專利名稱：帶靜電的纖維過濾網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
及發(fā)明背景本發(fā)明涉及一種非織造駐極體織物過濾介質(zhì)的制造方法及由該方法制造的產(chǎn)品。
駐極體(electret)纖維的非織造纖維網(wǎng)通常由松散連接的充電駐極體的纖維組成。由該非織造纖維網(wǎng)組成的過濾介質(zhì)可在非織造纖維網(wǎng)的形成過程之前、過程中、或在其形成的過程后充電。例如，在第4,588,537號美國專利上記載了一種在纖維網(wǎng)形成后充電的例子。在該例子中，可充電的蓬松非織造纖維網(wǎng)可用包括梳理及溶噴等多種方法形成后，加壓下充電，然后，再恢復(fù)其原有的厚度。
另外，也可如第4,215,682號美國專利(Kubik等人)上所記載地，在纖維網(wǎng)形成之時對纖維進行充電。在該方法中，溶噴法紡制的纖維在其剛從溶噴孔中擠出之時，即受到離子輻射及電子轟擊。該纖維在大氣中以極快的速度固化，并被收集成為細纖維的互相纏結(jié)的半粘著體(semi-coherent mass)，即，纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)最好是稀疏型的，以便提供一個液體通過由該纖維網(wǎng)形成的過濾器所需的低壓力降。
也可如第4,798,850號美國專利所記載地，對纖維進行充電。該專利描述將不同的纖維混合一起的方法。所述方法在纖維選用適當(dāng)時，將可減少纖維網(wǎng)形成之時纖維中的靜電電荷。其它涉及帶電纖維和纖維網(wǎng)充電的專利有第4,904,174號美國專利、第5,122,048號美國專利及第4,592,815號美國專利。
一種形成非織造駐極體纖維過濾網(wǎng)的特別有效的方法描述于第30,782號美國再頒專利(Van Turnout等人)。該專利中的駐極體纖維由一電暈放電薄膜形成，所述薄膜細纖化形成帶電纖維，然后，由梳理或氣流成網(wǎng)法等通常的方法將所述帶電荷纖維形成非織造過濾纖維網(wǎng)。該充電方法提供了一種該纖維特別高的注入電荷的電荷密度。然而，由該預(yù)充電的纖維形成纖維網(wǎng)的方法也會碰到許多問題這些纖維通常很大，無卷曲，且不易卷曲。部分地由于這些原因，上述纖維不易形成一均勻、粘結(jié)、特別是低基重的纖維網(wǎng)。第4,363,682號美國專利特別研究了這個問題后，提出將所述細纖化的纖維網(wǎng)用于面罩的方法。為提供一種更具粘結(jié)力的纖維網(wǎng)，以及為提供一種不易發(fā)生纖維脫落現(xiàn)象(resists shedding)的纖維，該專利建議進行一種后壓花處理。該后壓花處理將外側(cè)表面的纖維連接一起，從而，可提供一種用于面罩的更具粘結(jié)力和更舒適的纖維網(wǎng)。上述處理也易形成一種更為緊縮的纖維網(wǎng)，結(jié)果，該纖維網(wǎng)將增加通過過濾網(wǎng)上的壓力降，并會降低過濾器的使用壽命。
一種對上述壓花處理所作的改進描述于第5,230,800號美國專利。該專利提出一種將上述細纖化的駐極體纖維過濾網(wǎng)(例如，以Van turnout等人所述的方法制得的纖維網(wǎng))以針刺方式連接至一稀疏布(scrim)支持體上。其結(jié)果，生成一種其均勻性及過濾性能均改善的較為緊密、且內(nèi)部連接良好的粘結(jié)纖維過濾器復(fù)合材料。
本發(fā)明的研究者意在提供一種使用壽命長、壓力降小、且不會降低過濾器性能的非織造駐極體纖維過過濾介質(zhì)。上述過濾材料可以經(jīng)濟、方便地制得，且易于安裝為最終的過濾器形式。
發(fā)明簡述非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)及過濾器可由將駐極體纖維的非織造纖維網(wǎng)應(yīng)用至一稀疏型稀疏布支持體(層)上，形成過濾介質(zhì)而獲得。一個未受支持的非織造纖維質(zhì)過濾網(wǎng)置于一層稀疏、基本上不可拉伸的稀疏布支持體材料上。所述稀疏布支持體材料具有許多分散的孔隙及一橫跨于該稀疏布支持體材料上(未附以所述過濾網(wǎng)時)、在98.4米/分的迎面速度(face velocity)下所測得的小于1.5mm水柱(H2O)高的壓力降。所述孔隙在該過濾介質(zhì)平面上的平均截面面積至少為0.25mm2，較好的是1.0mm2。所述纖維過濾網(wǎng)及稀疏布織物支持體材料藉由針刺，將該過濾網(wǎng)及稀疏布支持體材料連接，以形成一具有使用壽命長和過濾性能增強的高度均質(zhì)的非織造纖維過濾介質(zhì)。形成該非織造纖維過濾網(wǎng)的至少部分纖維被注以駐極體電荷。


圖1為根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選的工序流程示意圖。
優(yōu)選實施方案簡述本發(fā)明涉及一個對描述于第5,230,800號美國專利上的發(fā)明方法的改進。該專利描述了一種方法針刺結(jié)合一層由細纖化的駐極體纖維組成的纖維網(wǎng)和一層作為支持體的稀疏布織物，由此可以產(chǎn)生具有極為均勻的物理特性和操作性能的過濾介質(zhì)。然而，本發(fā)明者的目的不光在于提供一種具有如第5,230,800號美國專利所述的各種性能的過濾介質(zhì)，且也在于提供一種其使用壽命延長、在相對較高的迎面氣流速度(face velocity)下，具有高的過濾效率的過濾介質(zhì)。特別地，本發(fā)明者的目的在于提供一種高性能的爐用過濾器用的優(yōu)質(zhì)過濾介質(zhì)；或者，在于提供一種通用的空氣凈化用過濾器；該空氣凈化用過濾器在其盡可能的使用壽命期間，可有效地過濾大量的空氣。較好的是，所述過濾介質(zhì)可以在高的迎面氣流速度(例如，在大于250m/分的所述速度下)下使用，以使其即可以用作平板型過濾器，也可以用作增強功能型的褶皺型過濾器。令人意料不及的是業(yè)以發(fā)現(xiàn)，藉由適當(dāng)選擇針刺連接纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層用的稀疏布支持層，非織造纖維質(zhì)過濾介質(zhì)和駐極體纖維將形成在高的迎面速度和延長的使用壽命下的優(yōu)異的過濾性能。
具體地，本發(fā)明的支承過濾網(wǎng)的稀疏布支持體應(yīng)該是一具有大量分散孔隙的、極為稀疏的稀疏型材料。所述孔隙從稀疏布的一側(cè)表面貫通至其對側(cè)表面。這些分散的孔隙平均截面面積至少為0.25mm2，最好的是1.0mm2。然而，各單個孔隙的面積可以是在0.1mm2至10mm2的、或更大的范圍內(nèi)。較好的是，所述孔隙具有貫通稀疏布的非曲折通道；更好的是，所述孔隙直接從稀疏布的一側(cè)表面貫通至其對側(cè)表面(例如，形成柱狀通道)。通常，所述孔隙貫通稀疏布的平均通道長度對稀疏布厚度的比例為3比1，較好的為2比1，或更小。稀疏布的孔隙也可以一有效園直徑(ECD)來描述。該直徑表示可內(nèi)接于各個孔隙截面的最大圓直徑。ECD的平均值一般至少為300μm，較好的是，至少為500μm。盡管，稀疏布支持體材料孔隙是極為疏松的，但該孔隙應(yīng)具有一定的強力，其抗拉強度至少為50kg/m，較好的是為100kg/m。比起該駐極體充電的過濾網(wǎng)材料(例如，其壓力降小于過濾網(wǎng)壓力降的50％，較好的是，小于其30％)來，稀疏布材料上的總壓力降應(yīng)較小，且，通常應(yīng)具有在98.4米/分的迎面速度、環(huán)境溫度下小于1.5mm水柱(H2O)、更好的是，小于0.5mm水柱(H2O)高的壓力降。
上述稀疏布材料可以由任何合適的材料組成，例如，可由熱塑性聚合物、韌性金屬或諸如此類的材料組成。較好的是，所述稀疏布由例如稀疏布纖維的熱塑性材料，或由例如交錯層疊的、購自Amoco公司的商品名為ClafTM的聚乙烯纖維結(jié)網(wǎng)材料組成。也可以使用其它的交錯層疊的纖維網(wǎng)，其層疊、疊壓工序可由例如加熱、聲波或粘結(jié)等層壓技術(shù)完成。如果，最終的過濾器須形成以褶皺，則所述的稀疏布最好也是可打摺的，這樣，可不必使用附加的褶皺層。不過，如果希望的話，也可使用通常的可打褶皺的層。
上述纖維過濾網(wǎng)層為非織造纖維網(wǎng)。其中，至少一部分形成纖維網(wǎng)的纖維帶了靜電電荷。此處，該部分纖維通常指駐極體纖維。藉由已知的方法，例如，藉由電暈放電電極或高密度電場的使用，或者，藉由摩擦帶電(如第4,798,850號美國專利所述)的方法，可以使得這些駐極體纖維充電。這些纖維可在其組合進過濾網(wǎng)之前、之中，或者，在形成過濾網(wǎng)之后進行充電。這些形成過濾網(wǎng)的纖維也可在將其摻入稀疏布支持體層之后再充以電荷。該非織造纖維過濾網(wǎng)可由通常的、包括溶噴法、梳理法、蘭多粘合法及紡粘法等的非織造技術(shù)形成。較好的是，所述纖維網(wǎng)不經(jīng)壓實(例如，水流纏結(jié)法、加熱或聲波粘結(jié)法等)，但是，如果需要的話，也可以進行壓實。
上述一層或多層纖維過濾網(wǎng)層的總基體重量可以在10-400g/m2的范圍。較好的是，在用于爐用過濾網(wǎng)時，上述過濾網(wǎng)層的總基重為20-150g/m2的范圍。一般來說，所述一層或多層過濾網(wǎng)層在98.4米/分的迎面速度下的總壓力降小于10mm水柱(H2O)、更好的是，小于6mm水柱(H2O)。該過濾網(wǎng)層的壓力降通常至少為1mm水柱以上。
圖1所示為用于本發(fā)明的制造方法的設(shè)備裝置1。卷筒2提供非織造的過濾網(wǎng)層10，該卷簡也可以同時是所述纖維網(wǎng)的成形裝置(例如，一種梳理機或其它的纖維網(wǎng)形成裝置)。另外，可以從第二卷筒上剝離下第二層過濾網(wǎng)層，并將其并合入纖維網(wǎng)10。這使得纖維網(wǎng)基重的選擇具有更大的余地。稀疏布支持體11從支持卷筒4喂至該纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層10上。然而，所述稀疏布支持體11也可喂至支持卷筒2的上游，這樣，使得所述的纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層鋪于稀疏布支持體11之上，或鋪于二層稀疏布支持體層11之間。另外，也可以使用第二供給卷筒2’，這樣，使得稀疏布支持體11成為夾于二層外層非織造過濾網(wǎng)層之間的中心層。這些狀態(tài)示于圖1，其中，第二供給卷簡標以基本相同的標記(10’和2’)。另外，第二纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層可從相鄰的供給卷筒退卷出，并合入纖維網(wǎng)10’，以便調(diào)節(jié)基重。上述二纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層10及10’的基重可以不同。
接著，一層或多層纖維過濾網(wǎng)層10，及稀疏布支持層11被喂至針刺部分5。這里，所述一層或多層纖維質(zhì)過濾網(wǎng)層10藉由針刺，被并合入稀疏布支持層11，以形成過濾介質(zhì)12。所述的針刺最好是在稀疏布支持體層之前穿透一頂層過濾纖維網(wǎng)層，以將其中的纖維橫向推移，再牢固地向下挑入稀疏布支持層內(nèi)，且，可能挑入上層稀疏布支持體中。因此，可促進該層的纖維與該稀疏布及底層過濾網(wǎng)層10’的纖維互相纏結(jié)、咬合?？梢詫⒃S多根針進行這樣的安裝，使得穿透過濾介質(zhì)12的復(fù)合物的密度約為10-300針孔/cm2。更高的針刺密度能使所述的過濾介質(zhì)12變得更為緊密，同時，增加通過該過濾介質(zhì)12的壓力損耗。較好的是，所述針刺密度小于75針孔/cm2。將經(jīng)針刺連接的復(fù)合材料過濾介質(zhì)12再收集于卷筒6上，以便在下道工序中由通常的技術(shù)制成各個過濾器。
在一個優(yōu)選的實施方案中，可以按如第30,782號及31,285美國再頒專利所述的方法，對過濾器纖維網(wǎng)進行充電。形成該過濾網(wǎng)的駐極體纖維藉由從一帶有靜電電荷的薄膜(例如，用一電暈放電電極充電的)形成，所述靜電帶電薄膜被細纖化，以提供其截面基本上為矩形的駐極體纖維。然而，形成過濾網(wǎng)的纖維也可由任何已知的、如那些在前面發(fā)明背景部分所述的帶電方法進行充電。
駐極體纖維最好是從可充電的介電材料的熱塑性聚合物制得。其合適的材料包括如聚丙烯、線型低密度聚乙烯、聚-1-丁烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、局(4-甲基-1-戊烯)、或聚氯乙烯等的聚烯烴；如聚苯乙烯等的芳香族聚芳烴；聚碳酸酯；聚酯；及其共聚物及混合物。其中，較好的是不帶分支烷基游離基的聚烯烴及其共聚物。特別好的是，聚丙烯及聚丙烯共聚物。如第4,874,399號美國專利所教導(dǎo)地，也可與如聚(4-甲基-1-戊烯)等的介電質(zhì)聚合物和共聚物混合加入本領(lǐng)域熟知的各種官能添加劑。也可如第4,789,504號美國專利，或者，特別是，如第4,456,648號美國專利所描述地，加入一脂肪酸金屬鹽，及加入通常的穩(wěn)定劑(例如，加熱，或U.V穩(wěn)定劑)、填料、交聯(lián)劑或諸如此類的添加劑。只要這些添加劑對薄膜及纖維形式的聚合物的充電能力的不利影響為最小。
對本發(fā)明的過濾介質(zhì)還可另外加上其它的多孔層，例如，織造織物和非織造織物層，具體使用的如增強的支承稀疏布層(例如，紡粘層)、預(yù)過濾層、可褶皺層、覆蓋纖維網(wǎng)等等。不過，這些附加層應(yīng)足夠稀疏，這樣，對整個過濾器的壓力降不會產(chǎn)生相反的影響。這些附加層可由通常的手段，例如，粘結(jié)、點粘結(jié)等等的方法被層壓至過濾介質(zhì)上。
本發(fā)明的過濾介質(zhì)可用于任何通常的空氣過濾器中，但，特別是可用于須用于過濾大量空氣的爐用過濾器、汽車車廂過濾器及室內(nèi)空氣清凈化用等的過濾器中。本發(fā)明的過濾介質(zhì)可裝入任何通常形式的、平板型或褶皺型的過濾器中。
實施例用于本發(fā)明實施例中的各種支持層稀疏布的物理性能詳述于表1中，其孔隙特性詳述于表2中。在這些表中，試樣A為ClafTMHS-9107，試樣B為ClafTM2S-1501，試樣C為ClafTMHS-701，而試樣D為LutrasilTM10gm/m2。LutrasilTM稀疏布可從Firma Karl Freudenberg,Kaiserbautern,Germany購得。ClafTM織物可從Amoco/Nisseke公司購得，而所有的織物皆可鍍敷以金屬鋁。所述的ClafTM織物比較LutrasilTM稀疏布具有更低的起始壓力降，既使前者具有更大的基重。
表1中給出的基重為5個試樣的平均值。稀疏布的厚度是將5塊試樣層疊后給出。厚度的測量使用“平行板厚度測試儀”，測試厚度時施加0.1g/cm的壓力，測得的值用5除，即得到所需的值。壓力降的測量系在通過9.65cm2試樣區(qū)的體積流量速率為100立升/分鐘，產(chǎn)生98.4米/分鐘的迎面速度時，在AFT 8110(購自TSI Inc.,Kinneapolis,MN)型自動過濾器測試儀上測試5塊試樣而得?？估瓘姸认祵?.54cm×17.8cm的試樣，在288cm/分的十字頭速度下，在Instron 1122型測試儀上測得。
然后，用一Leica Quantanet Q-570圖象分析儀的低倍照相鏡頭(macro lens)圖象分析稀疏布(A至C)纖維網(wǎng)。用一Q-370圖象分析儀及一投影顯微鏡和一定角度的入射光分析稀疏布D。對稀疏布試樣(A至C)，使用透射光照射其上的稀疏區(qū)域。在ClafTM稀疏布上掃描出一198.6mm2的試樣區(qū)域，在LutrasilTM稀疏布上則對一29.24mm2的試樣區(qū)域進行觀察。分別掃描或觀察各個試樣的四個區(qū)域，并對每種支持體稀疏布的三塊試樣進行測試。所述的Q-570攝影機僅測得那些位于焦面的稀疏區(qū)域，即，位于同一測試平面的區(qū)域。對各個試樣(A至D)來說，Q-570直接測得各個稀疏區(qū)域中的孔隙數(shù)目、孔隙的長度、寬度、周長及孔隙的面積。從所測的數(shù)值，可以算出孔隙的平均面積、平均縱橫比及有效圓直徑。表2報導(dǎo)了各種稀疏布A至E的各自孔隙面積及單個孔隙的平均面積(計算值)、及其孔隙平均長度、平均寬度、平均周長、平均縱橫比(計算值)及孔隙的平均有效圓直徑(ECD)(計算值)。
ClafTM稀疏布A至C及E(E為C的未鍍敷金屬織物)具有大至300多倍于LutrasilTM稀疏布(D)的孔隙面積。同樣，其由單個孔隙尺寸計算得到的有效圓直徑，也顯示了ClafTM稀疏布具有14-19倍于LutrasilTM稀疏布的有效圓面積。
實施例1根據(jù)描述于第5,230,800號美國專利的方法，制得一稀疏布為襯底的非織造駐極體充電的纖維過濾介質(zhì)(比較例1D)。上述方法中使用10gm/m2的紡粘型稀疏布LutrasilTM(稀疏布D)(購自Karl Freudenberg,Kaiserlautern,Germany)。上述用于過濾介質(zhì)的過濾網(wǎng)含有約為35gm/m2的、根據(jù)第30,782號及第31,285號美國再頒專利方法制得的薄膜細纖化的駐極體纖維。制得三種相同的過濾介質(zhì)。其不同之處在于這些過濾介質(zhì)使用ClafTM稀疏布(Amoco/Nisseke制造，并鍍敷以鋁)(稀疏布A至C及實施例lA至1C)。這些稀疏布以上述的、用于以LutrasilTM稀疏布制得的過濾介質(zhì)的、標稱35gm/m2薄膜細纖化的駐極體纖維質(zhì)過濾網(wǎng)針刺。所有試樣批上卷出過濾介質(zhì)作分析、比較。其結(jié)果列于表Ⅲ。
用一面積為100cm2的圓盤形過濾介質(zhì)稱重，測得各個試樣過濾介質(zhì)的總基重，并轉(zhuǎn)換為gm/m2。
從所測得的過濾介質(zhì)的總基重中減去該稀疏布的重量，計算得到試樣過濾器纖維網(wǎng)部分的平均基重。壓力降及滲透率在AFT 8110型測試儀上，取3.8cm直徑的圓形區(qū)域作為測試區(qū)域測得。測試氣體流量為100立升/分鐘(由此產(chǎn)生的迎面速度相當(dāng)于98.4米/分鐘或300ft/分鐘)。要求測試使用的空氣含有NaCl氣溶膠。其中所含固體NaCl的濃度經(jīng)校正、測定為14.66mg/m3?！鞍俜直葷B透率”為在過濾器的下游及上游測得的NaCl的顆粒濃度之比乘上100的比例。各個測試或測試循環(huán)產(chǎn)生“壓力降”及“初始百分比滲透率”的值。循環(huán)進行AFT 8110型測試儀上的測試(空氣中使用同樣的NaCl的顆粒濃度)，直至達到一個特定的壓力降(12.5mmH2O)。達到所述特定壓力降的“循環(huán)數(shù)”可直接用于表示該過濾器的使用壽命。該壓力降被選作為過濾介質(zhì)使用壽命的終結(jié)(即，壽命用“循環(huán)數(shù)”表示)。這是因為，大多數(shù)爐用過濾器制造商認為，如果所述的壓力降在以59米/分鐘的迎面速度通過一褶皺型過濾器，或以98.4米/分鐘的迎面速度通過一平板型過濾器時，其壓力降達到12.5mmH2O，則過濾器必須變換。
品質(zhì)因素Q由下述數(shù)學(xué)式加以定義Q=-ln(%P/100)ΔP]]>式中，％P為百分滲透率，△P為mmH2O壓力降，ln表示自然對數(shù)。Q數(shù)值總是正的，且隨滲透率的降低而增加。反之，壓力降增加，則Q減少。Q通常與基重?zé)o關(guān)。這樣，Q可以用來比較不同基重纖維網(wǎng)的過濾性能。所有的結(jié)果均為三個測試試樣的平均值，而實施例1C為二個試樣的平均值。
表Ⅲ顯示，襯以ClafTM稀疏布的過濾介質(zhì)與對照過介質(zhì)(試樣D)比較起來，具有相當(dāng)大的初始壓力降，而其初始百分滲透率則差不多。然而，該襯以ClafTM稀疏布的過濾介質(zhì)的使用壽命卻雙倍于那些其達到壽命終結(jié)的壓力降，即12.5mmH2O的循環(huán)數(shù)所計算得到的過濾介質(zhì)使用壽命。該襯以ClafTM稀疏布的過濾介質(zhì)還具有較高的Q值。
表

(表

(表

(實施例11使用稀疏布A至D及相同類型的細薄膜纖化駐極體帶電的纖維過濾網(wǎng)40gm/m2，以如同實施例Ⅰ中所述的相似方法，制得過濾介質(zhì)，并測試。
其結(jié)果示于表Ⅳ，其中的各個測試結(jié)果為5個試樣的平均值。
表Ⅳ再次顯示，在使用具有較大單個孔隙面積的支持層稀疏布時，過濾器使用壽命可以得到顯著的提高，同時，壓力降低，而Q值提高。
表Ⅳ

實施例Ⅲ根據(jù)第4,798,850號美國專利所述的方法，制得一摩擦帶電的駐極體過濾網(wǎng)。該過濾網(wǎng)使用下述纖維材料70％(重量)的4旦尼爾聚丙烯；及30％(重量)的購自Hoechst Celanese Corporation的3旦尼爾聚酯，T-183。
按第4,798,850號美國專利所述的方法，根據(jù)下述，將上述纖維作無序排列、梳理成網(wǎng)，然后針刺粘連成稀疏布27.75gm/m2的摩擦充電的駐極體纖維網(wǎng)，襯以的稀疏布D(比較例3D)；29.64gm/m2的摩擦充電的駐極體纖維網(wǎng)、襯以18gm/m2的稀疏布ClafTM2S-1601(實施例3A)；及29.64gm/m2的摩擦充電的駐極體纖維網(wǎng)、襯以其上涂覆以5gm/m2的金屬鋁的18gm/m2的稀疏布ClafTM2S-1601(實施例3B)。
如同實施例Ⅰ中所述的測試方法，測得所有上述形成的過濾介質(zhì)的過濾性能。表Ⅴ詳述了得自該實施例的測試結(jié)果。實施例的過介質(zhì)(3A及3B)比較比較例過濾介質(zhì)(3D)來，具有較低的初始壓力降，基于終結(jié)壽命的壓力降為12.5mmH2O的循環(huán)數(shù)的使用壽命較長，和較高的Q值。所述比較例的過濾介質(zhì)(3D)使用了基重較低，但平均孔隙面積也較低的LutrasilTM稀疏布。所述壓力降的改善及使用壽命的改善優(yōu)于那些實施例Ⅰ的過濾介質(zhì)性能的改善。這可能是因為，支持層稀疏布的基重和壓力降在整個過濾介質(zhì)基重及壓力降中占有較高的比例。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯見的是在不背離本發(fā)明的范圍及精神的情況下，本發(fā)明可以有多種修改和變化，而不應(yīng)受到限制。
權(quán)利要求
1．一種空氣過濾器，所述空氣過濾器包括一框架及一非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，所述非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)包括至少一層含有纏結(jié)纖維的非織造過濾網(wǎng)，所述非織造纖維中的至少一部分為充電的駐極體纖維，其中，所述過濾網(wǎng)藉由針刺并合于至少一層增強用稀疏布上，所述增強用稀疏布具有許多分散的孔隙，所述每個孔隙的平均截面面積至少為0.25mm2，所述增強用稀疏布具有在98.4米/分的迎面速度下測得的小于2.0mm水柱高的總壓力降，其中，所述孔隙以非曲折的通道形式從所述稀疏布的一側(cè)表面延伸至其對側(cè)表面。
2．一種用于形成駐極體非織造過濾網(wǎng)的制造方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟a)提供至少一層非織造過濾網(wǎng)；b)將所述至少一層過濾網(wǎng)并合于一層增強用稀疏布上，所述增強稀疏布具有許多分散的孔隙，所述孔隙在過濾器平面上的平均截面面積至少為0.25mm2，所述增強用稀疏布具有在98.4米/分的迎面速度下所測得的小于1.5mm水柱高的總壓力降；c)針刺連接所述至少一層的過濾網(wǎng)和增強用稀疏布，以形成一過濾介質(zhì)；d)提供該過濾網(wǎng)的至少一部分纖維以駐極體電荷。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，藉由將充電的薄膜細纖化，形成過濾網(wǎng)的駐極體充電纖維。
4．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述駐極體充電纖維藉由電暈放電完成充電。
5．如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述駐極體充電纖維系在過濾網(wǎng)中充電。
6．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述駐極體充電纖維藉由摩擦充電完成充電。
7．如權(quán)利要求2-6之任一項所述的方法，其特征在于，所述增強用稀疏布為夾于二外層過濾網(wǎng)層之間的內(nèi)層。
8．如權(quán)利要求2-7之任一項所述的方法，其特征在于，至少一層非織造過濾網(wǎng)由梳理法制成。
9．如權(quán)利要求2-8之任一項所述的方法，其特征在于，所述駐極體充電纖維為聚丙烯聚合物或共聚物纖維，所述稀疏布增強材料為纖維交叉層壓的網(wǎng)狀物。
10．一種非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，所述非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)包括至少一層由纏結(jié)纖維形成的非織造過濾網(wǎng)，所述非織造過濾網(wǎng)中的至少一部分纖維為充電的駐極體纖維，其中，所述過濾網(wǎng)藉由針刺并合于至少一層增強用稀疏布上，所述增強用稀疏布具有許多分散的孔隙，所述孔隙的平均截面面積至少為0.25mm2，所述增強用稀疏布具有在98.4米/分的迎面速度下所測得的小于2.0mm水柱高的總壓力降，其中，所述孔隙以非曲折的通道形式從所述稀疏布的一側(cè)面延伸至其對側(cè)面。
11．如權(quán)利要求10所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述的增強用稀疏布上的分散孔隙，其平均截面面積至少為0.5mm2。
12．如權(quán)利要求10所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述的增強用稀疏布上分散孔隙的平均截面面積至少為1.0mm2。
13．如權(quán)利要求10-12之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上的分散孔隙具有的平均通道長度和所述稀疏布的平均厚度之比為3-1。
14．如權(quán)利要求10-13之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述的增強用稀疏布具有至少為50kg/m的抗拉強度。
15．如權(quán)利要求10-14之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上的分散孔隙具有0.5-5的縱橫比，所述增強用稀疏布上的分散孔隙具有平均通道長度和平均厚度之比為2-1。
16．如權(quán)利要求10-15之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上的分散孔隙具有至少為300μm的平均ECD。
17．如權(quán)利要求15-16之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布具有至少為50kg/m的抗拉強度。
18．如權(quán)利要求10-17之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布具有至少為100kg/m的抗拉強度。
19．如權(quán)利要求10-18之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上壓力降小于1.5mm水柱(H2O)。
20．如權(quán)利要求10-19之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上壓力降小于1.0mm水柱。
21．如權(quán)利要求10-20之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布上的壓力降小于過濾網(wǎng)壓力降的50％。
22．如權(quán)利要求10-21之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布由熱塑性聚合物纖維構(gòu)成。
23．如權(quán)利要求10-22之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述駐極體纖維由一種形成薄膜聚合物的充蓄靜電的薄膜經(jīng)細化而形成。
24．如權(quán)利要求10-23之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述駐極體纖維為聚丙烯聚合物或共聚物。
25．如權(quán)利要求10-24之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述增強用稀疏布為夾于二非織造過濾網(wǎng)外層之間的中心層。
26．如權(quán)利要求10-25之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，至少一層非織造過濾網(wǎng)為梳理制成的纖維網(wǎng)。
27．如權(quán)利要求10-26之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，至少一層非織造過濾網(wǎng)為溶噴法形成的纖維網(wǎng)。
28．如權(quán)利要求10-27之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，至少一層非織造過濾網(wǎng)具有小于120gm/m2的總基重。
29．如權(quán)利要求10-28之任一項所述的非織造駐極體纖維過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)進一步包括一層層壓至過濾介質(zhì)外表面上的增強層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非織造駐極體纖維過濾介質(zhì),所述過濾介質(zhì)由將一層駐極體纖維的非織造纖維網(wǎng)針刺、并合于一稀疏布支持層上制得。所述稀疏布支持層材料具有許多分散孔隙,所述孔隙的平面上的平均截面面積至少為0.25mm
文檔編號B32B7/08GK1211935SQ97192569
公開日1999年3月24日 申請日期1997年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月26日
發(fā)明者T·E·哈斯克特 申請人:美國3M公司