[發(fā)明專利]非織造聚合物纖維網(wǎng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147237.X
• 申請(qǐng)日: 2009-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102223939A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·H·楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號(hào): B01D39/16
• 分類號(hào): B01D39/16;D01D5/18;D04H1/56;D01D5/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孟慧嵐;李炳愛(ài)

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合材料的非織造纖維網(wǎng)。具體地講，本發(fā)明涉及包含聚合物纖維的非織造纖維網(wǎng)，這些聚合物纖維具有符合約翰遜(Johnson)無(wú)界分布的數(shù)均纖維直徑分布。

發(fā)明背景

用作過(guò)濾介質(zhì)的非織造纖維網(wǎng)通常包含兩種或更多種纖維，每種纖維具有不同的平均直徑，使得非織造纖維網(wǎng)能夠過(guò)濾較寬粒度范圍的顆粒。一般來(lái)講，不同類別的纖維位于纖維網(wǎng)的不同層，例如，過(guò)濾纖維網(wǎng)包含熔噴在紡粘纖維網(wǎng)上的一層0.8和1.5μm直徑的微纖維。然而，暴露于纖維網(wǎng)頂部的此類少量的微纖維是脆性的，即使在正常操作和使用情況下也會(huì)斷裂。并且，細(xì)直徑纖維具有更低的單纖維重量，這使得它們難以在高效纖維流中運(yùn)輸和保留。此外，細(xì)直徑纖維在流出熔噴模具時(shí)趨于分散而不是作為受控流移動(dòng)到收集器中。

多層、多直徑非織造纖維網(wǎng)的另一個(gè)實(shí)例是所謂的SMS纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)包含一層紡粘纖維、一層熔噴微纖維、以及另一層紡粘纖維。此類多層纖維網(wǎng)更厚更重，并且其制造方法較為復(fù)雜。

組合纖維網(wǎng)(其中一種纖維流與另一種纖維流混合)是已知的，例如通過(guò)以下方法形成的復(fù)合纖維網(wǎng)：將紙漿纖維、短纖維、熔噴纖維和連續(xù)長(zhǎng)絲的次流引入熔噴纖維的主流，然后對(duì)鋪放的混合物進(jìn)行水刺法處理。該纖維網(wǎng)是未取向的，具有良好的各向同性特性。然而，該領(lǐng)域未提及這樣的纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)包含連續(xù)、取向、熱粘結(jié)的熔紡纖維的連貫基質(zhì)和分散于熔紡纖維中的微纖維。

類似地，小直徑、取向、熔噴的纖維(例如直徑小于1μm)(可向其加入無(wú)取向的熔噴纖維)是已知的。但是該領(lǐng)域同樣也未提及其中分散有熔噴微纖維的粘結(jié)熔紡纖維的連貫基質(zhì)。

還已知的是這樣的過(guò)濾元件，其包括含有熱粘結(jié)的短纖維和非熱粘結(jié)的帶電微纖維的多孔模塑網(wǎng)，其中多孔模塑網(wǎng)通常通過(guò)纖維交叉點(diǎn)處的短纖維之間的粘結(jié)而保持其模塑構(gòu)型。

納米纖維過(guò)濾介質(zhì)層通常沿包括粗纖維層的大容量過(guò)濾介質(zhì)的上游表面設(shè)置。納米纖維沿平行于大容量過(guò)濾介質(zhì)層表面的方向延伸，不僅能夠高效過(guò)濾小顆粒，還能夠過(guò)濾較大的顆粒，后一項(xiàng)功能由粗過(guò)濾介質(zhì)提供。納米纖維以鋪放在支撐基底上的薄層形式提供和/或與保護(hù)層結(jié)合使用的薄層形式提供以便獲得多種有益效果，包括提高的效率、降低的初始?jí)航怠⒖汕鍧嵭浴p少的過(guò)濾介質(zhì)厚度和/或形成某些流體(例如水滴)不可滲透的屏障。之前的研究顯示了幾個(gè)固有的缺點(diǎn)，例如不存在支撐基底、納米纖維層/基底分層、捕集的污染物快速堵塞過(guò)濾器、納米纖維沿平行于介質(zhì)表面的方向排列。

因此，需要可進(jìn)行定制以滿足具體應(yīng)用(尤其是，其中過(guò)濾介質(zhì)的平均流量孔徑小于約2μm的應(yīng)用)的嚴(yán)格條件的非織造過(guò)濾介質(zhì)。

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制造具有特定纖維直徑特性的非織造纖維網(wǎng)的新方法以及此類非織造纖維網(wǎng)。具體地講，本發(fā)明的非織造纖維網(wǎng)可用于諸如高效過(guò)濾之類的需要降低的平均流量孔徑(例如小于約2μm)的應(yīng)用。通過(guò)控制纖維直徑的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)，本發(fā)明制備了可確保此類降低的平均流量孔徑的非織造纖維網(wǎng)。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及包含一種或多種聚合物纖維的非織造纖維網(wǎng)，這些聚合物纖維具有符合約翰遜無(wú)界分布的數(shù)均纖維直徑分布。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，位于該纖維直徑分布內(nèi)的一種或多種纖維由相同的紡絲頭制成。可通過(guò)聚合物熔體或聚合物溶液的離心紡絲制備纖維網(wǎng)。

在纖維網(wǎng)的另一個(gè)實(shí)施方案中，一種或多種聚合物纖維的數(shù)均纖維尺寸小于1μm。在另一個(gè)實(shí)施方案中，在基重為約25g.m-²時(shí)，本發(fā)明纖維網(wǎng)具有在約5ft³·ft-²min^-1(0.0254m³.m^-2.s^-1)至約100ft³·ft-²min^-1(0.508m³.m^-2.s^-1)范圍內(nèi)的弗雷澤(Frazier)孔隙率。

本發(fā)明還涉及優(yōu)化非織造纖維網(wǎng)的平均流量孔徑的方法，所述方法包括對(duì)一種或多種聚合物纖維進(jìn)行紡絲，其中所述一種或多種聚合物纖維的數(shù)均纖維直徑分布符合約翰遜無(wú)界分布。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述一種或多種聚合物纖維的數(shù)均纖維尺寸小于1,000nm。

在該方法的一個(gè)實(shí)施方案中，紡絲包括以下步驟：