共混纤维过滤器的利记博彩app

本申请要求FiberVisions Corporation于2014年6月11日提交的并且具有标题“Bi-Component and Shaped Mono-Component Blends for Air and Liquid Filtration”的美国临时专利申请序号62/010,743的权益，该专利申请通过引用以其整体并入本文。

背景

本公开内容的领域

本公开内容大体上涉及纺织品，并且更特别地，涉及非织造物。

背景技术：

非织造物(也被称作非织造织物)和相关的工业是足够重要的，以致机构例如EDANA和INDA支持各种方法以评估非织造物的效率和渗透性，各种方法包括，例如，在ASHRAE 52.2和ERT EDANA 140.2-99中陈述的方法。在该工业内，为实现更好的过滤器性能而存在持续不断的努力。

概述

本公开内容提供了过滤器，该过滤器包括纤维的非织造共混物。纤维的非织造共混物包含结合至单组分纤维的双组分纤维。双组分纤维包含芯和鞘。该鞘和芯具有不同的熔点，其中鞘的熔点低于芯的熔点。单组分纤维具有成形的横截面。

在查阅下面的附图和详述之后，其他系统、装置、方法、特征和优势对于本领域技术人员而言将是明显的或变得明显。意图的是，所有此类另外的系统、方法、特征和优势包括在本说明书中，在本公开内容的范围内，并且受到随附的权利要求保护。

附图简述

本公开内容的许多方面可以参照下面的附图来更好地理解。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在清楚地图示出本公开内容的原理上。此外，在附图中，贯穿若干视图，相同的参考数字表示相应的部分。

图1是示出圆形纤维之间的结合的电子显微照片的图。

图2是示出根据本发明的一个实施方案的、双组分纤维与成形的单组分纤维之间的结合的电子显微照片的图。

图3是示出根据本发明的另一个实施方案的、双组分纤维与成形的单组分纤维之间的结合的电子显微照片的图。

图4是示出图1的非织造物与图2或图3的非织造物之间的气流压降的实验比较的表。

图5是示出实验数据的表，该实验数据示出了聚丙烯(PP)单组分纤维与聚酯(PET)单组分纤维之间的针对拉伸强度和结合特性的比较。

图6是示出来自图5的数据的标绘图的图表。

具体实施方式

当由非织造物设计过滤器时，制造商通常考虑到织物基重、孔隙率、纤维的旦尼尔以及其他因素。这些因素影响过滤器性能，例如过滤效率、粉尘保持容量、透气性等等。通常，当设计这些过滤器时存在折衷。在过滤器效率增大的情况下，通常存在透气性的降低、织物基重的增大或二者的某种组合。

随着对于较高的过滤器效率的需求的日益增长，对于在不增大织物基重或牺牲渗透性的情况下满足这些效率要求的非织造物存在需求。此外，合意的是，非织造物具有足够的刚度，从而减少在制造过滤器组件中可能需要的支撑件。特别困难的是，找到在仅用圆形纤维(即，具有圆形横截面的纤维)制造的非织造物的效率与其他因素之间的适当平衡。遗憾地，非织造物通常仅用圆形纤维来制造。

公开的实施方案通过提供包括纤维的非织造共混物的过滤器解决了这一问题，该纤维的非织造共混物具有结合至成形的单组分纤维的双组分纤维。双组分纤维允许适当地热结合(例如，在通过红外线(IR)或射频(RF)加热的通空气式干燥器或粘结烘箱(bonding oven)中，等等)至成形的单组分纤维以及至其他双组分纤维。与具有圆形纤维和等效基重的非织造物相比，成形的单组分纤维在不明显不利地影响渗透性的情况下增大过滤器效率。

如在下面更详细地示出的，双组分纤维和成形的单组分纤维的共混非织造物(其被研制成用于干法加工或通空气结合应用)可以实现较高的过滤器效率，而仍然大体上具有与仅具有圆形纤维的共混物相同的等效基重和拉伸强度。对于某些实施方案而言，双组分纤维是具有在约0.5分特(dtex)与约30dtex之间的线性质量密度(或纤度)的热塑性短纤维。在某些实施方案中，单组分纤维也是具有在约0.5dtex与约30dtex之间的线性质量密度的热塑性短纤维。在各种不同的实施方案中，成形的单组分纤维具有横截面形状，该横截面形状为圆形的、三叶形的、五叶形的、三角形的、中空的、平的、或十字形的。

一般地，已描述了本发明的一个实施方案，现在对如在附图中示出的实施方案的描述进行详细地参考。当结合这些附图描述若干实施方案时，不意图将公开内容限制于本文所公开的一个实施方案或多个实施方案。相反地，目的在于覆盖全部的替代物、修改物和等同物。

图1是示出在非织造物中的具有圆形横截面的纤维(在本文中也被称作圆形纤维)之间的结合的电子显微照片的图。图1中的非织造物示出了在相交部130处结合在一起的两个圆形纤维110、120。基本上，图1示出了仅使用圆形纤维的常规非织造物的纤维照片。

图2是示出根据本发明的一个实施方案的、双组分纤维与成形的单组分纤维之间的结合的电子显微照片的图。特别地，图2示出了与两个(2)成形的单组分纤维210、230相交的双组分纤维220，在该实施方案中，这两个(2)成形的单组分纤维210、230是三叶形聚丙烯纤维。如在图2中所示的，第一单组分纤维210在相交部250处结合至双组分纤维220，并且第二单组分纤维230在另一个相交部240处结合至双组分纤维220。在微观水平下，图2的实施方案看起来明显地不同于图1的常规的仅圆形纤维的非织造物。这种差异在图2中产生了与图1相比的较高的过滤器效率，而无基重的显著增大或渗透性的显著降低。因为双组分纤维是已知的，例如在Hills的美国专利第4,406,850号(Spin pack and method for producing conjugate fibers)(“Hill专利”)中描述的那些，在此仅提供了双组分纤维的删减讨论，并且Hill专利通过引用被并入本文，犹如以其整体清楚地陈述的那样。

对于某些实施方案而言，双组分纤维220包含芯和鞘，其中芯具有比鞘高的熔点。另外，对于图2而言，单组分纤维210、230也具有比双组分纤维220的鞘高的熔点。因此，当加热时，鞘在单组分纤维210、230或芯的任一之前变得熔融。当单组分纤维210、230和芯保持非织造物的结构整体性时，这允许双组分纤维220的鞘作为结合材料起作用。换言之，双组份纤维220的芯和单组分纤维210、230提供必要的网络结构以为非织造物提供拉伸强度、刚度和孔隙率。优选地，双组分纤维220具有在约0.5dtex与约30dtex之间的线性质量密度。类似地，单组分纤维210、230具有在约0.5dtex与约30dtex之间的线性质量密度。对于非织造物而言，这些值提供了足够的结构整体性以及合适的过滤特性。

应认识到，双组分纤维220的芯可以是聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚乳酸、任何类型的生物可降解的热塑性聚合物、或多种其他类型的聚合物。类似地，围绕芯的鞘可以是任何类型的聚合物，例如聚烯烃、共聚酯、共聚酰胺等等，只要鞘的熔点低于芯的熔点。同样地，单组分纤维210、230可以是聚烯烃、共聚酯、共聚酰胺、聚丙烯等等，只要单组分纤维210、230具有比双组分纤维220的鞘高的熔点。

单组分纤维210、230的成形的横截面在过滤期间增大了单组分纤维210、230的可用表面积，从而增大了界面，在该界面处，单组分纤维210、230在过滤期间可以与扩散颗粒相互作用。通过提供非圆形横截面形状，单组分纤维210、230增大了扩散路径的迂曲度，从而增大了过滤效率，而不增大基重。虽然在图2中示出具有三叶形横截面的单组分纤维210，但是应认识到，其他成形的横截面(例如，五叶形的、三角形的、中空的、平的、十字形的，等等)也将增大大于圆形横截面的表面积，从而增大过滤效率。

应认识到，单组分纤维的合适形状和表面积取决于将被过滤的颗粒的尺寸，使得增大的表面积在过滤期间对于颗粒是可达到的。因此，过度复杂的横截面对于某些应用是不合意的，在可能的范围内，过度盘绕的表面积相比较简单的横截面(例如三叶形横截面)对于颗粒可以是较少可达到的。换言之，达到适当的横截面形状不是简单的设计选择或例行实验，而相反地是基于粒度的功能考虑和所需的过滤特性。

另外，应注意到，单组分纤维不必是热塑性的，因为单组分纤维不是主要结合纤维。因此，单组分纤维可以是丙烯酸类、玻璃的或其他非热塑性的纤维。然而，热塑性单组分纤维可以具有优势，诸如，例如，对于双组分纤维的更好的结合亲和力。对于某些实施方案而言，聚丙烯成形的单组分纤维是优选的，因为聚丙烯对于给定的线性质量密度(例如，对于给定的dtex)是最低密度的聚合物，从而与其他聚合物相比，对于给定的dtex提供了较大的表面积。因此，较低密度产生了对于过滤器较大的过滤能力、较好的结合特性、较高的装载介质的能力以及有利的摩擦电效应。

对于某些实施方案而言，应注意到，圆形单组分纤维可以连同成形的单组分纤维一起使用以增大表面积(尽管与仅使用成形的单组分纤维相比达到了较少程度)。对于其他实施方案而言，人们可以认识到，成形的双组分纤维也可以用于进一步增大表面积。然而，成形的双组分纤维可能产生增大的成本，该增大的成本可能超过增大的表面积的益处。接下来，还应注意到，和较高熔点温度的聚酯芯一起的聚丙烯鞘可以连同聚丙烯单组分纤维一起使用。然而，由于在鞘和单组分纤维的熔化温度方面的相似性，因此在结合加工期间诸如例如在通空气结合期间可能产生问题。因此，当仔细的工艺控制可以减少这些类型的问题的可能性时，使得聚丙烯鞘与聚丙烯单组分纤维可能不是优选的。

图3是示出根据本发明的另一个实施方案的、双组分纤维330与成形的单组分纤维310、350之间的结合的电子显微照片的图。与图2类似，图3的实施方案示出了在相交部320处结合至第一成形的单组分纤维310的、且在另一个相交部340处还结合至第二成形的单组分纤维350的双组分纤维330的鞘。在可能的范围内，具有双组分纤维和成形的单组分纤维的共混非织造物已参照图2进行了详细描述，在此省略了此类共混非织造物的进一步讨论。

为了测试具有双组分纤维和成形的单组分纤维的共混非织造物的效率，若干不同的样品使用梳理和通空气结合工艺来制造。那些样品使用与1.33dtex三叶形聚丙烯单组分纤维共混的3.3dtex双组分纤维(具有聚乙烯鞘和聚酯芯)。产生了不同的共混物，即：(a)非织造共混物，其包含约85％的双组分纤维和约15％的单组分纤维；(b)非织造共混物，其包含约75％的双组分纤维和约25％的单组分纤维；以及(c)非织造共混物，其包含约65％的双组分纤维和约35％的单组分纤维。图2和图3反映出双组分纤维与成形的单组分纤维结合的多好。就此而言，值得注意的是，取决于特定的过滤需求，双组分纤维和单组分纤维的比例可以改变。因此，某些实施方案可以具有多至约50％的单组分纤维，而其他实施方案具有低至约5％的单组分纤维。

图4是示出图1的非织造物与图2或图3的非织造物之间的气流压降的实验比较的表。如图4所示，在一方面，比较具有75％的双组分纤维和25％的成形的(三叶形)单组分纤维的共混物的非织造物的气流压降，并且在另一方面，比较具有75％的双组分纤维和25％的圆形单组分纤维的共混物的非制造物。这些特定结果由于松软的非织造物而示出非常低的压降。

应认识到，空气过滤和机械性能可以通过在网被结合时进一步压缩该网来显著增强。正常地，在织物进入烘箱中之前，存在厚度控制辊。然而，织物可以在烘箱中重新结合并且重新变松软。因此，可以优选的是，在织物离开烘箱之后立即压缩网(而不是在织物进入烘箱之前压缩网)。通过在烘箱的出口处(或在非常接近烘箱的出口附近)立即压缩，在织物仍是热的时候可以控制松软度(loft)。

图5是示出实验数据的表，该实验数据示出了聚丙烯(PP)单组分纤维与聚酯(PET)单组分纤维之间的比较，而图6是示出来自图5的数据的标绘图的图表。如图5和图6中所示的，对于该实施方案而言，PP与双组分鞘聚合物是更相容的，这产生了较高的拉伸强度。相反地，对于该实施方案而言，PET单组分纤维不与双组分纤维结合。图5和图6也示出了全部双组分织物是极其强的，但是这是因为全部纤维都是结合纤维。因此，PP单组分共混物(其具有与双组分纤维的更好的结合)强于PET单组分共混物(其未与双组分纤维很好地结合)。

尽管示例性实施方案已被示出并描述，但是对于本领域普通技术人员将清楚的是，可以对如描述的本公开内容作出一些变化、修改或改变。例如，当结构和性能益处已随着本发明的各种实施方案进行描述时，应认识到，纤维的不同组合可以用于美观目的。例如，着色的纤维可以用于提供美学上令人喜爱的非织造物。此外，着色的纤维可用于隐藏过滤器上的污垢，或相反地更好地示出在过滤器上的污垢，使得人们知道何时更换过滤器。此外，应认识到，纤维或非织造物可以用抗微生物剂或其他化学品浸渍，这取决于过滤器的特定用途。

因此，这些和其他此类变化、修改和改变应当被视作在本公开内容的范围内。