專利名稱：兩纖維過濾材料的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的涉及過濾材料，更具體地說涉及包含混合的兩種纖維并帶有靜電荷的過濾介質(zhì)。
相關(guān)技術(shù)的敘述人們已知在過濾技術(shù)中，各種纖維可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中具有彎彎曲曲的小徑，使氣體，例如空氣，在此彎曲的小徑通過，以從該氣流中除去顆粒物質(zhì)。流經(jīng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的曲折路徑的氣體中的顆粒物質(zhì)由于其直徑大于路徑的直徑而被阻擋在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的上游側(cè)或阻擋在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的曲折路徑內(nèi)。
此外，人們還知道，對各種纖維的混合物施加靜電荷，可以通過纖維和顆粒之間的靜電吸引而進一步阻擋住顆粒物質(zhì)。這種纖維混合物揭示在授予Auger的美國專利6328788號中，授予Brown的美國專利4798850號，授予Morweiser等人的美國專利5470485號以及授予Haskett的美國專利5792242號中。所有的上述專利都援引在此以供參照。
Brown的專利揭示了一種兩類纖維的混合物聚烯烴和取代的另一種聚合物。Brown中的第一類纖維優(yōu)選是聚丙烯，第二類是改良丙烯酸纖維。在Brown的專利中表面面積比(聚丙烯∶改良的丙烯酸纖維)優(yōu)選是30∶70～80∶20，更好是40∶60到70∶30。
此外，Brown專利中所用的聚丙烯是清潔的，清潔一字的意義，在專利中是這樣解釋的“清潔”一字，我們的意思是纖維上沒有潤滑劑或抗靜電劑涂層，或者說，在纖維混合之前，任何這類涂層都已被除掉，例如，用非離子洗滌劑洗滌掉”。這樣Brown專利的纖維是沒有潤滑劑或抗靜電劑的，通常制造時用拋光劑而該拋光劑隨后是被洗滌掉的。然而，清洗纖維的步驟增加了最終過濾產(chǎn)品的成本而且還可能對纖維有不利的影響。
授予Gordon的美國專利6,623,548號中揭示了一種帶上靜電荷的過濾器材料，它包括以下纖維的混合物聚丙烯纖維及(a)無鹵素的丙烯酸纖維或(b)聚氯乙烯(PVC)纖維或(c)PVC和無鹵素的丙烯酸纖維的混合物。在此專利中，纖維也被清洗以除去抗靜電劑及潤滑劑。這在Gordon的專利中是這樣敘述的“在實踐中，作為商品生產(chǎn)的聚合物纖維具有紡紗拋光劑，因此必須在混合纖維前，混合纖維時或在混合纖維之后基本上從纖維中除掉潤滑劑及抗靜電劑”。
已有技術(shù)的過濾材料在許多情況下可以提供足夠的過濾。然而，如果在靜電荷必須較長期地保留或要求通過過濾材料的穿透率必須低于某一定的百分比數(shù)時，已有技術(shù)就不能滿足需要，或者因為需要洗滌步驟而使制造成本高得無法接受。因此需要有一種過濾材料，它既要具有所需的性能而且制造成本又是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
人們發(fā)現(xiàn)兩類纖維可以混合起來以形成一種其性能優(yōu)于已有技術(shù)的過濾材料。這兩類纖維包括聚丙烯纖維和選自改良丙烯酸纖維及丙烯酸纖維的第二類纖維。在一個較佳實施例中，聚丙烯與改良的丙烯酸纖維之比是50∶50左右。然而可以接受的比例的范圍可以在約90∶10及約10∶90之間。聚丙烯與丙烯酸纖維的較佳比例是約50∶50，但范圍可以在90∶10及10∶90之間。較佳的聚丙烯上面具有可測定量的可提取的劑。
附圖簡述

圖1是實施本發(fā)明的樣品的實驗數(shù)據(jù)表，其中纖維的組成成分有所不同。
圖2是實施本發(fā)明的樣品的第二組實驗數(shù)據(jù)表，表中的纖維組成成分也各有不同。
在敘述于圖中的本發(fā)明的較佳實施例時，為了清晰起見，使用了專門的術(shù)語，然而，本發(fā)明并不限于所選用的術(shù)語，應(yīng)該予以理解的是，每一專門的術(shù)語都包括所有可以以此類方式實現(xiàn)類似目的的技術(shù)上的等效物。
發(fā)明詳述本發(fā)明是兩類纖維-聚丙烯纖維和丙烯酸或改良的丙烯酸纖維的混合物。該聚丙烯纖維在外表面上只有小量的劑類，該劑類可以是一種抗靜電劑、潤滑劑或者許多一般稱為“可提取物”或“可提取的劑類”中的一種，可提取是因為可以用已知的醇提取法把它們從纖細中提取出來。聚丙烯纖維最好是比較清潔的，比較清潔的意思是其上只有少量的可提取的劑類。此量例如在約0.02～約0.1重量％的范圍內(nèi)，或者其他可檢測的量。所述纖維可以被清潔而除去大部分劑類，或者在一種工藝過程中形成，此工藝過程只留下很少或沒有這種可提取的劑類的存在。如果需要，也可以在基本清潔的纖維上加上可提取的劑類。用只有少量可提取的劑類制成的纖維通常稱為“低拋光”或“無拋光”纖維。
較佳的聚丙烯纖維在奧地利的Asota Ges.m.b.H公司有售，在本發(fā)明試驗過程中所用的纖維是2.25旦1.5英寸長的聚丙烯纖維，其批號是FVIX02這些纖維只有少量的可提取的劑類，例如抗靜電劑或潤滑劑，并且在制造過程中是用水(蒸餾水或去離子的水)作為潤滑劑。這樣的纖維雖然含有可提取的劑類，但在本發(fā)明中，其工作性能比用洗滌劑以基本上除去所有可提取物的纖維的性能為好。如果有任何別的制造工藝發(fā)展出來在纖維表面只留下很少或沒有可提取的劑類。則這種纖維可以取代目前較佳的纖維。
眾所周知的是，在紡織工業(yè)里，丙烯酸纖維是一種制造的纖維，其中，形成纖維的物質(zhì)是由至少85重量％的丙烯腈單元組成的長鏈合成聚合物。此外，改良的丙烯酸纖維是一種制造成的纖維。其中，形成纖維的物質(zhì)是由不到85％但至少為35重量％的丙烯腈單元的長鏈合成聚合物。用于本發(fā)明的丙烯酸和改良的丙烯酸纖維屬于這些范圍。
在這里試驗中所用的改良的丙烯酸纖維是2.0旦2英寸長并以商標KANEKARON型號為SE名稱出售的改良丙烯酸纖維，它是由日本大阪的Kaneka公司出售的。該纖維用約4重量％的碳酸鈉水溶液清潔。清潔后的纖維然后被漂洗和弄干。在試驗中所用的丙烯酸纖維是由Solutia公司制造的，型號為A17879，這是一種近無光纖維，3.0旦，2英寸長。該纖維用約4重量％的碳酸鈉溶液洗滌。該纖維然后經(jīng)漂洗和弄干。雖然這些纖維是經(jīng)過清洗的，但是如果工藝通過經(jīng)過發(fā)展到能夠生產(chǎn)低或無拋光丙烯酸或改良的丙烯酸纖維，這些纖維能夠和低或無拋光聚丙烯，甚至和一般普通的經(jīng)過洗滌后的聚丙烯混合而且可以生產(chǎn)有利的產(chǎn)品，這是人們所期望的。我們也期待溶液精紡纖維及干精紡纖維能夠用于本發(fā)明。
聚丙烯纖維可以與改良的丙烯酸纖維或丙烯酸纖維混合以形成無紡織物。此纖維也可以經(jīng)紡織或經(jīng)其他方式形成片狀，平板狀，頁狀或其他形狀。該纖維網(wǎng)優(yōu)選用普通的方式混合纖維而制成，然后加以起絨使纖維能在一起相互摩擦以產(chǎn)生靜電荷，此靜電荷能在制造后保持相當長的時間?；蛘撸梢韵然旌闲纬衫w維網(wǎng)，然后，通過電暈或電場產(chǎn)生電荷。此電荷也可以在混合之前就產(chǎn)生。業(yè)以發(fā)現(xiàn)按照本發(fā)明形成的織物可以將靜電電荷保持相當長的時間。
已經(jīng)對用本發(fā)明的纖維網(wǎng)的樣品進行試驗，試驗結(jié)果列于圖1和圖2所示的表內(nèi)。試驗是在TSI8130機器上進行的，TIS8130機器是大家熟知的專門測試材料的過濾性能的機器。試驗是在使空氣以每分鐘90升的流速進行的，而過濾網(wǎng)樣品約為6英寸寬6英尺長并且有約8.0克的重量。DOP(鄰苯二甲酸二辛酯)油形成的穿透率被測量15分鐘，并且記錄在圖1和圖2的表中。因為得到的結(jié)果是該油穿透過過濾材料的百分比，所以穿透濾越低，過濾材料的性能就越好。圖1中的各行是按樣品性能依次安排的。圖2中的各行則將類似的樣品被此靠近排列供比較之用。
應(yīng)該注意的是，圖1的樣品1和4的纖維類型和組成與授予Brown的美國專利4,798,850所敘述的過濾材料是相類似的。因此，示于樣品3及5中的本發(fā)明的性能可以與已有技術(shù)的性能相比較。此外，圖2中的樣品2，4，6，8，10及12包括和Brown的專利中一樣的洗滌過的聚丙烯。圖2中的樣品1，3，5，7，9，及11包括未洗滌過的聚丙烯纖維，它具有可測量數(shù)量的可提取劑，但它們穿透率遠低于具有類似百分比的洗滌過的聚丙烯的穿透率。
圖1中的樣品2，3及5是按照本發(fā)明制造的，這些樣品比樣品1及4的性能要高很多，樣品1及4是代表已有技術(shù)的。從圖2的數(shù)據(jù)也可以作出同樣的結(jié)論。這里顯示出過濾材料可以不必另外付出清潔聚丙烯纖維的代價而制出過濾材料。事實上，在本發(fā)明中使用的聚丙烯纖維具有可測定量的可提取劑，但其性能遠比用已有技術(shù)制造的產(chǎn)品好。
現(xiàn)在還沒有充分理解為什么具有可測定量的可提取劑的產(chǎn)品會比可提取物已用洗滌除去的產(chǎn)品的性能好。
從理論上分析，洗滌過程可能侵蝕或以其他方式降低纖維的質(zhì)量或者留下其他污染物而影響過濾器的性能。因此，人們期望，如果制造這種纖維的生產(chǎn)過程得到發(fā)展，一種低拋光或無拋光的改良的丙烯酸纖維或丙烯酸纖維將能夠與低或無拋光聚丙烯或甚至洗滌過的聚丙烯產(chǎn)生好的結(jié)果。
雖然上面在本發(fā)明的某些較佳實施例做了詳細的揭示，但應(yīng)予理解的是，在本發(fā)明的精神實質(zhì)或下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)還完全可以作出種種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種過濾器材料，它包括兩種纖維的混合物，一種纖維(a)是聚丙烯纖維，其外表面上至少具有一種可測定量的可提取劑，另一種纖維(b)是選自丙烯酸纖維及改良的丙烯酸纖維的第二種纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，所述至少一種可提取劑的可測定量為低于約0.1重量％。
3.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及第二類纖維的比在約10∶90及約90∶10之間。
4.如權(quán)利要求3所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及第二類纖維的比在約20∶80及約80∶20之間。
5.如權(quán)利要求4所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及第二類纖維的比在約30∶70及約70∶30之間。
6.如權(quán)利要求5所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及第二類纖維的比在約40∶60及約60∶40之間。
7.如權(quán)利要求6所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及第二類纖維之間的比在約45∶55及約55∶45之間。
8.如權(quán)利要求7所述的過濾器材料，其中，該混合物包含的約50重量％的聚丙烯纖維及約50重量％的第二類纖維。
9如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維與丙烯酸纖維的比在約20∶80及約80∶20之間。
10.如權(quán)利要求9所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及丙烯酸纖維的比在約30∶70及約70∶30之間。
11.如權(quán)利要求10所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維和丙烯酸纖維的比在約40∶60及約60∶40之間。
12.如權(quán)利要求11所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及丙烯酸纖維的比在約45∶55及約55∶45之間。
13.如權(quán)利要求12所述的過濾器材料，其中，該混合物包含約50重量％的聚丙烯纖維及約50重量％的丙烯酸纖維。
14.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及改良的丙烯酸纖維之比在約20∶80及約80∶20之間。
15.如權(quán)利要求14所述的過濾器材料，其中，該混合物所含有的聚丙烯纖維及改良丙烯酸纖維之比在約30∶70及約70∶30之間。
16.如權(quán)利要求15所述的過濾器材料，其中，該混合物所包含的聚丙烯纖維及改良丙烯酸纖維之比在約40∶60及約60∶40之間。
17.如權(quán)利要求16所述的過濾器材料，其中，該混合物包含的聚丙烯纖維及改良丙烯酸纖維之比在約45∶55及約55∶45之間。
18.如權(quán)利要求17所述的過濾器材料，其中，該混合物包含約50重量％的聚丙烯纖維及約50重量％的改良的丙烯酸纖維。
19.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，第二類纖維包括丙烯酸纖維，后者基本上不含可提取劑。
20.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，第二類纖維包括丙烯酸纖維，后者含有可測定量的至少一種可提取劑。
21.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，第二類纖維包含改良的丙烯酸纖維，后者基本上不含可提取劑。
22.如權(quán)利要求1所述的過濾器，其中，第二類纖維包括改良的丙烯酸纖維，后者含有可測定量的至少一種可提取劑。
23.如權(quán)利要求1所述的過濾器材料，其中，聚丙烯纖維沒有經(jīng)過清潔除去所述至少一種可提取劑。
24.一種過濾器材料，它包括兩類纖維，一種(a)是聚丙烯纖維，一種(b)是第二類纖維，在其外表面上具有可測定量的至少一種可提取劑，所述第二類纖維選自丙烯酸纖維和改良的丙烯酸纖維。
25.如權(quán)利要求21所述的過濾器材料，其中，聚丙烯纖維的外表面上具有可測定量的至少一種可提取劑。
26.一種從氣流中過濾顆粒物的方法，該方法包括(a)將在外表面上具有可測定量的至少一種可提取劑的聚丙烯纖維與一種第二類纖維混合，后者選自丙烯酸纖維及改良的丙烯酸纖維，以形成過濾器材料；(b)將所述過濾器材料置于氣流中，無需從過濾器纖維的外表面清洗掉所述的至少一種可提取劑。
全文摘要
一種過濾材料，它包括至少兩類纖維的混合物，一類(a)是聚丙烯纖維，第二類(b)是丙烯酸或改良的丙烯酸纖維。在一較佳實施例中，該混合物包含約50重量％的聚丙烯纖維及約50重量％的改良的丙烯酸纖維。在另一較佳實施例中，混合物包含約50重量％的聚丙烯和約50重量％的丙烯酸纖維。兩類纖維的混合比的范圍從90∶10到10∶90的聚丙烯對丙烯酸或改良的丙烯酸纖維。本發(fā)明的這種混合物的性能比已有技術(shù)的過濾材料為好，尤其是在用較佳組成時。
文檔編號B01D39/00GK1780674SQ200380110051
公開日2006年5月31日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者R·R·威爾金斯, D·K·蒙哥馬利, S·W·亞歷山大, J·G·塔特爾, E·G·赫爾 申請人:埃爾斯特羅姆空氣媒介有限公司