CZ306779B6 - Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres - Google Patents

Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres Download PDF

Info

Publication number
CZ306779B6
CZ306779B6 CZ2011-439A CZ2011439A CZ306779B6 CZ 306779 B6 CZ306779 B6 CZ 306779B6 CZ 2011439 A CZ2011439 A CZ 2011439A CZ 306779 B6 CZ306779 B6 CZ 306779B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
structures
nanofibres
spatial
spacers
regular
Prior art date
Application number
CZ2011-439A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2011439A3 (en
Inventor
Dušan Kimmer
Ivo Vincent
Jan Fenyk
David Petráš
Martin Zatloukal
Wannes Sambaer
Original Assignee
Spur A.S.
Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spur A.S., Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně filed Critical Spur A.S.
Priority to CZ2011-439A priority Critical patent/CZ306779B6/en
Priority to PCT/CZ2012/000065 priority patent/WO2013010517A2/en
Publication of CZ2011439A3 publication Critical patent/CZ2011439A3/en
Publication of CZ306779B6 publication Critical patent/CZ306779B6/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/016Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the fineness
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • D01D5/0015Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D01D5/003Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
    • D01D5/0038Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion the fibre formed by solvent evaporation, i.e. dry electro-spinning
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/16Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated carboxylic acids or unsaturated organic esters, e.g. polyacrylic esters, polyvinyl acetate
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/30Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising olefins as the major constituent
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D01F6/64Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters from polycarbonates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • D04H3/153Mixed yarns or filaments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0258Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanoparticles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10Other agents for modifying properties

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

The prepared spatial nanostructures contain regular structures based on drop-shaped microspheres of polymers, or polymer mixtures, ensuring the emergence of spatial bulky structures, preparable by a suitable combination of variables in the electrospinning process. These spatial bulky structures show, in comparison with planar structures, a greater thickness and basis weight of the filter material, i.e., so desired improvement of mechanical properties and handleability of the filter nanomaterial. However, if we compare planar and spatially arranged nanostructures with the same pressure resistance, then spatial morphology materials have a more effective fibre surface and better filtration properties when eliminating ultrafine particles, i.e. filtration efficiency and the quality factor.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká morfologicky optimalizovaných netkaných textilií na bázi nanovláken, vyrobitelných technologií elektrospinningu, vykazujících lepší filtrační účinnost a zvýšený faktor kvality filtračních nanovláknitých netkaných textilií.The present invention relates to morphologically optimized nanofiber-based nonwovens, obtainable by electrospinning technologies, exhibiting improved filtration efficiency and an increased quality factor of filterable nanofibrous nonwovens.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zpracování roztoků polymerů v elektrostatickém poli (elektrospinning), je v současnosti nejvíce používanou technikou, která umožňuje přípravu vláken s průměry v desítkách nm. První patent USA 1 975 504, týkající se této technologie pochází již z roku 1934. Zvýšený zájem o nanostruktury od počátku 90tých let minulého století je spojen s možnostmi zmenšení rozměrů, úspory materiálů a dosažení nových vlastností, jinými technologiemi v současnosti nedosažitelnými.Electrospinning of polymer solutions is currently the most widely used technique for preparing fibers with diameters in tens of nm. The first US patent 1 975 504 relating to this technology dates back to 1934. Increased interest in nanostructures since the early 1990s is associated with the possibilities to reduce dimensions, save materials and achieve new properties, other technologies currently unattainable.

V současné době se neustále zvyšují požadavky na eliminaci ultrajemných částic, bakterií a virů ze vzduchu a pitné vody, které jsou odpovědné za rostoucí počet alergií a nemocí dýchacího traktu v průmyslových aglomeracích a šíření nejrůznějších pandemií. Lze předpokládat, že struktury tvořené nanovlákny najdou uplatnění především v oblastech mikrofiltrace (tj. pro odstranění částic o velikostech od 100 nm do 15 pm) a ultrafiltrace (pro částečky od 5 do 100 nm). K tomu je ovšem nezbytná optimalizace nanovláknitých struktur s ohledem na tuto aplikaci.At present, there is an increasing demand for the elimination of ultrafine particles, bacteria and viruses from air and drinking water, which are responsible for the growing number of allergies and respiratory-tract diseases in industrial agglomerations and the spread of various pandemics. It can be assumed that nanofiber structures will find their application mainly in the areas of microfiltration (ie for the removal of particles with sizes from 100 nm to 15 µm) and ultrafiltration (for particles from 5 to 100 nm). However, it is necessary to optimize nanofibrous structures with respect to this application.

Vzhledem ke skutečnosti, že dominantním mechanismem, který se uplatňuje při záchytu ultrajemných částic je difúze, lze předpokládat, že v důsledku delší dráhy ultrajemné částice vykonávající Brownův pohyb se u prostorových struktur zvýší pravděpodobnost zachycení na povrchu nanovláken nebo kapkovitého útvaru.Given that diffusion is the dominant mechanism used to capture ultra-fine particles, it can be assumed that due to the longer path of the ultra-fine particle performing Brownian motion, the probability of entrapment on the surface of nanofibers or teardrop formation will increase in spatial structures.

V tomto směru jsou zajímavá řešení směřující k tvorbě trojrozměrných nanovláknitých struktur uvedená v patentu USA 7 828 539. V tomto patentuje mimo jiné diskutována i tendence k tvorbě kapiček nebo korálků v nanovláknité struktuře u zvlákňovacích roztoků s nízkou viskozitou, resp. roztoků nízkomolekulámích polymerů.In this regard, the tendency to form droplets or beads in the nanofibrous structure in low viscosity or low viscosity spinning solutions is also of interest in the three-dimensional nanofibrous structures disclosed in U.S. Patent 7,828,539. solutions of low molecular weight polymers.

Všeobecně byly ale nahodile roztroušené kapkovité útvary v nanovláknité struktuře doposud považovány spíše za defekty, které lze odstranit např. vhodnou aditivací roztoku. Použitím modifikujícího aditiva (Borax a/nebo kyselina citrónová) pro zlepšení vodivosti polyuretanového zvlákňovacího roztoku (15 hmotn. % v dimetylformamidu) lze docílit výrazného potlačení tvorby kapkovitých defektů (viz obr. 1, 2). Velice účinně lze přítomnost kapkovitých defektů v PU strukturách eliminovat rovněž přídavkem povrchově aktivních látek, např. iontových kapalin (obr. 3 a 4). Změna byla dosažena přídavkem 1 hmotn. % (vztaženo na sušinu polymeru) 1-ethyl3-mehylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imidu od společnosti IoLiTec Ionic Liquids Technologies, SRN.In general, however, randomly scattered droplet formations in the nanofibrous structure have hitherto been considered rather defects that can be eliminated, for example, by suitable additive solution. By using a modifying additive (Borax and / or citric acid) to improve the conductivity of the polyurethane spinning solution (15 wt% in dimethylformamide), a significant suppression of droplet defect formation can be achieved (see Figures 1, 2). The addition of surfactants such as ionic liquids can also eliminate droplet defects in PU structures very effectively (Figs. 3 and 4). The change was achieved by adding 1 wt. % (based on polymer dry weight) of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide from IoLiTec Ionic Liquids Technologies, Germany.

Řešení podle citovaného patentu USA 7 828 539 nelze tedy považovat za cílenou optimalizaci nanovláknitých struktur za účelem zlepšení jejich filtračního efektu.The solution according to the cited U.S. patent 7,828,539 cannot therefore be regarded as a targeted optimization of nanofibrous structures in order to improve their filtering effect.

Za určitou snahu po optimalizaci elektrospinningem vytvářených nanovláknitých struktur pro filtrační materiály lze v současné době považovat až následující řešení:At present, the following solutions can be considered as a certain effort to optimize electrospinning nanofibrous structures for filter materials:

v japonské patentové přihlášce 2010/247 035 je uvedena netkaná textilie pro filtrační účely obsahující nanovláknitou strukturu s nanovlákny fyzicky oddělenými kapkovitými distančními útvary („růžencového“ typu) a/nebo nanočásticemi dispergovanými v nanostruktuře, přičemž i vlákna mohou být různého průměru.Japanese Patent Application 2010/247 035 discloses a nonwoven fabric for filtering purposes comprising a nanofibrous structure with nanofibres physically separated by droplet-like spacers ("rosary" type) and / or nanoparticles dispersed in the nanostructure, and the fibers may be of different diameters.

- 1 CZ 306779 B6- 1 GB 306779 B6

Také v korejské patentové přihlášce 2004/0 024 077 je řešena netkaná textilie z nanovláken se zlepšenými filtračními vlastnostmi, kde nanovláknitá struktura je vyrobena z polyuretanu a obsahuje kapkovité distanční útvary a/nebo částice dispergované v nanostruktuře. Vytvoření netkané textilie z nanovláknité struktury obsahující kapkovité distanční útvary a/nebo nanočástice je známé i z přihlášky Evropského patent 2 198 944. Zde uvedená textilie je vyrobena z polyuretanových vláken a obsahuje částice oxidu titaničitého.Also in Korean patent application 2004/0 024 077 a nonwoven fabric of nanofibres with improved filtration properties is provided, wherein the nanofibrous structure is made of polyurethane and comprises droplet-like spacer formations and / or particles dispersed in the nanostructure. The formation of a nonwoven fabric from a nanofibrous structure comprising droplet-like spacers and / or nanoparticles is also known from European patent application 2 198 944. The fabric disclosed herein is made of polyurethane fibers and contains titanium dioxide particles.

Z patentové přihlášky USA 2010/206 803 vyplývá, že pro filtrační účely se používá netkaná textilie z vláknité struktury obsahující nanovlákna vyrobená z polyuretanu nebo polykarbonátu. Jde o vláknitou strukturu s bimodální distribucí průměrů vláken na bázi kompozice mikro a nanovláken a obsahuje též distanční útvary a/nebo nanočástice. I tato textilie je vyrobena elektrostatickým zvlákňováním. Vytvoření netkané textilie pro filtry z vláknité struktury s mikro a nanovlákny je zřejmé i z patentové přihlášky USA 2007/190 319, přičemž jako polymer pro výrobu je zde použit polyuretan.It is apparent from US patent application 2010/206 803 that for filtering purposes a nonwoven fibrous structure comprising nanofibres made of polyurethane or polycarbonate is used. It is a fibrous structure with a bimodal distribution of fiber diameters based on a micro- and nanofiber composition, and also contains spacers and / or nanoparticles. This fabric is also produced by electrostatic spinning. The formation of a non-woven fabric for micro- and nanofiber fibrous filter filters is also evident from U.S. Patent Application 2007/190 319, wherein polyurethane is used as the polymer for production.

V korejské patentové přihlášce 2007/0 078 177 je zase uvedena nanovláknitá struktura (netkaná textilie) z polyuretanových vláken obsahující nanočástice stříbra dispergované v nanostruktuře.In Korean patent application 2007/0 078 177, a nanofibrous structure (nonwoven) of polyurethane fibers containing silver nanoparticles dispersed in the nanostructure is disclosed.

Z výše uvedených principů známých řešení je však zřejmé, že vzhledem ke značné nestejnorodosti struktury textilie, dané především nepravidelností rozmístění distančních útvarů, stále ještě nelze optimalizaci výše uvedených nanovláknitých struktur považovat za dostatečně efektivní.However, it is clear from the principles of the known solutions mentioned above that, due to the considerable heterogeneity of the fabric structure, mainly due to the irregularity of the spacing of the spacers, the optimization of the aforementioned nanofibrous structures still cannot be considered sufficiently effective.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

K odstranění výše uvedeného nedostatku dosavadního stavu techniky přispívají morfologicky optimalizované netkané textilie na bázi nanovláken podle vynálezu, vykazující výrazně zvýšený filtrační efekt. Obsahují, obdobně jako známé nanovláknité netkané textilie, nanovlákna a zároveň kapkovité distanční útvary kumulované nepravidelně do sloupců a/nebo distanční struktury mikrovláken či struktury s bimodální distribucí průměrů vláken na bázi kombinace mikrovláken a nanovláken, s tím, že uvedené distanční útvary a struktury fyzicky oddělují nanovlákna a mechanicky je udržují v prostorových uspořádáních zajišťujících optimalizaci filtrační účinnosti a/nebo snížení tlakového odporu ve srovnání s plošnými, prostorově nezvětšenými, neztuženými netkanými nanovláknitými textiliemi.To overcome the aforementioned drawback of the prior art, the morphologically optimized nonwoven fabrics based on the nanofibres according to the invention, exhibiting a significantly enhanced filter effect, contribute. They contain, as well as known nanofibrous nonwoven fabrics, nanofibres and at the same time teardrop spacers accumulated irregularly into columns and / or microfibre spacers or structures with a bimodal microfibre diameter distribution based on the combination of microfibers and nanofibres, said spacers and structures physically separating nanofibers and mechanically maintain them in spatial arrangements ensuring optimization of filtration efficiency and / or reduction of pressure resistance in comparison with flat, spatially non-enlarged, non-reinforced nonwoven nanofibers.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že kapkovité distanční útvary kumulované do sloupců jsou propojeny do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím, zatímco distanční struktury mikrovláken nebo struktury s bimodální distribucí průměrů vláken na bázi kombinace mikrovláken a nanovláken obsahují vlákna z neohebných polymerů, jako jsou polyethersulfon, polymethylmethakrylát, polyvinylidenchlorid, kopolymer styren - akrylonitril a polyuretan s obsahem tvrdých segmentů alespoň 44 % hmotnostních a jsou skládána s mechanicky udržovanými distancemi v objemných uspořádáních.The essence of the invention is that the droplet-like spacers accumulated in columns are interconnected in a more voluminous regular bee-like arrangement, while the microfibre or bimodal fiber diameter distribution structures based on the combination of microfibers and nanofibres contain fibers of rigid polymers such as polyethersulfone , polymethyl methacrylate, polyvinylidene chloride, styrene-acrylonitrile copolymer and polyurethane having a hard segment content of at least 44% by weight and are stacked with mechanically maintained distances in bulky arrangements.

Pravidelnými strukturami tvořenými propojením nanovláken s kapkovitými distančními útvary kumulovanými ve sloupcích do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím mohou být s výhodou struktury připravitelné technologií elektrospinningu ze zvlákňovacího roztoku polykarbonátu v tetrachloretanu, obsahujícího přídavek chloroformu a boraxu.The regular structures formed by the interconnection of nanofibres with the droplet-like spacers accumulated in columns into spatially larger regular bee-like arrangements can be advantageously structures obtainable by electrospinning technology from a polycarbonate spinning solution in tetrachloroethane containing the addition of chloroform and borax.

Jiným výhodným řešením jsou pravidelné struktury tvořené propojením nanovláken s kapkovitými distančními útvary kumulovanými ve sloupcích do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím, připravitelné technologií elektrospinningu ze zvlákňovacího roztoku polyurethanu v dimetylformamidu nebo ve směsi dimetylformamidu a tetrachloretanu.Another preferred solution is regular structures formed by the interconnection of nanofibres with teardrop spacers accumulated in columns into spatially larger regular bee-like regular arrangements, obtainable by electrospinning technology from polyurethane spinning solution in dimethylformamide or in a mixture of dimethylformamide and tetrachloroethane.

-2CZ 306779 B6-2GB 306779 B6

Bylo zjištěno, že při přípravě polykarbonátových (PC) nanostruktur se změnou rozpouštědlového systému (přídavkem chloroformu k tetrachlorethanu) a přídavkem boraxu docílí zvýšení obsahu nanovláken mezi kapkovitými defekty (viz obr. 5, 6) a vzniku pravidelné struktury, kde kapkovité defekty jsou kumulovány ve sloupcích, které jsou propojeny nanovlákny. Takovéto prostorové uspořádání, podobné včelím plástvím, má za následek zvětšení tloušťky filtračního materiálu, zvětšení plošné hmotnosti, zvětšení objemu pevné frakce - solid volume fraction (SVF), přičemž ale volný objem struktury - free volume fraction (FVF) se výrazněji neliší od plošných nanovláknitých struktur. Dále tato morfologie výrazně přispívá ke zvýšení specifického povrchu, a tedy pozitivně ovlivňuje filtrační vlastnosti.It has been found that in the preparation of polycarbonate (PC) nanostructures with a change in the solvent system (addition of chloroform to tetrachloroethane) and addition of borax, it will increase the nanofiber content between droplet defects (see Figs. 5,6) and create a regular structure where droplet defects accumulate in columns connected by nanofibers. Such a honeycomb-like spatial arrangement results in an increase in the thickness of the filter material, an increase in basis weight, an increase in solid volume fraction (SVF), but the free volume fraction (FVF) does not differ significantly from flat nanofibrous structures. Furthermore, this morphology significantly contributes to the increase of the specific surface area and thus positively affects the filtration properties.

Prostorová struktura s uspořádanými kapkovitými distančními tělísky (obr. 6) s plošnou hmotností 3,42 g/m2 měla propustnost aerosolu 0,762 % při tlakovém odporu 35 Pa, což odpovídá qF = 139 (měřeno na zařízení Lorenz dle EN 143).The spatial structure with arranged teardrop spacers (Fig. 6) with a basis weight of 3.42 g / m 2 had an aerosol permeability of 0.762% at a pressure resistance of 35 Pa, corresponding to qF = 139 (measured on a Lorenz according to EN 143).

(Poznámka: při posuzování kvality filtru je třeba brát v úvahu jak tlakový odpor (Δρ), tak i účinnost filtrace (E). Vzájemný vztah těchto dvou charakteristik nejlépe popisuje faktor kvality qF = 1η(1/Ρ)/Δρ, kde permeabilita P = 1-E).(Note: when assessing filter quality, both pressure resistance (Δρ) and filtration efficiency (E) should be taken into account. The relationship between these two characteristics is best described by the quality factor qF = 1η (1 / Ρ) / Δρ, where permeability P = 1-E).

Prostorové struktury s distančními útvary, uspořádané do struktur medových pláství (viz obr. 7), lze připravit i ze zvlákňovacího roztoku polyuretanu ve směsi rozpouštědel dimetylformamidu a tetrachloretanu.Spatial structures with spacers arranged in honeycomb structures (see Fig. 7) can also be prepared from a polyurethane spinning solution in a mixture of dimethylformamide and tetrachloroethane solvents.

Elegantní metoda tvorby struktur s polymemími distančními tělísky spočívá v kombinaci dvou typů polyuretanů s rozdílnými středními molámími hmotnostmi, kdy jeden (s nižší M) za daných podmínek elektrospinningu vytváří globulamí mikrosféry a druhý nanovlákna. Lze použít i jeden neohebný polyuretanu s obsahem tvrdých segmentů do 40 % hmotnostních. Obsah tvrdých segmentů v polyuretanu je procentické hmotnostní zastoupení diizokyanátu a prodlužovače řetězců v polyuretanových řetězcích.An elegant method of forming structures with polymer spacers is to combine two types of polyurethanes with different mean molar masses, where one (with lower M) forms globulamic microspheres under the given electrospinning conditions and the other nanofibers. One rigid polyurethane with hard segments up to 40% by weight can also be used. The hard segment content of polyurethane is the percentage by weight of diisocyanate and chain extenders in the polyurethane chains.

V tabulce 1 jsou sumarizovány filtrační vlastnosti a rozměrové charakteristiky plošné polyuretanové (viz obr. 4) a prostorové polykarbonátové (viz obr. 6) nanostruktury. Aby bylo možno porovnávat vliv struktury na filtrační účinnost, jsou srovnávány vždy struktury se stejným tlakovým odporem ~ 90 Pa.Table 1 summarizes the filtration properties and dimensional characteristics of planar polyurethane (see Figure 4) and spatial polycarbonate (see Figure 6) nanostructures. In order to compare the influence of the structure on the filtration efficiency, structures with the same pressure resistance of ~ 90 Pa are always compared.

Srovnávané nanostruktury (tabulka 1, obr. 10), které vykazují stejnou tlakovou ztrátu při filtraci ultrajemných částic, jsou tvořeny vlákny se srovnatelnou průměrnou velikostí jejich průměrů a distribucí pórů v nanostruktuře (Dn, Dw), se výrazně liší v plošné hmotnosti, tloušťce a účinné ploše filtru, což je příčinou zlepšení filtrační účinnosti prostorové nanostruktury a tedy faktoru i kvality filtru.The compared nanostructures (Table 1, Fig. 10), which exhibit the same pressure drop when filtering ultrafine particles, consist of fibers of comparable average diameter and the pore distribution in the nanostructure (D n , D w ) varies significantly in basis weight, thickness and effective area of the filter, which is why the filtration efficiency of the spatial nanostructure and hence the factor and quality of the filter are improved.

-3 CZ 306779 B6-3 CZ 306779 B6

Tabulka 1: Charakterizace a vlastnosti prostorové a plošné nanostrukturyTable 1: Characterization and properties of spatial and surface nanostructures

Nanostruktury s tlakovým odporem ~ 90 Nanostructures with pressure resistance ~ 90 Pa Pa Vzorek Sample Prostorová nanostruktura PC s distančními mikrosférami PC 88 Spatial nanostructure of PC with distance microspheres PC 88 Planámí nanostruktura PU PU 90 Plain nanostructure PU PU 90 Plošná hmotnost (g/m ) Basis weight (g / m) 6,80 6.80 0,807 0.807 Tloušťka (pm) Thickness (pm) 30,2* 30,2 * 9,2* 9,2 * Objem pevné fáze SVF (m3/m3)SVF solid phase volume (m 3 / m 3 ) 0,188 0.188 0,080 0,080 Volný objem FVF (%) FVF Free Volume (%) 81,2 81.2 92,0 92.0 Filtrační vlastnosti v oblasti ultrajemných částic Filtration properties of ultrafine particles Velikost částic s největším průnikem nanostrukturou MPPS (nm) Particle size with the highest MPPS nanostructure penetration (nm) 100 100 ALIGN! 70 70 Tlaková ztráta (Pa) Pressure drop (Pa) 81 -95 81 -95 90 90 Filtrační účinnost v MPPS (%) Filtration efficiency in MPPS (%) 98,90 98.90 90,35 90.35 Faktor kvality v MPPS (1/kPa) Quality factor in MPPS (1 / kPa) 51 51 26 26 Morfologické charakteristiky nanostruktur získané digitální obrazovou analýzou SEM snímků Morphological characteristics of nanostructures obtained by digital image analysis of SEM images Průměrná velikost průměrů vláken (nm) Average fiber diameter (nm) 120,2 120.2 124,7 124.7 Distribuce velikosti pórů (nm) Pore size distribution (nm) □n □ n 202,5 202.5 139 139 Dw D w 740,0 740.0 327 327 Dz D z 1 269,0 1 269.0 493 493 Dz+iD z + i 1 721,0 1 721.0 640 640 Účinná plocha filtru (m ) Effective filter area (m) 188,9 188.9 23,6 23.6

* měřeno z SEM snímků* measured from SEM images

Vzhledem k tomu, že dominantním mechanismem, který se uplatňuje při záchytu ultrajemných částic je difúze, jak již bylo uvedeno, lze předpokládat, že v důsledku delší dráhy ultrajemné částice vykonávající Brownův pohyb se u prostorových struktur zvýší pravděpodobnost zachycení na povrchu nanovláken nebo kapkovitého útvaru.Since diffusion, as mentioned above, is the dominant mechanism used to capture ultra-fine particles, it can be assumed that due to the longer path of the ultra-fine particle performing Brownian motion, spatial structures will increase the likelihood of entrapment on the surface of nanofibers or teardrop formation.

Pro prokázání mechanismu, kterým dochází ke zlepšení filtrační schopnosti u objemných struktur, byly stanoveny distribuce průměrů vláken (viz obr. 11) a bylo sledováno, jak se u struktur s mikroskopickými distančními útvary mění velikost pórů a jejich distribuce (viz obr. 12). Pro tato stanovení byla využita digitální analýza SEM snímků reálných použitých nanostruktur. Detailní popis použité metody je uveden v publikaci W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer, The use of novel digital image analysis technique and rheological tools to characterize nanofiber nonwovens, Polymer Testing 29, 82-94 (2010).To demonstrate the mechanism by which the filtration capability of bulky structures is improved, fiber diameter distributions were determined (see Figure 11) and the pore size and distribution of the structures with microscopic spacers was monitored (see Figure 12). Digital analysis of SEM images of real nanostructures was used for these determinations. A detailed description of the method used is given in W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer, The use of novel digital image analysis techniques and rheological tools to characterize nanofiber nonwovens, Polymer Testing 29, 82-94 (2010).

Ze srovnání distribucí pórů u připravených nanostruktur (obr. 12) je zřejmé, že distribuce pórů u prostorového uspořádání nanostruktury s kapkovitými útvary je širší, obsahuje objemnější póry, ale střední hodnota distribuce se výrazně neliší od planámích nanostruktur. Nicméně prostorová nanostruktura má přibližně 15krát větší plošnou hmotnost a 11 krát větší tloušťku. Prostorové uspořádání má za následek fyzickou separaci nanovláknitých vrstev, zvětšení vzdáleností mezi nanovlákny a úhlů, pod kterými jsou uloženy v nanostrukturách. Taková morfologie má za následek zlepšení filtračních vlastností nanostruktur.A comparison of the pore distributions of the prepared nanostructures (Fig. 12) shows that the pore distribution of the spatial arrangement of the droplet-shaped nanostructure is wider, it contains larger pores, but the mean value of the distribution does not differ significantly from the plain nanostructures. However, the spatial nanostructure has approximately 15 times greater basis weight and 11 times greater thickness. Spatial arrangement results in physical separation of nanofibrous layers, increasing of distances between nanofibres and angles under which they are embedded in nanostructures. Such morphology results in improved filtering properties of nanostructures.

Funkci prostorových zábran v nanovláknitých strukturách mohou místo pravidelných struktur kapkovitých útvarů zabezpečovat i struktury z tuhých, neohebných, vysokomodulových vláken. Takováto uspořádání, zajišťující zvětšení tloušťky a objemu filtračního materiálu, která jsou tvoThe function of spatial barriers in nanofibrous structures can be provided by structures made of rigid, inflexible, high-module fibers instead of regular structures of teardrop formations. Such arrangements ensure an increase in the thickness and volume of the filter material that is formed

-4CZ 306779 B6 řena z vláken se širokou distribucí jejich průměrů, vykazují rovněž zlepšené filtrační vlastnosti. Tendenci k vytváření takových uspořádání - viz obr. 13 až 15 mají především neohebné polymery s vysokými moduly pružnosti, jako jsou polymetylmetakrylát (PMMA), kopolymer styrenu s akrylonitrilem (SAN), ale i polyuretan s vysokým obsahem tvrdých segmentů.Fiber fibers with a wide diameter distribution also show improved filtration properties. The tendency to create such arrangements - see Figures 13 to 15, is mainly due to rigid polymers with high modulus of elasticity, such as polymethyl methacrylate (PMMA), styrene-acrylonitrile (SAN) copolymer, but also polyurethane with a high hard segment content.

Tyto struktury charakterizované v následující tabulce 2 mají přibližně poloviční tlakovou ztrátu než materiály z tabulky 1. Záměrně je zde soustředěna pozornost na nízké tlakové odpory vzhledem k potencinální aplikaci nanostruktur v obličejových polomaskách a pro filtry do masek.These structures, characterized in Table 2 below, have approximately half the pressure drop than the materials in Table 1. Attention is focused on low pressure resistances due to the potential application of nanostructures in face masks and for mask filters.

V tabulce 2 a na obr. 16 jsou s plošnou strukturou (dle obr. 4) srovnávány vlastnosti materiálu s morfologií z obr. 14. Kombinace globulámích mikrosfér a nanovláken (obr. 14) vede ke zlepšení filtračních vlastností materiálu.In Table 2 and Figure 16, the properties of the material with the morphology of Figure 14 are compared with the surface structure (Figure 4). The combination of globular microspheres and nanofibres (Figure 14) leads to an improvement in the filtration properties of the material.

Tabulka 2: Charakterizace a vlastnosti prostorové a plošné nanostrukturyTable 2: Characterization and properties of spatial and surface nanostructures

Nanostruktury s tlakovým odporem ~ 45 Nanostructures with pressure resistance ~ 45 Pa Pa Vzorek Sample Kombinovaná prostorová nanostruktura PMMA se širokou distribucí vláken PC 88 Combined spatial nanostructure of PMMA with wide PC 88 fiber distribution Planámí nanostruktura PU PU 90 Plain nanostructure PU PU 90 Plošná hmotnost (g/m2)Basis weight (g / m 2 ) 6,92 6.92 0,403 0.403 Tloušťka (pm) Thickness (pm) 34,7 34.7 4,6 4.6 Objem pevné fáze SVF (m3/m3)SVF solid phase volume (m 3 / m 3 ) 0,169 0.169 0,080 0,080 Volný objem FVF (%) FVF Free Volume (%) 83,1 83.1 92,0 92.0 Filtrační vlastnosti v oblasti ultrajemných částic Filtration properties of ultrafine particles Velikost částic nejsnáze pronikajících nanostrukturou MPPS (nm) Particle size easily penetrating MPPS nanostructure (nm) 50 50 100 100 ALIGN! Tlaková ztráta (Pa) Pressure drop (Pa) 48 48 45 45 Filtrační účinnost v MPPS (%) Filtration efficiency in MPPS (%) 97,52 97.52 78,77 78.77 Faktor kvality v MPPS (1/kPa) Quality factor in MPPS (1 / kPa) 77 77 44 44 Morfologické charakteristiky nanostruktur získané digitální obrazovou analýzou SEM snímků Morphological characteristics of nanostructures obtained by digital image analysis of SEM images Průměrná velikost průměrů vláken (nm) Average fiber diameter (nm) 758,6 758.6 124,7 124.7 Distribuce velikosti pórů (nm) Pore size distribution (nm) Dn D n 672 672 139 139 Dw D w 2564 2564 327 327 Dz D z 4409 4409 493 493 Dz+iD z + i 6151 6151 640 640 Účinná plocha filtru (m2)Effective filter area (m 2 ) 30,9 30.9 11,8 11.8

* měřeno z SEM snímků* measured from SEM images

-5CZ 306779 B6-5GB 306779 B6

Srovnávané materiály se liší distribucí průměrů vláken (obr. 17) a distribucí velikostí pórů (obr. 18). Objemnější struktury jsou při stejných tlakových odporech účinnější v oblasti záchytu ultrajemných částic.The materials to be compared differ in fiber diameter distribution (Figure 17) and pore size distribution (Figure 18). Bulky structures are more effective in capturing ultrafine particles at equal pressure resistances.

Objasnění výkresůClarification of drawings

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložené výkresy, kde představuje:The following drawings illustrate the invention in greater detail:

Obr. 1 - polyuretanová nanostruktura s kapkovitými defekty - bez aditiv, zvětšení 1500x.Giant. 1 - polyurethane nanostructure with drop-shaped defects - without additives, magnification 1500x.

Obr. 2 - polyuretanová nanostruktura s eliminací kapkovitých defektů, vznikající za přítomnosti Na2B4O7. 10 H2O a kyseliny citrónové, zvětšení 1500x.Giant. 2 - polyurethane nanostructure droplike with the elimination of defects occurring in the presence of Na 2 B 4 O 7th 10 H 2 O and citric acid, magnification 1500x.

Obr. 3 - polyuretanová nanostruktura s kapkovitými defekty - bez aditiv, zvětšem'5000x.Giant. 3 - Polyurethane nanostructure with drop-shaped defects - without additives, magnification of 5000x.

Obr. 4 - polyuretanová nanostruktura s eliminací kapkovitých defektů, vznikající za přítomnosti iontové kapaliny, zvětšení 5000x.Giant. 4 - polyurethane nanostructure with elimination of drop-shaped defects, occurring in presence of ionic liquid, magnification 5000x.

Obr. 5 - polykarbonátová nanostruktura před optimalizačním procesem, zvětšení 1500x.Giant. 5 - polycarbonate nanostructure before optimization process, magnification 1500x.

Obr. 6 - polykarbonátová nanostruktura po optimalizaci s pravidelnými strukturami kapkovitých distančních útvarů, zvětšení 1500x.Giant. 6 - polycarbonate nanostructure after optimization with regular structures of teardrop spacers, magnification 1500x.

Obr. 7 - polyuretanová nanostruktura s pravidelnými strukturami kapkovitých distančních útvarů, připravená ze směsi rozpouštědel dimetylformamid / tetrachlorethan, zvětšení 1500x.Giant. 7 - polyurethane nanostructure with regular structures of teardrop spacers, prepared from a solvent mixture of dimethylformamide / tetrachloroethane, magnification 1500x.

Obr. 10 - srovnání filtrační účinnosti planámí a prostorové nanostruktury podle tabulky 1; tlakové ztráty srovnávaných nanostruktur ~ 90 Pa.Giant. 10 - comparison of flame filtration efficiency and spatial nanostructure according to Table 1; pressure loss of compared nanostructures ~ 90 Pa.

Obr. 11 - srovnání distribucí průměrů vláken planámí a prostorové nanostruktury podle tabulky 1; sloupce znázorňují naměřené hodnoty, spojnice je funkce založená na Gaussovské aproximaci.Giant. 11 - comparison of flame fiber diameter and spatial nanostructure distributions according to Table 1; the bars represent the measured values, the link is a function based on the Gaussian approximation.

Obr. 12 - srovnání distribucí pórů planární a prostorové nanostruktury podle tabulky 1; sloupce znázorňují naměřené hodnoty, spojnice je funkce založená na Gaussovské aproximaci.Giant. 12 - comparison of the pore distributions of the planar and spatial nanostructures according to Table 1; the bars represent the measured values, the link is a function based on the Gaussian approximation.

Obr. 13 - kombinovaná prostorová nanostruktura tvořená polyethersulfonovými vlákny s širokou distribucí průměrů, zvětšení 5000x.Giant. 13 - combined spatial nanostructure made of polyethersulfone fibers with wide diameter distribution, magnification 5000x.

Obr. 14- kombinovaná prostorová struktura tvořená polymatylmetakrylátovými vlákny s širokou distribucí průměrů, zvětšení 1500x.Giant. 14- combined spatial structure made of polymatyl methacrylate fibers with wide diameter distribution, magnification 1500x.

Obr. 15 - kombinovaná prostorová struktura tvořená vlákny z kopolymeru styren- akrylonitril s širokou distribucí průměrů, zvětšení 1500x.Giant. 15 - Combined spatial structure consisting of fibers of styrene-acrylonitrile copolymer with wide diameter distribution, magnification 1500x.

Obr. 16 - srovnání filtračních účinností plošné nanostruktury s polymetylmetakrylátovou strukturou, tvořenou kombinací mikro- a nanovláken. Tlaková ztráta srovnávaných materiálů ~ 45 Pa.Giant. 16 - comparison of filtration efficiency of surface nanostructure with polymethylmethacrylate structure, consisting of combination of micro- and nanofibres. Pressure drop of compared materials ~ 45 Pa.

Obr. 17 - srovnání distribuce průměrů vláken filtrů na bázi planámí a prostorové nanostruktury podle tabulky 2.Giant. 17 - Comparison of the fiber diameter distribution of the flame filter and the spatial nanostructure according to Table 2.

Obr. 18 - srovnání distribuce pórů planární a prostorové nanostruktury podle tabulky 2.Giant. 18 - Comparison of the pore distribution of the planar and spatial nanostructures according to Table 2.

-6CZ 306779 B6-6GB 306779 B6

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Příklad polykarbonátové nanovláknité struktury s nanovlákny fyzicky oddělenými kapkovitými distančními útvary, vytvářející pravidelné struktury s kapkovitými distančními útvary kumulovanými ve sloupcích, propojených nanovlákny do pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím je možno charakterizovat následujícími podmínkami přípravy a užitnými vlastnostmi:An example of polycarbonate nanofibrous structure with nanofibres physically separated by teardrop spacers forming regular structures with teardrop spacers accumulated in columns, connected by nanofibres into regular bee-like arrangement can be characterized by the following preparation conditions and utility properties:

a) zvlákňovaný roztok: polykarbonátový (Macrolon 2458, Bayer, Leverkusen, Německo, p = 1.2 g.cm'3) roztok pro elektrospinning byl připraven ve směsi rozpouštědel tetrachloretan : chloroform 3:1 a upraven směsí iontových kapalin l-ethyl-3-methylimidazolium-bis(trifluoromethylsulfonyljimid : l-ethyl-3-methylimidazolium triflate 2:1 (loLiTec Ionic Liquids Technologies, Heilbronn, Německo) a 1 hmotn. % boraxu. Polykarbonátový roztok měl viskozitu 0,3 Pa.s a elektrickou vodivost 10,5 μ.Sem'1.a) spinning solution: polycarbonate (Macrolon 2458, Bayer, Leverkusen, Germany, p = 1.2 g.cm -3) solution for electrospinning was prepared in a solvent mixture tetrachloroethane: chloroform 3: 1 and treated with a mixture of ionic liquids 1-ethyl-3- methylimidazolium bis (trifluoromethylsulfonyljimide): 1-ethyl-3-methylimidazolium triflate 2: 1 (loLiTec Ionic Liquids Technologies, Heilbronn, Germany) and 1 wt% borax. The polycarbonate solution had a viscosity of 0.3 Pa and an electrical conductivity of 10.5 μ .Sem ' 1 .

b) podmínky elektrospinningu: vláknotvomé zařízení Nanospider (Elmarco, Liberec, ČR), rotující elektroda se třemi bavlněnými kordy (dle PCT/CZ2010/000042), napětí přiváděné do vaničky s roztokem U = 25 až 75 kV, vzdálenost elektrod D = 15 až 25 cm, rychlost otáčení elektrody - 7 až 14 ot/min., rychlost posunu sběrného podkladu (antistaticky upravené netkané vláknité vrstvy na bázi polypropylénu (PPNT) nebo polyesterové netkané textilie, popř. viskózové netkané textilie) 16 až 32 cm/min.b) electrospinning conditions: Nanospider fiber forming device (Elmarco, Liberec, Czech Republic), rotating electrode with three cotton cords (according to PCT / CZ2010 / 000042), voltage supplied to the tray with solution U = 25 to 75 kV, electrode distance D = 15 to 25 cm, electrode rotation speed - 7 to 14 rpm, collection rate (antistatic treated PPNT or polyester nonwoven or viscose nonwoven) 16 to 32 cm / min.

c) charakterizace připravené nanostruktury: vedle výpočtů plošné hmotnosti, objemu pevné fáze (SVF), volného objemu (FVF) a účinné plochy filtru byl pro charakterizaci nanostruktur využíván rastrovací elektronový mikroskop (SEM) Vega 3 (Tescan, Brno, ČR). SEM snímky byly následně použity pro stanovení tloušťky nanovláknité vrstvy a distribuce průměrů vláken/velikosti pórů s využitím techniky digitální analýzy snímku podle publikace W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer, The use of novel digital image analysis technique and rheological tools to characterize nanofiber nonwovens, Polymer Testing 29, 82-94 (2010).c) characterization of prepared nanostructure: in addition to calculations of basis weight, solid phase volume (SVF), free volume (FVF) and effective filter area, a Vega 3 scanning electron microscope (SEM) was used to characterize nanostructures (Tescan, Brno, Czech Republic). SEM images were subsequently used to determine nanofiber layer thickness and fiber diameter / pore size distribution using the digital image analysis technique of W. Sambaer, M. Zatloukal and D. Kimmer, The use of novel digital image analysis techniques and rheological tools to characterize Nanofiber Nonwovens, Polymer Testing 29, 82-94 (2010).

d) měření filtrační účinnosti: vyrobené filtrační materiály byly testovány na průnik aerosolu (diethylhexylsebakát s průměrem částic 0,45 pm) při průtoku 30 l.min*1 (čelní rychlost 5,7 cm.s1) pomocí filtračního měřícího systému LORENZ (Německo) přizpůsobeného pro EN 143. Měření v oblasti ultrajemných částic bylo uskutečněno s aerosolem síranu amonného s využitím rozprašovače (AGK, PALAŠ, Německo), elektrostatického klasifikátoru (EC 3080, TS1, USA) a kondenzačního počítače částic (UCPC 3025 A, TSI, USA) při čelní rychlosti 5,7 cms'1. Filtrační účinnost a tlaková ztráta byla stanovena pro devět frakcí o průměrech 20, 35, 50, 70, 100, 140, 200, 280 a 400 nm.d) filtration efficiency measurement: produced filter materials were tested for aerosol penetration (diethylhexyl sebacate with particle diameter 0.45 pm) at a flow rate of 30 l.min * 1 (front velocity 5.7 cm.s 1 ) using the LORENZ filter measuring system (Germany) ) adapted to EN 143. Measurement in the field of ultrafine particles was performed with ammonium sulfate aerosol using a sprayer (AGK, PALAŠ, Germany), an electrostatic classifier (EC 3080, TS1, USA) and a particle condensation counter (UCPC 3025 A, TSI, USA) ) at a front speed of 5.7 cm @ -1 . Filtration efficiency and pressure drop were determined for nine fractions of 20, 35, 50, 70, 100, 140, 200, 280 and 400 nm diameters.

Průnik nanočástic (průměr 450 nm) měřený dle EN 143 přes takto připravenou prostorovou strukturu pro materiál s plošnou hmotností 3,42 g.m‘2 byl 0,762%, při tlakové ztrátě 45 Pa, což odpovídá faktoru kvality qF = 139 kPa'1. Materiál s plošnou hmotností 6,8 g.m'2 vykazoval pro záchyt ultrajemných částic filtrační účinnost 99,9 % pro MPPS (maximum particle penetration size) 100 nm a při tlakové ztrátě 90 Pa, což odpovídá faktoru kvality cca qF = 51 kPa'1. Filtrační vlastnosti materiálů s takovouto prostorovou strukturou převyšují schopnosti plošných nanovláknitých materiálů.The penetration of nanoparticles (450 nm diameter) measured according to EN 143 over the prepared spatial structure for a material with a basis weight of 3.42 gm < 2 > was 0.762%, at a pressure drop of 45 Pa, corresponding to a quality factor qF = 139 kPa -1 . The material having a basis weight of 6.8 gsm 2 was for trapping ultrafine particle filtration efficiency of 99.9% MPPS (maximum penetration particle size) of 100 nm and at a pressure drop of 90 Pa, which corresponds to a quality factor of about 51 psi = qF 'first The filtration properties of materials with such a spatial structure exceed the capabilities of flat nanofibrous materials.

Příklad 2Example 2

Všechny podmínky stejné jako v příkladu č. 1, jen v experimentálním zařízení místo rotující niťové elektrody bylo použito uspořádání se zvlákňovacími tryskami Spinline 120, SPUR, Zlín, ČR.All conditions were the same as in Example 1, only in the experimental apparatus instead of the rotating yarn electrode the arrangement with spinning nozzles Spinline 120, SPUR, Zlín, Czech Republic was used.

-7CZ 306779 B6-7EN 306779 B6

Příklad 3Example 3

Uspořádané prostorové nanostruktury tvořené nanovlákny a globulámími distančními útvary byly připraveny i z vysoce elastických polyuretanů - kombinace dvou polyuretanů s rozdílnou distribucí molárních hmotností, kdy jeden za daných podmínek elektrospinningu tvoří jemná vlákna a alespoň jeden spíše kuličky nebo kapkovité útvary. Polyuretanový roztok v dimetyformamidu připravený z 4,4’methylen-bis(fenylisokyanátu) (MDI), poly(3-methyl-l,5-pentanediol)-alt-(adipová, isoftalová kyselina) (PAIM) a 1,4 butandiolu (BD) byl syntetizován v molámím poměru 9:1:8 (PU 918) při 90 °C po dobu 5 hodin (způsob syntézy per partes, kdy v prvním krokuje připraven předpolymer z MDI a PAIM a následně je přidán BD a zbývající množství MDI). Hustota PU 918 p = 1,1 g.cm'3. Takto připravený roztok byl smíchán s roztokem polyuretanu vdimetylformamidu, připraveném z MDI: polyesterový diol: prodlužovač řetězce v molámím poměru 4:1:3 s hustotou p = 1,05 g.cm'3, případně v molámím poměru 3:1:2 s hustotou p = 1,04 g.cm'3. Připravené směsi se sušinami od 10,5 do 19 hmotn. % a viskozitami 0,35 až 2,7 Pa.s tvoří za podmínek elektrospinningu z příkladu 1 požadované uspořádané prostorové struktury. Obsah tvrdých segmentů v polyuretanu je procentické hmotnostní zastoupení diizokyanátu a prodlužovače řetězců v polyuretanových řetězcích. Při měření filtračních vlastností tyto materiály vykazují při stejné filtrační účinnosti výrazně nižší tlakové ztráty než nanostruktury bez globulárních distančních tělísek.Ordered spatial nanostructures made up of nanofibres and globular spacers were prepared from highly elastic polyurethanes - a combination of two polyurethanes with different molar mass distribution, one of which under fine electrospinning conditions consists of fine fibers and at least one rather spherical or teardrop formations. Polyurethane solution in dimethylformamide prepared from 4,4'-methylene-bis (phenylisocyanate) (MDI), poly (3-methyl-1,5-pentanediol) -alt- (adipic, isophthalic acid) (PAIM) and 1,4 butanediol ( (BD) was synthesized in a molar ratio of 9: 1: 8 (PU 918) at 90 ° C for 5 hours (per partes synthesis method, in which a prepolymer of MDI and PAIM is prepared in the first step and BD and the remaining amount of MDI are added) . The density of PU 918 p = 1.1 g.cm < 3 & gt ; . The solution thus prepared was mixed with a solution of polyurethane in dimethylformamide prepared from MDI: polyester diol: chain extender in a molar ratio of 4: 1: 3 with a density p = 1.05 g.cm < 3 > density p = 1.04 g.cm < 3 & gt ; . Prepared mixtures with solids from 10.5 to 19 wt. % and viscosities of 0.35 to 2.7 Pa.s form the desired ordered spatial structures under the electrospinning conditions of Example 1. The hard segment content of polyurethane is the percentage by weight of diisocyanate and chain extenders in the polyurethane chains. When measuring filtration properties, these materials exhibit significantly lower pressure losses than nanostructures without globular spacers at the same filtration efficiency.

Příklad 4Example 4

Elektrospinová prostorová struktura byla připravena z PU 918, syntetizovaného dle příkladu 3, rozpuštěného ve směsi rozpouštědel dimetylformamid : tetrachlorethan v hmotnostním poměru 98,5:1,5 za zpracovatelských podmínek: koncentrace roztoku = 12,5%, napětí = 55 kV, vzdálenost elektrod = 21 cm, elektrická vodivost = 16,5 pS/cm.The electrospin spatial structure was prepared from PU 918, synthesized according to Example 3, dissolved in a solvent mixture of dimethylformamide: tetrachloroethane in a weight ratio of 98.5: 1.5 under processing conditions: solution concentration = 12.5%, voltage = 55 kV, electrode gap = 21 cm, electrical conductivity = 16.5 pS / cm.

Ve srovnání s plošným uspořádáním vykazuje prostorové uspořádání při stejném tlakovém odporu 100 Pa zvýšení účinnosti filtrace v oblasti ultrajemných částic z 90,4 % na 97,8 % pro MPPS 70.Compared to the planar arrangement, the spatial arrangement at the same pressure resistance of 100 Pa shows an increase in filtration efficiency in the ultra-fine particle region from 90.4% to 97.8% for MPPS 70.

Příklad 5Example 5

Podmínky stejné jako v příkladu 4, ale místo polyuretanového roztoku byl použit roztok kopolymeru etylén-vinylacetát (EVA) ve směsi rozpouštědel toluen : tetrachlorethan v hmotn. poměru 3:1.Conditions as in Example 4, but instead of the polyurethane solution, a solution of ethylene-vinyl acetate (EVA) in toluene: tetrachloroethane solvent mixture in wt. 3: 1 ratio.

Příklad 6Example 6

Příklad nanovláknité struktury na bázi vláken se širokou distribucí průměrů z neohebných polymerů s vysokými moduly pružnosti, skládaných s mechanicky udržovanými distancemi v objemných uspořádáních je možno charakterizovat následujícími podmínkami přípravy a užitnými vlastnostmi:An example of a fiber-based nanofibrous structure with a wide diameter distribution of rigid polymers with high modulus of elasticity, folded with mechanically maintained distances in bulky configurations, can be characterized by the following preparation conditions and utility properties:

a) zvlákňovaný roztok: polymetylmetakrylátový (PMMA, Altuglas V 046, Altuglas Intemational, La Garenne-Colombes cedex, France) s hustotou p = 1,18 g.cm'3, roztok ve směsi rozpouštědel dimetylformamid / toluen ve hmotn. poměru 1:1 s koncentrací 20 % hmotn., viskozitou 0,11 Pa.s a vodivostí 1,3 pS.cm'1.(a) spinning solution: polymethylmethacrylate (PMMA, Altuglas V 046, Altuglas Intemational, La Garenne-Colombes Cedex, France) with a density p = 1.18 g.cm -3 , solution in dimethylformamide / toluene solvent mixture in wt. ratio of 1: 1 with a concentration of 20% by weight, a viscosity of 0.11 Pa · s and a conductivity of 1.3 pS.cm -1 .

b) podmínky elektrospinningu a charakterizace připravených nanostruktur byly obdobné jako v příkladu 1.b) electrospinning conditions and characterization of the prepared nanostructures were similar to Example 1.

-8CZ 306779 B6-8EN 306779 B6

c) průnik nanočástic aerosolu (průměr 450 nm) měřený dle EN 143 přes takto připravenou prostorovou strukturu se širokou distribucí průměrů vláken pro materiál s plošnou hmotností 6,92 g.m'2 byl 1,095%, při tlakové ztrátě 45 Pa, což odpovídá faktoru kvality qF = 181 kPa1. Tento materiál vykazoval pro záchyt ultrajemných částic filtrační účinnost 97,52 % pro MPPS 50 nm a při tlakové ztrátě 48 Pa, což odpovídá faktoru kvality qF = 77 kPa1. Filtrační vlastnosti materiálů s prostorovou strukturou se širokou distribucí průměrů vláken rovněž převyšují schopnosti plošných nanovláknitých materiálů.c) the aerosol penetration of nanoparticles (diameter 450 nm), measured according to EN 143 thus prepared through a spatial structure with a broad distribution of fiber diameters for a material having a basis weight of 6.92 gsm 2 was 1.095% at a pressure drop of 45 Pa, which corresponds to a quality factor qF = 181 kPa 1 . This material exhibited a filtration efficiency of 97.52% for MPPS 50 nm and a pressure drop of 48 Pa, corresponding to a quality factor of qF = 77 kPa 1 , for capturing ultrafine particles. The filtration properties of materials with a spatial structure with a wide distribution of fiber diameters also exceed the capabilities of flat nanofibrous materials.

Příklad 7Example 7

Jiná prostorová struktura na bázi vláken se širokou distribucí průměrů z neohebných polymerů s vysokými moduly pružnosti byla připravena z 20% roztoku polyethersulfonu v dimetylformamidu (Ultrason, BASF, Německo) s viskozitou 0,84 Pa.s, a elektrickou vodivostí 159 pS.cm'1 na tryskovém elektrostatickém zvlákňovacím zařízení SPUR.Another fiber-based spatial structure with a wide diameter distribution of rigid polymers with high modulus was prepared from a 20% solution of polyethersulfone in dimethylformamide (Ultrason, BASF, Germany) with a viscosity of 0.84 Pa.s, and an electrical conductivity of 159 pS.cm -1. 1 on an SPUR jet electrostatic spinner.

Podmínky elektrospinningu: Napětí U = 75 kV, vzdálenost elektrod D = 21 cm, rychlost otáčení elektrody = 7 ot/min., relativní vlhkost = 25 %, teplota = 28 °C, rychlost posunu sběrného podkladu (viskózová netkaná textilie) = 14 cm/min.Electrospinning conditions: Voltage U = 75 kV, electrode distance D = 21 cm, electrode rotation speed = 7 rpm, relative humidity = 25%, temperature = 28 ° C, collection rate (viscose nonwoven) = 14 cm / min.

Příklad 8Example 8

Všechny podmínky stejné jako v příkladu 6, jen místo polymetylmetakrylátu byl použit polyvinylidenfluorid (PVDF, Kynar451, Arkema, PA, USA).All conditions were the same as in Example 6 except that polyvinylidene fluoride (PVDF, Kynar451, Arkema, PA, USA) was used instead of polymethyl methacrylate.

Příklad 9Example 9

Všechny podmínky stejné jako v příkladu 6, ale pro přípravu prostorové struktury se širokou distribucí průměrů vláken byl použit kopolymer styrenu s akrylonitrilem (SAN, Luran HH-120 Natural, BASF, Německo) rozpuštěný v dimetylformamidu.All conditions were the same as in Example 6, but a styrene-acrylonitrile copolymer (SAN, Luran HH-120 Natural, BASF, Germany) dissolved in dimethylformamide was used to prepare a spatial structure with a wide fiber diameter distribution.

Příklad 10Example 10

Prostorová struktura se širokou distribucí průměrů vláken byla připravena z bikomponentního vlákna, připraveného z kopolymerů styren-akrylonitril (SAN) - Luran a PU 312 v rozpouštědlovém systému dimetylformamid / toluen. Vedle požadovaných filtračních vlastností má připravená nanostruktura v důsledku použití elastického polyuretanu i výrazně lepší mechanické vlastnosti.The spatial structure with a wide fiber diameter distribution was prepared from a bicomponent fiber prepared from styrene-acrylonitrile (SAN) -Luran and PU 312 copolymers in a dimethylformamide / toluene solvent system. In addition to the required filtration properties, the prepared nanostructure has significantly better mechanical properties due to the use of elastic polyurethane.

Příklad 11Example 11

Pro přípravu objemné struktury se širokou distribucí průměrů vláken byl použit roztok polyamidu 11 (PA11, Rilsan D, Arkema, Velká Británie) a PU 918 (2 až 5 hmotn. % na sušinu PA11) ve směsi rozpouštědel kyselina trifluoroctová / dimetylformamid v poměru 92 až 99 ku 1 až 8. Zatímco PA11 samotný za podmínek elektrospinningu dle příkladu 1 vytváří plošné nanostruktury, za přítomnosti malého množství polyuretanu se tvoří prostorová struktura, která ve srovnání s plošnou strukturou vykazuje při stejném tlakovém odporu více než dvojnásobné zlepšení faktoru kvality.A solution of polyamide 11 (PA11, Rilsan D, Arkema, UK) and PU 918 (2 to 5 wt% on dry weight of PA11) in a mixture of trifluoroacetic acid / dimethylformamide in a ratio of 92- While PA11 alone forms surface nanostructures under the electrospinning conditions of Example 1, a spatial structure is formed in the presence of a small amount of polyurethane, which exhibits more than a two-fold improvement in the quality factor compared to the surface structure.

-9CZ 306779 B6-9EN 306779 B6

Příklad 12Example 12

Všechny podmínky stejné jako v příkladu 6, jen místo polymetylmetakrylátu byl použit polyuretan s vysokým obsahem tvrdých segmentů, vytvářející za daných podmínek elektrospinningu mikrovlákna.All conditions were the same as in Example 6, but instead of polymethyl methacrylate, a polyurethane with a high content of hard segments was used to form a microfiber electrospinning under the given conditions.

Příklad 13Example 13

Všechny podmínky stejné jako v příkladech 6 až 8, ale proces byl realizován na elektrostatickém zařízení SPUR, kde roztoky byly přiváděny na jednotlivé trysky uspořádané do čtyř řad.All conditions were the same as in Examples 6-8, but the process was carried out on an SPUR electrostatic device where the solutions were fed to individual nozzles arranged in four rows.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Morfologicky optimalizované netkané textilie se zvýšeným filtračním efektem, obsahující nanovlákna a zároveň kapkovité distanční útvary kumulované nepravidelně do sloupců a/nebo distanční struktury mikrovláken či struktury s bimodální distribucí průměrů vláken na bázi kombinace mikrovláken a nanovláken, s tím, že uvedené distanční útvary a struktury fyzicky oddělují nanovlákna a mechanicky je udržují v prostorových uspořádáních, zajišťujících optimalizaci filtrační účinnosti a/nebo snížení tlakového odporu ve srovnání s plošnými, prostorově nezvětšenými, neztuženými netkanými nanovláknitými textiliemi, vyznačující se tím, že kapkovité distanční útvary kumulované do sloupců jsou propojeny do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím, zatímco distanční struktury mikrovláken nebo struktury s bimodální distribucí průměrů vláken na bázi kombinace mikrovláken a nanovláken obsahují vlákna z neohebných polymerů, jako jsou polyethersulfon, polymethylmethakrylát, polyvinylidenfluorid, kopolymer styren - akrylonitril a polyuretan s obsahem tvrdých segmentů alespoň 44% hmotnostních, a jsou skládána s mechanicky udržovanými distancemi v objemných uspořádáních.Morphologically optimized non-woven fabrics with enhanced filtering effect, comprising nanofibres and at the same time droplet-like spacers accumulated irregularly into columns and / or microfibre spacing or bimodal diameter distribution structures based on a combination of microfibers and nanofibres, said spacers and structures physically separate nanofibres and mechanically maintain them in spatial arrangements to optimize filtration efficiency and / or reduce pressure resistance compared to flat, spatially non-enlarged, non-reinforced nonwoven nanofibrous fabrics, characterized in that the teardrop spacers accumulated in columns are interconnected into spatial bulky regular bee-like arrangements, while microfibre spacers or bimodal fiber diameter distribution combinations The microfibers and nanofibres comprise fibers of rigid polymers such as polyethersulfone, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, styrene-acrylonitrile copolymer and polyurethane having a hard segment content of at least 44% by weight, and are stacked with mechanically maintained distances in bulky arrangements. 2. Morfologicky optimalizované netkané textilie podle nároku 1, vyznačující se tím, že pravidelnými strukturami tvořenými propojením nanovláken s kapkovitými distančními útvary kumulovanými ve sloupcích do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím jsou struktury připravitelné technologií elektrospinningu ze zvlákňovacího roztoku polykarbonátu v tetrachloretanu, obsahujícího přídavek chloroformu a boraxu.Morphologically optimized nonwoven fabrics according to claim 1, characterized in that the regular structures formed by the interconnection of nanofibres with teardrop spacers accumulated in columns into more spatially regular bee-like regular arrangements are structures obtainable by electrospinning technology from a polycarbonate spinning solution in tetrachloroethane containing an additive and borax. 3. Morfologicky optimalizované netkané textilie podle nároku 1, vyznačující se tím, že pravidelnými strukturami tvořenými propojením nanovláken s kapkovitými distančními útvary kumulovanými ve sloupcích do prostorově objemnějších pravidelných uspořádání podobných včelím plástvím jsou struktury připravitelné technologií elektrospinningu ze zvlákňovacího roztoku polyurethanu v dimetylformamidu nebo ve směsi dimetylformamidu a tetrachloretanu.Morphologically optimized nonwovens according to claim 1, characterized in that the regular structures formed by the interconnection of nanofibres with teardrop-like spacers accumulated in columns into spatially larger regular bee-like regular arrangements are structures obtainable by electrospinning technology from polyurethane spinning solution in dimethylformamide or a mixture of dimethylformamide. and tetrachloroethane.
CZ2011-439A 2011-07-19 2011-07-19 Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres CZ306779B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2011-439A CZ306779B6 (en) 2011-07-19 2011-07-19 Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres
PCT/CZ2012/000065 WO2013010517A2 (en) 2011-07-19 2012-07-13 Morphologically optimized nonwoven textiles based on nanofibres

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2011-439A CZ306779B6 (en) 2011-07-19 2011-07-19 Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2011439A3 CZ2011439A3 (en) 2013-03-06
CZ306779B6 true CZ306779B6 (en) 2017-07-07

Family

ID=46801258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2011-439A CZ306779B6 (en) 2011-07-19 2011-07-19 Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ306779B6 (en)
WO (1) WO2013010517A2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ305413B6 (en) * 2013-09-25 2015-09-09 Spur A.S. Layered micro-filtration material
CZ307301B6 (en) * 2013-12-17 2018-05-23 Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně A compact formation of a composite character and a method of its preparation
CN107227502A (en) * 2016-03-23 2017-10-03 张国勇 A kind of electrostatic spinning formula of liquid of composite air filtering material
KR102235151B1 (en) * 2018-10-08 2021-04-02 한국과학기술원 Ionic liquids and color change dye included nanofiber yarn based colorimetric gas sensors and manufacturing method thereof
CN112755651B (en) * 2020-12-31 2022-07-08 东华大学 Multi-combination functional electrostatic spinning submicron fiber air filter material and preparation thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040024077A (en) * 2002-09-13 2004-03-20 박종철 A non-woven fabric composed of nano fiber with biomimetic like structure, and a process of preparing for the same
KR20070078177A (en) * 2006-01-26 2007-07-31 인하대학교 산학협력단 A manufacturing method of polyurethane nanofiber mats containing silver nanoparticles
US20070190319A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-16 Donaldson Company, Inc. Polymer blend, polymer solution composition and fibers spun from the polymer blend and filtration applications thereof
EP2198944A1 (en) * 2007-09-08 2010-06-23 Nippon Muki CO., LTD. Filter medium for air filter and air filter
US20100206803A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-19 Ward Bennett C Multi-Layer, Fluid Transmissive Fiber Structures Containing Nanofibers and a Method of Manufacturing Such Structures
JP2010247035A (en) * 2009-04-13 2010-11-04 Nippon Muki Co Ltd Filter medium for air filter, and air filter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1975504A (en) 1929-12-07 1934-10-02 Richard Schreiber Gastell Process and apparatus for preparing artificial threads
US7828539B1 (en) 2007-03-26 2010-11-09 Clemson University Fabrication of three dimensional aligned nanofiber array
DE102009051105A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-12 Mann+Hummel Gmbh Nonwoven medium, process for its preparation and made of this filter element

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040024077A (en) * 2002-09-13 2004-03-20 박종철 A non-woven fabric composed of nano fiber with biomimetic like structure, and a process of preparing for the same
KR20070078177A (en) * 2006-01-26 2007-07-31 인하대학교 산학협력단 A manufacturing method of polyurethane nanofiber mats containing silver nanoparticles
US20070190319A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-16 Donaldson Company, Inc. Polymer blend, polymer solution composition and fibers spun from the polymer blend and filtration applications thereof
EP2198944A1 (en) * 2007-09-08 2010-06-23 Nippon Muki CO., LTD. Filter medium for air filter and air filter
US20100206803A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-19 Ward Bennett C Multi-Layer, Fluid Transmissive Fiber Structures Containing Nanofibers and a Method of Manufacturing Such Structures
JP2010247035A (en) * 2009-04-13 2010-11-04 Nippon Muki Co Ltd Filter medium for air filter, and air filter

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2011439A3 (en) 2013-03-06
WO2013010517A2 (en) 2013-01-24
WO2013010517A3 (en) 2015-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. High‐performance PM0. 3 air filters using self‐polarized electret nanofiber/nets
Huang et al. Fabrication of bead-on-string polyacrylonitrile nanofibrous air filters with superior filtration efficiency and ultralow pressure drop
Uppal et al. Meltblown nanofiber media for enhanced quality factor
Zhang et al. A controlled design of ripple‐like polyamide‐6 nanofiber/nets membrane for high‐efficiency air filter
Li et al. Needleless electro-spun nanofibers used for filtration of small particles.
CN105709505B (en) Composite construction containing nanofiber
Liu et al. Preparing micro/nano-fibrous filters for effective PM 2.5 under low filtration resistance
CN111263835B (en) Mixed fiber nonwoven fabric, method for producing same, laminate, and filter medium
CN101653676A (en) Nanofiber filtration material and forming method thereof
EP4001487A1 (en) Fiber structure and production method therefor
CZ306779B6 (en) Morphologically optimized non-woven fabrics based on nanofibres
TW200946215A (en) Nanofiber filter and method for manufacturing the same
US8365925B2 (en) Filter medium
Liu et al. Hierarchical micro/nanofibrous filter for effective fine-particle capture
TW201819703A (en) Solution-spun polyamide nanofiber nonwovens
CN103111193A (en) Nanofiber microfiltration membrane and preparation method thereof
JP7177394B2 (en) COMPOSITE STRUCTURE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND FILTER MEDIUM CONTAINING THE COMPOSITE STRUCTURE
Lackowski et al. Nonwoven filtration mat production by electrospinning method
Heikkilä Nanostructured fibre composites, and materials for air filtration
JP5564220B2 (en) Composite structure including three-dimensional structure and filter using the structure
Khude Nanofibers for high efficiency filtration
WO2008072554A1 (en) Electret fiber sheet
CN107308728B (en) Filter media for filtering particulate material from a gas stream
Gungor et al. Aerosol filtration performance of solution blown PA6 webs with bimodal fiber distribution
KR102157444B1 (en) Multy-Layer Structure Filter Medium For High-Performance Air Cleaning Filter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230719