CN101686735B - 包括具有短纤维的熔喷纤维网的模制呼吸器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了模制呼吸器及其制备方法，其中模制呼吸器由包含熔喷纤维和短纤维的多孔非织造网制成。熔喷纤维可以作为微纤维和中纤维的双峰式混合物存在，并且包含在其中与短纤维进一步相互缠结的相互缠结的混合物。模制呼吸器也可以包含至少一个二次过滤层。

Description

包括具有短纤维的熔喷纤维网的模制呼吸器
背景技术
使用熔喷纤维来捕集空气中的颗粒的滤芯是已知的，并已使用了许多年。这种包含纤维的滤芯常常在呼吸器中使用，以向佩戴者提供清洁的过滤的空气，如在(例如)授予Braun等人的美国专利5,656,368、授予Kronzer等人的美国专利5,307,796、以及授予Krueger等人的美国专利4,729,371中所述。通常在纤维上设置电荷，以提高纤维的捕集效率。1980年，Kubik等人描述了在纤维形成过程中将持久性电荷引入熔喷纤维的方法(参见美国专利4,215,682)。在Kubik等人的开发之后，开发了用于制备驻极体纤维的其他充电技术，如在(例如)授予Klaase等人的美国专利4,588,537、授予Deeds等人的美国专利5,227,172、以及授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507中所述。
另外已经将所谓的短纤维添加到熔喷非织造网。例如，授予Springett等人的美国专利6,827,764描述了滤芯，其具有含有热粘合的短纤维和非热粘合的带电荷的多孔的模塑网。
当用作滤芯时，带电荷的纤维网通常由另一个结构支承。例如，在呼吸器中，过滤网可以由永久性模制的成形层支承。过滤网设置在成形层上方，并固定在它上面，以呈现其模制的构造。公开了使用单独的成形层以支承呼吸器中包含熔喷纤维的过滤层的专利的实例包括授予Berg的美国专利4,536,440、授予Dyrud等人的美国专利4,807,619、授予Skov的美国专利4,850,347、以及授予Angadjivand等人的美国专利6,923,182。
除了这些方法之外，还可以通过使用纤维织物、间隔的带子、原丝或纤维将聚合物纤维过滤网保持在成形的构造中，如授予Braun等人的美国专利5,656,368中所述。
发明内容
本文公开了包含相互缠结的短纤维与熔喷纤维的混合物的多孔网。熔喷纤维以双峰式纤维直径分布存在，其包含相互缠结的微纤维和中纤维的混合物。由于它们的相互缠结的短纤维、中纤维和熔喷微纤维的结合，这种多孔网(在下文中称为“双峰式纤维混合物网”)非常有利于粒子过滤这种用途。虽然不受理论或机制的限制，但可能的是，短纤维可向网赋予膨松性、低固体度、和/或抗压缩性，这可有助于实现理想的深度过滤能力和抗堵塞能力。还可能的是，由于其长度和/或其粘合到微纤维的能力，中纤维可向网赋予机械强度和完整性，这在允许通过例如水利充电和模制来处理这种膨松有弹性的和低固体度的方法中可为有利的。此外，熔喷微纤维可以起到有助于捕集和过滤细小粒子的作用。
在一个实施例中，微纤维和中纤维为相同的聚合物组合物。在一个可供选择的实施例中，微纤维和中纤维为不同的聚合物组合物。
双峰式纤维混合物网在平坦的、初生构造中、和另外的成形或模制的状态中可提供极佳的过滤性能。在某些实施例中，双峰式纤维混合物网可具有能够过滤大量粒子而不会堵塞或形成高压降的优点。这种网在包括例如焊接烟尘的过滤的多种应用中可以为可用的。
双峰式过滤混合物网可以单独使用或可以与(如层合到)另一层不同组成、孔隙度、结构和/或过滤性质的过滤介质(如膜、网等)联合使用。在一些实施例中，两个双峰式纤维混合物网可以分层堆积在一起使用。在某些实施例中，双峰式纤维混合物网可以用作二次过滤层(如具有较细孔尺寸的二次过滤层)的预过滤器。这样，当在不存在纤维混合物网的情况下，纤维混合物网的优异深度填充和存储容量可以起到抑制二次过滤层也许很快变得被堵塞或饱和的作用。
在某些实施例中，本发明所公开的双峰式纤维混合物网可具有多个额外的有利性质。例如，在一些实施例中，双峰式纤维混合物网可相对较厚、和/或固体度低。双峰式纤维混合物网另外可以为可模压成所需的形状，并保持有利的厚度、固体度、和/或过滤性质。例如，在一些实施例中，这种网可被模制，而不会过度压缩网(这也许导致较低孔隙度、较高的压降、以及其他可能不可取的性质)。
本发明所公开的网可以用于多种平坦型或模制型呼吸器应用中、和多种非呼吸器过滤应用中，包括HVAC(如，火炉)过滤器、汽车驾驶室过滤器、清洁室过滤器、加湿器过滤器、除湿器过滤器、室内空气净化过滤器、硬盘驱动器过滤器和其他平坦的或可折叠的被支承或自支承过滤制品。本发明所公开的非织造网另外可以用于除空气过滤之外的应用，如用于液体(如，医用)过滤器、包装材料、鞋材(包括鞋面、鞋底和鞋垫用料)，以及用于衣着(包括外套、休闲装、和危险材料的服装)。
因此，在一个方面，申请人公开了模制呼吸器，其具有至少一个包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网层；其中熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物。
因此，在另一个方面，申请人公开了模制呼吸器，其具有至少一个包含与熔喷的相互缠结的微纤维和中纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网层；其中微纤维是中纤维的至少约五倍，并且其中中纤维占熔喷纤维的至少约30重量％。
因此，在另一个方面，申请人公开了模制呼吸器，其具有至少一个包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网层；其中熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物；其中微纤维是中纤维的至少约五倍，并且其中中纤维占熔喷纤维的至少约30重量％。
因此，在另一个方面，申请人公开了模制的杯型呼吸器，模制的杯型呼吸器包括：至少一个包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网杯型层，其中熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物；以及至少一个与多孔非织造网相邻的模制杯型二次过滤层。
因此，在另一个方面，申请人公开了用于制备模制呼吸器的方法，制备模制呼吸器的方法包括：形成包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的多孔非织造网，其中熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物；对多孔非织造网充电；以及模制充电的网以形成模制的呼吸器。
因此，在另一个方面，申请人公开了用于制备模制呼吸器的方法，制备模制呼吸器的方法包括：形成包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的多孔非织造网，其中熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物；以与多孔非织造网成堆叠的关系设置二次过滤层；对多孔非织造网和二次过滤网充电荷；以及模制多孔非织造网/二次过滤层堆叠体以形成模制呼吸器。
在以下具体实施方式中，本发明的这些方面和其他方面将显而易见。然而，在任何情况下，都不应将上述发明内容理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，并在审查期间可以进行修改。
附图说明
图1为包含短纤维和熔喷纤维的示例性网的照片(放大100倍)。
图2为用于制备含有熔喷纤维和短纤维的网的第一示例性方法的示意图。
图3为具有多个较大喷丝孔和较小喷丝孔的示例性熔喷模头的出口端透视图。
图4为用于制备含有熔喷纤维和短纤维的网的第二示例性方法的示意图。
图5为具有多个喷丝孔的示例性熔喷模头的出口端透视图。
图6为具有双峰式纤维混合物网的示例的一次性个人呼吸器的局部剖视透视图。
图7为实例1的双峰式混合物网的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。
图8为实例1的双峰式纤维混合物网的熔喷纤维群体的质量频率柱状图。
图9为实例2的双峰式混合物网的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。
图10为实例2的双峰式纤维混合物网的熔喷纤维群体的质量频率柱状图。
图11为实例4的双峰式混合物网的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。
图12为实例4的双峰式纤维混合物网的熔喷纤维群体的质量频率柱状图。
图13为实例5的网的双峰式熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。
图14为实例5的网的双峰式熔喷纤维群体的质量频率柱状图。
图15为实例6的熔喷纤维网的纤维频率柱状图。
图16为实例6的熔喷纤维网的质量频率柱状图。
图17为实例7的双峰式混合物网的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。
图18为实例7的双峰式纤维混合物网的熔喷纤维群体的质量频率柱状图。
在附图的多张图中，相同的附图标记表示相同的元件。除非有说明，否则附图中的元件未按比例绘制。
具体实施方式
术语表
“熔喷”：表示将熔化的材料穿过多个喷丝孔挤出以形成原丝，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，并在此后收集细化纤维层。
“熔喷纤维”：表示通过熔喷工艺制备的纤维。
“微纤维”：表示直径(如使用显微镜法测定的那样)为10μm或更小的熔喷纤维；“超细微纤维”：表示直径为2μm或更小的微纤维；以及“亚微米微纤维”：表示直径为1μm或更小的微纤维。
“中纤维”：表示直径(如使用显微镜法测定的那样)大于10μm的熔喷纤维。
“双峰式纤维混合物网”：表示包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的非织造网，该熔喷纤维以相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物的形式存在。
“相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物”：指微纤维和中纤维的相互缠结的混合物，其中存在(如以(例如)纤维频率柱状图表征的那样)至少一种模式的微纤维和至少一种模式的中纤维。(在上下文中，术语“双峰式”是指具有至少两种模式，并且涵盖具有两种以上模式(例如三峰或更多峰)的群体。)
“模式”：在相对于纤维频率柱状图或质量频率柱状图使用时，表示局部峰，其高度等于或大于直径比局部峰的纤维直径小1μm和2μm和大1μm和2μm的纤维的峰高度。
“纤维频率柱状图”：用于纤维网样品表示其中存在观察到的与多种纤维直径相对应的纤维数的柱状图。
“质量频率柱状图”：用于纤维网样品表示其中存在多种直径的纤维的相对质量的柱状图。
“直径”：当相对于纤维使用时，表示用于具有圆形横截面的纤维的纤维直径，或就非圆形纤维而言，则表示在整个纤维宽度上可以构造的横截面最长弦的长度。
“为相同的聚合物组合物”：表示具有基本相同的重复分子单元的聚合物，但其在分子量、熔融指数、制造方法、晶形、商品形式、添加剂的存在以及添加剂的量等方面可以不同。
“为不同的聚合物组合物”：表示具有大量不同的重复分子单元的聚合物。
“连续”：当相对于纤维使用时，表示具有基本上无限大的纵横比(即，如至少约10,000或更大的长度与直径的比率)。
“将原丝细化为纤维”：表示将原丝段转变成长度更大并且直径更小的段。
“纤度”：表示9,000米的原丝的重量(以克为单位)。
“有效纤维直径”：当相对于纤维集合使用时，表示对于任何圆形或非圆形横截面形状的纤维网而言，根据Davies，C.N.的“TheSeparation of Airborne Dust and Particles(气载尘埃和粒子的分离)”(Institution of Mechanical Engineers，London，Proceedings1B，1952(机械工程师协会会报1B，伦敦，1952年))中示出的方法所测定的值。
“多孔的”：表示透气的。
“固体度”：表示网中的固体的百分比，以百分率表示。
“自支承”：表示具有足够强度的网，以便可由其本身使用卷轴式制造设备，而无明显的撕裂或破裂。
“模制”：当相对于网或网层使用时，表示使用热量和/或压力来使网形成预定的形状。
“模塑网”：表示在两个维度中明显大于第三个维度中的结构，并且这种结构被成型为适于贴合在人的鼻部和口部的上方的所需形状(例如杯形)。
“呼吸器”：表示由人佩戴的装置，以在空气进入人的呼吸系统之前过滤空气。
“面罩主体”：表示透气的结构，其至少可贴合在人的鼻部和口部的上方，并有助于限定与外部气体空间分隔的内部气体空间。
“带具”：表示辅助将面罩主体支承在佩戴者的面部上的结构或零件组合。
“过滤层”：表示过滤介质的透气层，其设计成将通过该层的空气中的污染物移除。
图1示出示例性的网10，其具有短纤维12和熔喷纤维14。短纤维12分布在整个熔喷纤维14的网中并在其内相互缠结。熔喷纤维14具有微纤维13(定义为直径10微米或更小的熔喷纤维)和中纤维15(定义为直径大于10微米的熔喷纤维)的相互缠结的混合物。在一个实施例中，网具有相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物。在多种实施例中，微纤维可以呈现约10μm、约8μm、或约5μm的最大直径。在额外的实施例中，微纤维可以呈现约0.1μm、0.5μm、或1μm的最小直径。在多种实施例中，中纤维可以呈现约11μm、约15μm、或约20μm的最小直径。在额外的实施例中，中纤维可以呈现约70μm、60μm、或50μm的最大直径。
微纤维和中纤维的群体可以根据纤维频率柱状图来表征，该图示出每一个给定直径的纤维数(不包含短纤维)。或者，该群体可以通过质量频率柱状图来表征，该图示出每一个给定纤维直径的纤维(不包含短纤维)的相对质量。
熔喷纤维14可以以双峰式纤维直径分布的形式存在，使得(例如参照纤维频率柱状图表征的那样)存在至少一种微纤维模式和至少一种中纤维模式。(模式另外可以以质量频率柱状图的形式存在，并且可以与纤维频率柱状图中存在的模式相同或不同)。在多种实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现纤维直径为至少约0.1μm、0.5μm、1μm、或2μm的一种或多种微纤维模式。在额外的实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现纤维直径为至多约10μm、8μm、或5μm的一种或多种微纤维模式。在特定实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现1μm或2μm的微纤维模式。在多种实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现纤维直径为至少约11μm、15μm、或20μm的一种或多种中纤维模式。在额外的实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现纤维直径为至多约50μm、40μm、或30μm的一种或多种中纤维模式。这种双峰式纤维混合物网可以呈现至少两种模式，其对应的纤维直径的差值为较小纤维直径的至少约50％、100％、200％、或400％。双峰式纤维混合物网柱状图可以呈现较小直径的熔喷纤维群体和较大直径的熔喷纤维群体之间的一个或多个间隙(如图9和图10中所举例说明的那样)。或可以不存在这种间隙。
正如可通过观察(例如)质量频率柱状图查明的那样，中纤维可以构成熔喷纤维材料按重量测定的很大一部分，因此可以向网提供强度和机械完整性。在一个实施例中，中纤维占熔喷纤维的至少约30重量％。在另一个实施例中，中纤维占熔喷纤维的至少约40重量％、50重量％、60重量％、或70重量％。
正如可通过观察(例如)纤维频率柱状图查明的那样，微纤维可以具有网中的大部分纤维数，因此可以提供所需的能力以捕集细小粒子。在一个实施例中，微纤维为中纤维的至少五倍。在一个可供选择的实施例中，微纤维为中纤维的至少十倍；在另一个实施例中，为至少二十倍。
短纤维12分布在整个熔喷纤维14的网中并在其内相互缠结。在多种实施例中，网占短纤维的至少约30重量％、40重量％、或45重量％。在额外的实施例中，网占短纤维的至多约70重量％、60重量％、或55重量％。
通常将短纤维以固化形式添加到非织造网(例如通过下文描述的示例性方法)，而不是将其熔喷到网中。通常，它们通过处理制备，使得纤维直径更加接近类似于纤维通过其被挤出的喷丝孔的尺寸(如与熔喷纤维相比)。无论它们的制造方法或组成如何，通常将短纤维机械切削成具体预定的长度或可识别的长度。短纤维的长度通常比熔喷纤维的长度小很多，并且可以小于0.61米、或小于约0.3米。短纤维的长度可优选地为约1cm至8cm，更优选地为约2.5cm至6cm。短纤维的平均几何纤维直径通常平均大于约15μm，并且在多种实施例中可大于20μm、30μm、40μm、或50μm。短纤维的纤度通常为大于约3g/9,000m，并且等于或大于约4g/9,000m。在上限处，纤度通常小于约50g/9,000m，并且更常见的是小于约20g/9000m至15g/9000m。
短纤维通常为合成聚合物材料。它们的组合物的选择可以使得它们在通常的模制处理(例如用于形成成型的呼吸器主体)过程中可彼此熔融粘合和/或熔融粘合到熔喷纤维。或它们可由具有这样的性质(如熔点)的材料制成，使得它们在通常的模制处理过程中不会彼此粘合和/或粘合到熔喷纤维。相对于本文所用的短纤维，通常将术语“可热粘合”用于定为具有能够在某种程度上彼此熔融粘合和/或熔融粘合到熔喷纤维的一种或多种组分的短纤维。通常将术语“不可热粘合”用于定为不具有能够在很大程度上彼此熔融粘合和/或熔融粘合到所用熔喷纤维的一种或多种组分的短纤维。
在某些实施例中，其中短纤维为不可热粘合的，在不明显压缩网(可能影响其过滤性质)的情况下，双峰式纤维混合物网可以具有卓越的被模制的能力(例如，被模制成通常的杯形几何形状，其适于贴合在人的鼻部和口部的上方并且可用于个人呼吸器)。在其中短纤维为可热粘合的其他实施例中，在模制处理过程中可以对网进行较大的压缩。然而，这种类型的双峰式纤维混合物网还可以利于多种过滤应用。特别是，这种网可以具有保持模制构型的优异能力，从而使网变得适用于某些模制的呼吸器和/或折叠过滤器。
适合的短纤维可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、共聚酯、聚酰胺、或上述物质中的一个的组合来制备。如果为可粘合的，则短纤维在粘合后通常保持其大部分的纤维结构。短纤维可以为卷曲纤维，类似于授予Hauser的美国专利4,118,531中描述的那种纤维。卷曲纤维可以沿其长度具有连续的波浪状、卷曲状、或锯齿状外形。短纤维可以具有卷曲纤维，该卷曲纤维每厘米具有约10至30个卷曲。短纤维可以为单组分纤维或多组分纤维。在通常采用的模制条件下，非可粘合的市售的单组分纤维的实例包括T-295(得自Invista Corp(Charlotte，NorthCarolina))。市售的单组分可热粘合短纤维的实例包括另外得自InvistaCorp.的T 255、T 259、和T 271，以及得自Foss Manufacturing Inc.(Hampton，New Hampshire)的Type 410PETG、Type 110PETG。短纤维另外可以为多组分纤维，其中组分中的至少一种在加热过程中将软化，以允许短纤维被彼此粘合，或允许短纤维与熔喷纤维粘合。不同的组分可以是不同类型的聚合物(如，聚酯和聚丙烯)，或可以是类型相同但熔点不同的聚合物。多组分纤维可以为双组分纤维，该双组分纤维具有共同扩张的并列构型、共同扩张的同心皮/芯构型、或共同扩张的椭圆形皮/芯构型。可以用作热粘合短纤维的双组分纤维的实例包括得自Invista Corp.的T254、T 256，均可得自Chisso Inc.(Osaka，Japan)的聚丙烯/聚乙烯双组分纤维(例如Chisso ES、ESC、EAC、EKC)、聚丙烯/聚丙烯双组分纤维(Chisso EPC)和聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯双组分纤维(ChissoETC)，以及得自Nan Ya Plastics Corporation(Taipei，Taiwan)的TypeLMF聚酯50/50皮/芯型短纤维。
熔喷纤维为通过熔喷法制备的那些纤维，如在(例如)授予Kubik等人的美国专利4,215,682中所述，将成纤材料通过模头喷丝孔挤出成气体流。通常，熔喷纤维与短纤维相比非常的长。与通常具有具体长度或可识别的长度的短纤维不同，熔喷纤维通常具有不确定的长度。(据报道熔喷纤维是不连续的，但这种纤维通常很长并且充分地缠结在一起，从而通常不可能从大量的这种纤维中移除一根完整的熔喷纤维或从头至尾地跟踪一根熔喷纤维)。此外，固化的熔喷纤维的直径可能与制备熔化的纤维前体的源喷丝孔的尺寸显著不同(如远小于源喷丝孔的尺寸)。
在一个实施例中，用于制备熔喷微纤维和熔喷中纤维的树脂为相同的聚合物组合物。在这种情况下，微纤维和中纤维在熔喷处理期间或后续的模制处理期间可以能够彼此熔融粘合，这取决于每一种处理所采用的具体条件。在一个可供选择的实施例中，用于制备熔喷纤维(微纤维和中纤维)的树脂为不同的聚合物组合物。
在一个实施例中，用于制备微纤维和中纤维的树脂具有基本上相同的熔体流动指数。在一个替代实施例中，用于制备微纤维和中纤维的树脂为基本上不同的熔体流动指数。
可以适用于熔喷的成纤树脂的一些实例包括热塑性聚合物(例如聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯)、嵌段共聚物(例如苯乙烯一丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、以及聚烯烃(例如聚丙烯、聚丁烯、以及聚(4-甲基-1-戊烯))、或这种树脂的组合。可以用于制备熔喷纤维的材料的实例公开于授予Baumann等人的美国专利No.5,706,804；授予Peterson的美国专利No.4,419,993；授予Mayhew的美国再颁发专利No.Re.28，102；授予Jones等人的美国专利5,472,481和5,411,576；以及授予Rousseau等人的美国专利5,908,598。
对于将充电的网而言，输入聚合物树脂可以是基本上将保持合格的驻极体特性或电荷分离的任何热塑性成纤材料。对于可充电的网的优选聚合物成纤材料是在室温(22℃)下体积电阻率为1014欧姆-厘米或较大的非导电树脂。优选地，该体积电阻率为约1016欧姆-厘米或较大。另外，用于在可充电的网中使用的聚合物成纤材料优选基本上不含例如抗静电剂之类的组分，这些组分可显著地增大导电率或换句话讲干扰纤维接受并保持静电荷的能力。在可充电的网中可以使用的某些聚合物的实例包括：包含聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯))的热塑性聚合物和环烯烃共聚物、以及这种聚合物的组合。可以使用但可能难以充电或可能会迅速失去电荷的其他聚合物包括聚碳酸酯、嵌段共聚物(例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚氨酯、以及本领域的技术人员将熟悉的其他聚合物。
可以添加添加剂以提高纤维网的过滤性能、驻极体充电能力、机械性能、老化特性、着色性、表面特性或其他所关注的特性。例如，聚合物可以含有添加剂(包括授予Crater等人的美国专利5,025,052和5,099,026中描述的添加剂)以提高过滤性能，而且另外可以包含少量的可提取烃以改善过滤性能(例如授予Rousseau等人的美国专利6,213,122中所述)。纤维网另外可以加工成具有增强的抗油雾性，如授予Reed等人的美国专利4,874,399、和均授予Rousseau等人的美国专利6,238,466和6,068,799中所示。
其他可能合适的添加剂包括填充剂、成核剂(如，以商标MILLAD得自Milliken Chemical的3988号产品二亚苄基山梨醇)、增强驻极体充电添加剂(如，三硬脂酸三聚氰胺，以及多种光稳定剂，例如以商标CHIMASSORB得自Ciba Specialty Chemicals的119号和944号产品)、固化引发剂、硬化剂(如聚(4-甲基-1-戊烯))、表面活性剂和表面处理剂(如，授予Jones等人的美国专利No.6,398,847 B1、No.6,397,458 B1、和No.6,409,806 B1中所述的在油雾环境中用于提高过滤性能的氟原子处理剂)。
拟用的多种添加剂的类型和量将为本领域的技术人员所熟知。例如，增强驻极体充电添加剂通常存在的量少于约5重量％，并且更常用的是少于约2重量％。
图2示出设备200的示例性布置，该设备可用于制备具有多种直径的熔喷纤维的网，包括例如双峰式纤维混合物网。从料斗202和挤出机204送入的熔化的成纤聚合物材料通过入口208进入熔喷模头206，流动穿过模腔210，以及通过一行(下文中结合图3来讨论)较大尺寸的喷丝孔和较小尺寸的喷丝孔喷出模腔210，喷丝孔串联设置在模腔210的整个向前末端上，并且与模腔210流体连通(在一个实施例中，模腔210使用导管与喷丝孔流体连通，图2未示出)。因此，将熔化的成纤材料从喷丝孔挤出以便形成原丝212。提供一组迫使气体(通常为受热的空气)以非常高的速度由其通过的开口，以便将原丝212细化成纤维，从而形成熔喷纤维的气载流214。在具体实施例中，上述设备包括单个挤出机、单个模头、和单个模腔。
图3为示例性熔喷模头206的闭合端透视图，并且细化气体折流板已被移除。在一个实施例中，模头206包括具有较大喷丝孔306和较小喷丝孔308的行304的突出顶端部分302，这些喷丝孔限定多个流动通道，熔化的成纤材料穿过这些流动通道喷出模头206并形成原丝212。较大喷丝孔306和较小喷丝孔308可为圆形，但另外可以具有其他形状。孔310接纳贯穿螺栓(图3中未示出)，这些贯穿螺栓将模头的多种零件保持在一起。在图3示出的实施例中，较大喷丝孔306和较小喷丝孔308的尺寸比率为2∶1，并且有9个较小喷丝孔308用于每一个较大喷丝孔306。可以采用较大喷丝孔和较小喷丝孔的其他尺寸比率，例如1.5∶1或更大、2∶1或更大、2.5∶1或更大、3∶1或更大、或3.5∶1或更大的比率。另外可以采用每个较大喷丝孔对应的较小喷丝孔数的其他比率，例如5∶1或更大、6∶1或更大、10∶1或更大、12∶1或更大、15∶1或更大、20∶1或更大、或30∶1或更大的比率。在多种实施例中，较小喷丝孔的直径(或最大维度，如果采用非圆形喷丝孔)可在至少约0.2mm到至少约0.4mm、或至少约0.5mm的范围内。可以选择较小喷丝孔和较大喷丝孔的数量及其维度，从而得到从较大喷丝孔喷出的熔化挤出物与从较小喷丝孔喷出的熔化挤出物的体积流量标称比率可在约70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、至30∶70的范围内。然而，从多种尺寸的喷丝孔喷出的体积流量的确切比率将受到聚合物树脂粘度和挤出法中所采用的操作条件的影响。因此，正如根据本公开将理解的，可以对例如聚合物流速、挤出机和/或模头操作温度、细化空气流速等操作条件进行综合选择(以及如下文所述通过设备220引入的短纤维)，使得如此形成的非织造网具有所需的结构和物理特性。这样，可以操作图2和图3中示出的设备，以便提供包含从较大尺寸的喷丝孔喷出的较大直径的纤维和从较小尺寸的喷丝孔喷出的较小直径的纤维的流体，从而制备(例如)具有双峰式纤维直径分布的非织造网。
图4示出第二设备800的示例性布置，该设备可用于制备具有多种直径的熔喷纤维的网，包括例如双峰式纤维混合物网。单个熔喷模头201由料斗205、挤出机207和导管209送入的第一熔化成纤材料供料。模头201由料斗211、挤出机213和导管217送入的第二熔化成纤材料单独供料。导管209和导管217各自与位于形成用于模腔268和模腔270的外壁的大致对称的第一零件222和第二零件224中的第一模腔268和第二模腔270流体连通。大致对称的第一零件226和第二零件228形成用于模腔268和模腔270的内壁，并且在接缝230处相遇。零件226和零件228可以沿着其大部分长度由隔离体232分隔。折流板240和折流板242导向细化用流体(如，受热的空气)流，以使细化用流体集中在从熔喷模头201喷出的原丝212上，并且将原丝212细化成纤维214。
图5为示例性熔喷模头201的闭合端透视图，其中细化用气体折流板240和折流板242已被移除。零件222和零件224沿着接缝244相遇，第一组喷丝孔246和第二组喷丝孔248位于该接缝内，并且原丝212穿过该接缝排出。在一个实施例中，组246中的喷丝孔和组248中的喷丝孔为相同尺寸(如，就圆形喷丝孔而言，其直径相同)。在一个可供选择的实施例中，组246中的喷丝孔和组248中的喷丝孔为不同的尺寸。模腔268和模腔270各自通过通道234、通道236和通道238与第一组喷丝孔246和第二组喷丝孔248流体连通。在图5所示的示例性实施例中，喷丝孔246和喷丝孔248以单行交替排列在模头201的整个出口端上，并且以50∶50的比率各自与模腔268和模腔270流体连通。可以采用其他的喷丝孔排列与其他的喷丝孔246和喷丝孔248的数目比率。例如，可以将喷丝孔在细化空气出口之间布置成多排(如，2排、3排、4排或更多排)。如果需要，可采用除了排之外的其他布置方式，如，无规设置的喷丝孔。如果以多行方式布置喷丝孔，则每一行可以只包含来自一组的喷丝孔，或包含来自第一组和第二组两者的喷丝孔。第一组和第二组中喷丝孔的数目可以具有多种比率，包括50∶50、小于50∶50(如10∶90、20∶80、30∶70、40∶60等)、和大于50∶50(如60∶40、70∶30、80∶20、90∶10等)。当来自第一组和第二组两者的喷丝孔被布置成行时，该第一组和第二组的喷丝孔无需交替布置，并且相反可根据所需的网结构以任何所需的方式布置，如，1221、1122211、11112221111及其他布置方式。模头顶端可包含不止一组的喷丝孔，如，第一组、第二组、第三组、以及如果必要的额外的组的喷丝孔，这些喷丝孔各自与熔喷模头内的第一模腔、第二模腔、第三模腔、以及如果必要的额外的模腔流体连通，并且由第一挤出机、第二挤出机、第三挤出机、以及如果必要的额外的挤出机来送料。
可以操作图4和图5所示的设备，以便提供包含从一组模腔/喷丝孔喷出的较大尺寸纤维和从其他模腔/喷丝孔组喷出的较小尺寸纤维的流体，从而制备(例如)包含双峰式熔喷纤维直径分布的非织造网。在一个实施例中，这可以通过以这样的条件来操作设备而实现，即使得从一组喷丝孔喷出的熔化成纤材料的粘度与从其他组的喷丝孔喷出的熔化成纤材料的粘度不同。在一个具体实施例中，第一成纤材料以明显较低的粘度流动穿过第一组喷丝孔以便形成较小直径的原丝，而第二成纤材料以明显较高的粘度流动穿过第二组喷丝孔以便形成较大直径的原丝。(在上下文中，明显较高/较低可以表示(如)存在至少约20％的差值)。在从两组喷丝孔喷出的挤出物之间的这种粘度差值可以通过多种方法来实现。例如，第一成纤材料可以在明显较高的温度下流动穿过第一组喷丝孔，而第二成纤材料可以在明显较低的温度下流动穿过第二组喷丝孔。(在上下文中，明显较高可以表示(如)存在至少约10℃的差值)。这可以通过这样的方法来实现，例如，在一个挤出机中使用较高的圆筒温度，而在另一个挤出机中使用较低的圆筒温度，和/或在一个挤出机中使用较高的导管温度，而在另一个挤出机中使用较低的导管温度，和/或针对一个模腔使用较高的模腔温度，而针对另一个模腔使用较低的模腔温度(如果可对模腔温度进行独立控制)。因此，在一个示例性实施例中，从挤出机207向模腔268供应聚合物树脂，而从挤出机213向模腔270供应聚合物树脂，其中使挤出机213保持在比挤出机207低的圆筒温度下，使得从喷丝孔组248制备直径相对较大的纤维，而从喷丝孔组246制备直径相对较小的纤维。在此实施例中，两种成纤材料可以具有基本上相同的熔体流动指数。
在另一个实施例中，向两组喷丝孔供应熔体流动指数明显不同的聚合物树脂，以获得所需的粘度差值。(在这种情况下，可能没有必要使两个挤出机、导管、和/或模腔处于不同的温度下；然而如果需要，另外可以使其处于不同的温度下)。因此，在一个示例性实施例中，从挤出机207可以向模腔268供应熔体流动指数明显较高(即，熔融粘度较低)的聚合物树脂，而从挤出机213可以向模腔270供应熔体流动指数明显较低的聚合物树脂，以便从喷丝孔组248制备直径相对较大的纤维，并且从喷丝孔组246制备直径相对较小的纤维。(在上下文中，明显不同和明显较高/较低可以表示(如)存在至少约20％的差值)。
在另一个实施例中，设备800可以这样设计和/或操作，即使得第一熔化成纤材料流动穿过第一组喷丝孔，其中熔化材料流动穿过每一个喷丝孔的线速度(即，流动穿过喷丝孔的体积流量除以喷丝孔面积)相对较低，以便形成直径较小的原丝。并且第二熔化成纤材料流动穿过第二组喷丝孔，此熔化材料流动穿过这些喷丝孔中的每一个的线性流速相对较高，以便形成直径较大的原丝。(在上下文中，相对较高/较低可以表示(如)存在至少约20％差值)。
在一个实施例中，这可以通过如下方法实现，即从第一挤出机以较低的体积流量向第一模腔和第一组喷丝孔供应第一熔融树脂，以及从第二挤出机以较高的体积流量向第二模腔和第二组喷丝孔供应第二熔融树脂。在一个实施例中，从挤出机207向模腔268供应聚合物树脂，而从挤出机213向模腔270供应聚合物树脂，挤出机213提供的聚合物流速大于挤出机207，以便从喷丝孔248制备直径相对较大的纤维，以及从喷丝孔246制备直径相对较小的纤维。两个挤出机之间的这种体积输出差值可以通过本领域已知的多种方法来实现。
在某些实施例中(尤其是其中每一组喷丝孔的喷丝孔数存在差值，或两组喷丝孔的尺寸存在差值的那些实施例)，挤出机输出将会相应地作出调整。在一些情况下，在较低体积流量下进行操作的挤出机可以制备直径较大的纤维，而在较高体积流量下进行操作的挤出机则制备直径较小的纤维。
上述任何或所有参数值(树脂熔体流动指数和/或挤出机操作条件的选择，包括(但不限于)挤出机体积输出、挤出机圆筒温度、挤出机导管温度、和/或模腔温度)可以单独选择或与其他参数结合选择，以便制备具有所需性质的熔喷纤维网。根据本公开，挤出领域的技术人员将认识到可以采用许多种方法。任何或所有这些参数的选择(单独或结合)另外可以与模头喷丝孔的尺寸和构型的选择结合，以便制备具有所需性质的熔喷纤维网。
另外设想可以将相对于图2和图3来描述的模头喷丝孔设计与相对于图4和图5来描述的方法结合。即，可以将树脂独立地送入(如，使用单独的挤出机)到尺寸不同的喷丝孔组(如，在相同模头中)。或可以将树脂独立地送入单独的喷丝孔组，喷丝孔组中的一个或两个具有多种尺寸的喷丝孔。
可以选择上述多种喷丝孔设计参数和上述挤出操作参数，从而得到从较大喷丝孔与从较小喷丝孔喷出的熔化挤出物的体积流量的标称比率可在(例如)约90∶10、80∶20、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70、20∶80、至约10∶90的范围内。然而如上所述，这些相同参数会影响由此形成的纤维的直径。因此，本领域的技术人员根据本公开将会知道，需要仔细地选择多种参数，以便实现制备不同直径的纤维以及制备这些不同直径的纤维的所需相关群体的双重目的。
可根据需要选择供应到每一组喷丝孔的每一种树脂组合物(独立于并且无需考虑树脂是否具有基本上相同的熔体流动指数)。在一个实施例中，树脂为相同的聚合物组合物；即，它们具有基本相同的重复分子单位，但它们在分子量、熔融指数、制造方法、晶形、商品形式、添加剂的存在和量等方面可以不同。使用相同聚合物组合物的树脂可以(例如)使较大纤维和较小纤维在熔喷处理期间和/或在后续的模制处理期间彼此粘合的能力提高。在另一个实施例中，树脂为不同的聚合物组合物；即，它们具有大量不同的重复分子单位(例如，聚乙烯和聚丙烯为不同的聚合物组合物)。使用不同聚合物组合物的树脂可以(例如)针对给定的应用单独地选择较大纤维和较小纤维的某些性质。当然，无论树脂为相同或不同的聚合物组合物，都可以根据需要为较大纤维和较小纤维选择添加剂的量和类型(例如充电添加剂、等等)，从而符合给定应用的需要。
通过使用图2和图4所示的示例性设备220，可以将短纤维12引入熔喷纤维流214中。这种设备提供靠近熔喷设备设置的刺辊36。使短纤维的集合38(通常为松弛、的非织造网，例如在石榴石机或“Rando-Webber”上制备的那些)沿着驱动辊42下的平台40推进，其中前沿与刺辊36啮合。刺辊36以箭头方向转动并且从网38的前沿卷起纤维，使纤维彼此分离。卷起的纤维在空气流中被输送通过内置的槽或管道45并且进入熔喷纤维流214，该纤维在熔喷纤维流中变成与熔喷纤维混合。空气流可以是由刺辊的旋转自然产生，或可以使用通过管道44操作的辅助通风机或鼓风机来增加空气流。
然后，短纤维、中纤维和微纤维的混合的相互缠结的流215继续流动到收集器216，纤维在此形成自支承网(如，包含短纤维、微纤维、和中纤维的无规混合并相互缠结的纤维的双峰式纤维混合物网218)。收集器216通常为细孔筛网，其可以包括闭环束带、平板筛网或筒或圆柱体。该收集器另外可具有大致圆柱形的形成表面，该表面围绕轴转动并且在轴向移动，使得收集器上的所选点以螺旋图案移动(如在授予Berrigan等人的美国专利6,139,308中所述)。可以将排气设备设置在筛网后，以有助于沉积纤维并且移除气体。可以将所得的网218从收集器上剥离，并且卷绕成存储卷筒，随后可以通过切削、处理、或模制操作进行加工。
这种网中的多种纤维群体通常均匀地相互缠结；即，多种纤维直径的熔喷纤维、以及短纤维均匀地分布在网的整个长度和宽度上。通常，多种纤维群体将另外均匀穿过网的厚度存在。然而，可制备在不同层的多层网中具有不同纤维群体的多层网。这种多层产物既可通过使初始形成的网通过图2或图4所示类型的第二纤维网形成设备下来形成，或通过将第二纤维网沉积工位沿着收集束带的长度设置来形成。或者，可将初始形成的网暂时卷起，然后使其通过相同(或不同)的网形成设备以用于沉积额外的层。或可将两个单独形成的网进行分层、层合等，以便形成多层结构。通过这些方法中的任何方法，可形成多层双峰式纤维混合物网，其中多层网的不同层含有熔喷纤维、和/或短纤维的不同群体。
如果需要，可通过多种方法向本发明所公开的非织造网施加电荷。例如可以按以下方式进行：如授予Angadjivand等人的美国专利No.5,496,507中所公开的那样使网与水接触；如授予Klasse等人的美国专利No.4,588,537中所公开的那样进行电晕处理；如授予Rousseau等人的美国专利No.5,908,598中所公开的那样进行水利充电；如授予Jones等人的美国专利No.6,562,112B2和授予David等人的美国专利申请公开No.US2003/0134515A1中所公开的那样进行等离子处理；或其组合。
双峰式纤维混合物网可具有多个有利性质，因为其具有短纤维、中纤维、和微纤维的相互缠结的组合。
在多种实施例中，双峰式纤维混合物网的厚度可以至少为约1mm、4mm、或8mm。在额外的实施例中，双峰式纤维混合物网的最大厚度可以为约30mm、25mm、或20mm。在多种实施例中，双峰式纤维混合物网的固体度可以至少为约1.0％、1.5％、2.0％、或2.5％。在额外的实施例中，双峰式纤维混合物网的固体度可以至多为约8.0％、6.0％、或4.0％。在多种实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现至少约3μm、7μm、或11μm的有效纤维直径。在额外的实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现至多约50μm、40μm、或30μm的有效纤维直径。在多种实施例中，双峰式混合物网的基重可以为至少约30克/平方米、80克/平方米、或100克/平方米。在额外的实施例中，双峰式混合物网的基重可以为至多约300克/平方米、250克/平方米、或200克/平方米。在多种实施例中，双峰式纤维混合物网可以呈现小于4毫米水柱、2毫米水柱、或0.5毫米水柱的压降(当气流以32升/分钟的流率通过面积为约101平方厘米的测定网时)。
通过任何数量的合适的方法，可以将双峰式纤维混合物网218渗入到若干类型的过滤装置中的任何装置中。在一个实施例中，网218可以如上述方法制成的形式用作平的网。例如，可以将网218片冲切并置于罐或夹持器中。或者，网218可以用作可折平式面罩型呼吸器中的过滤层，如堆积成平的但形成具有接缝、褶皱和/或褶痕的呼吸器，以允许将呼吸器打开成杯形构型。在可供选择的实施例中，可以将网218成形(如，模制)成非平面形状(如，褶皱型过滤器)。
在一个实施例中，网218可以成形(如，模制)成适于贴合在人的鼻部和口部的上方的形状，例如所谓的杯形。图6以部分横截面示出了示例性的杯形的一次性个人呼吸器400。呼吸器400具有含有双峰式纤维混合物网过滤层218的罩体401，并且可以包括内层402和/或外层406。任选的焊接边缘408将这些层保持在一起，并且提供面密封件区域以减少经呼吸器400的边缘的渗漏。还可以通过由(例如)金属(例如铝)或塑料(例如聚丙烯)制成的任选的柔性极软鼻带410来减少渗漏。呼吸器400另外包括带具412(如，包括使用拉袢414固定的可调式头带和颈带412)，并且可任选地包括呼气阀416。
可任选地是，可以提供内层402和外层406中的一者或两者，并且其可以起到多个功能的作用。在一个实施例中，层中的一者或两者可以纯粹起到美观作用。在另一个实施例中，通过使用授予Angadjivand等人的美国专利6,041,782中所述的方法和材料，可选择内层以便向佩戴者提供具有改善的舒适度。除了(或替代)这些用途之外，内层和/或外层还可以起到成形层的作用，从而得到呼吸器所需的模制形状、和/或用于过滤层218支承。这种成形层可由(例如)可热粘合纤维的非织造网制成，并且模制成杯形构型，如在例如授予Dyrud等人的美国专利4,807,619和授予Berg的美国专利4,536,440中所述。这种成形层还可由柔性塑料的多孔的层或露天作业“鱼网”型的网制成，如授予Skov的美国专利4,850,347中所公开的成形层。成形层可根据已知的工序进行模制，例如根据美国专利4,850,347或授予Kronzer等人的美国专利5,307,796中所述的工序。可以提供的这种成形层的主要目的是为过滤层218提供结构和/或支承，但成形层另外可以充当过滤器，例如，充当针对较大粒子的粗效预过滤器。
成形层可以包含具有粘合组分的纤维，这些粘合组分使得纤维在纤维接触点处彼此粘合。这种粘合组分允许相邻接触的纤维在受热和受冷时聚结。这种热粘合纤维可以以(如)单丝和双组分形式出现。
可用于形成成形层的合适的纤维、以及形成成形层的一般方法存在于授予Dyrud等人的美国专利4,807,619、授予Berg的美国专利4,536,440、和授予Angadjivand等人的美国专利6,041,782中。
除了双峰式纤维混合物过滤层218和任选的覆盖层402和覆盖层406之外，还可以任选地存在另外的过滤层。因此，图6描绘了任选的二次过滤层405。过滤层405可以由(根据需要选择的)任何过滤层、介质、或膜组成。在一个实施例中，过滤层405含有熔喷纤维层。与过滤层218(如上所述可以相对厚)相比，过滤层405可以较薄，如1-3mm。过滤层另外可以具有不同于与其成对的双峰式纤维混合物网的有效纤维直径。在某些实施例中，可选择过滤层405和双峰式纤维混合物过滤层218，从而以互补的方式起到作用，即使得每一个层具有增加另一层的性能的性质。如果这样选择，那么层405和层218的结合可提供显著的优点。例如，层405可以提供优异的过滤性质(就抑制粒子通过而言)，但可能易受堵塞的影响。另一方面，层218可以具有高填充容量。因此，可以将层218设置在含粒子的气流和层405之间(即，在通常的杯形呼吸器的凸起侧上)，以便捕集大部分粒子，从而使得层405不会被堵塞。因此，与单独使用任何一层相比，两个这种层的结合可以提供显著的卓越性能。在一个实施例中，过滤层405具有授予Angadjivand等人的美国专利6,932,182中所述类型的熔喷纤维过滤层。在多种实施例中，过滤层405的有效纤维直径可为至少1μm、3μm、或5μm。在额外的实施例中，过滤层405的有效纤维直径可为至多20μm、10μm、或6μm。
如果需要二次过滤层405，则可将其与层218分开制造，并在(如下文所述的)制备呼吸器的模制处理期间将其引入呼吸器。或可将其单独制备并层合到过滤层218以形成多层层合物，然后用呼吸器模制法来处理该多层层合物。根据此前所述的方法，可以对层218和层405充电以获得最佳过滤性能。可以单独地对在每一个层上进行这种充电，或可以在单个过程中使这些网结合(如层合)并且充电。在一个实施例中，根据授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507中所述的方法，单独地对过滤层405充电。
另外可以包括其他层和/或添加剂；例如，一个或多个层可以包含可以用于捕集关注的蒸气的吸附剂粒子，例如于2006年5月8日提交的、名称为PARTICLE-CONTAINING FIBROUS WEB(含有粒子的纤维网)的美国专利申请No.11/431,152中所述的多孔的层。出于多种原因(例如，美观、装饰、机械支承或硬度)，可以包括其他层。
在一个实施例中，个人呼吸器400可通过以下方法由双峰式纤维混合物网218制成。通过此前所述方法对双峰式纤维混合物网218、和任选的过滤层405充电，然后以叠堆的关系设置。(可以在每一个网上单独进行充电处理，然后将网集合在一起；或者，可以将网集合在一起(如，层合，并作为一个单元进行充电)。然后，可将任选的覆盖层网402和覆盖层网406中的任何一者或两者与网218(或网218和网405的结合)以叠堆的关系设置。
然后，将过滤层和覆盖层的叠堆置于具有杯形的阴模制表面和阳模制表面的(其通常为受热的)模制设备中。然后，将模制表面集合在一起足够长的时间和/或足够的压力下，以便使多层叠堆形成为杯形罩体(其通常具有凸起侧和凹陷侧)。然后，可将模制件周围过量的材料切除，之后可根据需要添加带子、带具、阀门等，以形成制成的呼吸器。
模制处理通常向过滤层218、连同任选的二次过滤层和任选的成形层赋予一定程度的永久成形。模制处理另外可以在纤维间的接触点处在多种独立纤维之间赋予一定量的熔融粘合，并且另外可以在多种层彼此间(即，在双峰式纤维混合物层218和任选的层405之间、在层218和层402和/或406之间等)赋予一定量的熔融粘合。如果在模制处理中没有在多种层之间进行足够的粘合，则可使用额外的方法。例如，可在呼吸器的边缘408的周围进行粘合处理(例如超声焊接)，或可以在边缘408的周围使用机械夹具或其他粘合部件，以确保这些层充分保持在一起。如果这不是足够的，只要呼吸器的性质不受到严重影响，则可在呼吸器上的适当位置中使用局部粘合处理(如，点焊等)。另外可以使用粘合剂层将多种层粘合在一起，如授予Angadjivand等人的美国专利No.6,923,182中所述。
如本文所述，具有双峰式纤维混合物网的模制的呼吸器可呈现多个可用的性质(单独地或与本文所述的二次过滤层结合)。在多种实施例中，具有双峰式纤维混合物网的模制的呼吸器的压降(当气流以85升/分钟的流率通过大约159平方厘米、填充有70mg盐的测定网时)可以呈现小于50毫米水柱、25毫米水柱、或20毫米水柱。在额外的实施例中，具有双峰式纤维混合物网的模制的呼吸器的压降(当气流以30升/分钟的流率通过大约159平方厘米、填充有40mg焊接烟尘的测定网时)可以呈现小于80Pa、60Pa、或40Pa。
这种性质的结合可以使双峰式纤维混合物网良好地有利于多种过滤应用，例如这样一些应用，其中可以获得大量颗粒深度填充，而不会使网堵塞和/或产生不符合要求的高压降。
使用以下实例对本发明进行进一步说明。
实例
使用以下测试方法来评价网和模制的滤芯：
采用氯化钠进行的颗粒渗透
使用得自TSI Incorporated(St.Paul，Minnesota)的AFT TesterModel 8130测定各个模制的过滤器样品的渗透和压降。以浓度为20毫克/立方米(mg/m3)的氯化钠(NaCl)作为攻击性气溶胶。以13.8厘米/秒(cm/sec)的表面速度(对应于85升/分钟的流率)发起气溶胶攻击。在渗透测试过程中测量模制的过滤器标本(面积为约159平方厘米)上的压降，并且以毫米水柱(mm H2O)为单位记录该压降。特别记录在填充70mg盐的情况下的压降。
焊接烟尘测试
使用以下设备和方法，使模制的过滤器样品暴露于焊接烟尘。将低碳钢焊接板(厚度6mm)设置在收集室中。将管状焊丝(Nittetsu SF-1；直径1.2mm)与钢板相邻设置。将焊接保护气体(CO2)以13升/分钟的流率引入焊接区域。使用22V的焊接电压和170A的电流来产生浓缩烟尘，使用涡流鼓风机将浓缩烟尘从收集室输送到烟尘室(0.8m×1.0m×1.3m)中。然后，使用位于采样系统的下游端的抽吸泵将含烟尘的空气抽出烟尘室并穿过采样系统。将模制的过滤器样品设置到采样系统中的夹持盒中，使得载烟空气流动穿过约159平方厘米的样品区域。使用位于烟尘室下游和样品夹持盒上游的阀门，将经过HEPA过滤的稀释空气引到采样系统中。运行抽吸泵，并引入稀释空气，以使得用每立方米空气中含约50mg烟尘样品的载烟空气以30升/分钟的流率这样的条件下攻击该样品。将光散射检测器(AP-632F，得自Shibata Scientific Technology Ltd.)设置在样品的上游和下游，以便分别监测冲击样品和渗透样品的烟尘浓度。在渗透测试过程中测量模制的过滤器标本上的压降，并且以帕斯卡(Pa)为单位记录该压降。特别记录在填充40mg焊接烟尘的情况下的压降。
有效纤维直径
根据Davies，C.N.的“The Separation of Airborne Dust andParticles(气载尘埃和粒子的分离)”(Institution of MechanicalEngineers，London，Proceedings 1B，1952(机械工程师协会会报1B，伦敦，1952年))中示出的方法测定网标本的有效纤维直径(EFD)。
压降
根据网标本暴露于32升/分钟(lpm)的空气流时的压降表征网标本。
纤维直径的分布
通过对网标本的显微照片进行图象分析来测定纤维(直径)尺寸分布。通过将网样品安装在扫描电镜的短棒上并且用大约100埃(
Figure G2008800213693D00231
)的金/钯对纤维进行气相电镀，来制备网标本。使用具有40毫安喷镀阴极电镀源的DENTON Vacuum Desk II Cold Sputter设备(得自DENTON Vacuum(Moorestown，New Jersey))，在50毫托的室真空和供有125-150毫托的氩气流的条件下完成电镀。电镀处理的持续时间为大约45秒。然后，将电镀的样品插入LEO VP 1450扫描电镜(LEO Electron Microscopy Inc(OneZeiss Drive，Thournwood，New York，New York 10594))，然后在0度倾斜、15千伏(kV)的加速电压、和15mm的WD(工作距离)的条件下进行成像。使用以多种放大倍数拍摄的电子图象测定纤维直径。使用得自University of Texas、针对Windows 2.00版运行UTHSCSA(Universityof Texas Health Science Center(San Antonio))Image Tool的个人计算机来分析标本表面外观的电子图象。为进行图象分析，首先根据显微倍数校准Image Tool，然后处理标本的电子图象，从而在其整个宽度(直径)上测量各个纤维。对于每一个网样品，最少测量150根熔喷纤维。仅测量来自每一个图象的各个纤维(无粘接纤维或拧成绳状的纤维)。
为了创建柱状图，将纤维直径四舍五入到最接近的微米值(如，2微米的柱状图值涵盖测量直径在1微米和2微米之间的纤维)。对于纤维频率柱状图而言，记录用于每一个纤维直径的频率(纤维的数量)。质量频率柱状图数据通过(对于每一个纤维直径)将纤维频率(纤维的数量)乘以与纤维直径的平方成正比的系数获得。根据所用的测试方法，检测了某个直径(通常为22微米的直径，或在一些情况下为18微米的直径)以上的纤维的存在和数量，但该直径不可以量化。因此，未按比例记录这些纤维(即，质量频率柱状图上以＞18微米或＞22微米示出的那些纤维)的质量频率值。
为了创建柱状图，仅对熔喷纤维进行了计数。短纤维(可通过其外观(如，表面纹理、外形等)、其较短的长度、和/或其确定性长度与熔喷纤维区分开)未包括在柱状图中。
如果需要，对于纤维群体或非织造网而言，可以由这种纤维直径分布数据来确定平均几何纤维直径，例如按照授予Springett等人的美国专利6,827,764中所述的工序。
实例1
使用类似于图2和图3所示的设备和类似于以下文献中所述的工序制备含有微纤维和中纤维的相互缠结的混合物的熔喷纤维网：Wente，Van A.“Superfine Thermoplastic Fiber”，Industrial and EngineeringChemistry，vol.48.No.8，1956，pp 1342-1346(Wente，Van A，“超细热塑性纤维”，工业与工程化学学报，1956年第48卷第8期，第1342-1346页)；以及Naval Research Laboratory Report 111437，Apr.15，1954(海军研究实验室报告111437，1954年4月15日)。
熔喷纤维由1350号熔融流动的聚丙烯(以名称EOD-12得自TotalS.A.(Paris，France))形成，其中添加了1重量％的三硬脂酸三聚氰胺作为驻极体充电添加剂。将聚合物送入Model 20 DAVIS STANDARDTM 2英寸(50.8mm)的单螺杆挤出机(得自Davis Standard Divi sion of Crompton&Knowles Corp)。该挤出机的长度/直径比率为20/1，压缩比为3/1。采用Zenith熔融泵(10毫升/转)使聚合物定量流入50.8cm宽的钻孔熔喷模头中。将每行的第9个喷丝孔钻成0.6mm来对模头(其初始直径为0.3mm的喷丝孔)进行改进，从而使较小尺寸与较大尺寸孔数比率为9∶1，并且较大孔与较小孔的尺寸比为2∶1。这种模头设计起到递送较大直径的纤维挤出物总量与较小直径的纤维挤出物总量的标称体积比为大约60/40的作用。(如此前所示，确切的比率取决于具体的处理条件和所用的树脂)。喷丝孔的行具有10孔/厘米的孔距。受热的空气用于在模头顶端处使纤维细化。将气刀设置在离模头顶端为0.5mm的负缩进处，并设置0.76mm的气隙。在网形成的点处，通过中网目的收集筛网抽出零度至中度真空。来自挤出机的聚合物的输出速率为约0.18千克/厘米/小时，DCD(模头到收集器的距离)为约74cm，并且根据需要调节气压。
通过此方式形成的双峰式熔喷纤维网的样品(不含短纤维)以表1中记录的多种性质来表征。
然后，启动短纤维添加单元(如此前所述)并形成网，该网包含根据上述条件制成的熔喷纤维，并且另外包含引入熔喷纤维流中的短纤维。短纤维包括6纤度的聚酯纤维产品(以商品名T-295得自Invista Corp)，并且将该短纤维引入，以便形成包含约50重量％熔喷纤维和约50重量％短纤维的双峰式纤维混合物网。
根据授予Angadj ivand等人的美国专利5,496,507中所述的方法，对所得的双峰式纤维混合物网进行水利充电。以5厘米/秒的速度使网通过真空槽上方来进行水利充电，与此同时，由一对Teejet 9501喷涂器喷嘴(得自Spraying Systems Co.(Wheaton，Illinois))将去离子水以约620kPa的静水压力喷到纤维网上，喷嘴安装在与真空槽相隔约10cm处，并且在真空槽上方约7cm处居中。然后翻转该网，并且重复水利充电过程，以使得网的两侧均被去离子水冲击。然后通过使网第三次通过真空槽上方来除去过量的水。然后通过悬挂使网在环境条件下干燥。
随后，以这种方式形成的双峰式纤维混合物网的样品以表2中记录的多种性质来表征。
另外使用此前所述的设备和工序来分析代表性的双峰式纤维混合物网，以便创建柱状图数据。图7为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图8为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图7的纤维频率柱状图，可见此样品在约2微米纤维直径处呈现至少一种微纤维模式、以及在约14微米纤维直径处呈现至少一种中纤维模式。
根据美国专利6,923,182中的实例1中所述的方法，另外可以制备二次过滤网并对其充电，不同的是在这种情况下，过滤网的基重为25克/平方米。使用具有均一的喷丝孔直径的模头制备此二次过滤网。所用树脂为聚丙烯树脂(可以名称3960号得自Total S.A.(Paris，France))。二次过滤网中不存在短纤维。因此，此二次层具有基重为约25克/平方米、固体度为约8.4％、以及有效纤维直径为约4.7μm的多孔的熔喷非织造材料。(二次过滤网呈现类似于图15所示的纤维频率柱状图，其具有纤维直径为约2微米的微纤维模式。)
将双峰式纤维混合物网和二次过滤网的片材连同根据美国专利6,041,782中所述工序制备的外部(顶部和底部)成形层集合到一起。成形层由基重为55克/平方米的非织造网构成，该非织造网由4纤度的双组分短纤维(可以名称LMF得自Nan Ya Plastics Corporation(Taipei，Taiwan))制成。
通过将这些层置于半球形杯形受热模的配对部分之间，完成网层的模制处理以形成呼吸器。受热模高约55mm，体积为约310cm3。将模的顶半部和底半部加热至约108℃。使受热模彼此接近至大约2.5mm的间隙保持大约6秒。在此时间之后，将模打开，移除模制产物并对其进行手动修剪。然后，在模制的呼吸器的边缘上进行超声粘合。
呼吸器为模制的，使得二次层相对于双峰式纤维混合物网层朝向呼吸器的凹陷侧。测试由此形成的呼吸器的性质(使呼吸器的凸起侧暴露于气流，从而使双峰式纤维混合物网层设置在二次层的上游)，并且列于表3中。
实例2
使用实例1的一般方法，以类似方式来制备网，其具有以下不同之处：熔喷纤维由1475号熔融流动的聚丙烯(以产品名3746号得自ExxonMobil Corporation(Irving，TX))制成。来自挤出机的聚合物的输出速率为约0.27千克/厘米/小时，将气刀设置在0.25mm的正缩进处，并且DCD(模头到收集器的距离)为约33cm。引到熔喷纤维流中的短纤维具有4纤度的50/50双组分皮/芯型聚酯纤维(以名称LMF得自Nan YaCorp)。
表1和表2中列出来自在这些条件下制备的代表性熔喷纤维网样品和双峰式纤维混合物网的数据。未将该纤维网形成模制的呼吸器样品。
另外使用此前所述的设备和工序来分析代表性的双峰式纤维混合物网，以便创建柱状图数据。图9为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图10为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图9的纤维频率柱状图，可见该样品呈现至少一种纤维直径为约2微米的微纤维模式和至少一种纤维直径为约21微米的中纤维模式。
实例3
使用实例1的一般方法，以类似方式来制备网，其具有以下不同之处：引入熔喷纤维流中的短纤维具有4纤度的50/50双组分皮/芯型聚酯纤维(以名称LMF得自Nan Ya Corp)。
以类似于实例1的方式将纤维网形成模制的呼吸器，该纤维网包括内部成形层和外部成形层，以及25克/平方米的二次过滤层。
以类似于实例1的方式测试样品。表1、表2和表3中列出来自在这些条件下制备的代表性熔喷纤维网样品和双峰式纤维混合物网样品，以及从其中制成的模制的呼吸器。
未得到用于此实例的纤维直径柱状图。
实例4
使用实例1的一般方法，以类似方式来制备网，其具有以下不同之处：熔喷纤维由1475号熔融流动的聚丙烯(以产品名3746号得自ExxonMobil Corporation(Irving，TX))制成。将气刀设置在0.25mm的正缩进处。引入熔喷纤维流中的短纤维具有4纤度的50/50双组分皮/芯型聚酯纤维(以名称LMF得自Nan Ya Corp)。将短纤维引入，以便形成约包含70重量％的熔喷纤维和30重量％的短纤维的网产品。
以类似于实例1的方式模制网层以形成呼吸器，其中模温度为约114℃，模间隙为约1.0mm，以及模制时间为大约10秒。结构包括内部成形层和外部成形层，但不包括二次过滤层。
以类似于实例1的方式测试样品。表1、表2和表3中列出来自在这些条件下制备的代表性熔喷纤维网样品和双峰式纤维混合物网、以及从其中制成的模制的呼吸器。
另外使用此前所述的设备和工序来分析代表性的双峰式纤维混合物网，以便创建柱状图数据。图11为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图12为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图11的纤维频率柱状图，可见此样品在约2微米纤维直径处呈现至少一种微纤维模式、以及在约15微米纤维直径处呈现至少一种中纤维模式。
实例5
使用实例1的一般方法，以类似的方式来制备网，其具有以下不同之处：熔喷纤维由36号熔融流动的聚丙烯(以产品名3155号得自ExxonMobil Corporation(Irving，TX))制成，来自挤出机的聚合物的输出速率为约0.27千克/厘米/小时，气刀设置在0.25mm的正缩进处，DCD(膜具到收集器的距离)为约51cm，并且未使用任何短纤维。以类似于实例1的方式模制网层以形成呼吸器，其中模温度为约108℃，模间隙为约2.5mm，以及模制时间为约6秒。结构包括内部成形层和外部成形层，但不包括二次过滤层。
表1、表2和表3中列出来自在这些条件下制备的代表性双峰式熔喷纤维网样品(不含短纤维)，以及从其中制成的模制的呼吸器。
另外使用此前所述的设备和工序来分析根据实例5所述制备的代表性熔喷纤维网样品，以便创建柱状图数据。图13为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图14为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图13的纤维频率柱状图，可见此样品在约1微米纤维直径处呈现至少一种微纤维模式、以及在约15微米纤维直径处呈现至少一种中纤维模式。
实例6
根据美国专利6,923,182中的实例1中的所述方法来制备多孔的非织造熔喷纤维网，不同的是在这种情况下，过滤网的基重为25克/平方米。所用树脂为聚丙烯树脂(以名称3960号得自Total S.A.(Paris，France))。使用模头制备网，该模头具有约0.38mm的均一的喷丝孔直径和大约10孔/厘米的孔距。不存在短纤维。因此，此网包含不具有双峰式熔喷纤维直径分布的多孔的熔喷非织造网。
使用此前所述的设备和工序分析来自此网的代表性样品，以便创建柱状图数据。图15为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图16为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图15的纤维频率柱状图，可见此样品呈现至少一种微纤维模式(在约2微米纤维直径处)，但不呈现中纤维模式。
模制的呼吸器样品不是由此网生成。
实例7
使用类似于图4和图5所示的设备以及以下文献中所述的工序制备含有微纤维和中纤维的相互缠结的混合物的熔喷纤维网：Wente，Van A.“Superfine Thermoplastic Fiber”，Industrial and EngineeringChemistry，vol.48.No.8，1956，pp 1342-1346(Wente，Van A，“超细热塑性纤维”，工业与工程化学学报，1956年第48卷第8期，第1342-1346页)；以及Naval Research Laboratory Report 111437，Apr.15，1954(海军研究实验室报告111437，1954年4月15日)。
所用树脂为聚丙烯树脂(以名称3960号得自Total S.A.(Paris，France))，并且已向其中添加了0.8重量％的三硬脂酸三聚氰胺作为驻极体充电添加剂。将树脂送入Model 20DAVIS STANDARDTM 2英寸(50.8mm)的单螺杆挤出机(得自Davis Standard Division of Crompton &Knowles Corp)。该挤出机的长度/直径比率为20/1，压缩比为3/1。单独将相同的树脂送DAVIS STANDARDTM 1.5英寸(38mm)的单螺杆挤出机(得自Davis Standard Division of Crompton&Knowles Corp)。使用10毫升/转的ZENITHTM熔融泵(得自Zenith Pumps)，将每一种聚合物流定量送入50.8cm宽的钻孔熔喷模头中的单独模腔中，该钻孔熔喷模头采用间距为10孔/厘米的0.38mm直径的喷丝孔，并且通过每一个模腔向交替的喷丝孔送料。受热的空气在模头顶端处使纤维细化。气刀采用0.25mm的正缩进和0.76mm的气隙。在网形成的点处，通过中网目的收集筛网抽出中度真空。来自挤出机的聚合物联合输出速率为0.18千克/厘米/小时，DCD(模头到收集器的距离)为50.8cm，并且根据需要来调整收集器速度以提供基重为约50gsm(克/平方米)的网。设备设计参数和操作条件的这种结合起到递送较大直径的纤维挤出物总量与较小直径的纤维挤出物总量的标称体积比为大约65/35的作用。
通过此方式形成的双峰式熔喷纤维网的样品(不含短纤维)以表1中记录的多种性质来表征。
然后，启动短纤维添加单元(如此前所述)并形成网，该网包含根据上述条件制成的熔喷纤维，并且另外包含引入熔喷纤维流中的短纤维。短纤维包括6纤度的聚酯纤维产品(以商品名T-295得自Invista Corp)，并且将该短纤维引入，以便形成包含约50重量％的熔喷纤维和约50重量％的短纤维的双峰式纤维混合物网。
根据授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507中所述的方法，对所得的双峰式纤维混合物网进行水利充电。以5厘米/秒的速度使网通过真空槽上方来进行水利充电，与此同时，由一对Teejet 9501喷涂器喷嘴(得自Spraying Systems Co.(Wheaton，Illinois))将去离子水以约620kPa的静水压力喷到纤维网上，喷嘴安装在距真空槽约10cm处，并且在真空槽上方约7cm处居中。然后翻转该网，并且重复水利充电过程，以使得网的两侧均被去离子水冲击。然后使网第三次通过真空槽上方来除去过量的水。然后通过悬挂使网在环境条件下干燥。
随后，通过此方式形成的双峰式纤维混合物网的样品以表2中记录的多种性质来表征。
另外使用此前所述的设备和工序％来分析代表性的双峰式纤维混合物网，以便创建柱状图数据。图17为用于此样品的熔喷纤维群体的纤维频率柱状图。图18为用于相同样品的质量频率柱状图。参照图17的纤维频率柱状图，可见此样品在约3微米纤维直径处呈现至少一种微纤维模式、以及在约15微米纤维直径处呈现至少一种中纤维模式。
根据美国专利6,923,182中的实例1中所述的方法，另外可以制备二次过滤网并对其充电，不同的是在这种情况下，过滤网的基重为25克/平方米。使用具有均一的喷丝孔直径的模头制备此二次过滤网。所用树脂为聚丙烯树脂(可以名称3960号得自Total S.A.(Paris，France))。二次过滤网中不存在短纤维。因此，此二次层具有基重为约25克/平方米、固体度为约8.4％、以及有效纤维直径为约4.7μm的多孔的熔喷非织造材料。(二次过滤网呈现类似于图15所示的纤维频率柱状图，其具有纤维直径为约2微米的微纤维模式。)
将双峰式纤维混合物网和二次过滤网的片材与外部(顶部和底部成形)层集合到一起，该外部层根据美国专利6,041,782中所述工序制成。成形层由基重为55克/平方米的非织造网构成，该非织造网由4纤度的双组分短纤维(可以名称LMF得自Nan Ya Plastics Corporation(Taipei，Taiwan))制成。
将这些层置于半球形杯形受热模的两个匹配部分之间，完成网层的模制处理以形成呼吸器。受热模高约55mm，体积为约310cm3。将模的顶半部和底半部加热至约108℃。使受热模彼此接近至大约2.5mm的间隙保持大约6秒。此后，将模打开，移除模制产物并对其进行手动修剪。然后，在模制的呼吸器的边缘上进行超声粘合。呼吸器为模制的，使得二次层相对于双峰式纤维混合物网层朝向呼吸器的凹陷侧。
测试由此形成的呼吸器的性质(使呼吸器的凸起侧暴露于气流，从而使双峰式纤维混合物网层设置在二次层的上游)，并且列于表3中。
表1、表2和表3中示出熔喷纤维网、双峰式纤维混合物网(如上述实例5和实例6中所述的除外)、以及具有双峰式纤维混合物网的模制的呼吸器(如上述实例5和实例6中所述的再次除外)的性质。在这些表中，EFD为以微米为单位的有效纤维直径，“d”表示以每9000米纤维长度的克数为单位的纤度，lpm表示升/分钟，其他参数如此前所定义。
表1-熔喷纤维网的性质
  实例编号   树脂   基重(克/平方米)   厚度(mm)   压降(在32lpm条件下的毫米水柱)   固体度(％)   EFD(μ)
  1   EOD-12的总量   63   1.3   0.35   5.1   17.0
  2   Exxon 3746   77   1.6   2.52   5.1   7.0
  3   EOD-12的总量   62   1.3   0.34   5.2   17.2
  4   Exxon 3746   104   2.2   3.30   5.2   7.1
  5   Exxon 3155   258   4.1   3.30   6.8   11.9
  6   3960号的总量   25   0.35   2.45   8.4   4.7
  7   3960号的总量   50   1.1   0.25   4.9   17.2
表2-双峰式纤维混合物网的性质
  实例编号   基重(g/m2)   BMF：短纤维重量比率   短纤维类型   厚度(mm)   压降(在32lpm条件下的毫米水柱)   固体度(％)   EFD(μ)
  1   130   50∶50   6d非可粘合的   8.8   0.19   1.6   24.6
  2   150   50∶50   4d可粘合的   4.4   1.90   3.9   11.0
  3   122   50∶50   4d可粘合的   6.4   0.22   2.1   23.7
  4   150   70∶30   4d可粘合的   3.4   3.55   5.7   9.0
  5   258   100∶00   无   4.1   3.30   6.8   11.9
  6   25   100∶00   无   0.35   2.45   8.4   4.7
  7   101   50∶50   6d非可粘合的   7.0   0.17   1.6   22.9
表3-模制的呼吸器的性质
  实例编号   二次过滤层是否存在   压降在负载70mg的盐的条件下(在85lpm条件下的毫米水柱)   压降在负载40mg的焊接烟尘的条件下(在30lpm条件下的Pa)
  1   是   15.9   31
  2   --   --
  3   是   21.9   54
  4   否   43.5   73
  5   否   ＞50   114
  7   是   24.7   --
现已描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解到，可以在不脱离本发明的情况下作出多种修改。因此，其他实施例均在以下权利要求书的范围内。

Claims (22)

1.一种模制呼吸器，包括：
至少一个包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网层；
其中所述熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物，其中所述微纤维表示直径为10μm或更小的熔喷纤维，所述中纤维表示直径大于10μm的熔喷纤维，并且其中所述中纤维呈现出最大直径为50μm，并且所述网中的所有所述短纤维均为不可热粘合的纤维。
2.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中所述微纤维和中纤维为相同的聚合物组合物。
3.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中所述微纤维和中纤维为不同的聚合物组合物。
4.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中所述模制多孔非织造网层包含约30重量％至约70重量％的短纤维。
5.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中所述微纤维为所述中纤维的至少约五倍，并且其中所述中纤维占所述熔喷纤维的至少约30重量％。
6.根据权利要求5所述的模制呼吸器，其中所述中纤维占所述双峰式混合物的至少约50重量％。
7.根据权利要求5所述的模制呼吸器，其中所述中纤维占所述双峰式混合物的至少约70重量％。
8.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中纤维的频率柱状图呈现约1μm至约2μm的微纤维模式。
9.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中纤维的频率柱状图呈现约1μm至约2μm的微纤维模式和至少约15μm的中纤维模式。
10.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中所述多孔非织造网被充电。
11.根据权利要求1所述的模制呼吸器，还包括至少一个外部成形层。
12.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中在负载70mg的盐和气体流量为85升/分钟的条件下，所述模制呼吸器呈现小于约50mm H2O的压降。
13.根据权利要求1所述的模制呼吸器，其中在负载40mg的焊接烟尘和气体流量为30升/分钟的条件下，所述模制呼吸器呈现小于约80Pa的压降。
14.一种模制杯型呼吸器，包括：
至少一个包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的模制多孔非织造网杯型层，
其中所述网中的所有所述短纤维均为不可热粘合的纤维，并且其中所述熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物，其中所述微纤维表示直径为10μm或更小的熔喷纤维，所述中纤维表示直径大于10μm的熔喷纤维，并且其中所述中纤维呈现出最大直径为50μm；
和
至少一个与所述多孔非织造网相邻的模制杯型二次过滤层。
15.根据权利要求14所述的模制杯型呼吸器，其中所述二次过滤层为基重为约10克/平方米至约100克/平方米、EFD为1-10μm的非织造网。
16.根据权利要求14所述的模制杯型呼吸器，其中所述二次过滤层与根据权利要求14所述的非织造网粘合。
17.根据权利要求14所述的模制杯型呼吸器，其中所述二次过滤层设置在所述模制杯型呼吸器的凹面上。
18.一种制备模制呼吸器的方法，所述方法包括：
形成包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的多孔非织造网，
其中所述熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物，其中所述微纤维表示直径为10μm或更小的熔喷纤维，所述中纤维表示直径大于10μm的熔喷纤维，并且其中所述中纤维呈现出最大直径为50μm，并且所述网中的所有所述短纤维均为不可热粘合的纤维；
对所述多孔非织造网充电；以及
模制所述充电的网以形成模制呼吸器。
19.根据权利要求18所述的方法，包括提供至少一个与所述多孔非织造网成堆叠关系的成形层的步骤，其中所述成形层采用所述多孔非织造网模制。
20.一种制备模制呼吸器的方法，所述方法包括：
形成包含与熔喷纤维相互缠结的短纤维的多孔非织造网，
其中所述网中的所有所述短纤维均为不可热粘合的纤维，并且其中所述熔喷纤维包含相互缠结的微纤维和中纤维的双峰式混合物，其中所述微纤维表示直径为10μm或更小的熔喷纤维，所述中纤维表示直径大于10μm的熔喷纤维，并且其中所述中纤维呈现出最大直径为50μm；
以与所述多孔非织造网成堆叠关系设置二次过滤层；
对所述多孔非织造网和所述二次过滤层充电；以及
模制所述多孔非织造网/二次过滤层堆叠体以形成模制呼吸器。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述多孔非织造网和所述二次过滤层在以堆叠关系设置之前被单独充电。
22.根据权利要求20所述的方法，其中所述多孔非织造网和所述二次过滤层在以堆叠关系设置之后被一起充电。
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