驻极体滤材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种用以制造如上述权利要求之任一项所述的驻极体滤材的方法，包括下列步骤：提供纤维（６）；提供用于流体的喷射装置（１）；生成由被充电的液滴（４）组成的喷雾（３）；引导纤维（６）通过所述喷雾（３）；用液滴（４）润湿纤维（６）以及使纤维（６）沉积形成纤维层（８）；该方法的目的是，提供一种在制造成本低的情况下达到电荷分布均匀和过滤效率高的滤材，其特征在于：通过位于崩散的液滴（４ａ）和对电极（５）之间的电场给液滴（４）充电。按该方法制造出一种驻极体滤材。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用以制造驻极体滤材的方法，该方法包括如下步骤提供纤维； 提供用于流体的喷射装置；生成由被充电的(亦即带有电荷的)液滴组成的喷雾；引导纤维通过喷雾；用液滴润湿纤维以及使纤维沉积形成纤维层。此外，本专利技术还涉及一种驻极体滤材，该驻极体滤材包括至少一个纤维层，该纤维层具有带电荷的纤维。
技术介绍
已知，EP 1417176A1提供了一种方法，在该方法中，纤维被引导穿过由液滴组成的喷雾。该液滴的尺寸小于20μπι。按该方法，是利用雷纳德效应 (“Lenard-Charging-Effect")通过裂解给液滴充电。已被充电的液滴与纤维一起被引导穿过一电场。在该方法中，具有不同极性的液滴呈统计分布地产生。这里产生的液滴既有带正电荷的也有带负电荷的，且呈现难以控制的分布状态。此外，液滴电荷的极性与液滴大小相关。通过机械雾化将液滴分成大、小液滴，其分别带有不同的电荷。开头所述类型的滤材同样已经由现有技术为人所知。特别是，已知使用不同的方法给由微纤维组成的无纺布充电。EP 0845058Α1公开了一种能够借以获得过滤效率很高的滤材的方法。该滤材对于细小气溶胶体现出很高的过滤效率。在EP 0845058Α1提供的已知方法中，是将水滴作为电荷载体施加于成品无纺布上。在此，同时被施加上的水滴具有不同的电荷。为了改善充电性能，在构成无纺布纤维的聚合物中混入一种添加剂。将水滴喷洒在已经制备完成的无纺布上是该方法的不足之处。采用该方法会产生妨碍电荷在无纺布内连续分布的过滤效应。所用的无纺布越密实，则为使电荷在无纺布内部均勻分布而使用的水压就越高。然而这种高水压可能会对无纺布的组织结构产生负面影响，甚至会将其破坏。此外，在喷洒上大量的水之后，还需要有一烘干过程。在烘干过程中，无纺布受到热负荷，从而可能会减少电荷量。所以优选采用低温真空技术进行干燥。由此会导致大的设备花费，并显著提高成本。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，提供一种在制造成本低的情况下达到电荷分布均勻和过滤效率高的滤材。根据本专利技术，上述目的通过权利要求1的特征得以实现。据此，开头所述方法的特征在于通过位于崩散的液滴与对电极之间的电场给液滴充电。根据本专利技术，通过一种自身构成于对电极和崩散的液滴之间的电场使液滴极化。 该电场用来在液滴上提供一种过量电荷，此过量电荷在液滴崩散后依然存在。通过这种具体的设计形式，电场不仅仅使液滴在喷射装置处发生崩散时被极化，而且使液滴被加载以优选的电荷。这种情况下，对液滴的充电并不是随机的和具有某种分布的，而是统一一致的。理想状态下，由喷射装置产生的全部液滴带有同性电荷，也就是说， 表现出相同的电极性。因此，根据本专利技术，可以清楚地认识到液滴上电荷的生成并非随机的，而是由一电场所限定，具有可控制的分布状态。对此特别可以认识到为了给纤维只加载一致极性的电荷，可以生成一致电荷的液滴。此外，根据本专利技术，可以认识到所述电场能使每个液滴表面得到明显更多的电荷量。因此，根据本专利技术的驻极体滤材在使用较少量流体的情况下仍显示出非常强劲的充电。 由于使用较少量的流体，所以就没有必要将该驻极体滤材进行高温烘干，这样一方面节省了能量，另一方面可避免削弱驻极体滤材上的电荷。按该方法，有利的是，可以在纤维沉积形成纤维层之前，将流体在低压状态下喷洒到纤维上。因此避免了纤维层组织结构的改变。此外，纤维可以这样地带上电荷，从而，即使在沉积形成的纤维层内部该纤维也具备足够的电荷量。使用上述方法，可以制造出在整个厚度横截面上纤维电荷体积分布均勻的纤维层，同时纤维层的组织结构几乎不受流体的影响。因此就实现了开头所述的目的。在此背景下，可以生成这样一种喷雾，在该喷雾中，其内保有的被充电的液滴中的 60%或60%以上具有同极性的电荷。因此，可以使纤维具有几乎一致的电荷。优选生成这样一种喷雾，在该喷雾中，其内保有的被充电的液滴中的80%或80%以上具有同极性的电荷。可以生成这样一种喷雾，在该喷雾中，其内保有的液滴的电荷极性与液滴大小无关。因此，润湿纤维时可以做到既稳定均勻又不损害材料。纤维可以在对电极的背离喷射装置的那侧被引导通过喷雾。因此，构成纤维的材料保持基本上不受电场影响。所以，液滴被弓I导通过一个强电场，而纤维却通过一个几乎无电场的空间。在崩散的液滴与对电极之间的电压依据几何设置结构和所使用的流体进行选择。 优选电压值在60V和15000V之间。在喷射装置与对电极之间距离较大的情况下，也可以考虑产生30000V到100000V之间电压。对电极可以构造为环形电极。采用环形电极的设计结构具有其优点，因为呈圆锥形状的喷雾可以穿过该环的内部。环形电极的直径值d和从喷射装置尖端到环形电极的距离值χ可按经验/试验求得，并且取决于在液滴崩散位置处的电场强度。此外，d值还取决于呈圆锥形状的喷雾的锥体尺寸。d值优选在10 50mm之间，χ值优选在5 40mm之间。此外，对电极也可以构造为在中空的喷射锥体内呈点状的电极。作为喷射装置，可以采用喷嘴。喷嘴具备相当狭小的喷口区，在该喷口区，流体可以崩散并雾化成液滴。在此应该注意的是，该喷嘴须由非导电材料构成或者在液滴喷口位置是电绝缘的。此外，可以设想使用气溶胶发生器作为喷射装置，该气溶胶发生器可以生成一定尺寸分布的液滴，例如振动孔板气溶胶发生器Gchwingblenden-aerosolgenerator )。可以通过极性在时间上周期性变换的一种电场给液滴充电。该周期性变换的频率是依据纤维通过喷射装置的速度以及所期待的电荷分布状况进行选择的。通过这种具体的设计形式，可以使用不同电荷的或者说不同极性的液滴给流过的纤维充电。对此非常具体的设想是，以此方式在单独一根纤维上分布了多个不同极性的电荷。在此背景下，还可以设想的是，对纤维实现带状充电或者说呈带状的充电。可以采用熔喷法制造和提供纤维。通过该具体的设计形式，经过熔喷工艺制成纤维后，便立刻可以将纤维引导穿过喷雾并加以充电。此时可以使用这样一种流体，该流体在低压下被喷洒到纤维上。纤维在充电后才沉积形成纤维层，因此避免了液滴对纤维层组织结构的负面影响。流体可以在纤维上蒸发，此时液滴的电荷用来给纤维充电。在利用熔喷法制造纤维的情况下，刚刚离开熔喷喷嘴的纤维具有一定的过程热量。可以利用该过程热量来蒸发聚集在流过的纤维上的液滴。此外，熔喷法制造的纤维在刚刚离开熔喷喷嘴后还是柔软的。 这种现象的益处在于，能使构成熔喷纤维的聚合物特别容易接受由被充电的液滴引起的变动并被充电。因此，若聚合物冷却，这些电荷就可以说是被冻结在聚合物中。电荷不仅分布在纤维的表面上，而且也深入到纤维的内部，这使得使用寿命显著提高。可以相叠地沉积多个纤维层。通过该具体的设计形式，可以获得这样一种驻极体滤材，该驻极体滤材具有不同电荷或者说不同极性的一些不同的纤维层。例如可以设想一种由数片带有负、正电荷的纤维层交错构成的序列，各纤维层呈层压薄片状。可以引导纤维在两个喷雾之间穿过。由此，可以实现对纤维流的双面充电或者对纤维流的纤维的双面充电。在纤维可被引导穿过两个喷雾之间的情况下，通过位于崩散的液滴与相应的对电极之间的反向或同向定向的电场给液滴充电。由此，可以实现对纤维流的双面充电或者对纤维流的纤维的双面充电，其中可以在两个面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用以制造如上述权利要求之任一项所述的驻极体滤材的方法，包括下列步骤：提供纤维（６）；提供用于流体的喷射装置（１）；生成由被充电的液滴（４）组成的喷雾（３）；引导纤维（６）通过所述喷雾（３）；用液滴（４）润湿纤维（６）以及使纤维（６）沉积形成纤维层（８），其特征在于：通过位于崩散的液滴（４ａ）与对电极（５）之间的电场给液滴（４）充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·韦瑟，
申请(专利权)人：卡尔·弗罗伊登伯格公司，
类型：发明
国别省市：DE