Спосіб одержання об’ємно-лабіринтного фільтруючого елементу з фторопласту-4

Предлагаемое изобретение относится к способам получения фильтрующи х элементов, применяемых, в частности, для очистки смазочных масел, топливного и технологического газа в газовой промышленности, изготовленных из фторопласта-4 (политетрафторэтилена). Известен способ изготовления изделия, например, объемно-лабиринтного фильтрующего элемента из фторопласта-4, включающий операции загрузки исходного измельченного сырья фторопласта - в форму, нагрева его вместе с формой, спекания и последующего охлаждения до комнатной температуры (Патент Великобритания №1567055 НКИ В 05 А, МКИ2 В 29 D 27/08,1980), Недостаток способа состоит в том, что изготовленный по описанной технологии фильтрующий элемент имеет различную пропускную способность в различных локальных объемах изделия, что снижает качество фильтрующего элемента. Это обусловлено тем, что сырье, подготовленное к нагреву имеет различную плотность по высоте и по диаметру формы, поскольку в форме при загрузке сырье сохраняет закладочную плотность. В случае подпрессовки сырье также не имеет однородной исходной структуры - у стенок формы и в центре плотность различна. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения объемно-лабиринтного фильтрующего элемента из фторопласта-4, включающий загрузку в форму сырья - измельченного фторопласта - при ее вибрации и спекание последнего, которое осуществляют, нагревая форму с сырьем до температуры 370 -390°С, выдержку при этой температуре до перехода всего объема сырья в аморфное состояние и последующее охлаждение до комнатной температуры (авт.св. СССР Ьк 1398275, МКИ 4 В 29 С 67/04, 1985). Описанный способ позволяет получать более качественные фильтрующие элементы, чем при использовании решения, описанного выше, за счет введения вибрации при загрузке сырья, что способствуе т увеличению его исходной плотности. Однако и описанное решение не лишено недостатков. Так, используемый в качестве сырья для получения объемно-лабиринтного фильтрующего элемента фторопласт-4 обладает низкой теплопроводностью, что приводит к появлению в материале значительных механических напряжений как на стадии его нагрева при спекании, так и на стадии охлаждения уже спеченного сырья. На этапе нагрева при спекании сырья механические напряжения способствуют процессу спекания. Высокий уровень механических напряжений опасен именно на этапе охлаждения формы с фторопластом, поскольку образующиеся при этом дефекты (трещины) сказываются на прочности готового изделия, которая выражается в снижении величины перепада давления на фильтре, не вызывающего разрушения фильтро-элемента, на его удельной пропускной способности, то есть на качестве изделия, (В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого способа получения объемно-лабиринтного фильтрующего элемента из фторопласта-4, который позволил бы повысить качество изделий за счет снижения количества трещин путем уменьшения влияния на него механических напряжений, возникающих на стадии его охлаждения. Предлагаемый способ, как и известный способ получения объемно-лабиринтного фильтрующего элемента из фторопласта-4, включает загрузку в форму сырья - измельненного фторопласта при ее вибрации и спекании последнего, которое осуществляют, нагревая форму до температуры 370-~390°С, выдержку при этой температуре до переходи всего объема сырья в аморфной состояние и последующее о хлаждение до комнатной; температуры, а согласна изобретение охлаждение осуществляют в две этапа, на первом производят охлаждение формы с сырьем до температуры 240-250°С в течение 1,5-2,5 ч, а на втором извлекают изделие из формы и охлаждают изделие до комнатной температуры на спокойном воздухе. Авторами экспериментально установлено, что максимальный уровень термических напряжений возникает в уже спеченном материале при его охлаждении от 370~390°С до 240250°С, из-за большой (порядка 7%) усадки, что при охлаждении на пуансоне форме приводит к появлению в изделии разрывов и трещин. При охлаждении формы менее, чем в течение 1,5 ч в материале образуется чрезвычайно большое количество дефектов типа трещин, которые приводят к существенному снижению величины перепада давления на изготовленном фильтре, и не вызывающем его разрушения. При охлаждении в течение более 2,5 ч из-за разности в значениях термических коэффициентов линейного расширения у материалов формы и сырья - фторопласта-4 - в изделии при охлаждении образуются дефекты а виде трещин в разрывов. Следовательно, оптимальными режимами для первого этапа являются охлаждение до 240250°С в течение 1,5 - 2,5 ч. Извлечение изделия (фильтроэлемента) из формы после его охлаждения до температуры 240...250°С позволяет исключить воздействие на него усилий, возникающих из-за различия скоростей охлаждения формы и изделия, а также повысить производительность процесса. Пример; Отходы марки Ф-4 ЭО, применяемой в кабельной промышленности, толщиной 20 мкм измельчают на роторной установке с отверстиями сит 4,0 мм. Измельченные отходы пластинчатого строения с габаритными размерами частиц 4 мм толщиной 20 мкм загружали в формы до плотности 1,75 г/см 3. Процесс загрузки формы совмещали с приложением к ней вибрационной нагрузки. Вибрационное нагружение осуществляли на промышленном вибростенде ВС-15Н. При этом частоту ступенчато задавали от 15,5 Гц до 50 Гц, а амплитуду - от 1,74 мм до 2,0 мм. Вибрационная нагрузка обеспечивает загрузку всей дозированной навески сырья в форму без предварительного прессования в заготовки на гидравлическом прессе. Параметры вибрационного нагружения (амплитуда и частота) варьировались в указанных диапазонах, однако ощутимого изменения плотности сырья в форме зарегистрировано не было. Формы закрывали крышками, скрепляли стяжным болтом и подвергали термообработке. Для каждой формы термообработку вели по индивидуально задаваемому режиму. Режимы термообработки сведены в таблицу. Изготовленные фильтрующие элементы испытывали на удельную пропускную способность, тонкость отсева и прочность по методикам, описанным в приложениях к ГОСТ 14146-79. Результаты испытаний сведены в таблицу. Оптимальный режим охлаждения включает два этапа, причем охлаждение на первом этапе осуществляют в течение 1,5-2 !> до 240-250°С, а второй этап охлаждения изделия до комнатной температуры осуществяют вне формы на спокойном воздухе. Предлагаемый способ позволяет получить фильтроэлемент, однородность структуры которого выше, чему фильтроэлемента. приготовленного по способу-прототипу.