close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3551

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3551
(13)
C1
(51)
(12)
6
C 08J 9/00,
C 08J 9/24,
C 08J 9/10,
C 08L 1/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 19980772
(22) 1998.08.18
(31) 97114480
(32) 1997.08.26
(33) RU
(46) 2000.09.30
(71) Заявители: Татаренко О.Ф., Носова А.Г.,
Конышев Н.М. (RU)
(72) Авторы: Татаренко
О.Ф.,
Носова
А.Г.,
Конышев Н.М., Корчаков В.Ф. (RU), Чиж А.И.,
Айвазов Ю.В., Фицнер А.Л. (BY), Бухтояров Г.С.,
Осипов П.С. (RU)
(73) Патентообладатели: Татаренко Олег Федорович,
Носова Антонина Георгиевна, Конышев
Николай Михайлович (RU)
BY 3551 C1
(57)
1. Способ получения пористого материала путем формования из 0,2-1,4 % водной суспензии, содержащей
целлюлозу и наполнитель, последующего его обезвоживания самотеком, затем вакуумированием при остаточном давлении 0,2-0,8 кгс/см2, прессованием под давлением и сушкой при нагревании, отличающийся
тем, что в качестве наполнителя используют порошок термопластичного полимера с размером частиц не более 0,4 мм в количестве 0,1-25,0 мас. % в расчете на абсолютно сухую композицию целлюлозы и наполнителя, прессование осуществляют под давлением 0,5-5,0 кгс/см2, а сушку - при 80-140 °C в течение 10-40 мин,
затем отформованный материал подвергают термообработке воздухом или паром при температуре расплава
термопластичного полимера в течение 10-25 минут.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя дополнительно используют минеральный наполнитель с размером частиц не более 0,074 мм в количестве до 65,0 мас. % в расчете на абсолютно сухую композицию, выбранный из группы, включающей шунгит, цеолит, апатит, диатомит, перлит, трепел или их смеси.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в водной суспензии используют целлюлозу, которую предварительно размалывают от роспуска до 40 °ШР.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют под давлением 0,5-5,0 кгс/см2.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед сушкой одну из сторон отформованного материала покрывают латексом, являющимся сополимером винилхлорида с винилиденхлоридом с концентрацией, по
меньшей мере, 10 %, взятым в количестве 2,5-3,5 мас. % от массы абсолютно сухого пористого материала.
(56)
1. Энциклопедия полимеров. - Т. 2. - М., 1974. - С. 549-555.
2. А.с. СССР 296483, МПК C 08 J 9/24, 1979.
3. ТР № 0707-К-14А-202 производства картона фильтровального для пищевых жидкостей. Концерн Беллеспром, АО "Светлогорский целлюлозно-картонный комбинат", январь, 1994.
4. SU 1666476 А, МПК5 C 08J 9/24, 1988.
5. SU 446513 А, МПК C 08B 29/03,1975.
6. SU 931727 A, МПК3 C 08J 9/00, 1982.
7. SU 1031966 A, МПК3 C 08F 9/00, 1983.
8. SU 647384 A, МПК2 D 21Н 5/00, 1979.
9. SU 554337, MПК2 D 21F 11/14, 1977.
Изобретение относится к получению пористых материалов, например применяемых в качестве фильтров
для очистки жидких и газообразных сред, а также может быть использовано в производстве материалов для
капсулирования репелентов, ядохимикатов, душистых веществ, тары, стелек для обуви, предотвращающих
развитие плесени и грибковых заболеваний.
BY 3551 C1
Известны различные способы получения пористых материалов из полимеров путем введения газовой фазы в полимерную среду, например в растворы полимеров, в расплавы полимеров, в сырые резиновые смеси,
например, газом (N2, CO2) при высоком давлении (в автоклаве) насыщают резиновые смеси, расплавы полимеров или насыщают термопластичные полимеры (в виде гранул) низкошипящими жидкостями (изопентаном, метиленхлоридом). Насыщенные таким образом гранулы засыпают в форму и нагревают насыщенным
паром до температуры, превышающей температуру стеклования полимера, и при этом проводят вспенивание
гранул под давлением пара, образовавшегося из низкокипящей жидкости [1].
Эти способы не лишены недостатков: использование сложного технологического оборудования; токсичность,
пожароопасность из-за использования летучих веществ, например, растворителей; полученные материалы невозможно использовать для очистки пищевых продуктов из-за наличия в этих материалах химических веществ, неразрешенных для контакта с пищевыми продуктами; материалы не обладают антисептическими свойствами без
специальной обработки.
Известен способ получения пористых материалов из полиэтилена высокой плотности с индексом расплава
0,5 г/10 мин путем смешения его (600 г) с двууглекислым калием (300 г), этиленгликолем, четыреххлористым углеродом в течение одного часа при комнатной температуре, таблетирования (формования) при давлении 150 кг/см2
и обработки током высокой частоты [2].
Этим способом получают материал с размером пор 2-5000 мкм и газопроницаемостью 20-3000 см2/атмсек. Однако он имеет достаточно сложную технологию.
Известен способ изготовления пористых изделий из полиэтилена путем смешения полиэтилена высокой плотности, облученного ионизирующим излучением и необлученного, последующего уплотнения, спекания и охлаждения [4].
Известно получение пористых материалов на основе целлюлозы. Так, известен способ получения пористой
пленки и волокон путем растворения эфира целлюлозы в органическом растворителе и формования в осадительной ванне, содержащей осадитель или смесь осадителя с растворителем полимера. Пленка имеет поры с радиусом
0,22 мкм при максимальном размере пор 0,6 мкм [5] или способ получения пористого гранулированного целлюлозного сорбента [6, 7].
Однако эти способы не позволяют получить пористый целлюлозный материал широкого назначения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пористого
материала [3]. Технологический процесс изготовления пористого материала фильтровального картона состоит в
следующем: предварительном роспуске целлюлозы марки ЦА или целлюлозы кордной или вискозной сульфатной
или сульфитной, или сульфатной для производства натрийкарбоксилцеллюлозы по ТУ 13-730-8001-518, или сульфатной или сульфитной беленой облагороженной по ТУ 13-730-8001-592 или ГОСТ 5982; предварительном роспуске и размоле до 18 °ШР хлопковой целлюлозы по ГОСТ 595; предварительном роспуске (рубке) наполнителя асбест хризотиловый нормальной прочности марок П-3-50 или П-30-60 или П-3-70 ГОСТ 12871 или асбест обезжелезненный марки АХО-2 ТУ 21-83-3.
Предварительно подготовленные компоненты смешивают (для фильтра марки КМФ) в соотношении:
12 мас. % хлопковой целлюлозы, 68 мас. % целлюлозы кордной или вискозной, или ацетатной, или беленой
облагороженной, 20 мас. % асбеста на 100 мас. % абсолютно сухого пористого материала, и готовят водную
суспензию смеси с концентрацией 0,2-1,4 %.
Далее на картоноделательной машине К-14А производится отлив картонного полотна - материала, например, из вышеуказанной композиции (смеси). Сначала происходит обезвоживание полотна самотеком, затем вакуумированием при остаточном давлении 0,2-0,8 кгс/см2 с последующим прессованием при давлении
0,5-1,0 кгс/см2 и сушкой при 80-140 °C. Перед сушкой одна из поверхностей покрывается латексом, например ВХВД-65 по ТУ 6-01-1170-87 - сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом в количестве 2,53,5 мас. % латекса на 100 мас. % абсолютно сухого материала фильтровального картона, или иной полимерной эмульсией.
Недостатком этого способа является то, что при контакте с водной средой целлюлозные волокна набухают и
фильтр теряет свою форму и прочность, при этом не исключается вымывание в фильтрат волокон асбеста, обладающего канцерогенными свойствами. Покрытие картона латексом снижает возможность попадания волокон целлюлозы и асбеста в фильтрат, но при этом не устраняет контакта рабочих с асбестовым волокном, проведения подготовительных операций.
Из-за набухания пористого материала и потери им формы невозможна его регенерация ни противотоком,
ни смывом, что и определяет его одноразовое использование.
Кроме того, материал, полученный по данной технологии, обладает низкой стойкостью к истиранию,
особенно во влажном состоянии.
Технической задачей заявленного изобретения является придание целлюлозному материалу формостабильности (сохранение геометрической формы), повышенной прочности и стойкости к истиранию в процессе эксплуатации, устранение его токсичности, а также получение пористого материала с порами различного
размера, вплоть до обеспечения грубой, осветляющей и стерилизующей очистки жидкости, в частности пищевой.
2
BY 3551 C1
Поставленная техническая задача по повышению прочности и формостабильности пористого материала, в
частности фильтра-картона, решается тем, что в способе получения материала путем формования его из 0,21,4 %-ной водной суспензии, содержащей целлюлозу и наполнитель, и последующего обезвоживания самотеком, а потом вакуумирования при остаточном давлении 0,2-0,8 кгс/см2, прессованием под давлением и сушкой
при нагревании, в качестве наполнителя используют порошок термопластичного полимера с размером частиц
не более 0,4 мм, предпочтительно 0,1-0,2 мм, в количестве 0,1-25 мас. % на 100 мас. % абсолютно сухой композиции, прессование осуществляют под давлением с усилием 0,5-5,0 кгс/см2, а сушку - при температуре 80140 °C в течение 10-40 мин, после чего отформованный материал термообрабатывают воздухом или паром при
температуре расплава термопластичного полимера в течение 10-25 мин.
Для регулирования размера пор целлюлозу предварительно можно размалывать от роспуска до 40 °ШР.
В качестве наполнителя дополнительно используют минеральный наполнитель в количестве 0,165 мас. % на 100 мас. % абсолютно сухой композиции с размером частиц не более 0,074 мм, предпочтительно 0,001-0,006 мм, выбранный из группы, включающей шунгит, цеолит, апатит, диатомит, перлит, трепел
или их смесь.
Термообработку готового материала можно осуществлять под давлением от 0,5-5,0 кгс/см2. Перед сушкой одна из сторон получаемого материала может быть покрыта латексом марки ВХВД-65 (сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом), например, марки B по ТУ 6-01-1170-87 с концентрацией не менее 10 % в
количестве 2,5-3,5 мас. % от массы абсолютно сухого покрываемого материала. Покрытие должно быть равномерным по всей поверхности.
В качестве термопластичного полимера в заявленном способе используют, например, полиэтилен высокого
давления (ПЭВД) или полиэтилен низкого давления (ПЭНД), отходы полиэтилена, полистирола, поливинилхлорида в виде порошков с размерами частиц не более 0,4 мм и другие.
В качестве целлюлозы при приготовлении водной суспензии используют хлопковую целлюлозу и различные марки хвойной целлюлозы, такие, например, как целлюлоза марки ЦА, мерсеризованная, целлюлоза
водная и вискозная, сульфатная, целлюлоза сульфитная ацетатная, беленая облагороженная.
Целлюлозу предварительно подготавливают в диапазоне от роспуска до помола (40 °ШР), из подготовленной целлюлозы и наполнителя готовят суспензию.
Используемые минеральные наполнители являются известными природными минералами: цеолит водный т, в
котором цеолитовая вода может удаляться при нагревании и вновь поглощаться минералом во влажной среде;
шунгит - природный минерал, представляющий собой элементарный углерод, отличающийся от антрацита малым
содержанием летучих компонентов, а от графита - отсутствием кристаллической структуры; апатит - основные
безводные фосфаты; диатомит - остатки кремнистых панцирей или скелетов, синтезированнных диатомовыми водорослями, рацихлериями или жгутиковыми (диатомовый кремнезем); трепел-опаловый кремнезем, представляющий собой чрезвычайно мелкие неправильной формы или более крупные округлой формы тельца диаметром
от 0,002 до 0,02 мм; перлит - природный силикат опалового типа.
Образование пористого материала происходит следующим образом: при сушке водной суспензии из целлюлозы различного помола и наполнителя - термопластичного полимера или смеси его с минеральным наполнителем, образуется пористая структура, размеры пор которой регулируются как размером частичек минерала и его концентрацией в композиции, так и частицами термопластичного полимера, который при
термообработке расплавляется, скрепляя между собой целлюлозные волокна, а также и частички минерала (в
случае использования их смеси), обеспечивая фильтр-картону формостабильность, прочность в водной среде
и препятствуя выносу минерала и целлюлозных волокон в фильтрат.
В процессе перемешивания в суспензию, включающую целлюлозу и термопластичиый полимер или целлюлозу, термопластичный полимер и минеральный наполнитель, можно вводить раствор сернокислого глинозема, способствующего понижению электрокинетического потенциала, имеющего одинаковый знак у целлюлозы и наполнителей, что приводит к значительному повышению коэффициента удержания наполнителей
при отливе образцов и образованию более равномерной смеси компонентов.
Увеличение размола целлюлозы до 40 °ШР также приводит к увеличению коэффициента удержания наполнителей за счет более мелкопористой системы из волокон целлюлозы, образующейся при ее осаждении
на сетке картоноделательной машины.
К такому же эффекту приводит и увеличение концентрации компонентов в водной суспензии.
Преимущества заявленного способа заключаются в следующем: материал стоек в водной среде, что устраняет вынос волокон целлюлозы и частичек минеральных наполнителей в фильтрат; материал не содержит
токсичных или канцерогенных веществ.
Примеры конкретного осуществления способа.
Предварительно производят роспуск или при необходимости размол целлюлозы до заданной величины
помола. Готовят водную суспензию целлюлозы заданной концентрации и в нее вводят при перемешивании
порошок термопластичного полимера или смесь порошков термопластичного полимера и минерального наполнителя - природного минерала. Для получения равномерности суспензии в нее вводят раствор сернокислого глинозема до получения значения pH 5,5-5,7, после чего перемешивание продолжают еще 20-30 мин.
3
BY 3551 C1
Приготовленную суспензию выливают в листоотливной аппарат, где происходит обезвоживание за счет
свободного стекания воды самотеком и вакуумированием с остаточным давлением 0,2-0,8 кгс/см2, после чего осуществляется прессование под давлением с усилием 0,5-5 кгс/см2, после образец сушат при температуре
80-140 °C в течение 10-40 мин. После сушки образец термообрабатывают при температуре расплава термопластичного полимера в течение 10-25 мин и давлении 0,5-5,0 кгс/см2.
На одну сторону полученного образца наносят латексное покрытие из сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом в количестве 2,5-3,5 мас. % на 100 мас. % абсолютно сухого материала фильтр-картона или
иную полимерную эмульсию.
Полученные образцы подвергают испытаниям.
Конкретные примеры изготовления пористого материала и его свойства представлены в таблице.
В таблице приведены конкретные примеры изготовления образцов пористых материалов, где переменными величинами были содержание термопластичного полимера, гранулометрический состав и количество
минерального наполнителя, размол целлюлозы и величина давления при термообработке.
В таблице приведены примеры для цеолита, для других видов минералов, свойства пористого материала,
приготовленного по программе для цеолита, имеют те же значения.
Как видно из таблицы, по каждому виду переменных наблюдается область, в которой свойства достигают
максимальных значений. Так, например, для получения максимальной формостабильности предпочтительно
вводить в пористый материал 5 мас. % термопластичного полимера на 100 мас. % абсолютно сухого пористого материала.
При дальнейшем изменении параметров, например, гранулометрического состава минерального наполнителя и его процентного состава в композиции в таблице показаны примеры с содержанием в составе
5 мас. % термопластичного полимера. А для установления зависимости свойств пористого материала от давления при термообработке в таблице приводятся примеры по одному количественному составу минерального наполнителя. В таблице (примеры 1, 2, 3) показаны свойства материала, изготовленного по технологии,
изложенной в прототипе. Как видно из таблицы, этот материал полностью теряет форму через трое суток
пребывания в водной среде. В примере 8 показаны свойства материала, содержащего 28 % термопластичного полимера. Как видно из таблицы, пористость этого материала составляет 30 % и, как следствие, скорость
воды в этом материале очень низка. Применение материала с такой низкой пористостью возможно в виде
строительного материала.
4
Таблица
Условия осуществления способа и свойства пористого материала
№№
примеров
1
1
2
3
4
10.
11
12
0,074-0,06
25
0,06-0,04
50
0,04-0,02
25
0,074-0,06
25
0,06-0,04
50
0,04-0,02
25
-/0,02-0,01
20
0,01-0,005
30
1
99,9
95
75
72
94
25
70
40
25
55
70
Подготовка композиции
Полиэтилен
Концен- КислотЦеллюлоза,
Размер
ность
трация
помол,
частиц
Содержасуспен- суспензии
°ШР
ние
К-во
(водная)
зии
частиц
мм
или рос%
pH
%
пуск
%
5
6
7
8
9
роспуск
0,2-0,5
роспуск
0,2-0,5
роспуск
1,4
0,05
-/0,2-0,5
5,5
0,3-0,4
5
0,2-0,3
40
0,1-0,2
50
менее 0,1
5
-/0,1
-/0,2-0,5
5,5
-/5
-/0,2-0,5
5,5
-/25
-/0,2-0,5
5,5
-/28
-/0,2-0,5
5,5
-/5
роспуск
0,2-0,5
5,5
0,3-0,4
5
0,2-0,3
40
0,1-0,2
50
менее 0,1
5
-/-/-
Условия обработки
Сушка
Свойства пористого материала
Скорость
воды
Прочность на
продавливание во
влажном состоянии
17
100
100
100
100
дм3
м2мин
18
120
80
30
800
кгс
см2
19
0,4
0,4
0,4
0,4
РазПотеря формы
мер
в воде
пор
Прессование
Термообработка
Пористость
°С
%
мкм
сутки
%
13
120
14
60
60
60
58
15
1
0,45
0,15
2-1
16
3
3
3
3
°C
мин
10
100
100
100
100
11
20
20
20
20
кгс
см2
12
0,5
1,0
1,0
0,5
100
100
100
100
100
20
20
20
20
20
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
120
120
120
120
120
56
52
40
30
55
2-1
2-1
2-1
2-1
7-5
3
24
24
24
24
20
0
0
0
0
800
1000
40
10
1000
0,6
0,8
4
10
1,2
5
-/-
0,2-0,5
5,5
100
20
0,5
120
60
7-5
24
0
800
1,6
5
5
-/-/-
0,2-0,5
0,2-0,5
5,5
5,5
100
100
20
20
0,5
0,5
120
120
40
50
7-5
5-3
24
24
0
0
200
500
1,8
1,6
BY 3551 C1
5
5
6
7
8
9
Состав композиций
Минерал (цеолит)
Размер
Целлюлоза,
Содержание
частиц
содержание
минерала
К-во
частиц
мм
%
%
%
2
3
4
100
100
100
99,95
13
14
15
16
40
25
55
70
-/-/-
5
5
-/-/-
0,2-0,5
0,2-0,5
5,5
5,5
100
100
20
20
0,5
0,5
120
120
40
5,5
5-3
3-1
24
24
0
0
100
800
1,8
1,6
40
25
55
70
-/-/-
5
5
-/-/-
0,2-0,5
0,2-0,5
5,5
5,5
100
100
20
20
0,5
0,5
120
120
55
55
3-1
3-1
24
24
0
0
300
400
1,9
1,8
25
25
25
40
60
65
25
25
25
25
70
70
70
55
35
30
70
70
70
70
-/-/-/-/-/-/-/-/-/-/-
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
17
30
40
17
17
17
17
17
17
17
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
0,2-0,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1,0
2,0
3,0
5,0
120
120
120
120
120
120
120
120
120
120
55
50
50
50
50
40
45
30
20
10
<l
1
1
<0,45
<0,15
-/1
<l
<0,45
<0,15
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
350
100
60
120
60
10
300
150
60
10
2,0
4,0
6,0
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
3,0
6,0
BY 3551 C1
6
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
0,005-0,003
50
-/0,02-0,005
10
0,005-0,003
50
0,003-0,001
30
менее 0,001
10
-/0,03-0,01
1
0,01-0,005
9
0,005-0,002
20
менее 0,002
70
-/-/-/-/-/-/-/-/-/-/-
BY 3551 C1
1. Образцы № 27-49, № 50-72, № 73-59, № 96-118, № 119-141, изготовленные по схеме примеров № 4-26
настоящей таблицы, но с применением других минеральных наполнителей - диатомита, шунгита, апатита,
трепела, трепела + цеолита соответственно, имеют такие же характеристики, что и в случае образцов № 4-26.
2. Образцы № 142-159, изготовленные по схеме примеров № 9-16 для всех видов минеральных наполнителей, имеют те же характеристики, что и для примеров № 9-16.
3. Образцы № 160-175, изготовленные по схеме примеров № 9-22 для всех видов минеральных наполнителей, имеют те же характеристики, что и для примеров № 9-22.
Образцы по примерам 1, 2, 3 изготовлены по технологии, соответствующей прототипу.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
151 Кб
Теги
by3551, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа