专利名称：三组份过滤材料的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种过滤材料，更具体地说涉及一种带有静电荷并由三类纤维混合而成的过滤材料。
背景技术：
在过滤技术中，已知有各种纤维可以形成一网状结构或其他结构，该结构在纤维之间具有弯弯曲曲的小径，使气流，例如空气，在此弯曲的小径中通过，以从该气流中除去颗粒物质。流经网状结构中的曲折路径中的气体中的颗粒物质，由于其直径大于路径的直径而被阻挡在网状结构的上游侧或阻挡在网状结构的曲折路径内。
此外，人们还知道，对种种纤维的混合物施加静电荷，可以通过纤维和颗粒之间的静电吸引而进一步阻挡住颗粒物质。这种纤维混合物及其他过滤技术的进展揭示在授予Auger的美国专利6,3287,88号，授予Brown的美国专利4798850号，授予Morweiser等人的美国专利5,470,485号及授予Haskett的美国专利5792242中。所有上述专利都援引在此以供参考。
Auger的专利揭示了一种两类纤维的混合物聚丙烯和聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺，例如它是以商标NOMEX出售的。这两类纤维的较佳重量比(polymethaphahenylene isophtalamide to polypropylene)的范围在5∶95及50∶50之间，而最好是在10∶90及30∶70之间。
Brown的专利揭示了一种两类纤维的混合物聚烯烃和取代的的另一种聚合物。Brown中的第一类纤维较佳是聚丙烯而第二类是改良的丙烯酸纤维。该两类纤维的表面面积比(polypropylene to modacrylic)是30∶70到80∶20，而较佳是40∶60到70∶30。
已有技术的过滤材料在许多场合能提供足够的过滤，然而在要求静电荷必须保持较长时期或通过过滤材料的穿透率必须低于某一具体百分数的场合，已有技术就很难满足要求。为此，人们需要有一种过滤材料，它既要有所需的性能，而且制造成本又是可行的。
发明内容
人们发现，三类纤维可以混合起来以形成一种性能优于已有技术的过滤材料。该三类纤维包括聚丙烯，聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺以及选自改良的丙烯酸和丙烯酸纤维的第三类纤维。在一较佳实施例中，聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺的量在约5％及20％之间，其余则由聚丙烯及改良丙烯酸纤维分担。在另一实施例中，聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺的含量在约5％及20％之间，其余部分则由聚丙烯及丙烯酸纤维分担。
附图简述
图1是实施本发明的样品的实验数据表，其中纤维的组成成分有所不同。
在叙述本发明的较佳实施例时，为了清晰起见使用了专门的术语，然而本发明并不限于所选用的术语，应该予以理解的是，每一专门的术语都包括所有可以以类似方式实现类似目的的技术上的等效物。
具体实施例方式
如上所述，本发明包括至少三类纤维的混合物(a)聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺，(b)聚丙烯，(c)用丙烯酸或改良丙烯酸制成的第三类纤维。诸纤维最好先制成，然后以常规的工艺混合在一起以获得在整个过滤材料的过滤网都具有一致的纤维组成成分的产品。
聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺是杜邦公司以NOMEX商标及Teijin有限公司以TEIJINCONEX商标出售的。在实验中使用的聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维是NOMEX牌纤维，2.0旦2英寸长。该纤维用约4重量％碳酸钠水溶液洗去抛光剂而加以清洁。该清洁后的纤维然后被漂洗和弄干。
聚丙烯纤维最好是比较清洁的。比较清洁的意思是其上只有少量的抗静电剂和/或润滑剂。少量的意思是例如在重量0.02重量％的数量级。该纤维可以加以清洁以除去大部分以上所述的抗静电剂和/或润滑剂，或它们可以在只留下很少或不留下这类药剂的工艺过程中形成。较佳的聚丙烯纤维是由奥地利Asota Ges.m.b.H出售的。在实验中使用的该纤维是2.25旦1.5英寸长的聚丙烯纤维，它的名称是FVIXOZ。这类纤维含有少量的抗静电剂或润滑剂，但在本发明中仍工作得很好。
在纺织工业中人们都知道，丙烯酸纤维是一种制造的纤维，其中形成纤维的物质是由至少85重量％丙烯腈单元组成的长链合成聚合物。此外，改良丙烯酸纤维是又一种制造的纤维，其中形成纤维的物质是由不到85％，但至少35重量％的丙烯腈单元组成的长链合成聚合物。在本发明中使用的丙烯酸及改良丙烯酸纤维都这些范围之内。
在本发明实验中使用的改良丙烯酸纤维是2.0旦2英寸长的纤维，它是以KANEKARON商标SE型由日本大阪的Kaneka公司出售的。该纤维用约4重量％的碳酸钠水溶液洗涤清洁。洗涤过的纤维然后经过漂洗及弄干。用在本实验中的丙烯酸纤维由Solutia公司制造，型号为A17879。这种一种近无光纤维，3.0旦2英寸长。该纤维通过在约4重量％碳酸钠水溶液中洗涤而清洁。清洁过的纤维然后漂洗，弄干。
优先将该三类纤维混合而形成非织物网。但是该三类纤维也加以纺织或用其他方式形成片状，平板状，页状或其他结构的网。该网优选以常规的方式混合这些纤维而形成，然后加以起毛(起绒)以让纤维互相摩擦带上在制造后仍可保持长时间的静电荷。或者，先混合形成网然后通过电晕或电场加上电荷。或者这种电荷可以在混合之前就加上。业已发现，根据本发明形成的过滤网其上的静电荷可以维持相当长的时间。
对实施本发明的过滤网的样品进行了试验，试验结果示于图1的表中。试验是在TSI8130的机器上进行的，TSI8130是有名的用于试验过滤材料特性的机器。试验时使用90升/每分钟的空气流，样品约6英寸长乘6英寸宽，具有约8.0克的重量。对油的渗透率测量了15分钟，其结果记录在图1的表中。因为所得到的结果是油穿过过滤材料的百分数，因此，穿透率越低，过滤材料的功能越好。图1中的各行是按照样品的过滤性能的次序排列的。
在实验中所用的标准聚丙烯是由Filter Specialists公司制造的。那是2.8旦，2英寸的天然聚丙烯纤维。用标准的用于聚丙烯的抛光方法制造的。纤维通过在约在1重量％的碳酸钠水溶液加以洗涤，对洗涤后的纤维然后进行漂洗及弄干。
应该予以指出的是，样品a和b的纤维类型及组成与授与Brown的美国专利4,798,850号中的叙述过滤材料是类似的。此外，样品o，e以及r与授与Auger的美国专利6,328,788号中叙述的纤维类型及组成基本上是类似的。因此，本发明的性能可以与已有技术的性能进行比较。
样品g具有10％的聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维，50％的Asota PP纤维及40％的改良丙烯酸纤维，其性能优于所有其他样品。数据还显示，当聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺的相对量增加，改良的丙烯酸纤维的量减少而聚丙烯的量保持不变时，其性能略低于样品g，这由样品h及i略高的过滤率显示。
值得注意的是，此结果(因聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺增加而性能下降)是与按Augen专利制造的样品所得的结果相反的。在样品o，p，q及r中，聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺含量的增加所产生的结果是性能的提高。
此外，当实施本发明的过滤材料中的聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺含量保持在低于30％时，除了样品c以外，按本发明制造的所有样品的性能都优于按Brown专利制作的样品。现在还不能理解为什么样品c的性能不能和样品g一样好，因为组成的改变只是聚丙烯和改良丙烯酸纤维的百分比倒了过来。然而即使是样品c，其性能也比类似于Brown及Auger的纤维的样品的一半为好。
当然，也盼望同样的三类纤维的其他相对组成也能得出可以接受的过滤性能。例如，即使聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺降低到5或10重量百分比，而其余的纤维是另两类纤维的混合物，穿透结果的变化也盼望是在可以接受的范围内。对于聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维占过滤器10重量％的过滤材料。过滤器的其余组分可以低至10％聚丙烯及80％改良丙烯酸纤维，或丙烯酸纤维，或者高达80％聚丙烯及10％改良丙烯酸或丙烯酸纤维。此外，聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺的重量百分比可以增加到高达80％，而其余的是10％的聚丙烯及10％的改良丙烯酸或丙烯酸纤维。
希望这些组合物能产生基于实验过的组合物性能的可接受的性能。因此，业已发现，过滤网或形成的过滤器的其他结构在较佳组成时具有较高的性能并且在所有组成都具有可接受的性能。
虽然对本发明的几个较佳实施例作了详细的叙述，应予理解的是在本发明的精神实质及权利要求书的范围内，还完全可以采用具有种种变化和改变的可能性。
权利要求
1.一种过滤器材料，它包括至少三类纤维的混合物(a)聚丙烯纤维，(b)聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维，(c)选自丙烯酸纤维及改良丙烯酸纤维的第三类纤维。
2.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，所述混合物含有至少约5重量％的每一类纤维
3.如权利要求2所述的过滤器材料，其中，所述混合物含有至少约10重量％的每一类纤维。
4.如权利要求3所述的过滤器材料，其中，所述混合物包含约10重量％的聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维，并且，在所述混合物中聚丙烯纤维和第三类纤维之比在约10∶80及约80∶10之间。
5.如权利要求4所述的过滤器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纤维和第三类纤维之比在约20∶70及约70∶20之间。
6.如权利要求5所述的过滤器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纤维和第三类纤维之比在约30∶60及约60∶30之间。
7.如权利要求6所述过滤器材料，其中，在所述混合物中，聚丙烯纤维和第三类纤维之比在约40∶50及50∶40之间。
全文摘要
一种过滤材料，它包括至少三类纤维的混合物(a)聚丙烯纤维，(b)聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺，(c)选自丙烯酸纤维及改良丙烯酸纤维的第三类纤维。在一个较佳实施例中，所述混合物包含约10重量％的聚甲基亚苯基间苯二甲酰胺纤维，约50重量％的聚丙烯纤维及约40重量％的改良丙烯酸纤维。所述混合物的性能高于已有技术的过滤材料，特别是在较佳的组成时。
文档编号D03D9/00GK1777463SQ200380110047
公开日2006年5月24日 申请日期2003年10月8日 优先权日2002年12月31日
发明者R·R·威尔金斯, K·D·蒙哥马利, S·W·亚历山大, J·G·塔特尔, E·G·赫尔 申请人:埃尔斯特罗姆空气媒介有限公司