[发明专利]一种静电熔喷纺丝装置及其方法

说明书

本发明涉及一种静电熔喷纺丝装置及其方法，包括喷丝装置和接收装置，所述喷丝装置与接收装置之间设置有高压静电发生器，所述喷丝装置包括喷丝板、进料板和气流板，所述喷丝板上端设置有侧端凸出部及中间凸起部，所述中间凸起部上端设置有喷丝孔，所述气流板设置于所述中间凸起部与侧端凸出部之间。本发明将静电纺丝技术与熔喷纺丝技术相结合，提供了一种新型静电纺织设备及方法，解决了熔喷丝直径宽度分布宽的问题；改变了喷丝孔的分布方式，降低了静电纺丝因电场分布不均造成的负面影响，使得纤维直径更加均匀；本发明保持了熔喷纺丝较高的生产效率，原料转化率高，成品过滤精度高。

技术领域

本发明属于熔喷非织造技术领域，具体涉及一种静电熔喷纺丝装置及其方法。

背景技术

熔喷布是口罩最核心的材料，熔喷布主要以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特毛细结构的超细纤维，能够增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。

传统的口罩滤材制作工艺是微米级熔喷技术，传统的一次性医用口罩和N95口罩主要依靠无纺布的“静电吸附”作为主要的过滤手段，粉尘、含有细菌、病毒的飞沫靠近这种熔喷无纺布后，会被静电吸附在熔喷布表面，无法透过。由于粉尘等悬浮颗粒被超细静电纤维捕捉住后，极不易因清洗而脱离，且水洗会破坏静电的吸尘能力，因此这种口罩只能一次性使用，且熔喷法制备的纤维直径较低，尺度可控性差，纤维直径分布较宽，影响高效过滤精度。

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形，即泰勒锥，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，从而生产出纳米级直径的聚合物细丝，传统静电纺丝技术制备的纤维直径较粗，但直径分布窄。静电纺丝主要包括溶液静电纺丝和熔体静电纺丝。

中国专利CN108642575A公开了一种通过新型静电纺丝装置批量制备纳米纤维的静电纺丝方法，该装置包括储液管、高压静电发生器和负极接收机构，储液管设有辅助泰勒锥产生的组件，所述装置还包括有高频震动传感器，静电纺丝方法包括：纺丝液注入储液管中，纺丝液面覆盖用于辅助泰勒锥产生的组件，高频震动传感器对纺丝液进行干扰，使纺丝液面在辅助泰勒锥产生的组件上形成泰勒锥，产生的泰勒锥在高压静电发生器的静电场作用下被拉细成丝，并被接收在负极接收机构上，形成纳米纤维。本发明解决了现有静电纺丝技术生产效率低以及纤维直径分布不均的问题；但该发明需使用溶剂，存在一定的问题，如：溶剂制备和残留溶剂回收问题、应用于生物医药领域的安全问题、一些聚合物如聚丙烯和聚乙烯在室温下找不到适当的溶剂配成溶液、且溶剂易蒸发，溶剂的蒸发导致纤维表面不平整，原料转化率低。

熔体静电纺丝技术可以制备出纳米级的超细纤维，由于其装置相对于溶液静电纺丝较为复杂，且制得的纤维比溶液静电纺丝制得的纤维粗，因而对该方法的研究较少。但熔体静电纺丝是一种更经济、更环保、更安全的可替换溶液静电纺丝的方法，具有一定的研究意义。

因此，如何将设计一种溶液静电纺丝技术，将静电纺丝技术与熔喷纺丝技术相结合，解决熔喷丝直径宽度分布宽的问题，解决静电纺丝生产效率低的问题，降低静电纺丝因电场分布均匀性使得纤维直径更加均匀，提高产品性能，对本领域技术人员来说是至关重要的。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于利用静电纺丝技术与熔喷纺丝技术相结合，解决熔喷丝直径宽度分布宽的问题，解决静电纺丝生产效率低的问题，降低静电纺丝因电场分布均匀性使得纤维直径更加均匀。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。