Способ изготовления нетканого материала

СОЮЗ СОВ-:ТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 2 ГОСУД ПОД РЕТ ИЕ ИЗ Оп К ПАТЕНТУ л и ч а юые частицы количестве ия материа а ютицы стве ериа" ла.4. Спщ и й свво ят тлирдые по п,1,м, чтот о ствеалю- Я 1-4, ем, что ользуют угля.1-6, ем, что ериала 6. Способ по а ю щ и й с я вердых частиц ктивизированно 7, Способ по а ю щ и й с я е полимерного олиэтилен.л икачест частиць тлив качесснольз ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) Дэвид Ллойд Браун (США)(71) Миннесота Майнинг энд Мануфакчуринг Компани (США)(54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ; НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА, при котором вы"прядают пучек волокон из расплаваполимера, вводят в него твердыечастицы и укладывают на приемнуюповерхность, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств, твердые частицывводят в пучок волокон после затвердения волокой, перед укладкой наприемную поверхность.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что твердые части,ЯО , 14200 4 Ш Э 04 Н 3/00 д В 32 1 вводят в пучок волокон в колиестве не менее 20 об,Ж заполненияатериала. 3. Способ по п.1, о т й с я тем, что твер дят в пучок волокон в менее 75 об.7 заполне д В пучок ВОлОкОК В кОлине менее 90 об.Х заполненияла 5. СпосоС по пп. 1"4, о т л ч а ю щ и й с я тем, что в ка твердых частиц используют окис минияе1 114200Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к способам изготовления нетканых материалов.Известен способ изготовления нет 5 каного материала, при котором выпрядают пучок волокон иэ расплава полимера, вводят в него твердые частицы и укладывают на приемную поверхность 11.1 ООднако вырабатываемый известным способом нетканый материал обладаетневысокими 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.20Кроме 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- ЗОзуют окись алюминия, частицы активированного угля, полиэтилен,На фиг.1 изображено устройстводля осущестрления предлагаемого способа; на Фиг.2 - часть листовогоизделия, на фиг.3 - график результатов испытаний образцов листовыхизделий (на ординате отмечены частина миллион пара толуола, а наабсциссе - минуты).40Устройство содержит две фильеры1 и 2 с несколькими параллельно расположенными отверстиями .3, через которые продавливается расплавленныйполимер, и отверстиями 4, через которые с очень высокой скоростьюнагнетается нагретый воздух. Последний выталкивает и разжижает выдавливаемый полимерный материал, которыйпосле короткого прохода его и потокегаза отверждается в виде массымикроволокон. Фильеры 1 и 2 располагаются так,что пучки 5 и 6 выходящих иэ нихмикроволокон сходятся в один пучок7 волокон, непрерывно поступающийна приемную поверхность сборника 8,который выполнен в виде сита или 7 2барабана 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 респираторахили защитных масках толщина 0,05-1,5. см.Устройство содержит также бункер 12 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 газовв 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.3При среднем диаметре частиц в материале, превьппающем промежутки между микроволокнами материала, он "раздвигается" этими частицами до большего объема, что создает потенциальную возможность для установления большего количества кон 1142 1 тактов волокон с частицами и введения в полотно большего объема частиц.Кроме того, средние размеры частиц, 1 Опревышающие размеры промежутковмежду волокнами, создают условиядля более прочного удерживания этихчастиц между волокнами.Материал может заполняться мелкими частицами со средним диаметром,меньшим чем промежутки между микроволокнами, а также очень мелкимичастицами, средний диаметр которыхменьше среднего диаметра микроволокон. Небольшие частицЫ, вводимые вматериал, увеличивают его объемв меньшей степени по сравнению с более крупными частицами, а малкиеи очень мелкие частицы вводятся вполотно в меньшем количестве,При раздирании материала и интенсивном промывании волокон частицыудаляются. После удаления частиц наволокнах не остается никаких отме- .тин, что говорит о том, то эти частицы не склеиваются с волокнами.Микроволокна в материале могутиметь различные размеры, Среднийдиаметр их колеблется от 1 до 25 мкм 35и предпочтительно - менее 10 мкм.Длина волокон составляет от 10 сми больше. В качестве материала дляволокон можно использовать такие полимеры как полипропилен, полиэтиленфполиамиды и др. В смеси с микроволокнами, полученными выдавливаниемиз расплава, можно использовать предварительно полученные штапельные волокна. 45Частицы можно вводить в материалв довольно больших количествах, например не менее 20 об.от твердогозаполнения полотна, В материале,предназначенном для очистки воздуха 50или другой среды, количество частицможет быть менее 20 об. , от твердого заполнения материала. В некоторыхслучаях необходимо введение повышенного количества частиц, например50 об, . При содержании в материале75 об.частиц объем этих частиц втри раза превышает объем волокон. 007 4При 95 об,объем частиц почти в20 раз превышает объем волокон, при 99 об.% - 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 материалнезначительно превышает перепад давления через сравниваемый незагруженный частицами материал из микроволокон. Перепад давления через материалможет превышать перепад давления через сравниваемый материал из микроволокон, хотя вообще он не превышает200 и даже 125 . от перепада давлениячерез сравниваемый материал.П р и м е р ы 1-8. Изготовляютнесколько листовых материалов с использованием полипропиленовых волокон со средним диаметром 5 мкм, различных размеров и с разными количествами частиц активированного угля. Листовые материалы изготовляют наустановке, изображенной на фиг.1, в которой отверстия двух ильер находятся на расстоянии 15 см один от другого, а фильеры расположены под углом 20 к горизонтали так, чтобы поток. волокна сходились вточке, отстоящей от отверстий фильерына расстояние 20 см, и проходили далее к поверхности сборника, расположенной на расстоянии 30 см от отверстий фильер. Полимер выдавливаютчерез отверстия фильер со скоростью0,07 кг/ч на 1 см ширины фильеры ичерез 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.3) представляет собой частицы активированного угля Ъ 11- со" 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 "Иссо" 235 с размерами 50-140 меш (297-105 мкм в диаметре), а тип С - частицы активи-, рованного угля "Иссо" 360 с размерами 8-30 меш (от 2000 до 595 мкм в диаметре). Частицы угля равномерно подают в воздуходугу со скоростью до 0,45 кг/мин. Для получения требу 1142007емой смеси частиц с волокнами передсбором материала скорость потокавоздуха через трубопровод 16 устанавливают равной 1500 м/мин.Некоторые характеристики различных листовых материалов, использо"ванных в примерах 1-8 приводятсяв табл.1.Как видно из примеров, листовыеизделия могут быть изготовлены какс небольшим, так и с очень большимсодержанием в них частиц. Однаков пределах этого различного содержа.ния частиц перепад давления в заполненных частицами изделиях остает 15ся почти таким же, как и в сравниваемом незаполненном частицами по"лотке,Указанные листовые изделия испы-тывают на однородность их заполне-Яния частицами угля помещением ихв поток сухого воздуха (нагнетаемого со скоростью 32 и/мин на каждый81 см площади)содержащего всреднем 90 ч. на миялион паров толуола с измерением концентрации толуола с обратной стороны этого листового изделия посредством детектора ионизации пламенем.Результаты для двух листовых из-делий из примеров б и 7 приведены наФиг.З, где показано, что даже принебольшом весе угля, содержащегосяв полотнах (1,9 и 3,5 г соответственно на 81 см листового изделия) 33этими изделиями полностью задерживаются гарц толуола до определенногомомента быстрого проскока. Крутойнаклон кривых говорит об отсутствии в полотне разреженных мест и 40указывает на то, что до выхода изделия из строя почти весь уголь полностью насыщается,П р и м е р ы 9-10. Вторая партияизделий тоже изготовлена на остановке, описанной в примере 1-8. Полимервыдавливают через отверстия фильерсо скоростью О, 1 кг/ч на 1 см шириныотверстий при нагнетаниивоздуха,нагретого до 440 С, через отверстия Идля воздуха со скоростью 1700 л/мин.В поток воздуха вводят активированный уголь "Я 1 йсо" 377 с размерамичастиц 50-140 меш или 297-105 мкмв диаметре при скорости подачи возду 55ха, равной 5400 и/мин. Средний размер микроволокон составляет 5 мкмв 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.П р и м е р ы 11-14, Изготовляют партию листовых изделий по технологии, аналогичной описанной в примерах 9 и 10, за исключением того, что1 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 интрузииртути.Полученные результаты приьедены н табл. 4 с дополнительными данными для листовых изделий,Из табл.4 видно, что пористостьлистовых материалов с увеличениемколичества вводимых частиц уменьшается. Объемная плотность (т.е. весполотна, деленный на его объем) сувеличением количества вводимых частиц увеличивается, т.е. плотностьугля 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 листовойматериал имеет меньшее количествомикроволокон даже с тем же соотношением частиц к микроволокнам.1142007 Т а б л и ц а Пример Тип угля 6,3 0,32 2,5 10 6,13 10 1,61 6,13 2,58 10 6,13 24,2 3,87 10 6,13 6,13 10 33,5 А 6,13 23.,90 66,30 А 10 6,13 В 8,5,86,5 77,4 6,13 Сравниваемый 6,13 О 0 Таблица 2 вод.с Сравнительный О 6 8 7 3 ьнь 4 61 28 2 5,3 Вес микроволоконмг/см 6,45 6,45. Вес,мг/смф Содержание в полотне твердых частиц,об.Х 11,17 14,90 Перепаддавлениячерезлистовой материал, мм вод,ст Табли давления стовое и1142007 О Продолжение табл. 3 Сравни- тельный 3,87 О 0 ЗО,З 79,8 3,87 13 22,6 74,7 3,0 3,87 Т а б л и ц а 4 Вес редний размер,Пример Общаяпористость волокон Сравн тельн 4 6,45 О6,45 24,5. 0,1 6 27 1,81142007 Составитель А ТехРед Т,Дубич оляковаКорректор едактор А. Козо ешетни Заказ 522/47 Подписное Патент", г ая,4 Фил ул. Про г Тираж 428. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5