采用成形的含颗粒非织造纤维网的过滤元件制造技术

本发明专利技术提供了一种过滤元件，所述过滤元件使用多孔保形自支承的非织造纤维网。所述纤维网包括热塑性弹性聚合物纤维和布置在所述纤维内的活性颗粒。所述纤维网还具有三维变形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用成形的含颗粒非织造纤维网的过滤元件
技术介绍
本专利技术整体涉及采用成形的含颗粒非织造纤维网的过滤元件。更具体地讲，本专利技术涉及包括保形自支承的非织造纤维网的过滤元件，其中所述纤维网具有三维变形。本专利技术还涉及包括此类过滤元件的呼吸保护系统。在存在蒸气和其他危险性气源物质的情况下使用的呼吸保护装置通常采用包含吸附剂颗粒的过滤元件。此类过滤元件的设计会涉及到有时是相互竞争之因素的平衡，所述因素诸如为压降、耐冲击性、整体使用寿命、重量、厚度、总体尺寸、对潜在的损害力(如振动或磨损)的抵抗能力以及样品之间的差异性。填充有吸附剂颗粒的纤维网通常具有较低的压降以及其他优点。填充有吸附剂颗粒的纤维网已被组装到杯状模制呼吸器中。参见，如授予Braim 的美国专利No. 3，971，373。此类呼吸保护装置的典型构造包括在一对保形层之间布置的一个或多个含颗粒和颗粒保持层。参见例如授予Springett等人的美国专利No. 6，102，039。 保形层为另外相对柔软的中间层提供结构完整性，以使得组件整体可以保持为杯形。一直需要具有有利性能特性、结构完整性、较简单构造且易于制造的过滤元件。
技术实现思路
本专利技术涉及采用多孔保形自支承的非织造纤维网的过滤元件。所述纤维网包括热塑性弹性聚合物纤维和布置在所述纤维内的活性颗粒，并且所述纤维网具有三维变形。在一个实施中，三维变形的特征在于沿纤维网厚度方向具有均勻密度。在另一个实施中，三维变形的特征在于沿整个变形至少一个方向的厚度变化不超过5倍。在另一个实施中，三维变形具有这样的凹形表面，所述凹形表面的特征在于偏离平面构型，且偏离量为那一位置纤维网厚度的至少0.5倍。附图说明结合附图对本专利技术的各种实施例所做的以下详细说明可以更全面地理解本专利技术， 其中图1为根据本专利技术的多孔非织造纤维网的局部示意透视图；图2为使用具有三维变形的保形自支承非织造纤维网的一个示例性过滤元件的横截面示意透视图；图3为包括具有三维变形的保形自支承非织造纤维网的另一个示例性过滤元件的横截面示意透视图；图4为包括具有三维变形的保形自支承非织造纤维网的另一个示例性过滤元件的横截面示意透视图；图5为包括具有二维或多于三维变形的保形自支承非织造纤维网的另一个示例性过滤元件的横截面示意图；图6是布置于滤筒中的根据本专利技术的示例性过滤元件的示意性剖视图7为使用图6所示过滤元件的示例性呼吸保护系统的透视图；图8为使用图3所示的根据本专利技术的示例性过滤元件的一次性呼吸保护装置的局部截面透视图；图9为径向过滤系统的剖视图，所述径向过滤系统例如使用图4所示的根据本专利技术的示例性过滤元件且适用于集体防护系统的那些；图10示出了制备根据本专利技术的具有三维变形的保形自支承非织造纤维网的一个示例性方法。附图未必按比例绘制。在附图中使用的相同的标号表示相同的部件。然而，在给定附图中使用标号来表示组件并非意图限制标记有相同标号的其他附图中的组件。具体实施例方式在下面的说明中，参考了附图，附图形成说明的一部分，并且在附图中通过举例说明的方式示出了若干特定的实施例。应当理解，在不偏离本专利技术的范围或精神的前提下可以设想其他的实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不应被理解成具有限制性意义。除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有在本领域中通常使用的含义。 本文给定的定义旨在有利于理解本文频繁使用的某些术语，并无限制本专利技术范围之意。除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非另外指明，否则上述说明书和所附权利要求书中给出的数值参数均为近似值，根据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性情况，这些近似值可有所不同。用端点来表述的数值范围包括该范围内包含的所有数字(例如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4和5)以及该范围内的任意范围。本说明书和所附权利要求中的单数形式“一种”、“一个”和“所述”均涵盖具有多个指代物的实施例，除非其内容明确指示另外的情况。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”，除非该内容明确地表示其他含义。本专利技术的示例性实施例使用多孔保形自支承非织造纤维网，所述纤维网包含热塑性弹性聚合物纤维和嵌入到纤维中的活性颗粒。根据本专利技术的纤维网的特征在于具有三维形状或变形，所述形状或变形可通过(例如)模制工艺赋予纤维网。本专利技术预期有利于成形模制过滤元件的制备，所述成形模制过滤元件用于呼吸器且具有以现有技术难以实现的性能及设计特征。制备成形过滤元件树脂粘合碳粒的主要现有技术包括将细磨的树脂颗粒与碳粒组合在一起，再在高温和压力下将其成形。此类碳填充形状通常用于滤床中。然而，这一现有技术具有多个缺点。例如，将树脂研磨为小颗粒以用于树脂粘合颗粒工艺往往是一道成本相对昂贵的工序。另外，树脂粘合工艺趋向于锢囚碳表面，从而降低碳的活性。相比之下，根据本专利技术的示例性过滤元件由于使用纤维代替了粘合树脂，有望具有较低的压降，并具有较低的加工成本，且能够更好地保持碳活性。本专利技术的实施例的其他优点包括使用暴风雪式填充工艺制备出了滤床的替代形式，并能够制备传统填充床难以实现的过滤元件的复杂形状。图1示意性地显示了适用于本专利技术示例性实施例的多孔非织造纤维网10的一部分。如本说明书所用，单词“多孔”是指该制品可充分地使气体透过，以便可以用于个人呼吸保护装置的过滤元件中。短语“非织造纤维网”是指具有纤维缠结或纤维以点粘合特征的纤维网。多孔非织造纤维网10包括布置于(例如嵌入)聚合物纤维网14a、14b、14c的活性颗粒12a、12b、12c。在非织造纤维网10中所形成的小的连通孔(例如在聚合物纤维网和颗粒之间)允许环境空气或其他流体穿过非织造纤维网10。活性颗粒例如12a、12b、 12c能够吸附存在于此类流体中的溶剂及其他潜在有毒的物质。单词“嵌入”在相对于非织造纤维网中的颗粒而使用时是指该颗粒充分粘合在网中或陷入网中，从而使得当所述纤维网经受温和的处理(如将纤维网悬垂在水平杆上)时，所述颗粒仍保持在纤维网之内或纤维网之上。此类多孔非织造纤维网的例子及其制各方法在(例如)专利申请公布No. US 2006/0096911中有所描述。适用于本专利技术的一些实施例中的活性颗粒的例子包括吸附剂、催化剂和化学反应性物质。可采用多种活性颗粒。在一些实施例中，活性颗粒能够吸收或吸附预计在拟定使用条件下出现的气体、气溶胶或液体。活性颗粒可呈任何可使用的形式，包括小珠、薄片、颗粒或聚集物。优选的活性颗粒包括活性炭；氧化铝和其它金属氧化物；碳酸氢钠；可通过吸附、化学反应或汞齐化从流体移除组分的金属颗粒(如银颗粒)；粒状催化剂，例如霍加拉特(其可催化一氧化碳的氧化)；纳米尺寸的金颗粒；由酸性溶液(例如乙酸)或碱性溶液 (例如氢氧化钠水溶液)处理过的粘土和其他矿物；离子交换树脂；分子筛和其他沸石；硅石；杀菌剂；杀真菌剂和杀病毒剂。活性炭和氧化铝是尤其优选的活性颗粒。示例性催化剂材料包括能够去除一氧化碳(CO)的Carulite 300(也称作霍加拉特，一种氧化铜与二氧化锰的组合物(得自MSDS))，或包含纳米尺寸的金颗粒的催化剂(涂覆有二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种过滤元件，包括：多孔保形自支承的非织造纤维网，所述纤维网包含热塑性弹性聚合物纤维和布置在所述纤维内的活性颗粒；其中所述纤维网具有三维变形，所述三维变形的特征在于沿所述纤维网厚度方向具有均匀密度。

【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：布里顿·G·比林斯利，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US