精細纖維電極電紡設備、濾料系統和方法技術方案

提供例如用于從聚合物溶液形成納米纖維的靜電精細纖維生產設備。精細纖維生產設備包括可采用環形不銹鋼串珠鏈形式的鏈帶。串珠鏈可以是夾帶在兩個引導輪上且繞垂直于集料的環形路徑驅動的環形鏈。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及從由電紡電極與集電極之間的電壓差異產生的靜電場中的聚合物溶液靜電電紡精細纖維，且更具體地涉及一種新式電紡電極設備和/或電極電紡方法。本專利技術的其它方面還可涉及濾料生產系統和方法，即應用精細纖維到濾料上以便在濾料上產生高有效層從而將流體流中的污物過濾掉。
技術介紹
借由通過集電極與電紡電極之間的電壓差異產生的電場采用靜電電紡(亦稱“電極電紡”)來從聚合物溶液生產精細纖維是已知的。例如，如在美國專利No. 6，743，273中所·述，聚合物溶液被泵送到以旋轉的發射器形式的電紡電極，其中泵中的溶液從貯存器泵送并被迫使通過發射器中的孔。通過排出，柵極與發射器之間的靜電電勢施加電荷，該電荷使得流體“紡絲”成細的精細纖維，其中精細纖維收集在基底上作為有效層。在該過程中，溶劑從精細纖維蒸發，在纖維抽出期間將纖維直徑變細。靜電電紡裝置的另一示例在專利文獻No. US2006/0290031和No. W02006/131081中示出。在這些文獻中公開的電紡電極設計是采用幾種不同形式的旋轉的鼓狀主體的形式。鼓位于聚合物溶液貯存器中并在其中淋浴，且繞與收集料的路徑垂直的軸線旋轉。通過將鼓旋轉通過聚合物溶液，帶電電極的電紡表面用聚合物溶液涂覆。在這兩篇專利文獻中示出了各種鼓狀主體的變形，該變形包括提供多個尖的末端以產生形成精細纖維的間隔的電紡位置。本專利技術提供對現有技術狀態的改進，因為本專利技術涉及靜電精細纖維生產和電紡電極設計和/或涉及精細纖維濾料的生產。
技術實現思路
本專利技術的幾個方面可要求保護且被認為單獨或結合起來可授權，這些方面不局限于下述內容。本專利技術的第一方面涉及用于在合適集料上生產精細纖維的設備。該設備包括間隔開的兩個電極，其中電紡電極包括夾帶在至少兩個引導器上的鏈帶(strand)。該設備具有沿著第一路徑間隔開的入口區域和排出區域，使得集料適于沿著第一路徑從入口區域被驅動到與電紡電極成間隔關系的排出區域。驅動單元適于沿著至少兩個引導器驅動鏈帶，以便沿著橫向于第一路徑(即，根據某些實施例可交叉和可垂直)的第二路徑移動。電壓源設置成在第一電極與第二電極之間產生電壓差異，用于在精細纖維的電紡中產生靜電場。鏈帶可采用鏈、傳送帶、條或其它鏈帶結構的形式。根據優選的實施例，鏈帶可采用繞環形連續路徑驅動的環形鏈帶的形式。上述的第二路徑是該環形路徑的一部分。環形路徑還包括與環形鏈帶成間隔關系的返回路徑，該環形鏈帶沿著返回路徑距集電極比沿著第二路徑更遠，其中在第二路徑中發生精細纖維的電紡。此外，根據某些實施例，提供蘸取槽，蘸取槽適于容納合適的聚合物溶液。環形鏈帶沿著返回路徑通行經過蘸取槽，用于蘸入到聚合物溶液中并藉 此用聚合物溶液涂覆環形鏈帶。本專利技術的另一方面涉及濾料生產系統。該系統包括基底材料的輥，該輥沿著第一路徑提供經過精細纖維生產機械的入口區域至排出區域的基底材料片材。片材具有大致平行于第一路徑的相反側邊緣。精細纖維生產機械包括至少一鏈帶和沿著第二路徑從第一引導器驅動鏈帶到第二引導器的驅動單元，第二路徑橫向于第一路徑。鏈帶用聚合物溶液潤濕且經受電壓差異，以提供靜電場，從而用于產生大致沉積在基底材料上的精細纖維。根據一些實施例，這種方面還可包括沿著環形路徑通行的環形鏈帶，以及涉及在任何給定時間將環形鏈帶的一部分蘸入到聚合物溶液的槽中，以補給聚合物溶液的涂層于環形鏈帶上。其它專利技術方面包括用于將精細纖維生產在集料上的設備，其中至少一個電紡電極具有相對于平面集電極維持在恒定間距的線性部分。根據該方面，集電極具有用于支承集料的平面支承表面，至少一個電紡電極具有鄰近于平面支承表面的線性部分且驅動單元驅動電紡電極，同時在由驅動單元驅動時維持線性部分與平面支承表面之間的恒定間距。電壓源設置成在第一和第二電極之間產生電壓差異，用于生成精細纖維的電紡。根據一些實施例，設備可包括沿著第一路徑間隔開的入口區域和排出區域，其中集料適于沿著第一路徑從入口區域被驅動到與電紡電極成間隔關系的排出區域。電紡電極繞環形路徑被驅動，其中蘸取槽被提供用來容納聚合物溶液。在任何時刻，電紡電極的一部分通行經過蘸取槽，用于蘸入到聚合物溶液中并藉此用聚合物溶液涂覆電紡電極，且電紡電極的一部分暴露用于精細纖維生產。本專利技術的又另一方面涉及生產精細纖維同時維持恒定間距的方法。根據本專利技術方面的方法包括在多個電紡位置處利用電極上的聚合物溶液涂層由電極來電極電紡精細纖維，所述多個電紡位置設置成線性陣列；利于集料與電紡位置之間的相對移動，其中電紡位置與集料成間隔關系；將精細纖維沉積在集料上；維持電紡位置與集料之間的恒定間距；以及用聚合物溶液涂層定期地再生每個電紡位置。本專利技術的又另其它方面涉及一種生產精細纖維的方法，包括將第一電極和第二電極設置成間隔的關系，其中第二電極包括至少一鏈帶；在第一電極與第二電極之間產生電壓差異；用聚合物溶液潤濕鏈帶；沿著第一路徑以與第二電極間隔的關系通行集料；利用電壓差異將聚合物材料的精細纖維從多個電紡位置連沿著至少一個鏈帶電紡到集料上；以及沿著橫向于第一路徑的第二路徑通行鏈帶。根據一些實施例，上述方法可包括將環形鏈帶夾帶在至少兩個引導器上，引導器可采用引導輪的形式；沿著環形路徑圍繞至少兩個引導器通行環形鏈帶；從暴露且面向集料的環形鏈帶的第一部分生成精細纖維；以及將環形鏈帶的第二部分蘸入到聚合物溶液中并藉此定期地再生電紡位置。甚至，從由經過電極鏈帶的間隙分隔開的多個間隔部分來典型地生成精細纖維。電紡位置橫向于第一路徑地可移動經過料，當環形鏈帶沿著第二橫向路徑通行時，料沿著第一路徑通行。本專利技術的其它方面、目的和優勢通過下述詳細說明結合附圖將顯而易見。附圖說明附圖被包括在說明書中并成為說明書的一部分，附圖描繪了本專利技術的幾個方面，且與具體實施方式一起用于解釋本專利技術的原理。在附圖中 圖I是根據本專利技術實施例的精細纖維生產機械的局部示意性側視圖，該精細纖維生產機械可用于生產濾料；圖2是圖I中所示的機械的局部示意性平面圖；圖3示出了根據本專利技術實施例的多個聚合物溶液槽和電極電紡電極以及用于驅動其的合適驅動機構的等軸測圖，所述機構可被包括并應用在圖I所示的示意圖中；圖4是圖3所示的裝置的一部分的放大圖；圖5是圖3所示的裝置的一部分的放大圖和不同方向看的等軸測圖，更好地描繪了驅動單元的示例；圖6是圖3所示的裝置的獨立單元中的一個的放大側視圖；圖7是圖3所示的電極電紡元件或單元中的一個的截面圖；圖8是用于前述附圖中的環形鏈電極的一部分的放大示意圖，用于解釋在操作期間如何從每個獨立鏈部分上的聚合物溶液涂層典型地形成至少兩個電紡位置；圖9是根據本專利技術備選實施例的迂回帶電極電紡裝置的透視圖；以及圖10是本專利技術的又另一備選實施例，該實施例包括驅動環形帶的兩個引導滑輪，其中在操作期間單個針頭分配位置用于采用聚合物溶液將帶潤濕。雖然本專利技術聯系某些優選的實施例進行描述，但是本專利技術并不旨在局限于這種實施例中。相反地，本專利技術旨在包括落入由所附權利要求書限定的本專利技術的精神和范圍內的所有備選方式、變型以及等同物。具體實施例方式為了進行描述，在圖I和2中將以作為濾料生產系統12 —部分的精細纖維生產機械10的局部示意圖的形式描述根據本專利技術的實施例。生產系統包括精細纖維集料基底的可置換本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在集料上生產精細纖維的設備，包括：集電極，所述集電極具有用于支承集料的平面支承表面；至少一個電紡電極，所述電紡電極具有鄰近于平面支承表面的線性部分；適于驅動電紡電極的驅動單元，在由驅動單元驅動時所述線性部分維持與平面支承表面之間的恒定間距；電壓源，所述電壓源設置成在第一電極與第二電極之間產生電壓差異，用于生產精細纖維的電紡。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：T·B·格林，S·L·金，L·李，
申請(專利權)人：克拉考公司，
類型：發明
國別省市：