專利名稱：具有高剛度的纖維網(wǎng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及過濾，更特別地涉及可用于過濾元件的纖維網(wǎng)。
背景技術：
過濾元件可用于去除多種應用中的污染物。這類元件可以包括一個或多個纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)提供允許流體(例如，氣體、液體)流過所述元件的多孔結(jié)構。流體中所含的污染物顆?？梢员焕w維網(wǎng)捕集。在包括多個纖維網(wǎng)的過濾元件中，不同的網(wǎng)可以被設計為執(zhí)行不同的功能，由此可以具有不同的特征和性質(zhì)。例如，過濾元件可以包括主要被設計為過濾污染物的纖維網(wǎng)(例如，效率網(wǎng))和主要被設計為提供機械整體性的另一纖維網(wǎng) (例如，背襯)。滲透率涉及纖維網(wǎng)透過流體的能力。它可以表示為在固定壓差下每單位時間通過單位面積纖維網(wǎng)的流體體積。包括多個纖維網(wǎng)的過濾元件可以包括具有不同滲透率的網(wǎng)。 例如，提供機械整體性但一般不依賴于其過濾性能的網(wǎng)(例如，背襯)可以被設計為具有高滲透率，使得這類網(wǎng)不降低過濾介質(zhì)的總滲透率。纖維網(wǎng)可以被折疊為包括尖的界限分明的褶皺，其增加纖維網(wǎng)表面積，從而可以提高總的效率和性能。褶打得不好的纖維網(wǎng)在折疊時可能形成圓的不均勻的褶皺。這類不均勻性可以使褶皺之間的空間塞滿，最終限制空氣流動，導致效率降低且流體流過纖維網(wǎng)的阻力增加。纖維網(wǎng)的幾種性質(zhì)可以有助于其褶皺能夠打得很好，包括剛度和厚度。一般地，可能難以使?jié)B透率高且厚度低的纖維網(wǎng)打褶，這是因為除了別的因素以外這類網(wǎng)通常可能不具有足夠的剛度。發(fā)明概述描述了可用于過濾元件的纖維網(wǎng)。在一個實施方案中，提供纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)的滲透率大于約500cfm/sf，剛度大于約500mg，厚度小于約25密耳。在一個實施方案中，提供纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)的滲透率大于約500cfm/sf，剛度大于約500mg。所述纖維網(wǎng)包含多組分纖維，其中所述多組分纖維占纖維網(wǎng)中纖維總重量的大
于50重量％。在一個實施方案中，提供纖維網(wǎng)。所述纖維網(wǎng)的滲透率大于約500cfm/sf，厚度小于約25密耳。所述纖維網(wǎng)包含粘結(jié)纖維和樹脂。所述粘結(jié)纖維包含聚合物，所述樹脂包含聚合物，并且所述粘結(jié)纖維的聚合物與所述樹脂的聚合物的種類相同。在一個實施方案中，提供過濾流體的方法。所述方法包括用包含纖維網(wǎng)的過濾元件過濾流體。所述纖維網(wǎng)的滲透率大于約500cfm/Sf，剛度大于約500mg，厚度小于約25密耳。在一個實施方案中，提供制造纖維網(wǎng)的方法。所述方法包括形成滲透率大于約 500cfm/sf、剛度大于約500mg、厚度小于約25密耳的纖維網(wǎng)。由下面的詳細描述本發(fā)明的其他方面、實施方案、優(yōu)點和特征將變得明顯。在本說明書和通過引用并入本文的參考資料之間不一致的情況下，以本說明書為準。
附圖簡述附圖并非意在按比例繪制。在附圖中，在各幅圖中所示的各個相同或基本相同的組成部分以同樣的附圖標記表示。為清楚起見，并不是每個組成部分都在每幅圖中標出。在附圖中

圖1示出根據(jù)一些實施方案的打褶的纖維網(wǎng)；和圖2示出根據(jù)一些實施方案的包括打褶的纖維網(wǎng)背襯和打褶的有效纖維網(wǎng)的過濾介質(zhì)。詳細描述本文所述的纖維網(wǎng)可以引入過濾介質(zhì)和過濾元件中。所述網(wǎng)在低厚度下可以具有高滲透率和剛度。所述剛度可以足以使所述網(wǎng)打褶成包括尖的界限分明的峰，其在使用過程中可以保持穩(wěn)定的構形。如下面進一步描述的，纖維網(wǎng)可以包含選擇并組合以賦予所需性質(zhì)的多種組分，例如粘結(jié)纖維、非粘結(jié)纖維、樹脂和其它添加劑。在一些情況下，當引入過濾介質(zhì)和過濾元件中時具有上述特征的纖維網(wǎng)可以與一個或多個另外的纖維網(wǎng)組合(例如，作為背襯)。所述過濾元件可用于多種應用，包括尤其是房間空氣清潔、發(fā)動機/艙空氣清潔、燃氣輪機過濾、灰塵收集、液體過濾以及加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)和高效率微?？諝?HEPA)應用。如上所述，纖維網(wǎng)由一種或多種類型的纖維、樹脂和一種或多種任選的添加劑形成。纖維網(wǎng)可以是非織造的。也就是說，纖維網(wǎng)是采用得到非織造網(wǎng)的技術加工而成的，如下面進一步描述。在一些情況下，纖維可以是纖維網(wǎng)的主要組分。也就是說，總纖維重量百分比可以大于網(wǎng)中任意其它組分的重量百分比。例如，纖維組分可以占纖維網(wǎng)總重量的大于約50% (例如，約50 %至約99. 9 %，約70 %至約95 % )。在一些實施方案中，樹脂組分占纖維網(wǎng)總重量的大于約0.1% (例如，約0. 至約50%，約5%至約40%，約5%至約30% )。另外的添加劑(當存在時)可以占纖維網(wǎng)總重量的小于約15% (例如，小于約5%)。應理解，在一些實施方案中纖維網(wǎng)可以包含在上述范圍之外的纖維組分、樹脂和/ 或添加劑。一般地，網(wǎng)的纖維組分可以包括非粘結(jié)纖維和粘結(jié)纖維。如本文所用的，非粘結(jié)纖維是指除粘結(jié)纖維之外的所有其它類型的纖維。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)可以包含多于一種類型的纖維。例如，在一些實施方案中，纖維網(wǎng)可以包含非粘結(jié)纖維和粘結(jié)纖維的共混物。在這些實施方案的一些中，粘結(jié)纖維可以是主要的纖維類型。也就是說，粘結(jié)纖維的重量百分比可以大于非粘結(jié)纖維的重量百分比。例如，非粘結(jié)纖維可以占網(wǎng)中纖維組分總重量的小于50重量％ (例如，5 40重量％，0 5重量％ )，而粘結(jié)纖維可以占網(wǎng)中纖維組分總重量的大于50重量％ (例如，60 95重量％)或大于75重量％ (例如，90 100重量％ )。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)僅包含粘結(jié)纖維，而不包含非粘結(jié)纖維。應理解，一些實施方案可以包括在上述范圍之外的纖維組成和重量百分比。對于非粘結(jié)纖維合適的組成包括合成材料、玻璃和纖維素。在一些實施方案中，優(yōu)選合成纖維。適合用作非粘結(jié)纖維的合成材料包括熱塑性和非熱塑性材料。合適的合成材料的實例包括聚烯烴(例如，聚丙烯)、聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯)、共聚酯、聚酰胺(例如，尼龍6、66、11、12、612;間位芳族聚酰胺)、聚丙烯腈、聚四氟乙烯(PTFE)、PEEK、PEK、PPS、三聚氰胺、聚碳酸酯、聚雜環(huán)化合物、聚苯并二唑(PBI)和聚乳酸。其它合適的合成材料包括再生纖維素材料(例如，人造纖維素纖維，Lyocell)和一些無機材料(例如，碳、硼、氧化鋁、碳化硅)。應理解，也可以使用上述材料和其它類型合成纖維的共混物。如上所述，非粘結(jié)纖維可以由纖維素形成。合適的纖維素纖維組成包括軟木纖維、 硬木纖維及其組合。軟木纖維素纖維的實例包括由松樹、雪松、阿爾卑斯冷杉、道格拉斯冷杉和云杉的木材得到的纖維。硬木纖維素纖維的實例包括由桉樹(例如，Grandis)、楓樹、 樺樹和其它落葉樹的木材得到的纖維。如上所述，非粘結(jié)纖維可以由玻璃形成。合適的玻璃纖維可以包括短切原絲玻璃纖維或微玻璃纖維。一般地，非粘結(jié)纖維可以具有任何合適的尺寸。在一些實施方案中，非粘結(jié)纖維的平均直徑為約1微米至約100微米；在一些情況下，約8微米至40微米。在一些實施方案中，非粘結(jié)纖維的長徑比為約10至約10000 ；在一些情況下，約750至約6000。如上所述，纖維網(wǎng)可以包含粘結(jié)纖維。粘結(jié)纖維可以具有任何合適的組成。在一些實施方案中，粘結(jié)纖維可以具有單一組成；或者，在其它實施方案中，粘結(jié)纖維可以具有多種組成。也就是說，在一些實施方案中單獨的粘結(jié)纖維可以具有單一組成；或者，在其它實施方案中，單獨的粘結(jié)纖維可以具有多種組成。當纖維具有多種組成時，該纖維可以稱為多組分纖維。多組分纖維的實例為雙組分纖維，其包括第一材料和第二材料。第一材料的熔點可以比第二材料的熔點低，并且可以熔融使得其在網(wǎng)形成的過程中起到粘結(jié)劑的作用。例如，第一材料的熔融溫度可以低于225°C、低于180°C、低于110°C或者低于80°C。多組分纖維的組分可以具有多種空間布置，包括芯-鞘構造(例如，第一材料可以為包圍作為芯材料的第二材料的鞘材料)、并列構造、橘瓣形(segmented pie)布置、三葉形布置(例如，第一材料可以在葉片的頂端)和一種組分在另一種組分中的局部化區(qū)域布置(例如，“在海中的島”)。對于粘結(jié)纖維合適的組成包括聚酯(例如，共聚酯、PET、未拉伸的PET、共PET)、 乙烯基化合物(例如，聚氯乙烯、聚乙烯基醇、醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯)、聚烯烴(例如，PE、PP)、聚氨酯和聚酰胺(例如，共聚酰胺)材料。這些組成可以以單組分或以多組分粘結(jié)纖維使用。合適的多組分纖維的實例包括聚烯烴(例如，聚乙烯(HDPE、 LLDPE)、聚丙烯)/聚酯、共PET(例如，熔融非晶的、熔融結(jié)晶的)/聚酯、共PET/尼龍和PET/ PPS0在該多組分纖維清單中，按慣例用“/”將熔融溫度較低的材料(例如，第一材料)與熔融溫度較高的材料(例如，第二材料)分開。其它合適的組成是本領域技術人員已知的。一般地，粘結(jié)纖維可以具有任何合適的尺寸。在一些實施方案中，粘結(jié)纖維的平均直徑為約5微米至約50微米；在一些情況下，約10微米至40微米。在一些實施方案中，粘結(jié)纖維的長徑比為約10至約10000 ；在一些情況下，約750至約6000。應理解，粘結(jié)纖維的其它尺寸可能也是合適的。如上所述，除了纖維組分之外，纖維網(wǎng)還可以包含樹脂組分。一般地，任何合適的樹脂均可以使用。合適的樹脂的實例包括聚酯、聚烯烴、乙烯基化合物(例如，丙烯酸類、苯乙烯化丙烯酸類、醋酸乙烯酯、乙烯基丙烯酸類、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯基醇、聚乙烯醋酸乙烯酯、聚乙烯氯乙烯、苯乙烯丁二烯橡膠、聚氯乙烯、聚乙烯基醇衍生物)、
5聚氨酯、聚酰胺、聚腈、彈性體、天然橡膠、脲甲醛、三聚氰胺甲醛、酚甲醛、淀粉聚合物及其組合。應理解，其它樹脂組成可能也是合適的。在一些實施方案中樹脂可以是熱固性樹脂， 而在一些實施方案中是熱固性樹脂/熱塑性樹脂的組合。樹脂可以為膠乳的形式，例如基于水的乳液。在一些實施方案中，樹脂可以為分散體、粉末、熱熔體和/或溶液的形式。在一些實施方案中，可以優(yōu)選樹脂的組成類似于至少一些粘結(jié)纖維(在一些情況下，基本全部粘結(jié)纖維)的組成。在一些實施方案中，樹脂可以包含與形成部分(例如，當使用多組分粘結(jié)纖維時)或全部(例如，當使用單組分粘結(jié)纖維時)粘結(jié)纖維的聚合物種類相同的聚合物。例如，粘結(jié)纖維和樹脂都可以包含來自以下種類的材料聚酯、聚烯烴、聚酰胺、乙烯基化合物和聚氨酯。這類實施方案可能特別適合于提高纖維網(wǎng)的剛度。在一些情況下，樹脂可以具有與至少一些粘結(jié)纖維(在一些情況下，基本全部粘結(jié)纖維)的至少一種組分相同的組成。在這些情況的一些中，粘結(jié)纖維可以為多組分纖維(例如，雙組分纖維例如芯-鞘纖維)。例如，多組分纖維可以為共聚酯/PET纖維，而樹脂為共聚酯。在一些實施方案中，樹脂可以包含交聯(lián)劑。合適的交聯(lián)劑是本領域技術人員已知的。在一些實施方案中，樹脂不包含交聯(lián)劑。纖維網(wǎng)還可以包含其它合適的添加劑，其為賦予纖維網(wǎng)所希望的性質(zhì)而添加和/ 或為加工目的而添加。合適的添加劑可以包括以下成分的一種或多種阻燃劑、防油劑、防水劑、染料、顏料、光學增白劑、抗細菌劑、抗真菌劑、UV抑制劑、在加工過程中用于PH控制的酸、增稠劑、表面活性劑、消泡劑和抗氧化劑。應理解，其它添加劑也是可能的。在一些情況下，這些添加劑可以引入纖維組分中；或者，在其它情況下，添加劑作為單獨組分添加。圖1示出根據(jù)一些實施方案的纖維網(wǎng)10。在如下面進一步描述的打褶工藝之后示出該網(wǎng)。該網(wǎng)包括沿該網(wǎng)延伸的一系列褶皺12。如所示的，褶皺可以包含一般來說尖且均勻的折痕。一般地，褶皺可以以任何合適的出現(xiàn)率范圍存在。例如，褶皺的出現(xiàn)率可以為約1 個褶皺/英寸至約12個褶皺/英寸；在一些實施方案中，約2個褶皺/英寸至約6個褶皺 /英寸。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)可以包括褶皺出現(xiàn)率不同的區(qū)域；但是，在其它實施方案中，出現(xiàn)率沿纖維網(wǎng)保持相對恒定。一般地，褶皺可以具有任何合適的高度。褶皺高度以一個峰(圖1中的P)和一個相鄰的谷(圖1中的ν)之間的垂直距離測量。褶皺高度可以為約0. 5英寸至約14英寸； 在一些情況下，約1英寸至約6英寸。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)可以包括沿網(wǎng)相對恒定的褶皺高度；但是，在其它實施方案中，峰高度可以沿網(wǎng)變化。應理解，其它褶皺出現(xiàn)率和高度可能也是合適的，并且將部分取決于纖維網(wǎng)所用于的應用。纖維網(wǎng)的褶皺率可以根據(jù)測量技術來量化。一種合適的技術測量網(wǎng)的劃線可折疊性指數(shù)(SFI，score foldability index)，其采用與 AATCC-66 "Wrinkle Recovery of Fabrics Recovery Angle Method”類似的方法。一般地，SFI是網(wǎng)接受并保持折痕的能力的度量。當測量SFI時，通過將6. 875英寸X4. 875英寸的矩形劃線塊垂直于網(wǎng)樣品的機器方向放置并用壓機施加50磅/平方英寸壓力短于1秒的時間來在纖維網(wǎng)上劃線。樣品和劃線塊的溫度均保持在環(huán)境溫度(24°C )下。準備1英寸X4英寸的較小樣品，使得劃線垂直于該樣品的寬度延伸以將該樣品分成兩個尺寸相等的部分。然后沿劃線折疊樣品，將 1853克的靜止重物放在折痕的中心并施加30秒。在移走重物后，在恢復5秒和30秒后測量折疊角(S卩，樣品兩個部分之間的角度)。測得的角度和時間(例如，5秒、30秒)作為 SFI報告。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)在5秒后的SFI小于約70° ；在一些實施方案中，小于約60° ；在一些實施方案中，小于約50° ；在一些實施方案中，小于約40° ；在一些實施方案中，小于約30° ；在一些實施方案中，小于約25°。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)在30秒后的SFI小于約80° ；在一些實施方案中，小于約70° ；在一些實施方案中，小于約60° ；在一些實施方案中，小于約50° ；在一些實施方案中，小于約40° ；在一些實施方案中，小于約 35°。如上所述，纖維網(wǎng)可以具有高滲透率。滲透率涉及纖維網(wǎng)透過流體的能力。它可以表示為在固定壓差下每單位時間通過單位面積纖維網(wǎng)的流體體積。例如，纖維網(wǎng)的滲透率可以大于約400立方英尺/分鐘/平方英尺(cfm/sf)。在一些實施方案中，滲透率可以大于約 500cfm/sf (例如，約 500cfm/sf 至約 1200cfm/sf，約 500cfm/sf 至約 900cfm/sf)。 在一些實施方案中，滲透率可以大于600cfm/sf (例如，約600cfm/sf至約1200cfm/sf，約 600cfm/sf至約900cfm/sf)。在一些實施方案中，滲透率可以大于700cfm/sf (例如，約 700cfm/sf 至約 1200cfm/sf，約 700cfm/sf 至約 900cfm/sf)。纖維網(wǎng)的滲透率根據(jù)ASTMD737 “Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics”測得。纖維網(wǎng)的滲透率是流動阻力的反函數(shù)并可以用Frazier滲透率測試儀(例如，F(xiàn)razier滲透率測試儀91A)測量。Frazier滲透率測試儀測量在樣品兩側(cè)固定壓差下每單位時間通過單位面積樣品的空氣體積。滲透率以在0. 5英寸水壓差下每分鐘每平方英尺的立方英尺表示。應理解，對于纖維網(wǎng)來說其它合適的滲透率范圍是可能的。如上所述，在一些實施方案中，對于纖維網(wǎng)來說有利的是具有低厚度。例如，厚度可以小于約25密耳(例如，約5密耳至25密耳，約12密耳至約25密耳，約15密耳至約20 密耳)。在一些實施方案中，厚度可以小于約20密耳(例如，約5密耳至20密耳，約12密耳至約20密耳，約15密耳至約20密耳)。如本文所用的，纖維網(wǎng)厚度采用基于ASTM D5729 :"Test Method for Thickness of Nonwoven Fabrics，，的試驗在直徑為1. 128”的壓機腳(presser foot)上使用0. 125磅 /平方英寸的外加力來確定。應理解，對于纖維網(wǎng)來說其它合適的厚度范圍是可能的。如上所述，纖維網(wǎng)可以具有高剛度。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)的剛度大于約 200mg。在一些實施方案中，剛度大于約400mg(例如，約400mg至1700mg，約400mg至約 800mg)。在一些實施方案中，剛度大于500mg(例如，約500mg至1700mg，約500mg至約 800mg)。如本文所用的，剛度值為Gurley剛度值并采用WSP 90. 2 “Standard Test Method for Stiffness of Nonwoven Fabrics Using the Gurley Tester，，來測量。應理解，對于纖維網(wǎng)來說其它合適的剛度范圍是可能的。一般地，纖維網(wǎng)可以具有任何合適的基重。例如，纖維網(wǎng)的基重可以為約40g/m2至約300g/m2;在一些情況下，或者約60g/m2至約150g/m2。其它基重也是可能的。纖維網(wǎng)的 SSISig ASTM D6242 :"Test Method for Mass Per Unit of Nonwoven Fabric，，IlJfi。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)的孔隙率大于約70%。例如，孔隙率可以為約70%至約99%，或者約80%至約95%。孔隙率可以按每平方米網(wǎng)的克數(shù)除以其纖維密度與厚度的乘積來計算。其它孔隙率也是可能的。一般地，纖維網(wǎng)可以采用常規(guī)設備制造。多種加工技術可用于制造纖維網(wǎng)，包括干法成網(wǎng)工藝、濕法成網(wǎng)工藝、氣流成網(wǎng)工藝、紡粘工藝和熔噴工藝。一種合適的干法成網(wǎng)工藝可以使用一個或多個梳理機。在一些實施方案中，(例如，當使用一個梳理機時)，也可以使用交叉鋪網(wǎng)機。在使用多個梳理機(例如，4或5個梳理機)的實施方案中，所述機器可以連續(xù)布置在梳理線中。一般地，梳理機被設計為將纖維與雜質(zhì)分開、將它們排列并輸送以鋪陳為網(wǎng)。所述機器可以包括一系列輥和鼓，其用多個突出的絲線和/或齒覆蓋。在這一系列梳理機中的每個梳理機都可以將經(jīng)過梳理的網(wǎng)輸送至橫跨這一系列梳理機運行的傳送帶，以將來自連續(xù)機器的經(jīng)過梳理的網(wǎng)疊加到彼此之上，從而形成纖維網(wǎng)。在梳理線之后，將樹脂添加到纖維網(wǎng)上。在一些實施方案中，使網(wǎng)通過飽和器，其將樹脂施加到網(wǎng)上。飽和器可以為泡沫庫，其施加發(fā)泡樹脂分散體形式的樹脂。在一些情況下，可以將表面活性劑(例如，十二烷基硫酸銨)添加到分散體中。應理解，可以采用其它施加樹脂的技術，包括飽和結(jié)合、泡沫結(jié)合、噴射、印刷、粉末涂布或其它合適的方法。在將樹脂添加到纖維網(wǎng)上之后，然后對網(wǎng)施加加熱步驟。加熱步驟可以通過除去樹脂的液相起到干燥作用。在一些工藝中，加熱步驟通過軟化粘結(jié)劑使得它可以變?yōu)榭闪鲃拥牟⒖梢云鸬狡湔辰Y(jié)作用也作為粘結(jié)步驟。也就是說，在這些實施方案過程中，纖維網(wǎng)被干燥并且粘結(jié)劑在同一步驟過程中被軟化。在一些實施方案中，在加熱步驟過程中，粘結(jié)纖維(或者，使用多組分纖維時，粘結(jié)纖維的組分例如鞘)可以隨著樹脂的液相蒸發(fā)并且樹脂顆粒團聚和/或在纖維上形成涂層而軟化。粘結(jié)劑和樹脂材料可以共混合。也就是說，聚合物粘結(jié)劑和樹脂可以完全共混。 這樣的共混合可以進一步提高所得網(wǎng)的剛度，可以提高褶皺率。當樹脂和粘結(jié)劑具有如上所述的類似組成時，共混合可能是特別有效的。在一些實施方案中，使用一些列蒸汽加熱的烘缸進行加熱步驟。然而，應理解， 其它加熱方法也是可能的，包括例如頂加熱器、超聲、微波輻射、烘箱和穿流式粘結(jié)機 (through air bonder)。合適的干燥溫度可以為約80°C至約200°C (例如，約110°C至約 180°C )。合適的加熱時間可以為約5秒至約50秒(例如，約10至約30秒)。其它加熱溫度和時間也是可能的。在加熱步驟之后，收集纖維網(wǎng)并根據(jù)需要進一步加工。進一步加工可以包括將網(wǎng)與一個或多個另外的纖維網(wǎng)結(jié)合以形成過濾介質(zhì)。在一些實施方案中，對過濾介質(zhì)實施打褶步驟以引入褶皺。打褶步驟一般包括將網(wǎng)劃線，然后施加壓力。應理解，在與任何其它網(wǎng)或其它組件結(jié)合之前，可以將纖維網(wǎng)自身打褶?？梢赃M一步加工過濾介質(zhì)以形成不同的過濾元件。圖2示出了根據(jù)一些實施方案的過濾介質(zhì)20。該過濾介質(zhì)包括如上所述且在圖1 中示出的纖維網(wǎng)10。網(wǎng)10在低厚度下可以具有本文所述的所希望的特征，包括高滲透率和剛度。在該實施方案中，網(wǎng)10可以用作背襯，其為介質(zhì)提供機械整體性但在過濾污染物中不起顯著作用。過濾介質(zhì)包括第二纖維網(wǎng)22。如所示的，網(wǎng)10和網(wǎng)22包括褶皺12。所述第二纖維網(wǎng)可以被設計為具有與第一纖維網(wǎng)不同的作用。例如，可能要求第二纖維網(wǎng)過濾污染物。第二網(wǎng)可以具有多種不同的構造，一般地過濾介質(zhì)在這方面是不受限制的。一種合適的構造是熔噴纖維網(wǎng)，例如如共有美國專利申請公開2009/0120048(其通過引用整體并入本文)中所描述的。如下面進一步描述的，過濾介質(zhì)可以引入合適的過濾元件中。應理解，合適的過濾介質(zhì)可以包括任何另外的纖維網(wǎng)并且可以引入其它部件。本文所述的網(wǎng)和介質(zhì)可以被引入多種合適的過濾元件中。應理解，過濾元件可以具有多種不同的構造，特定構造取決于過濾元件所用于的應用。在一些情況下，過濾元件包括可以圍繞過濾介質(zhì)布置的外殼。外殼可以具有不同的構造，所述構造根據(jù)預期應用而變化。在一些實施方案中，外殼可由圍繞過濾介質(zhì)外周布置的框形成。例如，框可以是圍繞外周熱密封的。在一些情況下，框可以被構造為適合板式過濾器用途。在一些情況下，框可以被構造為適合筒式過濾元件或者溝流(channel flow) 應用。框可以由多種材料，包括例如紙板、金屬、聚合物或任何合適材料的組合形成。過濾元件還可以包括本領域已知的多種其它部件，例如用于使過濾介質(zhì)相對于框穩(wěn)定的穩(wěn)定部件、隔離物或任何其它合適的部件。過濾元件一般可以用于多種過濾應用，特別是期望打褶介質(zhì)的那些。合適的應用尤其是房間空氣清潔、發(fā)動機/艙空氣清潔、燃氣輪機過濾、灰塵收集、液體過濾以及HVAC 和HEPA用途的領域。以下非限制性實施例描述根據(jù)本文所討論的方面制得的纖維網(wǎng)。 實施例一般按照上述干法成網(wǎng)工藝制造纖維網(wǎng)。對于實驗1_3(見下表)，用于形成網(wǎng)的纖維組分為100重量％粘結(jié)纖維。所用的粘結(jié)纖維為同心鞘/芯雙組分纖維，包含熔點為110°C的共聚酯鞘和熔點為255-260°C的 PET芯。對于實驗1-3，以如下表所示不同比例將旦尼爾為4d和15d的纖維共混在一起，纖維直徑為20 40微米。對于實驗4，使用粘結(jié)纖維和非粘結(jié)纖維。粘結(jié)纖維為用于實驗1-3的粘結(jié)纖維并且占纖維總重量的80%。其余的20重量％纖維由旦尼爾為3d的人造纖維素纖維組成。所有實驗遵循類似工藝。該工藝采用四個連續(xù)布置的梳理機，每個梳理機制造經(jīng)過梳理的網(wǎng)，所述網(wǎng)被收集在在梳理機之下運行的傳送帶上。來自連續(xù)機器的經(jīng)過梳理的網(wǎng)疊加在彼此之上以形成纖維網(wǎng)。在梳理線之后，向纖維網(wǎng)添加樹脂。樹脂基于網(wǎng)總重量的重量百分比如下表所示。 該樹脂是以發(fā)泡樹脂分散體形式施加的共聚酯樹脂。在該實施方案中，共聚酯樹脂由間苯二甲酸、對苯二甲酸和磺基間苯二甲酸鈉的共混合物構成。通過以0.15重量％ (基于分散體)的含量引入十二烷基硫酸銨將聚酯樹脂分散體制成泡沫。在將樹脂添加到纖維網(wǎng)上之后，然后對該網(wǎng)實施加熱步驟。該加熱步驟包括一系列蒸汽加熱的烘缸，其施加達到約
最高溫度的熱梯度。加熱步驟使纖維網(wǎng)干燥并在同一步驟過程中使粘結(jié)劑活化。收集纖維網(wǎng)并通過測量某些性質(zhì)對其進行進一步評價。所測量的性質(zhì)包括如下表所示的基重、厚度、滲透率、剛度和SFI。
表 權利要求
1.一種纖維網(wǎng)，其滲透率大于約500cfm/sf，剛度大于約500mg，厚度小于約25密耳。
2.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)為非織造網(wǎng)。
3.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含合成纖維。
4.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含雙組分纖維。
5.權利要求4的纖維網(wǎng)，其中所述雙組分纖維的重量百分比大于50重量％，基于所述纖維網(wǎng)中纖維的總重量百分比。
6.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含粘結(jié)纖維和非粘結(jié)纖維。
7.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述粘結(jié)纖維占所述纖維網(wǎng)中纖維總重量的大于50重量％。
8.權利要求7的纖維網(wǎng)，其中所述粘結(jié)纖維是多組分纖維。
9.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含樹脂。
10.權利要求9的纖維網(wǎng)，其中所述樹脂為膠乳形式。
11.權利要求9的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含含有與所述樹脂相同種類的聚合物的粘結(jié)劑。
12.權利要求11的纖維網(wǎng)，其中所述粘結(jié)劑和所述樹脂為聚酯。
13.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的滲透率為約500cfm/sf至約1200cfm/sf。
14.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的剛度為約500mg至約1700mg。
15.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的厚度為約12密耳至約25密耳。
16.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的基重為約40g/m2至約300g/m2。
17.權利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)在5秒后的SFI小于約70°。
18.—種過濾介質(zhì)，包括作為背襯的權利要求1的纖維網(wǎng)和貼附到所述背襯上的第二纖維網(wǎng)。
19.一種過濾元件，包括權利要求18的纖維網(wǎng)。
20.一種纖維網(wǎng)，其滲透率大于約500cfm/sf并且剛度大于約500mg，所述纖維網(wǎng)包含多組分纖維，其中所述多組分纖維占所述纖維網(wǎng)中纖維總重量的大于50重量％。
21.—種纖維網(wǎng)，其滲透率大于約500cfm/sf并且厚度小于約25密耳，其中所述纖維網(wǎng)包含粘結(jié)纖維和樹脂，其中所述粘結(jié)纖維包含聚合物，所述樹脂包含聚合物，并且所述粘結(jié)纖維的聚合物與所述樹脂的聚合物的種類相同。
22.一種過濾流體的方法，所述方法包括用包含纖維網(wǎng)的過濾元件過濾流體，所述纖維網(wǎng)的滲透率大于約500cfm/sf，剛度大于約500mg，并且厚度小于約25密耳。
23.一種制造纖維網(wǎng)的方法，包括形成滲透率大于約500cfm/Sf、剛度大于約500mg、厚度小于約25密耳的纖維網(wǎng)。
全文摘要
本文所述的纖維網(wǎng)可以引入過濾介質(zhì)和過濾元件中。所述網(wǎng)在低厚度下可以具有高滲透率和剛度。所述剛度可以足以使網(wǎng)打褶為包括尖的界限分明的峰，其在使用過程中可以保持穩(wěn)定的構形。
文檔編號B01D39/00GK102458603SQ201080026587
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權日2009年6月19日
發(fā)明者布魯斯·史密斯, 蘇達卡爾·賈加納坦 申請人:霍林斯沃思和沃斯有限公司