專利名稱：三組份過(guò)濾材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及一種過(guò)濾材料，更具體地說(shuō)涉及一種帶有靜電荷并由三類纖維混合而成的過(guò)濾材料。
背景技術(shù)：
在過(guò)濾技術(shù)中，已知有各種纖維可以形成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在纖維之間具有彎彎曲曲的小徑，使氣流，例如空氣，在此彎曲的小徑中通過(guò)，以從該氣流中除去顆粒物質(zhì)。流經(jīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的曲折路徑中的氣體中的顆粒物質(zhì)，由于其直徑大于路徑的直徑而被阻擋在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的上游側(cè)或阻擋在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的曲折路徑內(nèi)。
此外，人們還知道，對(duì)種種纖維的混合物施加靜電荷，可以通過(guò)纖維和顆粒之間的靜電吸引而進(jìn)一步阻擋住顆粒物質(zhì)。這種纖維混合物及其他過(guò)濾技術(shù)的進(jìn)展揭示在授予Auger的美國(guó)專利6,3287,88號(hào)，授予Brown的美國(guó)專利4798850號(hào)，授予Morweiser等人的美國(guó)專利5,470,485號(hào)及授予Haskett的美國(guó)專利5792242中。所有上述專利都援引在此以供參考。
Auger的專利揭示了一種兩類纖維的混合物聚丙烯和聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺，例如它是以商標(biāo)NOMEX出售的。這兩類纖維的較佳重量比(polymethaphahenylene isophtalamide to polypropylene)的范圍在5∶95及50∶50之間，而最好是在10∶90及30∶70之間。
Brown的專利揭示了一種兩類纖維的混合物聚烯烴和取代的的另一種聚合物。Brown中的第一類纖維較佳是聚丙烯而第二類是改良的丙烯酸纖維。該兩類纖維的表面面積比(polypropylene to modacrylic)是30∶70到80∶20，而較佳是40∶60到70∶30。
已有技術(shù)的過(guò)濾材料在許多場(chǎng)合能提供足夠的過(guò)濾，然而在要求靜電荷必須保持較長(zhǎng)時(shí)期或通過(guò)過(guò)濾材料的穿透率必須低于某一具體百分?jǐn)?shù)的場(chǎng)合，已有技術(shù)就很難滿足要求。為此，人們需要有一種過(guò)濾材料，它既要有所需的性能，而且制造成本又是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
人們發(fā)現(xiàn)，三類纖維可以混合起來(lái)以形成一種性能優(yōu)于已有技術(shù)的過(guò)濾材料。該三類纖維包括聚丙烯，聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺以及選自改良的丙烯酸和丙烯酸纖維的第三類纖維。在一較佳實(shí)施例中，聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺的量在約5％及20％之間，其余則由聚丙烯及改良丙烯酸纖維分擔(dān)。在另一實(shí)施例中，聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺的含量在約5％及20％之間，其余部分則由聚丙烯及丙烯酸纖維分擔(dān)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是實(shí)施本發(fā)明的樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表，其中纖維的組成成分有所不同。
在敘述本發(fā)明的較佳實(shí)施例時(shí)，為了清晰起見(jiàn)使用了專門的術(shù)語(yǔ)，然而本發(fā)明并不限于所選用的術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該予以理解的是，每一專門的術(shù)語(yǔ)都包括所有可以以類似方式實(shí)現(xiàn)類似目的的技術(shù)上的等效物。
具體實(shí)施例方式
如上所述，本發(fā)明包括至少三類纖維的混合物(a)聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺，(b)聚丙烯，(c)用丙烯酸或改良丙烯酸制成的第三類纖維。諸纖維最好先制成，然后以常規(guī)的工藝混合在一起以獲得在整個(gè)過(guò)濾材料的過(guò)濾網(wǎng)都具有一致的纖維組成成分的產(chǎn)品。
聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺是杜邦公司以NOMEX商標(biāo)及Teijin有限公司以TEIJINCONEX商標(biāo)出售的。在實(shí)驗(yàn)中使用的聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維是NOMEX牌纖維，2.0旦2英寸長(zhǎng)。該纖維用約4重量％碳酸鈉水溶液洗去拋光劑而加以清潔。該清潔后的纖維然后被漂洗和弄干。
聚丙烯纖維最好是比較清潔的。比較清潔的意思是其上只有少量的抗靜電劑和/或潤(rùn)滑劑。少量的意思是例如在重量0.02重量％的數(shù)量級(jí)。該纖維可以加以清潔以除去大部分以上所述的抗靜電劑和/或潤(rùn)滑劑，或它們可以在只留下很少或不留下這類藥劑的工藝過(guò)程中形成。較佳的聚丙烯纖維是由奧地利Asota Ges.m.b.H出售的。在實(shí)驗(yàn)中使用的該纖維是2.25旦1.5英寸長(zhǎng)的聚丙烯纖維，它的名稱是FVIXOZ。這類纖維含有少量的抗靜電劑或潤(rùn)滑劑，但在本發(fā)明中仍工作得很好。
在紡織工業(yè)中人們都知道，丙烯酸纖維是一種制造的纖維，其中形成纖維的物質(zhì)是由至少85重量％丙烯腈單元組成的長(zhǎng)鏈合成聚合物。此外，改良丙烯酸纖維是又一種制造的纖維，其中形成纖維的物質(zhì)是由不到85％，但至少35重量％的丙烯腈單元組成的長(zhǎng)鏈合成聚合物。在本發(fā)明中使用的丙烯酸及改良丙烯酸纖維都這些范圍之內(nèi)。
在本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中使用的改良丙烯酸纖維是2.0旦2英寸長(zhǎng)的纖維，它是以KANEKARON商標(biāo)SE型由日本大阪的Kaneka公司出售的。該纖維用約4重量％的碳酸鈉水溶液洗滌清潔。洗滌過(guò)的纖維然后經(jīng)過(guò)漂洗及弄干。用在本實(shí)驗(yàn)中的丙烯酸纖維由Solutia公司制造，型號(hào)為A17879。這種一種近無(wú)光纖維，3.0旦2英寸長(zhǎng)。該纖維通過(guò)在約4重量％碳酸鈉水溶液中洗滌而清潔。清潔過(guò)的纖維然后漂洗，弄干。
優(yōu)先將該三類纖維混合而形成非織物網(wǎng)。但是該三類纖維也加以紡織或用其他方式形成片狀，平板狀，頁(yè)狀或其他結(jié)構(gòu)的網(wǎng)。該網(wǎng)優(yōu)選以常規(guī)的方式混合這些纖維而形成，然后加以起毛(起絨)以讓纖維互相摩擦帶上在制造后仍可保持長(zhǎng)時(shí)間的靜電荷?；蛘?，先混合形成網(wǎng)然后通過(guò)電暈或電場(chǎng)加上電荷?；蛘哌@種電荷可以在混合之前就加上。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明形成的過(guò)濾網(wǎng)其上的靜電荷可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
對(duì)實(shí)施本發(fā)明的過(guò)濾網(wǎng)的樣品進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果示于圖1的表中。試驗(yàn)是在TSI8130的機(jī)器上進(jìn)行的，TSI8130是有名的用于試驗(yàn)過(guò)濾材料特性的機(jī)器。試驗(yàn)時(shí)使用90升/每分鐘的空氣流，樣品約6英寸長(zhǎng)乘6英寸寬，具有約8.0克的重量。對(duì)油的滲透率測(cè)量了15分鐘，其結(jié)果記錄在圖1的表中。因?yàn)樗玫降慕Y(jié)果是油穿過(guò)過(guò)濾材料的百分?jǐn)?shù)，因此，穿透率越低，過(guò)濾材料的功能越好。圖1中的各行是按照樣品的過(guò)濾性能的次序排列的。
在實(shí)驗(yàn)中所用的標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯是由Filter Specialists公司制造的。那是2.8旦，2英寸的天然聚丙烯纖維。用標(biāo)準(zhǔn)的用于聚丙烯的拋光方法制造的。纖維通過(guò)在約在1重量％的碳酸鈉水溶液加以洗滌，對(duì)洗滌后的纖維然后進(jìn)行漂洗及弄干。
應(yīng)該予以指出的是，樣品a和b的纖維類型及組成與授與Brown的美國(guó)專利4,798,850號(hào)中的敘述過(guò)濾材料是類似的。此外，樣品o，e以及r與授與Auger的美國(guó)專利6,328,788號(hào)中敘述的纖維類型及組成基本上是類似的。因此，本發(fā)明的性能可以與已有技術(shù)的性能進(jìn)行比較。
樣品g具有10％的聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維，50％的Asota PP纖維及40％的改良丙烯酸纖維，其性能優(yōu)于所有其他樣品。數(shù)據(jù)還顯示，當(dāng)聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺的相對(duì)量增加，改良的丙烯酸纖維的量減少而聚丙烯的量保持不變時(shí)，其性能略低于樣品g，這由樣品h及i略高的過(guò)濾率顯示。
值得注意的是，此結(jié)果(因聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺增加而性能下降)是與按Augen專利制造的樣品所得的結(jié)果相反的。在樣品o，p，q及r中，聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺含量的增加所產(chǎn)生的結(jié)果是性能的提高。
此外，當(dāng)實(shí)施本發(fā)明的過(guò)濾材料中的聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺含量保持在低于30％時(shí)，除了樣品c以外，按本發(fā)明制造的所有樣品的性能都優(yōu)于按Brown專利制作的樣品。現(xiàn)在還不能理解為什么樣品c的性能不能和樣品g一樣好，因?yàn)榻M成的改變只是聚丙烯和改良丙烯酸纖維的百分比倒了過(guò)來(lái)。然而即使是樣品c，其性能也比類似于Brown及Auger的纖維的樣品的一半為好。
當(dāng)然，也盼望同樣的三類纖維的其他相對(duì)組成也能得出可以接受的過(guò)濾性能。例如，即使聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺降低到5或10重量百分比，而其余的纖維是另兩類纖維的混合物，穿透結(jié)果的變化也盼望是在可以接受的范圍內(nèi)。對(duì)于聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維占過(guò)濾器10重量％的過(guò)濾材料。過(guò)濾器的其余組分可以低至10％聚丙烯及80％改良丙烯酸纖維，或丙烯酸纖維，或者高達(dá)80％聚丙烯及10％改良丙烯酸或丙烯酸纖維。此外，聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺的重量百分比可以增加到高達(dá)80％，而其余的是10％的聚丙烯及10％的改良丙烯酸或丙烯酸纖維。
希望這些組合物能產(chǎn)生基于實(shí)驗(yàn)過(guò)的組合物性能的可接受的性能。因此，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，過(guò)濾網(wǎng)或形成的過(guò)濾器的其他結(jié)構(gòu)在較佳組成時(shí)具有較高的性能并且在所有組成都具有可接受的性能。
雖然對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施例作了詳細(xì)的敘述，應(yīng)予理解的是在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)及權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，還完全可以采用具有種種變化和改變的可能性。
權(quán)利要求
1.一種過(guò)濾器材料，它包括至少三類纖維的混合物(a)聚丙烯纖維，(b)聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維，(c)選自丙烯酸纖維及改良丙烯酸纖維的第三類纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器材料，其中，所述混合物含有至少約5重量％的每一類纖維
3.如權(quán)利要求2所述的過(guò)濾器材料，其中，所述混合物含有至少約10重量％的每一類纖維。
4.如權(quán)利要求3所述的過(guò)濾器材料，其中，所述混合物包含約10重量％的聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維，并且，在所述混合物中聚丙烯纖維和第三類纖維之比在約10∶80及約80∶10之間。
5.如權(quán)利要求4所述的過(guò)濾器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纖維和第三類纖維之比在約20∶70及約70∶20之間。
6.如權(quán)利要求5所述的過(guò)濾器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纖維和第三類纖維之比在約30∶60及約60∶30之間。
7.如權(quán)利要求6所述過(guò)濾器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纖維和第三類纖維之比在約40∶50及50∶40之間。
全文摘要
一種過(guò)濾材料，它包括至少三類纖維的混合物(a)聚丙烯纖維，(b)聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺，(c)選自丙烯酸纖維及改良丙烯酸纖維的第三類纖維。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述混合物包含約10重量％的聚甲基亞苯基間苯二甲酰胺纖維，約50重量％的聚丙烯纖維及約40重量％的改良丙烯酸纖維。所述混合物的性能高于已有技術(shù)的過(guò)濾材料，特別是在較佳的組成時(shí)。
文檔編號(hào)D03D9/00GK1777463SQ200380110047
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者R·R·威爾金斯, K·D·蒙哥馬利, S·W·亞歷山大, J·G·塔特爾, E·G·赫爾 申請(qǐng)人:埃爾斯特羅姆空氣媒介有限公司