close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3783

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3783
(13)
C1
(51)
(12)
7
B 03C 7/08,
C 08K 5/34,
C 08K 5/20
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ С ЛЕНТОЧНЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ И
СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СОСТАВЛЯЮЩИХ СМЕСИ ЧАСТИЦ
(21) Номер заявки: 971339
(22) 1997.10.03
(86) PCT/US96/02723, 1996.02.29
(31) 08/399,699
(32) 1995.03.03
(33) US
(46) 2001.03.30
(71) Заявитель: СЕПАРЕЙШН
ТЕКНОЛОДЖИЗ,
ИНК. (US)
(72) Авторы: УИТЛОК, Дэвид, Р., РЭКИЧ, Джеймс,
Л., КЭНЭДА, Филип, С. (US)
(73) Патентообладатель: СЕПАРЕЙШН
ТЕКНОЛОДЖИЗ, ИНК. (US)
BY 3783 C1
(57)
1. Устройство для сепарации с ленточным транспортером, предназначенное для разделения на составляющие смеси частиц путем их зарядки посредством поверхностного контакта, включающее ленту транспортера, способную перемещать заряженные частицы в направлении, поперечном направлению электрического поля, подвергаемую воздействию сил трения в процессе контактной зарядки частиц и приобретающую натяжение во время эксплуатации,
отличающееся тем, что лента выполнена в виде экструдируемого изделия из композиции полимера-основы и добавки, причем полимер-основа и добавка выбраны с обеспечением улучшения одной или нескольких характеристик ленты, связанных с ее зарядкой, устойчивости ленты к износу, коэффициента трения ленты и сопротивления ленты ползучести.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образующая материал ленты композиция полимераосновы и добавки расположена в трибоэлектрическом ряду ниже, чем расположен в трибоэлектрическом ряду полимер-основа.
BY 3783 C1
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образующая материал ленты композиция полимераосновы и добавки расположена в трибоэлектрическом ряду выше, чем расположен в трибоэлектрическом
ряду полимер-основа.
4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа содержит продукт полимеризации, по
меньшей мере, одного олефинового мономера.
5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из фторполимеров,
полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, микроармированных фтор-полимеров и их смесей.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из фторполимеров,
полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, микроармированных фтор-полимеров и их смесей.
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа содержит продукт полимеризации,
имеющий, по меньшей мере, одну амидную связь.
8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из меламинцианурата, аминосодержащих соединений и их смесей.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из меламинцианурата, аминосодержащих соединений и их смесей.
10. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что полимер-основа содержит продукт полимеризации, по
меньшей мере, одного олефинового мономера.
11. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из ароматических
полиамидных волокон, аминосиланов, тальков с предварительно не обработанной поверхностью, тальков с
предварительно обработанной поверхностью, этилен-бис-стеарамида и их смесей.
12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из ароматических полиамидных волокон, аминосиланов, тальков с предварительно не обработанной поверхностью, тальков с предварительно обработанной поверхностью, этилен-бис-стеарамида и их смесей.
13. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что полимер-основа содержит продукт полимеризации,
имеющий, по меньшей мере, одну амидную связь.
14. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из ароматических
полиамидных волокон, этилен-бис-стеарамида и их смесей.
15. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что добавка выбрана из группы, состоящей из ароматических полиамидных волокон, этилен-бис-стеарамида и их смесей.
16. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что полимер-основа выбрана из группы, состоящей из гомополимеров линейного полиэтилена низкой плотности, гомополимеров полиэтилена низкой плотности, термопластичных олефиновых эластомеров, олефиновых флексомеров, гомополимеров полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, гомополимеров полиэтилена высокой плотности, гомополимеров полиэтилена
средней плотности, гомополимеров полипропилена, сополимеров линейного полиэтилена низкой плотности,
сополимеров полиэтилена низкой плотности, сополимеров полиэтилена высокой плотности, сополимеров
полиэтилена средней плотности, сополимеров полипропилена и их смесей.
17. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что полимер-основа выбрана из группы, состоящей из гомополимеров линейного полиэтилена низкой плотности, гомополимеров полиэтилена низкой плотности, термопластичных олефиновых эластомеров, олефиновых флексомеров, гомополимеров полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, гомополимеров полиэтилена высокой плотности, гомополимеров полиэтилена
средней плотности, гомополимеров полипропилена, сополимеров линейного полиэтилена низкой плотности,
сополимеров полиэтилена низкой плотности, сополимеров полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы,
сополимеров полиэтилена высокой плотности, сополимеров полиэтилена средней плотности, сополимеров
полипропилена и их смесей.
18. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что полимер-основа выбрана из группы, состоящей из гомополимеров найлона 6, гомополимеров найлона 6.6, гомополимеров найлона 11, гомополимеров найлона 12,
гомополимеров найлона 6.12, сополимеров найлона 6, сополимеров найлона 6.6, сополимеров найлона 11,
сополимеров найлона 12, сополимеров найлона 6.12 и их смесей.
19. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что полимер-основа выбрана из группы, состоящей из гомополимеров найлона 6, гомополимеров найлона 6.6, гомополимеров найлона 11, гомополимеров найлона 12,
гомополимераов найлона 6.12, сополимеров найлона 6, сополимеров найлона 6.6, сополимеров найлона 11,
сополимеров найлона 12, сополимеров найлона 6.12 и их смесей.
20. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из полиэтилена высокой плотности
(ПЭВП), а добавка состоит из политетрафторэтилена в количестве от 1 до 30 мас. %.
21. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из
полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы в количестве от 1 до 30 мас. %.
22. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из
микроармированного политетрафторэтилена в количестве от 1 до 30 мас. %.
23. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из
ароматических полиамидных волокон в количестве от 1 до 25 мас. %.
2
BY 3783 C1
24. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из талька с предварительно обработанной поверхностью в количестве от 1 до 50 мас. %.
25. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП , а добавка состоит из
этилен-бис-стеарамида в количестве от 0,05 до 10 мас. %.
26. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из
аминосилана в количестве от 0,05 до 10 мас. %.
27. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из меламинцианурата в количестве от 1 до 30 мас. %.
28. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из аминосодержащего соединения в количестве от 1 до 30 мас. %.
29. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из ароматического полиамидного волокна в количестве от 1 до 25 мас. %.
30. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из этилен-бис-стеарамида в количестве от 0,05 до 10 мас. %.
31. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из политетрафторэтилена в количестве от 1 до 30 мас. %.
32. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что полимер-основа состоит из найлона 6, а добавка состоит
из микроармированного политетрафторэтилена в количестве от 1 до 30 мас. %.
33. Способ сепарации составляющих смеси частиц путем зарядки частиц посредством поверхностного
контакта, включающий перемещение заряженных частиц на ленте транспортера в направлении, поперечном
к направлению электрического поля, которое создают электродами противоположной полярности, между
которыми движется несущая частицы лента, встряхивание частиц при движении ленты и формирование зоны
с высокой турбулентностью и большой действующей в поперечном направлении силой между электродами,
достаточной для обеспечения контакта частиц друг с другом и электростатической зарядки ленты и частиц,
отличающийся тем, что используют ленты в виде экструдированного изделия, сформированного из полимера-основы и добавки, причем полимер-основу и добавку выбирают для обеспечения улучшения одной или
нескольких характеристик ленты, связанных с ее зарядкой, устойчивости ленты к износу, коэффициента трения ленты и сопротивления ленты ползучести.
(56)
1. US 4874507 А, В 01D 15/00, 1989.
2. EP 0483899 А1, С 08L 23/02, 1992.
3. EP 0021054 А2, В 29D 29/02, 1981.
4. WO 87/07532 А, В 03C 7/08, 1987.
Настоящее изобретение относится к области разделения на составляющие смеси частиц и более точно касается устройства для сепарации с ленточным транспортером, включающим усовершенствованную ленту,
обладающую улучшенной износостойкостью и находящуюся в желательном положении в трибоэлектрическом ряду, а также к способу сепарации с использованием такого устройства.
Устройства сепарации с ленточным транспортером (BSS) применяются для разделения находящихся в
форме частиц составляющих компонентов смесей на основе трибоэлектрического эффекта (т.е. зарядки частиц при поверхностном контакте). В соответствии с известным способом сепарации заряженные частицы
разделяются в электрическом поле на основе их соответствующих зарядов. Примеры устройств сепарации с
ленточным транспортером описаны в патенте США N 4,839,032 to Whitlock и в патенте США N 4,874,507 to
Whitlock, которые упомянуты здесь для сведения.
Известное устройство сепарации с ленточным транспортером включает ленточный транспортер, который
используется при разделении посредством перемещения заряженных частиц в направлении, поперечном к
направлению электрического поля. В ходе этого процесса лента транспортера подвергается воздействию существенных сил трения, поэтому лента должна обладать высокой устойчивостью к износу. Кроме того, поскольку лента во время эксплуатации может находиться в существенно натянутом состоянии, лента должна
состоять из материала, который обеспечивает хорошее сопротивление ползучести.
Ленты, которые в настоящее время используются в устройствах сепарации с ленточным транспортером,
изготовлены главным образом из тканых материалов. Однако у этих материалов проявляется сравнительно
слабая износостойкость, приводящая к относительно короткому сроку службы. Кроме того, тканые материалы могут изготавливаться только на основе материалов с относительно ограниченным диапазоном составов.
Соответственно эти материалы обладают ограниченным диапазоном химических и физических свойств.
Как известно, многокомпонентные материалы производят при помощи стандартных технологических
процессов экструзии, которые обеспечивают разнообразие химических и физических свойств. Однако у мно-
3
BY 3783 C1
гих из этих материалов проявляется относительно слабое сопротивление ползучести, и они не могут применяться в лентах для систем сепарации с ленточным транспортером.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создать устройство для сепарации с ленточным
транспортером, лента которого была бы выполнена из экструзируемого многокомпонентного материала, а
также создать способ сепарации с использованием такого устройства, что позволило бы в итоге улучшить
разделение компонентов материала, который подлежит сепарации при обеспечении большой экономии.
В отношении сепарации с ленточным транспортером настоящее изобретение включает экструдируемый
материал в виде ленты. Выбирают такой экструдируемый материал, который имеет желаемые химические и
физические свойства, которые являются подходящими для применения в системах сепарации с ленточным
транспортером. Лента может включать добавку, диспергированную в экструдируемом материале (т.е. в полимере-основе). Термин “полимер-основа” в том смысле, как он используется здесь, обозначает продукт полимеризации, в структуре которого имеются повторяющиеся химические единицы. Примеры полимеровоснов включают гомополимеры и сополимеры мономерных единиц, таких как олефины или амиды. Примероснова и добавка выбираются таким образом, что суммарные свойства конечного материала согласуются с
желаемыми значениями. Конкретно, полимер-основа и добавка выбираются таким образом, что положение
материала ленты в трибоэлектрическом ряду и износостойкость материала ленты как расширяют диапазон,
так и улучшают качество процессов сепарации, возможных с применением систем сепарации с ленточным
транспортером.
Настоящее изобретение включает новый экструдируемый материал. Материал включает полимер-основу
и может включать добавку. Полимер-основу и добавку выбирают таким образом, что характеристики износостойкости материала и его положение в трибоэлектрическом ряду согласуются с желаемыми значениями.
Более конкретно поставленная задача решается тем, что в устройстве для сепарации с ленточным транспортером, предназначенном для разделения на составляющие смеси частиц путем их зарядки посредством
поверхностного контакта, содержащем ленту транспортера, способную перемещать заряженные частицы в
направлении, поперечном направлению электрического поля, подвергаемую воздействию сил трения в процессе контактной зарядки частиц и приобретающую натяжение во время эксплуатации, согласно изобретению лента выполнена в виде экструдируемого изделия из композиции полимера-основы и добавки, причем
полимер-основа и добавка выбраны с обеспечением улучшения, по меньшей мере, одной из характеристик
ленты, связанных с зарядкой, устойчивости ленты к износу, коэффициента трения ленты и сопротивления
ленты ползучести.
Желательно, чтобы образующая материал ленты композиция полимера-основы и добавки была расположена в трибоэлектрическом ряду ниже, чем расположена в трибоэлектрическом ряду полимер-основа.
Возможно также, чтобы образующая материал ленты композиция полимера-основы и добавки была расположена в трибоэлектрическом ряду выше, чем расположена в трибоэлектрическом ряду полимер-основа.
Можно, чтобы полимер-основа содержала продукт полимеризации, по меньшей мере, одного олефинового мономера.
Можно, кроме того, чтобы добавка была выбрана из группы, состоящей из фторполимеров, полиэтилена
сверхвысокой молекулярной массы, микроармированных фторполимеров, и их смесей.
Целесообразно, чтобы полимер-основа содержала продукт полимеризации, имеющий, по меньшей мере,
одну амидную связь.
Желательно, чтобы добавка была выбрана из группы, состоящей из меламинцианурата, аминосодержащих соединений, и их смесей.
В одном из вариантов полимер-основа содержит продукт полимеризации, по меньшей мере, одного олефинового мономера.
При этом в другом варианте добавка выбрана из группы, состоящей из ароматических полиамидных волокон, аминосиланов, тальков с предварительно не обработанной поверхностью, тальков с предварительно
обработанной поверхностью, этилен-бис-стеарамид и их смесей.
Целесообразно, чтобы полимер-основа была выбрана из группы, состоящей из гомополимеров линейного
полиэтилена низкой плотности, гомополимеров полиэтилена низкой плотности, термопластичных олефиновых эластомеров, олефиновых флексомеров, гомополимеров полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, гомополимеров полиэтилена высокой плотности, гомополимеров полиэтилена средней плотности, гомополимеров полипропилена, сополимеров линейного полиэтилена низкой плотности, сополимеров
полиэтилена низкой плотности, сополимеров полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, сополимеров
полиэтилена высокой плотности, сополимеров полиэтилена средней плотности, сополимеров полипропилена, и их смесей.
В предпочтительном варианте полимер-основа выбрана из группы, состоящей из гомополимеров найлона
6, гомополимеров найлона 6,6, гомополимеров найлона 11, гомополимеров найлона 12, гомополимеров найлона 6, 12, сополимеров найлона 6, сополимеров найлона 6,6, сополимеров найлона 11, сополимеров найлона 12, сополимеров найлона 6, 12, и их смесей.
4
BY 3783 C1
В еще одном варианте полимер-основа состоит из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), а добавка состоит из политетрафторэтилена в количестве от около 1 %, до около 30 % ленты по массе или полимероснова состоит из ПЭВП, а добавка состоит из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы в количестве
от около 1 % до около 30 % ленты по массе, или, наконец, полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит из микроармированного политетрафторэтилена в количестве от около 1 % до около 30 % ленты по
массе.
Целесообразно также, когда полимер-основа состоит из ПЭВП, а добавка состоит или из ароматических
полиамидных волокон в количестве от около 1 % до около 25 % ленты по массе, или из талька с предварительно обработанной поверхностью в количестве от около 1 % до около 50 % ленты по массе, или из этиленбис-стеарида в количестве от около 0,05 % до около 10 % ленты по массе, или из аминосилана в количеств
от около 0,05 % до около 10 % ленты по массе.
Возможно, кроме того, чтобы полимер-основа состоял из найлона 6, а добавка или из меламинцианурата
в количестве от около 1 % до около 30 % ленты по массе, или из аминосодержащего соединения в количестве от около 1 % до около 30 % ленты по массе, или из ароматического полиамидного волокна в количестве
от около 1 % около 25 % ленты по массе, или этилен-бис-стеарамида в количестве от около 0,05 % до около
10 % ленты по массе, или из политетрафторэтилена в кoличecтве от около 1 % до около 30 % ленты по массе, или из микроармированного политетрафторэтилена в количестве от около 1 % до около 30 % ленты по
массе.
Поставленная задача решается также и тем, что в способе сепарации составляющих смеси частиц путем
зарядки их посредством поверхности контакта, включающем перемещение заряженных частиц на ленте
транспортера в направлении, поперечном к направлению электрического поля, которое создают электродами
противоположной полярности, между которыми движется несущая частицы ленты, встряхивание частиц при
движении ленты и формирование зоны с высокой турбулентностью и большой действующей в поперечном
направлении силой между электродами, достаточной для обеспечения контакта частиц друг с другом и электростатической зарядки ленты и частиц, согласно изобретению используют ленту в виде экструдированного
изделия, сформированного из полимер-основы и добавки, причем полимер-основу и добавку выбирают так,
чтобы обеспечить одну или несколько характеристик ленты, связанных с ее зарядкой, устойчивость ленты к
износу и сопротивление ленты ползучести.
Ниже настоящее изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления и прилагаемым чертежом, на котором представлено схематически устройство сепарации с ленточным транспортером согласно изобретению.
В системах сепарации с ленточным транспортером для разделения смеси частиц на компоненты используется трибоэлектростатический процесс. В работе таких систем используется свойство зарядки при трении
отличающихся друг от друга материалов, которые при трении друг о друга приобретают различные заряды.
Система сепарации с ленточным транспортером энергично приводит в контакт компоненты материала, который нужно подвергнуть сепарации, и затем использует полученное сильное электростатическое воздействие, чтобы отделить составляющие (т.е. продукт и частицы отходов) друг от друга на основе соответствующих зарядов компонентов.
В качестве примера система сепарации с ленточным транспортером 10 схематически показана на чертеже. Такие системы сепарации с ленточным транспортером известны. Система сепарации с ленточным транспортером 10 включает электроды 2, 4 и 6, которые обычно являются плоскими, параллельными и стационарными. Между электродами и лентой существует электрическое поле. Например, как показано на фиг. 1,
электрод 2 может быть заряжен положительно, в то время как электроды 4 и 6 могут быть заряжены отрицательно, создавая электрическое поле между электродом 2 и электродами 4 и 6. Между электродами 2, 4 и 6
имеются два участка 7 и 9 открытой ячеистой ленты транспортера 8. Участки 7 и 9 ленты 8 движутся в противоположных направлениях и транспортируют подаваемые в зону подачи 16 частицы, взаимодействующие
с электродами 4 и 6, в направлении, противоположном направлению движения частиц, взаимодействующих
с электродом 2 и движущихся вдоль этого электрода. Движение ленты 8 встряхивает частицы и формирует
зону с высокой турбулентностью и большой поперечной силой между электродами 2, 4 и 6. Это приводит к
энергичному контакту между частицами и ведет к сильной электростатической зарядке как ленты 8, так и
частиц. Электрическое поле движет положительно заряженные компоненты по направлению к электродам 4
и 6, тогда как отрицательно заряженные компоненты движутся по направлению к электроду 2. Частицы могут двигаться между практически открытой ячеистой лентой транспортера 8 и, когда они находятся в контакте с лентой 8, частицы движутся в противоположных направлениях в зависимости от их зарядов. Это
приводит к противотоку целевого продукта и частиц отходов (т.е. частиц с противоположным зарядом). По
мере того, как частицы транспортируются, они подвергаются непрерывному встряхиванию, приведению в
контакт друг с другом и зарядке. Эта возобновляемая зарядка приводит к непрерывной сепарации по мере
того, как частицы перемещаются по направлению к секции 14 удаления целевого продукта или секции 12
удаления частиц отходов на противоположных концах устройства сепарации с ленточным транспортером 10.
5
BY 3783 C1
Знак заряда, который частица приобретает в смеси, определяет полярность электрода, к которому она будет притягиваться, и, следовательно, направление, в котором лента 8 будет нести частицу. Этот знак заряда
определяется сродством материала к заряду; то есть его работой выхода (энергия, необходимая для того,
чтобы удалить электрон с поверхности) и работой выхода частиц, с которыми он вступает в контакт. Работа
выхода частицы известна так же, как ее энергия Ферми. Когда две частицы соприкасаются, частица с большей работой выхода захватывает электроны и заряжается отрицательно. Например, частицы минерального
оксида имеют относительно большие работы выхода, а частицы угля имеют относительно малые работы выхода. Таким образом, при отделении частиц минерального оксида от угля с использованием системы сепарации с ленточным транспортером 10 уголь заряжается положительно, в то время как частицы минерального
оксида заряжаются отрицательно. В результате этого частицы угля притягиваются к отрицательным электродам 4 и 6, а частицы минерального оксида перемещаются по направлению к положительному электроду 2.
На чертеже показан нормальный режим работы системы, сепарации с ленточным транспортером 10 при
отделении частиц минерального оксида от угля. Лента движется вниз с той стороны сепаратора, в которой
имеется зона подачи 16. У смежных электродов 4 и 6 поддерживается отрицательная полярность. При таком
устройстве положительно заряженные частицы угля движутся лентой вниз к секции 14 удаления продукта, в
то время как отрицательно заряженные частицы минерального оксида движутся лентой вверх к секции 12
удаления отходов.
Возможна также работа устройства сепарации с ленточным транспортером в трех других режимах путем
изменения направления движения ленты 8 и полярности электродов 2, 4 и 6. Во втором режиме работы лента
8 движется по часовой стрелке, в то время как электроды 2, 4 и 6 остаются заряженными, как показано на
чертеже. В третьем режиме работы электроды 2, 4 и 6 имеют полярность, противоположную той, которая
показана на чертеже, в то время как лента 8 движется против часовой стрелки, а в четвертом режиме работы
имеются электроды 2, 4 и 6, заряженные противоположно тому, что показано на чертеже при ленте 8, движущейся по часовой стрелке. Режим работы системы сепарации с ленточным транспортером, показанный на
чертеже, называется отрицательным с возвратом вниз, тогда как второй, третий и четвертый режимы называются отрицательным с возвратом вверх, положительным с возвратом вниз и положительным с возвратом
вверх соответственно. Конкретная конструкция схемы, используемая при сепарации, зависит от относящихся
к зарядке свойств продукта и частиц отходов (т.е. знака заряда продукта и частиц отходов). В целом для положительно заряженных частиц продукта предпочтительным является отрицательный режим с возвратом
вниз, тогда как для отрицательно заряженных частиц продукта предпочтительным является положительный
режим с возвратом вниз.
Так как транспортная лента 8 создает противоток частиц, используемый для того, чтобы достичь их разделения, она должна давать частицам возможность перемещаться из одного потока в другой под влиянием
электрического поля. Следовательно, лента 8 должна в минимальной степени быть помехой траекториям
движения частиц, так что является желательным, чтобы лента 8 имела практически открытую площадь. То
есть частицы должны быть способными проходить через площадь ленты. Лента 8 также очищает электроды
2, 4 и 6 и дает механическую энергию, чтобы обеспечить приведение частиц в контакт друг с другом и происходящую в результате этого контакта зарядку. Следовательно, чтобы иметь долгий срок службы, материал, составляющий ленту 8, должен быть устойчивым к истиранию, иметь высокую прочность и иметь низкий
коэффициент трения. Кроме того, так как лента 8 находится в контакте с электродами 2, 4 и 6, она должна
быть изготовлена из по существу непроводящего материала, чтобы избежать замыкания между электродами
4 или 6 и электродом 2 или другого неблагоприятного влияния на электрические поля. Сверх того, лента 8
должна быть химически устойчивой по отношению к условиям, которые имеют место при эксплуатации устройства 10, и должна иметь структуру, которая позволяет ее относительно легкое изготовление при минимальной стоимости.
Настоящее изобретение включает экструдируемую ленту, которая может иметь желаемое положение в
трибоэлектрическом ряду, так что общая производительность и качество устройства сепарации с ленточным
транспортером 10 становятся максимальными при сохранении как хорошей износостойкости, так и хорошего сопротивления ползучести. Положение материала в трибоэлектрическом ряду определяется полярностью
заряда, который приобретает материал в процессе трибоэлектрической зарядки, по отношению к другим материалам в трибоэлектрическом ряду. Положение материала в трибоэлектрическом ряду зависит от работы
выхода материала. Некоторые материалы и их относительные положения в трибоэлектрическом ряду перечислены в таблице. Исходя из этой таблицы, один материал может быть описан как находящийся “выше” в
трибоэлектрическом ряду по отношению к другому материалу, что означает, что второй материал будет
иметь тенденцию заряжаться отрицательно при его трении о первый материал. Наоборот, один материал
может быть описан как находящийся “ниже” в трибоэлектрическом ряду по отношению к другому материалу, что означает, что второй материал будет иметь тенденцию заряжаться положительно при его трении о
первый материал.
В системе сепарации с ленточным транспортером 10 площадь поверхности каждой отдельной частицы
гораздо меньше, чем площадь поверхности ленты 8, но площадь поверхности ленты 8 гораздо меньше, чем
6
BY 3783 C1
обычная площадь поверхности всех частиц. Следовательно, относящиеся к зарядке характеристики ленты 8
оказывают относительно малое влияние на зарядку частиц в результате контакта с лентой 8. Однако лента 8
может получить заряд при контакте частиц с лентой, и этот заряд может оказывать существенное воздействие на электрическое поле между электродами 2, 4 и 6. Например, если лента 8 заряжена отрицательно в
процессе отделения минеральных оксидов от угля, положительный заряд на частицах угля компенсируется
отрицательным зарядом ленты 8 в области транспортировки продукта. Это требует введения поправки в виде
более высоких значений заряда до разрушения электрического поля. Наоборот, если лента 8 также отрицательно заряжена в области транспортировки отходов 14, высокий уровень отрицательного заряда ведет к коронной зарядке частиц отходов, которые затем загрязняют продукт. Соответственно, в изобретении предлагается лента 8, содержащая материал, который может иметь управляемый знак его электрополярности,
чтобы приспособить ее для использования в конкретном процессе сепарации. Это требует, чтобы лента 8
была изготовлена с использованием процесса, который дает возможность изменять в широком диапазоне
свойства материала ленты 8.
Другой вопрос, который должен быть рассмотрен при изготовлении ленты 8 для системы сепарации с
ленточным транспортером 10, состоит в том, что длина ленты 8 изменяется в процессе эксплуатации. Во
время работы системы сепарации с ленточным транспортером 10 лента 8 может быть в существенной степени туго натянутой. Если лента 8 вытягивается на величину более чем около 5 % от ее первоначальной длины,
это может оказать отрицательное влияние либо на допустимую величину провисания ленты в натяжном механизме, либо на качество разделения, либо на обе эти характеристики. Наконец, характеристики сопротивления ползучести ленты 8 могут ограничивать ее срок службы. Следовательно, желательно иметь ленту, изготовленную из материала, который дает возможность системе сепарации с ленточным транспортером 10
функционировать в течение продолжительных периодов времени без того, чтобы длина ленты 8 претерпевала какие-либо существенные изменения. Настоящее изобретение включает такую ленту.
До сих пор в системах сепарации, подобных системе сепарации с ленточным транспортером 10, применялись тканые ленты. Хотя тканый текстиль часто является разработанным для применения в условиях механической нагрузки, у этих лент проявляется относительно слабая износостойкость при применении в системах сепарации с ленточным транспортером 10. Соответственно, они выдерживают в течение сравнительно
короткого срока эксплуатации. Кроме того, стоимость изготовления тканых лент является относительно высокой, и требуется относительно долгий период времени, чтобы изготовить такие ленты. Сверх того, тканые
ленты имеют относительно ограниченный диапазон составов материалов, который ограничивает характеристики зарядки (т.е. диапазон положений в трибоэлектрическом ряду) лент, что приводит к сепарации относительно низкого качества. Кроме того, открытая площадь, обеспечиваемая ткаными лентами, меньше, чем открытая площадь, достижимая при использовании экструдируемого материала ленты. В предпочтительном
варианте реализации настоящего изобретения лента содержит, по меньшей мере, 40 % открытой площади. В
более предпочтительном варианте лента содержит, по меньшей мере, 70 % открытой площади.
Настоящее изобретение включает экструдированный полимер (т.е. полимер-основу), который может
включать, по крайней мере, одну добавку или их смесь. Эструдированные материалы, содержащие полимероснову с добавкой или без нее, были изготовлены ранее для применения в областях, иных чем область настоящего изобретения, но многие из этих материалов не обеспечивают химические и физические свойства
согласно настоящему изобретению. Некоторые многокомпонентные экструдированные материалы, раскрытые в известном уровне технологии, имеют плохое сопротивление ползучести. Однако в данной заявке раскрывается, что, согласно настоящему изобретению, некоторые материалы, образуемые в соответствии со
стандартным процессом экструзии, обеспечивают химические и физические свойства, необходимые для использования в качестве ленты в системе сепарации с ленточным транспортером. Согласно настоящему изобретению, полимер-основу и добавку (добавки) выбирают таким образом, что продукт представляет собой
материал, который проявляет износостойкость, сопротивление ползучести и характеристики зарядки, желаемые для использования в качестве ленты 8 в устройстве сепарации с ленточным транспортером 10. Кроме
того, поскольку такая лента включает экструдированный материал, достигается большое снижение в стоимости и затратах труда, связанных с производством материала, по сравнению с ткаными лентами.
Полимеры, используемые согласно настоящему изобретению, могут быть одноосно-ориентированными,
двуосно-ориентированными или неориентированными. Эти полимеры могут включать либо гомополимеры,
либо сополимеры. Сверх того, эти полимеры могут быть линейными, разветвленными или поперечносшитыми. Кроме того, эти полимеры включают как эластомеры, так и пластики. Слово “пластик” здесь обозначает полимер, который, после того как он подвергся существенному удлинению при приложении нагрузки, практически не возвращается к своей исходной форме после снятия нагрузки. Слово “эластомер” обозначает полимер, который, после того как он подвергся существенному удлинению при приложении нагрузки,
практически возвращается к своей исходной форме после снятия нагрузки, как, например, термопластичные
эластомеры. Полимеры, согласно настоящему изобретению, могут также содержать термореактопласты.
Полимеры, входящие в состав настоящего изобретения, предпочтительно имеют низкую стоимость. В
предпочтительном варианте реализации полимеры, которые включают пластики, обладают средой с высокой
7
BY 3783 C1
кристалличностью. Понятием среды с высокой кристалличностью обозначается, что кристалличность полимера составляет, по меньшей мере, около 10 %. В другом предпочтительном варианте полимеры, согласно
настоящему изобретению, имеют разрешение на контакт с пищевыми продуктами согласно, по крайней мере, одной из инструкций FВА, как представлено, например, в 21 C.F.R. §§ 175.300, 175.320, 179.45 или
181.28. Еще в одном предпочтительном варианте реализации полимеры обладают обрабатываемостью методом экструзии. Под обрабатываемостью методом экструзии здесь понимается, что полимер является пригодным для использования в промышленно выпускаемом оборудовании, применяемом в экструзионных технологических процессах. В одном предпочтительном варианте реализации полимер проявляет высокое
электрическое сопротивление, что обозначает, что сопротивление полимера должно быть, по меньшей мере,
около 108 Ом⋅м.
Среди полимеров, которые находятся в более электроотрицательной части трибоэлектрического ряда, в
состав полимера-основы могут входить либо гомополимеры, либо сополимеры полиолефинов, включая, например, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен средней плотности, полиэтилен низкой плотности, линейный полиэтилен низкой плотности, полипропилен, термопластичные олефиновые эластомеры и
олефиновые флексомеры. Предпочтительно, эти полиолефины имеют молекулярную массу, по меньшей мере, 12000. В предпочтительном варианте в состав полимера-основы входит ПЭВП. Полимеры, которые могут входить в состав полимера-основы согласно настоящему изобретению и которые расположены в более
электроположительной части трибоэлектрического ряда, включают либо гомополимеры, либо сополимеры
полиамидов, включая, например, найлон 6, найлон 6,6, найлон 11, найлон 12 и найлон 6, 12. В предпочтительном варианте в состав полимера-основы входит найлон 6. Однако, хотя здесь перечислены некоторые
полимеры-основы, следует понимать, что любой полимер с требуемыми химическими и физическими свойствами из перечисленного выше списка может входить в состав полимера-основы согласно настоящему изобретению. Предпочтительно эти полиамиды имеют молекулярную массу, по меньшей мере, 5000.
Если используются добавки в полимер-основу, их выбирают, основываясь на их физических и химических свойствах. Одна или несколько добавок предпочтительно являются совместимыми с полимеромосновой, что обозначает, что дисперсия добавки в полимере-основе может быть отрегулирована таким образом, чтобы удовлетворять требованиям к материалу данной ленты. В одном предпочтительном варианте реализации одна или несколько добавок оказывают благоприятное воздействие на износостойкость. В другом
предпочтительном варианте реализации одна или несколько добавок оказывают благоприятное воздействие
на характеристики, относящиеся к зарядке. В еще одном предпочтительном варианте реализации одна или
несколько добавок оказывают благоприятное воздействие на сопротивление ползучести. Поскольку сопротивление ползучести материала часто зависит от температуры материала, добавка может давать преимущества в отношении сопротивления ползучести за счет улучшения теплопроводности, снижая тем самым температуру, при которой работает лента. В еще одном предпочтительном варианте реализации одна или
несколько добавок оказывают благоприятное воздействие на износостойкость, на сопротивление ползучести
и на относящиеся к зарядке характеристики материала ленты. Относящиеся к зарядке характеристики добавки могут быть оценены по относительному положению добавки в трибоэлектрическом ряду. Добавка должна
диспергироваться по всей ленте предсказуемым образом, так чтобы износостойкость и относящиеся к зарядке характеристики ленты улучшались желаемым образом. Например, в одном предпочтительном варианте
реализации настоящего изобретения добавка должна быть гомогенно диспергирована во всем полимереоснове, чтобы обеспечить соответствующую износостойкость и относящиеся к зарядке характеристики ленты на протяжении срока службы ленты. Наоборот, в другом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения добавка должна предпочтительно собираться у поверхности полимера-основы, чтобы наилучшим образом обеспечить износостойкость и относящиеся к зарядке характеристики ленты. Среди
добавок, которые могут использоваться в вышеперечисленных полимерах-основах, находятся фторполимеры, полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, ароматические полиамиды, неорганические наполнители, такие как тальк или тальк с покрытой поверхностью, этилен-бис-стеарамид, меламинцианурат, микроармированные фторполимеры и аминосодержащие соединения, такие как аминосилан.
Добавку выбирают на основе ее химических, физических и относящихся к зарядке характеристик и учитывают химические и физические свойства полимера-основы и процесс сепарации, которые требуется провести. Например, может быть желательным иметь ленту, состоящую из материала, который является скорее электроотрицательным, как, например, объяснялось выше для случая отделения минерального оксида от угля.
Следовательно, в качестве полимера-основы может быть выбран ПЭВП, поскольку он находится в более
электроотрицательной части трибоэлектрического ряда. В качестве наполнителя может использоваться
фторполимер, такой как политетрафторэтилен (ПТФЭ), так как он тоже находится в более электроотрицательной части трибоэлектрического ряда. Сверх того, сам по себе ПТФЭ имеет хорошие характеристики износостойкости. Таким образом, такая лента из ПЭВП, наполненного ПТФЭ, состоит из материала, который
расположен в трибоэлектрическом ряду ниже, чем ПЭВП. Материал обладает также повышенными характеристиками износостойкости по сравнению с ненаполненным ПЭВП, что дает стойкую на протяжении более
длительного срока ленту, которая обеспечивает улучшенную сепарацию. Наоборот, карбонат кальция, как
8
BY 3783 C1
известно, имеет относительно низкую работу выхода и, следовательно, получает положительный заряд при
зарядке трением и сепарации на системе сепарации с ленточным транспортером. Следовательно, чтобы отделить карбонат кальция от примесей в смеси, может быть предпочтительным иметь электроположительную
ленту. За счет использования найлона 6, который расположен ближе к электроположительному концу трибоэлектрического ряда, в качестве полимера-основы и меламинцианурата, который также находится в более
электроположительной части трибоэлектрического ряда, в качестве добавки лента оказывается состоящей из
материала, расположенного в трибоэлектрическом ряду выше, чем найлон 6. Это приводит к превосходной
сепарации карбоната кальция по сравнению с использованием ленты из ненаполненного найлона 6. Кроме
того, меламинцианурат представляет собой жесткий кристаллический материал и придает ленте улучшенные
характеристики износостойкости, позволяя ленте находиться в эксплуатации в течение более долгого времени.
Поскольку каждая добавка имеет свои собственные характеристики зарядки и свойства износостойкости,
путем изменения добавки (добавок), присутствующей (присутствующих) в полимере-основе, можно изменять общую износостойкость и характеристики зарядки ленты, что дает возможность большого разнообразия процессов сепарации, которые могут быть проведены с применением устройства сепарации с ленточным
транспортером, в котором используется такая лента. Например, добавка может быть диспергирована в
ПЭВП, образуя материал, который расположен в трибоэлектрическом ряду выше или ниже, чем незаполненный ПЭВП, в зависимости от того, расположена ли добавка в трибоэлектрическом ряду выше или ниже по
отношению к ПЭВП. В альтернативном варианте добавка может быть диспергирована в найлоне 6 с поучением материала, который расположен в трибоэлектрическом ряду выше или ниже, чем незаполненный найлон 6, в зависимости от того, расположена ли добавка в трибоэлектрическом ряду выше или ниже чем найлон 6. Кроме того, если полимер-основа и добавка находятся в противоположных частях
трибоэлектрического ряда, добавка может быть добавлена в таком количестве, что конечный материал оказывается в противоположной части трибоэлектрического ряда по отношению к полимеру-основе. Экструдируемые электроположительные полимеры часто являются более дорогостоящими, чем электроотрицательные полимеры, так что настоящее изобретение обеспечивает эффективный в отношении стоимости путь
получения электроположительных лент.
При использовании ленты, состоящей из экструдированного материала, включающего полимер-основу и
добавку, система сепарации с ленточным транспортером может применяться для сепарации компонентов
любой смеси из широкого диапазона. Некоторые из смесей, которые могут быть разделены, включают тальк,
муку, карбонат кальция, зольную пыль, полевой шпат, вторичный пластик, биологические макромолекулы и
находящиеся с ними примеси. Дополнительные подробности о составляющих, которые могут быть разделены, описаны в патенте США N 4,839,032 to Whitlock и в патенте США N 4,874,507 to Whitlock. Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения описаны далее в виде иллюстративных примеров. Во
всех реализациях настоящего изобретения лента может быть либо ориентированной, либо неориентированной, и лента может быть сформована при помощи известных экструзионных технологий, таких как процессы
вращения или основанного на выдавливании стационарного сетевязания, перфорация после листовой экструзии с одноосной или двуосной ориентацией и равноценные им методики в зависимости от ориентации материала
ленты. Другие такие технологии экструзии, которые могут использоваться для экструдирования ленты согласно
настоящему изобретению, включают технологии, описанные в Патенте США N 3,384,692 to Galt. Следует понимать, что, хотя даны некоторые примеры экструзионных технологий, любая известная экструзионная технология может быть использована для того, чтобы экструдировать ленту согласно настоящему изобретению.
Пример I.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: тройной сополимер терафторэтиленгексафторпропилен-винилиденфторид в форме гранул фторопластика THV® 500, производимого фирмой ЗМ in St. Paul, Minnesota. THV® является зарегистрированным товарным знаком фирмы ЗМ in St. Paul, Minnesota.
При обработке в виде смеси и охлаждении из расплавленного состояния фаза фторопластика THV® 500
отделяется от ПЭВП и в результате конечный материал имеет микроструктуры THV® 500, равномерно распределенные во всем полимере-основе. Так как совместимость характеристики плавления и электроотрицательность THV® зависят от относительного количества фтора, присутствующего в полимере, выбор различных сортов THV® позволяет учитывать различную морфологию, что дает широкий диапазон желаемых
характеристик износостойкости. Кроме этого, из-за того, что фторопластик THV® является электроотрицательным, общая электроотрицательность конечного материала является большей по величине, чем электроотрицательность самого ПЭВП. Предпочтительно THV® составляет от около 1 % до около 30 % конечного
материала по массе, более предпочтительно от около 2 % до около 20 % конечного материала по массе и
наиболее предпочтительно от около 5 % до около 15 % конечного материала по массе. В одном предпочтительном варианте реализации используемый сорт THV® частично или полностью плавится при температурах
экструзии, применяемых в случае ПЭВП, что дает возможность однородного распределения THV® в распла9
BY 3783 C1
ве ПЭВП перед кристаллизацией. Это облегчает контролируемую микродисперсию THV® в конечном продукте после его охлаждения.
Пример II.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: порошок полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой (ПЭСВММ), производимый фирмой Hoechst (Celanese) Hostalen® GUR in Houston, Texas.
ПЭСВММ представляет собой электроотрицательный материал, и, следовательно, когда он добавлен к
ПЭВП, конечный материал имеет электроотрицательность, соответствующую ненаполненному ПЭВП.
ПЭСВММ добавляют к ПЭВП либо в форме рыхлого (“вспушенного”) порошка, либо в форме шариков. Когда
ПЭСВММ добавляют к ПЭВП в форме рыхлого порошка, конечный материал включает совместимый многокомпонентный материал из ПЭСВММ, диспергированный во всем ПЭВП. Когда ПЭСВММ добавляют к ПЭВП
в форме шариков, в конечном материале имеются шарики ПЭСВММ, равномерно распределенные во всем
ПЭВП. Такие шарики ПЭСВММ могут быть образованы путем помещения порошка ПЭСВММ в жидкую матрицу с высоким поверхностным натяжением при повышенной температуре, причем ПЭСВММ не смешивается
с жидкостью. При этих условиях межфазное натяжение на границе раздела ПЭСВММ/жидкость вызывает образование шариков ПЭСВММ. Эти шарики ПЭСВММ, когда они в дальнейшем используются в качестве добавки, могут равномерно распределяться по ПЭВП и в результате давать конечный материал, обладающий износостойкостью, который расположен в электроотрицательной части трибоэлектрического ряда. В той или другой
форме ПЭСВММ составляет от около 1 % до около 30 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 5 % до около 25 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 10 % до
около 20 % конечного материала по массе.
Пример III.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: ароматический полиамид в форме флока (хлопьев) кевлара (Kevlar®) размером 1,5 мм, производимого фирмой duPont Chemical in Wilmington, Delaware. Kevlar® является зарегистрированным товарным
знаком фирмы duPont Chemical of Wilmington, Delaware.
Поскольку он является полиамидом, кевлар находится ближе к электроположительному концу трибоэлектрического ряда. Таким образом, за счет добавления кевлара к ПЭВП конечный материал имеет характеристики зарядки, в соответствии с которыми он размещается в трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный ПЭВП. Кроме того, кевлар сильно повышает химическую инертность, прочность и
сопротивление ползучести конечного материала при повышенных температурах. Сверх того, он сообщает
конечному материалу очень хорошие характеристики износостойкости. Предпочтительно кевлар составляет
от около 1 % до около 25 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 5 % до около
25 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 10 % до около 20 % конечного
материала по массе.
Пример IV.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: тальк с предварительно обработанной поверхностью в форме Microtuff®, производимый фирмой
Specialty Minerals in New York, New York. Microtuff® является зарегистрированным товарным знаком фирмы
Specialty Minerals in New York, New York.
Microtuff® является твердым, скользким, гладким, имеет большое отношение поверхности к объему и
разработан для экструдированных материалов. Следовательно, эта добавка повышает жесткость, прочность
и общие характеристики износостойкости конечного материала. Кроме того, Microtuff® улучшает характеристики сопротивления ползучести конечного материала. Сверх того, поскольку Microtuff® является неорганическим наполнителем, теплопроводность материала в целом больше, чем теплопроводность ненаполненного
ПЭВП. Предпочтительно Microtuff® составляет от около 1 % до около 50 % конечного материала по массе,
более предпочтительно от около 10 % до около 40 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 15 % до около 35 % конечного материала по массе.
Пример V.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Наполнитель: ПТФЭ в форме порошка тефлона (Teflon®) марки МР 1600, производимого фирмой duPont
Chemical in Wilmington, Delaware. Teflon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы duPont
Chemical, Wilmington, Delaware.
Поскольку ПЭВП и тефлон оба расположены ближе к отрицательному концу трибоэлектрического ряда,
использование тефлона в качестве добавки к ПЭВП дает материал, который расположен в трибоэлектрическом ряду аналогично ненаполненному ПЭВП. Кроме того, в отличие от большинства полимеров тефлон
10
BY 3783 C1
проявляет низкую силу сцепления и покрывает сопряженные поверхности в ходе процессов износа при трении скольжения, что приводит к низким коэффициентам трения. Таким образом, характеристики износостойкости конечного материала повышаются при использовании тефлона в качестве наполнителя. Предпочтительно тефлон составляет от около 1 % до около 30 % конечного материала по массе, более
предпочтительно от около 5 % до около 20 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от
около 10 % до около 20 % конечного материала по массе.
Пример VI.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: этилен-бис-стеарамид в форме. Acrawax C®, производимого фирмой Lonza in Fair Lown, New
Jersey. Acrawax С® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Lonza, Fair Lown, New Jersey.
Будучи амидом, Acrawax С® расположен ближе к электроположительному концу трибоэлектрического
ряда, и при использовании его в качестве добавки к ПЭВП в достаточном количестве конечный материал
располагается в трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный ПЭВП. Кроме того, Acrawax С® является недорогим, бесцветным, имеющим низкую токсичность, низкую гигроскопичность, относительно менее
мигрирующим или более медленно мигрирующим в полиолефинах, чем другие обычно используемые антистатики или внутренние замасливатели амидного типа. Acrawax С® может быть обработан таким образом,
чтобы равномерно диспергироваться в ПЭВП, что минимизирует поверхностное выпотевание добавки и
поддерживает характеристики зарядки поверхности в течение продолжительного периода эксплуатации.
Предпочтительно Acrawax С® составляет от около 0,05 % до около 10 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 0,08 % до около 8 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 0,1 % до около 3 % конечного материала по массе.
Пример VII.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистриррванным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Добавка: ПТФЭ в форме тефлона (Teflon®) марки МР 1600, производимого фирмой duPont Chemical in
Wilmington, Delaware. Teflon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы duPont Chemical, Wilmington, Delaware.
Найлон 6 расположен в электроположительной части трибоэлектрического ряда, тогда как тефлон находится в электроотрицательной части трибоэлектрического ряда. Следовательно, при использовании тефлона
в качестве добавки к найлону 6 получается материал, который находится в трибоэлектрическом ряду ниже,
чем ненаполненный найлон 6. Кроме того, тефлон повышает характеристики износостойкости конечного
материала. Предпочтительно тефлон составляет от около 1 % до около 30 % конечного материала по массе,
более предпочтительно от около 5 % до около 20 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 10 % до около 20 % конечного материала по массе.
Пример VIII.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистрированным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Добавка: флок (хлопья) кевлара (Kevlar®) размером 1,5 мм, производимый фирмой duPont Chemical in
Wilmington, Delaware. Kevlar® является зарегистрированным товарным знаком фирмы duPont Chemical of
Wilmington, Delaware.
Использование кевлара в качестве добавки сильно повышает химическую инертность конечного материала при повышенных температурах. Кроме того, кевлар сильно повышает химическую инертность, прочность и сопротивление ползучести конечного материала при повышенных температурах. Поскольку кевлар
находится в электроположительной части трибоэлектрического ряда, использование его в качестве добавки к
найлону 6 приводит к получению конечного материала, который находится в трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный найлон 6. Предпочтительно кевлар составляет от около 1 % до около 25 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 5 % до около 25 % конечного материала по массе и
наиболее предпочтительно от около 10 % до около 20 % конечного материала по массе.
Пример IX.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистрированным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Добавка: этилен-бис-стеарамид в форме Acrawax С®, производимого фирмой Lonza in Fair Lown, New Jersey. Acrawax C® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Lonza, Fair Lown, New Jersey.
Acrawax С® расположен в электроположительной части трибоэлектрического ряда и при использовании
его в качестве добавки к найлону 6 получается конечный материал, который располагается в трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный найлон 6. Сверх того, Acrawax С® является недорогим, бесцветным,
имеющим низкую токсичность, низкую гигроскопичность, относительно менее мигрирующим или более
медленно мигрирующим в полиамидах. Acrawax С® может образовывать равномерную дисперсию в полимере-основе, и, поскольку этилен-бис-стеарамид является скользким материалом, улучшаются характеристики
11
BY 3783 C1
износостойкости конечного материала. Предпочтительно Acrawax С® составляет от около 0,05 % до около
10 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 0,08 % до около 8 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 0,1 % до около 3 % конечного материала по массе.
Пример Х.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистрированным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Добавка: меламинцианурат, производимый фирмой Chemie Linz, Ridgefield Park, New Jersey.
Меламинцианурат представляет собой богатое аминогруппами соединение, которое является стабильным
при высокой температуре, промышленно выпускается в виде микронного порошка, подходящего для смешивания, и значительно менее токсично, чем другие производные меламина. Он в меньшей степени гигроскопичен и
растворим в воде, чем другие соединения меламина с большим числом аминовых функциональностей. Он также представляет собой твердое кристаллическое вещество и, следовательно, при использовании его в качестве
добавки к найлону 6 повышаются характеристики износостойкости конечного материала. Меламинцианурат
расположен в электроположительной части трибоэлектрического ряда, так что при использовании его в качестве добавки к пластикам или эластомерам на основе найлона конечный материал располагается в трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный найлон 6. Предпочтительно меламинцианурат составляет от около 1 %
до около 30 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 5 % до около 25 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 10 % до около 25 % конечного материала по массе.
Пример XI.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: микроармированный ПТФЭ в виде измельченного стекловолокна размера В класса Е, производимого фирмой Owens Corning Fiberglas in Toledo, Ohio, диспергированного в тефлоне марки МР 1600, производимом фирмой duPont Chemical in Wilmington, Delaware.
Микроармированный ПТФЭ используется в качестве снижающей износ добавки к ПЭВП с получением
равномерно распределенной в ПЭВП добавки. Механическое армирование диспергированной добавки, снижающей износ, резко повышает износостойкость конечного материала за счет повышения долговечности
добавки в полимере-основе. В одном предпочтительном варианте реализации микроармированный ПТФЭ
состоит из тефлона марки МР 1600, производимого фирмой duPont, который смешан с измельченным стекловолокном размера В класса Е. Предпочтительно микроармированный тефлон составляет от около 1 % до
около 30 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 10 % до около 25 % конечного
материала по массе и наиболее предпочтительно от около 10 % до около 20 % конечного материала по массе.
Пример XII.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистрированным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Добавка: микроармированный ПТФЭ в виде измельченного стекловолокна размера В класса Е, производимого фирмой Owens Corning Fiberglas in Toledo, Ohio, диспергированного в тефлоне марки МР 1600, производимом фирмой duPont Chemical in Wilmington, Delaware.
Микроармированный ПТФЭ используется в качестве снижающей износ добавки к найлону 6 с получением равномерно распределенной в найлоне 6 добавки. Механическое армирование диспергированной добавки, снижающей износ, резко повышает износостойкость конечного материала. В одном предпочтительном
варианте реализации микроармированный ПТФЭ содержит тефлон марки МР 1600, производимый фирмой
duPont, который смешан с измельченным стекловолокном размера В класса Е. Предпочтительно микроармированный тефлон составляет от около 1 % до около 30 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 10 % до около 25 % конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около
10 % до около 20 % конечного материала по массе.
Пример XIII.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
Добавка: связующее вещество на основе аминосилана в форме Z-6020®, производимое фирмой Dow
Corning in Midland, Michigan. Z-6020® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Dow Corning,
Midland, Michigan.
Добавка представляет собой имеющее низкую молекулярную массу аминосодержащее соединение с малым поверхностным выпотеванием таким, чтобы избежать снижения сепарационных характеристик ленты
по мере ее износа. Z-6020® расположена ближе к электроположительному концу трибоэлектрического ряда,
и, следовательно, когда она используется в качестве добавки к ПЭВП, конечный материал располагается в
трибоэлектрическом ряду выше, чем ненаполненный ПЭВП. Предпочтительно добавка составляет от около
0,05 % до около 10 % конечного материала по массе, более предпочтительно от около 0,08 % до около 2 %
12
BY 3783 C1
конечного материала по массе и наиболее предпочтительно от около 0,1 % до около 0,5 % конечного материала по массе.
Пример XIV.
Полимер-основа: ПЭВП в форме Alathon®, производимый фирмой Occidental Chemical in Dallas, Texas.
Alathon® является зарегистрированным товарным знаком фирмы Occidental Chemical, Dallas, Texas.
ПЭВП представляет собой относительно электроотрицательный материал, как видно по его положению в
трибоэлектрическом ряду. ПЭВП, выбранный для использования в данном варианте настоящего изобретения, должен иметь коэффициент трения менее чем 0,4, модуль растяжения между 689,5 и 6895 МПа, предел
прочности при растяжении, по меньшей мере, 17,24 МПа и предельное значение критерия PV (произведение
давления на скорость) износостойкости, по меньшей мере, 35,025 кВт/м2. Сверх того, ПЭВП должен проявлять ползучесть не более чем 5 % после 10 часов работы при 6,895 МПа при комнатной температуре и иметь
индекс расплава не более чем десять, предпочтительно от 0,1 до 5. ПЭВП является устойчивым к кислотам,
растворителям и щелочам. Он также нечувствителен к влаге. Сверх того, ПЭВП является износостойким,
имеет низкий коэффициент трения и легко экструдируется в полимерную сетку. Он является гладким,
скользким и прочным. ПЭВП может формоваться в виде экструдированной полимерной сетки или в виде
перфорированного листа с ориентацией или без нее.
Пример XV.
Полимер-основа: найлон 6 в форме Ultramid®, производимый фирмой BASF in Parsippany, New Jersey.
Ultramid® является зарегистрированным товарным знаком фирмы BASF, Parsippany, New Jersey.
Найлон 6 по своему существу представляет собой электроположительный материал, как видно по его положению
в трибоэлектрическом ряду. Найлон 6, используемый согласно данному варианту настоящего изобретения, должен
иметь коэффициент трения не более чем 0,5, модуль растяжения между 689,5 и 6895 МПа, предел прочности при растяжении, по меньшей мере, 17,24 МПа и предельное значение критерия PV (произведение давления на скорость) износостойкости, по меньшей мере, 35,025 кВт/м2. Кроме того, найлон 6 должен проявлять ползучесть не более чем 5 %
после 10 часов работы при 6,895 МПа при комнатной температуре. Найлон 6 устойчив к растворителям. Он обладает
высокой прочностью при высоких температурах окружающей среды.
При наличии описанных таким образом отдельных предпочтительных вариантов реализации настоящего
изобретения квалифицированным специалистам будут очевидны различные видоизменения, модификации и
улучшения. Как подразумевается, такие видоизменения, модификации и улучшения являются частью настоящего описания, и подразумевается, что они находятся в рамках объема и сути настоящего изобретения.
Соответственно предыдущее описание дано только для примера, а не рассматривается как ограничивающее. Изобретение ограничено только, согласно определению, в следующей формуле и ее эквивалентах.
Таблица
Материал
Меламинцианурат, этилен-бис-стеарамид
Аминосилан
Найлоны, обработанные силаном тальки
Ароматические полиамиды, обработанные силаном тальки
Необработанный тальк
Полиэтилен
Микроармированный политетрафторэтилен
Фторполимеры
Политетрафторэтилен
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
13
Полярность
Положительная
Отрицательная
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
298 Кб
Теги
патент, by3783
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа