Przykładowe elektrotechnologie

1. Aktywacja filtracyjnych włóknin pneumotermicznych

Elementy filtrujące indywidualnych masek i półmasek przeciwpyłowych lub anty-aerozolowych jednorazowego użytku, stosowanych między innymi przez zatrudnionych w górnictwie, przemyśle budowlanym, młynach i magazynach zbożowych, są wykrawane i formowane z arkuszy włóknin termoplastycznych. Opór przepływu powietrza podczas oddychania człowieka nie może być zbyt duży i dlatego zdolność filtracyjna nieaktywnej włókniny wynikająca jedynie z jej grubości i stopnia skłębienia, czyli z dopuszczalnej „gęstości”,  jest zazwyczaj niewystarczająca.

Proces aktywacji istotnie polepsza (nawet o dwa rzędy wielkości) zdolność wychwytywania zanieczyszczeń nie zwiększając przy tym dopuszczalnego oporu przepływu powietrza. Aktywacja polega na elektryzacji włókniny wyładowaniami ulotowymi w silnym polu elektrycznym. Wprowadzony podczas pneumotermicznego procesu wytłaczania i formowania włókniny ładunek elektryczny praktycznie nie zanika w ciągu całego okresu produkcji, magazynowania, sprzedaży oraz użytkowania masek utrzymując się nawet do kilku miesięcy.

Włóknina pneumotermiczna powstaje z rozgrzanego, ciekłego polipropylenu na obracającym się walcu. Tworzywo jest pneumatycznie wytłaczane przez dysze a jego krzepnące strugi osiadają na walcu w postaci silnie skłębionych włókien. W czasie krzepnięcia jest wprowadzany ładunek elektryczny – najczęściej poprzez elektryzację ulotem.

Do elektryzacji włókniny używa się bezpiecznych źródeł wysokiego napięcia stałego lub jednokierunkowego powszechnie zwanych aktywatorami wysokiego napięcia. Są to regulowane zasilacze wytwarzające wygładzone napięcie stałe, pulsujące lub będące superpozycją napięcia impulsowego i składowej stałej. Napięcie to jest przykładane do układu elektrod strunowych lub ostrzowych, umieszczanych w odległości kilku centymetrów od krzepnących strug ciekłego polipropylenu. W praktyce przemysłowej wartość wysokiego napięcia roboczego aktywatora jest zmieniana najczęściej w zakresie od 15 do 30 kV. Poniżej przedstawiono zasadę aktywacji.

Zasada aktywacji włókniny polipropylenowej; 1 – zespół dysz wytłaczarki pneumotermicznej, 2 – strumień krzepnącego polipropylenu, 3 – obrotowy walec odbiorczy, 4 – jonizująca elektroda strunowa wysokiego napięcia, 5 – kolejne warstwy włókniny filtracyjnej

2. Elektroprzędzenie (electrospinning)

Elektroprzędzenie jest metodą otrzymywania włókien polimerowych w powietrzu bez użycia elementów mechanicznych. Metodę tę wynaleziono w 1930 roku, zaś obecnie została ona zaadaptowana do otrzymywania nanowłókien i należy z tego powodu do szybko rozwijanych technologii. Tą drogą można wytwarzać nanowłókna o średnicach < 100 nm. Zasadę procesu pokazano na rysunku poniżej.

Zasada elektroprzędzenia
 
Do umieszczonego w pojemniku z dyszą roztworu polimeru wprowadzana jest cienka przewodząca elektroda (anoda), do której przykładane jest wysokie dodatnie napięcie stałe o wartościach od 15 do około 30 kV. Uziemiony kolektor (katodę ) tworzy płaszczyzna przewodząca. Siły pola elektrycznego, po przezwyciężeniu u wylotu dyszy rurki napięcia powierzchniowego roztworu, powodują w przestrzeni międzyelektrodowej wyciąganie i rozmietlanie strugi ciekłego polimeru w kierunku katody. Podczas tej operacji z roztworu polimeru odparowuje rozpuszczalnik a na katodzie osadzają się mikroskopijne, pojedyncze nanowłókna, z których przędzone są nici. Jest to technologia bardzo intensywnie rozwijana, bowiem nici z nanowłókien mają rewelacyjne właściwości fizyczne i dzisiaj trudno przewidzieć granice obszaru ich zastosowania.