专利名称：含有化学活性颗粒的非织造纤维网以及制造和使用所述非织造纤维网的方法
技术领域：
本发明涉及包括化学活性颗粒的非织造纤维网，更具体地讲，本发明涉及采用包括化学活性颗粒的非织造纤维网的流体过滤制品，以及制造和使用这种制品和网的方法。
背景技术：
市售许多类型的流体过滤系统如，例如用于家庭饮水过滤和气体过滤呼吸器的过滤系统)。非织造纤维网在很多情况下用作此类流体过滤系统中的过滤介质。这种非织造纤维网可包括两种或更多种纤维(例如，两个不同的微纤维群体)，所述两种或更多种纤维各自具有不同的平均直径，使得非织造纤维网可过滤宽范围尺寸的颗粒。一般而言，不同的纤维群体在单层网内混合。可通过多种技术形成非织造纤维网，所述技术包括粗梳法、扯松法、气流成网法、湿法成网法、熔喷法、纺粘法和缝编法。可有必要进一步加工非织造物以增加诸如强度、耐久性和纹理之类的特性。进一步加工的实例包括压延、水力缠绕、针缝合、树脂粘合、热粘合、超声焊接、压印和层合。在一些可用作过滤介质的非织造纤维网中，已发现，将诸如活性炭等吸着剂颗粒在该网内混合是有利的。还已知，通过使用单独的粘结剂材料将吸着剂颗粒结合到非织造纤维网的纤维上，从而提供适合用于一些流体过滤应用的装填颗粒的制品O
发明内容
目前正需要提供紧凑且低成本的流体过滤制品，例如，家用水过滤器，或者用作呼吸机或用作用于暖通空调(HVAC)应用的过滤器的空气过滤器。还需要提供流体过滤制品，在没有增加整个流体过滤系统内的压降的情况下，所述流体制品具有高度装填的化学活性颗粒，例如吸收剂和/或吸附剂颗粒。还期望提供一种装填有颗粒的非织造纤维网，其将颗粒有效地保持在所述纤维非织造纤维网中，从而当用作流体过滤制品时防止将颗粒释放到浸渗流体中。此外，一直需要提供使用寿命和过滤效率得到改善的流体过滤制品。因此，在一个方面，本发明描述了一种非织造纤维网，其包括多个无规取向的离散纤维和多个化学活性颗粒，所述无规取向的离散纤维包括多组分纤维，所述多组分纤维至少包括具有第一熔融温度的第一区域和具有第二熔融温度的第二区域，其中所述第一熔融温度低于所述第二熔融温度。所述多组分纤维占非织造纤维网的大于O重量％且小于10重量％。化学活性颗粒的至少一部分粘合到多组分纤维的至少一部分的至少第一区域，并且离散纤维的至少一部分在多个交点处与多组分纤维的第一区域结合在一起。
在一些示例性实施例中，按离散纤维的总重量计，所述多组分纤维占大于O重量％和小于10重量％。在某些示例性实施例中，所述多组分纤维是双组分纤维。在另外的示例性实施例中，所述多组分纤维包括选自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚卤乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它们的组合。在另一方面，本发明描述了一种非织造纤维网，其包括多个无规取向的离散纤维和多个化学活性颗粒，所述无规取向的离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有高于第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维。所述化学活性颗粒的至少一部分粘合到所述第一组单组分离散纤维的至少一部分，且所述第一组单组分离散纤维的至少一部分粘合到所述第二组单组分离散纤维的至少一部分。在一些示例性实施例中，所述第一组单组分离散纤维占所述非织造纤维网的大于O重量％且小于10重量％。
在某些示例性实施例中，第一组单组分离散纤维占所述多个无规取向的离散纤维的大于O重量％和小于10重量％。在某些示例性实施例中，所述第一组单组分离散纤维包括选自如下的聚合物 聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚卤乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它们的组合。在上述实施例的任一实施例中，所述第一熔融温度可被选为至少50°C，并且所述第二熔融温度可被选择为比所述第一熔融温度高至少10°c。在上述实施例的任一实施例中，所述第一熔融温度可被选为至少100°c，并且所述第二熔融温度可被选择为比所述第一熔融温度高至少30°c。在另一方面，本发明描述了一种非织造纤维网，其包括多个无规取向的离散纤维，其被缠结以形成包括多个填隙空位的内聚纤维网；以及多个化学活性颗粒，其分布在所述内聚纤维网中。每个填隙空位限定空隙体积，所述空隙体积具有由至少两个叠置的纤维限定的至少一个开口，其中所述至少一个开口具有中值尺寸。所述化学活性颗粒具有小于所述空隙体积的体积以及大于所述中值尺寸的中值粒径。在一些示例性实施例中，所述化学活性颗粒基本上不结合到所述纤维。在某些示例性实施例中，所述纤维基本上不结合到彼此。在上述示例性实施例的任一实施例中，所述多个无规取向的离散纤维的至少一部分选自天然纤维、非热塑性聚合物纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维以及它们的组合。在上述实施例中的任一实施例中，无规取向的离散纤维的至少一部分包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃热塑性弹性体或它们的组合。在上述实施例的任一实施例中，所述非织造纤维网的至少10重量％包括化学活性颗粒。另外，在上述示例性实施例的任一实施例中，所述化学活性颗粒选自吸着剂颗粒(例如，吸附剂颗粒、吸收剂颗粒等等)、杀生物剂颗粒、微胶囊以及它们的组合。在上述实施例的任一实施例中，所述化学活性颗粒选自活性炭颗粒、活性氧化铝颗粒、硅胶颗粒、阴离子交换树脂颗粒、阳离子交换树脂颗粒、分子筛颗粒、硅藻土颗粒、抗微生物化合物颗粒、金属颗粒以及它们的组合。在上述实施例的任一实施例中，所述化学活性颗粒遍及所述非织造纤维网的整个厚度分布。然而，在上述实施例的一些实施例中，化学活性颗粒优先位于所述非织造纤维网的主表面上。在上述示例性实施例的任一实施例中，所述非织造纤维网优选地基本上不含任何额外的粘结剂。然而，在以上实施例的一些实施例中，非织造纤维网还包括覆盖所述多个无规取向的离散纤维的至少一部分的粘结剂涂层。在某些目前优选的示例性实施例中，所述粘结剂没有充分遮蔽所述化学活性颗粒的表面。非织造纤维网的上述示例性实施例的任一实施例可以另外任选地包括支承层，所述支承层选自筛网、稀松布、网片、非织造织物、织造织物、针织织物、泡沫层、多孔膜、穿孔膜、细丝阵列、熔体原纤化纤维网、熔喷纤维网、纺粘纤维网、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、梳理成网纤维网、水力缠绕纤维网以及它们的组合。非织造纤维网的上述实施例的任一个还可以可选地包括纤维覆盖层，所述纤维覆盖层包括多个微纤维、多个亚微米纤维以及它们的组合中的至少一个。在某些示例性实施例中，所述纤维覆盖层包括中值纤维直径小于I μ m的一组亚微米纤维，所述亚微米纤维通过熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝 形成、气体射流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。非织造纤维网的以上示例性实施例的任一实施例包括化学活性颗粒，其可用于制备选自气体过滤制品、液体过滤制品、表面清洁制品、绝缘制品、细胞生长载体制品、药物递送制品、个人卫生制品和伤口敷料制品的制品。在某些目前优选的实施例中，以上实施例的任一实施例的所述非织造纤维网可用于制备一种流体过滤制品，所述流体过滤制品包括流体不可渗透的壳体，其围绕所述非织造纤维网，其中所述壳体包括与所述非织造纤维网的第一主表面流体连通的至少一个流体入口，以及与所述非织造纤维网的第二主表面流体连通的至少一个流体出口，所述第二主表面与所述非织造纤维网的所述第一主表面相对。在另一方面，本发明描述了一种制备根据以上实施例的任一实施例所述的非织造纤维网的方法，所述方法包括提供具有上端和下端的形成室；将多个离散纤维引入到所述形成室的所述上端；将多个化学活性颗粒引入到所述形成室中；在所述形成室中将所述多个离散纤维与所述多个化学活性颗粒混合，以形成纤维颗粒混合物；将纤维颗粒混合物传送到所述形成室的所述下端以形成非织造纤维网；以及将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网。在某些示例性实施例中，将纤维颗粒混合物传送到所述形成室的所述下端以形成非织造纤维网的步骤包括使所述离散纤维下落进入形成室并允许所述纤维在重力作用下落下穿过所述形成室。在其它示例性实施例中，将纤维颗粒混合物传送到所述形成室的所述下端以形成非织造纤维网的步骤包括使所述离散纤维下落进入形成室并允许所述纤维在重力和施加到所述形成室下端的真空力的作用下落下穿过所述形成室。在其中非织造纤维网的大于O重量％且小于10重量％，更优选地离散纤维的大于O重量％且小于10重量％由包括具有第一熔融温度的至少第一区域和具有第二熔融温度的第二区域(其中第一熔融温度低于第二熔融温度)的多组分纤维构成的一些示例性实施例中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括将所述多组分纤维加热到至少第一熔融温度并小于第二熔融温度的温度，使得化学活性颗粒的至少一部分粘合到多组分纤维的至少一部分的至少第一区域，并且离散纤维的至少一部分在多个交点处与所述多组分纤维的第一区域结合在一起。在其中多个离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有大于第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维的其它示例性实施例中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括将所述热塑性纤维加热到至少第一熔融温度并小于第二熔融温度的温度，使得化学活性颗粒的至少一部分粘合到第一组单组分离散纤维的至少一部分，并且此外，其中第一组单组分离散纤维的至少一部分粘合到第二组单组分离散纤维的至少一部分。在包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有大于第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维的一些示例性实施例中，优选地，非织造纤维网的大于O重量％且小于10重量％，更优选地离散纤维的大于O重量％且小于10重量％由所述第一组单组分离散热塑性纤维构成。在某些示例性实施例中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包 括将第一组单组分离散热塑性纤维加热到至少第一熔融温度并小于第二熔融温度的温度，使得化学活性颗粒的至少一部分粘合到第一组单组分离散热塑性纤维的至少一部分，并且离散纤维的至少一部分在多个交点处与所述第一组单组分离散热塑性纤维结合在一起。在上述示例性实施例的任一实施例中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括热结合、自生结合、粘结剂结合、粉末状粘结剂结合、水力缠绕、针刺、压延或它们的组合的至少一种。在以上实施例的一些中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括缠结离散纤维，从而形成包括多个填隙空位的内聚非织造纤维网，每个填隙空位限定具有中值尺寸的由至少两个叠置的纤维限定的至少一个开口的空隙体积，其中所述化学活性颗粒具有小于所述空隙体积的体积和大于所述中值尺寸的中值粒度，此外其中所述化学活性颗粒基本上不结合到所述离散纤维并且所述离散纤维基本上不结合到彼此。在上述示例性实施例的任一实施例中，液体可被引入到所述形成室中，以润湿所述离散纤维的至少一部分，从而所述化学活性颗粒的至少一部分在所述形成室中附着到所述润湿的离散纤维上。在上述实施例的任一实施例中，所述多个化学活性颗粒可在所述上端、所述下端、所述上端和所述下端之间或它们的组合处被引入到所述形成室中。在上述实施例的任一实施例中，所述非织造纤维网可在收集器上形成，其中所述收集器选自筛网、稀松布、网片、非织造织物、织造织物、针织织物、泡沫层、多孔膜、穿孔膜、细丝阵列、熔融原纤化纳米纤维网、熔喷纤维网、纺粘纤维网、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、梳理成网纤维网、水力缠绕纤维网以及它们的组合。在上述实施例的任一实施例的其它实例中，所述方法还包括施加纤维覆盖层以覆盖所述非织造纤维网，其中所述纤维覆盖层通过气流成网法、湿法成网法、粗梳法、熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝形成、气体射流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。在某些示例性实施例中，所述纤维覆盖层包括中值纤维直径小于I μ m的一组亚微米纤维，所述亚微米纤维通过熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝形成、气体射流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。
根据本发明的装填有化学活性颗粒的非织造纤维网的示例性实施例可以具有使其能够用于多种应用的结构特征，具有优越的吸附和/或吸收性质，由于其密实度低而显示具有高孔隙率和渗透性，和/或以高性价比方式进行制备。根据本发明的装填有化学活性颗粒的非织造纤维网的某些示例性实施例可提供紧凑和低成本的流体过滤制品，例如，家用水过滤器，或者用作呼吸机或用作用于HVAC应用的过滤器的空气过滤器。另外，在一些示例性实施例中，根据本发明的所述装填有化学活性颗粒的非织造纤维网可使得能够制造具有高度装填有化学活性颗粒(诸如吸收剂和/或吸附剂颗粒)的流体过滤制品，而不增大整个流体过滤系统的压降。此外，本发明的装填有化学活性颗粒的非织造纤维网的一些示例性实施例可更有效地将颗粒保持在纤维非织造纤维网中，而不会由于粘结剂材料的锢囚不利地减少颗粒的化学活性表面积，从而当用作流体过滤制品时防止将颗粒释放到浸渗流体中，同时为整个化学活性表面积与浸渗流体相互作用提供便利，得到增加的使用寿命和更大的过滤效率。
已汇总了本发明的示例性实施例的各个方面和优点。以上概述并非旨在描述本发明的每个图示实施例或每项具体实施。随后的附图和具体实施方式
将更具体地举例说明使用本文所公开的原理的某些优选实施例。
还结合附图进一步描述本发明的示例性实施例，图中图I是本发明的示例性非织造纤维网的透视图。图2A是图I的非织造纤维网的一部分的分解图，示出了本发明的一个示例性实施例。图2B是图I的非织造纤维网的分解图，示出了本发明的另一示例性实施例。图2C是图I的非织造纤维网的分解图，示出了本发明的另外的示例性实施例。图3是示出制造本发明的非织造纤维网的多个实施例的过程的侧视图。图4A是示出本发明的多层非织造纤维网的示例性实施例的侧视图。图4B是示出本发明的多层非织造纤维网的另一示例性实施例的侧视图。图5是根据本发明的另一示例性实施例的利用图4A的多层非织造纤维网的流体过滤制品的示例性实施例的侧视图。图6A-图6F是示出本发明的非织造纤维网的示例性实施例的显微图。虽然以上说明的可不按比例绘制的附图示出了本发明的多个实施例，但是还可以想到其它的实施例，如在具体实施方式
中所述。在所有情况下，本发明通过示例性实施例的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多其他的修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也属于本发明的范围和精神内。
具体实施例方式如本说明书和所附实施例中所用，单数形式“一(a、an)”和“该”包括多个指代物，除非内容明确地另外指明。因此，例如，提及的包含“某种化合物”的细旦纤维包括两种或多种化合物的混合物。如本说明书和所附实施例中所用，术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”的含义，除非该内容明确地另外指明。
如本说明书所用，由端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值(例如I至 5 包括 1、1. 5、2、2. 75,3,3. 8、4 和 5)。除非另外指明，否则在所有情况下，本说明书和实施例中所使用的所有表达数量或成分、性质测量等的数值均应理解成由术语“约”所修饰。因此，除非有相反的指示，否则上述说明书和所附实施例列表中所述的数值参数可以根据本领域技术人员利用本发明的教导内容寻求获得的所需性质而有所变化。在最低程度上，每一个数值参数并不旨在限制等同原则在受权利要求书保护的实施例的保护范围上的应用，至少应该根据所报告的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。对于以下定义术语的术语表，整个申请应以这些定义为准，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义。
术语表“非织造纤维网”指具有夹在中间的单独纤维或细丝的结构的制品或片材，但是所述单独纤维或细丝不是以像针织织物中那样的可辨认的方式被夹在中间。非织造织物或幅材可由多种方法形成，例如，如熔吹法、纺粘法、和粘合粗梳成网法。“内聚非织造纤维网”指通过将足以形成自支承网的纤维缠结或结合来表征的纤维网。“自支承”意指网具有足够的抱合力和强度，以在基本上不会被撕裂或破裂的情况下适于悬挂和可处理。“熔喷”和“熔喷工艺”意指通过下列方式形成非织造纤维网的方法穿过多个喷丝孔挤出熔化的成纤材料以形成原丝，同时使原丝与空气或其他细化用流体接触以将原丝细化成纤维，随后收集细化纤维。在例如美国专利No. 6，607，624(Berrigan等)中提出了示例性熔吹法。“熔喷纤维”指通过熔吹法或熔喷工艺制备的纤维。“纺粘法”和“纺粘加工”指通过将熔化的成纤材料从喷丝头的多个细毛细管挤出成连续或半连续长丝，并随后收集细化纤维而形成非织造纤维网的方法。在例如美国专利No. 3，802, 817 (Matsuki等人)中公开了示例性纺粘法。“纺粘纤维”和指利用纺粘法和纺粘加工制成的纤维。这种纤维通常是连续长丝并且充分缠结或点粘接以形成内聚非织造纤维网，使得通常不能从这种纤维的整体中取出一根完整的纺粘纤维。所述纤维还可具有例如在美国专利No. 5，277，976 (Hogle等人)中描述的那些形状，在上述专利中描述了具有非常规形状的纤维。“粗梳法”和“粗梳工艺”指通过将短纤维通过梳理或粗梳单元加工而形成非织造纤维网的方法，所述梳理或粗梳单元分离或拆分短纤维并沿着纵向对齐短纤维，从而形成总体上纵向取向的非织造纤维网。在例如美国专利No. 5，114，787 (Chaplin等人)中提出了示例性粗梳工艺。“粘结粗梳纤维网”指通过粗梳工艺形成的非织造纤维网，其中至少一部分纤维通过包括例如热点粘合、自生结合、热空气粘合、超声波粘合、针刺、压延、应用喷雾粘合剂等的方法结合在一起。“自生粘结”意指在烘箱或通风粘合器中，在未施加例如点粘结或压延的固体接触压力的条件下而获得的高温下的纤维间的结合。
“压延”指将非织造纤维网在施加压力的情况下穿过辊从而获得压缩和结合的非织造纤维网的方法。辊可任选进行加热。“致密化”意指下述处理，通过该处理，在沉积之前或之后，对直接或间接沉积到过滤器卷绕心轴或轴柄上的纤维进行压缩，并通过设计或作为处理正在形成的或已形成的过滤器的一些方法的人为结果使得这些纤维整体或局部形成孔隙度低的区域。致密化还包括将网压延的过程。“气流成网法”是这样一种工艺，通过这种工艺可形成非织造纤维网层。在气流成网工艺中，具有介于约3至约52毫米(mm)的典型长度的小纤维束分离并被夹带在气源中，并且随后通常通过真空源的帮助沉积到形成筛网上。无规沉积的纤维可随后利用例如热点粘合、自生结合、热空气粘合、针刺、压延、喷雾粘合剂等结合到彼此。在例如美国专利No. 4，640, 810 (Laursen等人)中提出了示例性气流成网工艺。“湿法成网”是这样一种工艺，通过该工艺可形成非织造纤维网层。在湿法成网工艺中，具有介于约3至约52毫米(mm)的典型长度的小纤维束分离并被夹带在液体源中，并 且随后通常通过真空源的帮助沉积到形成筛网上。水通常是优选的液体。无规沉积的纤维还可进一步缠结(例如，水力缠结)，或可利用例如热点粘合、自生结合、热空气粘合、超声波粘合、针刺、压延、施加喷雾粘合剂等粘合到彼此。在例如美国专利No. 5，167，765 (Nielsen等人)中提出了示例性湿法成网和粘合工艺。在例如美国专利申请No. 2008/0038976Al (Berrigan等人)中也公开了示例性粘合工艺。“共形成”或“共形成工艺”是指其中至少一个纤维层与至少一个不同纤维层基本同时或并列形成的工艺。通过共形成工艺制备的网通常被称作“共形成网”。“颗粒装填法”或者“粒子装填工艺”指在纤维流或纤维网形成的同时将颗粒添加到其中的工艺。在例如美国专利No. 4，818，464(Lau)和No. 4，100，324(Anderson等人)中提出了示例性颗粒装填工艺。“模具”意指用于聚合物熔体加工和纤维挤制工艺的加工组件，所述工艺包括(但不限于)熔吹和纺粘工艺。“颗粒”和“粒子”实质上可互换地使用。一般来讲，颗粒或粒子意指细分形式的材料的不同小块或单个部分。然而，颗粒也可以包括细碎形式的相关或群聚在一起的单独粒子的集合。因此，本发明的某些示例性实施例中所使用的单独颗粒可以聚集、物理地互相结合、静电地相关或以其它方式相关以形成颗粒。在某些实例中，可有意形成单独颗粒团形式的颗粒，例如在美国专利No. 5，332，426 (Tang等人)中所述的那些。“颗粒装填的媒体”或“颗粒装填的非织造纤维网”指这样一种非织造网，所述非织造网具有开口结构的缠结的离散纤维块，含有陷入其中或结合到纤维的颗粒，所述颗粒是化学活性的。“陷入”意指颗粒分散并在物理上固定在网的纤维中。一般来讲，沿纤维和颗粒存在点和线接触，以使得颗粒的几乎整个表面区域可用于与流体相互作用。“微纤维”是指一组中值直径为至少一微米(μ m)的一组纤维。“粗微纤维”指群体中值直径为至少10 μ m的一组微纤维。“细微纤维”指群体中值直径小于10 μ m的一组微纤维。“超细微纤维”指群体中值直径为2μπι或更小的一组微纤维。
“亚微米纤维”指群体中值直径小于I μ m的一组纤维。“连续取向的微纤维”意指从模具放出并通过处理工位移动的基本上连续的纤维，纤维在处理工位中被永久性地拉伸且纤维内聚合物分子的至少某些部分被永久性地取向成与纤维的纵向轴线准直(相对于纤维使用的“取向的”意指纤维聚合物分子的至少某些部分沿着纤维的纵向轴线准直)。“单独制备的微纤维”指的是由微纤维形成装置(如模具)制备的微纤维流，所述微纤维形成装置的布置方式使得微纤维流初始时与较大尺寸的微纤维流在空间上是分开的(例如，有约I英寸(25mm)或更大的距离)，但将在行程中与之合并以及分散到其中。“密实度”是与密度和幅材渗透性和孔隙度成相反关系的非织造幅材性能(低密实
度对应于高渗透性和高孔隙度)，并由以下公式限定
权利要求
1.一种非织造纤维网，其包括 多个无规取向的离散纤维，其中所述多个无规取向的离散纤维包括多组分纤维，所述多组分纤维包括具有第一熔融温度的第一区域和具有第二熔融温度的第二区域，其中所述第一熔融温度低于所述第二熔融温度；和 多个化学活性颗粒，其中所述化学活性颗粒的至少一部分结合到所述多组分纤维的至少一部分的至少所述第一区域；并且 此外，其中所述离散纤维的至少一部分在多个交点处与所述多组分纤维的所述第一区域结合在一起；和其中按所述非织造纤维网的总重量计，所述多组分纤维以大于O重量％且小于10重量％的量被包括在所述纤维网中。
2.根据权利要求I所述的非织造纤维网，其中所述多个无规取向的离散纤维的大于O重量％且小于10重量％为多组分纤维。
3.根据前述权利要求I或2所述的非织造纤维网，其中所述多组分纤维是双组分纤维。
4.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述多组分纤维包括选自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚卤乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它们的组合。
5.一种非织造纤维网，其包括 多个无规取向的离散纤维，所述多个无规取向的离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有高于所述第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维；和 多个化学活性颗粒，其中所述化学活性颗粒的至少一部分结合到所述第一组单组分离散纤维的至少一部分；并且 此外，其中所述第一组单组分离散纤维的至少一部分结合到所述第二组单组分离散纤维的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的非织造纤维网，其中所述第一组单组分离散热塑性纤维占所述多个无规取向的离散纤维的大于O重量％且小于10重量％。
7.根据权利要求5或6所述的非织造纤维网，其中所述第一组单组分离散热塑性纤维包括选自如下的聚合物聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚卤乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚甲醛、液晶聚合物以及它们的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述第一熔融温度为至少50°C，并且此外，其中所述第二熔融温度比所述第一熔融温度高至少10°C。
9.根据权利要求8所述的非织造纤维网，其中所述第一熔融温度为至少100°C，并且此夕卜，其中所述第二熔融温度比所述第一熔融温度高至少30°C。
10.一种非织造纤维网，其包括 多个无规取向的离散纤维，其被缠结以形成包括多个填隙空位的内聚纤维网，每个填隙空位限定空隙体积，所述空隙体积具有由至少两个叠置的纤维限定的至少一个开口，其中所述至少一个开口具有中值尺寸；和 多个化学活性颗粒，其分布在所述内聚纤维网中，其中所述化学活性颗粒具有小于所述空隙体积的体积以及大于所述中值尺寸的中值粒径，另外，其中所述化学活性颗粒基本上不结合到所述纤维，并且可选地，其中所述纤维基本上不结合到彼此。
11.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述多个无规取向的离散纤维的至少一部分选自天然纤维、非热塑性聚合物纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维以及它们的组合。
12.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述多个无规取向的离散纤维的至少一部分包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丁烯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、液晶聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃塑 性弹性体或它们的组合。
13.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述非织造纤维网的至少10重量％包括化学活性颗粒。
14.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述化学活性颗粒选自吸着剂颗粒、干燥剂颗粒、金属颗粒、杀生物剂颗粒、微胶囊以及它们的组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述化学活性颗粒选自活性炭颗粒、活性氧化铝颗粒、硅胶颗粒、阴离子交换树脂颗粒、阳离子交换树脂颗粒、分子筛颗粒、硅藻土颗粒、抗微生物化合物颗粒以及它们的组合。
16.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述化学活性颗粒基本上遍及所述非织造纤维网的整个厚度分布。
17.根据权利要求I至15中任一项所述的非织造纤维网，其中所述化学活性颗粒基本上分布在所述非织造纤维网的主表面上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其中所述非织造纤维网基本上不含任何额外的粘结剂。
19.根据权利要求I至17中任一项所述的非织造纤维网，其还包括覆盖所述多个无规取向的离散纤维的至少一部分的粘结剂涂层，其中所述粘结剂没有充分遮蔽所述化学活性颗粒的表面。
20.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其还包括支承层，所述支承层选自筛网、稀松布、网片、非织造织物、织造织物、针织织物、泡沫层、多孔膜、穿孔膜、细丝阵列、熔体原纤化纤维网、熔喷纤维网、纺粘纤维网、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、梳理成网纤维网、水力缠绕纤维网以及它们的组合。
21.根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网，其还包括由多个微纤维、多个亚微米纤维以及它们的组合构成的纤维覆盖层。
22.根据权利要求21所述的非织造纤维网，其中所述纤维覆盖层包括中值纤维直径小于I μ m的一组亚微米纤维，所述亚微米纤维通过熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝形成、气体射流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。
23.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的非织造纤维网的制品，其中所述制品选自气体过滤制品、液体过滤制品、表面清洁制品、绝缘制品、细胞生长载体制品、药物递送制品、个人卫生制品和伤口敷料制品。
24.—种流体过滤制品，其包括 根据权利要求I至22中任一项所述的非织造纤维网；和流体不可渗透的壳体，其围绕所述非织造纤维网，其中所述壳体包括与所述非织造纤维网的第一主表面流体连通的至少一个流体入口，以及与所述非织造纤维网的第二主表面流体连通的至少一个流体出口，所述第二主表面与所述非织造纤维网的所述第一主表面相对。
25.一种制备根据权利要求I至22中任一项所述的非织造纤维网的方法，该方法包括 提供具有上端和下端的形成室； 将多个离散纤维引入到所述形成室的所述上端中； 将多个化学活性颗粒引入到所述形成室中； 在所述形成室中将所述多个离散纤维与所述多个化学活性颗粒混合，以形成纤维颗粒混合物； 将纤维颗粒混合物传送到所述形成室的所述下端以形成非织造纤维网；和 将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述非织造纤维网的大于O重量％且小于10重量％包括离散纤维，所述离散纤维为多组分纤维，其包括具有第一熔融温度的第一区域和具有第二熔融温度的第二区域，其中所述第一熔融温度低于所述第二熔融温度，并且其中将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括将所述多组分纤维加热到至少为所述第一熔融温度并小于所述第二熔融温度的温度，从而使所述化学活性颗粒的至少一部分通过结合到所述多组分纤维的至少一部分的至少所述第一区域而固定到所述非织造纤维网，并且所述离散纤维的至少一部分在多个交点处与所述多组分纤维的所述第一区域结合在一起。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述多个离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有高于所述第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维；其中，将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括将所述第一组单组分离散热塑性纤维加热到至少为所述第一熔融温度并小于所述第二熔融温度的温度，使得所述化学活性颗粒的至少一部分结合到所述第一组单组分离散纤维的至少一部分，并且此外，其中所述第一组单组分离散纤维的至少一部分结合到所述第二组单组分离散纤维的至少一部分。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括热结合、自生结合、粘结剂结合、粉末状粘结剂结合、水力缠绕、针刺、压延或它们的组合的至少一种。
29.根据权利要求25所述的方法，其中将所述化学活性颗粒固定到所述非织造纤维网的步骤包括缠结所述离散纤维，从而形成包括多个填隙空位的内聚非织造纤维网，每个填隙空位限定空隙体积，所述空隙体积具有由至少两个叠置的纤维限定的至少一个开口，其中所述至少一个开口具有中值尺寸； 并且此外，其中所述化学活性颗粒具有小于所述空隙体积的体积和大于所述中值尺寸的中值粒径，另外，其中所述化学活性颗粒基本不结合到所述离散纤维，并且可选地，其中所述离散纤维基本不结合到彼此。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的方法，其中液体被引入到所述形成室中，以润湿所述离散纤维的至少一部分，从而所述化学活性颗粒的至少一部分在所述形成室中附着到所述离散纤维的润湿的部分上。
31.根据权利要求25至30中任一项所述的方法，其中所述多个化学活性颗粒在所述上端、所述下端、所述上端和所述下端之间或它们的组合处被引入到所述形成室中。
32.根据权利要求25至31中任一项所述的方法，其中所述非织造纤维网形成在收集器上，另外，其中所述收集器选自筛网、稀松布、网片、非织造织物、织造织物、针织织物、泡沫层、多孔膜、穿孔膜、细丝阵列、熔体原纤化纤维网、熔喷纤维网、纺粘纤维网、气流成网纤维网、湿法成网纤维网、梳理成网纤维网、水力缠绕纤维网以及它们的组合。
33.根据权利要求25至32中任一项所述的方法，该方法还包括施加纤维覆盖层以覆盖所述非织造纤维网，其中所述纤维覆盖层通过气流成网法、湿法成网法、粗梳法、熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝形成、气体射流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述纤维覆盖层包括中值纤维直径小于Iμ m的 一组亚微米纤维，所述亚微米纤维通过熔吹法、熔体纺丝法、静电纺纱法、丛丝形成、气体射 流原纤化、纤维分裂或它们的组合形成。
全文摘要
本发明涉及非织造纤维网，其包括多个随机取向的离散纤维和固定到所述网的多个化学活性颗粒，并涉及制造和使用所述非织造纤维网的方法。在一些实施例中，非织造纤维网的大于0重量%且小于10重量%由多组分纤维制成，所述多组分纤维至少包括具有第一熔融温度的第一区域和具有高于所述第一熔融温度的第二熔融温度的第二区域。在其它实施例中，所述离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分热塑性纤维和具有高于所述第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分纤维。在某些实施例中，至少一些所述颗粒粘合到所述纤维。在其它实施例中，至少一些所述颗粒固定在所述纤维网的空隙中，而基本上不粘合到所述纤维。
文档编号D04H1/541GK102859058SQ201180020369
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月14日 优先权日2010年4月22日
发明者伯纳德·文森特, 拉侯赛因·拉劳科, 吴天纵, 埃里克·M·摩尔 申请人:3M创新有限公司