CN102264968B - 非织造纤网和包含局部分裂的多组分纤维的过滤介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由部分分裂的多组份纤维制备的非织造纤网。部分分裂的多组份纤维具有沿多组份纤维纵向长度的第一区段与多组份纤维的其余组份分离的至少一个多组份纤维组份。沿多组份纤维纵向长度的第二区段，多组份纤维的这些组份以单一纤维结构形式保持在一起。另外，多组份纤维第二区段的一部分被结合到相邻的多组份纤维的第二区段的一部分上。

Description

非织造纤网和包含局部分裂的多组分纤维的过滤介质

发明领域

概括地说，本发明涉及由局部分裂的多组份纤维制备的非织造纤网材料。概括地说，本发明还涉及由非织造纤网制备的过滤介质。

发明背景

非织造纤网已经被用于制造各种不同产品，这些产品最好具有特定级别的柔软度、强度、均匀性、液体处理能力如吸收性和其它物理性能。这样的产品例如包括毛巾、工业拭巾、成人失禁用品、婴儿护理用品如婴儿尿布、吸收性妇女护理用品和服装如医用外衣。非织造纤网可以构成这些产品中的一层或多层。非织造纤网也可以被用在其它应用场合，包括一般用在流体过滤器如空气过滤器中的过滤介质。非织造纤网也已经被用作用在车辆、器械、家庭等中的吸声材料。

在过滤领域中，人们期望有既有高过滤效率、又有高流体(空气或液体)透过性的过滤介质。就是说，过滤介质必须能够防止细小颗粒经过过滤介质但同时具有低的立体流动阻力。一般，过滤介质通过将颗粒机械截留在过滤介质的由纤维构成的结构中而阻止细小颗粒经过过滤介质。另外，一些过滤介质(在空气过滤介质情况下)也带有静电，静电允许过滤介质静电吸引并留住细小颗粒。以过滤材料前后的压力降或压力差的形式测量流动阻力。高压力降表示阻止流体流过过滤介质的高流阻，而低压力降表示低的流体流动阻力。另外，过滤介质还必须显示出有效使用寿命，它不能太短以至要求频繁清理或更换装有过滤介质的过滤器。

可是，对过滤介质的这些性能要求通常是相互矛盾的。在过滤介质效率、过滤介质前后压力降和过滤介质的有效使用寿命之间存在平衡。通常，如在过滤介质领域所知道的那样，通过增大过滤介质表面面积来提高颗粒捕获效率增大了过滤介质前后的压力降和/或缩短了过滤介质的有效使用寿命。也有人指出，高的过滤介质前后压力降增大了利用过滤器的系统的耗能。这是因为设计用来驱动流体流过过滤介质的泵或风扇不得不处于更高的速度或压力以在高压力降时获得相同的期望流体流动。

人们在现有技术中需要一种过滤介质，它具有高的过滤效率、低的过滤介质前后压力降和长的使用寿命。

发明概述

总体而言，本发明提供一种由多组份纤维形成的非织造纤网。该多组份纤维具有纵向长度并且每根多组份纤维具有至少第一组份和至少第二组份。该多组份纤维的其中一种组份的熔点或玻璃化温度低于其余的组份。该多组份纤维的一部分被部分分裂。部分分裂的多组份纤维是这样的纤维，其中该多组份纤维的至少一种组份已经沿着该多组份纤维的纵向长度的第一区段与该多组份纤维的其余组份分离，并且沿着该多组份纤维的纵向长度的第二区段，多组份纤维的这些组份以整体纤维结构形式保持在一起。另外，多组份纤维的第二区段的一部分与相邻的多组份纤维的第二区段的一部分融合。

在本发明的另一个实施例中，本发明提供一种由多组份纤维所形成的非织造纤网制备的过滤介质。该多组份纤维具有纵向长度并且每根多组份纤维具有至少第一组份和至少第二组份。该多组份纤维的至少一种组份的熔点或者玻璃化温度低于其它组份。该多组份纤维的一部分是部分分裂的。部分分裂的多组份纤维是这样的纤维，其中该多组份纤维的至少一种组份已经沿着多组份纤维纵向长度的第一区段与多组份纤维的其余组份分离，并且沿着多组份纤维纵向长度的第二区段，多组份纤维的这些组份以整体纤维结构形式保持在一起。另外，该多组份纤维第二区段的一部分与相邻的多组份纤维的第二区段的一部分融合。

本发明还提供一种制备非织造纤网和过滤介质的方法。该方法包括：形成包含多组份纤维的非织造纤网；热粘合该非织造纤网以形成粘合非织造纤网；在约500psi至3000psi的压力下水刺缠结该粘合非织造纤网。

本发明的其它实施例包括制备本发明非织造纤网与其它非织造纤网的附加层的层压品。层压到本发明非织造纤网上的该附加层包括纺粘非织造纤网、熔喷非织造纤网、梳理固结纤网、同成形非织造纤网和/或水刺缠结非织造纤网。这些附加非织造层中的一层或多层可以被层压到包含该部分分裂的多组份纤维的非织造层上。

通过提供本发明的非织造纤网和利用非织造纤网作为过滤介质，已经发现该过滤介质与不含部分分裂的多组份纤维的过滤介质相比令人吃惊地具有高的过滤效率和较低的压力降。

附图简介

图1是本发明非织造纤网所含有的部分分裂的多组份纤维的线条图。

图2是示出含有部分分裂的多组份纤维的本发明非织造纤网的一部分的线条图。

图3示出可被用于制备本发明的部分分裂双组份纺粘非织造纤网的工艺的示意图。

图4示出本发明非织造纤网的驻极体处理工艺的示意图。

图5示出本发明非织造纤网与对照物相比的透气性变化和效率改善的图表。

图6和图6A是在例4中制造的材料的微观图。

定义

应该注意，当用在本文中时，术语“包括”、“包含”及从词根“包括”衍生的其它衍生词是开放式用语，其说明存在任何所列出特征、元件、整体、步骤或组份，不是要排除一个或多个其它特征、元件、整体、步骤、成分或其组合的存在或添加。

本文所用术语“非织造纤网”表示这样的纤网，其结构由层铺的单独纤维或丝构成，但没有像在编织纤网那样以可识别方式铺放。非织造纤网可由许多工艺形成，例如熔喷工艺、纺粘工艺、气流成网工艺、同成形工艺和梳理固结工艺。非织造纤网的基重通常以材料盎司/平方码(osy)或克/平方米(gsm)表示，并且纤维直径通常以微米表示，或者在短切纤维情况下以旦表示。要注意的是，从osy转换为gsm，osy乘以33.91。

本文所用术语“滤材介质”或者“过滤介质”在本文中可互换使用并且是要表示这样的材料，它在流体过滤中被用来从流体中除去颗粒。用过滤介质进行过滤的流体包括气态流体、液态流体和含有气液相的流体。

本文所用术语“纺粘纤维”是指分子定向聚合物材料的小直径纤维。纺粘纤维可以如此形成，从多个细小的、通常为圆形的喷丝头毛细孔中以纤维形式挤出熔融热塑性材料，然后迅速将挤出纤维的直径减小，例如像在授予阿佩尔等人的美国专利US4340563、授予Dorschner等人的美国专利US3692618、授予Matsuki等人的美国专利US3802817、授予金尼的美国专利US3338992和US3341394、授予哈特曼的美国专利US3502763、授予多博等人的美国专利US3542615、和授予派克等人的美国专利US5382400中那样。纺粘纤维通常在其沉积于收集表面上时是不粘的并且通常是连续的。纺粘纤维一般为约10微米粗细或更粗。可是，纤细纤维纺粘纤网(其平均纤维直径小于约10微米)可以通过各种方法获得，包括但不限于共同转让的马尔蒙等人的美国专利US6200669和派克等人的美国专利US5759926中的方法，这些文献的全文为此被引用纳入。

本文所用术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物、共聚物例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物、交替共聚物、三元共聚物等及其混合物和改性物。此外，除非另作限定，否则术语“聚合物”将包括所有可能的分子几何形状配置。这些配置包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。

本文所用术语“多组份纤维”是指这样的纤维或长丝，其由从独立的挤出机中被挤出但纺成一根纤维的至少两种聚合物形成。多组份纤维有时也称为“复合”或者“双组份”的纤维或长丝。术语“双组份”是指有两种构成纤维的聚合物组份。这些聚合物通常彼此不同，尽管复合纤维可以由相同的聚合物制成，如果每种组份中的聚合物的某些物理性能例如熔点、玻璃化温度或者软化点彼此不同。在所有情况下，这些聚合物布置在在多组份纤维或长丝的横截面上多个基本恒定定位的独立区域中并且沿多组份纤维或长丝的长度连续延伸。这样的多组份纤维的结构例如可以是一种聚合物被另一种聚合物包围的皮芯结构、并列结构、夹心结构或海岛分布结构。多组份纤维在Kaneko等人的美国专利US5108820、斯塔克等人的美国专利US5336552和派克等人的美国专利US5382400中有所教导，每篇文献的全部内容被引用纳入本文。对于双组份的纤维或长丝，聚合物可以按照比例75/25、50/50、25/75或者任何其它期望比例存在。

本文所用术语“多成份纤维”是指这样的纤维，其由作为混合物或共混物从同一挤出机被挤出的至少两种聚合物形成。多成份纤维不具有布置在在纤维横截面范围内的相对恒定定位的多个独立区域中的各种聚合物组份，并且各种聚合物通常沿纤维整个长度不是连续的，而是通常形成随机开始和结束的原纤维或者原始纤丝。此总体类型的纤维例如记载在授予盖斯纳的美国专利US5108827和US5294482中。

本文所用术语“部分分裂”在提到多组份纤维时是指沿纤维长度具有这样区域的独立纤维，在该区域中，多组份纤维的单独组份相互分离。另外，在沿纤维长度的第二区域中，多组份纤维的组份像单一结构那样保持相互接触。这可在图1中看到。

本文所用术语“热风结合”或“TAB”表示非织造双组份纤维纤网的结合工艺，其中热到足以熔化或软化构成纤维网纤维的其中一种聚合物的空气被强迫透过纤网。空气速度在100英尺/分钟至500英尺/分钟之间，停留时间可长达6秒。聚合物的熔化或软化和重新凝固产生结合。热风结合具有相对有限的多样性，并且因为热风结合(TAB)需要熔化至少一种组份来完成结合，因此特别适用于与含有两种组份如复合纤维或含胶纤维的纤网结合。在热风结合装置中，温度高于一种组份的熔点或软化温度但低于另一组份的熔点或软化温度的空气从周围护罩被引导透过纤网，进入支承纤网的穿孔的辊。或者，热风结合装置可以是平面布置结构，其中空气被竖直向下引导至纤网。这两种配置形式的工作状况相似，主要区别在于结合过程中的纤网形状。热风熔化或软化熔点较低的聚合物组份，由此形成长丝之间的结合以使纤网稳固完整。

本文所用术语“皱缩”或“皱缩的”表示以下纤维，在该纤维中具有螺旋线或绞合。绞合可以是两维或三维的。通常，连续纤维具有三维皱缩，短切纤维具有两维皱缩。

发明具体说明

在本发明的以下具体说明中，参照构成说明一部分的附图，它们为了说明而示出了可实施本发明的特定实施例。这些实施例被充分描述，足以使本领域技术人员实施本发明，并且应该理解，可以采用其它的实施例并且可以做出机械、工艺和其它方面的改变，这没有超出本发明的范围和精神。以下的具体说明因此不应视为限制意味，并且本发明的范围只由后续权利要求书连同所述权利要求书有权享受的全部等同范围来限定。

本发明提供一种非织造纤网，它可以被应用于各种不同的场合。一种特定应用场合是作为过滤介质。本发明的非织造纤网由部分分裂的多组份纤维形成。非织造纤网的多组份纤维由至少两种组份形成，其中，该多组份纤维的至少其中一种组份的熔点或玻璃化温度低于多组份纤维的其余组份。该部分分裂的多组份纤维具有纵向长度，并且，沿多组份纤维纵向长度的至少一个区段，该多组份纤维的至少一个组份已经与多组份纤维的其余组份分离。另外，沿着多组份纤维纵向长度的第二区段，多组份纤维的这些组份以整体纤维结构形式保持在一起。在本发明中，非织造纤网具有相对低的分裂度。

“低度分裂”是指，在非织造纤网的测试区域中，测试区中的被分裂的纤维总长度在测试区内所有纤维的总长度的约0.1％至约50％。在本发明的一个实施例中，分裂度为约0.2％至25％，确切地说，为约0.5％至约15％。如果分裂度超过该范围，则非织造纤网将通常具有更像阻挡层的性能，这将使非织造纤网不适合用于需要透气性的应用，例如用在过滤介质中。如果分裂度在该以上范围内，则非织造纤网将可被用作过滤介质。

非织造纤网可包括仅部分分裂的纤维或者可以含有部分分裂纤维和未分裂纤维的混合物。未分裂纤维可以是多组份纤维、单组份纤维和其混合物。通常，未分裂纤维将是实质上与部分分裂的多组份纤维相同的多组份纤维，但这些纤维没有在水刺缠结过程中分裂，以下将对此做更详细说明。通常，如果有的话，未分裂纤维可以构成该非织造过滤介质的纤维重量的约1％至99％，余量为呈部分分裂纤维形式的纤维。未分裂纤维可以由用于制备上述的部分分裂纤维的相同聚合物制备。如果未分裂纤维是单组份纤维，则非织造纤网可以按照已知工艺制造，包括授予阿诺德的美国专利US6613704所述的工艺，该文献为此被引用纳入。如果未分裂纤维与变为分裂的多组份纤维相同，则未分裂纤维通常在制备被部分分裂的纤维的相同工序中来制备。

部分分裂的多组份纤维可以是异型纤维或者大体为圆形的纤维。异型的多组份纤维在本领域中是已知的并且在许多专利中有所描述，包括授予阿诺德的美国专利US6815383，该文献为此被引用纳入。多组份纤维可以是连续纤维或者可以是非连续的纤维。连续纤维纤网例如包括纺粘非织造纤网。含有部分分裂的多组份纤维的非织造纤网可以是任何类型的非织造纤网，包括：纺粘非织造纤网，熔喷非织造纤网，梳理纤网、气流成网非织造纤网和本领域技术人员所知的任何其它非织造纤网。通常，对于过滤介质应用场合，非织造纤网是纺粘非织造纤网或梳理固结纤网。本发明的非织造纤网可以是单层非织造纤网结构，或者可以是多层非织造纤网层压结构中的一层。

非织造纤网的多组份纤维也可以被皱缩或未皱缩。皱缩纤维的非织造纤网通常将具有比不含皱缩纤维的非织造纤网更小的密度或更高的松密度。高松密度或低密度可能在过滤介质场合中是有利的，其利用同样多的材料给过滤介质提供更大的高度或体积。

如果层压结构的非织造纤网部分是多层层压结构，则层压结构的其它层也可以含有部分分裂的多组份纤维、未分裂多组份纤维、单组份纤维或其混合物。当非织造物是层压结构时，则层压结构的附加层可以是层压到非织造纤网上的附加层，附加层包含一个或多个含有纺粘非织造纤网、熔喷非织造纤网、梳理固结纤网、同成形非织造纤网和/或水刺缠结非织造纤网或任何其它已知的非织造纤网的非织造纤网层。还要指出，分层的非织造层压品的每个单独层可以是不同类型的非织造纤网。例如一层可以是纺粘非织造层，另一层可以是熔喷非织造纤网。附加层可含有或不含部分分裂的多组份纤维。一个可采用的特定层是熔喷层，它夹在两个纺粘层之间，这两个纺粘层含有部分分裂的多组份纤维。或者，另一层压品包含两个不同的纺粘层，每一层含有部分分裂的多组份纤维。在本发明中，含有部分分裂的多组份纤维的并且是层压结构一部分的非织造纤网通常是纺粘非织造纤网或梳理固结纤网。

总体而言，为制备本发明的非织造纤网，非织造纤网的多组份纤维成形或铺放在支承结构上。一旦成形或铺放在支承结构上，则非织造纤网的多组份纤维至少部分结合，对此所用的方法如热粘合可部分熔化或软化纤维中的熔点或玻璃化温度较低的组份。熔点或玻璃化温度较低的多组份纤维组份的部分熔化或软化将造成非织造纤网的独立的多组份纤维熔合或结合到相邻纤维上。在本发明中希望非织造纤网在结合之前或结合过程中不被压缩。压缩非织造纤网可将非织造纤网的透气性到非织造纤网可具有很低透气性的程度。如果非织造纤网的透气性很低，则非织造纤网将不适合用作过滤介质。一种以非压缩方式特别有效地结合非织造纤网的方法是上述热风结合。

一旦成形和结合，非织造纤网接受水力处理操作，其常被称为“水刺缠结”或者“水力缠结”。水刺缠结可以利用传统的水刺缠结设备来完成，例如可在授予埃文斯的美国专利US3485706中找到的设备，该文献的公开内容被引用纳入本文。本发明的水刺缠结可以用任何合适的工作流体例如水来完成。工作流体流过总管，总管将流体均匀分配到一系列独立的孔或开口。这些孔或者开口的直径可以为约0.003至约0.015英寸。例如，本发明可以利用由法国Montbonnot的Rieter Perfojet S.A.生产的总管来实施，它装有具有一行孔的带，每英寸30个孔且每孔直径为0.007英寸。可以采用许多其它的总管配置和组合方式。例如可以采用单根总管，或者可以前后布置多个总管。

水刺缠结工艺被用于部分分裂非织造纤网的多组份纤维。通常，多组份纤维在未在结合过程中结合的多组份纤维区段中分裂，而在结合过程中结合的多组份纤维区域中保持不分裂。可是要指出的是，多组份纤维可以在未结合的多组份纤维区段中保持不分裂并且可以在结合的多组份纤维区段中分裂。另外，水刺缠结可能导致非织造纤网的纤维变得相互缠结，由此进一步加强非织造纤网。如果多组份非织造纤网是多层层压品的一部分，则水刺缠结工艺也可以被用于保持层压品的这些层在一起，通过使一层的纤维缠结到相邻层的纤维中。

为了更好地理解本发明的部分分裂的多组份纤维，请注意本说明书的附图。图1示出部分分裂的多组份纤维100的线条图。如图所示，多组份纤维是双组份纤维，意味着使用两种独立的聚合物组份来制备纤维。多组份纤维100具有纵向长度，并且沿该纵向长度设有第一区段101和第二区段102。在多组份纤维100的第一区段101中，多组份纤维100的第一组份105与第二组份106分离。在第二区段102中，多组份纤维100的第一组份105与第二组份106保持在一起，从而两种组份105和106保持为整体结构。第一区段101被认为是多组份纤维100的分裂区段，而第二区段102被认为是多组份纤维100的未分裂区段。如果有多于两种的组份，则多组份纤维中的至少一种组份必须在纤维的至少一个区段中与多组份纤维的其余组份分裂开，以便该纤维被认定为部分分裂。

现在关注图2，其示出了表示非织造纤网110的同时具有部分分裂的多组份纤维100S和未分裂的多组份纤维100U的一部分的线条图。另外，该多组份纤维如图所示具有在非织造纤网110的多组份纤维100S和100U之间的结合部111。如图所示，多组份纤维100S和/或100U之间的结合部111位于未分裂的多组份纤维区段中，在这里，第一组份105和第二组份106是单一纤维结构的组成部分。为了获得多组份纤维之间的结合，多组份纤维中的一种组份具有比多组份纤维的其它组份低的熔点或玻璃化温度。在图2所示的双组份纤维情况下，双组份纤维的第一组份105或者第二组份106具有比另一组份低的熔点或玻璃化温度。在本发明的实施中，多组份纤维中的哪种组份具有较低的熔点或玻璃化温度并不重要，但为了便于描述本发明，多组份纤维的第一组份将被主观指定为具有较低的熔点或玻璃化温度。

本发明的多组份纤维可以由已知用于制造纤维的多种热塑性聚合物制备。这些热塑性聚合物的例子包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯、乙烯聚合物、含氟聚合物、聚苯乙烯、热塑性弹性体材料、聚乳酸、聚羟基烷酸酯及其混合物。

合适的聚烯烃的例子包括聚乙烯，例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯；聚丙烯例如等规立构聚丙烯、间同立构聚丙烯和等规立构聚丙烯和无规立构聚丙烯的共混物；聚丁烯，例如聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)；聚戊烯，例如聚(1-戊烯)、聚(2-戊烯)、聚(3-甲基-1-戊烯)和聚(4-甲基-1戊烯)；其共聚物，例如乙烯-丙烯共聚物；及其共混物。合适的共聚物包括无规嵌段共聚物，其由至少两种不同的不饱和烯烃单体构成，例如乙烯/丙烯和乙烯/丁烯共聚物。

也可以使用利用单中心催化剂(有时被称为金属茂催化剂)的聚烯烃。许多聚烯烃可被用于纤维制造，例如聚乙烯，像Dow Chemical的ASPUN76811A的线性低密度聚乙烯，2553LLDPE和25355以及12350高密度聚乙烯是合适的聚合物。聚乙烯分别具有26、40、25和12的熔融流速。形成聚丙烯的纤维包括Exxon Chemical公司的3155聚丙烯和Montell Chemical公司的PF-304。许多其它的聚烯烃可以在市面上获得。

合适的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸四亚甲基酯、聚对苯二甲酸-1，4-环己二亚甲酯及其间苯二甲酸酯共聚物及其共混物。也可使用可生物降解的聚酯如聚乳酸及其共聚物和共混物。合适的聚酰胺包括尼龙6、尼龙6/6、尼龙4/6、尼龙11、尼龙12、尼龙6/10、尼龙6/12、尼龙12/12、己内酰胺和氧化烯二胺共聚物等及其共混物和共聚物。乙烯基聚合物的例子是聚氯乙烯和聚乙烯醇。

根据本发明的一个实施例，非常合适的多组份纤维是双组份纤维。这些双组份纤维可以由上述众多热塑性聚合物中的任何两种制备。在本发明的一个特定实施例中，多组份纤维的两种组份是聚烯烃-聚烯烃，例如聚乙烯-聚丙烯和聚乙烯-聚丁烯。在这些配对中，更特别优选的是聚烯烃-聚烯烃配对，例如线性低密度聚乙烯-等规立构聚丙烯、高密度聚乙烯-等规立构聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物-等规立构聚丙烯。

通常，如果多组份纤维的这些组份在一定程度上彼此不相容，则多组份纤维的分裂将更容易出现。这种不相容可能有助于纤维的独立组份在遇到以下描述的水刺缠结工艺的射流时相互分离。因此，在本发明的一个实施例中，应该如此选择多组份纤维的组份，其中一种组份与其它组份不相容。不相容的两种组份的一个良好例子是聚乙烯和聚丙烯。另外，聚乙烯的熔点一般比聚丙烯低，这导致多组份纤维的聚乙烯组份形成多组份纤维之间的结合。

该非织造过滤介质的多组份纤维可以是基本连续的纤维、短切纤维或其混合物。含基本连续纤维的非织造纤网的例子包括通过纺粘工艺、熔喷工艺或本领域技术人员已知的生产基本连续的纤维的任何其它工艺制造。如果使用短切纤维，则可以采用本领域技术人员已知的用于形成短切纤维非织造纤网的方法，包括气流成网法、梳理法等。构成非织造纤网的多组份纤维可以是皱缩的、未皱缩的或者皱缩纤维和未皱缩纤维的混合物。

通常，可分裂的多组份纤维一般在多组份纤维100的外表面103上具有多于一种的组份。如能在图2中看到，表现为双组份纤维的多组份纤维100的每种组份105和106构成双组份纤维100的外表面103的一部分。通过在多组份纤维100的外表面103具有其中一种或多种组份，这些纤维组份将在外界能力被施加于纤维时更容易相互分离。多组份纤维的每种组份所占的外表面面积的百分比对本发明不重要，但总体上说，为了使组份分裂，最小表面面积应该为多组份纤维外表面的总表面面积的约1％。这种多组份纤维组份的配置形式在本领域中被称为并列配置。常用于多组份纤维的其它构造例如一种组份完全包围多组份纤维的其它组份的皮芯结构也是可行的。皮芯结构可以或可不导致能被有效分裂的多组份纤维。

多组份纤维具有从约20重量％至约80重量％、优选从约40重量％至约60重量％的低熔点聚合物和从约80重量％至约20重量％、优选从约60重量％至约40重量％的高熔点聚合物。

在本发明的一个特定实施例中，非织造纤网是利用纺粘工艺制备的。一旦制备出非织造纤网，非织造纤网利用非压缩方式被结合，随后接受水刺缠结处理。为更好地理解制备本发明非织造纤网的工艺，请参照图3。如图3所示，示出了多组份纺粘纤维的生产线10。生产线10如图所示专门安排用来生产双组份连续纤维，但应该理解，本发明包含用具有多于两种组份的多组份纤维制造的非织造纤网。例如，本发明的非织造纤网可以利用具有三种、四种或更多组份的纤维制造。该纤维可以具有并列结构。

生产线10包括一对挤出机12和13，分别用于挤出聚合物组份A和聚合物组份B。为了说明的目的，假定聚合物组份A具有比聚合物组份B更高的熔点或玻璃化温度。聚合物组份A从第一料斗14被送入相应的挤出机12，聚合物组份B从第二料斗15被送入相应的挤出机13。聚合物组份A和B从挤出机12、13通过各自的聚合物管道16、17被送往喷丝头18。用于挤出双组份纤维的喷丝头对本领域普通技术人员来说是熟知的，因而在此没有详细描述。

总体而言，喷丝头18包括壳体，壳体中装有喷丝组件，其包括相互重叠的多个板，具有布置成能产生用于引导聚合物组份A和B单独经过喷丝头的流路的孔图案。喷丝头18具有排成一行或多行的多个孔。当聚合物通过喷丝头被挤出时，喷丝头孔形成向下延伸的纤维帘幕。为了说明本发明，喷丝头18可布置为能形成并列的双组份纤维。

生产线10也包括位于来自喷丝头18的纤维帘幕的附近的骤冷鼓风机20。来自骤冷鼓风机20的风冷却从喷丝头18喷出的纤维。骤冷风可以如图3所示从纤维帘幕一侧吹来，或者从纤维帘幕两侧吹来。

纤维牵拉单元(FDU)或吸气装置22位于喷丝头18下面并接收骤冷后的纤维。用于熔纺聚合物的纤维牵拉单元或者吸气装置如上所述是众所周知的。适合用于本发明工艺的纤维牵拉单元包括美国专利US3802817所示类型的直线纤维吸气装置和美国专利US3692618和US3423266所述类型的排放枪，这些文献的全文被引用纳入本文。总体而言，纤维牵拉单元22包括细长的竖向通道，纤维通过来自通道两侧且向下流过该通道的吸气被牵拉经过该通道。鼓风机24给纤维牵拉单元22供应吸气。吸气拉动纤维牵拉单元上方的纤维和空气经过纤维牵拉单元。在成形后皱缩纤维的成形中的吸气未被加热，而是处于室温或在室温左右。环境温度可取决于图3工艺所用设备的周围情况而变。通常，周围空气处于约65°F(18.3℃)至约85°F(29.4℃)的范围内。可是，该温度可以略高于或低于该范围，这取决于纤维牵拉单元周围空气的状况。

或者，鼓风机24可给被加热的纤维牵拉单元22供应吸气。根据用来制造多组份纤维的聚合物，给纤维牵拉单元22供应热风可导致纤维在纤维牵拉单元中皱缩。利用被加热的纤维牵拉单元22在现有技术中是已知的并详细记载在授予派克等人的美国专利US5382400中，该文献被引用纳入本文。

连续的成形表面26位于纤维牵拉单元22下方并从纤维牵拉单元的出口孔23接收连续纤维。成形表面26是带并且围绕多个导辊28移动。位于沉积纤维的成形表面26下方的真空装置30将纤维拉向成形表面。虽然成形表面26如图3所示为皮带，应该理解的是，该成形表面也可以呈其它形式例如滚筒状。

非织造纤网的纤维随后在热风刀(HAK)或热风扩散器34下方经过时被可选地接受热处理。通常，优选非织造纤网纤维被热处理。传统的热风刀包括带有狭缝的芯杆，它吹送一股热气流到非织造纤网表面。这样的热风刀例如由授予阿诺德等人的美国专利US5707468教导。热风扩散器是HAK的替代方式，其按照相似的方式工作，但在更大的表面面积上有较低风速，因此采用相应低的空气温度。根据热风扩散器或热风刀的状况(温度和空气流速)，纤维可以在移动经过第一加热区时获得外皮熔化或者轻度结合。这种结合通常仅足以在进一步处理过程中保持纤维就位，但轻微到在纤维需要人工操纵时无法把纤维保持在一起。这样的结合可以是偶然的或完全没有的，如果需要的话。热处理也用于活化可能存在于纤维中的潜在皱缩。

如图所示，由纤维50构成的未粘合的非织造纤网接着移出热风刀或热风扩散器34的第一加热区，移动到第二丝网37，在这里，纤维继续变冷并且丝网下方负压30是断续的，以便不中断皱缩。应该注意，第二丝网37可以是成形表面26的延续部分，或是单独的丝网。皱缩是多种纤维组份的不同冷却造成的。当纤维冷却时，纤维可能倾向于在z方向上皱缩，或者离开纤网平面，并且形成比较膨松的非织造纤网。如果没有热风刀或热风扩散器，并且纤维牵拉单元被加热，则在纤维冷却时，纤维可能皱缩。皱缩取决于多个因素，尤其包括用于制造纤维的聚合物材料以及在所形成的纤维中的聚合物组份的取向。

生产线10进一步包括一个或多个结合装置，例如热风结合装置36。热风结合装置对本领域技术人员来说是众所周知的并且在此未详加描述。总体而言，热风结合装置36包括接收纤网的穿孔辊38和围绕穿孔辊的罩盖40。传送带37将未结合的非织造纤网50从成形表面传送至热风结合装置。

但应该理解，其它的热风结合装置也适合用于实施本发明。例如，当成形表面是带时，可以使该成形表面直接经过该热风结合装置。或者，当成形表面是滚筒时，热风结合装置可以被整合到同一滚筒中，从而纤网在同一滚筒上成形和结合。可以采用其它结合装置像例如烘箱结合或红外结合工艺，其在不施加明显压力的情况下实现相互纤维结合，代替热风结合装置。

如图3所示，结合的非织造纤网41随后被液力缠结，当水被用作高压流体时，也称为水刺缠结。通常，在被结合的非织造纤网41支承在开孔支承体56上的情况下完成水刺缠结。来自喷流装置58的液流冲击结合非织造纤网41。人们将认识到，该工艺可容易改变以便在一条连续线上处理结合基材纤网41的每一侧。在结合基材41已经被水刺缠结后，它可以通过烘筒60被干燥并且被缠绕在卷绕机62上。

或者，结合的非织造纤网41可被缠绕到卷绕辊上，从而结合的非织造纤网可在水刺缠结之前被存储或被输送至位于另一个地点的水刺缠结工艺。在独立于水刺缠结工艺的生产线上生产结合的非织造纤网可能是有利的，因为水刺缠结工艺通常以比结合非织造纤网成形工艺更慢的线速度工作。

为了更好地理解工艺，描述了利用聚乙烯和聚丙烯作为聚合物组份的工艺。为了使生产线10投入工作，料斗14和15被填充相应的聚合物组份A和B。聚合物组份A和B被熔化并由相应的挤出机12和13通过聚合物管道16、17和喷丝头18被挤出。虽然熔融聚合物温度根据所用聚合物而变，但当聚丙烯和聚乙烯被分别用作组份A和组份B时，优选的聚合物温度为约370°F(187℃)至约530°F(276℃)，优选为400°F(204℃)至约450°F(232℃)。

当挤出的纤维在喷丝头18下方伸展时，来自骤冷鼓风机20的空气流至少部分骤冷该纤维，以在纤维中产生潜在皱缩。骤冷空气优选沿基本垂直于纤维长度的方向在约45°F(7℃)至约90°F(32℃)的温度和约100至约400英尺/分钟(约30.5至约122米/分钟)的速度流动。纤维必须在收集于成形表面26之前被充分骤冷，从而纤维可通过被强制经过纤维和成形表面的空气来排布。纤维骤冷将减小纤维粘性，从而纤维不会在结合前粘连太紧密并能在纤维被收集于成形表面上且形成纤网的过程中在成形表面上被移动或排布。

在骤冷后，纤维通过来自鼓风机24且流过纤维牵拉单元的环境气流被牵拉到纤维牵拉单元22的竖向通道中。可选的是，来自鼓风机的风可以是热的。纤维牵拉单元优选位于喷丝头18底面下方30至60英寸(0.76至1.5米)处。这些纤维经纤维牵拉单元22的出口孔23沉积到移动的成形表面26上，并且因为纤维接触成形表面，所以负压20将纤维牵拉向成形表面以形成由连续纤维构成的未粘合非织造纤网。

如上所述，因为纤维被骤冷，所以纤维不太粘，当纤维正被集中在成形表面上且被制成纤网时，负压可在成形表面上移动或整理纤维。如果纤维太粘，则纤维相互粘连并且无法在纤网成形过程中在表面上被整理。

在纤维被集中在成形表面26上之后，纤维可选地利用热风刀或者热风扩散器34被热处理。热处理起到以下两种作用之一。其一，热处理用于活化潜在皱缩。其二，热处理可作为用于非织造纤网的初步结合，从而纤网可以通过成形设备被无损机械处理。

当纺粘纤维被皱缩时，本发明的织物在特性上具有相对高的膨松度并且相对的弹性。纤维的皱缩产生开放纤网结构，其具有相当多的孔隙部分位于纤维之间，并且纤维在纤维接触点处结合。活化大多数双组份纤维的潜在皱缩所需要的温度为约110°F(43.3℃)至处于或约为聚合物组份B的熔点或玻璃化温度的最高温度。来自热风刀或热风扩散器的空气温度可以改变，以获得不同程度的皱缩。通常，较高的空气温度产生更多的皱缩。控制纤维皱缩程度的能力是特别有利的，因为它允许人们通过简单调节热处理温度来改变所产生的密度、孔径分布和织物悬垂性。

当希望或需要初步结合时，使用热风刀34或者热风扩散器并且引导具有高于多组份纤维的最低熔点组份的熔点的温度的气流经过纤网和成形表面26，当采用皮芯结构时，该最低熔点组份是皮组份。热风优选沿纤网整个宽度接触纤网。热风熔化或软化熔点或温度较低的组份，由此在双组份纤维之间形成结合以使纤网成为一体。例如当聚丙烯和聚乙烯被用作聚合物组份时，聚乙烯应该是皮组份，如果纤维位于皮芯多组份纤维中，来自热风刀或热风扩散器的空气优选在纤网表面具有从约230°F(110℃)至约500°F(260℃)的温度并在纤网表面具有约1000英尺/分钟至约5000英尺/分钟(约305米/分钟至约1524米/分钟)的速度。可是要注意的是，来自热风刀34的空气的温度和速度根据许多因素例如制造纤维的聚合物、纤网厚度、气流所接触的纤网表面面积和成形表面的线速度而变化。要注意，如果来自热风刀或热风扩散器的空气温度很灼热，则不会发生纤维皱缩。此外，该纤维可以通过除热风之外的方法例如使纤维接受电磁能如微波或红外辐射来加热。在由作为双组份纤维组份的聚乙烯和聚丙烯制备高膨松材料时，热风刀在约200°F(93℃)至约310°F(154℃)的水温和约0.01英寸至约1.5英寸(0.25毫米-38.1毫米)的水压下工作。另外，用于高膨松层的HAK大致设置在丝网上方约3英寸至约8英寸(76.2毫米-203毫米)。

纤维热处理后，随后使由纤维构成的非织造纤网从热风刀或热风扩散器34的热处理区移动到第二丝网37，纤维在此继续冷却并且丝网下方负压30被断开。或者，非织造纤网留在成形表面26上并在成形表面下方抽真空。当纤维变冷并脱离真空时，纤维将在z方向皱缩或离开纤网平面，由此形成高膨松低密度非织造纤网50，如果潜在皱缩位于纤维中且潜在皱缩被活化。

在可选地被热处理后，非织造纤网50利用输送带37从成形表面26被转送至热风结合装置36，以便完成更彻底的结合，这将使通过纤维皱缩获得的期望的膨松度和密度得到更彻底固定或定形。在热风结合装置36中，温度高于低熔点或玻璃化温度组份的熔点或软化温度的空气从罩40被引导透过纤网，进入穿孔的辊38。如与利用热风刀34一样，热风在热风结合装置36中熔化或软化低熔点或玻璃化温度组份，由此形成双组份纤维之间的结合以使纤网稳固完整。当聚丙烯和聚乙烯被分别用作聚合物组份A和B时，流经热风结合装置的空气优选具有从约230°F(110℃)至约280°F(138℃)的温度和约100英尺/分钟至约500英尺/分钟(约30.5米/分钟至约152.4米/分钟)的速度。纤网在热风结合装置36中的停留时间优选小于约6秒。但应该理解的是，热风结合装置36的参数也取决于许多因素例如所用的聚合物种类和纤网厚度。在热风结合装置36中结合之后的非织造纤网被如此结合，即，纤维在非织造纤网中的位置在一定程度上被定下来，导致“定形纤网”41。

作为组合利用热风刀或热风扩散器与热风结合装置的加热区的替代，热风结合(TAB)装置40可以被分区，以提供第一加热区来代替热风刀或者热风扩散器34，后面是冷却区，冷却区后面又是足以定形该纤网的第二加热区。定形纤网41随后可以被收集在卷绕辊(未示出)等上以便随后使用。在此替代配置结构中，当纤网经过将聚合物温度降低到其结晶温度的冷却区时，较低熔点聚合物再结晶。在由聚乙烯和聚丙烯构成的双组份纤维的情况下，因为聚乙烯是半晶态物质，所以聚乙烯链在冷却时再结晶，造成聚乙烯收缩。收缩引发作用于并列纤维一侧的力，其可能允许纤维皱缩或卷曲，如果没有其它限制纤维在任何方向自由移动的主要力。

如上所述，非织造纤网在结合后可以被缠绕在辊上，以便例如随后或在其它地点进行处理。如图3所示，非织造纤网利用水刺缠结工艺被进一步在线处理。本发明的水刺缠结可以利用合适的工作流体例如水来执行。工作流体流过均匀分配流体给一组单独的孔或开孔的歧管。这些孔或开孔可具有例如从约0.003英寸至约0.015的直径并可以布置成一行或多行，每行中有任何数量的孔例如40-100个/英寸。可采用许多其它歧管配置结构，例如可以采用单个歧管，或者多个连续布置的歧管。结合的多组份非织造纤网可以支承在带孔的支座上，同时用来自射流装置的多股液流被处理。支座可以是网屏或成形丝网。支座也可以具有图案，从而形成具有这种图案的非织造材料。

总体而言，在本发明中如此完成水刺缠结工艺，在约200磅/平方英寸至约3000磅/平方英寸(psig)压力下使工作流体经过这些开孔。工作流体的实际压力将取决于许多因素，包括非织造纤网经过该工艺过程的线速度、期望缠结程度、期望分裂度和其它因素。概括地说，非织造纤网穿过速度越高，水刺缠结工艺需要更高的流体压力来获得期望的分裂程度或缠结程度。不是仅是水压自身造成纤维的分裂和缠结，而是施加给非织造纤网的冲击力和能量。能量(E)和冲击力(I)可以利用以下公式计算：

E＝0.125(YPG/sb)

I＝PA

其中，Y是每线性英寸的孔数量；P是歧管内的液体压力，单位为p.si.g.；G是体积流量，单位是立方英尺/分钟/孔；s是纤网在液流下的经过速度，单位是英尺/分钟；b是所生产的织物的重量，单位是osy(盎司/平方码)；A是射流横截面面积，单位是平方英寸。

能量冲击乘积为E×I，单位为HP-hr-磅力/磅物质(马力-小时-磅力/磅物质)。期望的是，产生本发明的水刺缠结纤网将牵涉到使用约200psi至3000psi、更期望的是约400psi至1500psi的水压。一般，将选择在非织造纤网中获得期望的分裂度的最低流体压力，因为较低压力利用较少能量并降低了缠结液体的循环使用成本。另外，水刺缠结非织造纤网可以接受附加的水刺缠结步骤，以增大单独纤维组份的分裂度。

在水刺缠结工艺中，非织造纤网由成形表面支承，流体冲击成形表面上的非织造纤网。一般，成形表面可以是单个平面丝网，它的网眼尺寸为约40×40至约100×100或者任何介于两者间的网眼尺寸。成形表面也可以是多层丝网，其网眼尺寸为约50×50至约200×200或者任何介于两者间的网眼尺寸。如同在许多水射流处理工艺中那样，可以在缠结歧管下游将一个负压槽直接安置在歧管下方或者成形表面下方，从而多余的水从所形成的水刺缠结非织造纤网中被吸走。

在射流处理后，非织造纤网41可以被送往非压缩干燥处理。合适的非压缩干燥工艺包括例如热风干燥装置(未示出)和/或烘筒并被传绕到卷绕装置上。纤网的非压缩干燥可以利用所示出的传统的转动滚筒热风干燥设备来完成，它具有与热风结合装置36相似的配置结构。如同利用热风干燥装置一样，热风干燥装置可以是穿孔的转动滚筒连同用于接收穿过透孔吹来的热风的外罩。热风干燥皮带在外转动滚筒的上部载有复合材料。被迫透过热风干燥装置的外转动滚筒上的穿孔的热风除去所产生的非织造纤网中的水。通过热风干燥装置42被迫流经非织造纤网的空气的温度可以为约200°F至约500°F。所用的实际温度取决于用于制备非织造纤网的材料和非织造纤网所含留的水量。如图3所示，小的烘筒60可以用于不同的温度工作以实现水刺缠结非织造纤网的烘干。其它有用的热风干燥方法和设备可以在例如美国专利US2666369和US3821068中找到，其内容被引用纳入本文。

水刺缠结工艺被用于造成非织造纤网的多组份纤维变成部分分裂。还据信，水刺缠结工艺将对水刺缠结非织造纤网施以电荷，使其尤其可用作过滤材料。被赋予非织造纤网的电荷被称为“液力充电”。美国专利US5496507具体描述了液力充电。液力充电增强了非织造纤网静电吸引颗粒并吸附颗粒于非织造纤网纤维上的能力。

除了液力充电外，非织造纤网可以被进一步驻极体充电。适用于本发明的驻极体充电或处理工艺是本领域已知的。这些方法包括热处理方法、等离子体接触方法、电子束和电晕放电法。例如授予Wadsworth等人的美国专利US4375718、授予Tsai等人的美国专利US5401446和授予Knight等人的美国专利US6365088B1披露了非织造纤网的驻极体充电工艺，每篇文献被引用纳入本文。

非织造纤网的每一侧可以方便地被驻极体充电，做法是，先后使纤网经过一组电场，从而相邻的电场具有彼此基本相反的极性。例如纤网的一侧首先遇到正电荷，而另一侧遇到负电荷，随后，纤网第一侧遇到负电荷，纤网另一侧遇到正电荷，在纤网中产生永久的静电电荷。图4示出适用于驻极体充电非织造纤网的设备。驻极体充电设备140接收具有第一侧152和第二侧154的非织造纤网142。纤网142在第二侧154接触导辊156的情况下移入设备140中。于是，纤网142的第一侧152接触到第一充电鼓158，第一充电鼓随纤网142转动并使纤网142来到在具有负电位的第一充电鼓158和具有正电位的第一充电电极160之间的位置。当纤网142在充电电极160和充电鼓158之间经过时，在纤网142中分布静电电荷。相对正电荷分布在第一侧152，相对负电荷分布在第二侧154中。随后，使纤网142在带负电的第二鼓162和带正电的第二电极164之间经过，使原先施加在纤网中的静电电荷极性反转，并且在纤网中永久施加新生静电电荷。随后，使驻极体充电纤网165移动到另一个导辊166上并且从驻极体充电装置140被取出。要注意的是，为了描述的目的，充电鼓如图所示具有负电位，充电电极如图所示具有正电位。可是，鼓和电极的极性可以颠倒过来，负电位可以用接地代替。根据本发明，可用于驻极体成形过程的充电电位可以随驻极体处理的场形状来变化。例如，当鼓和电极之间间隙为约1.2cm至约5cm时，用于上述的驻极体充电过程的电场可以在约1KVDC/cm和约30KVDC/cm之间、优选在约4KVDC/cm和约20KVDC/cm之间、更优选在约7kVDC/cm和约12kVDC/cm之间有效工作。上述合适的驻极体充电过程在上述的美国专利US5401446中被进一步披露，该文献的全文被引用纳入本文。

驻极体充电稳定性可通过将极性端基移植到多组份纤维聚合物来进一步加强。另外，钛酸钡和其它极性材料可与聚合物混合以加强驻极体处理。合适的共混物在被转让给本发明的受让人的、被授予Turkevich等人的美国专利US6162535中以及授予Myers等人的美国专利US6573205B1中有描述，它们被引用纳入本文。

其它的驻极体处理方法在现有技术中是已知的，因此在授予Wadsworth的美国专利US4375718、授予Nakao的美国专利US4592815、授予Ando的美国专利US6365088和US4874659中有描述，每篇文献的全文被引用纳入本文。

本发明的非织造纤网非常适合用作过滤介质。已经发现，与只由未经部分分裂或水刺缠结的多组份纤维制成的过滤材料相比，含有部分分裂的多组份纤维的水刺缠结非织造纤网在过滤效率方面有改善，而过滤材料前后的压力降没有显著增大。

当被用作过滤材料时，非织造纤网或者本文所述的层压品可以被安放到过滤材料框中，其被制成过滤材料袋或被制成过滤器领域一般采用的任何形状或尺寸。另外，非织造纤网或层压品可以在被用作过滤介质之前被打褶。

测试程序

空气过滤效率测量：利用TSI公司(圣保罗，明尼苏达)8130型自动化过滤器测试仪(AFT)评估下述基材的空气过滤效率。8130型AFT测试空气过滤介质的颗粒过滤特性。AFT利用压缩空气喷雾器来产生氯化钠颗粒的亚微米气溶胶，其用作用于测量过滤器性能的气溶胶。该测试所采用的颗粒特性尺寸是0.1微米计数平均直径。典型的空气流速为80升/分钟至85升/分钟。对约100cm²的样品区进行AFT测试。过滤介质的性能或效率以透过过滤材料的氯化钠颗粒百分比表示。渗透被定义为颗粒透过过滤介质。所透过的颗粒在过滤材料下游被检测。利用光散射来检测和计数在过滤材料上游和下游的氯化钠颗粒。8130型自动过滤材料测试仪(AFT)显示出在下游的颗粒百分比。百分比效率(ε)可以由渗透百分比根据以下公式来计算：ε＝100％-下游颗粒百分比。关于TSI 8130型AFT或利用TSI 8130型进行效率测试的测试方法的其它信息可以从TSI得到，网址为www.tsi.com。

透气性：本发明非织造织物的透气性通过以下测试来确定，它按照每平方英尺片材的立方英尺空气来测量织物透气性，利用瑞士苏黎世的Textest有限责任公司制造的Textest FX3300透气性测试仪。所有测试在实验室完成，实验室中的温度为23±2℃，相对湿度RH为50±5％。确切说，一片待测的非织造纤网被夹紧到2.75英寸直径的织物测试开孔上。如果可能的话，避免在织物测试开孔上形成褶皱或皱缩。使该组件翻转，使Powerstat缓慢顺时针转动，直到倾斜压力计油柱达到0.5。一旦倾斜压力计油面高度稳定在0.5，则记录竖直液压计中的油面高度。竖直液压计的读数被转换为单位为每平方英尺样品每分钟的立方英尺空气的流速。

ASHRAE 52.2-1999：测试总体通风清理装置根据颗粒尺寸的除去效率的方法

该测试是过滤器行业标准测试，其具有被通过援引而加入本文的标准程序。概括地说，该测试测量在过滤器充满标准加载颗粒时的过滤介质除去特定直径颗粒的效率。加载尘土在间隔阶段中被加入，模拟使用寿命范围内的颗粒累积。适用于过滤效率测试的气溶胶是由水溶液产生的固态氯化钾(KCl)。气溶胶发生装置按照12种尺寸范围产生KCl颗粒以用于过滤效率确定。在针对每种颗粒范围的加载顺序过程中所观察到的最低效率被用来计算以下三种颗粒尺寸范围的综合平均效率值：0.3-1.0微米，1.0-3.0微米，和3.0-10微米。过滤材料的样品被打褶至24英寸×24英寸×2英寸的形态。

用于模拟寿命期限内颗粒累积的加载灰尘按照重量由72％的SAE标准J726测试灰尘(细小)、23％的碳粉末和5％的磨碎棉绒构成。洁净过滤介质的效率在标准所规定的其中一个流速下测量。供应设备随后按照不同的压力发生间隔输送灰尘颗粒流以加载该过滤介质，直到达到规定的最终阻力。在每个加载步骤后测定截留KCI颗粒的过滤器效率。过滤介质效率通过在过滤介质的上游和下游的多个位置测量气流中的颗粒尺寸分布和颗粒数来确定。颗粒尺寸除去效率(″PSE″)被定义为：

PSE＝100×(1-(下游颗粒计数/上游颗粒计数)

颗粒计数和尺寸可以利用HIAC/ROYCO 8000型自动颗粒计数器和HIAC/ROYCO 1230型传感器来测量。

测试过程的结果按照MERV(最低效率值)给予报告。MERV值越高，过滤器过滤气体的效率越高。

例1

五叶形的双组份纤维纺粘非织造纤网是根据图3制备的，只是水刺缠结是离线进行的，而不是在线完成。双组份纤维由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制备。非织造纤网具有约93克/平方米(gsm)的基重和约0.0367g/cm³的体密度。作为对照物，一部分非织造纤网未被水刺缠结。另一部分的非织造纤网利用两个喷嘴在700psi压力下以单道次经过这些喷嘴的方式被水刺缠结。水刺缠结以约600英尺/分钟的线速度进行。透气性和效率利用上述测试方法被测定并绘制在图5上。

对照物和水刺缠结过滤材料的第二样品根据上述的ASHRAE 52.2 1999测试方法被测试。对照物具有0.32英寸水压降的MERV 11值，而水刺缠结过滤介质具有0.32英寸水压降的MERV 12值。

例2

五叶形的双组份纤维纺粘非织造纤网是根据图3制备的，只是水刺缠结是离线进行的，而不是在线完成。双组份纤维由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制备。非织造纤网具有约68克/平方米(gsm)的基重和约0.0393g/cm³的体密度。作为对照物，非织造纤网的一部分未被水刺缠结。非织造纤网的另一部分利用两个喷嘴在700psi压力下以单道次经过这些喷嘴的方式被水刺缠结。水刺缠结以约600英尺/分钟的线速度进行。透气性和效率利用上述测试方法被测定并绘制在图5上。

对照物和水刺缠结过滤材料的第二样品根据上述的ASHRAE 52.21999测试方法被测试。对照物具有0.26英寸水压降的MERV 8值，而水刺缠结过滤介质具有0.27英寸水压降的MERV 12值。

例3

圆形双组份纤维纺粘非织造纤网根据图3来制备，只是水刺缠结是离线进行的，而不是在线完成。双组份纤维是由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制备的。另外，非织造纤网含有等规立构聚丙烯纤维，它们按照相同的工艺来生产并且与双组份纤维掺混起来。非织造纤网具有约25％的丙烯单组份纤维和约75％的双组份纤维。非织造纤网具有约110克/平方米(gsm)的基重和约0.1033g/cm³的体密度。作为对照物，一部分所形成的非织造纤网未被水刺缠结。另一部分非织造纤网利用两个喷嘴在700psi压力下以单道次经过这些喷嘴的方式被水刺缠结。水刺缠结以约600英尺/分钟的线速度进行。透气性和效率利用上述的测试方法被测定并被绘制在图5上。

对照物和水刺缠结过滤材料的第二样品按照上述的ASHRAE 52.2 1999测试方法被测试。对照物具有0.39英寸水压降的MERV 11值，而水刺缠结过滤介质具有0.40英寸水压降的MERV 13值。

如可从例1-3中看到，对非织造纤网实施的导致双组份纤维部分分裂的水刺缠结改善了所形成的非织造纤网作为过滤介质的效率，而与对照物相比，非织造纤网的透气性没有显著损失。另外，MERV值增大，而过滤材料前后的压力降没有显著增大。结果，本发明的非织造纤网作为过滤介质非常有效并且比对照物更有效地作为过滤介质。

例4

低膨松的双组份纤维纺粘非织造纤网是根据图3来制备的，只是水刺缠结是离线进行规定，而不是在线完成。双组份纤维由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制造，并且具有大体为圆形的结构。非织造纤网具有约110克/平方米(gsm)的基重和约0.112g/cm³的体密度。作为对照物，所形成的非织造纤网的一部分未被水刺缠结。非织造纤网的另一部分利用两个喷嘴在700psi压力下以单道次经过这些喷嘴的方式被水刺缠结。水刺缠结以约600英尺/分钟的线速度进行。

图6示出没有水刺缠结的对照非织造纤网的微观图，图6A示出水刺缠结非织造纤网的微观图。如可容易看到地，水刺缠结非织造纤网包含分裂的纤维和未分裂的纤维，而对照物不包含纤维的分裂。另外，也能看到在非织造纤网纤维之间的纤维相互结合。

利用上述的测试方法来确定透气性和效率。对照物具有58％的过滤效率和202ft³/min的透气性。水刺缠结非织造纤网具有80％的过滤效率和186ft³/min的透气性。

对照物和水刺缠结过滤材料的第二样品根据上述的ASHRAE 52.2 1999测试方法被测试。对照物具有0.37英寸水压降的MERV 11值，而水刺缠结过滤介质具有0.40英寸水压降的MERV 13值。

例5

形成包括两种非织造纤网的层压品。第一非织造纤网是低膨松的双组份纤维纺粘非织造纤网，它根据图3来制备，未经过水刺缠结。双组份纤维由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制造，并且具有大体圆形的结构。非织造纤网具有约110克/平方米(gsm)的基重和约0.112g/cm³的体密度。第二非织造纤网是高膨松的双组份纺粘非织造纤网，它按照与图3的工艺相似的方式制造，但未经过水刺缠结。第二非织造材料也含有双组份纤维，其由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制成，并且具有大体圆形的结构。非织造纤网具有约56克/平方米(gsm)的基重和约0.0295g/cm³的体密度。

第一和第二非织造纤网由独立卷展开并相互重叠铺放，从而低膨松的第一非织造纤网被安放在高膨松的非织造纤网的上面。这两个非织造纤网接受水刺缠结处理，从而水射流冲击低膨松下层。水刺缠结是用两个喷嘴在1000psi压力下以单道次经过这些喷嘴的方式来完成。水刺缠结以约60英尺/分钟的线速度进行。

非织造纤网的效率和透气性测试根据上述的测试方法执行。水刺缠结非织造纤网具有82％的过滤效率和165ft³/min的透气性。

例6

纤网层压品是用两个纺粘层和一个在纺粘层之间的熔喷层形成的。纺粘层是根据图3制备的，但未经过水刺缠结。双组份纤维由50重量％的线性低密度聚乙烯和50重量％的等规立构聚丙烯以并列配置形式制成，并具有总体圆形的结构。一个聚丙烯熔喷层被铺放到纺粘层之一上，整个非织造纤网具有约115克/平方米(gsm)的基重和0.0825g/cm³的体密度。层压品的这些层被热粘合在一起。

作为对照物，所产生的非织造纤网层压品的一部分未被水刺缠结。非织造纤网的另一部分利用两个喷嘴在700psi压力下单道次经过这两个喷嘴地被水刺缠结。水刺缠结以约300英尺/分钟的线速度进行。非织造纤网的效率和透气性测试根据上述的测试程序来进行。对照物具有75％的过滤效率和73ft³/min的透气性。水刺缠结非织造纤网层压品具有96％的过滤效率和75ft³/min的透气性。

对照物和水刺缠结过滤材料的第二样品按照上述的ASHRAE 52.2 1999测试方法被测试。对照物具有0.37英寸水压降的MERV 13值，而水刺缠结过滤介质具有0.31英寸水压降的MERV 16值。

可以再次看到对非织造纤网层压品的水刺缠结提高了整体效率，但过滤介质前后的压力降或透气性没有显著增大。

如可从以上例子中看到地，与不含有部分分裂的多组份纤维的过滤介质相比，本发明的非织造纤网和非织造纤网的层压品在被用作过滤介质时具有更高的过滤效率，但没有牺牲过滤介质的透气性。

虽然已经参照不同的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到，在不超出本发明的精神和范围的情况下可以对形状和细节做出修改。因此，以上具体说明应被视为是示范性的，而不是限制性的，并且由后附的包括所有等同在内的权利要求书来限定本发明的范围。

Claims (32)

1.一种非织造纤网，包含多组份纤维，该多组份纤维具有纵向长度，每根多组份纤维具有至少第一组份和至少第二组份，其中该第一组份的熔点或玻璃化温度低于该第二组份，该多组份纤维的一部分被部分分裂，该多组份纤维的至少一种组份已经与该多组份纤维的其余组份沿该多组份纤维的纵向长度的第一区段分离，该多组份纤维的这些组份沿该多组份纤维的纵向长度的第二区段以整体纤维结构形式保持在一起，该多组份纤维的第二区段的一部分被非压缩地结合到相邻的多组份纤维的第二区段的一部分上，其中，所述非织造纤网的多组份纤维具有低度分裂。

2.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，多组份纤维的第二部分是未分裂的。

3.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该非织造纤网首先被热粘合且随后被水刺缠结，由此一来，该非织造纤网的水刺缠结导致该多组份纤维的第一部分变成部分分裂。

4.根据权利要求3所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维包含纺粘纤维、短切纤维或其混合物。

5.根据权利要求3所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维包含双组份纤维。

6.根据权利要求5所述的非织造纤网，其中，该双组份纤维具有并列结构形式。

7.根据权利要求5所述的非织造纤网，其中，该双组份纤维包括连续的纤维。

8.根据权利要求3所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维的所述第二区段的该部分通过热风穿透结合被结合到相邻的多组份纤维上。

9.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维的组份均是热塑性聚合物，该热塑性聚合物选自由聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯及其组合物构成的组。

10.根据权利要求5所述的非织造纤网，其中，该双组份纤维的第一组份是聚乙烯，第二组份是聚丙烯。

11.根据权利要求10所述的非织造纤网，其中，该双组份纤维包含90重量%至10重量%的聚乙烯和10重量%至90重量%的聚丙烯。

12.根据权利要求11所述的非织造纤网，其中，该双组份纤维包含60重量%至40重量%的聚乙烯和40重量%至60重量%的聚丙烯。

13.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维被至少部分皱缩。

14.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维包含基本为圆形的纤维。

15.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该多组份纤维包含异型纤维。

16.根据权利要求1所述的非织造纤网，其中，该非织造纤网被驻极体处理。

17.一种过滤介质，包括含有多组份纤维的非织造纤网，该多组份纤维具有纵向长度，每根多组份纤维具有至少第一组份和至少第二组份，其中该第一组份的熔点或玻璃化温度低于该第二组份，该多组份纤维的一部分被部分分裂，该多组份纤维的至少一种组份已经与该多组份纤维的其余组份沿该多组份纤维的纵向长度的第一区段分离，该多组份纤维的这些组份沿该多组份纤维的纵向长度的第二区段以整体纤维结构形式保持在一起，该多组份纤维的第二区段的一部分被非压缩地结合到相邻的多组份纤维的第二区段的一部分上，其中，所述非织造纤网的多组份纤维具有低度分裂。

18.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，多组份纤维的第二部分是未分裂的。

19.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该非织造纤网首先被热粘合且随后被水刺缠结，由此一来，该非织造纤网的水刺缠结导致该多组份纤维的第一部分变成部分分裂。

20.根据权利要求19所述的过滤介质，其中，该多组份纤维包含纺粘纤维、短切纤维或其混合物。

21.根据权利要求19所述的过滤介质，其中，该多组份纤维包含双组份纤维。

22.根据权利要求21所述的过滤介质，其中，该双组份纤维具有并列结构形式。

23.根据权利要求21所述的过滤介质，其中，该双组份纤维包括连续的纤维。

24.根据权利要求19所述的过滤介质，其中，该多组份纤维的所述第二区段的该部分通过热风穿透结合被结合到相邻的多组份纤维上。

25.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该多组份纤维的组份均是热塑性聚合物，该热塑性聚合物选自由聚酯、聚烯烃、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯及其组合物构成的组。

26.根据权利要求21所述的过滤介质，其中，该双组份纤维的第一组份是聚乙烯，第二组份是聚丙烯。

27.根据权利要求26所述的过滤介质，其中，该双组份纤维包含90重量%至10重量%的聚乙烯和10重量%至90重量%的聚丙烯。

28.根据权利要求27所述的过滤介质，其中，该双组份纤维包含60重量%至40重量%的聚乙烯和40重量%至60重量%的聚丙烯。

29.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该多组份纤维被至少部分皱缩。

30.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该非织造纤网被驻极体处理。

31.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该多组份纤维包含基本为圆形的纤维。

32.根据权利要求17所述的过滤介质，其中，该多组份纤维包含异型纤维。

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