CS256492B1 - Způsob výroby elektretových vláken ze štěpitelné folie - Google Patents

Abstract

V popsaném známém způpobu se uděluje elektrický náboj nahřáté folie, která se pak ochladí a rozvlákní. Zařízení pro koronový náboj je napojeno,na zdroj stejnosměrného napětí a protipólem je vyhřívaná deska. Nevýhodpu je působení elektrostatického pole na folii ohřátou na teplotu vyhřívané desky, takže folie opouští pásmo elektrostatického pole v horkém stavu a tím ztrácí část náboje. V příkladu navrceného způsobu prochází polypropylenová folie dloužícím pásmem sestávajícím ze tři bloků, z nichž každý obsahuje dvojici ohřívacích desejc a skupinu chlazených dloužících válců. Folie při vstupu na první chlazený válec třetího bloku má teplotu 118 °C, která během opásání válce klesne na 63 °C. Proti části povrchu tohoto válce je umístěna nabíjecí hlava, jež vytváří pulzující elektrostatické pole působící na folii ve chvíli maximálního gradientu jejího chladnutí, avšak j^eště na hranici její plastifikace. Napětí koronových drátů Je střídavé, superponované na stejnoměrné napětí -4,9 kV. Velikost superpozice je 1,3 kV střídavého napětí o kmitočtu 50 Hz. Tím, že folie chladne v elektrostickém poli, dojde k vytvoření termoelektrej tu s remanentním nábojem nejméně 28 nC/cm Kmitočet střídavého napětí může být 50,Hz až 50 kHz a stejnosměrné napětí může být 4 až 10 kV. Nabitá folie se štěpí a pak předává k dalšímu zpracování, například se řeže na vlákna nebo/a se vytváří vlákenná vrstva. Elektretová vlákna jsou vhodná na výrobu vzduchových filtrů.

Description

Vynález se týká způsobu výroby elektretových vláken ze štěpitelné folie z vysokomolekulární nepolární polymerní látky, jako je polypropylen nebo polyester,, při němž se fólie vede vyhřívacím a dloužícím pásmem, působí se na ni elektrostatickým polem, rozvlákňuje se a v rozvlákněném stavu se předává k dalšímu zpracování, například k řezání na střížová vlákna nebo/a k vytváření vlákenné vrstvy. Élektretová vlákna jsou zejména vhodná k použití při výrobě vzduchových filtrům

Z patentového spisu USA δ. 2,740 184 je známa výroba eléktrefového, to je elektricky nabitého syntetického materiálu ve formě nekonečných nití nebo plošných textilií. Materiál se nejprve vede mezi dvěma topnými tělesy, kde se zahřeje, aby poněkud změkl·, nato prochází mezi dvěma elektrodami nabitými stejnosměrným proudem o napětí alespoň 4000 V, přičemž je ve vzniklém elektrostatickém poli chlazen ventilátorem. Ochlazením se zafixuje elektrický náboj v syntetickém materiálu. Zahřívání a nabíjení materiálu lze provádět současně, jsou-li topná tělesa vložena do pouzder vytvářejících póly nabíjecího zařízení. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v obtížnosti dodat dostatečně trvalý náboj vlákennénru materiálu, protože vysoké napětí na elektrodách vyvolává průraz napětí skrze póry textilního materiálu.

Z patentového spisu USA č. 4»178 157 je známý způsob výroby elektretových vláken ze štěpitelné fólie, které se v nahřát ém stavu udělí elektrický náboj a nabitá fólie se po ochlazení rozvlákní. Dráty zařízení pro koronový výboj jsou napojené na zdroj stejnosměrného napětí o -10 kV a protipólem je vyhřívaná obloukovitá deska. Nabíjením fólie před jejím štěpením se odstranila nevýhoda prvně popsaného známého způsobu, protože fólie je bez pórů, takže nehrozí průraz napětí, ale způsob je přesto nevýhodný. Elektrostatické pole, vytvářené poměrně vysokým napětím, působí na fólii, která má teplotu vyhřívané desky, takže ve fólii zůstává nízký náboj. Počáteční rychlost postupu fólie je kolem 15m/min., což je poměrně málo. Jé nevýhodné, opouští-li horká fólie pásmo působení elektrostatického pole, protože ztrácí část náboje.

Výše popsané nevýhody odstraňuje způsob výroby elektretových vláken ze štěpitelné fólie z vysokomolekulární nepolární polymerní látky, jako je polypropylen nebo polyester, při němž se fólie vede vyhřívacím a dloužícím pásmem, působí se na ni

256 492

- 2 elektrostatickým polem, rozvlákňuje se a v rozvlákněném stavu se předává k dalšímu zpracování, například k řezání na střížo* vá vlákna nebo/a k vytváření vlákenné vrstvy, a jeho podstata spočívá podle vynálezu v tom, že se na folii působí elektrostatickým polem, vytvářeným střídavým napětím s kmitočtem 50 Hz až 50 kHz superponovaným na stejnosměrné napětí 4 kV až 10 kV, ve chvíli maximálního gradientu jejího chladnutí, avšak ještě na hranici její plastifikace, což je v rozmezí od 150 °C do 55 °C. Elektrostatické pole působí na fólii ihned po jejím výstupu z vyhřívacího pásma a vytváří se soustavou koronových drátů napájených střídavým napětím superponovaným na stejnosměrné napětí. Maximální gradient chladnutí se vytváří dotykem postupující fólie s povrchem chlazeného váloe, přičemž maximální gradient chladnutí se nachází u polypropylenové fólie mezi 125 °0 a 55 °0 a u polyesterové fólie mezi 150 °C a 70 °C.

Hlavní výhoda způsobu podle vynálezu je v tom, že se elektret vytváří za chladnutíj horká fólie se přivede do elektrostatického pole a v něm zchladne. Tím se vytvoří tak zvaný termoelektretj efekt se podobá známému fyzikálnímu jevu v karnaubském vosku. Dalšího zvýšení remanentního náboje se dosahuje směrováním korony soustavou elektrod a mřížek a zejména užitím střídavé složky elektrostatického pole. Tento způsob udělování náboje umožňuje zvýšit odtahovou rychlost fólie při dosažení poměrně značného remanentního náboje.

Výhody vynálezu lépe vyniknou z popisu příkladu jeho provádění, doprovázeného schématickým výkrese», na němž znázorňuje obr. 1 schéma výrobního postupu a obr. 2 detail nabíjecí hlavy.

Tavenina vysokomolekulární nepolární polymerni látky, zde polypropylenu MOSTEN'58 412, ee vytlačuje extrudérem 1 do tvaru hadicové fólie 2, kterou odtahuje skupina odebíracích válců 2· Nato fólie 2 prochází dloužícím pásmem sestávajícím ze tří dloužících bloků, z nichž každý obsahuje dvojici ohřívacích desek 4a,4b| 6a,6bj 8a,8b; vyhřívaných na teplotu 120 °C, a skupinu chlazených dloužících válců 2» 1» 2*

Folie 2 opouští extrudér 1 rychlostí kolem 20 m/min. a rychlost skupin dloužících válců se zvyšuje od jednoho dloužio/ho bio ku k dalšímu bloku. JtyJílost dloužících válců 2 prvního bloku je v rozmezí od 105 do 109 m/min., rychlost dloužících válců J druhého bloku je 110 až 119 m/min. a rychlost dloužících válců 2

256 492

- 3 třetího bloku ee pohybuje od 117 do 127 m/min.

Horká fólie 2 po opuštění dvojice ohřívacích desek 8a, 8b třetího dloužícího bloku se vede kolem prvního, vodou chlazeného dloužícího válce třetího dloužícího bloku. Teplota fólie při vstupu na tento válec je 118 °C a během opásání válce klesne na 63 °C. Proti částí povrchu prvního dloužícího válce třetího bloku je umístěna nacíječí hlava 10, tvořená soustavou dvojích koronových drátů 11 s mřížkou 12 a vnitřní elektrodou 13» jež vytváří pulsující elektrostatické pole. Napětí koronových drátů 11 je střídavé, superponované na stejnosměrné napětí -4,9 kV. Velikost superpozice je 1,3 kV střídavého napětí o kmitočtu nejméně 50 Hz. Mřížka 12 je spojena přes reaistor i uzemněným pólem zdroje 6. Vnitřní elektroda 13 je napojena přes další resistqřRg ^ua neuzemněný pól zdroje £· .

Tím, že fólie chladne v elektrostatickém poli popsaných vlastností, dojde k vytvoření termoelektretu a remanentním nábojem nejméně 28 nC/cm^,

Nabitá vydloužená fólie se vede k roz vlákno vacímu. válci který ji rozštěpí na vlákna 2a obdélníkového příčného řezu, jež padají do kontejneru 15» v němž se přepravují k dalšímu zpracování k řezání na střížová vlákna nebo/a k vytváření vlákenné vrstvy.

V případě, že vysokomolekulární nepolární polymerní látkou není polypropylen, ale polyester, pak se maximální gradient chlad nutí fólie bude nacházet mezi 150 °C a 70 °C, kdežto u polypropylenové fólie je mezi 125 °0 a 55 °C_t a také teplota ohřívacích desek bude při zpracování polyesterové fólie úměrně vyšší, to je kolem 153 °C«

Claims (4)

1. Způsob výroby elektretových vláken ze Stěpitelné folie z vysokomolekulární nepolární polymerní látky, jako je polypropylen nebo polyester, při němž se folie vede vyhřívacím a dloužícím pásmem, působí sé na ni elektrostatickým polem, rozvlákňuje se a v rozvlákněném stavu se předává k dalšímu zpracování, například k řezání na střížová vlákna nebo/a k vytváření vláken né vrstvy, vyznačený tím, že se na fólii působí elektrostatickým polem, vytvářeným střídavým napětím s kmitočtem'50 Hz až

50 kHz superponovaným na stejnosměrné napětí 4 kV až 10 kV, ve chvíli maximálního gradientu jejího chladnutí, avšak ještě na hranici její plastifikacs, což je v rozmezí od 150 °C do 55 °G.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, Že se na fólii působí elektrostatickým polem ihned po jejím výstupu z vyhřívacího pásma.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se elektrostické

Z pole vytváří soustavou koronových drátů napájených střídavým napětím superponovaným na stejnosměrné napětí.

4· Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se maximální gradient chladnutí vytváří dotykem postupující fólie s povrchem chlazeného váloe, přičemž maximální gradient chladnutí ae nachází u polypropylenové fólie mezi 125 °G a 55 °C a u polyesterové fólie mezi 150 °C a 70 °C.