СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ СТЕКЛОВОЛОКНА Российский патент 1997 года по МПК B01D39/06 

Предлагаемое изобретение относится к области изготовления фильтровальных элементов из стекловолокна, которые могут быть использованы в производстве фильтров преимущественно тонкой очистки воздуха, применяемых в радиоэлектронной, атомной, химической, медицинской, фармацевтической, биотехнологической промышленности, а также при изготовлении фильтров другого назначения, например, предназначенных для предварительной очистки технических газов или жидкостей.

Известен способ изготовления рифленых профилированных фильтровальных элементов из стеклополотна, включающий подачу стеклополотна с бобины, обработку полотна термоотверждаемым полимерным связующим (пропиткой или наливом), последующее профилирование поверхности полотна, нагревание полотна по всему объему при температуре, достаточной для отверждения полимера, и резку полотна на фильтровальные элементы [1]
По этому способу невозможно изготовление фильтровальных элементов с четкими импрегнированными термопластом участками (например, краевыми участками крепления), обеспечивающими сборку фильтров по технологии, исключающей применение герметика. Кроме того, при резке полотнообразных материалов сложно поддерживать заданные размеры, особенно при резке разнопрочного полотна, и эта стадия во многом определяет качество готового изделия.

Известен способ изготовления фильтровального элемента из стекловолокна, включающий измельчение стекловолокна, приготовление водной дисперсии, формирование полотна на сетчатой поверхности, введение связующего распылением его на поверхность полотна предпочтительно до полной пропитки полотна (при вакуумном отсосе части воды), сушку полотна при температуре, достаточной для отверждения связующего, придание гидрофобности путем напыления соответствующих реагентов при вакуумном отсосе и последующую продольную и/или поперечную резку полотна согласно желаемым размерам производимого плоского фильтровального элемента [2]
Эта технология обеспечивает получение стеклополотна и изделий, все участки которых выполнены из однородного по свойствам материала.

Модификация части изделия импрегнацией (пропиткой), например, латексом термопластичного полимера без ухудшения эксплуатационных свойств изделия (без уменьшения полезной площади фильтрации) крайне затруднительна, и невозможно изготовление фильтровальных элементов с четкими импрегнированными термопластом участками, обеспечивающими сборку фильтров по технологии, исключающей применение герметика.

Кроме того, при резке полотнообразных материалов сложно поддерживать заданные размеры, особенно при резке разнопрочного полотна, а резка полотна определяет во многом качество готового изделия.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления фильтровальных элементов, включающий приготовление дисперсии при перемешивании предварительно измельченного до желаемых размеров любым известным приемом стекловолокна и воды, при этом связующее вводят предпочтительно в виде дисперсии или эмульсии (предпочтительно в виде латекса), формирование изделия заданного размера нанесением приготовленной дисперсии на сетчатую форму, соответствующую размеру фильтровального элемента, сушку элемента до способности сохранения элементом своей формы или до отверждения связующего, а в случае необходимости обработку части поверхности изделия гидрофобизатором путем напыления, сушку изделия до отверждения гидрофобизатора. В зависимости от формы сетчатой поверхности возможно получать изделия любой конфигурации [3]
Однако обработка поверхности изделия гидрофобизатором даже с использованием трафарета не обеспечивает возможности последующей импрегнации латексом термопластичного полимера части фильтровального элемента без потери его эксплуатационных свойств, т.к. обеспечена различная гидрофобность только в поверхностном слое, а не по всему объему обрабатываемого участка фильтровального элемента. Кроме того, при совмещении дробленного стекловолокна с водой и связующим сложно сохранить заданные размеры частиц (длину) стекловолокна и, как следствие этого гарантировать достижение заданных показателей, например, по сопротивлению потоку воздуха.

Таким образом, возникает изобретательская задача, связанная с тем, что известные в науке и технике и применяемые на практике способы изготовления фильтровальных элементов из стекловолокна не позволяют получать высококачественные фильтровальные элементы с четко выраженными участками, импрегнированными термопластами, что в свою очередь не позволяет осуществлять сборку фильтров, применяя прогрессивную технологию без использования герметика (например, с использованием сварки).

Задача состоит, с одной стороны, в обеспечении равномерного распределения связующего и гидрофобизатора по всему объему изделия и равномерности последующего распределения термопластичного полимера при импрегнации, а с другой стороны, в придании гидрофильности (или соответственно гидрофобности) различным частям изделия для образования четкой границы между импрегнируемыми и неимпрегнируемыми участками изделия.

Другая задача состоит в обеспечении при приготовлении суспензии стекловолокна и воды, с одной стороны, равномерного и качественного распределения по гладкой, гидрофильной с отрицательным значением электрокинетического потенциала поверхности хрупкого стекловолокна связующего и модификатора-гидрофобизатора, также обладающих отрицательным значением электрокинетического потенциала поверхности, а с другой стороны, сохранения заданных размеров частиц (длины) стекловолокна и устойчивости латексов и дисперсий полимеров при интенсивном режиме совмещения.

Задача решена тем, что в способе изготовления фильтровального элемента, включающем приготовление суспензии при перемешивании стекловолокна, воды и связующего, формирование элемента на сетчатой поверхности, сушку элемента, согласно изобретению при приготовлении суспензии перед введением связующего вводят низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук с условной вязкостью 90-150 с и перемешивание проводят путем воздействия на суспензию вынужденных резонансных колебаний, центральный рабочий участок сформированного фильтрующего элемента подвергают контактной термообработке, а периферический участок импрегнируют дисперсией термопластичного полимера.

Кроме того, возбуждение резонансных вынужденных колебаний осуществляют в газожидкостной среде.

Кроме того, перед контактной термообработкой рабочего участка сформированного элемента его подвергают вакуумной продувке.

Кроме того, в качестве суспензии термопластичного полимера используют латексы сополимеров винилхлорида с винилидендихлоридом, латексы на основе фторкаучуков и их смеси.

Кроме того, диметилсилоксановый каучук вводят в виде латекса в количестве 0,08-0,16% на сухое вещество от веса стекловолокна.

Кроме того, в качестве связующего используют поливинилацетат или сополимер поливинилацетата с дибутилмалеинатом.

Кроме того, связующее используют в количестве 8-12% на сухое вещество от веса стекловолокна.

Таким образом, изобретательская задача, связанная с получением высококачественных фильтровальных элементов с четко выраженными участками, импрегнированными термопластом периферическим участком, позволяющими осуществлять сборку фильтров по прогрессивной технологии без использования герметика (например, с использованием сварки) решена тем, что участки периферический и центральный рабочий имеют разную способность к импрегнации, но материал в каждом участке однороден по свойствам как по объему, так и по поверхности.

Разная способность к импрегнации участков изделия при достижении равномерного и качественного распределения используемого для импрегнации латекса по объему изделия и его поверхности определяется природой и количеством гидрофобизатора и разным температурным режимом обработки проведением контактной термообработки только рабочего участка, участка, не подлежащего последующей импрегнации.

Придание однородности свойств по объему изделия достигается более равномерным распределением ингредиентов в приготовляемой водной суспензии стекловолокна путем их введения в момент приготовления упомянутой суспензии, а равномерное и качественное распределение по гладкой, гидрофильной с отрицательным значением электрокинетического потенциала поверхности стекловолокна связующего и модификатора-гидрофобизатора, также обладающих отрицательным значением электрокинетического потенциала поверхности, определяется режимом и порядком их введения. Кроме того, выбранный режим интенсивного смешения позволяет гарантировать заданные размеры частиц (заданную длину) стекловолокна в приготовляемой суспензии, а следовательно, и воспроизводимость одного из основных эксплуатационных свойств фильтровального элемента сопротивление потоку воздуха.

Для изготовления фильтровальных элементов могут быть использованы промышленно выпускаемые марки стекловолокна с диаметром 0,17-2 мкм. Для фильтров тонкой очистки воздуха возможно применение стекловолокна с диаметром от 0,17 до 0,4 мкм и показателем по методу Иванова 100-120 дг или смеси этих волокон. Целесообразно использование матов из микротонкого штапельного стекловолокна. Для изготовления фильтровальных элементов может быть использовано стекловолокно любой длины и любого диаметра в зависимости от предполагаемой области применения фильтров, изготовляемых из фильтровальных элементов.

В качестве модификатора-гидрофобизатора использован низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук с условной вязкостью от 90 до 150 с, например СКТН-А низкомолекулярный (ГОСТ 13835-73).

Количество гидрофобизатора возможно варьировать в пределах 0,08-0,16% на сухое вещество к весу стекловолокна.

Гидрофобизатор целесообразно вводить в виде латекса с низкой концентрацией 1-10% (по сухому веществу).

Приготовление суспензии стекловолокна с гидрофобизатором, водой и связующим проводят при нормальной температуре при перемешивании ингредиентов путем воздействия на смесь вынужденных резонансных колебаний в газожидкостной среде.

Резонансный режим вибродиспергирования характеризуется распределением газовых пузырей по всему объему камеры смесительного аппарата, существованием в газовой среде активных течений, максимальной амплитудой динамического давления и существенным увеличением статического давления. Требуемый технологический эффект диспергирования достигается в результате взаимодействия потоков газожидкостной среды и стеклянных волокон. Резонансный режим определяется уровнем суспензии в камере смесительного аппарата. Частота колебаний резонансной обработки соответствует собственной частоте колебаний газожидкостной среды. Возможно также резонансную обработку проводить в два этапа. При этом на первом этапе осуществляют резонансную обработку для распределения волокна по объему аппарата и затем в случае использования штапельного волокна осуществляют резонансную обработку для получения волокон заданной длины. Первоначальые колебательные движения должны иметь большую частоту, чем частота в рабочем режиме, а затем частоту колебаний постепенно уменьшают до собственной частоты колебаний газожидкостной среды. Соотношение фаз в замкнутом объеме смешения жидкой и воздушной составляет от 20,9:1 до 21,1:1. Время воздействия вынужденных колебаний определяется необходимостью равномерного нанесения гидрофобизатора и связующего на стекловолокно и зависит от количества твердый фазы приготовляемой суспензии. При одном и том же диаметре стекловолокна чем выше концентрация, тем больше времени требуется для перемешивания ингредиентов в режиме воздействия вынужденных резонансных колебаний. Концентрация приготовленной суспензии (по сухому веществу) колеблется от 0,095 до 0,95%
В качестве связующего могут быть использованы применяемые в бумажной промышленности при изготовлении стекловолокна полимерные связующие сополимер поливинилацетата с дибутилмалеинатом (ТУ 301-05-201-93) или поливинилацетат
промышленно выпускаемые марки поливинилацетатной дисперсии ДФ-47/7С или Д 50/7С (ГОСТ 18992-80). Количество связующего, вводимого при приготовлении суспензии, (по сухому веществу) составляет 2-18% к весу стекловолокна, предпочтительно 8-12% Наиболее целесообразно использовать связующее в виде латекса с концентрацией 50±5%
Перед нанесением на поверхность, проницаемую для жидкости (например, на сетчатую поверхность), суспензию разбавляют водой в 4-10 раз до рабочих концентраций, обычно принятых при изготовлении бумажного полотна. Наиболее целесообразно проводить разбавление до 0,004-0,1%-ной концентрации (по сухому веществу).

Готовую суспензию наносят на сетчатую поверхность, соответствующую форме изготовляемого фильтрующего элемента, и удаляют избыток воды. Удаление воды возможно приложением незначительного вакуума. Наиболее целесообразно подсушивать элемент до 20-25%-ной сухости, при этом фильтровальный элемент приобретает каркасность и может быть перенесен из формы в форму.

После предварительного подсушивания элемент извлекают из формы и помещают между двумя плитами, поверхности которых повторяют рельеф фильтрующего элемента, причем они выполнены с возможностью нагревания. Центральную рабочую часть элемента нагревают до температуры 80-200^oC. Время контактной термообработки зависит от температуры и составляет менее 1 минуты при 200^oC, а при 80^oC не менее часа. Понижение температуры вызывает значительное удлинение времени термостатирования, что технологически невыгодно, а значительное повышение температуры приводит к разложению используемых полимеров. Одновременно с термостатированием проводят подпрессовку элемента.

После термостатирования изделие направляют на импрегнацию латексом периферического участка элемента. Для пропитки используют латексы термопластичных полимеров сополимеров винилхлорида с винилиденхлоридом или на основе фторкаучуков. Наиболее целесообразно использовать латексы сополимера винилхлорида с винилидендихлоридом с концентрацией 35-47% (по сухому веществу), например, промышленно выпускаемой марки ВХВД-65 (ТУ 6-01-1170-87). Импрегнацию возможно проводить методом свободного погружения. При качественных импрегнации и термостатировании образуется четкая линия разделения, и латекс не затрагивает центральную рабочую часть элемента.

Способ может быть реализован на известном оборудовании. Для приготовления суспензии стекловолокна, воды, связующего и гидрофобизатора может быть использован смеситель волновой УВ-21 с рабочей частотой 24 Гц (Смеситель волновой УВ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ВТ002.00.00.ТО). Формирование элемента возможно осуществить с использованием обычных листоотливных аппаратов или форм для отлива с сетчатой формующей поверхностью. Сушку элементов возможно осуществлять с использованием любых сушильных аппаратов.

Ниже приведены примеры конкретной реализации способа на примерах изготовления фильтрующих элементов для фильтров тонкой очистки воздуха с центральной рельефной рабочей поверхностью.

Качественный элемент должен иметь следующие характеристики:
размер элемента (270•130)±0,5 мм ГОСТ 13199-67
масса 4,5±0,5 г ГОСТ 13199-67
толщина не более 0,4-0,7 мм ГОСТ 27015-86
массовая доля золы рабочей части фильтровального элемента не менее 92% - ГОСТ 7629-76
сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с не более 150 Па (15 мм вод.ст.) ГОСТ 25099-82
коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм не менее 99,997% по проскоку частиц
Требования к поверхности:
Отсутствие надрывов, отверстий, морщин, пятен, вмятин, механических включений и повреждений Визуальное определение
четкая граница между центральным рабочим и периферическим участками (подъем латекса на рабочий участок не превышает 5 мм) Визуальное определение
Способ воспроизведен на последовательно установленных аппаратах:
смесителе волновом УВ-21 для приготовления суспензии стекловолокна, воды, гидрофобизатора и связующего;
форме с сетчатой профилированной согласно заданной форме фильтрующего элемента поверхностью и установленным под сеткой вакуумным насосом для формования фильтрующего элемента;
устройстве для термостатирования центрального рабочего участка отформованного фильтровального элемента, представляющем собой две пластины с обогревом центральных участков, профиль которых повторяет профиль формуемого элемента;
ванне для проведения импрегнации свободным маканием;
стеллаже для воздушной сушки.

Для возможности корректного сравнения в примерах 1-8 используют смесь микротонких стеклянных волокон одного состава (вес.):
стекловолокно с диаметром 0,25 мкм и длиной 0,087-0,37 мм (штапельное стекловолокно марки 20М ТВ 0,2) 50
стекловолокно с диаметром 0,4 мкм и длиной 0,14-0,6 мм (штапельное стекловолокно марки 20М ТВ 0,4) 50
В примерах 1-7 используют в качестве гидрофобизатора низкомолекулярный каучук марки СКТН-А.

В качестве связующего используют наиболее широко применяемый поливинилацетат в виде дисперсии марки ДФ 50/10С с содержанием сухого вещества 50%
В качестве импрегнирующего латекса используют латекс ВХВД-65. Качество линии разделения рабочей и периферической частей из-за наличия окраски у латекса ВХВД-65 легко контролируется.

Пример 9 подтверждает возможность использования других указанных в описании полимерных связующих и термопластичных полимеров.

Рабочие свойства фильтра характеризуют коэффициентом эффективности по частицам 0,3 мкм сборочной единицы, состоящей из двух фильтровальных элементов, соединенных в виде кармана.

Пример 1. В вибродиспергатор объемом 55 л загружают 52 л воды, 0,25 кг штапельных стекловолокон и кремнийорганического гидрофобизатора СКТН-А в виде латекса в количестве 0,16% от веса стекловолокна в расчете на сухое вещество. Затем аппарат герметизируют и осуществляют воздействие колебательных движений на газожидкостную среду стекловолокнистой суспензии при рабочей частоте 24 Гц и возбуждение поддерживают 27 минут. При этом происходит равномерное распределение стекловолокна по объему аппарата, осаждение на поверхности волокон гидрофобизатора и дробление стекловолокна до средней длины 100-120 дг (по методике Иванова на крупной сетке). Затем прекращают диспергирование, открывают аппарат, загружают связующее в количестве 8% к весу абс. сух. стекловолокна и вновь осуществляют колебательные движения газожидкостной среды стекловолокнистой суспензии в течение 10 секунд.

Полученную суспензию разбавляют водой до 0,1%-ной концентрации и 10 л суспензии постепенно пропускают через сетчатую форму, которая имеет конфигурацию изготовляемого фильтровального элемента. Удаляют воду вакуумированием, поддерживая вакуум 0,8 атм в течение 4 секунд. Отформованный элемент имеет 20%-ную сухость, одинаковую по всей поверхности и по всему объему.

Фильтровальный элемент переносят на пластину, повторяющую его профиль, накрывают второй пластиной, имеющей зеркальноотраженный профиль относительно первой, и подпрессовывают элемент под давлением 1 атм. Одновременно прогревают центральную рабочую часть до температуры 180^oC. Обработку в указанном режиме проводят 1 минуту. После этой обработки элемент приобретает различную влажность рабочего и периферического участков: сухость рабочего участка 97% а периферического 42% Далее проводят визуальный контроль качества рабочего участка. Рабочий участок отвечает предъявляемым требованиям: отсутствуют сквозные отверстия, поверхность гладкая без защипов и посторонних включений. После контроля качества элемента его периферические части последовательно окунают в ванну с латексом ВХВД-65. Периферический участок интенсивно окрашивается. Образуется четкая граница раздела между рабочим и периферическим участками. Для определения качества пропитки периферического участка измеряют подъем латекса на рабочий участок (этот показатель составляет менее 2 мм). Дальнейшую сушку элемента проводят на воздухе в течение 4 часов при температуре 25^oC.

Характеристика элемента: размеры элемента 271х130 мм, масса 4,5 г, толщина 0,6 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтровального элемента 92% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 6 мм водн.ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Качество поверхности: отсутствуют надрывы, отверстия, морщины, пятна, вмятины, механические включения и повреждения.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,996%
Пример 2 (контрольный). Используют стекловолокно, предварительно измельченное до 100-120 дг (по Иванову) на ролле. Смешение стекловолокна с гидрофобизатором проводят при осторожном перемешивании из-за необходимости сохранения длины волокон. Смеси дают постоять 25 минут для более полного распределения гидрофобизатора по стекловолокну. Затем вводят связующее, перемешивают и опять выдерживают то же время 25 минут. Далее проводят все действия по изготовлению фильтровального элемента в том же порядке и при тех же режимах, как указано в примере 1.

Показатели качества элемента: размер 270х129 мм, масса 4,5 г, толщина 0,7 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтровального элемента 90% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 12 мм водн. ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,996% Качество поверхности: отсутствуют надрывы, отверстия, морщины, пятна, вмятины, механические включения и повреждения.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,994%
Пример 3 (контрольный). Используют стекловолокно, гидрофобизатор, латекс для пропитки, как в примере 1. Технологические режимы на стадиях формирования элемента, термостатирования и импрегнации сохраняют как в примере 1. Однако при приготовлении суспензии стекловолокна (на первой стадии) нарушен порядок введения гидрофобизатора и связующего: первоначально водят связующее
дисперсию поливинилацетата марки ДФ 50/10С при сохранении всех остальных технологических параметров процесса. Такой порядок введения ингредиентов не обеспечивает равномерного распределения гидрофобизатора и связующего на поверхности стекловолокна и по объему диспергируемой массы. При импрегнации не достигается однородная качественная пропитка периферического участка элемента остаются светлые пятна.

Эти недостатки в дальнейшем приводят к изменению конфигурации модуля, изготовленного из этих элементов, и к отсутствию качественного сварного шва, к изменению коэффициента эффективности фильтра (к уменьшению коэффициента).

Показатели качества элемента: размер 270х130 мм, масса 4,7 г, толщина 0,7 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтрованного элемента 93% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 10 мм водн.ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Качество поверхности: отсутствуют надрывы, отверстия, морщины, пятна, вмятины, механические включения и повреждения.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,996%
Пример 4 (контрольный). Изготовление фильтрующего элемента проводят с использованием применяемых в примере 1 гидрофобизатора, связующего, латекса термопластичного полимера при соблюдении той же последовательности операций, тех же температурных режимов, но вводят увеличенное в сравнении с заявляемым количество гидрофобизатора СКТН-А 0,2% к весу стекловолокна.

На стадии импрегнации, как следствие повышенной гидрофобизации периферической части элемента, происходит поверхностная пропитка термопластом. Отсутствие однородной качественной пропитки периферической части элемента приводит к непровариваемости всего шва, к отсутствию его целостности, к наличию проскоков частиц, к расслоению элемента.

Показатели качества элемента: размеры элемента 270х130 мм, масса 4,5 г, толщина 0,6 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтровального элемента 90% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 6 мм водн. ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Качество поверхности: отсутствуют надрывы, отверстия, морщины, пятна, вмятины, механические включения и повреждения.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99%
Пример 5 (контрольный). Изготовление фильтрующего элемента проводят с использованием применяемых в примере 1 гидрофобизатора, связующего, латекса термопластичного полимера при соблюдении той же последовательности операций, тех же температурных режимов, но используют в сравнении с заявляемым меньшее количество гидрофобизатора СКТН-А 0,04% к весу стекловолокна. При импрегнации происходит частичная пропитка и рабочего участка элемента. Подъем латекса на рабочий участок составляет 8-10 мм (произошла пропитка 25% площади рабочего участка). Это приводит к падению газопроницаемости элемента одного из основных характеристик элемента.

Показатели качества элемента: размер 271х130 мм, масса 4,5 г, толщина 0,6 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтровального элемента 92% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 15 мм водн. ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Требования к поверхности: отсутствие надрывов, отверстий, морщин, пятен, вмятин, механических включений и повреждений.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,996%
Пример 6. Изготовление фильтрующего элемента проводят с использованием применяемых в примере 1 гидрофобизатора, связующего, латекса термопластичного полимера при соблюдении той же последовательности операций, тех же температурных режимов, но используют связующее поливинилацетат в количестве 12% от массы стекловолокна.

При импрегнации происходит частичная пропитка и рабочего участка элемента, что приводит к падению газопроницаемости элемента одного из основных характеристик элемента.

Показатели качества элементы: размеры 271х130 мм, масса 5 г, толщина 0,5 мм, массовая доля золы рабочей части фильтровального элемента 88% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 15 мм водн.ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Качество поверхности: отсутствие надрывов, отверстий, морщин, пятен, вмятин, механических включений и повреждений.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,996%
Пример 7 (контрольный). Изготовление фильтрующего элемента проводят с использованием применяемых в примере 1 гидрофобизатора, связующего, латекса термопластичного полимера при соблюдении той же последовательности операций, тех же температурных режимов, но используют меньшее количество связующего 2% в расчете на абс.сух. стекловолокно.

После термостатирования элемент "пылит", что проявляется в резком изменении коэффициента эффективности. Кроме того, при импрегнации элемент теряет форму из-за пониженной каркасности, но подъем латекса термопласта на рабочую часть элемента не превышает 5 мм.

Показатели качества элемента: размеры 271х130 мм масса 4,6 г, толщина 0,9 мм, массовая доля золы рабочей части фильтровального элемента 98% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 15 мм водн. ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Качество поверхности: присутствуют морщины, отсутствуют пятна, механические включения.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 89%
Пример 8. В вибродиспергатор объемом 55 л загружают 52,5 л воды, 0,25 кг штапельных стекловолокон и раствор СКТН-А кремнийорганического гидрофобизатора в количестве 0,10% в расчете на сухое вещество от веса стекловолокна. Затем аппарат герметизируют и осуществляют воздействие колебательных движений на газожидкостную среду стекловолокнистой суспензии при рабочей частоте 24 Гц и возбуждение поддерживают 9 минут. При этом происходит распределение стекловолокна по объему аппарата, осаждение на поверхности волокон гидрофобизатора и дробление стекловолокна до средней длины 100-120 дг (по методике Иванова на крупной сетке). Затем прекращают диспергирование, открывают аппарат, загружают 8% на абс. сухое стекловолокно связующего сополимера поливинилацетата с дибутилмалеинатом и вновь возбуждают вынужденные резонансные колебания газожидкостной среды стекловолокнистой суспензии в течение 1 секунд.

Полученная суспензия имеет 0,5%-ную концентрацию. Ее разбавляют водой до 0,1%-ной концентрации и 1 л суспензии наносят на сетчатую форму, которая имеет конфигурацию изготовляемого фильтровального элемента. Удаляют воду вакуумированием для ускорения сушки (вакуум 0,6 мм водн.ст. в течение 3 секунд). Отформованный элемент имеет 22%-ную сухость, одинаковую по всей поверхности и по всему объему. Фильтровальный элемент переносят на пластину, повторяющую его профиль, накрывают второй пластиной, имеющей зеркальноотраженный профиль относительно первой, и подпрессовывают элемент под давлением 1 атм. Одновременно прогревают центральный рабочий участок до температуры 185^oC. Обработку в указанном режиме проводят 1 минутку. После этой обработки элемент приобретает различную влажность рабочего и периферийного участков: сухость рабочего участка 94% а периферического 45% Рабочий участок имеет гладкую без защипов и посторонних включений поверхность. На поверхности элемента сквозные отверстия отсутствуют.

После контроля качества периферические участки элемента последовательно погружают в ванну с латексом фторкаучука СКФ-32. Периферический участок после пропитки латексом приобретает воскообразный вид и образуется четкая граница раздела между рабочим и периферическим участками (подъем латекса на рабочий участок элемента составляет менее 1 мм). Сушку элемента проводят на воздухе в течение 4 часов.

Характеристика элемента: размер 269х131 мм, масса 5,1 г, толщина 0,6 мм, массовая доля золы рабочего участка фильтровального элемента 92% сопротивление потоку воздуха при скорости потока 0,01 м/с 8 мм водн. ст. коэффициент эффективности по частицам 0,3 мкм 99,997% Поверхность не имеет надрывов, отверстий, морщин, пятен, вмятин, механических включений и повреждений.

Коэффициент эффективности сборочной единицы по частицам 0,3 мкм 99,997%
Приведенные примеры подтверждают, что при соблюдении заявляемых условий осуществления способа (примеры 1,7,8) достигают необходимых качественных показателей фильтровальных элементов при высокой технологичности процесса.

Отклонение от заявляемых режимов приводит к потере технологичности за счет значительного увеличения времени, необходимого для качественного приготовления дисперсии стекловолокна. Кроме того, происходит потеря уровня эксплуатационных свойств изделия и значительно увеличивается вероятность брака из-за снижения гарантии сохранения заданных размеров частицами стекловолокна и равномерности распределения гидрофобизатора и связующего (сравнить примеры 1 и 2 контр.).

Изменение порядка введения гидрофобизатора и связующего приводит к нарушению их равномерного распределения на поверхности стекловолокна и по объему диспергируемой массы, что проявляется в отсутствии однородности пропитки краевого участка (сравнить примеры 1 и 3 контр.).

Кроме того, использование гидрофобизатора низкомолекулярного диметилсилоксанового каучука в рекомендованных количествах проявляется в ухудшении качества импрегнации термопластичным полимером и качества сварки (примеры 4 и 5 сравнить с примером 1).

Отклонение от рекомендованных количеств полимерного связующего, хотя и не определяет возможности получения фильтровального элемента с четкой границей между импрегнированным и неимпрегнированным участками, но влияет на важные эксплуатационные свойства элемента на каркасность и сопротивление потоку воздуха и, в конечном итоге, на производительность и класс фильтра.

Список информации, принятой во внимание при составлении заявки
1. Патент США N 3410062, НКИ 55-497, опублик. 12 ноября 1968.

2. В.Канарский. Фильтровальные виды бумаги и картона. Москва, Экология, 1991, стр. 212, 213).

3. Патент СССР N 1625320, кл. B 01D 24/04, 39/02, опублик. 30.01.91 - прототип.

Использование: изготовление фильтровальных элементов для тонкой очистки газов или жидкостей. Сущность изобретения: приготавливают суспензию из стекловолокна, воды, низкомолекулярного диметилсилаксанового каучука с условной вязкостью 90-150 с и связующего путем перемешивания при воздействии на суспензию вынужденных резонансных колебаний, формуют фильтрующий элемент на сетчатой поверхности, сушат и затем центральный его участок подвергают контактной термообработке, а периферический участок импрегнируют дисперсией термопластичного полимера. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления фильтровального элемента, включающий приготовление суспензии при перемешивании стекловолокна, воды и связующего, формирование элемента на сетчатой поверхности и сушку элемента, отличающийся тем, что при приготовлении суспензии перед введением связующего вводят низкомолекулярный диметилсилоксановый каучук с условной вязкостью 90 150 с и перемешивание проводят путем воздействия на суспензию вынужденных резонансных колебаний, центральный рабочий участок сформованного фильтрующего элемента подвергают контактной термообработке, а периферический участок импрегнируют дисперсией термопластичного полимера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что возбуждение резонансных вынужденных колебаний осуществляют в газожидкостной среде. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед контактной термообработкой сформованный элемент подвергают вакуумной продувке. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве дисперсии термопластичного полимера используют латексы сополимеров винилхлорида с винилидендихлоридом и/или латексы на основе фторкаучуков. 5. Способ по пп.1 4, отличающийся тем, что полисилоксановый каучук вводят в виде латекса в количестве 0,06 0,16% на сухое вещество от массы стекловолокна. 6. Способ по пп.1 5, отличающийся тем, что в качестве связующего используют поливинилацетат или сополимер поливинилацетата с дибутилмалеинатом. 7. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что связующее вводят в количестве 8 12% на сухое вещество от массы стекловолокна.