Produkce nanovláken pro různé typy aplikací. Řada LINEA

Technologie Nanospider™ používá zvlákňovací elektrodu ve tvaru tenké struny a pohyblivou hlavu pro nanášení roztoku polymeru po celé délce struny. Vlivem silného elektrického pole se pak nanovlákna formují z tenké vrstvy polymeru na elektrodě. Jednou z výhod této metody je, že se pro zvlákňování používá malé množství stále čerstvého roztoku, což je předpokladem pro udržení konstantních parametrů výstupního materiálu při dlouhodobé výrobě.

Technologie tak umožňuje zvlákňovat nejen z kapky polymeru procházejícího tryskou do elektrického pole, ale z celé tenké vrstvy roztoku polymeru. Během provozu se stroj stává uzavřeným systémem, který je zabezpečen ochrannými prvky, aby se zabránilo přístupu do zvlákňovací komory.

Uplatnění řady LINEA

Kouzlo je v technologickém postupu

Konfigurace představuje stacionární drátovou elektrodu, na kterou je pomocí speciální hlavy s kalibrovaným otvorem nanášen roztok pro zvlákňování. Tenká vrstva polymerního roztoku pokrývá povrch drátové elektrody. Vlivem působení vysokého napětí dochází k překonání povrchového napětí roztoku elektrostatickou silou a polymerní roztok je nucen se přesunout do oblasti s nižším elektrickým potenciálem. Tím se zahájí tvorba tzv. Taylorových kuželů. Zatímco proud kapaliny směřuje ke sběrné elektrodě, rozpouštědlo se odpařuje a vlákna se natahují a ukládají ve formě homogenní vrstvy na podkladový materiál, který přiléhá ke sběrné elektrodě.

Více elektrod pro vyšší produktivitu

Všechna zařízení v portfoliu používají stejnou technologii, což umožňuje snadné rozšíření výroby díky kombinaci více zvlákňovacích jednotek v jedné výrobní lince. Připojením precizní klimatizační jednotky je zajištěna stabilní výstupní vlhkost a teplota pro výrobu nanovláken nezávisle na proměnlivosti vstupních podmínek.

Benefity technologie

Vysoká produktivita

Příklad NS 8S1600U: 20 000 000 m² povlákněného materiálu ročně pro PA6, průměr vlákna 150 nm, plošná hmotnost 0,03 g/m³, 85% provozuschopnost

Nákladově efektivní výroba

Zařízení umožňuje optimalizaci procesu pro konkrétní polymer, podkladový materiál a parametry produktu.

Škálovatelnost produkce

Každá jednotka obsahuje 8 zvlákňovacích elektrod. Pro zvýšení produktivity lze do jedné výrobní linky zařadit až 4 zvlákňovací jednotky s celkovým počtem 32 zvlákňovacích elektrod.

Využití technologie LINEA v praxi

Produkty řady LINEA

Nanospider™ NS 8S1600U

Škálovatelná průmyslová výrobní linka

Nanospider™ NS 4S1000U

Snadný přechod z laboratorního měřítka do průmyslové výroby

Nanospider™ NS 3S500U

Škálovatelné zařízení pro výzkum i maloobjemovou výrobu

Škálovatelná průmyslová výrobní linka

Nanospider™ NS 8S1600U

Nanospider™ NS 8S1600U je náš základní modul pro výrobu nanovláken ve velkém objemu. Je navržen pro snadné použití, škálovatelnost, modularitu a flexibilitu při výrobě nanovláken nejvyšší kvality. Jedná se o modulární zvlákňovací jednotku s 1,6 metru širokými zvlákňovacími elektrodami. Do jedné výrobní linky je možné kombinovat až čtyři jednotky NS 8S1600U, které jsou ročně schopné vyrobit desítky milionů čtverečních metrů nanomateriálu.

Technické parametry výrobní linky NS 8S1600U

Počet zvlákňovacích jednotek 1
Počet nanášecích modulů 2
Moduly mohou být provozovány nezávisle, také s různými polymery
Celkový počet zvlákňovacích elektrod 8 (4 na modul)
Šířka zvlákňovací elektrody (nastavitelná šíře 1000–1600 mm) 1600 mm
Napětí při zvlákňování 0–140 kV
Rychlost odvíjení (v závislosti na požadované vrstvě nanovláken) 0,2–40,0 m/min.
Vzdálenost zvlákňovací elektrody od podkladu 150–250 mm
Vzdálenost strun sběrné elektrody nad podkladem 30–130 mm
Spotřeba 5 kW
Rozměry stroje
Výška 2930 mm
Šířka 3200 mm
Délka 2600 mm
Váha 2500 kg

Teplota 20–30 °C
Vlhkost 20–40 % RH
Doba provozu Provoz 24/7
Doba spouštění Typicky do 20 min.
Čas potřebný k naplnění polymeru 15 min.
Objem nádrže 60 l (2×30 l)
Měsíční časová dotace na údržbu Přibližně 15 hodin (záleží na procesu)

Obsluhující personál 1,5 osoba/směna
Požadavky na výrobní prostory Přibližně 200 m² (10×20 m)
Výška stropu minimálně 4 m
Požadován je prostor s malou prašností
Další speciální požadavky Vhodné zpracování odpadního vzduchu
Suchý stlačený vzduch
Inertní plyn
Požadavky na ventilaci Obvykle 2500 m³/h ‑ pro výrobní linku + periferie (pro linku s jednou zvlákňovací jednotkou)

Snadný přechod z laboratorního měřítka do průmyslové výroby

Nanospider™ NS 4S1000U

Nanospider™ NS 4S1000U umožňuje výrobu nanovláken typu roll‑to‑roll v poloprůmyslovém měřítku. Linka je schopná vyrobit vrstvu šíře 1000 mm a lze ji doplnit o externí periferie. Je ideálním řešením pro ty, kteří jsou připraveni rozšířit svůj proces z laboratorního konceptu na velkoobjemovou výrobu a pro jemné doladění celého výrobního procesu před upscalingem na plnohodnotnou průmyslovou výrobu (NS 8S1600U).

Technické parametry výrobní linky NS 4S1000U

Počet zvlákňovacích jednotek 1
Počet nanášecích modulů 2
Moduly mohou být provozovány nezávisle, také s různými polymery
Celkový počet zvlákňovacích elektrod 4 (2 na modul)
Šířka zvlákňovací elektrody (nastavitelná šíře 300–1000 mm) 1000 mm
Napětí při zvlákňování 0–140 kV
Rychlost odvíjení (v závislosti na požadované vrstvě nanovláken) 0,2–12,0 m/min.
Vzdálenost elektrody od podkladu 150–250 mm
Spotřeba 6 kW
Rozměry stroje Výška 2450 mm
Šířka 2300 mm
Délka 2100 mm
Váha 1500 kg

Teplota 20–30 °C
Vlhkost 20–40 % RH
Doba provozu Provoz 24/7
Doba spouštění Typicky do 20 min.
Čas potřebný k naplnění polymeru 10 min.
Objem nádrže 20 l
Měsíční časová dotace na údržbu Přibližně 15 hodin (záleží na procesu)

Obsluhující personál 1 osoba/směna
Požadavky na výrobní prostory Přibližně 100 m² (10×10 m)
Výška stropu minimálně 4 m
Požadován je prostor s malou prašností
Další speciální požadavky Vhodné zpracování odpadního vzduchu
Suchý stlačený vzduch
Inertní plyn
Požadavky na ventilaci Obvykle 2000 m³/h ‑ pro výrobní linku + periferie (pro linku s jednou zvlákňovací jednotkou)

Nezbytné periferie pro linky NS 8S1600U a NS 4S1000U

Precizní klimatizace

Atmosféra ve zvlákňovací komoře je jedním z nejdůležitějších faktorů, který ovlivňuje morfologii vláken i výkonnost procesu. Pro většinu receptur polymerních roztoků je cílová relativní vlhkost v rozmezí 20‑50 % a teplota v rozmezí 18‑30 °C. Klimatizační jednotka je navržena tak, aby zajišťovala přesnou regulaci vstupní teploty a relativní vlhkosti vzduchu ve zvlákňovací jednotce.

VÍCE O KLIMATIZACÍCH

Stanice pro míchání polymerů

Zde se připravují roztoky polymerů pro použití ve zvlákňovací jednotce. Jedná se o nádobu s dvojitou stěnou, ve které se připravený roztok míchá a během přípravy se může různě zahřívat nebo chladit. Proces plnění a vypouštění chemikálií do procesních nádrží je navržen tak, aby minimalizoval zásah obsluhy.

Odvíjení a navíjení

Odvíječ i navíječ tvoří ocelové rámy s motory, které pohánějí odvíjecí a navíjecí pneumatické hřídele. Zařízení umožňuje obousměrné převíjení podkladového materiálu. Výměna a vkládání rolí podkladového materiálu je ruční. Odvíječ a navíječ je opatřen bezpečnostním oplocením.

Zařízení zajišťujeme přes externího dodavatele.

Adhezní modul

Adhezní modul zajišťuje, aby vrstva nanovláken nanesená na podkladový materiál k němu řádně přilnula bez delaminačních poruch. Zařízení slouží k nanášení kapalných disperzních lepidel nebo podobných kapalin na povrch různých podkladových materiálů s hladkým nebo mírně strukturovaným povrchem. Například: - papír (plochý a vlnitý) - plastové fólie - tkané nebo netkané textilie

Horkovzdušná sušička

Zajišťuje dodatečné sušení konečného nanomateriálu. Vrstvy nanovláken totiž opouštějí zvlákňovací jednotku s určitou zbytkovou vlhkostí nebo obsahem rozpouštědel a vrstva tak musí být před navíjením řádně vysušena. Instaluje se vždy v kombinaci s adhezním modulem.

Sběrná elektroda na principu nekonečného pásu

Nekonečný pás jako sběrná elektroda umožňuje povlákňovat na podkladové materiály s vyšším rozsahem objemového odporu (1010 - 1016 Ohm), které nelze použít se standardní drátovou sběrnou elektrodou. Výběr podkladového materiálu ovlivňuje produktivitu a morfologii nanovlákenné vrstvy a povrchová struktura podkladového materiálu zase soudržnost s nanovlákennou vrstvou. Podkladová vrstva je elektrostaticky přichycena k pásu ve zvlákňovací komoře Nanospider™, což výrazně vylepšuje mechanickou podporu podkladového materiálu. Díky elektromotoru se pás pohybuje stejnou rychlostí jako podkladový materiál.

Online měření prodyšnosti Textest

Zařízení slouží ke kontinuálnímu měření prodyšnosti nebo tlakového spádu podkladového materiálu obohaceného o vrstvy nanovláken.

Zařízení zajišťujeme přes externího dodavatele.

Stan s podpěrným válcem/válci

Stan minimalizuje míchání atmosféry uvnitř zvlákňovací komory a v okolí linky. Válce uvnitř slouží jako podpora odvíjeného nebo navíjeného materiálu, aby nedošlo k jeho deformaci.

Uložiště dat a vzdálený přístup

Systém pravidelně ukládá specifická procesní data a nastavení. Ta se následně používají jako záznam z výroby. Jsou přístupná pomocí protokolu http v místní síti. Jednotka samozřejmě umožňuje vzdálený přístup přes privátní a zabezpečenou VPN. Díky tomu dokážeme v případě potřeby vzdáleně vyřešit servisní požadavky.

Úprava odpadního vzduchu

Linky a periferní zařízení produkují emise organických kyselin a rozpouštědel. Jejich průtok a koncentrace závisí na nastavení stroje a jsou specifické pro každý výrobek. Abychom vypouštěním těchto látek nezatěžovali ovzduší, odpadní vzduch likvidujeme.

NS 3S500U - zařízení pro výzkum i maloobjemovou výrobu

Zařízení pro elektrostatické zvlákňování NS 3S500U je všestranným nástrojem pro vývoj a výzkum nanovlákenných produktů i pro malosériovou výrobu. Kombinuje vlastnosti špičkového laboratorního nástroje s možností průmyslové výroby.

Pro zvýšení kapacity výroby je možné zapojit do jedné výrobní linky více zařízení za sebou.

Flexibilita použitých polymerů a podkladových materiálů

Zařízení NS 3S500U umožňuje zvláknit široké spektrum polymerů, a to i včetně vysoce viskózních polymerních roztoků. Zvlákňovat lze na mnoho typů podkladových materiálů včetně celulózy, syntetických materiálů nebo skelných vláken.

Bezjehlová technologie Nanospider umožňuje snadnou optimalizaci procesu. Úprava většiny procesních parametrů je umožněna skrze dotykovou obrazovku.

Kvalita a bezpečnost

  • Vyrobeno z materiálů certifikovaných FDA
  • Splňuje všechny požadavky CE
  • Bezpečnostní zámky dveří
  • Bezpečnostní vypínače
  • Integrované převíjení podkladového materiálu

Funkce a doporučené využití NS 3S500U

Zařízení je vybaveno peristaltickým čerpadlem pro nepřetržité plnění s možností stálého míchání roztoku. Díky tomu je zajištěn automatizovaný provozní režim a zařízení je tak vhodné také pro maloobjemovou výrobu nanovlákenných materiálů.

  • Nejrychlejší upscale na průmyslovou výrobu
  • Vyrobený materiál má vysoký výkon/výtěžek a rovnoměrnost ve srovnání s jehlovými technologiemi
  • 500 mm široká vrstva nanovláken
  • Umožňuje kontrolu všech procesních parametrů (napětí, rychlost podkladu, velikost průvlaku, rychlost nanášecí hlavy, vzdálenost struny od podkladu a jiné)
  • Nepřetržitý provoz až 8 hodin (v závislosti na roztoku polymeru a nastavení zařízení)

Rozšířené možnosti výzkumu i výroby díky dalším typům elektrod

Každý stroj NS 3S500U je kromě standardní strunové elektrody vybaven dalšími dvěma typy sběrných elektrod - rotační elektrodou a nekonečným pásem. Ty lze variabilně měnit podle vašich potřeb, což výrazně rozšiřuje možnosti práce na stroji NS 3S500U.

Rotační elektroda

Rotační elektroda umožňuje rozšířit využití stroje NS 3S500U. Sběrná strunová elektroda je nahrazena válcovou elektrodou. Díky vestavěnému pohonu je možné roztočit jednotlivé kolektory až do rychlosti 2000 RPM, čímž je v závislosti na průměru sběrnice možné dosáhnout obvodové rychlosti až 10 m/s. Tento typ sběrné elektrody doporučujeme používat k přípravě vzorků s usměrněnými vlákny nebo materiálů tvořených postupně se překrývajícími nanovlákennými vrstvami.

Nekonečný pás

Nekonečný pás jako sběrná elektroda umožňuje zvlákňovat na podkladové materiály s vyšším rozsahem objemového odporu (1010 – 1016 Ohm), které nelze použít se standardní drátovou sběrnou elektrodou. Podkladová vrstva je elektrostaticky přichycena k pásu, což výrazně zlepšuje mechanickou podporu podkladového materiálu. Díky elektromotoru se pás pohybuje stejnou rychlostí jako podkladový materiál a nedochází k jeho nežádoucímu namáhání. Navíc je díky tomu možno standardní pás nahradit PTFE verzí, která může být díky pohonu provozována bez podkladu a sloužit k přímému povláknění.

Technické parametry NS 3S500U

Stacionární strunový systém elektrod
Počet zvlákňovacích elektrod 3
Šířka zvlákňovací elektrody 500 mm
Integrované jednosměrné odvíjení/navíjení podkladového materiálu
Napětí při zvlákňování 0‑100 kV
Rychlost odvíjení 5‑5000 mm/min.
Vzdálenost elektrody od podkladu 120‑240 mm
Efektivní šířka nanovlákenné vrstvy 300‑500 mm
Nepřetržité čerpání roztoku (závisí na roztoku polymeru/rozpouštědla) až 8 hod.
Doba provozu v dávkovém režimu (závisí na roztoku polymeru/rozpouštědla) až 60 min.
Spotřeba
Příkon (v případě připojení externího navíjení až 5,4 kW) až 1,4 kW
Rozměry
Výška 2250 mm
Šířka zvlákňovací elektrody 1640 mm
Délka 1470 mm
Hmotnost 510 kg

Uvedené rozměry jsou bez periferií, vč. přídavného hliníkového rámu

Příslušenství
Zásobníky na roztok
Výrobní režim Typ zásobníků Objem
Nepřetržité čerpání Peristaltický 1 000 ml
Dávkový režim Standardní 50 ml x 2
Dávkový režim Malý 10 ml x 3
Volitelná sběrná elektroda
Rotující elektroda Nekonečný pás
RPM: až 2000 Rychlost: 5-5000 mm/min
Válcové kolektory Kolektory: PU, PTFE
Obvodová rychlost: až 10 m/s  
Přídavný hliníkový rám pro snadný odběr vzorku
Integrovaný hasicí systém
Volitelné periferie
Klimatizační jednotka (NS AC 150)
Vnější odvíjení a navíjení podkladového materiálů

Propustnost Závisí na polymeru, substrátu, procesu a průměru vlákna
Efektivní šířka vrstvy nanovláken 300-500 mm
Pracovní teplota 20-30 ºC
Pracovní vlhkost 20-40 % RH
Průtok procesního vzduchu 30-250 m3/hod.

Obsluhující personál 1 osoba
Výrobní prostory (při připojení externího navíjení 4×6 m) 4×4 m
Potřebné připojení odsávací ventilace
Napájení (přizpůsobené pro sítě ve všech zemích) 230 V
Napájení (externím vinutím) 3×400 V
Odtahová ventilace 250 m³/hod.
Stlačený vzduch (pouze pro externí navíjení) 5 barů
Požadováno vhodné čištění odpadního vzduchu
Přípojka přívodního vzduchu pro volitelnou AC jednotku
Připojení hasicího systému
Vnější uzemnění

Podklad
Maximální šířka role podkladu 550 mm
Max. průměr role (s vnějším navíjením 500 mm) 400 mm
Možné podkladové materiály Celulóza, syntetika, sklolaminát, fólie
Polymery
Všestranné zařízení pro rozpustné polymery
Parametry vláken
Nastavitelné průměry vláken cca 80‑700 nm
Odchylka průměru vlákna typicky +/- 30 %
Homogenita příčného profilu a směru vinutí typicky +/- 5 %
Všechny parametry vláken závisí na polymeru, podkladu a procesu

Volitelné periferie pro NS 3S500U

Klimatizační jednotka NS AC150

Klimatizační jednotka určená pro laboratorní zařízení Nanospider™ a maloobjemovou výrobu.

Jednotka NS AC150 poskytuje variabilní výkon pro experimentální práci v laboratorním měřítku. Lze ji tedy použít nejen pro laboratorní elektrostatické zvlákňovací stroje NS LABNS 3S500U, ale také pro další malé laboratorní přístroje, které vyžadují udržování vlhkosti a teploty ve velmi úzkém rozmezí.

VÍCE O KLIMATIZACÍCH

Externí navíjecí systém

Navíječ zajišťuje plynulý jednosměrný pohyb textilních, papírových nebo syntetických podkladových materiálů technologickou částí linky. Maximální šířka role podkladového materiálu je 550 mm s maximálním průměrem 400 mm.

Kontaktujte nás

Zajímavosti ze světa
v měřítku 10-9 m

Vítězství v právním boji: Firma Elmarco porazila čínskou společnost ve sporu o porušení patentové ochrany

Přečíst článek

 Nanovlákna v rouškách poskytují lepší ochranu dýchacích cest – Jak fungují? 

Přečíst článek

Budoucnost nanovláken a průmyslových trendů: Elmarco Talks

Přečíst článek

Záleží nám na vašem soukromí

Kliknutím na tlačítko „Přijmout vše“ souhlasíte s používáním souborů cookies ve vašem zařízení za účelem zlepšení navigace na webu, analýzy používání webu a podpory našich marketingových aktivit.

Máte možnost preference používání souborů cookies přizpůsobit a jejich nastavení kdykoli změnit v našich zásadách používání souborů cookies. Tam najdete také podrobné informace o tom, jak zpracováváme vaše údaje.