способ получения фильтрующих материалов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения фильтрующих материалов, включающий отлив волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механический отжим до сухости полотна 18 - 22%, пропитку с использованием водных эмульсий или дисперсий полимерных веществ и сушку, отличающийся тем, что пропитку ведут под вакуумом 0,015 - 0,020 МПа, а перед сушкой проводят термостабилизацию полотна прососом воздуха с температурой 200 - 300^oС.

2. Устройство для получения фильтрующих материалов, включающее узлы отлива волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механического отжима полотна, пропитки и сушки, отличающееся тем, что оно снабжено узлом термостабилизации полотна в виде средства фильтрационной сушки, смонтированного за узлом пропитки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для получения материалов, служащих для фильтрации топлива, воздуха, масел и т.п. веществ, и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности.

В зависимости от вида фильтруемых веществ фильтрующим материалам придают соответствующие свойства, а именно влагопрочность, механическую прочность при деформации, стойкость к органическим растворителям и др. Это достигается подбором связующих веществ, которыми пропитывается бумага-основа фильтровального материала, и режимом пропитки.

Процесс придания всех вышеперечисленных свойств не должен отрицательно сказываться на фильтрационных свойствах, которые обеспечиваются композиционными составом и режимом формования бумаги-основы.

Известны способы придания бумаге различных защитных свойств: масло-, жиро-, водо-, паро-, и газонепроницаемости, а также повышения прочности синтетическими полимерными веществами, например поливинилацетат, поливинилхлорид и т.п.

Проклеивающие вещества вводятся непрерывно через дозаторы в бассейн или непосредственно в поток перед напорным ящиком бумагоделательной машины до начала процесса формования.

Проклеенная бумажная масса из напорного ящика последовательно проходит все узлы традиционной бумагоделательной машины (формование и обезвоживание, механический отжим, сушка и намотка в рулоны).

Однако этот способ не нашел широкого применения при выработке фильтрующих материалов, поскольку интенсивное обезвоживание в узлах сеточной и прессовой частей не обеспечивает необходимого привеса связующего и полученная бумага подлежит дополнительной пропитке на отдельном оборудовании.

Известный способ получения фильтрующих материалов, например, для автомобильных, воздушных, масляных фильтров, включает отлив волокнистого слоя, его механическое обезвоживание, сушку и намотку в рулон, производимые в соответствующих узлах отдельно стоящей бумагоделательной машины, например машина Б-46 Херсонского ЦБЗ. Последующая пропитка бумаги-основы с приданием ей специальных свойств производится при помощи связующих на основе органических растворителей, например, спирта. На отдельно стоящей пропиточной машине, например, фирмы "Vits" или ЛФМ-1500, установленных на Херсонском ЦБЗ и включает следующие операции: размотка рулона бумаги-основы, пропитка связующим в ванне методом окунания с последующим отжимом излишка связующего на вальцевом прессе и конвективной сушкой с последующей намоткой в рулон (прототип).

Однако известный способ и устройства для его реализации обладают целым рядом недостатков.

Процесс получения бумаги основаны и придание ей необходимых свойств разделены во времени и реализуются на оборудовании разного вида (бумагоделательном и отделочном), что приводит к значительным энергозатратам за счет наличия процесса промежуточного высушивания бумаги основы перед пропиткой, после которого осуществляется окончательное высушивание. Соответственно увеличивается и количество обслуживающего персонала и занимаемых площадей. С другой стороны, поскольку на пропиточную машину поступает высушенная бумага-основа (с сухостью 95-96%), сложно обеспечить равномерность распределения пропитывающего состава по толщине полотна, так как межволоконное пространство заполнено воздухом. Поэтому на практике приходится применять интенсивный отжим после пропитки, что в свою очередь ухудшает фильтрационные свойства готового полотна.

Следует отметить, что применение органических растворителей при их соединении с воздухом может привести к повышенной пожароопасности и даже взрывам. Для предотвращения этого машина оборудуется сложными системами газоанализации и мощной вентиляцией. В то же время, поскольку в отводимой вентиляцией газовоздушной смеси содержатся пары растворителя, современное производство оснащается системой его регенерации, что также требует дополнительных энергозатрат.

Известен способ получения фильтрующих материалов, включающий отлив волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механический отжим до сухости полотна 18-22% пропитку с использованием водных эмульсий или дисперсий полимерных веществ и сушку.

Устройство для осуществления способа включает узлы отлива волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механического отжима полотна, пропитки и сушки.

Задачей изобретения является повышение качества материала, снижение энергозатрат и улучшение условий обслуживания.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения фильтрующих материалов, включающем отлив волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механический отжим до сухости полотна 18-22% пропитку с использованием водных эмульсий или дисперсий полимерных веществ и сушку, пропитку ведут под вакуумом 0,015-0,020 МПа, а перед сушкой проводят термостабилизацию полотна прососом воздуха с температурой 200-300^оС.

Устройство для получения фильтрующих материалов, включающее узлы отлива волокнистого слоя из волокнистой суспензии, механического отжима полотна, пропитки и сушки, снабжено узлом термостабилизации полотна в виде средства фильтрационной сушки, смонтированного за узлом пропитки.

Сущность изобретения заключается в том, что заявленные режимы процесса пропитки и использование в этом процессе "мокрого" (сухость 18-22%) полотна в комплексе с водосодержащими проклеивающими веществами позволяет придать фильтровальной бумаге необходимые свойства одновременно с ее выработкой на бумагоделательной машине, т.е. сделать процесс ее производства одностадийным. При этом исключается потребность в промежуточном высушивавнии полотна и наличии систем газоанализации и вентиляции, что снижает энергоемкость способа. С другой стороны, заявленные режимы обеспечивают получение заданной пористости и количества связующего после его нанесения на полотно, а операция термостабилизации способствует реакционной способности вводимых химикатов для прочного их соединения с волокном.

Дополнительная пропитка между стадиями термостабилизации применяется для ускорения процесса фиксации связующего волокна при введении коагулянтов, например квасцов, расширяя возможности способа.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство содержит последовательно установленные узлы отлива (формования) полотна из волокнистой суспензии 1, механического отжима 2, пропитки 3 и высушивания 4, узел термостабилизации полотна, включающий два устройства фильтрационной сушки 5 (в виде перфорированных цилиндров), смонтированных за узлом основной пропитки. Между устройствами фильтрационной сушки может быть установлен узел дополнительной пропитки 6. Избыточное связующее удаляется в сборник 7. Сформованное полотно 8 подается на пропитку и термостабилизацию с помощью сетки 9. Для создания разрежения узлы пропитки 3 и 6 соединены с вакуумной линией 10.

Устройство работает следующим образом.

Волокнистая суспензия поступает в формующий узел 1, где происходит фильтрация и образование мокрого (сухостью 12-15%) полотна 8, которое обезвоживается в узле механического отжима 2 до сухости 18-22% затем с помощью транспортирующей сетки 9 поступает в пропитывающий узел 3, где на его поверхность равномерно по всей ширине подается водная дисперсия (или эмульсия) проклеивающих веществ, которые проникают вглубь полотна под воздействием разрежения 0,015-0,02 МПа, создаваемого с помощью вакуумной линии 10. Перемещаясь с сеткой 9, полотно передается в узел термостабилизации 5, где происходит прогрев полотна до 55-60^оС горячим воздухом температурой 200-300^оС, для повышения реакционной способности введенных веществ и лучшего их соединения с волокном. Для некоторых веществ, например латексов, процесс фиксации связующего на волокне производится с помощью коагулянтов, вводимых на дополнительном пропитывающем узле 6. Ускорению фиксации коагулянтом способствует последующий прогрев на второй ступени устройства 5. После фиксации связующего на волокне полотно 8 подается в узел 4 для окончательного высушивания, например на сушильных цилиндрах.

П р и м е р 1. Волокнистая суспензия концентрацией 0,1% подается на сетку в узле формования 1, где обезвоживается до сухости 14% после чего поступает в узел отжима 2 и выходит с сухостью 20% Затем сформованное полотно пропитывается дисперсией поливинилацетата с концентрацией 6% и под действием разрежения 0,0175 МПа проникает вглубь полотна, равномерно распределяясь по его толщине.

Пропитанное полотно подвергается термической обработке прососом воздуха с температурой 250^оС, при этом увеличивается реакционная способность связующего для создания необходимой прочности его соединения с волокном. Затем полотно поступает на окончательное высушивание в узел 4.

Проведенные замеры готового материала показывают, что привес связующего по сухому остатку составляет 12% при разрушающем усилии в продольном направлении 79 Н, сопротивлении потоку воздуха 14 Па и влагопрочности 29% что соответствует требованиям, предъявляемым к материалам для фильтрации воздухом.

П р и м е р 2. Способ до узла основной пропитки ведется аналогично вышеописанному. В узле 3 в качестве связующего используют водную эмульсию латекса марки БСК-65 концентрацией 6% сухость полотна до пропитки 20% Пропитка ведется при разрежении 0,0175 МПа, первая стадия термостабилизация ведется воздухом при 250^оС, сухость полотна доводится до 26% Для осаждения и фиксации латекса на волокне в узле дополнительной пропитки 6 вводится коагулянт, в качестве которого используются алюминиевые квасцы. Вторая стадия термостабилизации ускоряет процесс коагуляции и фиксирует латекс на волокне. После этого производят окончательное высушивание полотна в узле 4.

Характеристики готового полотна: привес связующего по сухому веществу 15% разрушающее усилие в продольном направлении 54 Н, влагопрочность 43% сопротивление потоку воздуха 13 Па.

Проведенные исследования показывают, что при сухости перед пропиткой меньше 18% на выходе готового материала привес связующего составляет менее 10% что снижает механическую прочность и влагопрочность. Воздухопроницаемость возрастает. Объясняется это тем, что при этой сухости, находящаяся в межволоконном пространстве влага снижает концентрацию и вязкость связующего, уменьшая его количество в полотне после отсоса.

Сухость более 22% может быть получена увеличением интенсивности механического отжима в узле 2, что ухудшает фильтрационные свойства готового полотна.

Разрежение при пропитке менее 0,015 МПа приводит к недостаточному удалению избытка связующего из полотна, ухудшая фильтрационные свойства.

Увеличение разрежения более 0,02 МПа ведет к излишнему обезвоживанию и удалению связующего, при этом снижается механическая прочность и влагопрочность.

Снижение температуры термостабилизации менее 200^оС не обеспечивает достаточной фиксации связующего на волокне, в результате чего при окончательном высушивании связующее мигрирует по толщине материала в сторону сушильной поверхности, загрязняя ее.

Повышение температуры свыше 300^оС приводит к термической деструкции связующего и потере им своих свойств.

Сухость полотна после первой стадии термостабилизации менее 25% ведет к излишнему разбавлению коагулянта и снижению его реакционной способности, а при сухости свыше 28% снижается проникающая способность коагулянта и равномерность его распределения по толщине полотна, ухудшая фиксацию латекса на волокне, а следовательно, механическую прочность готовой продукции.

Способ и устройство для его реализации позволяет снизить энергозатраты, повысить качество готовой продукции и безопасность процесса ее получения.