Многослойный фильтровальный материал для очистки газов и способ его изготовления

 

Изобретение относится к производству нетканых фильтровальных материалов, предназначенных преимущественно для очистки.горячих промышленных и природных газов. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные свойства материала без увеличения, его сырьеемкости за счет того, что наружные лобовой и изнаночный слои имеют одинаковую толщину и поверхностную плотность, между ними расположен дополнительный волокнистый слой, плотность иглопрокалывания которого вдвое выше, чем у наружных слоев, а промежуточное каркасное полотно расположено в дополнительном волокнистом слое на удалении от наружных поверхностей лобового и изнаночного слоев, превышающем толщину каждого из указанных слоев. Такую структуру получают посредством прокладки промежуточного каркасного слоя в дополнительном волокнистом слое, который формируют между наружными слоями одинаковой толщины и поверхностной плотности, причем иглопрокалывание осуществляют со стороны лобового слоя на глубину, не достигающую изнаночного слоя, и со стороны изнаночного слоя на глубину, не достигающую лобового слоя, а термообработку проводят на фрикционном каландре при соотношении линейных скоростей его входного и выходного валов 1:(1,2-1,5). 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОКИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 D 39/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765964/26 (22) 07.12.89 (46) 07.04,92. Бюл, ¹ 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нетканых текстильных материалов (72) Т.Ф.Сутягина, С,В.Конюхова и Н.В.Пузанова (53) 66.067.12 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1583142, кл. В 01 D 39/16, 1988. . Авторское свидетельство СССР

¹ 850158, кл. В 01 D 39/16, 1981. (54) МНОГОСЛОЙНЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ И

СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к производству нетканых фильтровальных материалов, предназначенных преимущественно для очистки горячих промышленных и природных газов. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные свойства материала без увеличения,его сырьеемкости за счет того, что наружные лобовой и изнаночный слои имеют одинаковую толщину и поверхностИзобретение относится к производству нетканых фильтровальных материалов, предназначенных преимущественно для очистки горячих промышленных и природных газов. Такие материалы используются в рукавном виде.

Известен многослойный фильтровальный материал, который выполнен из волокнистого холста, включающего со стороны входа воздуха рыхлый слой из грубых синте Ы, 1724321 А1 ную плотность, между ними расположен дополнительный волокнистый слой, плотность иглопрокалывания которого вдвое выше, чем у наружных слоев, а промежуточное каркасное полотно расположено в дополнительном волокнистом слое на удалении от наружных поверхностей лобового и изнаночного слоев, превышающем толщину каждого из указанных слоев. Такую структуру получают посредством прокладки промежуточного каркасного слоя в дополнительном волокнистом слое, который формируют между наружными слоями одинаковой толщины и поверхностной плотности, причем иглопрокалывание осуществляют со стороны лобового слоя на глубину, не достигающую изнаночного слоя, и со стороны изнаночного слоя на глубину, не достигающую лобового слоя, а термообработку проводят на фрикционном каландре при соотношении линейных скоростей его входного и выходного валов 1:(1,2-1,5). 2 с,п. ф-лы, 1 ил„1 табл. тических волокон и со стороны его выхода плотный слой из тонких синтетических волокон, скрепленные между собой пучками волокон посредством иглопрокалывания. С целью повышения эффективности очистки при сохранении высокой пылеемкости между рыхлым и плотным слоем помещен промежуточный слой в виде плоского клееного, либо термоскрепленного нетканого материала, причем волокнистые пучки из тонких

1724321

25

45

55 волокон проходят сквозь промежуточный слой на глубину примерно 1/3 толщины слоя из грубых волокон, а волокнистые пучки из грубых волокон расположены в рыхлом слое, не достигая промежуточного слоя.

Однако, известный фильтрматериал обладает рыхлой структурой, что подтверждается его высокой воздухопроницаемостью (494 дм /м с), а при высоком входном воздушном давлении это может привести к разрушению материала. При фильтрации горячих газов исключается возможность использования в качестве каркаса клееного или термоскрепленного нетканого полотна, так как в среде горячих газов может происходить деструкция связующего или размягчение термопластичного полимера, скрепляющих волокон, что, в свою очередь, ведет к снижению прочности и разрушению полотна. Кроме того, в процессе эксплуатации осуществляют периодическое механическое встряхивание рукавов, что при слабом скреплении слоев полотна одно с другим также может привести к разрушению материала.

Известен также фильтровальный материал для очистки горячих газов, состоящий из наружных лобового, замыкающего и промежуточного слоев волокнистого материала, соединенных один с другим. С целью повышения эксплуатационных свойств наружные слои материала выполнены из смеси усадочных и неусадочных полиэфирных поперечно ориентированных волокон, а промежуточный слой — нитепрошивное нетканое полотно — из комплексных полиэфирных нитей, причем поверхностная плотность и толщина наружного лобового слоя относятся к поверхностной плотности и толщине замыкающего наружного слоя как 1,5:1 — 3:1.

Для получения этого материала волокнистый холст изготавливают преимущественно с поперечной ориентацией волокон из смеси сополиэфирных и полиэфирных волокон, между волокнистыми слоями холста помещают каркас в виде нитепрошивного полотна из комплексных нитей, осуществляют иглопрокалывание с последующей термообработкой полотна в среде горячего воздуха, Возможно оплавление лобовой поверхности материала.

Недостаток известного материала и способ его изготовления состоит в том, что в лобовом наружном, промежуточном и замыкающем слоях создаются сквозные отверстия от механического воздействия игл, которые под воздействием последующей термической обработки, хотя и уменьшаются в размерах, но остаются в материале, способствуя проникновению частиц (особенно мелкодисперсных, порядка 1 — 10 мкм) через эти отверстия.

Проникшие в структуру полотна частицы загрязнений основное препятствие встречают на границе лобового и каркасного слоев, так как в этом месте структура полотна наиболее уплотнена. Здесь возникает вероятность скопления этих частиц, изза чего резко возрастает и без того высокое давление на фильтрматериале. Структура материала не способна выдержать высокое давление (4000 — 6000 Па) и разрушается, фильтрующая способность материала резко падает.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных свойств материала без увеличения его сырьеемкости, Сущность изобретения состоит в том, что в нетканом материале, содержащем скрепленные иглопрокалыванием наружные лобовой и изнаночный волокнистые слои из синтетических волокон и промежуточный слой в виде ткани или нетканого полотна из синтетических нитей, наружные лобовой и изнаночный слои имеют одинаковую толщину и поверхностную плотность, между ними размещен дополнительный волокнистый слой и плотностью прокалывания вдвое выше, чем у наружных слоев, а промежуточное каркасное полотно расположено в- дополнительном волокнистом слое на удалении от наружных поверхностей лобового и изнаночного слоев, превышающем толщину каждого из указанных слоев.

Сущность предложенного способа состоит в том, что промежуточный каркасный слой прокладывают в дополнительном волокнистом слое, который формируют между наружными слоями одинаковой толщины и поверхностной плотности, иглопрокалывание осуществляют со стороны лобового слоя на глубину, не достигающую изнаночного слоя, и со стороны изнаночного слоя на глубину, не достигающую лобового слоя, а термообработку проводят на фрикционном каландре при соотношении линейных скоростей его входного и выходного валов

1;1,2-1,5.

Если соотношение линейных скоростей входного и выходного вала составит величину, меньшую 1:1,2, то в этом случае не происходит сдвига волокон лобового слоя относительно изнаночного и следы от игл, полученные в результате прокалывания, будут занимать перпендикулярное положение к потоку загрязняющих частиц. Возникает вероятность прохождения через эти отверстия частиц загрязнений, которые при высо1724321 комдавлении будут продавливатьсяв структуру материала, разрушая ее. 8 случае увеличения соотношения линейных скоростей валов каландра более чем 1:1,5 наблюдается резкое снижение воздухопроницаемости 5 фильтровального материала, которое впоследствии вызывает повышение и без того высокого давления на входе газа в фильтрматериал и вероятность его разрушения.

На чертеже показан схематически пред- 10 ложенный материал, поперечное сечение.

Материал состоит из наружных лобового 1 и изнаночного 2 слоев, дополнительного волокнистого слоя 3, в котором располагается промежуточный каркасный 15 слой 4 в виде ткани или нетканого полотна, пучков волокон 5, скрепляющих слои. Слои

1-3 изготовлены из синтетических волокон, а слой 4 — из синтетических нитей.

В зависимости от преобладания в газе 20 определенного вида загрязнений (мелкодисперсных, крупнодисперсных, полидиси ерсн ых) используется материал с различным расположением промежуточного каркасного слоя в дополнительном волок- 25 нистом слое.

При использовании многослойного фильтровального материала процесс очистки газов протекает следующим образом; крупные частицы загрязнений (60 мкм и вы- 30 ше) отделяются на границе газ — сглаженная поверхность лобового слоя. При периодическом встряхивании полотна они удаляются с его поверхности, не создавая препятствий для прохождения через лобовой слой 1 час- 35 тицам загрязнений размером менее 60 мкм.

Последние задерживаются в наружном лобовом слое, а частицы меньших размеров (до 10 мкм) задерживаются дополнительным волокнистым слоем 3. Кроме того, за 40 счет трехмерной структуры, скрепленной волокнистыми пучками 5, в дополнительном волокнистом слое указанные частицы загрязнений равномерно распределяются. На границедополнительный волокнистый слой 45 — промежуточный слой 4 происходит отделение от газа самых мелких частиц загрязнения (1 мкм), На границе дополнительный волокнистый слой — наружный изнаночный слой 2 происходит выход очищенного газа и 50 отделение оставшихся частиц загрязнений.

Менее плотная структура наружного изнаночного слоя не препятствует прохождению очищенного газа и перепад давлений на входе и выходе фильтровального материала 55 незначителен. Это обеспечивает стабильность работы материала в течение длительного времени (1 — 3 года).

Пример 1. Волокнистые слои, сфор-. мированные механическим способом из

100 полиэфирного волокна линейной плотностью 0,33 текс, длиной резки 65 — 70 мм, укладывают следующим образом: сначала формируют изнаночный волокнистый холст поверхностной плотностью 60 гlм, на него укладывают сформированную часть дополнительного волокнистого слоя, составляющую 13 гlм . На часть дополнительг ного слоя раскатывают промежуточный каркасный слой в виде ткани из полиэфирных комплексных нитей линейной плотностью 111 текс х 2. Промежуточный каркасный слой покрывают второй частью дополнительного слоя поверхностной плотностью 167 г/м., а затем лобовым волокниг стым слоем, составляющим 60 г/м . Затем их соединяют с промежуточным слоем методом иглопрокалывания на иглопробивной машине ИМ-1800М. Иглопрокалывание осуществляют следующим образом: со стороны лобового слоя — на глубину (5 мм), не достигающую изнаночного слоя, и со стороны изнаночного слоя на глубину (5 мм), не достигающую лобового слоя. Указанная величина глубины прокалывания обеспечивает хороший сволачивающий эффект волокон дополнительного слоя и их прочное соединение с промежуточным каркасным слоем.

B результате иглопрокалывания плотность прокалывания лобового и изнаночного слоев составляет 120 см, а плотность прокалывания дополнительного волокнистого слоя 240 см Затем полученный нетканый материал подвергают термообработке на фрикционном каландре типа ЛКО при температуре о

130 С и соотношении скоростей входного и выходного валов 1:1,5.

Получают фильтровальный материал, в котором промежуточное каркасное полотно расположено в нижней части дополнительного волокнистого слоя на удалении от наружных поверхностей лобового и изнаночного слоев, превышающем толщину указанных слоев.

Применение такого материала эффективно при очистке газа от мелкодисперсных частиц (1 — 10 мкм).

Пример 2. Волокнистые слои изготавливают и укладывают по примеру 1. Промежуточный каркасный слой в виде нетканого нитепрошивного полотна 14-го класса из полиамидных нитей 29 текс располагают в середине дополнительного волокнистого слоя. Волокнистые слои скрепляют с промежуточным слоем и между собой способом по примеру 1 при тех же технологических параметрах. Затем полученный нетканый материал подвергают термообработке на фрикционном каландретипа ЛКО при 130 С

1724321

10

35

55 и соотношении скоростей входного и выходного валов 1:1,35.

Получают фильтровальный материал, в котором промежуточное каркасное полотно расположено в середине дополнительного волокнистого слоя.

Применение такого материала эффективно при очистке газов, содержащих полидисперсные частицы загрязнения, Расположение промежуточного каркасного слоя в середине дополнительного волокнистого слоя обеспечивает стабильность величины перепада давления в течение длительного периода.

Пример 3. Волокнистые слои изготавливают и укладывают по примеру 1. Промежуточный каркасный слой в виде нетканого нитепрошивного полотна 14-го класса из полиамидных нитей 29 текс располагают в верхней части полотна на удалении, равном сумме толщин лобового слоя, поверхностная плотность которого 60 г/м, и части дополнительного волокнистого слоя, поверхностная плотность которого 13 г/м . г

Поверхностная плотность нижней части дополнительного волокнистого слоя составляет 167 г/м, поверхностная плотность изнаночного слоя соответствует лобовому и составляет 60 г/м, Волокнистые слои скрепляют с промежуточным каркасным слоем и между собой. способом иглопрокалывания по примеру 1. Термообработку проводят при той же температуре по примеру 1, но при соотношении скоростей входного и выходного валов 1:1,2.

Получают фильтровальный материал, в котором промежуточное каркасное полотно расположено в верхней части дополнительного волокнистого слоя на удалении от поверхности лобового слоя, равном сумме толщин лобового слоя и части дополнительного волокнистого слоя; от поверхности изнаночного слоя, равном сумме толщин изнаночного слоя и оставшейся части дополнительного волокнистого слоя.

Применение такого материала эффективно при очистке газов, содержащих крупнодисперсные частицы загрязнений.

Расположение промежуточного каркасного слоя в верхней части полотна обеспечивает высокую эффективность очистки газа при незначительном увеличении давления (10 — 15%).

В таблице приведены свойства фильтровального материала.

Анализ таблицы показывает, что прочностные характеристики предлагаемого фильтрматериала выше по сравнению с известным по длине в 1,3 — 1,8 раза, по ширине в 1,5 — 1,7 раза, а воздухопроницаемость предлагаемого фильтрматериала ниже, чем в известного в 1,4-3,3 раза. Такие свойства фильтровального материала обеспечивают более эффективную очистку газа от загрязнений.

Формула изобретения

1. Многослойный фильтровальный материал для очистки газов, содержащий скрепленные иглопрокалыванием и термообработкой наочжные лобовой и изнаночный слои из синтетических волокон и промежуточный каркасный слой, выполненный преимущественно в виде тканого или нетканого полотна из синтетических нитей, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств материала без увеличения его сырьеемкости, он снабжен дополнительным волокнистым слоем, плотность иглопрокалывания которого вдвое выше, чем у наружных лобового и изнаночного слоев, при этом в дополнительном волокнистом слое размещен каркасный слой на расстоянии от наружных поверхностей лобового и изнаночного слоев, превышающем их толщину, причем лобовой и изнаночный, слои выполнены с одинаковой толщиной и поверхностной плотностью.

2, Способ изготовления многослойного фильтровального материала для очистки газов, заключающийся в формировании его из наружных лобового и изнаночного волокнистых слоев с одновременной прокладкой промежуточного каркасного слоя в видеткани или нетканого полотна из синтетических нитей, скреплении указанных слоев и каркасного полотна посредством иглопрокалывания и последующей термообработки, о тл и чающий ся тем,что,сцельюповышения эксплуатационных свойств материала без увеличения его сырьеемкости, между наружными слоями одинаковой толщины и поверхностной плотности прокладывают дополнительный волокнистый слой с размещенным в нем каркасным слоем, иглопрокалывание со стороны лобового слоя осуществляютдо его границы с изнаночным слоем, а иглопрокалывание со стороны изнаночного слоя осуществляют до его границы с лобовым слоем, причем термообработку проводят на фрикционном каландре при соотношении линейных скоростей его входного и выходного валов

1:(1,2-1,5).

1724321

30

Составитель С.Конюхова

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А.Козориз

Заказ 1132 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101