细纤维过滤介质和方法技术

本发明专利技术描述了包含纤维网的细纤维产品，以及相关的组合件、系统和方法。在一些实施方案中，本文所述的纤维网可包括细纤维和相对低量的在纤维挤出工艺中形成的降解聚合物。纤维网可用于过滤介质应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细纤维过滤介质和方法
本专利技术描述了一种细纤维产品，包括适用于过滤介质的细纤维产品，以及相关的组合件、系统和方法。
技术介绍
在各种应用中，可使用过滤介质来除去污染物。根据应用，过滤介质可被设计为具有不同的性能特性。通常，过滤介质可由纤维网形成。纤维网提供允许流体（例如液体或气体）流过过滤介质的多孔结构。流体中所含的污染物颗粒可被捕集在纤维网上。过滤介质的特性（如纤维直径和单位面积重量）影响过滤性能（包括过滤效率和流体流经过滤器的阻力）。纤维网可通过不同的工艺形成。在熔喷工艺中，纤维网可通过将聚合物材料经模具挤出，并随后用加热的高速气流使所得长丝变细形成。该工艺可生产细纤维，所述细纤维可被收集在移动的收集器带上，在那里它们彼此缠结形成纤维网。在挤出工艺过程中有几个参数可影响所得纤维网的结构和性能特性。挤出工艺的改进可得到具有改进结构和性能特性（如纤维直径减小、表面积增加和/或单位面积重量减小）的纤维网。这种改进可用在许多可使用纤维网的不同领域（如过滤应用中）中。
技术实现思路
本公开一般性涉及细纤维产品，以及相关的组合件、系统和方法。在一些实施方案中，提供了一系列纤维网。在一组实施方案中，纤维网包括多根由聚合物材料形成的且平均纤维直径为约0.1微米至约1.5微米的熔喷纤维。纤维网的透气率为约10CFM至约1800CFM，表面积为约0.1m2/g至约6.0m2/g，单位面积重量为约1.0g/m2至约100g/m2，且厚度为约0.0005英寸至约0.04英寸。纤维网还具有小于约1.6个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有约1.0mm以上的最大截面尺寸。在另一组实施方案中，纤维网包括多根由聚合物材料形成的且平均纤维直径为约0.1微米至约0.6微米的熔喷纤维。纤维网的透气率为约10CFM至约1800CFM，表面积为约0.1m2/g至约6.0m2/g，单位面积重量为约1.0g/m2至约100g/m2，且厚度为约0.0005英寸至约0.04英寸。纤维网还具有小于约5个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有约1.0mm以上的最大截面尺寸。在另一组实施方案中，纤维网包括多根平均纤维直径为约0.1微米至约1.5微米的熔喷纤维。纤维网的透气率为约10CFM至约1800CFM，表面积大于约2.0m2/g，单位面积重量为约1.0g/m2至约100g/m2，且厚度为约0.0005英寸至约0.04英寸。在一些实施方案中，提供了一系列形成纤维网的方法。在一组实施方案中，形成纤维网的方法包括将聚合物材料引入挤出系统，所述挤出系统包括挤出机入口、模具出口以及在挤出机入口和模具出口之间的加工空间，其中挤出系统包括内径为约4英寸以下的挤出机料筒；并在挤出系统中加工聚合物材料使得聚合物材料在加工空间中的停留时间少于约85分钟。该方法还包括由聚合物材料形成多根熔喷纤维，其中多根熔喷纤维的平均直径为约0.1微米至约1.5微米，并形成包含多根熔喷纤维的纤维网。在另一组实施方案中，形成纤维网的方法包括将聚合物材料引入挤出系统，所述挤出系统包括挤出机入口、模具出口以及体积小于约25000cm3的在挤出机入口和模具出口之间的加工空间。该方法还包括由聚合物材料形成多根熔喷纤维，其中多根熔喷纤维的平均直径为约0.1微米至约1.5微米，并形成包含多根熔喷纤维的纤维网。在另一组实施方案中，形成纤维网的方法包括将聚合物材料引入挤出系统，所述挤出系统包括挤出机入口、模具出口以及在挤出机入口和模具出口之间的加工空间；和在挤出系统中加工聚合物材料使得聚合物材料具有在加工空间中少于约30分钟的停留时间和小于约85lbs/hr的通过量。该方法还包括由聚合物材料形成多根熔喷纤维，其中多根熔喷纤维的平均直径为约0.1微米至约1.5微米，并形成包含多根熔喷纤维的纤维网。在另一组实施方案中，形成纤维网的方法包括将聚合物材料引入挤出系统，所述挤出系统包括挤出机入口、模具出口以及在挤出机入口和模具出口之间的加工空间；和在挤出系统中加工聚合物材料使得聚合物材料具有在加工空间中少于约50分钟的停留时间以及小于约55lbs/hr的通过量。该方法还包括由聚合物材料形成多根熔喷纤维，其中多根熔喷纤维的平均直径为约0.1微米至约1.5微米，并形成包含多根熔喷纤维的纤维网。当结合附图考虑时，本专利技术的其他优点和新的特征从下面详细描述的本专利技术各种非限制性实施方案，将变得显见。在本说明书和通过引用并入的文件包含矛盾和/或不一致的公开内容的情况下，以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或两个以上的文件包括彼此矛盾和/或不一致的公开内容，那么以生效日期在后的文件为准。附图说明本专利技术的非限定性实施方案将通过举例的方式参照附图描述，所述附图是示例性的，并非旨在按比例绘制。在图中，每个示出的相同或几乎相同的部件通常是以单一附图标记表示。为清楚起见，在不需要图解来使本领域普通技术人员理解本专利技术的地方，不是每个组件都被标记，也不是本专利技术每个实施方案的每个部件都被示出。图1是示出根据一组实施方案的纤维形成工艺的示意图。具体实施方式描述了包括纤维网的细纤维产品，以及相关的组合件、系统和方法。在一些实施方案中，本文所述的纤维网可包括在纤维挤出工艺中形成的相对低量的降解聚合物和细纤维。聚合物降解可导致聚合物颗粒的形成，其可降低用于过滤介质或其他应用的纤维网的性能。聚合物降解可通过例如减少聚合物材料在挤出系统的某些部分中相对高的温度和压力下渡过的时间量（例如停留时间）来减少。影响这种减少的停留时间的因素与形成具有小直径纤维的期望相平衡，所述小直径纤维在某些常规工艺中在较长的停留时间下生产。在一些实施方案中，本文所述的纤维网具有相对低的透气率和相对高的表面积，其可导致提高的性能。还提供了本文所述的制品、方法和系统的其他优点。本公开描述了几种方法来解决与某些聚合物纤维挤出工艺相关的一些问题。一个问题涉及直径非常小的纤维的形成。根据下面更详细的描述，通常在某些挤出工艺中直径非常小的纤维的形成使用相对低的聚合物通过量。然而，低通过量可导致在挤出工艺中，形成颗粒形式的降解聚合物材料。这种降解可由于聚合物材料经历挤出工艺长时间的相对高温和高压和/或其他条件而引起。随着降解聚合物的量的增加，每单位聚合物生产的纤维减少。对于用于过滤或某些其他应用的纤维网而言，不期望发生这种事情，因为它可导致为了获得与不含降解聚合物而所有其他因素都相同的纤维网相同的性能水平而必须形成具有更高单位面积重量的纤维网。过去在挤出工艺过程中形成的降解聚合物量的增加有时导致专业人员不得不改变挤出工艺的某些参数以减少降解聚合物的量；然而这些改变可导致形成具有相对大直径的纤维和/或具有不期望性能特性的纤维网。专利技术人已在本专利技术的上下文中发现，通过平衡挤出工艺的某些参数和/或通过向用以形成纤维的聚合物材料加入一种或更多种添加剂，可获得具有相对低量的聚合物降解，提高的性能和/或更好的结构特性的细纤维网。可改变的参数和可用以获得该结果的添加剂的实例在下面更详细地描述。尽管本文提供的许多描述涉及用作过滤介质的纤维网或熔喷产物，应理解在其他实施方案中，纤维网和/或熔喷产物可用在其他应用中。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.17 US 12/971,539;2010.12.17 US 12/971,5941.一种纤维网，其包括：多根熔喷纤维，所述熔喷纤维由聚合物材料形成并具有0.1微米至1.5微米的平均纤维直径，其中所述纤维网具有：10CFM至1800CFM的透气率；0.1m2/g至6.0m2/g的表面积；1.0g/m2至100g/m2的单位面积重量；0.0005英寸至0.04英寸的厚度；和其中所述纤维网具有小于1.6个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸并由降解的聚合物材料形成。2.根据权利要求1所述的纤维网，其中所述颗粒由降解的聚合物材料形成，所述降解的聚合物材料的平均分子量小于用于形成所述多根熔喷纤维的聚合物材料的平均分子量的1/2。3.一种纤维网，其包括：多根熔喷纤维，所述熔喷纤维由聚合物材料形成并具有0.1微米至0.6微米的平均纤维直径，其中所述纤维网具有：10CFM至1800CFM的透气率；0.1m2/g至6.0m2/g的表面积；1.0g/m2至100g/m2的单位面积重量；0.0005英寸至0.04英寸的厚度；和其中所述纤维网具有小于5.0个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸并由降解的聚合物材料形成。4.根据权利要求1或3中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网的单位面积重量在整个纤维网的一致性为3.0标准偏差以下。5.根据权利要求1或3中任一项所述的纤维网，其中所述颗粒由降解的聚合物材料形成，所述降解的聚合物材料的平均分子量低于用于形成所述多根熔喷纤维的聚合物材料的平均分子量。6.一种纤维网，其包括：多根熔喷纤维，所述熔喷纤维具有0.1微米至1.5微米的平均纤维直径，其中所述纤维网具有：10CFM至1800CFM的透气率；大于2.0m2/g的表面积；1.0g/m2至100g/m2的单位面积重量；和0.0005英寸至0.04英寸的厚度，其中所述纤维网的单位面积重量在整个纤维网的一致性为3.0标准偏差以下。7.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有1.7m2/g至6.0m2/g的表面积。8.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有5微米至15微米的平均孔径。9.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有3.0g/m2至30g/m2的单位面积重量。10.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网的单位面积重量在整个纤维网的一致性为1.0标准偏差以下。11.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有0.002英寸至0.010英寸的厚度。12.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网的厚度在整个纤维网的一致性为3.0标准偏差以下。13.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有40CFM至750CFM的透气率。14.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有10CFM至50CFM的透气率。15.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有0.3mmH2O至3.5mmH2O的气流阻力。16.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有50％至99.97％的NaCl过滤效率。17.根据权利要求1或6中任一项所述的纤维网，其中所述多根熔喷纤维具有0.1微米至1.0微米的平均纤维直径。18.根据权利要求1或6中任一项所述的纤维网，其中所述多根熔喷纤维具有0.1微米至0.8微米的平均纤维直径。19.根据权利要求1或6中任一项所述的纤维网，其中所述多根熔喷纤维具有0.1微米至0.6微米的平均纤维直径。20.根据权利要求3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于3.0个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。21.根据权利要求3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于2.0个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。22.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于1.0个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。23.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于0.7个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。24.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于0.5个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。25.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网具有小于0.3个颗粒/平方英寸的颗粒表面密度，其中所述颗粒由所述聚合物材料形成并且其中每个所述颗粒具有1.0mm以上的最大截面尺寸。26.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述纤维网包含脂肪酸酰胺添加剂。27.根据权利要求1、3或6中任一项所述的纤维网，其中所述多根纤维的纤维直径标准偏差大于0.40微米。28.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·T·科克斯，威廉·S·弗里曼，
申请(专利权)人：霍林斯沃思和沃斯有限公司，
类型：
国别省市：