製造複合過濾材料的裝置與製造複合過濾材料的方法
2023-05-21 05:57:21
專利名稱：製造複合過濾材料的裝置與製造複合過濾材料的方法
技術領域：
與背景本發明涉及過濾裝置，特別涉及複合聚合物纖維過濾器及其製造技術。
開發能夠捕獲尺寸為0.1-10微米的質點的過濾材料並擴大其應用，不但關係到製造產品日益嚴格的質量與可靠性要求，而且關係到現代技術和生產過程(包括電子、航空、汽車工業、電化學工業、生物技術、醫藥)的快速發展。這些材料的主要工業製造方法包括從聚合物溶液的生產(可參看V.P.Dubyaga等所著《Polymer Membranes》，由「Chemistry」出版社於1981年在莫斯科用俄文出版；V.E.Gul和V.P.Dyakonova所著《Physical and Chemical Principles ofPolymer Films Manufacture》，由「Higher School」出版社於1978年在莫斯科用俄文出版；德國專利DE 3,023,788「Cationic absorbentfor removing acid dyes etc.From waste water-prepared fromaminoplast precondensate and amin-amide compound」)；從粉末與粉末聚合複合物的生產(可參看P.B.Zhivotinskiy所著《PorousPartitions and Membranes in Electrochemical Equipment》，由「Chemistry」出版社於1978年在列寧格勒用俄文出版；「Encyclopedia of Polymer Science and Engineering」一文，該文於1987年於紐約的Wiley在Vol.8第533頁發表)；從大的整塊膜(Macromonolithic)薄膜的生產(參看I.Cabasso和A.F.Turbak的「Synthetic membranes」一文，該文於1981年在在華盛頓DC的Vol.1.ACS Symposium，Ser.154的第267頁上發表)；和從纖維和聚合物纖維擴散物的生產(參看T.Miura所著「Totally dry nonwovensystem combines air-laid and thermobonding」，該文1988年3月發表在「Nonwoven World」Vol.73的第46頁)。最後一種方法應用最廣，這是由於它能以優化的成本-質量比有利於材料的製造。
巨大的興趣還表現在擴大傳統過濾材料的使用，特別是在氣相或液相介質中，利用附加劑分子吸附作用捕獲微質點的綜合功能方面，例如，在作為催化反應基質去除硫醇、在增強過濾材料的殺菌效果等方面。實現這些附加功能是可能的，這是由於某種或某些功能組的填料的纖維基體的引入，這些纖維基體使附加的固相形成，就是說，結果製成了複合過濾材料。
目前，聚合過濾材料是用合成纖維製成，所使用的技術在許多方面都是類似於在紙漿與造紙工業使用的傳統技術。將長纖維線截成給定長度，然後50％以上將要接受某些基本的和附加的工序，其中可能包括改變表面特性的化學處理、與粘接劑和穩定劑混合、分選、乾燥處理等等(參閱O.I.Nachikin所著《Polymer Microfilters》一書的157-158頁，該書由「Chemistry」出版社於1985年在莫斯科用俄文出版)。這種技術過程的複雜性，防礙了對於具有後繼開發利用穩定特性的材料的製造，使過濾材料的製造成本高，而且實際是不能製造具有對潮溼與熱處理敏感的填料的複合材料。
不過，有一種製造超細合成纖維的方法(以及生產這種纖維的裝置)，該方法有利於綜合纖維製造過程和微孔性過濾材料的形成，於是減少了工藝工序的數量，排除了對於多水反應介質的需求，並增加了所製成產品特性的穩定性(例如，可參閱美國專利No.2,349,950)。根據這種方法，即眾所周知的「電毛細管拔絲(Electrocapillaryspinning)」，當聚合物溶液在電力的作用下，從毛細管孔流出的過程中形成給定長度的纖維，並落在接收器上以形成一種無防聚合材料，這種聚合材料的基本特性可被有效地改變。使用這種方法，纖維的形成是發生是在每一毛細管孔之間的間隙，是處於負電位和一形狀為細導線的接地正電極的作用下，就是說，是在伴隨有電暈放電的非均勻場中。然而，溶劑的蒸發過程發生得極其迅速，結果纖維受到變化的電場力和空氣動力的作用，這樣就導致沿纖維寬度方向上的各向異性並形成短纖維。使用這樣的纖維不可能製造高質量的過濾材料。
開發實施上述方法的裝置是複雜的，這是由於存在許多技術困難1.毛細管孔被聚合薄膜所堵塞，該聚合薄膜是在任何工藝過程狀態產生偏差的情況下形成的，這些工藝過程狀態包括溶液的濃度和溫度、大氣溼度、電場強度等等。
2.大量這種現象的出現會導致工藝過程全部停止，或者因上述薄膜破裂而使工藝能力下降。
因此，用這種方法生產合成纖維只能用於極其有限種類的聚合物，例如細胞膜質醋酸纖維素(Cellulose acetate)和低分子量聚碳酸脂，這些都不容易產生上面所述的故障。
需要考慮這樣一個事實，像細孔單分散性(以及產品總的分散率)這樣一個過濾材料的重要參數，在這種情況下與纖維特性的相關性小，而主要取決於纖維聚集的純粹概率過程。
現代過濾材料要滿足嚴格的，而且經常是矛盾的要求。除了要求各種分子構成的液態或氣態系統高分散率之外，還要求保證過濾的低水(或氣)動力阻力、良好的機械強度、化學穩定、良好的吸汙能力、應用的廣泛性和低成本。
製造這種產品在使用具有等軸橫截面的高品質細長纖維上是有條件的，這種纖維包含單分散細孔並呈現多孔性。這種產品的實用價值可能大大增加，這是因為可能的應用領域由於額外的方面的形成而擴大，即在上述複合過濾材料的製造方面。
因此，本發明所提出的技術方案的主要目的，在於消除現有過濾應用的技術方案的上述缺點(主要是在由聚合物纖維製成微過濾器方面)以及其他的目的，包括微過濾裝置的應用，即過濾裝置的創建和用於滿足上述要求的方法，即製造具有新使用特徵的的微過濾材料的技術方法。
發明概述根據本發明，提供了一種用於將液化的聚合物轉變為纖維結構的裝置，該裝置包括(a)本質上為平面的沉積電極；(b)用於將液化聚合物充電到相對於沉積電極為第一電位的裝置；(c)用於在液化聚合物的表面形成一種具有足夠大曲率的表面的裝置，以便使至少一股液化聚合物射流被第一電位吸到沉積電極。
根據本發明，提供了一種將聚合物形成無防結構的方法，該方法包括下列步驟(a)使聚合物液化，從而生成液化聚合物；(b)設置一本質上是平面的沉積電極；(c)將液化的聚合物充電到相對於沉積電極為第一電位；(d)在液化的聚合物形成具有足夠大曲率的表面，使得至少一股液化聚合物射流被第一電位吸到沉積電極，從而在沉積電極上形成無防纖維結構。
本發明的基本裝置包括接地的運動皮帶，該皮帶起沉積電極的作用；電極-收集器，用於將聚合物溶液相對於運動皮帶充電至負電位，並用以在聚合物溶液生成一高表面曲率的區域。在裝置的一個實施例中，高表面曲率區是通過強迫聚合物溶液經過一排噴嘴而形成的。電極-收集器的噴嘴是沿縱向插入圓孔，該圓孔以一定間距位於電極-收集器的負電位蓋板上。溶劑蒸汽源與這些孔連通。在一替換裝置的配置中，噴嘴被具有開式通道的系統連通至溶劑容器。
在一個實施例中，該裝置設置了一附加的接地電極，該電極平行於電極-收集器噴嘴孔的表面而設置，且能沿電極-收集器噴嘴平面的法線方向移動。
為了改進位造過程，附充電極可採取由一單根的導線延伸超過電極內部空間的方式。
附充電極還可以採取帶法蘭的多孔板的形式，在這種情況下，附充電極的表面、法蘭和電極-收集器形成一封閉的空腔，而多孔板的孔與電極-收集器的孔同軸。
最好本發明的裝置還包括懸浮微粒發生器，該發生器製成空心裝置(液化床層)，並被一多孔導電隔板分為兩部分，該隔板與正高電壓主電源連接。空腔的下部形成一壓力腔，該壓力腔與壓縮機連通，空腔的上部充以可擴散的填充物，例如聚合物粉末。
此外，懸浮微粒發生器可以製成槽形噴霧器形式，該噴霧器與正高壓電源連接，並與一幹流體進給裝置連通，該進給裝置設置有一噴射器，用以向噴霧器供給粉末。
其次，本發明所提出的目的是通過所提出的製造複合過濾材料的方法達到的，該方法規定了下列工序(階段).由聚合物、有機溶劑和增溶添加劑在升溫狀態下混合，以製備聚合物溶液；.將聚合物溶液注入電極-收集器，並將可擴散填充物引入通電的懸浮微粒發生器的空腔內，該可擴散填充物例如是具有與溶液相同化學成分的聚合物；.將負高壓電供給電極-收集器，並創建流體靜壓以促進聚合物溶液從電極-收集器的噴嘴噴射，以生成帶負電荷的聚合物纖維；.將上述纖維在電場作用下，在射向沉積電極時的慣性作用下和在沉積電極表面的無秩序堆積，使得纖維轉變為無防聚合材料；.使上述聚合材料在沉積電極的幫助下移動，繼之以聚合物材料與從懸浮微粒發生器中可擴散填充物所形成的帶電懸浮微粒雲之間的相互作用，並伴隨以懸浮微粒雲滲透入帶負電荷的無防聚合材料，從而形成均勻的複合過濾材料。
用本發明方法製備的過濾材料可以經受壓制。
對附圖的簡要說明本發明的說明是通過實例並參考附圖來進行的，其中
圖1為本發明的裝置的原理圖，其中包括兩可替換的通電的懸浮微粒發生器；圖2A為圖1所示裝置的電極-收集器的頂視圖；圖2B為圖2A所示電極-收集器的橫截面圖；圖3和圖4為替換的基於噴嘴的電極-收集器的橫截面圖；圖5為基於轉輪的電極-收集器的橫截面圖；圖6為基於往復針的電極-收集器的橫截面圖。
對推薦實施例的詳細說明本發明涉及聚合物纖維複合結構靜電沉積的裝置和方法。特別是，本發明可用以製造複合無防過濾器。
根據本發明，無防聚合物纖維結構的靜電沉積原理與製造方法，可參看附圖及相應說明更好地了解。
複合過濾材料的製備工藝過程包括兩個基本階段，該兩基本階段是同時發生的。第一階段包括超細纖維從聚合物溶液形成，並在恆速運動的表面(基體)沉積，該聚合物溶液是在電場作用下從毛細管孔中流出的。
第二工序是引入具有特定成分的填料的微擴散質點，使其進入在前面第一階段形成的纖維結構(基體)。
所推薦的製造複合過濾材料的方法，是基於這兩個基本工序的實現，也包括上述各工序。
本發明的裝置的一個基本方案(圖1)包括高壓電極-收集器1，該電極-收集器製成浴槽形，其中充以聚合物溶液，並設置有基體2和蓋2』。電極-收集器通過一柔性管與一送料器3(圖2B)連通，安裝成可以垂直移動，並與一負極性的高壓電源4連接。
具有毛細管孔的噴嘴6的噴絲頭5，是用螺紋擰入電極-收集器蓋2』上的開口，好象放在一個棋盤上那樣。由於噴絲頭的高度略小於蓋2』的厚度，而每一噴嘴的長度超過蓋2』的厚度，噴嘴部分在蓋2』上沿圓筒形凹部7軸線的上面，該圓筒形凹部被一開式通道系統8彼此連通(圖2A)。溶劑從容器9送入通道系統。沉積電極10設置在距蓋2』上面一定距離處。沉積電極10製成一種具有恆速運動表面的形式(在運行狀態下)，例如，用導電材料製成的皮帶。沉積電極10是接地的。轉軸11和12與一電動機(圖中未示出)連接，用以驅動沉積電極10，保證沉積電極10處於拉伸狀態和對沉積電極10上材料的初始壓縮。沉積電極10的一部分纏繞在軸13上，該軸具有大的直徑，並浸泡在通電的懸浮微粒發生器的矩形空腔內。通電懸浮微粒發生器的空腔被一多孔導電隔板15分隔為兩部分。隔板與一正極性高壓電源16連接。通電的懸浮微粒發生器14的下部形成一壓力室17，與一壓縮機連通(圖中未示出)。微擴散填料被倒在位於懸浮微粒發生器上部的多孔隔板15的表面。圖1中所示的整個裝置是裝在氣密密封的容器內，該容器設置有一吸入裝置和一沉降室，用以捕獲和重新循環溶劑氣泡(未在圖中示出)。
通電的懸浮微粒發生器也使用一種槽形噴射器18，該噴射器用一管與乾粉噴射進給器19連通，並與正高壓電源16連接。使用具有在電暈放電場中的對懸浮微粒充電的槽形噴射器，推薦用於金屬粉末(包括石墨粉末)和不容易液化的粉末的情況。
藉助於圖3所示的裝置，在垂直表面上纖維進給的方向可能反向，電極-收集器的尺寸和毛細管的數目可以減至最少。該裝置包括電極-收集器框架20，用不導電材料製成，具有一中央通道21，該通道例如可以是圓筒形。通道通過一管與送料器(未在圖中示出)連通，並設置了孔22，以促進與大氣之間的氣體交換。匯流排23安裝在框架20的下部，該匯流排具有噴絲頭5和帶毛細管孔的噴嘴。噴嘴均與高壓電源(圖中未示出)連接。具有孔25的蓋24放在匯流排的前面。噴嘴6以一定同軸間隙放在這些孔中。蓋的內表面與匯流排形成空腔26，該空腔通過管子與飽和劑器(圖中未示出)連通。
在許多情況下，製造複合過濾材料可以使用圖4所示裝置改進位造過程。這裡，不導電的法蘭28用作接地的多孔板27的基板，該多孔板是以某一間距C平行於電極-收集器20的表面和匯流排23安裝。多孔板27在法蘭上的安裝方式能保證可以實現垂直移動，以調節間距C的尺寸。多孔板上的孔29與電極-收集器噴嘴的孔同軸。多孔板27的內表面與匯流板23之間形成空腔26，該空腔與飽和劑器連通。
所建議的裝置的基本形式的功能如下聚合物溶液從送料器3(圖2B)進入電極-收集器浴槽1，在流體靜壓力的作用下，聚合物溶液經過噴嘴6的毛細管孔噴出。聚合物溶液一旦形成彎液面，溶劑氣化過程即開始。這一過程伴隨著具有半剛性外皮的包囊(Capsule)的生成，包囊的尺寸一方面取決於流體靜壓力、初始溶液濃度和表面張力值，另一方面取決於在毛細管孔區域溶劑蒸汽的濃度。後者的參數可通過選擇從蓋2』自由蒸發的面積和溶劑的溫度來優化。
通過接通高壓電源4，一個電場，以及在噴嘴6區域伴隨的單極電暈放電，在蓋2』與沉積電極10之間生成。由於聚合物溶液具有一定的導電性，上述包囊變為帶電體，包囊內相互排斥的庫侖力導致流體靜壓力的急劇增大。半剛性的外皮被拉伸並在每一外皮形成許多點微裂紋(從2至10個)。極細的聚合物溶液射流開始從這些孔噴射出。以高速度在內電極間隔中運動，這些射流開始失去溶劑並形成纖維，這些纖維是無秩序地沉積在運動著的沉積電極10的表面，形成一種片式纖維基體。由於聚合物纖維具有高表面電阻，而纖維材料與沉積電極表面物理接觸的量小，纖維基體將長時間保持負電荷。
當壓縮空氣被通入懸浮微粒發生器14的壓力室17，且高壓電源16接通時，微擴散填料變成液化狀態並具有正電荷。在電場力和空氣動力的作用下，填料質點運動至沉積電極10的表面，該電極託住纖維基體。結果，在庫侖力的作用下，填料質點與纖維基體相互作用，滲入纖維基體的結構並形成複合材料。
當沉積電極10的皮帶從軸11之間經過時，初始沉積材料被壓縮，並伴隨以填料質點在纖維基體內的重新分布。完全由電場力附著在纖維材料上的球形質點沿最小阻力路徑運動，進入纖維基體中具有最小體積密度的微區，填充大的孔隙，於是改善了複合材料的均勻性和孔隙的微擴散度。
由下列材料製成的微擴散粉末可以用作填料與基體化學成分相同的聚合物、聚合物膠乳、玻璃、特氟隆、以及其他活性填料，該活性填料能導致具有新的使用特徵的複合微過濾材料的生產。這些新材料可在吸附劑、顯示劑、催化劑、離子交換樹脂、顏料、殺菌劑等等諸方面發現其應用。
如上所述，使用具有液化層的帶電懸浮微粒發生器，可以促進位造過程獲得高生產率和產品的均勻性。但是，有幾種粉末在形成液化層方面存在困難，它們是金屬粉末，特別是起催化作用的金屬粉末，只能在單極電暈放電場裡經受電沉積。因此，在這種情況下，以及在必須測出填料的準確量時，值得使用槽式噴射器18作為帶電懸浮微粒發生器(圖1)。當壓縮空氣從壓縮機送到乾粉進給器，且高壓電源接通時，粉末化的填料被射入槽式噴射器18。懸浮微粒雲從噴射器孔噴出之後，在單極電暈放電場中變為帶電體，並在電場力和空氣動力的作用下，被轉移到沉積電極，在這裡與纖維基體的相互作用如上所述。
圖3所示裝置的運行，在主要方面與基本裝置的工序一致。其主要區別如下溶劑蒸汽在略微過壓的情況下從飽和器送入空腔26，並從孔25流出，流過噴嘴6的孔邊。這種配置的優點是基於這樣的事實，它保證了容易在空間重新定向，纖維在任何方向進給的可能性，以及可以使用少量的毛細管制造出緊密的結構。這種類型的裝置對以高通過率為目的的成套裝置並不是有效的，這是由於難於通過大量的孔獲得蒸汽-空氣的均勻分布混合物，和蒸汽在管道內可能凝結以及隨後的液滴下落。
強化纖維基體製造過程和減小纖維寬度以便生產最小孔隙尺寸的過濾材料，一方面要將電場強度提高到接近這樣的水平，這時在出射纖維與沉積電極10之間將開始放電，另一方面，在內電極間隔內的溶劑蒸汽的濃度要增加，以便保持強化纖維形成的能力。優化的電場強度，在電極-收集器1與沉積電極10之間，和在帶電懸浮微粒發生器與沉積電極10之間，均在大約2.5KV/cm至大約4KV/cm範圍。
增充電場的平均強度和不均勻性以導致電暈放電，可以藉助於在內電極間隔中安裝一個或多個接地電極來實現，該電極可製成是導線的形式。這一技術方案有利於提高製造過程的生產率1.5至2倍，不過這種方案不會導致具有不同強度和尺寸的短纖維的形成。使用線性接地電極取代平面接地電極的負面效果，由此生成的一種不均勻電場可以通過在纖維形成區增加溶劑蒸汽濃度來減小，這對於開式裝置是困難的，還增加了溶劑的消耗和火災的危害。
這種缺陷可以使用上述如圖4所示的裝置來克服。
接通在間隙C中的高壓電源4，生成一均勻電場，其電場強度可容易地增加到10-15KV/cm。在這種情況下，電場對聚合物溶液射流的衝擊急劇增加。纖維變得更細並沿纖維的長度更加均勻。初始纖維的速度也增大，然後，纖維經過多孔板27的孔29，並如上所述堆疊在沉積電極的表面。改變間隙C的尺寸有利於調節纖維厚度、裝置的生產率、以及材料的多孔性。
本發明可用於生產比現有技術如使用US 2,349,950所能生產的更為廣泛得多的聚合物纖維。適合於本發明的聚合物包括聚碸(Polysulfone)、聚苯撐碸(Polyphenyl sulfone)、聚醚碸(Polyethersulfone)、一般聚碳酸脂(Polycarbonate in general)、ABS(Acrylonitrile-butadiene-styrene--丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚偏氟乙烯(Polyvynilidenefluoride)、氯化處理過的聚乙烯氯化物(Postchlorinated polyvinylchloride)和聚丙烯腈(Polyyacrilonitrile)。合適的溶劑包括尤其是三氯甲烷(Chloroform)、苯C6H6(Benzene)、丙酮(Acetone)、二甲基甲醯胺(Dimethylformamide)。溶劑的最佳濃度取決於所用的具體的聚合物和溶劑。一般，溶液中的聚合物濃度愈高，出產量愈高，而產品的多孔性愈低。濃度在大約10％至大約12％，已發現對用於電極-收集器1的聚合物溶液最佳。已經發現在這些聚合物溶液中添加某種添加劑是有利的。胺鹽，例如四乙基溴化銨和苄基三乙基溴化銨，用以調節聚合物溶液的導電性。少量的高分子量(500000級)聚烯化氧添加劑例如聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮，可通過減小分子間的摩擦促進聚合物溶液射流的形成。表面活化劑例如二甲基咪唑(Dimethylmidazole)和乙氧基三甲基矽烷(Ethoxytrimethylsilane)可增強纖維的厚度和均勻性。
更一般地說，本發明的範圍包括從液化聚合物製造聚合物纖維結構，而不僅是從聚合物溶液。使用液化聚合物意味著用任何方法將聚合物轉變為液體狀態，包括如上所述在溶劑中溶解聚合物，和將聚合物熔化。
更為一般地說，本發明的範圍還包括在液化的聚合物形成一表面，該表面具有足夠的曲率以便激發上面所討論的帶電包囊的形成過程，導致液化聚合物射流的形成，該射流轉變為纖維並沉積在沉積電極10上。正如上面所討論過的，如果液化聚合物是一種聚合物溶液，纖維是由溶劑蒸發而形成。如果液化聚合物是一種熔化體，纖維是射流凝固而形成。
在本發明的如上所述的過程中，大曲率表面是從噴嘴6射出的聚合物溶液的彎液面。其他用於形成這種大曲率表面的裝置如圖5和圖6所示。圖5圖解說明了電極-收集器l的一種方案，其中，儲存在容器33中的聚合物溶液被泵32經過送料管道31泵送到輸送室36。圓輪30可旋轉地安裝在輸送室，該圓輪是用導電材料製成。在圓輪30的輪緣38處安裝有三角形的凸起40，該凸起是由被聚合物溶液處理過的材料製成。凸起40的尖42從圓輪38沿徑向向外側延伸。圓輪38由電源4使其帶負電。當聚合物溶液被送到輸送室36，圓輪30旋轉，每一凸起40相繼被覆蓋以一層聚合物溶液，該溶液於是獲得負電荷。環繞尖42的這部分聚合物溶液層的表面構成大曲率表面，帶電射流從這裡射出。在向沉積電極10沉積過程中沒有用完的聚合物溶液由泵34經過排出管道35泵送返回容器33。用於此種方案電極-收集器1的聚合物溶液的最佳濃度一般在大約14％至大約17％。
圖6為類似於圖2B所示電極-收集器1一種方案的部分說明的橫截面，其中噴嘴6被往復針40所取代，該往復針是用被聚合物溶液處理過的導電材料製成。每一往復針40設置了一種裝置42，用以使往復針40升降。當往復針40降低時，針尖44被浸溼並被覆蓋一層聚合物溶液。聚合物溶液的表面在尖部44處是大曲率的。當一根往復針40向沉積電極10升起時，在往復針40與沉積電極10之間的高電壓差，使聚合物溶液的射流從環繞針尖44的聚合物射出，並射向沉積電極10。需要指出，在電極-收集器1的這種方案中，只有往復針40，從而也包括在往復針上的聚合物溶液是由電源4給予負電荷。
在電極-收集器1上部空氣中生成聲振動系統的揚聲器50也示出於圖6中。揚聲器50嚮往復針40發射一單一頻率的聲音，其頻率最好在大約5000Hz至大約30000Hz。在針尖44處聚合物溶液大曲率表面所誘發的振動，已發現將激勵聚合物溶液射流朝向沉積收集器10的發射。
儘管本發明已通過有限的實施例給予了說明，可以理解，本發明可以有許多方案、修改和應用。
權利要求
1.一種用於將液化聚合物轉變為纖維結構的裝置，該裝置包括(a)本質上為平面的沉積電極；(b)一種充電機構，該機構用於將液化聚合物相對於所述沉積電極充電至第一電位；(c)一種大曲率形成機構，該機構用於在所述液化聚合物上形成一具有足夠大曲率的表面，以便使至少一液化聚合物射流被所述第一電位吸向所述沉積電極。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述沉積電極是運動著經過所述機構而工作的，該機構用於形成所述大曲率表面。
3.如權利要求2所述的裝置，其中，所述沉積電極包括一種皮帶。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，所述用於形成所述大曲率表面的機構包括至少一個噴嘴。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述用於形成所述大曲率表面的機構包括一個凸起，該凸起由經過液化聚合物處理的材料製成，所述至少一個凸起包括一個尖，在此尖上所述具有大曲率的表面得以形成。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，所述至少一個凸起是設置在一輪緣上，並以其所述尖從所述輪沿徑向向外側延伸。
7.如權利要求5所述的裝置，還包括(d)浴槽，該浴槽用於存放液化聚合物；其中，所述至少一個凸起上下運動地工作於所述浴槽中，所述液化聚合物射流，在最靠近所述至少一凸起至沉積電極處形成。
8.如權利要求1所述的裝置，還包括(d)附充電極，該電極設置在所述沉積電極與所述用於形成所述大曲率表面的機構之間。
9.如權利要求8所述的裝置，其中，所述附充電極包括一具有一孔的板，設置在用於形成所述具有大曲率表面的機構的對面，通過該孔，所述至少一液化聚合物的射流，射向所述沉積電極。
10.如權利要求1所述的裝置，還包括(d)懸浮微粒發生器，用於向所述沉積電極供給一種懸浮微粒，該懸浮微粒具有不同於所述沉積電極的第二電位差，與所述第一電位差符號相反。
11.如權利要求10所述的裝置，其中，所述懸浮微粒發生器包括(i)壓力腔；和(ii)隔板，該隔板設置在所述壓力腔與所述沉積電極之間；所述壓力腔和所述隔板相互配合以便液化填料粉末，該填料粉末是被所述第二電位差吸向所述沉積電極的。
12.如權利要求10所述的裝置，其中，所述懸浮微粒發生器包括槽式噴射器。
13.一種使聚合物形成無防纖維結構的方法，該方法包括下列步驟(a)液化聚合物，從而生成液化聚合物；(b)提供一本質上為平面的沉積電極；(c)將所述液化聚合物充電至相對於所述沉積電極為第一電位；和(d)在所述液化聚合物形成具有足夠大曲率的表面，以便導致所述液化聚合物至少一射流被所述第一電位差吸向沉積電極，從而在所述沉積電極上形成無防纖維結構。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述液化是由在溶劑中溶解聚合物實現的，從而創建聚合物溶液。
15.如權利要求14所述的方法，還包括如下步驟(e)提供所述溶劑的蒸汽最接近所述具有大曲率的表面。
16.如權利要求14所述的方法，還包括如下步驟(e)向所述聚合物溶液加入添加劑，該添加劑是從包括胺鹽、聚烯化氧和表面活化劑的組中選擇。
17.如權利要求13所述的方法，其中，所述具有大曲率表面的所述形成過程，是藉助於使所述液化聚合物從噴嘴射出而實現的，所述具有大曲率的表面是所述液化聚合物的彎液面。
18.如權利要求13所述的方法，其中，所述具有大曲率表面的所述形成過程是藉助於用所述液化聚合物浸溼一具有尖的凸起而實現的，所述具有大曲率的表面是鄰近所述尖的所述液化聚合物的表面。
19.如權利要求13所述的方法，還包括如下步驟(e)使所述沉積電極運動，於是無防纖維結構在所述沉積電極上形成為一片。
20.如權利要求13所述的方法，還包括如下步驟(e)使所述具有大曲率的表面振動。
21.如權利要求20所述的方法，其中，所述振動的頻率在大約5000Hz至大約30000Hz之間。
22.如權利要求13所述的方法，還包括如下步驟(e)使填料粉末充電至相對於所述聚集表面為第二電位，所述第二電位與所述第一電位符號相反，於是創建了一種帶電粉末；和(f)將在所述沉積電極上的無防纖維結構暴露在所述帶電粉末之前，於是將所述帶電粉末吸引至無防纖維結構。
23.如權利要求22所述的方法，其中，所述液化聚合物相對於所述沉積電極充負電；所述帶電粉末相對於所述沉積電極充正電。
全文摘要
一種用於製造多孔纖維結構的裝置和方法。一點或多點大曲率表面在液化聚合物中生成,該液化聚合物可以是聚合物溶液或聚合物熔液。高表面曲率的點可強迫液化聚合物從狹窄的噴嘴(6)通過而生成,或藉助液化聚合物浸溼銳利的凸起(40)而生成。液化聚合物相對於接地的運動中的皮帶(10)被充電至高負電位。液化聚合物細長的射流從具有高表面曲率處射出,作為纖維射到運動中的皮帶(10)上,於是形成一種具有較均勻孔穴的無防的纖維結構。一種粉末懸浮微粒相對於運動中的皮帶(10)被充電至一高正電位。當皮帶(10)運動經過微粒時,懸浮微粒質點被吸引用以充填纖維結構中的孔穴,從而創建一種複合過濾材料。
文檔編號B01D39/16GK1244819SQ97181345
公開日2000年2月16日 申請日期1997年12月9日 優先權日1996年12月11日
發明者亞歷山大·達布森 申請人:尼卡斯特有限公司