[發明專利]改進的電吹網狀物形成工藝

有效

• 申請號: 200580048658.9
• 申請日: 2005-12-27
• 公開（公告）號: CN101137781A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: M·A·布賴納;J·E·阿曼特羅特;J·E·阿姆斯特朗;B·S·約翰遜
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: D04H1/56
• 分類號: D04H1/56;D04H3/03;D04H3/16;D01D5/00;D01F9/22;D01D5/098
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曹若;劉華聯

技術領域

本發明涉及用于形成纖維網的工藝，其中聚合物流通過紡絲噴嘴被紡制進入到具有足夠強度的電場中，該電場在聚合物上賦予電荷，以及在該工藝中向前的氣流輔助把聚合物從紡絲噴嘴運走。

背景技術

PCT公布號WO03/080905A中公開了一種用于生產納米纖維網的裝置和方法。所述方法包括把聚合物溶液提供給紡絲噴嘴，其中高電壓被施加到該紡絲噴嘴，同時壓縮氣體在聚合物溶液從噴嘴出來時在向前的氣流中包裹聚合物溶液，并且把使得的納米纖維網收集到接地的抽氣收集器上。

在PCT公布號WO03/080905A中公開的工藝中存在多個缺點，尤其是當該工藝被大規模實施時。

現有技術的一個缺點是必須使用非常高的電壓。為了給聚合物賦予電荷，需要具有足夠強度的電場。由于紡絲噴嘴和收集器之間存在的距離，高電壓被用于維持所述電場。本發明的一個目的是降低所使用的電壓。

現有技術的另一個缺點是紡絲噴嘴到收集器之間的距離和所用電壓的關聯。在現有技術工藝的操作期間，所希望的是改變紡絲噴嘴到收集器之間的距離。然而，紡絲噴嘴和收集器之間產生的電場也隨該距離的變化而變化。這需要改變電壓以維持同樣的電場。本發明的另一個目的是消除紡絲噴嘴到收集器之間的距離與電場強度的關聯。

發明內容

本發明的第一個實施例涉及一種用于形成纖維網的電吹工藝，其包括使帶電的聚合物流從噴絲頭的紡絲噴嘴中排出，使其流經一充分接地的電極，其中電壓被施加到噴絲頭，使得在噴絲頭和具有足夠強度的電極之間產生一電場，以當所述聚合物流從紡絲噴嘴排出時把所述電荷賦予給所述聚合物流，并且把由帶電的聚合物流形成的納米纖維收集到收集器上，作為纖維網。

定義

本文中的術語“電吹”和“電吹紡絲”可互換地指一種用于形成纖維網的工藝，通過該工藝是向前的氣流通常被引導向一收集器，從紡絲噴嘴噴出的聚合物流被注入到氣流中，進而形成收集在收集器上的纖維網，其中在紡絲噴嘴和電極之間維持一電壓差，并且該電壓差具有足夠的強度，在聚合物從紡絲噴嘴出來時把電荷賦予給聚合物。

術語“納米纖維”指直徑小于1,000納米的纖維。

附圖說明

圖1是現有技術中的電吹裝置的示意圖；以及

圖2是本發明的裝置和工藝的示意圖。

具體實施方式

下面將詳細地給出目前優選的本發明的實施例，其示例在附圖中示出。在整個圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。

用于形成纖維網的電吹工藝在PCT公布WO03/080905A(圖1)中被公開，其對應于2003年11月19日申請的美國申請號No.10/477,882，其作為參考被全文引入。如前文所述，此工藝存在很多缺點。

在本發明的工藝中，參照圖2，根據本發明的一個實施例，包含聚合物和溶劑或熔融聚合物的聚合物流從儲存罐供應，或在熔融聚合物情況下從擠壓機100供應到位于噴絲頭102中的紡絲噴嘴104(也稱作沖模”)，聚合物通過所述噴絲頭排出。當聚合物流從噴絲頭102排出時其穿過在噴絲頭102和電極140和142之間產生的電場。在氣體溫度控制器108中可選擇地被加熱或冷卻的壓縮氣體從設置于紡絲噴嘴104附近或周圍的氣體噴嘴106排出。一般地，沿聚合物流流動的方向并沿向前的氣流方向引導該壓縮氣體，所述向前的氣流使新排出的聚合物流向前并且輔助纖維網的形成。

然而不希望被理論所束縛，一般認為向前的氣流在從聚合物流中抽出纖維的初始階段中提供主要的向前力，在聚合物溶液的情況下，所述氣流同時沿著各個纖維表面剝去大量的邊界層，進而在纖維網形成期間大大提高了聚合物溶液中溶劑在氣態形式下的擴散率。

某種程度上，環繞聚合物流的局部電場具有足夠的強度以使電場力成為主導牽伸力，該力最終從聚合物流中抽出直徑在數百納米或更短的單根纖維。