Фильтрующий элемент и способ его изготовления

 

Изобретение предназначено для очистки преимущественно воздуха от твердых частиц. Фильтрующий элемент с пористым, преимущественно устойчивым по форме корпусом образован главным образом из частиц полиэтилена. Для получения фильтрующего элемента ультравысокомолекулярный зернистый полиэтилен в исходном состоянии, имеющий по меньшей мере 95 вес.% зерен размером 63 - 250 мкм или по меньшей мере 70 вес.% зерен размером 63 - 315 мкм, загружают в форму, нагревают до температуры, достаточной для соединений зерен одно с другим, охлаждают в форме, затем формованный корпус извлекают и на приточную поверхность наносят покрытие в виде суспензии, которую затем сушат. Полученный таким образом фильтрующий элемент имеет равномерное распределение пор, следствием чего является равномерная загрузка фильтра. 3 с. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится, во-первых, к фильтрующему элементу, особенно для выделения частиц твердого вещества из воздуха, а во-вторых, к способу изготовления такого элемента. Фильтрующий элемент характеризуется следующими признаками: (а) фильтрующий элемент имеет проницаемый, пористый, в основном устойчивый по форме корпус; (b) корпус состоит в основном из полиэтилена; (с) для структуры корпуса предусмотрены ультравысокомолекулярный, мелкозернистый полиэтилен со средней молекулярной массой более 10⁶ и мелкозернистая в исходном состоянии, другая составная компонента полиэтилена со средней молекулярной массой менее 10⁶; (d) зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена и другой составной компоненты полиэтилена соединяют под действием тепла в формованный корпус; и (е) формованный корпус на своей поверхности притока для фильтрующей среды снабжен мелкопористым покрытием из мелкозернистого материала, который имеет меньший средний размер зерен, чем формованный корпус, и поры поверхности которого на стороне притока заполнены до значительной части своей глубины, отличается тем, (f) что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет распределение размера зерен в области от >63 до ≅ 250 мкм по меньшей мере у 95 вес.% зерен.

Из европейского патента В-0177521 известен фильтрующий элемент, который состоит, в сущности, из устойчивого по форме, проницаемого пористого корпуса из мелкозернистого полиэтилена с более высокой молекулярной массой и мелкозернистого в исходном состоянии полиэтилена с более низкой молекулярной массой, причем эти составные части полиэтилена соединяют под действием тепла в формованное изделие и причем предусмотрено покрытие поверхностных пор мелкозернистым политетрафторэтиленом. У исполненных на практике, подобных фильтрующих элементов высокомолекулярный полиэтилен имеет молекулярную массу более 10⁶. Благодаря покрытию на поверхности пор фильтрующий элемент может фильтровать по принципу поверхностной фильтрации. Мелкие и мельчайшие частицы из фильтруемой среды также задерживаются уже на поверхности притока фильтрующего элемента и могут особенно легко очищаться этим фильтрующим элементом, например, по принципу обратного потока.

До сир пор при изготовлении этих фильтрующих элементов работали с ультравысокомолекулярным исходным материалом - полиэтиленом, у которого едва 10% зерен больше 250 мкм и меньше или равно 63 мкм. Эти фильтрующие элементы с успехом применяют на практике. Однако при помощи изобретения достигают дальнейшего улучшения известных фильтрующих элементов.

В основе изобретения лежит техническая проблема дальнейшего усовершенствования проницаемого, пористого фильтрующего элемента, по существу, с устойчивым по форме, состоящим в основном из полиэтилена и имеющим мелкопористое покрытие на своей поверхности притока формованным корпусом, в направлении снижения сопротивления протекающей среде и более совершенного исполнения покрытия.

Первое решение этой проблемы, которое указано уже в конце вступительного абзаца, заключается по изобретению в том, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет распределение размеров зерен по меньшей мере для 95 вес.% зерен в области от > 63 до ≅ 250 мкм.

Благодаря этому новому, строгому установлению области размера зерен по изобретению ультравысокомолекулярного полиэтилена для формованного корпуса, на который наносят покрытие, достигают того, что формованный корпус без нанесенного покрытия имеет очень равномерное распределение пор, при котором, в частности, очень маленькие поры, повышающие сопротивление протекающей среде, практически полностью отсутствуют. Поры поверхности формованного корпуса без покрытия также имеют очень равномерное распределение размеров пор. Вследствие этого в покрытии также получается очень равномерное распределение размеров пор - относительно одинакового материала для покрытия - с меньшим средним размером пор. Отсюда получается в значительной степени равномерная загрузка фильтра и в значительной степени совершенная поверхностная фильтрация на всей поверхности притока фильтрующего элемента.

Изобретение относится также к фильтрующему элементу, особенно для выделения частиц твердого вещества из воздуха, с указанными вначале признаками от (а) до (е), отличающемуся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет распределение размеров зерен для по меньшей мере 60 вес.% зерен в области от > 125 до ≅ 250 мкм.

Благодаря этому второму решению по изобретению указанной технической проблемы достигают эффектов, которые находятся на уровне эффектов, описанных выше в связи с первым решением.

В то время как до сих пор от зерен из ультравысокомолекулярного полиэтилена с областью размера зерен от 63 до 250 мкм определенно более половины были в области размера зерен от 63 до 125 мкм и весовое количество зерен в области размера зерен от 125 до 250 мкм составляло ниже 50%, при помощи второго решения по изобретению неожиданно было установлено, что снижение сопротивления протекающей среде в корпусе и сравниваемые эффекты содержания получаются соответственно выше указанных.

Изобретение относится, кроме того, к фильтрующему элементу, особенно для выделения частиц твердого вещества из воздуха, со следующими признаками: (а) фильтрующий элемент имеет проницаемый, пористый, в сущности, устойчивый по форме корпус;
(b) формованный корпус состоит в основном из полиэтилена;
(с) для структуры корпуса предусмотрен ультравысокомолекулярный, мелкозернистый полиэтилен со средней молекулярной массой более 10⁶; и
(d) формованный корпус на своей поверхности притока для фильтруемой среды снабжен мелкопористым покрытием из мелкозернистого материала, который имеет меньший средний размер зерен, чем формованный корпус и поры поверхности которого на стороне притока заполнены до значительной части своей глубины, отличающийся тем,
(е) что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет распределение размеров зерен для по меньшей мере 70 вес.% зерен в области от > 63 до ≅ 315 мкм; и
(f) что зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена под действием тепла соединены непосредственно друг с другом в формованный корпус.

В фильтрующем элементе по этому варианту изобретения не предусмотрена вторая компонента полиэтилена со средней молекулярной массой менее 10⁶; зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена благодаря действию тепла непосредственно соединены друг с другом в формованный корпус. При помощи третьего решения по изобретению достигают эффектов, которые находятся на уровне описанных в связи с первым решением по изобретению эффектов, причем это решительно не зависит от очень значительного удаления зерен с размером ниже 63 мкм и зерен с размером более 250 мкм (ср. первое решение по изобретению) или от сравнительно сильной концентрации, приходящейся на область с размером зерен от 125 до 250 мкм (ср. второе решение по изобретению), хотя эти мероприятия, соответственно каждое или вместе, при третьем решении по изобретению также предпочитают в качестве усовершенствованного варианта.

Как альтернатива при этом решении по изобретению можно работать со второй компонентой полиэтилена со средней молекулярной массой менее 10⁶, однако в меньшем количестве, чем это было предусмотрено до сих пор. Принимают во внимание весовое количество второй компоненты полиэтилена, в пересчете на сумму ультравысокомолекулярного полиэтилена и второй компоненты полиэтилена, ниже 15%, преимущественно ниже 10%.

Уменьшенное гидравлическое сопротивление при протекании фильтруемой среды через стенку фильтрующего элемента приводит к тому, что обходятся с меньшей мощностью, например, воздуходувки или насоса для подачи фильтруемой среды через фильтрующий элемент. Или другими словами: при данном фильтрующем устройстве с данной фильтрующей поверхностью и с данной мощностью достигают более высокой пропускной способности фильтруемой среды через фильтрующее устройство.

Формованный корпус может состоять исключительно из вышеописанных компонентов полиэтилена. Но также возможно, что формованный корпус имеет еще другие компоненты, которые не оказывают заметного отрицательного влияния на прочное соединение компонентов под воздействием тепла. При этом речь идет, если это имеет место, как правило, о добавках в сравнительно небольшом процентном количестве. Как пример в качестве антистатической добавки следует назвать сажу.

Фильтрующий элемент по изобретению применяется обычно для выделения частиц из фильтруемых, жидких или газообразных сред. В качестве особенно предпочтительных областей применения следует назвать выделение частиц твердого вещества из воздуха и выделение частиц твердого вещества из жидкостей, как вода или масло.

Указывается на то, что названное покрытие может покрывать также всю поверхность притока формованного корпуса, следовательно, не должно ограничиваться частичными или полным заполнением имеющихся на поверхности притока формованного корпуса поверхностных пор. Однако с точки зрения функционирования существенным, в первую очередь, является заполнение поверхностных пор по меньшей мере до значительной части их глубины, причем речь идет преимущественно о начинающейся на поверхности части глубины, но речь может идти также о направленной назад от поверхности части глубины.

При последнем решении по изобретению количество зерен в области от 63 до 315 мкм составляет преимущественно минимально 80 вес.%, предпочтительнее минимально 90 вес.%, еще предпочтительнее минимально 95 вес.%.

В предпочтительном усовершенствованном варианте первого и третьего решения - как при втором решении - минимально 60 вес.% зерен находятся в области от > 125 до ≅ 250 мкм.

При всех трех решениях предпочитают, чтобы минимально 70 вес.% зерен были в области от > 125 до ≅ 250 мкм.

При втором и третьем решении предпочитают, чтобы минимально 80 вес.%, предпочтительнее минимально 90 вес. %, еще предпочтительнее минимально 95 вес.% зерен были в области от >63 до ≅ 250 мкм.

При всех трех решениях предпочитают, чтобы минимально 97 вес.% зерен были в области от > 63 до ≅ 250 мкм.

При первом и втором решении весовое количество второй компоненты полиэтилена в пересчете на сумму ультравысокомолекулярного полиэтилена и второй компоненты полиэтилена составляет преимущественно от 3 до 70%, предпочтительнее от 5 до 60%, еще предпочтительнее от 20 до 60%.

Если имеется вторая компонента полиэтилена, она имеет преимущественно среднюю молекулярную массу в области от 10³ до 10⁶. По первому альтернативному варианту средняя молекулярная масса второй компоненты полиэтилена лежит предпочтительно в области от 10⁴ до 10⁶, предпочтительнее в области от 10⁵ до 10⁶, еще предпочтительнее в области от 2 · 10⁵ до 10⁶, причем последнюю обозначают обычно как высокомолекулярный полиэтилен, однако ниже для упрощения каждую составную часть полиэтилена со средней молекулярной массой выше 5 · 10⁴ обозначают как высокомолекулярную. По второму альтернативному варианту средняя молекулярная масса второй составной части полиэтилена лежит в области менее 5 · 10⁴, предпочтительнее в области от 10³ до 5 · 10⁴, еще предпочтительнее в области от 5 · 10³ до 5 · 10⁴. Все эти зоны лежат в области низкомолекулярного полиэтилена. Низкомолекулярный полиэтилен в названных пределах молекулярной массы часто называют также полиэтиленовый воск. Можно работать со смесью из двух материалов, которые были описаны в вышеуказанном абзаце как первый альтернативный вариант и как второй альтернативный вариант, так что вторая компонента полиэтилена составляется из первой подкомпоненты с более высокой средней молекулярной массой и из второй подкомпоненты с более низкой средней молекулярной массой. При этом весовое количество второй подкомпоненты, в пересчете на всю вторую компоненту полиэтилена, составляет преимущественно от 2 до 50%, предпочтительнее от 5 до 20%.

Что касается распределения размеров зерен возможной высокомолекулярной компоненты полиэтилена, в исходном состоянии распределение размеров зерен преимущественно такое, что минимально 95 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 1000 мкм и максимально 15 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 63 мкм, преимущественно минимально 99 вес. % зерен имеют размер зерна ниже 1000 мкм и максимально 5 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 63 мкм.

Что касается распределения размеров зерен возможной низкомолекулярной компоненты полиэтилена, распределение размеров зерен в исходном состоянии преимущественно такое, что минимально 95 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 500 мкм и максимально 15 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 63 мкм. В качестве альтернативы предпочитают так называемый микровоск, у которого в исходном состоянии минимально 95 вес.% зерен имеют размер зерна ниже 63 мкм.

Когда в настоящей заявке говорится об "в исходном состоянии", под этим подразумевают состояние составных частей полиэтилена перед воздействием тепла для соединения в проницаемый, пористый формованный корпус.

Когда вторая составная часть полиэтилена имеет среднюю молекулярную массу менее 5 · 10⁴ или содержит подкомпоненту с этой молекулярной массой, устанавливают особенно большую прочность сцепления зерен материала покрытия в поверхностных порах формованного корпуса. Полученные при помощи растрового электронного микроскопа снимки поверхности притока фильтрующего элемента перед нанесением покрытия показывают, что для этого эффекта, вероятно, причина заключается в том, что низкомолекулярная составная часть полиэтилена образует на стенках поверхностных пор изогнутые в виде рукоятки выступы, которые, по-видимому, способствуют прочному закреплению зерен материала покрытия.

Преимущественно ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет такое распределение размеров зерен, что для формованного корпуса без покрытия зависимость распределения пор по их диаметрам в процентах имеет по существу линейный характер по меньшей мере в области от 20 до 75%. Точнее этот вопрос излагают ниже в описательной части примеров
По предпочтительному усовершенствованному варианту изобретения применяют зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена, которые имеют форму с шишкообразными выпуклостями над приблизительно круглой формой зерна. Было установлено, что это приводит к особенно хорошему сцеплению зерен материала покрытия на формованном корпусе иди в его поверхностных порах. Кроме того, наблюдается тенденция уменьшения сопротивления протеканию среды в формованном корпусе.

Относительно средней молекулярной массы ультравысокомолекулярного полиэтилена предпочитают верхний предел 6 · 10⁶, особенно предпочитают область от 2 · 10⁶ до 6 ·10⁶.

Зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена преимущественно имеют насыпной вес от 300 до 550 г/л, причем особенно предпочитают от 350 до 500 г/л. Насыпной вес составной части высокомолекулярного полиэтилена в исходном состоянии составляет преимущественно от 200 до 350 г/л. Температура плавления составной части низкомолекулярного полиэтилена составляет преимущественно от 100^oC до 150^oC.

В качестве мелкозернистого материала для покрытия поверхности пор предпочитают политетрафторэтилен. Мелкозернистый материал покрытия имеет средний размер зерен преимущественно ниже 100 мкм, особенно преимущественно ниже 50 мкм.

Предметом изобретения является далее способ изготовления вышеописанных фильтрующих элементов или формованных корпусов фильтрующих элементов, отличающийся тем, что
- зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена в случае необходимости смешивают со второй составной частью полиэтилена, загружают в форму;
- содержимое формы нагревают до температуры от 170^oC до 250^oC за время, достаточное для соединения в формованный корпус (для чего достаточно, как правило, от 10 до 180 минут);
- формованный корпус охлаждают в форме (необязательно до комнатной температуры);
- формованный корпус вынимают из формы; и на поверхность притока отбираемого из формы формованного корпуса наносится покрытие.

Покрытие особенно удобно наносить в форме суспензии, которую затем сушат, преимущественно продуванием теплого воздуха. Особенно хорошо можно наносить суспензию при помощи способа распыления и нанесения щеткой.

Содержимое формы уплотняют преимущественно вибрацией в форме. При нагревании содержимого формы сначала расплавляется, если она есть, составная часть низкомолекулярного полиэтилена. С возрастанием температуры содержимого формы расплавляется также высокомолекулярная компонента полиэтилена, и это может приводить к некоторому размягчению с точки зрения прочности зерен ультравысокомолекулярного полиэтилена на их поверхности. Составная часть высокомолекулярного полиэтилена образует связующий каркас между зернами ультравысокомолекулярного полиэтилена, в то время как составная часть низкомолекулярного полиэтилена, если она имеется, присоединяется к высокомолекулярному связующему каркасу и к зернам ультравысокомолекулярного полиэтилена. Когда второй компоненты полиэтилена нет, зерна ультравысокомолекулярного полиэтилена при нагревании содержимого формы связываются вследствие некоторого размягчения, с точки зрения прочности, на их поверхности.

Вышеописанные составные части полиэтилена, несмотря на распределение размеров зерен по первому решению по изобретению и распределение размеров зерен по второму решению по изобретению, имеются в продаже, например, фирмой Хехст АГ и фирмой БАСФ АГ.

Определенно указывается на то, что фильтрующие элементы с отдельными или несколькими из приведенных в пунктах 4-18 признаков также без признаков пунктов 1-3 имеют полный смысл с точки зрения техники и обладают признаками изобретения. В частности, это действительно для указанных в пунктах 11, 12, 13, 14 признаков.

Ниже изобретение поясняют подробнее на основании примеров. Чертежи показывают:
фиг. 1 - фильтрующее устройство в разрезе;
фиг. 2 - отдельный фильтрующий элемент фильтрующего устройства фиг. 1, вид сбоку по стрелке II на фиг. 1;
фиг. 3 - разрез по III-III на фиг. 2 (правда, с меньшим количеством профилирований стенки, чем на фиг. 2);
фиг. 4 - участок наружной поверхности фильтрующего элемента по фиг. 2 и 3, разрез в сильно увеличенном виде;
фиг. 5 - то же, что и на фиг. 4 для альтернативного фильтрующего элемента;
фиг. 6 - зерно ультравысокомолекулярного полиэтилена со специальной структурой зерна;
фиг. 7,9,10,11 - зависимости изменения количества пор по их диаметрам в процентах для нескольких формованных корпусов без покрытия;
фиг. 8,12 - то же, что и на фиг. 7,9,10,11, но для формованных корпусов покрытием или покрытие.

Изображенное на фиг. 1 фильтрующее устройство 1, часто называемое кратко также "фильтр", состоит в основном из корпуса 2, в котором в данном примере осуществления изобретения расположены на расстоянии и параллельно друг другу четыре фильтрующих элемента 3. Фильтрующие элементы 3 имеют, грубо говоря, форму узкого, поставленного на ребро прямоугольного параллелепипеда, однако с проходящими по типу сильфона зигзагообразно стенками на продольных боковых сторонах (см. фиг. 3). Подобные фильтрующие элементы 3 называют также пластинчатые фильтрующие элементы. Фильтрующие элементы 3 типа фильтрующих карманов полые, открытые на своей верхней стороне и на своей нижней стороне, и имеют постоянную толщину стенки. Следует указать на то, что фильтрующие элементы могут иметь также другую форму, например трубчатую форму.

Каждый из фильтрующих элементов 3 состоит из имеющего снаружи покрытие формованного корпуса 4, состав материала которого описан ниже подробнее. Каждый формованный корпус 4 в верхней головной части снабжен выступающей вперед кромкой 5 и там снабжен зажимной лентой и лентой для крепления 6, вследствие чего его можно легко закреплять в корпусе 2 фильтрующего устройства 1. Четыре фильтрующих элемента 6 снизу закреплены на расположенном поперек в корпусе 2, жестком перфорированном листе 7, причем соответственно внутренняя камера 8 фильтрующего элемента соединена через несколько отверстий с пространством над перфорированным листом 7. В нижней части каждого фильтрующего элемента 6 выступ 9 закреплен на формованном корпусе 10, этот выступ закрывает снизу формованный корпус 10 и возвышается над концами. Выступ 9 лежит двумя своими концами соответственно на выступе 11 корпуса 2. Показанный на чертеже формованный корпус 10 разделен на три, следующих друг за другом в продольном направлении полых пространства.

Фильтруемая среда течет внутрь корпуса 2 через приточное отверстие 12, затем течет снаружи внутрь в фильтрующие элементы 6, оттуда в пространство 13 над перфорированным листом 7 и выходит из фильтрующего устройства 1 через отводное отверстие 14. Под фильтрующими элементами 6 корпус 2 имеет воронкообразную конструкцию, так что осажденные из фильтрующей среды и падающие вниз от фильтрующих элементов 6 благодаря очистке частицы время от времени могут отводиться через отводное отверстие 15.

Формованный корпус 10 каждого фильтрующего элемента 6 состоит, например, из зерен ультравысокомолекулярного полиэтилена и из второй компоненты полиэтилена. Эти компоненты при загрузке в форму для изготовления были мелкозернистыми, однако в готовом формованном изделии только еще ультравысокомолекулярный полиэтилен находится в зернистой форме. Названные компоненты под действием тепла по описанному выше способу изготовления соединяют, в основном, в устойчивый по форме, проницаемый пористый формованный корпус.

Фиг. 4 показывает схему конструкции готового формованного корпуса 10, включая мелкопористое покрытие 16 поверхностных пор.

Компонента высокомолекулярного полиэтилена 17 под действием тепла образует при изготовлении связующий каркас между зернами 18 из ультравысокомолекулярного полиэтилена. Низкомолекулярные компоненты 30 дополнительно осаждаются на высокомолекулярном и ультравысокомолекулярном полиэтиленовом материале. Зерна 18 ультравысокомолекулярного полиэтилена при изготовлении практически не изменяли свою форму. В общей сложности структура формованного корпуса 10 высокопористая. Если работают без высокомолекулярной и без низкомолекулярной компоненты 17, 19 полиэтилена, получается структура формованного корпуса по фиг. 5. Ультравысокомолекулярные зерна 18 в точках своего контакта друг с другом спекаются.

Покрытие 16 состоит из маленьких зерен политетрафторэтилена. Покрытие 16 заполняет имеющиеся на наружной поверхности 21 (это приточная поверхность для фильтруемой среды) формованного корпуса 10 поры 21 по меньшей мере до части их глубины.

Фиг. 6 наглядно показывает форму зерен 18 предпочтительной компоненты ультравысокомолекулярного полиэтилена. Эту форму зерна можно описать, грубо говоря, как приблизительно шаровидную с выпуклыми или бородавчатыми выступами 22. Выходные последствия применения ультравысокомолекулярного полиэтилена с этой формой зерна были описаны выше.

Примеры
Ниже точнее описаны три примера для формованных корпусов по изготовлению относительно состава материалов и распределения размеров зерен ультравысокомолекулярного полиэтилена, и они противопоставлены сравнительному примеру по уровню техники.

Пример 1.

Приблизительно из 60 вес. % ультравысокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой 2 · 10⁶ и приблизительно из 40 вес.% мелкозернистого высокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 3·10⁵ изготовляют по описанному способу формованный корпус. Распределение размеров зерен ультравысокомолекулярной компоненты в исходном состоянии:
ниже 63 мкм 1%;
от 63 до 125 мкм 59%;
от 125 до 250 мкм 40%;
выше 250 мкм 0%.

На формованном корпусе определяют распределение пор в процентах по их диаметрам в соответствии с фиг. 7. Диаметр пор d₅₀, т.е. такой диаметр пор формованного корпуса, при котором 50% пор больше чем d₅₀ и 50% пор меньше чем d₅₀ составляет около 20 мкм. Зависимость на фиг. 7 в области приблизительно от 10 до 83%, в сущности, линейна. Практически, нет пор с размером выше 40 мкм.

После нанесения покрытия из маленьких зерен политетрафторэтилена определяют аналогично распределение размеров пор по фиг. 8. Теперь d₅₀ составляет около 8,5 мкм. Только около 36% пор больше чем d₅₀, и только около 10% пор меньше, чем d₅₀. Пор с размером выше 300 мкм практически нет.

После 200 часов работы в фильтрующем устройстве по фиг. 1 измеряют на фильтрующем устройстве потерю давления 225 мм водн. ст.

Пример 1 находится в пределах определений пункта 1.

Пример 2.

Приблизительно из 54 вес. % ультравысокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 4 · 10⁶, приблизительно из 35 вес.% мелкозернистого высокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой 3 · 10⁵ и приблизительно из 11 вес.% мелкозернистого низкомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 2·10⁴ по описанному способу изготовляют формованный корпус. Распределение размеров зерен ультравысокомолекулярной компоненты в исходном состоянии:
ниже 63 мкм 1,5%;
от 63 до 125 мкм 23%;
от 125 до 250 мкм 73%;
от 250 до 315 мкм 3%;
ниже 400 мкм 0%.

На формованном корпусе определяют распределение количества пор в процентах по их диаметрам по фиг. 9. Диаметр пор d₅₀ составляет около 23 мкм. Зависимость на фиг. 9 в области приблизительно от 8 до 75%, в сущности, имеет линейный характер, практически, нет пор с размером выше 45 мкм.

После 200 часов работы в фильтрующем устройстве по фиг. 1 на покрытом маленькими зернами политетрафторэтилена фильтрующем элементе измеряют потерю давления 240 мм водн. ст.

Пример 2 находится в пределах определений пункта 2, но одновременно также в пределах определений пункта 1.

Пример 3.

Из 100 вес.% ультравысокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 4 · 10⁶ по описанному способу изготовляют формованный корпус. Распределение размеров зерен исходного материала:
ниже 63 мкм 1,5%;
от 63 до 125 мкм 23%;
от 125 до 250 мкм 73%;
от 250 до 315 мкм 3%;
выше 400 мкм 0%.

На формованном корпусе определяют распределение количества пор в процентах по их диаметрам по фиг. 10. Диаметр пор d₅₀ составляет около 17,5 мкм. Зависимость на фиг. 10 в области приблизительно от 4 до 81%, в сущности, линейна. Практически, нет пор с размером выше 35 мкм.

После 200 часов работы в фильтрующем устройстве по фиг. 1 на покрытом маленькими зернами политетрафторэтилена фильтрующем элементе измеряют потерю давления 205 мм вод. ст.

Пример 3 находится в пределах определений пункта 3, но одновременно также в пределах определений пункта 1 и 2.

Сравнительный пример
Приблизительно из 60 вес. % ультравысокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 2 · 10⁶ и приблизительно из 40 вес.% мелкозернистого высокомолекулярного полиэтилена со средней молекулярной массой около 3 · 10⁵ по описанному способу изготовляют формованный корпус. Распределение размеров зерен ультравысокомолекулярной компоненты в исходном состоянии:
ниже 63 мкм 4%;
от 63 до 125 мкм 48%;
от 125 до 250 мкм 45%;
выше 250 мкм 3%.

На формованном корпусе определяют зависимость распределения пор в процентах по их диаметрам по фиг. 11. Диаметр пор d₅₀ составляет около 24 мкм. Практически, нет пор с размером выше 55 мкм.

После нанесения покрытия из маленьких зерен политетрафторэтилена определяют аналогично распределение размеров пор по фиг. 12. Теперь d₅₀ составляет около 14,5 мкм. Около 40% пор больше чем d₅₀, и около 15% пор меньше чем d₅₀.

После 200 часов работы в фильтрующем устройстве по фиг. 1 измеряют на фильтрующем элементе потерю давления 270 мм вод. ст.

Формованный корпус по сравнительному примеру находится за пределами определений пунктов 1, 2 и 3.

Подразумевается, что при всех четырех примерах нанесено покрытие из одинакового исходного материала, и что измерения потери давления производились в одинаковом фильтрующем устройстве, которое было загружено воздухом с одинаковым содержанием частиц твердого вещества.

В случае покрытия из частиц политетрафторэтилена обычно предпочитают наносить покрытие в форме суспензии, которая содержит дополнительно клеящее вещество. Особенно пригодны клеящие вещества, которые известны как дисперсные клеи, преимущественно дисперсии клеящих веществ на основе поливинилацетата, как МОВИЛИТ (зарегистрированный товарный знак фирмы Хехст АГ), который представляет водную дисперсию сополимеров винилацетата, этилена и винилхлорида. Обычно суспензия, которую следует наносить на приточную поверхность фильтрующего элемента для образования покрытия, имеет следующий состав:
20 вес.% частиц политетрафторэтилена,
6 вес.% МОВИЛИТА,
74 вес.% воды.

Формула изобретения

1. Фильтрующий элемент особенно для выделения частиц твердого вещества из воздуха, имеющий проницаемый, пористый, по существу устойчивый по форме формованный корпус, выполненный по существу из ультравысокомолекулярного, мелкозернистого полиэтилена со средней мол.м. более 10⁶, и мелкозернистой в исходном состоянии, второй составной части полиэтилена, со средней мол.м. менее 10⁶, причем зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена и второй составной части полиэтилена, соединены под действием тепла в формованный корпус, приточная поверхность которого снабжена мелкопористым покрытием из мелкозернистого материала, со средним размером зерен меньшим, чем у формованного корпуса, поры поверхности которого на приточной поверхности заполнены, по меньшей мере, до значительной части своей глубины, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет по меньшей мере 95 вес.% зерен размером > 63 ≅ 250 мкм.

2. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет, по меньшей мере, 60 вес.% зерен размером от > 125 ≅ 250 мкм.

3. Фильтрующий элемент, особенно для выделения частиц твердого вещества из воздуха, имеющий проницаемый, пористый, по существу, устойчивый по форме формованный корпус, выполненный по существу из ультравысокомолекулярного мелкозернистого полиэтилена со средней мол.м. более 10⁶, причем приточная поверхность корпуса снабжена мелкопористым покрытием из мелкозернистого материала со средним размером зерен меньшим, чем у формованного корпуса, поры поверхности которого на приточной поверхности заполнены, по меньшей мере, до значительной части своей глубины, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии имеет, по меньшей мере, 70 вес. % зерен размером от > 63 до ≅ 315 мкм, и зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена под действием тепла соединены непосредственно друг с другом в формованный корпус.

4. Фильтрующий элемент по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере 80 вес.%, преимущественно по меньшей мере 95 вес.% зерен выполнен с размером от > 63 до ≅ 315 мкм.

5. Фильтрующий элемент по пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что по меньшей мере 60 вес.% зерен выполнены с размером от > 125 до ≅ 250 мкм.

6. Фильтрующий элемент по пп.1 - 5, отличающийся тем, что по меньшей мере 70 вес.% зерен выполнены с размером от > 125 до ≅ 250 мкм.

7. Фильтрующий элемент по любому из пп.2 - 6, отличающийся тем, что по меньшей мере 80 вес.%, преимущественно по меньшей мере 90 вес.%, максимально преимущественно по меньшей мере 95 вес.% зерен выполнены с размером от > 63 до ≅ 250 мкм.

8. Фильтрующий элемент по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что по меньшей мере 97 вес.% зерен выполнены с размером от > 63 до ≅ 250 мкм.

9. Фильтрующий элемент по любому из пп.1, 2 и 5 - 8, отличающийся тем, что весовое количество второй составной части полиэтилена, в пересчете на сумму ультравысокомолекулярного полиэтилена и второй компоненты полиэтилена, составляет от 3 до 70%, преимущественно от 5 до 60%, максимально преимущественно от 20 до 60%.

10. Фильтрующий элемент по любому из пп.1, 2 и 5 - 9, отличающийся тем, что вторая составная часть полиэтилена имеет среднюю мол.м. в области от 10³ до 10⁶.

11. Фильтрующий элемент по любому из пп.1, 2 и 5 - 10, отличающийся тем, что вторая составная часть полиэтилена состоит из первой подкомпоненты со средней мол.м. в области от 10⁴ до 10⁶, преимущественно в области от 10⁵ до 10⁶, и второй подкомпоненты со средней мол.м. менее 5 x 10⁴, преимущественно в области от 10³ до 5 x 10⁴, максимально преимущественно в области от 5 x 10³ до 5 x 10⁴.

12. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что весовое количество второй подкомпоненты, в пересчете на всю вторую составную часть полиэтилена, составляет от 2 до 50%, преимущественно от 5 до 20%.

13. Фильтрующий элемент по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен в исходном состоянии для формованного корпуса без покрытия имеет диапазон размеров, характеризуемый по существу линейной зависимостью распределения количества пор по их диаметрам в процентах по меньшей мере от 20 до 75%.

14. Фильтрующий элемент по пп.1 - 13, отличающийся тем, что зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена имеют шаровидную форму с выступами.

15. Фильтрующий элемент по меньшей мере по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет среднюю мол.м. менее 6 x 10⁶.

16. Фильтрующий элемент по п.15, отличающийся тем, что ультравысокомолекулярный полиэтилен имеет среднюю мол.м. от 2 x 10⁶ до 6 x 10⁶.

17. Фильтрующий элемент по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что покрытие выполнено из политетрафторэтилена.

18. Фильтрующий элемент по любому из пп.1 - 17, отличающийся тем, что материал покрытия имеет средний размер зерен ниже 100 мкм, преимущественно ниже 50 мкм.

19. Способ для изготовления фильтрующего элемента, отличающийся тем, что зерна из ультравысокомолекулярного полиэтилена, взятые отдельно или смешанные со второй составной частью полиэтилена, загружают в форму, содержимое формы нагревают до 170 - 250^oC за время, достаточное для соединения в формованный корпус, формованный корпус охлаждают в форме, затем формованный корпус извлекают из формы и на приточную поверхность наносят покрытие.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что покрытие наносят в виде суспензии и затем суспензию сушат.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что суспензию наносят путем распыления или с использованием щетки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12