耐久纤维网的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实施方案总体上设及纤维网，并且特别地，设及涂布有树脂的纤维网。
【背景技术】
[0002] 在多种应用中可W使用过滤元件来去除污染物。运样的元件可W包括可W由纤维 网形成的过滤介质。纤维网提供了允许流体（例如气体、液体）流过该介质的多孔结构。包 含在流体内的污染物颗粒（例如，尘粒、灰粒）可W被捕获在纤维网上或纤维网中。根据应 用，可W将过滤介质设计成具有不同的性能特征。
[0003] 在一些应用中，纤维网可W涂布有树脂。虽然存在许多经涂布的纤维网，但纤维网 的机械性能（例如刚度、强度和伸长率）上的改进将是有益的。
【发明内容】
[0004] 提供了涂布有树脂的纤维网W及与该纤维网相关联的有关部件、系统和方法。在 一些情况下，本申请的主题设及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案和/或结构和 组成的多种不同用途。
[0005] 在一组实施方案中，提供了一系列方法。在一个实施方案中，方法包括：提供包含 多根玻璃纤维的非织造网；W及利用包含第一组分和第二组分的树脂涂布非织造网的至少 一部分。第一组分为玻璃化转变溫度小于或等于约60°C的聚合物。所述方法还设及使第一 组分与第二组分反应。
[0006] 在另一实施方案中，方法包括：提供包含多根玻璃纤维的非织造网；W及用包含 第一组分和第二组分的树脂涂布非织造网的至少一部分。第一组分为数均分子量大于或等 于约3000g/mol的聚合物。所述方法还设及使第一组分与第二组分反应。
[0007] 在另一实施方案中，方法包括：提供包含多根玻璃纤维的非织造网；用包含第一 组分和第二组分的树脂涂布非织造网的至少一部分；W及使第一组分与第二组分反应。第 一组分选自聚丙締酸醋、聚氨醋、聚碳酸醋、饱和聚醋、不饱和聚醋、聚祗締、巧喃聚合物、聚 慷醒醇、聚酷胺、聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺、聚酷胺胺、其共聚物及其组合。
[0008] 在另一组实施方案中，提供了一系列制品。在一个实施方案中，制品包括：包含多 根玻璃纤维的非织造网；和涂层，该涂层涂布非织造网的至少一部分。所述涂层包含第一组 分和第二组分的反应产物。第一组分为玻璃化转变溫度小于或等于约6(TC的聚合物。
[0009] 在另一实施方案中，制品包括：包含多根玻璃纤维的非织造网；和涂层，该涂层涂 布非织造网的至少一部分。所述涂层包含第一组分和第二组分的反应产物。第一组分为数 均分子量大于3000g/mol的线型聚合物。
[0010] 在另一实施方案中，制品包括：包含多根玻璃纤维的非织造网；和涂层，该涂层涂 布非织造网的至少一部分，其中所述涂层包含第一组分和第二组分的反应产物。第一组分 选自聚丙締酸醋、聚氨醋、聚碳酸醋、饱和聚醋、不饱和聚醋、聚祗締、巧喃聚合物、聚慷醒 醇、聚酷胺、聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺、聚酷胺胺、其共聚物及其组合。
[0011] 在另一实施方案中，制品包括包含多根玻璃纤维的非织造网，其中非织造网沿纵 向（machinedirection)的抗拉强度大于或等于约2磅/英寸并且小于或等于约150磅/ 英寸，非织造网的缪伦破裂强度（MullenBurststrength)大于或等于约10磅/平方英寸 并且小于或等于约250磅/平方英寸。非织造网可选地包含Owt%至Iwt%的热塑性粘合 纤维和Owt%至%的原纤化纤维。
[0012] 在另一实施方案中，制品包括包含多根玻璃纤维的非织造网，其中非织造网沿纵 向的干断裂伸长率大于或等于约2 %并且小于或等于约50 %。非织造网可选地包含Owt% 至%的热塑性粘合纤维和Owt%至%的原纤化纤维。
[0013] 在另一实施方案中，提供了液压过滤元件。该液压过滤元件包括包含多根玻璃纤 维的非织造网。非织造网可选地包含Owt%至2wt%的热塑性粘合纤维和Owt%至2wt%的 原纤化纤维。液压过滤元件没有支承织造物（scrim)层。
[0014] 当结合附图考虑时，由本发明的各种非限制性实施方案的W下详细描述，本发明 的其他优点和新颖的特征将变得明显。在其中本说明书和通过引用并入的文献包括冲突和 /或不一致的公开内容的情况下，W本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文献 包括彼此冲突和/或不一致的公开内容，则W有效日期较近的文献为准。
【附图说明】
[0015] 本发明的非限制性实施方案将通过示例方式参照附图进行描述，所述附图是示例 性的并且非旨在按比例绘制。在附图中，每个示出的相同或几乎相同的部件通常W单一附 图标记表示。为了清楚起见，在不需要图解来使得本领域普通技术人员理解本发明的地方， 不是在每个附图中每个部件都被标记，也不是本发明的每个实施方案中的每个部件都被示 出。在附图中：
[0016] 图1A是示出根据一组实施方案的包括多根纤维的纤维网的截面的示意图；
[0017] 图1B是示出根据一组实施方案的包括部分地涂布有树脂的纤维的纤维网的截面 的不意图；
[0018] 图1C是示出根据一组实施方案的其中基本所有纤维均涂布有树脂的纤维网的截 面的示意图。
【具体实施方式】
[0019] 提供了可W被涂布并且在过滤介质中使用的纤维网。在一些实施方案中，纤维网 为涂布有树脂的非织造网，该树脂包含可W彼此反应W形成共聚物的至少两种组分。第一 组分可W例如赋予经涂布的纤维网柔性（例如，伸长率）和/或强度，而第二组分可W赋予 纤维网刚度W及其他特性。可W对树脂中的组分的各自的性质和量进行选择来调节纤维网 的机械性能。在一些情况下，可W使用在经涂布的纤维网中的相对高的重量百分比的树脂 来在不对过滤性能（例如透气率）产生不利影响的情况下赋予增强的机械性能（例如，强 度）。在一些实施方案中，经涂布的纤维网可W足够地自支承、耐久且结实，使得由纤维网形 成的过滤介质和/或元件无需另外的支承结构（例如，支承织造物）。
[0020] 图1A至图1C中示出了涂布有树脂的纤维网的实施例。如图1A例示性地示出的， W截面形式示出的纤维网10可W包括多根纤维15。如图1B至图1C所示，纤维网的一部分 或所有纤维网可w被涂布有包含至少两种组分（例如第一组分和第二组分）的树脂。在利 用树脂涂布纤维网并且将多余的树脂从纤维网去除之后，可W对树脂进行固化。例如，在一 些实施方案中，可W使树脂中的组分经历与自身的化学反应和/或与另外的组分的化学反 应来形成反应产物（例如，共聚物、交联网状物、固化网状物）。在某些实施方案中，如下面 更详细描述的，树脂的所述至少两种组分可W彼此反应W形成共聚物。
[0021] 涂布的程度可W不同。例如，在一个实施方案中可W在纤维网的表面上形成涂层。 在一些实施方案中，可W向纤维网施加树脂W在纤维网内部（即，穿过纤维网的厚度）中的 纤维的至少一部分上制作涂层。如图1C所示，在某些实施方案中，可W使纤维网的基本所 有的纤维涂布有树脂。然而，在一些实施方案中，例如如图1B所示，不是所有纤维都被涂 布。如本文中所描述的，在一些实施方案中，在图1B和图1C中分别示出的经涂布的纤维网 25和纤维网30可W用作过滤介质并且可W具有增强的机械性能。
[0022] 如本文中所述，纤维网可W被涂布有包含至少两种组分（例如，第一组分和第二 组分）的树脂（例如预固化树脂）。树脂中的组分可W经历彼此之间的化学反应（例如，在 固化时）W形成反应产物。另外，在一些情况下，树脂中的组分可W与自身进行反应。例如， 单体形式的组分（例如，环氧单体）可W进行聚合W形成均聚物（例如，聚环氧化物）。在 一些情况下，在树脂中一组分可W与另一组分进行反应，例如形成共聚物。例如，树脂中的 第一单体（例如环氧单体）可W与树脂中的另一组分--例如第二单体或聚合物（例如， 共聚醋）一一进行反应W形成支化聚合物、线型聚合物、共聚物、交联网状物或其组合。
[0023] 在一些实施方案中，树脂中的组分可W经历多于一种化学反应。例如，树脂中的组 分可W与自身进行反应并且可W与树脂中的第二组分进行反应。在一个实施例中，树脂中 的单体（例如，环氧单体）可W与自身进行反应W形成低聚物或聚合物，该低聚物或聚合 物可W与树脂中的聚合物反应W形成共聚物。在一些情况下，可W同时和/或依次发生多 于一种化学反应。在一些实施方案中，在在树脂中形成反应产物（例如，通过第一组分与自 身的反应，或者通过第一组分与第二组分的反应）之后，该反应产物可W经历化学反应。例 如，共聚物（例如，诸如共聚醋的第一组分和诸如环氧单体的第二组分的反应产物）可W与 聚合物（例如，第=组分，或另外的第一组分）反应W形成聚合物网状物（例如，固化或交 联的网状物）。在某些情况下，树脂中的反应产物可W与自身发生反应W形成可W有支链或 无支链的链更长的聚合物。例如，低聚物（例如，环氧单体的反应产物）可W与自身发生反 应W形成聚合物。在树脂中反应产物还可W与另一反应产物反应。例如，第一聚合物（例 如，环氧的反应产物）可W与第二聚合物（例如，聚合物和单体的反应产物）进行反应W形 成共聚物。
[0024] 在一些实施方案中，树脂中的反应产物可W经历多于一种化学反应。例如，涂层中 的反应产物可W与自身发生反应并且可W与涂层中的另一组分反应。在一个实施例中，第 一反应产物（例如，诸如聚环氧化物/多环氧化物的聚合物）可W与树脂中的第二聚合物 反应W形成第二反应产物（例如，共聚物）。第一反应产物可W可选地经历另一反应，例如， 与树脂中的其他第一反应产物或第二反应产物进行交联。在发生多于一种化学反应的情况 下，反应可W同时和/或依次发生。
[0025] 在另一些实施方案中，树脂中的第一组分可W被设计成与自身进行反应但不与树 脂中的另一组分（例如，第二组分）反应。另外，第二组分可W被设计成与自身进行反应而 不与第一组分反应。如本领域技术人员所已知的，运样的组分可w通过调节组分的官能团 来设计。在所得的涂层中，形成的两种类型的聚合物链可W彼此缠绕在一起，而不是共价地 偶联。
[0026] 在一些实施方案中，树脂中的组分和/或反应产物可W进行反应W形成特定类型 的共聚物。共聚物的示例性类型包含交替共聚物、周期共聚物、无规共聚物、树枝状聚合物、 =元共聚物、四元共聚物、接枝共聚物、线型共聚物和嵌段共聚物。
[0027] 在一些实施方案中，与涂布有仅包含单一组分（例如第一组分或第二组分）的树 脂的纤维网相比，如本文中所述的涂布有包含至少两种组分的树脂的纤维网可W具有增强 的机械性能和/或过滤性能。在一个实施例中，与涂布有仅包含上述组分中的一种组分（例 如环氧树脂）的树脂的纤维网相比，涂布有包含第一组分（例如聚合物）和第二组分（例 如环氧树脂）的树脂的纤维网可W更结实和/或更柔初（例如具有更高的伸长率）。本文 中描述了其他优点。
[0028] 应该理解的是，虽然本文中描述的许多实施例属于包含第一组分和第二组分的树 脂的情况，但在一些实施方案中树脂可W包含另外的反应性组分（例如第=组分、第四组 分等）。所述另外的组分中的每一种组分可W具有如本文中所述的"第一组分"或"第二组 分"的一个或更多个特性。在运样的情况下，树脂可W包含多于一种的不同类型的"第一组 分"和/或多于一种的不同类型的"第二组分"。还可W有其他构造。
[0029] 如本文中所述，形成纤维网上的涂层的树脂可W包含至少第一组分。第一组分可 W为反应性实体，其包含能够使得第一组分经历化学反应W形成较大分子（例如聚合物） 的一个或更多个反应性官能团。反应性官能团的非限制性实例包括径基基团、簇基基团、氨 基基团、硫醇基团、丙締酸醋基团、乙締基基团、腊基团、异氯酸醋基团和醋基团。
[0030] 在一些实施方案中，第一组分为反应性聚合物（例如线型聚合物、共聚物）。聚合 物可W为特定类型（例如聚醋）或属于特定种类（例如热塑性）。可W适合作为第一组分 的聚合物的类型的非限制性实例包括聚酸、聚芳酸、聚烷基酸、聚讽、聚芳讽、聚氯乙締、聚 酸酸酬、聚酸酬、聚酸讽、聚締控、橡胶、聚苯乙締、苯乙締丙締酸醋、苯乙締马来酸酢、聚乙 締醇、聚乙締乙酸醋、聚乙締醇醋、聚乙締胺W及聚乙締胺的锭盐、聚乙締酷胺和部分水解 的聚乙締酷胺W及部分水解的乙締酷胺的锭盐、聚丙締腊、聚对二甲苯、聚苯撑、聚乙交醋、 聚乳酸-径基乙酸共聚物、聚乳酸、聚己内酷胺、聚乙交醋-聚己内醋共聚物、聚乙交醋-聚 =亚甲基碳酸醋共聚物、聚硅氧烷、聚芳醋、聚氨基酸、聚内酷胺、聚乙内酷脈、聚酬、聚脈、 聚苯乙締横酸盐、木质素、聚麟嗦、聚乙締氯化物、聚酸酷亚胺、乙酸纤维素、簇甲基纤维素、 醇酸树脂、聚丙締酸醋、聚氨基甲酸醋、聚碳酸醋、饱和聚醋、不饱和聚醋、聚祗締、巧喃聚合 物、聚慷醒醇、聚酷胺、聚酷亚胺、聚酷胺酷亚胺、聚酷胺胺、其共聚物及其组合。聚合物的示 例性种类包括热塑性和热固性。还可W有其他类型和种类的聚合物。
[0031] 在一些实施方案中，第一组分为共聚物。该共聚物可W例如为交替共聚物、周期共 聚物、无规共聚物、树枝状聚合物、=元共聚物、四元共聚物、接枝共聚物、线型共聚物或嵌 段共聚物。
[0032] 在一些实施方案中，第一组分（例如聚合物）可W具有某些特性，例如重复单元数 目（n)、数均分子量（M。)、玻璃化转变溫度灯g)、径基（0H)数（径值）和/或酸值。在某些 实施方案中，可W对重复单元数目和数均分子量进行选择W赋予期望的性能（例如在树脂 或树脂溶液中的增强的溶解度、给纤维网增加柔初性和/或强度）。例如，在一些实施方案 中，具有较高重复单元数目和M。的第一组分可W产生与具有较低重复单元数目和/或M。的 第一组分相比较柔软且较结实（例如较不易碎）的涂层。可W对第一组分的玻璃化转变溫 度进行选择W增强纤维网的某些机械性能，例如伸长率、强度、柔性和/或抗变形能力。
[0033] 在第一组分（例如聚合物）包含径基（-0H)基团和酸基团的某些实施方案中，可 W对径值和酸值进行选择W赋予用于化学反应的反应性官能度。在一些情况下，第一组分 的径值和酸值可W影响第一组分（例如聚合物）经历的化学反应和/或形成的反应产物的 类型（例如长链共聚物、交联网状物）。进而，涂层中的反应数和反应产物类型可W影响纤 维网的机械性能。在一个实施例中，具有相对低的径值和/或酸值的第一组分可W经历与 具有相对高的径值和/或酸值的第一组分相比较少的化学反应。具有相对低的径值和/或 酸值的第一组分可W增强纤维网的柔初性，而具有相对高的径值和/或酸值的第一组分可 W在纤维网上产生相对较易碎的涂层。
[0034] 在一些情况下，可W基于单个特性来选择第一组分（例如聚合物）。例如，可W基 于第一组分的玻璃化转变溫度来选择第一组分。在另一些情况下，可W基于多于一种特性 (例如Tg、M。和径值）来选择第一组分。在某些实施方案中，选择第一组分的标准可W根据 某些因素（例如树脂中的其他组分和纤维网的预期应用）而不同。
[0035] 在一些实施方案中，第一组分可W具有某个范围的重复单元。例如，第一组分中 的重复单元数目可W大于或等于约20、大于或等于约50、大于或等于约100、大于或等于约 200、大于或等于约300或者大于或等于约400。在一些情况下，第一组分中的重复单元数目 可W小于或等于约500、小于或等于约400、小于或等于约300、小于或等于约200、小于或等 于约100或者小于或等于约50。也可W为上述参考范围的组合（例如大于或等于约20并 且小于或等于约400)。第一组分中的重复单元数目也可W为其他值。重复单元的数目可W 利用凝胶渗透色谱（GPC)、核磁共振（NMR)来确定，或者可W从制造商的说明书获得。
[0036] 在一些实施方案中，可W基于第一组分的数均分子量来选择第一组分。例如，第一 组分的数均分子量可W大于或等于约lOOOg/mol、大于或等于约3000g/mol、大于或等于约 5000g/mol、大于或等于约lOOOOg/mol、大于或等于约15000g/mol、大于或等于约20000g/ mol、约30000g/mol或者大于或等于约40000g/mol。在一些情况下，第一组分的数均分子量 可W小于或等于约50000g/mol、小于或等于约40000g/mol、小于或等于约30000g/mol、小 于或等于约25000g/mol、小于或等于约20000g/mol、小于或等于约15000g/mol、小于或等 于约lOOOOg/mol或者小于或等于约5000g/mol。也可W为上述参考范围的组合（例如大于 或等于约3000g/mol并且小于或等于约40000g/mol)。第一组分的数均分子量也可W为其 他值。数均分子量可W利用如下方法来确定：凝胶渗透色谱（GPC)、核磁共振谱（NMR)、激光 光散射、特性黏度、蒸汽渗透压法、小角中子散射、激光解吸电离质谱、基质辅助激光解吸电 离质谱（MLDIM巧和电喷射质谱，或者可W从制造商的说明书获得。除非另有说明否则本 文中所描述的数均分子量的值通过凝胶渗透色谱（GPC)确定。
[0037] 在一些实施方案中，可W基于第一组分的玻璃化转变溫度（Tg)来选择第一组 分。例如，在一些实施方案中，第一组分的玻璃化转变溫度可W大于或等于约-30°C、大于 或等于约-15°C、大于或等于约0°C、大于或等于约15°C、大于或等于约30°C、大于或等于 约45°C、大于或等于约60°C、大于或等于约75°C或者大于或等于约90°C。在一些情况下， 第一组分的玻璃化转变溫度可W小于或等于约120°C、小于或等于约100°C、小于或等于约 80°C、小于或等于约60°C、小于或等于约40°C、小于或等