專利名稱：預濾器材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種塑料模制體及其生產方法、和其以床形式用作預濾器材料。
預濾器通常用于從溶液中過濾粗紋理顆粒如污垢顆粒，然后通過下游精制過濾器進一步純化溶液。預濾器的使用是必需的，以避免精制過濾器被粗顆粒堵塞，并防止由此導致的過濾能力的削弱。
沙、碎石、火山巖和陶瓷管經常被用作預過濾材料。所述材料的過濾特征通過使用它們作為床而產生。但是，沙、碎石和火山巖的使用經常是不利的，這是由于這些材料相對于自身重量僅顯示出較小的過濾效率。而且，由于組成床的顆粒相對很小，清潔沙和碎石很困難。此外，陶瓷管也有缺點，那就是在過濾過程中陶瓷顆粒從管中溶解，這導致不期望的濾液雜質。
此外，已知用棉絨作為預濾器材料，以從溶液中過濾粗雜質。但是，棉絨的缺點是相對容易被堵塞，并且清潔困難。
因此，本發明的目的在于提供容易清潔的低重量預濾器材料，其壓力損失較小，且在過濾過程中即使以較小的床高度也能顯示很高的效率。
通過塑料模制體實現了該目的，該塑料模制體包括密度為0.6至1.2g/cm3的不規則燒結的粒狀塑料顆粒，其堆密度為150至250g/l。這類塑料模制體可以床形式用作有利的預濾器。
為了制備以床形式用作預濾器材料的本發明塑料模制體，塑料以粗顆粒形式不規則地裝入燒結模中，并在其中加熱到一定溫度，該溫度很高以致于塑料顆粒開始在表面熔化但未完全熔透。因此，塑料顆粒在接觸表面被燒結，冷卻后得到穩定的燒結物，即本發明所述的塑料模制體。
以粗顆粒形式使用的塑料可以是密度為0.6至1.2g/cm3、優選0.8至1.0g/cm3的任意市售塑料，其可以顆粒形式得到。聚乙烯和聚丙烯優選地被使用。也可以使用不同塑料的混合物，但是要考慮到如下方面顆粒表面應該有相似的起始熔點溫度。
關于起始熔點溫度，粒狀顆粒的維卡(Vicat)軟化溫度優選在60至100℃之間，特別優選為70至90℃。具有上述所指維卡軟化溫度范圍的塑料經常有80至220℃之間的起始熔點溫度，該起始熔點溫度特別適合本發明塑料模制體的制備。
塑料粒狀顆粒可以具有任意形狀，優選為小片狀、圓柱狀、球狀或透鏡形狀，特別優選小片狀或透鏡形狀。優選地，粒狀顆粒的平均尺寸范圍為2mm至10mm，特別優選4mm至7mm。對于球狀或透鏡狀粒狀顆粒，“平均尺寸”是指直徑。小片狀粒狀顆粒可以是圓的、卵形的、橢圓體的、或不規則的。小片狀粒狀顆粒的“平均尺寸”是指最大直徑。小片的厚度優選為0.05至2.5mm。還可行的是，使用不同顆粒形式的混合物來達到在所得塑料模制體中盡可能高的不規則度。不規則度是很重要的，尤其在使用塑料模制體作為預濾器材料時，因為不規則度在液體經過時產生了轉折點。轉折點越多，過濾作用就越大。
作為床的本發明塑料模制體還具有150至250g/l、優選150至200g/l的堆密度。堆密度是粒狀顆粒被燒結的不規則性的量度。粒狀顆粒在塑料模制體中越不規則，且粒狀顆粒的熔化接觸表面越小，堆密度就越小。此外，堆密度依賴于所用粒狀顆粒的尺寸，也就是所用粒狀顆粒越小，用該粒狀顆粒制得的模制體的堆密度就越高。
本發明的塑料模制體可以具有任意尺寸和形狀。優選地，它具有小片形狀，小片的表面是圓的。小片的直徑范圍優選為1至10cm，特別優選2至6cm。小片的厚度范圍優選為0.5至2cm。
本發明的塑料模制體的比表面積范圍優選為15至80cm2/g、特別優選20至40cm2/g。表面尺寸可以通過所用粒狀顆粒的尺寸來調節，粒狀顆粒越小，得到的塑料模制體表面越大。而且，表面受到燒結程度的影響，粒狀顆粒間的燒結接觸表面越小，得到的本發明塑料模制體的表面就越大。
本發明的塑料模制體自身可以是多孔的或非多孔的，也就是在單獨粒狀顆粒間可以有自由空間，也可以沒有。
下面將更具體地描述本發明塑料模制體的制造方法。
該方法包括如下步驟(a)將至少兩層塑料粒狀顆粒裝入到模中，(b)在燒結爐中均勻加熱該塑料粒狀顆粒到一定溫度，在此溫度下塑料粒狀顆粒只在表面開始熔化，但沒有完全熔透，(c)冷卻至室溫，和(d)使塑料模制體脫模。
在步驟(a)中，塑料粒狀顆粒被裝入模中，建議裝入量為至少兩層聚合物顆粒。如果燒結模中的粒狀顆粒盡可能不規則并且接觸表面盡可能小，這是有利的。為了達到這個目的，粒狀顆粒通過縫式噴嘴裝入模中，由此得到隨機的不規則的床。燒結模具有任意尺寸和形狀，可以根據希望得到的塑料模制體的尺寸和形狀進行選擇。
步驟(b)中描述的加熱在燒結爐中進行，由此對塑料顆粒從所有側面進行均勻加熱。為了使表面熔化，塑料顆粒加熱的溫度取決于所選的塑料。聚乙烯和聚丙烯的溫度通常在80至220℃之間。當組成塑料粒狀顆粒的塑性材料呈現玻璃狀外觀時，就達到起始熔點溫度。加熱時間優選為5至60分鐘，特別優選為15至20分鐘。
步驟(c)中，表面熔化的塑料粒狀顆粒被冷卻到室溫。優選地，冷卻進行得很快，即通過淬火進行，例如利用冷空氣吹風的方式。然后，在步驟(d)中使冷卻的塑料模制體脫模。
本發明的塑料模制體特別適合用作預濾器材料。為了達到這個目的，它以松散床的形式使用。由于本發明的單獨塑料模制體的不規則結構，當液體通過時產生旋渦，該旋渦也稱為轉折點。這些轉折點產生過濾作用，當液體流過床時，液體中待過濾的顆粒停留在塑料模制體上。為了達到極好的過濾作用，由于多個轉折點，較低的床高就已經足夠了。可用作預濾器材料的本發明塑料模制體的床有如下優點當液體通過時顯示較小的壓力損失，具有較小的重量，化學穩定，并目易清潔。
實施例5.5g高密度聚乙烯粒狀顆粒(HostalenGM 6255，由Elenac生產)被裝入直徑為55mm的圓形燒結模中。所用聚乙烯的密度(23℃，ISO1183)為0.951g/cm3，維卡軟化點B/SO(ISO 306)為84℃。
裝有粒狀顆粒的模在燒結爐中加熱20分鐘，達到210℃的溫度。在此溫度處理中，粒狀顆粒開始在表面熔化，從而在它們的接觸表面相互熔化。然后，將模從爐中取出，通過吹入冷空氣來對模制體進行淬火。由此得到的塑料模制體的比表面積為20至40cm2/g，床形式的堆密度為160至180g/l。
堆密度的測定根據DIN-ISO 60測定堆密度。
比表面積的測定本發明的塑料模制體的比表面積利用卡尺測量來測定。因此假設用作塑料模制體的塑料顆粒不會在其表面顯示微孔性，這也被Krypton氣體吸附法經實驗證實。
當測定比表面積時，用卡尺測量形成塑料模制體的10個塑性體的粒狀顆粒。粒狀顆粒在接觸表面互相熔化并且接觸表面不會對表面有貢獻，因此接觸表面的比例被扣除。因此，所測定的表面和1g塑料模制體有關，重量用稱重法測定。
權利要求
1.包括不規則燒結的塑料粒狀顆粒的塑料模制體，該粒狀顆粒的密度為0.6至1.2g/cm3，該模制體的堆密度(DIN-ISO 60)為150至250g/l。
2.如權利要求1所述的塑料模制體，其中堆密度的范圍為150至200g/l。
3.如權利要求1或2所述的塑料模制體，其中塑料粒狀顆粒為聚乙烯或聚丙烯。
4.如權利要求1至3中的一項或多項所述的塑料模制體，其中塑料粒狀顆粒為透鏡狀。
5.一種制造如權利要求1至4中的一項或多項所述的塑料模制體的方法，該方法包括如下步驟(a)將至少兩層塑料粒狀顆粒裝入到模中，(b)加熱該塑料粒狀顆粒到一定溫度，在此溫度下塑料粒狀顆粒只在表面開始熔化，但沒有完全熔透，(c)冷卻至室溫，和(d)使燒結的塑料模制體脫模。
6.如權利要求4所述的方法，其中在步驟(d)中的冷卻是淬火。
7.如權利要求1至4中的一項或多項所述的塑料模制體的用途，其以床形式用作預濾器材料。
8.如權利要求1至4中的一項或多項所述的塑料模制體的床。
全文摘要
本發明涉及包括不規則燒結的粒狀塑料粒狀顆粒的塑料模制體，該粒狀顆粒的密度為0.6至1.2g/cm
文檔編號B29C67/04GK1705554SQ200380101666
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月14日 優先權日2002年10月16日
發明者安東尼奧·詹格拉索 申請人:弗萊德爾水系公司