过滤介质的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种过滤介质及其制造方法以及本发明的过滤介质的用途。本发明的过滤介质包含至少两层通过针刺相互结合的纺织非织造层。然后对针刺复合物进行后处理，以使由针刺产生的孔减少至少50％。
【专利说明】过滤介质
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤介质及其制造方法以及本发明的过滤介质的用途。
【背景技术】
[0002]过滤器、特别是多层过滤介质的使用由来已久。因此，例如空气过滤器一直被用于汽车领域、空调系统、内部过滤器、花粉过滤器、洁净室过滤器、家用过滤器等。过滤器也一直被用于处理液体介质。这样的实例是油过滤器和燃料滤清器或制水过滤器。
[0003]根据应用领域，对过滤器进行改造以获得足够的过滤效率和使用寿命。因此，用于一般通风技术(根据EN779)的粒子空气过滤器被用作粗过滤器、中等过滤器和细过滤器，而悬浮材料过滤器被用在EPA和HEPA (空气)或制水领域。
[0004]从US-A-5993501得知的是一种多层过滤介质和过滤器，所述过滤器由刚性的可褶皱的基层、实际的过滤层和覆盖物组成。这些过滤器特别适合于过滤气体(空气)和液体。
[0005]从EP-A-1134013得知的是一种多层褶皱过滤介质和过滤器，所述过滤器由刚性的可褶皱的基层、实际的过滤层和覆盖物组成。这些过滤器由聚合物热熔粘合剂固结的微纤维构成，并且已非常适合于过滤气体(空气)和液体。
[0006]从EP-A-0878226得知的是一种多层过滤介质和过滤器，所述过滤器由细的聚合物纤维和玻璃纤维构成。这些过滤器特别适合于过滤气体(空气)和液体。
[0007]从EP-A-1656981得知的是一种过滤介质和过滤器，所述过滤器由细的玻璃纤维构成。这些过滤器特别适合于过滤气体(空气)和液体。
[0008]在相对于过滤介质的表面而言具有大体积流量的气体供应系统中，需要可靠地净化存在的空气流以便确保良好的空气质量。
[0009]从EP-A-0993854得知的是一种过滤介质和过滤器，其中过滤介质通过喷水式针刺(water jet needling)进行固结。EP-A-0993854中要求保护的过滤介质具有所谓的裂膜纤维(split fibre),以便确保充分分离小粒子。另外,EP-A-0993854提到了由于形成在洁净空气侧的针孔引起的针刺固结的问题和缺点以及它们对小粒子的过滤效率的影响。然而，EP-A-0993854中提出的将喷水式针刺和裂膜纤维进行组合的解决方案只能以复杂的方式实现，并且相应地是昂贵的。
[0010]因此，总是需要一种特别适合用作内燃机中的空气过滤器的过滤介质，所述过滤介质不包含裂膜纤维。
【发明内容】
[0011]本发明的过滤介质解决了上述目的以及其他隐含存在的目的。
[0012]因此，本发明的主题是一种过滤介质，其包含:
[0013]a)至少一层纺织非织造层(层I)，优选为纺粘非织造层，其包含合成聚合物纤维，其中，[0014]al)纺织非织造层(层I)具有50至500g/m2、优选80至300g/m2的单位面积重量，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层；
[0015]a2)所述纺织非织造层(层I)的纤维具有在0.7至< 6dtex范围内的直径，对于聚合物纤维来说，直径优选在I至< 4dtex范围内，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层；
[0016]a3)纺织非织造层(层I)不包含化学粘合剂，并且优选为纺粘非织造物；
[0017]a4)所述纺织非织造层(层I)优选通过砑光压实成空气透过率为500至20001/m2sec，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层；
[0018]b)至少一层另外的纺织非织造层(层2)，其被施加到a)的纺织非织造层(层I)的至少一侧上，其中所述另外的纺织非织造层优选为包含合成聚合物纤维的纺粘非织造层，其中，
[0019]bl)所述另外的纺织非织造层(层2)具有50至500g/m2、优选80至300g/m2的单位面积重量，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造层；
[0020]b2)所述另外的纺织非织造层(层2)的纤维具有在3.0至< 15dtex范围内的直径，对于聚合物纤维来说，直径优选在4.0至< 12dtex范围内，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造层；
[0021]b3)所述另外的纺织非织造层(层2)不包含化学粘合剂，并且优选为纺粘非织造物，
[0022]b4)所述另外的纺织非织造层(层2)的空气透过率高于所述纺织非织造层(层
I)的空气透过率，优选高至少10% ；
[0023]b5)所述另外的纺织非织造层(层2)优选具有与纤维直径相关的梯度，所述纤维直径朝着所述纺织非织造层(层I)的方向减小，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造物；
[0024]c)其中所述纺织非织造层(层I)和所述另外的纺织非织造层(层2)通过机械针刺相互结合，并且形成在所述纺织非织造层(层I)的外侧上的孔的直径通过加热表面、优选为砑光机的作用减少至少50%、优选至少80%，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于第一纺织非织造层(层2)。
[0025]本发明的过滤介质显示出小粒子的足够良好的分离，而不必定借助于裂膜纤维。因此，本发明的过滤介质的特征在于，其不包含裂膜纤维。
[0026]另外，本发明的过滤介质显示出小粒子的足够良好的分离，而不必定借助于喷水式针刺和裂膜纤维的组合。
[0027]因此，本发明的过滤介质的层始终通过机械针刺相互结合，但在纺织非织造层的外侧上不具有通常的针孔，或者针孔数目和开口面积大幅度减少(层I)。由于由针刺产生的针孔仍存在于过滤介质的另一侧上，因此可以在产品中鉴定减少的孔数目。
[0028]本发明的过滤介质通过已知的独立步骤或本领域技术人员熟悉的方法来生产。例如，US-A-5993501中公开了用于形成非织造物、特别是纺粘非织造物的适合方法。
[0029]本发明的过滤介质优选被构造成可褶皱的。为此目的，本发明的过滤介质可以与其他已知的覆盖层和载体层进行组合，以便确保可褶皱性。优选地，本发明的过滤介质仅由纺织非织造层(层I)和另外的纺织非织造层(层2)组成。[0030]本发明的过滤介质的层I通过(I)形成纺织非织造层(层I)或提供已形成的纺织非织造层(层I)来产生。纺织非织造层(层I)优选作为卷材(roll goods)存在。
[0031]在形成或提供所述纺织非织造层(层I)之后，将另外的纺织非织造层(层2)施加到该纺织非织造层(层I)上或形成在该纺织非织造层(层I)上。这通常直接在纺织非织造层(层I)上，通过已知的非织造物形成方法，优选通过形成纺粘非织造物或通过提供适当的卷材来完成。
[0032]不使用化学粘合剂来生产本发明的过滤介质。
[0033]下面详细描述所涉及的材料的优选方面，这同样也适用于方法。
[0034]纺织非织造层(层I)和另外的纺织非织造层(层2)通过机械针刺相互结合。所述针刺通常以20至100针/cm2的刺针密度完成。
[0035]由此形成在所述纺织非织造层(层I)的外侧上的孔通过加热表面、优选为砑光机的作用而被减少，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于所述另外的纺织非织造层(层2)。
[0036]为此目的，将整个针刺复合物引导通过热固结单元，优选通过砑光机或砑光机炉或砑光机干燥器。所述砑光机通常具有两个辊，并且所述针刺复合物被引导通过辊间隙。在这种情况下，砑光机的至少一个辊被加热，该被加热的辊与纺织非织造层(层I)的外侧相接触，所纺织非织造层(层I)的外侧背离于另外的纺织非织造层(层2)并且具有由针刺产生的针孔。砑光机的两个辊均可被加热，但优选仅加热前述辊。
[0037]砑光机的加热表面使纺织非织造层(层I)的外侧的表面变光滑而不含突出的纤维或纤维末端，并引起针孔部分或完全闭合，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于另外的纺织非织造层(层2)。特别优选使用S砑光机。
[0038]加热表面的表面温度比纺织非织造层的有机聚合物纤维的熔点低至少10°C。
[0039]如果纺织非织造层包含具有不同熔点的有机聚合物纤维，则加热表面的表面温度比最低熔点低至少10°c。
[0040]如果纺织非织造层包含熔融粘合剂纤维和/或具有至少一种熔融粘合剂组分的纤维例如双组分纤维，则加热表面的温度比熔融粘合剂纤维或熔融粘合剂组分的最低熔点低至少10°c。
[0041]如果以砑光机的形式提供加热表面，则砑光机以间隙驱动，即砑光机的两个辊具有预设的距离，所述预设的距离限定了间隙。从而确保实现了针刺复合物与砑光机的加热表面的良好表面接触。另外，整个针刺复合物可以通过砑光机压实，并且厚度降低。
[0042]砑光机所施加的压力确保表面之间良好地接触，以使表面平滑化并且孔减少。整个针刺复合物的固有重量是不足够的。优选地，借助于以间隙驱动的砑光机，实现整个针刺复合物的厚度减少至少5%，但最高50%。
[0043]加热表面与纺织非织造层(层I)的外侧的接触时间通常为I秒至50秒，所述加热表面优选为加热的班光机棍。
[0044]任选地，可以对根据本发明生产的过滤介质进行另外的附加表面处理，其中发生可能从过滤介质的表面突出的纤维的减少或消除。
[0045]适当的表面处理优选为热方法,例如焙烧(scorching)、烧焦(singeing)或气体处理(gassing)。然而，除了这些用于表面处理的热方法之外，机械方法也适用于获得类似的效果。在这种情况下，优选对纺织层2的表面进行处理，但是也可以对纺织层I和纺织层2的表面均进行处理。优选地，在对层复合物进行加热表面的作用之后、优选在砑光后完成表面处理，但是所述处理也可以在对层复合物进行针刺之后并且在加热表面作用或砑光之前进行。可选地，过滤材料也可以作为卷材随后即离线供应至附加的表面处理步骤，或者在制造期间即在线实施所述附加的表面处理步骤。
[0046]因此，本发明的过滤介质在纺织非织造层(层I)的外侧上具有显著减少的针孔数目或者针孔的孔径明显减小，尽管预先对整个复合物进行针刺，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于另外的纺织非织造层(层2)。然而，由于过滤介质的另一侧仍具有特征性的针刺点，所以在本发明的过滤介质中仍然能辨认出针刺。
【专利附图】
【附图说明】
[0047]图1示出了一种过滤介质，其中纺织非织造层(层I)和另外的纺织非织造层(层2)被相互针刺在一起。针孔是明显可辨认的并被显著磨损。
[0048]图2示出了一种过滤介质，其中纺织非织造层(层I)和另外的纺织非织造层(层
2)已被相互针刺在一起并根据本发明进行后处理。可辨认的针孔的数目显著减少，并且表面几乎没有突出的纤维或纤维末端。仍然存在的针孔的尺寸显著减小。
【具体实施方式】
[0049]纺织非织造层(层I)
[0050]合成聚合物纤维的非织造物被用作纺织非织造层(层I)，其中纺织非织造层可以由不同的合成聚合物纤维形成。优选使用的是所谓的双组分纤维(BiCo纤维)。另外，所述纺织非织造层(层I)本身也可以被构造为多层。在这种情况下，各个层在所选择的合成聚合物纤维方面可以不同和/或具有不同的纤维直径。
[0051]所述非织造物包含短纤维非织造物，在此特别是湿法非织造物以及纺粘非织造物或干法成网非织造物，这些非织造物通过热和/或机械固结方式固结但不含有化学粘合剂。
[0052]所述非织造物优选包含未切断的合成纤维的纺粘非织造物。
[0053]纺粘非织造物、即所谓的纺粘物通过新鲜熔纺的长丝的随机沉积而产生。所述长丝是可熔纺的聚合物材料的未切断的合成纤维，所述聚合物材料特别是基于热塑性塑料。
[0054]适合的聚合物材料为例如热塑性塑料，优选为聚酰胺，例如聚己二酰己二胺(polyhexamethylene diadipamide)、聚己内酰胺、芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龙、部分芳香族或完全芳香族的聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚缩醛(POM)、聚芳醚、聚芳砜、聚醚砜、具有醚基团和酮基团的聚合物例如聚醚酮(PEK)和聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、或者聚苯并咪唑。特别优选的是聚酯、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、或者芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龙。
[0055]所述纺粘非织造物优选包含可熔纺的聚酯或由可熔纺的聚酯组成。原则上，适用于生产纤维的所有已知类型均可被认为是聚酯材料。这样的聚酯主要由源自于芳香族二羧酸的构建单元和源自于脂肪族二醇的构建单元组成。常见的芳香族二羧酸构建单元为苯二甲酸、特别是对苯二甲酸和间苯二甲酸的二价基团；常见的二醇具有2至4个C原子，其中乙二醇是特别适合的。由至少85摩尔％的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的纺粘非织造物是特别有利的。然后，剩余的15摩尔％由二羧酸单元和二醇单元构成，它们起到所谓的改性剂的作用，并使得本领域技术人员能够特异性地影响所产生的长丝的物理和化学性质。用于这样的二羧酸单元的实例是间苯二甲酸的基团或脂肪族二羧酸例如戊二酸、己二酸、癸二酸的基团；具有改性作用的二醇基团的实例是长链二醇的基团，例如丙二醇或丁二醇的基团、二乙二醇或三乙二醇的基团，或者如果以少量存在的话，分子量为约500至2000的聚乙二醇的基团。
[0056]特别优选的是包含至少95摩尔％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯，特别是那些包含未改性的PET的聚酯。
[0057]所述纺粘非织造物中包含的聚酯优选具有与0.6至1.4的特性粘度(IV)相对应的分子量，所述特性粘度于25°C下在含Ig聚合物的100mL 二氯乙酸的溶液中测得。
[0058]在本发明的进一步优选的实施方式中，所述非织造物、特别是纺粘非织造物是熔融粘合剂固结的非织造物，特别是基于双组分纤维，即，所述固结通过热塑性粘合剂来完成，所述热塑性粘合剂优选以纤维形式存在或作为纤维组分存在。因此，所述熔融粘合剂固结的非织造物包含载体纤维和热熔粘接剂纤维和/或具有载体组分和粘合剂组分的双组分纤维。所述载体和热熔粘接剂纤维或组分可以源自于任意的形成纤维的热塑性聚合物，并且载体纤维还可以源自于形成纤维的非熔融性聚合物。例如,原则上,在ΕΡ-Α-0，446，822和ΕΡ-Α-0，590，629中描述了这样的熔融粘合剂固结的纺粘非织造物。
[0059]作为载体纤维或载体纤维组分的来源的聚合物的实例为聚丙烯腈、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、基本上脂肪族的聚酰胺例如尼龙6.6、基本上芳香族的聚酰胺(芳族聚酰胺)例如聚(对苯二甲酸对苯二酯)(poly-(p-phenylene terephthalate))或含有一部分用于改善溶解性的芳 香族间二胺单元或聚(间苯二甲酸间苯二酯)(poly-(m_phenyleneisophthalate))的共聚物、基本上芳香族的聚酯例如聚(对羟基苯甲酸酯)、或优选地，基本上脂肪族的聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0060]两种类型的纤维相对于彼此的比例可以在宽范围内进行选择，应当注意的是，在该范围内，由于载体纤维与热熔粘接剂纤维的粘接，热熔粘接剂纤维的分数被选择成足够高。对于所需应用来说，非织造物需要足够的强度，但另一方面，应确保所需的空气透过率。所述非织造物中来自于热熔粘接剂纤维的热熔粘接剂的分数通常低于50重量％ (相对于非织造物的重量)。
[0061]具体来说，相对于非织造物原料而言熔点降低10至50°C、优选30至50°C的改性聚酯被考虑作为热熔粘接剂。这样的热熔粘接剂的实例为通过长链二醇和/或间苯二甲酸或脂肪族二羧酸的缩合而改性的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0062]热熔粘接剂优选以纤维形式或以所谓的双组分纤维的形式引入到非织造物中，其中先前指定的用于载体纤维的材料产生机械强度，并且先前指定的用于热熔粘接剂纤维的材料形成用于固结的双组分纤维的第二组分。
[0063]优选地，载体纤维和热熔粘接剂纤维由一类聚合物构成。由此应当理解，所使用的所有纤维均选自一类物质，以便它们可以在非织造物使用后被容易地回收。例如，如果载体纤维由聚酯组成，则热熔粘接剂纤维也选自聚酯或选自聚酯的混合物，例如以PET为核并以低温熔融性聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物为鞘的双组分纤维；另外，也可以使用由不同聚合物构成的双组分纤维。其实例是聚酯和聚酰胺(核/鞘)的双组分纤维。
[0064]载体纤维和热熔粘接剂纤维的单个纤维的纤度可以在所述范围内进行选择。
[0065]构成所述非织造物的纤维可以具有几乎圆形的横截面，或者也可以为其它形状，例如哑铃形、肾形、三角形或者三叶形或多叶形的横截面。也可以使用中空纤维和双组分纤维或多组分纤维。另外，热熔粘接剂纤维或热熔粘接剂组分也可以以双组分纤维或多组分纤维的形式进行使用。
[0066]形成所述非织造物的纤维可以通过常用的添加剂进行改性，例如通过抗静电剂如烟灰或赋予带静电电荷的添加剂进行改性。另外，所述纤维可以具有抗菌性涂层。
[0067]形成所述非织造物的合成聚合物纤维优选不包含合成聚合物材料的短纤维和/或所谓的熔喷纤维。
[0068]除了所述合成聚合物纤维之外，也可以存在附加的玻璃纤维，以致玻璃纤维和/或矿物纤维与合成聚合物纤维的混合物作为形成非织造物的纤维存在。
[0069]也可以使用基于铝硅酸盐、陶瓷、白云石纤维或硬橡胶纤维的矿物纤维代替玻璃纤维，所述硬橡胶例如为玄武岩辉绿岩、暗斑岩。也可以使用辉绿岩(绿色岩石)和暗斑岩(所谓的脱玻玄武岩(paleobasalts))。
[0070]在所述玻璃纤维中，所使用的玻璃纤维在玻璃类型方面不受任何实质性限制，以致原则上可以使用所有类型的玻璃，例如E玻璃、S玻璃、R玻璃和C玻璃。出于经济方面的原因，E玻璃或C玻璃是优选的。生物可溶性玻璃是特别优选的。
[0071]玻璃纤维可以由长丝即无限长的纤维形成或由短纤维形成，后者是优选的。短纤维的平均长度在3mm和IOOmm之间,优选为6至18mm。短纤维也可以具有不同的长度。
[0072]玻璃纤维的直径在0.5-15 μ m之间，优选为8至15 μ m。
[0073]纺织非织造层(层I)中玻璃纤维的分数为高达最多50重量％，优选高达最多30重量％，特别优选闻达最多10重量％。
[0074]纺织非织造层(层I)的单位面积重量在50g/m2和500g/m2之间、优选在80g/m2和300g/m2，特别是在 100g/m2 和 250g/m2 之间。
[0075]如上所述，所述非织造物包括通过热和/或机械固结方式固结但不含有化学粘合剂的那些非织造物。该固结优选通过砑光来完成，其结果是，空气透过率被设定为500至20001/m2sec。
[0076]在本发明的优选实施方式中，通过砑光机固结后的纺织非织造层(层I)、优选为纺粘非织造物具有光滑的压花或亚麻布状压花。
[0077]另外的纺织非织造层(层2)
[0078]合成聚合物纤维的非织造物被用在或产生在纺织非织造层(层I)上作为另外的纺织非织造层(层2)。
[0079]所述另外的纺织非织造层(层2)优选具有与纤维直径相关的梯度，所述纤维直径朝着所述纺织非织造层(层I)的方向减小。该梯度由具有不同纤维直径的多种合成聚合物纤维产生。
[0080]所述另外的纺织非织造层(层2)优选包含短纤维非织造物，在此特别是湿法非织造物以及纺粘非织造物或干法成网非织造物，但优选为未切断的合成纤维的纺粘非织造物。纺粘非织造物、即所谓的纺粘物通过新鲜熔纺的长丝的随机沉积而产生。所述长丝是可熔纺的聚合物材料的未切断的合成纤维。
[0081]根据制造，例如在纺粘非织造物的情况下，先前指定的梯度也可以通过多层结构本身来产生。
[0082]在这种情况下，各个层在所选择的纤维直径方面不同，并且也可以使用不同的合成聚合物纤维。
[0083]所述另外的纺织非织造层(层2)不包含化学粘合剂。
[0084]用于所述另外的纺织非织造层(层2)、特别是用于纺粘非织造物的适合的聚合物材料为例如热塑性塑料，优选为聚酰胺，例如聚己二酰己二胺(POIyhexamethyIenediadipamide)、聚己内酰胺、芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龙、部分芳香族或完全芳香族的聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚缩醛(POM)、聚芳醚、聚芳砜、聚醚砜、具有醚基团和酮基团的聚合物例如聚醚酮(PEK)和聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、或者聚苯并咪唑。特别优选的是聚酯、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、或者芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龙。
[0085]所述纺粘非织造物优选包含可熔纺的聚酯或由可熔纺的聚酯组成。原则上，适用于生产纤维的所有已知类型均可被认为是聚酯材料。这样的聚酯主要由源自于芳香族二羧酸的构建单元和源自于脂肪族二醇的构建单元组成。常见的芳香族二羧酸构建单元为苯二甲酸、特别是对苯二甲酸和间苯二甲酸的二价基团；常见的二醇具有2至4个C原子，其中乙二醇是特别适合的。由至少85摩尔％的聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的纺粘非织造物是特别有利的。然后，剩余的15摩尔％由二羧酸单元和二醇单元构成，它们起到所谓的改性剂的作用，并使得本领域技术人员能够特异性地影响所产生的长丝的物理和化学性质。用于这样的二羧酸单元的实例是间苯二甲酸的基团或脂肪族二羧酸例如戊二酸、己二酸、癸二酸的基团；具有改性作用的二醇基团的实例是长链二醇的基团，例如丙二醇或丁二醇的基团、二乙二醇或三乙二醇的基团，或者如果以少量存在的话，分子量为约500至2000的聚乙二醇的基团。
[0086]特别优选的是包含至少95摩尔％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯，特别是那些包含未改性的PET的聚酯。
[0087]所述纺粘非织造物中包含的聚酯优选具有与0.6至1.4的特性粘度(IV)相对应的分子量，所述特性粘度于25°C下在含Ig聚合物的100mL 二氯乙酸的溶液中测得。
[0088]在本发明的进一步优选的实施方式中，所述非织造物、特别是纺粘非织造物是熔融粘合剂固结的非织造物，特别是基于双组分纤维，即，所述固结通过热塑性粘合剂来完成，所述热塑性粘合剂优选以纤维形式存在或作为纤维组分存在。因此，所述熔融粘合剂固结的非织造物包含载体纤维和热熔粘接剂纤维和/或具有载体组分和粘合剂组分的双组分纤维。所述载体和热熔粘接剂纤维或组分可以源自于任意的形成纤维的热塑性聚合物，并且载体纤维还可以源自于形成纤维的非熔融性聚合物。例如,原则上,在ΕΡ-Α-0，446，822和ΕΡ-Α-0，590，629中描述了这样的熔融粘合剂固结的纺粘非织造物。
[0089]作为载体纤维或载体纤维组分的来源的聚合物的实例为聚丙烯腈、聚烯烃例如聚乙烯或聚丙烯、基本上脂肪族的聚酰胺例如尼龙6.6、基本上芳香族的聚酰胺(芳族聚酰胺)例如聚(对苯二甲酸对苯二酯)(poly-(p-phenylene terephthalate))或含有一部分用于改善溶解性的芳香族间二胺单元或聚(间苯二甲酸间苯二酯)(poly-(m_phenyleneisophthalate))的共聚物、基本上芳香族的聚酯例如聚(对轻基苯甲酸酯)、或优选地，基本上脂肪族的聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0090]两种类型的纤维相对于彼此的比例可以在宽范围内进行选择，应当注意的是，在该范围内，由于载体纤维与热熔粘接剂纤维的粘接，热熔粘接剂纤维的分数被选择成足够高。对于所需应用来说，非织造物需要足够的强度，但另一方面，应确保所需的空气透过率。所述非织造物中来自于热熔粘接剂纤维的热熔粘接剂的分数通常低于50重量％ (相对于非织造物的重量)。
[0091]具体来说，相对于非织造物原料而言熔点降低10至50°C、优选30至50°C的改性聚酯被考虑作为热熔粘接剂。这样的热熔粘接剂的实例为通过长链二醇和/或间苯二甲酸或脂肪族二羧酸的缩合而改性的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0092]热熔粘接剂优选以纤维形式或以所谓的双组分纤维的形式引入到非织造物中，其中先前指定的用于载体纤维的材料产生机械强度，并且先前指定的用于热熔粘接剂纤维的材料形成用于固结的双组分纤维的第二组分。
[0093]优选地，载体纤维和热熔粘接剂纤维或载体纤维和热熔粘接剂纤维组分由一类聚合物构成。由此应当理解，所使用的所有纤维均选自一类物质，以便它们可以在非织造物使用后被容易地回收。例如，如果载体纤维由聚酯组成，则热熔粘接剂纤维也选自聚酯或选自聚酯的混合物，例如以PET为核并以低温熔融性聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物为鞘的双组分纤维；另外，也可以使用由不同聚合物构成的双组分纤维。其实例是聚酯和聚酰胺(核/鞘)的双组分纤维。
[0094]载体纤维和热熔粘接剂纤维的单个纤维的纤度可以在所述范围内进行选择。
[0095]构成所述非织造物的纤维可以具有几乎圆形的横截面，或者也可以为其它形状，例如哑铃形、肾形、三角形或者三叶形或多叶形的横截面。也可以使用中空纤维和双组分纤维或多组分纤维。另外，热熔粘接剂纤维或热熔粘接剂组分也可以以双组分纤维或多组分纤维的形式进行使用。
[0096]形成所述非织造物的纤维可以通过常用的添加剂进行改性，例如通过抗静电剂如烟灰或赋予带静电电荷的添加剂进行改性。另外，所述纤维可以具有抗菌性涂层。
[0097]形成所述非织造物的合成聚合物纤维优选不包含合成聚合物材料的短纤维和/或所谓的熔喷纤维。
[0098]除了所述合成聚合物纤维之外，也可以存在附加的玻璃纤维，以致玻璃纤维和/或矿物纤维与合成聚合物纤维的混合物作为形成非织造物的纤维存在。
[0099]也可以使用基于铝硅酸盐、陶瓷、白云石纤维或硬橡胶纤维的矿物纤维代替玻璃纤维，所述硬橡胶例如为玄武岩辉绿岩、暗斑岩。也可以使用辉绿岩(绿色岩石)和暗斑岩(所谓的脱玻玄武岩(paleobasalts))。然而，作为其经济可用性的结果，玻璃纤维是优选的。
[0100]在所述玻璃纤维中，所使用的玻璃纤维在玻璃类型方面不受任何实质性限制，以致原则上可以使用所有类型的玻璃，例如E玻璃、S玻璃、R玻璃和C玻璃。出于经济方面的原因，E玻璃或C玻璃是优选的。生物可溶性玻璃是特别优选的。
[0101]玻璃纤维可以由长丝即无限长的纤维形成或由短纤维形成，后者是优选的。短纤维的平均长度在3mm和IOOmm之间,优选为6至18mm。短纤维也可以具有不同的长度。
[0102]玻璃纤维的直径在0.5-15 μ m之间，优选为8至15 μ m。
[0103]纺织非织造层(层2)中玻璃纤维的分数为高达最多50重量％，优选高达最多30重量％，特别优选闻达最多10重量％。
[0104]纺织非织造层(层I)的单位面积重量在50g/m2和500g/m2之间、优选在80g/m2和300g/m2，特别是在 100g/m2 和 250g/m2 之间。
[0105]所述另外的纺织非织造层(层2)具有比所述纺织非织造层(层I)的空气透过率高的空气透过率，其优选高至少10%，特别优选高至少50%。因此，所述另外的纺织非织造层(层2)的空气透过率优选在550-22001/m2sec之间。
[0106]所述另外的纺织非织造层(层2)的纤维的直径优选高于所述纺织非织造层(层
I)的纤维的直径，特别优选高至少10%。
[0107]如上所述，所述纺织非织造层(层I)和所述另外的纺织非织造层(层2)通过机械针刺相互结合。作为上述方法的结果，在所述纺织非织造层(层I)的外侧上，在刺针的针刺点处形成孔，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于所述另外的纺织非织造层(层2)。如上所述，在层侧I上，通过加热表面例如砑光机的作用，这些孔明显减少或消除。
[0108]本发明的过滤介质被用于过滤空气/气体和液体，特别是用于汽车领域、空调系统、内部过滤器、花粉过滤器、清洁室过滤器、家用过滤器以及油过滤器和液压过滤器。优选地，所述过滤介质被用于需要非常好的分离度的发动机进气过滤器。
[0109]本发明的过滤介质具有闻于99%、优选闻于99.3%、特别是闻于99.5%、特别优选至少99.8%的分离度。
[0110]因此，本发明的主题还在于包含本发明的过滤介质的过滤器、过滤组件或滤芯(cartridge)。在此，所述过滤器被安装在壳体或其它包封体中，所述过滤器任选为褶皱的形式。例如可以从US-A-5883501推断相应的构造。
[0111]一般测定方法:
[0112]分离效率:
[0113]使用ISO细实验粉尘(IS012103-1)，通过来自于Palas (MFP2000型号)的过滤器试验台测试分离效率。以0.33m/s的流速进行测定直至最终压差为2000Pa。
[0114]容尘量:
[0115]使用ISO细实验粉尘(IS012103-1)，通过来自于Palas (MFP2000型号)的过滤器试验台测试容尘量。以0.33m/s的流速进行测定直至最终压差为2000Pa。
[0116]空气透过率:
[0117]按照DIN EN IS09237测定空气透过率。
[0118]单位面积重量:
[0119]按照DIN EN IS029073-1测定单位面积重量。
[0120]测定非织造物的厚度:
[0121]按照DIN EN IS09073-2 测定厚度。[0122]测定纤维直径:
[0123]按照DIN EN IS01973(至1995)测定纤维直径。
[0124]通过以下实施例来解释本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
[0125]实施例
[0126]提供纤度为1.7dtex并且单位面积重量为150g/m2的基于双组分纤维(PET/mod.PET)的纺织纺粘非织造层(层I)以及纤度梯度为9.9dtex和5.6dtex并且单位面积重量为160g/m2的基于聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET)的另外的纺织纺粘非织造层(层2)，并且将它们相互针刺在一起。刺针密度为41针/cm2。然后将针刺复合物供应至具有两个棍的班光机，班光机间隙为1.4_。在班光机处理后,最终复合物具有2.5mm的厚度。
[0127]砑光机的辊I (即，与所述纺织非织造层(层I)的外侧相接触的辊，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于所述另外的纺织非织造层(层2))的表面温度为210°C，相对的辊2的表面温度为70°C。
[0128]然后，使用ISO细实验粉尘(IS012103-1)，通过来自于Palas (MFP2000型号)的过滤器试验台测试本发明的过滤介质。
[0129]以0.33m/s的流速对根据本发明生产的过滤介质进行测试，直至最终压差为2000Pa。
[0130]根据本发明生产的过滤介质显示出99.8%的质量相关的平均分离效率，比容尘量为 830g/m2。
[0131]将根据本发明生产的过滤介质与未根据本发明使用砑光机进行热处理而生产的具有相同结构的过滤介质进行比较。比容尘量为980g/m2，但分离效率仅为99%，而相比之下，本发明产品的分离效率为99.8%。因此，未根据本发明生产的产品具有高五倍的透过率(透过率1%比0.2% )。
[0132]根据本发明生产的过滤介质显示出显著提高的分离效率，而比容尘量仅适度降低。
【权利要求】
1.过滤介质，其包含: a)至少一层纺织非织造层(层I)，优选为纺粘非织造层，其包含合成聚合物纤维，其中， al)纺织非织造层(层I)具有50至500g/m2、优选80至300g/m2的单位面积重量，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层； a2)所述纺织非织造层(层I)的纤维具有在0.7至< 6dtex范围内的直径，对于聚合物纤维来说，直径优选在I至< 4dtex范围内，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层；a3)纺织非织造层(层I)不包含化学粘合剂，并且优选为纺粘非织造物；a4)所述纺织非织造层(层I)优选通过砑光压实成空气透过率为500至20001/m2sec，所述纺织非织造层优选为纺粘非织造层； b)至少一层另外的纺织非织造层(层2)，其被施加到a)的纺织非织造层(层I)的至少一侧上，其中所述另外的纺织非织造层优选为包含合成聚合物纤维的纺粘非织造层，其中， bl)所述另外的纺织非织造层(层2)具有50至500g/m2、优选80至300g/m2的单位面积重量，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造层； b2)所述另外的纺织非织造层(层2)的纤维具有在3.0至< 15dtex范围内的直径，对于聚合物纤维来说，直径优选在4.0至< 12dtex范围内，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造层； b3)所述另外的 纺织非织造层(层2)不包含化学粘合剂，并且优选为纺粘非织造物，b4)所述另外的纺织非织造层(层2)的空气透过率高于所述纺织非织造层(层I)的空气透过率，优选高至少10% ； b5)所述另外的纺织非织造层(层2)优选具有与纤维直径相关的梯度，所述纤维直径朝着所述纺织非织造层(层I)的方向减小，所述另外的纺织非织造层优选为纺粘非织造物； c)其中所述纺织非织造层(层I)和所述另外的纺织非织造层(层2)通过机械针刺相互结合，并且形成在所述纺织非织造层(层I)的外侧上的孔的直径通过加热表面、优选为砑光机的作用减少至少50%、优选减少至少80%，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于第一纺织非织造层(层2)。
2.权利要求1的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质、特别是所述纺织非织造层(层I)和所述另外的纺织非织造层(层2)不包含裂膜纤维。
3.权利要求1或2的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质仅由所述纺织非织造层(层I)和所述另外的纺织非织造层(层2)组成。
4.权利要求1至3的过滤介质，其特征在于，所述机械针刺以20至100针/cm2的刺针密度完成。
5.权利要求1至4的过滤介质，其特征在于，所述纺织非织造层(层I)由合成聚合物纤维组成，并且优选所述另外的纺织非织造层(层2)也由合成聚合物纤维组成，其中所述纺织非织造层也可以由多种合成聚合物纤维形成。
6.权利要求5的过滤介质，其特征在于，所述纺织非织造层(层I)由双组分纤维组成，并且优选所述另外的纺织非织造层(层2)也由双组分纤维组成。
7.权利要求1至6的过滤介质，其特征在于，所述纺织非织造层(层I)具有多层结构，并且优选所述另外的纺织非织造层(层2)也具有多层结构。
8.权利要求1至7的过滤介质，其特征在于，所述纺织非织造层(层I)为纺粘非织造物，并且优选所述另外的纺织非织造层(层2)也为纺粘非织造物。
9.权利要求8的过滤介质，其特征在于，所述纺粘非织造物由热塑性塑料、优选聚酯构成。
10.权利要求1至9的过滤介质，其特征在于，形成所述非织造物的纤维具有添加剂，优选为抗静电剂或赋予带静电电荷的添加剂。
11.权利要求1至10的过滤介质，其特征在于，形成所述非织造物的合成聚合物纤维不包含合成聚合物材料的短纤维和/或所谓的熔喷纤维。
12.权利要求1至11的过滤介质，其特征在于，形成所述非织造物的合成聚合物纤维包含附加的玻璃纤维和/或矿物纤维，优选为玻璃纤维，从而提供玻璃纤维和/或矿物纤维与合成聚合物纤维的混合物作为形成非织造物的纤维，并且相对于相关非织造物的总重量，玻璃纤维和/或矿物纤维、优选玻璃纤维的分数为最多50重量％，优选高达最多30重量％，特别优选高达最多10重量％。
13.权利要求1至12的过滤介质，其特征在于，其具有高于99%、优选高于99.3%、特别是高于99.5%、特别优选至少99.8%的分离效率。
14.用于生产权利要求1的过滤介质的方法，其中， (i)至少一层权利要求1中限定的纺织非织造层(层I)和` (?)至少一层权利要求1中限定的另外的纺织非织造层(层2) (iii)通过机械针刺相互结合， 其特征在于，加热表面作用在所述纺织非织造层(层I)的外侧上，并且将由针刺产生的针孔的数目减少至少50%，所述纺织非织造层(层I)的外侧背离于所述另外的纺织非织造层(层2)。
15.权利要求14的方法，其特征在于，所述加热表面优选为砑光机。
16.权利要求14或15的方法，其特征在于，机械针刺以20至100针/cm2的刺针密度完成。
17.权利要求14至16的方法，其特征在于，所述加热表面的表面温度比所述纺织非织造层的有机聚合物纤维的熔点低至少10°C，或者如果所述纺织非织造层中存在具有不同熔点的有机纤维，则所述加热表面的表面温度比最低熔点低至少10°C。
18.权利要求14至17的方法，其特征在于，所述加热表面被制备为砑光机的形式，所述砑光机以间隙驱动，并且整个针刺复合物的厚度减少量被设定为至少5%，但最高50%。
19.权利要求14至18的方法，其特征在于，所述加热表面与所述纺织非织造层(层I)的外侧的接触时间为I秒至5秒，所述加热表面优选为加热的砑光机辊。
20.权利要求1至13的过滤介质在过滤空气/气体或液体、优选用于过滤空气供应系统中的空气流、特别是在汽车领域中的用途。
21.过滤组件，其包含壳体和至少一种权利要求1至13的过滤介质。
【文档编号】B32B5/26GK103877781SQ201310757194
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】约尔格·迈尔, 约尔格·莱纳特 申请人:约翰斯曼维尔欧洲有限公司