纤维网及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种纤维网，其具有大于约2％的纵向拉伸伸长率、大于约2％的横向拉伸伸长率、大于约3mg/cm2的容尘量，并且其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述纤维网具有约5密耳至约15密耳的厚度。所述纤维网可引入过滤介质和过滤元件中。所述纤维网可呈现高容尘量、低厚度、足够柔性和/或可变形，以使其可被加工为包括沿横向延伸的一系列波纹(也称作瓦楞)。本发明专利技术还提供一种制造纤维网的方法。

【技术实现步骤摘要】
纤维网及其制造方法本申请是中国专利申请No.201080027225.6的分案申请，该母案的申请日是2010年6月17日，专利技术名称为“具有高容尘量的可形成瓦楞的纤维网”。
本专利技术一般涉及过滤，并且更具体地，涉及具有高容尘量并且可用于过滤元件中的可形成瓦楞的纤维网。
技术介绍
过滤元件可在多种应用中用来除去污染物。这样的元件可包括纤维网。纤维网提供允许流体(例如，气体、液体)流过元件的多孔结构。在流体中包含的污染物颗粒可被截留在纤维网上。取决于应用，纤维网可设计为具有不同的性能特性。纤维网可使用常规设备来制造。在制造过程中，纤维可在连续过程中铺设以生产网。这导致具有“纵向”(machinedirection)和垂直于纵向的“横向”(cross-machinedirection)的纤维排列和纤维网，所述纵向定义为其中网沿加工设备移动的方向。由于纤维排列，除其它影响以外，纤维网沿纵向的性质可不同于沿横向的性质。在一些应用中，增加纤维网的有效表面积可能是有利的。例如，可使纤维网形成波形以增加表面积。如果这样的波纹沿纤维网的纵向延伸，则其一般称作褶皱(corrugation)。如果波纹沿横向延伸，则其被称作“瓦楞(flute)”。波纹状纤维网可与背衬层结合以形成流体可流过的通道。一些过滤元件构造可利用通过使用有瓦楞的网或通过使用有褶皱的网提供的通道和增加的表面积。网的纵向和横向性质可在其用于特定构造的适用性方面发挥作用。对于多种应用，使过滤介质的容尘量增加可能是有利的。此外，对于一些应用，过滤介质可制造为具有低的厚度。然而，在制造过滤介质中，当保持孔径和效率时，在过滤介质具有高的容尘量和低的厚度之间可能存在权衡。
技术实现思路
本文描述具有高容尘量的可形成瓦楞的纤维网。在一个方面中，提供一种纤维网。所述纤维网具有纵向和横向。所述纤维网包括沿横向延伸的一系列瓦楞。所述纤维网具有大于约3mg/cm2的容尘量和小于约30密尔的厚度。在一个方面中，提供一种纤维网。所述纤维网具有大于约2％的纵向拉伸伸长率、大于约2％的横向拉伸伸长率、大于约3mg/cm2的容尘量和小于约30密尔的厚度。在一个方面中，提供一种制造纤维网的方法。所述方法包含形成纤维混合物；形成树脂配制物；以非压缩的方式向所述纤维混合物添加所述树脂配制物，然后干燥所述纤维混合物；和干燥具有所述树脂配制物的所述纤维混合物以形成纤维网。所述纤维网能够通过包括沿横向延伸的一系列瓦楞而具有瓦楞。所述纤维网具有大于约3mg/cm2的容尘量，并且所述纤维网具有小于约30密尔的厚度。在一个方面中，提供一种过滤流体的方法。所述方法包括使用包括纤维网的过滤元件过滤流体。所述纤维网包括沿横向延伸的一系列瓦楞。所述纤维网具有大于约3mg/cm2的容尘量和小于约30密尔的厚度。本专利技术的其它方面、实施方案、优点和特征将从以下详细描述变得明显。附图说明附图无意于按比例绘制。在附图中，各图中图示的每个相同或接近相同的组件用相同的标记来表示。为了清楚起见，可能不是每个部件都在每个图中标出。在附图中：图1描绘根据一些实施方案的具有沿横向延伸的瓦楞的纤维网；图2描绘根据一些实施方案的用于利用树脂涂覆纤维网的涂覆方法；图3描绘根据一些实施方案的层合到背衬并卷绕成螺旋状的瓦楞纤维网；图4描绘根据一些实施方案的两个纤维网实例的Palas过滤性能的图，其显示累积灰尘重量与压降的变化。具体实施方式本文描述的纤维网可以并入过滤介质和过滤元件中。纤维网可以呈现高的容尘量。此外，纤维网可以呈现低的厚度。纤维网可以通过使用一般的非压缩涂覆过程(例如，幕涂法)用树脂涂覆湿法纤维的混合物来形成。网也可以足够柔性和/或可变形，以使他们可以被加工为包括沿网横向延伸的一系列波纹(也称作瓦楞)，而不使网明显开裂或撕裂。瓦楞增加网的有效表面积，这可增强过滤性能。瓦楞还提供网表面分离，其可在得到的过滤元件内形成流体可以流过其中的通道。例如，通道可以形成在有瓦楞的纤维网与施加到网的背衬之间。如下文进一步描述的，纤维网可包括多种组分(例如，不同的纤维类型、树脂)，所述组分根据合适的过程来选择和组合，以赋予期望的高容尘量、低厚度和机械性质。网可以并入用于多种应用的各种类型的过滤元件中，尤其是包括得益于容尘量增加的那些。纤维网可以由一种或更多种类型的纤维与树脂配制物形成，以提供机械和化学性质。如下文进一步描述的，树脂配制物可以包括若干组分，包括树脂、交联剂和其它添加剂。然而，在一些实施方案中，添加剂可以和树脂配制物分开提供到纤维网。在一些情况下，纤维(一种或多种)可以是纤维网的主要成分。也就是说，在这些情况下，总纤维重量百分数可以大于网中任何其它组分的重量百分数。例如，纤维组分(一种或多种)可以占纤维网总重量的约50％至约95％。在一些实施方案中，纤维占纤维网重量的约55％至约90％(例如，约60％至约85％)。在某些实施方案中，树脂配制物可以包括纤维网的非纤维组分(一种或多种)的剩余部分。在一些实施方案中，树脂配制物占纤维网总重量的约1％至约50％。在一些实施方案中，树脂配制物占纤维网重量的约5％至约45％(例如，约20％至约40％)。应理解，在一些实施方案中，纤维网可以包括上文指出的范围以外的纤维组分(一种或多种)和/或树脂配制物。一般地，纤维网的纤维组分(一种或多种)可以由任何合适的组成来形成。合适的组成包括纤维素、合成材料和玻璃。如下文进一步描述的，可优选使用纤维素纤维作为纤维网中的单一纤维组成；但是，在其它情况下，可以使用不同纤维组成的共混物。合适的纤维素纤维组成包括软木纤维、硬木纤维及其组合。软木纤维素纤维的实例包括源自于松树、雪松、高山冷杉、花旗松和云杉树的木材的纤维。硬木纤维素纤维的实例包括源自于桉树(例如，尾巨桉(Grandis))、枫树、桦树以及其它落叶树的木材的纤维。合适的合成纤维包括由芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯(例如，PET)、来塞尔纤维(lyocell)、人造纤维及其组合形成的纤维。应理解，也可使用其它类型的合成纤维。也可使用多种合成纤维构造。在一些实施方案中，合成纤维可以具有单一组成；或者在其它实施方案中，合成纤维可以具有多种组成。也就是说，单个合成纤维在一些实施方案中可以具有单一组成；或者在其它实施方案中，单个合成纤维可以具有多种组成。当纤维具有多种组成时，纤维可以称作多组分纤维。多组分纤维的一个实例是包括第一材料和第二材料的双组分纤维。多组分纤维的组分可以具有其组分的多种空间排列，包括芯-鞘构造(例如，第一材料可以是围绕为核材料的第二材料的鞘材料)、并排构造、分段的盘状排列、三瓣式排列(例如，第一材料可以在叶瓣的尖端)以及一种组分的局部区域化于另一组分中的排列(例如，“海中岛”)。合适的玻璃纤维可以包括短切原丝玻璃纤维或微玻璃纤维。如上文指出的，纤维网可以包括一次纤维类型，在这些实施方案的一些中，纤维素纤维可以是一次纤维类型。在一些实施方案中，网中所有的纤维均可以都是纤维素纤维。在一些实施方案中，纤维网可以包括约50至约95重量百分数的纤维素纤维。在一些实施方案中，纤维网可以包括约55至约90重量百分数(例如，60至85重量百分数)的纤维素纤维。在这些实施方案的一些中，网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维网，具有大于约2％的纵向拉伸伸长率、大于约2％的横向拉伸伸长率、大于约3mg/cm2的容尘量，并且其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述纤维网具有约5密耳至约15密耳的厚度。

【技术特征摘要】
2009.06.19 US 12/488,3481.一种纤维网，具有大于2％的纵向拉伸伸长率、大于2％的横向拉伸伸长率、大于3mg/cm2的容尘量，并且其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述纤维网具有5密耳至15密耳的厚度。2.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于3.5mg/cm2的容尘量。3.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。4.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于15psi的干Mullen顶破强度。5.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有5psi至80psi的原样湿Mullen顶破强度。6.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有10psi至100psi的全固化湿Mullen顶破强度。7.权利要求1所述的纤维网，具有纵向和横向，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞。8.权利要求7所述的纤维网，其中所述瓦楞的频率为1瓦楞/英寸至20瓦楞/英寸。9.权利要求7所述的纤维网，其中所述瓦楞的幅度为1密尔至100密尔。10.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网包含纤维素纤维。11.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网包含合成纤维。12.权利要求11所述的纤维网，其中所述合成纤维包括选自芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯、来塞尔纤维、人造纤维和PET中的至少一种材料。13.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至100cfm/sf的渗透率。14.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有20g/m2至150g/m2的基重。15.权利要求1所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于5微米的平均孔径。16.一种过滤元件，包括权利要求1所述的纤维网。17.一种具有纵向和横向的纤维网，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞，所述纤维网具有大于3mg/cm2的容尘量和小于30密尔的厚度，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述瓦楞的频率为1瓦楞/英寸至20瓦楞/英寸。18.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于3.5mg/cm2的容尘量。19.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。20.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网包含纤维素纤维。21.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网包含合成纤维。22.权利要求21所述的纤维网，其中合成纤维的重量百分数大于所述纤维网中的纤维的总重量百分数的50％。23.权利要求21所述的纤维网，其中所述合成纤维包括选自芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯、来塞尔纤维、人造纤维和PET中的至少一种材料。24.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网包含树脂配制物。25.权利要求24所述的纤维网，其中所述树脂配制物占所述纤维网的1wt％至50wt％。26.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于15psi的干Mullen顶破强度。27.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有5psi至80psi的原样湿Mullen顶破强度。28.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有10psi至100psi的全固化湿Mullen顶破强度。29.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网在所述纵向上具有大于2％的拉伸伸长率。30.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网在所述横向上具有大于2％的拉伸伸长率。31.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网在所述纵向上具有大于10磅/英寸的拉伸强度。32.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网在所述横向上具有大于3磅/英寸的拉伸强度。33.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至100cfm/sf的渗透率。34.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有20g/m2至150g/m2的基重。35.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有60g/m2至80g/m2的基重。36.权利要求17所述的纤维网，其中所述纤维网具有大于5微米的平均孔径。37.权利要求19所述的纤维网，其中所述纤维网具有2密尔至25密尔的厚度。38.权利要求37所述的纤维网，其中所述瓦楞的频率为4瓦楞/英寸至8瓦楞/英寸。39.权利要求37所述的纤维网，其中所述瓦楞的幅度为5密尔至75密尔。40.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网包含纤维素纤维。41.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网包含合成纤维。42.权利要求41所述的纤维网，其中所述合成纤维包括选自芳香聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯、来塞尔纤维、人造纤维和PET中的至少一种材料。43.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网包含树脂配制物。44.权利要求43所述的纤维网，其中所述树脂配制物占所述纤维网的1wt％至50wt％。45.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网具有15psi至90psi的干Mullen顶破强度。46.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网具有5psi至80psi的原样湿Mullen顶破强度。47.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网在所述横向上具有2％至8％的拉伸伸长率。48.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网在所述纵向上具有10磅/英寸至50磅/英寸的拉伸强度。49.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网在所述横向上具有7磅/英寸至30磅/英寸的拉伸强度。50.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网具有5微米至50微米的平均孔径。51.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至100cfm/sf的渗透率。52.权利要求37所述的纤维网，其中所述纤维网具有20g/m2至150g/m2的基重。53.一种过滤元件，包括权利要求17所述的纤维网。54.一种过滤元件，包括权利要求37所述的纤维网。55.一种具有纵向和横向的纤维网，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞，所述纤维网具有大于3mg/cm2的容尘量和小于30密尔的厚度，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量。56.权利要求55所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。57.权利要求55所述的纤维网，其中所述纤维网在所述纵向上具有2％至8％的拉伸伸长率。58.权利要求55所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至100cfm/sf的渗透率。59.权利要求55所述的纤维网，其中所述纤维网包含合成纤维，合成纤维的重量百分数大于所述纤维网中的纤维的总重量百分数的50％。60.权利要求55所述的纤维网，其中所述纤维网具有5密耳至15密耳的厚度。61.一种具有纵向和横向的纤维网，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞，所述纤维网具有大于3mg/cm2的容尘量和小于30密尔的厚度，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述瓦楞的幅度为1密尔至100密尔。62.权利要求61所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。63.权利要求61所述的纤维网，其中所述纤维网在所述纵向上具有2％至8％的拉伸伸长率。64.权利要求61所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至100cfm/sf的渗透率。65.权利要求61所述的纤维网，其中所述纤维网包含合成纤维，合成纤维的重量百分数大于所述纤维网中的纤维的总重量百分数的50％。66.权利要求61所述的纤维网，其中所述纤维网具有60g/m2至80g/m2的基重。67.一种具有纵向和横向的纤维网，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞，所述纤维网具有大于3mg/cm2的容尘量和小于30密尔的厚度，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述纤维网的纵向干格林挺度大于200mg。68.一种具有纵向和横向的纤维网，所述纤维网包括沿所述横向延伸的一系列瓦楞，所述纤维网具有大于3mg/cm2的容尘量和小于30密尔的厚度，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量，其中所述纤维网的纵向湿格林挺度大于10mg。69.一种纤维网，具有大于3mg/cm2的容尘量，其中所述容尘量根据ISO程序5011：2000由当跨纤维网的压降达到1500Pa、测试面速度为20.0cm/秒、和使用尘质量浓度为200.0mg/m3的SAE精细尘时的Palas过滤性能来测量；30g/m2至100g/m2的基重；和大于3％的纵向拉伸伸长率。70.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。71.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网的厚度小于30密尔。72.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有5密尔至15密尔的厚度。73.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网中主要的纤维类型是合成纤维。74.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网包含树脂配制物。75.权利要求74所述的纤维网，其中所述树脂配制物占所述纤维网的1wt％至50wt％。76.权利要求74所述的纤维网，其中所述树脂配制物是交联的。77.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网在横向上具有大于2％的拉伸伸长率。78.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网在横向上具有2％至15％的拉伸伸长率。79.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有60g/m2至80g/m2的基重。80.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至200cfm/sf的渗透率。81.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有3％至8％的纵向拉伸伸长率。82.权利要求69所述的纤维网，其中所述纤维网具有3％至5％的纵向拉伸伸长率。83.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网具有3mg/cm2至8mg/cm2的容尘量。84.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网的厚度小于30密尔。85.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网具有5密尔至15密尔的厚度。86.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网中主要的纤维类型是合成纤维。87.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网在横向上具有大于2％的拉伸伸长率。88.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网在横向上具有2％至15％的拉伸伸长率。89.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网具有60g/m2至80g/m2的基重。90.权利要求82所述的纤维网，其中所述纤维网具有5cfm/sf至200cfm/sf的渗透率。91...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·M·维奇，道格拉斯·M·吉蒙，
申请(专利权)人：霍林斯沃思和沃斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US