CZ303268B6

CZ303268B6 - Filtracní a/nebo sorpcní clen

Info

Publication number: CZ303268B6
Application number: CZ20110255A
Authority: CZ
Inventors: Jirsák@Oldrich; Sanetrník@Filip; Šaroch@Jan
Original assignee: Royal Natural Medicine, S.R.O.; Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-07-04
Also published as: WO2012149914A1; CZ2011255A3

Abstract

Filtracní a/nebo sorpcní clen obsahující uhlíkatý sorbent, který je rozptýlen v mezivlákenných prostorách objemné textilie vytvorené z intimní vlákenné smesi strížových základních vláken (1) a bikomponentních vláken (2), jimiž jsou strížová základní vlákna (1) objemné textilie propojena a udržována v urcené poloze, a bikomponentními vlákny (2) jsou cástecne fixovány i nekteré cástice uhlíkatého sorbentu, pricemž objemná textilie je uzavrena v obalu (4) obsahujícím vrstvu (42) nanovláken usporádanou mezi dvema vrstvami (41) ochranné textilie.

Description

Filtrační a/nebo sorpční člen

Oblast techniky

Vynález se týká filtračního a/nebo sorpčního členu obsahujícího uhlíkatý sorbent.

Dosavadní stav techniky ¹⁰

Uhlíkaté sorbenty se používají k likvidaci ropných havárií z vodní hladiny a používá se jak volně sypaný uhlíkatý sorbent na hladinu, tak uhlíkatý sorbent uložený v sorpčních rukávcích nebo sorpčních deskách vyrobených z geotextilií. Jemná struktura propůjčuje uhlíkatému sorbentu velký měrný povrch a s tím spojené adsorpční vlastnosti využívané v adsorpčních kolonách pro čiš15 tění plynů a kontaminovaných vod, v ochraně technologických jímek a vodních nádrží proti průniku olejů, pohonných hmot a jiných uhlovodíků, k ukotvení nebezpečných látek, k odstranění uhlovodíků ajejich derivátů a k dalším podobným účelům.

Nevýhodou je zejména obtížné zacházení s uhlíkatým sorbentem, neboť plněné pytle, rukávce ajiné útvary nemají rozměrovou stabilitu, protože jemně zrněný sorbent se chová jako kapalina. Kromě toho se uhlíkatý sorbent v důsledku mechanického působení rozpadá nájemné částečky, které nelze udržet běžným obalovým materiálem, aby jím neprostupovaly a trvale nezašpinily všechno ve svém okolí. Cílem vynálezu je snížit nebo odstranit nedostatky stavu techniky,

Podstata vynálezu

Tohoto cíle je dosaženo filtračním a/nebo sorpčním členem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že uhlíkatý sorbent je rozptýlen v mezivlákenných prostorách objemné textilie vytvoře30 né z intimní vlákenné směsi střížových základních vláken a bikomponentních vláken, jimiž jsou střížová základní vlákna objemné textilie propojena a udržována v určené poloze, a bikomponentními vlákny jsou částečně fixovány i některé částice uhlíkatého sorbentu, přičemž objemná textilie je uzavřena v obalu obsahujícím vrstvu nanovláken uspořádanou mezi dvěma vrstvami ochranné textilie. Obal obsahující nanovlákennou vrstvu zabraňuje průniku částic uhlíkatého sor35 bentu ven z obalu, takže nedochází ke špinění okolí filtračního a/nebo sorpčního členu při manipulaci, ale zároveň dovoluje přístup kapalné nebo plynné látky, která má být čištěna. Umístění uhlíkatého sorbentu do mezivlákenných prostorů objemné textilie ajejich alespoň Částečná fixace k bikomponentním vláknům takové textilie zajišťuje rovnoměrné rozmístění uhlíkatého sorbentu v textilii po celou dobu její životnosti a tedy také rovnoměrnou účinnost filtračního a/nebo sorpčního členu podle vynálezu.

Přitom je výhodné, je-li uhlíkatý sorbent tvořen uhlíkatým kompozitem, který je ve výhodném provedení tvořen syntetickými sazemi s měrným povrchem 20 až 1500 m²/g.

Množství uhlíkatého sorbentu a/nebo uhlíkatého kompozitu a/nebo syntetických sazí činí až 50 % objemových objemné textilie. Pri tomto objemu zůstávají zachovány vlastnosti objemné textilie ajsou dobře uplatnitelné i vlastnosti uhlíkatého sorbentu, uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí.

Objemná textilie filtračního a/nebo sorpčního členu podle vynálezu může být vytvořena aerodynamickým formováním ze směsi základních a bikomponentních vláken, nebo mykáním směsi základních a bikomponentních vláken s následným příčným kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením, nebo mykáním směsi základních a bikomponentních vláken s následným kolmým kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením.

- 1 - —

Ochranná textilie je s výhodou tvořena bi komponentním spun-bondem. To umožní dosažení vysokých mechanických vlastností obalu s nanovlákennou vrstvou a současně zjednodušuje možnosti spojení obalu pomocí tepla a tlaku.

Přehled obrázků na výkrese

Příklady provedení filtračního a/nebo sorpčního Členu podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na přiloženém výkrese, kde značí Obr. 1 řez filtračním a/nebo sorpčním členem s objemnou textilií vytvořenou kolmým kladením vlákenné pavučiny. Obr. 2 řez filtračním a/nebo sorpčním členem s objemnou textilií vytvořenou aerodynamickým formováním ze směsi základních a bikomponentních vláken a Obr. 3 pohled na základní vlákno a bikomponentní vlákno.

Příklady provedení vynálezu

Základním materiálem pro výrobu filtračního a/nebo sorpčního členu podle vynálezu je objemná textilie, tvořená střížovými základními vlákny i, například z polypropylenu, a bikomponentními vlákny 2, která mají jádro 2f z polypropylenu a plášť z polyetylénu 22. Teplota tavení polyetylenového pláště 22 bikomponentních vláken 2 je nižší (120 °C) než teplota tavení jádra 21 a teplota tavení základních vláken 1 z polypropylenu (165 °C). Poměr základních vláken I a bikomponentních vláken 2 ve směsi pro objemnou textilii se pohybuje od 80 : 20 do 50 : 50, ale teoreticky mohou být použita jen bikomponentní vlákna 2. Čím větší je obsah bikomponentních vláken 2 ve směsi, tím lepší je propojení vláken v objemné textilii. V objemné textilii mohou být užita i vlákna z jiných materiálů, je však třeba zachovat nižší teplotu tavení pláště 22 bikomponentních vláken 2, nežje teplota tavení jádra 2f bikomponentních vláken 2 a teplota tavení základních vláken L Střížová základní vlákna I a bikomponentní vlákna 2 jsou ve směsi nejprve důkladně promísena, obvykle v mykacím stroji, do velmi rovnoměrné, tzv. intimní směsi vláken. Následně je poloha vláken fixována natavením pláště 22 bikomponentních vláken a následného spojení bikomponentního vlákna 2 s okolními základními vlákny L Podíl vláken v celkovém objemu objemné textilie činí od l do 5 % objemových, v obvyklém provedení 2 až 3 % objemová, zbytek tvoří mezi vláken né prostory.

Uhlíkatý sorbent je podle vynálezu tvořen uhlíkatým kompozitem, což jsou částečky uhlíku agregované do podoby řetězců nebo klastrů, přičemž výhodným představitelem uhlíkatých kompozitů jsou symetrické saze 3.

Obecně nejdůležitější vlastností syntetických sazí je velikost jejich primárních částic a s ní související velikost povrchu. Primární částice mají kulovitý tvar ajejich velikost se pohybuje v 2 až 100 nm, přičemž platí, že čím menší jsou primární částice, tím větší je velikost jejich povrchu, která se pohybuje od 20 do 1500 m²/g. Další významnou charakteristikou sazí je jejich struktura a velikost agregátů. Rozměr a komplexnost struktury agregátů je dána počtem kulových primárních částic sazí, které se shlukují během výrobního procesu do rozvětvených řetězců s mnoha sekundárně vytvořenými prostory v agregátu.

Do mezivlákenných prostor objemné textilie se částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 dopravují některým ze známých způsobů, například zatřásáním uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 nasypaných na povrch objemné textilie, nebo částice do mezivlákenných prostorů zanášejí profukovacím aplikátorem, který jinak slouží k nanášení práškového termoplastického pojivá nebo se částice vnášejí do objemné textilie při její výrobě aerodynamickým formováním směsi základních vláken 1 a bikomponentních vláken 2, při kterém prochází horký vzduch objemnou textilií a natavují se pláště 22 bikomponentních vláken 2, přičemž se do tohoto vzduchu zavádí částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 horkým vzduchem, které jím jsou vnášeny do mezivlákenných prostor objemné textilie. Částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kom

C.7. 303268 B6 požitu nebo syntetických sazí 3 se do mezivlákenných prostorů objemné textilie vnášejí v množství do 50 % objemových. Není sice vyloučeno vnesení většího množství uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3, ale filtrační a/nebo sorpční člen se zvyšujícím se množstvím uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 ztrácí charakter textilie, zvyšuje se však zejména sorpční schopnost členu. V případě, že se objemná textilie nebo pavučina, která ji má vytvořit, při vnášení nebo po vnášení částic uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 zahřívá nad teplotu tavení pláště 22 bikomponentních vláken 2, dojde k fixaci alespoň některých z těchto Částic na bikomponentních vláknech 2. Ostatní částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických to sazí 3 jsou uloženy v mezivlákenných prostorách objemné textilie.

Objemná textilie obsahující částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 se následně rozřeže na díly požadované velikosti, které se ze všech stran překryjí obalem 4, který obsahuje vrstvu nanovláken 42 uspořádanou mezi dvěma ochrannými vrstvami

41 textilie, kteráje s výhodou tvořena bikomponentním spun-bondem a která zajišťuje mechanické vlastnosti obalu. Obal 4 je na okrajích výrobku spojen, například svařením nebo slepením. Nanovlákenná vrstva 42 uvnitř obalu zabraňuje průniku částic uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3 ven z obalu 4, takže nedochází ke špinění okolí filtračního a/nebo sorpčního členu při manipulaci s ním, a přitom je umožněn přístup čištěné plynné nebo kapalné látky do vnitřního prostoru obalu 4 ajejí průchod objemnou textilií obsahující částice uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí 3.

Objemná textilie filtračního a/nebo sorpčního členu může být kromě aerodynamického formování směsi základních a bikomponentních vláken, vytvořena také mykáním směsi základních a bikom25 ponentních vláken s následným příčným kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením, nebo mykáním směsi základních a bikomponentních vláken s následným kolmým kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením, jak je znázorněno na Obr. 1.

Průmyslová využitelnost

Filtrační a/nebo sorpční člen podle vynálezu lze využít například jako plošný filtr do klimatizačních jednotek, nebo jako filtrační prvek pro osobní ochranu, ať již v ochranných rouškách, maskách nebo respirátorech, dále jako sorpční element pro zachycování nebezpečných nebo nežádou35 cích látek z vody nebo vzduchu.

Claims

1. Filtrační a/nebo sorpční člen obsahující uhlíkatý sorbent, vyznačující se tím, že uhlíkatý sorbent je rozptýlen v mezivlákenných prostorách objemné textilie vytvořené z intimní

45 vlákenné směsi střížových základních vláken (1) a bikomponentních vláken (2), jimiž jsou střížová základní vlákna (1) objemné textilie propojena a udržována v určené poloze, a bikomponentními vlákny (2) jsou částečně fixovány i některé částice uhlíkatého sorbentu, přičemž objemná textilie je uzavřena v obalu (4) obsahujícím vrstvu (42) nanovláken uspořádanou mezi dvěma vrstvami (41) ochranné textilie.

2. Filtrační a/nebo sorpční člen podle nároku 1, vyznačující se tím, že uhlíkatý sorbent je tvořen uhlíkatým kompozitem.

3. Filtrační a/nebo sorpční člen podle nároku 2, vyznačující se tím, že uhlíkatý

55 kompozit je tvořen syntetickými sazemi a má měrný povrch 20 až 1500 m²/g.

-3CZ 303268 B6

4. Filtrační a/nebo sorpční člen podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že množství uhlíkatého sorbentu nebo uhlíkatého kompozitu nebo syntetických sazí je až 50 % objemových objemné textilie.

5. Filtrační a/nebo sorpční člen podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že objemná textilie je vytvořena aerodynamickým formováním směsi základních a bikomponentních vláken.

io

6. Filtrační a/nebo sorpční člen podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že objemná textilie je vytvořena mykáním směsi základních a bikomponentních vláken s následným příčným kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením.

7. Filtrační a/nebo sorpční člen podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se is tím , že objemná textilie je vytvořena mykáním směsi základních a bikomponentních vláken s následným kolmým kladením vlákenné pavučiny a teplovzdušným pojením.

8. Filtrační a/nebo sorpční člen podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že ochranná textilie (41) obalu (4) je tvořena bikomponentním spun-bondem,