CZ25017U1

CZ25017U1 - Vlákno a vlákenný útvar

Info

Publication number: CZ25017U1
Application number: CZ201226176U
Authority: CZ
Inventors: Wiener@Jakub; Stepánková@Marie
Original assignee: Technická univerzita v Liberci
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2013-03-07

Description

Vlákno a vlákcnný útvar

Oblast techniky

Technické řešení se týká vlákna konečné délky obsahujícího organický polymemí materiál, a vlákenného útvaru, který obsahuje taková vlákna.

Technické řešení se dále týká vlákna konečné délky obsahujícího minerální jádro, na kterém je uložen plášť, a vlákenného útvaru, který obsahuje taková vlákna.

Kromě toho se teehnické řešení týká také vlákenného útvaru, který obsahuje minerální vlákna, a organický materiál uspořádaný alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny anebo alespoň na části povrchu vlákenného útvaru.

to Dále se technické řešení týká také vlákenného útvaru, který obsahuje minerální vlákna.

Dosavadní stav techniky

Karbonizovaná nebo také uhlíková vlákna mají v dnešní době díky svým specifickým mechanickým vlastnostem celou řadu využití v mnoha různých aplikacích včetně výroby sportovních potřeb, namáhaných částí dopravních prostředků, energetických zařízení atd. Příprava těchto vláken standardně spočívá v ohřevu předpřipravených vláken vhodného prekurzoru, nejčastěji organického polymeru, např. polyakrylonitrilu (PAN), v karbonizační peci bez přístupu kyslíku na teplotu v rozsahu cca 1 000 až 3 000 °C. Během tohoto ohřevu se materiál prekurzoru mění v celém objemu vláken na uhlík, jehož mikroskopické řetězce jsou orientovány převážně ve směru podélné osy vláken. Právě díky této orientaci uhlíkových řetězců pak mají karbonizovaná vlákna ?o i při relativně malém průměru vysokou pevnost v tahu a poměrně vysoký modul pružnosti.

V patentové přihlášce GB 1241937 byla navržena náhrada karbonizační pece laserem, který odstraňuje některé z jejích nevýhod, neboť je energeticky méně náročný, a současně přesnější a rychlejší z hlediska dosažení požadované teploty karbonizace, případně z hlediska její regulace. Obdobný postup byl navržen i v novější patentové přihlášce US 2004025261.

Jak použití karbonizační pece, tak i laseru však společně vykazují další velmi podstatný nedostatek, a to průběh karbonizace v celém objemu vláken prekurzoru. Díky tomu ztrácí výsledná karbonizovaná vlákna z velké části původní vlastnosti vláken prekurzoru, zejména výhodnou pružnost, elasticitu, či další typické textilní vlastnosti, což omezuje jejich využití v některých oblastech, zejména při výrobě technických či netechnických textilií, konstrukci filtrů, apod.

Cílem technického řešení je odstranit nebo alespoň eliminovat nevýhody stavu techniky.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo vláknem konečné délky, které obsahuje organický polymemí materiál, jehož podstata spočívá v tom, že část délky vlákna je alespoň na části svého obvodu tvořena karbon i zovaným organickým polymerním materiálem, přičemž jiná část délky vlákna je v celém svém příčném průřezu tvořena organickým polymemím materiálem. Ve výhodné variantě je část délky vlákna tvořena karbonizovaným organickým polymerním materiálem v celém svém příčném průřezu.

Kromě toho je cíle technického řešení dosaženo také vlákenným útvarem, který obsahuje vlákna obsahující organický polymemí materiál, jehož podstata spočívá v tom, že tato vlákna jsou na části své délky v celém svém příčném průřezu tvořena organickým polymemím materiálem, a na jiné Část své délky jsou alespoň na části svého obvodu tvořena karbonizovaným organickým polymemím materiálem. Ve výhodné variantě jsou tato vlákna na části své délky tvořena karbonizovaným organickým materiálem v celém svém příčném průřezu.

-1 CZ 25017 Ul

Cíle technického řešení je dále dosaženo vláknem konečné délky, které obsahuje minerální jádro, na kterém je uložen plášť, jehož podstata spočívá v tom, že plášť je alespoň na části své délky a alespoň na Části svého obvodu tvořen karbonizovaným organickým materiálem, a na jiné části své délky je v celém svém příčném průřezu tvořen organickým materiálem. Dle požadavků je přitom plášť tvořen karbonizovaným organickým materiálem alespoň na části své délky v celém svém příčném průřezu, případně v celém svém objemu. Přitom je výhodné, pokud je alespoň část pláště tvořená karbonizovaným organickým materiálem, v místech, kde byl povrch minerálního jádra během karbonizace roztaven, zakomponována do minerálního jádra, což zaručuje jejich pevné a odolné spojení.

io Cíle technického řešení je také dosaženo vlákenným útvarem, který obsahuje vlákna tvořená minerálním jádrem na kterém je uložen plášť, jehož podstata spočívá v tom, že plášť je alespoň na Části délky vlákna na povrchu vlákenného útvaru a alespoň na části jeho obvodu tvořený karbonizovaným organickým materiálem, případně je plášť tvořen karbonizovaným organickým materiálem v celém svém objemu. Přitom je dále výhodné, pokud je alespoň Část pláště tvořená is karbonizovaným organickým materiálem zakomponována do minerálního jádra.

Cíle technického řešení je také dosaženo vlákenným útvarem, který obsahuje minerální vlákna, a organický materiál uspořádaný alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na části jeho povrchu, jehož podstata spočívá v tom, že alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na části povrchu vlákenného útvaru je uložen karbonizovaný organický materiál. Ve výhodné variantě je pak karbonizován veškerý organický materiál alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na povrchu vlákenného útvaru.

Přitom je dále výhodné, pokud alespoň část karbonizováného organického materiálu zakomponována alespoň do některých minerálních vláken, která jsou s ním v kontaktu.

Objasnění výkresů

Výkresy ukazují na obr. la SEM snímek výchozího vlákenného útvaru, na obr. lb SEM snímek tohoto vlákenného útvaru po karbonizaci, na obr, 2a SEM snímek stejného výchozího vlákenného útvaru, na obr. 2b SEM snímek tohoto vlákenného útvaru po karbonizaci v atmosféře dusíku, na obr. 3a SEM snímek jiného výchozího vlákenného útvaru, a na obr. 3b SEM snímek toho vlá.w kenného útvaru po karbonizaci.

Příklady uskutečnění technického řešení

Podstata technického řešení bude v dalším vysvětlena na třech odlišných variantách provedení.

V první se jedná o úpravu vlákna připraveného z organického polymeru, a vlákenného útvaru obsahujícího tato vlákna, ve druhé o úpravu vláken typu jádro-plášť, která obsahují minerální jádro, na němž je uložen plášť z organického materiálu, a vlákenného útvaru obsahujícího tato vlákna, a ve třetí o úpravu vlákenného útvaru obsahujícího minerální vlákna, na jehož povrchu a/nebo v jehož struktuře se nachází karbon izo vatě lný organický materiál ve formě Částic a/nebo vláken a/nebo filmu.

V prvním případě je vlákno z organického polymeru, např. aramidu, které je připraveno libovol40 ným ze známých způsobů pro přípravu vláken, bez další úpravy vystaveno působení laseru. Laserový paprsek přitom proniká do objemu aramidového vlákna, přičemž se jeho energie mění na teplo, které vyvolává karbonizaci, při níž se aramid přeměňuje na uhlík, volbou vlnové délky laserového paprsku přitom lze řídit hloubku jeho průniku do vlákna, a tím i dosažený podíl karbon izo váného materiálu v jeho příčném průřezu. Pohybem laserového paprsku po délce arami 45 dového vlákna pak lze regulovat podíl karbon izovaného materiálu na jeho délce, resp. podíl délky vlákna na které karbonizace probíhá, a na které zůstává původní materiál beze změny. Relativní pohyb laserového paprsku po délce vlákna se přitom dosáhne budí pohybem laserového paprsku (např. prostřednictvím vhodných optických prostředků) a/nebo pohybem zdroje lasero-2CZ 25017 Ul vého paprsku a/nebo pohybem aramidového vlákna. Dle požadavků na rozložení karbon i zovaného materiálu (uhlíku) ve struktuře se přitom může jednat o přímočarý, rotační, případně složený pohyb. Relativně malá tepelná vodivost aramidu, ale obecně i jiných organických polymerů, a současně velmi krátká doba působení laseru potřebná pro karbonizaci (řádově milisekundy) brání nežádoucímu přenosu tepla a průběhu karbonizace v částech vlákna, které záměrně nebyly vystaveny laserovému paprsku. Mezi částí vlákna, na které probíhá karbonizace a částí, která zůstává beze změny, se přitom vytváří krátký úsek, ve kterém je materiál vlákna karbon izován pouze částečně, tzn., že karbonizace zde proběhla jen na povrchu vlákna, resp. na menší části jeho příčného průřezu, než u části vlákna, která byla vystavena laserovému paprsku, nebo neproběhla io chemicky úplně.

Dle volby vlnové délky použitého laserového paprsku přitom může karbonizace organického polymemího materiálu vlákna probíhat pouze na povrchu požadované části délky vlákna, na části jeho příčném průřezu nebo v celém jeho příčném průřezu.

Tímto způsobem se připravuje částečně karbonizované vlákno, které je na požadované Části své délky a alespoň na části svého obvodu tvořeno karbon izovaným organickým polymemím materiálem, a vždy je alespoň na části své délky tvořeno v celém příčném průřezu původním organickým polymemím materiálem beze změny. Toto vlákno pak v sobě vhodně kombinuje výhodné vlastnosti uhlíkových (karbon izovaných) vláken, jako je např. vysoká pevnost v tahu, velmi dobrá sorpce, či elektrická a tepelná vodivost, s původními textilními vlastnostmi vláken orga2o nického polymeru, zejména s jejich výhodnou pružností, elasticitou, nasákavostí, barvitelností, atd.

V podstatě stejný postup lze použít i pro úpravu vlákenných útvarů tvořených organickými polymemími vlákny, a to jak lineárních vlákenných útvarů (např. příze), tak i plošných vlákenných útvarů (např. netkaná textilie, ale i jakákoliv tkaná, či jinak vyrobená textilie). Volbou vlnové ?5 délky použitého laserového paprsku se opět řídí hloubka jeho průniku do vlákenného útvaru a jeho vláken, a tím podíl karbonizovaného organického polymemího materiálu v nich. Přitom může ke karbonizaci docházet na celém povrchu tohoto textilního útvaru, nebo jen na jeho volitelné části. V obou případech karbonizace probíhá pouze v povrchové vrstvě vláken, případně v několika povrchových vrstvách, takže vlákenný útvar si díky relativně velkému podílu nekarbo30 n izovaných vláken z velké části zachová původní textilní vlastnosti. Karbonizace přitom probíhá alespoň na části délky vlákna na povrchu vlákenného útvaru a alespoň na části jeho obvodu směřujícího ven z vlákenného útvaru, přičemž na části své délky pod povrchem vlákenného útvaru zůstávají vlákna beze změny.

Dle požadavků, nebo při karbonizaci celého povrchu vlákenného útvaru se organický polymemí materiál vláken karbonizuje na celé délce vláken na povrchu vlákenného útvaru, případně v celém jejich příčném průřezu.

Postup úpravy vlákenných útvarů obsahujících organická polymemí vlákna lze s výhodou použít např. pro vytváření elektricky vodivých drah v lineárních nebo plošných vlákenných útvarech, aniž by tyto útvary ztratily svoje výhodné textilní vlastnosti. Změnu barvy polymemího organic40 kého materiálu, ke které při karbonizaci dochází lze také využít ke značení vlákenných útvarů.

Obdobný vlákenný útvar (lineární či plošný) lze kromě přímé aplikace laserového paprsku vytvořit také zpracováním výše popsaných částečně karbon izovaných polymemích organických vláken, neboť jejich část tvořená nekarbonizovaným organickým polymemím materiálem umožňuje jejich zpracovávání většinou z běžných technik pro zpracovávání textilních vláken. Vlákenný útvar tak lze vytvořit bud’ výhradně z částečně karbon izovaných polymemích organických vláken, nebo ze směsi těchto vláken s libovolnými jinými vlákny.

Popisované postupy lze použít v podstatě pro jakákoliv vlákna, nebo vlákenné útvary, vytvořené z téměř libovolného organického polymemího materiálu, jež je netavitelný (resp. jehož teplota rozkladu je vyšší než teplota karbonizace) a karbonizovatelný. Typickými organickými polyme50 ry, které vyhovují těmto požadavkům, jsou např. aromatické polyamidy, bavlna, akryl, atd.

-3CZ 25017 Ul

Během řady experimentů se pro karbonizaci organických polymerních vláken nejlépe osvědčil IR laser, avšak s dobrými výsledky jsou použitelné i jiné typy laseru emitujících záření v infračervené oblasti, jejichž paprsek pronikne do požadované hloubky použitých vláken.

K zabránění nežádoucího zahoření organických polymerních vláken je výhodné, pokud jejich karbonizace probíhá v atmosféře inertního plynu. Ta navíc umožňuje zvýšit teplotu, při které karbonizace probíhá, a tím zvýšit její efektivitu a zkrátit potřebný čas. Použití této atmosféry přitom není nutnou podmínkou.

Příklad 1

Jako vlákenný útvar byla použita tkaná textilie tloušťky 0,6 mm vytvořená z vláken Kevlaru io (aromatický polyamid) typu 49 T 968, s jemností osnovy a útku 240 tex, dostavou osnovy a útku

6,8 nití/1 cm, a s plošnou hmotností 335 g/m². Tento textilní útvar byl po celé své ploše ozařován pulzním CO2 laserem emitujícím záření v infračervené oblasti. Nastavení laseru se pohybovalo v rozsahu duty cycle (výkon) 10 až 50 %, pixel time (čas pro značení obrazového prvku) 50 až 800 ps, přičemž pro daný textilní útvar se jako optimální ukázalo duty cycle 20 % a pixel time

600 ps, při níž byla hloubka průniku laserového paprsku do vláken na povrchu textilního útvaru o,2 mm. SEM snímky vlákenného útvaru před provedením karbonizace a po něm představují obr. la a obr. 1b.

Příklad 2

Jako vlákenný útvar byla použita stejná tkaná textilie jako v příkladu 1, stejné bylo i nastavení laseru. Karbonizace probíhala v atmosféře dusíku. Pri tomto uspořádání se jako optimální nastavení laseru duty cycle 20 % a pixel time 300 ps, přičemž SEM snímky vlákenného útvaru před provedením karbonizace a po něm představují obr. 2a a obr. 2b.

Obdobný princip lze použít i pro úpravu vláken typu jádro-plášť, která obsahují minerální, např. skleněné jádro, a plášť vytvořený z organického materiálu. Díky tomu, že skleněné jádro je pro laserový paprsek v podstatě průchozí, resp. jeho pohltivost vůči laserovému paprsku je minimální, může karbonizace organického pláště pri vhodně volené vlnové délce laserového paprsku probíhat prostřednictvím jednoho laserového paprsku současně na odvrácených stranách vlákna, aniž by přitom došlo k porušení či strukturální změně jádra.

Minerální jádro je současně nositelem základních mechanických vlastností celého vlákna, takže je možné karbonizovat plášť vlákna v celém jeho objemu, aniž by tím došlo k nežádoucí modifikaci mechanických vlastností vlákna. Naopak, vlákno získává díky plášti obsahujícímu karbonizovaný organický materiál výbornou elektrickou a tepelnou vodivost, a dobré sorpční vlastností, což rozšiřuje možnosti jeho využití. Minerální jádro navíc během karbonizace zajišťuje zachování původního tvaru vlákna, takže pro vytvoření pláště je možné použít v podstatě libovolný kar35 bonizovatelný organický materiál, i když je jeho teplota tavení nižší než teplota, pri které probíhá jeho karbonizace. Příkladem vhodného organického materiálu jsou např. sacharidy, jako je např. glukóza, sacharóza, škrob, celulóza, nebo jejích směsi, organické polymery, atd. Jako minerální jádro je pak využitelné zejména jádro skleněné, čedičové, či azbestové.

Dle požadavků se organický plášť vlákna karbonizuje alespoň na části své délky a alespoň na části svého obvodu, případně alespoň na částí své délky v celém svém příčném průřezu, nebo v celém svém objemu. V případech, kdy po karbonizaci zůstává v plášti vlákna zbytkový organický materiál, je pro některé aplikace (zvýšená teplota, kontakt s agresivní chemickou látkou), výhodnější, pokud je tento organický materiál z pláště po karbonizaci odstraněn, např. použitím vhodného rozpouštědla, či jiným vhodným způsobem.

Delším působení laseru a/nebo modifikace jeho vlnové délky dále umožňuje během karbonizace natavit alespoň na části povrchu skleněné jádro vlákna, přičemž roztavený materiál jádra se spojuje s karbonizovaným organickým materiálem pláště. Tím se po jeho zatuhnutí dosáhne pevnějšího a odolnějšího spojení jádra s pláštěm.

-4C7. 250Í7 lil

Popsanými způsoby se (edy připraví vlákno, které obsahuje minerální jádro, na němž je uložen plášť, který je alespoň na části své délky a alespoň na části svého obvodu tvořen karbonizováným organickým materiálem. Alespoň část pláště přitom může být dle potřeby během karbon izaee zakomponována do minerálního jádra.

V podstatě stejné postupy lze dále použít také k povrchové úpravě vlákenného útvaru (jak plošného, tak i lineárního), který obsahuje vlákna tvořená minerálním jádrem, na kterém je uložen plášť z organického materiálu. Tento plášť je pak dle požadavků karbonizován laserovým paprskem alespoň na části své délky a alespoň na části svého obvodu směřujícího ven z vlákenného útvaru. Podíl karbon izované části pláště přitom lze úpravou vlnové délky laserového paprsku a κι jeho pohybem vůči vlákennému útvaru a/nebo pohybem vlákenného útvaru během karbonizace přizpůsobit konkrétním požadavkům a uvažovaným aplikacím. Přitom je možné, aby byl plášť karbonizován pouze na části sve délky a na části svého povrchu, na části své délky v celém příčném průřezu, či v celém svém objemu. Stejně jako v případě úpravy samostatného vlákna typu jádro-plášť, lze při úpravě vlákenného útvaru natavením alespoň části jádra vlákna během karbo15 nizacc do něj zakomponovat část pláště, a tím dosáhnout jejich pevnějšího a odolnějšího spojení.

Dle požadavků probíhá karbonizace na celém povrchu vlákenného útvaru, případně pouze v jeho zvolené části. Výsledkem pak je vlákenný útvar (plošný nebo lineární), který na svém povrchu obsahuje vlákna tvořená minerálním jádrem na kterém je uložen plášť, kteiý je alespoň na části své délky a alespoň na části svého obvodu tvořen karbon i zo váným organickým materiálem. Díky tomu, že laserový paprsek prochází minerálními jádry vláken v podstatě beze ztrát, může dle volby vlnové délky použitého laserového paprsku, karbonizace probíhat i relativně hluboko pod povrchem vlákenného útvaru.

Při zvláštních požadavcích na umístění vláken s minerálním jádrem, na kterém je uložen plášť, který je alespoň na části své délky a alespoň na části svého povrchu tvořen karbonizováným ?5 organickým materiálem ve vnitřní struktuře vlákenného útvaru, je možné tato vlákna zpracovat samostatně nebo v kombinaci s vlákny jiného typu vhodnou technikou do požadovaného vlákenného útvaru.

Také pro karbonizaci organického pláště vláken typu jádro-plášť se nejlépe osvědčil IR laser. S dobrými výsledky jsou použitelné i jiné typy laserů emitujících záření v infračervené oblasti, ío jejichž paprsek pronikne do požadované hloubky použitých vláken.

K zabránění nežádoucímu zahoření organického materiálu pláště vláken, je výhodné, pokud jeho karbonizace probíhá v atmosféře inertního plynu, která současně umožňuje zvýšit teplotu, při které karbonizace probíhá, a tím zvýšit její efektivitu a zkrátit potřebný čas, případně požadovaným způsobem natavit část minerálního jádra. Použití této atmosféry však není podmínkou.

Jak bylo uvedeno výše, požadovaného stupně karbonizace se dosahuje během jednotek milisekund, díky čemuž lze i pro úpravu vlákenných útvarů s relativně velkým povrchem použít pouze jeden laserový paprsek. Tím se dosáhne nejen snížení nákladů, ale také podstatná úspora prostoru, při zachování, či dokonce zvýšení výkonu.

V další variantě lze laserovým paprskem karbonizovat organický, karbonizovatelný materiál, který je např. ve formě částic (prášku), filmu, vláken, jejich kombinací, atd., uložen na povrchu a/nebo ve vnitřní struktuře vlákenného útvaru (plošného i lineárního) tvořeného minerálními vlákny. Vzhledem k tomu, že minerální vlákna jsou pro laserový paprsek v podstatě průchozí a karbonizace se sama neúčastní (s výjimkou řízeného natavení jejich povrchu), nedochází během karbonizace ke ztrátě vlákenné morfologie vlákenného útvaru, a jeho původních vlastností. Kar45 bonizovaný organický materiál navíc tomuto vlákennému útvaru, nebo jeho částem, propůjčuje specifické vlastnosti, mj, velmi dobré sorpční schopnosti, atd.

Výsledný vlákenný útvar je pak s výhodou použitelný pro přípravu filtrů nebo částí filtrů, které mají díky karbonizovanému organickému materiálu velmi dobré sorpční a antimikrobiální vlastnosti, a současně jsou díky minerálním vláknům dostatečně odolné i při poměrně vysokém namá50 hání.

-5CZ 25017 Ul

Karbonizace organického materiálu přitom může probíhat v celém objemu vlákenného útvaru (laserový paprsek proniká minerálními vlákny téměř beze ztrát), případě dle požadavků pouze v části objemu - volbou vlnové délky laseru a/nebo pohybem laserového paprsku vůči vlákennému útvaru a/nebo pohybem vlákenného útvaru vůči statickému laserovému paprsku. Volitelný podíl s organického materiálu na povrchu vlákenného útvaru a/nebo v jeho vnitřní struktuře tak může dle požadavků zůstat beze změny.

V případech, kdy po karbonizaci zůstává ve vlákenném útvaru zbytkový organický materiál, je pro některé specifické aplikace (zvýšená teplota, kontakt s agresivní chemickou látkou, atd.) výhodnější, pokud je tento organický materiál z vlákenného útvaru po karbonizaci odstraněn, io např. použitím vhodného rozpouštědla, či jiným vhodným způsobem.

Pro dosažení pevného spojení mezi minerálními vlákny a karbonizovaným organickým materiálem je možné, stejně jako ve výše popsaných variantách, působením laseru dosáhnout natavení alespoň části povrchu alespoň některých minerálních vláken, přičemž roztavený materiál jádra se spojuje s karbon izovaným organickým materiálem pláště.

Dle konkrétních požadavků a podílu organického materiálu, který je karbonizován tak lze připravit vlákenný útvar, který obsahuje minerální vlákna, a alespoň v Části svého objemu mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na části povrchu útvaru karbonizovaný organický materiál, nebo směs organického materiálu a karbonizovaného organického materiálu. Zejména pro použití ve filtračních aplikacích je výhodnější, pokud je v celém objemu vlákenného útvaru uložen karbonu nizovaný organický materiál.

Také u této varianty lze dosáhnout pevnějšího spojení minerálních vláken s karbon izovaným organickým materiálem zakomponováním organického materiálu do povrchu alespoň některých minerálních vláken, natavením alespoň části jejich povrchu během karbonizace,

I pro popsanou úpravu vlákenných útvarů obsahujících minerální vlákna a organický karbonizo25 vatelný materiál se nejlépe osvědčil IR laser. S dobrými výsledky jsou však použitelné i jiné typy laserů emitujících záření v infračervené oblasti, jejichž paprsek pronikne do požadované hloubky tohoto vlákenného útvaru.

K zabránění nežádoucímu zahoření organického materiálu, je dále výhodné, pokud jeho karbonizace probíhá v atmosféře inertního plynu, která současně umožňuje zvýšit teplotu, při které karto bonizace probíhá, a tím zvýšit její efektivitu a zkrátit potřebný čas, případně požadovaným způsobem natavit část minerálního jádra. Použití této atmosféry však není podmínkou.

Příklad 3

Výchozí vlákenný útvar byl připraven nanesením roztoku sacharózy v koncentraci 300 g.l'¹ na filtrační textilii ze skleněných vláken s plošnou hmotností 75 g.m‘² klocováním na fuláru. Přítlak fuláru přitom byl 2x10⁵ Pa, rychlost průchodu textilie fulárem 1 m/min*¹. Takto připravený vlákenný útvar byl dále zasušen pri 80 °C po dobu 5 minut,

Vlákenný útvar byl následně ozařován po celé své ploše infračerveným CO₂ laserem, jehož nastavení se postupně měnilo v rozsahu duty cycle od 5 do 20 %, pixel time 50 až 800 ps. Jako optimální se ukázalo nastavení laseru duty cycle 10 % a pixel time 700 ps. SEM snímky vláken40 ného útvaru před provedením karbonizace a po něm představují obr. 3a a obr. 3b.

Jak bylo uvedeno výše, požadovaného stupně karbonizace se dosahuje během jednotek milisekund, díky čemuž lze i pro povrchovou úpravu vlákenných útvarů s relativně velkým povrchem použít pouze jeden laserový paprsek. Tím se dosáhne nejen snížení nákladů, ale také podstatná úspora prostoru, při zachování, či dokonce zvýšení výkonu.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Vlákno konečné délky obsahující organický polymemí materiál, vyznačující se tím, že část délky vlákna je alespoň na části svého obvodu tvořena karbonizovaným organickým polymemím materiálem, přičemž jiná část délky vlákna je v celém svém příčném průřezu

5 tvořena organickým polymemím materiálem.
2. Vlákno podle nároku 1, vyznačující se tím, že část délky vlákna je tvořena karbonizovaným organickým polymemím materiálem v celém svém příčném průřezu.
3. Vlákenný útvar, který obsahuje vlákna obsahující organický polymemí materiál, vyznačující se tím, že vlákna obsahující organický polymemí materiál jsou na části své délky ío v celém svém příčném průřezu tvořena organickým polymemím materiálem, a na jiné části své délky jsou alespoň na části svého obvodu tvořena karbonizovaným organickým polymemím materiálem.
4. Vlákenný útvar podle nároku 3, vyznačující se tím, že vlákna obsahující organický polymemí materiál jsou na části své délky tvořena karbonizovaným organickým polymer15 ním materiálem v celém svém příčném průřezu.
5. Vlákno konečné délky obsahující minerální jádro, na kterém je uložen plášť, vyznačující se tím, že plášť je alespoň na části své délky a alespoň na části svého obvodu tvořen karbonizovaným organickým materiálem, a na jiné části své délky je v celém svém příčném průřezu tvořen organickým materiálem.

20
6. Vlákno podle nároku 5, vyznačující se tím, že plášť je tvořen karbonizovaným organickým materiálem alespoň na části své délky v celém svém příčném průřezu,
7. Vlákno podle nároku 6, vyznačující se tím, že plášť je tvořen karbonizovaným organickým materiálem v celém svém objemu.
8. Vlákno podle libovolného z nároků 5až7, vyznačující se tím, že alespoň část

25 pláště tvořená karbonizovaným organickým materiálem je zakomponována do minerálního jádra v místech, kde byl povrch minerálního jádra během karbonizace roztaven.
9. Vlákenný útvar, který obsahuje vlákna tvořená minerálním jádrem, na kterém je uložen plášť, vyznačující se tím, že plášť je alespoň na části délky vlákna na povrchu vlákenného útvaru a alespoň na části jeho obvodu tvořený karbonizovaným organickým materiálem.

30
10. Vlákenný útvar podle nároku 9, vyznačující se tím, že plášť je tvořený karbonizovaným organickým materiálem v celém svém objemu.
11. Vlákenný útvar podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že alespoň část pláště tvořená karbonizovaným organickým materiálem je zakomponována do minerálního jádra.
12. Vlákenný útvar, který obsahuje minerální vlákna a organický materiál uspořádaný alespoň

35 v části objemu vláken něh o útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na části povrchu vlákenného útvaru, vyznačující se tím, že alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na Části povrchu vlákenného útvaru je uložen karbomizovaný organický materiál.

-7CZ 25017 Ul
13. Vlákenný utvař, který obsahuje minerální vlákna, vyznačující se tím, že alespoň v části objemu vlákenného útvaru mezi minerálními vlákny a/nebo alespoň na povrchu vlákenného útvaru je uložen karbonizovaný organický materiál.
14. Vlákenný útvar podle nároku 13, vyznačující se tím, že karbonizovaný organický materiál je uložen v celém objemu vlákenného útvaru.
15. Vlákenný útvar podle libovolného z nároků 12 až 14, vyznačující se tím, že alespoň část karbonizovaného organického materiálu je zakomponována alespoň do některých minerálních vláken, která jsou s ním v kontaktu.