熔喷静电驻极设备
技术领域
本发明涉及一种熔喷静电驻极设备。
背景技术
2020年以来新型冠状病毒在全球肆虐，导致许多无辜的生命因此逝世。使用医用防护口罩是医学界公认的最简单有效的防护方法。防护口罩当中熔喷布是一个重要的防护层，熔喷布为聚丙烯材料制作，由于聚丙烯导电性特别差，所以需通过熔喷布静电驻极设备（也称为静电发生器）对熔喷布进行驻极（“极”指电荷，“驻”指施加）。熔喷布驻极的原理为通过高压放电，使电荷附着在熔喷布上。驻极处理使得过滤材料纤维带有电荷，结合熔喷超细纤维材料致密的特点，因此带电纤维间形成了大量的电极，带电纤维不仅能够像磁铁一样吸引环境中大部分的带电微粒，同时也可将未带电的部分颗粒极化，进而吸附一些粒径较小的污染物，甚至病毒这种纳米级的物质也可进行静电吸附或电荷相斥阻隔。
但是现有的熔喷静电驻极设备普遍存在如下问题：熔喷布在静电场内停留时间短，驻极时间较短，为了获得更好的驻极效果，必须采用较低的生产速度低（15米/分钟）。此外，由于静电场范围小，熔喷表面电荷面密度不均匀，电荷密度较大的地方，电荷的排斥作用强烈，滤料表面形成较大的开放型结构，其孔隙变大，因此透气性能增大，从而影响熔喷布的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高驻极质量的熔喷静电驻极设备。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔喷静电驻极设备，包括架体、成对设置在所述架体上的至少四个放电单元，每个所述放电单元均包含一电晕辊以及一放电丝，所述电晕辊与放电丝之间具有可供卷材通过的间隙，多个所述放电单元之间形成一连续的静电场，所述静电场包含与所述电晕辊相连的第一电极和与所述放电丝相连的第二电极，其中，所述第一电极接地，所述第二电极被偏压至所述第一电位，至少四个所述间隙连续形成可供卷材通过的蛇形路径，至少部分相邻两个放电单元中的电晕辊和放电丝排布位置相反。
进一步地，至少四个所述电晕辊之间交错分布，形成可供卷材通过的蛇形路径，多个所述电晕辊中有一半位于所述蛇形路径的上侧，另一半所述电晕辊位于所述蛇形路径的下侧。
进一步地，至少四个所述放电单元沿所述架体的高度方向交错上下布置。
进一步地，每相邻两个所述放电单元中的两个所述电晕辊沿所述架体的高度方向上交错排布，每个所述放电单元中的电晕辊和放电丝沿所述架体的高度方向上排布。
进一步地，于所述架体的高度方向上，每对所述放电单元中的两个所述电晕辊的正投影的轴线之间具有间距，所述间距为大于或等于相邻两个所述电晕辊的半径之和。
进一步地，所述第二电极为正电极。
进一步地，所述熔喷静电驻极设备还包括给所述第二电极施加电压的高压静电发生器。
进一步地，所述静电场的长度在300-4600mm。
进一步地，所述卷材在静电场内的驻极处理时间大于或等于20s。
进一步地，所述熔喷静电驻极设备还包括设置在部分两对所述放电单元之间的内导辊。
本发明的有益效果在于：本发明的熔喷静电驻极设备由成对至少四个放电单元形成一个连续的静电场，且将至少四个间隙连续形成可供卷材通过的蛇形路径，并将相邻两个放电单元中的电晕辊和放电丝排布位置相反，从而使经过静电场内的卷材的正面和反面均可实现驻极处理，且由于卷材经过间隙为蛇形路径，所以，与现有技术相比，延长了熔喷布在静电场内的传送路径，有效增加了驻极时间，使沉积的电荷密度比较均匀，各个微小孔隙内电荷的排斥作用相差不大，因此使透气性达到均匀的状态，提高了驻极质量，熔喷布的生产速度可提升至85米/分钟。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一实施例所示的熔喷静电驻极设备的俯视简示图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3至图5为本发明所示的放电单元的另外三种布局结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间 未构成冲突就可以相互结合。
请参见图1和图2，本发明一实施例所示的熔喷静电驻极设备用以对卷材10进行驻极。该卷材10通常为熔喷布。该熔喷静电驻极设备包括架体1、成对设置在架体1上的四个放电单元2和给放电单元2施加电压的高压静电发生器（未图示）。在本实施例中，放电单元2的数量为四个。在其他实施例中，该放电单元2的数量可以为四个以上，如六个。架体1包括下框架（未图示）和设置在下框架上的上框架，高压静电发生器放置在下框架内，且下框架内还可以放置控制系统和供电系统，该控制系统用以控制高压静电发生器及放电单元2等部件的运行，供电系统对控制系统、高压静电发生器及放电单元2等部件的供电。上框架包括相对设置的第一面板11和第二面板12以及连接第一面板11和第二面板12的支架（未图示）。该架体1具有高度方向X、纵长方向Y和横向，高度方向X为上框架和下框架的布置方向，纵长方向Y为卷材10的移动方向（图1中箭头a所指方式），横向为水平方向，架体1上具有卷材10的进口和出口，该进口和出口位于纵长方向Y上。
每个放电单元2均包含一电晕辊21和一放电丝22，电晕辊21与放电丝22之间具有可供卷材10通过的间隙，多个放电单元2之间形成一连续的静电场。该静电场包含与电晕辊21相连的第一电极（未图示）和与放电丝22相连的第二电极（未图示），其中，第一电极接地，第二电极被偏压至第一电位。本实施例中，该第二电极为正电极。高压静电发生器给第二电极施加电压，以通过放电丝22放电。
四个电晕辊21之间交错分布，形成可供卷材10通过的蛇形路径。具体的，多个电晕辊21中有一半位于蛇形路径的上侧，另一半电晕辊21位于蛇形路径的下侧。本实施例中，四个放电单元2沿架体1的高度方向X交错上下布置，具体的，每相邻两个放电单元2中的两个电晕辊21沿架体1的高度方向X上交错排布。其他实施方式中也可以将至少两个放电单元2设置成至少两组，每相邻两组之间沿架体1的高度方向X上呈上下交错布置，如，前两对放电单元2位于上方，后两对放电单元2位于下方，卷材10在静电场内移动，如图3。请再次参见图2，每个放电单元2中的电晕辊21和放电丝22沿架体1的高度方向X上排布。在其他实施方式中，电晕辊21和放电丝22也可以设置在同一水平面上，卷材10在静电场内移动，如图4。
需要说明的是，在其他实施方式中，四个间隙形成供卷材10通过的蛇形路径的方式还可以为：如图4中每对放电单元2水平布置，或者，如图5，四个放电单元2位于同一平面内，相邻的两个放电单元2中的电晕辊21和放电丝22排布位置相反，卷材10在静电场内移动。所以，只要四个间隙连续形成可供卷材10通过的蛇形路径，并相邻两个放电单元2中的电晕辊21和放电丝22排布位置相反均可实现对卷材10的正面和反面进行驻极处理。
请再次参见图1和图2，于架体1的高度方向X上，每对放电单元2中的两个电晕辊21的正投影的轴线之间具有间距D，间距D为大于或等于相邻两个电晕辊21的半径之和。
本实施例中，该静电场的长度在300-4600 mm，通过将静电场的长度设置在X至Ymm以使卷材10在静电场内的驻极处理时间加长，从而提高驻极质量，本实施例中，卷材10在静电场内的驻极处理时间设定为大于或等于20s。当然，在其他实施例中，也可以通过布置放电单元2中相邻两个电晕辊21之间的位置关系或距离关系以保持卷材10在静电场内的驻极处理时间设定大于或等于20s。
通过将驻极处理时间设定在20s，使得卷材10经驻极处理的时间延长到合适的一个工艺时间，处理过后卷材10达到具有很高的过滤效率的同时，卷材10的过滤的均匀性也达到最优。
电晕辊21的两端通过轴承座3安装在第一面板11和第二面板12上，放电丝22通过安装座固定在第一面板11和第二面板12上。具体的，该安装座包括相对设置的第一安装座41和第二安装座42，该第一安装座41上设置有放线筒43，第二安装座42上设置有穿线孔（未标号），放电丝22张紧在放线筒43和第二安装座42上之间，其一端缠绕在放线筒43上，另一端穿过穿线孔。该放电丝22为钼丝。本实施例中，架体1与第一安装座41、第二安装座42之间设置有移动调节结构，第一安装座41、第二安装座42通过移动调节结构在架体1上沿架体1的高度方向X上调整放电丝22与电晕辊21之间的距离，即调节放电丝22与电晕辊21上的卷材10之间的放电距离，以使放电丝22与电晕辊21之间的距离以达到一个合适的驻极工艺点。具体的移动调节结构，该移动调节结构包括开设在第一面板11、第一面板11的相对位置上且沿横向延伸矩形移动槽（未图示）、形成在第一安装座41、第二安装座42上以插入至矩形移动槽内的螺纹杆（未图示）、以及装配在螺纹杆上以将第一调节座和第二调节座锁紧在第一面板11、第二面板12上的锁紧螺母（未图示）。
该熔喷静电驻极设备还包括设置在静电场内的内导辊5和设置在静电场外的外导辊6，该内导辊5与外导辊6与相邻的放电单元2内的导电辊于架体1的高度方式上交错排布，该内导辊5布置在两对放电单元2之间，本实施例中，该内导辊5为两个。电晕辊21、内导辊5和外导辊6均通过电机驱动，电机由控制系统控制其运行，并由供电系统实现供电。
上述熔喷静电驻极设备的工作过程如下：熔喷静电驻极设备启动，供电系统启动，控制系统控制高压静电发生器对放电丝22施加电压，产生的电压通过放电丝22放电，使放电丝22附近形成很强的电场，放电丝22附近的空气分子被电离成正负离子，正负离子频繁的发生复合，放电丝22辐射出淡紫色的电晕光辉，静电场产生，此时卷材10从进口的外导辊6进入至静电场内，再依次经过两个电晕辊21与放电丝22的间隙、两个内导辊5、两个电晕辊21与放电丝22的间隙后，最后经靠近出口的外导辊6传动从出口移出，卷材10的移动移动电晕辊21、内导辊5和外导辊6进行传动。在上述过程中，卷材10经过四道驻极处理，大大增加了驻极处理的时间，使熔喷无纺布的驻极处理时间达到了20S左右，处理后的过滤效率达到了峰值的同时增大了熔喷布的透气率的均匀性。而如果驻极时间较短的话，熔喷表面电荷面密度不均匀，电荷密度较大的地方，电荷的排斥作用强烈，滤料表面形成较大的开放型结构，其孔隙变大，透气性能增大；而当驻极时间延长，沉积的电荷密度比较均匀，各个微小孔隙内电荷的排斥作用相差不大，因此纤维又慢慢回复到均匀的状态，使透气性达到均匀的状态。
综上，本发明的熔喷静电驻极设备由成对至少四个放电单元2形成一个连续的静电场，且将至少四个间隙连续形成可供卷材10通过的蛇形路径，并将相邻两个放电单元2中的电晕辊21和放电丝22排布位置相反，从而使经过静电场内的卷材10的正面和反面均可实现驻极处理，且由于卷材10经过间隙为蛇形路径，所以，与现有技术相比，延长了驻极时间，使沉积的电荷密度比较均匀，各个微小孔隙内电荷的排斥作用相差不大，因此使透气性达到均匀的状态，提高了驻极质量。该熔喷静电驻极设备可在不增加卷材10厚度的条件下（也就是呼吸阻力条件下），仍然能大幅度提高过滤效。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
