一种纳米纤维复合过滤纸量产化设备
技术领域
本实用新型涉及内燃机燃油过滤器技术领域，尤其是一种燃油过滤器中所使用的纳米纤维复合过滤纸量产化设备。
背景技术
目前，几乎所有的卡车、装载机等工程机械均使用柴油发动机，柴油发动机使用的柴油中或多或少存在各种颗粒物、石蜡、水分等杂质，这些杂质经过柴油发动机的供油系统后，会出现堵塞喷油嘴、腐蚀气缸、增加积碳等各种弊病，尤其是随着国家大力推行排放达国五国六的发动机以及机动车，发动机的供油系统及发动机内部零部件的精密性越来越高，市场急需一款具有高效低阻、具有持续油水分离效果的燃油过滤器。
随着柴油过滤器对过滤材料的过滤精度要求越来越高，目前社会上出现了大量的普通过滤纸与PP或者PBT熔喷棉复合的燃油复合过滤纸，这些复合了熔喷纤维的过滤纸过滤精度和容尘量大大提升，也具有了一定的油水分离效果。
现有公开专利《一种高效油水分离复合纤维膜及其制备方法》(CN201410125768.1)、《一种磁响应高效油水分离纤维膜及其制备方法》(CN201410584912.8)、《高效的静电纺丝油水分离纤维膜》(CN201610040433.9)、《一种具有优异抗污能力的油水分离纤维膜及其制备方法》(CN201610580631.4)、《一种高效高通量二维网状极细纳米纤维油水分离材料及其制备方法》(CN 107557894 B)等都报道了利用静电纺丝法制备油水分离材料的方法；但是这些方法都只涉及到简单的吸油疏水等原理，并未考虑纳米纤维材料在应用于实际工况中后所需要过滤的油水混合物的复杂性以及对过滤材料和过滤结构设计的综合要求。
目前市场上主流使用的PP或者PBT燃油复合过滤介质，普遍遇到油水分离效果差，使用一段时间后散失油水分离效果的问题，有些燃油过滤器因为阻力过大，还会造成发动机经常性熄火等问题。
虽然上述公开专利发明均提到了纳米纤维膜应用于油水分离的优势，但是这些专利中所涉及的纳米纤维二维或者三维结构中，纳米纤维间相互作用力很弱，当这些纳米纤维材料在高达数兆帕的燃油压力作用下，纳米纤维会滑移、分散甚至有被吸入发动机内部的风险。目前，还没有一项具体的应用于内燃机燃油过滤器的纳米纤维膜过滤材料及量产化设备详细阐述的专利。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种纳米纤维复合过滤纸量产化设备，能够在基材表面连续量产化的形成纳米纤维膜层形成纳米纤维复合过滤纸，使得纳米纤维复合过滤纸具有油水分离和高效低阻的效果，能够阻挡2微米以上的乳化水滴，对燃油中含有的水分能够分离99％以上。
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型所涉及的一种纳米纤维复合过滤纸量产化设备，用于在基材上形成纳米纤维膜层，所述的量产化设备包括放卷装置、收卷装置、喷丝组件一和喷丝组件二；所述的喷丝组件一包括接收屏一，及位于接收屏一下方的喷丝头一；所述的喷丝组件二包括接收屏二，及位于接收屏二下方的喷丝头二；所述的喷丝头一与接收屏一之间、喷丝头二与接收屏二之间具有电场；所述的喷丝头一与喷丝头二用于喷丝，将所喷出的静电纺丝溶液经电场加速后在基材上形成纳米纤维膜层；所述的基材从放卷装置引出后依次通过接收屏一的下方、接收屏二的下方，在收卷装置成卷。
作为上述方案的进一步说明，所述的喷丝头一与接收屏一之间的具有10-100KV的电压，所述的喷丝头二与接收屏二之间具有10-100KV的电压。
作为上述方案的进一步说明，所述的喷丝头一与接收屏一的间距为5-50mm，所述的喷丝头二与接收屏二的间距为5-50mm。
作为上述方案的进一步说明，所述的喷丝组件一与喷丝组件二之间设置有张力辊，用于调整生产过程基材的张力。
作为上述方案的进一步说明，所述的喷丝头一和喷丝头二的喷丝直径范围为5-1000纳米。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所涉及的一种纳米纤维复合过滤纸量产化设备，能够连续量产化的基材表面形成纳米纤维膜层。并采用两组喷丝组件在基材表面所形成的纳米纤维膜层为均匀直径纳米纤维层和珍珠状纳米纤维层组合起来，珍珠状纳米纤维中含有未完全挥发的溶剂，该溶剂能够保证纳米纤维层与普通过滤纸层紧密结合起来，确保纳米纤维在高压燃油通过时不被冲散或者剥离。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是所制备的纳米纤维复合过滤纸的结构示意图。
图中标记说明如下：001--放卷装置，002--收卷装置，01--喷丝组件一，011--接收屏一，012--喷丝头一，02--喷丝组件二，021--接收屏二，022--喷丝头二；430--纳米纤维复合过滤纸，431--纳米纤维膜层，432--普通过滤纸层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。
结合图1和图2，对本实用新型作详细说明。本实用新型所涉及的一种纳米纤维复合过滤纸量产化设备，用于在基材上形成纳米纤维膜层，制备纳米纤维复合过滤纸。在该量产化设备包括放卷装置001、收卷装置002、喷丝组件一01和喷丝组件二02。喷丝组件一01包括接收屏一011，及位于接收屏一011下方的喷丝头一012。喷丝组件二02包括接收屏二021，及位于接收屏二021下方的喷丝头二022。
喷丝头一012与接收屏一011之间、喷丝头二022与接收屏二021之间具有电场，喷丝头一012与喷丝头二022用于喷丝，将所喷出的静电纺丝溶液经电场加速后在基材上形成纳米纤维膜层431。基材从放卷装置001引出后依次通过接收屏一011的下方、接收屏二021的下方，在收卷装置002成卷。
接收屏一011和接收屏二021呈环状，均套在两个转动辊上，两个转动辊的转动，使得接收屏一011和接收屏二021转动。喷丝组件一01与喷丝组件二02之间设置有一张力辊，用于调整生产过程基材的张力。放卷装置01的放卷线速度、收卷装置02的收卷线速度和接收屏一011、接收屏二021的线速度相同，能够保证在生产运行过程中的张力均匀。
在本实用新型中所涉及的设备在制备纳米纤维复合过滤纸430时，是选择一种普通过滤纸层432作为基材，所选择普通过滤纸层432中包括，至少由再生纤维、玻璃纤维、合成纤维中的一种所组成的纤维集合体，以及涂布于纤维集合体上的施胶层。在本实施例优选为纤维集合体所使用的材质为木浆纤维，也可以为玻璃纤维、合成纤维，或者其两种或三种的混合。合成纤维优选为PET，也可以是PP、PE、PPS或PP。所使用的普通过滤纸层432的面密度为50-500GSM，在200Pa下透气量为100-600L/m2/s。
该普通过滤纸层431在放卷装置001放卷经过喷丝组件一01和喷丝组件二02，最终通过收卷装置002收卷成纳米纤维复合过滤纸430。
使用本实用新型所涉及的量产化设备制备纳米纤维复合过滤纸430，首先需要制备两种静电纺丝溶液，第一静电纺丝溶液为TPU溶解于N、N-二甲基甲酰胺与丙酮混合溶剂，TPU的质量分数为8％～20％；第二静电纺丝溶液为TPU溶解于N、N-二甲基甲酰胺与丙酮混合溶剂，TPU的质量分数为2％～8％；N、N-二甲基甲酰胺与丙酮的质量分数比为3：7～10：0，其中N、N-二甲基甲酰胺溶液可以被N，N-二甲基乙酰胺溶液取代，丙酮溶液可以被丁酮溶液取代。
第一静电纺丝溶液经图1中所示的量产化设备中的喷丝组件一01，高压静电纺丝而成直径均匀的纳米纤维，纳米纤维无序堆积在接收屏一011下方的普通过滤纸层431表面，喷丝头一012与接收屏一011之间的具有10-100KV的电压，喷丝头一012与接收屏一011的间距为5-50mm。喷丝头一012的喷丝直径范围为5-1000纳米。
第二静电纺丝溶液经图1中所示的量产化设备中的喷丝组件二02，高压静电纺丝而成珍珠链状纳米纤维，纳米纤维无序堆积在接收屏一021下方的过滤纸上形成纳米纤维复合过滤纸430，喷丝头二022与接收屏二021之间具有10-100KV的电压，喷丝头二022与接收屏二021的间距为5-50mm。喷丝头二022的喷丝直径范围为5-1000纳米。
所使用的TPU为一种含有硅氧烷基团支链的TPU树脂，分子量为40000～200000，硅氧烷基团分子量占比5％～50％，硅氧烷支链碳原子数为4～16。
在制备纳米纤维复合过滤纸430中，所使用的纳米纤维材料采用改性TPU树脂经高压静电纺丝法制备而成，TPU纳米纤维网对油接触角为0°，对液态水的接触角达到150°，纳米纤维网吸油后，能够阻挡2微米以上的乳化水滴，对燃油中含有的水分能够分离99％以上。
纳米纤维复合过滤纸430中纳米纤维膜层431与普通过滤纸层432结合牢度高，在1MPa以上油压的作用下，纳米纤维不会产生滑移，纤维网与基材紧密结合不产生剥离分层。
纳米纤维膜层431包括在普通过滤纸层432上堆积均匀直径纳米纤维层和珍珠状纳米纤维层，均匀直径纳米纤维层厚度为1～5μm，面密度为0.5～5GSM，纤维平均直径为50～500nm。珍珠状纳米纤维层厚度为0.1～1μm，面密度为0.1～1GSM，纤维平均直径为50～200nm，珍珠状TPU颗粒直径为1～10微米。
稳定的纳米纤维膜层431能够持续有效的分离出燃油中的乳化水和游离水分子，并在纳米纤维膜层431的表面聚集成大的水滴，水滴在重力的作用下，下沉至燃油滤清器底部的集水杯中，从而达到油水分离的目的。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
