非織造駐極體纖維網及其製備方法

2023-04-24 20:06:46 1

非織造駐極體纖維網及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了用於靜電吸附和氣味消除的非織造駐極體纖維網及其製備方法。在某些示例性實施例中，所述非織造駐極體纖維網包括：多個駐極體纖維；多個光催化纖維或多個多組分纖維中的至少一者；以及任選地，多個化學活性顆粒、多個基於碳的纖維或多個單組分熱塑性纖維中的至少一者。在其他示例性實施例中，本發明公開了用於製備非織造纖維網的梳理法和交叉措疊法或氣流成網法，所述非織造纖維網包括：駐極體纖維；和光催化纖維、化學活性顆粒、多組分纖維、單組分熱塑性纖維或基於碳的纖維中的一者或多者。在一些示例性實施例中，本公開的示例性非織造駐極體纖維網表現出優異的透氣特性、對氣載汙染物的高吸附特性、以及氣味消除功能。
【專利說明】非織造駐極體纖維網及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及非織造駐極體纖維網，所述非織造駐極體纖維網包含駐極體纖維以及具有光催化活性和化學活性顆粒的纖維之一或二者。更具體地講，本發明描述了非織造駐極體纖維網，所述非織造駐極體纖維網可用作空氣過濾材料，例如，用作採暖、通風和冷卻(暖通空調)設備的空氣過濾器，用於車輛的艙室空氣過濾器、呼吸器、等等。
【背景技術】
[0002]空氣品質對於生命來說是至關重要的，並且許多公司正在研究用於以高效率和低空氣流阻力移除氣載汙染物(例如顆粒和揮發性有機化合物(VOC))的過濾材料。纖維空氣過濾材料的開發最近集中於使用超細纖維(如納米纖維)或帶電纖維，以捕集空氣流中存在的汙染物。使用納米纖維通常導致相對大的壓降或空氣流阻力，這可能在一些空氣過濾應用中產生不良影響。另一方面，帶電纖維的吸附能力受到纖維網中此類纖維的量的限制，並且帶電纖維吸附氣載顆粒的有效性是有限的並隨時間推移而降低，因為這些材料達到了其電荷飽和限度。此外，由於(例如)存在諸如甲醛等V0C，單獨地使用此類纖維通常無法有效地消除氣味。
[0003]美國專利N0.5，230，800 和 N0.5，792，242 以及歐洲專利 N0.0881931B1 公開了包含帶靜電纖維的過濾器。一些最近的專利描述了使用光催化顆粒(如二氧化鈦)或光催化纖維，以減輕氣味。CN101428209A公開了承載在通過靜電紡紗製備的納米纖維上的二氧化鈦催化劑。CN1593766A公開了通過噴塗製備的鋁蜂窩光催化劑過濾器。

【發明內容】

[0004]發明人通過深入的研究發現，某些示例性的非織造駐極體纖維網具有高汙染物吸附特性和低空氣流阻力這兩者，所述纖維網在單層中包含裂膜靜電纖維(即駐極體纖維)以及光催化纖維或顆粒狀活性炭中的至少一者，所述兩者是長期用於空氣過濾以移除穿過網的空氣流中的氣載汙染物(如，顆粒和揮發性有機化合物)並消除氣味所需的性質。
[0005]因此，在一個方面，本發明描述了可用於空氣過濾的非織造駐極體纖維網，所述纖維網在單層中包括:多個駐極體纖維，以及多個光催化纖維和多個化學活性顆粒(優選顆粒狀活性炭顆粒)之一或二者；以及任選地多個多組分纖維、多個單組分熱塑性纖維和多個基於碳的纖維中的一者或多者。在某些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可以具有波紋或褶皺結構，以增加可用於捕集或吸附空氣汙染物的總表面積。在一些示例性的實施例中，非織造纖維網中駐極體纖維與光催化纖維的重量比為1:19至19:1。
[0006]在另一方面，本發明描述了用於製備非織造駐極體纖維網的工藝，所述工藝包括使駐極體纖維、光催化纖維(如果存在)、多組分纖維(如果存在)、單組分熱塑性纖維(如果存在)、基於碳的纖維(如果存在)和化學活性顆粒(如果存在)經受以下處理以形成非織造駐極體纖維網的步驟:開松、混合、遞送到進料裝置，然後梳理或氣流成網，以及粘合。在某些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網採用梳理法和交叉措疊法或氣流成網法形成，以形成非織造駐極體纖維網。
[0007]在另外的示例性實施例中，可以對非織造駐極體纖維網進行處理，以獲得具有波紋或褶皺結構的褶皺網，以增加可用於捕集或吸附氣載汙染物的總表面積。在一些這樣的實施例中，褶皺網可以通過以下過程形成:將網組分氣流成網到具有三維波紋圖案(包括例如多個V形凸面和凹槽)的圖案化穿孔收集器上，同時使空氣流穿過圖案化穿孔收集器中的穿孔；隨後使形成的非織造纖維網經受纖維粘合工藝。在另一方面，褶皺網可以通過對經由梳理法和交叉措疊法或氣流成網法形成的粘合的非織造纖維網進行壓延和機械成褶來形成。褶皺網包括:駐極體纖維，以及多個光催化纖維和多個化學活性顆粒(優選顆粒狀活性炭顆粒)之一或二者；以及任選地多個多組分纖維、多個單組分熱塑性纖維和多個基於碳的纖維中的一者或多者。
[0008]在另一個方面，提供了可用作空氣過濾材料(例如，用於暖通空調設備的空氣過濾器、艙室空氣過濾器、呼吸器、等等)的非織造駐極體纖維網。在某些這樣的實施例中，空氣過濾材料具有優異的氣體滲透特性(如，低空氣流阻力和壓降)、高汙染物(如顆粒和VOC)吸附效率和良好的氣味消除作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為示出了根據本發明示例性實施例的非織造駐極體纖維網中纖維的布置方式的示意圖；並且
[0010]圖2為示意圖，其中在顆粒物進入根據本發明示例性實施例的非織造駐極體纖維網之後，所述顆粒物中的一些粘附到纖維的表面，而其他顆粒物被由纖維構成的網狀結構捕獲。
【具體實施方式】
[0011]如本說明書和所附實施例中所用，除非內容清楚指示其他含義，否則單數形式「一個」、「一種」和「所述」包括多個指代物。因此，例如，提及的包含「某種化合物」的細旦纖維包括兩種或更多種化合物的混合物。如本說明書和所附實施例中所用，除非內容清楚指示其他含義，否則術語「或」的含義一般來講包括「和/或」的含義。
[0012]如本說明書所用，由端點表述的數值範圍包括歸入該範圍內的所有數值(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，本說明書和實施例中所使用的所有表達數量或成分、性質測量等的數值均應理解成由術語「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施例列表中所述的數值參數可以根據本領域技術人員利用本發明的教導內容尋求獲得的所需性質而有所變化。在最低程度上，並且不試圖將等同原則的應用限制到受權利要求書保護的實施例的範圍內的條件下，至少應該根據所記錄的數值的有效數位和通過慣常的四捨五入法來解釋每一個數值參數。
[0013]對於以下定義術語的術語表，除非在權利要求書或說明書中的別處提供不同的定義，否則整個申請應以這些定義為準。
[0014]術語表
[0015]「駐極體」(如駐極體(如裂膜靜電)纖維或包含駐極體纖維的非織造駐極體纖維網)是具有準永久嵌入的靜電荷(其由於材料的高電阻而在高達數百年的長時間內也不會衰減)和/或準永久取向的偶極極化的穩定電介質材料。
[0016]相對於纖維的收集使用的「水充電」意指纖維已被設置與極性流體(如水、醇、酮或極性流體的混合物)緊密接觸，然後在足以使得纖維變得帶電的條件下進行乾燥。
[0017]「非織造纖維網」意指具有單獨纖維或纖維的結構的製品或片材，所述單獨纖維或纖維夾在中間，但不是以像針織織物中那樣的可辨認的方式。非織造織物或網已由多種方法形成，例如為熔吹法、氣流成網法和粘合梳理成網法。
[0018]「(共)聚合物」意指均聚物或共聚物。
[0019]「內聚非織造駐極體纖維網」意指通過將足以形成自支承網的纖維纏結或粘合來表徵的纖維網。
[0020]「自支承」意指網具有足夠的抱合力和強度，以便在基本上不會被撕裂或破裂的情況下適於懸掛和可處理。
[0021]「模具」意指在聚合物熔融處理和纖維擠出工藝中使用的加工組件，包括(但不限於)熔吹和紡粘。
[0022]「熔吹」和「熔噴工藝」意指用於通過如下方式形成非織造駐極體纖維網的方法:穿過模具中的多個噴絲孔擠出熔化的成纖材料，以形成纖維，同時使所述纖維與空氣或其他細化用流體接觸，以將所述纖維細化成纖維，隨後收集經細化的纖維。示例性的熔吹工藝在例如美國專利N0.6, 607, 624 (Berrigan等人)中教導。
[0023]「熔吹纖維」意指通過熔吹或熔噴工藝製備的纖維。
[0024]「單組分熱塑性纖維」意指包含單個(共)聚合物組分的纖維，通常為熔噴纖維，其具有高於25°C的限定溫度的軟化溫度或熔融溫度。
[0025]「多組分纖維」意指包含兩個或更多個(共)聚合物組分的纖維(如雙組分纖維)，使得纖維的一部分具有高於25°C的限定溫度的軟化溫度或熔融溫度，而纖維的殘留部分在該限定溫度下保持固體、未軟化和未熔化的狀態。
[0026]「紡粘法」和「紡粘工藝」意指用於通過將熔化的成纖材料從噴絲頭的多個細毛細管擠出成連續或半連續纖維，並隨後收集經細化的纖維而形成非織造駐極體纖維網的方法。示例性的紡粘工藝在例如授予Matsuki等人的美國專利N0.3，802, 817中有所公開。
[0027]「紡粘纖維」和「經紡粘的纖維」意指使用紡粘法或紡粘加工製得的纖維。這種纖維通常為連續纖維，並且充分纏結或點粘合，以形成內聚非織造駐極體纖維網，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。所述纖維也可以具有例如在授予Hogle等人的美國專利N0.5，277，976中描述的那些形狀，該專利描述了具有非常規形狀的纖維。
[0028]「梳理法」和「梳理工藝」意指通過將短纖維通過梳理或梳理單元加工而形成非織造駐極體纖維網的方法，所述梳理或梳理單元分離或拆分短纖維並沿著縱向對齊短纖維，以形成總體上縱向取向的非織造纖維網。示例性的梳理工藝在例如授予Chaplin等人的美國專利N0.5，114，787中教導。
[0029]「粘合梳理纖維網」是指通過梳理工藝形成的非織造駐極體纖維網，其中纖維的至少一部分通過包括例如熱點粘合、自生粘合、熱空氣粘合、超聲波粘合、針刺、壓延、應用噴霧粘合劑等等的方法粘合在一起。
[0030]「自生粘合」意指在烘箱或通風粘合器中，在未施加例如點粘合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粘合。[0031]「壓延」意指將非織造駐極體纖維網在施加壓力的情況下穿過輥以獲得壓縮和粘合的非織造纖維網的方法。輥可任選進行加熱。
[0032]「緻密化」意指下述處理，通過該處理，不是在沉積之前就是在沉積之後，對直接或間接沉積到過濾器卷繞心軸或軸柄上的纖維進行壓縮，無論是通過設計還是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果，使這些纖維整體或局部形成孔隙度低的區域。緻密化還包括將網壓延的過程。
[0033]「空隙體積」意指在多孔或纖維主體(例如網或過濾器)內未填充空間的百分比或分數值，該百分比或分數值可通過如下方式進行計算:測量網或過濾器的重量和體積，然後將所述重量與具有該相同體積的相同組分材料的實心體的理論重量進行比較。
[0034]「孔隙度」意指材料中空隙體積的量度。孔隙和空隙的大小、頻率、數量和/或互相連通性都對材料的孔隙度有貢獻。
[0035]特別關於一組纖維的「無規取向的」意指纖維主體基本上不在單個方向上排列。
[0036]「氣流成網」是這樣一種工藝，通過這種工藝可形成非織造駐極體纖維網層。在氣流成網工藝中，典型長度為在約3毫米至約52毫米(mm)範圍內的小纖維束分離並被夾帶在氣源中，並且隨後通常藉助於真空源而沉積到形成篩網上。無規取向的纖維可隨後使用例如熱點粘合、自生粘合、熱空氣粘合、針刺、壓延、噴霧粘合劑等等而彼此粘合。一個示例性的氣流成網工藝在例如授予Laursen等人的美國專利N0.4，640, 810中教導。
[0037]「溼法成網」是這樣一種工藝，通過這種工藝可形成非織造駐極體纖維網層。在溼法成網工藝中，典型長度為在約3毫米至約52毫米(mm)範圍內的小纖維束分離並被夾帶在液體源中，並且隨後通常藉助於真空源而沉積到形成篩網上。水通常是優選的液體。無規沉積的纖維還可通過進一步纏結(如水力纏結)，或可利用例如熱點粘合、自生粘合、熱空氣粘合、超聲波粘合、針刺、壓延、施加噴霧粘合劑等等而彼此粘合。示例性的溼法成網和粘合工藝在例如授予Nielsen等人的美國專利N0.5，167，765中教導。示例性的粘合工藝也公開於例如授予Berrigan等人的美國專利申請公開N0.2008/0038976A1中。
[0038]「共形成」或「共形成工藝」意指其中至少一個纖維層與至少一個不同纖維層基本同時或一致形成的工藝。通過共形成工藝製備的網通常被稱作「共形成網」。
[0039]「顆粒裝填法」或「粒子裝填工藝」意指這樣的工藝，在纖維流或纖維網形成的同時，將顆粒添加到該工藝中。示例性的顆粒裝填工藝在例如授予Lau的美國專利N0.4，818，464和授予Anderson等人的美國專利N0.4，100，324中教導。
[0040]「顆粒」和「粒子」實質上可互換地使用。一般來講，顆粒或粒子意指細分形式的材料的不同小塊或單個部分。然而，顆粒也可以包括細分形式的相關或群聚在一起的單獨粒子的集合。因此，本發明的某些示例性實施例中所使用的單獨顆粒可以聚集、物理地互相結合、靜電地相關或以其他方式相關以形成顆粒。在某些情形下，可以有意地形成單個顆粒的聚集體形式的顆粒，例如在美國專利N0.5，332，426 (Tang等人)中所描述的那些。
[0041]「顆粒裝填的介質」或「顆粒裝填的非織造駐極體纖維網」意指這樣一種非織造網，所述非織造網具有開口結構化的纏結的離散纖維團，含有陷入纖維內或粘合到纖維的顆粒，所述顆粒是化學活性的。
[0042]「陷入」意指顆粒分散並物理地固定在網的纖維中。一般來講，沿纖維和顆粒存在點和線接觸，以使得顆粒的幾乎整個表面區域可用於與流體相互作用。[0043]一組纖維的「中值纖維直徑」通過以下方法確定:產生纖維組的一幅或多幅放大圖像(例如通過使用掃描電鏡)；測量在所述一幅或多幅圖像中清晰可見的纖維的纖維直徑，從而得到纖維直徑的總數X ;並計算X個纖維直徑的算術中值(即中間)纖維直徑。通常，X為大於約50，並且有利地為在約50至約2的範圍內。然而，在一些情況下，X可選擇為小至30或甚至20。X的這些更小的值可尤其適用於高度纏結的纖維。
[0044]「微纖維」意指群體中值直徑為至少一微米(μ m)的一組纖維。
[0045]「粗微纖維」意指群體中值直徑為至少10 μ m的一組微纖維。
[0046]「細微纖維」意指群體中值直徑為小於10 μ m的一組微纖維。
[0047]「超細微纖維」意指群體中值直徑為2 μ m或更小的一組微纖維。
[0048]「亞微米纖維」意指群體中值直徑為小於I μ m的一組纖維。
[0049]「連續取向的微纖維」意指從模具放出並移動通過處理工位的基本上連續的纖維，在處理工位中纖維被永久性地拉伸，且纖維內聚合物分子的至少部分被永久性地取向成與纖維的縱向軸線對齊(相對於特定纖維使用的「取向的」意指纖維的聚合物分子的至少部分沿著纖維的縱向軸線對齊)。
[0050]「單獨製備的微纖維」意指由微纖維形成裝置(如模具)製備的微纖維流，所述微纖維形成裝置被布置為使得微纖維流與較大尺寸的微纖維流在空間上是初始分開的(如，有約I英寸(25_)或更大的距離)，但將在行程中與之合併以及分散到其中。
[0051]「網基重」由IOcmX IOcm網樣品的重量計算，並且通常用克/平方米(gsm)表示。
[0052]在施加壓力為150Pa的條件下，使用測試腳尺寸為5cmX12.5cm的測厚儀在IOcmXlOcm網樣品上測量「網厚度」。
[0053]「堆密度」是每單位體積的構成網的本體聚合物或聚合物共混物的質量，該術語取自文獻。
[0054]「有效纖維直徑」或「EFD」是基於空氣滲透試驗的非織造駐極體纖維網中纖維的表觀直徑，在空氣滲透試驗中，空氣在I個大氣壓和室溫下以規定的厚度和面速度(通常5.3釐米/秒)穿過網樣品，並測量對應的壓降。根據所測量的壓降計算有效纖維直徑，如在 Davies, C.N., The Separation of Airborne Dust and Particulates,Institution ofMechanical Engineers, London Proceedings, IB (1952) (Davies, C.N., 「氣載塵埃和顆粒的分離」，機械工程師協會，《倫敦論文集》IB輯，1952年)中提出。
[0055]「分子相同聚合物」意指具有基本相同的重複分子單元的聚合物，但其在分子量、製備方法、商品形式等等方面可以不相同。
[0056]「單層」意指形成在兩個主表面之間的單層。層可內部存在於單個網內，如在單個網中用多個層形成的單層，所述單個網具有限定網厚度的第一主表面和第二主表面。層也可以存在於包含多個網的複合製品中，如，具有限定網厚度的第一主表面和第二主表面的第一網中的單層，當該網被具有限定第二網厚度的第一主表面和第二主表面的第二網覆蓋或墊起時，在這種情況下，第一網和第二網中的每一個形成至少一層。另外，層可以同時存在於單個網內以及該網和一個或多個其他網之間，其中每一個網形成一層。
[0057]相對於特定第一層的「鄰接」意指在某一位置與另一個第二層連接或附連，在該位置中，第一層和第二層不是彼此靠近(即，相鄰)並直接接觸、就是彼此鄰接但不直接接觸(即，在第一層和第二層之間插入附加的一層或多層)。[0058]「顆粒密度梯度」、「吸著劑密度梯度」和「纖維群體密度梯度」意指特定纖維群體內的顆粒、吸著劑或纖維材料的量(如，在網的限定區域內每單位體積給定材料的數量、重量或體積)不需要在整個非織造駐極體纖維網上是均勻的，並且該量可以變化，從而在網的某些區域內得到更多的材料、而在其他區域內得到更少的材料。
[0059]現在將具體參照附圖描述本發明的各種示例性實施例。在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明的示例性實施例作出各種修改和更改。因此，應當理解，本發明的實施例並不限於以下所述的示例性實施例，而是受權利要求書及其任何等同物中提出的限制約束。
[0060]A.非織誥胖極體纖維網
[0061]在一個方面，本發明描述了可用於空氣過濾的非織造駐極體纖維網，所述纖維網在單層中包括:多個駐極體纖維，以及多個光催化纖維和多個化學活性顆粒(優選顆粒狀活性炭顆粒)之一或二者；以及任選地多個多組分纖維、多個單組分熱塑性纖維和多個基於碳的纖維中的一者或多者。在某些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可以具有波紋或褶皺結構，以增加可用於捕集或吸附空氣汙染物的總表面積。
[0062]圖1為示出了根據本發明示例性實施例的非織造駐極體纖維網中纖維的布置方式的示意圖。如圖1中所示，纖維I (如光催化纖維)和纖維2 (如駐極體纖維)隨機布置在非織造駐極體纖維網3的單層中。
[0063]圖2是圖1的非織造駐極體纖維網3的一部分的示意性放大視圖，示出了由纖維構成的網狀結構不是通過物理捕集、就是通過電荷吸引至帶相反電荷的駐極體纖維來捕集穿過非織造駐極體纖維網3的空氣流中氣載顆粒物的至少一部分。如圖2中所示，當氣載顆粒物4進入非織造駐極體纖維網3時，顆粒物4中的一些由於由帶相反電荷的駐極體纖維造成的靜電相互作用而粘附到靜電纖維2的表面，並且其他顆粒物被通過與靜電纖維2相互纏結的光催化纖維形成的纖維網物理地捕獲，從而允許氣體(如，空氣)流出，6』)穿過纖維網3。光催化纖維還催化存在於空氣流中的揮發性有機化合物的光誘導氧化，以形成二氧化碳氣體和水蒸氣。
[0064]任選地，非織造製品包括無規取向的離散纖維，所述無規取向的離散纖維為填充纖維，即不是多組分纖維的纖維，並且所述離散纖維優選地為單組分纖維和/或天然纖維。在一些目前優選的實施例中，填充纖維中的至少一些可在與多組分纖維的第一區域的多個交叉點處粘合至離散纖維的至少一部分。
[0065]在圖2B中所示的圖1的分解圖示出的另一個示例性實施例中，非織造駐極體纖維網包括多個無規取向的離散纖維以及任選的多個顆粒(其可以為化學活性顆粒)，所述無規取向的離散纖維包括第一組單組分熱塑性纖維和第二組單組分熱塑性纖維，所述第一組單組分熱塑性纖維具有第一熔融溫度，所述第二組單組分熱塑性纖維具有第二熔融溫度，所述第二熔融溫度高於所述第一熔融溫度。顆粒的至少一部分粘合到第一組單組分熱塑性纖維的至少一部分，並且第一組單組分熱塑性纖維的至少一部分粘合到第二組單組分熱塑性纖維的至少一部分。
[0066]在包含填充纖維的非織造駐極體纖維網的一些示例性實施例中，顆粒優選地基本上不粘合到填充纖維，並在某些示例性實施例中，填充纖維基本上不彼此粘合。
[0067]柔性和緊湊的非織造駐極體纖維網對於某些應用可以是優選的，例如作為熔爐過濾器或氣體過濾呼吸器。這種非織造駐極體纖維網的密度通常為大於75kg/m3，並通常大於100kg/m3或甚至120100kg/m3。然而,適用於某些流體過濾應用中的開放、膨鬆的非織造駐極體纖維網通常具有60kg/m3的最大密度。根據本發明的某些非織造駐極體纖維網可具有小於20%、更優選小於15%、甚至更優選小於10%的密實度。
[0068]在本發明的其他示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可具有40克/平方米至250克/平方米(gsm)的基重。在本發明的一個示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可具有80克/平方米至150克/平方米(gsm)的基重。
[0069]B.離散纖維組分
[0070]本發明的非織造駐極體纖維網包括如下離散纖維組分中的一種或多種。
[0071]1.胖極體纖維鉬分
[0072]本發明的非織造駐極體纖維網包括多個無規取向的離散纖維，所述多個無規取向的離散纖維包括駐極體纖維。合適的駐極體纖維在美國專利N0.4，215，682,N0.5，641，555、N0.5，643，507,N0.5，658，640,N0.5，658，641、Νο.6，420，024,N0.6，645，618,N0.6，849，329和N0.7，691，168中有所描述。
[0073]在本發明的示例性實施例中，駐極體纖維可選自使用用於將靜電荷施加到不帶電纖維的方法(即靜電施加技術)製備的纖維，優選(共)聚合物纖維。因此，合適的駐極體纖維可通過如下方式製得:在電場中熔吹纖維，如通過熔融合適的電介質材料(例如含有極性分子的聚合物或蠟)，將熔化材料通過熔吹模具以形成離散纖維，然後在將離散纖維暴露於強靜電場的同時使熔化的聚合物再凝固。駐極體纖維也可通過如下方式製得:如使用電子束、電暈放電、電子注射、在整個間隙或電介質阻擋上電擊穿、等等，將過量的電荷嵌入高絕緣電介質材料(例如聚合物或蠟)中。
[0074]特別合適的駐極體纖維為水充電纖維。纖維的水充電可使用多種技術進行，所述技術包括將極性流體撞擊、浸泡或冷凝至纖維上，隨後乾燥，以使得纖維變得帶電。描述水充電的代表性專利包括美國專利N0.5，496，507、N0.5，908，598、N0.6，375，886Β1、N0.6，406，657Β1、Νο.6，454，986和N0.6，743，464Β1。優選地，使用水作為極性水充電液體，使用由任何合適的噴霧裝置提供的液體射流或液滴流將介質優選暴露於極性水充電液體。
[0075]可用於水力纏繞纖維的設備通常可用於進行水充電，但在水充電中進行操作的壓力比在水纏繞中通常使用的壓力低。美國專利N0.5，496，507描述了一種示例性裝置，其中在壓力下使水射流或水滴流撞擊到網形式的纖維上，所述壓力足以提供具有增強過濾的駐極體電荷的隨後乾燥的介質。
[0076]獲得最佳效果所必需的壓力可根據如下因素變化:所用的噴霧器的類型、用於形成纖維的聚合物的類型、網的厚度和密度、以及在水充電之前是否進行了諸如電暈放電的預處理。通常，在約69kPa至約3450kPa範圍內的壓力是合適的。優選地，用於提供水滴的水是相對純的。蒸餾水或去離子水優於自來水。
[0077]除了水充電之外或替代水充電，可採用其他充電技術對駐極體纖維進行充電，包括靜電充電(如，如在美國專利N0.4，215，682、N0.5,401, 446和N0.6，119，691中所述)、摩擦充電(如，如在美國專利N0.4，798，850中所述)或等離子氟化(如，如在美國專利N0.6，397，458B1中所述)。進行電暈充電然後進行水充電、以及進行等離子氟化然後進行水充電是特別合適的組合使用的充電技術。[0078]在一些示例性實施例中，駐極體纖維可具有IOmm至IOOmm的長度並且其橫截面為圓形、三角形、方形、矩形、其他多邊形、等等、或其他橫截面形狀(即十字形、X形、等等)。在本發明的一個示例性實施例中，駐極體纖維可具有38mm至90mm的長度。
[0079]對於用於本發明中的駐極體纖維，例如，由位於荷蘭布雷達的3M公司(3MCompany, Breda, The Netherlands)以商品名FILTRETE製造的駐極體纖維是目前優選的，更優選地具有10微米(μ m) X40 μ m的矩形橫截面和90mm的長度，因為它們具有為這些纖維提供出色的顆粒吸附特性的優異的靜電保持率。
[0080]2.仵詵的光催化纖維鉬分
[0081]在本發明的一些示例性實施例中，光催化纖維可選自蜂窩狀光催化纖維和通過納米級光催化處理的合成纖維。光催化纖維的一個例子為通過將50nm 二氧化鈦引入纖維紡絲工藝中製備的含有二氧化鈦的(共)聚合物纖維。
[0082]在某些示例性實施例中，光催化纖維可具有IOmm至IOOmm的長度和0.5至20旦尼爾(D)的纖度。在其他示例性實施例中，光催化纖維可具有38mm至90mm的長度和1.5至6旦尼爾⑶的纖度。
[0083]用於本發明中的光催化纖維的一個具體例子是規格為1.5DX38mm的購自位於中華人民共和國的上虞弘強彩色滌綸有限公司(SHANGYU HONGQIANG COLOURED POLYESTERC0.，LTD (People，s Republic of China))的光催化纖維。在照射(優選地用約253nm的紫外線)光催化纖維後，有機汙染物(即V0C)可通過氧化分解成二氧化碳和水。
[0084]3.任選的多組分纖維組分
[0085]在一些實施例中，非織造駐極體纖維網包括無規取向的離散纖維，所述無規取向的離散纖維含有具有至少第一區域和第二區域的多組分纖維，其中第一區域具有比第二區域低的熔融溫度。存在多種不同類型和配置的多組分纖維。合適的多組分纖維在(例如)美國專利 N0.7，695，660 (Berrigan 等人)、Νο.6，057，256 (Krueger 等人)以及 N0.5，486，410、N0.5，662，728 和 N0.5，972，808 (均為 Groeger 等人)中有所描述。
[0086]在某些示例性實施例中，多組分纖維是雙組分纖維。合適的雙組分纖維的一個例子是皮/芯型纖維，其中包圍芯的外皮形成第一區域並且芯形成纖維的第二區域。第一區域可由諸如共聚酯或聚乙烯的材料構成。第二區域可由諸如聚丙烯或聚酯的材料構成。合適的雙組分纖維在(例如)美國專利N0.4，552，603 (授予Harris等人)中有所描述。
[0087]在加熱過程中，第一區域將熔化，而具有更高熔融溫度的第二區域將保持完整。在熔融過程中，第一區域趨向於在纖維彼此接觸的結合點處聚集。然後，在冷卻時，第一區域的材料將重新凝固，以將纖維網固定在一起。因此，正是多組分纖維的區域將纖維固定在一起以形成纖維網的。通常不需要單獨的粘合劑來形成非織造駐極體纖維網。
[0088]通過使用下文公開的工藝，可以使用多組分纖維的熔融的第一區域將顆粒固定到多組分纖維，並因此固定到非織造駐極體纖維網。通常，用於駐極體纖維網中的多組分纖維越多，裝填顆粒的可能性就越高，因為更多量的多組分纖維可以起到將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的作用。
[0089]然而，令人驚訝的是，我們發現，通過保持多組分纖維的量，以使得其佔非織造駐極體纖維網的總重量的大於O重量％且小於10重量％、更優選地佔在非織造駐極體纖維網中使用的無規取向的離散纖維的總重量的大於O重量％且小於10重量％，就可在第一區域的熔融材料不會錮囚顆粒表面的相當大一部分的情況下，將顆粒充分固定到非織造駐極體纖維網。這對於其中使用化學活性顆粒的應用(例如氣體和液體過濾應用)可能特別重要。
[0090]在一些目前優選的示例性實施例中，纖維網中多組分纖維的量佔非織造駐極體纖維網的總重量的至少10%、20%、30%、40%、50%或甚至60%或更多，並優選地不超過非織造駐極體纖維網的總重量的100%、90%、80%、70%或甚至60%。
[0091]因此，在一些示例性的目前優選的實施例中，非織造駐極體纖維網中的多個無規
取向的離散纖維的不大於9重量％、8重量％、7重量％、6重量％、5重量％、4重量％或3重量％包括多組分纖維。
[0092]優選的多組分纖維包括合成聚合物。優選的合成聚合物可以為共聚物或甚至三元共聚物。優選的聚合物和共聚物組分可選自聚酯、聚醯胺、聚烯烴、環狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚滷乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚碸、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。
[0093]優選的多組分纖維可包括皮芯型結構。一類合適的市售的皮芯型多組分聚合物可以商品名Celbondli獲得(可得自美國堪薩斯州威奇塔的科氏公司(KoSaC0.，Wichita, Kansas))，例如CdboncT 254纖維，其中皮的熔融溫度為110°C。其他市售的多組分聚合物纖維也在本發明的範圍內。
[0094]其他多組分纖維可由層狀結構組成，其中一個層具有第一熔融溫度並且另一層具有低於第一熔融溫度的第二熔融溫度。按照這樣一種布置方式，具有第二熔融溫度的那一層會熔化和重新凝固，以將纖維網固定在一起。
[0095]通常，多組分纖維為至少0.25英寸(0.635cm)長，且纖度為至少I。優選地，多組分纖維為至少0.5英寸(1.27cm)長，且纖度為至少2。然而應當理解，所述纖維可與可由纖維切削而成的纖維的最短長度一樣小，或只要可被便利地處理即可。
[0096]4.仵詵的填充纖維鉬分
[0097]在另外的示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可另外包括或可選擇地包括無規取向的離散纖維，所述無規取向的離散纖維為填充纖維，即不是多組分纖維的纖維。
[0098]?.任選的單組分填充纖維組分
[0099]本發明示例性的非織造駐極體纖維網可包括作為填充纖維的單組分熱塑性纖維。單組分熱塑性纖維也稱為粘合纖維。添加單組分熱塑性纖維可有利於通過熱空氣硬化形成具有鬆散的網表面、優異的氣體滲透性和小差壓的非織造駐極體纖維網。
[0100]在某些示例性實施例中，單組分熱塑性纖維或單組分熱塑性填充纖維包含聚合物，所述聚合物選自聚酯、聚醯胺、聚烯烴、環狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性彈性體、聚(甲基)丙烯酸酯、聚滷乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚碸、聚甲醛、液晶聚合物以及它們的組合。在某些示例性實施例中，非熱塑性的或不具有熔點或軟化點的單組分熱塑性填充纖維可以共混在一起。
[0101]單組分熱塑性纖維可優選地選自(例如)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)單組分熱塑性纖維、聚乙烯(PE)單組分熱塑性纖維或聚乳酸(PLA)單組分熱塑性纖維。單組分熱塑性纖維當前優選的例子包括:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)單組分熱塑性纖維，例如規格為2DX51mm的購自匯維仕有限公司(HUIWEISHI C0.LTD.)或遠紡工業有限公司(FAREASTERN INDUSTRY C0.LTD.)的單組分熱塑性纖維；聚乙烯(PE)單組分熱塑性纖維，例如規格為3DX51mm的購自廣州藝愛絲纖維有限公司(GUANGZHOU YIAISI FIBER C0.LTD.)的單組分熱塑性纖維；或聚乳酸(PLA)纖維，例如規格為1.5DX38mm的購自海寧新能紡織有限公司(HAINING XINNENG FIBERS C0.LTD.)的單組分熱塑性纖維。
[0102]然而，令人驚訝的是，我們發現，通過保持單組分熱塑性纖維的量，以使得其佔在非織造駐極體纖維網中使用的無規取向的離散纖維總重量的大於O重量％並小於10重量％，就可在第一區域的熔融材料不會錮囚顆粒表面的相當大一部分的情況下，將顆粒充分固定到非織造駐極體纖維網。這對於其中使用化學活性顆粒的應用(例如氣體和液體過濾應用)特別重要。
[0103]在一些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網包括多個無規取向的離散纖維，無規取向的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於第一熔融溫度的第二熔融溫度的第二組單組分熱塑性填充纖維。在一些示例性實施例中，第一組單組分熱塑性纖維佔非織造駐極體纖維網的總重量的大於O重量％並小於10重量％。
[0104]因此，在一些示例性的目前優選的實施例中，非織造駐極體纖維網中的多個無規取向的離散纖維的不超過9重量％、8重量％、7重量％、6重量％、5重量％、4重量％或3重量％包括單組分熱塑性纖維。
[0105]在其他目前優選的示例性實施例中，單組分熱塑性纖維佔非織造駐極體纖維網的總重量的大於O重量％並小於10重量％，更優選I至10重量％、2至9重量％、3至8重量％。在某些示例性實施例中，第一組單組分熱塑性纖維佔多個無規取向的離散纖維的大於O重量％並小於10重量％，更優選I至10重量％、2至9重量％、3至8重量％。
[0106]合適的填充纖維的非限制性例子包括單組分合成纖維、半合成纖維、聚合物纖維、金屬纖維、碳纖維、陶瓷纖維和天然纖維。合成和/或半合成聚合物纖維包括由聚酯(如聚對苯二甲酸乙二醇酯)、尼龍(如六亞甲基己二醯胺、己內醯胺)、聚丙烯、丙烯酸(由丙烯腈聚合物形成)、人造絲、醋酸纖維素、聚偏二氯乙烯-氯乙烯共聚物、氯乙烯-丙烯腈共聚物等製成的那些。
[0107]在其中包含單組分熱塑性纖維的本發明的一些示例性實施例中，基於非織造駐極體纖維網的重量計，駐極體纖維的重量百分比優選地為10重量％至60重量％，單組分熱塑性纖維的重量百分比優選地為5重量％至30重量％，並且光催化纖維的重量百分比優選地為30重量％至80重量％。在一個特定的示例性實施例中，駐極體纖維的重量百分比為20重量％至55重量％，單組分熱塑性纖維的重量百分比為5重量％至15重量％，並且光催化纖維的重量百分比為40重量％至75重量％。
[0108]i1.任選的基於碳的填充纖維組分
[0109]本發明示例性的非織造駐極體纖維網可包括基於碳的纖維。示例性的基於碳的纖維包括(例如)竹炭纖維、椰炭纖維、等等。添加基於碳的纖維可有利於通過吸附減輕或消除氣味。
[0110]在某些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可另外包括選自竹炭纖維和椰炭纖維的基於碳的纖維。竹炭纖維的一個例子包括規格為1.roX38mm的購自上虞弘強彩色滌綸有限公司(SHANGYU HONGQIANG COLOURED POLYESTER C0., LTD.)的竹炭纖維。
[0111]在其中包含基於碳的纖維的本發明的這種示例性實施例中，基於非織造駐極體纖維網的重量計，駐極體纖維的重量百分比優選地為10重量％至60重量％，基於碳的纖維的重量百分比優選地為30重量％至85重量％，並且光催化纖維的重量百分比優選地為5重量％至20重量％。在本發明的一個示例性實施例中，駐極體纖維的重量百分比為20重量％至55重量％，基於碳的纖維的重量百分比為40重量％至75重量％，並且光催化纖維的重量百分比為5重量％至15重量％。
[0112]ii1.任選的金屬、陶瓷或天然填充纖維組分
[0113]用於形成非織造駐極體纖維網的填充纖維(如果包括的話)的尺寸和量將取決於非織造駐極體纖維網的所需特性(即膨鬆度、開放度、柔軟度、懸垂性)和顆粒的所需裝填。一般來講，纖維直徑越大，纖維長度越大，並且在纖維中存在褶皺將導致更開放和膨鬆的非織造製品。一般來講，小和較短的纖維將導致更緊湊的非織造製品。
[0114]合適的金屬纖維的非限制性例子包括由任何金屬或金屬合金(例如鐵、鈦、鎢、鉬、銅、鎳、鈷等)製成的那些。
[0115]合適的碳纖維的非限制性例子包括石墨纖維、活性炭纖維、聚(丙烯腈)_衍生的碳纖維、等等。
[0116]合適的陶瓷纖維的非限制性例子包括任何金屬氧化物、金屬碳化物或金屬氮化物，包括(但不限於)二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、碳化矽、碳化鎢、氮化矽、等等。
[0117]合適的天然纖維的非限制性例子包括棉花、羊毛、黃麻、龍舌蘭、劍麻、椰子、大豆、大麻、等等中的纖維。使用的纖維組分可為天然纖維或循環廢棄纖維，例如，從衣物切割、毛毯製造、纖維製造、紡織物加工等等再生的循環纖維。
[0118]C.仵詵的顆粒鉬分
[0119]如上所述，根據本發明示例性的非織造駐極體纖維網可任選地包括多個顆粒。顆粒可以為在室溫下為固體的任何離散顆粒。在某些示例性實施例中，多個顆粒包括化學活性顆粒，所述化學活性顆粒選自吸附劑顆粒、吸收劑顆粒以及它們的組合。
[0120]在一些特定的示例性實施例中，化學活性顆粒為吸附劑或吸收劑顆粒。例如，吸附劑顆粒可包括顆粒狀的活性炭、木炭、碳酸氫鈉。例如，吸收劑顆粒可包括多孔材料、天然或合成泡沫，例如三聚氰胺、橡膠、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚乙烯、矽樹脂和纖維素。吸收劑顆粒也可包括超吸收劑顆粒，例如聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素或顆粒狀的聚乙烯醇。
[0121]在一個實施例中，吸附劑或吸收劑顆粒可具有直徑大於Imm的尺寸。在另一個實施例中，吸附劑或吸收劑顆粒可具有直徑小於Icm的尺寸。在一個實施例中，整個非織造製品的至少50重量％為吸收劑泡沫。在另一個實施例中，整個非織造製品的至少75重量％為吸收劑泡沫。在另一個實施例中，整個非織造製品的至少90重量％為吸收劑泡沫。
[0122]在目前優選用於氣體或液體過濾應用的一些示例性實施例中，化學活性顆粒包括能夠與外部流體相發生化學相互作用的化學活性顆粒。示例性化學相互作用包括吸附、吸收、化學反應、化學反應的催化作用、溶解、等等。在一些示例性實施例中，化學活性顆粒可選自活性炭顆粒(更優選地，顆粒狀的活性炭顆粒)、活性氧化鋁顆粒、矽膠顆粒、乾燥劑顆粒、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。在一些特定的示例性實施例中，化學活性顆粒基本上分布遍及非織造駐極體纖維網的單層的整個厚度。
[0123]在尤其可用作流體過濾製品的非織造駐極體纖維網的一個示例性實施例中，顆粒為吸著劑顆粒。可採用多種吸著劑顆粒。吸著劑顆粒包括礦物顆粒、合成顆粒、天然吸著劑顆粒或它們的組合。有利地，吸著劑顆粒將能夠吸收或吸附預期在擬定使用條件下存在的氣體、氣溶膠或液體。
[0124]所述吸著劑顆粒可為任何可用的形式，包括珠、薄片、顆粒劑或團聚物。優選的吸著劑顆粒包括:活性炭；矽膠；活性氧化鋁和其他金屬氧化物；可通過吸附或化學反應從流體中去除組分的金屬顆粒(如，銀顆粒);諸如霍加拉特(其可促進一氧化碳的氧化)的粒狀催化劑；用諸如乙酸的酸性溶液或諸如氫氧化鈉水溶液的鹼性溶液處理過的粘土和其他礦物質；離子交換樹脂；分子篩和其他沸石；殺生物劑；殺真菌劑和殺病毒劑。顆粒狀的活性炭和活性氧化鋁是目前尤其優選的吸著劑顆粒。也可採用吸著劑顆粒的混合物(如用以吸收氣體混合物)，但在實踐中，對於處理氣體混合物來說，製造在各個層中採用單獨的吸著劑顆粒的多層薄片製品可能較好。
[0125]在尤其可用作氣體過濾製品的非織造駐極體纖維網的一個示例性實施例中，將化學活性吸著劑顆粒選擇為氣體吸附劑或吸收劑顆粒。例如，氣體吸附劑顆粒可包括活性炭、木炭、沸石、分子篩、乾燥劑、酸性氣體吸附劑、砷還原材料、碘化樹脂、等等。例如，吸收劑顆粒還可包括天然多孔顆粒材料(諸如娃藻土、粘土)或合成顆粒泡沫(諸如三聚氰胺、橡膠、氨基甲酸酯、聚酯、聚乙烯、矽樹脂和纖維素。吸收劑顆粒還可包括超級吸收劑顆粒，例如聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素或顆粒狀的聚乙烯醇。
[0126]在尤其可用作液體過濾製品的非織造駐極體纖維網的某些目前優選的實施例中，吸著劑顆粒包括活性炭、硅藻土、離子交換樹脂(如陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂或它們的組合)、分子篩、金屬離子交換吸著劑、活性氧化鋁、抗微生物化合物或它們的組合。某些目前優選的實施例提供吸著劑顆粒密度為在約0.20g/cc至約0.5g/cc範圍內的纖維網。
[0127]可使用各種尺寸和量的吸著劑顆粒，以形成非織造駐極體纖維網。在一個示例性實施例中，吸著劑顆粒的直徑的中值尺寸為大於1_。在另一不例性實施例中，吸著劑顆粒的直徑的中值尺寸為小於1cm。在一個實施例中，可使用顆粒尺寸的組合。在一個示例性實施例中，吸著劑顆粒包括大顆粒和小顆粒的混合物。
[0128]所需的吸著劑顆粒尺寸可能變化很大，且通常部分地根據擬定使用條件來選擇吸附劑粒度。作為一般性的指導，尤其可用於流體過濾應用的吸著劑顆粒的尺寸可變化，其中值直徑為約0.001 μ m至約3000 μ m。優選地，吸著劑顆粒的中值直徑為約0.01 μ m到約1500 μ m、更優選地為約0.02 μ m到約750 μ m、最優選地為約0.05 μ m到約300 μ m。
[0129]在某些示例性實施例中，吸著劑顆粒可以包含群體中值直徑為小於Iym的納米顆粒。多孔納米顆粒可以具有如下優點，即，所提供的用於從流體介質吸附(如，吸收和/或吸附)汙染物的表面積大。在使用超細或納米顆粒的此類示例性實施例中，優選地，顆粒利用粘合劑(例如，熱熔粘合劑)和/或將熱施加到熱塑性顆粒或熱塑性纖維之一或二者上(即，熱粘合)而粘合性地粘合到纖維。
[0130]也可以採用由具有不同尺寸範圍的吸著劑顆粒形成的混合物(如雙峰式混合物)，但在實際中，製備在上遊層採用較大的吸著劑顆粒而在下遊層採用較小的吸著劑顆粒的多層薄片製品可以更好。將至少80重量％的吸著劑顆粒、更優選為至少84重量％以及最優選為至少90重量％的吸著劑顆粒嵌入到纖維網中。從纖維網基重方面進行表達，吸著劑顆粒裝填量可例如為:至少約500gsm的相對細小(如亞微米尺寸)的吸著劑顆粒，以及至少約2，OOOgsm的相對粗大(如微米尺寸)的吸著劑顆粒。[0131]在一些示例性實施例中，顆粒為金屬顆粒。可使用金屬顆粒以形成拋光的非織造駐極體纖維網。金屬顆粒可為短纖維或帶狀節段的形式或可為穀物狀顆粒的形式。金屬顆粒可包括任何類型的金屬，諸如但不限於銀(其具有抗菌/抗微生物特性)、銅(其具有除藻特性)或化學活性金屬中的一種或多種的共混物。
[0132]在其他示例性實施例中，顆粒為固體殺生物劑或抗微生物劑。固體殺生物劑和抗微生物劑的例子包括含齒素化合物，例如二氯異氰脲酸鈉二水合物、氯化苯甲烷銨、滷化二烷基乙內醯脲和三氯生。
[0133]在另外的示例性實施例中，顆粒為微膠囊。微膠囊在美國專利3，516，941 (Matson)中有所描述，並包括可用作顆粒的微膠囊的例子。所述微膠囊可填充有固體或液體殺生物劑或抗微生物劑。微膠囊的主要品質之一為:使用機械應力，可壓碎顆粒，以便釋放其中容納的物質。因此，在非織造駐極體纖維網的使用過程中，微膠囊將由於施加在非織造駐極體纖維網上的壓力而被壓碎，這將釋放微膠囊中容納的材料。
[0134]在某些這種示例性實施例中，可能有利的是，使用至少一種顆粒，所述顆粒具有可以製成為粘合性或「粘性的」表面，以便將顆粒粘合在一起來形成用於纖維組分的網片或支承非織造駐極體纖維網。就這一點而言，可用的顆粒可以包含聚合物，例如可以為不連續纖維形式的熱塑性聚合物。合適的聚合物包括聚烯烴，特別是熱塑性彈性體(TPE)(如，從美國德克薩斯州休斯頓的艾克森美孚化學公司(Exxon-Mobil ChemicalCompany, Houston, Texas)商購獲得的VISTAMAXX?)。在另外的示例性實施例中，可以優選的是包括TPE的顆粒，尤其是作為表面層或表面塗層的顆粒，因為TPE通常一定程度地發粘，它可以有助於將顆粒粘合在一起，以在添加纖維之前形成三維網絡，以形成非織造駐極體纖維網。在某些示例性實施例中，包括VISTAMAXX?TPE的顆粒可以提供對苛刻化學環境、特別是在低PH (如，不超過約3的pH)和高pH (如，至少約9的pH)下以及有機溶劑中的改良抗性。
[0135]可選擇具有任何合適的尺寸或形狀的顆粒物質。合適的顆粒可具有:多種物理形式(如，實心顆粒、多孔顆粒、空心氣泡、團聚物、非連續纖維、短纖維、薄片、等等)；形狀(如球形、橢圓形、多邊形、針狀、等等)；形狀均一性(如，單分散性、基本均勻性、不均勻性或不規則性、等等)；組合物(如，無機顆粒、有機顆粒或它們的組合)；和尺寸(如，亞微米尺寸、微米尺寸、等等)。
[0136]特別提及顆粒尺寸，在一些示例性實施例中，可能有利的是控制一組顆粒的尺寸。在某些示例性實施例中，顆粒被物理夾帶或陷入在纖維非織造駐極體纖維網中。在此類實施例中，顆粒的組優選地選擇為具有至少50 μ m、更優選地至少75 μ m、還更優選地至少100 μ m的中值直徑。
[0137]在其他示例性實施例中，優選地使用較細的顆粒，其利用粘合劑例如熱熔粘合劑、和/或將熱施加到熱塑性顆粒或熱塑性纖維之一或二者上(即，熱粘合)而粘合性地粘合到纖維。在此類實施例中，一般優選的是，顆粒具有至少25 μ m、更優選至少30 μ m、最優選至少40μπι的中值直徑。在一些示例性實施例中，顆粒具有直徑小於Icm的中值尺寸。在其他實施例中，顆粒具有小於1mm、更優選小於25微米、甚至更優選小於10微米的中值尺寸。
[0138]然而，在粘合劑和熱粘合均用來將顆粒粘附到纖維的其他示例性實施例中，顆粒可以包括亞微米尺寸顆粒的組，其具有小於I微米(μ m)、較優選地小於約0.9 μ m、更優選地小於約0.5 μ m、最優選小於約0.25 μ m的群體中值直徑。在需要大的表面積和/或高吸收性和/或吸附性能力的應用中，這種亞微米尺寸顆粒可能尤其可用。在另外的示例性實施例中，該組亞微米尺寸的顆粒的群體中值直徑為至少0.0Ol μ m、更優選地為至少約
0.01 μ m、最優選地為至少約0.1 μ m、最優選地為至少約0.2 μ m。
[0139]在另外的示例性實施例中，該顆粒包括一組微尺寸的顆粒，所述一組微尺寸的顆粒的群體中值直徑為至多約2，000 μ m、更優選地為至多約1，000 μ m、最優選地為至多約500 μ m。在其他示例性實施例中，該顆粒包括一組微尺寸的顆粒，所述一組微尺寸的顆粒的群體中值直徑為至多約ΙΟμπκ更優選地為至多約5μπκ甚至更優選地為至多約2μ-- (如，超細微纖維)。在單個成品網內，也可以使用多種類型的顆粒。通過使用多種類型的顆粒，即使顆粒類型中的一種不與相同類型的其他顆粒粘合，也可以生成連續的顆粒纖維網。這種類型系統的例子將會是這樣一種系統，在該系統中，使用兩種類型的顆粒，一種類型的顆粒將顆粒(如不連續聚合物纖維顆粒)粘合在一起，另一種類型的顆粒起到用於網的所需用途的活性顆粒(如吸著劑顆粒(例如活性炭))的作用。這種示例性實施例可尤其用於流體過濾應用。
[0140]例如，取決於顆粒的密度、顆粒的尺寸和/或最終非織造駐極體纖維網製品的所需屬性，可相對於纖維網的總重量使用多種不同裝填的顆粒。在一個實施例中，顆粒佔非織造製品總重量的小於90重量％。在一個實施例中，顆粒佔非織造製品總重量的至少10重量％。
[0141]在上述實施例中的任一實施例中， 顆粒都可有利地分布遍及非織造駐極體纖維網的整個厚度。然而，在上述實施例中的一些中，顆粒優先地基本上分布於非織造駐極體纖維網的主表面上。
[0142]此外，應當理解，上述顆粒中的一種或多種的任何組合都可用於形成根據本發明的非織造駐極體纖維網。
[0143]P.任選的粘合劑組分
[0144]在上述示例性實施例中的任一者中，非織造駐極體纖維網都優選地基本上不含任何另外的粘合劑。然而，在上述實施例中的一些中，非織造駐極體纖維網還包括覆蓋多個無規取向的離散纖維的至少一部分的粘合劑塗層。在一些示例性實施例中，所述粘合劑可為液體或固體粉末。在某些目前優選的示例性實施例中，所述粘合劑基本上不錮囚所述顆粒的表面。
[0145]儘管是多組分纖維的第一區域將纖維、120與顆粒固定在一起，但是在非織造駐極體纖維網的形成過程中或之後，可包括任選的粘合劑材料或塗層。這個任選的粘合劑塗層可為非織造製品提供另外的強度，可將顆粒進一步固定到纖維，和/或可為磨料或擦洗製品提供另外的硬度。
[0146]通過公知的加工方法可塗覆任選的粘合劑塗層，所述加工方法諸如輥塗、噴塗和浸潰塗布以及這些塗布技術的組合。粘合劑塗層可包括在粘合劑中的另外的顆粒，或者另外的顆粒可摻入和固定到粘合劑。
[0147]任選的粘合劑可為樹脂。合適的樹脂包括酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚脲、苯乙烯一丁二烯橡膠、腈橡膠、環氧樹脂、丙烯酸類樹脂、和聚異戊二烯。粘合劑可為水溶性的。水溶性粘合劑的例子包括表面活性劑、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乳酸(PLA)、聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯基酯共聚物、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素澱粉、聚氧化乙烯、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸、纖維素醚聚合物、多乙基噁唑啉、聚氧化乙烯的酯、聚氧化乙烯和聚氧化丙烯共聚物的酯、聚氧化乙烯的氨基甲酸酯以及聚氧化乙烯和聚氧化丙烯共聚物的氨基甲酸酯。
[0148]E.任選的附加層
[0149]本發明的非織造駐極體纖維網可包括附加層。一個或多個附加層可存在於非織造駐極體纖維網的外表面之上和/或之下。
[0150]合適的另外的層包括(但不限於)含顏色的層(如印刷層)、上述支承層中的任何者、一種或多種另外的具有不同的平均纖維直徑和/或物理組成的亞微米纖維組分、一種或多種用於另外的隔離性能的第二細小亞微米纖維層(例如熔吹網或纖維玻璃織物)、泡沫、粒子層、箔層、薄膜、裝飾織物層、膜(即具有受控滲透性的薄膜，例如透析膜、反滲透膜等)、結網、篩孔、線材和管材網絡(即用於傳送電力的線材層或用於傳送各種流體的管/管道的組，例如用於加熱毯的線材網絡，和用於通過冷卻毯的冷卻劑流的管材網絡)或它們的組合。
[0151]本發明的示例性的非織造駐極體纖維網可任選地包括亞微米纖維、細纖維、微纖維或粗纖維組分(例如粗微纖維)的至少一個附加層。至少一層纖維可為非織造駐極體纖維網的墊層、支承層或收集器，或者可為頂層或覆蓋層。至少一層纖維可與非織造駐極體纖維網共形成，或可在形成非織造駐極體纖維網之前作為網卷預形成，並展開以為非織造駐極體纖維網提供收集器或覆蓋層，或可在形成非織造駐極體纖維網之後被後成型，並鄰接非織造駐極體纖維網施加。
[0152]1.仵詵的j承層
[0153]本發明的非織造駐極體纖維網還可以包括任選的支承層。在某些目前優選的實施例中，任選的支承層是多孔的。當存在時，任選的支承層可以提供複合非織造纖維製品的強度中的大部分。在一些實施例中，上述亞微米纖維組分往往具有極低的強度，並可能在正常處理過程中被損壞。在保持高孔隙率並因此保持亞微米纖維組分的所需吸收劑特性同時，將亞微米纖維組分附連到支承層會為亞微米纖維組分增添強度。多層非織造駐極體纖維網結構還可提供用於進一步加工的足夠強度，進一步加工可包括(但不限於)將網捲成輥形式、從輥移除網、模鑄、成褶、摺疊、網裝固定、編織、等等。
[0154]在本發明中可以使用多種支承層。合適的支承層包括(但不限於)非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、膜、紙質層、背膠層、金屬薄片、網片、彈性織物(即，上述具有彈性性質的織造、針織或非織造織物中的任何者)、具有孔隙的網、背膠層或它們的任意組合。在一個示例性實施例中，多孔支承層包括聚合物非織造織物。合適的非織造聚合物織物包括(但不限於)氣紡織物、熔噴織物、短長度纖維(即纖維長度為小於約IOOmm的纖維)的梳理成網纖維網、針刺織物、裂膜網、溼法成網水力纏結網、氣紡短纖維非織造駐極體纖維網或它們的組合。在某些示例性實施例中，支承層包含粘合的短纖維網。如以下進一步所述，可以使用(例如)熱粘合、粘合劑粘合、粉狀粘合劑粘合、水刺法、針刺、壓延或它們的組合來進行粘合。
[0155]支承層的基重和厚度可以取決於複合非織造纖維製品的特定的最終用途。在本發明的一些實施例中，理想的是，使複合非織造纖維製品的總基重和/或厚度保持在最小水平。在其他實施例中，給定的應用可能要求最小的總基重和/或厚度。通常，支承層的基重為小於約150gsm。在某些實施例中，支承層的基重為約5.0gsm至約lOOgsm。在其他實施例中，支承層的基重為約IOgsm到約75gsm。
[0156]與基重一樣，支承層可以具有根據複合非織造纖維製品的具體最終用途而變化的厚度。通常，支承層具有小於約150毫米(mm)、更優選地小於100mm、最優選小於50mm的厚度。在某些實施例中，支承層具有至少約0.1mm、更優選至少0.5mm、最優選地至少1.0mm的厚度。在一些實施例中，支承層的厚度為約1.0_至約35_。在其他實施例中,支承層的厚度為約2.0mm至約25_。
[0157]在某些示例性實施例中，所述支承層可包括微纖維組分，例如一組微纖維，如以下進一步的描述。
[0158]2.任選的覆蓋層
[0159]在一些示例性實施例中，本發明的非織造駐極體纖維網還可以包括鄰接非織造駐極體纖維網的任選的覆蓋層。在某些示例性實施例中，任選的覆蓋層是多孔的。在一些示例性實施例中，任選的覆蓋層包括亞微米纖維。在某些目前優選的實施例中，非織造駐極體纖維網包括收集器和覆蓋層二者。
[0160]a.微纖維
[0161]在一些示例性實施例中，優選的微纖維或粗纖維組分包括具有至少I μ m的群體中值纖維直徑的一組微纖維。在其他示例性實施例中，優選的粗纖維組分包括具有至少10 μ m的群體中值纖維直徑的一組微纖維(更優選地，聚合微纖維)。在某些其他示例性實施例中，微纖維組分包括群體中值纖維直徑為在約2μπ?至約ΙΟΟμπ?範圍內的纖維組。在另外的示例性實施例中，微纖維組分包括中值纖維直徑為在約5 μ m至約50 μ m範圍內的纖維組。
[0162]在某些示例性實施例中，微纖維組分可以包含一種或多種聚合物材料。一般來講，任何成纖聚合材料均可以用於製備微纖維，但通常且優選成纖材料是半結晶性的。特別有用的是通常用於纖維形成的聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、尼龍和聚氨酯。也可以由非晶態聚合物(例如聚苯乙烯)來製備網。這裡所列的具體聚合物僅為示例，且可使用多種其他聚合物材料或成纖材料。
[0163]合適的聚合物材料包括(但不限於):諸如聚丁烯、聚丙烯和聚乙烯的聚烯烴；諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯的聚酯；聚醯胺(尼龍-6和尼龍-6，6);聚氨酯；聚丁烯；聚乳酸；聚乙烯醇；聚苯硫醚；聚碸；液晶聚合物；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚丙烯腈；環狀聚烯烴；聚氧甲烯；多烯熱塑性彈性體；或它們的組合。
[0164]可採用多種形成合成纖維的聚合物材料，包括:熱塑性塑料和尤其可延展的熱塑性塑料，諸如線型低密度聚乙烯(如可以商品名D0WLEX?購自位於美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司(Dow Chemical Company, Midland, Michigan)的那些)；熱塑性聚烯烴彈性體(TPE)，例如可以商品名ENGAGE?購自位於美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司(Dow Chemical Company, Midland, Michigan)的那些，和可以商品名 VISTAMAXX?購自位於美國德克薩斯州休斯頓的艾克森美孚化學公司(Exxon-MobiI ChemicalCompany, Houston, Texas)的那些；乙烯-α -烯烴共聚物(如，乙烯-丁烯、乙烯-己烯或乙烯-辛烯共聚物，可以商品名 EXACT?購自位於美國德克薩斯州休斯頓的艾克森美孚化學公司(Exxon-Mobil Chemical Company, Houston, Texas),可以商品名 ENGAGE? 購自位於美國密西根州米德蘭的陶氏化學公司(Dow Chemical Company, Midland, Michigan))；乙烯-醋酸乙烯聚合物(如，可以商品名ELVAX?購自位於美國德拉瓦州威明頓的杜邦公司(E.1.DuPont de Nemours&C0., Wilmington, Delaware)的那些)；聚丁烯彈性體(如，可以商品名CRASTIN?購自位於美國德拉瓦州威明頓的杜邦公司(E.1.DuPont deNemours&C0., Wilmington, Delaware)的那些；以及可以商品名 P0LYBUTENE-1? 購自位於美國德拉瓦州威明頓的巴塞爾聚烯烴公司(Basell Polyolefins, Wilmington, Delaware)的那些)；彈性苯乙烯嵌段共聚物(如，可以商品名KRATON?購自位於美國德克薩斯州休斯頓的克雷頓聚合物公司(Kraton Polymers, Houston, Texas)的那些；以及可以商品名SOLPRENE?購自位於美國德克薩斯州休斯頓的達盛彈性體公司(DynasolElastomers, Houston, Texas)的那些)；和聚醚嵌段共縮聚醯胺彈性材料(如，可以商品名PEBAX?購自位於法國白鴻城的阿科瑪公司(Arkema, Colombes, France)的那些)。熱塑性多烯屬彈性體(TPE)是特別優選的。
[0165]根據本發明的示例性實施例，也可以將多種天然成纖材料製成非織造微纖維。優選的天然材料可以包括柏油或浙青(如用於製備碳纖維)。成纖材料可為熔化形式，或可承載於合適的溶劑中。也可利用反應性單體，當它們通過或穿過模具時，它們與彼此反應。非織造網可以包括(例如，利用兩個緊密間隔的共用普通模具頭的模具腔製備的)單層、(例如，利用多個疊堆布置的模具腔製備的)多層、或一層或多層的多組分纖維(例如，美國專利N0.6, 057, 256 (Krueger等人)中所述的那些多組分纖維)中的纖維的混合物。
[0166]纖維也可以由共混材料形成，包括其中已經混入例如顏料或染料的某些添加劑的材料。可以製備諸如皮芯型或並列型雙組分纖維的雙組分微纖維(本文的「雙組分」包括具有兩個或更多個組分的纖維，每個組分佔據纖維橫截面積的一部分，並且在纖維實質長度上延伸)，如雙組分亞微米纖維那樣。然而，本發明的示例性實施例利用單組分纖維可以是特別可用的並且是有利的(其中纖維在其整個橫截面上具有基本上相同的組成，但「單組分」包括共混物或包含添加劑的材料，其中基本均一組成的連續相在整個橫截面和纖維長度上延伸)。除了別的有益效果 以外，能夠使用單一組分的纖維還降低了製備的複雜性，並且對網的使用限制較少。
[0167]除了以上提及的成纖材料之外，還可以將多種添加劑添加到熔化並擠出的纖維，以將添加劑摻入纖維中。通常，基於纖維的總重量，添加劑的量為小於約25重量％，有利地最多至約5.0重量％。合適的添加劑包括(但不限於)顆粒、填充劑、穩定劑、增塑劑、賦粘劑、流速控制劑、固化緩聚劑、增粘劑(例如矽烷和鈦酸鹽)、輔助劑、抗衝改性劑、可膨脹的微球體、導熱顆粒、導電顆粒、二氧化矽、玻璃、粘土、滑石、顏料、著色劑、玻璃珠或泡、抗氧化劑、螢光增白劑、抗微生物劑、表面活性劑、阻燃劑和含氟化合物。
[0168]上述添加劑中的一種或多種可用於減少所得纖維和層的重量和/或成本、調節粘度、或改變纖維的熱特性或使衍生自添加劑物理特性活性的物理特性具有一定的範圍，該物理特性包括電學特性、光學特性、與密度相關的特性、與流體阻隔或粘合劑粘性相關的特性。
[0169]?.微纖維的形成
[0170]多個工藝可用於製備和沉積微纖維組，包括(但不限於)熔吹、熔紡、纖維擠出、叢絲形成、氣流成網法、溼紡絲、幹紡絲或它們的組合。在美國專利N0.6，315，806 (Torobin)、N0.6，114，017 (Fabbricante 等人)、N0.6，382，526B1 (Reneker 等人)和 N0.6，861，025B2(Erickson等人)中描述了用於形成微纖維的合適的方法。或者，微纖維組可成型或轉變為短纖維,並使用例如美國專利N0.4，118，531 (Hauser)中所述的方法與亞微米纖維組結合。在某些示例性實施例中，微纖維組包括粘合的微纖維網，其中如下所述，使用熱粘合、粘合劑粘合、粉狀粘合劑、水刺、針刺、壓延或它們的組合來實現粘合。
[0171]b.紡粘纖維和梳理纖維
[0172]在本發明的一個示例性實施例中，支承層包括紡粘纖維，所述紡粘纖維包含聚丙烯纖維。在本發明的另一個示例性實施例中，支承層包括短長度纖維的梳理網，其中短長度纖維包含:(i)低熔融溫度或粘合纖維；和(ii)高熔融溫度或結構纖維。通常，粘合纖維的熔融溫度比結構纖維的熔融溫度低至少10°c，但是粘合纖維與結構纖維的熔融溫度之間的差可為大於10°c。合適的粘合纖維包括(但不限於)上述聚合物纖維中的任一者。合適的結構纖維包括(但不限於)上面提及的聚合物纖維中的任何者以及無機纖維，例如陶瓷纖維、玻璃纖維和金屬纖維；以及有機纖維，例如纖維素纖維。
[0173]在某些目前優選的實施例中，支承層包括短長度纖維梳理成網，其中短長度纖維包含PET單組分和PET/coPET雙組分短纖維的共混物。在一個示例性的目前優選的實施例中，支承層包含短長度纖維梳理成網，其中短長度纖維包含:(i)約20重量％的雙組分粘合纖維(如，可得自位於美國堪薩斯州威奇塔的英威達有限公司(Invista，InC.)的INVISTA?T254 纖維)，12dX 1.5〃 ；和(ii)約 80 重量 % 的結構纖維(如，INVISTA?T293PET 纖維)，32(1\3"。
[0174]如上所述，支承層可以包括彼此結合的一層或多層。在一個示例性實施例中，支承層包括第一層(例如非織造織物或膜)和第一層上與亞微米纖維組分相對的粘合劑層。在這個實施例中，粘合劑層可覆蓋第一層的一部分或整個外表面。粘合劑可以包括任何已知的粘合劑，包括壓敏粘合劑、可熱活化的粘合劑等。當粘合劑層包含壓敏粘合劑時，複合非織造纖維製品還可以包含隔離襯墊，從而得到壓敏粘合劑的暫時保護。
[0175]c.亞微米纖維
[0176]本發明示例性的非織造駐極體纖維網可任選地包括一組亞微米纖維。在一些目前優選的實施例中，亞微米纖維組包括鄰接非織造駐極體纖維網的層。包括亞微米纖維組分的至少一個層可以為墊層(如，非織造駐極體纖維網的支承層或收集器)，但是更優選地用作頂層或覆蓋層。亞微米纖維組可與非織造駐極體纖維網共形成，或可在形成非織造駐極體纖維網之前作為網卷預形成，並展開為非織造駐極體纖維網提供收集器或覆蓋層，或作為另外一種選擇或除此之外可在形成非織造駐極體纖維網之後被後成型，並鄰接(優選覆蓋)非織造駐極體纖維網施加。
[0177]在某些示例性實施例中，細旦纖維組分包括群體纖維中值直徑為小於10 μ m的細微纖維的組。在其他示例性實施例中，細旦纖維組分包括群體中值直徑為小於約2 μ m的超細微纖維的組。在某些目前優選的實施例中，細旦纖維組分包括群體中值直徑為小於Iym的亞微米纖維的組。
[0178]在一些示例性實施例中，亞微米纖維組分包括群體纖維中值直徑為在約0.2μπι至約0.9 μ m範圍內的纖維組。在其他示例性實施例中，亞微米纖維組分包括群體纖維中值直徑為在約0.5 μ m至約0.7 μ m範圍內的的纖維組。
[0179]在某些示例性實施例中，亞微米纖維組分可以包含一種或多種聚合物材料。合適的聚合物材料包括(但不限於):諸如聚丙烯和聚乙烯的聚烯烴；諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯的聚酯；聚醯胺(尼龍-6和尼龍-6，6);聚氨酯；聚丁烯；聚乳酸；聚乙烯醇；聚苯硫醚；聚碸；液晶聚合物；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；聚丙烯腈；環狀聚烯烴；聚氧甲烯；多烯熱塑性彈性體；或它們的組合。
[0180]亞微米纖維組分可以包括含有上述聚合物或共聚物中的任何一種的單組分。在這個示例性實施例中，單組分可以包含如下所述的添加劑，但包含選自上述聚合物材料的單纖維形成材料。另外，在這個示例性實施例中，單組分通常包含至少75重量％的上述聚合物材料中的任何一種以及最多至25重量％的一種或多種添加劑。有利地，單組分包含至少80重量％、更有利地至少85重量％、至少90重量％、至少95重量％以及100重量％之多的上述聚合物材料中的任何一種，其中所有重量均基於纖維的總重量計。
[0181]亞微米纖維組分也可以包含由以下物質形成的多組分纖維:(I)上述聚合物材料中的兩種或更多種，和⑵下述一種或多種添加劑。合適的多組分纖維構造包括(但不限於):皮芯型構造、並列型構造、分層或分割餅型/楔型構造(例如，美國專利N0.4，729，371描述了分層的雙組分熔噴纖維，也稱為條紋纖維；以及PCT國際專利公開N0.W02008/085545在圖1a-1e中描述了分割餅型/楔型纖維和分層纖維)以及「海島型」構造(例如，由位於日本岡山的可樂麗有限公司(Kuraray Company, Ltd., Okayama, Japan)製造的纖維)。
[0182]對於由多組分纖維形成的亞微米纖維組分，有利地，基於纖維的總重量，多組分纖維包含:(I)從約75重量％到約99重量％的上述聚合物中的兩種或更多種；和(2)從約25重量％到約I重量％的一種或多種額外的成纖材料。
[0183]製備本發明的非織造駐極體纖維網的方法可以用於形成包含由上述聚合物材料中的任何者形成的纖維的亞微米纖維組分。通常，亞微米纖維成形方法步驟涉及在約130°C到約350°C範圍內的熔體擠出溫度下擠出可熱成形的材料的熔體。模具組件和/或共軸噴絲頭組件(參見例如以上提及的Torobin工藝)包括一組噴絲頭和/或共軸噴絲頭，熔融可熱成形的材料通過這組噴絲頭和/或共軸噴絲頭擠出。在一個示例性實施例中，共軸噴絲頭組件包括一組共軸噴絲頭，這組共軸噴絲頭形成為陣列，以便將多個纖維流擠壓到支承層或基底上。參見(例如)美國專利N0.4，536，361 (圖2)和N0.6，183，670 (圖1_2)。
[0184]在一些示例性實施例中，非織造纖維網層可由與較粗糙的微纖維混合的亞微米纖維形成，較粗糙的微纖維為亞微米非織造纖維提供支承結構。支承結構可以提供回彈性和強度，以保持呈優選的低密實度形式的細亞微米纖維。支承結構可以由許多不同的組分不是單獨地、就是共同地製成。支承組分的例子包括(例如)微纖維、不連續的取向的纖維、天然纖維、泡沫狀多孔材料和連續的或不連續的非取向的纖維。
[0185]在一個示例性實施例中，形成微纖維流，並單獨形成亞微米纖維流，並將亞微米纖維流添加到微纖維流中，以形成非織造駐極體纖維網。在另一個示例性實施例中，形成亞微米纖維流，並單獨形成微纖維流，並將微纖維流添加到亞微米纖維流中，以形成非織造駐極體纖維網。在這些示例性實施例中，不是亞微米纖維流和微纖維流之一、就是這兩者為取向的。在另外的實施例中，形成取向亞微米纖維流，並將不連續的微纖維添加到亞微米纖維流中，如使用美國專利N0.4，118，531 (Hauser)中所述的工藝。
[0186]在一些示例性實施例中，製備非織造駐極體纖維網的方法包括通過混合纖維流法、水刺法、溼法成網法、叢絲形成法或它們的組合將亞微米纖維組和微纖維組結合成非織造駐極體纖維網。在將亞微米纖維組與微纖維組結合時，可以使用一種類型或兩種類型纖維的多個流，並可以按任何順序結合這些流。這樣，可以形成非織造複合纖維網，其呈現出各種所需的濃度梯度和/或分層結構。
[0187]例如，在某些示例性實施例中，亞微米纖維組可以與微纖維組結合，以形成不均一的纖維混合物。在其他示例性實施例中，可以將亞微米纖維組形成為包含非織造駐極體纖維網的墊層上的頂層。在某些其他示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可形成為包含亞微米纖維組的墊層(如支承層或收集器)上的頂層。
[0188]i1.亞微米纖維的形成
[0189]可使用多個工藝來製備和沉積亞微米纖維組，包括(但不限於)熔吹、熔紡、電紡、氣體射流原纖化或它們的組合。合適的工藝包括(但不限於)在以下美國專利中公開的工藝:N0.3, 874, 886 (Levecque 等人)、N0.4, 363, 646 (Torobin)、N0.4, 536, 361 (Torobin)、N0.6, 183, 670 (Torobin)、Νο.5, 227, 107 (Dickenson 等人)、Νο.6, 114, 017 (Fabbricante 等人)、Νο.6，382，526Bl(Reneker 等人)、Νο.6，743，273(Chung 等人)、Νο.6，800，226 (Gerking)和N0.6，861，025B2(Erickson等人)。用於形成亞微米纖維的一種特別合適的方法在以下共同待審的美國臨時專利申請中有所描述:N0.61/238，761，標題為「APPARATUS, SYSTEM, ANDMETHOD FOR FORMING NANOFIBERS AND NAN0N0NW0VEN ELECTRET FIBROUS WEBS」(用於形成納米纖維和納米非織造駐極體纖維網的裝置、系統和方法)(M00re等人)。用於形成亞微米纖維的目前優選的工藝是靜電紡紗工藝，例如，在美國專利N0.1, 975，504(Formhals)中描述的工藝。
[0190]F.用於形成非織造駐極體纖維網的方法和設備
[0191]本發明的示例性實施例提供了用於製備如上所述非織造駐極體纖維網的方法，所述方法通常包括使駐極體纖維、光催化纖維(如果存在)、多組分纖維(如果存在)、單組分熱塑性纖維(如果存在)、基於碳的纖維(如果存在)和多個顆粒(如果存在)進行以下工藝步驟以形成非織造駐極體纖維網的步驟:開松、混合、遞送到進料裝置、然後梳理或交叉措疊或然後氣流成網以及粘合。
[0192]因此，在本發明的一個示例性實施例中，該方法可包括以下步驟:將所需的纖維遞送到粗開松裝置中，以粗開松纖維；然後將纖維遞送到混合設備，以機械地混合纖維；然後使纖維進行細開松處理；然後將纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送纖維；然後將纖維遞送到梳理機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；然後通過交叉措疊法獲得非織造駐極體纖維網；以及最後通過使非織造駐極體纖維網進行針刺加工，從而形成非織造駐極體纖維網。
[0193]在本發明的另一個示例性實施例中，該方法可包括以下步驟:將所需的纖維遞送到粗開松裝置中，以粗開松纖維；然後將纖維遞送到混合設備，以機械地混合纖維；然後使纖維進行細開松處理；然後將纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送纖維；然後將纖維遞送到梳理機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；然後通過交叉措疊法獲得非織造駐極體纖維網；以及最後通過使非織造駐極體纖維網進行通風粘合，從而形成非織造駐極體纖維網。
[0194]在本發明的另一個示例性實施例中，該方法可包括以下步驟:將所需的纖維遞送到粗開松裝置中，以粗開松纖維；然後將纖維遞送到混合設備，以機械地混合纖維；然後使纖維進行細開松處理；然後將纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送纖維；然後將纖維遞送到氣流成網機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；以及最後通過使非織造駐極體纖維網進行針刺加工，從而形成非織造駐極體纖維網。
[0195]在本發明的另一個示例性實施例中，該方法可包括以下步驟:將所需的纖維遞送到粗開松裝置中，以粗開松纖維；然後將纖維遞送到混合設備，以機械地混合纖維；然後使纖維進行細開松處理；然後將纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送纖維；然後將纖維遞送到氣流成網機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；以及最後通過使非織造駐極體纖維網進行通風粘合，從而形成非織造駐極體纖維網。
[0196]在一些示例性的氣流成網實施例中，非織造駐極體纖維網可使用氣流成網方法和裝置(在下文的實例B1-B9中進一步詳述)形成，該方法通常包括:提供具有上端和下端的成形腔室；將多個纖維引入成形腔室的上端中；將一組纖維輸送至成形腔室的下端作為基本上離散纖維；以及在收集器表面上捕集基本上離散纖維的組作為非織造纖維網。
[0197]在一些這樣的示例性氣流成網實施例中，收集器表面可在圖案化的收集器表面上具有可辨認的圖案，其中可辨認的圖案包括多個非中空突起和多個基本上平坦的基體區域，所述多個非中空突起從非織造駐極體纖維網的主表面(被視為沒有突起)延伸，所述多個基本上平坦的基體區域在由主表面限定並與主表面基本上平行的平面中在每個鄰接的突起之間形成。
[0198]在上述氣流成網方法中的任何者的另外的這樣的示例性實施例中，圖案化收集器表面可包括延伸穿過收集器的多個幾何形狀的穿孔，並且捕集纖維組的步驟包括通過穿孔的圖案化收集器表面來抽真空。在某些示例性實施例中，多個幾何形狀的穿孔具有選自如下的形狀:圓形、橢圓形、多邊形、X形、V形、螺旋形以及它們的組合。在一些特定的示例性實施例中，多個幾何形狀的穿孔具有選自三角形、方形、矩形、菱形、梯形、五邊形、六邊形、八邊形和它們的組合的多邊形形狀。在一些特定的示例性實施例中，多個幾何形狀的穿孔包括在圖案化收集器表面上的二維圖案。在其他示例性實施例中，在所述圖案化收集器表面上的幾何形狀的穿孔的二維圖案為二維陣列。
[0199]在上述氣流成網方法的一些示例性實施例中，該方法還包括在從圖案化收集器表面移除網之前，在不使用粘合劑的情況下將多個纖維的至少一部分粘合在一起，由此使得纖維網保持可辨認的圖案。
[0200]在本發明的另外的示例性實施例中，開松處理中的開松輥可具有30Hz至50Hz的頻率。在本發明的另一個示例性實施例中，開松處理中的開松輥可具有40Hz至50Hz的頻率。
[0201]在本發明的額外的示例性實施例中，在梳理和交叉措疊之後或在氣紡工藝之後獲得的非織造駐極體纖維網可具有40gsm至250gsm的基重。在本發明的又一個示例性實施例中，在梳理和交叉措疊之後或在氣紡工藝之後獲得的非織造駐極體纖維網可具有SOgsm至150gsm的基重。
[0202]在本發明的某些另外的示例性實施例中，粘合為針刺加工，其中針刺頻率可為100次/分鐘至1000次/分鐘。在本發明的一個具體的示例性實施例中，針刺頻率可為250次/分鐘至500次/分鐘。
[0203]在本發明的其他另外示例性實施例中，粘合為通風粘合，其中熱空氣溫度為130°C至150°C。在本發明的一個具體示例性實施例中，熱空氣溫度為135°C至145°C。
[0204]更具體地講，上述非織造駐極體纖維網可有利地通過應用獨特順序步驟的不同工藝製備，從而產生不同的非織造駐極體纖維網。詳細的工藝在下文進一步描述。
[0205]1.用於形成非織造駐極體纖維網的加工工序I
[0206]根據配方稱量所需的纖維，將該纖維放入粗開松裝置中，並使用以30Hz至50Hz高速旋轉的裝置中的長釘來開松。然後，將纖維送至混合設備，以用於機械地混合纖維。然後，以與粗開松處理類似的方式對纖維進行細開松處理，以進一步細開松纖維。將纖維進料到進料裝置中，以用於均勻地進送纖維，並控制進料量。然後，將纖維送至下一過程(即，梳理機)，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網。為了獲得40gsm至250gsm的基重，可通過交叉措疊法獲得非織造駐極體纖維網。最後，以100次/分鐘至1000次/分鐘的頻率對非織造駐極體纖維網進行針刺處理，以便形成最終產品。
[0207]2.用於形成非織造駐極體纖維網的加工工序II
[0208]根據加工要求稱量所需的纖維，將該纖維放入粗開松裝置中，並使用以30至50Hz高速旋轉的裝置中的長釘來開松。然後，將纖維送至混合設備，以用於機械地混合纖維。然後，以與粗開松處理類似的方式對纖維進行細開松處理，以進一步細開松纖維。將纖維進料到進料裝置中，以用於均勻地進送纖維，並控制進料量。然後，將纖維送往下一過程(即，氣紡機)，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網。最後，以100次/分鐘至1000次/分鐘的頻率對非織造駐極體纖維網進行針刺處理，以便形成基重為40gsm至250gsm的最終
女口
廣叩ο
[0209]3.用於形成非織造駐極體纖維網的加工工序III
[0210]根據加工要求稱量所需的纖維，將該纖維放入粗開松裝置中，並使用以30Hz至50Hz高速旋轉的裝置中的長釘來開松。然後，將纖維送至混合設備，以用於機械地混合纖維。然後，以與粗開松處理類似的方式對纖維進行細開松處理，以進一步細開松纖維。將纖維進料到進料裝置中，以用於均勻地進送纖維，並控制進料量。然後，將纖維送往下一過程(即，氣紡機)，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網。為了獲得40gsm至250gsm的基重，可通過交叉措疊法獲得非織造駐極體纖維網。最後，在130°C至150°C的溫度下在烘箱中使非織造駐極體纖維網進行通風粘合，以便形成最終產品。
[0211]4.用於形成非織造駐極體纖維網的加工工序IV
[0212]根據加工要求稱量所需的纖維，將該纖維放入粗開松裝置中，並使用以30Hz至50Hz高速旋轉的裝置中的長釘來開松。然後，將纖維送至混合設備，以用於機械地混合纖維。然後，以與粗開松處理類似的方式對纖維進行細開松處理，以進一步細開松纖維。將纖維進料到進料裝置中，以用於均勻地進送纖維，並控制進料量。然後，將纖維送往下一過程(即，氣紡機)，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網。最後，在130°C至150°C的溫度下在烘箱中使非織造駐極體纖維網進行通風粘合，以便形成基重為40gsm至250gsm的最終產品。
[0213]此外，非織造駐極體纖維網可通過調整不同纖維的混合比獲得不同的功能。[0214]5.用於製備非織造駐極體纖維網的任選加工步驟
[0215]除了上述製備非織造纖維網的方法之外，一旦非織造纖維網形成，就還可以單獨地或以組合形式進行如下加工步驟中的一個或多個:
[0216](I)沿著朝進一步加工操作的加工通道送到非織造纖維網；
[0217](2)使一個或多個附加層接觸非織造纖維網的外表面；
[0218](3)壓延非織造纖維網；
[0219](4)尤其是在壓延後，對非織造纖維網進行成褶；
[0220](5)用表面處理劑或其他組合物(如阻燃劑組合物、粘合劑組合物或印刷層)塗布非織造纖維網；
[0221](6)將非織造纖維網附接到紙板或塑料管；
[0222](7)將非織造纖維網纏繞成卷的形式；
[0223](8)裁切非織造纖維網，以形成兩個或更多個狹縫輥和/或多個狹縫片材；
[0224](9)將非織造纖維網置於模子中，並將非織造纖維網模製成新的形狀；
[0225](10)將隔離襯墊施加至暴露的任選的壓敏粘合劑層(如果存在)上；以及
[0226](11)通過粘合劑或任何其他附接設備(包括(但不限於)夾片、託架、螺栓/螺杆、釘子和條帶)將非織造纖維網附接到另一基材。
[0227]G.製備具有任選的顆粒的非織造駐極體纖維網的方法
[0228]根據上述實施例中的任何者，本發明還提供製備包含多個顆粒(更優選化學活性顆粒，甚至更優選顆粒狀的活性炭)的非織造駐極體纖維網的方法。用於製備包含顆粒的非織造駐極體纖維網的合適的工藝通常包括以下步驟:使駐極體纖維、光催化纖維(如果存在)、多組分纖維(如果存在)、單組分熱塑性纖維(如果存在)和基於碳的纖維(如果存在)進行開松處理，然後進行以下步驟，以形成含有顆粒的非織造駐極體纖維網:將纖維和顆粒遞送到一個或多個進料裝置，將纖維和顆粒混合，然後對混合的纖維和顆粒進行梳理或氣流成網，然後粘合包含纖維和顆粒的非織造駐極體纖維網。在某些示例性實施例中，非織造駐極體纖維網採用梳理法和交叉措疊法或氣流成網法形成，以形成非織造駐極體纖維網。氣流成網方法目前是優選的。
[0229]因此，在上述氣流成網方法的某些示例性實施例中，該方法還包括:將多個顆粒(其可以是化學活性顆粒)引入成形腔室中，在成形腔室內混合多個離散纖維和多個顆粒，以形成纖維顆粒混合物，然後捕集基本上離散纖維的組作為非織造駐極體纖維網，以及將顆粒的至少一部分固定到非織造駐極體纖維網。
[0230]在上述氣流成網方法實施例中的任何者中，在上端處、在下端處、在上端和下端之間、或它們的組合，將顆粒引入成形腔室中。在上述氣流成網方法的某些示例性實施例中，將纖維顆粒混合物輸送至成形腔室的下端以形成非織造駐極體纖維網的步驟包括使離散纖維落入成形腔室中，並允許纖維在重力的作用下落下穿過成形腔室。在其他示例性實施例中，將纖維顆粒混合物輸送至成形腔室的下端以形成非織造駐極體纖維網的步驟包括使離散纖維落入成形腔室中，並允許纖維在重力和施加至成形腔室下端的真空力的作用下落下穿過成形腔室。
[0231]在上述氣流成網方法的另外的示例性實施例中，可以對非織造駐極體纖維網進行處理，以獲得具有波紋或褶皺結構的褶皺網，以增加可用於捕集或吸附氣載汙染物的總表面積。在一些這樣的實施例中，褶皺網可通過以下方式形成:將網組分氣流成網到具有三維波紋圖案(包括例如多個V形凸區和凹槽)的圖案化穿孔收集器(如上文所詳述)上，同時使空氣流穿過圖案化穿孔收集器中的穿孔；隨後使形成的非織造纖維網進行纖維粘合工藝。
[0232]在一些示例性實施例中，其中大於O重量％且小於10重量％的非織造駐極體纖維網、更優選地大於O重量％且小於10重量％的離散纖維由多組分纖維組成，所述多組分纖維至少包括第一區域和第二區域，所述第一區域具有第一熔融溫度，所述第二區域具有第二熔融溫度，其中所述第一熔融溫度小於所述第二熔融溫度，將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的步驟包括將多組分纖維加熱到至少是第一熔融溫度並小於第二熔融溫度的溫度，使得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域，並且離散纖維的至少一部分在與多組分纖維的第一區域的多個交叉點處粘合在一起。
[0233]在上述實施例中的任何者中，多個離散纖維可包括第一組單組分熱塑性纖維和第二組單組分熱塑性纖維，所述第一組單組分熱塑性纖維具有第一熔融溫度，所述第二組單組分熱塑性纖維具有第二熔融溫度，所述第二熔融溫度大於所述第一熔融溫度，將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的步驟包括將熱塑性纖維加熱到至少是第一熔融溫度並小於第二熔融溫度的溫度，藉此，顆粒的至少一部分粘合到第一組單組分熱塑性纖維的至少一部分，此外，其中第一組單組分熱塑性纖維的至少一部分粘合到第二組單組分熱塑性纖維的至少一部分。
[0234]在一些示例性實施例中，其中包括第一組單組分熱塑性纖維和第二組單組分熱塑性纖維，所述第一組單組分熱塑性纖維具有第一熔融溫度，所述第二組單組分熱塑性纖維具有第二熔融溫度，所述第二熔融溫度大於所述第一熔融溫度，優選地大於O重量％且小於10重量％的非織造駐極體纖維網、更優選地大於O重量％且小於10重量％的離散纖維由第一組單組分熱塑性纖維組成。
[0235]在某些示例性實施例中，將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的步驟包括將第一組單組分熱塑性纖維加熱到至少是第一熔融溫度並小於第二熔融溫度的溫度，藉此，顆粒的至少一部分粘合到第一組單組分熱塑性纖維的至少一部分，並且離散纖維的至少一部分在與第一組單組分熱塑性纖維的多個交叉點處粘合在一起。
[0236]在上述示例性實施例中的任何者中，將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的步驟包括下述中的至少一種:熱粘合、自生粘合、粘合劑粘合、粉末狀粘合劑粘合、水刺法、針刺法、壓延法或它們的組合。在上述實施例中的一些中，將顆粒固定到非織造駐極體纖維網的步驟包括纏結離散纖維，由此形成包括多個填隙空位的內聚非織造駐極體纖維網，每個填隙空位限定具有至少一個開口的空隙體積，所述至少一個開口的中值尺寸由至少兩個疊置的纖維限定，其中顆粒顯示出小於空隙體積的體積和大於中值尺寸的中值粒度，此外，其中化學活性顆粒基本上不粘合至離散纖維，並且離散纖維基本上不彼此粘合。
[0237]在上述示例性實施例中的任何者中，可將液體引入至所述成形腔室中，以潤溼所述離散纖維的至少一部分，藉此，在成形腔室中所述顆粒的至少一部分附接至經潤溼的離散纖維。
[0238]在上述實施例中的任何者中，非織造駐極體纖維網可在收集器上形成，其中收集器選自篩網、稀鬆布、網片、非織造織物、織造織物、針織織物、泡沫層、多孔膜、穿孔膜、纖維陣列、熔融原纖化非織造駐極體纖維網、熔噴纖維網、紡粘纖維網、氣流成網纖維網、溼法成網纖維網、梳理成網纖維網、水力纏繞纖維網以及它們的組合。
[0239]在上述實施例中的任何者的其他例子中，所述方法還包括施用覆蓋非織造駐極體纖維網的纖維覆蓋層，其中纖維覆蓋層通過氣流成網法、溼法成網法、梳理法、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。在某些示例性實施例中，所述纖維覆蓋層包括中值纖維直徑為小於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。
[0240]通過下文描述的方法的一些實施例，可以獲得優先位於非織造製品的一個表面上的顆粒。對於開放、膨鬆的非織造網而言，化學活性顆粒將下落穿過網並且優先地位於非織造製品的底部上。對於緻密的非織造網而言，化學活性顆粒將保持在表面上並且優先地位於非織造製品的頂部上。
[0241]此外，如下所述，可以獲得遍及非織造製品的厚度的顆粒的分布。因此，在該實施例中，所述顆粒可在所述網的兩個工作表面上並遍及所述厚度。在一個實施例中，可將纖維潤溼，以有助於將顆粒黏著到纖維上，直到可將纖維熔融，以固定顆粒。在另一個實施例中，對於緻密的非織造網而言，可引入真空，以在非織造製品的整個厚度上抽吸顆粒。
[0242]在另外的示例性實施例中，非織造駐極體纖維網可通過對通過梳理法和交叉措疊法或氣流成網法形成的粘合的粘合非織造纖維網進行壓延和機械成褶來形成。褶皺網包括:駐極體纖維，以及多個光催化纖維和多個化學活性顆粒(優選顆粒狀活性炭顆粒)之一或二者；以及任選地多個多組分纖維、多個單組分熱塑性纖維和多個基於碳的纖維中的一者或多者。
[0243]H.使用非織造駐極體纖維網的方法
[0244]本發明還涉及在多種應用中使用本發明的非織造纖維網的方法。因此，在另一方面，本發明涉及製品，所述製品包括根據上述方法中的任何者製得的上述非織造纖維網中的任何者。某些無顆粒的圖案化氣紡非織造駐極體纖維網可用作氣體過濾製品、採暖、冷卻或通風(暖通空調)空氣過濾器、用於車輛應用的艙室空氣過濾器或表面清潔製品。例如，本發明的示例性纖維網可提供特別有效的用於表面清潔用的擦拭物的紋理化表面，因為圖案可具有提供用於清潔劑的貯存器和用於捕集碎屑的高表面的優點。
[0245]在某些目前優選的實施例中，上述實施例中的任何者的非織造駐極體纖維網可用於製備氣體過濾製品，所述氣體過濾製品包括圍繞非織造駐極體纖維網的氣體不可滲透的殼體，所述殼體包括與非織造駐極體纖維網的第一主表面流體連通的至少一個氣體入口，和與非織造駐極體纖維網的第二主表面流體連通的至少一個氣體出口，所述第二主表面與非織造駐極體纖維網的第一主表面相對。
[0246]應當理解，可由含有多種顆粒(其優選地為化學活性顆粒)的多種非織造駐極體纖維網製備多種氣體過濾製品。氣體(如空氣)過濾介質、熔爐過濾器、呼吸器、等等可被有利地製造成包括含有顆粒、更優選化學活性顆粒的非織造駐極體纖維網。
[0247]在其他示例性實施例(未示出)中，附加層可通過附加的頂層或墊層網而形成，或者附加層可通過在圖案化氣紡非織造駐極體纖維網的整個厚度T上形成纖維群體中值直徑的梯度(如從粗到細，從細到粗、等等)、顆粒組平均直徑的梯度(如從粗到細，從細到粗、等等)和/或顆粒濃度的梯度(如從高濃度到低濃度，從低濃度到高濃度、等等)而形成，所述顆粒濃度表示為例如每單位質量的纖維的顆粒質量。
[0248]氣體過濾製品可以採用多種形狀和形式。在某些示例性實施例中，氣體過濾製品採用三維幾何形狀的形式，在某些示例性實施例中，所述三維幾何形狀可以選自圓柱體、圓盤、橢圓盤或多邊形盤。其他合適的形狀和形式是本領域的技術人員已知的。
[0249]另一個方面提供了一種過濾氣體的方法，該方法包括使氣體過濾製品與滲透氣體接觸。在某些示例性實施例中，氣體過濾製品包括嵌入網中的褶皺非織造駐極體纖維網以及任選地多個吸附劑顆粒(如顆粒狀的活性炭顆粒)。
[0250]非織造駐極體纖維網的多個示例性實施例已如上描述，並通過如下實例在下文進一步說明，所述實例不應以任何方式解釋為對本發明的範圍進行限制。相反，應當清楚地理解，可以採取多種其他實施例、修改形式及其等同物，本領域的技術人員在閱讀本文的說明之後，在不脫離本發明的實質和/或所附權利要求書的範圍的情況下，這些其他實施例、修改形式及其等同物將顯而易見。
[0251]實M
[0252]雖然示出本發明廣義範圍的數值範圍和參數是近似值，但在具體實施例中所列出的數值則是儘可能精確地記錄。然而，任何數值都固有地含有某些誤差，這些誤差不可避免地由存在於其各自的試驗測定中的標準偏差所致。在最低程度上，每一個數值參數並不旨在限制等同原則在權利要求書保護範圍上的應用，至少應該根據所報告數值的有效數位和通過慣常的四捨五入法來解釋每一個數值參數。
[0253]MM
[0254]以下製備實例、實例和比較例中使用的原材料均為市售的，如下表A中詳細描述的。
[0255]表A
[0256]
【權利要求】
1.一種非織造駐極體纖維網，包括: 單層，所述單層包括多個無規取向的離散纖維，所述纖維包括: 多個駐極體纖維；和 多個光催化纖維或多個多組分纖維中的至少一者；以及任選地， 多個化學活性顆粒、多個基於碳的纖維或多個單組分熱塑性纖維中的至少一者。
2.根據權利要求1所述的非織造駐極體纖維網，包括多個光催化纖維，其中所述駐極體纖維與所述光催化纖維的重量比為1:19至19:1。
3.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，包括多個多組分纖維，其中基於所述非織造駐極體纖維網的總重量計，所述非織造駐極體纖維網中的所述多組分纖維的重量百分比為大於O重量％且小於10重量％。
4.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，包括顆粒狀活性炭形式的多個化學活性顆粒，其中基於所述非織造駐極體纖維網的總重量計，所述化學活性顆粒的重量百分比為10重量％至60重量％，任選地其中所述非織造駐極體纖維網是成褶的。
5.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述非織造駐極體纖維網還包括多個基於碳的纖維，所述多個基於碳的纖維選自竹炭纖維和椰炭纖維，其中基於所述非織造駐極體纖維網的總重量計，所述非織造駐極體纖維網中的所述基於碳的纖維的重量百分比為30重量％至85重量％，所述非織造駐極體纖維網中的所述駐極體纖維的重量百分比為10重量％至60重量％，所述非織造駐極體纖維網中如果存在所述化學活性顆粒，其重量百分比為10重量％至60重量％，並且所述非織造駐極體纖維網中如果存在所述光催化纖維，其重量百分比`為5重量％至20重量％。
6.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述非織造駐極體纖維網還包括多個單組分熱塑性纖維，其中基於所述非織造駐極體纖維網的總重量計，所述非織造駐極體纖維網中的所述單組分熱塑性纖維的重量百分比為5重量％至30重量％，所述非織造駐極體纖維網中的所述駐極體纖維的重量百分比為5重量％至60重量％，所述非織造駐極體纖維網中如果存在所述基於碳的纖維，其重量百分比為30重量％至85重量％，所述非織造駐極體纖維網中如果存在所述光催化纖維，其重量百分比為5重量％至80重量％，並且所述非織造駐極體纖維網中如果存在所述化學活性顆粒，其重量百分比為10重量％至60重量％。
7.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述駐極體纖維由電介質(共)聚合物纖維構成，所述電介質(共)聚合物纖維已進行靜電充電工藝處理。
8.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述光催化纖維選自蜂窩狀光催化纖維、塗覆有納米級光催化顆粒的合成纖維、以及它們的組合。
9.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述駐極體纖維具有IOnm至IOOnm的長度以及圓形或矩形的橫截面。
10.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述光催化纖維具有IOnm至IOOnm的長度和0.5旦尼爾至20旦尼爾的纖度值。
11.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述單組分熱塑性纖維選自聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)單組分熱塑性纖維、聚乙烯(PE)單組分熱塑性纖維或聚乳酸(PLA)單組分熱塑性纖維。
12.根據前述權利要求中任一項所述的非織造駐極體纖維網，其中所述非織造駐極體纖維網具有40gsm至250gsm的基重。
13.一種製備根據權利要求1至12中任一項所述的非織造駐極體纖維網的方法，包括以下步驟: 使所述駐極體纖維、如果存在的所述光催化纖維、如果存在的所述多組分纖維、如果存在的所述單組分熱塑性纖維、如果存在的所述多個化學活性顆粒以及如果存在的所述基於碳的纖維進行如下處理，以形成所述非織造駐極體纖維網: 開松存在的所述纖維， 混合存在的所述纖維， 將存在的所述纖維和存在的所述化學活性顆粒遞送到進料裝置， 然後通過梳理法和交叉措疊法或氣流成網法中的至少一者，由存在的所述纖維和存在的所述化學活性顆粒形成所述非織造駐極體纖維網，以及 隨後粘合所形成的非織造駐極體纖維網，任選地其中所粘合的非織造駐極體纖維網具有40gsm至250gsm的基重。
14.根據權利要求13所述的方法，其中通過梳理法和交叉措疊法形成所述非織造駐極體纖維網進一步包括以下步驟: 將存在的所述纖維遞送到粗開松設備中，以粗開松所述纖維；` 然後將粗開松的纖維遞送到混合設備，以機械地混合所述纖維； 然後對機械混合的纖維進行細開松處理； 然後將處理的纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送所述纖維； 然後將所述處理的纖維送到梳理機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網； 然後對所述基本上均勻的非織造駐極體纖維網進行交叉措疊法處理；以及 然後對交叉錯疊的非織造駐極體纖維網進行針刺法處理。
15.根據權利要求13所述的方法，其中通過氣流成網法形成所述非織造駐極體纖維網進一步包括以下步驟: 將存在的所述纖維遞送到粗開松設備中，以粗開松所述纖維； 然後將粗開松的纖維遞送到混合設備，以機械地混合所述纖維； 然後對機械混合的纖維進行細開松處理； 然後將處理的纖維引入進料裝置中，以用於均勻地進送所述處理的纖維； 然後將所述處理的纖維送到氣流成網機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；以及 然後對所述基本上均勻的非織造駐極體纖維網進行針刺法處理。
16.根據權利要求13所述的方法，包括以下步驟: 將存在的所述纖維遞送到粗開松設備中，以粗開松所述纖維； 然後將粗開松的纖維遞送到混合設備，以機械地混合所述纖維； 然後對機械混合的纖維進行細開松處理； 然後將處理的纖維引入進料裝置中，以用於基本上均勻地進送所述處理的纖維； 然後將所述處理的纖維送到梳理機，以產生基本上均勻的非織造駐極體纖維網； 然後對所述基本上均勻的非織造駐極體纖維網進行交叉措疊法處理；以及然後對交叉錯疊的非織造駐極體纖維網進行通風粘合法處理。
17.根據權利要求13所述的方法，包括以下步驟: 將存在的所述纖維遞送到粗開松設備中，以粗開松所述纖維； 然後將粗開松的纖維遞送到混合設備，以機械地混合所述纖維； 然後對機械混合的纖維進行細開松處理； 然後將處理的纖維引入進料裝置中，以用於基本上均勻地進送所述處理的纖維； 然後將所述處理的纖維送到氣流成網機，以用於形成基本上均勻的非織造駐極體纖維網；以及 然後對所述基本上均勻的非織造駐極體纖維網進行通風粘合法處理。
18.根據權利要求13所述的方法，其中使用開松輥實現開松，其中所述開松輥具有每秒30轉至50轉的旋轉頻率。
19.根據權利要求13所述的方法，其中所述粘合包括針刺法或通風粘合法，在所述針刺法中，針刺頻率為100次/分鐘至1000次/分鐘，在所述通風粘合法中，熱空氣溫度為130。。至 150。。。
20.根據權利要 求13所述的方法，其中對所粘合的非織造駐極體纖維網進行壓延步驟或成褶步驟中的至少一者的處理。
【文檔編號】D04H1/72GK103781956SQ201280032484
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2011年6月30日
【發明者】付小栓, 陳銳, 許強, 讓·勒諾爾芒, 亨德裡克·搏特, 吳天縱, 安德魯·R·福克斯 申請人:3M創新有限公司