CZ303023B6

CZ303023B6 - Zpusob sdružování nanovláken do lineárního útvaru a zarízení k provádení zpusobu

Info

Publication number: CZ303023B6
Application number: CZ20100163A
Authority: CZ
Inventors: Šafár@Václav
Original assignee: Šafár@Václav
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2012-02-29
Also published as: CZ2010163A3

Abstract

Sdružování nanovláken (3) do lineárního útvaru, jako je napríklad príze, prást nebo pramen se provádí privádením proudu nanovláken (3) do sberného telesa (15) a sdružováním formou dílcích vrstev do lineárního útvaru (20) na sberném obvodu (14) a odvádením konecného lineárního útvaru (21). K proudu nanovláken (3) je možné pridružit proud rozvolnených staplových vláken (100, 200) a tyto na sberném obvodu (14) pri sdružování dílcích vrstev promísit s nanovlákny (3).

Description

(57) Anotace:

Sdružování nanovláken (3) do lineárního útvaru, jako je například příze, přást nebo pramen se provádí přiváděním proudu nanovláken (3) do sběrného tělesa (15) a sdružováním formou dílčích vrstev do I ineárního útvaru (20) na sběrném obvodu (14) a odváděním konečného lineárního útvaru (21).

K proudu nanovláken (3) je možné přidružit proud rozvolněných staplových vláken (100, 200) a tyto na sběrném obvodu (14) při sdružování dílčích vrstev promisit s nanovlákny (3).

Způsob sdružování nanovláken do lineárního útvaru a zařízení k provádění způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu sdružování nanovláken do lineárního útvaru. Jejich výroba se v současné době rozvíjí a vzhledem k jejich nepatrné tloušťce a neobvyklým dalším vlastnostem se k jejich zpracování používají speciální technologie a zařízení. V obvyklých technologiích textilního průmyslu zatím nejsou nanovlákna v průmyslovém měřítku zpracovávána. Jejich tisíckrát větší jemnost, než mají dosud užívaná vlákna, umožní v budoucnu vytvářet výrobky se zcela mimořádnými vlastnostmi. Průmyslová zpracovatelnost může být usnadněna jejich sdružením s tradičními vlákny.

Dosavadní stav techniky

Výroba nanovláken je prováděna zvlákňováním polymemích roztoků s využitím mechanických sil proudícího média, jak jsou popsány v patentech US 6 382526 a US 6 52 425, kde se polymemí roztoky protlačují zvlákňovací tryskou ve tvaru mezikruží. Další postupy jsou popsány ve spisech WO 0 127 365, WO 0 250 346, US 2 002/0175 449 a US 2002/084 178 Al u nichž je vytékající roztok ze zvlákňujících trysek protahován do jemných fibril elektrostatickou silou k protielektrodě.

Dalším principem je zvlákňování polymemího roztoku v elektrostatickém poli podle vynálezu CZ 294 274 B6, u něhož se nanovlákna vytvářejí na nabité zvlákňovací elektrodě, která se otáčí při částečném ponoření do polymemího roztoku a z jejího horního smáčeného povrchu se emitují nanovlákna, která jsou elektrickými silami tažena k protielektrodě.

Průmyslová výroba lineárních nanoviákenných útvarů, jako například příze, přást, pramen není známa. Rovněž není známo zařízení k výrobě směsového lineárního útvaru nanovláken se staplovými vlákny.

Přehled obrázků na výkresech

Na obrázku 1 je schematicky znázorněno uspořádání výrobního zařízení nanovláken z polymerního roztoku vynášeného zvlákňovací elektrodou ve tvaru horizontálního válce na horní část svého obvodu, proti kterému je válcová protielektroda. Na ni elektrické síly emitují nanovlákna. Ta se pak po usušení nasávají do rotujícího sběrného tělesa, kde se na sběrném obvodu sdružují a vytvářejí lineární útvar, například pramen. K proudu nanovláken se přidružuje proud rozvolněných vláken k vytváření lineárního útvaru se smíšenými nanovlákny se staplovými vlákny.

Na obrázku 2 až 6 jsou znázorněny způsoby sdružování nanovláken do lineárního útvaru.

Na obrázku 2 je znázorněno zařízení se sběrným tělesem, které rotuje a nanovlákna jsou do něho přiváděna souosým otvorem a dutým rotuj ícím hřídelem.

Na obrázku 3 je uspořádání vertikální se sběrným tělesem, jehož víkem se rotujícím ukladačem přivádějí nanovlákna na sběrný obvod a vytvářený lineární útvar se z něho odvádí ve stabilní poloze na obvodě.

Na obrázku 4 je uspořádání s vertikálním stabilním přívodem nanovláken proti rotujícímu rozvaděči k jejich uložení na rotující sběmý obvod do lineárního útvaru. Ten se odvádí ve stabilní poloze.

- 1 CZ 303023 B6

Na obrázku 5 je přívod nanovláken stabilním kanálem na sběrný obvod, který rotuje. Lineární útvar se odvádí z rotujícího místa snímáním. Obrátky sběrného tělesa udílejí zákrut.

Na obrázku 6 je přívod nanovláken stabilním kanálem a rotující sběrný obvod a lineární útvar se odvádí z rotujícího místa snímání osovým otvorem v hřídelce sběrného tělese.

Podstata vynálezu

Vynález řeší vytváření lineárních útvarů, například příze, přást, pramen, stužka vláken v rotoru, s nanovlákny v návaznosti na jejich výrobu. Je možné použít různý způsob výroby nanovláken u něhož se vytváří nebo vzniká jejich proud. Podle vynálezu se tento proud nanovláken přivádí zpravidla pneumaticky do sběrného tělesa, kde na jeho sběrném obvodu se nanovlákna sdružují do lineárního útvaru formou opakovaných dílčích vrstev. Z místa snímání se odvádí lineární útvar. Způsob jeho vytváření je znázorněn na obr. 5 a obr. 6 formou cyklického sdružování vlákenného proudu. Je však možné i jiné kinematické uspořádání, například jak je znázorněno na obr. 2 a 4.

Podle cíle upotřebení je možné způsobem podle vynálezu vytvářet lineární útvary s libovolným zákrutem. Vytváření lineární útvary se směsí nanovláken a staplových vláken vytvořené podle obr. 1 až 6 jsou následně zpracovatelné stávajícími textilními technologiemi.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení podle obr. 1 znázorňuje způsob sdružování nanovláken do lineárního útvaru a obsahuje zásobník polymerního roztoku 2, ve kterém je uložena válcová zvlákňovací elektroda L Proti ní je v emisní vzdálenosti povrch válcové sběrné elektrody 5. Mezi elektrodami 1 a 5 je rozdíl potenciálů například 70 kV. Zvlákňovací elektroda 1 je zčásti ponořena do polymerního roztoku 2 a otáčením ho vynáší na svou homí část. Zní se emitují nanovlákna 3 na povrch sběrné elektrody 5. Nanovlákna 3 se ve formě vlhké vrstvy 4 dopravují sušicí zónou s tepelnými zdroji 6, kde se suší a suchá vrstva 8 se nasává ústím 9 do dopravního potrubí 11. které ústí do rotačně uložené trubky JO. Na jejím konci je upraven vývod 13 nanovláken 3 na sběrný obvod 14 ve sběrném tělese 15, kde se cyklicky ukládají do lineárního útvaru 20. Sběrné těleso L5 je valivým uložením 22 otočně uloženo v prostoru 17 napojeném potrubím na vývod 16 a na neznázorněný zdroj podtlaku. Ve víku 18 je stabilní vývod 16 odváděného lineárního útvaru 21 a odváděči válečky j9.

K dopravnímu potrubí 11 je upraveno rozvotňovací ústrojí 120 s přívodem 102 staplových vláken 100 rozvolňovaných ohroceným válečkem 103. k němuž je jejich přívod proveden přiváděcím válečkem 104, k němuž je přitlačován pramen 105 vláken přítlakem 108. Staplová vlákna 100 se přidávají v potrubí 11 k proudícím nanovláknům 3.

K místu emise nanovláken 3 je na válcový povrch sběrné elektrody 5 orientováno rozvolňovací ústrojí 220 s přívodem 203 staplových vláken 200 rozvolňovaných ohroceným válečkem 203, k němuž je přiváděna vlákenná předloha ve formě rouna 201 přitlačovaného přítlakem 205. Proud staplových vláken 200 ie přidružen k emitovaným nanovláknům 3 na prodyšném povrchu sběrné elektrody 5 a spolu s nanovlákny 3 je přidržován proudem vzduchu směřujícím do vnitřního prostoru 33 odkud je odváděn osovým otvorem 34 a vývodem 7 vytváří proud sušicího vzduchu.

Do emisní zóny nanovláken 3 je orientován zářič 300 vln 301 k urychlení sušicího procesu nanovláken 3. Odvádění lineárního útvaru 21 je stabilním vývodem 16 a odváděč ím i válečky 19.

Na obrázku 2 je proud nanovláken 3 veden přívodní trubkou 40 a dále trubkou 44, která je zakončena vývodem 46. Valivým uložením 22 je uložena v souosé valivě uložené trubce 144, na které je uloženo sběrné těleso 45 se sběrným obvodem 42 ke sdružování nanovláken 3 do lineárního útvaru 20. Vývod 43 lineárního útvaru 21 je v ose sběrného tělesa 45 odváděcími válečky 49. Pohon rotačních Částí je proveden tangenciálními řemeny 41,47. Místo snímání lineárního útvaru 21 se po sběrném obvodu přemisťuje.

Na obrázku 3 je svislá přívodní trubka 50 s valivým uložením 11 a pohonem klínovou řemenicí 12 zakončena vývodem 51 směřujícím ke sběrnému obvodu 52 sběrného tělesa 55. Nanovlákna 3 se sdružují na sběrném obvodu 52 do lineárního útvaru 20, který po dokončení je jako lineární útvar 21 napojen na vývod 56 a odváděči válečky 59.

Na obrázku 4 je stabilní přívodní trubka 60 uspořádána proti rozvaděči 61 nanovláken 3, který je na rotačně uložené hřídelce 63 k usměrnění nanovláken 3 na sběrný obvod 62 sběrného tělesa 65, které je valivým ložiskem 22 uloženo a kněmu je upraven pohon tangenciálním řemenem 68. Sdružená nanovlákna 3 jsou na sběrném obvodu 62 sdružena do lineárního útvaru 20, který je po dokončení jako lineární útvar 21 napojen na vývod 66 a odváděči válečky 69.

Na obrázku 5 je stabilní přívodní trubkou 70 s vývodem 71 usměrněn proud nanovláken 3 na rotující sběrný obvod 72 sběrného tělesa 75. kde se nanovlákna 3 napojují na lineární útvar 20 a v místě snímání je lineární útvar 21 s plným počtem nanovláken 3 napojen na vývod 77 a odváděči válečky 79.

Na obrázku 6 je stabilní přívodní trubka 80, kterou je usměrněn proud nanovláken 3 ke sběrnému obvodu 82, kde je lineární útvar 20, na který se při každé obrátce sběrného tělesa 85 napojují další nanovlákna 3, až do plného počtu v místě snímání, odkud je lineární útvar 21 napojen na vývod 87 osovým otvorem v hřídelce 83 a na odváděči válečky 89. Rotace sběrného tělesa 85 je provedena tangenciálním řemenem 88.

Na obr. 7 je zvlákňovací elektroda 1 připojena na zdroj 30 vysokého napětí a zčásti je ponořena do polymemího roztoku 2. Proti ní je povrch válcové sběrné elektrody 5, která je uzemněna 31. Ze zvlákňovací elektrody 1 se emitují nanovlákna 3 na prodyšný povrch sběrné elektrody 5, kde se suší teplým vzduchem a mikrovlnným zářičem 6. Vzduch se odvádí osovým otvorem 34 a potrubím 35. Usušená nanovlákna 3 vytvářejí vrstvu 8, na kterou se přivádí proud staplových vláken 200 z rozvlákňovacího ústrojí 220 z rouna 201. Vrstva 8 nanovláken 3 a staplových vláken 200 se nasává ústím do dopravního potrubí 11, do kterého se z rozvolňovacího ústrojí 120 přivádí další proud vláken 100 z pramenu 105. které pak společně ústí proti souosému rotujícímu rozvaděči 61 nanovláken 3. Ten je uložen na rotující hřídelce 63 na ložisku valivého uložení 22 a poháněné tangenciálním řemenem 97. Rotací rozvaděče 61 se společný proud vláken a nanovláken ukládá současně na celý sběrný obvod 14 sběrného tělesa 15, kde vytvářejí lineární útvar 20, který v místě snímání ve vývodu 16 má plný stav vláken a nanovláken a odváděcími válečky 69 se vytvořený lineární útvar 21 odvádí shodnou rychlostí jako je obvodová rychlost sběrného obvodu 14 sběrného tělesa 15.

Průmyslová využitelnost

Způsobem a zařízením podle vynálezu se vytvářejí lineární vlákenné útvary $ nanovlákny pro různé následné využití, především jako polotovar pro výrobu plošných výrobků. Je možné je vytvářet zpevněné zákrutem ve formě příze, lanka a podobných výrobků, kde se vyžaduje pevnost. Rovněž je možné vytvářet lineární útvary z nanovláken bez zákrutu, nebo jen s malým zákrutem, který umožní jejich následné zpracování, na příklad v textilní výrobě. Je možné k nanovláknům přidávat při výrobě lineárních útvarů další rozvolněná vlákna a vytvářet tak směsi, které ve spojení s nimi mohou dodat výrobkům zcela nové užitné vlastnosti.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob sdružování nanovláken do lineárního útvaru při výrobě zvlákňováním polymemího roztoku (2) v elektrostatickém poli emisí z nabité zvlákňovací elektrody (1) ke sběrné elektrodě (5), kde se na ní nebo na přidružené sběrné ploše nanovlákna (3) sdružují a suší a následně se snímají a odvádějí, vyznačující se tím, že se proud odváděných nanovláken (3) pneumaticky dopravuje na sběrný obvod (14, 42, 52, 62, 72, 82) rotujícího sběrného tělesa (15, 45, 55, 65, 75, 85), kde se vrství do lineárního útvaru (20) s narůstající četností nanovláken a při dosažení požadované lineární hmotnosti se lineární útvar (21) ze sběrného obvodu (14, 42, 52, 62, 72, 82) sběrného tělesa (15, 45, 55, 65, 75, 85) odvádí, přičemž se k proudu odváděných nanovláken (3) přidruží proud textilních staplových vláken (100, 200).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna (3) přivádějí přívodní trubkou (40) a rotující trubkou (44) v ose rotace sběrného tělesa (45), kde se vrství na sběrném obvodu (42) do lineárního útvaru (20) a vytvořený lineární útvar (21) se odvádí osovým vývodem (43).

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna (3) přivádějí rotující přívodní trubkou (50) v ose sběrného tělesa (55) na sběrný obvod (52), kde se cyklicky ukládají do vytvářeného lineárního útvaru (20) a vytvoří se lineární útvar (21), který se odvádí vývodem (56).

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna (3) přivádějí přívodní trubkou (60) v ose sběrného tělesa (65) uspořádané proti rotujícímu rozvaděči (61), jímž se nanovlákna (3) rozvádějí po sběrném obvodu (62), kde se vrství do lineárního útvaru (20) s narůstající četnosti nanovláken (3) a vytvořený lineární útvar (21) se odvádí vývodem (66).

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna (3) přivádějí stabilní přívodní trubkou (70) k rotujícímu sběrnému obvodu (72), kde se ukládají do lineárního útvaru (20) vytvářejícího se po sběrném obvodu (72) a vytvořený lineární útvar (21) se odvádí osovým vývodem (77).

6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanovlákna (3) přivádějí stabilní přívodní trubkou (80) ke sběrnému obvodu (82), kde se ukládají do lineárního útvaru (20) po sběrném obvodu (82) a vytvořený lineární útvar (21) se odvádí osovým vývodem (87) v hřídelce (83) sběrného tělesa (85).

7. Způsob podle nároku 1 a kteréhokoliv z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že se k proudu nanovláken (3) přivádí proud rozvolněných staplových vláken (100, 200).

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že se proud staplových vláken (100) vytváří rozvolněním vlákenného pramenu (105) vyčesávacím ohroceným válečkem (103).

9. Způsob podle nároků 7a 8, vyznačující se tím, že se proud staplových vláken (200) přivádí k proudu nanovláken (3) při jejich emisi ze zvlákňovací elektrody (1) na sběrnou elektrodu (5) a/nebo při jejich sušení.

10. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 9 obsahuje nabitou elektrodu (1) a sběrnou elektrodu (5) pro výrobu nanovláken (3) zvlákňováním z polymemího roztoku (2) a ústrojí (120, 220) k rozvolňování vlákenné předlohy, vyznačující se tím, žek zařízení (300) pro elektrostatické zvlákňování se přidruží ústí (9) dopravního potrubí (11) pro nasátí proudu nanovláken (3), přičemž k dopravnímu potrubí (11) je přidruženo rozvolňovací ústrojí (220, 120) k rozvolňování vlákenné předlohy, zejména pramenu (105) a/nebo rouna (201) a přičemž k

-4CZ 303023 B6 dopravnímu potrubí (11) je přidruženo ústí přívodní trubky (10, 40, 50, 60, 70, 80) pro přívod nanovláken (3) nebo vrstvy (8) nanovláken (3) a staplových vláken (100, 200) na sběrný obvod (14, 42, 52, 62, 72, 82) sběrného tělesa (15, 45, 55, 65, 75, 85), přičemž na vývod (16,46, 56, 66, 77, 87) konečného lineárního útvaru (21) navazuje odváděči zařízení (19, 49, 59, 69, 79. 89)

5 lineárního útvaru (21).