含颗粒的纤维网制造技术

一种多孔薄片制品，其包含自支承型的聚合物纤维非织造网以及嵌入该网中的占至少８０重量％的吸附剂颗粒，所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该网的吸附系数Ａ为至少１．６×１０↑［４］／ｍｍ水柱。该制品具有较低的压力降，并且可用于提供这样一种过滤器元件，该过滤器元件的使用寿命长、并且其吸附系数接近于炭填充床的吸附系数或者在有些情况下超过炭填充床的吸附系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含颗粒的纤维网和过滤装置。
技术介绍
在溶剂和其它危险性的气源物质存在的条件下使用的呼吸装置有时会采用含有吸附剂颗粒的过滤器元件。该过滤器元件可以是具有吸附剂颗粒床的柱，或者可以是具有过滤材料层或过滤材料插入物的柱，其中该过滤材料包含有或涂敷有吸附剂颗粒。过滤器元件的设计会涉及到平衡有时相互抵触的因素，所述因素例如为压力降、冲击阻力、总体使用寿命、重量、厚度、总体尺寸、对诸如振动或磨耗之类的潜在破坏力的抵抗能力、以及样品之间的差异性。吸附剂颗粒填充床通常以最小的总体体积提供最长的使用寿命，但是其压力降可能会高于最佳值。装填有吸附剂颗粒的纤维网通常具有低的压力降，但是也可能会具有较短的使用寿命、过大的体积、或比希望值高的样品间差异。与含颗粒的纤维网相关的参考文献包括美国专利No.2,988,469(Watson)、3,971,373(Braun)、4,429,001(Kolpin等人)、4,681,801(Eian等人)、4,741,949(Morman等人)、4,797,318(Brooker等人，’318)、4,948,639(Brooker等人，’639)、5,035,240(Braun等人，’240)、5,328,758(Markell等人)、5,720,832(Minto等人)、5,972,427(Mühlfeld等人)、5,885,696(Groeger)、5,952,092(Groeger等人，’092)、5,972,808(Groeger等人，’808)、6,024,782(Freund等人)、6,024,813(Groeger等人，’813)、6,102,039(Springett等人)和PCT申请公开No.WO 00/39379和WO00/39380。与其它含颗粒的过滤器结构相关的参考文献包括美国专利No.5,033,465(Braun等人，’465)、5,147,722(Koslow)、5,332,426(Tang等人)和6,391,429(Senkus等人)。其它与纤维网相关的参考文献包括美国专利No.4,657,802(Morman)。专利技术概述虽然含有活性炭颗粒的熔喷非织造网可以用于从空气中除去气体和蒸气，但是在用于气体及蒸气呼吸器的可更换式过滤器柱中可能难以采用这种网。例如，当所述的网是由熔喷聚丙烯和活性炭形成时，易于达到的炭装填水平一般为大约100-200g/m2。如果将这种网切成合适的形状并将其插入可更换式柱的壳体中，则柱不能含有足够的活性炭来满足由应用标准制订协会(applicable standards-making bodies)所规定的容量的要求。虽然可以尝试着达到较高的炭装填水平，但是炭颗粒会从网上掉落下来，从而使得难以在生产环境下处理该网，并且难以可靠地达到最终容量的目标值。也可以采用诸如真空成形之类的后成形操作来使网变密，但是这需要附加的生产设备和额外的网处理操作。我们已经发现，通过使用具有合适的弹性或合适的收缩趋势的聚合物制备以高水平装填有颗粒的非织造网，我们就可以得到具有非常令人满意的使用寿命长和压力降较低的性能组合的多孔薄片制品。所得的网可以具有相对较低的炭脱落倾向，并且特别适用于采用自动化设备大量制造的可更换式过滤柱。一方面，本专利技术提供一种多孔薄片制品，其包含自支承型的聚合物纤维非织造网和嵌入该网中的占至少80重量％的吸附剂颗粒，所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维的弹性或结晶收缩性，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该网的吸附系数A为至少1.6×104/mm水柱(即，至少1.6×104(毫米水柱)-1)。另一方面，本专利技术提供一种制备包含自支承型聚合物纤维非织造网和吸附剂颗粒的多孔薄片制品的方法，该方法包括a)使熔融的聚合物流过多个孔以形成原丝；b)将原丝细化成纤维；c)将吸附剂颗粒流引入所述原丝或所述纤维中；以及 d)收集纤维和吸附剂颗粒成为非织造网；其中，占至少80重量％的吸附剂颗粒嵌入该网中，并且所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维的弹性或结晶收缩性，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该网的吸附系数A为至少1.6×104/mm水柱。另一方面，本专利技术提供一种呼吸装置，该呼吸装置具有内部部分，其通常至少罩住佩带者的鼻子和嘴；进气通道，用于向内部部分提供环境空气；以及多孔薄片制品，其被布置成横过所述进气通道，以过滤所供入的空气，该多孔薄片制品包含自支承型的聚合物纤维非织造网以及嵌入该网中的占至少80重量％的吸附剂颗粒，所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维的弹性或结晶收缩性，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该制品的吸附系数A为至少1.6×104/mm水柱。本专利技术的又一个方面是提供一种用于呼吸装置的可更换式过滤器元件，该元件包括支持结构，用于将该元件安装在该装置上；壳体；以及多孔薄片制品，其被布置在该壳体中，从而使得该元件可以过滤进入该装置的空气，该多孔薄片制品包含自支承型聚合物纤维非织造网以及嵌入该网中的占至少80重量％的吸附剂颗粒，所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维的弹性或结晶收缩性，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该元件的吸附系数A为至少1.6×104/mm水柱。通过以下的详细说明，本专利技术的这些和其它方面将更加明了。然而，在任何情况下，以上的概述部分都不能理解为是对本专利技术要求保护对象的限制，这些保护对象仅由所附的权利要求书来限定，在审查过程中可修改权利要求书。附图简要说明附图说明图1是本公开的多孔薄片制品的示意性剖视图；图2是本公开的多层多孔薄片制品的示意性剖视图；图3是本公开的可更换式过滤器元件的示意性局部剖视图； 图4是本公开的采用图3所示元件的呼吸装置的立体图；图5是本公开的采用图1所示多孔薄片制品的抛弃型呼吸装置在部分切除之后的立体图；图6是用于制备多孔薄片制品的熔喷装置的示意性剖视图；图7是用于制备多孔薄片制品的纺粘加工装置的示意性剖视图；图8是用于制备多孔薄片制品的另一种熔喷装置的示意性剖视图；图9和图10是示出使用寿命对比情况的图。在不同的附图中，相似的参考标号表示相似的元件。附图中的各元件没有按照比例绘制。专利技术详述在本说明书中，涉及片状制品而使用的词语“多孔”是指该制品可以充分地使气体透过，从而可用于个人呼吸装置的过滤器元件中。短语“非织造网”是指具有纤维缠结特征或纤维以点粘结特征的纤维网。术语“自支承”是指网具有足够的抱合力和强度，从而能够被悬垂和进行处理，而不会实质上撕破或裂开。短语“将原丝细化成纤维”是指将一段原丝转变成长度更长、直径更细的一段。词语“熔喷”是指一种通过以下方式形成非织造网的方法将成纤材料通过多个孔挤出，以形成原丝，同时使原丝与空气或其它细化用流体接触，从而将原丝细化成纤维，然后收集成为细化纤维层。短语“熔喷纤维”是指采用熔喷法制成的纤维。虽然据报道，熔喷纤维是非连续的，但是熔喷纤维的纵横比(长度与直径之比)本质上是极大的(例如，通常为至少大约10,000或更高)。这种纤维不仅长而且充分缠结，因此通常不可能从一团本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔薄片制品，其包含自支承型的聚合物纤维非织造网以及嵌入该网中的占至少８０重量％的吸附剂颗粒，所述纤维的弹性或结晶收缩性充分大于直径与其相似的聚丙烯纤维的弹性或结晶收缩性，并且所述的吸附剂颗粒充分均匀地分散在该网中，从而使得该网的吸附系数Ａ为至少１．６×１０↑［４］／ｍｍ水柱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里A布雷，安德鲁S瓦伊纳，马尔文E琼斯，约翰E特伦德，雷蒙德森库斯死亡，玛莉E森库斯雷蒙德森库斯的法定代，托马斯I英斯利，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]