Способ получения наполненных волокнисто-пористых материалов

К ПАТЕНТ во 4 н 1/56 12 . 3 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Специальное конструкторское бюро с опытным производством ИММС АНБ, Отдел проблем ресурсосбережения АНБ (В)1. Способ получения наполненных волокни сто-пористых материалов, заключающийся враспылении расплава полимера потоком нагретого гава и осаждении образованных волокон полгщера и частгщ наполнителя на перемежающуюся оправку, отличающийся тем, что волокна полимера осаждают послойно, а частицы наполнителя наносят на осажденный слой полимера и перед осаждением следующего слоя внедряют их в пространство между волокнами.внедрение частиц наполнителя в пространство между волокнами полимера осуществляют втиранием.технической сущности и достигаемому результату является способ получения наполненных волокнисто-пористых материалов 11 путем распыления расплава полимера на волокна и нанесения их потоком нагретого газа с взвешенными в нем частицами наполнителя на перемещающуюся оправку. На оправке волок(73) Патентообладатель Специальное конст рукторское бюро сопытньш производст вом ИММС АНБ, Отдел проблем ресурсосбережения АНБ (ВТ)3. Способ по п.1 отличающийся тем, что внедрение частиц наполнителя в пространство между волокнами подшмера осуществляют направленным Воздушным ПОТОКОМ.4. Способ по п.1 отличающийся тем, что в качестве наполнителя ИСПОЛЬЗУЮТ ферромагнитный материал, а, частицы наполнителя внедряют в пространство между волокнами ПОЛИМСЗ МНГНИТНЫМ ПОЛЗМ.на с притшавленгввтми к ним частицами сплавлшотсяд между собой, образуя слой волокнисто-пористого материала. Однако возможности способа весьма ограниченыво-первых, нагрев частиц в ряде случаев приводит к их термодеструкции, что резко ограничивает ряд применяемых частицво-вторых контакт горячих частиц с перегретымчрасплавом полимера не исключает заполнения. пор расплавом и даже обволасиваниямчастиц или капсулирования их пленкой полимера, что приводит к изменению исходных свойств частицв-третьих имеет месго унос частиц потоком распыляющего газа и, как следствие, коэффиЦИСНТ ПОЛЕЗНОГО ИСПОЛЬЗОБЗНИЯ ИХ ВЕСЬМЗ низок. Кроме того, нагрев частиц приводит к дополнительным энергозатратам.Задача изобретения - расширить возможности способа, т.е. создать способ, позволяющий применять в качестве наполнителей частицы практически из любых материалов и исключить факторы, приводящие к деструкции или изменению свойств частиц в процессе формирования материала.Указанная цель достигается тем, что на оправку волокна полимера и частицы наполнителя осаждают послойно, причем частицы внедряют в пространство (объем) между волокнами уже нанесенного слоя и закрепляют ИХ там НННОСИЪЕЫМИ ВОЛОКННМИ ПОСЛВДУЮЩИХ слоев.1. Внедрение частиц в пространство между волокнами осуществляют путем их втирания в наносимый слой.2. Внедрение частиц в пространство между ВОЛОКНВМИ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ НИПРЗБЛЕНЕЫМ ПОТОком газа, который пропускают через формируемый слой материала.3. Внедрение частиц в пространство между волокнами осуществляют магнитными силами.Реализацию способа проводили на установке,схема которой приведена на фшн. Установка вкшочает генератор. волокон 1, машшулятор 2 с формообразующей оправкой в виде перфорированного цилиндра З, снабженного приводом регулируемого вращения и возвратноиосгупательного перемещения вдоль своей оси,а также сменного питателя 4 дозированной подачи частиц наполнителя на поверхность оправки. Питатель выполнен в виде полого перфорированного цилиндра, оборудованного приводом регулируемого вращения вокруг оси, параллельной оси оправки, и задвижной, управляющей величиной открытия перфорации. На поверхности цилиндра установлены съемные щетки 5. Питатель упруго поджат к оправке 3. Внутри оправки 3 на участке зоны осаждения волокон до ввода частиц наполнителя смонтированы электромагнит 6 и вакуумируемая полость 7, одну из стенок которой оформляет перфорированная стенка оправки 3. Полость 7 подключена к системе откачки газаПо предлагаемому способу получали волокннсго-порисгые материалы, для наполнения которых использовали различные частицы полиэтилен порошкообразный, стеклянные микросферы, частицы феррита бария, древесную муку, порошок древесного угля, частицы силикагеля и другие. Кроме того, получали ма 10териал, наполненный послойно частицами, суЩВСТВСННО ОТЛИЧЗЮЩИМИСЯ ПО СВОИМ СВОЙСТвам, например, частицами древесного угля и феррита бария. Во всех случаях получали волокнисто-пористьге материалы в виде листов из полиэтилена высокого давления марик 10803-020 ГОСТ 16337-77 при следующих параметрахтемпература по зонам плавильного цилиндра генератора волокон - Т 1220 С, Т 2320 С,Т 3360 С, Т 4 З 80 Срасстояние от распылительного сопла до приемной поверхности оправки 5250 ммскорость перемещения барабана вдоль оси вращения 001, У 5500 мм/ минЗначение же скорости вращения шнека пш,давления распыливающего воздуха Ря и скорости вращения барабана па устанавливались В КЗЖДОМ КОНКРСТНОМ случае В ЗЗВИСИМОСТИ ОТ характеристик формируемого материала. Материалы формировали в виде сандвича, (фшн 2) состоящего из внешних слоев (1) толщиной 23 мм и расположенного между ними слоя(слоев) с частицами наполнителя (П) толщиной не менее 10 мм. Слой 1 формировали по режиму 1 пщ 15 об/мин, Рв 0,4 ати,п 540 об/мин. Получали волокнисто-пористый материал, размер пор в котором не превышал 20 мкм, а диаметр волокон - 35 мкм.Слой П т.наз. волокнистую матрицу получали по режиму П пш 20 об/мин, Р 0,20 ати, п 560 об/ мин.Размер пор при этом не превышал 250 мкм,а диаметр волокон-100120 мкм.Рассмотрим примеры реализации способа.Пример 1. Питатель 4 заполняли порошком ПОЛИЭТИЛСНН НИЗКОГО давления С ФРЗКЦИОННЫМ составом 56-110 шш. Вкшочали генератор волокон и по режиму 1 формировали слой материала 1 (фиг.З) толпгиной 2,02,5 мм, затем по режиму П - слой П тошциной 1520 мм. На режиме 1 указанную толщину получали за один цикл перемещения приемной оправки барабана вдоль оси 00, туда и обратно, а на режиме П - за время перемещения оправки только в одну сторону. После этого вводили в контакт с поверхностью оправки 3 питатели 4,устанавливали задвижки, открывающие перфорацию питателя, так, чтобы на поверхности оправки след просьптавшихся частиц наполнителя совпадал со следом напыления волокон и вкшочали вращение питателя. При вращении питателя частицы полиэтилена просыпались на уже сформированный слой материала П и щетками 5 (фигд) втирались в его поры. Вследствие вращения оправки 3 по стрешсе А участок материала с внедренными в его поры ЧЗСТИЦЭМИ ПОЛПЭТИЛВНЗ ТУТ ЖЕ ПОПДШЕ ПОД факел осаждаемых волокон, которые закрепляли уже внедренные частицы в слое и формировали новый слой, идентичный слою П. Слой П, попадая под питатель наполнялся частицами и процесс повторялся. Так постепенно при вращении и возвратно-поступательном перемещении оправки З на ее поверхности формировался слой волокнисто-пористого материала, с частицами полиэтилена в его объеме. По достижении заданной толщины от опранки отводили питатель и наносили слой 1,придающий сформированному материалу законченный вид и препятствующий потерям частиц в период эксплуатации. Контрольное взвешивание образцов материала показало,что наполнение в отдельных случаях превышает 20 мае.Пример 2. В качесгве частиц наполнителя применяли древесную муку. Материал формировали по режимам, описанным в примере 1. Питатель 4 в контакт с оправкой 3 не вводился, а для просыпания древесных частиц ему задавали скорость вращения 104-12 об/мин. Внедрение просыпавшихся древесных частиц в формируемый слой П осуществляли направленным воздушным потоком, для чего из полосги 7 производили откачку газа. Полученные образцы по физическим параметрам идентичны образцам, полученным в примере 1,хотя расход частиц наполнителя значительно УМЕНЬШИЛСЯ 32. СЧЕТ СНИЖЕНИЯ ПОТВРЬ.Пример 3. Получагш волокнисто-пористый материал, наполненный микрогранулами феррита бария дисперсностью 150180 мкм. Последовательность операций и режимы, как в примере 1. Питатель 4 в контакт с оправкой 3 не вводился. С него снимались щетки 5 п между ним и оправкой устанавливался зазор ранний 18-3-20 мм. При вращении питателя со скоростью 34 об/ мин просыпавгниеся частицы попадали на формируемый слой П и втягивагшсь в его поры электромагнитом 6, установленным внутри оправки. Получали ферритонаполненньтй (до 3 О 35 мае) материал, который затем намагнит-швали. Намагничивание производили на установке УИН-13 в поле напряженностью 1000 кА/ м. Вешгчина намагничивания составила 124-14 Гаусс. Получегшшй материал может быть использован для изготовления фильтров, задерживающих ультратонкие часшъпси, например продуктыфрикционного изнашивания. Кроме того, магнитное поле способствует коагулэщии и образованию в очищаемых средах агломератов из ультратонких немагнитных примесей, которые затем могут быть отфильтрованы.Пример 4. Получали материал, слои которого наполнены частицами феррита бария и древесного угля. С этой целью сначала фор мировали по режиму 1 внешний слой толщиной 20--2,5 мм. Затем устанавпивддщдщтатеддв 4, заполненный частицаьшугля и,--как описано в примере 2, формировали слой материала толшиной 67 мм. После этою устанавливали питатель с частицами феррита бария и по режиму примера 3 формировали такой же слой, наполненный ферритом. Поверх этогослоя наносили внешний слой по режиму 1.После намагничивания получали комбинированный фильтрованный материал, обладающий высокими фильтрующими способностями. Введение частиц в поры волокнисто-пористых материалов позволяет существенно изменять не только фильтрационные характеристики, но и другие, например характеристики звукопоглощения. Возможность получать материалпя с магнитными свойствами значительно облегчает вьптолнение работ по тепло- и звукоизоляции, когда удержание защитных оболочек на защищаемых или изолируемых объектах обеспечивается магнитными силами.При подборе соответствующих наполнителей по способу можно получать материалы и для других целей. Например, при введении веществ, понижающих окислительно-восстановительный потеъщиал, в порах материал можно создавать среды, на которых растут анаэробные организмы введение катализаторов в толщу материала позволяет реализовывать процессы окислительно-восстановительной очистки газов. Так, напршиер, пропускание угарного газа через фильтр, наполненный окислами Мп 20 и СЦО, приводит к каталитическому ускорению окисления СО до СО 2.Таким образом, предположенный способ поЗВОДЯТ ПОЛУЧЗТЪ НЗПОЛНВННЬТВ ВОЛОКНИСТО-ПОрИСТЬЕ МЗТВРИНЛЫ РНЗЛИЧДНОГО НЗЗНЗЧВНИЯ.Возможности способа и простота реализации позволяет широко. использовать его на практике.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.