Способ получения нетканого материала

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявители Светлогорское производственное объединение Химволокно Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна(73) Патентообладатели Светлогорское производственное объединение ХимволокноСанкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна(57) 1. Способ получения нетканого материала, включающий формирование холста из органического волокнистого материала и карбонизацию в инертной среде, отличающийся тем, что после формирования холста его подвергают иглопрокалыванию, карбонизацию проводят при постепенном повышении температуры от 240 С до 630 С со скоростью 10 С/мин, а в качестве волокнистого материала используют некрученые вискозные нити. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после карбонизации осуществляют активацию в течение 1550 мин. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после карбонизации осуществляют графитацию в течение 720 мин при температуре 2200-2350. Изобретение относится к области получения нетканого материала, используемого в качестве термоизоляционного материала, для изготовления фильтров для очистки воды от токсинов, тяжелых металлов, радионуклеидов, для извлечения золота и платиновых металлов, для очистки газов от органических растворителей в медицине в качестве энтеросорбента. Известны способы получения нетканого материала из углеродных волокон, например способ 1, заключающийся в формировании нетканого материала из пековых волокон с последующим традиционным методом получения углеродного материала. Недостатком способа является получение нетканого материала, не обладающего сорбционными свойствами. Известен способ получения нетканого материала из слоев, полученных из непрерывных пековых нитей. Из слоев перекрыванием внахлест получают непрерывный лист, который карбонизуют в инертной среде. Лист из углеродных волокон наслаивают, подвергают иглопробивной обработке и термообрабатывают при 1400 С 2. Полученный нетканый материал обладает достаточно высокой прочностью, но не обладает сорбционной емкостью. Кроме того, сформированный холст путем наслаивания листов не может быть достаточно однородным, так как в местах стыков листов происходит разбивание их краев при иглопробивании,из-за чего происходит их обсыпание и засорение рабочей среды. Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является способ получения нетканого материала из углеродных волокон 3, заключающийся в формировании холста из непрерывных пековых волокон (поверхностная плотность 165 г/м 2), карбонизации в инертной среде при температуре до 950 С и последующей обработке листа из углеродных волокон водяным паром при температуре 850 С в те 2136 1 чение 1 ч. Нетканый материал из активированных углеродных волокон обладает удельной поверхностью 1580 м 2/г и сорбционной емкостью (поглощением красителя метиленового голубого по К 1470) 218 мг/г. Недостатком нетканого материала, полученного описанным выше способом, является низкая сорбционная емкость и невысокая прочность, в связи с чем нетканый материал невозможно подвергнуть графитации. Помимо этого из-за невысокой прочности происходит высыпание волокон из нетканого материала, что сужает область его применения в сорбционных процессах. Процесс активации листов нетканого материала проходит по периодической схеме, а это удлиняет процесс получения материала. 3 адачей изобретения является получение вариативного нетканого материала из углеродных волокон с регулируемым диапазоном поверхностной плотности и прочности. Поставленная задача достигается за счет того, что холст формируют из органического волокнистого материала, затем его подвергают иглопрокалыванию, карбонизуют в инертной среде при постепенном повышении температуры от 240 С до 630 С со скоростью 10 С/мин, а в качестве волокнистого материала используют некрученые вискозные нити после карбонизации осуществляют активацию водяным паром в течение 15-50 мин или графитацию в течение 7-20 мин при температуре 2200-2350 С. 3 счет формирования лт из некрученых вискозных нитей и последовательности стадий иглопрокалывание-карбонизация при щадящем режиме 240-630 С с повышением температуры на 10 С/мин, сначала за счет иглопрокалывания происходит скрепление волокон в холст с одновременным разбиванием холста, при этом последующая карбонизация за счет релаксации волокон и холста приводит к повышению прочности нетканого материала, что позволяет получить материал различной поверхностной плотности в диапазоне от 300 до 800 г/м 2 и прочностью 100-200 Н/5 см, за счет чего при температуре 750-850 С в течение 15-50 мин проводят активацию и получают активированный нетканый материал из углеродных волокон с сорбционной емкостью 300-380 мг/г и прочностью 70-120 Н/5 см при температуре 22002350 С в течение 7-20 мин проводят графитацию и получают графитированный материал из углеродных волокон с прочностью 150-300 Н/5 см. Сокращение времени получения нетканого материала из углеродных волокон происходит за счет непрерывных стадий карбонизации, активации или графитации. Пример Некрученые вискозные нити по ТУ 6-12-00204056-7-92, например 192 текс через нитепроводящую гарнитуру непрерывно подают на питающий механизм полотнообразующей машины ЛНН - 1600-30. Питающий механизм со скоростью 235 м/мин подает некрученые нити на эжекционно-раскладывающее устройство, которое формирует холст на сетке транспортера, затем холст подвергают иглопрокалыванию в две стадии 1 стадия - число проколов 60-80 на см 2, 2 стадия - число проколов 200-250 г/м 2. Полученный нетканый материал с поверхностной плотностью 520 г/м 2 подают на карбонизацию, которая протекает в инертной среде (в токе азота) с постепенным подъемом температуры от 240 до 630 С со скоростью 10 С/мин. Затем карбонизованный нетканый материал (прочность - 120 Н/5 см) подвергают активации(в печи) при температуре 850 С в водяном паре в течение 30 мин. Полученный активированный материал обладает сорбционной емкостью 360 мг/г и прочностью 100 Н/5 см. Или после карбонизации проводят графитацию нетканого материала при температуре 2300 С в течение 10 мин (в печи) и получают графитированный нетканый материал с прочностью 240 Н/5 см. Стадия карбонизации заканчивается при температуре 630 С, так как дальнейшее увеличение температуры не приводит к увеличению сорбционной емкости активированного и прочности активированного и графитированного материала, поэтому является нецелесообразным. Температура 750-850 С, при которой проходит активация, является оптимальным значением, при котором происходит раскрытие пор, обеспечивающих сорбционную емкость 300-380 мг/г. В таблице приведены свойства нетканого материала в зависимости от технологических параметров заявляемого изобретения, подтверждающие технический результат. Проведение активации менее 15 мин недостаточно для получения нетканого материала с повышенной сорбционной емкостью, а более 50 мин приводит к разрушению нетканого материала и потере прочности. При графитации менее 7 мин полностью не проходит процесс структурирования, которым характеризуется стадия графитации и следовательно не достигается прочность материала 150-300 Н/5 см, а более 20 мин вести процесс нецелесообразно. Температура стадии графитации менее 2200 С недостаточна для получения из вискозных нитей нетканого материала с повышенной прочностью, а более 2350 С нецелесообразно проводить при заявляемом режиме. Поверхностная плотность игпробивного нетканого материала,гм 2 Сорбционная емкость активированного нетканого материала, мг/г карбонизованного нетканого материала 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 оставитель Т.С. Волосевич Редактор Т.А. Лущаковская Корректор Т.Н. Никитина Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. активированного нетканого материала 100 120 70 80 120 графитированного нетканого материала 150 210 280 160 225 290 180 245 300 170 295