НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2003 года по МПК D04H13/00 

Изобретение относится к области изготовления фильтрующих нетканых материалов и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов газоочистных установок.

Известен нетканый материал, включающий два слоя, скрепленных иглопрокалыванием, причем один слой выполнен из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, а другой - из анионообменного модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата [А.С. 1708963 "Нетканый материал", 1992]. Недостатком такого материала являются низкие защитные свойства по основным газам.

Наиболее близким решением является нетканый материал, включающий два слоя, скрепленных иглопрокалыванием, причем один слой выполнен из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, а другой слой - из смеси анионообменного модифицированного поликапроамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтиолметакрилата (КМ-А1) и катионообменного модифицированного поликапроамидного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1) [А.С. 1682431 "Нетканый материал ", 1991 - прототип]. Недостатком такого материала являются невысокие защитные свойства при очистке пылегазовоздушных потоков со значительным содержанием тонкодисперсных частиц.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение защитных свойств материала при очистке пылегазовоздушных потоков за счет повышения эффективности улавливания как по твердым частицам, так и по основным, и по кислым газам.

Поставленная задача обеспечивается тем, что нетканый материал, включающий два слоя, причем один слой выполнен из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, а другой - ионообменный слой из смеси анионообменного модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата (КМ-А1) и катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1), дополнительно содержит каркас в виде ткани из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, при этом соотношение слоя каркаса, гидрофильного и ионообменного слоев по массе составляет 1: (0,6-1):(2-2,4).

Анализ заявляемого материала и материала-прототипа показал, что оба материала содержат слой из смеси анионообменного модифицированного поликапроамидного волокна КМ-А1 и катионообменного модифицированного поликапроамидного волокна КМ-К1 и слой из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон. Однако в состав заявляемого материала дополнительно входит каркас в виде ткани из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон. Материал-прототип такого каркаса в своем составе не имеет. Введение в состав материала дополнительного каркаса в виде ткани из гидрофильного волокна мегалон, имеющего высокую нормальную влажность, приводит к дополнительному набуханию волокон ионообменного слоя, что делает активные центры более доступными для очищаемого газа и повышает суммарную поверхность контакта сорбента и газа-сорбата.

В зонах контакта волокон, содержащих различные функциональные группы и имеющих различную гигроскопичность, возникает электрический потенциал, приводящий к лучшему взаимодействую полярных молекул поликапроамидных волокон с полярными молекулами сорбируемых газов и лучшему проникновению их вглубь материала. Это также повышает защитные свойства материала.

Выбор соотношения слоев по массе обусловлен тем, чтобы обеспечить высокие защитные свойства материала как по кислым и по основным газам, так и по твердым частицам.

При уменьшении содержания гидрофильного слоя менее 0,6 масс.ед. наблюдается уменьшение защитных свойств по кислым и основным газам из-за понижения общей нормальной влажности материала, а также снижается эффективность улавливания мелкодисперсных частиц пыли. При увеличении содержания гидрофильного слоя более 1 масс. ед. наблюдается уменьшение воздухопроницаемости, а следовательно, происходит рост аэродинамического сопротивления материала.

При уменьшении содержания ионообменного слоя менее 2 мас.ед. наблюдается уменьшение защитных свойств по кислым и основным газам. При увеличении содержания ионообменного слоя более 2,4 масс.ед. уменьшается воздухопроницаемость и увеличивается аэродинамическое сопротивление материала.

В процессе очистки пылегазовоздушных потоков крупнодисперсные частицы улавливаются каркасной тканью, мелкодисперсные - гидрофильным слоем, токсичные газы - ионообменным слоем. Каркасная ткань и гидрофильный слой, улавливая твердые частицы, предохраняют ионообменный слой от пыли, поэтому все ионообменные волокна участвуют в процессе газоочистки.

Таким образом, наличие в составе материала дополнительного каркаса в виде ткани из пряжи из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, введенного в определенном соотношении по массе к гидрофильному и ионообменному слоям, обеспечивает повышение эффективности улавливания как по твердым частицам, так и по основным, и по кислым газам, что является новым техническим свойством заявляемого нетканого материала.

Нетканый материал получают по иглопробивной технологии. Смесь ионообменных волокон прочесывают на чесальной машине, гидрофильное волокно прочесывают на второй чесальной машине. На преобразователе прочеса формируют двухслойный волокнистый холст. Холст дублируют с каркасом и скрепляют на иглопробивной машине.

По стандартным методикам (ГОСТ 15902.1-80,15902.3-79, 12088-77,10185-75) определены свойства заявляемого материала и материала-прототипа в сопоставимых условиях (концентрация HCl - 100 мг/м³, HF - 2,5 мг/м³, SО₂ - 150 мг/м³, NH₃ - 25 мг/м³, влажность ГВС 80%).

Пример 1. Волокнистую смесь, содержащую 150 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 150 г катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1) прочесывают на чесальной машине. 150 г гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон прочесывают на второй чесальной машине. На преобразователе прочеса формируют двухслойный холст, который дублируют с каркасом в виде ткани из пряжи из волокна мегалон. Масса каркаса 150 г. Соотношение слоев по массе (ткань : гидрофильный слой : ионообменный слой) - (1:1:2). По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 2. Волокнистую смесь, содержащую 165 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 165 г катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1) прочесывают на чесальной машине. 120 г гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон прочесывают на второй чесальной машине. На преобразователе прочеса формируют двухслойный холст, который дублируют с каркасом в виде ткани из пряжи из волокна мегалон. Масса каркаса 150 г. Соотношение слоев по массе (ткань : гидрофильный слой : ионообменный слой) - (1:0,8:2,2). По стандартным методикам определены свойства материала.

Пример 3. Волокнистую смесь, содержащую 180 г анионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиметиламиноэтилметакрилатом (КМ-А1), 180 г катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1) прочесывают на чесальной машине. 90 г гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон прочесывают на второй чесальной машине. На преобразователе прочеса формируют двухслойный холст, который дублируют с каркасом в виде ткани из пряжи из волокна мегалон. Масса каркаса 150 г. Соотношение слоев по массе (ткань : гидрофильный слой : ионообменный слой) - (1:0,6:2,4). По стандартным методикам определены свойства материала.

Показатели свойств приведены в таблице.

Из анализа представленных данных видно, что заявленный нетканый материал в сравнении с прототипом обладает высокой эффективностью улавливания основных и кислых газов (время защитного действия по HF до 32,8 час, по NH₃ до 6,3 час), а также твердых частиц (99,8%), значительной механической прочностью (разрывная нагрузка до 452 Н), достаточной воздухопроницаемостью (до 237 дм³/м² с).

Предлагаемое изобретение относится к области изготовления фильтрующих нетканых материалов и может быть использовано для изготовления фильтрующих элементов газоочистных установок. Технической задачей заявляемого изобретения является повышение защитных свойств материала при очистке пылегазовоздушных потоков за счет повышения эффективности улавливания как по твердым частицам, так и по основным, и по кислым газам. Поставленная задача обеспечивается тем, что нетканый материал, включающий два слоя, причем один слой выполнен из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, а другой - ионообменный слой из смеси анионообменного модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата (КМ-А1) и катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты (КМ-К1), дополнительно содержит каркас в виде ткани из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, при этом соотношение слоя каркаса, гидрофильного и ионообменного слоев по массе составляет 1:(0,6-1):(2-2,4). 1 табл.

Нетканый материал, включающий два слоя, скрепленные иглопрокалыванием, причем один слой выполнен из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, а другой - ионообменный слой из смеси анионообменного модифицированного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полидиметиламиноэтилметакрилата и катионообменного волокна на основе привитого сополимера поликапроамида и полиметакриловой кислоты, отличающийся тем, что он дополнительно содержит каркас в виде ткани из гидрофильного модифицированного поликапроамидного волокна мегалон, при этом соотношение слоя каркаса, гидрофильного и ионообменного слоев по массе составляет 1: (0,6-1): (2-2,4).