滤材的制作方法

本发明涉及一种滤材，尤其涉及一种化学纤维滤材。

背景技术：

许多先进材料加工制程与精密加工制程都会产生容易对环境、氛围或机械造成污损或者对人体健康造成危害而使作业环境恶化的悬浮油雾。然而，目前就以滤材捕捉悬浮油雾而言仍存在许多限制，例如玻璃纤维滤材的质地硬脆易有浮纤及短纤飘散的问题，或者传统化学纤维滤材无法拒水拒油，使得其表面或空隙中易形成水幔和/或油膜而影响捕捉效果及缩短使用寿命。因此，开发具疏水性及疏油性的化学纤维滤材已成为目前本领域的技术人员亟欲解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明提供一种滤材，其具有疏水性及疏油性，且对油雾具有良好的捕捉效果。

本发明的滤材包括熔喷不织布以及包覆层。熔喷不织布包括彼此交错的多条熔喷纤维。包覆层包覆每一熔喷纤维，其中包覆层的材质包括聚硅氮氟化合物，以及包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量。

在本发明的一实施方式中，上述的多条熔喷纤维的材质包括聚烯烃、聚酯或聚酰胺。

在本发明的一实施方式中，上述的多条熔喷纤维包括多条微米纤维。

在本发明的一实施方式中，每一上述的微米纤维的直径介于1μm至50μm。

在本发明的一实施方式中，上述的多条熔喷纤维还包括多条纳米纤维。

在本发明的一实施方式中，每一上述的纳米纤维的直径介于1nm至1000nm。

在本发明的一实施方式中，以上述的多条微米纤维和多条纳米纤维的总数量计，多条纳米纤维占25％至55％。

在本发明的一实施方式中，上述的聚硅氮氟化合物为聚硅氮烷及全氟聚醚的共聚物。

在本发明的一实施方式中，以上述的聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％至80％。

基于上述，本发明滤材通过包括熔喷不织布及包覆层，其中熔喷不织布包括彼此交错的多条熔喷纤维，包覆层包覆每一熔喷纤维，包覆层的材质包括聚硅氮氟化合物，且包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量，使得滤材能够具有疏水性及疏油性，且对油雾具有良好的捕捉效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施方式，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是实施例1的熔喷不织布的熔喷纤维的平均直径分布图。

图2是实施例2的熔喷不织布的熔喷纤维的平均直径分布图。

图3是实施例3的熔喷不织布的熔喷纤维的平均直径分布图。

图4是实施例4的熔喷不织布的熔喷纤维的平均直径分布图。

具体实施方式

在本文中，由“一数值至另一数值”表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。

为了制备出具有疏水性及疏油性且对油雾具有良好的捕捉效果的滤材，本发明提出一种滤材，其可达到上述优点。以下，特举实施方式详细描述本发明的滤材，以作为本发明确实能够据以实施的范例。

本发明的一实施方式提出的滤材包括熔喷不织布以及包覆层。

熔喷不织布包括彼此交错的多条熔喷纤维。换言之，在本实施方式中，在熔喷制程中，多条熔喷纤维会经过例如是加热及压合程序而以随机方式彼此交错及粘附而构成具有三维立体非织结构的熔喷不织布。在本实施方式中，多条熔喷纤维可为化学合成纤维。详细而言，多条熔喷纤维的材质可包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺或其组合，其中聚烯烃例如包括聚丙烯(polypropylene，pp)、聚乙烯(polyethylene，pe)，聚酯例如包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，pet)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutyleneterephthalate，pbt)、聚芳酯，聚酰胺例如包括尼龙(nylon)。

在本实施方式中，熔喷纤维可以是连续不断的长纤维或纤维长度大于3mm的短纤维。在一实施方式中，多条熔喷纤维可以是多条微米纤维。也就是说，熔喷不织布可为具有微米结构的不织布。具体而言，所述微米纤维的直径可介于1μm至50μm之间。在另一实施方式中，多条熔喷纤维可包括多条微米纤维及多条纳米纤维。也就是说，熔喷不织布可为具有微/纳米复合结构的不织布。具体而言，所述微米纤维的直径可介于1μm至50μm之间，以及所述纳米纤维的直径可介于1nm至1000nm。值得一提的是，在本实施方式中，当多条熔喷纤维包括多条微米纤维及多条纳米纤维时，以多条微米纤维和多条纳米纤维的总数量计，多条纳米纤维占25％至55％，较佳占28％至51％。详细而言，若多条纳米纤维所占比例低于25％、或极少、或甚至没有纳米纤维存在，则滤材不具有良好的过滤品质；若多条纳米纤维所占比例高于55wt％或完全为纳米纤维(如静电纺丝纤维膜)，则滤材将产生极大的空气阻抗或压损而降低过滤效率。

包覆层包覆每一熔喷纤维。在本实施方式中，包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量。

在本实施方式中，包覆层的材质包括聚硅氮氟化合物。详细而言，在本实施方式中，聚硅氮氟化合物可为聚硅氮烷(polysilazane，psz)及全氟聚醚(perfluoropolyether，pfpe)的共聚物。在一实施方式中，聚硅氮烷例如包括以下式1所示的重复单元：

其中r1及r2独立地为羟基或甲基。在一实施方式中，全氟聚醚例如包括以下式2所示的重复单元及式3所示的重复单元：

其中r为–(ch2)2si(och3)3或–cf3。

在一实施方式中，聚硅氮氟化合物的制备方法例如包括使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应。在一实施方式中，以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚可占50％至80％，且聚硅氮烷可占20％至50％。详细而言，若全氟聚醚所占比例高于80％且聚硅氮烷所占比例低于20％，则发生改质剂与不织布纤维基材接枝效果变差。

另外，在一实施方式中，聚硅氮氟化合物的制备方法例如包括在使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应之前，将聚硅氮烷、全氟聚醚与载剂均匀混合，藉此可避免在空气下稳定性不高的聚硅氮烷在进行热聚合反应之前就先发生自聚反应。在一实施方式中，载剂例如是丙二醇甲醚醋酸酯(propyleneglycolmonomethyletheracetate，pgmea)。在一实施方式中，以聚硅氮烷、全氟聚醚及载剂的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％至30％。

从另一观点而言，在一实施方式中，包覆层的制备方法例如包括：将事先配制好的含有聚硅氮烷、全氟聚醚及载剂的混合物经由涂布制程涂布在熔喷不织布上后，对涂布所述混合物的熔喷不织布进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应，进而形成包覆熔喷不织布的每一熔喷纤维的包覆层。涂布制程可包括所属技术领域中技术人员所公知的任何涂布法，例如喷涂法、含浸法或气相沉积法。

值得说明的是，在本实施方式中，滤材通过包括熔喷不织布及包覆层，其中熔喷不织布包括彼此交错的多条熔喷纤维，包覆层包覆每一熔喷纤维，包覆层的材质包括聚硅氮氟化合物，且包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量，使得滤材能够具有疏水性及疏油性。如此一来，滤材的表面或孔隙不会形成水幔或油膜，并且油雾在与滤材接触后会产生凝聚现象而形成油滴进而排除，藉以达成良好的油雾捕捉效果，即良好的过滤效果。

下文将参照实施例1至实施例5及比较例1至比较例4，更具体地描述本发明的特征。虽然描述了以下实施例，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应由下文所述的实施例对本发明做出限制性地解释。

实施例1

将聚对苯二甲酸乙二酯(由长春人造树脂厂公司制造)进行熔喷制程，以制得由多条微米尺寸的熔喷纤维所构成的实施例1的熔喷不织布，其中熔喷的制程条件如下：纺嘴孔径0.3mm、单孔纺嘴吐出量0.2±0.005g/hole/min、热空气气流量5.6±0.3m³/min、热空气牵伸压力5.5±0.2kg/m²，且熔喷纤维的直径分布请参照图1。

将聚硅氮烷(由默克股份有限公司制造)、全氟聚醚(由杜邦公司制造)与丙二醇甲醚醋酸酯(购买自于成公司)均匀混合，以形成一混合物，其中以聚硅氮烷、全氟聚醚及丙二醇甲醚醋酸酯的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％；以及以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％以及聚硅氮烷占50％。

将所述混合物以喷涂法涂布于实施例1的熔喷不织布上后，进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应而形成熔喷纤维上包覆有实施例1的包覆层的实施例1的滤材，其中加热处理的温度为140℃，且实施例1的包覆层的重量为14.53％的实施例1的熔喷不织布的重量。

实施例2

将聚对苯二甲酸乙二酯(由长春人造树脂厂公司制造)进行熔喷制程，以制得由多条微米尺寸的熔喷纤维所构成的实施例2的熔喷不织布，其中熔喷的制程条件如下：纺嘴孔径0.3mm、单孔纺嘴吐出量0.16±0.005g/hole/min、热空气气流量5.6±0.3m³/min、热空气牵伸压力5.5±0.2kg/m²，且熔喷纤维的直径分布请参照图2。

将聚硅氮烷(由默克股份有限公司制造)、全氟聚醚(由杜邦公司制造)与丙二醇甲醚醋酸酯(购买自于成公司)均匀混合，以形成一混合物，其中以聚硅氮烷、全氟聚醚及丙二醇甲醚醋酸酯的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％；以及以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％以及聚硅氮烷占50％。

将所述混合物以喷涂法涂布于实施例2的熔喷不织布上后，进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应而形成熔喷纤维上包覆有实施例2的包覆层的实施例2的滤材，其中加热处理的温度为140℃，且实施例2的包覆层的重量为5.46％的实施例2的熔喷不织布的重量。

实施例3

将聚对苯二甲酸乙二酯(由长春人造树脂厂公司制造)进行熔喷制程，以制得由多条微米尺寸及纳米尺寸的熔喷纤维所构成的实施例3的熔喷不织布，其中熔喷的制程条件如下：纺嘴孔径0.3mm、单孔纺嘴吐出量0.13±0.005g/hole/min、热空气气流量6.5±0.3m³/min、热空气牵伸压力7.5±0.2kg/m²，熔喷纤维的直径分布请参照图3，且以微米纤维和纳米纤维的总数量计，纳米纤维占28％以及微米纤维占72％。

将聚硅氮烷(由默克股份有限公司制造)、全氟聚醚(由杜邦公司制造)与丙二醇甲醚醋酸酯(购买自于成公司)均匀混合，以形成一混合物，其中以聚硅氮烷、全氟聚醚及丙二醇甲醚醋酸酯的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％；以及以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％以及聚硅氮烷占50％。

将所述混合物以喷涂法涂布于实施例3的熔喷不织布上后，进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应而形成熔喷纤维上包覆有实施例3的包覆层的实施例3的滤材，其中加热处理的温度为140℃，且实施例3的包覆层的重量为6.33％的实施例3的熔喷不织布的重量。

实施例4

将聚对苯二甲酸乙二酯(由长春人造树脂厂公司制造)进行熔喷制程，以制得由多条微米尺寸及纳米尺寸的熔喷纤维所构成的实施例4的熔喷不织布，其中熔喷的制程条件如下：纺嘴孔径0.3mm、单孔纺嘴吐出量0.10±0.005g/hole/min、热空气气流量6.9±0.3m³/min、热空气牵伸压力7.5±0.2kg/m²，熔喷纤维的直径分布请参照图4，且以微米纤维和纳米纤维的总数量计，纳米纤维占51％以及微米纤维占49％。

将聚硅氮烷(由默克股份有限公司制造的)、全氟聚醚(由杜邦公司制造)与丙二醇甲醚醋酸酯(购买自于成公司)均匀混合，以形成一混合物，其中以聚硅氮烷、全氟聚醚及丙二醇甲醚醋酸酯的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％；以及以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％以及聚硅氮烷占50％。

将所述混合物以喷涂法涂布于实施例4的熔喷不织布上后，进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应而形成熔喷纤维上包覆有实施例4的包覆层的实施例4的滤材，其中加热处理的温度为140℃，且实施例4的包覆层的重量为7.20％的实施例4的熔喷不织布的重量。

实施例5

将聚对苯二甲酸乙二酯(由长春人造树脂厂公司制造)进行熔喷制程，以制得由多条微米尺寸及纳米尺寸的熔喷纤维所构成的实施例5的熔喷不织布，其中熔喷的制程条件如下：纺嘴孔径0.3mm、单孔纺嘴吐出量0.10±0.005g/hole/min、热空气气流量6.9±0.3m³/min、热空气牵伸压力7.5±0.2kg/m²，且以微米纤维和纳米纤维的总数量计，纳米纤维占51％以及微米纤维占49％。

将聚硅氮烷(由默克股份有限公司制造)、全氟聚醚(由杜邦公司制造)与丙二醇甲醚醋酸酯(购买自于成公司)均匀混合，以形成一混合物，其中以聚硅氮烷、全氟聚醚及丙二醇甲醚醋酸酯的总重量计，聚硅氮烷与全氟聚醚总共占15％；以及以聚硅氮烷及全氟聚醚的总重量计，全氟聚醚占50％以及聚硅氮烷占50％。

将所述混合物以喷涂法涂布于实施例5的熔喷不织布上后，进行加热处理以使聚硅氮烷与全氟聚醚进行热聚合反应而形成熔喷纤维上包覆有实施例5的包覆层的实施例5的滤材，其中加热处理的温度为140℃，且实施例5的包覆层的重量为3.09％的实施例5的熔喷不织布的重量。

比较例1

按照与实施例1相同的熔喷制造程序来制造比较例1的滤材，而差异仅在于：制得熔喷不织布后不进行混合物的制备及涂布。也就是说，比较例1的滤材即为实施例1未经化学改质处理的熔喷不织布。

比较例2

按照与实施例2相同的熔喷制造程序来制造比较例2的滤材，而差异仅在于：制得熔喷不织布后不进行混合物的制备及涂布。也就是说，比较例2的滤材即为实施例2未经化学改质处理的熔喷不织布。

比较例3

按照与实施例3相同的熔喷制造程序来制造比较例3的滤材，而差异仅在于：制得熔喷不织布后不进行混合物的制备及涂布。也就是说，比较例3的滤材即为实施例3未经化学改质处理的熔喷不织布。

比较例4

按照与实施例4相同的熔喷制造程序来制造比较例4的滤材，而差异仅在于：制得熔喷不织布后不进行混合物的制备及涂布。也就是说，比较例4的滤材即为实施例4未经化学改质处理的熔喷不织布。

之后，分别对实施例1至实施例4及比较例1至比较例4的滤材进行滤效及压损的测试，以及分别对实施例4、实施例5及比较例4的滤材进行接触角的量测。前述测试的说明如下，且测试结果显示于表1及表2中。

<滤效及压损的测试>

对实施例1至实施例4及比较例1至比较例4的滤材，以下述方法进行滤效及压损的测试。利用tsi公司制造的自动化滤材测试仪(automatedfiltertesters)(型号testermodel3160)，依据欧盟检测标准en1822，分别量测前述滤材对经雾化后的癸二酸二乙基己酯(di-ethyl-hexyl-sebacat，dehs)气凝胶(aerosol)的过滤效果，其中测试流量为32l/min，dehs气凝胶的粒径为0.3μm，测试结果显示在下方表1中。

<接触角的量测>

将水、烟雾油及切削油分别滴在实施例4、实施例5及比较例4的滤材上。待水、烟雾油以及切削油不再流动后，利用接触角量测器(型号：modeltk-c1380u，由jvc公司制造)分别量测水、烟雾油及切削油与实施例4、实施例5及比较例4的滤材间的接触角。量测结果显示在下方表2中。

表1

表2

由上述表1可知，与不包括材质包含聚硅氮氟化合物的包覆层的比较例1至比较例4的滤材相比，包括材质包含聚硅氮氟化合物的包覆层的实施例1至实施例4的滤材具有良好的滤效且适当的压损，其中实施例4的滤材的滤效高达约99.65％且压损仅约13.39mmh2o。此结果显示，通过材质包括聚硅氮氟化合物的包覆层包覆每一熔喷纤维，且所述包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量，使得滤材对油雾具有良好的捕捉效果。

另外，由上述表2可知，在包括材质包含聚硅氮氟化合物的包覆层的实施例4及实施例5的滤材上，水、烟雾油及切削油的接触角皆明显大于90度。此结果显示，通过材质包括聚硅氮氟化合物的包覆层包覆每一熔喷纤维，且所述包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量，使得滤材能够同时具有疏水性及疏油性。反观不包括材质包含聚硅氮氟化合物的包覆层的比较例4的滤材，切削油在其上的接触角为0度，表现出高度的亲油性。此表示，比较例4的滤材表现出极差的拒油特性。

综上所述，本发明滤材通过包括熔喷不织布及包覆层，其中熔喷不织布包括彼此交错的多条熔喷纤维，包覆层包覆每一熔喷纤维，包覆层的材质包括聚硅氮氟化合物，且包覆层的重量为3％至15％的熔喷不织布的重量，使得滤材能够具有疏水性及疏油性，且对油雾具有良好的捕捉效果。如此一来，本发明的滤材适合应用在先进材料加工制程或精密加工制程中以解决悬浮油雾的问题，也即本发明的滤材适合应用在油雾凝结过滤器、油气分离过滤器、油水凝结过滤器等中。

虽然本发明已以实施方式揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。