CZ20032748A3 - Způsob zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením - Google Patents

Abstract

Způsob zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením, při němž se vytvoří přadeno prekurzorových vláken, která se posléze dlouží řízenou rychlostí a za řízené teploty s následujícím případným dalším zpracováním. Přitom se prekurzorová vlákna v přadenu nebo z něj vytvořeném svazku alespoň na dvou od sebe vzdálených místech seškrtí nebo slepí, na tato místa se následně působí v dloužícím zařízení tažnými silami o rozdílném směru až k dosažení zvoleného prodloužení volných úseků mezi těmito místy, načež po případném dalším zpracování prodlouženého přadena nebo svazku se místa s vlákny znehodnocenými seškrcením nebo slepením odstraní.

Description

Způsob zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením, při němž se vytvoří přadeno prekurzorových vláken, která se posléze v dloužícím zařízení dlouží řízenou rychlostí a za řízené teploty s následujícím případným dalším zpracováním.

Dosavadní stav techniky

Dloužené membrány jsou jedním z typů membrán používaných ve filtračních a kontaktorových zařízeních. Natažením původně neporézní fólie z plastu, např. polypropylenu nebo polyetylénu, se ve stěně vytvoří mikroskopické póry, jejichž prostřednictvím probíhá filtrace nebo se vytváří mezifázová plocha. Membrány se s výhodou vyrábějí jako dutá vlákna s mikroporézními stěnami, přičemž jedno medium se nachází vně vlákna a druhé proudí dutinou vlákna. Tak je možno umístit do malého objemu filtračního nebo kontaktorového zařízení velkou výměnnou plochu. Výchozí polotovar takového porézního dutého vlákna, nazývaný prekurzor, se vyrobí extruzí - vytlačením kruhovým otvorem opatřeným centrálním trnem - a poté se upraví na žádaný průměr. Vlastní výroba porézního dutého vlákna pak probíhá dloužením prekurzoru.

Nejznámější a nejvíce používaný způsob průmyslového dloužení prekurzoru je kontinuální: Prekurzor obíhá několik otáčejících se paralelních válců, přičemž rychlosti otáčení válců jsou nastaveny tak, aby došlo k požadovanému prodloužení prekurzoru. Prodloužení může probíhat za tepla nebo za studená v několika krocích,

•	• ·	• ··	• ·	····
·· ·	•	·· ·		•	• ·	•
• ·	•	• ·		•	• ·	•
						•
• ·	•	• «		•	• ·	• ·
···	• ·	···	• ·		« ·	·♦

jejichž počet je dán počtem použitých válců. Tento známý způsob je popsán např. v patentových spisech US 5,294,338, US 5,547,756 a US 4,405,688. Nevýhodou tohoto způsobu je tzv. zažehlování dutého vlákna v důsledku nežádoucího prokluzu vlákna na válcích. Tření mezi dutým vláknem a válcem způsobuje narušení ústí pórů a tím vede ke snížení filtračního efektu. Dojde li v provozu k přetržení prekurzoru, je nutné opětovné časově náročné zprovoznění linky. Současně je možné dloužit jenom poměrně malý počet vláken.

Jiný postup výroby membrány typu duté vlákno s nekonstantní porozitou je navržen ve zveřejněné patentové přihlášce US 2003/0111407 A1. Sestává se ze dvou kroků: Nejprve se prekurzor ovine kolem alespoň dvou opor, čímž vytvoří přadeno, načež se zvětšuje vzájemná vzdálenost těchto opor. Po tomto dloužení se vlákna zpracovávají standardním způsobem. Na takto zhotovených vláknech jsou dva druhy vzájemně odlišných úseků. Úseky, které se nacházely při dloužení v prostoru mezi oporami mají plnou žádoucí porozitu, zatímco úseky, které obepínaly opory nemají porozitu žádnou nebo jen omezenou. Je to proto, že v těchto místech opásání způsobuje tažná síla tření mezi vlákny nebo mezi vlákny a oporou, což omezuje dloužení. Po dloužení je nutno výsledná vlákna zpracovat s ohledem na střídající se porézní a neporézní úseky. Nevýhodou popsaného způsobu je kromě toho poměrně složitá manipulace, nerovnoměrná kvalita vlákna a poměrně vyšší spotřeba prekurzoru.

Vynález si proto klade za úkol navrhnout způsob zhotovení porézních dutých vláken, který by omezil nevýhody výše uvedených způsobů.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší způsob zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením, při němž se vytvoří přadeno prekurzorových vláken, která se posléze v dloužícím zařízení dlouží řízenou rychlostí a za řízené teploty s následujícím případným dalším zpracováním. Podstata nového způsobu spočívá vtom, že se prekurzorová vlákna v přadenu nebo z něj vytvořeném svazku alespoň na dvou od sebe vzdálených místech seškrtí nebo slepí, na tato místa se následně působí v dloužícím zařízení tažnými silami o rozdílném směru až k dosažení ·· ···· zvoleného prodloužení volných úseků mezi těmito místy, načež po případném dalším zpracování prodlouženého přadena nebo svazku se místa s vlákny znehodnocenými seškrcením nebo slepením odstraní.

Seškrcení se s výhodou provede tak, že se přadeno nebo svazek s výhodou obepne páskou a sevře objímkou.

Slepení prekurzorových vláken lze s výhodou provést jejich stavením.

Místo, v němž se provede slepení nebo stavení je možno vytvarovat do bloku k zachycení vidlicemi dloužícího zařízení.

K přenášení tažné sily lze za objímku zaklesnout tažné lanko.

K přenášení tažné sily lze k přadenu nebo svazku pomocí objímky upevnit upínací prvky k zachycení vidlicemi dloužícího zařízení.

Vidlice dloužícího zařízení lze zachytit i za blok.

Přenášet tažnou sílu lze i čelistmi dloužícího zařízení svírajícími objímku nebo blok.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude dále osvětlen pomocí výkresu, na němž obr. 1 představuje v bokorysu vyrovnávací lavici se dvěma trny, obr. 2 je místo na přadenu prekurzorových vláken opatřené upínacími elementy, obr. 3 je místo s lankem zaklesnutým za objímku, na obr. 4 je naznačeno sevření seškrceného místa čelistmi dloužícího zařízení, obr. 5 představuje upnutí několika přaden v dloužícím zařízení prostřednictvím upínacích prvků a vidlic a obr. 6 naznačuje způsob vytvoření upínacího bloku na konci přadena.

• · • · ·· ···· ·· · · • · · • · · · • · · ··· · · ·· · · • · · • · · · • · · ··· ·· • · · • · · • · · • · · · «· ··

Příklady provedeni vynálezu

Podstatu vynálezu dále objasňují následující příklady jeho provedení:

Příklad 1

Extrudované duté vlákno - prekurzor bylo převinuto na přadeno 1 o průměru 250 mm s 1500 obtočeními. Vyrovnání přadena X, bylo provedeno na vyrovnávací lavici 2 se dvěma trny 3 o průměru 10 mm, z nichž jeden je pevný a druhý posuvný. V sousedství trnů 3 se přadeno 1 nejprve omotalo vyztuženou lepicí páskou 4, na ni se umístily upínací prvky 5 a zajistily se fixační objímkou 6. Takto připravené přadeno i se umístilo do vidlic 7 trhacího stroje Instron, ve kterém proběhlo dloužení. Stroj je opatřen teleskopickou komorou, v níž je v průběhu dloužení udržována konstantní teplota 150 °C. Vzniklá porézní dutá vlákna byla po dobu 8 hodin stabilizována v tepelné komoře při teplotě 120 °C a tahu ve svazku paralelních vláken o hodnotě 15 N. Přadeno stabilizovaných porézních dutých vláken bylo opět pomocí upínacích prvků 5 přeneseno na řezací pracoviště, kde byly odstraněny jeho konce znehodnocené upínacími elementy 4, 5, 6. Využitelná část byla v konečné fázi upravena pro funkční uchycení do modulu.

Příklad 2

Prekurzor byl převinut na přadeno X o průměru 1 m, přitom pomocí unašeče byl vytvořen obdélníkový profil přadena o délce 100 a výšce 30 mm. Přadeno X bylo vyrovnáno na vyrovnávací lavici 2 a jeho konce byly opatřeny obdobně jako v příkladu 1. Pět takto připravených přaden bylo vloženo do vidlic 7 dloužícího stroje, jehož ramena se od sebe vzdalovala pomocí šnekového mechanismu. Další postup byl shodný jako v příkladu 1. Využitelná část svazku byla nařezána do potřebné délky a upravena pro funkční uchycení profilu 105x35x30 mm do modulu.

Příklad 3

Laboratorně bylo zpracováno malé přadeno obsahující řádově jen několik desítek prekurzorových vláken. Přadeno X bylo vyrovnáno, jeho konce pouze omotány zpevněnou lepicí páskou 4 a staženy fixační objímkou 6. Takto upravené přadeno bylo v místech objímek 6 upnuto čelistmi 8 trhacího stroje Instron a dlouženo. Poté bylo omotáno kolem válce a jeho konce vzájemně svázány. Proběhlo temperování

v laboratorním termostatu při teplotním gradientu 10 °C/hod. od teploty 120 °C po teplotu okolí. Následně byly odstraněny konce znehodnocené upínacími prostředky.

Příklad 4

Přadeno o stejné velikosti jako v příkladu 3 bylo zpracováno obdobně jako v příkladu 3 s tím, že jeho upevnění v trhacím stroji Instron bylo provedeno pomocí ocelového lanka 9 zaklesnutého za fixační objímku 6. Dloužení i temperování proběhlo shodně jako v příkladu 3.

Příklad 5

Prekurzorové vlákno bylo převinuto na přadeno 1 o průměru 1 m, poté vyrovnáno na vyrovnávací lavici 2 a jeho konce ovinuty vyztuženou lepicí páskou 4. Takto upravené konce přadena 1 byly vloženy do vyhřáté poteflonované formy 10, 1J., ve které se matriál spekl do jednolitého bloku 12. Totéž bylo provedeno i na druhém konci přadena 1. Pět takto upravených přaden bylo vloženo do vidlic 7 dloužícího stroje. Další postup byl shodný jako v příkladu 2.

Příklad 6

Prekurzorové vlákno bylo namotáno na cívku s příčným zářezem o šířce 50 mm potaženým teflonovou vrstvou. Kovový hranol o šířce odpovídající polovině šířky zářezu, potažený vrstvou teflonu, byl přitlačen na prekurzorové vlákna v místě zářezu, čímž došlo k jejich stavení. Vlákna byla v ose zářezu rozříznuta, takto vzniklý svazek byl sejmut s cívky a jeho konce upraveny obdobně jako v příkladu 5. Pět takto upravených svazků bylo vloženo do vidlic 7 dloužícího stroje a následoval další postup jako v příkladu 1.

Uváděné příklady se týkají zpracování prekurzorových vláken v přadenu zformovaném do podélného tvaru, přičemž místy, ve kterých působí tažné síly jsou konce tohoto tvaru. Vynález se však vztahuje i na případ, že na přadenu jsou více než dvě místa, na která se působí tažnou silou, a na případy, kdy se zpracovává svazek prekurzorových vláken vytvořený z přadena, přičemž místa, na něž se působí tažnou silou jsou nejen na jeho koncích, ale i mezi jeho konci.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zhotovení svazku umělohmotných porézních dutých vláken dloužením, při němž se vytvoří přadeno prekurzorových vláken, která se posléze dlouží řízenou rychlostí a za řízené teploty s následujícím případným dalším zpracováním, vyznačující se tím, že se prekurzorová vlákna v přadenu nebo z něj vytvořeném svazku alespoň na dvou od sebe vzdálených místech seškrtí nebo slepí, na tato místa se následně působí v dloužícím zařízení tažnými silami o rozdílném směru až k dosažení zvoleného prodloužení volných úseků mezi těmito místy, načež po případném dalším zpracování prodlouženého přadena nebo svazku se místa s vlákny znehodnocenými seškrcením nebo slepením odstraní.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se seškrcení provede tak, že se přadeno (1) nebo svazek s výhodou obepne páskou (4) a sevře fixační objímkou (6)·

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se slepení prekurzorových vláken provede jejich stavením.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že místo, v němž se provede slepení nebo stavením, se vytvaruje do bloku (12) pro zachycení vidlicemi (7) dloužícího zařízení.

5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se k přenášení tažné sily za fixační objímku (6) zaklesne tažné lanko (9).

6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se k přenášení tažné sily k přadenu nebo svazku pomocí fixační objímky (6) upevní upínací prvky (5) pro zachycení vidlicemi (7) dloužícího zařízení.

7. Způsob podle nároku 2 nebo 6, vyznačující se tím, že se tažná síla přenáší čelistmi (8) dloužícího zařízení svírajícími objímku (6) nebo blok (12).