CZ302873B6 - Zpusob výroby nanovláken zvláknováním polymerního roztoku v elektrostatickém poli a zarízení k provádení zpusobu - Google Patents

Abstract

Z nabité zvláknovací elektrody /1/ se elektrostatickými silami emitují nanovlákna /5/ z polymerního roztoku /3/ upraveného do zvláknovací vrstvy /4/, ze které jsou nanovlákna /5/ tažena elektrickými silami k válcové rotacní sberné elektrode /16/ s jiným potenciálem, kde se ukládají do vrstvy /20/. Sušení nanovláken /5/ se provádí mikrovlnným zárením s výhodou s délkou vlny 12,2 cm pri frekvenci 2,45 GHz, které zpusobí intenzivní odparování molekul vody z polymerního roztoku /3/ nanovláken /5/. Po odstranení molekul vody se nanovlákna /5/ takovými mikrovlnami dále neohrívají a volne jimi procházejí. Mikrovlnné zárice /14, 141/ jsou nasmerovány na vrstvu /20/ nanovláken /5/ a/nebo na proud nanovláken /5/emitující z nabité zvláknovací elektrody /1/ na rotacní sbernou elektrodu /16/. Suchá nanovlákna /5/ se z rotacní sberné elektrody /16/ odvádejí s výhodou pneumatickým odsáváním.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby nanovláken a jejich sušení při výrobě zvlákňováním polymemího roztoku v elektrostatickém poli. Nanovlákna vznikají na zvlákňovací elektrodě a elektrostatické síly je táhnou ke sběrné elektrodě, kde se ukládají do vrstvy nebo se před sběrnou elektrodou proudem vzduchu odklánějí a odvádějí. Z polymeru je potřebné odloučit vodu sušením k dosažení vyhovuj ících vlastností nanovláken, což se dosud provádí proudem suchého vzduchu, který se v některých případech ohřívá. Při nedostatečném usušení se nanovlákna navzájem slepují a není možné je od sebe oddělit. Sušící vzduch proudí podél prodyšné sběrné plochy, prodyšné sběrné elektrody a také oběma těmito prodyšnými plochami.

Dosavadní stav techniky

Výroba nanovláken se ve světě rozvíjí a také techniky zdokonaluje. Používá se technologie trys20 ková, u níž se polymemí roztok protlačuje vysokým tlakem speciálními tryskami, které jej rozprašují do elektrostatického pole, které proudící paprsky dále Štěpí, čímž vznikají nanovlákna, která se následně suší.

Další výrobní způsob je emise nanovláken z polymemí vrstvy na nabité zvlákňovací elektrodě v elektrostatickém poli, které je táhne ke sběrné elektrodě, před kterou bývá uspořádána sběrná plocha, na kterou se nanovlákna ukládají. Jejich sušení se provádí proudem suchého vzduchu, který se zpravidla ohřívá ke zvětšení sušícího výkonu.

Stávající způsob sušení omezuje technologii výroby nanovláken jednak nízkým výkonem a také ovlivněním jejich vlastností, zejména jejich slepováním, takže je znesnadněno jejich možné použití k četným výrobním technologiím.

Přehled obrázku na výkrese

Na obr. 1 je znázorněn způsob výroby nanovláken 5 v elektrostatickém poli, u něhož se nanovlákna 5 vytvářejí na otáčivé válcové nabité zvlákňovací elektrodě I z polymemího roztoku 3 a unášejí se elektrostatickým polem k povrchu rotační sběrné elektrody 16, kde vytvářejí vrstvu

20. Proti ní a/nebo proti emitovaným nanovláknům 5 je orientován mikrovlnný zářič 14, který nanovlákna 5 intenzivně suší.

Podstata vynálezu

Řešení podle vynálezu se suší nanovlákna mikrovlnným zářením. Mikrovlny intenzivně z nanovláken odpařují molekuly vody, přičemž po odstranění vody procházejí materiálem, aniž by jej dále ohřívaly. Usušením nanovláken se zabraňuje jejich přilepení na sběrnou elektrodu nebo sběrnou plochu i jejich slepování navzájem. Mikrovlnné sušení je energeticky méně náročné než u jiných způsobů, například tepelného. K tomuto účelu jsou výhodné mikrovlny o délce 12,2 cm s frekvencí 2,45 GHz. Předání tepelné energie nanovláknům je provedeno specifickým způsobem působením mikrovln na molekuly vody, což je rozkmitá a extrémně zahřeje. Tento proces je zároveň bezpečný tím, že po usušení nanovláken je mikrovlny dále neohřívají a volně jimi procházejí. Výhodná je i možnost usměrnění proudu mikrovln. Mikrovlnný ohřev je znám i z jiných technických aplikací. Při jejich vytváření je potřebné uplatnit tvůrčí přístup.

- 1 CZ 302873 B6

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je otáčivá válcová nabitá zvlákňovací elektroda I částečně ponořena do polymemího roztoku 3, který jejím otáčením ve směru šipky se vynáší a vytváří zvlákňovací vrstvu 4 polymerní ho roztoku 3, z něhož na horní části, proti válcovému povrchu rotační sběrné elektrody 16, se vytvářejí nanovlákna 5. Ta jsou pak elektrickými silami tažena k povrchu rotační sběrné elektrody J_6, kde vytvářejí vrstvu 51. Ta se otáčením rotační sběmé elektrody 16 ve směru 21 přemisťuje proti mikrovlnnému zářiči 14, jehož vlnami j_5 se intenzivně suší nanovlákna 5. Vrstva 20 nanovláken 5 je dále na prodyšném povrchu rotační sběmé elektrody 16 sušena prouděním teplého vzduchu ve směru 24 do vnitřního prostoru válce, odkud je odsáván vzduch potrubím 26 napojeným na trvalý zdroj podtlaku. Usušená vrstva 52 nanovláken 5 postupuje ve směru 23 a je následně nasávána do potrubí 27, kterým se dopravuje k následnému zpracování, s výhodou přidružením k textilním vláknům nebo k vláknům při výrobě filtrů do cigaret. Je účelné působit mikrovlnami J_5 a proudem vzduchu ve směru 2 ze vstupního mikrovlnného zářiče 141 na nanovlákna 5 i při jejich emise ze zvlákňovací elektrody I na rotační sběrnou elektrodu 16 k zamezení nebo snížení jejich lepivosti, přičemž je dosahováno výrazného zvýšení výkonu zařízení.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby nanovláken zvlákňováním polymemího roztoku /3/ v elektrostatickém poli při rozdílu potenciálů mezi otáčivou válcovou nabitou zvlákňovací elektrodou /1/ pokrytou vrstvou polymemího roztoku /3/ a rotační sběrnou elektrodou /16/, ke které z nabité zvlákňovací elektrody /1/ emitují elektrickými silami nanovlákna /5/ a ukládají se do vrstvy /20/, přičemž se suší, vyznačující se tím, žekodstranění nebo snížení obsahu vody vpolymemím roztoku /3/ nanovláken /5/ se nanovlákna /5/ nebo jejich vrstva /20/ vzniklá jejich sdružením na rotační sběmé elektrodě /16/ ozařují mikrovlnami /15/ alespoň jednoho mikrovlnného zářiče /14, 141/ s délkou vlny s výhodou 12,2 cm při frekvenci 2,45 GHz, při nichž se v polymemím roztoku /3/ vybudí vlastní tepelné molekuly relaxací ve ztrátovém dielektriku.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna /5/ ozařují alespoň jedním vstupním mikrovlnným zářičem /141/ mikrovlnami /15/ při emisi nanovláken /5/ z nabité zvlákňovací elektrody /1/ na rotační sběrnou elektrodu /16/.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se mikrovlnami/15/ozařuje povrch rotační sběmé elektrody /16/ alespoň dvěma mikrovlnnými zářiči /14, 141/.

4. Zařízení k výrobě nanovláken /5/ elektrostatickým zvlákňováním polymemích roztoků /3/ obsahující otáčivou válcovou nabitou zvlákňovací elektrodu /1/ částečně ponořenou v polymerním roztoku /3/ a proti ní v emisní vzdálenosti rotační sběrnou elektrodu /16/ ke sdružení nanovláken /5/ do vrstvy /20/ a sušící zařízení nanovláken /5/, vyznačující se tím, že ke sběmé elektrodě /16/ nanovláken /5/ a/nebo knanovláknům /5/ při jejich emisi ze zvlákňovací elektrody /1/ na sběrnou elektrodu /16/je orientován alespoň jeden mikrovlnný zářič /14, 141/ se zářením s délkou vlny 12,2 cm při frekvenci 2,45 GHz.