发明名称 过滤材料及其制造装置与方法
摘要 一种产生多孔纤维结构之装置及方法。在诸如聚合物溶液或聚合物熔融等液化聚合物中产生具有高曲率的一或更多点,藉由强制液化聚合物通过窄喷嘴、或藉由液化聚合物湿化尖凸部,可产生具有高表面曲率之点。液化聚合物会被充电至相对于接地移动带之高负电位。薄喷射的液化聚会物会自高表面曲率的点出现以撞击于移动带上作为纤维,藉以形成具有相当均匀的孔隙率之非织纤维结构。粉末气溶胶会被充电至相对于移动带之高正电位。当移动,带移动经过气溶胶时,气溶胶粒子会被吸附以填充纤维结构中的空隙,藉以产生混合的过滤材料。
申请公布号 TW464544 申请公布日期 2001.11.21
申请号 TW088109448 申请日期 1999.06.05
申请人 尼凯斯股份有限公司 发明人 亚勒森得.杜森
分类号 B05D5/02 主分类号 B05D5/02
代理机构 代理人 林志刚 台北巿南京东路二段一二五号七楼
主权项 1.一种装置,用以将液化聚合物转换成纤维结构,包括:(a)沈淀电极;(b)第一机构,用以将液态聚合物充电至相对于该沈淀电极之第一电位;及(c)第二机构,用以在该液化聚合物上形成具有充份高曲率之表面以使至少一喷射的液化聚合物被该电位汲引至该沈淀电极;其中,该第一及第二机构系设计成当多个纤维沈淀于该沈淀电极上时,可取得高效率微粒空气非织纤维结构,该非织纤维结构能够过滤5cm/sem的气流中至少99.97%的0.3m微粒。2.如申请专利范围第1项之装置,其中用以将液化聚合物充电至相对于该沈淀电极的第一电位之该第一机构组合地包含:(i)高电压源;及(ii)与液化聚合物混合的电荷控制剂。3.如申请专利范围第2项之装置,其中用以将液化聚合物充电至相对于该沈淀电极的第一电位之该第一机构又包括:(iii)离子化空气源,与该液化聚合物接触。4.如申请专利范围第1项之装置,其中该第二机构系由具有边缘之至少一旋转轮实施,该边缘形成有多个凸部。5.如申请专利范围第4项之装置,其中每一该凸部均形成有液化聚合物收集穴。6.如申请专利范围第4项之装置,其中每一该至少一轮会相对于该沈淀电极倾斜。7.如申请专利范围第4项之装置,其中每一该至少一轮包含介电蕊心。8.如申请专利范围第1项之装置,其中该第二机构系以气泡产生机构实施。9.如申请专利范围第1项之装置,其中该第二机构系以形成有多个凸部之旋转条实施。10.如申请专利范围第1项之装置,其中该沈淀电极操作成移动通过该形成高曲率表面之机构。11.如申请专利范围第10项之装置,其中该沈淀电极包含带子。12.如申请专利范围第1项之装置,其中该形成高曲率表面之机构包含至少一喷嘴。13.如申请专利范围第1项之装置,其中该形成高曲率表面之机构包含至少一凸部,该至少一凸部系由被液化聚合物湿化之材料所制成,该至少一凸部包含尖端,于该尖端上形成该高曲率表面。14.如申请专利范围第13项之装置,其中该至少一凸部沈积于轮的边缘上,该轮具有径向外离该轮之该尖端。15.如申请专利范围第13项之装置,又包括:(d)槽,用以容纳液化聚合物;其中该至少一凸部系操作成在该槽内往复运动,该液化聚合物喷射系形成于该至少一凸部最接近该沈淀电极处。16.如申请专利范围第1项之装置,又包括:(d)增加的电极,介于该沈淀电极与该形成高曲率表面之机构之间。17.如申请专利范围第16项之装置,其中该增加的电极包含具有孔径的板,与该形成高曲率表面的机构相面对,该至少一喷射的液化聚合物会经过该孔径朝向该沈淀电极浮现。18.如申请专利范围第1项之装置,又包括:(d)气溶胶产生器,操作成以第二电位差供应气溶胶给该沈淀电极,该第二电位差于正负号上与该第一电位差相反。19.如申请专利范围第18项之装置,其中该气溶胶产生器包含:(i)压力室;及(ii)隔壁,位于该压力室与该沈淀电极之间;该压力室及该隔壁协力使填充物粉末流化,该填充物粉末会由该第二电位差汲引至该沈淀电极。20.如申请专利范围第18项之装置,其中该气溶胶产生器包含槽式喷雾器。21.一种方法,将聚合物形成为能够过滤5cm/sec气流中99.97%的0.3m微粒之高效率微粒空气非织纤维结构,包括下述步骤:(a)将聚合物液化,藉以产生液化聚合物;(b)以电荷控制剂补充液化聚合物;(c)提供沈淀电极;(d)将该液化聚合物充电至相对于该沈淀电极之第一电位;及(e)在该液化聚合物上形成具有足够高曲率之表面以使至少一喷射的该液化聚合物被该第一电位差汲引至该沈淀电极,藉以在该沈淀电极上形成能够过滤5cm/sec气流中99.97%的0.3m微粒之非织纤维结构。22.如申请专利范围第21项之方法,其中将该液化聚合物充电至相对于该沈淀电极之该第一电位,接着将该液化聚合物再充电至相对于该沈淀电极之第二电位,该第二电位在大小上与该第一电位类似,但是正负号相反。23.如申请专利范围第21项之方法,其中该液化系将聚合物溶解于溶剂中,藉以产生聚合物溶液。24.如申请专利范围第23项之方法,又包括下述步骤:(f)在接近该高曲率表面处提供该溶剂蒸汽。25.如申请专利范围第21项之方法,其中该电荷控制剂系选自双阳离子醯胺、酚和撑硫化物衍生物、金属复合物、三苯甲烷、二甲基咪唑、及乙氧基三甲基矽烷所组成的族群。26.如申请专利范围第21项之方法,其中该形成高曲率表面之步骤系藉由使该液化聚合物从喷嘴出现而实施的,该高曲率表面系该液化聚合物的弯月面。27.如申请专利范围第21项之方法,其中形成高曲率表面之步骤系以该液化聚合物湿化具有尖端之凸部而实施的,该高曲率表面系该液化聚合物的弯月面。28.如申请专利范围第21项之方法,又包括下述步骤:(f)移动该沈淀电极以致于非织纤维结构会整片形成于该沈淀电极上。29.如申请专利范围第21项之方法,又包括下述步骤:(f)振动该高曲率表面。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该振动系以约5000Hz至约30,000Hz之间的频率振动。31.如申请专利范围第21项之方法,又包括下述步骤:(f)将填充物粉末充电至相对于该收集表面之第二电位,该第二电位与该第一电位正负号相反,藉以产生带电的填充物粉末;及(g)将该沈淀电极上的非织纤维结构曝露于该带电的粉末,藉以吸引该带电的填充物至非织纤维结构。32.如申请专利范围第31项之方法,其中该液化聚合物会相对于该沈淀电极被负充电及其中该带电粉末会相对于该沈淀电极被正充电。33.如申请专利范围第21项之方法,又包括下述步骤:(f)以添加物补充液化聚合物,该添加物系选自黏度降低添加物、导电率调节添加物及纤维表面张力调节添加物所构成的旋群。34.如申请专利范围第32项之方法,其中该黏度降低添加物系氧化烷撑,该导电率调节添加物系胺盐,及该纤维表面张力调节添加物系表面活化剂。35.一种高效率微粒空气过滤器,包括聚合物的非织纤物,过滤器能够过滤5cm/sec的气流中99.97%的0.3m的微粒并具有约0.75mm水柱高至约13mm水柱高之压力下降,且具有之灰尘负载对每单位面积的过滤器重量之比例为约1至约1.8。36.如申请专利范围第35项之高效率微粒空气过滤器,其中过滤器系实际电中性。37.如申请专利范围第35项之高效率微粒空气过滤器,其中该纤维具有约0.1m至约10m的直径。38.一种高效率微粒空气过滤器,包括聚合物的非织纤物,过滤器能够过滤5cm/sec的气流中99.97%的0.3m的微粒并具有约0.75mm水柱高至约13mm水柱高之压力下降,且过滤器系实际电中性。39.如申请专利范围第38项之高效率微粒空气过滤器,其中该过滤器具有之灰尘负载对每单位面积的过滤器重量之比例为约1至约1.8。40.如申请专利范围第38项之高效率微粒空气过滤器,其中该纤维具有约0.1m至约10m的直径。41.一种高效率微粒空气过滤器,包括直径约0.1m至约10m之聚合物的非织纤维,过滤器能够过滤5cm/sec的气流中至少99.97%的0.3m微粒,具有约0.75mm至约13mm水柱高之压力下降。42.如申请专利范围第41项之高效率微粒空气过滤器,其中该过滤器具有之灰尘负载对每单位面积的过滤器重量之比例为约1至约1.8。43.如申请专利范围第41项之高效率微粒空气过滤器,其中过滤器系实际电中性。44.一种高效率微粒空气过滤器,包括聚合物的非织纤维,过滤器能够过滤5cm/sec的气流中至少99.97%的0.3m微粒及具有约0.75mm至约13mm水柱高之压力下降,其中至少约90%的该纤维具有X至2X范围之直径,其中X系在约0.1m至约10m范围内。45.一种高效率微粒空气过滤器,包括聚合物的非织纤维,过滤器能够过滤5cm/sec的气流中至少99.97%的0.3m微粒及具有约0.75mm至约13mm水柱高之压力下降,过滤器特点在于形成于该纤维中的毛孔,其中至少约90%的该毛孔具有Y至2Y范围之直径,其中Y系在约0.2m至约10m范围内。图式简单说明:第一图系本发明的装置之设计图,包含二种可能的带电气溶胶产生器;第二图a系第一图的装置之集电极的上视图;第二图b系第二图a的集电极之横向剖面;第三图及第四图系另一种喷嘴式集电极的横向剖面图;第五图系根据旋转轮的集电极之横向剖面;第六图系根据往复织针之集电极的横向剖面;第七图系根据本发明之过滤器的电子微相;第八图系根据本发明之装置的较佳实施例的剖面图,用于制造具有支撑层及围绕中间层的预过滤器层之叠层过滤器,其具有高效率微粒空气过滤器;第九图a系根据本发明之装置的较佳实施例之剖面,包含空气离子化器以增加液化聚合物的充电及藉以在沈淀电极上形成其更多均匀的沈淀;第九图b系第九图a的圆圈I之放大视图,更详细显示空气离子化器;第十图系机构的剖面图,此机构系用以在液化聚合物上形成具有足够高的曲率之表面以经由在液化聚合物中产生汽泡而使至少一喷出的液化聚合物被吸至沈淀电极;第十一图系根据本发明的装置之剖面,包含多个倾斜的圆轮;第十二图a-b系根据发明的较佳实施例之轮的侧视图及剖面,包含介电蕊;第十三图系根据本发明之装置的剖面,包含不同配置之多个倾斜圆轮;第十四图系根据发明的较佳实施例之轮的侧视图,包含液化聚合物收集穴;及第十五图系又另一机构的透视图,用以在液化聚合物上形成具有足够高的曲率之表面,包含具有导电材料的旋转带,旋转带形成有多个平行于沈淀电极旋转个之凸部。
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