CZ2011328A3 - Zpusob vytvárení funkcní nanovlákenné vrstvy a zarízení k provádení zpusobu - Google Patents

Abstract

Pri zpusobu vytvárení funkcní nanovlákenné vrstvy elektrostatickým zvláknováním roztoku nebo taveniny polymeru se vytvárená nanovlákna ukládají mezi zvláknovací elektrodou (1, 12) a sbernou elektrodou (2, 13, 14) na podklad, jímž je povrch sberné elektrody (2) nebo nosný materiál (8). Cástice pevné nebo kapalné látky se pritom vnášejí mezi nanovlákna nanovlákenné vrstvy smerem proti podkladu a ukládají se v mezerách mezi nanovlákny. Zarízení k provádení zpusobu obsahuje prostredek pro dávkování cástic pevné nebo kapalné látky zahrnující zásobník (3, 4, 5) s výstupním otvorem (31, 41, 51).

Description

Způsob vytváření funkční nanovlákenné vrstvy a zařízení k provádění způsobu

Oblast techniky

Způsob vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice pevné nebo kapalné látky elektrostatickým zvlákňováním roztoku nebo taveniny polymeru, u něhož se vytvářená nanovlákna ukládají mezi zvlákňovací elektrodou a sběrnou elektrodou na podklad, jímž je povrch sběrné elektrody nebo nosný materiál.

Zařízení k vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice ¥ pevné nebo kapalné látky elektrostatickým zvlákňováním roztoku nebo taveniny polymeru mezi zvlákňovací elektrodou a sběrnou elektrodou, u něhož se vytvářená nanovlákna ukládají mezi zvlákňovací elektrodou a sběrnou elektrodou na podklad, jímž je povrch sběrné elektrody nebo nosný materiál.

Dosavadní stav techniky

Výroba nanovlákenných vrstev se obvykle provádí elektrostatickým zvlákňováním nebo jinými známými způsoby (obvykle rozfukováním meltblown, tažením - drawing, odstředivým zvlákňováním - centrifugation). Přitom jsou malé částice vnášeny do polymerního roztoku nebo taveniny, ve které jsou dispergovány. Následně je takto získaná hmota zvlákňována. Druhý způsob spočívá ve využití tzv. koaxiálního elektrostatického zvlákňování. Přitom je do jádra vláken inkorporován materiál, který sám o sobě nemusí být zvláknitelný. Mohou to být i kapalné disperze částic pevné látky nebo kapének kapaliny o vhodné velikosti.

^Cílem těchto řešení je vyrobit nanovlákna, která začleněním daných 25 cástic získají požadované vlastnosti, případně se následným vyluhováním materiál částic z vláken odejme, čímž se získají porézní vlákna s nanodutinami vzniklými vyplavením tohoto materiálu.

CN 101586256 A řeší způsob výroby porézních elektrospřádaných vláken s nano solí stejnoměrně rozptýlenou v polymerovém roztoku, 3Q elektrospřádáním se získává složkové (polymer + nano sůl) vlákno. Následným

PV 2011-328'

1.6.2011PS3745Gř_4—

7.10:2011-- 2 * vyluhováním solného roztoku se oddělí sůl, vytvoří se otvory a tím porézní výsledné vlákno.

Biologicky aktivované uhlíkové nanovlákno pro využití v lékařství a jeho výrobu navrhuje CN 101736441 A. Elektrostatické zvlákňování a vysokoteplotní X slinování se provádí k získání nanočástic fosforečnanu vápenatého s biologickou aktivitou v uhlíkových vláknech. Průměr uhlíkových vláken je mezi 50 a 500 nm; velikost nanometrických částic fosforečnanu vápenatého je mezi 10 a 100 nm; hmotnostní procento je mezi 1 a 10 %. Rozptýlené nanočástice fosforečnanu vápenatého zesilují biospojení mezi uhlíkovým nanovláknem a kostní tkání a obvykle zlepšují schopnost indukovaného vývoje kosti.

Cílem KR 20090058155 A je vytvoření antibakteriologického, antiseptického a přitom biologicky degradovatelného balicího papíru jako prostředku pro filtraci vzduchu nebo vody. Papír má vysokou tepelnou odolnost a mechanickou pevnost. Je vyroben z nanovláken vytvořených elektrostatickým 1’5 zvlaknovamm roztoku, který má antibakteriologické a antiseptické vlastnosti.

Obsahuje kovové částice a biodegradovatelný vláknotvorný polymer.

Část spisu WO 2008077372 se zabývá způsobem a zařízením k výrobě kompozitního vlákenného materiálu. Vlákna z neiontového polymeru se nejdříve sulfonují. Sulfonované a tím aniontově se chovající vlákna se v dalším kroku 2d směšují s polyamidovým roztokem, aby se chovala kation-aktívně. Nakonec se vlákna přivedou do kontaktu s aniontovou disperzí částic, čímž se částice navážou na povrchovou plochu vláken, čímž vznikne kompozit vlákno-částice.

CZ 300797 B6 se týká textilie obsahující alespoň jednu vrstvu polymernich nanovláken elektrostatickým zvlákňováním z roztoku polymeru, /5 přičemž polymerní nanovlákna obsahují částice nízkomolekulární látky. Nanočastice nízkomolekulární látky jsou produkty chemické reakce mezi prekurzorem nízkomolekulární látky rozpuštěným v polymerním roztoku a chemickým činidlem aplikovaným na nanovlákna po jejich zvláknění. Roztok polymeru pro zvlákňování obsahuje prekurzor nízkomolekulární látky, který je 3Ó při zvlákňování strháván společně s polymerem do vznikajících nanovláken, přičemž po zvláknění se na prekurzor obsažený v nanovláknech působí

PS3745GZ^1—

Aie_?2(m—

ΡΧΛ201Τ-32δ'

1-.6.2041----vhodným chemickým činidlem, jímž se prekurzor nízkomolekulární látky přetvoří na nízkomolekulární látku.

CZ 297774 B6 řeší způsob výroby fotokatalyticky aktivního TiO₂. Při výrobě se vychází z velmi levné suroviny - alkalického titanátu, který je k vedlejším produktem vznikajícím při výrobě titanové běloby. Na titanát se působí glykolem za současného zahřívání a následně se směs zpracuje kyselinou sírovou. Produktem je fotokatalyticky aktivní TiO₂ s nanovláknitou morfologií.

Biomateriál na bázi nanovlákenných vrstev podle CZ 300805 B6 sestává 1$ alespoň ze dvou nanovlákenných vrstev, porostlých na obou stranách souvisle živými buňkami, kterými jsou tyto vrstvy vzájemně propojeny. Nanovlákenné vrstvy jsou netkané a jsou tvořeny syntetickými polymery nebo kopolymery monomerů vybraných ze skupiny zahrnující estery kyseliny methakrylové, amidy kyseliny methakrylové, urethany, vinylalkohol a monomery odvozené od kyseliny mléčné a jejích derivátů, a způsobu jeho přípravy. Buňky se při zvlákňování vysévají na netkanou vrstvu nanovláken.

Z CZ 2008-241 A3 je znám balicí prostředek, zejména balicí prostředek obsahující tkanou nebo netkanou textilii obsahující nanovlákna a odpařovací inhibitory koroze.

# Z CZ20096-148 je známo elektrostatické zvlákňovací zařízení, které obsahuje dvě v sérii zařazená oddělená zvlákňovací ústrojí. Pn/ní vytváří na nosném materiálu pomocnou vrstvu tvořenou nanovlákny, mikrovlákny a/nebo kapalnými nanočásticemi obsahujícími polyisobutylen. Druhé zvlákňovací zařízení ukládá na podklad vlastní funkční vrstvu nanovláken. Zdvojené zařízení je nákladné, přitom řeší v podstatě pouze dokonalost spojení určitých typů funkčních nanovlákenných vrstev se základním nosným materiálem a má pouze nepřímý vliv na vlastnosti funkční nanovlákenné vrstvy.

Způsoby a zařízení podle dosavadního stavu techniky jsou především složité, přičemž se nezabývají kontinuální výrobou výsledného kompozitního 30 produktu, kterým je soustava nanovláken s vmezereným částicovým materiálem. Navíc kvalita produktu závisí na požadované časové synchronizaci jednotlivých kroku jeho výroby. Cílem vynálezu je tyto nedostatky dosavadního

PV2011-328 1.6.201 Γ

PS3745CZ/Ť ’

7:10:2011— — 4 stavu techniky odstranit, nebo je podstatně omezit a navrhnout cenově přístupný způsob nanovlákenné vrstvy, který umožní ovlivnit její funkční vlastnosti přídavkem sypkého částicového materiálu.

Podstata vynálezu

X Cíle vynálezu je dosaženo způsobem vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice pevné nebo kapalné látky, jehož podstatou je to, že částice pevné nebo kapalné látky se vnášejí mezi nanovlákna nanovlákenné vrstvy směrem proti podkladu a ukládají se v mezerách mezi nanovlákny. To umožňuje vytvořit nanovlákennou vrstvu obsahující i látky, které samy o sobě nejsou zvláknitelné.

Pevné nebo kapalné částice se do nanovlákenné vrstvy vnášejí bezprostředně po jejím vytvoření. Inkorporované částice jsou ve vrstvě uloženy rovnoměrně a jsou v ní bezpečně zakotveny.

Výhodné je, že se po vnesení částic do nanovlákenné vrstvy na ni nanese alespoň jedna další nanovlákenná vrstva. Tak lze vytvářet sendvičové struktury s požadovanými funkčními vlastnostmi.

Vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se provádí mechanickým způsobem. Pohyblivé prostředky, kterých se ktomu využívá, mohou být jednoduché, levné, a přitom spolehlivé.

$ Výhodné je rovněž vnášení částic do nanovlákenné vrstvy působením gravitace. To obvykle dále zjednodušuje dávkovači zařízení.

K vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se využívá elektrického větru a elektrostatických sil. Vhodné je rovněž využívat k vnášení částic do nanovlákenné vrstvy proudu vzduchu. Tím lze zvýšit přesnost dávkování a současné dopravit částice na určitou oblast vytvářené nanovlákenné vrstvy.

Vnášení částic se rovněž provádí elektrosprejováním. Vzhledem k malým prostorovým nárokům výstupní trysky sprejovacího zařízení, lze s výhodou sprejování provádět ve společném kroku s elektrostatickým zvlákňováním na společnou oblast podkladu.

PV 2011 -328' ~

1.&.201Γ

PS3745CZ-1—

7.1O.2G11—

-5 Elektrostatické zvlákňování a vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se s výhodou provádí ve společném uzavřeném prostoru, což vylučuje případný nežádoucí vliv okolí, jako je například zanášení nečistot nebo nevhodná teplota prostředí.

í Cíle vynálezu je rovněž dosaženo zařízením k vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice pevné nebo kapalné látky, jehož podstatou je to, že za místem a/nebo v místě ukládání nanovláken je proti podkladu uspořádán alespoň jeden prostředek pro dávkování částic pevné nebo kapalné látky. To umožňuje vnést do nanovlákenné vrstvy prakticky J.0 jakékoliv vhodné částice, zajistit různými prostředky jejich přesné dávkování a umístění do vhodné oblasti vytvářené nanovlákenné vrstvy.

Prostředek pro dávkování částic pevné nebo kapalné látky obsahuje zásobník s výstupním otvorem, což usnadňuje dávkování využít gravitační síly působící na vnášené částice k jejich dopravě na podklad.

Výhodné je, když joébčrné elektrody výstupní otvor zásobníku spřažen s kluznou deskou opatřenou na konci přivráceném k podkladu ostrou hranou, přičemž je kluzná deska připojena ke zdroji vysokého napětí. To umožňuje vytvořit úzký proud elektrického větru směrující od této ostré hrany, což napomáhá dopravit vhodně velké částice do proudu větru a dále na žádané místo.

Výhodné je také, když prostředek pro dávkování pevných a/nebo kapalných částic je elektrosprejovací systém. Elektrosprejovací zařízení umožňuje vnést částice přímo do oblasti, ve které se současně ukládají vlákna tvořící nanovlákennou vrstvu. Kompozitní nanovlákenný materiál tak vzniká současně v jedné oblasti podkladního materiálu.

Podklad je tvořen otáčející se sběrnou elektrodou. To umožňuje volit tloušťku nanovlákenné vrstvy s vmezeřenými částicemi, případně vytvářet sendvičové struktury.

Podklad může být tvořen nosným materiálem. Přitom je výhodné, když 30 je podklad uspořádán v rovině, pod níž jsou uloženy alespoň dvě sběrné elektrody, přičemž alespoň nad první sběrnou elektrodou je uspořádána

PV 2011-328-- ........... ... PS3745CZ-11.6.2011- 7.10:2071--6 zvlákňovací elektroda a alespoň nad jednou další sběrnou elektrodou je uspořádán prostředek pro dávkování částic. Zařízení uspořádané v delší zvlákňovací komoře umožňuje nanášet nanovlákna a vnášet do jejich vrstvy částice pevných nebo kapalných látek kontinuálně na pás nosného odvíjeného materiálu. Navíc lze tento pracovní postup realizovat větším počtem za sebou řazených zvlákňovacích elektrod spřažených rovněž s větším počtem zásobníků vsypávaných částic a jim přiřazených sběrných elektrod.

Z hlediska požadavků na povrch vznikajícího výrobku a vytvoření kompaktního vrstveného pásu může být výhodné, když je za posledním JÍ prostředkem pro dávkování částic uspořádána ještě dvojice tvořená zvlákňovací elektrodou a jí příslušnou sběrnou elektrodou.

Přehled obrázků na vvkresec}?

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na výkrese, kde obr.1 zobrazuje základní provedení, obr. 2 provedení se dvěma zásobníky částic, obr. 3 zařízení využívající k inkorporaci částic účinku elektrického větru a coulombovských sil, obr. 4 zařízení využívající k inkorporaci částic účinku elektrosprejovacího systému a obr. 5 a 6 kontinuálně pracující zařízení zpracovávající dva typy nanovláken a dva typy inkorporovaných částic.

Příkladná provedení vynálezu

2Q Příkladné provedení zařízení k začleňování částic pevné látky nebo kapaliny do vrstvy nanovláken při elektrostatickém zvlákňování obsahuje zvlákňovací elektrodu 1 opatřenou výstupní tryskou 11 pro vnášení zpracovávaného polymeru do elektrostatického pole mezi zvlákňovací elektrodou 1. připojenou ke kladnému pólu 10 zdroje vysokého napětí a sběrnou elektrodou 2 tvořenou rotujícím kolektorem připojenou k zápornému pólu 20 zdroje vysokého elektrického napětí. Válcový, případně jiný povrch sběrné elektrody 2, je buď pokryt neznázorněným nosným materiálem, nebo tvoří plochu, na kterou se nanovlákna přímo ukládají a po vyrobení příslušné vrstvy se z tohoto povrchu snímají. Nad sběrnou elektrodou 2 je uspořádán zásobník

3 naplněný jemnými částicemi materiálu, které mají být začleněny do finálního

PS3745CZ_T’

7.10:2014-P V 2011-328—

1.6-.201 4— ' 7 kompozitního nanovlákenného materiálu. Zásobník 3 je v příkladném provedení s výhodou připojen ke kladnému pólu 10 zdroje vysokého elektrického napětí. V jiném provedení může být zásobník 3 gravitační. Ve výhodném provedení je zásobník spřažen s neznázoměným vibračním zařízením. Zásobník 3 je X opatřen uzavíratelným výstupním otvorem 31.

Provedení podle vynálezu znázorněné na obr. 2 je doplněno dalším zásobníkem 4 částic, které mají odlišné vlastnosti ve srovnání s částicemi uloženými v zásobníku 3.

Na obr. 3 je uspořádán zásobník 5 částic, na jehož dolní část navazuje 10 dno tvořené skluzovou deskou 6, která je v sousedství sběrné elektrody 2 a výstupní trysky H zvlákňovací elektrody 1 ukončena ostrou hranou 61. Tato hrana 61 je připojena ke kladnému pólu zdroje elektrického napětí. Stěna zásobníku 5 je v jeho nejnižším místě ukončena uzavíratelným výstupním otvorem 51. Skluzová deska 6 je ve výhodném provedení připojena k výstupnímu členu neznázoměného vibrátoru.

Na obr. 4 je zařízení podle vynálezu, jehož zásobník částic je tvořen elektrosprejovacím systémem 7 se zásobníkem 71 sprejovací kapaliny, jehož výstupní trubice 72 je přivedena do sousedství sběrné elektrody 2 a výstupní trysky 11. zvlákňovací elektrody L Elektrosprejovací tryska 73 je namířena do 10 oblasti sběrné elektrody 2, na kterou směřuje i tryska 11 zvlákňovací elektrody 1- Výstupní trubice 72 je připojena ke kladnému pólu 10 zdroje vysokého elektrického napětí. V neznázorněném provedeni je místo zásobníku 71 sprejovací kapaliny zařazen zásobník pevných částic.

V neznázorněném provedení jsou zařízeni obsahující elektrické 2^ prostředky k rozprašování částic a jejich dopravě směrem k povrchu sběrné elektrody znázorněná na obr. 3 a 4 doplněna podpůrnými pneumatickými prostředky. Ty obsahují přívodní potrubí tlakového vzduchu, jehož výstupní tryska je v sousedství výstupního otvoru 51 zásobníku 5 částic, případně ústí výstupní trubice 72, nasměrována k povrchu sběrné elektrody 2.

V dalším neznázorněném provedeni nedisponuje zařízení k dopravě částic prostředky k vytvoření elektrického pole. Tvorba částic a jejich doprava

PS3745CZ1

7.10.2041......PV 2044-328 “ 1,6.2011___ - 8 na povrch sběrné elektrody je zajištěna pouze aerodynamickým účinkem známých pneumatických prostředků.

Na obr. 5 je zařízení podle vynálezu určené pro kontinuální výrobu nanovlákenné vrstvy se začleněnými částicemi. Na rozdíl od provedení podle obr. 1 až 4 je část obvodu sběrné elektrody 2 opásána pásemnosného materiálu 8, který je před sběrnou elektrodou 2 veden dvojicí 81 vstupních válců a za sběrnou elektrodou 2 dvojicí 82 odváděčích válců. V sousedství části obvodu sběrné elektrody 2 protilehlé zvlákňovací elektrodě 1 je uspořádána další zvlákňovací elektroda 12.

Na obr. 6 je další provedení zařízení podle vynálezu určené pro kontinuální výrobu nanovlákenné vrstvy se začleněnými částicemi. Pohyb pásu nosného materiálu 8 ve směru S1 je zprostředkován dvojicí 83 podávačích válců a dvojicí 84 odtahových válců. Ve zvlákňovací komoře 9 je postupně ve směru Sl chodu pásu nosného materiálu 8 uspořádána nad nosným materiálem 8 zvlákňovací elektroda 1, zásobník 4 částic, zvlákňovací elektroda 12 a zásobník 3 částic. Pod pásem nosného materiálu 8 jsou v místech pod zvlákňovacími elektrodami 1, 10 uspořádány dvě sběrné elektrody 13 a pod zásobníky 3, 4 dvě sběrné elektrody 14. V neznázoměném provedení jsou zařazeny za sebou zvlákňovací elektrody 1, 12 a za nimi za sebou zásobníky 4 20 a 3 částic.

Známým způsobem nanášená vrstva nanovláken (obr. 1) se po pootáčení kolektoru 2 ve směru S2 dostává pod výstupní otvor 31 zásobníku 3 částic. Tyto částice jsou po otevření výstupního otvoru 31 sypány do vrstvy nanovláken účinkem gravitace a/nebo účinkem rozdílu napětí mezi zásobníkem H 3 částic a sběrnou elektrodou 2. Sběrná elektroda 2 přitom pří výrobě jednoho vlákenného povlaku může vykonat více otáček, přičemž vzniká sendvičový materiál, v němž jsou v jednotlivých vrstvách nanovláken začleněny v mezerách mezi nanovlákny vsypávané částice.

U zařízení podle obr. 2 se po nanesení nanovláken ukládají do jejich 30 vrstev postupně dva druhy částic ze zásobníků 4 a 3.

V příkladném provedení podle obr. 3 je zásobník 5 částic uspořádán co nejblíže zvlákňovací elektrodě 1, respektive její výstupní trysce 11. Po otevření

PS3745GZJ1—

7.10:201-4— 'PV201t-328“

Έ6;20Ή— — 9 výstupního otvoru 51 zásobníku 5 sypání částic se částice ležící přímo na skluzové desce 6 posunuji výstupním otvorem 51 směrem k hraně 61 skluzové desky 6. Tento pohyb částic může být podporován vibracemi skluzové desky 6. Ostrá hrana 61 připojená ke kladnému pólu 10 výkonného zdroje vysokého X napětí nabíjí elektricky sypké částice. Dochází k ionizaci plynného prostředí a ke vzniku elektrického větru. Proud elektrického větru směrem S3 od hrany 61 je velmi úzký (tvoří tzv. stream), proto v těsné blízkosti proudu větru vzniká rychlé proudění, které pomáhá dopravit vhodně velké částice do proudu větru a dále na žádané místo, tedy k povrchové ploše sběrné elektrody 2 prakticky současně s proudem nanovláken vystupujících z výstupní trysky 11 zvlákňovací elektrody 1. Využívá se toho, že částice v kontaktu s nabitou hranou 61 získávají souhlasný elektrický náboj. Souhlasně nabité částice se navzájem odpuzují a ruší tak shlukování drobných částic. Zároveň jsou tyto nabité částice přitahovány coulombovskými silami ke sběrné elektrodě, což také napomáhá jejich pohybu.

Elektrosprejovací systém podle obr. 4 využívá k dopravě částic silného elektrického pole. Jím je destabilizována hladina sprejovací kapaliny dopravované výstupní trubicí 72 ze zásobníku 71 sprejovací kapaliny, přičemž vznikají drobné kapičky pomocí tzv. electrosprayingu. Tyto kapičky, které vzniknou v kontaktu s nabitou hranou trysky 73 výstupní trubice 72, jsou uchopeny proudem elektrického větru a dopraveny na žádané místo. V tomto případě přímo do oblasti, ve které se současně ukládají vlákna tvořící nanovlákennou vrstvu. Kompozitní nanovlákenný materiál vzniká současně v jednom místě podkladního materiálu.

7? Při použití rozprašovacího zařízení podle vynálezu není bezpodmínečně t ' nutné použít opačně nabitou protielektrodu, protože potenciál nabité hrany vytvářející elektrický vítr je vztažen proti zemi, kterou tvoří například rám stroje, podlaha místnosti a podobně.

Analogický elektrosprejovací systém může využívat i již existujících 30 partikulárních materiálů, které se elektrostaticky naprašují na povrch sběrné elektrody prakticky současně s nanovlákny.

PV204-1--3291.6:2011- Ρ&3745βΖ-1—

-7-.10.2011- 10U výše popsaných neznázorněných zařízení je k dopravě částic směrem k povrchu sběrné elektrody, případně k rozprašování kapaliny, využito elektrostatických sil a aerodynamických účinků proudu vzduchu přiváděného od příslušného zdroje tlakového vzduchu. Jím je podporován účinek elektrického pole, nebo u zařízení nevyužívajících k dopravě částic elektrického pole, je aerodynamické působení stlačeného vzduchu jediným hnacím prostředkem částic vnášených do nanovlákenné vrstvy.

K dopravě částic a jejich dávkování je možné použít i dosud známé způsoby. U jednoho z nich jsou částice dopravovány rotujícími nebo jinak se pohybujícími kartáči. Zařízení, kterého využívá další známý způsob, obsahuje povrchově strukturovaný rotující válec, který částice unáší v prohlubních vytvořených ve svém povrchu a vsypává je do vznikající nanovlákenné vrstvy.

Provedení znázorněná na obr. 1 až 4 a jejich modifikace z hlediska vzájemného uspořádání zvlákňovacích elektrod a zásobníků částic umožňují ¹⁵ vícenásobným otáčením sběrné elektrody 2 ve směru S2 vytvořit objemný sendvičový materiál požadované tloušťky, který se může skládat z vrstev tvořených různými druhy nanovláken

Sběrná elektroda 2 zařízení podle obr. 5 je částečně opásána pásem , nosného materiálu 8. Jeho kontinuální pohyb ve směru S4 ie vyvozen otáčením sběrné elektrody 2 ve směru S2, případně za spolupůsobení dvojice 81 vstupních válců a dvojice 82 odváděčích válců, které jsou spřaženy s neznázorněnými hnacími prostředky. V příkladném provedení se nejdříve vytváří vrstva nanovláken produkovaných zvlákňovací elektrodou 1, dále jsou do této vrstvy postupně začleněny částice ze zásobníků 4, 3, které jsou dále 25 překryty vrstvou nanovláken produkovaných zvlákňovací elektrodou 12. Pás nosného materiálu 8 pokrytý vícesložkovou nanovlákennou vrstvou je odváděn dvojicí 82 odváděčích válců k uskladnění, případně k dalšímu zpracování.

U zařízení pro kontinuální výrobu kompozitního nanovlákenného materiálu znázorněného na obr. 6 je podélně uspořádanou zvlákňovací 30 komorou 9 prakticky vodorovně ve směru SI veden pás nosného materiálu 8, který je poháněn dvojicí 83 přiváděčích válců za spolupůsobení dvojice 84 odtahových válců. Za vstupem pásu nosného materiálu 8 do zvlákňovací

PS3745CZ_1 —

7.ia.20Tt~

PV201Ť-328

1.6.20ti— ' komory 9 jsou na něj postupně nanášeny první vrstva nanovláken, pn/ní typ částic, druhá vrstva nanovláken a druhý typ částic. Vytvořený vícesložkový nanovlákenný materiál je ze zvlákňovaci komory 9 odtahován dvojicí 84 odtahových válců. Výsledný vícesložkový nanovlákenný materiál lze Š modifikovat změnou pořadí zvlákňovacích elektrod 1, 12 a zásobníků 4, 3. Tak lze na první vrstvu nanovláken produkovanou zvlákňovaci elektrodou 1 dodávat druhou vrstvu nanovláken produkovanou zvlákňovaci elektrodou 12 a dále sypat první typ částic ze zásobníku 4 a následně druhý typ částic ze zásobníku 3.

i, ^0 Znázorněná a popsaná provedeni zařízení podle vynálezu nemají omezující účel. Jejich uspořádání a způsob činnosti lze v rozsahu patentových nároků modifikovat například z hlediska směru přiváděných nanovláken vzhledem k pohybu podkladu, na který jsou nanášena. Podobně lze měnit místa, ve kterých se s nanovlákennou vrstvou spojují inkorporované částice.

Například různé typy částic lze prakticky vnášet podle potřeby do stejného místa nanovlákenné vrstvy.

PS3745eZJ—

7.10.2011- 12

PV- 2011*328

1.6.201 Ť”

Seznam vztahových značek zvlákňovací elektroda kladný pól (zdroje VN)

11 výstupní tryska (zvlákňovací elektrody) zvlákňovací elektroda sběrná elektroda sběrná elektroda sběrná elektroda tq 20 záporný pól (zdroje VN) zásobník výstupní otvor (zásobníku) zásobník zásobník (se skluzovou deskou)

1$ 51 výstupní otvor (zásobníku se skluzovou deskou) skluzová deska hrana (skluzové desky) elektrosprejovací systém nádoba (sprejovací kapaliny)

72 výstupní trubice (sprejovací kapaliny) elektrosprejovací tryska nosný materiál dvojice vstupních válců dvojice odváděčích válců

83 dvojice podávačích válců dvojice odtahových válců zvlákňovací komora

S1 směr pohybu nosného pásu (v komoře 9)

S2 směr otáčení kolektoru

3Q S3 směr proudění elektrického větru

S4 směr pohybu nosného pásu

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice pevné nebo kapalné látky elektrostatickým zvlákňováním roztoku nebo taveniny M polymeru, u něhož se vytvářená nanovlákna ukládají mezi zvlákňovaci elektrodou (1) a sběrnou elektrodou (2, 13, 14) na podklad, jímž je povrch sběrné elektrody (2) nebo nosný materiál (8), vyznačující se tím, že částice pevné nebo kapalné látky se vnášejí mezi nanovlákna nanovlákenné vrstvy směrem proti podkladu a ukládají se v mezerách mezi nanovlákny.

   X ²· Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že částice pevné nebo kapalné látky se do nanovlákenné vrstvy vnášejí bezprostředně po jejím vytvoření.
2. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se po vnesení částic do nanovlákenné vrstvy na ni nanese alespoň jedna další tS nanovlákenné vrstva.
3. 4. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se provádí mechanickým způsobem.
4. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že vnášení částic do 20 nanovlákenné vrstvy se provádí působením gravitace.
5. 6. Způsob podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že k vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se využívá elektrického větru a elektrostatických sil.
6. 7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že k 25 vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se využívá proudu vzduchu.

   PV 20ŤT-328“’

   1.&2011----PS3745CZ1Ť......

   7.-10:2011—
7. 8. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že vnášení částic se provádí elektrosprejováním.
8. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že sprejování se provádí ve společném kroku s elektrostatickým zvlákňováním na společnou oblast ’ podkladu.
9. 10. Způsob podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že elektrostatické zvlákňování a vnášení částic do nanovlákenné vrstvy se provádí ve společném uzavřeném prostoru.
10. 11. Zařízení k vytváření funkční nanovlákenné vrstvy obsahující částice pevné nebo kapalné látky elektrostatickým zvlákňováním roztoku nebo taveniny polymeru mezi zvlákňovací elektrodou (1, 12) a sběrnou elektrodou (2, 13, 14), u něhož se vytvářená nanovlákna ukládají mezi zvlákňovací elektrodou (1, 12) a sběrnou elektrodou (2, 13, 14) na podklad, jímž je povrch sběrné elektrody (2) nebo nosný materiál (8), vyznačující se tím, že za místem a/nebo v místě ukládání nanovláken je proti podkladu uspořádán alespoň jeden prostředek pro dávkování částic pevné nebo kapalné látky.
11. 12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že prostředek pro dávkování částic pevné nebo kapalné látky obsahuje zásobník (3, 4, 5) s výstupním otvorem (31,41, 51).

    ŽŮ*
12. 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že výstupní otvor (51) zásobníku (5) je spřažen skluznou deskou (6) opatřenou na konci přivráceném k podkladu ostrou hranou (61), přičemž je kluzná deska (6) připojena ke zdroji vysokého napětí.
13. 14. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že prostředek pro 25 dávkování částic pevné a/nebo kapalné látky je elektrosprejovací systém (7).
14. 15. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že podklad je tvořen otáčející se sběrnou elektrodou (2).

    PS3745CZ1 7.10.2014— ·' 15 ’

    Ρν2σ$1-328—

    1.6.2011-
15. 16. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že podklad je tvořen nosným materiálem (8).
16. 17. Zařízení podle nároku 16, vyznačující se tím, že podklad je uspořádán v rovině, pod níž jsou uloženy alespoň dvě sběrné elektrody (13, 5 14), přičemž alespoň nad první sběrnou elektrodou (13) je uspořádána zvlákňovací elektroda (1, 12) a alespoň nad jednou další sběrnou elektrodou (14) je uspořádán prostředek pro dávkováni částic.
17. 18. Zařízení podie kteréhokoliv z nároků 11 až 17, vyznačující se tím, že za posledním prostředkem pro dávkováni částic je uspořádána zvlákňovací elektroda (1, 12).