191615. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szemcsés anyaghalmazok összetevőnkénti szétválogatására
1 191 615 2 A találmány tárgya fajtázási eljárás szemcsés anyaghalmazok összetevőnként! szétválogatására koronakisülés alkalmazásával, amelynél a szétválasztáshoz az anyaghalmaz eltérő cgycdeinck — váltakozó polnritású, zérus középértékű, nagyfeszültségű impulzussorozattal gerjesztett elektromos erőtérben mutatott — eltérő elektromos viselkedését hasznosítjuk. A nagyfeszültségű szétválasztás elterjedten használt eljárás. Az irodalomban ezt elektrosztatikus szétválasztás néven is emlegetik. Az eltérő anyagi minőségű egyedekből álló szemcsés anyaghalmazok összetevőnként! szétválasztása a technika állása szerint kétféle tulajdonságon alapul: a) az elektromos vezetőképesség különböző volta, b) eltérő morfológiai (alaki) sajátságok. A technika állása szerinti nagyfeszültségű szétválasztási eljárások közös vonása az, hogy a haladó, illetve forgó mozgást végző, földpotenciálon levő, legtöbb esetben szigetelő bevonattal ellátott, elektromosan vezető szalagra, illetve hengerre juttatott anyag először egy időben nem változó polaritást! (a gyakorlati esetek többségében negatív potenciálú), koronakisülést előállító elektród alatt halad át, ahol elektromosan feltöltődik és a szalagra, illetve hengerre (továbbiakban hordozó felületre) tapad a részecskék elektromos töltése és a földelt elektród influált (tükör-) töltései között működő vonzóerő következtében. Az állandó polaritású, koronakisülést előállító elektród táplálására többféle megoldást használnak. Többnyire a hálózati 59, illetve 60 Hz-es váltakozó feszültségből egy- vagy kétutas egyenirányító berendezéssel nyert szűrt vagy szüretien egyenfeszültségű a táplálás, de a táplálást végzik más ismert megoldásnál állandó polaritású impulzusokkal is, amelyek frekvenciája, amplitúdója és impulzusszélessége, valamint alakja változtatható. Az előző felsorolás szerinti a) esetben az anyaghalmaz eltérő egyedei - kikerülve a koronakisülést végző elektród elektromos teréből — eltérő módon viselkednek. A nagyobb elektromos vezctőképcsségű részecskék gyorsabban adják át a korona-feltöltődés során nyert töltésüket a hordozó felületnek, így a saját és a földelt elektród influált (tükör-) töltései közötti vonzóerő is gyorsabban csökken. A nagyobb elektromos vezetőképességű részecskék tehát a súlyerő és a centrifugális erő együttes hatására előbb hagyják el a hordozó felületet, mint a rosszabb vezetőképességűek. Ezen alapuló eljárásokat ismertetnek pl. az US 2,072,501; US 2,314,940; US 3,308,948; US 4,116,822 lajstromszámú szabadalmi leírások. A vezetőképességi alapon történő szétválasztás felbontóképességének fokozására ismeretes kétféle eljárás. Az egyik eljárásnál a korona-feltöltődést és hordozófelületre tapasztást végző elektród alól az anyag egy, az előbbitől térben elkülönülő váltakozóáramű koronakisülést előállító elektród alá kerül, ahol időben az elektród táplálási frekvenciájával megegyező ütemben váltakozva pozitív és negatív polaritású tértöltés hullámok érik. A korábban feltöltött részecskék — az elektromos erők természete miatt — csak a saját korona töltésükkel ellentétes előjelű tértöltés hullámokból vesznek fel töltést, így az eredő töltésük, amely a hordozó felületre tapadásukat okozza, lecsökken. A csökkenés mértéke annál nagyobb, minél nagyobb a részecske dielektromos permittivitása. Tekintettel arra, hogy a fémes anyagú részecskék permittivitása nagyobb, mint a szigetelő anyagoké, így a kezelés során a fémes részecskék hordozó felületről előbb válnak le, mint a szigetelő anyagnál. Egy ilyen megoldást ismertet az US 3,970,546 Isz. szabadalmi leírás. A későbbiek miatt fontos megjegyeznünk, hogy a részecskéket a váltakozóáramű koronakisülést végző elektród terében, jnyagi minőségtől függetlenül, olyan erőhatás fogja érni, amelynek időátlaga fokozza a részecskék hordozö-fclülctrc tapadásának mértékét. A másik eljárást lebegésre hajlamos, porszerű (kb. <t> 0,075 mm átmérőjű) szemcsékből álló anyaghalmazok elválasztására dolgozták ki. Ezeknél a keverékeknél a részecskék kis mérete miatt az elektromos természetű erők nagyobbak a tehetetlenségi erőknél, így a hordozó felületről leválás után a részecskék bejuthatnak a korona-elektród szórt elektromos terébe és annak hatása alatt végzik mozgásukat, rontva ezzel a szétválasztás felbontóképességét. A jelenséget az elektromos térerősség időbeli középértékének csökkentésével lehet kiküszöbölni. A térerősség középértékének (változatlan koronafeltöltődés melletti) csökkentése az elektródoknak impulzus-feszültséggel történő táplálásával érhető el. A középérték nagysága az impulzus alakjával és kitöltési tényezőjével változtatható. Egy ilyen eljárást ismertet az NSZK 12 74 522 Isz. közzétételi irat: a korona-feltöltődést végző elektródákat egyenirányítóid impulzus-feszültséggel táplálják. A korábbi felsorolás szerinti b) esetben a feltöltött szemcsés anyaghalmaz összetevői eltérő alakúak (többnyire az egyik lapult és hosszúkás, a másik gömb formájú) és emiatt — részben a feltöltődés mértékétől és részben a hordozó felülettel történő érintkezési geometria eltérő jellegéből következően — más erőkkel tapadnak a hordozó felületre. A lapult hosszúkás részecskék nagyobb erővel tapadnak a hordozó felületre és a feltöltést követő saját elektromos vezetőképességük miatti töltéscsökkenés csak hosszabb idő múlva vezet a tapasztó-erő olyan mértékű csökkenéséhez, hogy a súlyerő és a centrifugális erő együttes hatására a részecskék leváljanak. A gömb alakú részecskék a saját elektromos vezetőképességük miatti töltés-vesztésük folytán hamarabb válnak le a hordozó felületről, mint a lapultak. A lapult részecskék jobb tapadásának két fő fizikai oka van. Egyrészről a lapult részecskéknek az elektromos térre transzverzális felülete nagyobb, mint a gömb formájúaké, így jobban feltöltődnek, mivel a koronafeltöltődés során nyert töltés arányos ezzel a felülettel. Másrészről a lapult jelleg miatt a részecske töltései közelebb vannak a földelt elektródában influált töltésekhez, így az elektromos természetű tapasztó erő is nagyobb lesz. 5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 60 65 2
