包含电荷加强添加剂的驻极体料片的制作方法_2

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出、和销钉机筒单螺杆挤出。连续方法可包括同时利用分配元件诸如空穴传递混合 器(例如,可从英格兰什鲁斯伯里的RAPRA技术有限公司(RAPRATechnology,Ltd.; Shrewsbury,England)商购获得的CTM)和销钉混合元件、静态混合元件或分散混合元件 (可商购获得,例如MADD0CK混合元件或SAXTON混合元件)。
[0034] 可用于挤压通过间歇工艺制备的预混合粒料的挤出机的例子包括与上文针对连 续加工所描述的设备类型相同的设备。可用的挤出条件通常是适于挤出不含添加剂的树脂 的那些条件。
[0035] 可将热塑性树脂和电荷加强添加剂的挤出共混物浇铸或涂覆成薄膜或薄片,或者 可使用任何合适的技术将热塑性树脂和电荷加强添加剂的挤出共混物成型为纤维料片。可 通过(例如)美国专利No. 6, 524, 488 (Insley等人)中所述的方法将薄膜制成多种制品, 包括过滤介质。纤维料片可由多种纤维类型制成,包括(例如)熔喷微纤维、短纤维、原纤 化薄膜以及它们的组合。用于制备纤维料片的技术包括(例如)气流成网工艺、湿法成网 工艺、水缠结法、纺粘工艺、熔喷工艺以及它们的组合。熔喷和纺粘的非织造微纤维料片尤 其可用作过滤介质。
[0036] 熔喷和纺粘的非织造微纤维驻极体过滤器尤其可用作呼吸器(例如过滤面罩)的 空气过滤器元件,或者可用于诸如以下的用途:家用和工业空调、空气净化器、真空吸尘器、 医用空气管路过滤器以及车辆与普通设备(例如计算机、计算机磁盘驱动器和电子设备) 用空气调节系统。在一些实施例中,将驻极体过滤器与呼吸器组件结合形成被设计为供单 人使用的呼吸装置。在应用于呼吸器时,驻极体过滤器可以为模制、打褶或折叠的半面罩呼 吸器、可替换的滤芯或滤罐、或预过滤器的形式。
[0037] 可用于本公开的溶喷微纤维可以根据VanA.Wente,"SuperfineThermoplastic Fibers,,'IndustrialEngineeringChemistry,vol. 48,pp. 1342-1346(VanA.Wente,"超 细热塑性纤维",《工业与工程化学》,第48卷,第1342-1346页)和海军研究实验室(Naval ResearchLaboratories)于1954年5月25日公布的由VanA.Wente等人所著的名称为 "ManufactureofSuperFineOrganicFibers"(超细有机纤维的制造方法)的第 4364 号报告中描述的方法制备。
[0038] 纺粘微纤维可以使用将一根或多根连续聚合物自由纤维挤出到收集器上的纺粘 工艺形成,所述纺粘工艺如(例如)美国专利No. 4, 340, 563和No. 8, 162, 153以及美国专 利公布No. 2008/0038976中所述。
[0039] 可用于纤维驻极体过滤器的熔喷和纺粘微纤维的有效纤维直径通常为约1至100 微米,更通常为2至30微米,在一些实施例中为约7至15微米,这些有效纤维直径是根 据Davies, C.N. ,"The Separation of Airborne Dust and Particles,,'Institution of Mechanical Engineers, London, ProceedingslB, 1952 (Davies, C.N.,"气载尘埃和粒子的 间距",《机械工程师学会会报IB辑》,伦敦,1952年)中所示出的方法计算得出的。
[0040] 短纤维也可以存在于料片中。与仅由吹塑微纤维形成的料片相比,短纤维的 存在提供了通常更为膨松有弹性且密度更小的料片。一般来讲,存在的短纤维不超 过约90重量%,更通常不超过约70重量%。含有短纤维的料片的例子在美国专利 No. 4, 118, 531 (Hauser)中有公开。
[0041] 该料片中还可包含吸附剂颗粒物质,例如活性炭或氧化铝。此类颗粒可能 以最多为约料片内容物体积的80%的量存在。填充有颗粒的料片的例子在(例如) 美国专利No. 3, 971,373 (Braun)、美国专利No. 4, 100, 324 (Anderson)和美国专利 No. 4, 429, 001(Kolpin等人)中有描述。
[0042] 各种可选的添加剂可与以下热塑性组合物共混,包括(例如)颜料、光稳定剂、 主抗氧化剂和辅抗氧化剂、金属钝化剂、受阻胺、受阻酚、脂肪酸金属盐、亚磷酸三酯、磷酸 盐、含氟化合物以及它们的组合。特别合适的添加剂包含HALS(受阻胺光稳定剂)和抗 氧化剂,因为这些物质还可以充当电荷加强添加剂。此外,其他的电荷加强添加剂也可与 热塑性组合物混合。可能的电荷添加剂包含热稳定的有机三嗪化合物或低聚物,这些化 合物或低聚物包含至少一个不属于三嗪环的氮原子,参见(例如)授予Rousseau等人的 美国专利 6, 268, 495、5, 976, 208、5, 968, 635、5, 919, 847 和 5, 908, 598。已知的加强驻极 体的另一种添加剂为可得自德国路德维希港巴斯夫公司(BASF,Ludwigshafen,Germany) 的"CHIMASS0RB944":(聚[[6-(1,1,3,3,_ 四甲基丁基)氨基]-均三嗪-2,4-二基] [[(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2, 2, 6, 6-四甲基-4-哌啶基)亚氨 基]])。电荷加强添加剂可以是N-取代的氨基芳香族化合物,尤其是三氨基取代的化合物, 例如可作为"UVINULT-150"从德国路德维希港巴斯夫公司(BASF,Ludwigshafen,Germany) 商购获得的2, 4, 6-三苯胺基-对-(碳-2' -乙基己基-Γ-氧基)-1,3, 5-三嗪。另 一种电荷添加剂为2, 4, 6-三-(十八烷基氨基)-三嗪,其也被称作三硬酯基三聚氰 胺("TSM")。在美国专利申请No. 61/058, 029、美国专利申请No. 61/058, 041、美国专 利No. 7, 390, 351 (Leir等人)、美国专利No. 5, 057, 710 (Nishiura等人)以及美国专利 No. 4, 652, 282和4, 789, 504(Ohmori等人)中提供了电荷加强添加剂的另外例子。
[0043] 此外,还可对此料片进行处理,以使其表面发生化学改性。可通过这样实现表面 氟化:将聚合物制品放置在含氟类物质和惰性气体的大气环境中,然后利用放电来改变 聚合物制品的表面化学性质。放电可为等离子体形式,例如AC电晕放电。该等离子体氟 化工艺使氟原子存在于聚合物制品的表面上。等离子体氟化工艺在授予Jones/Lyons等 人的多个美国专利 6, 397, 458、6, 398, 847、6, 409, 806、6, 432, 175、6, 562, 112、6, 660, 210 和6, 808, 551中有描述。具有高的氟饱和系数的驻极体制品在授予Spartz等人的美国 专利7, 244, 291中有描述,而具有低的氟饱和系数并结合了杂原子的驻极体制品在授 予Kirk等人的美国专利7, 244, 292中有描述。公开了氟化技术的其他专利公开包括: 美国专利No.6, 419, 871、No.6, 238, 466、No.6, 214, 094、No.6, 213, 122、No.5, 908, 598、 No.4, 557, 945、No.4, 508, 781 和No.4, 264, 750;美国专利公开US2003/0134515A1 和US 2002/0174869A1;以及国际专利公开WO01/07144。
[0044] 根据本公开制备的驻极体过滤介质通常具有在约10至500g/m2范围内的基重(每 单位面积的质量),在一些实施例中该基重为约10至l〇〇g/m2。在制造熔喷微纤维料片的过 程中,可以通过(例如)改变收集器的速度或模头通量来控制该基重。过滤介质的厚度通 常为约0. 25至20毫米,在一些实施例中为约0. 5至2毫米。过滤器元件中通常使用多层 纤维驻极体料片。纤维驻极体料片的密实度通常为约1%至25%,更通常为约3%至10%。 密实度为限定料片固体比率的无量纲参数。总体而言,本公开的方法可提供在整个料片内 具有大致均匀的电荷分布的驻极体料片,而不管基重、厚度或介质的密实度如何。驻极体过 滤介质和制备其的树脂不应当经受可能增大其电导率的任何不必要处理,例如将其暴露于 电离辐射、Y射线、紫外线照射、高温分解、氧化等。
[0045] 驻极体料片可在其形成时带上电荷,或者该料片可在其形成后带上电荷。在驻极 体过滤介质中,该介质通常在料片形成后带上电荷。一般来讲,可以使用本领域已知的任何 标准充电方法。例如,可采用多种方法来充电,包括摩擦起电、电晕放电和水充电。还可以 使用这些方法的组合。如上提及,在一些实施例中,本公开的驻极体料片具有仅通过电晕放 电(特别是直流电晕放电)、无需另外的充电方法就能够带上电荷的所需特征。
[0046]合适的电晕放电工艺的例子在美国专利Re. No.30, 782(van Turnhout)、美 国专利Re. No.31,285(van Turnhout)、美国专利Re. No.32, 171(van Turnhout)、美国 专利No.4, 215, 682(Davis等人)、美国专利No.4, 375, 718(Wadsworth等人)、美国专 利No.5, 401,446(Wadsworth等人)、美国专利No.4, 588, 537(Klaase等人)、美国专利 No.4, 592, 815(Nakao)和美国专利No.6, 365, 088(Knight等人)中有描述。
[0047] 可用于使驻极体料片带电的另一种技术为水充电。使纤维与水以足以赋予纤维 电荷的方式接触,然后将料片干燥,以此方式对料片进行水充电。水充电的一个例子涉及 使水射流或水滴流以足够为料片提供能加强过滤的驻极体电荷的压力冲击到所述料片上, 然后将所述料片干燥。达到最佳结果的必需压力根据以下因素而变化:使用的喷涂器的类 型、形成料片的聚合物的类型、加入聚合物的添加剂的类型和浓度、料片的厚度和密度,以 及是否在水充电之前进行预处理,例如电晕表面处理。一般来讲,水压在约10至500psi (69 至3450kPa)的范围内为宜。水射流或水滴流可以由任何合适的喷雾装置提供。可用喷 雾装置的一个例子是用于水力缠结纤维的设备。水充电的合适方法的例子在美国专利 No. 5, 496, 507(Angadjivand等人)中有描述。其他方法在美国专利No. 6, 824, 718(Eitzman 等人)、美国专利No. 6, 743, 464 (Insley等人)、美国专利No. 6, 454, 986 (Eitzman等人)、美 国专利No. 6, 406, 657
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