[发明专利]驻极体滤材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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20μm。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 0845058A1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 0845058A1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匀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。

发明内容

因此，本发明的目的是，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。

根据本发明，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。

根据本发明，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，根据本发明，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，根据本发明，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，根据本发明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匀的纤维层，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匀又不损害材料。

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，液滴被引导通过一个强电场，而纤维却通过一个几乎无电场的空间。