CZ2008529A3

CZ2008529A3 - Zarízení pro výrobu vrstvy nanovláken elektrostatickým zvláknováním polymerní matrice

Info

Publication number: CZ2008529A3
Application number: CZ20080529A
Authority: CZ
Inventors: Chudoba@Vít; Samek@Libor; Wiener@Jakub
Original assignee: Elmarco S.R.O.
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-10

Abstract

Zarízení pro výrobu vrstvy nanovláken elektrostatickým zvláknováním polymerní matrice (35) probíhá v elektrickém poli o vysoké intenzite mezi alespon jednou sbernou elektrodou (2) a proti ní usporádanou alespon jednou zvláknovací elektrodou (3). Zvláknovací elektroda (3) obsahuje zvláknovací clen (34) sloužící k doprave polymerní matrice (35) do elektrického pole o vysoké intenzite. Cást zvláknovacího clenu (34) umístená nejblíže sberné elektrode tvorí aktivní zvláknovací zónu (3411) zvláknovacího clenu (34) a je rovnobežná s rovinou (5) ukládání nanovláken (351) a/nebo se sbernou elektrodou (2). Zvláknovací clen (34) je tvoren pásem (341) usporádaným pohyblive ve smeru své délky. Aktivní zvláknovací zóna (3411) zvláknovacího clenu (34) je tvorena vnejší stranou pásu (341) v míste ohybu pásu (341) na zvláknovacím vodicím prostredku (33) usporádaném proti sberné elektrode (2). Pásu (341) je prirazen, ve smeru jeho pohybu pred aktivní zvláknovací zónou (3411), nanášecí prostredek polymerní matrice (35).

Description

Zařízeni pro výrobu vrstvy nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymerní matrice

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro výrobu vrstvy nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymerní matrice v elektrickém poli o vysoké intenzitě mezi alespoň jednou sběrnou elektrodou a proti ní uspořádanou alespoň jednou zvlákňovací elektrodou, která obsahuje zvlákňovací člen sloužící k dopravě polymerní matrice do elektrického pole o vysoké intenzitě, přičemž část zvlákňovacího členu umístěná nejblíže sběrné elektrodě tvoří aktivní zvlákňovací zónu zvlákňovacího členu a je rovnoběžná s rovinou ukládání nanovláken a/nebo se sběrnou elektrodou.

Dosavadní stav techniky

Elektrostatické zvlákňování se používá pro výrobu mikrovláken či nanovláken, která mají zejména díky svému vysokému měrnému povrchu řadu vynikajících vlastností. Zařízení používaná pro výrobu nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymerních matric obsahují sběrnou elektrodu a zvlákňovací elektrodu, která je většinou tvořena jehlou či tryskou připojenou ke zdroji vysokého napětí, ovšem tato zařízení nelze použít pro kontinuální výrobu nanovlákenných vrstev.

Zařízení pro výrobu vrstev nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymerní matrice obsahují sběrnou elektrodu a proti ní uspořádanou zvlákňovací elektrodu, kterou může být například rotační válcová elektroda podle CZ 294 274. Zvlákňovacím Členem u rotační válcové elektrody je otočně uložený válec, který zasahuje částí svého obvodu do polymerní matrice a svým povrchem ji vynáší do elektrického pole o vysoké intenzitě vytvořeného mezi zvlákňovací elektrodou á sběrnou elektrodou. Aktivní zvlákňovací zónou této elektrody, tedy místem, na kterém dochází ke zvlákňování, je volná část obvodu válce proti sběrné elektrodě. Při použití rotační válcové zvlákňovací elektrody běžných průměrů k výrobě nanovlákenné vrstvy z vodných roztoků polymerů,

---- ” - v · · · · · • · · * · t t ··· • · · » » · *** t » « » ·

PS3588C2 ·..··..· např. polyvinylalkoholu, je intenzita elektrického pole působícího na roztok polymeru nižší než u nevodných roztoků polymerů. Bylo zjištěno, že zmenšováním průměru válce se zvyšuje intenzita elektrického pole působícího na roztok polymeru a lze tak dosáhnout vyšší kvality nanovláken i nanovlákenné vrstvy. Průměr válce rotační válcové zvlákňovaci elektrody by pro vytváření elektrického pole mohl být i např. jen 1 mm. Při takovém průměru válce však nelze dodržet dostatečnou vzdálenost aktivní zvlákňovaci zóny rotační válcové zvlákňovaci elektrody od hladiny roztoku polymeru, aby nedocházelo ke zvlákňování zvolné hladiny roztoku polymeru, takže reálné průměry rotačních válců se pohybují v desítkách milimetrů.

Další elektrodou používanou u zařízení pro výrobu vrstev nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymemí matrice je strunová elektroda podle PV 2007-485. Zvlákňovacím členem je zde struna, jejíž přímá část rovnoběžná s rovinou ukládáni nanovláken a/nebo se sběrnou elektrodou tvoři aktivní zvlákňovaci zónu. Polymerní matrice je na strunu nanášena zařízením pro nanášeni polymerní matrice. Intenzita elektrického pole v aktivní zvlákňovaci zóně strunové elektrody je relativné vysoká a diky tomu jsou strunové elektrody popsané v PV 2007-485 vhodné i pro vodné roztoky polymerů. Nevýhodou tohoto řešeni je poměrně malé množství polymerní matrice na aktivní zvlákňovaci zóně při elektrostatickém zvlákňování.

DE 10136255 popisuje zvlákňovaci elektrodu obsahující soustavu drátů uspořádaných rovnoběžně vedle sebe a spojených bočním vedením do tvaru nekonečného pásu. Roztok či taveninu polymeru lze na povrch zvlákňovacích drátů aplikovat např. průchodem drátů lázní s roztokem polymeru, nebo např. postřikem drátů roztokem či rozprašováním tuhého polymerního prášku na zvlákňovaci dráty, které jsou vyhřívané na teplotu vyšší než je teplota tání zvlákňovaného polymeru. Při průchodu zvlákňovacích drátů elektrickým polem dochází k tvorbě nanovláken, která se ukládají na sběrné elektrodě.

Nevýhodou tohoto řešení je zejména dlouhá dráha pohybu zvlákňovacích drátů elektrickým polem při zvlákňování, kdy dochází k zasychání roztoku polymeru na drátech. Toto řešení také vyžaduje sběrnou elektrodu velké délky odpovídající přibližně polovině délky nekonečného pásu

---- . ν ψ « · ·· •Φ φ · · · φ · *·· • · · · · · »·· · · ·· «

·..· .:. fM88€ÍŽ ··/·..· se zvlákňovacimi dráty. Další nevýhodou je velká vzdálenost mezi místy opásání nekonečného pásu se zvlákňovacími dráty, takže je problematické zajistit konstantní vzdálenost mezi zvlákňovacímí dráty a sběrnou elektrodou při průchodu zvlákňovacich drátů elektrickým polem. Podobně jako u předchozího provedení je nevýhodou také poměrně malé množství polymemí matrice, které lze povrchem strun dopravit do aktivní zvlákňovací zóny, což vede zejména u méně viskóznich polymerních matric, např. vodných roztoků polymerů, k nižší produktivitě procesu elektrostatického zvlákňování.

Cílem vynálezu je odstranit nebo v co největší míře snížit nedostatky současného stavu techniky a vyvinout zařízení pro výrobu vrstev nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymerních matric, zejména vodných roztoků polymerů, které by umožnilo dostatečnou produktivitu zvlákňovacího procesu a tvorbu kvalitních nanovlákenných vrstev.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo zařízením pro výrobu vrstvy nanovláken podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že zvlákňovací člen je tvořen pásem uspořádaným pohyblivé ve směru své délky a aktivní zvlákňovací zóna zvlákňovacího členu je tvořena vnější stranou pásu v místě ohybu pásu na zvlákňovacím vodicím prostředku uspořádaném proti sběrné elektrodě, přičemž pásu je ve směru jeho pohybu před aktivní zvlákňovací zónou přiřazena nanášeci jednotka polymemí matrice.

Vynález dovoluje vytvoření velmi ostrého ohybu pásu na zvlákňovacím členu v místě aktivní zvlákňovací zóny. Tím se v tomto místě zvýši intenzita elektrického pole a dosáhne se vyššího výkonu, vyšší kvality vytvářených nanovláken i nanovlákenné vrstvy, zejména v případech, kdy je základem polymerni matrice vodný roztok polymeru.

Podle nároku 2 je pás střídavě opásán kolem zvlákňovacího prostředku, vratného vodícího prostředku a dalšího zvlákňovacího vodícího prostředku, přičemž oba zvlákňovací vodicí prostředky jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sběrné elektrody nebo sběrných elektrod.

φ » · · * φ · φ • · · φ φ φ » · φ φφ • · · · · Φ Φ φ φ » φ ’··* Ρ3$^8βεζ *··”··’

Toto uspořádání zvyšuje výkon zařízení zvýšením počtu aktivních zvlákňovacích zón, přičemž dalšího zvýšení lze dosáhnout přidáním další dvojice tvořené vratným vodicím prostředkem a zvlákňovacím vodicím prostředkem, kolem nichž je pás střídavě opásán.

Podle nároku 4 je pás střídavě opásán kolem zvlákňovaciho vodícího prostředku, vratného vodícího prostředku a dalšího vratného vodícího prostředku, přičemž oba zvlákňovací vodicí prostředky jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sběrné elektrody nebo sběrných elektrod.

Stejně jako u nároku 2, zvyšuje toto uspořádání výkon zařízení a vytváří podmínky pro přidání alespoň jedné další dvojice tvořené zvlákňovacím vodicím prostředkem a vratným vodicím prostředkem, kolem nichž je pás střídavě opásán. Větší množství za sebou uspořádaných dvojic tvořených zvlákňovacím vodicím prostředkem a vratným vodicím prostředkem dovoluje dosažení větší tloušťky výsledné vrstvy nanovláken.

Výše popsaná zařízení podle vynálezu dovolují použít jako zvlákňovací člen pás konečné délky nebo pás nekonečné délky.

Při použití pásu konečné délky jsou konce pásu uloženy na odvijecích a/nebo navíjecích prostředcích, z nichž alespoň jeden je spřažen s pohonem. V případě, že se použijí navíjecí a odvíjecí prostředky opatřené pohonem pro oba konce pásu lze pásem pohybovat v obou směrech, což zvyšuje produktivitu zařízení ve srovnání s jednosměrným pohybem pásu.

U nekonečného pásu je zařízeni doplněno o pomocné vratné vodicí prostředky sloužící k vytvoření uzavřené dráhy pro nekonečný pás.

Podstatou nároku 8 je nejjednodušší provedení zařízení s nekonečným pásem, u něhož je nekonečný pás opásán kolem jednoho zvlákňovaciho vodícího prostředku a jednoho vratného vodícího prostředku, z nichž alespoň jeden je hnaný. Vratný vodicí prostředek je uspořádán ve větší vzdálenosti od sběrné elektrody než zvlákňovací vodicí prostředek. V případech, kdy je vratnému vodícímu prostředku přiřazen zásobník polymerní matrice, jak bude uvedeno dále, přestavuje toto řešení jednoduchý způsob dopravy dostatečného množství polymerní matrice na aktivní zvlákňovací zónu v celé šířce pásu.

• · • · • · ··

Zařízením podle nároku 9 lze dosáhnout nasměrování aktivní zvlákňovací zóny do jiného směru než svisle vzhůru k nanášení vytvářených nanovláken na podkladový materiál nacházející se v rovině ukládání nanovláken, která je proti aktivní zvlákňovací zóně.

Ve výhodném provedení je podle nároku 10 rovina ukládáni nanovláken vertikální.

Uspořádáním zařízení podle nároku 11 se dosáhne ukládání nanovláken na podkladový materiál nacházející se v rovině ukládáni nanovláken, přičemž nanovlákna se ukládají ve směru shora dolů.

Zvlákňovací vodicí prostředek může být tvořen otočným zvlákňovacím vodicím válečkem nebo pevným prostředkem, což dovoluje vyhovět různým technologickým požadavkům.

Pás je s výhodnou hladký nebo má drsný povrch nebo je propustný pro polymerní matrici. Pás propustný pro polymerní matrici je s výhodou tvořen textilií.

Nanášecí prostředek může být podle technologických požadavků tvořen zásobníkem polymerní matrice, do něhož alespoň částí svého obvodu zasahuje vratný vodici prostředek opásaný pásem.

Nebo může být nanášecí prostředek tvořen nanášecím válcem, který je v kontaktu s vnější stranou pásu a částí svého obvodu zasahuje pod hladinu polymerní matrice v zásobníku.

Podle dalšího provedení je nanášecí prostředek polymerní matrice tvořen roztíracím členem přiřazený vnější straně pásu a dávkovačem polymerní matrice, jehož výstup ústí ve směru pohybu pásu před roztirací člen.

Dále může být nanášecí prostředek polymerní matrice tvořen otočným dutým válcem, v jehož plášti jsou vytvořeny otvory a který dosedá na pás, přičemž otočný dutý válec je spřažen s dávkovačem polymerní matrice.

• · · · • · ♦ ··· Φ * P*33588€Z ··

Φ

• 4» » ·· v • · 4· • 4 · 444· « · · 4 • ·44

4 44 • 4 44

4444

P3S588CZ

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, kde značí obr. 1 zařízení, u něhož zvlákňovací elektroda obsahuje nekonečný pás opásaný kolem jednoho zvíákňovacího vodícího členu, obr. 2 zařízení se zvlákňovací elektrodou obsahující nekonečný pás a nanášecí válec, Obr. 3 zařízení se zvlákňovací elektrodou obsahující pás konečné délky a nanášecím zařízením přiřazeným pásu před aktivní zvlákňovací zónou, Obr. 4 zařízení se zvlákňovací elektrodou obsahující pás konečné délky a dva zvlákňovací vodící prostředky, Obr. 5 zařízení se zvlákňovací elektrodou obsahující nekonečný pás a čtyři zvlákňovací vodicí prostředky, Obr. 6 zařízení pro zvlákňování na svislou rovinu ukládání nanovláken, Obr. 7 zařízení pro zvlákňování ve směru shora dolů, Obr. 8 jednoduchá varianta zařízení pro zvlákňování shora dolů a Obr. 9 zařízení pro zvlákňování na vnitřní stěnu dutého tělesa.

Příklady provedeni vynálezu

Zařízení podle předkládaného vynálezu pro výrobu alespoň jedné vrstvy nanovláken elektrostatickým zvlákňováním polymemí matrice v elektrickém poli o vysoké intenzitě mezi alespoň jednou sběrnou elektrodou a proti ni uspořádanou alespoň jednou zvlákňovací elektrodou lze vytvořit v mnoha variantách provedeni, z nichž některé reprezentativní jsou znázorněny na výkresech a budou popsány v příkladech provedení. Přitom je třeba upozornit na to, že znázorněná a popsaná provedení nevyčerpávají všechny možné varianty zařízení podle vynálezu, které mohou vzniknout vzájemnou kombinací znázorněných a popsaných příkladů provedení, jejich úpravou v rámci běžných technických dovedností pracovníka znalého oboru.

Ve variantě znázorněné na obr. 1 obsahuje zařízeni zvlákňovací komoru 1, ve které je známým způsobem uspořádána známá sběrná elektroda 2 připojená známým neznázorněným způsobem k jednomu pólu zdroje vysoké napětí nebo uzemněná. Proti sběrné elektrodě 2 je ve zvlákňovací komoře 1 uspořádána zvlákňovací elektroda 3 připojená k opačnému pólu zdroje 4 vysokého napětí než sběrná elektroda 2. Zvlákňovací elektroda 3 obsahuje

Φ • •Φ • · φ · • φ · φφφ ·

Ρ93583βΖ • · ·· β· Φ· • · ·φ • · ·· φφ Φ· zásobník 31 polymerní matrice, který je ve znázorněném provedení tvořen shora otevřenou nádobou, do níž svým obvodem zasahuje otočně uložený válcový vratný vodicí prostředek 32. Vratný vodicí prostředek 32 je rovnoběžný se sběrnou elektrodou 2 a mezi nimi je uspořádán zvlákňovací vodicí prostředek 33 zvlákňovací elektrody, který je rovnoběžný s vratným vodicím prostředkem 32. Zvlákňovací vodicí prostředek 33 a vratný vodici prostředek jsou opásány nekonečným pásem 341. který tvoří zvlákňovací člen 34 sloužící k dopravě polymerní matrice 35 do elektrického pole o vysoké intenzitě. Místo ohybu pásu 341 na zvlákňovacím vodicím prostředku 33 je uspořádáno proti sběrné elektrodě 2 a vnější strana ohybu pásu 341 tvoři aktivní zvlákňovací zónu 3411 zvlákňovacího členu 34. Zvlákňovací vodicí prostředek je spřažen s pohonem 30 zakresleným na obrázku schematicky. Mezi zviákňovacim vodicím prostředkem 33 zvlákňovací elektrody 3 a sběrnou elektrodou 2 je vytvořena rovina 5 ukládání nanovláken, v níž je pomocí podávacího ústrojí 6 a odtahového ústrojí 7 veden podkladový materiál 50.

Zvlákňovací člen 34 tvořený nekonečným pásem 341 je opásán kolem vratného vodícího prostředku 32 a zasahuje pod hladinu polymerní matrice 35 v zásobníku 31. Při průchodu pásu 341 zásobníkem ulpívá polymerní matrice 35 na vnějším povrchu pásu 341 a je pásem vynášena do aktivní zvlákňovací ^ζθ^ηΥ 3411 v místě ohybu pásu 341 na zvlákňovacím vodicím prostředku 33. Polymerní matrice 35 vytváří na pásu 341 souvislou vrstvu 350 začínající v polymerní matrici 35 v zásobníku 31 a končící v aktivní zvlákňovací zóně 3411. takže tato vrstva 350 polymerní matrice 35 vytváří elektricky vodivé spojení mezi aktivní zvlákňovací zónou 3411 a polymerní matricí 35 v zásobníku 31., do niž je přiváděn elektrický náboj opačné polarity, než je přiváděn na sběrnou elektrodu 2 Mezi polymerní matricí 35 v aktivní zvlákňovací zóně 3411 a sběrnou elektrodou 2 se proto vytvoří elektrické pole o vysoké intenzitě, v němž dochází k tvorbě nanovláken 351, která jsou unášena ke sběrné elektrodě 2 a v rovině 5 ukládáni nanovláken se ukládají na podkladový materiál 50 a vytvářejí na něm vrstvu 501 nanovláken.

Polymerní matricí 35 je zejména vodný roztok polymeru, ovšem lze použít jiný vhodný roztok polymeru či dokonce taveninu polymeru nebo jinou

elektrostaticky zvláknitelnou formu polymeru nebo směsi polymerů, které mohou být doplněny různými adítivy. V jiném provedení může být se zdrojem vysokého napětí spojen nekonečný pás 341 nebo vratný vodicí prostředek 32. které jsou v takovém případě vyrobeny z elektricky vodivého materiálu.

U příkladného provedení podle Obr. 2 je zařízení uspořádáno podobně jako u předcházejícího provedeni, pouze vratný vodicí prostředek 32 nezasahuje do polymemí matrice 35 v zásobníku 31, ale dosedá na obvod otočně uloženého vynášecího válce 36, který částí svého obvodu zasahuje do polymemí matrice 35 v zásobníku 31. Vratný vodici prostředek 32 je spřažen s pohonem 30 a společně se zvlákňovacím vodicím prostředkem 32 je opásán pásem 341, který tvoří je uspořádána proti sběrné elektrodě 2.

Polymemí matrice 35 je ze zásobníku 31 vynášena povrchem vynášecího válce 36, z něhož je předávána na pás 341, jímž je dále dopravována do aktivní zvlákňovací zóny 3411 Zde dochází k tvorbě nanovláken 351, která jsou unášena ke sběrné elektrodě 2 a v rovině 5 ukládání nanovláken se ukládají na podkladový materiál 50 a vytvářejí na něm vrstvu 501 nanovláken.

V příkladu provedení podle Obr. 3 je ve zvlákňovací komoře 1 uspořádána zvlákňovací elektroda 3, obsahující zvlákňovací vodicí prostředek 33, který může být otočný nebo pevný. Kolem zvlákňovacího vodícího prostředku 33 je opásán pás 341 konečné délky, jehož konce jsou navinuty na válech 342, 343. které jsou uloženy mimo zvlákňovací komoru 1. Vály 342,343 jsou vytvořeny známým způsobem, přičemž jeden z nich je odvíjecí vál 342 a druhý navíjecí vál 343 a alespoň navíjecí vál 343 je spřažen se známým neznázoměným pohonem. Mezi odvíjecím válem 342 a aktivní zvlákňovací zónou 3411 je pásu 341 přiřazena nanášecí jednotka 37 polymemí matrice, která obsahuje dávkovač 371 a roztírací člen 372 sloužící k vytváření rovnoměrné vrstvy polymemí matrice 35 na pásu 341. Ve vnitřním prostoru dávkovače 371 je zásoba polymemí matrice 35, do níž je přiváděn elektrický náboj opačné polarity, než je přiváděn na sběrnou elektrodu 2. Vrstva 350 polymemí matrice 35 mezi nanášecí jednotkou 37 a aktivní zvlákňovací zónou 3411 má tedy určitý elektrický potenciál, takže se mezi aktivní zvlákňovací

* β Φ· φ · · φ • · · φ φ· φφ zónou 3411 a sběrnou elektrodou 2 vytváří elektrické pole o vysoké intenzitě, v němž dochází k vytváření nanovláken 351, která jsou unášena ke sběrné elektrodě 2 a ukládána na podkladový materiál 50 stejně jako u předcházejících provedení.

Nanášecí jednotka 37 může být vytvořena i jiným vhodným způsobem, například otočným dutým válcem, v jehož plášti jsou vytvořeny otvory. Dutý válec dosedá na pás 341 a je spřažen s dávkovačem polymerní matrice 35, jehož výstup ústi do dutého válce.

U provedení podle Obr. 4 jsou ve zvlákňovací komoře 1 uloženy dva zvlákňovací vodicí prostředky 33, z nichž každý je uložen proti jemu příslušné sběrné elektrodě 2 a ve stejné vzdálenosti od ní. Mezi zvlákňovacími vodícími prostředky 33 a ve větší vzdálenosti od sběrných elektrod 2 než tyto zvlákňovací vodicí prostředky 33 je uspořádán vratný vodicí prostředek 32, který je tvořen válcem otočné uloženým v zásobníku 31 polymerní matrice a zasahujícím částí svého obvodu pod hladinu polymerní matrice 35, která je propojena se zdrojem elektrického proudu opačné polarity než sběrná elektroda 2. Kolem vratného vodícího prostředku 32 je opásán pás 341 konečné délky, který je zároveň opásán kolem obou zvlákňovacích vodicích prostředků 33, a jeho zadní konec je navinut na odvíjecím válu 342 a přední konec je navinut na navíjecím válu 343, které jsou vytvořeny známým způsobem, a alespoň navíjecí vál 343 je spřažen se známým neznázoměným pohonem. Pás 341 je u tohoto provedení tvořen materiálem propustným pro polymerní matrici 35, která může procházet z jedné strany pásu 341 na druhou, například textilním pásem nebo pásem perforovaným nebo pásem s otvory. Mezi odvíjecím válem 342 a aktivní zvlákňovací zónou 3411 vytvořenou ohybem pásu 341 před prvním zvlákňovacím vodicím prostředkem 33 je pásu 341 přiřazena nanášecí jednotka 37 polymerní matrice, která je vytvořena stejně jako u předcházejícího provedeni a stejně také pracuje.

Z prvního zvlákňovacího vodícího prostředku 33 je pás veden na vratný vodicí prostředek 32 a prochází polymerní matrici 35 nacházející se v zásobníku 31. Zde na jeho spodní straně ulpí vrstva 350 polymerní matrice a je pásem 341 vynášena vzhůru k druhému zvlákňovacímu vodícímu prostředku • ϊ · » · * · ♦ ♦·· · *’* PS9588CŽ • · · •♦ ·· • · ·· • · ·9

99·9

33, kolem něhož je pás 341 opásán. Při kontaktu s povrchem zvlákňovacího vodícího prostředku 33 prostoupí polymerní matrice 35 pásem a přejde do aktivní zvlákňovací zóny 3411 vytvořené na straně pásu 341 přivrácené ke sběrné elektrodě 2 v místě ohybu pásu na zvlákňovacím vodicím prostředku 33, kde dochází k vytváření nanovláken, jak bylo popsáno výše. Následné je pás navíjen na navíjecí válec 343.

V příkladu provedeni znázorněném na Obr. 5 je pás 341 nekonečný a je postupně opásán kolem čtyř zvlákňovacich vodicích prostředků 33, proti nimž jsou ve zvlákňovací komoře 1 uspořádány sběrné elektrody 2, přičemž mezi zvlákňovacími vodícími prostředky 33 a sběrnými elektrodami 2 je vytvořena dráha pro vedení podkladového materiálu 50, která se nachází v rovině 5 ukládání nanovláken. Mezi zvlákňovacími vodícími prostředky 33 a ve větší vzdálenosti od sběrných elektrod 2 než zvlákňovací vodicí prostředky 33 jsou uspořádány vratné vodicí prostředky 32, které jsou uloženy v zásobníku 31 polymerní matrice 35 pod její hladinou. Vratné vodicí prostředky 32 a zvlákňovací vodici prostředky 33 jsou střídavě opásány nekonečným pásem 341, který je dále opásán kolem tří pomocných vodicích prostředků 320. z nichž dva jsou uspořádány pod zásobníkem 31 a jeden nad zásobníkem 31 a slouží k vedení nekonečného pásu 341 kolem zásobníku 31 Alespoň jeden z pomocných vodicích prostředků 320 ařnebo z vratných vodicích prostředků 32 a/nebo ze zvlákňovacích vodicích prostředků 33 je spřažen se známým neznázornéným pohonem.

Pás 341 u tohoto provedení není propustný pro polymerní matrici 35. Průchodem pásu 341 zásobníkem 31 kolem vratného vodícího prostředku 32 ulpí polymerní matrice 35 na obou stranách pásu 341 Nad hladinou polymerní matrice 35 je dolní straně pásu 341 přiřazena stěrka 39, která stírá ulpělou polymerní matrici 35 zpět do zásobníku 31. Horní stranou pásu 341 je polymerní matrice 35 ve vrstvě 350 dopravována do aktivní zvlákňovací zóny 3411, vytvořené ohybem pásu 341 na příslušném zvlákňovacím vodicím prostředku 33. Vytváření nanovláken 351 a jejich ukládání do vrstvy 501 na podkladový matriál 50 probíhá stejně jako u předcházejících příkladů provedení.

» - » - » τ »· » * * (·«* * ·*( • · · · « * ··· * « « »( » · · · * * · « ·* ·· “· PS5588CZ ·· ··

Zásobník 31 polymemí matrice 35 může být opatřen krytem, který zamezuje odpařování.

Příklad provedení znázorněný na Obr. 6 je modifikací provedení podle Obr. 1, u něhož je rovina 5 ukládání nanovláken 351 svislá. Nekonečný pás 341 je v obou svých větvích mezi vratným vodicím prostředkem 32 a zvlákňovacím vodicím prostředkem 33 veden přes pomocné vodicí prostředky 320. na nichž dochází k jeho ohybu. Aktivní zvlákňovací zóna 3411 v místě ohybu pásu 341 na zvlákňovacím vodicím prostředku 33 se nachází proti sběrné elektrodě 2, přičemž spojnice mezi aktivní zvlákňovací zónou 3411 a sběrnou elektrodou 2 je horizontální, takže i směr pohybu nanovláken 351 od aktivní zvlákňovací zóny 3411 ke sběrné elektrodě 2 je v podstatě v horizontálním směru.

Na Obr. 7 je znázorněna modifikace zařízení podle Obr. 6 pro zvlákňování ve svislém směru shora dolů. Nekonečný pás 341 je opásán kolem vratného vodícího prostředku 32 uloženého v zásobníku 31 polymemí matrice 35 a zasahuje částí svého obvodu pod její hladinu. Pás 341 je veden přes několik pomocných vodicích prostředků 320, na nichž se ohýbá až ke zvlákňovacímu vodícímu prostředku 33, pod kterým je uspořádána sběrná elektroda 2, přičemž mezi nimi prochází v rovině 5 ukládáni nanovláken 351 podkladový matriál 50. Ohyb pásu 341 na zvlákňovacím vodicím prostředku 33 vytváří aktivní zvlákňovací zónu 3411. Za tímto ohybem je pás 341 veden přes další dva pomocné vodicí prostředky 320 do čisticí jednotky 40, která obsahuje rozpouštědlo, jímž se smývají z pásu 341 zbytky polymemí matrice 35. Nad čisticí jednotkou 40 je podle druhu použitého pásu 341 uspořádáno ždímací nebo stírací zařízení 41. Přes další dva pomocné vodicí prostředky 320 je pás 341 dále veden k vratnému vodícímu prostředku 32, kde prochází polymemí matricí 35 a na jeho vnější straně ulpívá vrstva 350 polymemí matrice 35.

Vytváření nanovláken 351 probíhá mezi aktivní zvlákňovací zónou 3411 a sběrnou elektrodou 2 a po vytvoření se nanovlákna 351 pohybují směrem dolů a ukládají se do vrstvy 501 nanovláken 351 na podkladový materiál 50.

Příkladné provedení podle Obr. 8 umožňuje rovněž ukládáni nanovláken 351 na podkladový materiál 50 ve směru shora dolů, je však jednodušší. Nekonečnému pásu 341 je ve směru jeho pohybu mezi vratným vodicím ě i • · • · ·· prostředkem 32 a zvlákňovacím vodicím prostředkem 33 přiřazena nanášeci jednotka 37 polymerní matrice 35. Nanášeci jednotka 37 vytváří na pásu 341 vrstvu 350 polymerní matrice 35, která je pásem dopravována do aktivní zvlákňovaci zóny 3411, kde se z ní vytvářejí nanovlákna 351.

Na Obr. 9 je znázorněno zařízení, umožňující ukládat nanovlákna na vnitřní stranu podkladového materiálu 50 ve tvaru podélně rozříznuté trubice. Zařízeni obsahuje zásobník 31 polymerní matrice 35, v němž je otočně uložen vratný vodicí prostředek 32. Nad vratným vodicím prostředkem 32 je uspořádán zvlákňovaci vodicí prostředek 33, který je spolu s vratným vodicím prostředkem 32 opásán pásem 341. V případě, že zvlákňovaci vodicí prostředek 33 má větší průměr než vratný vodicí prostředek 32, mohou být vnější straně pásu 341 přiřazeny přítlačné vodicí prostředky 321. Kolem volné části obvodu zvlákňovacího vodícího prostředku 33 je uspořádána sběrná elektroda 2 ve tvaru podélně rozříznuté trubice. Přitom je výhodné, když délka sběrné elektrody 2 odpovídá Šířce pásu 341. Polymerní matrice 35 je ze zásobníku 31 vynášena pásem 341. Zvlákňování probíhá po celém obvodu zvlákňovacího prostředku 33, který je obklopen sběrnou elektrodou 2 od_aktivní zvlákňovaci zóny 3411 ke sběrné elektrodě 2. Délka podkladového materiálu 50 je obvykle větší než šířka pásu 341 a podkladový materiál 50 je uložen pohyblivě ve směru své délky.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný zejména v oblasti průmyslové výroby plošných nanoviákenných vrstev z polymemích matric, a to zejména vodných roztoků polymerů jako je např. polyvinylalkohol. Tyto vrstvy lze využít především v medicíně díky zdravotní nezávadnosti rozpouštědla, kterým je voda, dále také k filtraci, k tvorbě kompozitu a podobně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro výrobu vrstvy nanovláken elektrostatickým zvláknováním polymerní matrice (35) v elektrickém poli o vysoké intenzitě mezi alespoň jednou sběrnou elektrodou (2) a proti ni uspořádanou alespoň jednou zvlákňovací elektrodou (3), která obsahuje zvlákňovací člen (34) sloužící k dopravě polymerní matrice (35) do elektrického pole o vysoké intenzitě, přičemž část zvlákňovacího členu (34) umístěná nejblíže sběrné elektrodě tvoří aktivní zvlákňovací zónu (3411) zvlákňovacího členu (34) a je rovnoběžná s rovinou (5) ukládání nanovláken (351) a/nebo se sběrnou elektrodou (2), vyznačující se tím, že zvlákňovací člen (34) je tvořen pásem (341) uspořádaným pohyblivě ve směru své délky a aktivní zvlákňovací zóna (3411) zvlákňovacího členu (34) je tvořena vnější stranou pásu (341) v místě ohybu pásu (341) na zvlákňovacím vodicím prostředku (33) uspořádaném proti sběrné elektrodě (2), přičemž pásu (341) je ve směru jeho pohybu před aktivní zvlákňovací zónou (3411) přiřazen nanášeci prostředek polymerní matrice (35).
2. Zařízeni podle nároku 1, vyznačující se tím, že pás (341) je střídavě opásán kolem zvlákňovacího vodícího prostředku (33), vratného vodícího prostředku (32) a dalšího zvlákňovacího vodícího prostředku (33), přičemž oba zvlákňovací vodicí (33) prostředky jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sběrné elektrody (2) nebo sběrných elektrod (2),
3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu další dvojici tvořenou vratným vodicím prostředkem (32) a zvlákňovacím vodicím prostředkem (33), kolem nichž je pás (341) střídavě opásán.
4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pás (341) je střídavě opásán kolem zvlákňovacího vodícího prostředku (33), vratného vodícího prostředku (32), dalšího zvlákňovacího vodícího prostředku (33) a dalšího vratného vodícího prostředku (32), přičemž oba zvlákňovací vodicí prostředky (33) jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sběrné elektrody (2) nebo sběrných elektrod (2).

_v · · · · · ··· · · ’ · ’ ·..· ·:. PS3588CZ
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu další dvojicí tvořenou zvlákňovacím vodicím prostředkem (33) a vratným vodicím prostředkem (32), kolem nichž je pás (341) střídavě opásán.
6. Zařízení podle libovolného z předcházejících nároků vyznačující se tím, že pás (341) má konečnou délku a jeho konce jsou uloženy na odvíjecích a/nebo navíjecích prostředcích, z nichž alespoň jeden je spražen s pohonem.
7. Zařízení podle libovolného z předcházejících nároků vyznačující se tím, že pás (341) je nekonečný.
8. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pás (341) je nekonečný a je opásán kolem zvlákňovacího vodícího prostředku (33) a kolem vratného vodícího prostředku (32), z nichž alespoň jeden je hnaný, přičemž vratný vodicí prostředek (32) je uspořádán ve větší vzdálenosti od sběrné elektrody (2) než zvlákňovací vodicí prostředek (33).
9. Zařízeni podle nároku 8, vyznačující se tím, že nekonečný pás (341) je mezi vratným vodicím prostředkem (32) a zvlákňovacím vodicím prostředkem (33) veden v obou směrech přes alespoň jeden pomocný vodicí prostředek (320) umožňující nasměrování aktivní zvlákňovací zóny (3411) do libovolného směru.
10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že zvlákňovací vodicí prostředek (33) vytváří na nekonečném pásu (341) aktivní zvlákňovací zónu (3411) směřující ke sběrné elektrodě (2) v horizontálním směru, přičemž rovina ukládáni nanovláken (351) je vertikální.
11. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že nekonečný pás (341) je mezi vratným vodicím prostředkem (32) a zvlákňovacím vodicím prostředkem (33) veden v obou směrech přes alespoň dva pomocné vodicí prostředky (320), přičemž zvlákňovací vodicí prostředek (33) vytváří na nekonečném pásu (341) aktivní zvlákňovací zónu (3411) směřující ke sběrné elektrodě (2) přes rovinu (5) ukládání nanovláken (351) uspořádanou pod aktivní zvlákňovací zónou (3411).

; ; . ........

t · * · · · ··· · · ·· · ·· · · ···· ..... P38588CZ ·’ ¹Í
12. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zvlákňovací vodicí prostředek (33) je tvořen otočným zvlákňovacím vodicím válečkem.
13. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že zvlákňovací vodicí prostředek (33) je pevný.
14. Zařízení podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pás (341) má hladký vnější povrch.
15. Zařízení podle libovolného z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že pás (341) má drsný vnější povrch.
16. Zařízení podle libovolného z předchozích nároků, vyznačující se tím, že pás (341) je propustný pro polymerní matrici.
17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že pás (341) je tvořen textilii.
18. Zařízení libovolného z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nanášecí prostředek polymerní matrice (35) je tvořen zásobníkem (31) polymerní matrice (35), do něhož alespoň části svého obvodu zasahuje vratný vodicí prostředek (32) pásu (341), přičemž část opásání pásu (341) kolem vratného vodícího prostředku (32) zasahuje pod hladinu polymerní matrice (35) v zásobníku (31).
19. Zařízení podle libovolného z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že nanášecí prostředek polymerní matrice (34) je tvořen nanášecím válcem (36), který je v kontaktu s vnější stranou pásu (31) a části svého obvodu zasahuje pod hladinu polymerní matrice (35) v zásobníku (31).
20. Zařízení podle libovolného z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že nanášecí prostředek polymerní matrice (35) je tvořen nanášecí jednotkou (37) obsahující roztírací člen (372) přiřazený vnější straně pásu (341) a dávkovač (371) polymerní matrice (35), jehož výstup ústi ve směru pohybu pásu (341) před roztírací člen (372).
21. Zařízení podle libovolného z nároků 1 až 17, vyznačující se tím, že nanášecí prostředek polymerní matrice (34) je tvořen otočným dutým válcem, v

o. f*S8Š88€*Z ···”··· ié jehož plášti jsou vytvořeny otvory, dosedajícím pás (341) a dávkovačem polymerní matrice (35), jehož výstup ústí do dutého válce.
22. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že sběrná elektroda (2) má tvar podélně rozříznuté trubice a je uspořádána kolem zvlákňovacího 5 vodícího prostředku (33), přičemž mezi ní a zvlákňovacim vodicím prostředkem (33) je uspořádán podkladový materiál (50) ve tvaru podélně rozříznuté trubky.