Модификация ВЧЕ-плазмой пониженного давления составных компонентов каркаса трубчатого фильтра

В. В. Парошин, И. Ш. Абдуллин

МОДИФИКАЦИЯ ВЧЕ-ПЛАЗМОЙ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

СОСТАВНЫХ КОМПОНЕНТОВ КАРКАСА ТРУБЧАТОГО ФИЛЬТРА

Ключевые слова: высокочастотная плазма, трубчатый фильтр, стекловолокно, лавсановая бумага, электроизоляционная лента, дренажный каркас, ультрафильтр.

Исследовано воздействие ВЧЕ-плазмы на компоненты каркаса трубчатого фильтра. Объект исследования - компоненты каркаса трубчатого фильтра, а именно: стекловолокно, электроизоляционная лента и лавсановая бумага.

Keywords: high-frequency plasma, the tubular filter, fiber glass, lavsan paper, dielectric tape,

drainage skeleton, ultrafilter.

Нigh-frequency capacitor plasma influence on components of a skeleton of the tubular filter is investigated. Object of research - components of a skeleton of the tubular filter, namely: fiber glass, dielectric tape and lavsan paper.

При конструировании мембранных аппаратов для разделения жидких сред необходимо обеспечить механическую прочность и герметичность.

Трубчатый мембранный элемент состоит из мембраны и внутреннего дренажного каркаса. Дренажный каркас изготавливают из трубки, являющейся опорой для мембранного элемента и обеспечивающий отвод пермиата.

Трубчатый ультрафильтр БТУ-0,5/2 состоит из дренажного каркаса с фторопластовой или ацетатцеллюлозной мембраной внутри.

Они имеют следующие преимущества:

- малую материалоёмкость из-за отсутствия корпуса

- низкое гидравлическое сопротивление потоку пермиата в связи с небольшой длиной дренажного каркаса

- возможна механическая очистка мембранных элементов, удобство установки трубчатых мембранных элементов в аппараты.

Однако существуют определенные недостатки дренажного каркаса:

-усадка

- повышенная точность изготовления и механической обработки внутренней поверхности

- низкая механическая прочность

Целью работы является создание каркаса трубчатого ультрафильтра БТУ 0,5/2 на базе стеклотканых материалов и полимерного адгезива обладающих улучшенными физико-механическими свойствами за счет обработки плазмой ВЧЕ- разряда пониженного давления.

В работе для решения поставленных задач используются современные методики. В качестве объектов исследования были выбраны: стекловолокно (ГОСТ 6943-94), электроизоляционная лента (ГОСТ 5937-81), лавсановая бумага (ТУ-13-04-640-82).

Дренажный каркас рассматривался как композиционный материал, состоящий из адгезиваклеевой составляющей и субстрата-стекловолокно, электропроводящая лента, лавсановая бумага (рис.1).

) 1- Лавсановая бумага

2-Тканая лента

3- Волокно

2 4-Тканая лента

5- Клеевая основа

Рис. 1 - Дренажный каркас

Обработка компонентов дренажного каркаса проводилась в высокочастотном емкостном разряде на экспериментальной установке [1].

Экспериментальные образцы помещали в вакуумном блоке установки. Установление конкретных закономерностей изменения характеристик, свойств материалов от режимов ВЧ-плазменной обработки производилась от входных параметров установки: расхода плазмообразующего газа, давления, времени обработки и мощности разряда.

Для установления закономерностей изменения физико-механических характеристик испытуемых образцов применялась разрывная машина РМ-50. Изучались изменения следующих характеристик механических свойств испытуемых материалов:

-относительный предел прочности при растяжении

- относительная разрывная нагрузка.

На рис 2. Приведены данные о влиянии времени воздействия плазмы на относительную разрывную нагрузку волокна. Максимальное её значение достигается при времени обработки t=7 мин. и напряжении U=4 кВ.

Рис. 2 - Влияние времени обработки плазмы на относительную разрывную нагрузку волокна

При времени обработки 1=4 мин. максимальный относительный предел прочности лавсановой бумаги достигается при напряжении 4 кВ (рис.3).

Рис. 3 - Влияние времени обработки плазмы на относительный придел прочности при растяжении лавсановой бумаги

При обработки лавсановой бумаги ВЧЕ-плазмы пониженного давления (рис. 4) происходит увеличение на 30% относительного удлинения при растяжении, а от 2 до 4 мин. и дальнейшей обработки происходит снижение этого показателя. Экспериментально установлено, что при обработке лавсановой бумаги в плазме ВЧЕ-разряда в атмосфере аргона в режиме Р=26,6 Па, 0=0,04 г/сек, 1=0,05 А при 1=4 мин. относительный предел прочности увеличился на 30%. Относительная разрывная нагрузка волокна увеличилась на 22%.

Рис. 4 - Влияние времени обработки плазмы на относительное удлинение при растяжении лавсановой бумаги

Литература

1.Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения./И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. - Казань: Изд -во Казан. гос. Ун-та, 2000. -348 с.

© В. В. Парошин - студ. КГТУ, dulchi_vlad@mail.ru; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф. зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ.