[go: up one dir, main page]

EE201400018A - Meetod filtermaterjali valmistamiseks - Google Patents

Meetod filtermaterjali valmistamiseks

Info

Publication number
EE201400018A
EE201400018A EEP201400018A EEP201400018A EE201400018A EE 201400018 A EE201400018 A EE 201400018A EE P201400018 A EEP201400018 A EE P201400018A EE P201400018 A EEP201400018 A EE P201400018A EE 201400018 A EE201400018 A EE 201400018A
Authority
EE
Estonia
Prior art keywords
fibers
charge
electrospinning
triboelectric
fibres
Prior art date
Application number
EEP201400018A
Other languages
English (en)
Inventor
Petr Medvedev
Araik Karapetjan
Original Assignee
Oü Armteks
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 Oü Armteks filed Critical Oü Armteks
Priority to EEP201400018A priority Critical patent/EE05785B1/et
Priority to PCT/EE2015/000005 priority patent/WO2015185068A1/en
Publication of EE201400018A publication Critical patent/EE201400018A/et
Publication of EE05785B1 publication Critical patent/EE05785B1/et

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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • D01D5/0061Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0435Electret
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0631Electro-spun
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2239/00Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10Filtering material manufacturing
    • 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
    • D01D13/00Complete machines for producing artificial threads
    • D01D13/02Elements of machines in combination

Landscapes

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

Abstract

Esitatud leiutis käsitleb meetodit kiulise filtermaterjali valmistamiseks elektriketruse meetodil, kusjuures kiududel lisaks stabiilsele elektreetlaengule on täiendavalt triboelektriline laeng. Esitatud meetodi teostamiseks formeeritakse kiud elektrostatilises väljas sellisest kahest polümeeride lahusest, kus polümeerid kontakteerumisel omandavad triboelektrilise laengu. Kiudude kooslangemise ajal kogumiselektroodile ja samal ajal toimuva kiudude vastastikuse hõõrdumise tõttu need kiud omandavad tavalise elektriketruse puhul elektreetlaengule lisaks vastasmärkidega laengu, st triboelektrilise laengu, mis vastab laengu märgile, mis saadakse kahe polümeeri, mis asuvad triboelektrilise rea erinevates otstes, segunemisel. Tribolelektrilise laengu omandamise tõttu suureneb elektriväli saadud materjali sees ja seetõttu paranevad materjali filtreerivad omadused

Description

Tehnikavaldkond
Leiutis käsitleb mittekootud sünteetiliste filtermaterjalide valmistamist, täpsemalt käsitleb leiutis meetodit filtermaterjalide valmistamiseks peendisperssete ainete filtreerimiseks, eriti peenkiuliste ja mikrokiuliste mittekootud filtermaterjalide valmistamiseks, mida kasutatakse individuaalkaitsevahendites.
Tehnika tase
Tuntud on leiutis (CN102121137, Dalian University of Technology, publitseeritud 13.07.2011), mis käsitleb kaksikpihustiga bipolaarset elektriketruse meetodit, et valmistada nanokiudmaterjali. Elektriketruse puhul vastandlaengutega pihustitest saadud nanokiud põimitakse üksteisega, kusjuures kiud omandavad külgetõmbejõu mõjul eri polaarsusega laengud ning sel viisil formeeritakse kahekiuline läbipõimitud mittekootud materjal. Selle lahenduse puuduseks on see, et kui kiud üksteise külge kindlalt kinnituvad, siis elektriväli, mis tekib kahekordse kiu erinimeliselt laetud komponentide tõttu, moodustab dipooli elektrivälja ja saadakse tavaline elektreetlaeng tavalise elektriketruse teel.
Tuntud on triboelektriline õhufilter (US20040177759, Tsai P.P, Chang Liang-Yu, publitseeritud 16.09.2004), mis sisaldab polüolefiini ja melamiini kiudude segunemist, kusjuures polüolefiin on eelistatult valmistatud ühendist, mis on valitud rühmast, mis sisaldab polüetüleeni, polüpropüleeni, polübutüleeni ja nende segu. Saadud kahe kiu segu kraasitakse kraasimismasinaga, et kiududel moodustuks triboelektriline laeng. Polüolefiini kiud omandavad negatiivse laengu, mis erineb polüamiidi kiu laengust. Selle lahenduse puuduseks on see, et saadud kangas saab triboelektrilise laengu hõõrdumise teel ja kiud jäävad laetuks kanga järgneva mehaanilise mõjutuse tulemusena.
Tuntud on meetod elektrostaatiliselt laetud filtrimaterjali valmistamiseks (US6811594, Hollingsworth & Vose Air Filter, publitseeritud 02.11.2004), mis sisaldab polüesterkiudude segunemist vähemalt ühe teise elektrostaatiliselt laetud kiuga, et valmistada filtermaterjali. Lahenduse puuduseks on see, et kiudude segunemine ja materjali formeerimine ei toimu ühel ja samal ajal.
Leiutisele kõige lähedasem tehnilise olemuse poolest on filtermaterjali valmistamise meetod (EP 0 829 293 Bl, Esfil Limited, 18.03.1998.), milles on esitatud peenkiulise filtermaterjali valmistamise meetod kiududest, millel on püsiv elektreetlaeng, kus kiud moodustuvad elektrostaatilises väljas lahusest, mille dünaamiline viskoossus on 0,1-3,5 Pa x s, elektrijuhtivus on 10-8 10-4?-1 x cm-l potentsiaalide vahe on 25-150 kV ja lahuse mahuline kulu on 10-3 - 2 x 10-2cm3/s ühele kiudu moodustavale elemendile. Seejuures töödeldakse kiude nende formeerimise tsoonis täiendavalt lahusti üleküllastunud aurudega. Selle lahenduse puuduseks on see, et elektreetlaenguväli, mis moodustub kiududel, mõjub väiksematele vahemaadele kui erinimeliselt laetud kiudude väli, kus kiud asuvad üksteisest 4-5 kiu diameetri kaugusel.
Leiutise olemus
Vastavalt leiutisele on esitatud meetod filtermaterjali valmistamiseks kiududest, kusjuures kiududel on lisaks olemasolevale stabiilsele elektreetlaengule täiendavalt triboelektriline laeng. Esitatud meetodi teostamiseks formeeritakse kiud elektrostaatilises väljas sellisest kahest polümeeride lahusest, kus polümeerid kontakteerumisel omandavad elektreetlaengu. Kiudude kooslangemise ajal kogumiselektroodile ja samal ajal toimuva kiudude vastastikuse hõõrdumise tõttu need kiud omandavad lisaks elektreetlaengule vastasmärkidega laengu, st triboelektrilise laengu, mis vastab laengu märgile, mis saadakse kahe polümeeri, mis asuvad triboelektrilise rea erinevates otstes, segunemisel. Triboelektrilise laengu omandamine suurendab elektrivälja saadud materjali sees ja sellest tingituna paranevad materjali filtreerivad omadused. Kui saadud materjali töödeldakse järgneva mehaanilise mõjutamisega, näiteks lastakse saadud materjal läbi mähkimismasina valtside vahelt või materjali gofreeritakse jne, siis kiudude vastastikune hõõrdumine suurendab nende laengut. Kui seejuures kasutatakse bipolaarset ketrust ja laengu märk, mis antakse kiule kõrgepingeseadme abil, vastab laengu märgile, mis moodustub järgneva segunemise tulemusena, siis laadimisprotsess kulgeb stabiilsemalt ja täiendavalt paranevad materjali filtreerivad omadused. Seejuures ketruse stabiliseermiseks teostatakse kiu formeerimise tsoonis täiendav töötlemine lahusti küllastunud aurudega.
Seega kõrvaldatakse leiutisele kõige lähedasema lahenduse EP 0829293 see puudus, kus saadud EP0829293 kohase meetodiga kiududel on ainult elektreetlaeng, jäädes üldiselt elektriliselt neutraalseks, kusjuures see laeng on lühiajalisem (dipooli tüüpi) võrreldes elektrostaatilise (liigse) laenguga. Kuna kaugmõju suurenemisega suureneb efektiivsus aerosooli osakeste kaasahaaramisel kiudude poolt, paranevad sellistest kiududest valmistatud materjali filtreerivad omadused.
USA taotluses US20040177759 ja patendis US 6811594 toodud meetodite puudused on esitatud lahendusega samuti kõrvaldatud, sest elektriketruse protsess sisaldab endas üheaegselt nii kiudude segunemist kui ka kiudude kooslangemist kogumiselektroodile, st filtermaterjali formeerumist ühe operatsiooniga.
Leiutise teostamise näited
Käesolev leiutis erineb olemasolevatest triboelektrilise laenguga filtrite valmistamise meetoditest kiule triboelektrilise laengu andmise meetodi poolest.
Tavalise meetodi puhul toodetakse eraldi kahte tüüpi staapelkiude, mis erinevad kasutatava polümeeri poolest ja reeglina on vajalikuks operatsiooniks õlitaja väljapesemine. Nende kahte tüüpi kiudude segunemise protsess kujutab endast eraldi operatsiooni. Viimaseks operatsiooniks on filtermaterjali formeerimine, näiteks nõeltorkemeetodil. Nende kahe operatsiooni käigus toimub triboelektrilise laengu andmine kiududele.
Esitatud meetodis on kiudude valmistamise operatsioonid, st kiudude segunemine ja filtermaterjali formeerimine, ühendatud üheks protsessiks, aga bipolaarse elektriketruse puhul paraneb kiududele laengu andmine.
Unipolaarse ketruse puhul läheb pöörlev silinder (trummel) ketruselementide kahe rea vahelt läbi. Igale reale antakse oma polümeerilahus. Piki transportööri, millel formeeritakse filtermaterjal, on paigutatud ketruselemendid. Paarisarvulistele elementidele antakse ühe polümeeri lahus, paarituarvulistele elementidele antakse teise polümeerilahus. Antud juhul toimub kiudude segunemine ja materjali formeerimine üheaegselt elektriketruse protsessi ajal koos kiududele triboelektrilise laengu moodustamisega. Kiudude triboelektrilist laengut unipolaarse elektriketruse puhul saab suurendada saadud materjali järgneva mehaanilise mõjutamisega, kas materjali edasise töötluse protsessis või materjali rullimisel valtside vahel.
Näide 1: unipolaarse elektriketruse puhul on polüstürooli ja kõrgkloreeritud polüetüleeni lahused orgaanilises lahustis, kuhu on lisatud tetrametüülammoonium-jodiidi. Mõlema lahuse viskoossus on 6 St, elektrijuhtivus on 7x 10-5?-1cm-1. Ketrus viidi läbi pöörlevatel rullidel, mõlema lahuse pinge oli -25 kV. Saadud materjali õliaerosooli läbitavuse koefitsient kiirusel 6,8 cm/s ilma mehaanilise mõjutamiseta oli 0,09%, mehaanilise mõjutamise puhul, näiteks pärast saadud materjali rullidest läbimist ja/või pärast gofreerimist oli 0,0025%. Seega materjali filtreerivad omadused paranesid järgneva mehaanilise mõjutamise kasutamisel rohkem kui 30 korda.
Bipolaarse eketriketruse puhul anti ketruselementidele pinge polaarsusega, mis vastas kedratava polümeeri asendile triboelektrilises reas ning kiudude segunemine ja kiudude eripolaarsusega laadimine toimus elektriketruse protsessi ajal, st kiud laeti juba elektriketruse ajal ning laadimisprotsess kulges stabiilsemalt, ja lisaks täiendavalt paranevad materjali filtreerivad omadused, nagu on näha näitest 2.
Näide 2: polüstürooli lahus on orgaanilises lahustis, mille polaarsus on negatiivne, ja polümetüülmetakrülaadi lahus on orgaanilises lahustis, mille polaarsus on positiivne. Lahuste viskoossus on 6 St, elektrijuhtivus on 7x 10-5 ?-1cm-1. Saadud materjalidel on õliaerosooli läbitavuse koefitsient kiirusel 3 cm/s: unipolaarse ketruse puhul on 0,014%; bipolaarse ketruse puhul - 0,00002%, st bipolaarse elektriketruse puhul materjali filtreerivad omadused paranesid 700 korda. Kui järgneb saadud materjali mehaaniline mõjutamine, näiteks lastakse materjal valtside vahelt läbi või materjali gofreeritakse jne, siis materjali õliareosooli läbitavuse koefitsient on 0,00015% ja materjali efektiivsus suureneb 1,3 korda, võrreldes bipolaarse elektriketruse puhul ilma mehaanilise mõjutamiseta.

Claims (4)

1. Meetod filtermaterjali valmistamiseks stabiilse elektreetlaenguga kiududest, mis formeeritakse elektrostaatilises väljas lahusest, millel on teatud parameetrid, arvestatult ühele kiudu moodustavale elemendile, kusjuures kiude täiendavalt töödeldakse lahusti küllastunud aurudega kiu formeerimise tsoonis, mis erineb selle poolest, et elektriketruse puhul nende kiudude kooslangemise ajal kogumiselektroodile ja samal ajal toimuva vastastikuse hõõrdumise tõttu omandatakse ühe operatsiooniga nende kiudude poolt lisaks elektreetlaengule täiendavalt triboelektriline laeng, mis vastab laengu märgile, mis saadakse kahe polümeeri, mis asuvad triboelektrilise rea erinevates otstes, segunemisel.
2. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et elektriketrus on bipolaarne elektriketrus ja laengu märk, mida antakse kiule kõrgepingeseadme abil polaarsusega, vastab kedratava polümeeri asendile triboelektrilises reas, ja seejuures kiudude segunemine ja kiudude eripolaarne laadimine toimub elektriketruse ajal ühe opratsiooniga.
3. Meetod vastavalt nõudluspunktile 2, mis erineb selle poolest, et kiudude triboelektrilise laengu suurendamiseks allutatakse saadud materjal järgnevale mehaanilisele mõjutamisele.
4. Meetod vastavalt nõudluspunktile 1 kuni 3, mis erineb selle poolest, et elektriketrus on unipolaarne elektriketrus, kus kiudude segunemine ja kiudude formeerimine toimub ühe operatsiooniga elektriketruse protsessis, ja kiudude triboelektrilist laengut suurendatakse saadud materjali järgneva mehaanilise mõjutamise teel.
EEP201400018A 2014-06-06 2014-06-06 Meetod filtermaterjali valmistamiseks EE05785B1 (et)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EEP201400018A EE05785B1 (et) 2014-06-06 2014-06-06 Meetod filtermaterjali valmistamiseks
PCT/EE2015/000005 WO2015185068A1 (en) 2014-06-06 2015-05-29 Method of production of filter material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EEP201400018A EE05785B1 (et) 2014-06-06 2014-06-06 Meetod filtermaterjali valmistamiseks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EE201400018A true EE201400018A (et) 2016-01-15
EE05785B1 EE05785B1 (et) 2016-12-15

Family

ID=57498717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EEP201400018A EE05785B1 (et) 2014-06-06 2014-06-06 Meetod filtermaterjali valmistamiseks

Country Status (2)

Country Link
EE (1) EE05785B1 (et)
WO (1) WO2015185068A1 (et)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108602001A (zh) 2016-01-07 2018-09-28 唐纳森公司 苯乙烯-丙烯腈细纤维、过滤介质、再循环过滤器和方法
DE102018108228A1 (de) * 2018-04-06 2019-10-10 Groz-Beckert Kg Verfahren zur Herstellung eines textilen Gebildes mit elektrostatisch geladenen Fasern und textiles Gebilde
CN113832706B (zh) * 2021-09-24 2023-07-18 天津工业大学 一种基于静电纺丝的原位水驻极方法及具有电荷泡的纤维材料

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9414040U1 (de) * 1994-08-30 1995-01-19 Hoechst Ag, 65929 Frankfurt Vliese aus Elektretfasermischungen mit verbesserter Ladungsstabilität
DE69729612T2 (de) 1996-09-04 2005-07-28 As Askju Herstellungsverfahren für ein Filtermaterial
GB9924549D0 (en) 1999-10-19 1999-12-22 Hepworth Minerals & Chemicals Filter materials and methods for the production thereof
US6926961B2 (en) * 2001-08-15 2005-08-09 Invista North America S.A.R.L. Nonwoven blend with electret fiber
US20040177759A1 (en) 2003-03-14 2004-09-16 Tsai Peter P. Triboelectric air filter media
CN102121137B (zh) 2010-12-28 2013-06-19 大连理工大学 一种双喷头双极性制备氧化物纤维的纺丝方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015185068A1 (en) 2015-12-10
EE05785B1 (et) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yousefzadeh et al. Producing continuous twisted yarn from well‐aligned nanofibers by water vortex
Thandavamoorthy et al. Self‐assembled honeycomb polyurethane nanofibers
Matulevicius et al. Design and characterization of electrospun polyamide nanofiber media for air filtration applications
JP5150137B2 (ja) 極細繊維不織布の製造方法
US20110064928A1 (en) Nonwoven material
GB2494277A (en) Electro-spinning nanofibres onto a moving wire card
Liu et al. The principle of bubble electrospinning and its experimental verification
WO2008149488A1 (ja) ナノファイバーの合糸方法及び装置
CZ2007179A3 (cs) Lineární vlákenný útvar obsahující polymerní nanovlákna, zpusob výroby a zarízení k výrobe takovéhoútvaru
Buivydiene et al. Composite micro/nano fibrous air filter by simultaneous melt and solution electrospinning
RU2700023C1 (ru) Способ получения гофрируемого текстильного материала с электростатически заряженными волокнами и гофрируемый текстильный материал
US10808334B2 (en) Method for producing polymeric nanofibers by electrospinning of a polymer solution or melt, a spinning electrode for performing the method and a device for producing polymeric nanofibers equipped with at least one such spinning electrode
JP5022987B2 (ja) スパンボンド不織布およびそれを用いたエアフィルター
WO2019192837A1 (de) Verfahren zur herstellung eines textilen gebildes mit elektrostatisch geladenen fasern und textiles gebilde
EE201400018A (et) Meetod filtermaterjali valmistamiseks
CN102720003A (zh) 提高涤纶纺粘非织造布均匀度的方法及静电分丝装置
R Jabur et al. The effects of operating parameters on the morphology of electrospun polyvinyl alcohol nanofibres
Khamforoush et al. Modification of the rotating jet method to generate highly aligned electrospun nanofibers
KR20190100406A (ko) 시트 및 시트 제조 방법
CZ306018B6 (cs) Způsob a zařízení pro výrobu textilního kompozitního materiálu obsahujícího polymerní nanovlákna, textilní kompozitní materiál obsahující polymerní nanovlákna
CN110325673A (zh) 纳米纤维制造方法及装置
Kimmer et al. The effect of combination electrospun and meltblown filtration materials on their filtration efficiency
Mondal et al. Electrospun self‐assembled nanofiber yarns
US9421486B2 (en) Nanofiber coating, method for its production, and filter medium with such a coating
CN102995294B (zh) 一种抗静电针刺非织造布的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapsed by not paying the annual fees

Effective date: 20170606