专利名称：两纤维过滤材料的制作方法
背景技术：
本发明总的涉及过滤材料，更具体地说涉及包含混合的两种纤维并带有静电荷的过滤介质。
相关技术的叙述人们已知在过滤技术中，各种纤维可以形成网状结构或其他结构，结构中具有弯弯曲曲的小径，使气体，例如空气，在此弯曲的小径通过，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，对各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。这种纤维混合物揭示在授予Auger的美国专利6328788号中，授予Brown的美国专利4798850号，授予Morweiser等人的美国专利5470485号以及授予Haskett的美国专利5792242号中。所有的上述专利都援引在此以供参照。
Brown的专利揭示了一种两类纤维的混合物聚烯烃和取代的另一种聚合物。Brown中的第一类纤维优选是聚丙烯，第二类是改良丙烯酸纤维。在Brown的专利中表面面积比(聚丙烯∶改良的丙烯酸纤维)优选是30∶70～80∶20，更好是40∶60到70∶30。
此外，Brown专利中所用的聚丙烯是清洁的，清洁一字的意义，在专利中是这样解释的“清洁”一字，我们的意思是纤维上没有润滑剂或抗静电剂涂层，或者说，在纤维混合之前，任何这类涂层都已被除掉，例如，用非离子洗涤剂洗涤掉”。这样Brown专利的纤维是没有润滑剂或抗静电剂的，通常制造时用抛光剂而该抛光剂随后是被洗涤掉的。然而，清洗纤维的步骤增加了最终过滤产品的成本而且还可能对纤维有不利的影响。
授予Gordon的美国专利6,623,548号中揭示了一种带上静电荷的过滤器材料，它包括以下纤维的混合物聚丙烯纤维及(a)无卤素的丙烯酸纤维或(b)聚氯乙烯(PVC)纤维或(c)PVC和无卤素的丙烯酸纤维的混合物。在此专利中，纤维也被清洗以除去抗静电剂及润滑剂。这在Gordon的专利中是这样叙述的“在实践中，作为商品生产的聚合物纤维具有纺纱抛光剂，因此必须在混合纤维前，混合纤维时或在混合纤维之后基本上从纤维中除掉润滑剂及抗静电剂”。
已有技术的过滤材料在许多情况下可以提供足够的过滤。然而，如果在静电荷必须较长期地保留或要求通过过滤材料的穿透率必须低于某一定的百分比数时，已有技术就不能满足需要，或者因为需要洗涤步骤而使制造成本高得无法接受。因此需要有一种过滤材料，它既要具有所需的性能而且制造成本又是可行的。
发明内容
人们发现两类纤维可以混合起来以形成一种其性能优于已有技术的过滤材料。这两类纤维包括聚丙烯纤维和选自改良丙烯酸纤维及丙烯酸纤维的第二类纤维。在一个较佳实施例中，聚丙烯与改良的丙烯酸纤维之比是50∶50左右。然而可以接受的比例的范围可以在约90∶10及约10∶90之间。聚丙烯与丙烯酸纤维的较佳比例是约50∶50，但范围可以在90∶10及10∶90之间。较佳的聚丙烯上面具有可测定量的可提取的剂。
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。
图2是实施本发明的样品的第二组实验数据表，表中的纤维组成成分也各有不同。
在叙述于图中的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此类方式实现类似目的的技术上的等效物。
发明详述本发明是两类纤维-聚丙烯纤维和丙烯酸或改良的丙烯酸纤维的混合物。该聚丙烯纤维在外表面上只有小量的剂类，该剂类可以是一种抗静电剂、润滑剂或者许多一般称为“可提取物”或“可提取的剂类”中的一种，可提取是因为可以用已知的醇提取法把它们从纤细中提取出来。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可提取的剂类。此量例如在约0.02～约0.1重量％的范围内，或者其他可检测的量。所述纤维可以被清洁而除去大部分剂类，或者在一种工艺过程中形成，此工艺过程只留下很少或没有这种可提取的剂类的存在。如果需要，也可以在基本清洁的纤维上加上可提取的剂类。用只有少量可提取的剂类制成的纤维通常称为“低抛光”或“无抛光”纤维。
较佳的聚丙烯纤维在奥地利的Asota Ges.m.b.H公司有售，在本发明试验过程中所用的纤维是2.25旦1.5英寸长的聚丙烯纤维，其批号是FVIX02这些纤维只有少量的可提取的剂类，例如抗静电剂或润滑剂，并且在制造过程中是用水(蒸馏水或去离子的水)作为润滑剂。这样的纤维虽然含有可提取的剂类，但在本发明中，其工作性能比用洗涤剂以基本上除去所有可提取物的纤维的性能为好。如果有任何别的制造工艺发展出来在纤维表面只留下很少或没有可提取的剂类。则这种纤维可以取代目前较佳的纤维。
众所周知的是，在纺织工业里，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％的丙烯腈单元组成的长链合成聚合物。此外，改良的丙烯酸纤维是一种制造成的纤维。其中，形成纤维的物质是由不到85％但至少为35重量％的丙烯腈单元的长链合成聚合物。用于本发明的丙烯酸和改良的丙烯酸纤维属于这些范围。
在这里试验中所用的改良的丙烯酸纤维是2.0旦2英寸长并以商标KANEKARON型号为SE名称出售的改良丙烯酸纤维，它是由日本大阪的Kaneka公司出售的。该纤维用约4重量％的碳酸钠水溶液清洁。清洁后的纤维然后被漂洗和弄干。在试验中所用的丙烯酸纤维是由Solutia公司制造的，型号为A17879，这是一种近无光纤维，3.0旦，2英寸长。该纤维用约4重量％的碳酸钠溶液洗涤。该纤维然后经漂洗和弄干。虽然这些纤维是经过清洗的，但是如果工艺通过经过发展到能够生产低或无抛光丙烯酸或改良的丙烯酸纤维，这些纤维能够和低或无抛光聚丙烯，甚至和一般普通的经过洗涤后的聚丙烯混合而且可以生产有利的产品，这是人们所期望的。我们也期待溶液精纺纤维及干精纺纤维能够用于本发明。
聚丙烯纤维可以与改良的丙烯酸纤维或丙烯酸纤维混合以形成无纺织物。此纤维也可以经纺织或经其他方式形成片状，平板状，页状或其他形状。该纤维网优选用普通的方式混合纤维而制成，然后加以起绒使纤维能在一起相互摩擦以产生静电荷，此静电荷能在制造后保持相当长的时间。或者，可以先混合形成纤维网，然后，通过电晕或电场产生电荷。此电荷也可以在混合之前就产生。业以发现按照本发明形成的织物可以将静电电荷保持相当长的时间。
已经对用本发明的纤维网的样品进行试验，试验结果列于图1和图2所示的表内。试验是在TSI8130机器上进行的，TIS8130机器是大家熟知的专门测试材料的过滤性能的机器。试验是在使空气以每分钟90升的流速进行的，而过滤网样品约为6英寸宽6英尺长并且有约8.0克的重量。DOP(邻苯二甲酸二辛酯)油形成的穿透率被测量15分钟，并且记录在图1和图2的表中。因为得到的结果是该油穿透过过滤材料的百分比，所以穿透滤越低，过滤材料的性能就越好。图1中的各行是按样品性能依次安排的。图2中的各行则将类似的样品被此靠近排列供比较之用。
应该注意的是，图1的样品1和4的纤维类型和组成与授予Brown的美国专利4,798,850所叙述的过滤材料是相类似的。因此，示于样品3及5中的本发明的性能可以与已有技术的性能相比较。此外，图2中的样品2，4，6，8，10及12包括和Brown的专利中一样的洗涤过的聚丙烯。图2中的样品1，3，5，7，9，及11包括未洗涤过的聚丙烯纤维，它具有可测量数量的可提取剂，但它们穿透率远低于具有类似百分比的洗涤过的聚丙烯的穿透率。
图1中的样品2，3及5是按照本发明制造的，这些样品比样品1及4的性能要高很多，样品1及4是代表已有技术的。从图2的数据也可以作出同样的结论。这里显示出过滤材料可以不必另外付出清洁聚丙烯纤维的代价而制出过滤材料。事实上，在本发明中使用的聚丙烯纤维具有可测定量的可提取剂，但其性能远比用已有技术制造的产品好。
现在还没有充分理解为什么具有可测定量的可提取剂的产品会比可提取物已用洗涤除去的产品的性能好。
从理论上分析，洗涤过程可能侵蚀或以其他方式降低纤维的质量或者留下其他污染物而影响过滤器的性能。因此，人们期望，如果制造这种纤维的生产过程得到发展，一种低抛光或无抛光的改良的丙烯酸纤维或丙烯酸纤维将能够与低或无抛光聚丙烯或甚至洗涤过的聚丙烯产生好的结果。
虽然上面在本发明的某些较佳实施例做了详细的揭示，但应予理解的是，在本发明的精神实质或下列权利要求书的范围内还完全可以作出种种修改和变化。
权利要求
1.一种过滤器材料，它包括两种纤维的混合物，一种纤维(a)是聚丙烯纤维，其外表面上至少具有一种可测定量的可提取剂，另一种纤维(b)是选自丙烯酸纤维及改良的丙烯酸纤维的第二种纤维。
2.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，所述至少一种可提取剂的可测定量为低于约0.1重量％。
3.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及第二类纤维的比在约10∶90及约90∶10之间。
4.如权利要求3所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及第二类纤维的比在约20∶80及约80∶20之间。
5.如权利要求4所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及第二类纤维的比在约30∶70及约70∶30之间。
6.如权利要求5所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及第二类纤维的比在约40∶60及约60∶40之间。
7.如权利要求6所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及第二类纤维之间的比在约45∶55及约55∶45之间。
8.如权利要求7所述的过滤器材料，其中，该混合物包含的约50重量％的聚丙烯纤维及约50重量％的第二类纤维。
9如权利要求1所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维与丙烯酸纤维的比在约20∶80及约80∶20之间。
10.如权利要求9所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及丙烯酸纤维的比在约30∶70及约70∶30之间。
11.如权利要求10所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维和丙烯酸纤维的比在约40∶60及约60∶40之间。
12.如权利要求11所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及丙烯酸纤维的比在约45∶55及约55∶45之间。
13.如权利要求12所述的过滤器材料，其中，该混合物包含约50重量％的聚丙烯纤维及约50重量％的丙烯酸纤维。
14.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及改良的丙烯酸纤维之比在约20∶80及约80∶20之间。
15.如权利要求14所述的过滤器材料，其中，该混合物所含有的聚丙烯纤维及改良丙烯酸纤维之比在约30∶70及约70∶30之间。
16.如权利要求15所述的过滤器材料，其中，该混合物所包含的聚丙烯纤维及改良丙烯酸纤维之比在约40∶60及约60∶40之间。
17.如权利要求16所述的过滤器材料，其中，该混合物包含的聚丙烯纤维及改良丙烯酸纤维之比在约45∶55及约55∶45之间。
18.如权利要求17所述的过滤器材料，其中，该混合物包含约50重量％的聚丙烯纤维及约50重量％的改良的丙烯酸纤维。
19.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，第二类纤维包括丙烯酸纤维，后者基本上不含可提取剂。
20.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，第二类纤维包括丙烯酸纤维，后者含有可测定量的至少一种可提取剂。
21.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，第二类纤维包含改良的丙烯酸纤维，后者基本上不含可提取剂。
22.如权利要求1所述的过滤器，其中，第二类纤维包括改良的丙烯酸纤维，后者含有可测定量的至少一种可提取剂。
23.如权利要求1所述的过滤器材料，其中，聚丙烯纤维没有经过清洁除去所述至少一种可提取剂。
24.一种过滤器材料，它包括两类纤维，一种(a)是聚丙烯纤维，一种(b)是第二类纤维，在其外表面上具有可测定量的至少一种可提取剂，所述第二类纤维选自丙烯酸纤维和改良的丙烯酸纤维。
25.如权利要求21所述的过滤器材料，其中，聚丙烯纤维的外表面上具有可测定量的至少一种可提取剂。
26.一种从气流中过滤颗粒物的方法，该方法包括(a)将在外表面上具有可测定量的至少一种可提取剂的聚丙烯纤维与一种第二类纤维混合，后者选自丙烯酸纤维及改良的丙烯酸纤维，以形成过滤器材料；(b)将所述过滤器材料置于气流中，无需从过滤器纤维的外表面清洗掉所述的至少一种可提取剂。
全文摘要
一种过滤材料，它包括至少两类纤维的混合物，一类(a)是聚丙烯纤维，第二类(b)是丙烯酸或改良的丙烯酸纤维。在一较佳实施例中，该混合物包含约50重量％的聚丙烯纤维及约50重量％的改良的丙烯酸纤维。在另一较佳实施例中，混合物包含约50重量％的聚丙烯和约50重量％的丙烯酸纤维。两类纤维的混合比的范围从90∶10到10∶90的聚丙烯对丙烯酸或改良的丙烯酸纤维。本发明的这种混合物的性能比已有技术的过滤材料为好，尤其是在用较佳组成时。
文档编号B01D39/00GK1780674SQ200380110051
公开日2006年5月31日 申请日期2003年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者R·R·威尔金斯, D·K·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