Результат интеллектуальной деятельности: НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ

Предлагаемое изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к области изготовления нетканых материалов, и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов газопылеулавливающих установок.

К заявленному изобретению наиболее близким по достигаемому техническому результату и наибольшему количеству существенных признаков является нетканый материал, состоящий из скрепленных иглопрокалыванием слоев, один из которых сформирован из анионообменного модифицированного капронового волокна, другой слой выполнен из гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон при соотношении слоев по массе, находящемся в диапазоне (1:0,4-0,8), причем слои скреплены иглопрокалыванием со стороны расположения слоя из анионообменного модифицированного капронового волокна [АС СССР №1708963, Д04Н 1/46, публикация 30.01.92, бюл. №4 - прототип].

Недостатком материала являются недостаточно высокие защитные свойства, так как материал имеет плоскую рабочую фильтрующую поверхность, площадь рабочей фильтрующей поверхности устанавливается по требуемому расходу газовоздушной смеси, концентрация загрязняющих веществ в газовоздушной смеси при этом не учитывается.

Технический результат заявляемого изобретения - повышение эффективности улавливания по газам и по твердым частицам.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение защитных свойств как по твердым частицам, так и по газам за счет получения развитой рабочей фильтрующей поверхности при требуемом расходе очищаемой газовоздушной смеси.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что нетканый материал, состоящий из скрепленных иглопрокалыванием слоев, один из которых сформирован из анионообменного модифицированного капронового волокна, а другой слой выполнен из гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон; дополнительно содержит каркас, выполненный из основы и утка, выше упомянутый каркас расположен между слоем из анионообменного модифицированного капронового волокна и слоем из гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон, помимо этого на поверхности материала имеются рельефные выпуклости высота, которых составляет 8-12 мм, образующиеся в результате термообработки материала при температуре 90-100°С, плотность материала по основе и утку составляет 8-10 н/дм, при этом в качестве основы используется ровница из высокоусадочных волокон линейной плотностью 1250-1300 г/км, а в качестве утка используется ровница из термопластичных волокон линейной плотностью 1250-1300 г/км.

Анализ заявляемого материала и материала-прототипа показал, что оба материала состоят из скрепленных иглопрокалыванием слоев, один из которых сформирован из анионообменного модифицированного капронового волокна, а другой слой выполнен из гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон. Однако заявляемый материал дополнительно содержит каркас, выполненный из основы и утка, расположенный между слоем из анионообменного модифицированного капронового волокна и слоем из гидрофильного модифицированного капронового волокна мегалон, плотность по основе составляет 8-10 н/дм, плотность по утку составляет 8-10 н/дм в качестве основы используется ровница из высокоусадочных волокон линейной плотностью 1250-1300 г/км, а в качестве утка используется ровница из термопластичных волокон линейной плотностью 1250-1300 г/км, материал дополнительно подвергается термообработке при температуре 90-100°С, при этом на поверхности образуются рельефные выпуклости, высота которых составляет 8-12 мм. Материал-прототип таких элементов в своем составе не имеет.

Введение в состав материала каркаса из основы в виде ровницы из термопластичных волокон и утка в виде ровницы из высокоусадочных волокон с последующей термообработкой материала приводит к образованию на его поверхности рельефных выпуклостей при термоусадке высокоусадочных волокон, полученная форма поверхности фиксируется за счет размягчения термоплавких волокон и их сплавления с волокнами волокнистого слоя. Наличие на поверхности рельефных выпуклостей повышает защитные свойства как по твердым частицам, так и по газам за счет получения развитой рабочей фильтрующей поверхности при требуемом расходе газовоздушной смеси.

Выбор плотности по основе и утку, линейной плотности ровницы основы и утка и высоты рельефных выпуклостей является оптимальным и определены в результате проведенных экспериментов. При уменьшении выше перечисленных показателей рельефные выпуклости не позволяют значительно увеличить площадь фильтрования, а при увеличении возрастает высота рельефных выпуклостей, что приводит к значительному накоплению твердых частиц, и, соответственно, резкому снижению воздухопроницаемости, а, следовательно, повышению аэродинамического сопротивления и ухудшению способности к регенерации. Выбор температурного режима обработки также определен экспериментальным путем, является оптимальным, так как увеличение температуры не приводит к дальнейшей усадке высокоусадочных волокон основы и увеличению высоты выпуклостей, но вызывает дополнительный расход энергии на нагрев. Уменьшение температуры нагрева уменьшает высоту рельефных выпуклостей, а, следовательно, не увеличивается рабочая фильтрующая поверхность, кроме того, снижается прочность материала за счет недостаточного расплавления термоплавких волокон утка.

Таким образом, наличие в составе материала каркаса из основы в виде ровницы из термопластичных волокон и утка в виде ровницы из высокоусадочных волокон с последующей термообработкой приводит к образованию на поверхности рельефных выпуклостей и обеспечивает повышение защитных свойств как по твердым частицам, так и по газам за счет получения развитой рабочей фильтрующей при требуемом расходе газовоздушной смеси.

Нетканый фильтрующий материал получают по следующей технологии.

Волокна, составляющие оба слоя, прочесывают на отдельных чесальных машинах, на общем преобразователе прочеса формируют двухслойный холст, между слоями которого размещают каркас из основы и утка и затем прокалывают на иглопробивной машине.

По стандартным методикам (ГОСТ 15902.1-80, 15902.3-79, 1502.3-79, 12088-77, 16166-70, 10185-75, 16166-70, 12.4.048-78) определены свойства заявляемого материала и материала-прототипа в сопоставимых условиях.

Примеры конкретного исполнения

Пример 1. Анионообменное модифицированное капроновое волокно прочесывали на чесальной машине, гидрофильное модифицированное капроновое волокно мегалон прочесывали на другой чесальной машине, на преобразователе прочеса формировали волокнистый слой с каркасом из основы и утка, скрепляли холст на иглопробивной машине. Линейная плотность ровницы для основы составляла - 1250 г/км. Линейная плотность ровницы для утка составляла - 1300 г/км. Плотность по основе составляла - 8 н/дм. Плотность по утку составляла - 8 н/дм. Температуру термообработки устанавливали - 100°. Высота рельефных выпуклостей составила 10 мм.

Пример 2. Анионообменное модифицированное капроновое волокно прочесывали на чесальной машине, гидрофильное модифицированное капроновое волокно мегалон прочесывали на другой чесальной машине, на преобразователе прочеса формировали волокнистый слой с каркасом из основы и утка, скрепляли холст на иглопробивной машине. Линейная плотность ровницы для основы составляла - 1300 г/км. Линейная плотность ровницы для утка составляла - 1250 г/км. Плотность по основе составляла - 10 н/дм. Плотность по утку составляла - 10 н/дм. Температуру термообработки устанавливали -100°С. Высота рельефных выпуклостей составила - 8 мм.

Пример 3. Анионообменное модифицированное капроновое волокно прочесывали на чесальной машине, гидрофильное модифицированное капроновое волокно мегалон прочесывали на другой чесальной машине, на преобразователе прочеса формировали волокнистый слой с каркасом из основы и утка, скрепляли холст на иглопробивной машине. Линейная плотность ровницы для основы составляла - 1250 г/км. Линейная плотность ровницы для утка составляла - 1300 г/км. Плотность по основе составляла - 9 н/дм. Плотность по утку составляла - 8 н/дм. Температуру термообработки устанавливали - 100°С. Высота рельефных выпуклостей составила - 10 мм.

Пример 4. Анионообменное модифицированное капроновое волокно прочесывали на чесальной машине, гидрофильное модифицированное капроновое волокно мегалон прочесывали на другой чесальной машине, на преобразователе прочеса формировали волокнистый слой с каркасом из основы и утка, скрепляли холст на иглопробивной машине. Линейная плотность ровницы для основы составляла - 1250 г/км. Линейная плотность ровницы для утка составляла - 1300 г/км. Плотность по основе составляла - 9 н/дм. Плотность по утку составляла - 8 н/дм. Температуру термообработки устанавливали - 90°С. Высота рельефных выпуклостей составила - 9 мм.

Пример 5. Анионообменное модифицированное капроновое волокно прочесывали на чесальной машине, гидрофильное модифицированное капроновое волокно мегалон прочесывали на другой чесальной машине, на преобразователе прочеса формировали волокнистый слой с каркасом из основы и утка, скрепляли холст на иглопробивной машине. Линейная плотность ровницы для основы составляла - 1250 г/км. Линейная плотность ровницы для утка составляла - 1300 г/км. Плотность по основе составляла - 9 н/дм. Плотность по утку составляла 8 н/дм. Температура термообработки устанавливали -100°. Высота рельефных выпуклостей составила - 12 мм.

Результаты испытаний сравнительных характеристик свойств сорбционно-фильтрующего материала приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что наилучший результат получен по примеру №3, при линейной плотности ровницы основы - 1250 г/км, линейной плотности ровницы утка - 1300 г/км, плотности по основе - 9 н/дм, плотности по утку - 8 н/дм, высоте рельефных выпуклостей 10 мм, температуре термообработки 100°С. При этом время до проскока HCL составило - 32,9 час, до насыщения HCL -33,6 час, до проскока HF - 35,4 час, до насыщения HF - 35,7 час, до проскока SO₂ - 3,6 час, до насыщения SO₂ - 3,9 час, воздухопроницаемость (перепад давлений 20 Па) - 235 дм³/м² с, разрывная нагрузка - 28,2 Дан, удлинение при разрыве - 13,8%, эффективность улавливания твердых частиц - 98,4%, коэффициент пылеотдачи - 0,86.

Повышение эффективности улавливания как по газам, так и по твердым частицам объясняется тем, что введение в состав материала каркаса из основы в виде ровницы из высокоусадочных волокон и утка в виде ровницы из термопластичных волокон с последующей термообработкой приводит к образованию на поверхности рельефных выпуклостей при термоусадке высокоусадочных волокон, полученная форма поверхности фиксируется за счет размягчения термоплавких волокон и их сплавления с волокнами волокнистого холста. Наличие на поверхности рельефных выпуклостей повышает защитные свойства как по твердым частицам, так и по газам за счет развитой рабочей фильтрующей поверхности при требуемом расходе газовоздушной смеси. Развитая фильтрующая поверхность повышает суммарную поверхность контакта анионообменных волокон с очищаемой газовоздушной смесью и твердыми частицами, увеличивается время защитного действия материала по кислым газам и эффективность улавливания твердых частиц. В зонах контакта волокон, содержащих различные функциональные группы, и различной гигроскопичности возникает электрический потенциал, приводящий к лучшему поверхностному взаимодействию полярных молекул сорбируемого газа с полярными молекулами анионообменных волокон и лучшему проникновению их вглубь материала. Это также повышает время защитного действия по кислым газам.

Изменение плотности по основе, плотности по утку, линейной плотности ровницы основы и утка, а также температуры термообработки приводит к изменению комплекса свойств материала. Для обеспечения совокупности свойств (время до проскока HCL 32,9 час, до насыщения HCL 33,6 час, до проскока HF 35,4 час, до насыщения HF 35,7 час, до проскока SO₂ 3,6 час, до насыщения SO₂ 3,9 час, воздухопроницаемость (перепад давлений 20 Па) 235 дм³/м² с, разрывная нагрузка 28,2 Дан, удлинение при разрыве 13,8%, эффективность улавливания твердых частиц 98,4%, коэффициент пылеотдачи 0,86) линейная плотности ровницы основы должна быть 1250 г/км, линейной плотности ровницы утка 1300 г/км, плотность по основе 9 н/дм, плотность по утку 8 н/дм, температуре термообработке 100°С, высоте рельефных выпуклостей 10 мм.

Заявленное изобретение позволяет повысить защитные свойства как по твердым частицам, так и по газам за счет получения развитой рабочей фильтрующей поверхности при требуемом расходе очищаемой газовоздушной смеси.