Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА
ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области бумагоподобных композиционных материалов на основе минеральных волокон и может быть использовано в процессе тонкой очистки технологических воздушных сред в медицине, в микробиологии, в производстве радиоэлектронных, полупроводниковых и сверхточных приборов. Фильтровальный материал в своем составе содержит микротонкое стекловолокно и в качестве связующего полигидроксокомплекс алюминия. В целях улучшения фильтрующих характеристик материала, заключающегося в снижении сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости, фильтровальный материал выполнен двухслойным. При этом один из слоев, помимо микротонкого стекловолокна и полигидроксокомплекса алюминия, содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс.%: микротонкое стекловолокно - 93,75 - 99,9, полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) - 0,05 - 5,0, поливиниловый спирт - 0,05 - 1,25, а другой содержит базальтовое волокно - 93,75 - 99,9, полигидроксисокомлекс алюминия (в пересчете на оксид) - 0,05 - 5,0, поливиниловый спирт - 0,05 - 1,25. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2075329
Класс(ы) патента: B01D39/06
Номер заявки: 93021342/26
Дата подачи заявки: 22.04.1993
Дата публикации: 20.03.1997
Заявитель(и): Богданова В.П.; Дубовая Л.А.; Чижов Г.И.; Дубовый В.К.
Автор(ы): Богданова В.П.; Дубовая Л.А.; Чижов Г.И.; Дубовый В.К.
Патентообладатель(и): Дубовая Лариса Александровна
Описание изобретения: Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к области бумагоподобных композиционных материалов, и может быть использовано, например, в медицине, в микробиологии, в производстве радиоэлектронных, полупроводниковых и сверхточных приборов для очистки технологических воздушных сред.
Известен фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха на основе минеральных волокон и целлюлозы с добавлением связующих, в качестве которых применяют органические соединения [1] Материал обладает высокими фильтрующими характеристиками и является достаточно прочным. Однако в связи с низкой термостойкостью применение его ограничено. В случае прохождения через фильтровальный материал высокотемпературных воздушных потоков происходит выгорание целлюлозы и органических связующих.
Известен выбранный в качестве прототипа фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, не содержащий компонентов органического происхождения. Материал не подвержен выгоранию. Основой его является микротонкое стекловолокно. В процессе изготовления материала связывание стеклянных волокон проводят путем осаждения на них гидроксида алюминия из сульфата при pH, равном 4. Строго говоря, в качестве связующего материал содержит полигидроксокомплекс алюминия, образующийся при гидролизе сульфата, а не гидроксид алюминия. Недостатком фильтровального материала являются его неудовлетворительные фильтрующие характеристики.
Задачей изобретения является улучшение фильтрующих характеристик материала, заключающееся в снижении сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости.
Снижение сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости достигается тем, что фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, имеющий в своем составе микротонкое стекловолокно и полигидроксокомплекс алюминия, согласно изобретению, выполнен двухслойным, при этом один из слоев, помимо микротонкого стекловолокна и полигидроксокомплекса алюминия, содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.
микротонкое стекловолокно 93,75 99,9
полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) 0,05 5,0
поливиниловый спирт 0,05 1,25,
а другой содержит базальтовое волокно, полигидроксокомплекс алюминия и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.
базальтовое волокно 93,75 99,9
полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) 0,05 5,0
поливиниловый спирт 0,05 1,25.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна".
Введение в фильтровальный материал слоя, содержащего базальтовое волокно, полигидроксокомплекс алюминия и поливиниловый спирт увеличивает по сравнению с прототипом общую пористость материала, что в свою очередь снижает его сопротивление потоку воздуха. При этом высокая адсорбционная способность базальтовых волокон обеспечивает и уменьшение коэффициента проницаемости материала. Однако использование совокупности всех отличительных признаков предлагаемого изобретения позволяет достичь более значительного улучшения фильтрующих характеристик материала, чем следовало бы ожидать от свойств используемых в слоях материала компонентов. Такой эффект можно объяснить тем, что состав слоев после их соединения, характеризуемого частичным проникновением более коротких базальтовых волокон в мелкопористый слой между стекловолокнами, видимо, позволяет в структуре готового материала получить достаточно плавное изменение значений усредненного диаметра пор в приграничной зоне "крупнопористый слой мелкопористый слой". Постепенное изменение размера пор по толщине фильтровального материала способствует дополнительному снижению его сопротивления потоку воздуха. В процессе очистки загрязненный поток воздуха сначала проходит через крупнопористый слой с базальтовым волокном, а затем через мелкопористый, основой которого является стекловолокно. При этом в первом слое задерживаются крупные частицы загрязнений, а во втором осаждаются частицы малых размеров. Исключение преждевременного забивания мелких пор крупными частицами увеличивает срок службы фильтра.
Крайне важно соблюдать в составе слоев установленные соотношения волокнистой основы и связующего. Интервал допустимых значений концентрации полигидроксокомплекса алюминия выбран из соображений достижения наименьшего коэффициента проницаемости при достаточной прочности материала. Превышение предела концентраций полигидроксокомлпекса алюминия в пересчете на оксид 5 масс. из-за высокой способности его адсорбироваться на волокне основы приводит к нежелательному снижению адсорбционного удержания волокном частиц загрязнения, а следовательно, и к увеличению коэффициента проницаемости. Выбор нижнего предела 0,05% объясняется соображениями сохранения достаточной прочности отливаемых слоев и фильтровального материала в целом.
Введение в состав слоев поливинилового спирта в количестве 0,05 1,25 мас. способствует упрочнению материала и благотворно влияет на процесс образования мелких пор, обеспечивает низкий коэффициент проницаемости. Излишнее количество поливинилового спирта отрицательно влияет на образование пор и, уменьшая удельную поверхность волокон, приводит к увеличению коэффициента проницаемости. При концентрации поливинилового спирта менее 0,05 мас. резко уменьшается прочность материала.
Предлагаемый фильтровальный материал изготавливают следующим образом.
Отдельно для каждого из слоев готовят композицию. В зависимости от того, какой слой готовится, рассчитанное количество стекловолокна или базальтового волокна в присутствии поливинилового спирта распускают в воде при помощи быстроходной мешалки до получения однородной консистенции волокнистой суспензии. Затем суспензию разбавляют водой до концентрации волокна 0,1% и вводят рассчетное количество полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия. После установления с помощью NaOH pH, равного 4, волокнистую суспензию перемешивают еще 10 минут. Отливку слоев производят на листоотливном аппарате ЛА-М69, во влажном состоянии их соединяют в лист простым наложением друг на друга. Лист прессуют ручным прессом между двумя сетками и сукнами, затем высушивают на горке при температуре 130oC.
В результате лабораторного исследования установлены оптимальные соотношения компонентов слоев фильтровального материала, при которых обеспечиваются наилучшие фильтрующие характеристики.
В таблицах 1 и 2 представлены составы и характеристики заявляемого фильтровального материала с содержанием компонентов как в заявляемых пределах, так и за их границами, а также прототипа и фильтровального материала, известного по а. с. СССР N 1623713.
Примеры изготовления конкретных образцов.
Пример 1 (образец N 1).
Готовили композиции для слоя 1 и для слоя 2. Для приготовления первой композиции 8 г микротонкого стекловолокна с диаметром 0,25 мкм в присутствии 0,08 г поливинилового спирта распускали в 3 л воды на быстроходной мешалке в течение 10 минут, затем в волокнистую массу последовательно добавляли еще 2 л воды. В тщательно размещенную волокнистую массу вводили полигидроксокомплекс алюминия, осажденный из сульфата, в пересчете на оксид в количестве 0,34 г и проводили перемешивание в течение 10 минут при pH 4. Вторую композицию готовили по той же схеме, но вместо стекловолокна брали 8 г базальтового волокна.
Производили отливку слоев на листоотливном аппарате ЛА-М69 с последующим их соединением в лист путем простого наложения друг на друга. Затем лист прессовали и высушивали при температуре 130oC на горке.
Сопротивление потоку воздуха готового образца примерно в 7,4 раза ниже, чем у материала-прототипа, а коэффициент проницаемости в 100 раз.
Пример 2 (образец N 4).
Содержание поливинилового спирта и полигидроксокомплекса алюминия в составе слоев выше верхних пределов заявляемых интервалов их содержания. Порядок приготовления композиций был точно такой же, как в примере 1. Для приготовления композиций брали 8 г стекловолокна с диаметром 0,25 мкм или базальтового волокна, 0,173 г поливинилового спирта, 0,522 г полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия, в пересчете на оксид.
Изготовление слоев производили на листоотливном аппарате ЛА-М69 и соединяли их в лист. Затем лист прессовали и высушивали при 130oC.
Готовый образец имеет неудовлетворительный коэффициент проницаемости - 0,0004%
Пример 3 (образец N 5).
Содержание компонентов в слоях фильтровального материала не соответствует заявляемому интервалу содержание поливинилового спирта и полигидроксокомплекса алюминия меньше нижнего предела этого интервала.
Для приготовления композиций брали 8 г минерального волокна (микротонкого стекловолокна или базальтового волокна), 0,002 г поливинилового спирта, 0,002 г полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия, в пересчете на оксид.
Сформировать слои, обладающие достаточной прочностью, не удается не происходит связывания волокнистой основы.
Таким образом, изготовление и исследование предлагаемого термостойкого фильтровального материала при условии соблюдения заявляемого соотношения компонентов в слоях показали, что по сравнению с известным он обладает более высокими фильтрующими характеристиками. Сопротивление потоку воздуха у полученных образцов примерно в 7 раз ниже, чем у материала прототипа, коэффициент проницаемости приблизительно в 50 100 раз.
Формула изобретения: Фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, содержащий микротонкое стекловолокно и выполненный двухслойным, отличающийся тем, что один слой содержит следующие компоненты, мас.
Микротонкое стекловолокно 93,75 99,90
Полигидроксокомплекс алюминия в пересчете на оксид Al 0,05 5,00
Поливиниловый спирт 0,05 1,25
а второй слой содержит следующие компоненты, мас.
Базальтовое волокно 93,75 99,90
Полигидроксокомплекс алюминия в пересчете на оксид Al 0,05 5,00
Поливиниловый спирт 0,05 1,25а