[发明专利]纳米纤维过滤材料及其形成方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种过滤空气中微粒的纳米纤维过滤材料，更特别是有关于该材料的结构及形成方法。

背景技术

高效率空气过滤材料(High efficiency particulate air，简称HEPA)是一种以260nm微粒在5.3cm/sec流速下测试，其过滤效率在99.97％以上、压损为32mmH₂O以下；若在14cm/sec流速下测试其过滤效率则为94％以上、压损则为94mmH₂O以下的过滤材料。这种过滤材料可应用在半导体工艺的无尘室或生物无菌室(bio-clean room)的空气过滤。在上述环境必需使用稳定的HEPA滤网，以避免空气中微粒损坏无尘室的产品或减少无菌室所含的物质。

目前市售的HEPA滤材组成主要有玻璃纤维或聚丙烯熔喷不织布，最常见的是玻璃纤维不织布滤材，在折叠加工时较易碎裂；聚丙烯熔喷不织布经静电处理后，因材质较软机械强度不高需与其它基材进行折叠加工，这些滤材都具有一定程度的限制，若要达成一定程度的过滤效果(以260nm微粒在5.3cm/sec流速下测试，过滤效率需在99.97％以上、压损为32mmH2O以下)，其单位面积的重量都会大于70g/m²，且往往有很高的压损值。

综上所述，目前仍需新的滤网材料及结构以克服上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种纳米纤维过滤材料及其形成方法，实现高效率低压损的过滤效果。

为了实现上述目的，本发明提出一种纳米纤维过滤材料，包括基材；以及纳米纤维层，包括第一纳米纤维，具有第一纤维直径分布，以及第二纳米纤维，具有第二纤维直径分布；其中第一及第二纳米纤维的聚合物组成相同或相异，且第一纤维直径分布与第二纤维直径分布不同。

为了实现上述目的，本发明也提出一种纳米纤维过滤材料的形成方法，包括提供基材；以及以静电纺丝法将两种以上聚合物溶液喷出，形成两种以上不同纤维直径分布的纳米纤维；其中纳米纤维彼此均匀混合交错形成纳米纤维层在基材上。

附图说明

图1是本发明一实施例中，利用静电纺丝法形成纳米纤维过滤材料的示意图。

【主要组件符号说明】

A、B～高分子溶液；            10～纳米纤维层；

11～容器；                    12～输送带；

13～气体入口；                14～纺丝喷嘴；

15～高压电；                  16～气体喷嘴；

17～喷丝头；                  18～基材。

具体实施方式

本发明提供一种由聚合物溶液放电纺丝纳米纤维所组成的过滤材料，包括基材层；以及纳米纤维层，这种纳米纤维层是由多种纤维直径分布所组成。本发明也提供一种纳米纤维过滤材料的制造方法，包括以聚合物溶液的静电纺丝法在电场环境下制造两种以上纤维直径分布的纳米纤维并沉积在基材上，所形成纳米纤维棉网是由多种不同纤维直径分布纤维彼此交错所组成的过滤材料结构。

如图1所示，本发明将聚合物溶液在电场环境下形成纳米纤维。首先，将适用的聚合物溶于适当溶剂中并配成不同浓度的溶液。较佳聚合物包含驻极体材料如聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、或茂金属环烯烃共聚物(mCOC)。上述的高分子溶液的浓度约介于3％重量至30％重量之间，太稀无法形成纳米纤维且纤维容易有珠点，太高浓度造成纳米纤维直径太粗，过滤效率较低，不符本发明的过滤材料要求。把配制好的聚合物溶液置入容器11。为了附图简洁，在图1中只列出能用放电纺丝法产制有两种纤维直径分布的聚合物溶液A及B。但可以理解的是，本领域的技术人员自可依其需要调整聚合物溶液种类或浓度至三种、四种、甚至十种以上，并不限于附图的两种。