CZ305410B6

CZ305410B6 - Způsob stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, a membrány obsahující takovou vrstvu

Info

Publication number: CZ305410B6
Application number: CZ2012-832A
Authority: CZ
Inventors: Radim Křenek; Ondřej Kolek; Jaroslav Romanec; Vít Stromský; Michal Bártík
Original assignee: Elmarco S.R.O.
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2015-09-02
Also published as: CZ2012832A3

Abstract

Řešení se týká způsobu stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, nebo membrány obsahující takovou vrstvu, u kterého se vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu se vystaví předem definovanému oděru. Ten se přitom vytvoří při relativním pohybu vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu a alespoň jednoho testovacího tělesa (1, 10), které je s ní v kontaktu, přičemž se mechanická odolnost vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu kvantifikuje jako změna způsobená oděrem u alespoň jednoho jejího předem stanoveného parametru ze skupiny prodyšnost, tlakový spád, filtrační účinnost, plošná hmotnost, minimální tlak potřebný na vytlačení kapaliny z namočené vrstvy nanovláken stlačeným vzduchem.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, a membrány obsahující takovou vrstvu.

Dosavadní stav techniky

Mechanická odolnost je jedním ze základních produktových parametrů různých typů textilií a membrán, který určuje zejména možnosti jejich využití, případně jejich životnost v dané aplikaci. Pro měření a kvantifikaci mechanické odolnosti standardních textilií bylo dosud navrženo několik různých způsobů, založených na plošném oděru (např. Martindale, Taber, apod.), bodovém oděru, případně vytváření nano- či mikrovrypů. Žádný z těchto způsobů však není, zejména díky relativně nízké citlivosti, použitelný pro stanovení mechanické odolnosti prodyšných vlákenných vrstev tvořených nanovlákny, směsí nanovláken a mikrovláken (např. meltblown), nebo membrán obsahující takovou vrstvu, určených např. pro mikrofiltraci, ultrafiltraci, nanofiltraci či reverzní osmózu. K tomuto účelu přitom dosud nebyl navržen ani žádný jiný specifický postup.

Cílem vynálezu tak je navrhnout způsob pro stanovení mechanické odolnosti takové vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken a membrány obsahující takovou vrstvu.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu se dosáhne způsobem stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, nebo membrány obsahující takovou vrstvu, jehož podstata spočívá v tom, že vrstva nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu se vystaví předem definovanému oděru, přičemž se její mechanickou odolnost kvantifikuje jako změna způsobená oděrem u alespoň jednoho jejího předem stanoveného parametru ze skupiny prodyšnost, tlakový spád, filtrační účinnost, plošná hmotnost, minimální tlak potřebný na vytlačení kapaliny z namočené vrstvy nanovláken stlačeným vzduchem. Předem definovaný oděr se přitom vytvoří při relativním pohybu vrstvy nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu a alespoň jednoho testovacího tělesa, které je s ní v kontaktu.

Při různých variantách provádění předem definovaného oděru vykonává rotační, přímočarý, složený a/nebo vratný pohyb testovací těleso a/nebo vrstva nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu.

Ve výhodné variantě je testovací těleso tvořeno rotačním tělesem, které se otáčí okolo své podélné osy, přičemž v kontaktu s vrstvou nanovláken, resp. vrstvou obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membránou obsahující takovou vrstvuje alespoň část jeho pláště, nebo alespoň část jeho podstavy. Vhodným rotačním tělesem je přitom například válec s kruhovým průřezem, válec s nekruhovým průřezem, koule, kužel, komolý kužel, atd., ke kterému se vrstva nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu přitlačuje přítlakem 50 kPa až 350 kPa. Toto rotační těleso se přitom s výhodou otáčí okol své podélné osy rychlostí 1 až 30 ot./min.

- 1 CZ 305410 B6

V jiné variantě provádění způsobu podle vynálezu je testovací těleso tvořeno hranolem, který se svou rovnou plochou pohybuje po povrchu vrstvy nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu. S výhodou rychlostí 0,1 až 12m/min a při přitlačování vůči vrstvě obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membráně obsahující takovou vrstvu přítlakem 0,5 kPa až 50 kPa.

Testovací těleso má přitom známou, resp. předem stanovenou drsnost povrchu, vůči jehož působení se mechanická odolnost vrstvy nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu zjišťuje. Na jeho povrchu přitom může být uložen vhodný testovací materiál ze skupiny filtrační papír pro filtraci vzduchu, polypropylenový spunbond, polyesterová mřížka nebo jejich kombinace.

Přitom je výhodné, pokud je mezi vrstvou testovacího materiálu a povrchem testovacího tělesa je uložena vrstva pěnového materiálu, která zmírňuje účinky oděru.

Objasnění výkresu

Na přiloženém výkresu je na obr. 1 schematicky znázorněna jedna varianta zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, a na obr. 2 jiná varianta tohoto zařízení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Způsob stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken (obecně prodyšné vlákenné vrstvy s vlákny o průměru pod 1000 nm včetně, připravených různými postupy, např. elektrostatickým zvlákňováním) vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken (např. textilie typu meltblown), nebo membrány obsahující takovou vrstvu podle vynálezu bude dále popsán na příkladu vrstvy polymemích nanovláken. Stanovení mechanické odolnosti vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu však probíhá v podstatě identicky s využitím stejných principů a zařízení. Tento způsob je založen na předem definovaném oděru vrstvy nanovláken a následné kvantifikaci její mechanické odolnosti jako změny jejího předem určeného parametru/ů v místě oděru. Předem definovaného oděru se přitom s výhodou dosáhne plošným kontaktem vrstvy nanovláken s testovacím (odíracím) tělesem, jehož povrch má známou, resp. předem stanovenou drsnost, které se pohybuje známou, resp. předem stanovenou rychlostí, a mezi kterým a vrstvou nanovláken je vytvořen známý, resp. předem stanovený přítlak, po předem stanovenou dobu. Parametrem vrstvy nanovláken, jehož změna způsobená řízeným oděrem se sleduje, je s výhodou prodyšnost a/nebo tlakový spád, protože tyto parametry jsou objektivně nejsnadněji měřitelné. Kromě nich, případně společně s nimi, však lze sledovat také změnu jiných parametrů, jako například změnu filtrační účinnosti a/nebo plošné hmotnosti a/nebo minimálního tlaku potřebného na vytlačení kapaliny z namočené vrstvy nanovláken stlačeným vzduchem - tzv. „bubble point“ a/nebo jiných parametrů definujících vlastnosti vrstvy nanovláken. Pro dosažení vyšší přesnosti se může měření sledovaného parametru provádět opakovaně, případně v různých místech vrstvy nanovláken. Mechanická odolnost dané vrstvy nanovláken se pak s výhodou kvantifikuje jako změna hodnoty sledovaného parametru/ů, například ve formě matematického poměru, rozdílu, procentuální změny, apod., a to buď pro hodnoty získané při jednom měření, nebo pro průměrné hodnoty získané při více měřeních.

V případě samostatné vrstvy nanovláken je její mechanická odolnost dána její oděruvzdumostí, tj. kombinací pevnosti jednotlivých nanovláken, jejich vzájemnou soudržností a statickou a dynamickou adhezí nanovláken k pohybujícímu se testovacímu tělesu vytvářejícímu oděr. V případě vrstvy nanovláken uložené na podkladu je její mechanická odolnost dána vedle její oděruvzdomosti také její adhezí k podkladu. Jak se však během experimentů ukázalo, má adheze k podkladu na mechanickou odolnost vrstvy nanovláken nižší vliv než její oděruvzdomost, neboť

-2CZ 305410 B6 nanovlákna, která nejsou v přímém kontaktu s podkladem, k němu nejsou připojena ani při použití adheziva, a jsou tak poškozována zejména překonáním kohezní síly ve vrstvě nanovláken resp. odloupnutím slupky/vrstvy v rámci celé vrstvy nanovláken.

Na obr. 1 je schematicky znázorněno zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje otočně uložené válcové testovací těleso 1, které je spřaženo s neznázorněným pohonem. Jeho povrch má známou drsnost, vycházející z vlastností vrstvy 2 nanovláken, jejíž mechanická odolnost se stanovuje. V neznázoměném příkladu provedení je pak povrch testovacího tělesa 1 uzpůsoben k přechodnému uložení testovacího materiálu, např. ve formě pásu materiálu se známou drsností vnějšího povrchu, jako například vhodného druhu papíru, fólie, textilie, apod., případně jejich kombinace např. ve formě za sebou a/nebo vedle sebe uložených úseků. Při provádění oděru se vrstva 2 nanovláken, kteráje neznázoměnými prostředky fixována proti pohybu vyvolanému pohybem testovacího tělesa J, uvede do plošného kontaktu s válcovým testovacím tělesem J, které se otáčí po předem stanovenou dobu předem stanovenou rychlostí, přičemž předem stanovený přítlak testovacího tělesa i k povrchu vrstvy 2 nanovláken je dán dle konstrukce zařízení buď hmotností testovacího tělesa i a/nebo přitlačením testovacího tělesa J proti vrstvě 2 nanovláken a/nebo přitlačením vrstvy 2 nanovláken proti testovacímu tělesu J_.

V místě jejich kontaktu pak dochází k předem definovanému oděru vrstvy 2 nanovláken, přičemž testovací těleso i má na vrstvu 2 nanovláken v podstatě brusný účinek. Po vytvoření předem definovaného oděru se v místě jeho vytvoření měří vhodný parametr vrstvy 2 nanovláken, například prodyšnost a/nebo tlakový spád, jehož hodnota se porovná s předem známou hodnotou tohoto parametru změřenou stejným způsobem a s výhodou i ve stejném místě před provedením oděru. Změna hodnoty tohoto parametru vyjadřuje mechanickou odolnost dané vrstvy 2 nanovláken.

Vrstva 2 nanovláken během vytváření předem definovaného oděru s výhodou obepíná testovací těleso i s úhlem opásání 40° až 60°, avšak v neznázoměné variantě provedení může být úhel opásání dle požadavků menší nebo větší, přičemž se může blížit i 360°.

V jiné neznázoměné variantě provedení je válcové testovací těleso 1 uspořádáno tak, že v kontaktu s vrstvou 2 nanovláken je alespoň část jedné z jeho podstav, případně celá jeho podstava.

Na obr. 2 je schematicky znázorněna jiná varianta zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje testovací těleso 10 ve znázorněné variantě ve tvaru kvádru, které je jednou svojí plochou uložené na povrchu vrstvy 2 nanovláken, jejíž mechanická odolnost se stanovuje. Jeho povrch má přitom známou drsnost, která vychází z vlastností dané vrstvy 2 nanovláken. V neznázoměné variantě provedení je povrch testovacího tělesa 10 uzpůsoben k přechodnému uložení testovacího prostředku, např. ve formě pásu materiálu se známou drsností vnějšího povrchu, jako například vhodného druhu papim, fólie, textilie, apod. Pří provádění oděru vykoná testovací těleso 10 po povrchu vrstvy 2 nanovláken, kteráje neznázoměnými prostředky fixována proti pohybu, přímočarý pohyb předem stanovenou rychlostí a/nebo s předem stanoveným zrychlením po předem stanovené dráze, přičemž přítlak testovacího tělesa 10 je dle konstrukce zařízení dán jeho hmotností a/nebo jeho dodatečným přitlačením proti vrstvě 2 nanovláken a/nebo přitlačením vrstvy 2 nanovláken proti testovacímu tělesu JO. Při tomto pohybu dojde na dráze testovacího tělesa 10 k předem definovanému plošnému oděru vrstvy 2 nanovláken.

V místě oděru se následně měří vhodný parametr vrstvy 2 nanovláken, například prodyšnost a/nebo tlakový spád, jehož hodnota se porovná s předem známou hodnotou tohoto parametru před provedením oděru. Změna hodnoty tohoto parametru se pak s výhodou vyjádří například poměrově a/nebo procentuálně, případně jiným vhodným matematickým vyjádřením, a definuje tak mechanickou odolnost dané vrstvy 2 nanovláken.

V dalších neznázoměných variantách provedení je testovací těleso 1, 10 tvořeno jiným vhodným prostorovým útvarem a to buď rotačním (např. válec s libovolným nekruhovým např. eliptickým průřezem, kužel, komolý kužel, koule, apod.), nebo obecně libovolným hranolem, případně tělesem, které je tvořeno nebo obsahuje část povrchu takového tělesa, atd.

-3 CZ 305410 B6

Definovaný oděr vrstvy 2 nanovláken je přitom možné dosáhnout při v podstatě libovolném vzájemném relativním pohybu alespoň jednoho testovacího tělesa 1, H) a vrstvy 2 nanovláken. Tento pohyb přitom může být rotační, přímočarý, složený a/nebo vratný (např. kývání, apod.), přičemž se na něm může podílet testovací těleso 1,10 a/nebo vrstva 2 nanovláken.

Povrch testovacího tělesa i, 10 je přitom tvořen materiálem, neboje na něm uložen testovací materiál s předem stanovenou drsností povrchu, vůči jehož působení se mechanická odolnost vrstvy 2 nanovláken zkoumá/testuje. Povrch testovacího tělesa 1, _l_0 přitom může být například kovový, skleněný, keramický, pryžový, plastový, dřevěný, s vhodnými povrchovými úpravami, případně kombinovaný. Testovacím materiálem pak může být v podstatě libovolný materiál s předem stanovenou drsností povrchu, jako např. různé typy papíru, textilií, mřížek, fólií, apod., případně jejich kombinace. Mezi povrchem testovacího tělesa J_, J_0 a testovacím materiálem je s výhodou uložená vrstva měkkého a pružného materiálu, např. pěny, pěnového polyuretanu, apod.

Při stanovování míry předem definovaného oděru je vhodněji stanovit s přihlédnutím k parametrům dané vrstvy 2 nanovláken tak, aby po jeho provedení byla vrstva 2 nanovláken ještě souvislá. V opačném případě by totiž měření jejích parametrů po provedení oděru, a tím i stanovení mechanické odolnosti bylo značně zkreslené, resp. nemožné.

V případě, že je vrstva 2 nanovláken během své výroby a/nebo pro uvažovanou aplikaci uložena na podkladu, je možné při stanovování její mechanické odolnosti a měření jejích parametrů odstranit vliv podkladu matematickou korekcí.

Pro každé další měření je vhodné očistit povrch testovacího tělesa i, 10, resp. vyměnit na něm uložený testovací materiál, aby nedošlo k ovlivnění oděru zbytky vrstvy 2 nanovláken přichycenými k němu při předcházejícím měření. K očištění povrchu testovacího tělesa 1, 10 se s výhodou použije např. měkký kartáč nebo proud stlačeného suchého vzduchu.

Během laboratorních testů zařízení v provedení dle obr. 1, kdy se testovaly rychlosti otáčení testovacího tělesa 1 3,2 ot./min, 15,4 ot./min a 29,8 ot./min, vždy pro stejný počet otáček, se překvapivě ukázalo, že rychlost pohybu testovacího tělesa 1 nemá na povahu oděru vrstvy 2 nanovláken, jeho míru nebo chybu měření podstatný vliv. Vizuální pozorování však naznačuje, že při vyšších rychlostech roste míra nahodilých kritických defektů vrstvy 2 nanovláken, jako např. odchlípnutí nebo úplné odstranění části této vrstvy 2. Naproti tomu nižší rychlosti nejsou díky časové náročnosti měření praktické pro reálné využití. Z těchto důvodů se v dalších testech volila střední hodnota rychlosti otáčení testovacího tělesa i 15,4 ot./min, pro testovací zařízení i o průměru 145 mm, avšak za reálně použitelný je nutno považovat interval alespoň od 1 ot./min do 30 ot./min. Přítlak, kterým byl vzorek vrstvy 2 polymemích nanovláken přitlačován proti testovacímu tělesu 1 byl 160 kPa, přičemž za reálně použitelný přítlak lze považovat přítlak z intervalu od 50 kPa do 350 kPa.

Jako testovací vrstva 2 nanovláken se v dalším použila vrstva 2 polymemích nanovláken připravená beztryskovým elektrostatickým zvlákňováním roztoku polyamidu 6 na zařízení Nanospider™ společnosti Elmarco, Česká republika, uložená na filtračním papíru pro filtraci vzduchu, konkrétně na filtračním papíru Neenah L4-6Í15HP2. Plošná hmotnost vrstvy 2 polymemích nanovláken byla 0,5 g/m², a testovaný vzorek měl rozměry 290 x 145 mm. U některých vzorků (viz níže) byla mezi filtračním papírem a vrstvou nanovláken pro zvýšení jejich adheze uložena vrstva lepidla ve formě povrchového nánosu, např. v podobě sítě bodů. Konkrétně se přitom jednalo o lepidlo A417E.

Vrstva 2 nanovláken se následně vystavila odírání válcovým testovacím tělesem i, na jehož povrchu byla uložena vrstva měkkého flexibilního materiálu - v daném případě 3 mm vrstva pěnového polyuretanu (Molitan™), na kterou se následně prostřednictvím upínacího zařízení a/nebo

-4CZ 305410 B6 oboustranné lepicí pásky přes celou šířku postupně upevňovaly vrstvy testovacích materiálů z tabulky 1. Tabulka 1 obsahuje 8 konkrétních materiálů, které svými parametry reprezentují v podstatě celé spektrum reálně použitelných testovacích materiálů:

Tabulka 1

Testovací materiál	Výrobce; Typové označení
Filtrační papír	Neenah; L4-6Í15HP4
PP spunbond	Atex; Axar A SBPP 30GRSQM HH COLOR BLUE OP#36
PES spunbond	DuPont; Reemay 2004
PVC fólie	Ronax; polyvinylchlorid, antistatická, čirá
PS fólie	Corning; PS
PAR vpichovaná textilie - opalovaná strana	Ecotex; needle-punch
PAR vpichovaná textilie - neopalovaná strana	Ecotex; needle-punch
PES tkaná mřížka	Saati; PES woven textile Product No. PES 38/31

ío Pro každý testovací materiál se testovalo šest stejných vzorků vrstvy 2 polymemích nanovláken uložených na podkladovém materiálu s tlakovým spádem 111 Pa, na kterých se prováděl předem definovaný oděr daný 50 otáčkami testovacího tělesa 2 při rychlosti 15,4 ot./min a přítlaku, kterým se vzorky vrstvy 2 nanovláken přitlačovaly k testovacímu tělesu 1, 160 kPa. U těchto vzorků se před a po provedení tohoto oděru měřily tlakové spády (dp 1, resp. dp 2), přičemž jejich rozdí15 ly (Δ dp) se následně zprůměrovaly aritmetickým průměrem, a vypočetla se jejich směrodatná odchylka (funkce „smodch“ v programu MS Excel 2010), dále označená jako S.D., a odchylka vypočtená po vyškrtnutí nejvyšší a nejnižší hodnoty, dále označená jako S.D.*. Tlakový spád se ve všech případech měřil při podtlakovém sání vzduchu přes vzorky s parametry uvedenými v tabulce 2.

Tabulka 2

Náletová rychlost	5 m³/m²/min
Průměr měřené plochy	11,25 cm
Měřená plocha	100 cm^z
Průtok	50 l/min, resp. 0,05012 m³/min

Naměřené výsledky, resp. hodnoty tlakových spádů pro jednotlivé testovací materiály bez zvýšení adheze mezi vrstvou nanovláken 2 a podkladem, na kterém je tato vrstva 2 uložena, jsou uvedeny v tabulce 3, a se zvýšením adheze vrstvou lepidla v tabulce 4.

-5CZ 305410 B6

Tabulka 3

Vz.	Testovací materiál	dp 1	dp2	Adp	Průměr dp	S.D.	S.D.*	Poznámky
1		256	229	27
2		263	225	38
3	Filtrační papír	259	204	55	56,67	28,4	23,6
4	270	239	31
5		262	170	92
6		247	150	97
7		260	244	16
8		266	265	1
9	PP spunbond	260	257	3	4,83	5,1	0,7
10	264	261	3
11		265	263	2
12		259	255	4
13		256	107	149				velký oděr v celé ploše kontaktu
14		259	117	142
15	PES spunbond	268	141	127	141,33	8,2	4,3
16		265	115	150
17		269	126	143
18		266	129	137
19		260	224	36				velké sloupnutí vrstvy nanovláken
20		265	260	5
21	PVC fólie	264	262	2	20,33	18,2	13,6
22		253	249	4
23		253	203	50				velké sloupnuti vrstvy nanovláken
24		255	230	25
25		261	270	-9
26		263	268	-5				způsobuje zvýšení dp - efekt
27	PS fólie	261	270	-9	-7	2,2	1,5
28	255	263	-8	zažehleni
29		260	263	-3
30		255	263	-8
31		263	130	133
32	PAR vpichovaná	265	135	130
33	textilie -opalovaná	259	125	134	134,67	4,8	2,6
34	275	138	137
35	strana	270	126	144
36		262	132	130
37	PAR vpichovaná	266	111	155				odřená celá vrstva nanovláken, testovací materiál se zanáší
38	textilie -	272	111	161	153,83	4,6	3,4
39	269	111	158
40	neopalovaná strana	254	103	151
41		251	102	149
42		266	117	149
43		230	225	5
44		269	255	14
45	PES tkaná mřížka	265	248	17	9,5	4,6	3,6	při odírání lehce píská
46	222	212	10
47		272	267	5
48		270	264	6

-6CZ 305410 B6

Tabulka 4

Vz.	Testovací materiál	dp 1	dp2	Adp	Průměr dp	S.D.	S.D.*	Poznámky
49		272	262	10
50	Filtrační papír	272	259	13				střední sloupnutí vrstvy nanovláken
51	272	265	7	8.5	2,4	1.2
52		272	265	7
53		272	264	8
54		280	274	6
55		267	257	10
56		271	263	8
57	PP spunbond	275	267	8	8.5	2,3	1
58	275	265	10
59		266	262	4
60		274	263	11
61		273	242	31
62		271	234	37				výrazně oděr vrstvy nanovláken
63	PES spunbond	271	232	39	40.67	6,9	1.9	než u stejných vzorků bez vrstvy
64	271	230	41
65		272	230	42				lepidla
66		269	215	54
67		269	265	4
68		270	269	1
69	PVC fólie	275	275	0	1.83	1,3	0.8
70	273	271	2
71		272	269	3
72		271	270	1
73		282	289	-7
74		284	288	-4				způsobuje zvýšeni dp - efekt
75	PS fólie	275	281	-6	-4,67	2.7	1,1
76	279	286	-7	zažehleni
77		280	285	-5
78		272	271	1
79	PAR vpichovaná	267	150	117
80	269	153	116
81	textilie -opalovaná	270	163	107	114.67	3,5	0,7
82	264	148	116
83	strana	268	151	117
84		264	149	115
85	PAR vpichovaná	278	119	159				odřená celá vrstva nanovláken, testovací materiál se zanáší
86	textilie -	270	119	151	156.17	3,2	2,2
87	276	116	160
88	neopalovaná strana	272	119	153
89		280	123	157
90		272	115	157
91		270	266	4
92		274	267	7
93	PES tkaná mřížka	272	261	11	7,83	2,5	1.9	při odíráni lehce píská
94	273	267	6
95		279	268	11
96		273	265	8

Jak je zřejmé z tabulek 3 a 4, nej konzistentnějších a nejvýmluvnějších výsledků se dosáhlo především v případě testovacího materiálu tvořeného filtračním papírem (L4-6Í15HP4 výrobce Neenah, plošná hmotnost 108,2 g/m², tloušťka vrstvy 377 pm a prodyšnost při 200 Pa 253 L/m²/s) a polyesterovým spunbondem (Reemay 2004 výrobce DuPont, plošná hmotnost 14,6 g/m², tloušťka vrstvy 98 pm a prodyšnost při 200 Pa 11115 L/m²/s). Tyto materiály, umožio ňují stanovení mechanické odolnosti vrstvy 2 nanovláken a její jednoznačné vyjádření způsobem podle vynálezu.

Dalším použitelným materiálem je tkaná polyesterová mřížka, jejíž výhodou je vysoká homogenita, resp. pravidelnost struktury povrchu. Její nevýhodou je však malý odírací účinek, kvůli kte15 rému je tato mřížka vhodná jako testovací materiál pouze pro velmi tenké vrstvy nanovláken (např. pro filtraci vzduchu) s plošnou hmotností pod 0,5 g/m². Použitá mřížka měla konkrétně následující parametry: plošná hmotnost 26,1 g/m², tloušťka vrstvy 49 pm a prodyšnost při 200 Pa 4400 L/m²/s velikost oka 37,2 pm, počet vláken 150/cm a průměr vláken 27 pm.

-7CZ 305410 B6

Největší a pro účely stanovení, resp. vyjádření mechanické odolnosti vrstvy 2 nanovláken nejnevhodnější míry oděru se dosáhlo při použití testovacího materiálu tvořeného vpichovanou textilií, především její opalovanou stranou. Porovnání s tlakovým spádem samotné nosné vrstvy (111 Pa) ukazuje, že při daných parametrech testu docházelo k odření celé nebo téměř celé vrstvy 2 nanovláken.

U testovacího materiálu tvořeného polyesterovou fólií pak docházelo při oděru naopak k nárůstu tlakového spádu, což je patrně způsobeno efektem „zažehlení“ vrstvy 2 polymemích nanovláken.

Z výše uvedeného je zřejmé, že pro stanovení, resp. vyjádření mechanické odolnosti vrstvy (nejen polymemích) nanovláken, je vhodný testovací materiál, který má stejné nebo srovnatelné vlastnosti (zejména s povrchovou strukturou, resp. drsnost povrchu, a pružnost) jako filtrační papír L4-6Í15HP4 (Neenah) nebo jako polypropylenový spunbond Reemay 2004 (DuPont), případně jako polyesterová tkaná mřížka PES woven textile Product No. PES 38/31 (Saati).

Obdobné laboratorní testy se provedly i u zařízení v provedení dle obr. 2, kdy se jako použitelné ukázaly rychlosti pohybu hranolu po vrstvě 2 nanovláken 0,1 až 12 m/min. Jako nejvhodnější se přitom jevila rychlost 0,15 m/min. Přítlak, který byl v tomto případě tvořen pouze hmotností testovacího tělesa 10, se s výhodou pohyboval v intervalu 0,5 kPa až 50 kPa.

Způsob podle vynálezu, je použitelný zejména pro určení a vyjádření mechanické odolnosti samostatných vrstev 2 nanovláken, vrstev 2 nanovláken uložených na podkladu, případně k podkladu připojených prostřednictvím pojivá, a pro kompozity obsahující více vrstev 2 nanovláken. Současně je použitelný i pro určení a vyjádření mechanické odolnosti vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken (např. textilie typu meltblown), a membrány obsahující takovou vrstvu určené např. pro mikrofiltraci, ultrafiltraci, nanofiltraci, reverzní osmózu, pro výrobu funkčních oděvů, konstrukčních materiálů (paropropustných membrán), pro výrobu optických prvků (fil-

Claims

1. Způsob stanovení mechanické odolnosti vrstvy nanovláken, vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, nebo membrány obsahující takovou vrstvu, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahuj ící takovou vrstvu se vystaví předem definovanému oděru, který se vytvoří při relativním pohybu vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu a alespoň jednoho testovacího tělesa (1, 10), které je s ní v kontaktu, přičemž se mechanická odolnost vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu kvantifikuje jako změna způsobená oděrem u alespoň jednoho jejího předem stanoveného parametru ze skupiny prodyšnost, tlakový spád, filtrační účinnost, plošná hmotnost, minimální tlak potřebný na vytlačení kapaliny z namočené vrstvy nanovláken stlačeným vzduchem.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvuje při provádění oděru fixovaná proti pohybu a testovací těleso (1, 10) vykonává rotační, přímočarý, složený a/nebo vratný pohyb.

-8CZ 305410 B6

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že testovací těleso (1, 10) je při provádění oděru fixováno v kontaktu s vrstvou (2) nanovláken, resp. vrstvou obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membránou obsahující takovou vrstvu proti pohybu, a vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu vykonává rotační, přímočarý, složený a/nebo vratný pohyb.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že testovací těleso (1, 10) i vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu vykonávají při provádění oděru rotační, přímočarý, složený a/nebo vratný pohyb.

5. Způsob podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že testovací těleso (1) je tvořeno rotačním tělesem, které se otáčí okolo své podélné osy, přičemž v kontaktu s vrstvou (2) nanovláken, resp. vrstvou obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membránou obsahující takovou vrstvuje alespoň část jeho pláště.

6. Způsob podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že testovací těleso (1) je tvořeno rotačním tělesem, které se otáčí okolo své podélné osy, přičemž v kontaktu s vrstvou (2) nanovláken, resp. vrstvou obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membránou obsahující takovou vrstvuje alespoň část jeho podstavy.

7. Způsob podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že rotačním tělesem je těleso ze skupiny válec s kruhovým průřezem, válec s nekruhovým průřezem, koule, kužel, komolý kužel.

8. Způsob podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (2) nanovláken, resp. vrstva obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrána obsahující takovou vrstvu se k testovacímu tělesu (1) přitlačuje přítlakem 50 kPa až 350 kPa.

9. Způsob podle libovolného z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že rotační těleso se otáčí okolo své podélné osy rychlostí 1 až 30 ot./min.

10. Způsob podle libovolného z nároků laž4, vyznačující se tím, že testovací těleso (10) je tvořeno hranolem, který se svou rovnou plochou pohybuje po povrchu vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že hranol se pohybuje rychlostí 0,1 až 12 m/min.

12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že testovací těleso (10) se k vrstvě (2) nanovláken, resp. vrstvě obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membráně obsahující takovou vrstvu přitlačuje přítlakem 0,5 kPa až 50 kPa.

13. Způsob podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že povrch testovacího tělesa (1, 10) je tvořen materiálem, neboje na něm uložen testovací materiál s předem stanovenou drsností povrchu, vůči jehož působení se mechanická odolnost vrstvy (2) nanovláken, resp. vrstvy obsahující směs nanovláken a mikrovláken, resp. membrány obsahující takovou vrstvu zjišťuje.

-9CZ 305410 B6

14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že testovacím materiálem je materiál ze skupiny filtrační papír pro filtraci vzduchu, polypropylenový spunbond, polyesterová mřížka nebo jejich kombinace.

15. Způsob podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že mezi vrstvou testovacího materiálu a povrchem testovacího tělesa (1, 10) je uložena vrstva pěnového materiálu.