TW464544B - Filtering material and device and method of its manufacture - Google Patents
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Description
Λ7 46454 4 __H7__ 五、發明說明彳) 發明領域及背景 本發明係關於過濾機構,特別是混合的聚合纖維過濾 器及其製造技術。 能夠捕捉0 . 1 - 1 0微米尺寸的粒子之過濾材料的 產生及其增加的用途係與製造商品的品質及可靠度之FI漸 增加的嚴格要求付關,並與现代技術和生產製程的快速發 展有關,舉例而言但非侷限於此,電子、航空、汽卑工業 、電化學工業、生物科技、製藥業等等。 這些材料的主要工業製造方法包括從聚合物溶液中生 Μ ( V . P D U b y a g a ^ Polymer Membranes, "Chemistry" P u b 丨 i s h i n g Η o m e Μ o s c o w,1 9 8 U 在俄羅斯);V . E. G u 1 及 V. P. D y a k ο η o v a,Physical and Chemical Principles of Polymer Films Manufacture, “Higher School Publishing House,
Moscow, 1978(在俄羅斯);德國專利 DE 3,023,788,"Catiomc absorbent for removing acid dyes etc. From waster water-prepared from a m i η o p 1 a s t p r c c ◦ n d e n s a t e and amine-amide c o m p o u η d ”)…從粉末及粉末聚舍化台物中生產(P. B .
Zhi votinskiy, Porous Pai' 1;ί lίοns and Membranes in Electrochemical Equipment, "Cliemisίry" Publishing House, L e li i n g r a d,1 9 7 8 (在俄羅斯);E n c y c 1 ο p e d i a o f P ο 1 y m e l· S c i e n c e and E n g i n e e r i n g, Wiley, New York, 1987, V o 1. 8 p . 5 3 3 ),從 人單片膜中 £丨:.產(I. C a b a s s o a n d A . F. T u i_ b a k,S y n t h e t i c in c m b r a n e s", V o 1. ] , ACS Symposium, S c r. 1 5 4, Washington DC, 1 98 1,p.267 ),及從纖維和纖維聚合物的散布中產生 — — — — — — — — — — 1^ ' I — I I —11·!-----* f « (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產爲員工消货合作社印製 木紙张K度適丨丨丨屮网闽家炸準(C:NS)A!规格(2!0<丨97公发) -4- 經濟部智慧財產局S工消伢合泎杜印袈 4 6 454 4 五、發明說明G ) (T. M i u ι· a, "Totally dry unwoven system combines a i r -1 a i d and thermobοnding technology", Unwoven World Vol. 73 (March 1 988) p.46 )。後一方法由於便於以最佳的成本一品 资比製造材料,所以最廣爲使ffl。 對於擴大過濾材料的傳統!1i途也有很大的興趣,特別 是氣體及液體介質中的微粒捕捉與分子混合吸附之結合功 能,舉例而Η,移除硫醉時、作爲觸媒反應之基底、加強 過滹材料的殺菌效果等等。由於導入能形成額外的固態之 某種纖維矩陣塡充物或宫能關,亦即,結果可製造混合的 過濾材料,所以,能夠滿迠這*埘加的功能·· 回前,商效率的聚合過濾材料係藉山很多力面類似於 傅統上應用於紙漿及紙」.:業之技術,從合成纖維中製成。 長的纖維絲會被切成給定畏度的一段段,然後,它們會接 受多於5 0種可能之某些基本及補充的操作,這些操作可 能包含用於表面特性修改之化學處理、與結合和穩定成份 混合、牙光、乾燥處理、等等(〇.I. N a c h i 11 k i η,Ρ ο 1 y hi e r Mici.oHUei.s,“Cheimsiry” Publishing House, Moscow, 1 985(在 俄羅斯),PP.丨57 - 1 5 8 )。此種技術處理的複雜性會阻礙可 供後續利用之具有穩定特性的材料之製造;造成高成本的 過濾材料製造:ϋ實際上無法製造具有對濕氣、熱處理敏 感的塡充物之化合物。 低效率的過濾材料(等級A S H R AE )係藉由熔解吹製 或紡時接合處理而製成的。 但是,有超薄混合纖維之製造方法(及用於其生產之 本纸張尺度適丨丨丨中网因家標(CNS)A.丨规格m() X 297公楚) -5 - <_丨1 n n ^^1 n n n I 、 1 n flu 1^1 n 1^1 ^^1 9 言 患! (請先閱璜背面之注意事項再填寫本頁)
經濟邸智慧財產局I工消t合作杜.S—K 4 6 4 5 4 4 λ? _B7 五、發明說明6 ) 裝置),其便於結合纖維製造與微毛孔過濾材料,並因而 減少技術操作的數0,無須含水反應介質,並增加所製造 的產品特性之穏定度(舉例而雷1參見美_專利號 2 ,3 4 9 ,9 5 0 )。根據稱爲「電毛細紡織」之此方 法,在?技力下從毛細孔流瞻之聚合物溶液的處理期問,形 成給定長度的纖維,且所形成的纖維會落至接收器上以形 成非織型聚合材料,其蕋本特性可被有效地改變。 根據此方法|纖維形成係於負ΪΕ壓下發生於每一毛孔 之間的間隙中,,.丨;丨.形成時的接地抗電極係薄線形式,亦即 ,在不均勻場中,並伴隨有電m放電。但是,溶劑揮發處 理發生得非常快,結果,纖維會遭受變化的電力及空氣動 力,道將導致延著纖維寬度之各向異性並形成短繊維。 由於纖維的電荷低,以致於形成過濾材料之處理無法 丨汩電力控制,結果,過濾材料不均勻,所以不能以這些纖 維製成高品質過瀘材料。 因爲一·些技術困雖點,所以,執行上述方法之裝置的 使用罡很複雜的。 i .在任何偏移技術製程條件下所形成的聚合物膜會 阻塞毛細孔,這:些製程條件係溶液的濃度和溫度、大氣濕 度、電場強度、等等。 2.此種形成的大量存在會因上述膜的破裂而導致技 術製程完成中止或水滴狀。 3 .存在於沈澱電極的區域中的高強度電場會限製方 法的生產力。 本紙張尺度適⑴屮闷四家樣;丨说UiO=^97公發) -----------{ --------訂--------* 線 f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟邹智結財產局员工消t合作社卬製 4 6 4 5 4 4 a? __!£_ 五、發明說明4 ) 因此,以此方法,你能從非常冇限的聚合物中製成混 合繊維,這些聚合物,舉例而Β,可爲醋酸纖維素及低分 r最聚碳酸鹽,它們不易柯上述缺陷》 需耍考慮下述事m:與毛孔的單分散性柯關之此重要 過濾材料參數(及所造成的產品之分離效率),在此情形 與纖維特徴的相關性低且大部份由纖維堆疊的純機率處 印!所決定。 現代的過濾材料龠接受嚴格的、經常相抵觸的需求。 除了高效率地分離不均勻液體及氣體系統之外,它們尙需 耍提供低的過濾器液(或氣)動阻尼、良好的機械強度和 技術特性(舉例而言,褶硿率)、化學穩定度、戾好的灰 塵吸收容量、及應用的通用性、以及低成木》 此種產品的製造要在使用高品質的長及薄纖維之條件 F,這些纖維具有等大剖丨ή丨,含有單分散毛孔並呈現高孔 隙率。隨著導因於增加的相位形成,亦即,上述混合的過 濾材料之製造,而擴展的可能應出,此產品的實際價値會 大幅增Ml u Ώ前,高度霈求高效率粒子空氣(Η Ε Ρ Λ )過濾器 ,它們係被界定爲能夠過瀘5 c m / s e c的氣流中 9 9 . 9 7 %的Ο . 3 μ m微粒。舉例而言,藉由玻璃纖 維爲基礎的纖維,可符合此補需求,但是,會耗費3 0 -4 0 m m水柱範園之高颳下降。 美國專利號4 ,87 4 ,659及 4 ,1. 7 8 1 5 7均揭示商效率的粒了-空氣濾器,能夠 本紙張尺度適川屮丨家標节(cns)a.i规格(以〇 -公坌) -----------1^--------訂·--------線 1 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟郞智慧財浼局5只工消費合作社印製 46454 4 Λ7 _ϋ7__ 五、發明說明6 ) 過濾 5 c m / s e c 氣流中 9 9 · 9 7 % 的 0 . 3 // m ,特徵在於5 — 1 0 m m水柱範圖之較低壓下降。這些過 濾器係丨:丨:丨非織布(4 ’ 8 7 4 ,6 5 9 )或由聚烯烴製成 丨丨3切片膜(4,1 7 8,1 5 7 )所製成,聚烯烴舉例而 言可爲聚乙烯或聚丙烯,它們在加熱至約1 0 〇 t;時會部 份熔化,IL接著接受會使聚合物充電之無邊電場。結果係 過濾器介質之特徴爲哼直徑纖維(1 0 - 2 0 0 // m)、 低孔隙率及被充電。後-特性提供這些纖維高效率的微粒 空氣(Η E P A )品質。但是,這些過濾器會遭受一些限 制。苘先,根據用於存效的微粒捕捉之電荷1這些過濾器 的性能會大幅地受空氣·度影響,造成電荷消散。其次, 丨1:丨於它們的作用模式及相當地薄,所以,這些過濾器的特 徵在於約0 . 8的灰塵負載對每單位而積的過濾器重量之 低比例(壓力下降時造成二倍增加的每單位面積過濾器之 灰塵重量:),其中,典型的此種過濾器之灰塵負載約5 ◦ - 8 0 g / m 2 .H.它們每單位面積之重量約爲80 — 130 g / m 2 ° 因此,所提出的技術解決之主要□的係克服上述已知 方式之缺陷以丨Η於過瀘應)1:彳(主要關於從聚合物纖維製造 微塡充物)及其它Η的,包含微過濾應用,亦即,創造機 構及符合上述製造具有新的消費特性之微過濾材料之技術 方式所需之要求。
發明槪SL -----------f 農· —-------訂·--------f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 - 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印5iri 46454 4 Λ7 ___Β7____ 五、發明說明自) 根據木發明的·觀點,提供裝置以將液化聚合物轉換 成纖維構造,包含(a )實際平坦的沈澱電極;(b )第 •機構,刖於將液化聚合物充電至相對於沈澱電極之第一 m位;(c)第二機構,用於在液化聚合物上形成具有足 夠高的曲率之表I纽以造成至少一噴射的液化聚合物被第一 電位吸至沈澱爾極:其屮’第-及第二機構係設計成當眾 多纖維沈澱於沈澱電極上時,可取得高效率的微粒非織纖 維結構,其能夠過濾5 c m / s e c的氣流中9 9 · 9 7 %的0 . 3 # m微粒。 根據下述發明之較佳實施例中的進一步特點,用於將 液化聚合物充電至相對於沈澱電極之第一電位之第一機構 ’包含下述組合(i )高壓源;及(Π )與液化聚合物混合 之遛荷控制劑。 根據較佳實施例屮所述之又進一步的特點,用於將液 化聚合物充電至相對於沈澱電極之第一電位之第一機構, 又包含(i 1丨)與液化聚合物接觸之離子化空氣源。 根據較佳實施例屮所述之又進一步特點,第二機構會 以至少一旋轉輪實施,旋轉輪係具有形成有多個凸部之輪 緣。 根據根據較佳實施例中所述之又進…步特點,每一凸 部係形成栢液化聚合物收集穴。 根據較佳實施例中所述之父進一步特點,每一至少一 輪相對於沈澱窀極傾斜。 根據較徒實施例中所述之又進一步特點,每一至少一 本紙張尺度適>11,丨,囤ϋ家焓:TMCNSM.l规格⑵《 X 297公坌) -9- -------------------JaT--------1 _ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局ΚΚ工消費合作社印製 464544 Λ7 ______Η7____ 五、發明說明C ) 輪也含介電蕊。 根據較佳實施例中所述之又進一步特點,第二機構以 係汽泡遮生機構實施。 根據較佧實施例屮所述之又進一步特點,第二機構係 以形成有多個!Π|部之旋轉帶實施。 本發明之基本裝置包含作爲沈澱電極之接地移動帶, 及電極|集電極係用於使聚合物溶液相對於移動帶負充電 及用於在聚合物溶液中逝免具有高表而曲率之區域。 在裝置的一實施例中,高表面曲率的區域係藉由強迫 聚合物溶液通過噴嘴排而形成的。集電極的噴嘴會縱長地 插入圓柱孔中,圓柱孔係間隔地設於粜電極的負充電遮板 中。溶劑蒸汽源會連接至這驻孔。在另一配置中,噴嘴係 由具.有通至溶劑容器之通道的系統所連接。 在實施例之一中,裝置Μ有額外的接地電極(或者低 電位遞極,與高電壓電極具相同極性,但是具有較低電壓 )’其放置成與集電極的噴嘴之表而平行且能夠於垂直於 集電極喷嘴的平面之方向上移動。 爲了改進製程,增加的電極可採取在電極間的空間上 拉伸之單線形式。 增加的m極也可採取具有突緣的打孔板形式,其中, 增加的電極之表面、凸綠、及集饱極會形成封閉穴,且打 孔板的孔徑與集電極的孔徑共軸。 較佳地’本發明的裝置也包含氣溶膠產生器,其爲中 空裝置形式(浮動層),由多孔導電隔板分成二部份,多 本紙張尺度適丨。丨,《 1S家標哏(CNS)A丨)!ϋ «四7公笼) ^ -----------{ 裝--------訂---------線1' (請先閱讀背面之江意事項再填寫本頁) 4 6 4 5 4 4 1ί7 經 濟 部 智 財 產 消 f 合 作 社 印 111 五、發明說明6 ) 孔導電隔板迪接至主要的正高電壓源·'穴的下部份形成壓 力腔·,其係連接至壓縮機,且穴的上部塡充有散佈的塡充 物,舉例而言,聚合物粉末。 或者,氣溶膠產虫器可爲狹縫噴霧器形式,連接至正 的高電壓源及乾流體饋送器,設有噴射器以供應粉末給噴 霧器。 其次,本發明屮所提出的0的可藉山揭示之混合過濾 材料的製造力法収得,具苞下述操作(階段)(a)以聚合物 、有機溶劑及可溶性添加物舻備聚合物溶液,舉例而言, 在升卨的溫度下混合;(b)將聚合物溶液倒入集電極及 將分散的塡充物導入帶電的氣溶膠鹿生器的穴中,舉例而 言’塡充物係由具W同於溶液屮的化學成份之聚合物所形 成’(C )將I.丨尚托5·顯供應給集電極,及逝牛液體靜壓 力以便於經由集電極喷嘴喷射聚合物溶液以產生具有負電 荷之聚合物Μ ; ( d ) tn魏麗性力作懸沈滅電極 及其表而上雜《錢_之下,將_㈣成非織式聚 合物材料;(e )在Μ電極的㈣之.F,祕卜述聚合 ㈣料’㈣’ _合_料與帶„氣溶膠雲作用,氣 溶膠雲會穿人㈣電的雜聚合物材料中以形成均句的化 合物過濾材料’氣溶膠®係办F _古 a」L W Μ 4職及氣壓下的氣溶 膠;i生器中由分散的塡充物所形成。 因此,根據本發叨的心〜觀點,提供方法,以將聚合 物形成高效率微粒空氣非織織維結構,其能夠過滤5 S e C的氣流'丨.'9 9 · 9 7 %的〇 . 3 " m微粒, -----------^--------訂.--------線一 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - 4 6 4 5 4 4 Λ7 __ B7 五、發明說明0 ) 也括卜述步驟(a )液化聚合物,藉以產生液化聚合物; (b ·)以電荷控制劑補充液化聚合物;(c )提供沈澱電 極;(d )將液化聚合物充電至相對於沈澱ΐ|極之第一電 位;及(e )在液化聚合物上形成Μ有足夠高的曲率之表 面以使至少一喷射的液化聚合物被第一電位差吸至沈澱電 極,藉以肜成非織纖維結構,此非織繊維結構能夠於沈減 電極上過濾5 c m / s e c的氣流中9 9 . 9 7 %的 0 . 3 y m微粒。 根據下述發明的蛟佳實例中進一步之特點,係藉由將 聚合物溶解於溶劑中,藉以產生聚合物溶液,而實施液化 〇 根據所述的較佳實施例中又進一步之特點,方法進一 步包括提供溶劑蒸汽至具有高曲率的表面近處之步驟。 根據所述的較佳實施例中又進一步之特點,電荷控制 劑係選自雙陽離子醯胺、酚及脲撐硫化物衍生物、金屬複 合物、三苯甲烷、二甲基咪唑、乙氣基三甲基矽烷 (e i h ο X y t mil e t h y h i a n s)所組成的族群。 根據所述的較佳實施例中乂進一步之特點,具有高曲 率的表而之形成係藉由使液化聚合物|:j噴嘴露出而實施的 ,高曲率表面係液化聚合物的彎Η面。 根據所述的較佳實施例中又進-步之特點,具有高tLlJ 率的表面之形成係以液化聚合物濕化具有尖端的凸出部而 實施的,具有高曲率的表面係相鄰於尖端的液化聚合物之 表面。 本紙張尺度適ff]屮闷®家標ΐ (CNSM.1規格(2.1» 公堃) (請先閱璜背面之注意事項再填寫本頁) {t--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 -12- 經濟即智慧財產局員工消货合作社印製 6454 4 Λ7 __ΙΏ_____— 五、發明說明纟〇 ) 根據所述的較佳實施例中又進一步之特點’方法又u 括步驟(f) ’移除沈澱電極以致於非織纖維結構整)t形$ 於沈澱電極上。 根據所述的較佳實施例中又進一步之特點,方法又€ 括步驟(f ),振動高山.1率表面。 根據所述的較佳實施例中又進一步之特點,振動係以 約50〇〇3'12與約3〇’〇〇〇^12之間的頻率實施° 根據所述的較仕實施例屮又進一步之特點,液化聚合 物充電至相對於沈澱饱極之第一 ®位後,接著將液化聚合 物充電至相對於沈澱電極之第二電位,第二電位的大小類 似於第一爾位,似正負相反。較佳地,m荷會以約〇 . 1 一 1 0 Η Z ,較让地爲約1 Η z 1布第一與第二電位之問 振盪。 根據所述的較佳實施例屮又進一步之特點,方法進〜 步包括步驟(f)將塡充物粉末充m至相對於收集表面之第 二電位,第二電位係極性與第一電位相反,藉以產生帶電 的塡充物粉末;及(g)將沈澱電極上的非織纖維結構曝 露至帶電的粉末,藉以將帶電的塡充物粉末吸附至非織織 維結構。 根據所述的較佳實施例屮之又進一步的特點1方法又 包括步驟(f )以選I:丨降低黏度添加物、導電率調節添加物 及纖維表而張力調節添加物所組成的族群之添加物,補充 液化聚合物。 根據所述的較佳實施例中又進___·步之特點’黏度降低 本紙張反屮巾闷阀家桴攀(CNS)Al现格(21(h 297公釐) ^ --------訂--------•線、 (諸先閒讀背面之沒意事項再填寫本頁> 4 6 454 4 A7 B7 五、發明說明(11 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 添加物係聚氣化k撐(p〇!y〇xya1kylein ),導電率調節添 加物係Ik 1杂’而纖維表面張力調節添加物係表面活化劑。 根據所述的較佳贲施例屮又進一步之特點,液化聚合 物係相對於沈澱爾極爲負充電吐其中充電的粉末會相對於 沈澱電極爲正充電。 根據木發明的父另.....觀點,提供高效率的微粒空氣過 維器’包括聚合物的非織嫌維,過濾器能夠過濾5 cm / s e c的氣流屮99 . 97%的0 . 3vm的微粒並具 有約0 7 5 m m水柱至約1 3 m ηι水柱之壓力下降。 根據所述的較佳實施例中的又進一步特點,過濾器係 實際電屮性。 根據所述的較佳實施例屮的又進一步特點,纖維具有 約約l〇//m的直徑。 根據本發明的父另一觀點,提供高效率微粒空氣過濾 器’包括非織纖維聚合物,過濾器能夠過濾5 crn/ s e c的氣流中至少9 9 . 9 7 %的0 . 3 // m微粒並具 經濟部智慧財產局員工消費合作社印利衣 有約0 . 7 5 m m至約1 3 m m水柱之壓力下降,其中至 少約9 0 %的纖維具苻X至2 X範圍之直徑,其中X係在 約0 · 1 # m至約1 〇从m範圍內。 根據本發明的又另_.觀點,提供高效率微粒空氣過濾 器’包括非織纖維聚合物,過濾器能夠過濾5 cm/ s e c.的氣流中至少9 9 . 9 7 %的0 . 3 // m微粒並具 有約0 · 7 5 m m至約1 3 m ηι水柱之歷力下降,過濾器 特徵在於形成於纖維之間的毛孔,其中至少約9 0 %的毛 -14- 本紙張尺度適丨Π屮®闯家標來(CNSM !规格⑵Ι)χ297公ίέ ) 46454 4
Λ7 W 五、發明說明彳2 ) 孔具有γ至2 Y範阚之直徑,其中γ係在約〇 . 2 A m至 約1 Ό // m範圆內。 1L或簡述 將於此參考附圖,以舉例方式,說明發叨,其屮: 圖1係本發明的裝瞪之設計關,包含二種可能的帶電 氣溶膠產生器; 圖2 a係丨画1的裝瞪之集電極的上視圖; 圖2 b係圖2 a的集電極之横向剖面; 圖3及4係另一補噴嘴式集電極的横向剖面圖; 圖5係根據旋轉輪的集電極之横向剖面; 圖6係根據往復織針之集電極的橫向剖而; 圖7係根據本發明之過濾器的電子微相; 圖8係根據木發明之裝置的較佳實施例的剖面圖,用 於製造具有支撐層及_繞屮問層的預過濾器層之疊層過濾 器’其具有高效率微粒空氣過濾器; 圖9 a係根據本發明之裝置的較佳實施例之剖面,包 含空氣離子化器以增加液化聚合物的充電及藉以在沈澱® 極上形成其更多均勻的沈滅; 圖9 b係圖9 a的圖圈I之放大視圖,更詳細顯示空氣 離子化器; 圖1 〇係機構的剖面圖,此機構係ra以在液化聚合物 上形成具朽足夠高的|fi|率之表而以經丨丨丨在液化聚合物中產 生汽泡而使至少一噴出的液化聚合物被吸至沈澱電極; <請先閿讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂--------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適川屮1¾國家標嗥(CNS)A.丨規格(21() X四7公兌) .15 - 46454 4
經濟部智慧財產局員工消赀合作社印制4 五、發明說明彳3 ) 圖1 1係根據木發叨的裝置之剖面,包含多個傾斜的 ®丨輪.; ._ 1 2 a - b係根據發明的較佳實施例之輪的側視圖 及剖而,包含介電蕊: 圖1 3係根據本發明之裝置的剖面,包含不同配置之 多個傾斜E|輪; 1 4係根據發明的較佳實施例之輪的側視圖,包含 液化聚合物收集穴;及 圖1 5係又另-機構的透視圖,用以在液化聚合物上 形成具有足夠高的曲率之表面,包含異有導電材料的旋轉 帶’旋轉帶形成存多個平行於沈澱電極旋轉之凸部。 主要元件對照衷 1 高電壓集電極 -----------一' ^--------訂---------線一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 基部 2 ’ 蓋子 3 饋送器 4 高電壓源 5 絲趨 6 噴嘴 7 圓柱腿縮fl 8 通道系統 0 沈澱電極 1. 軸 本紙很尺度適用中®网家β規格(2丨ϋ X 297公坌) -16 - 6 454 4 Λ7 157 五、發明說明Ο 2 7 8 9 0 2 4 2 7 2 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 0 3 4 3 6 軸 軸 多孔導電隔板 闻電壓源 壓力室 槽式噴霧器 饋送器 集m極框 ^丨1央通道 孔徑 匯流排 甚厂- JTX7- J 孔徑 穴 穿孔接地板 介電1°|緣 孔徑 圓輪 饋送管 泵 槽 泵 出口管 配送室 f -裝--------訂---------線{ (請先閱讀背面之注急事項再填寫本頁) 本紙張足度適ft]中®國家俘f- (CNS)Al规格(2丨0x297公發) -17- 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 4 b 4 5 4 4五、發明說明(ί5 3 8 4 Ο 4 2 4 4 5 0 10 0a 10 0b 10 0c 10 2a 10 2b 1 0 2 c A7 137 0 14 16 1 7 18 19 2 0 2 2 3 0 邊綠 凸部 尖端 尖端 揚音器 集電極 集電極 集電極 沈澱電極 沈澱電極 沈澱電極 過濾器 旋轉軸 旋轉軸 空氣離子化器 空氣入口 接地網結構 離子化電極 空氣口 Μ 液化聚合物 旋^陣輪 三角形卩1丨部 槽 ^ -裝--------訂---------線一 1 (請先閱讀背面之;i急事項再填寫本頁) 本紙張尺度適叫屮四闷家標屮(CNS)A.l规格(LMO X烈7公釐) -18 - ,ο 4 5 4 4 Λ7 U1 五、發明說明扣 13 2 13 4 13 6 13 7 丄3 8 14 0 14 6 2 7 0 7 1 7 2 7 6 7 8 液化聚合物 壓縮空氣釋放機構 管 汽泡 開口 0輪 配送室 三角形凸部 收集穴 尖W而 沈澱電極 蕊心 旋轉條 凸部 丨丨i|丨丨 沈澱電極 容器 刷子 I- - 訂---------1 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較隹實施例說明 本發明係關於高效率微粒過濾器1此後亦稱爲非織聚 合 物結構,又關於其纖維靜電沈澱之裝置及方法。特別是 本發明可用於製造混合的非織過濾器。 參考圖式及附加說叨,u_i更佳瞭解本發明的原理及操 木紙張尺度適丨丨]中阀闷家揉Ψ (C’NTS)A..l规格(210 X 297公ii ) -19 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7____ 五 '發明說明纟7 ) 作。 在詳細解釋發明的至少--實施例之前,應瞭解發明不 限於下述說明或圖式中所述之其應用之結構細節及元件配 置。發明能夠具有以不同方式實現或執行之其它實施例。 而且,應瞭解此處所用之措辭及術語僅作爲說明之用而不 應被視爲限制。 根據本發明,提供高效率微粒空氣過濾器,包括非織 纖維聚合物。根據本發明之過濾器能夠過濾5 cm/ s e c的氣流中至少9 9 .9 7%的〇 . 3;am微粒並具 有1 3 m m水柱之壓力下降,較佳的是約1 〇 m m水柱壓 力下降,更佳的是約5 m m水柱壓力下降,最佳的是約2 m m水柱之壓力下降,選擇性地爲約〇 . 7 5 m m水柱或 更少之壓力下降。因此在約0 . 7 5 m m水柱至約1 3 m m水柱範圍中的任何壓力下降値均在本發明的範圍內。 根據本發明之過濾器較佳地具有約1至1 . 8之灰塵 負載對每單位面積的過濾器重量之比例。任何在此範圍之 內的値是在本發明的範圍之內。舉例而言,根據本發明的 過濾器,重量爲1 0 0 grams / m 2並具有1 · 5之灰塵 負載對每單位面積的過濾器重量之比例,當負載1 5 0 grams / m 2的灰塵時,其壓力下降會增加二倍。 應瞭解背景說明一節中所述之美國專利號 4,8 7 4,6 5 9及4,1 7 8,1 5 7中所揭示的濾 波器特徵在於灰塵負載對每單位面積的過濾器重量之比例 小於0 . 8。 本紙張尺度用中國阀家標.MCNSM規格(2丨(]X 297公釐) -20- -------I---{ I ----— II—訂 *-----Ϊ — ·線{ (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) A7 4 4$ ^54 4 B7 五、發明說明(18 ) 根據木發明的較佳ΙΪ施例,纖維係實際電中性的,因 此其作爲過濾器的特徵,相較於上述背景說明一節中所述 之美國專利號4 ,874 > 659及4,178 ,157 所揭示之性能歸因於與其相關的電荷之過濾器,較不易 受空氣濕度影響。本發叨的過濾器在其沈澱於沈澱電極上 之後,典型上在5 - 1 0分鎚內變成電中性,將於下詳述 *j 根據本發明的另一較徒實施例,纖維具有約0 . 1 卩in至約2 0 // m的|S徑。具有約0 . 1 — 0 . 5 // m直 徑、約0 . 5 — 2 // η!直徑、約2 - 5// hi直徑及約5 — 2 0 M m直徑之纖維均在本發明的範圍之內,並如同下述 詳細說明般可藉卩h選取適當的處理參數而取得。應瞭解, 上述背景說明一節中所述之美國專利號 4 ,8 7 4 ,6 5 9及4 ,]. 7 8 ,1 5 7中所述的過濾 器特徴在於直徑在大於1 0至約2 0 0 v m之範圍中。 根據本發明的又另一較佳實施例,至少約9 0 %的纖 維具有X至2X範圖之直徑,其中X係在約0 . l//m至 約1 Ο V m範圍內的任何値。根據本發明的又另一較佳實 施例,過濾器特徴在於形成於纖維之間的毛孔,其中至少 約9 0%的毛孔具有Y至2 Y範圍之直徑,其屮Y係在約 0 . 2 // m至約1 0 // m範園內。根據本發明的過濾器之 這些後述特徵|係藉由將於下詳述之較佳製造方法實施的 。在上述背景說明一節中所述之過濾器無法提供纖維及毛 孔直徑的均勻性。 -----------{ 裝--------訂·--------線一 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消货合作社印製 木紙張尺度適出屮囚四家標不(CNS)/\4规怙(2川X视公t ) -21 - 經濟部智慧W產局員工消赀合作杜印製 Λ7 Η7 五、發明說明彳9 ) _ 7係顯示此處所述的過濾器之4 〇 〇 〇倍放大。請 注意·’所示之很多纖維具有I m厚(在電子顯微相片屮 等於4 m m ) .ji偏差低。逼些放大的照片可用以取出說明 根據木發明的過濾器之物11特性之上述特點及範圍,並區 別根據本發明之過濾器與習知的過濾器。 根據本發明的較佳W施例,如同上述及於下之詳述般 ,以塡充物進--步補充過濾器’對於移除硫醇化合物是有 用的,硫醇化合物係在加強過濾材料的殺菌等效果中作爲 觸媒反應的基底。 根據本發明之混合過濾材料的技術製法及製備包含同 時發生的二基木階段。第一階段係以電場作用下自毛細孔 流出之聚合物溶液,在超薄纖維(典型上在0 . 1 - 1 ◦ μ m範圍內)的固定移動表而(基部)上形成及沈積。 第二操作係將特別成份之過濾器的微散佈粒子導入先 前在生產的第一階段中形成的纖維結構(矩陣)。 本發明的裝置(圖].)之基本變異包含高壓集電極1 ,製成如浴揹般’塡充冇聚合物溶液(或溶化的聚合物) 並設有底部2和蓋子2’。集電極藉由安裝成可允許垂直移 動之可撓管連接至饋送器3 (顯示於圖2b中)及連接至 負極性的高電壓源4。 具有噴嘴<3之絲襄5會螺旋鎖入形成於集電極的蒸子 2屮的有螺紋開丨」中,如同在棋盤上般(圖2 ),噴嘴\ 具有毛絀孔。由於絲襄的高度稍微小於蓋子2 ’的寬度R # 喷嘴6的長度超過蓋子2 ’的寬度,所以’噴嘴區於圆1柱 本紙狀及適时_家1^ ⑵㈤沿公¥1 ^ " -----------{ --------訂---------線一 (請先閱讀背面之泫急事項再填寫本頁) 4 6 454 4 Λ7 \)1 五、發明說明如) 縮件7的軸上E於蓋予2 ’之上,以通道系統8彼此相連 (圖2 a )。溶劑會從容器9饋送至此通道系統中。 沈f & fi 1 0位於裔-j · 2 ’上_段距離處(舉例而言, 1 5 - 5 0 c m )。沈澱電極:L0係製成固定移劻表面形 式(當在操作模式中時),舉例而言,由導電材料製成的 輸送帶。沈澱電極1〇係接地的。連接至m動馬達(未顯 示於圖式中)之軸1 1.及1 2係負責驅勋沈澱電極1 〇, 使沈澱電極1 0保持在張力之下,及保持沈澱電極1 ◦上 |妁材料之预先壓縮。 沈澱電極,1 0的部份纏繞具有大直徑的籼1 3 ,並因 而浸在帶電的氣溶膠壺生器的艮方形穴中。帶電的氣溶膠 鹿生器之穴會山多孔導m隔板1 5分成二個區。後者係連 接至正極性的高電壓源1 6。帶電的氣溶膠產生器之下部 1 4係形成Μ力宰1 7,會連接至壓縮機(未顯示於圖式 屮)。將微分散過濾物倒至產生器的上部中的多孔隔板 1 5之表面上。丨il屮所示之整個裝置較佳地包含於密封 容器中’密封容器設有汲収眾元及沈澱室用以捕捉及再循 環溶劑蒸汽(未顯示於圖式上)。 帶電的氣溶膠產生器也能以槽式噴霧器1 8的形式實 施,槽式喷霧器係以管子連接至輸粉末噴射饋送器1 9及 正的高電壓源1 6。在金屬粉末(包含石墨粉未)及不容 易流體化的粉未的情形屮,使用具有在電景放電場中氣溶 膠充電之槽式喷霧器是較佳的。 從實驗發現,藉由添加諸如聚丙烯粉末、環氣樹脂粉 本紙張尺度適中1围家標準(CNS)AJ规格(210x297公.¾ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本R ) ; ^--------訂·--------線一 經濟部智慧財產局SM工消货合作社印製 -23- 464544 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明說明〇 ) 末及/或苯酚甲醛粉末等微量粉末(舉例而言2 - 3 % ) 於具有聚合物的蕋本層中,並進一步添加約5 %之諸如滑 石粉末、鋅粉末及/或氧化鈦粉末等第二粉末,接著将帶 有粉末的過濾器加熱至菡本層中所採用的聚合物之熔化溫 度的約7 0 - 8 0 %,可取得Μ有高褶疊度性能之過濾器 。任何上述粉末的加熱速率係視粉未散佈及特定的熱特徵 I衍姖。所以,對於具有高分散(均方根直徑1 一 5# m) 的聚合物粉末而言,加熱速率是低的。較粑的金屬及氧化 物粉末要求相對較高的溫度。 饋送於垂直表面上的纖維方向可以相反,且集電極的 尺寸及毛細管的數S可以由圖3中所示的裝置之助而最 小化。裝置包含集電極框2 0,集電極框2 0係由介電材 料製成並具有中央通道2 1 ,舉例而言,爲圓柱形。此通 道會由管子連接至饋送器(未顯示於圖示上)並設有孔徑 2 2以便於與大氣交換氣體。具有絲囊5及噴嘴之匯流排 2 3會安裝於框2 0的下部中,噴嘴具有毛細管孔徑。噴 嘴會連接至高電壓源(未顯示於圖示上)。具冇孔徑2 5 之蓋子2 4會it於匯流排之前。噴嘴6係置於興有共軸餘 隙之迢些孔徑中。蓋子的內表面及匯流排會形成穴2 6 ’ 穴2 6會以管子連接至飽合器(未顯示於圖式上)。 在一些情形中,可藉由實施區14中所示的裝置,以改 進製造混合過濾材料的製程。此處,介電凸緣2 8係作爲 穿孔的接地板2 7 (或者是具有相同極性的高電壓電極, 但具有較低電壓之下電位板)之基部,其係以某餘隙C ’ ----------丄 裝-------訂----I----線{ (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用巾阀固家標羋(CNsMTliuT^, 297 -24- 4 6 4 5 4 4 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Λ7 _______B7_ 五、發明說明¢2 ) 舉例而言,0 · 5 - 3 c m,安裝成平行於集電極2 0與 流排2 3之表而。板2 7設於凸緣上以致於可提供用於 餘隙C的尺寸調節之垂直移動。穿孔板的孔徑2 9係與集 電極的噴嘴之孔徑共軸。穿孔表而2 7的內表面與匯流排 2 3形成穴2 6 ,穴2 6藉由管孔連接至飽合器。 所揭示之裝瞪以其驻本形式作用如下:聚合物溶液會 從饋送器3 (圖2 b )流入集電極槽1 ,_丨:丨.在液體靜態壓 力的作川下,聚合物溶液開始經巾噴嘴6的毛細孔擠出。 一 .a在聚合物溶液「μ形成彎月而,就開始溶劑蒸發處理。 此處理會伴隨產生具半硬式包诞之膠襄,這些膠囊的尺寸 一方面係由液體靜態壓力、原始溶液濃度及表而張力的値 所決定,另一方而係|:丨|毛細管的區域中的溶劑蒸汽的濃度 所決定。後一參數可藉由選擇從蓋子21自ώ蒸發的區域及 溶劑溫度而最佳化。或者,龉由遮蓋裝置及以溶劑蒸氣補 充其氛圓(舉例而言,經由溶劑蒸氣產生器),而將其最 佳化。 藉ώ開啓高電壓源4,而於蓋子2 ’與沈澱電極1 0之 間產生電場,並伴隨有噴嘴6的區域中放電之單極性電暈 。由於聚合物溶液具有一.定的導電性,所以,上述膠蘧會 變成帶電的。在膠囊內的府〖倫互斥力會造成液體靜態壓力 突然增加。半硬式包蘧會被拉伸,且於每一包蕺的表面上 形成一些點微破裂(從2至1 〇 )。聚合物溶液的超薄噴 射會_始噴灑至這呰孔徑。在電極間的間隔中以高速移動 ,道些噴些開始損失溶劑並形成纖維,這些纖維係混亂地 本纸張尺度過屮十0阀家標舉(CNS)iVl現格(210 X 297公t ) -25- -----------ΐ 裝---------訂----------{ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 46454 4 ___Π7 五、發明說明幻) 沈澱於移励的沈澱罐極1 0的表而上,形成片狀嫌維矩陣 *由於聚合物纖維a有高的表而電阻1L與沈澱電極表面實 體接觸的材料體揹小,所以纖維矩可相當長時間地,約5 一 1 〇分鐘’保持負電荷。應瞭解,可藉由特別的添加物 以調節電町。 當壓縮空氣饋入帶電的氣溶膠產生器1 4的壓力室 1 7中及高電應源開啓時,微分散的塡充物變充流體化且 取得正的電荷。在電力及氣動力的作用下,塡充物粒子會 移至固持有纖維矩陣之沈澱電極1 〇的表面。由於庫倫力 的作用’結果’塡充物粒子會與纖維互相反應,穿透其結 構,及形成混合材料。 當沈澱電極:1 0的帶子於軸1 1之問通過時,會發生 先前材料壓縮’ _U.伴隨著發生塡充物粒子於矩陣體積內重 新分佈。僅藉由電力附著於纖維材料的球形粒子會延著電 M it少的通道移動至具有最小的矩陣材料體積密度之微區 中’並因时改進混合物的均勻性及毛孔的微分散程度。 可使用下述材料之微分散粉末作爲塡充物:與矩陣具 有相同化學成份之聚合物、聚合物膠乳、玻璃、或鐡弗龍 、以及會產生具有新的消费特性之混合微過濾材料之活化 塡充物。這些新的材料可以發現新的應用,舉例而言,吸 附劑、指示劑、觸媒、離子交換樹脂、有色殺菌劑等等。 使用如上所述之具有流體屑的帶電氣溶膠產生器,有 利於高生產力的處耶及產品均勻性。但足,数種粉未難以 形成流體層:金屬粉末、特別是觸媒金屬,其僅會在具有 --f'^--------訂---------線{ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適丨fl屮闼阀家標準(C:NS)A.丨规格⑵Ο X 297公釐) -26- 4 6 454 4 Λ7 157 五、發明說明h ) m m it放電之電場屮遭受電沈澱。因此,在這些情形中 ’ w m要量測正確的塡充物量之情形中,値得使用槽 d _ ϋ器1 8作爲帶電的氣溶膠產生器(圖1 ) » 胃來向縮機的腿縮空氣饋入乾粉末饋送器及高電壓 源陂開啓時’粉末填充物會被注入槽式噴霧器1 8中。自 喷ϋ器出來的氣溶膠雲會在單極性電带放電場中變成帶電 的’ Ji在電力及氣體_力的作用下被傅送至沈澱電極,於 該處’其會如上所述般與纖維矩陣反應。 圖3屮所述的裝置之操作迕主要觀點上與基本裝匿的 操作相符。主要的不同如下:在稍微過a的壓力下來自能^ 合器的溶劑蒸氣#饋人穴2 6中並經由孔徑2 5離去,流 茧喷嘴6的孔徑之邊緣上。或者或是增加地,裝置會被遮 蓋且其氛[i丨會由溶劑蒸氣補充(舉例而言,經由溶劑蒸氣 產生器)。 經;"邨智慧財產局員工消费合作杜印製 此配置的優點在於其能夠提供輕易的空冏再定向及任 何方向的纖維餾送以及能以小量的毛細孔製成小巧形式β 此型的裝_隨由於難以經I:丨Ί大量的孔徑取得蒸氣一空氣混合 之均勻分佈以及蒸氣可能在管子屮凝結及接著滴落,所以 ,在高工作Μ之安裝上是不夠有效率的。 一方而假設®場的強度增加至接近於出現的纖維與沈 澱電極1 0之間開始形成放®之位準’另一方面假設爾極 問的問隔中的溶劑蒸汽的濃度增加以維持固化纖維形成的 能力,則可加強纖維矩陣製程的強化及減少纖維寬以便產 生具有殷小毛孔尺寸之過濾材料。舉例而言’藉由遮蓋裝 -27- (請先閱讀背面之达意事項再填寫本頁) 本紙张疋度適丨9屮四四家桴肀(CNSM·.1 見格丨ϋ χ 297公楚) 4 6 4 5 4 4 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Λ7 157 五、發明說明鲊) _及以溶劑蒸汽(舉例而言,經由溶劑蒸汽產生器)補充 #氛岡’可增加m極之問的冏隔中的溶劑蒸汽。在集電極 1 W沈澱電極]〇之問以及帶電的氣溶膠產生器與沈澱電 .極1 0之冏的最佳電場強度係在約2 . 5KV/cm至約 4 K V / c m 之冏。 藉山在電極之問的冏隔中安裝諸如接線形式製成之一 成更多接地電極(或者是在異有相同極性的高電壓電極但 具哲較低電壓之電位電極之下),可增加導致電暈放電之 電場的平均強度與均勻性。此溶液有利於增加製程的生產 力1 · 5 - 2倍,但其不會導致形成具有可變長度及尺寸 參數之短纖維。可藉由增加織維形成區中的溶劑蒸汽濃度 ,以降低使用線性接地電極取代平面接地電極之負面效果 ’這樣作在開放式的裝置中是有困難的並且會增加溶劑消 耗且有時會有著火的危險。舉例而言,藉由遮蓋裝置及以 溶劑蒸汽(舉例而言’經山溶劑蒸汽產生器)補充其氛園 ’可以增加纖維形成區屮的溶劑蒸汽濃度。 龉由應用上述及圖4中所示之裝置,可以克服此缺陷 〇 開啓C餘隙中的高電Μ源4會產生均勻電場,其強度 可輕易地增加].0 — 1 5 Κ λ: / c 1Ό。在這些條件之下, 電場對聚合物溶液的噴射之影響會顯著地增加。最初的纖 維速度也會增加,接著其會經過穿孔板2 7的孔徑2 9出 來並如上述般堆疊於沈澱:極表而上。餘隙C的尺寸改變 有利於纖維厚度之調節和裝蹬生產力、以及材料孔隙率的 -----------1 I--------訂---------線| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張反度適!丨丨中囤因家规恪297公g ) -28- Λ7 Λ7 46454 4 H7____ 五、發明說明蚱 ) 程度。 本發明可從比美國專利號2,3 4 9 ,9 5 0的習知 技藝更廣範圍的聚合物屮,生產聚合物纖維結構。 當實施本發明時,發現爲了取得能夠在5 c m/ s e c的氣流中過濾9 9 · 9 7 %的0 . 3 a m微粒並又 具有上述特點之高效率微粒空氣非織纖維結構,需要改進 聚合物的充電。根據本發明,藉ώ混合液化聚合物與電荷 控制劑(舉例而言,雙極添加物)以形成諸如聚合物一雙 極添加複合物,可改進充電,此聚合物-雙極添加複合物 顯然會與電場影響下所形成的離子化空氣分子較佳地反應 。非限制性,導因於新近形成的纖維之多餘電荷係負責它 們在沈澱電極上更加均勻的沈澱,苒中纖維會較佳地被吸 引至局部煅大.,局部最大係大部份由較老的沈澱嫌維所代 表的局部位置,如同前述,較老的沈澱纖維會沈保持它們 的®荷5 - 1 〇分鐘。取決於所使用的聚合物與電荷控制 齊ij的個別分子量,典型地添加每公升數克當量範圍,舉例 丨衍言,每公升0 . 0 1 3?.約0 . 2當量範原丨’電荷控制劑 〇 美國埏利號5 ,7 2 6 ,1 0 7、 5,5 5 4,7 2 2、及 5 ,5 5 8,8 0 9 揭示使用培 旋g及其它製成而未使m沈澱電極以生產特徴爲永久電荷 之駐級體纖維時,使用笵荷控制劑結合多®凝結製程。以 j比方式添加電荷控制劑’以致於其會倂入溶化的或部份熔 化的纖維中並保持倂入其中以提供具有靜電電荷之纖維, 中囤因家標印(CNS)/V1 (2.10x297 ) -----------{ 裝--------訂---------線/ (琦先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印契 -29- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 6 454 4 Λ7 ---—__W_____ 五、發明說明!) 此靜m電荷長時問內不會消失,舉例而言,數月之久。 往明顯的區別中,根據本發明之電荷控制劑暫態地結 π免纖維的外表而,電荷並因而接著在愆時問內(在數分 Μ之内)泊失。适是囚爲多爾凝結未完全作用以致於缺乏 m劑與聚含物之問的化學反應,又導因於所使用的電荷控 制制之低濃度。所造成的過濾器因而質際上是無電荷的。 因此’根據本發明,用以改變液化聚合物至相對於沈 殿電極的第〜電位之機構,如上所述,較佳地包含高電壓 @ #液化聚合物混合的電荷控制劑 適當的電荷控制劑包含但未侷限於可結合至聚合物分 '子之單及多環基,舉例而言,一 C = C —、= C — SH — 、或一 C Ο — n Η -族,包含雙陽離子醯胺、酚及脲撐硫 化物衍生物、金屬複合物、二苯ψ烷、二甲基咪唑、乙氧 _三甲基矽烷(eth〇xytl.imethylsians)所組成的族群。如下所 述’也可使用導電率控制添加物。 舉例而言,以實驗評估雙陽醯胺的功能。爲達此目的 ’製備三氯申烷中1 4%的支型聚碳酸酯聚合物(MW = c a . 1 1〇,〇 〇 〇 )之溶液(黏滯度爲1 8 0 c P ) °以增加的雙陽離子酸濃度補充之上述溶液會與圖3中所 示及參考其而說明的裝結合使用以沈澱過濾器,接著檢 査其物埋及功能特性。檢查毡含纖維直徑的評佔及分佈的 均勻性評估、以及壓力下降評估。添加數量增加的雙陽離 子酸醯胺不會改變纖維直徑,但是,其對分佈的均勻性有 衝擊效應 '這會造成降低與這些過濾器有關之壓力下降値 -----------f 裝--------訂---------線f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張玟度適巾阀阁家样唪(CNS>/\ 1规怙(2Η) X 297公犮〉 -30- 4 6 454 4 Λ7 117 五、發明說明鉍) ,舉例說明於下述表 表 雙陽離子酸醯胺 0 0 · 1 1 0 0 g/m2過濾器之壓力下降 (m m水柱高) 2 2 2 2 0 · 6 (請先閱讀背面之汰意事項再填寫本頁) 0 . .7 • 0 5 6 5 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 從表_1 產品的壓力 在低濃度下 法進一步改 在類似 的功能(鐡 | 1 2 % 的 液(黏滯度 述溶液,會 所示及參考 中明顯可知,添加的電荷控制劑會改進過濾器 下降。也可淸楚地知道,電荷控制劑的影響會 達到其最大效果且其濃度在達到該値以上也無 進產品的壓力下降方面之品質。 的實驗中,舉例而言,以實驗評估金屬複合物 水楊酸複合物)。爲達此目的,製備三氯甲烷 聚砸聚合物(M W = c a . 8 0,0 0 0 )溶 爲14〇cP,導電率爲0.32//S)。上 以增加的金屬複合物濃度補充,其會與圖3中 其而說明之裝置結合使用以沈積過濾器,接著 木紙張尺度適用屮Κ國家桴準(CNS)AJ规格(210x297公釐) -31 - 46454 4 Λ7 五、發明說明¢9 ) ,檢奄這些過濾器的物埋及功能特性。檢查包含纖維直徑 及分佈均度的評估 '以及壓力下降評估。如前所述,添加 數量增加的電荷控制劑不會改變纖維直徑,但其對分佈的 均勻性有衝擊效應’這會造成降低與這些過濾器有關之壓 力下降値,舉例說明於下述表2中: 表 2 鐵水楊酸複合物的濃度(N-10 2) 100g/m2過濾器之壓力 降 0 2 0000 6 .0 m m水柱 丄89333333 -----------<^--------訂---------線 ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 從表2中明顯"J知,添加的電荷控制劑會改進過爐器 產品的壓力下降。也淸楚地知道,電荷控制劑的影響會 在低濃度下達到其最大效果且增加其濃度至該値以上也無 法進一步改進產品的壓力下降方面之品質- 以電荷控制劑造成聚合物纖維表面飽合及電荷損耗至 调圆環境,可解釋此現像° 本紙張瓦度適丨丨丨'丨,阀阀家標:丨1 (CNSM丨规格(?丨0 x 297公垃 32 經濟部智慧5Γ產局員工消費合作社印製 八7 \Ώ —____ 五、發明說明如) 藉丨h導用的裝遛,亦即Μ測電場強度之量測計,量測 電荷.(或其不存在)。電荷的最終値或損耗率不會反應在 均勻的纖維分佈上。他有初始的電荷率對此結果是重要的 。锴荷消耗所需的時冏約爲數分鐘。 根據本發明之裝置及://法與授予M a ft i η呷之美國專利 號4,〇 4 3 ’ 3 3 1及4 ’ 1 2 7 ’ 7 0 6以及授予 A n t ο η F 〇 li a Is等之美國專-利號1 ,9 7 5 ,5 Ο 4之不同 處在於其能夠製造商效率的微粒空氣非織纖維結構,此纖 維結構能夠過濾5 c m / s e c的氣流屮9 9 · 9 7 %的 〇 . 3 A m微粒’並具有上述物理特點。在上述專利中所 揭示的裝置及方法僅能夠提供較低等級的過濾器,它們無 法符合此處所述的高效率微粒空氣過濾器之要求。 根據本發叨的較佳實施例,將液化聚合物充電至相對 於沈澱電極之第一電位,接著將液化聚合物再充饱至相對 於沈澱電極之第二m位,第二爾位的大小類似於第一電位 ,但極性相反。較佳的是,電荷會於第一與第二電位之間 以約0 . 1 — 1 Ο Η z之頻率1較佳的是約1 II Z ,在第 一與第二m位之間振徽。電荷振盪會造成製程生產力增加 ,更加均勻的沈澱纖維分佈及使過濾器具有如上所述之改 進質。 根據本發明之聚合物也含聚砸、聚苯基爾、聚醚砸、 _·般聚碳酸酯、AI3S、聚苯乙烯、聚亞乙烯基氟化物、 後氯化聚氯乙烯及聚聚丙烯睛。適當的溶劑包含三氯甲烷 、苯、丙酮及二甲替¥醯胺。溶液的最佳濃度祝所使的特 -----------| 裝---------訂---------線一 (請先閱讀背面之沒意事項再填寫本頁) 本紙張尺嗖適H1屮阀闷家找準(CNS)/Y1規格(UO X的7公蹵) -33- Λ7 46454 4 _ B7___ 五、發明說明⑴) 定聚合物與溶劑而定。一般而言,溶液中的聚合物濃度愈 高,則產能愈高.丨:丨.產品的孔隙率愈低。已發現約1 0%至 約1 2 %之問的濃度對於集電極1中所使用的聚合物溶液 是最it的。諸如包含聚乙烯及聚丙烯等聚烯(但不限於此 )之溶化聚合物也可用於根據本發叨之製程中。 已發現添加某些聚合物至這些聚合物的溶液中是有利 的。如上所述,諸如四乙銨化溴及苯基三乙胺溴等胺鹽可 fi]以調節聚合物溶液的導電率。小量的高分子量( 5 0 0 ’ 0 0 〇等級)聚氧化烷撐添加物,諸如聚乙烯乙 二醇和聚乙烯咄咯烷,會藉由減少分子問的摩擦力而促進 聚合物溶液噴射的形成。諸如二甲基咪唑( diniethylmidazole)及乙氣基三甲基矽烷 (ethoxytrimelhylsilane)等表面活化劑會加強纖維厚度及均勻 性。使用會減少黏滯度及表張力的這些添加物將能增加聚 合物濃度至1 7 — 1 8 %。 大體而言,本發明包含由液化聚合物而非只以聚合物 溶液製造聚合物纖維結構。液化聚合物係指以任何方式匿 於液體狀態之聚合物,這些方式包含如上所述將聚合物溶 於溶劑中及熔化聚合物。 槪略而言,本發明的範圍包含在液化聚合物上形成具 钌足夠的曲率之表面以初始化上述帶電膠覊的製程,而形 成液化聚合物的噴射,液化聚合物的噴射會變成纖維並沈 澱於沈澱電極1 〇上。如上所述,假使液化聚合物係聚合 物溶液,則纖維會由溶劑的蒸發所形成。假使液化的聚合 -----------¢- 裝·-------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填舄本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 本紙张义度適阀囤家桴隼(CN’SM 1规格x 297公坫) -34- Λ7 ,_ι 0 4 5 4 4 Π7__—_ 五、發明說明幻) 物熔化時,纖維會由噴射的冏化所形成。 在如上所述的本發明製程屮,高度彎曲的表面係從噴 嘴6出來的聚合物溶液之灣月而。用於形成這些高度彎曲 表面之其它機構係顯示於_ 5及6中。暖I 5係顯示集電極 1的變異,於其中,儲存於槽3 3中的聚合物溶液會由泵 3 2抽汲經過饋送管3 1至配送室3 6。圚輪3 0可旋轉 地安裝於配送室3 6屮,圆輪3 0係I彳1導電材料製成。安 裝於輪3 0的邊緣3 8上的係三角形凸部4 0,其係由被 聚合物溶液濕化的材料所製成。凸部4 0的尖端4 2從輪 3 0徑向朝外。輪3 0係山電源4負充電。當聚合物溶液 被送至宽3 6時,輪3 0 t旋轉11每一凸部4 0會連續地 塗著苻聚合物溶液暦,聚合物溶液曆接著會取得負電荷。 圃繞尖端之此聚合物溶液層的部份之表瓯t構成高度彎曲 的表面,因此,會發出帶電的噴射。在將纖維沈澱於沈澱 電極1 0之上的期間未消耗掉的聚合物會由泵3 4汲取經 過出口管3 5而回至槽3 3。用於集電極1的變異中之聚 合物溶液的最佳濃度通常在約1 4 %至1 7 %之間。 圖6係部份視隠,顯示集電極1的變異之部面,類似 於圖2 b的剖面視圖|於其中,噴嘴6係往復織針4 0取 代,往復織針4 0係由被聚合物溶液濕化之導電材料製成 。每一織針4 0設有用於升高及下降織針4 0之機構4 2 。當織針4 0下降時,其尖端4 4會被聚合物溶液濕化及 塗著。聚合物溶液的表面會於尖端4 4高度彎曲。當織針 4 ◦朝向沈澱電極1 〇升高時’織針40與沈澱電極10 -----------^ 裝--------訂---------線JV (請先閲'*?背面之注存?事項再填'iirT木一®) 經濟部智Μ时產局R工消货合作社印.t'Jhi 本纸張&度適丨丨】,1,闷四家標準(CNS)AI規格(2KI χ2ί)7公兌) -35- 4 6 4 5 4 4 a? _ 1.37 五、發明說明如) 之間的高電壓盖會造成聚合物溶液的噴射從聚合物溶液圓 統尖端4 4出來並流丨I'」沈滅電極1 〇。應注意,在此集電 極1的變異中’伤有織針4 0需要被電跶源4負充電,.[1 丼上的聚合物溶液也因而被負充電。 圖6中也顯示系統的揚咅器5 〇,其用以在集電極1 上方的空氣中產生聲波振動。揚音器5 〇會朝向織針4 ◦ 發出單頻音調’較佳地係在約5 〇 〇 〇 η z至約 3 0,◦ 〇 〇 Η ζ之間的範圍中。因此而在尖端4 4上的 聚合物溶液的高度彎曲表面中感應的振動會刺激聚合物溶 液的噴射發射至沈澱收集器1 〇。 圖8 - 1 5係揭示根據本發明之裝置及方法的較佳實 施例。 因此’如圖8所不’爲了形成具有預過濾器層及園繞 高效率微粒空氣過濾器的中間層之多層過濾器’提供具有 一些 > 述修改之上述裝闓的三重配置。因此,根據本配置 ◦ a、1 0 0 b 及 1 0 ◦ c 於上述疊層過濾器的一層之 烴濟部智財產局KK工消f合作社印絮 (請先間讀背面之注恋节項再填寫本昆) 線-i ,集電極1會由二集電極1 〇 収代,每一集電極均設計成用 沈源。舉例而S ’經由適當的高電壓源,集電極〇 a 、1 0 ◦ b及1 0 0 C具有〗〇 〇 K v的負電位。根據本 實施例的沈殿電極10會由具有三個獨立的沈澱電極 1 0 2 a、 1 〇 2 b及]_ 〇 2 c以及纏繞旋轉軸1 〇 6之 旋轉帶1 0 4之修改型所取代。沈澱電極i ◦ 2 a、 1 ◦ 2 b及1 〇 2 c的位圏係選置成位於集電極1 〇 〇 3 、1 〇 〇 b及1 〇 〇 c上方丨丄它們會經由獨立的高電壓泥 @張尺度適用屮园國¥棵準(CNSM丨巩格 Λ7 157 46454 4 五、發明說明(¾ ) 而分別具哲正的、魚的及負的電位’舉例而言,分(+ 1 )--( + 5) ^ ( - 1 ) - C _ 2 )及(- 2 ) -( - 5 )K v ,而與個別的集電極l〇〇a、100b及 丄 〇 0 C 產 il:-諸如 10 1 — 105、 98 — 9 9 及 95 — 9 8 Κ V之電位差。這些電位差結合隨著距離以及可變聚 合物溶液而下降之電位’足以對如下的沈殿纖維造成可觀 的改變。 在具有突然不均句之諸如點-板的電極系統屮’在亦 近板電極處的區域中強度下降小’以致於相對電位能提供 足夠的加速或減速效果。 因此,導因於電極對1 〇 0 a — 1 0 2 a的纖維會形 成預過濾器結構或層’此預過濾器結構或層係曲具有大體 積(孔隙率0 · 9 6 )、低氣動阻力及高灰塵負載容量( 總質量的4 0 - 5 0 % )之相當精製和粗的纖維製成(舉 例而言,8 — 1 〇 A m ) n 導因於電極對1 〇 〇 b 一 1 0 2 b的纖維會形成高效 率的微粒空氣過濾器,此過濾器係由具有較低孔隙率(約 0 . 8 5 — 0 · 8 8 )、較高氣_阻力及約2 0 - 3 0 % 的灰_負載容量之精細纖維製成(舉例而言,直徑1 一 3 U m )。 因此,導囚於電極對1 0 〇 C - 1 〇 2 C的纖維會形 成支撐膜或腐,用以提供具冇機械強度和諸褶疊力的技術 特性之多層過濾器’特徵在;於粗纖維(直徑1 0 — 2 0 μ in ) , ◦ . 9 一 0 . 9 2的孔隙率及約2 0 - 3 0 %的 -----------4 裝--------訂---------線JL (請先閲讀背面之注意事項4:4¾本頁) 經濟部智慧財產局I工消赀合汴社印到 本紙;义度適丨丨〗中W闷孓標準(CNS)A 1觇fff (2U> X 207公兌) -37 - 4 6 454 4 I;7 4 6 454 4 I;7 經濟部智慧財產局S工湳f合作社印於 五、發明說明(35 ) 灰塵負載咨跫。 事實上,根據本發明之此版本的裝置會將此處所述之 均具有稍微修改的特性之三個別裝闓結合成單一裝置,能 夠連續製造三個(或更多)堆疊暦過濾器結構三·或更多層 屮的每一暦堤有不同特點.丨彳·用於不同目的。在任何想得到 的不同應用中可有任何適當數目的合併裝置’舉例而言2 至1 0。在任何情形中,根據本發明的本實施例,在變成 另一層的沈澱之前,每一層會完全地沈積,因此,裝置的 特性係選擇成沈澱的效率可如要求般地高,以在單一回中 的每一站中完成層的沈澱(舉例而言,藉由控制每一區或 個別裝置的長度)。所造成的過濾器會於增加的旋轉軸 1 0 7上滾動。 如圖9 a - b中所示,根據本發叨的另一較佳實施例 ,如同此技藝中所習知,由空氣離子化器1 1 〇所產生的 離子化空氣會用以增加液化聚合物(或纖維)的充電及因 而能使其在沈澱電極上更加均勻地沈澱,空氣離子器 1 1 0包含空氣入口 1 1 2、接地網結構1 1 4、、產生 諸如1 5 κ V / c m的電位之離子化電極1 1 6、及空氣 出U 1 1 7。爲達此目的,會於殻1 2 2中含有槽i 1 8 ,經山離子化器1 1 0補充離子化空氣給殻1 2 2,槽 1 1 8中容納有液化聚合物1 1 9 ’且經由特點爲三角形 凸部1 2 2之旋轉輪1 2 0從液化聚合物1 1 9收集其整 層,旋轉輪1 2 0如同參考圖5 (圖3 〇 )之上述屮所述 般。如同前述,舉例而赏,藉由遮蓋裝置及以溶劑蒸汽補 泰紙张尺度適丨(CNS)A.l吡格(:.,丨〇 X 297公纪) -----------人¾--------訂---------線i (請先閲讀背面之注*1)事項再填寫木頁) -38- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 46454 4 Λ7 __ 1J7 五、發明說明(36 ) 允其氛圓(舉例而言’經由溶劑蒸汽產生器),可增加電 _問的間隔中的溶劑蒸汽。 如圖1 0所示,根據本發明的另一較佳實施例,提供 機構,用於在液化聚合物上形成具存足夠高的肋率之表面 以使至少一噴射的液化聚合物由電位汲引至沈積電極,於 典中,形成於液化聚合物屮的汽泡(較佳地爲溶劑飽合蒸 汽)會提供所需的表面。 爲達此EI的,集電極或槽1 3 0會設有壓縮氣體釋放 機構1 3 4 1典型上爲管1 3 6形式,管1 3 6被補充產 生開口 138之眾多汽泡137,在槽130中,容納有 液化聚合物1 3 2 (典型上但非強制的,在此情形中爲熔 化的聚合物)。當達到液化聚合物的表面時,汽泡會於液 化聚合物上形成具苻足夠高的曲率之表面以使至少一噴射 的液化聚合物被電位汲引至沈澱電極。 如圖1 1及1 2 a — b和1 3中所示,根據本發明的 又另一較佳實施例,多個圓輪].4 0可旋轉地安裝於配送 室1 4 6屮。由被聚合物溶液濕化之導電材料所製成的三 角肜凸部1 5 0會安裝於輪1 4 0的邊緣1 4 8之上。凸 部1 50的尖端會自輪1 40徑向朝外。輪1 40會由電 壓源負充電。輪1 4 0會設置於相對於沈澱電極1 6 0之 傾斜方向中,以致於當聚合物溶液被配送至室1 4 6中時 ,輪1 4 0會旋轉且每一凸部1 5 0會連續地塗著有聚合 物溶液層,其接著取得負電荷,但是’舉例而言’相較於 圖5中所二的垂直配置’由於傾斜配置,一般而言’未浸 ------------ί 裝--------訂---------線i (訢先閱讀背面之注意事項再填艿本I) 本纸乐尺度洎)丨〗,卜网囵家標:MCNS)AI蜆格公兌) -39- Λ7 4 6 454 4 B7 五、發明說明(37 ) 漬於聚合物溶液中的凸部1 5 0會定位成更加均勻地與電 極1 .6 0相問隔。接著,這會造成更加均勻的纖維沈澱及 更加均勻的纖維厚度或直徑。爲了於實施多個輪]4 〇的 此配置時避免電場疊加效果,輪1 40的蕊心1 62會由 介電物質製成’因此,其外邊緣1 4 8,包含凸部1 5 0 ’係山導電物貿製成的。在圖1 3中所示之有點不同的配 置中,藉味丨選取適當非遮蔽輪傾斜配置,可消除疊加效果 〇 如圖1 4中所示,根據本發明的又另一較佳實施例, 每一凸部1 5 0係形成有液化聚合物收集穴1 5 1 ,以便 於收集總量經量測的液化聚合物。本發明的本實施例之優 點係具會延遲纖維形成的處理,以致於1.11]部僅會於要再進 入液化聚合物時才產生纖維,以致於所有纖維會從類似的 相對於沈潑電極之位置及距離處產生,藉以取得改進的均 勻性。 如圖1 5所示,根據本發明的又另一較佳實施例,用 以在液化聚合物上形成具有足夠高曲率之表面以使至少一 噴射的液化聚合物被電位汲引至沈澱電極之機構,包含具 有導電材料之可旋轉條1 7 0,其形成苻多個凸部1 7 1 ,圍繞至少二軸1 7 2旋轉且連接至電源1 7 4。凸部 1 7 1係設於沈澱電極1 7 6的方向上,以致於當條 1 7 0旋轉通過包含液化聚合物之容器].7 8時’其整份 累積於凸部1 7 1上’藉以在液化聚合物上產生具哲足夠 高的曲率之表面以使至少一噴射的液化聚合物被汲引至沈 义度適川,I,13网糾ίί準(CN.SM 1規估⑵〇 公贷) .40 - (請先閱^背面之注汔事項再填筠本頁) ϋ Γ— FI n ϋ ί— n n n n n - - - ! I— n n h -DJ. 1-. K 11 - - - I _ 經濟部智砝財產局員工消货合作社卬製 6 454 4 a; ____ _Π7_ 五、發明說明(38 ) 澱電極1 7 6。由於電場係定向成垂直於條1 7 0的旋轉 方向‘,所以,條1 7 0能以較高速度旋轉,造成在電極上 更加均勻的聚合物纖維分佈。根據較佳實施例,正好在進 入容器1 7 8之前,以刷子1 8 0掃除條1 7 0上殘餘的 聚合物,舉例而言,刷子].8 0係由吸收材料製成。 因此,旋轉條興沈澱電極之問的距離在所存位置均是 固定的,以致於在每一位置所遭受的電場強度是類似的, 造成更加均勻的纖維厚度。此外,由於在沈澱電極的方向 上無離心力1所以,能夠增加旋轉條的速度,藉以改進質 量分佈及生康力。 雖然以配合特別實施例以說明發明,但是’對習於此 技藝者而言,顯然可有很多替換、修改及變異。因此’所 有這些替換、修改及變異包含於申請專利範圍的精神及廣 範圍内。 -----------^ 裝--------訂---------線丄. (請先)!3讀背面之注意·^項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 本紙张尺度谪)闹闷家標$ (CNS)A.丨规格(2Η)χ:«7公贷) -41 -
Claims (1)
- 4 6 454 4 A8 R8 C8 D8 力、申請專利範圍 1 . 一種裝置,用以將液化聚合物\轉換成纖維結構, 包括.: (a )沈澱電極: (b )第一機構,用以將液態聚合物充電至相對於該 沈澱電極之第一電位;及 (c )第二機構,)Π以在該液化聚合物上形成具有充 份高曲率之表面以使至少一噴射的液化聚合物被該電位汲 引至該沈澱電極; 其中,該第一及第二機構係設計成當多個纖維沈澱於 該沈澱電極上時1可取得高效率微粒空氣非織纖維結構, 該非織纖維結構能夠過濾5 c m / s e m的氣流中至少 9 9 , 9 7 % 的 0 · 3 " m 微粒。 2 .如屮請專利範愚丨第1項之裝置,其屮用以將液化 聚合物充電至相對於該沈澱電極的第一電位之該第一機構 組合地包含: (i )高電壓源;及 (1 i )與液化聚合物混合的電荷控制劑。 3 ·如申請專利範圍第2項之裝置,其中用以將液化 聚合物充電至相對於該沈澱電極的第一電位之該第一機構 又包括: (i 1 1 )離子化空氣源,與該液化聚合物接觸。 4 .如中請專利範圍第1項之裝置,其屮該第二機構 係由具有邊緣之至少一旋轉輪實施’該邊緣形成有多個凸 部。 -----------一 --------訂---------線 ί ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -42- AS B8 C8 D8 4 6 454 4 六、申請專利範圍 5,如申請專利範圍第4項之裝置,其中每一該凸部 均形成有液化聚合物收集穴。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 .如申請專利範圍第4項之裝置,其中每一該至少 一輪會相對於該沈澱電極傾斜。 7 .如申請專利範圍第4項之裝置,其中每一該至少 一輪包含介電蕊心。 8 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二機構 係以氣泡產生機構實施。 9 ·如申請專利範圍第1項之裝置,其中該第二機構 係以形成有多個凸部之旋轉條實施^ i 0 .如申請專利範圍第1項之裝置,其中該沈澱電 極操作成移動通過該形成高囲率表面之機構。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之裝置,其中該沈澱 電極包含帶子。 1 2 .如申請專利範圍第丨項之裝置,其中該形成高 曲率表面之機構包含至少一噴嘴。 1 3 .如申請專利範圍第1項之裝置,其中該形成高 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 曲率表面之機構包含至少一凸部’該至少一凸部係由被液 化聚合物濕化之材料所製成,,該至少一凸部包含尖端, 於該尖端上形成該高曲率表面。 1 4 如申請專利範圍第1 3項之裝置,其中該至少 一凸部沈積於輪的邊緣上’該輪具有徑向外離該輪之該尖 Λ-UJ ii而。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項之裝置,又包括: 本紙張尺度適用中®國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 454 4 g - __ D8 六、申請專利範圍 (d )槽’用以容納液化聚合物; 其屮該至少一凸部係操作成在該槽內往復遝動,該液 化聚合物噴射係形成於該至少一凸部最接近該沈澱電極處 〇 1 6 ·如申請翦利範丨圖第1項之裝置,又包括: (d )增加的電極,介於該沈澱電極與該形成高曲率 表面之機構之間。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之裝置,其中該增加 的電極包含具有孔徑的板,與該形成高曲率表瓸的機構相 面對’該至少一噴射的液化聚合物會經過該孔徑朝向該沈 澱電極浮现。 1 8 .如申請專利範圃第1項之裝置,又包括: (d )氣溶膠產生器,操作成以第二電位差供應氣溶 膠給該沈澱電極,該第二電位差於正負號上與該第一電位 差相反。 1 9 .如中請專利範圍第1 8項之裝置,其中該氣溶 膠產生器包含: (i )壓力室;及 (i i )隔壁,位於該壓力室與該沈澱電極之間; 該壓力室及該隔壁協力使塡充物粉末流化,該塡充物 粉末會由該第二電位差汲引至該沈澱電極。 2 0 .如申請專利範圍第].8項之裝置’其屮該氣溶 膠產生器包含槽式..噴霧器。 2 1 一種方法.,將聚合物形成爲能夠過濾5 c m / 1 — lllllilllf . I ϊ I Ϊ ----·11111111 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x 297公釐) -44- A8 B8 C8 D8 4 6 454 4 六、申請專利範圍 sec氣流中99.97%的0.3#m微粒之高效率微 粒空氣非織纖維結構,包括下述步驟: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (a )將聚合物液化,藉以產生液化聚合物; (b )以電荷控制劑補充液化聚合物: (c )提供沈澱電極: (d )將該液化聚合物充電至相對於該沈澱電極之第 一電位:及 (e )在該液化聚合物上形成具有足夠高曲率之表面 以使至少一噴射的該液化聚合物被該第一電位差汲引至該 沈澱電極,藉以在該沈澱電極上形成能夠過濾5 c m / s e c氣流中9 9,9 7 %的0 . 3 # m微粒之非織纖維 結構。 2 2,如申請專利範圍第2 1項之方法,其中將該液 化聚合物充電至相對於該沈澱電極之該第一電位,接著將 該液化聚合物再充電至相對於該沈澱電極之第二電位,該 第二電位在大小上與該第一電位類似,但是正負號相反。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 3 .如申請專利範圍第2 1項之方法,其中該液化 係將聚合物溶解於溶劑中,藉以產生聚合物溶液11 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法,又包括下述 步驟: (f )在接近該高曲率表面處提供該溶劑蒸汽。 2 5 .如申請專利範圍第2 1項之方法,其中該電荷 控制劑係選自雙陽離子醢胺、酚和脲撐硫化物衍生物、金 屬複合物、三苯甲烷、二甲基咪唑、及乙氧基三甲基矽院 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46454 4 § D8 六、申請專利範圍 所組成的族群。 .2 6 .如申請專利範圍第2 1項之方法,其中該形成 高曲率表面之步驟係藉由使該液化聚合物從噴嘴出現而實 施的,該高曲率表面係該液化聚合物的彎月面。 2 7 .如申請專利範圍第2 1項之方法,其中形成高 曲率表面之步驟係以該液化聚合物濕化具有尖端之凸部而 實施的,該高曲率表面係該液化聚合物的彎月面。 2 8 .如申請專利範11第2 1項之方法,又包括下述 步驟: (f )移動該沈澱電極以致於非織纖維結構會整片形 成於該沈澱電極上。 2 9 .如申請專利範圍第2 1項之方法,又包括下述 步騾: (f )振動該高曲率表面。 3 0 .如申請專利範園第2 9項之方法,其中該振動 係以約5 Ο Ο Ο Η z至約3 0,Ο Ο Ο Η z之間的頻率振 動。 3 1 ·如申請專利範圍第2 1項之方法,又包括下述 步驟: (ί )將塡充物粉末充電至相對於該收集表面之第二 電位,該第二電位與該第.一電位正負號相反,藉以產生帶 電的塡充物粉末;及 (g )將該沈澱電極上的非織纖維結構曝露於該帶電 的粉末,藉以吸引該帶電的填充物至非織纖維結構。 本紙張尺度適用t國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -46- ------------1;^--------訂---------線人 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 BS C8 D8 Δ6 454 4 六、申請專利範圍 3 2 .如申請專利範圍第3 1項之方法,其中該液化 聚合物會相對於該沈澱電極被負充電及其中該帶電粉末會 相對於該沈澱電極被正充電。 3 3 .如申請專利範圍第2 1項之方法,又包括下述 步驟: (ί )以添加物補充液化聚合物,該添加物係選自黏 度降低添加物、導電率調節添加物及纖維表面張力調節添 加物所構成的旋群。 3 4 .如申請專利範圍第3 2項之方法,其中該黏度 降低添加物係氧化烷撐,該導電率調節添加物係胺鹽,及 該纖維表面張力調節添加物係表面活化劑。 3 5 . —種高效率微粒空氣過瀘器,包括聚合物的非 織纖物,過據器能夠過爐5 cm/s e c的氣流中 99 . 97%的0 . 3em的微粒並具有約〇 . 75 mm水柱高至約1 3 mm水柱高之壓力下降,且具有之灰 塵負載對每單位面積的過濾器重量之比例爲約1至約 1.8。 3 6 ·如申請專利範圍第3 5項之高效率微粒空氣過 濾器,其中過濾器係實際電中性。 3 7 ·如申請專利範圍第3 5項之高效率微粒空氣過 濾器,其中該纖維具有約〇 · 1 # m至約1 Ο β m的直徑 <3 3 8 . —種高效率微粒空氣過濾器,包括聚合物的非 織纖物,過濾器能夠過濾5 c m / s e c的氣流中 本紙張尺度適用+國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -47 - -------------裝------— —訂-----I---線-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 C08O0 92 ABCD 六、申請專利範圍 9 9 . 9 7%的◦ . . 的微粒並具有約〇 .‘75 mm水柱高至約1 3 mm水柱高之壓力下降,且過濾器係 實際電中性。 3 9 ‘如申請專利範圍第3 8項之高效率微粒空氣過 濾器,其中該過濾器具有之灰塵負載對每單位面積的過濾 器重量之比例爲約1至約1 . 8。 4 0 如申請專利範圍第3 8項之高效率微粒空氣過 濾器’其中該纖維具有約〇 · 1 至約1 〇 的直徑 〇 .4 1 . 一種高效率微粒空氣過濾器,包括直徑約 0,1 # m至約1 〇 a m之聚合物的非織纖維,過濾器能 夠過濾5 cm/s e c的氣流中至少99 . 97%的 〇,3em微粒,具有約〇 . 75mm至約13mm水柱 高之壓力下降。 4 2 .如申請專利範圍第4 1項之高效率微粒空氣過 濾器,其中該過濾器具有之灰塵負載對每單位面積的過濾 器重量之比例爲約1至約1 8。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印别ϊί IF I n n Jk 1 n I n It i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 線- 4 3 .如申請專利範圍第4 1項之高效率微粒空氣過 濾器,其中過濾器係實際電中性。 4 4 . 一種高效率微粒空氣過濾器,包括聚合物的非 織纖維,過濾器能夠過濾5 c m / s e c的氣流中至少 9 9.9 7%的0.3/^111微粒及具有約0-7 5]11111至 約1 3 m m水柱高之壓力下降,其中至少約9 0 %的該纖 維具有X至2X範圍之直徑,其中X係在約〇 . 至 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -48 - A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 約1 0 # m範圍內。 ‘ 4 5 . —種高效率微粒空氣過滴器’包括聚合物的非 織纖維|過濾器能夠過濾5 c m/ s e C的氣流中至少 9 9 . 9 7%的0 . 3/^m微粒及具有約0 · 75mm至 約1 3 m m水柱高之壓力下降,過濾器特點在於形成於該 纖維中的毛孔,其中至少約9 0%的該毛孔具有Υ至2 Υ 範圍之直徑,其中Y係在約〇 · 2 // m至約1 〇 A m範圍 內。 I.------------「裳--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -49 -
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