PL187338B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania nawęglonych włókien - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania naweglonych wló- kien term oplastycznych w procesie termicznego laczenia sproszkowanego wegla aktywnego z wlók- nami, znam ienny tym, ze w lókna prowadzi sie mechanicznie w postaci kabla i napyla weglem aktywnym, po czym w stanie naprezonym poddaje sie dzialaniu odpowiednio w ysokich tem peratur upla- styczniajacych wlókna i powodujacych wtapianie sie wegla w ich strukture, a nastepnie wyprowadza sie ze strefy dzialania wysokich temperatur i poddaje sie wlókna korzystnie procesowi karbikowania 3. Urzadzenie do wytwarzania naweglonych wlókien termoplastycznych, zawierajace komore do napylania wegla aktywnego z dozownikiem 1 na- grzewnice uplastyczniajaca wlókno, znamienne tym , ze ma zespól w alków (6) rozszerzajaco- naprezajacych kabel (1) wlókien, usytuowany pomiedzy kom ora (4) do napylania wegla aktyw- nego, a nagrzewnica (7), za która jest umiejsco- wiona glowica (10) do karbikowania wlókien z ze- spolem sciskajaco-odbierajacych walków (9) PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania nawęglonych włókien w procesie termicznego łączenia sproszkowanego węgla z włóknami termoplastycznymi.

Znany jest sposób wytwarzania nawęglonych włókien poprzez łączenie węgla aktywnego za pomocą środków wiążących, którymi są najczęściej lepiszcze w rodzaju lateksu, kauczuków i żywic syntetycznych. Po napawaniu włókien lepiszczem i odzęciu jego nadmiaru nanosi się sproszkowany węgiel, po czym całość suszy w temperaturze odpowiedniej dla danego lepiszcza. Sposobem tym uzyskuje się zmniejszenie potencjalnej aktywności węgla nawet do 50% poprzez zaklejenie części porów.

Znany jest również sposób nanoszenia sproszkowanego węgla na włókna wytwarzane bezpośrednio z polimeru w momencie ich tworzenia. Sposób ten nie zapewnia trwałego połączenia węgla aktywnego z powierzchnią włókien. Wadą tego sposobu jest to, iż nie otrzymuje się luźnych włókien z węglem aktywnym, a tylko włókno uformowane w postaci włókniny. Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego nr P. 319065 sposób wytwarzania węglowych włóknin absorpcyjnych oraz urządzenie do stosowania tego sposobu. Sposób ten charakteryzuje się tym, że węgiel aktywny rozdrobniony do granulacji poniżej 0,71 mm wprowadza się mechanicznie do masy włóknistej, uformowanej z ciętych włókien chemicznych. Tak wypełniona masę włóknisto-węglową wprowadza się w strefę działania wysokiej temperatury, a następnie celem utrwalenia połączenia węgla z włóknami schładza się strumieniem zimnego powietrza. Sposób ten również nie umożliwia otrzymywania luźnych włókien z węglem aktywnym, a tylko włókna uformowane w postaci włókniny.

Urządzenie składające się z pięciu stref blokowych ma pierwszą strefę zasilającą, wyposażoną w wał współpracujący z odwijarką oraz transporterem z naprężającą przystawką, ułatwiającą przesuwanie się włókniny pod strefę z pojemnikiem zawierającym aktywny węgiel. Strefa nanoszenia węgla łączy się ze strefą nagrzewania promiennikiem cieplnym, a dalej ze strefą chłodzenia wyposażoną w wentylator nadmuchowy. Końcową strefę urządzenia stanowi

187 338 przystawka napędowa współpracująca z nawijarką oraz wałem odbiorczym. Pod pojemnikiem z węglem aktywnym, a także pod promiennikiem i wentylatorem umieszczone są zsypowe rynny do gromadzenia nie związanego węgla.

W celu otrzymania nawęglonych luźnych włókien opracowano sposób termicznego łączenia sproszkowanego węgla aktywnego z włóknami termoplastycznymi polegający na tym, ze włókna prowadzi się mechanicznie w postaci kabla i napyla węglem aktywnym, po czym w stanie naprężonym poddaje się działaniu odpowiednio wysokich temperatur uplastyczniających włókna i powodujących wtapianie się węgla w ich strukturę, a następnie wyprowadza się ze strefy działania poddaje się włókna korzystnie procesowi karbikowania. Wyprowadzony ze strefy działania wysokich temperatur kabel włókien z naniesionym węglem aktywnym, przed procesem karbikowania, korzystnie dodatkowo dogrzewa się, a następnie dogniata się mechanicznie.

Urządzenie według wynalazku, zawierające komorę do napylania węgla aktywnego z dozownikiem i nagrzewnicą uplastyczniającą włókna, ma zespół wałków rozszerzająco-napręzajacych kabel włókien, usytuowany pomiędzy komorą do napylania węgla aktywnego, a nagrzewnicą za którą jest umiejscowiona głowica do karbikowania włókien z zespołem ściskająco-odbierających wałków. Urządzenie ma korzystnie dodatkowy grzejnik, usytuowany przestawnie względem uplastycznionego kabla włókien, pomiędzy nagrzewnicą, a zespołem ściskająco-odbierających wałków.

Sposób i urządzenie według wynalazku zapewnia dużą równomierność naniesienia węgla aktywnego i trwałe jego połączenie ze strukturą włókna. Nawęglony kabel włókien, po uprzednim pocięciu na odpowiednie odcinki, umożliwia łatwe wytwarzanie zarówno włóknin jak i przędz, a z nich tkanin i dzianin, co pozwala na szerokie ich wykorzystywanie w różnych gałęziach przemysłu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawia urządzenie w ujęciu schematycznym.

Urządzenie ma dozownik 5 i komorę 4 do napylania węgla aktywnego, do której doprowadzane są włókna w postaci kabla 1, stanowiącego pasmo włókien ciągłych, korzystnie jednoskładnikowych bez określonego skrętu, pobieranego z pojemnika 2 za pomocą zespołu podających wałków 3 o prędkości umożliwiającej wprowadzenie nie naprężonego pasma z luźnymi włóknami. Kabel wprowadzony z naddatkiem do komory jest sfalowany i ma w przekroju zarys owalny zbliżony do elipsy, co ułatwia wnikanie cząstek węgla w głąb jego masy. U góry, za komorąz dozownikiem, jest umiejscowiona promiennikowa nagrzewnica 7 do której kabel 1 jest doprowadzany w stanie naprężonym poprzez zespół rozszerzająco-napręzajacych wałków 6, powodujących spłaszczanie i poszerzanie tego kabla co najmniej dwukrotnie w porównaniu do przekroju jego w komorze nawęglania. W nagrzewnicy jest poddawany działaniu odpowiednio wysokich temperatur, uplastyczniających włókna i powodujących wtapianie się węgla aktywnego w ich strukturę.

Temperatura powietrza w nagrzewnicy jest regulowana w zakresie od 90 do 150°C, zależnie od temperatury mięknięcia zawartych w kablu rodzaju włókien. Kabel jest przemieszczany przez strefę obróbki cieplnej z prędkością od 1 do 15 m/min za pomocą zespołu ściskająco-odbierających wałków 9 o regulowanym docisku rzędu od 0,5 do 3 MPa. Zespół ten, sprzężony z napędowym silnikiem 11, jest usytuowany przy głowicy 10 do karbikowania włókien, w którą korzystnie jest wyposażone urządzenie. Prędkość zespołu wałków jest regulowana w zależności od masy liniowej kabla i masy pojedynczych włókien w kablu, co zapewnia odpowiednie uplastycznienie włókien w strefie nagrzewania i właściwe wstępne połączenie ich z cząstkami węgla. Do nawęglania nadają się różnego rodzaj ciągle włókna termoplastyczne, np. polipropylenowe o masie liniowej od 5 do 20 dtex, uformowane wstępnie w kabel o masie liniowej od 20 do 100 ktex.

Urządzenie jest dodatkowo wyposażone w elektryczny grzejnik 8, usytuowany korzystnie przestawnie względem kabla 1 włókien, pomiędzy nagrzewnicą 7, a zespołem wałków 9. Grzejnik ten ustawiany w odpowiedniej odległości dodatkowo uplastycznia włókna i umożliwia związanie ze strukturą włókna niezwiązanych w nagrzewnicy cząstek węgla w połączeniu z procesem dogniatania włókien kabla przez zespół wałków 9. Ogólnie proces ten zwiększa trwałość

187 338 połączenia węgla ze strukturą włókna i ilość węgla związanego. Po poddaniu znanej obróbce karbikowania w głowicy 10, kabel z nawęglonym włóknem jest układany w pojemniku 12.

Włókna ciągłe w postaci kabla 1 wprowadza się bez naprężenia z naddatkiem do komory 4, w której z pomocą dozownika 5 nanosi się sproszkowany węgiel aktywny z możliwością regulacji wielkości naniesienia, stosownie do potrzeb użytkowych. Rozluźnione w kablu włókna umożliwiają w miarę równomierne naniesienie węgla w całej jego masie. Po wyjściu z komory, spłaszczony i naprężony w zespole wałków 6, kabel wprowadza się do nagrzewnicy 7 w strefę działania odpowiednio wysokich temperatur, uplastyczniających włókna i powodujących w miarę trwałe wtapianie się cząstek węgla w powierzchnię strukturalną włókien, bez negatywnego oddziaływania na właściwości samego włókna. Uzyskuje się to przy stosowaniu właściwych dla danego rodzaju włókna parametrów temperatury i czasu nagrzewania, uzależnionego od prędkości przemieszczania się kabla. Strącony, w drodze przebiegu kabla z komory 4 do zespołu wałków 6, nadmiar cząstek węgla jest zsypywany rynną z powrotem do komory lub odrębnego zbiorniczka. Po wyjściu z nagrzewnicy kabel włókien dodatkowo dogrzewa się za pomocą grzejnika 8, następnie dogniata się za pomocą zespołu wałków 9, po czym poddaje się obróbce karbikowania w głowicy 10. Zestalenie struktury włókien następuje w atmosferze otaczającego powietrza. Nadana w głowicy karbikowatość włóknom zwiększa ich szczepliwość i polepsza właściwości przędne. Po uprzednim pocięciu kabla włókien z naniesionym i utrwalonym węglem na odpowiednie odcinki uzyskuje się szerokie możliwości jego przerobu i wytwarzanie włóknin i przędz, a z nich tkanin i dzianin. Wykonane materiały maja szerokie zastosowanie w dziedzinie filtracji, klimatyzacji i wentylacji, między innymi w przemyśle motoryzacyjnym, chemicznym, spożywczym oraz do produkcji indywidualnych środków ochrony osobistej np. masek i półmasek do wykorzystania w górnictwie, hutnictwie czy wojsku.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Poosb b wytwaraania nawggłonyc h włkkie n termpplastycznyh h w procesie termicznego łączenia sproszkowanego węgla aktywnego z włóknami, znamienny tym, że włókna prowadzi się mechanicznie w postaci kabla i napyla węglem aktywnym, po czym w stanie naprężonym poddaje się działaniu odpowiednio wysokich temperatur uplastyczniających włókna i powodujących wtapianie się węgla w ich strukturę, a następnie wyprowadza się ze strefy działania wysokich temperatur i poddaje się włókna korzystnie procesowi karbikowania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wyprowadzony ze strefy działania wysokich temperatur kabel włókien z naniesionym węglem aktywnym, przed procesem karbikowania, dodatkowo dogrzewa się, a następnie dogniata się mechanicznie.
3. 3. Urządzenie do wytwarzania nawęglonych włókien termoplastycznych, zawierające komorę do napylania węgla aktywnego z dozownikiem i nagrzewnicę uplastyczniającą włókno, znamienne tym, że ma zespół wałków (6) rozszerzająco-napręzających kabel (1) włókien, usytuowany pomiędzy komorą (4) do napylania węgla aktywnego, a nagrzewnicą (7), za którą jest umiejscowiona głowica (10) do karbikowania włókien z zespołem ściskająco—odbierających wałków (9).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, ze ma dodatkowy grzejnik (8), usytuowany korzystnie przestawnie względem kabla (1) włókien, pomiędzy nagrzewnicą (7), a zespołem ściskająco-odbierających wałków (9).