Способ изготовления нетканого материала

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ : НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА, при котором выпрядают пучек волокон из расплава полимера, вводят в него твердые частицы и укладывают на приемную поверхность, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплу атационных свойств, твердые частицы вводят в пучок волокон после затвер дёния волокон, перед укладкой на приемную поверхность. 2. Способ поп, отлича ющ и и с я тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 20 об.% заполнения материала. , 3.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 75 об.% заполнения материала . , 4.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 90 об,% заполнения материа-. ла. 5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве твердых частиц используют окись алюминия . О) 6.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве твердых частиц используют частицы активизированного угля. 7.Способ по пп. 1-6, о т л ичающийся тем, что в качестве полимерного материала используют 4 полиэтилен. ГО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„ i42O0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. ьФ

1 ф (21) 2101691 /28-1 2

; (22) 20. 01. 75 (31) 435198 ! (32) 21. 01. 74

) (33) США (46) 23.0?.85. Бюл. Р 7 (72) Дэвид Ллойд Браун (США) (71 ) Миннесота Майнинг энд Мануфакчуринг Компани (США) (53) 677.6НМ (088.8) (56) 1. Патент США Ф 3801400, кл. 156-167, 1974. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИ

; НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА, при котором вы" прядают пучек волокон из расплава полимера, вводят в него твердые частицы и укладывают на приемную поверхность, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств, твердые частицы

I вводят в пучок волокон после затвер дения волокой, перед укладкой на приемную поверхность.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что твердые частиq{g) Э 04 Н 3/00 // В 32 В 5/22 цы вводят в пучок волокон в коли.честве не менее 20 об,X заполнения материала.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 75 об.Ж заполнения материала.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 90 об.Х заполнения материа" ла.

5. СпосоС по пп. 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве твердых частиц используют окись алюминия.

6. Способ по пп. 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве твердых частиц используют частицы активизированного угля.

7. Способ по пп. 1-6, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве полимерного материала используют полиэтилен.

1 114200

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к способам изготовления нетканых материалов.

Известен способ изготовления нет5 каного материала, при котором выпрядают пучок волокон иэ расплава полимера, вводят в него твердые частицы и укладывают на приемную поверхность 11.

Однако вырабатываемый известным способом нетканый материал обладает невысокими эксплуатационными свойствами.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных свойств..

Цель достигается тем, что твердые частицы вводят в пучок волокон после затвердения волокон, перед укладкой на приемную поверхность. ° 20

Кроме того, тнердые частицы вводят н пучок волокон в количестве не менее 20 об.% заполнения материала.

Твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 75 об..%25 заполнения материала.

Твердые частицы вводят в пучок волокон в количестве не менее 90 об.% заполнения материала.

В качестве твердых частиц исполь- З0 зуют окись алюминия, частицы активированного угля, полиэтилен.

На фиг.1 изображено устройство для осущестрления предлагаемого способа; на фиг.2 — часть листового изделия, на фиг.3 - график результатов испытаний образцов листовых изделий (на ординате отмечены части на миллион пара толуола, а на абсциссе — минуты).

Устройство содержит две фильеры

1 и 2 с несколькими параллельно расположенными отверстиями .3, через которые продавливается расплавленный полимер, и отверстиями 4, через которые с очень высокой скоростью нагнетается нагретый воздух. Последний выталкивает и разжижает выдавливаемый полимерный материал, который после короткого прохода его и потоке газа отверждается в виде массы микроволокон.

Фильеры 1 и 2 располагаются так, что пучки 5 и 6 выходящих иэ них микроволокон сходятся в один пучок

7 волокон, непрерывно поступающий на приемную поверхность сборника 8, который выполнен в виде сита или

7 2 барабана с мелкими перфорациями или в виде движущейся ленты.

Полученный материал 9 из микроволокон снимают с приемной поверхности сборника 8 и сматывают н рулон, Перед сбором микроволокон на сборнике 8 в их поток вводят поток твердых частиц. Как показано на фиг.1, между фильерами 1 и 2 вводят один поток 10 твердых частиц так, чтобы он пересекал оба пучка микроволокон в точке их соединения. Пучки микронолокон и частиц могут быть направлены горизонтально или вертикально в направлении, параллельном направлению силы тяжести.

Фильеры 1 и 2 и сопло 11 перемещаются в поперечном направлении по ширине сборника 8, что обеспечивает осаждение на нем материала по спирали. Перемещение в поперечном направлении проводится с достаточно малой скоростью, чтобы последовательные слои волокон и частиц, осажденных на приемной поверхности сборника 8, частично перекрывали один другого.

Полотно имеет толщину 0,05-3 см, в респираторах или защитных масках толщина 0,05-1,5. см.

Устройство содержит также бункер l2 для частиц, дозировочное приспособление 13, которое подает частицы н канал 14 с определенной скоростью. Воздушный импеллер 15 нагнетает воздух в трубопровод 16 и выносит частицы из канала 14 в трубопровод 16 и сопло 11. Последнее выбрасывает частицы в пучок 10.

Количество твердых частиц в пучке волокон регулируется скоростью прохода воздушного потока через трубопровод 16 и скоростью движения частиц, подаваемых дозироночным приспособлением 13. В качестве твердых частиц используют частицы актинированного угля, глинозема, бикарбоната натрия и серебра, которые удаляют какой-либо компонент из среды адсорбцией, химической реакцией или амальгамацией, а также окись алюминия, частицы таких катализаторов как гопкалит, которые катализируют перевод вредных газов в их безвредную форму.

Частицы могут иметь различные размеры, их средний диаметр колеблется от 5 мкм до 5 мм и, н большинстве случаев, от 50 мкм до 2 мм.

При среднем диаметре частиц в материале, превьппающем промежутки между микроволокнами материала, он

"раздвигается" этими частицами до

I большего объема, что создает потенциальную возможность для установления большего количества кон1142

1 тактов волокон с частицами и введения в полотно большего объема частиц.

Кроме того, средние размеры частиц, 1р превышающие размеры промежутков между волокнами, создают условия для более прочного удерживания этих частиц между волокнами.

Материал может заполняться мелки- 5 ми частицами со средним диаметром, меньшим чем промежутки между микроволокнами, а также очень мелкими частицами, средний диаметр которых меньше среднего диаметра микроволокон. Небольшие частицЫ, вводимые в материал, увеличивают его объем в меньшей степени по сравнению с более крупными частицами, а малкие и очень мелкие частицы вводятся в полотно в меньшем количестве.

При раздирании материала и интенсивном промывании волокон частицы удаляются. После удаления частиц на волокнах не остается никаких отме- . тин, что говорит о том, то эти частицы не склеиваются с волокнами.

Микроволокна в материале могут иметь различные размеры. Средний диаметр их колеблется от 1 до 25 мкм 35 и предпочтительно — менее 10 мкм.

Длина волокон составляет от 10 см и больше. В качестве материала для волокон можно использовать такие полимеры как полипропилен, полиэтилен,,<б полиамиды и др. В смеси с микроволокнами, полученными выдавливанием из расплава, можно использовать предварительно полученные штапельные волокна. 45

Частицы можно вводить в материал в довольно больших количествах, например не менее 20 об. от твердого заполнения полотна. В материале, предназначенном для очистки воздуха или другой среды, количество частиц может быть менее 20 об., от твердого заполнения материала. B некоторых случаях необходимо введение повыйенного количества частиц, например

50 об.X. При содержании в материале

75 o6.X частиц объем этих частиц в три раза превышает объем волокон.

007 ф

При 95 об. объем частиц почти в

20 раз превышает объем волокон, при 99 об.X — почти в 100 раз.

Все перечисленные загрузки обеспечиваются без использования материала, связывающего частицы с волокнами, и без смачивания частиц расплавленными или клейкими волокнами.

Перепад давления через материал незначительно превышает перепад давления через сравниваемый незагруженный частицами материал из микроволокон. Перепад давления через материал может превышать перепад давления через сравниваемый материал из микроволокон, хотя вообще он не превышает

200 и даже 125 . от перепада давления через сравниваемый материал.

Пример ы 1-8. Изготовляют несколько листовых материалов с использованием полипропиленовых волокон со средним диаметром 5 мкм, различных размеров и с разными количествами частиц активированного угля.

Листовые материалы изготовляют на установке, изображенной на фиг.1, в которой отверстия двух фильер на ходятся на расстоянии 15 см один от другого, а фильеры расположены под углом 20 к горизонтали так, чтобы поток. волокна сходились в точке, отстоящей от отверстий фильеры на расстояние 20 см, и проходили далее к поверхности сборника, расположенной на расстоянии 30 см от отверстий фильер. Полимер выдавливают через отверстия фильер со скоростью

0,07 кг/ч на 1 см ширины фильеры и через воздушные отверстия фильер нагнетают нагретый до 415 С воздух со скоростью 1980 л/мин.

В этих примерах используют три различных образца частиц активированного угля. Один из образцов (тип А в табл.1) представляет собой частицы активированного угля "Witco" 249, просеянные через сита с размерами ячеек 80-400 меш (по стандарту США от 177 до 37 мкм в диаметре).

Тип В представляет собой частицы активированного угля "Mitco" 235 с размерами 50-140 меш (297-105 мкм в диаметре), а тип С вЂ” частицы активи-, рованного угля "И tco" 360 с размерами 8-30 меш (от 2000 до 595 мкм в диаметре). Частицы угля равномерно подают в воздуходуг у со скоростью до 0,45 кг/мин. Для получения требу1142007 емой смеси частиц с волокнами перед сбором материала скорость потока воздуха через трубопровод 16 устанавливают равной 1500 м/мин.

Некоторые характеристики различных листовых материалов, использованных в примерах 1-8 приводятся в табл.1.

Как видно из примеров, листовые изделия могут быть изготовлены как с небольшим, так и с очень большим содержанием в них частиц. Однако в пределах этого различного содержания частиц перепад давления в заполненных частицами изделиях остает. 1 ся почти таким же, как и в сравниваемом незаполненном частицами полотне, Укаэанные листовые изделия испы- тывают на однородность их заполне- Ю ния частицами угля помещением их в поток сухого воздуха (нагнетаемого со скоростью 32 л/мин на каждый

8i см площади),,содержащего в среднем 90 ч. на миялион паров толу. ола с измерением концентрации толуола с обратной стороны этого листового изделия посредством детектора ионизации пламенем.

Результаты для двух листовых из- ЗО делий из примеров 6 и 7 приведены на фиг.3, где показано, что даже при небольшом весе угля, содержащегося в полотнах (1,9 и 3,5 r соответственно на 81 см листового изделия) -33 этими изделиями полностью задерживаются гары толуола до определенного момента быстрого проскока. Крутой наклон кривых говорит об отсутствии в полотне разреженных мест и ® указывает на то, что до выхода изделия из строя почти весь уголь полностью насыщается.

Пример ы 9-10. Вторая партия изделий тоже изготовлена на останов- "5 ке, описанной в примере 1-8. Полимер выдавливают через отверстия фнльер со скоростью 0, 1 кг/ч на 1 см ширины отверстий при нагнетании воздуха, нагретого до 440 С, через отверстия для воздуха со скоростью 1700 л/мин.

В поток воздуха вводят активированный уголь "Mitcv" 377 с размерами частиц 50-140 меш или .297-105 мкм в диаметре при скорости подачи возду-5 ха, равной 5400 и/мин. Средний размер микроволокон составляет 5 мкм в диаметре.

Характеристики полученных листовых материалов приведены в таблице 2.

Листовой материал, изготовленный по примеру 9, испытывают на способность сорбировать пары толуола в потоке сухого воздуха, подаваемого со скоростью 14 м/мин на каждый

81 см площади при средней концентрации толуола 330 ч. на миллион.

В начале испытания профильтрированный воздух содержит 5 ч на миллион толуола, что наблюдается в течение первых 10 мин испытания. После этого материал резко теряет свою фильтрующую способность и по истечении 17 мин профильтрированный воздух содержит 90 ч. на миллион толуола.

Пример ы 11-14. Изготовляют партию листовых изделий по технологии, аналогичной описанной в примерах 9 и 10, эа исключением того, что

I горячий воздух подается с пониженной скоростью 1130 м/мин, в результате чего получают микроволокна с размерами 10 мкм в диаметре. В поло"но вводят тот же тип угля, что в примерах 9 и 10, при различных скоростях потока с целью получения различных эагрузок угля. Скорость потока воздуха для загрузки частиц снижена до 2400 м/мин.

Свойства полученных листовых материалов приведены в табл.3.

Пористость и распределение пор по величине в листовых материалах измеряют по методике с использованием интруэии ртути. Полученные результаты приьедены н табл. 4 с дополнительными . данными для листовых иэделий.

Иэ табл.4 видно, что пористость листовых материалов с увеличением количества вводимых частиц уменьшается. Объемная плотность (т.е. вес полотна, деленный на его объем) с увеличением количества вводимых частиц увеличивается, т.е. плотность угля примерно в два раза превышает плотность полипропиленовой основы полотна, Из расчетов по материалам, изготовленным пс примеру 13 установлено, что листовой материал по своим характеристикам приближается к характеристикам слоя частиц угля. Это связано с тем, что этот листовой материал имеет меньшее количество микроволокон даже с тем же соотношением частиц к микроволокнам.

1142007

Та бл ица 1

Пример

Тип угля

6,13

0,32

2,5

6,13

1,61

6,13

2,58

6, 13

24,2

3,87

6,13

6 13

33, 5

6,13

23.,90

66,30

10 б., 13

43,5

8,5.

86,5

77,4

6,13

Сравни. ваемый

6,13

Таблица 2

6,45

11,8

6,45

7,9

6,45.

10.Та блица 3 тельный

5,15

4,5

1 6, 2

5,15

61,2

3,8

73,6

28,4

4,0

5,15

Сравнительный

Вес микроволокон, Mr/CM

Вес,мг/см

Содержание в полотне твердых частиц, об.X

11,17

14, 90

Перепад давления через листовой материал, мм вод,ст, давления стовое измм вод ст

1142007

Продолжение табл. 3

Сравнительный

3,87

2,5

30,3

79,8

3,87

1Э

22,6

74,7

3,0

3 87

Таблица4

Вес поредний размер, Пример

Общая пористость лотна, мг/см

ВОЛОКОН

Сравнительный

4,16,6,45 0

4,6 6,45 24,5

4,6 6,45 53,5

70,6

O,ã7

11,8

61 5

0,38

Сравнительный

10 6,15" 0

10 6,15 16,1

4,5

0,19

3,8

0,42

55 8

Сравнительный

3,87 0

2,5

0,44

3,87 30,3

0,58

Объемная пористосчь листового материала, г/см

85,3 0,14 ористоси лисового атеиала, мкм

1 °

Сред ний размер угла

Церепад давления, мм вод.ст.

1142007

ФЮ2. 2

1142007

Составитель А. Смолякова

Техред Т.Дубичнак Корректор Г. Решетник

Редактор А. Козориз

Заказ 522/47

Тираж 428. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4