專利名稱：使用潤(rùn)濕液體和含水極性液體制造駐極體纖維網(wǎng)的方法和設(shè)備的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種通過(guò)用潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕纖維網(wǎng)，接著將網(wǎng)與含水極性液體接觸，然后干燥，使纖維網(wǎng)帶電的方法。本發(fā)明還涉及用來(lái)實(shí)施本方法的設(shè)備。
發(fā)明的背景帶有電荷的非織造織物通常被用作呼吸器的過(guò)濾物，以防止使用者吸入空氣中的污染物。美國(guó)專利4,536,440、4,807,619、5,307,796以及5,804,295揭示一些使用這些過(guò)濾物的面罩的實(shí)例。這些電荷可提高非織造織捕捉懸浮在流體中的微粒的能力。當(dāng)流體通過(guò)織物時(shí)，非織造織物可以捕捉到這些微粒。非織造織物通常包括含由絕緣聚合物、由非傳導(dǎo)性的聚合物構(gòu)成的織物。帶有電荷的絕緣物件通常被稱之為“駐極體”，這些年來(lái)已發(fā)展出了多種用于生產(chǎn)這些產(chǎn)品的技術(shù)。
早期的關(guān)于帶有電荷的聚合物薄片的著作有由P.W.Chudleigh在“通過(guò)導(dǎo)電液體的接觸使電荷轉(zhuǎn)移到聚合物表面的機(jī)理”，21，APPL.PHYS.LETT.，547-48(1972年12月1日)，以及在“利用液體接觸使聚合物薄片附上電荷”，47，J.APPL.PHYS.，4475-83(1976年10月)中所描述的。Chudleigh的方法是通過(guò)對(duì)聚氟乙烯聚合物薄片施加一電壓而使該薄片附上電荷。電壓是通過(guò)使用與薄片表面接觸的傳導(dǎo)液體施加的。
在Kubic和Davis的美國(guó)專利4,215,682中已揭示了一種早已知道的用于制造纖維形狀的聚合物駐極體的技術(shù)。在該方法中，當(dāng)纖維從一模孔排出時(shí)，用帶有電荷的微粒對(duì)纖維進(jìn)行粒子輻射。這些纖維是用“熔噴”法生產(chǎn)的，其中，聚合物材料一出模孔就被高速氣流拉伸并被冷卻成固態(tài)纖維。經(jīng)粒子輻射的熔噴的纖維隨機(jī)地累積在一收集器上，以形成纖維駐極體網(wǎng)。該專利指出，當(dāng)熱熔噴制的纖維以這種方式附上電荷時(shí)，過(guò)濾的效率可以提高2倍或2倍以上。
纖維駐極體網(wǎng)還可以通過(guò)以電暈充放電而制得。例如，Klaase等人的美國(guó)專利4,588,537中示出了這樣一種纖維網(wǎng)，其中的織物連續(xù)地喂入電暈放電裝置中，并且緊靠于一基本閉合的絕緣薄片的一主要表面。電暈是由高壓源產(chǎn)生的，該高壓源與帶有相反電荷的細(xì)的鎢絲相連。在Nakao的美國(guó)專利4,592,815中描述了另一種用來(lái)在非織造織物上附上靜電荷的高壓技術(shù)。在這種充電荷的過(guò)程中，織物和帶有光滑表面的接地電極緊密接觸。
如van Turnhout的美國(guó)專利Re.30,782、Re.31,285和Re.32,171中所描述的，纖維駐極體織物還可以由聚合物薄膜或薄片制成。在聚合物薄膜或薄片原纖化成纖維之前，可以向這些薄膜或薄片施以靜電荷，這些纖維隨后被收集起來(lái)并加工成非織造物過(guò)濾器。
機(jī)械方法也被用來(lái)對(duì)纖維施加電荷。Brown的美國(guó)專利4,798,850描述了這樣一種過(guò)濾材料，該過(guò)濾材料含有一種帶有兩種不同卷曲的合成聚合物纖維的混合物，這些纖維被梳理成棉網(wǎng)，而后再針刺成氈。該專利，描述了將這些纖維充分地混合，從而在梳理的過(guò)程中使之附上電荷。Brown所揭示的此種方法通常被稱為“摩擦充電(tribocharging)”。
摩擦充電(tribocharging)也可以在當(dāng)高速不帶電荷的氣體或液體的射流經(jīng)過(guò)絕緣材料薄膜表面時(shí)發(fā)生。在Coufal等人的美國(guó)專利5,280,406中揭示了，當(dāng)一不帶電荷的流體束沖擊絕緣薄膜的表面時(shí)，該表面就帶有電荷。
最近開(kāi)發(fā)出一種利用水來(lái)向非織造纖維網(wǎng)施加電荷的方法(參見(jiàn)Angadjivand等人的美國(guó)專利5,496,507)。電荷是通過(guò)加壓的水射流或水滴束撞擊到含有不導(dǎo)電微纖維的無(wú)紡織物網(wǎng)上而產(chǎn)生。所產(chǎn)生的電荷提供了優(yōu)良的過(guò)濾特性。在進(jìn)行水充電荷操作之前，使該織物經(jīng)過(guò)空氣電暈放電處理，可進(jìn)一步提高駐極體的性能。
向織物網(wǎng)添加特定的添加劑可提高駐極體的性能。例如，通過(guò)在熱熔噴制的聚丙烯微纖維中加入種氟化合物添加劑可提供一種耐油霧的駐極體過(guò)濾媒質(zhì)(參見(jiàn)Jones等人的美國(guó)專利5,411,576和5,472,481)。氟化合物添加劑的熔點(diǎn)至少為25℃，而分子量約為500到2500。
Rousseau等人的美國(guó)專利5,908,598描述了一種將添加劑和熱塑樹脂相混合形成一種纖維網(wǎng)的方法。水射流或水滴束以這樣一種壓力沖擊到織物上，該壓力可充分向織物提供提高過(guò)濾性能的駐極體電荷。隨后使該纖維網(wǎng)干燥。該添加劑可以為(I).一種熱穩(wěn)定的有機(jī)化合物或低聚物，該化合物或低聚物至少含有一種全氟化部分；(II).一種熱穩(wěn)定的有機(jī)三嗪化合物或低聚物，除三嗪組中的那些原子之外，該化合物或低聚物還至少含有一氮原子；或(III).(I)和(II)的組合物。
在Nishirua等人的美國(guó)專利5,057,710中描述了其它一些含有添加劑的駐極體。Nishiura揭示的聚丙烯駐極體至少含有一種選自受阻胺、含氮受阻酚以及含金屬受阻酚的穩(wěn)定物。該專利揭示出，含有這些添加劑的駐極體可提供更高的熱穩(wěn)定性。通過(guò)將非織造網(wǎng)層放置在一針狀電極和一接地電極之間來(lái)處理駐極體。Ohmori等人的美國(guó)專利4,652,282和4,789,504描述了將脂肪酸金屬鹽結(jié)合到一種絕緣聚合物中，以長(zhǎng)時(shí)間保持較高的除塵性能。日本專利Kokoku JP60-947描述了這樣一些駐極體，這些駐極體由聚4-甲基-1-戊烯以及至少一種選自下列的化合物構(gòu)成，這些化合物為(a)含有酚羥基的化合物，(b)高級(jí)脂族羧酸和它的金屬鹽，(c)硫代羧酸酯化合物，(d)含磷化合物和(e)酯化合物。該專利提出，這些駐極體具有長(zhǎng)期存儲(chǔ)的穩(wěn)定性。
近期公布的美國(guó)專利揭示出，無(wú)需故意使纖維或纖維織物附上電荷或使之起電，便可以生產(chǎn)過(guò)濾織物(參見(jiàn)Chou等人的美國(guó)專利5,780,153)。該纖維由共聚物制成，該共聚物包括一種乙烯的共聚物、5-25(重量)％的(甲基)丙烯酸、或任選(但不是較佳的)高達(dá)40(重量)％的(甲基)丙烯酸烷基酯，其烷基有1到8個(gè)碳原子。5-70％的酸基團(tuán)被金屬離子，特別是鋅、鈉、鋰或鎂離子，或被其混合物中和。共聚物的熔融指數(shù)為5-1000克/10分鐘。而其余可以為如聚丙烯或聚乙烯之類的聚烯烴?？梢杂萌蹏姺ㄉa(chǎn)該纖維，并且以水快速冷卻來(lái)防止過(guò)度的粘合。該專利揭示出，這些纖維可高度保留住任何特別引入的現(xiàn)有的或加上的靜電荷。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種制造駐極體纖維網(wǎng)的新方法。簡(jiǎn)言之，該方法包括用潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕包含非導(dǎo)電纖維的纖維網(wǎng)，在含水極性液體中飽和潤(rùn)濕的網(wǎng)，隨后干燥該網(wǎng)。纖維網(wǎng)可以是織造網(wǎng)或非織造網(wǎng)，它可以在最終制品例如呼吸器或過(guò)濾器芯子內(nèi)用作過(guò)濾元件。
本發(fā)明方法與已知的充電荷的方法不同在于，在用含水極性液體飽和網(wǎng)之前先用潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，潤(rùn)濕步驟的好處在于它能夠制成性能更好的過(guò)濾器，性能由下述品質(zhì)因子參數(shù)衡量。潤(rùn)濕步驟可以增大測(cè)得的纖維網(wǎng)電荷密度，以得到更好的性能更好。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)“含水”指含水極性液體含至少約10(體積)％水；“電荷”指有電荷分離；“含纖維的”指含有纖維，還可能含有其他組分；“駐極體纖維網(wǎng)”指含有纖維并顯示準(zhǔn)永久電荷的網(wǎng)；“液體”指固體與氣體之間的物質(zhì)狀態(tài)；“非導(dǎo)電”指室溫(22℃)時(shí)的體電阻率約為或大于1014歐姆·厘米。
“非織造”指一種結(jié)構(gòu)或一種結(jié)構(gòu)的一部分，其中纖維以非織造的方式氣質(zhì)一起；“極性液體”指偶極矩至少約為0.5德拜、介電常數(shù)至少約為10的液體；“聚合物”指含有以規(guī)則或不規(guī)則方式排列重復(fù)連接的分子單元或基團(tuán)的有機(jī)材料；“聚合的”指含有聚合物和任選其他組分；“聚合物成纖物質(zhì)”指這樣的組合物，它含有聚合物，或含有能夠形成聚合物的單體，并可能含有其他組分，而且能夠形成固態(tài)纖維；“準(zhǔn)-永久”指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下(22℃，101300Pa環(huán)境壓力和50％濕度)電荷在網(wǎng)內(nèi)停留的時(shí)間足夠長(zhǎng)，可以明顯地測(cè)出；“飽和”指用最大或基本最可能的液體量潤(rùn)濕網(wǎng)；“網(wǎng)”指一種結(jié)構(gòu)，它的兩個(gè)方向的尺寸比第三方向明顯大，而且可透氣；“潤(rùn)濕”指接觸或覆蓋基本全部要潤(rùn)濕的網(wǎng)的表面積；“潤(rùn)濕液體”指一種液體，它滿足下述潤(rùn)濕測(cè)試要求，并溶解于用來(lái)飽和網(wǎng)的含水液體。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明用于潤(rùn)濕和干燥纖維網(wǎng)20的設(shè)備10的部分?jǐn)嚅_(kāi)的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明使用壓力驅(qū)動(dòng)流體潤(rùn)濕網(wǎng)20的另一種設(shè)備10’的部分?jǐn)嚅_(kāi)的側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明使用壓力潤(rùn)濕網(wǎng)20的另一種設(shè)備10”的部分?jǐn)嚅_(kāi)的側(cè)視圖；圖4是過(guò)濾面罩50的一個(gè)例子，它采用根據(jù)本發(fā)明制成的駐極體過(guò)濾器介質(zhì)。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明在本發(fā)明中，用潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕纖維網(wǎng)將該，再用含水極性液體飽和該纖維網(wǎng)，并充分干燥以賦予纖維網(wǎng)靜電荷。可以在潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕后部分干燥。該網(wǎng)在一個(gè)實(shí)施方式中，含水極性液體是水。網(wǎng)纖維與含水極性液體之間的密切接觸有助于賦予纖維最多的電荷。
根據(jù)本發(fā)明制成的非織造駐極體纖維網(wǎng)呈現(xiàn)至少準(zhǔn)永久性電荷。優(yōu)選地，非織造駐極體纖維網(wǎng)呈現(xiàn)“持久”電荷，即電荷保留在纖維內(nèi)，由此保留在非織造網(wǎng)內(nèi)至少長(zhǎng)達(dá)使用駐極體的制品通?？山邮艿氖褂闷谙蕖?br> 確定纖維網(wǎng)過(guò)濾性能的一種測(cè)試方法叫作DOP透過(guò)率和壓力降法。該測(cè)試包括強(qiáng)制使鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)顆粒通過(guò)纖維網(wǎng)，并測(cè)量顆粒穿過(guò)網(wǎng)的滲透，和網(wǎng)兩側(cè)的壓力降。由測(cè)得的DOP透過(guò)率和壓力降來(lái)計(jì)算品質(zhì)因子(QF)。駐極體的過(guò)濾效率通常能夠從初始品質(zhì)因子QFi估算。初始品質(zhì)因子QFi是非織造駐極體纖維網(wǎng)載荷之前，即網(wǎng)接觸要過(guò)濾的氣霧之前測(cè)得的品質(zhì)因子QF。
根據(jù)本發(fā)明制成的優(yōu)選的非織造駐極體纖維網(wǎng)具有足量的電荷，能使制品由下述DOP透過(guò)率和壓力降測(cè)試測(cè)得的QFi大于0.2(毫米水柱)-1、更優(yōu)選大于0.4(毫米水柱)-1、再優(yōu)選大于0.7(毫米水柱)-1、甚至更優(yōu)選大于0.9(毫米水柱)-1。本發(fā)明的非織造駐極體纖維網(wǎng)的初始品質(zhì)因子優(yōu)選高于基本同樣結(jié)構(gòu)的未處理網(wǎng)的QFi值至少2倍，更優(yōu)選至少大于10倍。
圖1示意說(shuō)明了濕潤(rùn)和飽和纖維網(wǎng)20的方法。如圖所示，纖維網(wǎng)20被送至適于濕潤(rùn)纖維網(wǎng)20的第一機(jī)構(gòu)21。網(wǎng)20經(jīng)過(guò)一系列輥筒到達(dá)盛有潤(rùn)濕液體24的第一容器22。壓送輥25、26輥壓并送出纖維網(wǎng)20，同時(shí)它是浸沒(méi)在液體24內(nèi)的。當(dāng)纖維網(wǎng)20再次脹大時(shí)，潤(rùn)濕劑24就能夠更好地進(jìn)入纖維之間的間隙，完全潤(rùn)濕網(wǎng)20。所述壓送輥對(duì)潤(rùn)濕步驟有好處，因?yàn)樗兄趶木W(wǎng)中排出氣體。
網(wǎng)20從第一容器22中出來(lái)后，接著送入適于飽和纖維網(wǎng)20的第二機(jī)構(gòu)27。網(wǎng)20進(jìn)入盛有含水極性液體30的第二容器28，所述極性液體在容器28中飽和網(wǎng)20，這樣就使得它與網(wǎng)20中的纖維密切接觸。
網(wǎng)一旦被含水極性液體飽和，就可從第二容器28中取出，用干燥體系31進(jìn)行干燥?？梢越?jīng)過(guò)包括配合輥34和36的環(huán)絞32來(lái)干燥網(wǎng)20。網(wǎng)送至主動(dòng)干燥設(shè)備之前，輥34和36用來(lái)擠出網(wǎng)20中過(guò)量液體，所述干燥設(shè)備包括位于網(wǎng)20對(duì)面的脫除水份元件40、42。
為了從網(wǎng)上脫除所有水份，有效干燥設(shè)備可以是消耗所需能量的外部源。主動(dòng)干燥設(shè)備可以包括一個(gè)熱源，例如通氣烘箱、真空源或空氣源例如干燥氣流的空氣對(duì)流設(shè)備，。這些干燥機(jī)構(gòu)可以或不與機(jī)械機(jī)構(gòu)例如離心分離機(jī)結(jié)合，以從纖維網(wǎng)中擠出極性液體。另外，也可以采用被動(dòng)干燥機(jī)構(gòu)例如環(huán)境空氣干燥來(lái)干燥纖維網(wǎng)，雖然空氣干燥通常不適合高速生產(chǎn)的需求。本發(fā)明基本上考慮了所有能將水份從網(wǎng)上脫除，而不會(huì)使最終制品的結(jié)構(gòu)明顯損壞的操作和設(shè)備。形成的駐極體網(wǎng)可切成片，卷起來(lái)以供儲(chǔ)存，或形成各種制品例如呼吸器或過(guò)濾器。
可由任何能將網(wǎng)首先從機(jī)構(gòu)21送至第二機(jī)構(gòu)25，然后送至干燥器31的裝置來(lái)輸送網(wǎng)。從動(dòng)輥和傳送器、傳送帶或壓送輥都適用于該用途。
一旦干燥，非織造網(wǎng)就具有足夠的電荷以用作駐極體43。形成的駐極體網(wǎng)43也可以進(jìn)一步經(jīng)充電處理，以進(jìn)一步增大網(wǎng)上的駐極體電荷，或可以對(duì)駐極體實(shí)施一些其他改進(jìn)的改善過(guò)濾性能。例如，用上述方法將非織造駐極體纖維網(wǎng)制成駐極體后(或之前)進(jìn)行電暈充電。所述網(wǎng)可以用例如授予Klaase等人的美國(guó)專利№4588537，或授予Nakao的美國(guó)專利№4592815方法進(jìn)行充電。另外，或與已知的充電技術(shù)結(jié)合，所述網(wǎng)也可用例如授予Angadjivand等人的美國(guó)專利№5496507所述方法進(jìn)一步進(jìn)行水力充電。駐極體纖維網(wǎng)還可以采用稱為“由自由纖維和極性液體制備非織造纖維駐極體的方法和設(shè)備”(美國(guó)№09/415566)、“采用無(wú)水極性液體制備駐極體纖維網(wǎng)的方法”(美國(guó)№09/416216)的美國(guó)專利申請(qǐng)所述的技術(shù)補(bǔ)充充電。
圖2示出了用于濕潤(rùn)和/或飽和纖維網(wǎng)20的另一種實(shí)施方式。與圖1所示的實(shí)施方式相似，網(wǎng)20經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕液體的機(jī)構(gòu)21’，到飽和網(wǎng)的機(jī)構(gòu)25，然后到干燥網(wǎng)的機(jī)構(gòu)31。但是，在該實(shí)施方式中，真空棒38在網(wǎng)20的一面上形成低壓條件，促使?jié)櫇褚后w24流經(jīng)纖維網(wǎng)20。真空棒38是中空的，可使最接近網(wǎng)20的面上流動(dòng)的液體透過(guò)。真空棒38的內(nèi)部保持足以低于容器22的壓力，使?jié)櫇褚后w可流經(jīng)網(wǎng)20，并流入真空棒38。使用浸沒(méi)的真空棒的設(shè)備是美國(guó)佐治亞州Flowery Branch公司的TUE-ESCALE產(chǎn)品。
圖3示出了另一種實(shí)施方式，其中纖維網(wǎng)依次在第一階段21”潤(rùn)濕，再在第二階段25飽和，然后依次是干燥步驟31。在第一機(jī)構(gòu)21”中，纖維網(wǎng)20在高靜壓下暴露于潤(rùn)濕液體24。壓力容器22’有蓋子44，蓋子有一對(duì)縫隙46，纖維網(wǎng)20可從這對(duì)縫隙中穿過(guò)。需要時(shí)，從入口48加入潤(rùn)濕液體，就能夠保持或控制容器22’內(nèi)的高壓。當(dāng)網(wǎng)進(jìn)入容器22’時(shí)，纖維網(wǎng)20內(nèi)的任何氣體都會(huì)被壓縮，占有的容積變小。當(dāng)氣體被壓縮時(shí)，潤(rùn)濕液體24就能夠流入網(wǎng)20內(nèi)。
聲波或超聲波可用來(lái)代替上述壓送輥25和26、真空棒38或壓力容器22’，使?jié)櫇褚后w潤(rùn)濕網(wǎng)20。當(dāng)網(wǎng)20浸入液體內(nèi)時(shí)，可用聲波或超聲波發(fā)生器來(lái)振動(dòng)潤(rùn)濕液體24。振動(dòng)應(yīng)當(dāng)具有足夠的振幅，使網(wǎng)20內(nèi)部的任何氣體都破碎成小氣泡，并易于被潤(rùn)濕液體從網(wǎng)中排出。
另外，可以采用授予Angadjivand等人的美國(guó)專利№5496507中所述的方法和設(shè)備，將潤(rùn)濕劑和/或含水極性液體噴灑到纖維網(wǎng)上。幾乎任何有助于從網(wǎng)中排出氣體的設(shè)備或方法都被考慮用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)的充分潤(rùn)濕。雖然圖中示出了整個(gè)網(wǎng)都被潤(rùn)濕和飽和，但對(duì)本發(fā)明的實(shí)施，這不是必需的。例如可以僅潤(rùn)濕和飽和用作駐極體的一部分網(wǎng)。
纖維網(wǎng)潤(rùn)濕的容易與否與纖維網(wǎng)的表面能和潤(rùn)濕液體的表面張力有關(guān)。與使用表面張力等于或大于網(wǎng)表面能的潤(rùn)濕液體來(lái)潤(rùn)濕網(wǎng)相比，潤(rùn)濕液體的表面張力小于網(wǎng)的表面能時(shí)，潤(rùn)濕所需的功就小。潤(rùn)濕液體的表面張力優(yōu)選小于纖維網(wǎng)的表面能，更優(yōu)選是比纖維網(wǎng)的表面能至少小5達(dá)因/厘米。
能用作“潤(rùn)濕液體”的液體是能滿足潤(rùn)濕測(cè)試的液體。潤(rùn)濕測(cè)試的操作如下所述。首先，將干燥的測(cè)試樣品放到光滑的水平表面上。用滴瓶將約5mm直徑(0.05ml體積)的小液瓶放到測(cè)試樣品上。觀察該液滴10秒。如果液滴在該時(shí)間內(nèi)基本滲入網(wǎng)，那么該液體就能夠用作潤(rùn)濕液體。液滴優(yōu)選在約5秒內(nèi)滲入網(wǎng)，即滿足潤(rùn)濕測(cè)試，更優(yōu)選在約2秒內(nèi)滲入網(wǎng)。潤(rùn)濕液體還要能夠溶解于用來(lái)飽和網(wǎng)的含水液體。潤(rùn)濕液體溶解于含水液體內(nèi)時(shí)應(yīng)當(dāng)能夠形成單相。
含水極性液體的表面張力對(duì)賦予纖維網(wǎng)電荷有重要的作用。除非含水極性液體的表面張力大于纖維網(wǎng)的表面能，否則難于實(shí)現(xiàn)有效的充電。含水極性液體的表面張力優(yōu)選比纖維網(wǎng)表面能大5達(dá)因/厘米，更優(yōu)選大10達(dá)因/厘米。聚丙烯是通常用來(lái)形成熔噴纖維網(wǎng)的聚合物，其表面能約為30達(dá)因/厘米。纖維網(wǎng)中的纖維類型多于一種時(shí)，表面能較高的纖維充電會(huì)比表面能較低的纖維多。
由于可排出內(nèi)部氣體，所以潤(rùn)濕液體有助于用含水極性液體來(lái)潤(rùn)濕纖維網(wǎng)。有用的潤(rùn)濕液體可以包括表面活性劑例如清潔劑的含水極性液體的溶液。表面活性劑可以是非離子表面活性劑例如叔辛基苯氧基聚乙氧基乙醇，陰離子表面活性劑例如月桂基硫酸鈉或陽(yáng)離子表面活性劑例如氯化烷基二甲基芐基銨。其他的潤(rùn)濕液體也可以包括水溶性溶劑，這種溶劑由于表面張力低，可以純物質(zhì)形式或部分水溶液形式來(lái)潤(rùn)濕非織造網(wǎng)。潤(rùn)濕液體優(yōu)選可以是醇例如異丙醇、乙醇、甲醇、2-丙醇，或酮例如丙酮，或醇和/或酮的組合物。潤(rùn)濕液體也可以包括使用醇或酮自身，或與水組合以水溶液形式使用。
本發(fā)明的方法可以分批方式實(shí)施，它包括分批地將網(wǎng)浸入潤(rùn)濕液體中，然后浸沒(méi)于含水極性液體至規(guī)定的時(shí)間，從含水極性液體中取出網(wǎng)，再干燥網(wǎng)。可以對(duì)潤(rùn)濕液體、含水極性液體和/或纖維網(wǎng)施加能量或機(jī)械功件，以改善上述潤(rùn)濕和/或飽和。采用這些步驟能夠連續(xù)地制造駐極體網(wǎng)。
對(duì)于用機(jī)械方法實(shí)施潤(rùn)濕或飽和步驟，例如將潤(rùn)濕液體和/或含水極性液體噴灑到網(wǎng)上，或在這些流體存在下攪動(dòng)網(wǎng)，潤(rùn)濕液體和/或含水極性液體相對(duì)于非織造網(wǎng)的速率優(yōu)選低于約50米/秒，更優(yōu)選低于約25米/秒。如果網(wǎng)很精致，例如含有熔噴微纖維的網(wǎng)，就容易被損壞，而低速率通常可有效地避免網(wǎng)的損壞。如果使用過(guò)大能量或機(jī)械功來(lái)實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)濕或飽和，就會(huì)損壞含微纖維的非織造纖維網(wǎng)。因此，加工含微纖維的網(wǎng)時(shí)應(yīng)當(dāng)小心。
用含水極性液體接觸網(wǎng)之前中，潤(rùn)濕液體優(yōu)選以在連續(xù)方法與非織造網(wǎng)接觸至少0.001秒，更優(yōu)選至少1-10秒。含水極性液體優(yōu)選在纖維網(wǎng)的纖維上潤(rùn)濕至少0.001秒，一般1秒至5分鐘。
適用于本發(fā)明方法的含水極性液體的偶極矩至少為0.5德拜，更優(yōu)選至少為0.75德拜，再優(yōu)選至少為1.0德拜。介電常數(shù)至少為10，優(yōu)選至少為20，更優(yōu)選至少為40。介電常數(shù)更高的含水極性液體可形成過(guò)濾性能更好的網(wǎng)?？捎糜诤畼O性液體的無(wú)水組分的例子包括甲醇、乙二醇、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、乙腈和丙酮。含水極性液體和潤(rùn)濕劑優(yōu)選不會(huì)在網(wǎng)上留下會(huì)掩蔽或耗散電荷的導(dǎo)電的、非揮發(fā)性殘留物。
水的偶極矩約為1.85德拜，介電常數(shù)約為78-80。含水極性液體含有至少10(體積)％水，優(yōu)選至少30(體積)％水，再優(yōu)選至少50(體積)％，更優(yōu)選至少80(體積)％。也可以使用100(體積)％水。水是優(yōu)選的極性液體，因?yàn)樗鼉r(jià)廉，并且當(dāng)它接觸熔融態(tài)或半熔融態(tài)的成纖物料時(shí)不會(huì)有危險(xiǎn)或產(chǎn)生有害氣體或污染物。本發(fā)明中優(yōu)選使用例如通過(guò)蒸餾、反滲透或去離子化制成的純水，而不是簡(jiǎn)單的自來(lái)水。優(yōu)選純水是因?yàn)榉羌兯畷?huì)妨礙纖維充電的有效性。
適用于本發(fā)明的網(wǎng)可以由多種技術(shù)制成，包括氣流成網(wǎng)方法、濕法成網(wǎng)方法和熔噴方法，例如Van A.Wente發(fā)表于48 INDUS.ENGN.CHEM.1342-46的文章“超細(xì)熱塑性纖維”和Van A.Wente等人發(fā)表于1954年5月25日的題為“超細(xì)有機(jī)纖維的制造”的海軍實(shí)驗(yàn)室報(bào)告№4364所述。微纖維，尤其是熔噴微纖維，特別適用于制作過(guò)濾器的纖維網(wǎng)?！拔⒗w維”指有效直徑約為25微米或以下的纖維?？刹捎肈avies C.N.發(fā)表于INST.MECH.ENGN.，LONDONPROC.1B(1952)的文章“空氣灰塵和顆粒的分離”中所述的式12來(lái)計(jì)算有效纖維直徑。對(duì)于過(guò)濾用途，微纖維的有效纖維直徑優(yōu)選小于約20微米，更優(yōu)選約1-10微米。
也可以將短纖維與微纖維組合，以形成更柔軟低密度的網(wǎng)。降低網(wǎng)的密度就能夠降低網(wǎng)兩側(cè)的壓力降。在個(gè)人呼吸器中，壓力降較低的為好，因?yàn)樗墒购粑髋宕鞲孢m。優(yōu)選含有不超過(guò)約90(重量)％短纖維，更優(yōu)選不超過(guò)約70(重量)％在授予Hauser的美國(guó)專利№4118531中描述含短纖維的網(wǎng)。
對(duì)于過(guò)濾用途，非織造網(wǎng)的單位重量?jī)?yōu)選低于約500g/m2，更優(yōu)選約5-400g/m2，再優(yōu)選約20-100g/m2。在制造熔噴纖維網(wǎng)時(shí)，可通過(guò)例如改變?？谳敵隽炕蚴占魉俣葋?lái)控制單位重量。對(duì)于許多過(guò)濾應(yīng)用，非織造網(wǎng)的厚度約為0.25-20mm，更一般約為0.5-4mm。非織造網(wǎng)的密實(shí)性(定義網(wǎng)內(nèi)固體份數(shù)的無(wú)單位參數(shù))優(yōu)選至少為0.03，更優(yōu)選約為0.04-0.15，再優(yōu)選約為0.05-0.1。本發(fā)明方法能夠在整個(gè)非織造網(wǎng)上形成均勻的電荷分布，而與形成介質(zhì)的單位重量、厚度或密實(shí)性無(wú)關(guān)。
在多種用途，包括吸附用途、催化用途和其他用途的駐極體網(wǎng)中也可以包含活性顆粒。授予Senkus等人的美國(guó)專利№5696199揭示了可以適用的多種活性顆粒。網(wǎng)內(nèi)可包含具有吸附性能的活性顆粒-例如活性碳或氧化鋁，在過(guò)濾操作期間去除有機(jī)氣體。活性顆粒的含量通常高達(dá)網(wǎng)內(nèi)容物的約80(體積)％。在例如授予Braun的美國(guó)專利№3971373、授予Anderson的4100324和授予Kolpin等人的4429001中描述了載顆粒的非織造網(wǎng)。
適用于制備用于本發(fā)明的纖維的聚合物包括熱塑性有機(jī)非導(dǎo)電聚合物。這些聚合物通常能夠保持大量捕獲的電荷，而且可通過(guò)例如熔噴設(shè)備或紡粘設(shè)備加工成纖維。術(shù)語(yǔ)“熱塑性”指遇熱軟化的聚合物材料。術(shù)語(yǔ)“有機(jī)”指聚合物的主鏈包含碳原子。優(yōu)選的聚合物包括聚烯烴，例如聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯、含有一種或多種這些聚合物的共混物或共聚物，和這些聚合物的組合物。其他聚合物可以包括聚乙烯、其他聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、其他聚酯和這些聚合物的組合物和其他非導(dǎo)電聚合物。
所述纖維能夠由這些聚合物與其他合適添加劑組合而制成。也可以擠出或以其他方式形成有多種聚合物成分的纖維。見(jiàn)授予Krueger和Dyrud的美國(guó)專利№4729371，和授予Krueger和Meyer的美國(guó)專利№4795668和4547420。不同的聚合物成分可以設(shè)置成同心或沿纖維長(zhǎng)度縱向排列，以形成例如雙組分纖維。纖維可以排布成宏觀上均勻的網(wǎng)，它是由每根纖維都具有相同組分的纖維制成的網(wǎng)。
用于本發(fā)明的纖維不需含有離聚物，尤其金屬離子中和的乙烯與丙烯酸或甲基丙烯酸或兩者的共聚物，以制成適用于過(guò)濾用途的纖維制品。非織造駐極體纖維網(wǎng)能夠合適地由上述聚合物制成，該聚合物不含5-25(重量)％的(甲基)丙烯酸，其中部分酸基被金屬離子所中和。
駐極體網(wǎng)的性能可通過(guò)網(wǎng)接觸極性液體之前在成纖物料中加入添加劑而得到提高。在制成纖維之前，可將合適的添加劑加入成纖物料中。優(yōu)選將“提高耐油霧性能的添加劑”用來(lái)與纖維或形成纖維的物料結(jié)合。“提高耐油霧性能的添加劑”是這樣的成分，在加入到成纖物料，或例如放到形成的纖維上時(shí)，能夠提高非織造駐極體纖維網(wǎng)過(guò)濾氣溶膠的能力。
含氟化合物也可加入到聚合物材料中，提高駐極體性能。授予Jones等人的美國(guó)專利№5411576和5472481描述了使用熔融溫度至少為25℃、分子量約為500-2500的可熔融加工的含氟化合物添加劑。該含氟化合物添加劑可以用來(lái)提供更好的耐油霧性。一種已知提高用水流充電的駐極體的添加劑類型是有全氟化部分而且氟含量至少為添加劑的18(重量)％的化合物，見(jiàn)授予Rousseau等人的美國(guó)專利№5908598。該類型的一種添加劑是含氟噁唑烷酮，如美國(guó)專利№5411576中稱為“添加劑A”，至少為熱塑性物料的0.1(重量)％。
其他可能的添加劑是熱穩(wěn)定的有機(jī)三嗪化合物或低聚物，該化合物或低聚物除了三嗪環(huán)上的氮原子，還含有至少一個(gè)氮原子。已知增強(qiáng)通過(guò)水流充電的駐極體的其他添加劑是ChimassorbTM944LF(聚[[6-(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2，4-二基][[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]亞己基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]])，購(gòu)自Ciba-Geigy Corp.。ChimassorbTM944和“添加劑A”可以組合起來(lái)用。添加劑ChimassorbTM和/或上述添加劑的含量?jī)?yōu)選約為聚合物的0.1-5(重量)％，添加劑(一種或多種)的含量更優(yōu)選約為聚合物的0.2-2(重量)％，再優(yōu)選約為聚合物的0.2-1(重量)％。一些其他受阻胺也已知可增大網(wǎng)上的增強(qiáng)過(guò)濾的電荷。
可在使聚合物與添加劑加熱熔融共混成形后冷卻形成含有添加劑的纖維-然后是熱處理和充電步驟-以形成駐極體制品。以該方式制造駐極體，就能夠提高制品的過(guò)濾性能，見(jiàn)美國(guó)專利申請(qǐng)№08/941864，其對(duì)應(yīng)于公開(kāi)的國(guó)際專利申請(qǐng)WO99/16533。添加劑也可以在例如通過(guò)使用氟化技術(shù)形成后放到網(wǎng)上，如Jones等人在1998年7月2日提出的美國(guó)專利申請(qǐng)№09/109497。
聚合物成纖物料在室溫時(shí)的體電阻率為1014歐姆·厘米或更大。體電阻率優(yōu)選約為1016歐姆·厘米或更大?？砂锤鶕?jù)ASTM D257-93標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試聚合物成纖物料的電阻率。用來(lái)形成熔噴纖維的形成纖維的物料也應(yīng)當(dāng)基本不含抗靜電劑之類的組分，這種組分會(huì)增大導(dǎo)電性或妨礙纖維接受并保持靜電荷的能力。
本發(fā)明的非織造網(wǎng)可以用于過(guò)濾面罩，該面罩適于覆蓋至少戴者的口鼻。
圖4示出了過(guò)濾面罩50，它可以構(gòu)造成包含根據(jù)本發(fā)明制成的帶電荷的非織造網(wǎng)?？傮w為杯狀的本體部分52適于覆蓋戴者的口鼻。可以用帶或系具54將面罩50固定到戴者面孔上。雖然圖4中僅示出了一根帶子56，但是系具54也可以使用一根以上的帶子56，而且可以有多種結(jié)構(gòu)-見(jiàn)例如授予Japuntich等人的美國(guó)專利№4827924，授予Seppalla等人的5237986和授予Byram的5464010。
可以使用非織造駐極體纖維網(wǎng)的其他過(guò)濾面罩的例子包括授予Berg的美國(guó)專利№4536440，授予Dyrud等人的4807619，授予Japuntich的4883547，授予Kronzer等人的5307796和授予Burgio的5374458。如這些專利所述，非織造駐極體纖維網(wǎng)用作杯狀面罩本體內(nèi)的過(guò)濾器。駐極體過(guò)濾器介質(zhì)也可以用于例如呼吸器的過(guò)濾器芯子內(nèi)，例如授予Brostrom等人的美國(guó)專利№Re。35062、或授予Burns和Reischel的美國(guó)專利№5062421所述。由此，面罩50僅用于說(shuō)明該用途，本發(fā)明駐極體過(guò)濾器介質(zhì)的用途不局限于這些具體的實(shí)施方式。
申請(qǐng)人認(rèn)為本發(fā)明的充電方法可將正和負(fù)兩種電荷都沉積到纖維上，使正和負(fù)電荷無(wú)規(guī)分布在整個(gè)網(wǎng)上。電荷的無(wú)規(guī)分布會(huì)形成非極性網(wǎng)。因此，根據(jù)本發(fā)明制成的非織造駐極體纖維網(wǎng)在垂直于網(wǎng)平面的平面內(nèi)基本是非極性的。以該方式充電的纖維可理想地呈現(xiàn)出如美國(guó)專利申請(qǐng)№08/865362中圖5C所示的電荷分布。如果纖維網(wǎng)也還經(jīng)過(guò)電暈充電，那么它會(huì)呈現(xiàn)出與該專利申請(qǐng)中圖5B所示相似的電荷分布。用僅采用本發(fā)明方法進(jìn)行充電的纖維制成的網(wǎng)，一般在整個(gè)網(wǎng)體積內(nèi)具有非極性的捕獲電荷。“基本非極性的捕獲電荷”指采用TSDC測(cè)定駐極體纖維網(wǎng)的放電電流小于1μC/m2，其中分母是電極表面積。對(duì)網(wǎng)施加熱激發(fā)放電電流(TSDC)，就能夠顯示出該電荷分布。
熱激發(fā)放電分析包括加熱駐極體網(wǎng)，使凍結(jié)或捕獲的電荷重新獲得移動(dòng)性，并移動(dòng)至一些能量較低的構(gòu)形，產(chǎn)生可測(cè)出的外部放電電流。關(guān)于熱激發(fā)放電電流的討論，見(jiàn)Lavergne等人的“熱激發(fā)電流的綜述”，IEEE ELECTRICALINSULATION MAGAZINE，1993，以9卷，№2，5-21，和Chen等人的“熱激發(fā)過(guò)程的分析”，Pergamon出版社1981。
按本發(fā)明，將溫度升高至聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上，就可使充電的網(wǎng)內(nèi)誘導(dǎo)電荷極化，所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是聚合物從硬和較脆狀態(tài)轉(zhuǎn)變成粘性或彈性狀態(tài)的溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg低于聚合物的熔點(diǎn)(Tm)。使聚合物的溫度升高至其Tg以上后，在DC電場(chǎng)存在下將該樣品冷卻，以凍結(jié)捕獲電荷的極化。然后，就可通過(guò)以恒定加熱速率再加熱駐極體材料并測(cè)量外電路中產(chǎn)生的電流，來(lái)測(cè)量熱激發(fā)放電電流。用于實(shí)施極化和隨后的熱激發(fā)放電的儀器是帶有基準(zhǔn)電極的Solomat TSC/RMA型91000，即康涅狄格州斯坦福的熱分析儀，由TherMold Partners分銷。
以放電電流為y軸(縱坐標(biāo))，溫度為x軸(橫坐標(biāo))繪出曲線。放電電流的峰位置(最大電流)和形狀是電荷儲(chǔ)存在駐極體網(wǎng)中的機(jī)理的特征。對(duì)于含有電荷的駐極體網(wǎng)，最大峰和形狀與捕獲在駐極體材料內(nèi)的電荷的分布有關(guān)。通過(guò)積分放電峰(一個(gè)或多個(gè))測(cè)得由于加熱時(shí)駐極體網(wǎng)內(nèi)的電荷向較低能量態(tài)運(yùn)動(dòng)而在外電路內(nèi)形成的電荷量。
本發(fā)明的駐極體纖維網(wǎng)呈現(xiàn)出實(shí)測(cè)電荷密度，實(shí)測(cè)電荷密度測(cè)定的是非極化捕獲電荷的相對(duì)量。實(shí)測(cè)電荷密度可采用下述步驟確定。本發(fā)明的駐極體纖維網(wǎng)的實(shí)測(cè)電荷密度優(yōu)選至少為0.3μC/m2，更優(yōu)選至少為0.6μC/m2，再優(yōu)選至少為0.9μC/m2。在有些情形下，實(shí)測(cè)電荷密度可超過(guò)7μC/m2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和其他性能和細(xì)節(jié)在下面的實(shí)施例中進(jìn)一步加以說(shuō)明。雖然實(shí)施例的目的是這樣，但是所用的具體組分和用量和其他條件不限制本發(fā)明的范圍。例如，雖然實(shí)施例以各個(gè)例子來(lái)說(shuō)明了本發(fā)明制備制品的方法，但是所述方法也能夠連續(xù)實(shí)施。所選出的下述實(shí)施例僅用于說(shuō)明如何實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，和制品一般具有的性能。
實(shí)施例樣品的制備通常按如Van A.Wente的48 INDUS.&ENGN.CHEM.1342-46(1956)所述方法制備非織造網(wǎng)。除非另有說(shuō)明，熱塑性樹脂是ESCORENE 3505G聚丙烯(購(gòu)自Exxon Corp.)。擠出機(jī)是Berstorff 60mm，44∶1，共八區(qū)，同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機(jī)。當(dāng)樹脂內(nèi)加入添加劑時(shí)，在Werner Pfleiderer 30mm，36∶1，同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)制成10-15(重量)％的濃度。水由反滲透和去離子化進(jìn)行純化。除非另有說(shuō)明，網(wǎng)的單位重量約為54-60g/m2。
DOP透過(guò)率和壓力降測(cè)試迫使中值直徑為0.3微米的鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)顆粒以42.5L/min的速度，通過(guò)直徑為11.45cm(4.5inch)非織造網(wǎng)樣品來(lái)測(cè)試DOP透過(guò)率和壓力降。樣品的面速度為6.9cm/s。使用有四個(gè)孔的TSI No.212噴霧器(購(gòu)自明尼蘇達(dá)州St.Paul的TSI)和207kPa(30psi)的清潔空氣制得濃度為70-110mg/m3的鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)顆粒。將該樣品暴露在DOP顆粒的氣溶膠中30秒鐘。用光學(xué)散射室，即購(gòu)自Air Techniques Inc.的型號(hào)為TPA-8F的百分率滲透儀(Percent Penetration Meter Model TPA-8F)測(cè)量通過(guò)樣品的DOP顆粒的透過(guò)率。使用電子測(cè)壓計(jì)測(cè)量樣品兩側(cè)的壓力降(ΔP)，單位為mm水柱。
使用DOP透過(guò)率和壓力降由下述公式從DOP透過(guò)率的自然對(duì)數(shù)(ln)來(lái)計(jì)算品質(zhì)因子“QF” 測(cè)定了所有被測(cè)樣品的初始品質(zhì)因子QFi。
如上所述，較高的初始QF值表明過(guò)濾性能較好。
實(shí)測(cè)電荷密度由下述方式在每個(gè)網(wǎng)的4個(gè)樣品內(nèi)誘導(dǎo)電荷極化(i)將每個(gè)樣品加熱至100℃，(ii)在100℃將每個(gè)樣品在2.5KV/mm的DC場(chǎng)內(nèi)極化5、10、15或20分鐘，和(iii)在DC場(chǎng)中將每個(gè)樣品冷卻至-50℃，以凍結(jié)網(wǎng)內(nèi)捕獲并極化的電荷。然后，再加熱每個(gè)網(wǎng)樣品，使凍結(jié)的電荷重新獲得移動(dòng)性，并移向較低能量態(tài)，產(chǎn)生可測(cè)出的外放電電流。具體地說(shuō)，在上述DC場(chǎng)內(nèi)極化后，將每個(gè)網(wǎng)樣品自約-50℃以約3℃/min的速率加熱至約160℃。測(cè)得產(chǎn)生的外電流與溫度變化的關(guān)系。計(jì)算放電峰下的面積，并除以樣品面積，就得到了每個(gè)樣品未校正的實(shí)測(cè)電荷密度。將各未校正的實(shí)測(cè)電荷密度設(shè)為與每個(gè)網(wǎng)的4個(gè)分析樣品中最高的未校正的實(shí)測(cè)電荷密度相等。使用有基準(zhǔn)電極的SolomatTSC/RMA型91000，康涅狄格州斯坦福的熱分析儀，由TherMold Partners分銷，進(jìn)行極化和隨后的熱激發(fā)放電。通過(guò)分析相同樣成分相同和物理性能的未處理網(wǎng)，就能夠確定來(lái)自于捕獲的未極化電荷的實(shí)測(cè)電荷密度。將處理網(wǎng)的未校正的實(shí)測(cè)電荷密度減去未處理網(wǎng)的未校正的實(shí)測(cè)電荷密度就可得到處理網(wǎng)的實(shí)測(cè)電荷密度。
實(shí)施例1和對(duì)比例C1-C2用ESCORENE 3505G聚丙烯(購(gòu)自Exxon Corp.)按上所述的方法制備含有噴制聚丙烯微纖維的非織造網(wǎng)。樣品的有效纖維直徑約為8-9微米。從該網(wǎng)上切下約22英寸×11英寸(55.9cm×27.9cm)的各個(gè)樣品。將一個(gè)樣品浸入異丙醇，取出，懸掛在通風(fēng)櫥內(nèi)讓過(guò)量異丙醇滴落。然后將樣品浸入約8升去離子水中約10-20分鐘，取出，經(jīng)過(guò)榨水機(jī)脫除過(guò)量水，通宵空氣干燥。將對(duì)比樣品C1浸入異丙醇，取出，經(jīng)過(guò)榨水機(jī)，并通宵空氣干燥。對(duì)比樣品C2沒(méi)有潤(rùn)濕。
從樣品上切下直徑約為5.25英寸(13.3cm)的圓形樣品，并用每個(gè)圓的中央部分4.5英寸(11.4cm)進(jìn)行DOP透過(guò)率和壓力降測(cè)試。如上所述計(jì)算每個(gè)樣品的QFi。取每個(gè)網(wǎng)樣品進(jìn)行兩次評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值，結(jié)果如表1所示。
表1含水處理對(duì)過(guò)濾性能的影響
該數(shù)據(jù)表明，用異丙醇潤(rùn)濕然后用水飽和的實(shí)施例1的非織造網(wǎng)的初始品質(zhì)因子明顯高于對(duì)比樣品。
按實(shí)施例1、C1和C2重新制備了樣品，并按上述方法評(píng)價(jià)了品質(zhì)因子和實(shí)測(cè)電荷密度。
表2實(shí)測(cè)電荷密度
表2數(shù)據(jù)表明，用異丙醇潤(rùn)濕然后用水飽和的實(shí)施例1的非織造網(wǎng)的初始品質(zhì)因子和實(shí)測(cè)電荷密度明顯高于對(duì)比例。
實(shí)施例2和對(duì)比例C3-C4根據(jù)實(shí)施例1和對(duì)比例C1-C2制備含有噴制的聚丙烯微纖維的網(wǎng)，還在制成噴制的微纖維之前將1(重量)％美國(guó)專利№5411576中描述為“添加劑A”的含氟噁唑烷酮添加劑加入聚丙烯熔體內(nèi)。添加劑A的結(jié)構(gòu)式如下
該網(wǎng)也在約140℃熱處理約10分鐘。按實(shí)施例1和對(duì)比例C1-C2所述切下樣品，并潤(rùn)濕。所有樣品的有效纖維直徑都約為8-9微米，單位重量約為57g/m2。按上面實(shí)施例所述切下樣品并評(píng)價(jià)過(guò)濾性能。取兩次評(píng)價(jià)結(jié)果的平均值，結(jié)果如表3所示。
表3含水處理對(duì)聚丙烯加含氟化合物的過(guò)濾性能的影響
表3的數(shù)據(jù)表明，添加劑的存在使實(shí)施例2和C3樣品的初始品質(zhì)因子比按實(shí)施例2、C3和C4重新制備了樣品，并評(píng)價(jià)了起始品質(zhì)因子和實(shí)測(cè)電荷密度。
表4含有聚丙烯加含氟化合物的纖維的實(shí)測(cè)電荷密度
表4數(shù)據(jù)表明，用異丙醇潤(rùn)濕然后用水飽和的實(shí)施例2非織造網(wǎng)明顯的初始品質(zhì)因子和實(shí)測(cè)電荷密度。明顯高于不含添加劑的實(shí)施例1的網(wǎng)。
實(shí)施例3和對(duì)比例C5-C6根據(jù)實(shí)施例1和對(duì)比例C1-C2所述制備含有噴制的聚丙烯微纖維的網(wǎng)，還在制成噴制的微纖維之前將約0.5(重量)％Chimassorb 944 LF加入聚丙烯熔體內(nèi)。如實(shí)施例1和對(duì)比例C1-C2所述切下樣品，并潤(rùn)濕。所有樣品都具有同樣的有效纖維直徑和單位重量。如上面實(shí)施例所述切下樣品并評(píng)價(jià)過(guò)濾性能。結(jié)果如表5所示。
表5含水處理對(duì)聚丙烯加ChimassorbTM944的過(guò)濾性能的影響
表5數(shù)據(jù)表明，在異丙醇中潤(rùn)濕網(wǎng)，然后浸入水中并干燥，全部三種過(guò)濾網(wǎng)樣品的過(guò)濾性能都比未潤(rùn)濕樣品有提高。實(shí)施例3說(shuō)明水可用來(lái)提高非織造聚合物網(wǎng)的過(guò)濾性能。實(shí)施例3即使含ChimassorbTM添加劑，也沒(méi)有顯示出比實(shí)施例1有改進(jìn)，出現(xiàn)這樣的結(jié)果是因?yàn)镃himassorbTM可溶于異丙醇的緣故。
上述所有專利和專利申請(qǐng)，包括在背景部分中所討論的內(nèi)容，都引入本文中以供參考。
本發(fā)明同樣適用于任何本文中沒(méi)有明確限制的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1.一種制造駐極體纖維網(wǎng)的方法，它包括用潤(rùn)濕液體潤(rùn)濕纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)含有非導(dǎo)電聚合物纖維；在含水極性液體中飽和所述潤(rùn)濕的網(wǎng)；然后，充分干燥所述纖維網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含水極性液體是水。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述水是純水，所述纖維網(wǎng)包含非織造纖維網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述纖維是含聚丙烯和提高耐油霧性能添加劑的微纖維。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述駐極體纖維網(wǎng)用鄰苯二甲酸二辛酯透過(guò)率和壓力降法測(cè)得的品質(zhì)因子至少為0.4(mm水柱)-1。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述纖維還含有提高耐油霧性能的添加劑，所述方法還包括在潤(rùn)濕纖維網(wǎng)的步驟之前熱處理纖維網(wǎng)的步驟。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述聚合物纖維含有添加劑，所述添加劑選自至少含有一個(gè)全氟化部分的熱穩(wěn)定的有機(jī)化合物或低聚物、除了三嗪基團(tuán)內(nèi)的氮原子外還至少含有一個(gè)氮原子的熱穩(wěn)定有機(jī)三嗪化合物或低聚物、或它們的組合物、受阻胺、含氟噁唑烷酮、聚[[6-(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2，4-二基][[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]亞己基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]]或它們的組合物。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在纖維內(nèi)或纖維上所述纖維含有含氟化合物添加劑。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述纖維網(wǎng)含有熔噴微纖維。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述纖維網(wǎng)以這樣的方式潤(rùn)濕壓縮該纖維網(wǎng)，在浸入潤(rùn)濕液體內(nèi)時(shí)使該纖維網(wǎng)恢復(fù)到未壓狀態(tài)，；和/或使?jié)櫇褚后w流過(guò)纖維網(wǎng)；在用潤(rùn)濕液接觸網(wǎng)的同時(shí)用聲波振動(dòng)潤(rùn)濕液體，和/或?qū)?rùn)濕液體增壓；和/或?qū)⒕W(wǎng)浸入潤(rùn)濕液體內(nèi)。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，它還包括用含水極性液體飽和所述纖維網(wǎng)之前脫除過(guò)量潤(rùn)濕液體的步驟。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述纖維網(wǎng)用空氣干燥；使網(wǎng)遇熱進(jìn)行干燥；使網(wǎng)暴露于靜態(tài)真空進(jìn)行干燥；使網(wǎng)接觸加熱的干燥氣流進(jìn)行干燥；和/或以機(jī)械方式脫除含水極性液體進(jìn)行干燥。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述纖維包含聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯、含有這些物質(zhì)中的一種或兩種的共混物或共聚物。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述駐極體纖維網(wǎng)在經(jīng)受熱激發(fā)放電時(shí)，垂直于網(wǎng)平面的平面內(nèi)基本未極化。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述網(wǎng)的實(shí)測(cè)電荷密度至少為0.3μC/m2。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述潤(rùn)濕液體滿足2秒內(nèi)潤(rùn)濕的測(cè)試要求。
17.一種過(guò)濾面罩，它適于覆蓋戴者口鼻，它含有權(quán)利要求1所述的駐極體纖維網(wǎng)。
18.一種制造駐極體纖維網(wǎng)的設(shè)備，它包括(a)適于用潤(rùn)濕液體濕潤(rùn)纖維網(wǎng)的第一機(jī)構(gòu)；(b)適于在含水極性液體內(nèi)飽和纖維網(wǎng)的第二機(jī)構(gòu)；(c)適于從纖維網(wǎng)上脫除含水極性液體的干燥器。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，它還包括輸送機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)⒗w維網(wǎng)從第一機(jī)構(gòu)送到第二機(jī)構(gòu)，接著送至干燥器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種賦予非織造纖維網(wǎng)(20)靜電荷的方法。用潤(rùn)濕液體(24)將該纖維網(wǎng)(20)潤(rùn)濕,然后用含水極性液體(30)飽和,并干燥(31)。形成的干燥制品可用作例如呼吸器(50)內(nèi)的空氣過(guò)濾器的駐極體制品(43)。
文檔編號(hào)D06M13/144GK1384767SQ00813934
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者P·D·艾茨曼, A·D·魯索 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司