CN106211760B - 包括条带和股线的聚合物结网的过滤介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过滤介质，所述过滤介质包括聚合物条带和聚合物股线的聚合物结网。所述聚合物条带和所述聚合物股线中的每一个均具有长度和宽度，其中所述长度是最长的尺寸且所述宽度是最短的尺寸。所述聚合物条带具有至少三比一或五比一的高比宽纵横比、间歇地粘结到聚合物股线的主表面、以及通常比所述那一条聚合物股线的所述高度大的高度。还公开了一种包括所述过滤介质的过滤器以及可用于制造所述聚合物结网的方法。

Description

包括条带和股线的聚合物结网的过滤介质
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年8月26日提交的美国临时专利申请62/042066、2014年2月28日提交的美国临时专利申请61/946601以及2014年2月28日提交的美国临时专利申请61/946592的优先权，这些临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
背景技术
纤维过滤介质，尤其是非织造纤维过滤介质，常用于空气过滤。当空气穿过纤维过滤介质时粒子与纤维结构之间的相互作用可导致经由多个机构的颗粒捕集。通常，纤维过滤介质相当薄且具有相对较高的气流阻力，并且流动阻力可在过滤器的整个寿命期间显著增大。可以对纤维结构施加静电荷以在不影响气流阻力的情况下提高过滤效率。
较不常用的空气过滤材料采用的是通道流动设计，在这种设计中，流动通道由过滤介质形成。在空气穿过流动通道时，当粒子接触过滤介质侧壁时，粒子被捕集。通道可由蜂窝状结构(六边形或其他形状)形成。或者，可以将片状材料打皱并层合在一起以形成通道流动结构。在其他情况下，可堆叠T形构型的三维复制膜以形成通道流动结构。这些通道流动结构通常但不是唯一地由膜形成，并且膜或其他结构可被静电充电以实现改进的过滤效率。具有流动通道的一些过滤介质在美国专利6,280,824(Insley等人)和6,589,317(Zhang等人)中有所描述。
在其他技术中，用于制造聚合物网的挤出工艺在本领域是已知的。例如，最近据报告，使用多个垫片的挤出模头和方法能够制作厚度多至750微米的聚合物结网。结网的聚合物股线被描述为在整个阵列中在粘结区周期性地接合在一起。参见国际专利申请公布WO2013/028654、WO2013/032683和WO2013/052371，每个所述公布都授予给Ausen等人。另外，包括纵横比为至少约2∶1的波状股线的挤塑制品在美国专利4,634,485(Welygan等人)中有所公开。
发明内容
本公开提供了可用作过滤介质的聚合物结网。聚合物结网包括至少两种不同类型的大体上连续的元件，其中一种为条带状且在结网内于结网的边缘上取向。条带状元件可通过通常具有更小高度的第二元件至少部分地保持在适当的位置。不同于其他通道流动过滤介质，有利的是，根据本公开的聚合物结网可在连续的一步式挤出工艺中制造。
在一个方面，本公开提供一种过滤介质，该过滤介质包括聚合物条带和聚合物股线的聚合物结网。聚合物条带和股线中的每一个均具有长度和宽度，其中长度是最长的尺寸且宽度是最短的尺寸。在一些实施方案中，聚合物条带具有至少五比一的高比宽纵横比、在间隔开的粘结部位处间歇地粘结到仅一条聚合物股线的主表面、以及比所述那一条聚合物股线的高度大至少两倍的高度。在一些实施方案中，聚合物条带具有至少三比一的高比宽纵横比、在间隔开的粘结部位处间歇地粘结到聚合物股线的主表面、以及比该聚合物股线的高度大的高度。在一些实施方案中，第一聚合物条带和第二聚合物条带各自独立地具有至少三比一的高比宽纵横比、间歇地粘结到聚合物股线的主表面、平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘。在这些实施方案中，聚合物结网具有与第一聚合物条带和第二聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，聚合物结网的第一主表面包括第一聚合物条带的第一边缘，第二主表面包括第二聚合物条带的第二边缘，其中第一聚合物条带未延伸至第二主表面，并且其中第二聚合物条带未延伸至第一主表面。在一些实施方案中，聚合物结网被静电充电，聚合物结网还包括附着到所述聚合物条带或聚合物股线中的至少一些的吸附剂粒子，聚合物结网被打褶或为这些特征的任意组合。
在另一方面，本公开提供了包括上述过滤介质的过滤器。在一些实施方案中，该过滤器包括不同的第二过滤介质。
在另一方面，本公开提供了一种制造聚合物结网的方法。该方法包括提供挤出模头，该挤出模头包括至少一个腔、分配表面、以及位于所述至少一个腔与所述分配表面之间的流体通道。分配表面具有第一分配孔口的阵列，所述第一分配孔口由第二分配孔口的阵列分隔。第一分配孔口和第二分配孔口各自具有高度和宽度。第一分配孔口各自具有至少三比一或五比一的高比宽纵横比、并且第一分配孔口的高度大于第二分配孔口的高度(在一些实施方案中，比第二分配孔口的高度大至少两倍)。该方法还包括以第一速度从第一分配孔口分配聚合物条带，同时以第二速度从第二分配孔口分配聚合物股线，以提供聚合物结网，其中第二速度是第一速度的至少两倍。在一些实施方案中，该方法还包括对聚合物结网进行静电充电、使聚合物结网打褶、将吸附剂粒子附着到聚合物条带或聚合物股线中的至少一个、或者这些工艺的任意组合。
在本申请中，诸如“一个”、“一种”和“所述”之类的术语并非仅旨在指单一实体，而是包括一般类别，其具体示例可用于举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“…中的至少一个”和“包含…中的至少一个”指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。除非另行指出，否则所有数值范围都包括端值在内并且是端值之间的非整数值(例如1至5，包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)。
在本公开中使用了术语“第一”和“第二”。应当理解，除非另有说明，否则仅使用这些术语的相对含义。具体地，在一些实施方案中，某些部件可以以可互换的方式和/或个数相等(如，成对)的方式存在。对于这些部件，将“第一”和“第二”的名称应用于这些部件只是为了方便描述一个或多个实施方案。然而，在描述第一边缘和第二边缘时，应当理解，聚合物条带的一部分的第一边缘各自处于相同的取向。例如，当在聚合物结网处查看时，第一边缘可为限定聚合物结网的上表面的所有那些边缘，并且第二边缘可为限定聚合物结网的下表面的所有那些边缘，或者反之亦然。
术语“条带”是指聚合物结网中的具有大体上矩形或长方形横截面的纵向延伸元件。本文所公开的聚合物结网中可存在的条带是除了高比宽纵横比为至少三比一、至少五比一或至少七比一的那些之外的条带。换句话讲，聚合物结网中不是所有具有矩形横截面的元件都需要具有至少三比一、至少五比一或至少七比一的高比宽纵横比。聚合物股线也可具有矩形横截面。
聚合物条带的主表面是由条带的高度和长度限定的表面。
术语“数个”和“多个”是指不止一个。
术语“结网”在本文中用于描述构造，因为在条带与股线之间，例如在条带和股线粘结在一起的部位之间，存在间距。此类间距在过滤介质中提供开口或通道。
术语“褶皱”描述了一种幅材，其中幅材的至少一部分被折叠以形成包括多行大致平行、相反取向的折叠部的构型。这样，幅材整体的打褶区别于单独的条带或股线的卷曲。
术语“被充电”相对于聚合物结网使用时，是指这样的聚合物结网：当在7厘米/秒(cm/sec)的面速度下评估邻苯二甲酸二辛酯渗透百分率(％DOP)时，在暴露于吸收剂量为20Gary的1毫米(mm)铍过滤80峰值千伏电压(KVp)X射线后，聚合物结网表现出至少50％的品质因子(QF)损失。
本公开的上述发明内容并非旨在描述本公开的每个公开实施方案或每种实施方式。以下具体实施方式更为具体地举例说明了例示性实施方案。因此，应当理解，以下描述不应被理解为是对本公开范围的不当限制。
附图说明
结合以下附图，参考对本公开的各种实施方案的详细说明，可更全面地理解本公开，其中：
图1为根据本公开的聚合物结网的实施方案的横截面侧视图；
图2为根据本公开的聚合物结网的实施方案的透视图；
图3为根据本公开的聚合物结网的另一实施方案的平面的示意性横截面视图，其中聚合物结网接合到基底诸如吸收性部件；
图4为根据本公开的聚合物结网的又一实施方案的平面的示意性横截面视图；
图5为根据本公开的聚合物结网的再一实施方案的平面的示意性横截面视图；
图6为根据本公开的聚合物结网的再一实施方案的平面的示意性横截面视图；
图7为根据本公开的聚合物结网的再一实施方案的平面的示意性横截面视图；
图8为根据本公开的聚合物结网的又一实施方案的平面的示意性横截面视图；
图9为适用于垫片序列的垫片的实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图1至图4所示的聚合物结网；
图10为适用于垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图1至图7所示的聚合物结网；
图11为适用于垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图1至图4所示的聚合物结网；
图12A为采用图9、10和11的垫片的垫片序列的透视组装图，所述垫片序列被构造为形成如图1所示的聚合物结网的一部分；
图12B为图12A中标注为“12B”的区段的展开视图；
图13为适用于垫片序列的垫片的实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图5所示的聚合物结网；
图14为适用于垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图5所示的聚合物结网；
图15A为采用图10、13和14的垫片的垫片序列的透视组装图，所述垫片序列被构造为形成如图5所示的聚合物结网的一部分；
图15B为图15A中标注为“15B”的区段的展开视图；
图16为适用于垫片序列的垫片的实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图6所示的聚合物结网；
图17为适用于垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图6所示的聚合物结网；
图18A为采用图10、11、16和17的垫片的垫片序列的透视组装图，所述垫片序列被构造为形成如图6所示的聚合物结网的一部分；
图18B为图18A中标注为“18B”的区段的展开视图；
图19为适用于垫片序列的垫片的实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图7所示的聚合物结网；
图20为适用于垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列能够形成如图例如图7所示的聚合物结网；
图21A为采用图10、14、19和20的垫片的垫片序列的透视组装图，所述垫片序列被构造为形成如图7所示的聚合物结网的一部分；
图21B为图21A中标注为“21B”的区段的展开视图；
图22为安装座的示例的分解透视图，所述安装座适用于由图12A、15A、18A、21A或27A所示的垫片序列的多次重复构成的挤出模头；
图23为图22的安装座在组装状态下的透视图；
图24为适用于形成垫片序列的垫片的实施方案的平面图，所述垫片序列可用于制造如图例如图8所示的聚合物结网；
图25为适用于形成垫片序列的垫片的另一实施方案的平面图，所述垫片序列可用于制造如图例如图8所示的聚合物结网；
图26为适用于形成垫片序列的垫片的又一实施方案的平面图，所述垫片序列可用于如图例如图8所示的聚合物结网；
图27A为采用图24至图26的垫片的垫片序列的透视图，所述垫片序列被构造为形成如图例如图8所示的聚合物结网的一部分；
图27B为图27A中标注为“27B”的区段的展开视图；
图28为实施例1的聚合物结网的顶视图的照片；
图29为实施例2的聚合物结网的顶视图的照片；并且
图30为根据本公开的过滤器的实施方案的透视图。
具体实施方式
根据本公开的聚合物结网可作为过滤介质用于多种应用，例如用于高气流应用和水过滤。它可能适用于例如暖通空调(HVAC)过滤、汽车过滤、器具过滤、机械或电子设备过滤以及窗口过滤器。聚合物结网可用作独立的过滤层，而不具有其他过滤介质。然而，在一些实施方案中，聚合物结网可与不同的第二过滤介质结合使用。在这些实施方案的一些中，聚合物结网可作为支撑层用于另一过滤器(例如，褶皱型过滤器)，作为预滤层用于至少部分地保护颗粒过滤器免受过多的污染或大粒子损坏，作为基底用于在例如与施加了静电荷的过滤器一起使用时负载植绒或吸附剂粒子，或者用作尘饼破碎层。
图1示出了根据本公开的聚合物结网10的实施方案的侧视图。聚合物结网10包括聚合物条带1和聚合物股线3。聚合物条带1和聚合物股线3各自具有长度、宽度“w1”和“w3”、以及高度“h1”和“h3”。聚合物条带1和聚合物股线3的长度是最长的尺寸，并且在图1中未示出。宽度是最短的尺寸。条带的高度“h1”和股线的高度“h3”通常分别介于各自的长度与宽度之间。然而，股线3也可具有与其宽度“w3”基本上相同的高度“h3”。对于圆形股线，高度和宽度可均是指直径。至少一些所述聚合物条带的高比宽纵横比为至少三比一。在一些实施方案中，所述聚合物条带中的至少一些的高比宽纵横比为至少5∶1、7∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1。在一些实施方案中，聚合物条带的高度大于聚合物股线的高度。在一些实施方案中，聚合物条带中每一个的高度比单条聚合物股线的高度大至少2、2.5、3、5、10或20倍。聚合物条带的高度可在50微米至15毫米(mm)的范围内。在一些实施方案中，聚合物条带的高度大于750微米。在这些实施方案的一些中，聚合物条带的高度在大于750微米至15mm(例如，0.775mm至10mm、0.775mm至5mm、0.775mm至3mm、0.775mm至2mm或0.8mm至1.5mm)的范围内。在一些实施方案中，聚合物条带或聚合物股线中至少一个的高度小于750微米。在这些实施方案的一些中，聚合物条带或聚合物股线中至少一个的高度在0.1mm至小于750微米(例如，0.3mm至0.745mm或0.5mm至0.745mm)的范围内。
图2示出了根据本公开的聚合物结网的实施方案的透视图。在该透视图中，可观察到聚合物条带和股线的长度“l”。
再次参见图1和图2，聚合物条带1，11，21各自具有间歇地接合到单条聚合物股线3，13的主表面2，12。即，在例示的实施方案中，两条或更多条聚合物股线不接合到聚合物条带的第一主表面。在其他实施方案中，在聚合物结网的至少一部分中，第一聚合物条带1或第二聚合物条带11中至少一个的主表面2，12粘结到不止一条聚合物股线。例如，第一聚合物条带1或第二聚合物条带11中至少一个的主表面2，12可粘结到两条聚合物股线。
在说到聚合物条带的第一主表面间歇地接合到单条聚合物股线时，可以观察到，聚合物股线在粘结到聚合物条带与粘结到结网的位于聚合物股线相对侧上的另一部分之间振荡。在图2所示的实施方案中，两条相邻聚合物条带11，21通过至少部分地交替粘结到所述两条相邻聚合物条带11，21的单条聚合物股线13接合在一起。然而，这不是必需的。例如，在一些实施方案中，聚合物股线可在粘结到聚合物条带与粘结到高比宽纵横比不一定为至少三比一的非振荡股线之间振荡。由于聚合物条带的主表面间歇地粘结到聚合物股线，该聚合物股线至少部分地交替粘结到聚合物条带以及结网的另一股线或条带，因此聚合物条带通常不与聚合物股线相交。在本文所公开的聚合物结网的实施方案的任一项中，聚合物的股线和条带通常不通过形成叠加相交点或夹层相交点来大幅度地彼此相交(例如，按数量计至少50％(55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或甚至100％)不彼此相交)。
在图1中，聚合物条带1的高度h1全都是大致相同的尺寸，并且聚合物条带3的高度h3全都是相同的尺寸，但如图2至图4所示，这不是必需的。例如，如图3所示，可能存在两种不同类型的聚合物条带31，41。聚合物条带31的高比宽纵横比大于聚合物条带41的高比宽纵横比。在图2和图4中，聚合物条带11，21，51具有一系列高度。在图4中，聚合物条带51的高比宽纵横比在聚合物结网50的边缘55上比在中心57处大。在这些实施方案中，聚合物条带51中的至少一些具有至少三比一的高比宽纵横比。
虽然在图1至图4中，聚合物结网中各聚合物条带和聚合物股线之间的间距大致相等，但这不是必需的。任意两条相邻聚合物条带1，11，21，31，41，51或任意两条相邻聚合物股线3，13，33，53之间的间距在横维方向可以是变化的。例如，任意两条相邻聚合物条带或任意两条相邻聚合物股线在结网的中心处比在边缘上更靠近地定位在一起，或者反之亦然。
在图1至图4所示的实施方案中，聚合物条带和聚合物股线交替。在根据本公开的并且/或者根据本文公开的方法制造的聚合物结网的一些实施方案中，聚合物条带和聚合物股线在结网的至少一部分中交替。在这些实施方案中并且甚至在其中聚合物条带和聚合物股线不交替的其他实施方案中，聚合物条带的每个主表面通常间歇地粘结到仅一条聚合物股线。此外，应当注意的是，在图3、4、5、6和8所示的聚合物结网的平面的横截面视图中示出的间距(下文所述)是理想化的。在典型的横截面平面图中，不是所有聚合物股线都将看起来以相同方式粘结到聚合物条带的主表面。相反，股线的位置可能看起来更类似于图7的横截面平面图中所示以及图1所示的侧视图中所示那样。
根据本公开的聚合物结网的构型的一些实施方案在图1、5和6中示出。在1图中，聚合物条带1各自具有平分主表面2的中心线4、以及对称地设置在中心线4相对侧的第一边缘6和第二边缘8。对于所述聚合物条带1中的每一个，相关联的单条聚合物股线3在中心线4与第一边缘6之间的位置处粘结到主表面2。在例示的实施方案中，单条聚合物股线3在中心线4与第一边缘6之间的位置处粘结到两条相邻聚合物条带1。换句话讲，单条聚合物股线3以相比第二边缘8更靠近第一边缘6的方式粘结到主表面2。再换言之，聚合物结网10具有与聚合物条带1的主表面2横交的相对的第一主表面5和第二主表面7。聚合物结网10的第二主表面7包括聚合物条带1的第二边缘8，并且聚合物结网10的第一主表面5包括聚合物条带1的第一边缘6以及所述聚合物股线3中的至少一些的部分。
在图5所示的实施方案中，聚合物条带61和聚合物股线63垂直对齐。在这些实施方案中，单条聚合物股线63在包括中心线64的位置处粘结到主表面62。再换言之，聚合物结网60具有与聚合物条带61的主表面62横交的相对的第一主表面65和第二主表面67。聚合物结网60的第一主表面65包括聚合物条带61的第一边缘66，并且聚合物结网60的第二主表面67包括聚合物条带61的第二边缘68。第一主表面65和第二主表面67都不包括聚合物股线63的一部分。
在图6所示的实施方案中，聚合物条带71，81各自具有平分主表面72，82的中心线74，84，以及对称地设置在中心线74，84相对侧的第二顶部边缘78，88和第一底部边缘76，86，其中一些聚合物条带81在中心线84与第二顶部边缘88之间的位置处粘结到其单条聚合物股线73，并且所述聚合物条带71中的一些在中心线74与第一底部边缘76之间的位置处粘结到其单条聚合物股线73。换句话讲，单条聚合物股线73以相比第二边缘78更靠近第一边缘76的方式粘结到聚合物条带71的第一部分的主表面72，并且单条聚合物股线73以相比第一边缘86更靠近第二边缘88的方式粘结到聚合物条带81的第二部分的主表面82。换言之，聚合物结网70具有与聚合物条带71，81的主表面72，82横交的相对的第一主表面75和第二主表面77。聚合物结网70的第一主表面75包括聚合物条带81的第一组的第一边缘86，并且聚合物结网70的第二主表面77包括聚合物条带71的第二组的第二边缘78。第一主表面75和第二主表面77都不包括聚合物股线73的一部分。聚合物条带81的第一组未延伸至第二主表面77，并且聚合物条带71的第二组未延伸至第一主表面75。关于该实施方案的其他细节可见于共同未决的美国专利申请序列号61/946,592(Legatt等人)，该专利申请于2014年2月28日提交并且全文以引用方式并入本文。
虽然在图1至图6中，聚合物条带的宽度w1各自大致相同，并且聚合物股线的宽度w3全都大致相同，但这也不是必需的。聚合物条带和/或聚合物股线的宽度可跨结网(例如，在与聚合物条带和聚合物股线的长度横交的方向上)改变。例如，聚合物条带或聚合物股线中的至少一个在结网的中心处可具有比在边缘上大的宽度w1或w3，或者反之亦然。
在图1至图6所示的实施方案中，聚合物条带的宽度w1从第二边缘8，78，88到第一边缘6，76，86是一致的。同样，这不是必需的。例如，在图7中示出了聚合物结网80，该聚合物结网的条带在顶部边缘与底部边缘之间具有不一致的宽度。该实施方案类似于图5中所示的实施方案，其中聚合物条带61a和聚合物股线63a位于垂直中心处。然而，在聚合物结网80中，聚合物条带61a的宽度在包括中心线64a的位置处比在顶部边缘68和底部边缘66处要宽。即，在例示的实施方案中，聚合物条带61a在其粘结到聚合物股线63a的位置处更宽。
在图7所示的聚合物结网80中，聚合物条带61a被设计成在中心线64a附近具有比在顶部边缘68和底部边缘66处大的宽度。聚合物条带的宽度还可被设计成以其他方式从顶部边缘到底部边缘改变。例如，宽度在顶部边缘68和/或底部边缘66处可以比在中心线64a附近大。聚合物股线可在这些位置处粘结到聚合物条带。聚合物条带还可在宽度上具有因挤出工艺导致的随机起伏。在其中聚合物条带的宽度不一致的任何情形中，在聚合物条带的最小宽度处测量聚合物条带的用于确定高比宽纵横比的宽度w1。
相似地，在聚合物条带的最高高度处测量聚合物条带的高度。聚合物条带的高度大体上一致。本文所公开的聚合物结网的实施方案中任一个的聚合物条带将不具有从聚合物条带的边缘直立的任何独立立柱(例如，机械紧固件或钩)。相似地，本文所公开的聚合物结网在其实施方案中的任一个通常在其第一或第二主表面上都将不具有任何独立立柱(例如，机械紧固件或钩)。
在其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘的一些实施方案中，聚合物条带的第一边缘包含与聚合物条带的第二边缘不同的组合物。图8中示出了此类聚合物结网的实施方案。在图8中，聚合物结网90包括聚合物条带91和聚合物股线93。聚合物条带91各自具有第一部分91a和第二部分9lb。第一部分91a和第二部分91b由不同的聚合物组合物制成。同样，聚合物股线93各自具有第一部分93a和第二部分93b。在这些实施方案中，聚合物结网90具有与聚合物条带91的主表面92横交的相对的第一主表面95和第二主表面97。聚合物结网90的第一主表面95包括聚合物条带91的第一边缘96以及聚合物股线93的第二部分93b，并且聚合物结网90的第二主表面97包括聚合物条带91的第二边缘98。聚合物条带91的第一部分91a以及因此第二边缘98包含第一聚合物组合物，并且聚合物条带91的第二部分91b以及因此第一边缘96包含第二聚合物组合物。聚合物股线的第一部分93a包含第三聚合物组合物，并且聚合物股线93的第二部分93b包含第四聚合物组合物。在例示的实施方案中，至少第一聚合物组合物和第二聚合物组合物是不同的，并且第一聚合物组合物未延伸至聚合物条带91的第一边缘96。
尽管可使用其他方法，但本文所公开的聚合物结网在其实施方案的任一个中均可方便地且有利地利用本文所述的挤出模头和方法通过挤出来制备。可用于制造根据本公开的聚合物结网的挤出模头具有从模头内的腔到分配孔口的多个通道。分配孔口各自具有：宽度，该宽度是与特定聚合物条带或聚合物股线的宽度对应的尺寸；以及高度，该高度是与所得的挤出聚合物结网的厚度以及特定聚合物条带或聚合物股线的高度对应的尺寸。
在用于制造根据本公开的聚合物结网的挤出模头和方法中，挤出模头具有至少一个腔、分配表面以及位于所述至少一个腔与所述分配表面之间的流体通道。分配表面具有第一分配孔口的阵列，所述第一分配孔口由第二分配孔口的阵列分隔。这意味着，对于任意两个第一分配孔口，在它们之间存在至少一个第二分配孔口。然而，对于任意两个第一分配孔口，在它们之间可能存在不止一个第二分配孔口，并且在它们之间可以并排式构型存在除第二分配孔口之外的分配孔口。
流体通道能够物理地分隔来自所述至少一个腔(例如，第一腔和第二腔，以及任选地，挤出模头内的任何其他模腔)的聚合物，直到流体通道进入分配孔口。模头内不同通道的形状可以相同或不同。通道横截面形状的示例包括圆形、正方形、和矩形形状。这些横截面形状、对聚合物材料的选择以及离模膨胀可影响条带和股线的横截面形状。
在许多实施方案中，包括在图9至图27A和图27B所示的实施方案中，挤出模头至少包括第一腔和第二腔，其中第一流体通道位于第一腔与第一分配孔口之间并且第二流体通道位于第二腔与第二分配孔口之间。第一分配孔口和第二分配孔口各自具有高度和宽度，第一分配孔口各自具有至少3∶1(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)的高比宽纵横比，并且第一分配孔口的高度大于第二分配孔口的高度(在一些实施方案中，比第二分配孔口的高度大至少2、2.5、3、5、10或20倍)。在一些实施方案中，第一分配孔口、第二分配孔口以及任何其他分配孔口跨分配表面逐个布置。即，在这些实施方案中，在模头的宽度维度上，单独或逐个地布置分配孔口，而不考虑这些实施方案中分配孔口的对齐。例如，分配孔口在高度方向上不以两个、三个或更多个为一组的方式堆叠。在其他实施方案中，可存在沿高度方向堆叠并且散布在第一与第三分配孔口之间的不止一个的(例如，两个)第二分配孔口。
在根据本公开的方法的一些实施方案中，以第一速度从第一分配孔口分配聚合物条带，同时以第二速度从第二分配孔口分配聚合物股线，并且第二速度是第一速度的至少2倍。在一些实施方案中，第二速度在第一速度的2至6倍或2至4倍的范围内。在其中挤出模头至少包括第一腔和第二腔的一些实施方案中，以第一压力向挤出模头的第一腔提供第一聚合物组合物以便以第一速度从第一分配孔口的阵列分配聚合物条带，以第二压力向挤出模头的第二腔提供第二聚合物组合物以便以第二速度从第二分配孔口的阵列分配聚合物股线，其中第二速度是第一速度的至少2(在一些实施方案中，2至6或2至4)倍。
在根据本公开的方法的其他实施方案中，以第一速度从第一分配孔口分配聚合物条带，同时以第二速度从第二分配孔口分配聚合物股线，并且第一速度是第二速度的至少2倍。在一些实施方案中，第一速度在第二速度的2至6倍或2至4倍的范围内。在其中挤出模头至少包括第一腔和第二腔的一些实施方案中，以第一压力向挤出模头的第一腔提供第一聚合物组合物以便以第一速度从第一分配孔口的阵列分配聚合物条带，以第二压力向挤出模头的第二腔提供第二聚合物组合物以便以第二速度从第二分配孔口的阵列分配聚合物股线，其中第一速度是第二速度的至少2(在一些实施方案中，2至6或2至4)倍。
虽然可以使聚合物条带或聚合物股线振荡，但在聚合物股线(其在一些实施方案中较短)处于振荡时，通常会观察到较大的粘结区域。因此，在下文所述的方法中，聚合物股线被描述为振荡股线。
聚合物条带和聚合物股线的尺寸可例如通过挤出聚合物的组成、挤出股线的速度，和/或孔口设计(例如，横截面积(例如，孔口的高度和/或宽度))进行调节。如在国际专利申请公布WO 2013/028654(Ausen等人)中所教导，取决于聚合物组合物的种类以及腔内的压力，第一聚合物孔口在面积上为第二聚合物孔口的三倍的分配表面可能无法用高度大于聚合物股线的聚合物条带来形成网。在根据本公开的挤出模头和方法的实施方案中，孔口的高比宽纵横比为至少5∶1。
便利地，可用于实践本公开的挤出模头可由多个垫片组成。所述多个垫片共同限定至少一个腔、分配表面、以及位于所述至少一个腔与所述分配表面之间的流体通道。在一些实施方案中，所述多个垫片包括多个垫片序列，其中每个垫片序列包括在所述至少一个腔与第一分配孔口的至少一个之间提供第一流体通道的至少一个第一垫片、以及在所述至少一个腔与第二分配孔口的至少一个之间提供第二流体通道的至少一个第二垫片。在一些实施方案中，垫片共同限定第一腔和第二腔，挤出模头具有与第一腔流体连通的多个第一分配孔口并且具有与第二腔流体连通的多个第二分配孔口。在一些实施方案(例如，制造如图6所示的聚合物结网的实施方案)中，挤出模头具有与第一腔或第三腔(在一些实施方案中，第三腔)流体连通的多个第三分配孔口。
在一些实施方案中，垫片将根据提供各种不同类型的垫片序列的方案来进行组装。由于不同的应用可具有不同的要求，故序列可具有各种不同数量的垫片。序列可为不局限于特定区中的特定重复次数的重复序列。或者序列可为非规则重复的，但可使用不同的垫片序列。
在图9至图11、12A和12B中示出了可用于提供根据本公开的聚合物结网的多个垫片。现在参见图9，示出了垫片100的平面图。垫片100可用于图12A和图12B所示的垫片序列1000。可用于该序列的其他垫片示于图10和图11中。垫片100具有第一孔110a、第二孔110b和第三孔110c。当组装垫片序列1000时，垫片100、200和300中的第一孔110a、210a和310a共同限定第一腔1012a的至少一部分。相似地，垫片100、200和300中的第二孔110b、210b和310b共同限定第二腔1012b的至少一部分，并且垫片100、200和300中的第三孔110c、210c和310c共同限定第三腔1012c的至少一部分。垫片100具有数个孔穴147，以允许例如用于保持垫片100和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片100具有分配表面167，并且在该具体实施方案中，分配表面167具有：标引沟槽180，该标引沟槽可用于在将垫片组装到模头中期间方便地将垫片与具有适当形状的键对齐；以及有助于验证模头已经以所需方式组装的识别凹口182。垫片100具有肩部190和192，所述肩部可通过下文结合图22和图23所述的压缩块2204方便地接合。垫片100具有分配开口156但在分配开口156与孔110a、110b或110c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道168a例如从第一孔110a至分配开口156的连接，但当如组装图1000(参见图12A)中所示，将垫片100与垫片200和300组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1068a。输送管154(特别是其端部处的分配开口156)的尺寸可被设计成提供从其挤出的聚合物股线所需的尺寸。分配开口156的尺寸以及通道158a的尺寸也会影响所需的股线速度。
现在参见图10，示出了垫片200的平面图。垫片200具有第一孔210a、第二孔210b和第三孔210c。当如图12A所示将垫片200与其他垫片组装在一起时，孔210a有助于限定第一腔1012a，孔210b有助于限定第二腔1012b，并且孔210c有助于限定第三腔1012c。垫片200具有数个孔穴247，以允许例如用于保持垫片200和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片200具有分配表面267，并且在该具体实施方案中，分配表面267具有标引沟槽280和识别凹口282。垫片200也具有肩部290和292。不存在从所述腔的任一个到分配表面267的流道，因为这个垫片沿模头的宽度形成了非分配区域。在使用时，垫片200将制作聚合物股线3的垫片100与制作聚合物条带1的垫片300分隔。
现在参见图11，示出了垫片300的平面图。垫片300具有第一孔310a、第二孔310b和第三孔310c。当如图12A所示将垫片300与其他垫片组装在一起时，孔310a有助于限定第一腔1012a，孔310b有助于限定第二腔1012b，并且孔310c有助于限定第三腔1012c。垫片300具有数个孔穴347，以允许例如用于保持垫片300和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片300具有分配表面367，并且在该具体实施方案中，分配表面367具有标引沟槽380。垫片300也具有肩部390和392。垫片300具有分配开口356但在分配开口356与孔310a、310b或310c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道368c例如从孔310c至分配开口356的连接，但当如组装图1000(参见图12A)中所示，将垫片300与垫片100和200组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1068c。通过将图11与图9进行比较，将观察到，分配开口356大于分配开口156。在一些实施方案中，分配开口356是分配开口156的尺寸的至少两倍。在一些实施方案中，分配开口356比分配开口156大至少2.5、3、5、10或20倍。
图12A和图12B示出了垫片序列(统称为1000)的透视组装图，所述垫片序列采用图9至图11的垫片来制作如图1所示的聚合物结网10。从左到右，序列1000包括可挤出聚合物股线3的两个垫片100、两个垫片200、可挤出聚合物条带1的两个垫片300、以及两个垫片200。第一分配孔口1001各自具有由高度h1001和宽度w1001限定的纵横比。高比宽纵横比为至少三比一(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)。第一分配孔口1001和第二分配孔口1003由垫片200的两个实例分隔。所述分隔导致在聚合物结网10中聚合物条带1与聚合物股线3分隔开。第一分配孔口的高度h1001大于第二分配孔口的高度h1003。在一些实施方案中，第一分配孔口的高度h1001比第二分配孔口的高度h1003大至少2、2.5、3、5、10或20倍。
图12A和图12B中所示的序列1000的修改形式可与序列1000结合地使用，例如以制造如图2、3和4所示的聚合物结网20、40和50。为了制造图3所示的聚合物结网40，序列1000可与类似于1000的另一序列交替，其中垫片300具有例如在一定程度上较小的开口356。虽然垫片300可用于挤出聚合物条带31，但具有在一定程度上较小的开口356的垫片可用于挤出聚合物条带41。在一些实施方案中，序列1000可与类似于1000的另一序列交替，其中垫片300被垫片100替代并且来自腔1012c的聚合物的流速可被调节使得该股线不振荡。这个序列可制造聚合物结网，其中聚合物股线33在粘结到聚合物条带31与粘结到高比宽纵横比不一定为至少三比一的非振荡股线之间振荡。为了制造图2所示的聚合物结网20，序列1000可与类似的序列组合，其中垫片300被修改成具有逐渐变小的开口356，例如以提供多个垫片序列。虽然垫片300可用于挤出聚合物条带11，但具有在一定程度上较小的开口356的垫片可用于挤出聚合物条带21。可以相反的顺序重复此类多个垫片序列以提供如图4所示的聚合物结网50。
例如在使用图12A和图12B所示的挤出模头来制造如图1所示的聚合物结网的方法中，来自第一腔1012a的聚合物作为聚合物股线3从第二分配孔口1003出现，并且来自第三腔1012c的聚合物作为聚合物条带1从第一分配孔口1001出现。流体通道的尺寸以及腔1012a和1012c中的压力通常被选择成使得振荡的聚合物股线3的速度比聚合物条带1的速度大约2至6倍(在一些实施方案中，2至4倍)。为了制造如图1所示的聚合物结网，不使用第二腔1012b，但可使用这个腔来将另一聚合物组合物引入到聚合物结网10中。
可例如使用图15A和图15B中所示的垫片序列来制造聚合物结网，诸如图5中聚合物结网60所指示的聚合物结网。图15A和图15B示出了垫片序列的透视组装，该垫片序列包括如上文结合图10所述的垫片200以及下文分别结合图13和图14所述的垫片400和500。
现在参见图13，示出了垫片400的平面图。垫片400具有第一孔410a、第二孔410b和第三孔410c。当如图15所示将垫片400与其他垫片组装在一起时，孔410a有助于限定第一腔1112a，孔410b有助于限定第二腔1112b，并且孔410c有助于限定第三腔1112c。垫片400具有数个孔穴447，以允许例如用于保持垫片400和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片400具有分配表面467，并且在该具体实施方案中，分配表面467具有标引沟槽480和识别凹口482。垫片400也具有肩部490和492。垫片400具有分配开口456但在分配开口456与孔410a、410b或410c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道468a例如从孔410c至分配开口456的连接，但当如序列1100(参见图15A)中所示，将垫片400与垫片200和500组装在一起时，在垂直于图纸平面的维度上具有到分配表面的流动路径1168a。456的尺寸可被设计成提供从其挤出的聚合物股线所需的尺寸。分配开口456的尺寸以及通向该分配开口的通道的尺寸也会影响股线速度。
现在参见图14，示出了垫片500的平面图。垫片500具有第一孔510a、第二孔510b和第三孔510c。当如图15A和图15B所示将垫片500与其他垫片组装在一起时，孔510a有助于限定第一腔1112a，孔510b有助于限定第二腔1112b，并且孔510c有助于限定第三腔1112c。垫片500具有数个孔穴547，以允许例如用于保持垫片500和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片500具有分配表面567，并且在该具体实施方案中，分配表面567具有标引沟槽580。垫片500也具有肩部590和592。垫片500具有分配开口556但在分配开口556与孔510a、510b或510c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道568b例如从孔510b至分配开口556的连接，但当如组装图(参见图15A)中所示，将垫片500与垫片200和400组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1168b。
图15A和图15B示出了垫片序列(统称为1100)的透视组装图，所述垫片序列采用图10、13和14的垫片来制作如图5所示的聚合物结网60。从左到右，序列1100包括可挤出聚合物股线63的四个垫片400、四个垫片200、可挤出聚合物条带61的两个垫片500、以及四个垫片200。分配孔口1101和1103由垫片200的四个实例分隔。所述分隔导致在聚合物结网60中聚合物条带61与聚合物股线63分隔开。垫片序列1100类似于垫片序列1000，不同的是分配孔口1101和1103垂直对齐使得第二分配孔口位于分配表面1167的横截面中部。如在图12B所示的实施方案中，第一分配孔口1101各自具有由高度h1101和宽度w1101限定的至少三比一(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)的纵横比，并且第一分配孔口的高度h1101比第二分配孔口的高度h1103大至少2、2.5、3、5、10或20倍。
例如在使用图15A和图15B所示的挤出模头来制造如图5所示的聚合物结网的方法中，来自第一腔1112a的聚合物作为聚合物股线63从第二分配孔口1103出现，并且来自第二腔1112b的聚合物作为聚合物条带61从第一分配孔口1101出现。流体通道的尺寸以及腔1112a和1112b中的压力通常被选择成使得振荡的聚合物股线63的速度比聚合物条带61的速度大约2至6倍(在一些实施方案中，2至4倍)。为了制造如图5所示的聚合物结网，不使用第三腔1112c，但可使用这个腔来将另一聚合物组合物引入到聚合物结网60中。
可例如使用图18A和图18B中所示的垫片序列来制造聚合物结网，诸如图6中聚合物结网70所指示的聚合物结网。图18A和图18B示出了垫片序列的透视组装，该垫片序列包括如上文分别结合图10和图11所述的垫片200和300以及下文所述的垫片600和700。
现在参见图16，示出了垫片600的平面图。垫片600具有第一孔610a、第二孔610b和第三孔610c。当如图18A所示将垫片600与其他垫片组装在一起时，孔610a有助于限定第一腔1212a，孔610b有助于限定第二腔1212b，并且孔610c有助于限定第三腔1212c。垫片600具有数个孔穴647，以允许例如用于保持垫片600和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片600具有分配表面667，并且在该具体实施方案中，分配表面667具有标引沟槽680和识别凹口682。垫片600也具有肩部690和692。垫片600具有分配开口656但在分配开口656与孔610a、610b或610c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道668b例如从孔610b至分配开口656的连接，但当如序列1200(参见图18A)中所示，将垫片600与垫片200、300和700组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1268b。656的尺寸可被设计成提供从其挤出的聚合物股线所需的尺寸。分配开口656的尺寸以及通向该分配开口的通道的尺寸也会影响股线速度。
现在参见图17，示出了垫片700的平面图。垫片700类似于图11中所示的垫片300。垫片700具有第一孔710a、第二孔710b和第三孔710c。当如图18A和图18B所示将垫片700与其他垫片组装在一起时，孔710a有助于限定第一腔1212a，孔710b有助于限定第二腔1212b，并且孔710c有助于限定第三腔1212c。垫片700具有数个孔穴747，以允许例如用于保持垫片700和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片700具有分配表面767，并且在该具体实施方案中，分配表面767具有标引沟槽780。垫片700也具有肩部790和792。垫片700具有分配开口756但在分配开口756与孔710a、710b或710c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道768a例如从孔710a至分配开口756的连接，但当如组装图(参见图18A)中所示，将垫片700与垫片200、300和600组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1268a。如在图11中，分配开口756大于分配开口656。在一些实施方案中，分配开口756是分配开口656的尺寸的至少两倍。在一些实施方案中，分配开口756比分配开口656大至少2.5、3、5、10或20倍。
图18A和图18B示出了垫片序列(统称为1200)的透视组装图，所述垫片序列采用图10、11、16和17的垫片来制作如图6所示的聚合物结网70。从左到右，序列1200包括可挤出聚合物条带81的两个垫片700、两个垫片200、可挤出聚合物股线73的两个垫片600、两个垫片200、可挤出聚合物条带71的两个垫片300、两个垫片200、可挤出聚合物股线73的两个垫片600、以及两个垫片200。第一分配孔口1201各自具有至少三比一(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)的高比宽纵横比。分配孔口1201和1203由垫片200分隔，从而导致在聚合物结网70中聚合物条带71和81与聚合物股线73分隔开。如在图12B所示的实施方案中，第一分配孔口的高度h1201比第二分配孔口的高度h1203大至少2、2.5、3、5、10或20倍。在本文所公开的方法中，来自第一腔1212a的聚合物作为聚合物条带81从第一分配孔口1201出现，来自第二腔1212b的聚合物作为聚合物股线73从第二分配孔口1203出现，并且来自第三腔1212c的聚合物作为聚合物条带71从第一分配孔口1201出现。流体通道的尺寸以及腔中的压力通常被选择成使得振荡的聚合物股线73的速度比聚合物条带71和81的速度大约2至6倍(在一些实施方案中，2至4倍)。
如在图18A和图18B所示的实施方案中，第二分配孔口1203被定位成相比所述第一分配孔口1201的一些的底部边缘更靠近顶部边缘，并且第二分配孔口1203被定位成相比所述第一分配孔口1201的一些的顶部边缘更靠近底部边缘。在其他实施方案中，可以使所述第一分配孔口的一些的顶部边缘与第二分配孔口的顶部边缘基本上对齐并且使所述第一分配孔口的一些的底部边缘与第二分配孔口的底部边缘基本上对齐。然而，可能有用的是，使第二分配开口定位成一定程度地高于第一分配开口的底部且低于第一分配开口的顶部，因为振荡股线通常具有更多的离模膨胀，并且可以实现更大的粘结区域。
可例如使用图21A和图21B中所示的垫片序列来制造聚合物结网，诸如图7中聚合物结网80所指示的聚合物结网。图21A和图21B示出了垫片序列的透视组装，该垫片序列包括如上文分别结合图10和图14所述的垫片200和500以及下文所述的垫片800和900。
现在参见图19，示出了垫片800的平面图。垫片800具有第一孔810a、第二孔810b和第三孔810c。当如图21A和图21B所示将垫片800与其他垫片组装在一起时，孔810a有助于限定第一腔1312a，孔810b有助于限定第二腔1312b，并且孔810c有助于限定第三腔1312c。垫片800具有数个孔穴847，以允许例如用于保持垫片800和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片800具有分配表面867，并且在该具体实施方案中，分配表面867具有标引沟槽880和识别凹口882。垫片800也具有肩部890和892。垫片800具有分配开口856但在分配开口856与孔810a、810b或810c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道868a例如从孔810a至分配开口856的连接，但当如序列1300(参见图21A)中所示，将垫片800与垫片200、500和900组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1368a。
现在参见图20，示出了垫片900的平面图。垫片900具有第一孔910a、第二孔910b和第三孔910c。当如图21A和图21B所示将垫片900与其他垫片组装在一起时，孔910a有助于限定第一腔1312a，孔910b有助于限定第二腔1312b，并且孔910c有助于限定第三腔1312c。垫片900具有数个孔穴947，以允许例如用于保持垫片900和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片900具有分配表面967，并且在该具体实施方案中，分配表面967具有标引沟槽980和识别凹口982。垫片900也具有肩部990和992。垫片900具有分配开口956但在分配开口956与孔910a、910b或910c的任一个之间不具有一体式连接。不存在经由例如通道968b例如从孔910b至分配开口956的连接，但当如组装图(参见图21A)中所示，将垫片900与垫片200、500和800组装在一起时，具有到分配表面的流动路径1368b。956的尺寸可被设计成提供从其挤出的聚合物股线所需的尺寸。图21A和图21B示出了垫片序列(统称为1300)的透视组装图，所述垫片序列采用图10、14、19和20的垫片来制作如图7所示的聚合物结网80。从左到右，序列1300包括可挤出聚合物股线63a的三个垫片800、三个垫片200、可围绕中心线64a挤出聚合物条带61a的一部分的一个垫片900、可挤出聚合物条带61a的两个垫片500、可围绕中心线64a挤出聚合物条带61a的一部分的又一个垫片900、以及三个垫片200。垫片900和垫片500均从腔1312b挤出聚合物，尽管分配开口956比分配开口556小得多。开口956和556位于垂直中心处使得更多聚合物从腔1312b挤出到聚合物条带61a的中心部分。分配孔口1301和1303由垫片200分隔，从而导致在聚合物结网80中聚合物条带61a与聚合物股线63a分隔开。当宽度w1301在第一分配孔口的最窄点测得时，第一分配孔口1301各自具有至少三比一(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)的高h1301比宽w1301纵横比。如在图12B所示的实施方案中，第一分配孔口的高度h1301大于第二分配孔口的高度h1303(在一些实施方案中，比第二分配孔口的高度大至少2、2.5、3、5、10或20倍)。
例如在使用图21A和图21B所示的挤出模头来制造如图7所示的聚合物结网的方法中，来自第一腔1312a的聚合物作为聚合物股线63a从第二分配孔口1303出现，并且来自第二腔1312b的聚合物作为聚合物条带61a从第一分配孔口1301出现。流体通道的尺寸以及腔1312a和1312b中的压力通常被选择成使得振荡的聚合物股线63a的速度比聚合物条带61a的速度大约2至6倍(在一些实施方案中，2至4倍)。为了制造如图7所示的聚合物结网，不使用第三腔1312c，但可使用这个腔来将另一聚合物组合物引入到聚合物结网80中。
图21A和图21B所示的垫片序列的修改形式可用于提供与图7所示的那些聚合物结网类似但具有聚合物条带的聚合物结网，其中更多的聚合物从腔1312b挤出到底部边缘66或顶部边缘68中的至少一个而不是挤出到中心部分64a。
在图22和图23中示出了安装座的实施方案的分解透视图，所述安装座适用于由垫片序列的多次重复构成的挤出模头。在本文所述的挤出模头的一些实施方案中，将存在大量非常薄的垫片(通常为数千个垫片；在一些实施方案中，为至少1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000个或甚至至少10,000个)，所述垫片为不同类型(例如，垫片100、200和300)且压缩在两个端块(例如，2244a和2244b)之间。便利地，可使用贯穿螺栓将垫片组装至端块2244a和2244b，从而穿过垫片内的孔穴547。入口配件2250a、2250b和2250c分别设置在端块2244a和2244b上，用以将待挤出的材料引入挤出模头2000中。在一些实施方案中，入口配件2250a、2250b和2250c连接到常规类型熔融装置组件。在一些实施方案中，将筒式加热器2052插入挤出模头2000中的插座中，以将待挤出的材料在处于模头中时维持在所需的温度下。本领域普通技术人员可认识到除所示实施方案中示出的那种之外的用于组装挤出模头的替代方案。在一些实施方案中，组装好的垫片(方便地在端块之间用螺栓连接)还包括用于支撑垫片的歧管主体(未示出)。歧管主体在其中具有至少一个(或多个(例如，两个或三个、四个或更多个))歧管，所述歧管具有出口。膨胀密封件(例如，由铜或其合金制成)被设置以便密封歧管主体和垫片，使得膨胀密封件限定腔中的至少一个的一部分(在一些实施方案中，所有腔的一部分)，并且使得膨胀密封件允许歧管与腔之间形成管道。
压缩块2204具有凹口2206，凹口2206便利地接合垫片上的肩部(例如，500上的590和592)。当将安装座2000完全组装好时，通过例如机械螺栓将压缩块2204附接至后板2208。现在参见图23，示出了图22的安装座2000处于部分组装状态下的透视图。几个垫片(例如，500)处于它们的组装位置，以示出它们如何装配在安装座2000内，但为了视觉上清晰，已省略了用于组成组装模头的大多数垫片。
在上文所述的垫片和序列的任一个中，垫片可具有在50微米至500微米范围内的厚度，然而这个范围之外的厚度也是可用的。对于较宽的流体通道和分配孔口，可以将数个厚度较小的垫片堆叠在一起，或者可以使用具有所需通道宽度的单个垫片。垫片通常是金属的，例如，不锈钢。为了减小热循环下的尺寸变化，通常对金属垫片进行热处理。垫片可以通过常规技术制造，包括电火花线切割加工和激光加工。通常，通过堆叠多个薄片并随后同时构建所需开口来同时制造出多个垫片。流动通道的可变性优选地在0.025mm(1密耳)内，更优选地在0.013mm(0.5密耳)内。紧紧地压缩垫片，以阻止垫片之间出现间隙以及聚合物渗漏。例如，通常使用直径为12mm(0.5英寸)的螺栓，并在挤出温度下将其紧固到其推荐的额定扭矩。另外，对准垫片，以通过挤出孔口提供均匀的挤出，因为未对准可能导致从模头成一定角度挤出股线，这阻碍了结网所需的粘结。如上所述，为帮助对齐，可在垫片中切割出标引沟槽以接收对齐键。另外，振动台可用于提供挤出顶端的平滑表面对准。
通常，流体通道具有在50微米至3mm范围内的高度，并且长度小于5mm(对于渐渐变小的通道厚度，通常优选的是较小的长度)，然而这些范围之外的高度和长度也是可用的。第一分配孔口的高度可在50微米至15毫米(mm)的范围内。在一些实施方案中，第一分配孔口的高度大于750微米。在这些实施方案的一些中，第一分配孔口的高度在大于750微米至15mm(例如，0.775mm至10mm、0.775mm至5mm、0.775mm至3mm或0.8mm至2.6mm)的范围内。在一些实施方案中，第一分配孔口或第二分配孔口中至少一个的高度小于750微米。在这些实施方案的一些中，第一分配孔口和第二分配孔口的高度在0.1mm至小于750微米(例如，0.3mm至0.745mm或0.5mm至0.745mm)的范围内。
在可用于挤出聚合物的模头的一些实施方案中，第一分配孔口和第二分配孔口中的每一个均具有宽度，并且第一分配孔口和第二分配孔口中的每一个至少由相应分配孔口的宽度分隔开并且最多是相应分配孔口的宽度的2倍。在分配孔口具有不同宽度时，第一孔口和第二孔口之间的分隔间距可以至少是较宽开口的宽度并且最多是较宽开口的宽度的2倍。孔口之间的间距应足以在股线离开模头时维持相邻股线之间的距离。这个间距适应分配顶端的离模膨胀。如果孔口之间的间距过大，则股线和条带在以不同速度挤出之后将不会反复地彼此碰撞并且将不会形成聚合物结网的重复粘结。
一般来讲，已观察到股线粘结的速率与以较快速度挤出的聚合物股线或条带的挤出速度成正比。另外，已观察到该粘结速率可例如对于给定的孔口尺寸通过增加聚合物流速或对于给定的聚合物流速通过减小孔口面积而提高。还已观察到，粘结之间的距离与股线粘结的速率成反比，并且与将网拉离模头的速度成正比。因此，据信，粘结之间的距离和网基重可通过孔口横截面积的设计、带离速度和聚合物的挤出速率而独立地控制。例如，可以通过以相对高的聚合物流速、相对低的结网带离速度、使用具有相对小的第二孔口面积的模头挤出来制成具有相对短的粘结节距的相对高基重的结网。
在一些实施方案中，可能有用的是，使每厘米横向宽度所存在的聚合物条带的数量跨聚合物结网的宽度而变化。实现这一点的一种方法是，向聚合物结网的至少一部分施加展开力，诸如通过使幅材在弯辊、发散轨条或发散圆盘上运行来施加。一旦展开后，将聚合物结网附接到另一层(例如，载体层或如下所述的吸收制品中的层)可用于将幅材维持在这种展开状态。在横向上展开会导致聚合物结网中的开口在横向上变得较大，其中纵向上独立开口的原始尺寸由聚合物条带与聚合物股线之间接触点的平均纵向间距限定。在一些实施方案中，可能期望在纵向上或者在横向和纵向两者上拉伸聚合物结网以构建较大的开口并且/或者减少每单位面积基础上聚合物结网的重量和成本。可通过在速度逐渐增加的辊上推进幅材来执行纵向上的单轴拉伸，该纵向是聚合物条带和聚合物股线的长度方向。允许热塑性幅材的单轴、顺序双轴或同时双轴拉伸的通用拉伸方法利用平膜拉幅机设备。这种设备采用以下方式沿着热塑性幅材的相对边缘使用多个夹片、夹钳或其他边缘抓握装置来抓握幅材：通过沿着发散轨条以变化的速度推进抓握装置而获得在所需方向的单轴、顺序双轴或同时双轴拉伸。在纵向上增加夹片速度通常会导致纵向拉伸。单轴和双轴拉伸可例如通过美国专利7,897,078(Petersen等人)以及其中所引用参考文献中所公开的方法和设备来实现。平膜拉幅机设备可例如从德国西格斯多夫的布鲁克纳机械公司(BrücknerMaschinenbau GmbH，Siegsdorf，Germany)商购获得。
尽管在图9至图21中所示的实施方案中，第一分配孔口和第二分配孔口是共线的，但这不是必需的。在一些实施方案中，第一分配孔口彼此共线，并且第二分配孔口彼此共线，但第一分配孔口和第二分配孔口不重叠。当第一分配孔口和第二分配孔口不彼此重叠时，可能期望水平地挤出股线。
虽然上文结合图9至图21所述的挤出模头和方法的实施方案通过独立的腔提供聚合物结网的聚合物条带和聚合物股线，但其他实施方案包括提供包括彼此邻近定位的多个垫片的挤出模头，所述垫片共同限定一腔，挤出模头具有与该腔流体连通的多个第一分配孔口以及与该腔流体连通的多个第二分配孔口，使得第一分配孔口和第二分配孔口交替。在这些实施方案中，以第一速度从第一分配孔口分配聚合物条带，同时以第二速度从第二分配孔口分配聚合物股线，其中第二速度是第一速度的至少2(在一些实施方案中，2至6或4至6)倍。由于仅存在一个腔，因此所得结网中的聚合物条带和聚合物股线由相同的组合物制成。为了通过具有仅一个腔的挤出模头来制备聚合物结网，可使用垫片序列，诸如国际专利申请公布WO 2013/028654(Ausen等人)中图44至图48所示的垫片序列，其中的修改是提供用于提供聚合物条带的第一分配孔口的垫片具有至少3∶1、5∶1、7∶1或更多的纵横比并且可能缺乏根据分配孔口设定的限制。
本文所公开的聚合物结网中各聚合物条带和聚合物股线的形状可取决于多种因素。如上所述，在高度上低于聚合物条带的聚合物股线可以比聚合物条带快的速率离开模头并且可能处于振荡。因此，在一些实施方案中，例如当在聚合物结网上不施加延伸力时，聚合物条带可以是基本上直的。然而，取决于聚合物条带和股线之间的高度差、聚合物股线在聚合物条带主表面上的放置、以及用于制造聚合物条带和聚合物股线的材料的模量，聚合物条带和聚合物股线两者均可占用如例如图2中所示的长度方向上的正弦路径。在一些实施方案中，聚合物条带可以比聚合物股线快的速率离开模头并且可能处于振荡。在这些实施方案中，例如当在聚合物结网上不施加延伸力时，聚合物股线可以显示为基本上直的。
在根据本公开的并且/或者通过根据本公开的方法制造的聚合物结网的前述实施方案的任一个中，粘结之间的距离可在0.5mm至20mm的范围内(在一些实施方案中，在0.5mm至10mm的范围内)。另外，在前述实施方案的任一个中，根据本公开的或通过本文所公开的方法制造的聚合物结网可具有在5g/m2至2500g/m2(在一些实施方案中，5g/m2至1000g/m2、5g/m2至750g/m2、5g/m2至400g/m2或10g/m2至200g/m2)范围内的基重。在一些实施方案中，在前述实施方案的任一个中，本文所公开的聚合物结网具有最多至15mm(在一些实施方案中，最多至10mm、5mm、4mm、3.5mm、3mm、2mm、1mm、0.75mm、或少于0.75mm)的厚度，在一些实施方案中，具有在10微米至15mm、10微米至10mm、10微米至5mm、10微米至4mm、10微米至3.5mm、10微米至3mm、10微米至2mm、10微米至1mm、10微米至750微米、10微米至少于750微米、10微米至749微米、10微米至700微米、或者10微米至650微米的厚度。
在前述实施方案的任一个中，可用于上述聚合物结网和方法中的聚合物组合物可以相同或不同。在一些实施方案中，聚合物条带和聚合物股线包括不同的聚合物组合物。可使用第一腔和第二腔中的不同聚合物组合物，通过借助上述方法的任意实施方案的挤出，来制备这些网。聚合物条带和聚合物股线中的不同聚合物组合物可被选择来实现其表面特性或其体特性(例如，拉伸强度、弹性、微观结构、颜色、折射率、体积电阻率等)。此外，聚合物组合物可被选择来提供聚合物结网中的特定功能或美观特性，诸如亲水性/疏水性、弹性、柔软性、硬度、刚度、弯曲性或颜色。就聚合物组合物而言的术语“不同的”还可以是指以下中的至少一种：(a)至少一个红外峰值的至少2％的差异，(b)至少一个核磁共振峰值的至少2％的差异，(c)数均分子量的至少2％的差异，或(d)多分散性的至少5％的差异。
在一些实施方案中，可用于制造聚合物结网的聚合物材料包括用于功能(例如，光学效果)和/或美观目的(例如，各自具有不同的颜色/色调)的着色剂(例如，颜料和/或染料)。合适的着色剂是本领域中已知用于各种聚合物材料中的那些着色剂。着色剂赋予的示例性颜色包括白色、黑色、红色、粉红色、橙色、黄色、绿色、浅绿色、紫色和蓝色。在一些实施方案中，期望的水平是对于聚合物材料中的一种或多种而言具有一定程度的不透明度。待用于具体实施方案中的着色剂的量可由本领域技术人员容易地进行确定(例如，以达到所需的颜色、色调、不透明度、透射率等)。
在根据本公开的聚合物结网中，聚合物条带粘结到聚合物股线。粘结通常是指熔融粘结，聚合物股线与聚合物条带之间的粘结可被视为是熔融粘结的。粘结发生在相对较短的时间段(通常少于1秒)内。聚合物条带的主表面上的粘结区以及聚合物股线通常通过空气和自然对流和/或辐射冷却。已观察到，通过增加熔融聚合物条带和聚合物股线的时间来改善股线之间的粘结，以使得聚合物之间能够更加地相互作用。当结网中的聚合物条带和聚合物股线由不同的聚合物制成时，用于制造聚合物条带和聚合物股线的聚合物可被选择成彼此相容使得聚合物条带和聚合物股线在粘结区粘结在一起。在一些实施方案中，在选择用于聚合物条带和聚合物股线的聚合物的过程中，可能期望选择具有偶极相互作用(或H-键)或共价键的粘结股线的聚合物。通常已观察到，通过减小至少一种聚合物的分子量和/或引入另外的共聚单体来改善聚合物的相互作用和/或降低结晶的速率或量，从而改善聚合物的粘结。
可用于制造聚合物结网的聚合物材料的示例包括热塑性聚合物。用于聚合物结网的合适的热塑性聚合物包括：聚烯烃均聚物，诸如聚乙烯和聚丙烯、乙烯的共聚物、丙烯和/或丁烯；包含乙烯的共聚物，诸如乙烯醋酸乙烯酯和乙烯丙烯酸；基于乙烯甲基丙烯酸或乙烯丙烯酸的钠盐或锌盐的离聚物；聚氯乙烯；聚偏氯乙烯；聚苯乙烯和聚苯乙烯共聚物(苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯丙烯腈共聚物)；尼龙；聚酯，诸如聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯丁酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯以及聚萘二甲酸乙二醇酯；聚酰胺，诸如聚(己二酰己二胺)；聚氨酯；聚碳酸酯；聚(乙烯醇)；聚丁烯；聚乳酸；酮类，诸如聚醚醚酮；聚苯硫醚；聚羟基链烷酸酯(PHA)；聚羟基丁酸酯(PHB)、液晶聚合物；聚丙烯酸酯；聚丙烯腈；环状聚烯烃；聚甲醛；聚烯烃热塑性弹性体；纤维素塑料；氟塑料；聚砜；硅酮聚合物；以及它们的混合物。根据本公开的模头和方法也可用于共挤出可(例如，通过热量或辐射)交联的聚合物材料。当使用热固化树脂时，可加热模头以便开始进行固化，从而调整聚合物材料的粘度和/或对应模腔中的压力。
在一些实施方案中，包括在根据本公开的聚合物结网用作独立过滤介质以及其中聚合物结网与第二不同过滤介质结合地使用的实施方案中，聚合物结网被静电充电。对于这些实施方案，聚合物结网可由将维持令人满意的驻极体特性或电荷分离的任何可挤出材料制成。在一些实施方案中，聚合物条带或聚合物股线中的至少一个由非导电性热塑性塑料树脂制成，所述非导电性热塑性塑料树脂在室温(22℃)下具有至少1014欧姆厘米的体积电阻率。在一些实施方案中，体积电阻率为至少约1016欧姆厘米。可根据标准化测试ASTMD257-93来测量用于聚合物结网的可挤出材料的电阻率。用于在可充电的聚合物结网中使用的聚合物材料还通常基本上不含诸如抗静电剂的组分，这些组分可显著地增大导电率或以其他方式干扰聚合物结网接受并保持静电荷的能力。可有利地用于可充电聚合物结网中的聚合物组合物的示例包括含有诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)的聚烯烃的热塑性组合物、环烯烃共聚物，以及它们中的任何一种的共混物和共聚物。在一些实施方案中，聚合物条带或聚合物股线中的至少一个包含聚-4-甲基-1戊烯或聚丙烯中的至少一个。在一些实施方案中，用聚丙烯均聚物制备聚合物结网，因为聚丙烯均聚物具有保持电荷的能力，尤其是在潮湿环境中。
用于聚合物条带或聚合物股线中的至少一个的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组合物包括聚碳酸酯、嵌段共聚物(诸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、聚酯(诸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。因此，在一些实施方案中，尤其是在其中聚合物结网被静电充电的实施方案中，根据本公开的聚合物结网(例如，聚合物条带和聚合物股线)一般来讲均不由嵌段共聚物或弹性体制成。在这些实施方案中，用于制造聚合物结网的材料可被视为非弹性的。然而，在一些实施方案中，可能有用的是，使聚合物条带或聚合物股线中的至少一个由弹性体(例如，本文下面所述的弹性体材料中的任一个)制成。例如，聚合物条带可由上文所述的适用于静电充电的热塑性塑料的任一个制成，并且聚合物股线可由弹性体制成。
可通过多种方式对所公开的聚合物结网施加电荷。例如，可通过如美国专利5,496,507(Angadjivand等人)所公开的那样使幅材与水接触、通过如美国专利4,588,537(Klasse等人)所公开的电晕处理、通过如例如美国专利5,908,598(Rousseau等人)所公开的水充电、通过如美国专利6,562,112(Jones等人)和美国专利申请公布US2003/0134515A1(David等人)所公开的等离子体处理、或通过它们的组合，来对聚合物结网进行静电充电。也可将电荷加强添加剂掺入到聚合物结网中。这可例如通过引入诸如以下的材料来进行：美国专利申请公布US2012/0017910(Li等人)所教导的那些材料。聚合物结网的进行静电充电的需求取决于例如要去除的污染物的性质。
在一些实施方案中，在结网中聚合物股线的单条股线或聚合物条带的单条条带可包含不同的聚合物组合物。例如，聚合物结网中的一条或多条所述聚合物股线可具有由一种聚合物组合物制成的芯部以及由不同聚合物组合物制成的护套。此类网可如国际专利申请公布WO 2013/032683(Ausen等人)所述那样来挤出，该国际专利申请公布的公开内容以引用的方式并入本文。其相对的主表面由不同聚合物组合物制成的网在2014年3月7日提交的国际申请PCT/US2014/021494中有所描述。
如上文结合图8所述，在一些实施方案中，聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一边缘包含与聚合物条带的第二边缘不同的组合物。在例示的实施方案中，聚合物股线也具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物股线的第一边缘包含与聚合物股线的第二边缘不同的组合物。可例如使用图27A和图27B中所示的垫片序列3000来方便地制造聚合物结网，诸如图8中聚合物结网90所指示的聚合物结网。图27A和图27B示出了垫片序列的透视组装，该垫片序列包括下文所述的垫片3100、3200和3300。
现在参见图24，示出了垫片3100的平面图。垫片3100具有第一孔3110a、第二孔3110b、第三孔3110c和第四孔3110d。当如图27A和图27B所示将垫片3100与其他垫片组装在一起时，第一孔3110a将有助于限定第一腔3012a，第二孔3110b将有助于限定第二腔3012b，第三孔3110c将有助于限定第三腔3012c，第四孔3110d将有助于限定第四腔3012d。如下文将更具体地讨论，腔3012a和3012d中的熔融聚合物可挤出到具有两个层91a和91b的聚合物条带91中，并且腔3012b和3012c中的熔融聚合物可挤出到具有两个层93a和93b的聚合物股线93中，如图8所示。
垫片3100具有数个孔穴3147，以允许例如用于保持垫片3100和下文将描述的其他垫片的螺栓进入组件。垫片3100在分配表面3167中具有分配开口3156。可能看起来不存在经由例如通道3168a和3168d从孔3110a和3110d至分配开口3156的路径，但当图27A的序列例如被完全组装时，在垂直于垫片平面的维度上具有流动路径3068a和3068d。与垫片100类似，垫片3100的分配表面3167具有标引沟槽3180、识别凹口3182以及肩部3190和3192。
现在参见图25，示出了垫片3200的平面图。垫片3200具有第一孔3210a、第二孔3210b、第三孔3210c以及第四孔3210d。当如图27A和图27B所示将垫片3200与其他垫片组装在一起时，第一孔3210a将有助于限定第一腔3012a，第二孔3210b将有助于限定第二腔3012b，第三孔3210c将有助于限定第三腔3012c，第四孔3210d将有助于限定第四腔3012d。与垫片3100类似，垫片3200具有分配表面3267，并且在该具体实施方案中，分配表面3267具有标引沟槽3280。另外与垫片3100类似，垫片3200具有肩部3290、3292和孔穴3247。不存在从所述腔的任一个到分配表面3267的流道，因为这个垫片沿模头的宽度形成了非分配区域。再次参见图8，垫片3200可用于将制作聚合物条带91的垫片3100与制作聚合物股线93的垫片3300分隔。
现在参见图26，示出了垫片3300的平面图。垫片3300具有第一孔3310a、第二孔3310b、第三孔3310c以及第四孔3310d。当如图27A和图27B所示将垫片3300与其他垫片组装在一起时，第一孔3310a将有助于限定第一腔3012a，第二孔3310b将有助于限定第二腔3012b，第三孔3310c将有助于限定第三腔3012c，第四孔3310d将有助于限定第四腔3012d。与垫片3100类似，垫片3300具有分配表面3367，并且在该具体实施方案中，分配表面3367具有标引沟槽3380和识别凹口3382。另外与垫片3100类似，垫片3300具有肩部3390、3392和孔穴3347。垫片3300在分配表面3367中具有分配开口3356。可能看起来不存在分别经由例如通道3368b和3368c从孔3310b和3310c至分配开口3356的路径，但当图27A的序列例如被完全组装时，在垂直于垫片平面的维度上具有流动路径。
现在参见图27A和图27B，示出了垫片序列(统称为3000)的透视组装图，所述垫片序列采用图24、25和26的垫片来制作图8所示的聚合物结网90。更具体地，在图27B中从左到右，序列3000包括垫片3200的四个实例、可挤出聚合物股线93的垫片3300的四个实例、垫片3200的四个实例、以及可挤出聚合物条带91的垫片3100的两个实例。分配孔口3001和3003由垫片3200分隔，从而导致在聚合物结网90中聚合物条带91与聚合物股线93分隔开。第一分配孔口3001各自具有至少三比一(在一些实施方案中，至少5∶1、8∶1、10∶1、11∶1、15∶1、20∶1、30∶1或40∶1)的高h3001比宽w3001纵横比。在图27B中，第一分配孔口的宽度可被视为两个垫片3100的宽度。如在图12B所示的实施方案中，第一分配孔口3001的高度h3001比第二分配孔口的高度h3003大至少2、2.5、3、5、10或20倍。在该实施方案中，至少第一分配孔口3001由第一前室的阵列限定，并且模头包括位于第一腔3012a与所述第一前室中的一个之间的第一流体通道3068a、以及从第四腔3012d延伸至同一前室的第四通道3068d，使得第一流体通道3068a进入第一前室的区域低于第四流体通道3068d进入第一前室的区域。挤出模头还包括从所述腔中的具有该模头的一个腔延伸至第二分配孔口的流体通道。在例示的实施方案中，第二分配孔口3003由第二前室的阵列限定，并且模头包括位于第二腔3012b与所述第二前室中的一个之间的第二流体通道3068b、以及从第三腔3012c延伸至同一前室的第三通道3068c，使得第二流体通道3068b进入第二前室的区域低于第三流体通道3068c进入第二前室的区域。
在聚合物条带的第一边缘包含与聚合物条带的第二边缘不同的组合物的其他实施方案中，可用表面活性剂(例如，以介于约0.05至0.5重量百分比之间的量)对聚合物结网进行表面处理。如果使用了表面活性剂，则其可以是聚合物组合物中的迁移到表面的内部添加剂，或者表面活性剂可通过任何常规方法(如喷雾、印刷、浸渍或刷涂)施加到幅材。可将聚合物组合物(例如，提供图8所示的第二部分91b和93b的那些聚合物组合物)选择为是亲水的或者包括表面活性剂，或者可将表面活性剂施加至聚合物结网的主表面以针对某些应用向聚合物结网的至少一部分赋予所需水平的可润湿性和亲水性。在一些实施方案中，表面活性剂是氟化的。
在一些实施方案中，根据本公开的聚合物结网还包括附着到所述聚合物条带或聚合物股线中的至少一些的吸附剂粒子。在一些实施方案中，根据本公开的聚合物结网可与包括吸附剂粒子的不同的第二过滤介质结合使用。可使用多种吸附剂粒子，只要这些吸附剂粒子拥有过滤器的预期最终用途应用所需的吸附剂特性。有利地，吸附剂粒子将能够吸收或吸附预计在预期使用条件下出现的气体、气雾胶或液体。吸附剂粒子可用于例如吸收产生气味的蒸汽。吸附剂粒子可以任何可使用的形式提供，所述形式包括小珠、薄片、粒子或聚集物。合适的吸附剂粒子包括：活性炭；氧化铝和其他金属氧化物；碳酸氢钠；可通过吸附、化学反应或汞齐化从流体中移除组分的金属粒子(如银粒子)；粒状催化剂，如霍加拉特(可催化一氧化碳的氧化反应)；用酸性溶液(如乙酸)或碱性溶液(如氢氧化钠水溶液)处理过的粘土和其他矿物质；离子交换树脂；分子筛和其他沸石；二氧化硅；杀菌剂；杀真菌剂和杀病毒剂。在一些实施方案中，吸附剂粒子包含活性炭或氧化铝中的至少一个。美国专利3,971,373(Braun)、美国专利4,429,001(Kolpin等人)以及美国专利6,102,039(Springett等人)中公开了其他合适的吸附剂粒子。
在一些实施方案中，聚合物结网包括至少约100g/m2、至少约150g/m2或至少约200g/m2的吸附剂粒子。在一些实施方案中，聚合物结网包括最多至约500g/m2、最多至约400g/m2或最多至约300g/m2的吸附剂粒子。
吸附剂粒子的尺寸可改变。在一些实施方案中，吸附剂粒子具有至少约12目(1680微米)、至少约16目(1190微米)或至少约20目(840微米)并且不大于约325目(44微米)、不大于约150目(105微米)或不大于约60目(250微米)的标准美国目尺寸。如果材料的粒度被描述为12×20目，则90％或更多的所述材料将穿过12目筛(即，小于约1680微米的粒子将穿过12目筛)并且被20目筛滞留(即，大于约841微米的粒子将不穿过20目筛)。合适的吸附剂粒子包括可购自加利福尼亚州卡诺加帕克的可乐丽化学公司(Kuraray ChemicalCorporation，Canoga Park，California)的12×20、25×45、30×60、40×140和80×325目尺寸的颗粒状活性炭。也可以采用由具有不同尺寸范围的吸附剂粒子形成的混合物(如双峰式混合物)，但在实际中，可能更期望制备在上游层采用较大的吸附剂粒子而在下游层采用较小的吸附剂粒子的多层薄片制品。
可在例如挤出之后，将吸附剂粒子添加到根据本公开的聚合物结网。因此，对于所述聚合物条带和聚合物股线中的至少一些，可能有用的是，在挤出之后保持粘性以便有足够长的时间来使吸附剂粒子粘附到这些聚合物条带和聚合物股线。因此，在这些实施方案的一些中，聚合物条带或聚合物股线中的至少一个或者它们的至少一部分包含弹性体材料。合适的弹性体材料的示例包括聚氨酯弹性体材料(例如，可购自德克萨斯州伍德兰市亨斯迈国际公司(Huntsman International，LLC，The Woodlands，TX)的商品名为“IROGRAN”热塑性聚氨酯的那些、以及可购自俄亥俄州克利夫兰市路博润公司(LubrizolCorporation，Cleveland，OH.)的商品名为“ESTANE”热塑性聚氨酯的那些)、聚丁烯弹性体材料(例如，可购自特拉华州威明顿市杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours&Co.，Wilmington，DE)的商品名为“CRASTIN”的那些)、聚酯弹性体材料(例如，可购自杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours&Co.)的商品名为“HYTREL”的那些)、聚醚嵌段共聚酰胺弹性体材料(例如，可购自宾夕法尼亚州费城市阿科玛公司(Arkema Inc.Philadelphia，PA)的商品名为“PEBAX”的那些)、弹性苯乙烯系嵌段共聚物(例如，可购自德克萨斯州休斯顿市科腾聚合物公司(Kraton Polymers，Houston，TX)的商品名为“KRATON”以及可购自德克萨斯州休斯顿市戴纳索合成橡胶公司(Dynasol Elastomers，Houston，TX)的商品名为“SOLPRENE”的那些、以及聚烯烃基弹性体(例如，可购自德克萨斯州休斯顿市埃克森美孚化学公司(Exxonmobil Chemical Company，Houston，TX)公司的商品名为“VISTAMAXX”(诸如“VISTAMAXX 2125”)的那些)。在其他实施方案中，可使用任何固化或非固化粘合剂来将吸附剂粒子粘附到根据本公开的聚合物结网(例如，在制成了聚合物结网之后)。
在聚合物结网包括附着到聚合物条带或聚合物股线中的至少一个的吸附剂粒子的实施方案中，根据本公开的聚合物结网可用于多种水过滤应用以及空气过滤应用。聚合物结网可辊轧成圆柱形状以提供例如筒式过滤器。
在一些实施方案中，对根据本公开的聚合物结网进行了打褶。对过滤介质打褶可用于减小气流阻力并提供更大的表面积来捕集颗粒。可使用多种已知的技术来执行褶绉形成和褶绉间隔，这些技术包括以下美国专利中所公开的那些：美国专利4,798,575(Siversson)、美国专利4,976,677(Siversson)和美国专利5,389,175(Wenz)。在一些实施方案中，聚合物结网每2.54厘米(1英寸)可包括约0.5至约5个褶皱。
包括根据本公开的聚合物结网的过滤器可包括例如围绕聚合物结网的周边边缘布置的框架。用于框架的合适的材料包括木屑压合板、或纸板、以及合成塑料材料。合适的框架构造包括美国专利6,126,707(Pitzen)的图1至图4所示的“夹式”框架构造、美国专利6,126,707(Pitzen)的图5和图6所示的“箱式”框架构造、美国专利6,126,707(Pitzen)的图7至图11所示的混合式框架构造、美国专利7,503,953(Sundet等人)中公开的框架构造中的任一个、以及美国专利7,235,115(Duffy等人)中公开的框架构造中的任一个，这些专利的全部内容以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，框架可包括沿过滤介质的一个或多个主表面附接的增强或支撑结构，该增强或支撑结构可包括根据本公开的聚合物结网和/或不同的第二过滤介质。或者根据本公开的聚合物结网可用作框架中的支撑结构。可与根据本公开的聚合物结网结合使用的其他支撑结构包括网片、稀松布、筛网、或材料的细长条、股线或长丝。此类支撑结构可由例如纸制品诸如木屑压合板、聚合物材料、金属、胶或它们的组合形成。支撑结构的构型可匹配褶皱型过滤器中褶皱的轮廓或者可为大体上平坦的并且大体上粘结到褶皱型过滤器的顶端。支撑结构还可大体上连续地粘结到过滤介质的主表面中的一个。支撑结构用于为框架增加强度并有助于保持褶皱的形状。在使用期间，当过滤器跨空气输送管定位时，支撑结构通常定位在气流的下游。
图30中示出了根据本公开的过滤器的一个实施方案。过滤器4000包括褶皱型过滤介质4010、作为褶皱型过滤器的平坦支撑层或预滤层的聚合物结网4020、以及围绕褶皱型过滤介质的周边边缘布置的框架4060。虽然聚合物结网跨褶皱型过滤介质4010的整个区域延伸，但聚合物结网仅示出在附图的指示拐角中，为了简便起见，该褶皱型过滤介质在附图中位于聚合物结网4020下面。如果气流先通过褶皱型过滤介质4010，则聚合物结网4020可用作支撑层。如果气流通过聚合物结网4020，则聚合物结网4020可用作用于去除粗粒子的预滤层。在其他实施方案中，如上所述，过滤器中的聚合物结网还可被打褶以支撑褶皱型过滤介质4010的褶皱型结构。还在其他实施方案中，聚合物结网在根据本公开的过滤器中可仅为褶皱型或非褶皱型过滤介质。
在一些实施方案中，根据本公开的聚合物结网可用在使用离子发生器来形成离子的空气过滤系统中，所述离子本身附着到污物粒子。离子发生器可为点源离子发生器。这些空气过滤系统的示例在美国专利6,758,884和7,141,098(均授予Zhang等人)中有所描述。在此类空气过滤系统中，根据本公开的聚合物结网可用作可以如上所述的方式静电充电的粒子收集表面，或者用作粒子收集表面上游的预滤器。
在根据本公开的聚合物结网与不同的第二过滤介质结合使用时，不同的第二过滤介质可为多种常规过滤器中的一种。例如，不同的第二过滤介质可为使用熔喷设备用上述聚合物材料的任一种的聚合物纤维形成纤维质非织造幅材，该熔喷设备诸如为美国专利6,858,297(Shah等人)的图1中所示的熔喷设备。多种合适的模头顶端可与熔喷设备结合使用，所述熔喷设备包括美国专利公布2008/0026659(Brandner等人)的图3中所示的模头顶端。在一些实施方案中，非织造幅材包括聚丙烯纤维。
在一些实施方案中，不同的第二过滤介质可由以下材料制成：熔体流动速率指数为70的、可购自德克萨斯州休斯顿市道达尔石化公司(Total Petrochemicals，Houston，Texas)的、商品名为“FINA 3860”的聚丙烯；可购自汽巴特殊化学品公司(Ciba SpecialtyChemicals)(该公司现为新泽西州弗洛勒姆帕克市巴斯夫公司(BASF，Florham Park，NewJersey)的一部分)的0.8重量％“CHIMASSORB 944”；以及可购自纽约州莱伊布鲁克市三井化学(美国)公司(Mitsui Chemicals America，Rye Brook，New York)的、商品名为“DX820”的1.2重量％聚甲基戊烯。在一些实施方案中，不同的第二过滤介质可购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul，MN)，商品名为“FILTRETE GDU-60”。
在一些应用中，根据本公开的并且/或者根据本文公开的方法制造的聚合物结网可用于例如在过滤包的过滤层之间形成隔片和/或为过滤介质提供刚度和支撑。在一些实施方案中，可以使用数层的结网，其中，每层都被定位成提供最佳的过滤。另外，在一些实施方案中，本文所公开的一些聚合物结网的弹性特征可适应在过滤器充满时的过滤器膨胀。
在一些实施方案中，可在不直接附接聚合物结网与不同的第二过滤介质的情况下，将聚合物结网与不同的第二过滤介质结合使用。在其他实施方案中，聚合物结网可接合到不同的第二过滤介质或其他载体47，如图3的制品30中所示。可以例如通过层压(例如，挤出层压)、粘合剂(例如，压敏粘合剂)或其他粘结方法(例如，超声波粘结、压缩粘结或表面粘结)将聚合物结网接合到不同的第二过滤介质。
载体可以是连续的(即没有任何贯穿的孔穴)或不连续的(如包含贯穿的穿孔或小孔)。载体可以包含多种合适的材料，包括织造幅材、非织造幅材(例如，纺粘幅材、水刺幅材、气流成网幅材、熔喷幅材以及粘合梳理成网幅材)、织物、塑性膜(例如，单层或多层膜、共挤出膜、侧向层压膜或包含泡沫层的膜)，以及它们的组合。在一些实施方案中，载体为纤维材料(例如，织造材料、非织造材料或针织材料)。用于形成用于纤维载体的热塑性膜或热塑性纤维的材料的示例包括聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物，以及这些聚合物的共聚物和共混物)、聚酯和聚酰胺。纤维也可以是多组分纤维，例如，具有一种热塑性材料的芯部和另一种热塑性材料的护套。在一些实施方案中，载体包括多个非织造材料层，其具有例如至少一个熔喷非织造物层和至少一个纺粘非织造物层，或任何其他合适的非织造材料的组合。例如，载体可以为纺粘-熔粘-纺粘、纺粘-纺粘或纺粘-纺粘-纺粘多层材料。或者，载体可以为包含非织造层和致密膜层的复合幅材。有用载体可具有特定应用所需的任何合适的基重或厚度。对于纤维载体，基重可在例如至少约5克/平方米、8克/平方米、10克/平方米、20克/平方米、30克/平方米或40克/平方米，最多至约400克/平方米、200克/平方米或100克/平方米的范围内。载体的厚度可为最多至约5mm、约2mm或约1mm，并且/或者厚度可为至少约0.1mm、约0.2mm或约0.5mm。
借助根据本公开的并且/或者根据本文公开的方法制造的聚合物结网，可能有用的是，(例如，使用上述方法)使聚合物条带在过滤制品的一个部分中比在其他部分中更大程度地远离彼此展开。将展开的聚合物结网附接到不同的第二过滤介质或其他载体可用于将幅材保持在这种展开状态。某些位置处的展开允许定制聚合物结网的性能以例如在过滤器的不同位置处提供例如不同的性能特性。然而，在一些实施方案中，可能需要跨聚合物结网的整个宽度在横向上一致地展开幅材。
根据本公开的聚合物结网具有唯一的三维结构。该结构由纵横比至少为3∶1的聚合物条带以及高度通常比聚合物条带小的聚合物股线来提供。然而，在例如图6所示的实施方案中，由于第一聚合物条带未延伸至第二主表面并且第二聚合物条带未延伸至第一主表面，因此即使聚合物条带和聚合物股线具有相同高度，也会提供唯一的结构。聚合物结网的结构提供像过滤介质那样的许多有用的优点。由于聚合物结网不具有平坦的主表面，因此它可以破碎所形成的尘饼。另外，当聚合物条带通过较短的股线彼此分隔开或者如图6所示那样彼此偏置时，除开口形成的流动通道之外，该结构还沿聚合物条带的长度构建多个空气流动通道。两个方向上的、在其他通道流过滤介质中不可获得的气流可增大聚合物结网捕集颗粒的几率或者可增加聚合物结网可在过滤系统中放置的可用位置。聚合物条带的纵横比可为空气提供在过滤器中的较长停留时间，从而为粒子分离提供更大几率。
此外，虽然可通过对膜执行波纹加工、多层层压和/或蜂窝形成操作来获得多种其他三维空气过滤结构，但这些通道流动结构的制造需要将多个层组合、粘结在一起并且切割成合适的厚度。虽然提供了低气流阻力，但额外的工艺步骤为材料带去的是更复杂且更昂贵的制造途径。根据本公开的聚合物结网绕过了对组合、粘结及切割工艺步骤的需求，因为它可以直接挤出为三维结构，从而可用作通道流过滤介质。
本公开的一些实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了包括聚合物结网的过滤介质，其中聚合物结网包括聚合物条带和聚合物股线，聚合物条带和聚合物股线中的每一个均具有长度和宽度，其中长度是最长的尺寸且宽度是最短的尺寸，其中聚合物条带具有至少五比一的高比宽纵横比、在间隔开的粘结部位处间歇地粘结到仅一条聚合物股线的主表面、以及比所述那一条聚合物股线的高度大至少两倍的高度。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中主表面在相比第二边缘更靠近第一边缘的位置处间歇地粘结到仅一条聚合物股线。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一或第二实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘以及所述聚合物股线中的至少一些的部分。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线，并且其中主表面在包括中心线的位置处间歇地粘结到仅一条聚合物股线。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一或第四实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带和聚合物股线位于垂直中心处。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一、第二、第四或第五实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘，并且其中第一主表面和第二主表面都不包括聚合物股线的一部分。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一部分的主表面在相比第二边缘更靠近第一边缘的位置处粘结到仅一条聚合物股线，并且聚合物条带的第二部分的主表面在相比第一边缘更靠近第二边缘的位置处粘结到仅一条聚合物股线。
在第八实施方案中，本公开提供了包括聚合物结网的过滤介质，其中聚合物结网包括第一聚合物条带和第二聚合物条带以及聚合物股线，第一聚合物条带和第二聚合物条带以及聚合物股线中的每一个均具有长度和宽度，其中长度是最长的尺寸且宽度是最短的尺寸，其中第一聚合物条带和第二聚合物条带各自独立地具有至少三比一的高比宽纵横比、间歇地粘结到聚合物股线的主表面、平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与第一聚合物条带和第二聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括第一聚合物条带的第一边缘，其中第二主表面包括第二聚合物条带的第二边缘，其中第一聚合物条带未延伸至第二主表面，并且其中第二聚合物条带未延伸至第一主表面。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第八实施方案所述的过滤介质，其中第一聚合物条带和第二聚合物条带中至少一个的高度大于用于聚合物结网的至少一部分的聚合物股线的高度。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第八或第九实施方案所述的过滤介质，其中第一聚合物条带和第二聚合物条带中至少一个的高度独立地为用于聚合物结网的至少一部分的聚合物股线的高度的至少两倍。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第八至第十实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物结网的第一主表面和第二主表面都不包括聚合物股线的一部分。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第八至第十一实施方案中任一个所述的过滤介质，其中第一聚合物条带的主表面在相比第一边缘更靠近第二边缘的位置处粘结到其聚合物股线，并且第二聚合物条带的主表面在相比第二边缘更靠近第一边缘的位置处粘结到其聚合物股线。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第八至第十二实施方案中任一个所述的过滤介质，其中在任意两条相邻的第二聚合物条带之间设置有一条第一聚合物条带，并且其中在任意两条相邻的第一聚合物条带之间设置有一条第二聚合物条带。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第八至第十三实施方案中任一个所述的过滤介质，其中第一聚合物条带或第二聚合物条带中至少一个的高比宽纵横比独立地为至少5比1。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第一至第十四实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一边缘包含与聚合物条带的第二边缘不同的组合物。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第一至第十五实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带和聚合物股线在聚合物结网的至少一部分中交替。
在第十七实施方案中，本公开提供了根据第一至第十六实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物股线和聚合物条带不彼此相交。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第一至第十七实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高比宽纵横比大于7比1。
在第十九实施方案中，本公开提供了根据第一至第十八实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度大于750微米。
在第二十实施方案中，本公开提供了根据第一至第十八实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度小于750微米。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第一至第十四实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的颜色。
在第二十二实施方案中，本公开提供了根据第一至第二十一实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的聚合物组合物。
在第二十三实施方案中，本公开提供了根据第一至第二十二实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是弹性的，聚合物股线是弹性的，或者聚合物条带和聚合物股线都是弹性的。
在第二十四实施方案中，本公开提供了根据第一至第二十二实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是非弹性的，聚合物股线是非弹性的，或者聚合物条带和聚合物股线都是非弹性的。
在第二十五实施方案中，本公开提供了根据第一至第二十四实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是基本上直的。
在第二十六实施方案中，本公开提供了根据第一至第二十五实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带不具有一致的高度。
在第二十七实施方案中，本公开提供了包括聚合物结网的过滤介质，其中聚合物结网包括聚合物条带和聚合物股线，聚合物条带和聚合物股线中的每一个均具有长度和宽度，其中长度是最长的尺寸且宽度是最短的尺寸，其中聚合物条带具有至少三比一的高比宽纵横比、在间隔开的粘结部位处间歇地粘结到聚合物股线的主表面、以及比聚合物股线的高度大的高度，并且其中满足以下限制中的至少一个：
聚合物结网被静电充电；
聚合物结网还包括附着到所述聚合物条带或聚合物股线中的至少一些的吸附剂粒子；或者
聚合物结网被打褶。
在第二十八实施方案中，本公开提供了根据第二十七实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带中每一个的主表面在间隔开的粘结部位处间歇地粘结到仅一条聚合物股线。
在第二十九实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第二十八实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中主表面在相比第二边缘更靠近第一边缘的位置处间歇地粘结到聚合物股线。
在第三十实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第二十九实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘以及所述聚合物股线中的至少一些的部分。
在第三十一实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第二十九实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线，并且其中主表面在包括中心线的位置处间歇地粘结到聚合物股线。
在第三十二实施方案中，本公开提供了根据第二十七、第二十八或第三十一实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带和聚合物股线位于垂直中心处。
在第三十三实施方案中，本公开提供了根据第二十七、第二十八、第三十一或第三十二实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘，并且其中第一主表面和第二主表面都不包括聚合物股线的一部分。
在第三十四实施方案中，本公开提供了根据第二十七或第二十八实施方案所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一部分的主表面在相比第二边缘更靠近第一边缘的位置处粘结到聚合物股线，并且聚合物条带的第二部分的主表面在相比第一边缘更靠近第二边缘的位置处粘结到聚合物股线。
在第三十五实施方案中，本公开提供了根据第二十七、第二十八或第三十四实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一部分的第一边缘，其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘，其中聚合物条带的第一部分未延伸至第二主表面，并且其中聚合物条带的第二部分未延伸至第一主表面。
在第三十六实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十五实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一边缘包含与聚合物条带的第二边缘不同的组合物。
在第三十七实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十六实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带和聚合物股线在聚合物结网的至少一部分中交替。
在第三十八实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十七实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物股线和聚合物条带不彼此相交。
在第三十九实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十八实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高比宽纵横比为至少5∶1或7∶1。
在第四十实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十九实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度大于750微米。
在第四十一实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第三十九实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度小于750微米。
在第四十二实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十一实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的颜色。
在第四十三实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十一实施方案中任一个所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的聚合物组合物。
在第四十四实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是弹性的，聚合物股线是弹性的，或者聚合物条带和聚合物股线都是弹性的。
在第四十五实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是非弹性的，聚合物股线是非弹性的，或者聚合物条带和聚合物股线都是非弹性的。
在第四十六实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十五实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带是基本上直的。
在第四十七实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十六实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物条带不具有一致的高度。
在第四十八实施方案中，本公开提供了根据第二十七至第四十七实施方案中任一个所述的过滤介质，聚合物条带的高度比聚合物股线的高度大至少两倍。
在第四十九实施方案中，本公开提供了根据第一至第四十八实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物结网被静电充电。
在第五十实施方案中，本公开提供了根据第四十九实施方案所述的过滤介质，其中聚合物结网包含至少一种聚丙烯或聚甲基戊烯。
在第五十一实施方案中，本公开提供了根据第一至第五十实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物结网还包括附着到所述聚合物条带或聚合物股线中的至少一些的吸附剂粒子。
在第五十二实施方案中，本公开提供了根据第五十一实施方案所述的过滤介质，其中吸附剂粒子包含活性炭或氧化铝中的至少一个。
在第五十三实施方案中，本公开提供了根据第一至第五十二实施方案中任一个所述的过滤介质，其中聚合物结网被打褶。
在第五十四实施方案中，本公开提供了一种过滤器，该过滤器包括第一至第五十三实施方案中任一个所述的过滤介质。
在第五十五实施方案中，本公开提供了一种制造过滤介质的方法，该方法包括：
提供挤出模头，其包括至少一个腔、分配表面以及位于所述至少一个腔与分配表面之间的流体通道，其中分配表面具有由第二分配孔口的阵列分隔的第一分配孔口的阵列，其中第一分配孔口和第二分配孔口各自具有顶部边缘、底部边缘、为顶部边缘与底部边缘之间的距离的高度、以及宽度，其中第一分配孔口各自具有至少三比一或至少五比一的高比宽纵横比，并且其中第一分配孔口的高度大于第二分配孔口的高度(在一些实施方案中，比第二分配孔口的高度大至少两倍)；
以第一速度从第一分配孔口分配聚合物条带，同时以第二速度从第二分配孔口分配聚合物股线，以提供聚合物结网，其中第二速度是第一速度的至少两倍。
在第五十六实施方案中，本公开提供了根据第五十五实施方案所述的方法，其中流体通道由多个垫片序列提供，其中每个序列包括提供流体通道的至少一个第一垫片。
在第五十七实施方案中，本公开提供了根据第五十五实施方案所述的方法，其中挤出模头至少包括第一腔和第二腔、位于第一腔与第一分配孔口之间的第一流体通道以及位于第二腔与第二分配孔口之间的第二流体通道。
在第五十八实施方案中，本公开提供了根据第五十七实施方案所述的方法，其中流体通道由多个垫片序列提供，其中每个序列包括提供第一流体通道的至少一个第一垫片以及提供第二流体通道的至少一个第二垫片。
在第五十九实施方案中，本公开提供了根据第五十五或第五十七实施方案所述的方法，其中至少第一分配孔口由第一前室的阵列限定，模头还包括第三腔、位于第一腔与所述第一前室中的一个之间的第一流体通道、从第三腔延伸至同一前室的第三通道，使得第三流体通道进入第一前室的区域高于或低于第一流体通道进入第一前室的区域。
在第六十实施方案中，本公开提供了根据第五十九实施方案所述的方法，其中流体通道由多个垫片序列提供，其中每个序列包括提供第一流体通道的至少一个第一垫片以及提供第三流体通道的至少一个第三垫片。
在第六十一实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带是基本上直的。
在第六十二实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十一实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物股线振荡以至少部分地交替粘结到两条相邻的聚合物条带。
在第六十三实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十二实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物股线和聚合物条带不彼此相交。
在第六十四实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十三实施方案中任一个所述的方法，其中所述第一分配孔口中的至少一些的高比宽纵横比为至少11比1。
在第六十五实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十四实施方案中任一个所述的方法，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度大于750微米。
在第六十六实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十四实施方案中任一个所述的方法，其中所述聚合物条带中的至少一些的高度小于750微米。
在第六十七实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十六实施方案中任一个所述的方法，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的颜色。
在第六十八实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十七实施方案中任一个所述的方法，其中所述聚合物条带中的至少一些具有与所述聚合物股线中的至少一些不同的聚合物组合物。
在第六十九实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十八实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带是弹性的，聚合物股线是弹性的，或者聚合物条带和聚合物股线都是弹性的。
在第七十实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九实施方案中任一个所述的方法，其中第二分配孔口以相比第一分配孔口的顶部边缘更靠近底部边缘的方式垂直对齐。
在第七十一实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第七十实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中主表面在介于中心线与第一边缘之间的位置处间歇地粘结到仅一条聚合物股线。
在第七十二实施方案中，本公开提供了根据第七十或第七十一实施方案所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘以及所述聚合物股线中的至少一些的部分。
在第七十三实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九实施方案中任一个所述的方法，其中第一分配孔口和第二分配孔口位于垂直中心处。
在第七十四实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九以及第七十三实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线，并且其中主表面在包括中心线的位置处间歇地粘结到仅一条聚合物股线。
在第七十五实施方案中，本公开提供了根据第七十三或第七十四实施方案所述的方法，其中聚合物条带和聚合物股线位于垂直中心处。
在第七十六实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九以及第七十三至第七十五实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一边缘，并且其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘，并且其中第一主表面和第二主表面都不包括聚合物股线的一部分。
在第七十八实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九实施方案中任一个所述的方法，其中第二分配孔口垂直对齐，并且其中第一分配孔口的第一部分的底部边缘相比其顶部边缘更靠近第二分配孔口，并且其中第一分配孔口的第二部分的顶部边缘相比其底部边缘更靠近第二分配孔口。
在第七十九实施方案中，本公开提供了根据第七十八实施方案所述的方法，其中第一分配孔口在与第二分配孔口的顶部边缘基本上对齐的顶部边缘和与第二分配孔口的底部边缘基本上对齐的底部边缘之间交替。
在第八十实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九、第七十八或第七十九实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物条带的第一部分的主表面在介于中心线与第一边缘之间的位置处粘结到仅一条聚合物股线，并且聚合物条带的第二部分的主表面在介于中心线与第二边缘之间的位置处粘结到仅一条聚合物股线。
在第八十一实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第六十九以及第七十八至第八十实施方案中任一个所述的方法，其中聚合物条带各自具有平分主表面的中心线、以及对称地设置在中心线相对侧的第一边缘和第二边缘，其中聚合物结网具有与聚合物条带的主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中聚合物结网的第一主表面包括聚合物条带的第一部分的第一边缘，其中第二主表面包括聚合物条带的第二边缘，其中聚合物条带的第一部分未延伸至第二主表面，并且其中聚合物条带的第二部分未延伸至第一主表面。
在第八十二实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第八十一实施方案中任一个所述的方法，该方法还包括对聚合物结网进行静电充电。
在第八十三实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第八十二实施方案中任一个所述的方法，该方法还包括对聚合物结网打褶。
在第八十四实施方案中，本公开提供了根据第五十五至第八十三实施方案中任一个所述的方法，该方法还包括将吸附剂粒子附着(在一些实施方案中，粘附)到聚合物条带或聚合物股线中的至少一个。
在第八十五实施方案中，本公开提供了根据第五十四实施方案所述的过滤器，其中过滤器是用于供暖、通风或空调设备的过滤器。
在第八十六实施方案中，本公开提供了根据第五十四实施方案所述的过滤器，其中过滤器是汽车过滤器。
在第八十七实施方案中，本公开提供了根据第五十四实施方案所述的过滤器，其中过滤器是器具过滤器。
在第八十八实施方案中，本公开提供了根据第五十四实施方案所述的过滤器，其中过滤器是窗口过滤器。
在第八十九实施方案中，本公开提供了根据第五十四或第八十五至第八十八实施方案中任一个所述的过滤器，其中过滤器包括框架。
在第九十实施方案中，本公开提供了根据第五十四或第八十五至第八十九实施方案中任一个所述的过滤器，其中过滤器还包括不同的第二过滤介质。
在第九十一实施方案中，本公开提供了根据第九十实施方案所述的过滤器，其中不同的第二过滤介质被静电充电。
在第九十二实施方案中，本公开提供了根据第九十或第九十一实施方案所述的过滤器，其中不同的第二过滤介质包括吸附剂粒子。
在第九十三实施方案中，本公开提供了根据第九十至第九十二实施方案中任一个所述的过滤器，其中不同的第二过滤介质被打褶。
在第九十四实施方案中，本公开提供了根据第九十三实施方案所述的过滤器，其中聚合物结网是打褶的不同的第二过滤介质的支撑层。
在第九十五实施方案中，本公开提供了根据第五十四或第八十五至第九十三实施方案中任一个所述的过滤器，其中聚合物结网是预滤层。
在第九十六实施方案中，本公开提供了根据第五十四或第八十五至第九十五实施方案中任一个所述的过滤器，其中过滤器是还包括离子发生器的过滤系统的部件。
为了可以更全面地理解本公开，给出了如下实施例。应当理解，这些实施例仅为了进行示意性的说明，而不应被解释为以任何方式限制本公开。除非另外指明，否则所有份数和百分比均按重量计。
实施例
测试方法：
基重、厚度和密实度
密实度是通过将聚合物结网的测得堆密度除以构成聚合物结网的实心部分的材料的密度来确定。聚合物结网的堆密度通过测量聚合物结网的135mm直径圆盘的重量来确定。将聚合物结网的测得重量除以其面积，得到聚合物结网的基重，以g/m2为单位在下面报告。聚合物结网的厚度通过获取(例如通过模头切割)聚合物结网的135mm直径圆盘并测量未压缩状态下的厚度来测得。幅材的堆密度通过将幅材的基重除以幅材的厚度来确定，并且以g/m3为单位记录。
然后通过将聚合物结网的堆密度除以聚合物结网的聚合物条带和聚合物股线中的材料(例如聚合物)的密度来确定密实度。如果供应商没有指定材料的密度，则可以通过标准方法来测量堆聚合物的密度。密实度是通常以百分比来记录的无量纲比率。蓬松度通常记录为100％减去密实度(例如，7％的密实度相当于93％的蓬松度)。
渗透率百分比(％)、压降和品质因子
聚合物结网的渗透率百分比、压降和过滤品质因子(QF)利用包含DOP(邻苯二甲酸二辛酯)液滴的测试用气溶胶来确定，以85升/分钟的流速递送(除非另外指明)以提供13.8cm/s的面速度，或者以32升/分钟的流速递送以提供5.2cm/s的面速度，并利用TSI(注册商标)8130型高速自动过滤器测试机(可从明尼苏达州肖维尤的TSI有限公司(TSI Inc.，Shoreview，MN)商购获得)进行评估。对于DOP测试，该气溶胶可包含直径约0.185μm的粒子，且该自动过滤器测试机可在加热器关闭且粒子中和器打开时进行操作。可在过滤器入口和出口处采用经校准的光度计来测量粒子浓度以及穿过该过滤器的％粒子渗透率。可以采用MKS压力传感器(可从马萨诸塞州威明顿的MKS仪器公司(MKS Instruments，Wilmington，MA)商购获得)来测量通过过滤器的压降(DELTA P，mm H2O)。可使用公式：
来计算QF。初始品质因子QF值通常提供总体性能的可靠指示，其中较高的初始QF值表示较好的过滤性能，而较低的初始QF值表示降低的过滤性能。QF的单位为压降的倒数(以1/mm或mm-1H2O为单位记录)。
实施例1
制备如图22和图23中大体示出的共挤出模头，该共挤出模头利用如图12A和图12B中大体示出的挤出孔口的多垫片重复图案来组装。重复序列中的垫片的厚度是4密耳(0.102mm)。这些垫片由不锈钢形成，具有通过电火花线切割加工而切割的穿孔。参见图11，垫片300的分配孔口356的高度被切割成100密耳(2.54mm)。参见图9，垫片100的分配孔口156的高度被切割成20密耳(0.508mm)。垫片以重复序列100、100、200、200、300、300、200、200来堆叠。在组装后，分配开口1001和1003的宽度各自为0.203mm，并且开口之间的定位间距为0.203mm。挤出孔口以共线交替的布置对齐，并且所得的分配表面如图12B中所示。垫片装置的总宽度为约13cm(5英寸)。
两个端块上的入口配件各自连接到三个常规单螺杆挤出机。每个挤出机的进料腔1012a和1012c都装有聚丙烯均聚物(从宾夕法尼亚州费城市布拉斯科公司(Braskem，Philadelphia，PA)获得，商品名为“PP F008F”)，所述聚丙烯均聚物干混有10％聚丙烯均聚物(从德克萨斯州拉波特市道达尔石化公司(Total Petrochemicals，LaPaorte TX)获得，商品名为“Total M3766”)。
离开开口1003的聚合物的流速为1.7kg/hr，并且离开开口1001的聚合物的流速为1.4kg/hr。将熔体垂直挤出到挤出物骤冷带离装置中。骤冷带离速度为1.2m/min，并且熔体坠落距离为3cm。挤出温度为218℃。离开开口1003的聚合物处于振荡。骤冷辊是由平滑温度控制的20cm直径镀铬钢辊。骤冷温度由内部水流控制为10℃。幅材路径绕铬钢辊180度，然后到达收卷辊。
在图28中示出所得的聚合物结网的照片。通过使用30倍放大率的光学显微镜，聚合物股线的宽度和高度分别确定为200微米和470微米，而聚合物条带的宽度和高度分别确定为140微米和1000微米。聚合物条带之间的间距为约0.82mm。
根据上述测试方法测量了实施例1的基重、密实度和压降。基重、厚度和密实度分别确定为257克/平方米、1.3mm和22％。将13.8cm/s空气速度下的压降确定为0.034mm H2O，并且将5.2cm/s空气速度下的压降确定为0.016mm H2O。还在1.0m/s空气速度下测量了样本的压降，并且该压降被确定为0.64mm H2O。
实施例1的样本用电晕充电工艺在大约19kV下静电充电，然后使用DOP气溶胶在5.2cm/s下测量该样本的效率。下面的结果显示，由于材料的效率增加，品质因子显著增大。
实施例2
制备如图22和图23中大体示出的共挤出模头，该共挤出模头利用如图12A和图12B中大体示出的挤出孔口的多垫片重复图案来组装。重复序列中的垫片的厚度是4密耳(0.102mm)。这些垫片由不锈钢形成，具有通过电火花线切割加工而切割的穿孔。参见图11，垫片300的分配孔口356的高度被切割成100密耳(2.54mm)。参见图9，垫片100的分配孔口156的高度被切割成10密耳(0.254mm)。垫片以重复序列100、100、200、200、300、300、200、200来堆叠。在组装后，分配开口1001和1003的宽度各自为0.203mm，并且开口之间的定位间距为0.203mm。挤出孔口以共线交替的布置对齐，并且所得的分配表面如图12B中所示。垫片装置的总宽度为约13cm(5英寸)。
两个端块上的入口配件各自连接到三个常规单螺杆挤出机。每个挤出机的进料腔1012a和1012c都装有聚丙烯均聚物(从道达尔石化公司(Total Petrochemicals)获得，商品名为“Total M3766”)。
离开开口1003的聚合物的流速为5kg/hr，并且离开开口1001的聚合物的流速为3.6kg/hr。将熔体垂直挤出到挤出物骤冷带离装置中。骤冷带离速度为6.3m/min，熔体坠落距离为3cm。挤出温度为218℃。离开开口1003的聚合物处于振荡。骤冷辊是由平滑温度控制的20cm直径镀铬钢辊。骤冷温度由内部水流控制为10℃。幅材路径绕铬钢辊180度，然后到达收卷辊。
在图29中示出所得的聚合物结网的照片。通过使用30倍放大率的光学显微镜，聚合物股线的宽度和高度被分别确定为225微米和300微米，而聚合物条带的宽度和高度被分别确定为125微米和840微米。聚合物条带之间的间距为约0.70mm。
根据上述测试方法测量了实施例2的基重、密实度和压降。基重、厚度和密实度被分别确定为227克/平方米、1.0mm和26％。13.8cm/s空气速度下的压降被确定为0.04mmH2O。
在不脱离本发明的范围和实质的情况下，本公开的可预知的变型和更改对本领域的技术人员来说将是显而易见的。本发明不应受限于本申请中为了示例性目的所示出的实施方案。

Claims (11)

1.一种包括聚合物结网的过滤介质，其中所述聚合物结网包括第一聚合物条带和第二聚合物条带以及聚合物股线，所述第一聚合物条带和所述第二聚合物条带以及所述聚合物股线中的每一个均具有长度和宽度，其中所述长度是最长的尺寸且所述宽度是最短的尺寸，其中所述第一聚合物条带和所述第二聚合物条带各自独立地具有至少三比一的高比宽纵横比、间歇地粘结到聚合物股线的主表面、平分所述主表面的中心线、以及对称地设置在所述中心线的相对侧的第一边缘和第二边缘，其中所述聚合物结网具有与所述第一聚合物条带和所述第二聚合物条带的所述主表面横交的相对的第一主表面和第二主表面，其中所述聚合物结网的所述第一主表面包括所述第一聚合物条带的所述第一边缘，其中所述第二主表面包括所述第二聚合物条带的所述第二边缘，其中所述第一聚合物条带未延伸至所述第二主表面，并且其中所述第二聚合物条带未延伸至所述第一主表面。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中满足以下限制中的至少一个：
其中所述第一聚合物条带和所述第二聚合物条带中至少一个的所述高度大于用于所述聚合物结网的至少一部分的所述聚合物股线的所述高度；
其中所述聚合物结网的所述第一主表面和所述第二主表面都不包括所述聚合物股线的一部分；
其中所述第一聚合物条带的所述主表面在相比所述第一边缘更靠近所述第二边缘的位置处粘结到其聚合物股线，并且所述第二聚合物条带的所述主表面在相比所述第二边缘更靠近所述第一边缘的位置处粘结到其聚合物股线；或者
其中所述第一聚合物条带或所述第二聚合物条带中至少一个的所述高比宽纵横比独立地为至少5比1。
3.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述聚合物条带和所述聚合物股线在所述聚合物结网的至少一部分中交替。
4.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述聚合物条带中的至少一些的所述高比宽纵横比大于7比1。
5.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述聚合物结网被静电充电。
6.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述聚合物结网还包括附着到所述聚合物条带或所述聚合物股线中的至少一些的吸附剂粒子。
7.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述聚合物结网被打褶。
8.一种过滤器，所述过滤器包括权利要求1至7中任一项所述的过滤介质。
9.根据权利要求8所述的过滤器，其中所述过滤器还包括不同的第二过滤介质。
10.根据权利要求9所述的过滤器，其中所述不同的第二过滤介质包括吸附剂粒子。
11.根据权利要求8所述的过滤器，其中所述过滤器是还包括离子发生器的过滤系统的部件。
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