filtration material and respiratory system protector
WO2010080251A1 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 3M Innovative Properties Company Filter element utilizing shaped particle-containing nonwoven web
RU2607585C1 (en) * 2015-11-16 2017-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Multilayer filtering and sorptive nonwoven material
CN107137978A (en) * 2017-07-10 2017-09-08 河南省安克林滤业有限公司 A kind of efficient low-resistance fiber composite filter material and preparation method thereof
RU2668446C1 (en) * 2018-01-16 2018-10-01 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом" (АО "ВНИИСВ") Installation for obtaining sorption filtering nonwoven materials with improved properties from polymer solutions by method of aerodynamic formation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060254427A1 (en) * 2004-11-08 2006-11-16 3M Innovative Properties Company Particle-containing fibrous web
RU2283164C1 (en) * 2005-12-30 2006-09-10 Юрий Николаевич Филатов Filtering material, the method of production of the filtering material and the breathing mask
RU2385177C1 (en) * 2008-07-28 2010-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "Собинтел" Method to produce filtration material, filtration material and respiratory system protector
WO2010080251A1 (en) * 2008-12-18 2010-07-15 3M Innovative Properties Company Filter element utilizing shaped particle-containing nonwoven web
RU2607585C1 (en) * 2015-11-16 2017-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Multilayer filtering and sorptive nonwoven material
CN107137978A (en) * 2017-07-10 2017-09-08 河南省安克林滤业有限公司 A kind of efficient low-resistance fiber composite filter material and preparation method thereof
RU2668446C1 (en) * 2018-01-16 2018-10-01 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт синтетического волокна с экспериментальным заводом" (АО "ВНИИСВ") Installation for obtaining sorption filtering nonwoven materials with improved properties from polymer solutions by method of aerodynamic formation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1740743B1 (en) A bottom-up electrospinning devices
CN111607900B (en) Melt-blown filter medium with nano/micron fiber interlocking structure and preparation method thereof
US2522527A (en) Spinning gun for the production of filaments and method of making nonwoven fabrics
JP4346647B2 (en) Method for producing continuous filament made of nanofiber
US4209563A (en) Method for making random laid bonded continuous filament cloth
CN101532212A (en) PPS spunbonded nonwoven cloth, composite product and preparation method thereof
RU2757398C2 (en) Method and device for forming cellulose canvas by direct molding
WO2006123858A1 (en) Method of manufacturing mats consisting of nanofibers by electrospinning and mats manufactured thereby
CN101023211A (en) A process for preparing a non-woven cellulosic structure and the non-woven cellulosic structure prepared therefrom
CN104911729B (en) A kind of heavy denier polyester industrial yarn and its processing unit (plant)
CN109056196B (en) High-filtering-precision polyester spunbonded non-woven fabric manufacturing equipment and method
JPS6152261B2 (en)
RU2810291C1 (en) Unit for producing sorption-filtering materials from polymer solutions by aerodynamic moulding with increased sorption activity
CN1133365A (en) Composite fibre nonwoven cloth
KR20060118937A (en) Method of manufacturing mats consisting of nanofibers by electrospinnig and mats manufactured thereby
CN112575397B (en) Spinneret plate, equipment and method for manufacturing high-gram-weight spun-bonded hot-rolled non-woven fabric
JPH1136169A (en) Production of melt-blown nonwoven fabric and cylindrical filter comprising melt-blown nonwoven fabric
KR100658499B1 (en) Method of manufacturing mats coated with nanofibers and mats manufactured thereby
KR100654635B1 (en) Method of manufacturing mats coated with nanofibers and mats manufactured thereby
KR100702870B1 (en) Method of manufacturing continuous mats by electrospinning and mats manufactured thereby
EP4052775A2 (en) Gradient fiber non-woven fabric, spinning apparatus and manufacturing method thereof
CN212771077U (en) Preparation device of melt-blown non-woven fabric
RU62931U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING SORPTION-FILTERING NONWOVEN MATERIALS FROM AERODYNAMIC FORMATION POLYMER SOLUTIONS
KR101778265B1 (en) Filter including polyvinyl alcohol nanofiber and hydrophobic polymer nanofiber with low melting polymer adhension layer and its manufacturing method
KR101866340B1 (en) An airpermeable and waterproof textile for clothes