Способ изготовления фильтрующих материалов на основе политетрафторэтилена

 

сОГОз сОветских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ъ1)з В 01 0 39/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4843680/05 (22) 29,05.90 (46) 30.05.92. Бюл, ¹ 20 (71) Харьковский .институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Т,Л.Карпова, П.Д,Гужин, А.А.Бобраков.

Б.Г,Калюжный, И.Ф.Кашубина. Л.А.Кодацкая и В.А.Большов (53) 66,067,12(088.8) (56) Горина А.А. и др. Пористые фторопласты, М,; НИИТЭИ, 1975, с.96.

Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры, M.: Мир, 1985, с.215, Пугачев А.К., Росляков О.К. Переработка фторопластов в изделиях. Л,: Химия.

1987. с.168.

Патент Великобритании ¹ 934624, кл. В 01 0 39/16, 1962.

Элементы фильтпующие с тонкостью фильтрации 20 мкм и 5 мкм. Технические условия ТУ 84-835-79. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ > А ОСНОВЕ ПОЛ ИТЕ ТРА ФТО Р ЭТИ Л Е НАИзобретение относится к способам изготовления фильтрующих материалов на основе политетрафторэтилена с тонкостью очистки от 20 до 0,2 мкм и менее и может быть использовано в научных исследованиях, а также во многих отраслях промышленности: химической, газодобывающей, нефтехимической, биологии, медицине, в других отраслях науки и техники, где необходимая тонкая и стерильная очистка фильтруемых сред (газов, жидкостей, масел, различных биологических препаратов и сред).

Известны способы изготовления фильтрующих материалов, согласно которым с целью увеличения тонкости очистки применя5U 1736569 А1 (57) Использование: тонкая очистка газов, жидкостей, масел, различных биологических препаратов и сред. Сущность изобретения: протирают порошок фторопласта

Ф-4 через сито 500 мкм. Порообразователь просеивают через сито 1000 мкм или измельчают в смесителе с применением мелющих шаров диаметром 8;0 — 16,0 мм из нержавеющей стали. Смешивают, измельчая фторопласт Ф-4 с порообразователем—

h/aCl в механическом смесителе с использованием мелющих шаров диаметром 8,0-11,0 мм из нержавеющей стали. Протирают ком-. позиционную смесь через сито 500 и 350 мкм. Прессуют композиционную смесь с уд. давл. 1.00-150 МПа. Термообрабатывают при 380 «-5 С в течение 1 — 3 ч. Вымывают подогретой до 70-100 С водой порообраэователь в течение 10-24 ч. Сушат готовое изделие при 110-150"С в течение 3 ч и более. 5 табл. ют более мелкодисперсный преобразователь, увеличивают удельное давление прессования заготовок фильтрующих материалов или уменьшают объемную пористость.

Известен также способ изготовления фильтрующих материалов KG основе фторопласта-4, который заключается в изготовлении смеси порошкообраэногофторопласта-4 с порообразующим веществом, например хлористым натрием, взятых в определенном массовом соотношении, холодном прессовании заготовок иэделий нужной формы и размеров, термообработке отпрессованных заготовок при 370 «-5 С и последующем

1736569 вымывании порообразователя водой. При одна относительно другой, а также не проэтом для получения более высокой тонкости исходит увеличения удельной поверхности .очистки применяют более мелкодисперс- смеси. ный порообразователь, получаемый мета- Недостатком известного способа являдом рассева на ситах, . 5 Ется невозможность изготовления фИльтру- .

Минимальный размер ячейки сетки, ющего материала с тонкостью очистки пригодной. для рассева порообразователя, 3,0-1,0 мкм и менее, а также 7,10,15 мкм и . составляет 40 мкм, что позволяет получать др. Это обусловлено тем, что ситовым метопорообразователь в диапазоне размеров дом невозможно или .крайне сложно пол50 — 60 мкм до 2 — 3 мкм„10 учить фракцию частиц порообраэователя с

Недостатками данных способов явля- размером частиц 1,0 мкм и менее, а кроме ются невозможность изготовления фильт- того, необходимо разрабатывать новый рующих материалов сверхтонкой очистки, сложный технологический регламент, тренестабильность фильтрующих свойств ма- бующий измельчения порообразователя и териалов, а также значительная трудность 15 подбора фракций нужной дисперсности. механизированного рассева порообразова- Цель изобретения — повышение тонкотеля при отверстиях сит менее 40 мкм. сти очистки, улучшение физико-механичеНаиболее близким к предлагаемому по ских, фильтрующих и эксплуатационных технической сущности является. способ из- свойств фильтрующих материалов, готовления фильтрующих материалов, за- 20 Поставленная цельдостигается тем, что ключающийся в измельчении и разделении согласно способу изготовления фильтруюпорообразователя (натрия хлористого) на щих материалов на основе политетрафторэфракции в зависимости от его дисперсно- тилена, включающему подготовку сти, приготовления композиционной смеси порошкообразных политетрафторэтилена и . подготовленного порошка фторопласта-4 с 25 порообразователя, смешение компонентов порообоазователем определенной,диспер- проводят одновременно с измельчением в сности- в зависимости от требуемой тонко- течение 0,1-3,0 ч с последующей протиркой сти очистки фильтрующего материала, что композиционной смеси через сито с послеобеспечивается смешением различных пол- дующим прессованием, термообработкой, учаемых рассевом на ситах фракций пора- 30 удалением водорастворимого порообразообразователя, взять х в нужном вателя и сушкой фильтрующего материала. количественном соотношении, прессова- Предлагаемый способ изготовления нии композиционной смеси с пресс-формах фильтрующих материалов осуществляют с удельным давлением до 1,0 — 1,5 тс/см, следующим образом.

2 термообработке отпрессованных заготовок 35 Подготовка порошкообразного фторопв электропечи при 380 +. 5 С в течение 4 — 8 ласта-4. ч, вымывании преобразователя водой и Операция заключается в протирке фтосушке готовых изделий. ропласта-4 в состоянии поставки через сито

Согласно известному способу изготов- с размером ячеек 500,0 мкм, Удельная поления фильтрующего материала с тонко- 40 верхность таким образом подготовленного стью очистки 20 мкм применяют сыпучего фторопласта-4, измеренная метоизмельченный и просеянный на ситах пре- дом воздухопроницаемости при атмосфер2 образователь со средним размером частиц ном давлении, равна 2500-3000 см /г.

80 — 100 мкм, причем размер частиц .колеб- Подготовка преобразователя. лется в пределах 20;0-350,0 мкм, а для изго- 45 Порообразователь (NaO) по ГОСТ 4233товления фильтрующего материала с,77 в состоянии поставки просеивают через

ToHKocTblQ î÷ècTêè 5,0 мкм — измельченный ситб с отверстиями 1000 мкм для одних техи просеянный на ситах преобразователь со нологических регламентов или измельчают средним ра дним размером частиц 85-45 мкм при в любом мелющем оборудовании, например

° интервале размеров частиц 5,0 — 180 мкм. 50 в шаровой мельнице, с применением в качеВремя смешения компонентов композици- стве мелющих тел шаров диаметром 8,0онных смесей не является регламентирую- 16,0 мм из нержавеющей стали. После. щим, определяющим тонкость очистки, оно измельчения порообраэователь. просеиваостается постоянным и одинаковь1м в обоих ют через сито с диаметром отверстия 140. случаях, так как в композиционную смесь 55 мкм для одних технологических регламенвводят уже измельченный порообразова- тов и 70 мкм других технологических реглатель с подобранной дисперсностью частиц; ментов. При этом получают

Во время смешения компонентов не проис- порообразователь с удельной поверхно2 ходитизмельчения ихчастиц,атолько пере- . стью частиц 1500-1600 и 2000-2100 см /r распределяется местонахождение частиц соответственно, измеренной методом возI

17365б9

Та бл и ца.1

П р и м е ч а н и е. Удельная поверхность порообразователя менее 50 см /г; масса

2 смешиваемых компонентов 1500 r. духопроницаемости при атмосферном давлении.

Смешение-измельчение компонентов композиционной смеси.

Компоненты композиционной смеси 5 (полимер и порообразователь), взятые в соотношении 50-75 мас. / порообразователя в массе композиционной смеси, смешивают в любом механическом смесителе, например дифференциальном, с использованием 10 в качестве мелющих тел шаров из нержавеющей стали диаметром 8,0 — 11,0 мкм..

Протирка (одно-двукратная) комгтозиционной смеси через сита с отверстиями

500 и 350 мкм. 15

Протирка особенно эффективна для смеси, хранящейся продолжительное время и полученной при низкотемпературном (криогенном) смешении-измельчении, Прессование композиционной смеси. 20

Рассчитывают массовую дозу композиционной смеси, засыпают в пресс-форму и прессуют с удельным давлением прессования 100,0-150,0 МПа. Прессование холодное, при температуре окружающей среды. 25

Указанное давление прессования является оптимальным, При меньших давлениях (20—

100 МПа) заготовки фильтрующего материала получают рыхлыми, хотя они и сохраняют приданную им во время прессо- 30 вания форму, но механическая прочность их низкая, тонкость очистки растет незначительно, При давлениях прессования заготовок 35 фильтрующих материалов выше указанных (150=400 МПа) тонкость очистки практически не увеличивается, т.е. дальнейшее увеличение давления прессования нецелесообразно. . 40

Термообработка отпрессованных заготовок.

Термическую обработку отпрессованных заготовок фильтрующего материала ведут при 380 +. 5 С в течение 1 — 3 ч. 45

Удаление порообразователя.

Преобразователь вымывают водой, подогретой до 70-100 С, в течение 10 — 24 ч в зависимости от объемной пористости, размеров поровых каналов и.толщины заготовки.

Сушка готовых изделий.

Готовые фильтроэлементы сушат в электрических шкафах при 110 — 150 С в течение

3 ч и более в зависимости от толщины изделия, Сушку можно ускорить применением воздушного потока.

Данные по зависимости свойств фильтрующих материалов от времени смешенияизмельчения. компонентов приведены в табл,1 — 4.

Физико-механические и эксплуатационные свойства фильтрующих материалов, изготовленных предлагаемым и известным способами, приведены в табл,5.

Способ изготовления фильтрующих материалов в соответствии с изобретением позволяет значительно повысить тонкость очистки и ри улучшении ф ил ьтрующих, физико-механических и эксплуатационных свойств фильтрующего материала. Процесс изготовления фильтрующих материалов упрощается за счет исключения энерго- и трудоемких операций измельчения преобразователя, ситового фракционирования мелких частиц преобразователя.

Формула изобретения

Способ изготовления фильтрующих материалов на основе политетрафторэтилена, включающий подготовку порошкообразных политетрафторэтилена и порообразователя, смешение компонентов, прессование заготовок, термообработку, удаление водорастворимого порообразователя и сушку фильтрующего материала. о т л и ч а ющийсятем,что, сцельюповышения тонкости очистки фильтруемых сред, улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств фильтрующих материалов, смешение компонентов проводят одновременно с измельчением в течение 0,1-3,0 ч с последующей протиркой полученной композиционной смеси через сито.

1736569

Таблица 2

П р и м е ч а н и е. Удельная поверхность порообразователя 700 см /г;.масса смешиваг емых компонентов 1500 г.

Таблица 3

П р и м е ч а н и е. Удельная поверхность порообразователя 1500 см /г; масса смешиваг емых компонентов 1000 r..

Таблица 4

П р и м е ч а н и е, Удельная поверхность порообразователя 2200 см /г; масСа смешиваемых компонентов 700 г.

Таблица 5

* Определяется по топливу Т вЂ” 1 или Т вЂ” 2 ГОСТ 10227 — 62 при перепаде давления на фильтрующем материале 0,35 кгс/см .