[发明专利]高效率滤材

说明书

相关申请

本申请要求2010年10月21日提交的美国临时申请系列号61/405,300的优先权，其公开内容经此引用并入本文。

发明背景

发明领域

本发明涉及高效率滤材和用作高效率滤材的无纺纤维网幅(nonwoven fibrous web)。

相关领域描述

设计高效率滤材(如HEPA滤材)以便从它们周围的环境中除去微观粒子和污染物。这些高效率滤材通常由随机排列在毡垫中的玻璃纤维组成。公知的是，衍生自玻璃纤维的这些高效率滤材表现出优异的孔隙率，并由此在过滤微观粒子和(取决于存在于滤材中的玻璃纤维的数量)纳米粒子方面异常出色。

尽管衍生自玻璃纤维的高效率滤材表现出优异的孔隙率，由于极小的孔径，需要更多的能量以促进气体和/或液体移动穿过该滤材。此外，由于玻璃纤维的脆弱性，衍生自玻璃纤维的高效率滤材表现出在抗张强度、耐久性和挠性方面的不足。因此，需要能够在低能量水平下发挥作用并表现出合意的孔隙率、强度和耐久性的高效率滤材。

发明概述

在本发明的一种实施方案中，提供了包含至少一个无纺网幅层的高效率滤材。该无纺网幅层包含多个第一纤维、多个第二纤维和粘合剂。该第一纤维包含水不分散性合成聚合物。该第一纤维具有小于25毫米的长度和小于5微米的最小横向尺寸。该第一和第二纤维具有不同的构造和/或组成。该第一纤维构成该无纺网幅层的至少20重量％。同样地，该第二纤维构成该无纺网幅层的至少10重量％，该粘合剂构成所述无纺网幅层的至少1重量％和/或不超过40重量％。该无纺网幅具有规格等级H10或更高的过滤效率(DIN EN1822)、最大流率下小于2英寸水的压降(DIN EN1822)和至少1磅/平方英寸的Mullen爆破强度(TAPPI403)。

附图概述

在本文中参考下列附图描述本发明的实施方案，其中：

图1a、1b和1c是三种不同构造的纤维的横截面图，特别描述了如何确定与该纤维的尺寸和形状有关的各种测量；

图2是含有色带纤维的无纺网幅的横截面图，特别描述了其中所含的色带纤维的取向。

发明详述

本发明提供具有合意的孔隙率和耐久性并同时能够在较低的能量水平下发挥作用的高效率滤材。本发明的高效率滤材具有H10或更高的过滤效率规格等级、最大流率下小于2英寸水的压降和至少1磅/平方英寸的Mullen爆破强度。

本发明的高效率滤材由水不分散性微纤维构成的至少一个无纺网幅层组成。在一种实施方案中，该无纺网幅层是本发明的高效率滤材的唯一滤材层。“无纺网幅”在本文中定义为未经机织或针织而直接由纤维制成的网幅。本文中所用的术语“微纤维”意在指最小横向尺寸小于5微米的纤维。本文中所用的“最小横向尺寸”是指通过外部卡钳法垂直于该纤维伸长轴测得的纤维的最小尺寸。本文中所用的“外部卡钳法”是指测量纤维外景的方法，其中测得的尺寸是分隔纤维位于其间且各平行线在纤维通常相对一侧上接触纤维外表面的两条共面平行线的距离。图1a、1b和1c描述了在各种纤维横截面中如何测量这些尺寸。在图1a、1b和1c中，“TDmin”是最小横向尺寸，“TDmax”是最大横向尺寸。

形成所述高效率滤材的该无纺网幅表现出多种对滤材介质而言合意的性质。例如，该无纺网幅可以具有根据DIN EN1822测定的至少85％、至少95％、至少99.5％、至少99.95％、至少99.995％、至少99.9995％和至少99.99995％的过滤效率。在本发明的另一种实施方案中，该无纺网幅可以具有根据DIN EN1822测定的H10或更高、H11或更高、H12或更高、H13或更高、H14或更高、U15或更高、U16或更高或U17或更高的过滤效率规格等级。此外，该无纺网幅可以具有根据ASTM E1294-89测得的至少0.2、0.5、1、2或3微米和/或不超过10、5、4、3、2或1微米的平均流量孔径。本发明的高效率滤材可以用作空气过滤器、用于其它类型的气体的过滤器和/或液体过滤器。