專(zhuān)利名稱(chēng)：微纖維裂膜過(guò)濾氈及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明大體上涉及氈制品；更具體地說(shuō)，涉及 用作高溫氣體過(guò)濾介質(zhì)的氈制品。
背景技術(shù)：
用于生產(chǎn)合成纖維氈的技術(shù)是本領(lǐng)域公知的。氈制品(即，非織造 的非結(jié)合纖維結(jié)構(gòu)，其內(nèi)聚力和強(qiáng)度源自纖維間的纏結(jié)和伴隨的摩擦 力)代表一種老式織物。氈材料已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)應(yīng)用。它們具有 良好的尺寸穩(wěn)定性，并且可用多種天然或合成纖維來(lái)制造，以滿(mǎn)足應(yīng) 用所需的機(jī)械、化學(xué)和熱要求。
在最近二十年間，已開(kāi)發(fā)了眾多技術(shù)以用聚四氟乙烯(PTFE)(通常 也用杜邦的商標(biāo)TEFLONTM來(lái)代表)來(lái)制造纖維和紗線。PTFE具有多 種有用的性質(zhì)，因?yàn)樗侨酆衔铮渲兴械臍渚环〈?，?而得到高度惰性的材料。有大量專(zhuān)利描述了 PTFE纖維和紗線用于耐高溫、耐化學(xué)品和耐 氣候的物品如過(guò)濾介質(zhì)、裝飾織物(bearing cloths)、雷達(dá)覆蓋物(radar coverings)等的用途。
例如，作為工業(yè)材料如過(guò)濾材料，PTFE在通常會(huì)使許多常規(guī)金屬 和聚合物材料降解的嚴(yán)苛化學(xué)環(huán)境中顯示出優(yōu)異的實(shí)用性。當(dāng)將膨脹 PTFE (expandedPTFE， ePTFE)膜過(guò)濾介質(zhì)作為表面層壓材加入到常規(guī) 過(guò)濾元件上時(shí)，在顆粒過(guò)濾領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)步。由PTFE纖維構(gòu) 成的氈制品具有優(yōu)越的耐化學(xué)性和耐熱性以及理想的機(jī)械性質(zhì)，特別 是具有低摩擦系數(shù)。對(duì)所用材料類(lèi)型的選擇通?；谝c該過(guò)濾元件 接觸的流體物流、系統(tǒng)的操作條件和所過(guò)濾的顆粒類(lèi)型。
對(duì)于許多過(guò)濾應(yīng)用，優(yōu)選的過(guò)濾介質(zhì)包括層壓到多孔膜(如膨脹 PTFE膜)上的氈(如PTFE、膨脹PTFE、聚丙烯、玻璃纖維等)的復(fù)合 物。合適的該類(lèi)材料可從W丄.Gore and Associates以商標(biāo) GORE-TEXTM的膜管式過(guò)濾套筒通過(guò)商業(yè)途徑購(gòu)得。
轉(zhuǎn)讓給Lauterbach的美國(guó)專(zhuān)利2,893,105和2，910，763涉及用纖維 形成非織造氈樣產(chǎn)品。這些氈產(chǎn)品由PTFE及其它合成或天然切斷纖 維(staple fiber)通過(guò)針刺法制得。
Lauterbach專(zhuān)利公開(kāi)了用合成的長(zhǎng)絲材料(filamentary material)形 成非織造氈樣產(chǎn)品。這通過(guò)下述方式來(lái)實(shí)現(xiàn)將長(zhǎng)絲材料(該材料的至 少大部分是可伸縮的，并且具有合成組成)形成為作為多層疊置的基本 水平的平行層的疏松毛層(batt)，在每層上所述絲材料基本共面地鋪 放，將來(lái)自每層的一些長(zhǎng)絲材料強(qiáng)制定向?yàn)楸舜嘶酒叫?，并以分?在整個(gè)毛層內(nèi)的不定間隔進(jìn)入至少一個(gè)相鄰層中，隨后通過(guò)將所述毛
述毛層壓實(shí)。
美國(guó)專(zhuān)利2,933,154涉及一種從氣態(tài)介質(zhì)中過(guò)濾懸浮顆粒的方法。 使用切斷纖維通過(guò)針刺法得到氈材料。也可使用單絲及單絲與切斷纖 維的組合。
美國(guó)專(zhuān)利4，361，619和4,840,838公開(kāi)了適用于制造氣體過(guò)濾用氈 的PTFE與玻璃切斷纖維混紡物的過(guò)濾器。這種復(fù)合氈通過(guò)下述方式 而由針刺的非織造毛層構(gòu)成制造粗梳網(wǎng)(cardedweb),該粗梳網(wǎng)被交叉鋪網(wǎng)(crosslapped)以形成毛層，隨后進(jìn)行針刺以形成氈。這種交叉鋪 網(wǎng)的毛層也可被針刺到機(jī)織PTFE的支持稀松布(scrim)上，以形成氈 或者氈合稀松布(felted scrim)。美國(guó)專(zhuān)利6,468,930和6,151，763也描述 了由玻璃纖維和PTFE的切斷纖維制成的氈。
Sassa的美國(guó)專(zhuān)利4,983,434公開(kāi)了將膨脹的多孔PTFE膜與PTFE 氈層狀結(jié)合，其中所述氈用機(jī)織稀松布(woven scrim)來(lái)增強(qiáng)。所得層 壓物可用在濾袋組件(用于從流體物流中過(guò)濾固體的過(guò)濾器)中。所用 的多孔膜通過(guò)多種不同的已知方法來(lái)制造，但優(yōu)選如美國(guó)專(zhuān)利 4,187,390、 4，110,392和3,953,566中所述的那樣通過(guò)使PTFE膨脹來(lái)制 造，以得到膨脹的多孔PTFE。所述氈如Lauterbach的美國(guó)專(zhuān)利 2,893,105中大體上描述的那樣通過(guò)對(duì)PTFE切斷纖維進(jìn)行針刺來(lái)制 造，并且本文所用的氈有時(shí)也稱(chēng)為針刺氈。機(jī)織稀松布元件可由任何 PTFE制造，但優(yōu)選膨脹的多孔PTFE。針刺過(guò)程同時(shí)導(dǎo)致疏松網(wǎng)絡(luò)向 針刺氈的轉(zhuǎn)化以及稀松布和切斷纖維之間足以形成 一體化粘附 (coherent)材料的緊密接觸。諸如氟化乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP)共聚物等的聚合物粘合劑被涂覆到所述氈上，且ePTFE 膜材料層被層壓到包含F(xiàn)EP的側(cè)面。
Sassa等的美國(guó)專(zhuān)利5,620,669公開(kāi)了一種催化過(guò)濾材料，其用于 從流體物流中去除諸如N(X等的雜質(zhì)。這種過(guò)濾器采用了用催化顆粒 填充的膨脹PTFE復(fù)合纖維。該復(fù)合物的帶材經(jīng)旋轉(zhuǎn)針輪(pinwheel)加 工以形成紗線束(towyam)。 一旦紗線通過(guò)了針輪，就形成了細(xì)紗線的 "蛛網(wǎng)，，，其沿絲束(tow)在隨機(jī)位點(diǎn)處彼此結(jié)合。 一旦形成絲束，則 將該紗線束切碎成短的切斷纖維。將復(fù)合纖維切碎成切斷纖維，后者 被針刺到稀松布背襯材料內(nèi)以形成氈。隨后在該氈材料的至少一側(cè)上 層壓保護(hù)性微孔膜。
美國(guó)專(zhuān)利6,133,165描述了通過(guò)用針刃輥(needle blade rolls)在拉伸 方向上劈裂單軸拉伸的PTFE膜來(lái)生產(chǎn)具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的劈裂(split)紗線
PTFE長(zhǎng)絲的方法，還有通過(guò)將PTFE劈裂紗線或PTFE長(zhǎng)絲切割為指 定長(zhǎng)度隨后打開(kāi)(open)來(lái)生產(chǎn)棉樣PTFE材料的方法。這種方法的主要 特征是一次性劈裂PTFE膜的單軸拉伸制品，而不是直接撕成切斷纖維。為得到這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，必須適當(dāng)?shù)剡x擇單軸拉伸PTFE膜的進(jìn)料 速率與針刃輥的旋轉(zhuǎn)速率之間的關(guān)系以及針刃輥的針的設(shè)置和數(shù)量。
Daikin的美國(guó)專(zhuān)利6，156，681涉及一種通過(guò)下述步驟來(lái)生產(chǎn)多層 氈的方法將PTFE切斷纖維的網(wǎng)置于氈的至少一個(gè)表面上，隨后通 過(guò)射流針刺(water jet needling)或針刺來(lái)交纏(intermingle)而將PTFE切 斷纖維與形成氈的纖維連結(jié)。優(yōu)選通過(guò)用高速旋轉(zhuǎn)的針刃輥來(lái)撕裂和 打開(kāi)單軸拉伸的PTFE膜以獲得PTFE切斷纖維，且在打開(kāi)后立即將 PTFE切斷纖維堆積在待連結(jié)的氈上以形成網(wǎng)。
使用由微纖維形成的非織造氈用于過(guò)濾應(yīng)用有多種優(yōu)點(diǎn)；然而， 在將切斷纖維打開(kāi)、清潔并定向進(jìn)入網(wǎng)(其被交叉鋪網(wǎng)并形成為毛層) 的梳理過(guò)程中，非常困難的是將細(xì)纖維和微纖維轉(zhuǎn)化為網(wǎng)，因?yàn)槊Y(jié) (nep,纏結(jié)纖維的小結(jié))的數(shù)量和纖維破損量。本發(fā)明的目的在于獲得 包括來(lái)自單軸拉伸膜的氟化聚合物材料的網(wǎng)的氈制品，所述單軸拉伸 膜被劈裂以形成具有相連的細(xì)纖維和微纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。毛層(交叉鋪 網(wǎng)的材料)不是由分離的(切斷)纖維制成，而是由通過(guò)用針刃輥在拉伸 方向上劈裂來(lái)處理的拉伸膜制成，因此當(dāng)橫向展開(kāi)時(shí)所述膜變?yōu)榫W(wǎng)狀 的。本發(fā)明的另一目的是產(chǎn)生具有小孔徑、高表面積和良好分布的氈 制品。本發(fā)明的另一目的是提高頂破強(qiáng)度(burststrength)。本發(fā)明的又 一目的是提供一種具有高過(guò)濾效率和低生產(chǎn)成本的集塵用過(guò)濾氈。
本文所公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明涉及一種由氟化聚合物膜形成的改進(jìn)的 非織造氈，所述氟化聚合物膜被劈裂并原纖化(fibrillated)以形成網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行纏結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
申請(qǐng)人已構(gòu)建了 一種非織造材料，其包括來(lái)自單軸拉伸的原纖化 膜的氟化聚合物膜材料的網(wǎng)，所述單軸拉伸的原纖化膜沿縱向被劈裂 以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并隨后進(jìn)行纏結(jié)，其中所述材料不經(jīng)切割即形成為毛 層。
本發(fā)明是一種氈樣材料(felt-like material),其包括來(lái)自單軸拉伸膜 的氟化聚合物材料的網(wǎng)，所述單軸拉伸膜被劈裂以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其 通過(guò)針刺或者通過(guò)水力纏結(jié)(hydroentanglement)而^皮纏結(jié)。這種新產(chǎn)品采用其中細(xì)纖維和微纖維彼此相連的裂膜來(lái)替代不連續(xù)的短切斷纖 維。該氈可用機(jī)織、針織或多軸的稀松布來(lái)增強(qiáng)，或者用位于橫向和/ 或縱向的長(zhǎng)絲來(lái)增強(qiáng)。同時(shí)，可通過(guò)粘合劑或其它方法將膜層壓到氈 上?？椢镏兴諝饣蚩障兜捏w積與總織物體積之比定義為孔隙率。 孔由各纖維之間存在的小空間形成?？紫堵实臄?shù)量、尺寸和分布影響 過(guò)濾的效率。隨著過(guò)濾器孔隙率的升高，壓降降低。但當(dāng)孔較大時(shí)， 較大尺寸的顆粒得以通過(guò)，降低了過(guò)濾器的效率。如果主要目的是分
離較細(xì)的顆粒，則需要包含微纖維的非織造氈；該氈應(yīng)當(dāng)具有小尺寸 且良好分布的孔。
公知的是對(duì)于比孔尺寸更小的顆粒，存在5種可發(fā)生的分離機(jī)制。 (1)攔截-當(dāng)顆粒試圖在間隔小于顆粒半徑的空隙處通過(guò)纖維表面時(shí)， 它只能與纖維發(fā)生碰撞并且可被阻止或攔阻。(2)慣性沉積-由于連續(xù) 性方程，當(dāng)通過(guò)過(guò)濾器的空隙時(shí)，流體的速度增大。當(dāng)流體攜帶有重 顆粒時(shí)，該重顆粒由于其慣性(質(zhì)量x速度)而被甩出流體的流線。這 可能導(dǎo)致該顆粒被其它纖維所俘獲。(3)隨機(jī)擴(kuò)散(布朗運(yùn)動(dòng))-由于布 朗型運(yùn)動(dòng)(其表現(xiàn)為流體中顆粒的隨機(jī)振動(dòng)和移動(dòng))，顆粒沿Z字形路 線運(yùn)動(dòng)而非筆直地穿過(guò)過(guò)濾器的開(kāi)口 ，這增加了被纖維材料俘獲的機(jī) 會(huì)。(4)重力-在重力影響下，沉降中的顆?？赡芘c纖維發(fā)生碰撞并被 俘獲。(5)靜電沉積-亞微米級(jí)顆粒難以被捕獲，即使借助組合機(jī)械方法。 公知的是纖維的強(qiáng)靜電力能吸引顆粒。因此，可賦予纖維持久的電荷， 來(lái)吸引小尺寸或者中等尺寸的顆粒。帶電荷的纖維提高了過(guò)濾效率。
本發(fā)明的改進(jìn)在于存在微纖維(小于1旦尼爾的纖維)，而微纖維 是實(shí)現(xiàn)精細(xì)過(guò)濾所必需的。在用針刃輥劈裂膜時(shí)，許多微纖維形成并 保持固定到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上。這些微纖維增大了總的可利用纖維表面積和 靜電荷，并降低了氈的孔隙率，這得到改善的集塵效率。在常規(guī)梳理 過(guò)程中，非常難以將細(xì)纖維和微纖維轉(zhuǎn)化成網(wǎng)，因?yàn)闆](méi)有將纖維打開(kāi) 會(huì)使網(wǎng)的質(zhì)量變差，因?yàn)樵黾恿嗣Y(jié)的數(shù)量和纖維破損。梳理機(jī)設(shè)計(jì) 為機(jī)械地推動(dòng)纖維通過(guò)一系列覆有金屬絲的輥，其目的是打開(kāi)和梳理 纖維并形成網(wǎng)。梳理過(guò)程去除了灰塵(特別是在處理天然纖維的時(shí)候)、 短纖維和毛結(jié)，但實(shí)際上只消除了一部分毛結(jié)，而大部分被打開(kāi)了 (openup)。遺憾的是，微纖維所具有的使其特別有利于過(guò)濾應(yīng)用的性200880001736.3
質(zhì)同樣會(huì)導(dǎo)致加工困難。細(xì)直徑導(dǎo)致纖維的撓性上升，從而在梳理過(guò) 程中有更高的幾率形成毛結(jié)和纖維石皮損。本發(fā)明的^L纖維是交叉鋪網(wǎng) 的或在縱向上對(duì)齊的裂膜的一部分，并且可通過(guò)針刺或者通過(guò)水力纏 結(jié)來(lái)提供纏結(jié)。本發(fā)明的毛層不是通過(guò)梳理或者其它常規(guī)系統(tǒng)形成的， 而是由具有相連的細(xì)纖維和微纖維的裂膜形成的。在形成毛層之前，
可將裂膜沿橫向拉伸；隨后通過(guò)下述方式將若干層裂膜形成為毛層，
即，通過(guò)將單個(gè)裂膜交叉鋪網(wǎng)，或者通過(guò)將多個(gè)膜平行結(jié)合，或者通 過(guò)上述兩者的組合。
本發(fā)明的另 一改進(jìn)是頂破強(qiáng)度的顯著提高，這可能是由針刺過(guò)程 中未斷裂的平行長(zhǎng)絲而導(dǎo)致的。這些連續(xù)長(zhǎng)絲能充當(dāng)增強(qiáng)物，因此在 與現(xiàn)有的氈相比時(shí)可提高材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。施加垂直于氈平面的 壓力能產(chǎn)生垂直于該氈平面的雙軸拉伸力。彈性模數(shù)和隨著所述壓力 產(chǎn)生的張力會(huì)影響氈在壓力下的總拉伸和形狀。當(dāng)空氣通過(guò)該氈時(shí)， 壓力會(huì)使其拉伸。如果氈不夠牢固，可能會(huì)出現(xiàn)開(kāi)放區(qū)，并且覆蓋系
數(shù)可能降低，這會(huì)增大其孔隙率和透過(guò)率。此外，PTFE纖維是能塑 造變形的(viscoelastic),并且在負(fù)載下可能發(fā)生變形。由于力的持續(xù)施 加，氈的空氣透過(guò)率可能隨時(shí)間而增大。因此，重要的是氈的模數(shù)必 須足夠高，這樣該氈不會(huì)變形、扭曲、開(kāi)口或者開(kāi)放至讓過(guò)量氣體通 過(guò)且不再構(gòu)成有效過(guò)濾器的程度。
本發(fā)明的另 一優(yōu)點(diǎn)是其可用更輕的稀松布來(lái)制造，從而降低氈的 總重量并提高過(guò)濾效率。本發(fā)明的其它改進(jìn)是與其它常規(guī)方法相比降 低了成本并簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程。


圖l是裂膜在劈裂前后的示意圖。
圖2是在橫向拉伸的、具有相連的細(xì)纖維和微纖維的裂膜的示意圖。
圖3是劈裂膜的原纖化系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。 圖4是橫向拉伸裂膜的曲桿(curved bar)的簡(jiǎn)圖。 圖5是沿橫向?qū)⒘涯ぽ斔偷奖景l(fā)明傳送帶的交叉鋪網(wǎng)機(jī) (crosslapper)的簡(jiǎn)圖。圖6是沿縱向?qū)⒘涯ぶ苯虞斔偷奖景l(fā)明傳送帶上的機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
圖7是沿縱向?qū)⑷舾蓪恿涯さ慕M合直接輸送到本發(fā)明傳送帶上的
機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
上述附圖和以下對(duì)具體結(jié)構(gòu)和功能的書(shū)面描述不是用來(lái)限制申請(qǐng) 人所做的發(fā)明或者所附權(quán)利要求的范圍。相反，該附圖和書(shū)面描述提
技術(shù)人員可以理解，為表述清楚和便于理解，并不需要描述或者顯示 本發(fā)明的工業(yè)實(shí)施方式的所有特征。同樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解， 包含本發(fā)明各方面的實(shí)際工業(yè)實(shí)施方式的開(kāi)發(fā)需要大量的特定執(zhí)行
(implementation-specific)決策來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者對(duì)工業(yè)實(shí)施方式的最終目 標(biāo)。這種特定執(zhí)行決策可以包括，但可能不限于，符合與系統(tǒng)相關(guān)的、 工業(yè)相關(guān)的、政府相關(guān)的和其它約束，而這些約束可能隨著具體的實(shí) 施、地點(diǎn)和時(shí)間變化而改變。雖然，絕對(duì)而言開(kāi)發(fā)者的努力可能是復(fù) 雜和耗時(shí)的，但是這種努力對(duì)于享有本文公開(kāi)的利益的本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言是一項(xiàng)常規(guī)的工作。必須理解，本文公開(kāi)和教導(dǎo)的發(fā)明可以有 眾多和各種的變型和替代形式。最后，單數(shù)術(shù)語(yǔ)的使用并不意味著限 制對(duì)象的數(shù)量，這類(lèi)單數(shù)術(shù)語(yǔ)例如但不限于"a"。同樣，書(shū)面描述中為 了表述清楚而使用了對(duì)應(yīng)具體附圖的相對(duì)關(guān)系術(shù)語(yǔ)，其并不意味著限 制本發(fā)明或所附權(quán)利要求的范圍，這類(lèi)相對(duì)關(guān)系術(shù)語(yǔ)例如但不限于"頂 部"、"底部"、"左"、"右"、"上部"、"下部"、"下"、"上"、"側(cè)面"等等。 本發(fā)明是一種非織造氈樣材料，其包括來(lái)自單軸拉伸膜的氟化聚 合物材料的網(wǎng)，所述單軸拉伸膜被劈裂以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)針刺 或者通過(guò)水力纏結(jié)而纏結(jié)在一起。通過(guò)以下方式形成膨脹PTFE帶 將PTFE樹(shù)脂細(xì)粉與液體潤(rùn)滑劑混合直至形成復(fù)合物，混合比為 17%-29%的潤(rùn)滑劑和83%-71%的PTFE。在該混合物中也可加入其它 成分，例如填料、顏料或者其它有機(jī)或無(wú)機(jī)組分。在后續(xù)步驟中，將 該復(fù)合物在預(yù)成型機(jī)中壓制形成坯段(billet)。隨后將該坯段置于擠出 機(jī)中，在這里材料被壓入模具中形成粘附的擠出物。這一過(guò)程可用于 PTFE顆粒形成為原纖維?？墒褂眉s10:1到1000:1的縮減比(reductionratio),且對(duì)大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)優(yōu)選25:1到200:1的縮減比。隨后使擠出 物通過(guò)壓延輥(calendarroll),以形成厚度介于55到1500lam之間的帶 材。隨后使壓延產(chǎn)生的帶通過(guò)干燥烘箱以除去液體潤(rùn)滑劑。在至少一 個(gè)方向?qū)⒃搸Р睦斓狡湓奸L(zhǎng)度的約1.1到200倍，優(yōu)選2-160倍。 拉伸通過(guò)使干燥的帶材在100-450。C的溫度通過(guò)位于兩個(gè)牽拉輥 (pulling roller)單元之間的張力輥(tensioning roller)來(lái)進(jìn)行。拉伸可以在 加熱下在一個(gè)、兩個(gè)或者更多個(gè)步驟中進(jìn)行，加熱通過(guò)如烘箱等的加 熱元件，用熱空氣、蒸汽或高沸點(diǎn)液體加熱的板，或者加熱氣缸(heated cylinder)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單軸拉伸膜的厚度為1-100 jim，優(yōu)選5-40 pm。拉伸 后，可在纏繞器(winder machine)中纏繞該薄膜。
通過(guò)一個(gè)或多個(gè)針刃輥沿縱向?qū)TFE膜1進(jìn)行機(jī)械劈裂，從而 形成纖維3的網(wǎng)絡(luò)，這類(lèi)纖維在隨機(jī)位點(diǎn)彼此相連，如圖1和2所示。 如圖2所示，裂膜2具有帶有許多懸吊(suspended)微纖維4的纖維5。 原纖化系統(tǒng)由 一個(gè)或多個(gè)針刃輥組成，這些針刃輥位于兩對(duì)夾持所述 膜的圓筒之間。單輥原纖化系統(tǒng)的典型配置如圖3所示。夾持圓筒7 的速度介于1到200 m/min之間，且針刃輥6的速度介于2到10000 m/min之間。
接下來(lái)，雖然在現(xiàn)有技術(shù)中，原纖化的PTFE膜被切割至指定長(zhǎng) 度以形成短的切斷纖維，這些短的切斷纖維隨后會(huì)進(jìn)行梳理，并通過(guò) 交叉鋪網(wǎng)或其它方法來(lái)形成為毛層，但是在本發(fā)明中該裂膜用于形成 毛層而無(wú)需將其切割為不連續(xù)的纖維。
在橫向以其原始寬度的1.1-10倍的比率對(duì)該膜進(jìn)行拉伸，從而使 其外觀類(lèi)似于漁網(wǎng)或蜘蛛網(wǎng)(圖4);這一步驟可使用曲桿8來(lái)實(shí)施，該 曲桿沿橫向逐漸打開(kāi)該網(wǎng)，減少單位面積的重量，并由此增加達(dá)到最 終毛層重量所需的層數(shù)；多層膜的形成還改善了該非織造材料的均勻 性(evenness)。也可使用帶螺桿的圓筒或者任何其它能逐漸打開(kāi)所述網(wǎng) 的適合方法來(lái)替代曲桿。隨后將若干層網(wǎng)狀膜合并形成毛層。這可以 通過(guò)在傳送帶上對(duì)一張或多張膜進(jìn)行交叉鋪網(wǎng)從而使其沿橫向鋪設(shè)來(lái) 實(shí)現(xiàn)(如圖5所示)，或者通過(guò)一張裂膜(圖6)或者也可通過(guò)在傳送帶10 上將若干張膜9沿縱向直接結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)(如圖7所示)。要結(jié)合的層數(shù) 例如會(huì)在最終的非織造材料中得到所需的厚度和重量。隨后將該毛層針刺到稀松布背襯材料中，以形成非織造材料。稀 松布可被橫向或縱向上的單軸長(zhǎng)絲所代替，或者被針織稀松布、多軸
稀松布、或者它們的某些組合所替代。增強(qiáng)材料優(yōu)選為PTFE,但其 它材料也可使用，例如FEP、聚甲醛(PFA)、乙烯四氟乙烯(ETFE)共聚 物、聚酯(PES)、聚乙烯醇(PVA)、玻璃纖維、碳纖維或者其它類(lèi)型的 纖維?？稍谙∷刹嫉牧硪粋?cè)上形成第二毛層并再次進(jìn)行針刺。該氈應(yīng) 當(dāng)經(jīng)過(guò)多次針刺或者多次借助噴射水流來(lái)交纏(水力纏結(jié)法)，以使裂 膜與稀松布充分地互鎖(interlock)。隨后可對(duì)該產(chǎn)物進(jìn)行數(shù)分鐘的熱定 形(但是局限在橫向加工方向(cross machine direction)上)，以提高熱穩(wěn) 定性。在優(yōu)選實(shí)施方式中，最終的非織造材料優(yōu)選具有約50-3000 g/m2 的重量。此外，可通過(guò)粘合劑來(lái)將膨脹PTFE膜與氈層壓到一起。在 優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的氈材料具有626g/m2的重量、l.lmm的厚 度、510 lb/英寸的頂破強(qiáng)度和26 cfm/ft2的透氣性。
實(shí)施例1
按如下方式制造了本發(fā)明氈材料的一種實(shí)施方式
將PTFE樹(shù)脂細(xì)粉與液體潤(rùn)滑劑(擠出助劑)混合，混合比分別為 22。/。的潤(rùn)滑劑和78。/。的PTFE。在以下步驟中，對(duì)所述材料進(jìn)行壓制、 形成坯段并在柱塞式擠出機(jī)中擠出，得到擠出的預(yù)制品。
隨后，將擠出的預(yù)制品輸送通過(guò)壓延輥，以形成厚度為100 pm的 帶材，隨后通過(guò)將該帶材輸送通過(guò)溫度為220。C的烘箱來(lái)?yè)]發(fā)和去除 液體潤(rùn)滑劑。通過(guò)下述方式將干燥帶材沿縱向單軸拉伸到其原始長(zhǎng)度 的6倍將該干燥帶材通過(guò)以6:1的拉伸比和350。C的溫度操作的張 力輥。形成厚度為33 pm且密度為2.0g/cmS的薄膜。在下一步中，用 針刃輥將該膜劈裂，產(chǎn)生網(wǎng)。隨后通過(guò)在曲桿上通過(guò)來(lái)沿橫向進(jìn)一步 拉伸該網(wǎng)以增大其原始寬度，隨后經(jīng)由交叉鋪網(wǎng)機(jī)鋪設(shè)到傳送帶上， 在PTFE機(jī)織稀+>布上形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的的毛層。
通過(guò)針刺對(duì)該材料進(jìn)行加工，得到重量為390 g/n^的氈，將其纏 繞到輥上。隨后將該氈翻轉(zhuǎn)，并再次通過(guò)所述針刺機(jī)。在該氈的背側(cè) 再鋪設(shè)另一層具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的毛層，并通過(guò)針刺再次使其交纏。最終 的針刺氈顯示出45 cfm/ft2的透氣性和620 g/m2的重量。在該氈上涂覆氟碳化合物基(fluorocarbon-based)表面活性劑，并在 烘箱中加熱固化。隨后輸送通過(guò)一對(duì)加熱至220。C的平滑壓延輥來(lái)將 所述材料壓實(shí)。輥之間的間隙被調(diào)節(jié)為提供1 mm的最終厚度。完成 的層壓物具有626 g/m2、 1.1 mm厚度、26 cfm/ft2的透氣性和510 lb/ 平方英寸的頂破強(qiáng)度。
實(shí)施例2
按與實(shí)施例1中類(lèi)似的方式，以不同的帶材制造本發(fā)明氈材料的 一種實(shí)施方式。實(shí)施例2中使用的帶材具有l(wèi).lg/cn^的密度。將與實(shí) 施例1中相同的擠出物輸送通過(guò)壓延輥，以形成厚度為1000jmi的帶 材，隨后將該帶材輸送通過(guò)溫度為220。C的烘箱以揮發(fā)和去除液體潤(rùn) 滑劑。沿縱向?qū)⒏稍锏膸Р睦斓牡狡湓奸L(zhǎng)度150倍，形成厚度為 32(im且密度為1.1g/cmS的薄膜。在下一步中，用針刃輥將該膜劈裂， 產(chǎn)生網(wǎng)。隨后通過(guò)在曲桿上通過(guò)來(lái)沿橫向進(jìn)一步將該網(wǎng)拉伸到其原始 寬度的10倍，隨后經(jīng)由交叉鋪網(wǎng)機(jī)鋪設(shè)到傳送帶上，在PTFE機(jī)織稀 松布上形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的毛層。通過(guò)針刺對(duì)該材料進(jìn)行加工，得到 重量為385 g/n^的氈，將后者纏繞到輥上。隨后將該氈翻轉(zhuǎn)，并再次 通過(guò)針刺^/L。在該氈的背側(cè)再鋪"i殳另一層具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的毛層，并通 過(guò)針刺再次使其交纏。最終的針刺氈顯示出40cfm/f^的透氣性和635 g/m2的重量。
在該氈上涂覆氟碳化合物基表面活性劑，并在烘箱中加熱固化。 隨后輸送通過(guò)一對(duì)加熱至220。C的平滑壓延輥來(lái)將所述材料壓實(shí)。輥 之間的間隙纟皮調(diào)節(jié)為提供1.0 mm的最終厚度。完成的層壓物具有639 g/m2、 21 cfm/ft2的透氣性和580 lb/英寸2的頂破強(qiáng)度。
在不偏離本發(fā)明精神的情況下，可以設(shè)計(jì)出利用本發(fā)明上述的一
個(gè)或多個(gè)方面的其它和進(jìn)一步的實(shí)施方式。此外，本發(fā)明的各種方法
元件的描述涵蓋了復(fù)數(shù)個(gè)元件，反之亦然。
除非有明確的限定，所述步驟的次序可以有多種順序。本文描述 的各種步驟可以與其它步驟組合，中間插入所述的步驟和/或分解成多個(gè)步驟。類(lèi)似地，各元件是按功能描述的，并且可以表現(xiàn)為獨(dú)立的元 件，也可以合并成具有多功能的組件。
文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和其它實(shí)施方式，但并沒(méi)有描 述本發(fā)明的所有實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以得到所描述的實(shí)施方 式的明顯變型和替代。所公開(kāi)的和未公開(kāi)的實(shí)施方式并不意味著限制 或局限申請(qǐng)人構(gòu)思的發(fā)明的范圍或適用性，相反根據(jù)專(zhuān)利法的規(guī)定， 申請(qǐng)人:意圖完全保護(hù)落入所附權(quán)利要求的范圍及其等同范圍的所有這 些變形和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種非織造材料，其包括來(lái)自單軸拉伸原纖化膜的氟化聚合物膜材料網(wǎng)，所述原纖化膜沿縱向被劈裂以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；其中所述材料無(wú)需經(jīng)過(guò)切割即形成為毛層，并且所述材料是纏結(jié)的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述原纖化膜是機(jī)械 劈裂的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其還包括機(jī)織稀松布。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其中所述機(jī)織稀松布通過(guò) 下述方式而被結(jié)合到氈上將所述氈與所述稀松布進(jìn)行針刺交纏。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非織造材料，其中第二毛層被結(jié)合到所 述稀;^布的另一側(cè)上，并再次進(jìn)行針刺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其還包括相對(duì)于所述無(wú)紡 材料位于橫向的長(zhǎng)絲。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其還包括相對(duì)于所述無(wú)紡 材料位于縱向的長(zhǎng)絲。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其還包括針織材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其還包括多軸機(jī)織材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其還包括相對(duì)于所述非 織造材料位于橫向的長(zhǎng)絲和相對(duì)于所述非織造材料位于縱向的長(zhǎng)絲。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述原纖化膜相對(duì) 于所述非織造材料在^f黃向鋪設(shè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述原纖化膜相對(duì) 于所述非織造材料在縱向鋪設(shè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述原纖化膜包括聚四氟乙烯、氟化乙丙烯、聚曱醛、乙烯四氟乙烯或者其它氟化聚合 物。
14. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的非織造材料，其中所述增強(qiáng)材料包括 聚四氟乙烯、氟化乙丙烯、聚曱醛、聚酯、聚乙烯醇、玻璃纖維或碳 纖維。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述裂膜層通過(guò)針 刺交纏來(lái)連接。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述裂膜層通過(guò)水 力纏結(jié)來(lái)連接。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中聚四氟乙烯膜通過(guò) 粘合劑結(jié)合到所述氈上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的非織造材料，其中所述粘合劑是氟化 聚合物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非織造材料，其中所述非織造材料具 有濾袋的形式。
20. —種從被劈裂為微纖維的膜來(lái)制造非織造材料的方法，該方 法包括以下步驟(a) 形成膜；(b) 將所述膜劈裂以形成纖維網(wǎng)絡(luò)；(c) 由所述膜形成毛層而無(wú)需將該膜切割成纖維網(wǎng)絡(luò)；和(d) 使所述毛層纏結(jié)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中步驟(a)包括如下步驟(1) 將聚四氟乙烯樹(shù)脂與液體潤(rùn)滑劑混合以形成復(fù)合物；(2) 對(duì)所述復(fù)合物進(jìn)行壓制以形成坯4殳；(3) 將所述坯段壓入模具中以形成擠出物；(4) 對(duì)所述擠出物進(jìn)行壓制以形成帶材；(5) 將所述帶材干燥以去除所述液體潤(rùn)滑劑；(6) 將所述帶材拉伸以形成膜；以及(7) 將所述膜纏繞起來(lái)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中步驟(d)包括如下步驟(1) 在相對(duì)于所述劈裂成橫向的方向上拉伸所述膜以形成網(wǎng)狀膜；(2) 將若干層所述網(wǎng)狀膜結(jié)合以形成毛層；(3) 將所述毛層針刺進(jìn)入稀松布背襯材料中；(4) 將若干層所述網(wǎng)狀膜結(jié)合以形成第二毛層；(5) 再次將所述第二毛層針刺到所述稀松布背襯材料的另 一側(cè) 上；和(6) 使所述裂膜與所述稀松布背襯材料互鎖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種由氟化聚合物膜形成的非織造氈，所述氟化聚合物膜被劈裂并原纖化以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，隨后進(jìn)行纏結(jié)。
文檔編號(hào)D04H13/00GK101617076SQ200880001736
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者喬斯·A·D·A·內(nèi)托, 馬塞洛·C·阿多諾 申請(qǐng)人:泰帝特工商股份有限公司