專利名稱：含有化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)以及制造和使用所述非織造纖維網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)，更具體地講，本發(fā)明涉及采用包括化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)的流體過濾制品，以及制造和使用這種制品和網(wǎng)的方法。
背景技術(shù)：
市售許多類型的流體過濾系統(tǒng)如，例如用于家庭飲水過濾和氣體過濾呼吸器的過濾系統(tǒng))。非織造纖維網(wǎng)在很多情況下用作此類流體過濾系統(tǒng)中的過濾介質(zhì)。這種非織造纖維網(wǎng)可包括兩種或更多種纖維(例如，兩個(gè)不同的微纖維群體)，所述兩種或更多種纖維各自具有不同的平均直徑，使得非織造纖維網(wǎng)可過濾寬范圍尺寸的顆粒。一般而言，不同的纖維群體在單層網(wǎng)內(nèi)混合?？赏ㄟ^多種技術(shù)形成非織造纖維網(wǎng)，所述技術(shù)包括粗梳法、扯松法、氣流成網(wǎng)法、濕法成網(wǎng)法、熔噴法、紡粘法和縫編法?？捎斜匾M(jìn)一步加工非織造物以增加諸如強(qiáng)度、耐久性和紋理之類的特性。進(jìn)一步加工的實(shí)例包括壓延、水力纏繞、針縫合、樹脂粘合、熱粘合、超聲焊接、壓印和層合。在一些可用作過濾介質(zhì)的非織造纖維網(wǎng)中，已發(fā)現(xiàn)，將諸如活性炭等吸著劑顆粒在該網(wǎng)內(nèi)混合是有利的。還已知，通過使用單獨(dú)的粘結(jié)劑材料將吸著劑顆粒結(jié)合到非織造纖維網(wǎng)的纖維上，從而提供適合用于一些流體過濾應(yīng)用的裝填顆粒的制品O

發(fā)明內(nèi)容
目前正需要提供緊湊且低成本的流體過濾制品，例如，家用水過濾器，或者用作呼吸機(jī)或用作用于暖通空調(diào)(HVAC)應(yīng)用的過濾器的空氣過濾器。還需要提供流體過濾制品，在沒有增加整個(gè)流體過濾系統(tǒng)內(nèi)的壓降的情況下，所述流體制品具有高度裝填的化學(xué)活性顆粒，例如吸收劑和/或吸附劑顆粒。還期望提供一種裝填有顆粒的非織造纖維網(wǎng)，其將顆粒有效地保持在所述纖維非織造纖維網(wǎng)中，從而當(dāng)用作流體過濾制品時(shí)防止將顆粒釋放到浸滲流體中。此外，一直需要提供使用壽命和過濾效率得到改善的流體過濾制品。因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明描述了一種非織造纖維網(wǎng)，其包括多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維和多個(gè)化學(xué)活性顆粒，所述無規(guī)取向的離散纖維包括多組分纖維，所述多組分纖維至少包括具有第一熔融溫度的第一區(qū)域和具有第二熔融溫度的第二區(qū)域，其中所述第一熔融溫度低于所述第二熔融溫度。所述多組分纖維占非織造纖維網(wǎng)的大于O重量％且小于10重量％?；瘜W(xué)活性顆粒的至少一部分粘合到多組分纖維的至少一部分的至少第一區(qū)域，并且離散纖維的至少一部分在多個(gè)交點(diǎn)處與多組分纖維的第一區(qū)域結(jié)合在一起。
在一些示例性實(shí)施例中，按離散纖維的總重量計(jì)，所述多組分纖維占大于O重量％和小于10重量％。在某些示例性實(shí)施例中，所述多組分纖維是雙組分纖維。在另外的示例性實(shí)施例中，所述多組分纖維包括選自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚鹵乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。在另一方面，本發(fā)明描述了一種非織造纖維網(wǎng)，其包括多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維和多個(gè)化學(xué)活性顆粒，所述無規(guī)取向的離散纖維包括具有第一熔融溫度的第一組單組分離散熱塑性纖維和具有高于第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分離散纖維。所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分粘合到所述第一組單組分離散纖維的至少一部分，且所述第一組單組分離散纖維的至少一部分粘合到所述第二組單組分離散纖維的至少一部分。在一些示例性實(shí)施例中，所述第一組單組分離散纖維占所述非織造纖維網(wǎng)的大于O重量％且小于10重量％。
在某些示例性實(shí)施例中，第一組單組分離散纖維占所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的大于O重量％和小于10重量％。在某些示例性實(shí)施例中，所述第一組單組分離散纖維包括選自如下的聚合物 聚酯、聚酰胺、聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚鹵乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述第一熔融溫度可被選為至少50°C，并且所述第二熔融溫度可被選擇為比所述第一熔融溫度高至少10°c。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述第一熔融溫度可被選為至少100°c，并且所述第二熔融溫度可被選擇為比所述第一熔融溫度高至少30°c。在另一方面，本發(fā)明描述了一種非織造纖維網(wǎng)，其包括多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維，其被纏結(jié)以形成包括多個(gè)填隙空位的內(nèi)聚纖維網(wǎng)；以及多個(gè)化學(xué)活性顆粒，其分布在所述內(nèi)聚纖維網(wǎng)中。每個(gè)填隙空位限定空隙體積，所述空隙體積具有由至少兩個(gè)疊置的纖維限定的至少一個(gè)開口，其中所述至少一個(gè)開口具有中值尺寸。所述化學(xué)活性顆粒具有小于所述空隙體積的體積以及大于所述中值尺寸的中值粒徑。在一些示例性實(shí)施例中，所述化學(xué)活性顆粒基本上不結(jié)合到所述纖維。在某些示例性實(shí)施例中，所述纖維基本上不結(jié)合到彼此。在上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分選自天然纖維、非熱塑性聚合物纖維、碳纖維、陶瓷纖維、金屬纖維以及它們的組合。在上述實(shí)施例中的任一實(shí)施例中，無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、環(huán)狀聚烯烴、聚甲醛、聚烯烴熱塑性彈性體或它們的組合。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述非織造纖維網(wǎng)的至少10重量％包括化學(xué)活性顆粒。另外，在上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述化學(xué)活性顆粒選自吸著劑顆粒(例如，吸附劑顆粒、吸收劑顆粒等等)、殺生物劑顆粒、微膠囊以及它們的組合。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述化學(xué)活性顆粒選自活性炭顆粒、活性氧化鋁顆粒、硅膠顆粒、陰離子交換樹脂顆粒、陽離子交換樹脂顆粒、分子篩顆粒、硅藻土顆粒、抗微生物化合物顆粒、金屬顆粒以及它們的組合。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述化學(xué)活性顆粒遍及所述非織造纖維網(wǎng)的整個(gè)厚度分布。然而，在上述實(shí)施例的一些實(shí)施例中，化學(xué)活性顆粒優(yōu)先位于所述非織造纖維網(wǎng)的主表面上。在上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述非織造纖維網(wǎng)優(yōu)選地基本上不含任何額外的粘結(jié)劑。然而，在以上實(shí)施例的一些實(shí)施例中，非織造纖維網(wǎng)還包括覆蓋所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分的粘結(jié)劑涂層。在某些目前優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，所述粘結(jié)劑沒有充分遮蔽所述化學(xué)活性顆粒的表面。非織造纖維網(wǎng)的上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例可以另外任選地包括支承層，所述支承層選自篩網(wǎng)、稀松布、網(wǎng)片、非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、多孔膜、穿孔膜、細(xì)絲陣列、熔體原纖化纖維網(wǎng)、熔噴纖維網(wǎng)、紡粘纖維網(wǎng)、氣流成網(wǎng)纖維網(wǎng)、濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)、梳理成網(wǎng)纖維網(wǎng)、水力纏繞纖維網(wǎng)以及它們的組合。非織造纖維網(wǎng)的上述實(shí)施例的任一個(gè)還可以可選地包括纖維覆蓋層，所述纖維覆蓋層包括多個(gè)微纖維、多個(gè)亞微米纖維以及它們的組合中的至少一個(gè)。在某些示例性實(shí)施例中，所述纖維覆蓋層包括中值纖維直徑小于I μ m的一組亞微米纖維，所述亞微米纖維通過熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲 形成、氣體射流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。非織造纖維網(wǎng)的以上示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例包括化學(xué)活性顆粒，其可用于制備選自氣體過濾制品、液體過濾制品、表面清潔制品、絕緣制品、細(xì)胞生長載體制品、藥物遞送制品、個(gè)人衛(wèi)生制品和傷口敷料制品的制品。在某些目前優(yōu)選的實(shí)施例中，以上實(shí)施例的任一實(shí)施例的所述非織造纖維網(wǎng)可用于制備一種流體過濾制品，所述流體過濾制品包括流體不可滲透的殼體，其圍繞所述非織造纖維網(wǎng)，其中所述殼體包括與所述非織造纖維網(wǎng)的第一主表面流體連通的至少一個(gè)流體入口，以及與所述非織造纖維網(wǎng)的第二主表面流體連通的至少一個(gè)流體出口，所述第二主表面與所述非織造纖維網(wǎng)的所述第一主表面相對(duì)。在另一方面，本發(fā)明描述了一種制備根據(jù)以上實(shí)施例的任一實(shí)施例所述的非織造纖維網(wǎng)的方法，所述方法包括提供具有上端和下端的形成室；將多個(gè)離散纖維引入到所述形成室的所述上端；將多個(gè)化學(xué)活性顆粒引入到所述形成室中；在所述形成室中將所述多個(gè)離散纖維與所述多個(gè)化學(xué)活性顆?；旌?，以形成纖維顆粒混合物；將纖維顆?；旌衔飩魉偷剿鲂纬墒业乃鱿露艘孕纬煞强椩炖w維網(wǎng)；以及將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)。在某些示例性實(shí)施例中，將纖維顆?；旌衔飩魉偷剿鲂纬墒业乃鱿露艘孕纬煞强椩炖w維網(wǎng)的步驟包括使所述離散纖維下落進(jìn)入形成室并允許所述纖維在重力作用下落下穿過所述形成室。在其它示例性實(shí)施例中，將纖維顆?；旌衔飩魉偷剿鲂纬墒业乃鱿露艘孕纬煞强椩炖w維網(wǎng)的步驟包括使所述離散纖維下落進(jìn)入形成室并允許所述纖維在重力和施加到所述形成室下端的真空力的作用下落下穿過所述形成室。在其中非織造纖維網(wǎng)的大于O重量％且小于10重量％，更優(yōu)選地離散纖維的大于O重量％且小于10重量％由包括具有第一熔融溫度的至少第一區(qū)域和具有第二熔融溫度的第二區(qū)域(其中第一熔融溫度低于第二熔融溫度)的多組分纖維構(gòu)成的一些示例性實(shí)施例中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括將所述多組分纖維加熱到至少第一熔融溫度并小于第二熔融溫度的溫度，使得化學(xué)活性顆粒的至少一部分粘合到多組分纖維的至少一部分的至少第一區(qū)域，并且離散纖維的至少一部分在多個(gè)交點(diǎn)處與所述多組分纖維的第一區(qū)域結(jié)合在一起。在其中多個(gè)離散纖維包括具有第一熔融溫度的第一組單組分離散熱塑性纖維和具有大于第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分離散纖維的其它示例性實(shí)施例中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括將所述熱塑性纖維加熱到至少第一熔融溫度并小于第二熔融溫度的溫度，使得化學(xué)活性顆粒的至少一部分粘合到第一組單組分離散纖維的至少一部分，并且此外，其中第一組單組分離散纖維的至少一部分粘合到第二組單組分離散纖維的至少一部分。在包括具有第一熔融溫度的第一組單組分離散熱塑性纖維和具有大于第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分離散纖維的一些示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，非織造纖維網(wǎng)的大于O重量％且小于10重量％，更優(yōu)選地離散纖維的大于O重量％且小于10重量％由所述第一組單組分離散熱塑性纖維構(gòu)成。在某些示例性實(shí)施例中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包 括將第一組單組分離散熱塑性纖維加熱到至少第一熔融溫度并小于第二熔融溫度的溫度，使得化學(xué)活性顆粒的至少一部分粘合到第一組單組分離散熱塑性纖維的至少一部分，并且離散纖維的至少一部分在多個(gè)交點(diǎn)處與所述第一組單組分離散熱塑性纖維結(jié)合在一起。在上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括熱結(jié)合、自生結(jié)合、粘結(jié)劑結(jié)合、粉末狀粘結(jié)劑結(jié)合、水力纏繞、針刺、壓延或它們的組合的至少一種。在以上實(shí)施例的一些中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括纏結(jié)離散纖維，從而形成包括多個(gè)填隙空位的內(nèi)聚非織造纖維網(wǎng)，每個(gè)填隙空位限定具有中值尺寸的由至少兩個(gè)疊置的纖維限定的至少一個(gè)開口的空隙體積，其中所述化學(xué)活性顆粒具有小于所述空隙體積的體積和大于所述中值尺寸的中值粒度，此外其中所述化學(xué)活性顆?；旧喜唤Y(jié)合到所述離散纖維并且所述離散纖維基本上不結(jié)合到彼此。在上述示例性實(shí)施例的任一實(shí)施例中，液體可被引入到所述形成室中，以潤濕所述離散纖維的至少一部分，從而所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分在所述形成室中附著到所述潤濕的離散纖維上。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述多個(gè)化學(xué)活性顆?？稍谒錾隙?、所述下端、所述上端和所述下端之間或它們的組合處被引入到所述形成室中。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例中，所述非織造纖維網(wǎng)可在收集器上形成，其中所述收集器選自篩網(wǎng)、稀松布、網(wǎng)片、非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、多孔膜、穿孔膜、細(xì)絲陣列、熔融原纖化納米纖維網(wǎng)、熔噴纖維網(wǎng)、紡粘纖維網(wǎng)、氣流成網(wǎng)纖維網(wǎng)、濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)、梳理成網(wǎng)纖維網(wǎng)、水力纏繞纖維網(wǎng)以及它們的組合。在上述實(shí)施例的任一實(shí)施例的其它實(shí)例中，所述方法還包括施加纖維覆蓋層以覆蓋所述非織造纖維網(wǎng)，其中所述纖維覆蓋層通過氣流成網(wǎng)法、濕法成網(wǎng)法、粗梳法、熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲形成、氣體射流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。在某些示例性實(shí)施例中，所述纖維覆蓋層包括中值纖維直徑小于I μ m的一組亞微米纖維，所述亞微米纖維通過熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲形成、氣體射流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。
根據(jù)本發(fā)明的裝填有化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)的示例性實(shí)施例可以具有使其能夠用于多種應(yīng)用的結(jié)構(gòu)特征，具有優(yōu)越的吸附和/或吸收性質(zhì)，由于其密實(shí)度低而顯示具有高孔隙率和滲透性，和/或以高性價(jià)比方式進(jìn)行制備。根據(jù)本發(fā)明的裝填有化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)的某些示例性實(shí)施例可提供緊湊和低成本的流體過濾制品，例如，家用水過濾器，或者用作呼吸機(jī)或用作用于HVAC應(yīng)用的過濾器的空氣過濾器。另外，在一些示例性實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的所述裝填有化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)可使得能夠制造具有高度裝填有化學(xué)活性顆粒(諸如吸收劑和/或吸附劑顆粒)的流體過濾制品，而不增大整個(gè)流體過濾系統(tǒng)的壓降。此外，本發(fā)明的裝填有化學(xué)活性顆粒的非織造纖維網(wǎng)的一些示例性實(shí)施例可更有效地將顆粒保持在纖維非織造纖維網(wǎng)中，而不會(huì)由于粘結(jié)劑材料的錮囚不利地減少顆粒的化學(xué)活性表面積，從而當(dāng)用作流體過濾制品時(shí)防止將顆粒釋放到浸滲流體中，同時(shí)為整個(gè)化學(xué)活性表面積與浸滲流體相互作用提供便利，得到增加的使用壽命和更大的過濾效率。
已匯總了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的各個(gè)方面和優(yōu)點(diǎn)。以上概述并非旨在描述本發(fā)明的每個(gè)圖示實(shí)施例或每項(xiàng)具體實(shí)施。隨后的附圖和具體實(shí)施方式
將更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選實(shí)施例。


還結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，圖中圖I是本發(fā)明的示例性非織造纖維網(wǎng)的透視圖。圖2A是圖I的非織造纖維網(wǎng)的一部分的分解圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例。圖2B是圖I的非織造纖維網(wǎng)的分解圖，示出了本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例。圖2C是圖I的非織造纖維網(wǎng)的分解圖，示出了本發(fā)明的另外的示例性實(shí)施例。圖3是示出制造本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)的多個(gè)實(shí)施例的過程的側(cè)視圖。圖4A是示出本發(fā)明的多層非織造纖維網(wǎng)的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖。圖4B是示出本發(fā)明的多層非織造纖維網(wǎng)的另一示例性實(shí)施例的側(cè)視圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的利用圖4A的多層非織造纖維網(wǎng)的流體過濾制品的示例性實(shí)施例的側(cè)視圖。圖6A-圖6F是示出本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)的示例性實(shí)施例的顯微圖。雖然以上說明的可不按比例繪制的附圖示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但是還可以想到其它的實(shí)施例，如在具體實(shí)施方式
中所述。在所有情況下，本發(fā)明通過示例性實(shí)施例的表示而非通過表達(dá)限制來描述當(dāng)前公開的發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出許多其他的修改形式和實(shí)施例，這些修改形式和實(shí)施例也屬于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
具體實(shí)施例方式如本說明書和所附實(shí)施例中所用，單數(shù)形式“一(a、an)”和“該”包括多個(gè)指代物，除非內(nèi)容明確地另外指明。因此，例如，提及的包含“某種化合物”的細(xì)旦纖維包括兩種或多種化合物的混合物。如本說明書和所附實(shí)施例中所用，術(shù)語“或”的含義一般來講包括“和/或”的含義，除非該內(nèi)容明確地另外指明。
如本說明書所用，由端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括歸入該范圍內(nèi)的所有數(shù)值(例如I至 5 包括 1、1. 5、2、2. 75,3,3. 8、4 和 5)。除非另外指明，否則在所有情況下，本說明書和實(shí)施例中所使用的所有表達(dá)數(shù)量或成分、性質(zhì)測量等的數(shù)值均應(yīng)理解成由術(shù)語“約”所修飾。因此，除非有相反的指示，否則上述說明書和所附實(shí)施例列表中所述的數(shù)值參數(shù)可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需性質(zhì)而有所變化。在最低程度上，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)并不旨在限制等同原則在受權(quán)利要求書保護(hù)的實(shí)施例的保護(hù)范圍上的應(yīng)用，至少應(yīng)該根據(jù)所報(bào)告的數(shù)值的有效數(shù)位和通過慣常的四舍五入法來解釋每一個(gè)數(shù)值參數(shù)。對(duì)于以下定義術(shù)語的術(shù)語表，整個(gè)申請(qǐng)應(yīng)以這些定義為準(zhǔn)，除非在權(quán)利要求書或說明書中的別處提供不同的定義。
術(shù)語表“非織造纖維網(wǎng)”指具有夾在中間的單獨(dú)纖維或細(xì)絲的結(jié)構(gòu)的制品或片材，但是所述單獨(dú)纖維或細(xì)絲不是以像針織織物中那樣的可辨認(rèn)的方式被夾在中間。非織造織物或幅材可由多種方法形成，例如，如熔吹法、紡粘法、和粘合粗梳成網(wǎng)法?！皟?nèi)聚非織造纖維網(wǎng)”指通過將足以形成自支承網(wǎng)的纖維纏結(jié)或結(jié)合來表征的纖維網(wǎng)?！白灾С小币庵妇W(wǎng)具有足夠的抱合力和強(qiáng)度，以在基本上不會(huì)被撕裂或破裂的情況下適于懸掛和可處理。“熔噴”和“熔噴工藝”意指通過下列方式形成非織造纖維網(wǎng)的方法穿過多個(gè)噴絲孔擠出熔化的成纖材料以形成原絲，同時(shí)使原絲與空氣或其他細(xì)化用流體接觸以將原絲細(xì)化成纖維，隨后收集細(xì)化纖維。在例如美國專利No. 6，607，624(Berrigan等)中提出了示例性熔吹法?！叭蹏娎w維”指通過熔吹法或熔噴工藝制備的纖維?！凹徴撤ā焙汀凹徴臣庸ぁ敝竿ㄟ^將熔化的成纖材料從噴絲頭的多個(gè)細(xì)毛細(xì)管擠出成連續(xù)或半連續(xù)長絲，并隨后收集細(xì)化纖維而形成非織造纖維網(wǎng)的方法。在例如美國專利No. 3，802, 817 (Matsuki等人)中公開了示例性紡粘法?！凹徴忱w維”和指利用紡粘法和紡粘加工制成的纖維。這種纖維通常是連續(xù)長絲并且充分纏結(jié)或點(diǎn)粘接以形成內(nèi)聚非織造纖維網(wǎng)，使得通常不能從這種纖維的整體中取出一根完整的紡粘纖維。所述纖維還可具有例如在美國專利No. 5，277，976 (Hogle等人)中描述的那些形狀，在上述專利中描述了具有非常規(guī)形狀的纖維?！按质岱ā焙汀按质峁に嚒敝竿ㄟ^將短纖維通過梳理或粗梳單元加工而形成非織造纖維網(wǎng)的方法，所述梳理或粗梳單元分離或拆分短纖維并沿著縱向?qū)R短纖維，從而形成總體上縱向取向的非織造纖維網(wǎng)。在例如美國專利No. 5，114，787 (Chaplin等人)中提出了示例性粗梳工藝?！罢辰Y(jié)粗梳纖維網(wǎng)”指通過粗梳工藝形成的非織造纖維網(wǎng)，其中至少一部分纖維通過包括例如熱點(diǎn)粘合、自生結(jié)合、熱空氣粘合、超聲波粘合、針刺、壓延、應(yīng)用噴霧粘合劑等的方法結(jié)合在一起?！白陨辰Y(jié)”意指在烘箱或通風(fēng)粘合器中，在未施加例如點(diǎn)粘結(jié)或壓延的固體接觸壓力的條件下而獲得的高溫下的纖維間的結(jié)合。
“壓延”指將非織造纖維網(wǎng)在施加壓力的情況下穿過輥從而獲得壓縮和結(jié)合的非織造纖維網(wǎng)的方法。輥可任選進(jìn)行加熱?！爸旅芑币庵赶率鎏幚?，通過該處理，在沉積之前或之后，對(duì)直接或間接沉積到過濾器卷繞心軸或軸柄上的纖維進(jìn)行壓縮，并通過設(shè)計(jì)或作為處理正在形成的或已形成的過濾器的一些方法的人為結(jié)果使得這些纖維整體或局部形成孔隙度低的區(qū)域。致密化還包括將網(wǎng)壓延的過程?！皻饬鞒删W(wǎng)法”是這樣一種工藝，通過這種工藝可形成非織造纖維網(wǎng)層。在氣流成網(wǎng)工藝中，具有介于約3至約52毫米(mm)的典型長度的小纖維束分離并被夾帶在氣源中，并且隨后通常通過真空源的幫助沉積到形成篩網(wǎng)上。無規(guī)沉積的纖維可隨后利用例如熱點(diǎn)粘合、自生結(jié)合、熱空氣粘合、針刺、壓延、噴霧粘合劑等結(jié)合到彼此。在例如美國專利No. 4，640, 810 (Laursen等人)中提出了示例性氣流成網(wǎng)工藝?！皾穹ǔ删W(wǎng)”是這樣一種工藝，通過該工藝可形成非織造纖維網(wǎng)層。在濕法成網(wǎng)工藝中，具有介于約3至約52毫米(mm)的典型長度的小纖維束分離并被夾帶在液體源中，并 且隨后通常通過真空源的幫助沉積到形成篩網(wǎng)上。水通常是優(yōu)選的液體。無規(guī)沉積的纖維還可進(jìn)一步纏結(jié)(例如，水力纏結(jié))，或可利用例如熱點(diǎn)粘合、自生結(jié)合、熱空氣粘合、超聲波粘合、針刺、壓延、施加噴霧粘合劑等粘合到彼此。在例如美國專利No. 5，167，765 (Nielsen等人)中提出了示例性濕法成網(wǎng)和粘合工藝。在例如美國專利申請(qǐng)No. 2008/0038976Al (Berrigan等人)中也公開了示例性粘合工藝?！肮残纬伞被颉肮残纬晒に嚒笔侵钙渲兄辽僖粋€(gè)纖維層與至少一個(gè)不同纖維層基本同時(shí)或并列形成的工藝。通過共形成工藝制備的網(wǎng)通常被稱作“共形成網(wǎng)”?！邦w粒裝填法”或者“粒子裝填工藝”指在纖維流或纖維網(wǎng)形成的同時(shí)將顆粒添加到其中的工藝。在例如美國專利No. 4，818，464(Lau)和No. 4，100，324(Anderson等人)中提出了示例性顆粒裝填工藝?！澳＞摺币庵赣糜诰酆衔锶垠w加工和纖維擠制工藝的加工組件，所述工藝包括(但不限于)熔吹和紡粘工藝?！邦w?！焙汀傲Ｗ印睂?shí)質(zhì)上可互換地使用。一般來講，顆?；蛄Ｗ右庵讣?xì)分形式的材料的不同小塊或單個(gè)部分。然而，顆粒也可以包括細(xì)碎形式的相關(guān)或群聚在一起的單獨(dú)粒子的集合。因此，本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例中所使用的單獨(dú)顆?？梢跃奂⑽锢淼鼗ハ嘟Y(jié)合、靜電地相關(guān)或以其它方式相關(guān)以形成顆粒。在某些實(shí)例中，可有意形成單獨(dú)顆粒團(tuán)形式的顆粒，例如在美國專利No. 5，332，426 (Tang等人)中所述的那些。“顆粒裝填的媒體”或“顆粒裝填的非織造纖維網(wǎng)”指這樣一種非織造網(wǎng)，所述非織造網(wǎng)具有開口結(jié)構(gòu)的纏結(jié)的離散纖維塊，含有陷入其中或結(jié)合到纖維的顆粒，所述顆粒是化學(xué)活性的?！跋萑搿币庵割w粒分散并在物理上固定在網(wǎng)的纖維中。一般來講，沿纖維和顆粒存在點(diǎn)和線接觸，以使得顆粒的幾乎整個(gè)表面區(qū)域可用于與流體相互作用。“微纖維”是指一組中值直徑為至少一微米(μ m)的一組纖維?！按治⒗w維”指群體中值直徑為至少10 μ m的一組微纖維。“細(xì)微纖維”指群體中值直徑小于10 μ m的一組微纖維。“超細(xì)微纖維”指群體中值直徑為2μπι或更小的一組微纖維。
“亞微米纖維”指群體中值直徑小于I μ m的一組纖維。“連續(xù)取向的微纖維”意指從模具放出并通過處理工位移動(dòng)的基本上連續(xù)的纖維，纖維在處理工位中被永久性地拉伸且纖維內(nèi)聚合物分子的至少某些部分被永久性地取向成與纖維的縱向軸線準(zhǔn)直(相對(duì)于纖維使用的“取向的”意指纖維聚合物分子的至少某些部分沿著纖維的縱向軸線準(zhǔn)直)?！皢为?dú)制備的微纖維”指的是由微纖維形成裝置(如模具)制備的微纖維流，所述微纖維形成裝置的布置方式使得微纖維流初始時(shí)與較大尺寸的微纖維流在空間上是分開的(例如，有約I英寸(25mm)或更大的距離)，但將在行程中與之合并以及分散到其中。“密實(shí)度”是與密度和幅材滲透性和孔隙度成相反關(guān)系的非織造幅材性能(低密實(shí)
度對(duì)應(yīng)于高滲透性和高孔隙度)，并由以下公式限定
權(quán)利要求
1.一種非織造纖維網(wǎng)，其包括 多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維，其中所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維包括多組分纖維，所述多組分纖維包括具有第一熔融溫度的第一區(qū)域和具有第二熔融溫度的第二區(qū)域，其中所述第一熔融溫度低于所述第二熔融溫度；和 多個(gè)化學(xué)活性顆粒，其中所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分結(jié)合到所述多組分纖維的至少一部分的至少所述第一區(qū)域；并且 此外，其中所述離散纖維的至少一部分在多個(gè)交點(diǎn)處與所述多組分纖維的所述第一區(qū)域結(jié)合在一起；和其中按所述非織造纖維網(wǎng)的總重量計(jì)，所述多組分纖維以大于O重量％且小于10重量％的量被包括在所述纖維網(wǎng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的大于O重量％且小于10重量％為多組分纖維。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求I或2所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述多組分纖維是雙組分纖維。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述多組分纖維包括選自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚鹵乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。
5.一種非織造纖維網(wǎng)，其包括 多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維，所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維包括具有第一熔融溫度的第一組單組分離散熱塑性纖維和具有高于所述第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分離散纖維；和 多個(gè)化學(xué)活性顆粒，其中所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分結(jié)合到所述第一組單組分離散纖維的至少一部分；并且 此外，其中所述第一組單組分離散纖維的至少一部分結(jié)合到所述第二組單組分離散纖維的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述第一組單組分離散熱塑性纖維占所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的大于O重量％且小于10重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述第一組單組分離散熱塑性纖維包括選自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚鹵乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述第一熔融溫度為至少50°C，并且此外，其中所述第二熔融溫度比所述第一熔融溫度高至少10°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述第一熔融溫度為至少100°C，并且此夕卜，其中所述第二熔融溫度比所述第一熔融溫度高至少30°C。
10.一種非織造纖維網(wǎng)，其包括 多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維，其被纏結(jié)以形成包括多個(gè)填隙空位的內(nèi)聚纖維網(wǎng)，每個(gè)填隙空位限定空隙體積，所述空隙體積具有由至少兩個(gè)疊置的纖維限定的至少一個(gè)開口，其中所述至少一個(gè)開口具有中值尺寸；和 多個(gè)化學(xué)活性顆粒，其分布在所述內(nèi)聚纖維網(wǎng)中，其中所述化學(xué)活性顆粒具有小于所述空隙體積的體積以及大于所述中值尺寸的中值粒徑，另外，其中所述化學(xué)活性顆?；旧喜唤Y(jié)合到所述纖維，并且可選地，其中所述纖維基本上不結(jié)合到彼此。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分選自天然纖維、非熱塑性聚合物纖維、碳纖維、陶瓷纖維、金屬纖維以及它們的組合。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、環(huán)狀聚烯烴、聚甲醛、聚烯烴塑 性彈性體或它們的組合。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造纖維網(wǎng)的至少10重量％包括化學(xué)活性顆粒。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述化學(xué)活性顆粒選自吸著劑顆粒、干燥劑顆粒、金屬顆粒、殺生物劑顆粒、微膠囊以及它們的組合。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述化學(xué)活性顆粒選自活性炭顆粒、活性氧化鋁顆粒、硅膠顆粒、陰離子交換樹脂顆粒、陽離子交換樹脂顆粒、分子篩顆粒、硅藻土顆粒、抗微生物化合物顆粒以及它們的組合。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述化學(xué)活性顆?；旧媳榧八龇强椩炖w維網(wǎng)的整個(gè)厚度分布。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至15中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述化學(xué)活性顆?；旧戏植荚谒龇强椩炖w維網(wǎng)的主表面上。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造纖維網(wǎng)基本上不含任何額外的粘結(jié)劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至17中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其還包括覆蓋所述多個(gè)無規(guī)取向的離散纖維的至少一部分的粘結(jié)劑涂層，其中所述粘結(jié)劑沒有充分遮蔽所述化學(xué)活性顆粒的表面。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其還包括支承層，所述支承層選自篩網(wǎng)、稀松布、網(wǎng)片、非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、多孔膜、穿孔膜、細(xì)絲陣列、熔體原纖化纖維網(wǎng)、熔噴纖維網(wǎng)、紡粘纖維網(wǎng)、氣流成網(wǎng)纖維網(wǎng)、濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)、梳理成網(wǎng)纖維網(wǎng)、水力纏繞纖維網(wǎng)以及它們的組合。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)，其還包括由多個(gè)微纖維、多個(gè)亞微米纖維以及它們的組合構(gòu)成的纖維覆蓋層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的非織造纖維網(wǎng)，其中所述纖維覆蓋層包括中值纖維直徑小于I μ m的一組亞微米纖維，所述亞微米纖維通過熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲形成、氣體射流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。
23.一種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)的制品，其中所述制品選自氣體過濾制品、液體過濾制品、表面清潔制品、絕緣制品、細(xì)胞生長載體制品、藥物遞送制品、個(gè)人衛(wèi)生制品和傷口敷料制品。
24.—種流體過濾制品，其包括 根據(jù)權(quán)利要求I至22中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)；和流體不可滲透的殼體，其圍繞所述非織造纖維網(wǎng)，其中所述殼體包括與所述非織造纖維網(wǎng)的第一主表面流體連通的至少一個(gè)流體入口，以及與所述非織造纖維網(wǎng)的第二主表面流體連通的至少一個(gè)流體出口，所述第二主表面與所述非織造纖維網(wǎng)的所述第一主表面相對(duì)。
25.一種制備根據(jù)權(quán)利要求I至22中任一項(xiàng)所述的非織造纖維網(wǎng)的方法，該方法包括 提供具有上端和下端的形成室； 將多個(gè)離散纖維引入到所述形成室的所述上端中； 將多個(gè)化學(xué)活性顆粒引入到所述形成室中； 在所述形成室中將所述多個(gè)離散纖維與所述多個(gè)化學(xué)活性顆粒混合，以形成纖維顆粒混合物； 將纖維顆粒混合物傳送到所述形成室的所述下端以形成非織造纖維網(wǎng)；和 將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述非織造纖維網(wǎng)的大于O重量％且小于10重量％包括離散纖維，所述離散纖維為多組分纖維，其包括具有第一熔融溫度的第一區(qū)域和具有第二熔融溫度的第二區(qū)域，其中所述第一熔融溫度低于所述第二熔融溫度，并且其中將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括將所述多組分纖維加熱到至少為所述第一熔融溫度并小于所述第二熔融溫度的溫度，從而使所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分通過結(jié)合到所述多組分纖維的至少一部分的至少所述第一區(qū)域而固定到所述非織造纖維網(wǎng)，并且所述離散纖維的至少一部分在多個(gè)交點(diǎn)處與所述多組分纖維的所述第一區(qū)域結(jié)合在一起。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述多個(gè)離散纖維包括具有第一熔融溫度的第一組單組分離散熱塑性纖維和具有高于所述第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分離散纖維；其中，將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括將所述第一組單組分離散熱塑性纖維加熱到至少為所述第一熔融溫度并小于所述第二熔融溫度的溫度，使得所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分結(jié)合到所述第一組單組分離散纖維的至少一部分，并且此外，其中所述第一組單組分離散纖維的至少一部分結(jié)合到所述第二組單組分離散纖維的至少一部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的方法，其中將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括熱結(jié)合、自生結(jié)合、粘結(jié)劑結(jié)合、粉末狀粘結(jié)劑結(jié)合、水力纏繞、針刺、壓延或它們的組合的至少一種。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中將所述化學(xué)活性顆粒固定到所述非織造纖維網(wǎng)的步驟包括纏結(jié)所述離散纖維，從而形成包括多個(gè)填隙空位的內(nèi)聚非織造纖維網(wǎng)，每個(gè)填隙空位限定空隙體積，所述空隙體積具有由至少兩個(gè)疊置的纖維限定的至少一個(gè)開口，其中所述至少一個(gè)開口具有中值尺寸； 并且此外，其中所述化學(xué)活性顆粒具有小于所述空隙體積的體積和大于所述中值尺寸的中值粒徑，另外，其中所述化學(xué)活性顆?；静唤Y(jié)合到所述離散纖維，并且可選地，其中所述離散纖維基本不結(jié)合到彼此。
30.根據(jù)權(quán)利要求25至29中任一項(xiàng)所述的方法，其中液體被引入到所述形成室中，以潤濕所述離散纖維的至少一部分，從而所述化學(xué)活性顆粒的至少一部分在所述形成室中附著到所述離散纖維的潤濕的部分上。
31.根據(jù)權(quán)利要求25至30中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述多個(gè)化學(xué)活性顆粒在所述上端、所述下端、所述上端和所述下端之間或它們的組合處被引入到所述形成室中。
32.根據(jù)權(quán)利要求25至31中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述非織造纖維網(wǎng)形成在收集器上，另外，其中所述收集器選自篩網(wǎng)、稀松布、網(wǎng)片、非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、多孔膜、穿孔膜、細(xì)絲陣列、熔體原纖化纖維網(wǎng)、熔噴纖維網(wǎng)、紡粘纖維網(wǎng)、氣流成網(wǎng)纖維網(wǎng)、濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)、梳理成網(wǎng)纖維網(wǎng)、水力纏繞纖維網(wǎng)以及它們的組合。
33.根據(jù)權(quán)利要求25至32中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括施加纖維覆蓋層以覆蓋所述非織造纖維網(wǎng)，其中所述纖維覆蓋層通過氣流成網(wǎng)法、濕法成網(wǎng)法、粗梳法、熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲形成、氣體射流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述纖維覆蓋層包括中值纖維直徑小于Iμ m的 一組亞微米纖維，所述亞微米纖維通過熔吹法、熔體紡絲法、靜電紡紗法、叢絲形成、氣體射 流原纖化、纖維分裂或它們的組合形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及非織造纖維網(wǎng)，其包括多個(gè)隨機(jī)取向的離散纖維和固定到所述網(wǎng)的多個(gè)化學(xué)活性顆粒，并涉及制造和使用所述非織造纖維網(wǎng)的方法。在一些實(shí)施例中，非織造纖維網(wǎng)的大于0重量%且小于10重量%由多組分纖維制成，所述多組分纖維至少包括具有第一熔融溫度的第一區(qū)域和具有高于所述第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二區(qū)域。在其它實(shí)施例中，所述離散纖維包括具有第一熔融溫度的第一組單組分熱塑性纖維和具有高于所述第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分纖維。在某些實(shí)施例中，至少一些所述顆粒粘合到所述纖維。在其它實(shí)施例中，至少一些所述顆粒固定在所述纖維網(wǎng)的空隙中，而基本上不粘合到所述纖維。
文檔編號(hào)D04H1/541GK102859058SQ201180020369
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者伯納德·文森特, 拉侯賽因·拉勞科, 吳天縱, 埃里克·M·摩爾 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司