[发明专利]无纺布过滤效率优化方法及优化装置

说明书

本发明提供一种无纺布过滤效率优化方法及优化装置，纺丝料由旋杯静电喷丝系统的雾化喷杯雾化成微纳丝后由风刀将雾化的纺丝料微纳丝二次分配至待喷丝无纺布上。优化装置包括旋杯静电喷丝系统和旋风系统，旋风系统包括抽风箱体和风刀，抽风箱体与待喷丝无纺布分别置于传送网带的两侧；风刀位于雾化旋杯和待喷丝无纺布之间。本发明将旋杯静电喷丝系统与旋风系统结合使用，风刀设于雾化喷杯与待喷丝无纺布之间，风刀的出气孔设计为螺旋形排列，通过调节风量形成旋风，从而将雾化的微丝二次分配，均匀的吹到无纺布上，防止落到无纺布的外围造成原料浪费，通过微丝将无纺布的微孔交织成更细的网，有效截留了大于0.3um的气溶胶，提高无纺布尤其是熔喷无纺布的过滤效率。

技术领域

本发明属于静电纺丝技术领域，具体涉及一种无纺布过滤效率优化方法及优化装置。

背景技术

静电纺丝是一种近年来发展较快的纳米纤维制备方法，通过该方法获得的纳米纤维具有一系列优良的性能，例如超高的比表面积、良好的灵敏度、生物相溶性等，可用于制造传感器、药物载体、人造血管、过滤材料等产品，在化工、医疗、环保、快速消费品等领域发挥巨大的作用。

静电纺丝通常使用按配方混合好的聚合物溶液和熔体作为原材料，在特定的装置中进行，该装置一般由原料注入设备、高压电源、喷射装置和接收装置几部分组成。喷射装置和接收装置分别接高压电源正负极。原料以液滴形式注入喷射装置，在高压电场作用下于喷射装置出口处形成泰勒锥，当电场力作用大于泰勒锥表面张力时，泰勒锥尖端形成喷射细流。带电细流在电场力作用下落向接收装置，同时溶剂蒸发，最终在接收装置上缠绕，形成纳米纤维毡。

尽管纳米纤维性能优良，但静电纺丝低下的生产效率严重制约了这一技术在市场上的推广。目前静电纺丝喷头主要分为有针和无针两类。使用针头作为喷射装置可以获得形状良好的泰勒锥，但针头易堵塞；多针头有利于提高效率，但多针头间电场互相干扰，影响纳米纤维质量。无针喷头是静电纺丝设备发展的方向，通过一次性产生多个泰勒锥或微液滴来提高纳米纤维生产效率，然而自由液面无针喷头生成的纳米纤维不易控制方向。

目前使用的气动马达式静电纺丝喷头的结构，包括一个锥形外壳、一个锥螺杆、一个外壳封盖、一个螺杆密封圈、一套气动马达驱动装置、一套推进装置、一套供气装置、一套高压电源、一个接收装置。所述锥形外壳侧面开有孔，与所述推进装置连接；所述推进装置中装有配置好的溶液；所述锥形外壳底端为开口圆柱体，便于控制出丝方向；所述锥形外壳顶端开有六个螺纹孔；所述外壳封盖为台阶形，下边沿处开有六个孔，通过螺钉将所述外壳封盖安装到所述锥形外壳上；所述外壳封盖顶端开有六个气孔，气孔通过管路连接到所述供气装置上；外壳封盖顶端还开有所述锥螺杆安装孔及所述螺杆密封圈安装孔；所述锥螺杆上端为圆柱体安装杆，中间为台阶面，下端为带叶片的锥螺杆；所述锥螺杆的圆柱体安装杆穿过所述外壳封盖上的锥螺杆安装孔与所述驱动装置连接；所述锥螺杆在所述驱动装置带动下高速转动；所述螺杆密封圈安装在所述外壳封盖上，确保所述锥螺杆旋转时密封；所述高压电源正极与所述锥形外壳连接，负极与所述接收装置连接。通过锥螺杆旋转产生类似于龙卷风的气流，促使液滴发生反复旋转、碰撞、破碎，被雾化，再在高压气体、高压电场作用下喷出形成纳米纤维。但是液滴形成速率会直接影响电纺丝效率，同一时刻微液滴越多，形成的纤维也越多。以往研究中，用目筛或网孔等结构来获取微液滴，容易堵塞，清洗不方便。