CN115551385A - 过滤介质 - Google Patents

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CN115551385A CN202180034503.9A CN202180034503A CN115551385A CN 115551385 A CN115551385 A CN 115551385A CN 202180034503 A CN202180034503 A CN 202180034503A CN 115551385 A CN115551385 A CN 115551385A
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拉尔夫·A·穆迪三世
尼莱·毕晓普
穆罕默德·塞尔丘克·辛纳吉勒
罗伯特·加西亚
赖纳·纳夫罗特
维克托·格诺阿托
伊丽莎白·托雷斯·卡诺
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Abstract

提供了一种过滤介质，所述过滤介质包括具有至少一个熔喷层的至少第一非织造织物。所述至少一个熔喷层包含复数根平均直径为约1微米至约5微米的熔喷纤维。还提供了制造过滤介质的方法。还提供了包含这样的过滤介质的口罩。

Description

过滤介质
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2020年5月13日提交的美国临时申请第63/023,951号的优先权，其通过引用整体明确地并入本文中。
技术领域
当前公开的发明的实施方案一般地涉及包括至少一个非织造织物层(例如，复数个独立的非织造织物层)的过滤介质，其中所述至少一个非织造织物层包含相对低的单位面积的重量的熔喷纤维。
背景技术
用于过滤由个体吸入的空气的口罩和呼吸器已经使用了许多年。近来，对防止由空气传播的病原体而引起的对公众和卫生保健人员的污染和感染的意识和关注增加。因此，通过防止或减轻对空气传播的感染性气溶胶和/或颗粒物质的吸入或呼出来防止从人到人、从患者到卫生保健工作者以及反之亦然的感染传播是非常期望的。随着近来例如SARS病毒和COVID-19病毒的爆发，这样的空气传播的病原体的传播由于其潜在的不期望的影响而成为公共卫生官员担忧的甚至更大的问题。
大多数口罩由结合在一起作为单个织物构成物的三(3)个层构成。这些单个织物构成物的典型构造包括约25gsm至约30gsm的两个最外层纺粘层和约20gsm至25gsm的内部熔喷层。从制造的角度来看，前述三(3)个层从其各自进料辊展开并且在口罩机器上层合在一起。从卷材物品角度来看，外部纺粘层在市场中以大量的生产量容易且快速地生产。然而，熔喷层在大多数区域中在生产量方面更加有限，并且成为在大流行时期生产合适口罩的瓶颈。
另外，一些这样的单个织物构成物已被证明是略有成功的。特别地，这样的单个织物构成物(例如，单个50gsm SSMMS织物)可以实现良好的细菌过滤效率，但是通常不能保持其透气性水平或压降值(例如，增加的压降与使用者吸入和呼出空气的难度有关)低于等级1、等级2和等级3级别的上限。
因此，仍然需要在使用减少量的总熔喷物含量的同时满足或超过美国的等级1要求和/或满足或超过欧洲的类型1要求的过滤介质。还仍然需要制造这样的过滤介质的方法，所述过滤介质包含减少量的总熔喷物含量，使得最终可以由有限的(并且通常是受限的)量的熔喷物生产较多数量的口罩。
发明内容
本发明的一个或更多个实施方案可以解决上述问题中的一者或更多者。根据本发明的某些实施方案提供了过滤介质，所述过滤介质包括具有根据以下中的任一者的结构的至少第一非织造织物(例如，复数个非织造织物)：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5。
根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物包括包含复数根熔喷纤维的至少一个熔喷层(M1)，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
在另一个方面中，本发明提供了制造过滤介质的方法，所述方法包括：将至少第一非织造织物和第二非织造织物在z方向上以面对面配置进行叠置以形成多层织物过滤介质。所述方法还可以包括将第一非织造织物和第二非织造织物沿着多层织物过滤介质的外围的至少一部分进行附接。根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物和第二非织造织物中的每一者具有根据以下中的任一者的结构：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5。
根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物包括包含复数根熔喷纤维的至少一个熔喷层(M1)，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
在又一个方面中，本发明提供了口罩，所述口罩包括中心主体部和围绕中心主体部的外围区域，所述中心主体部包含非织造物，例如本文所描述和公开的那些。口罩还可以包括与外围区域和/或中心主体部直接或间接附接的至少一个带。
附图说明
现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的一些但非全部的实施方案。实际上，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开内容将满足适用的法律要求。相同的附图标记始终是指相同的要素，以及其中：
图1示出了根据本发明的某些实施方案的过滤介质的侧视图；
图2示出了具有围绕过滤介质的整个外周的连续结合的图1的过滤介质的俯视图；
图3示出了具有围绕过滤介质的整个外周的不连续结合的图1的过滤介质的俯视图；
图4示出了过滤介质的侧视图并且使在第一非织造织物与相邻非织造织物之间在z方向上的相对自由移动可视化；
图5示出了根据本发明的某些实施方案的由使用者佩戴的口罩；
图6为过滤效率相对单位面积的重量的图；以及
图7为压差相对单位面积的重量的图。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的一些但非全部的实施方案。实际上，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开内容将满足适用的法律要求。如本说明书中和所附权利要求中所使用的，除非上下文另外明确地规定，否则单数形式“一个”、“一种”、“所述”包括复数对象。
当前公开的发明一般地涉及适合于应用于口罩应用中的过滤介质，例如等级1(美国)和类型1(欧洲)口罩。根据本发明的某些实施方案，例如，过滤介质可以被容易地生产、公开分销并且被广大公众佩戴以防止或减轻与空气传播的病原体的吸入、呼出和/或传染相关的风险。根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以包括一个或复数个独立的非织造织物，其可以联合起作用以提供期望的过滤效率、期望的细菌过滤效率和期望的压降。例如，过滤介质可以包括复数个独立的非织造织物，所述复数个独立的非织造织物可以沿着复数个非织造织物的堆叠体的共有外围的至少一部分直接或间接地接合在一起(例如，复数个非织造织物可以被定位成在z方向上以面对面取向彼此叠置)。根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物中的每一者可以包括与任何相邻的中心主体部不直接接合或者以其他方式结合的各自的中心主体部。中心主体部例如可以各自独立地包含相应非织造织物的面的最内部表面面积的至少25％、50％、75％、90％或95％。根据本发明的某些实施方案，未结合或基本上未结合的中心主体部在口罩应用中在使用时向使用者赋予佩戴的轻便性和/或舒适性。
根据本发明的某些实施方案，当前公开的发明还涉及熔喷材料在过滤介质内的更有效使用。例如，根据本发明的某些实施方案的过滤介质可以在利用显著少于传统过滤介质的总熔喷物含量的同时实现改善或类似的过滤效率、细菌过滤效率和/或压降。根据本发明的某些实施方案，过滤介质包含减少量的总熔喷物含量，使得最终可以由有限(并且通常限制的)量的熔喷物生产较多数量的口罩。例如，利用根据本发明的某些实施方案的过滤介质的口罩需要减少量的熔喷材料，这使得对于给定供应的适合于过滤应用的熔喷物能够生产多得多的口罩。
如以下更详细讨论的，根据本发明的某些实施方案包括具有一般的纺粘-熔喷-纺粘(S-M-S)构造的一个或更多个非织造织物，其中纺粘层和熔喷层的数量可以如以下所述改变。例如，过滤介质的复数个非织造织物中的一者或更多者可以包含SSMMS构成物。如上所述，非织造织物的熔喷部分可以是相对少的(例如，少于20％、少于16％、少于12％、少于10％等)。根据本发明的某些实施方案，例如，过滤介质可以包括复数个非织造织物，其中各非织造织物具有低于约40gsm、35gsm、30gsm、25gsm或20gsm的单位面积的重量同时还在各复数个非织造织物内利用减少量的熔喷物。根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以实现比包含相同单位面积的重量的单层过滤介质更低的压降。除了提供每单位面积的重量降低的压降之外，根据本发明的某些实施方案还实现了更容易和/或更彻底地带电的过滤介质，因为与使非织造织物中的每一者独立带电的能力相比，通常更难以使较高单位面积的重量的单层织物构造带电。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以适用于通用颗粒物口罩、等级1口罩、等级2口罩和等级3口罩的性能。
术语“基本”或“基本上”根据本发明的某些实施方案可以涵盖如指定的全部量或者根据本发明的另一些实施方案可以涵盖指定的大部分但非全部的量(例如，所指定的全部量的95％、96％、97％、98％或99％)。
如本文中可互换使用的术语“聚合物”或“聚合物的”可以包括均聚物；共聚物，例如如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物；三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另外具体限制，否则术语“聚合物”或“聚合物的”应包括这样的聚合物或聚合物材料的所有可能的结构异构体；立体异构体，包括但不限于几何异构体、光学异构体或对映异构体；和/或任何手性分子构型。这些构型包括但不限于这样的聚合物或聚合物材料的等规立构构型、间规立构构型和无规立构构型。术语“聚合物”或“聚合物的”还应包括由各种催化剂体系制成的聚合物，所述催化剂体系包括但不限于齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系和茂金属/单位点催化剂体系。根据本发明的某些实施方案，术语“聚合物”或“聚合物的”还应包括通过发酵过程产生或生物来源的聚合物。
如本文中所使用的，术语“非织造物”和“非织造网”可以包括具有交织的(interlaid)但并非像编织或织造织物中以呈可识别重复方式的单独纤维、长丝和/或线的结构的网。根据本发明的某些实施方案，非织造织物或非织造网可以通过本领域常规已知的任何方法例如熔喷法、纺粘法、针刺、水刺、气流成网和结合梳理成网法来形成。如本文中所使用的，“非织造网”可以包含复数根未经受固结过程的单独纤维。
如本文中所使用的，术语“织物”和“非织造织物”可以包括其中复数根纤维机械缠结或互连、熔合在一起和/或化学结合在一起的纤维的网。例如，可以使单独成网的纤维的非织造网经受结合或固结过程以将单独纤维的至少一部分结合在一起以形成互连纤维的连贯(例如，联合的)网。
如本文中所使用的，术语“固结的(consolidated)”和“固结(consolidation)”可以包括将非织造网的纤维的至少一部分聚集在一起使更紧密地靠近或在其间附接(例如，热熔合在一起、化学结合在一起和/或机械缠结在一起)以形成一个或多个结合点，这与未固结的网相比而言增加了对外力(例如，磨损力或拉力)的抵抗作用。一个或多个结合点例如可以包括网材料的已被软化或熔化并且任选地随后或同时被压缩以在网材料中形成离散或局部变形的离散或局部区域。此外，术语“固结的”可以包括这样的整个非织造网：其已经被加工成使得纤维的至少一部分更紧密地靠近或在其间附接(例如，热熔合在一起、化学结合在一起和/或机械缠结在一起)，仅作为几个实例，例如通过热结合或机械缠结(例如，水刺)。根据本发明的某些实施方案，这样的网可以被认为是“固结的非织造物”、“非织造织物”或仅作为“织物”。
如本文中所使用的，术语“层”可以包括通常可识别的存在于X-Y平面中的相似材料类型和/或功能的组合。
如本文中所使用的，术语“纺粘”可以包括这样的纤维：其通过将熔融的热塑性材料作为长丝从喷丝头的复数个细的通常为圆形的毛细管中挤出，以及挤出的长丝的直径然后迅速减小而形成。根据本发明的一个实施方案，如本文所公开和描述的，当将纺粘纤维沉积到收集表面上时其通常不是粘性的，并且通常可以是连续的。注意到，本发明的某些复合材料中使用的纺粘物可以包括文献中描述为
Figure BDA0003937362720000071
的非织造物。
如本文中所使用的，术语“连续纤维”是指在形成为非织造网或非织造织物之前未由其原始长度切割的纤维。连续纤维的平均长度范围可以为大于约15厘米至大于一米，并且高至所形成的网或织物的长度。例如，如本文中所使用的，连续纤维可以包括这样的纤维：其中纤维的长度是纤维的平均长度的至少1,000倍，例如纤维的长度是纤维的平均直径的至少约5,000倍、10,000倍、50,000倍或100,000倍。
如本文中所使用的，术语“熔喷”可以包括通过以下形成的纤维：通过复数个细的模头毛细管将熔融的热塑性材料挤出为熔融线或长丝进入会聚的高速、通常是热的气体(例如，空气)流中，所述气体流使熔融的热塑性材料的长丝变细从而使其直径减小，根据本发明的某些实施方案，所述直径可以至微纤维直径。根据本发明的一个实施方案，模头毛细管可以是圆形的。其后，熔喷纤维被高速气体流携带并沉积在收集表面上以形成随机分布的熔喷纤维的网。熔喷纤维可以包括可以是连续或不连续的并且当沉积到收集表面上时通常为粘性的微纤维。然而，熔喷纤维的长度比纺粘纤维的长度更短。
本文所公开的可以在本文所公开的给定范围内产生较小范围的所有整数端点在本发明的某些实施方案的范围内。作为实例，约10至约15的公开内容包括例如以下的中间范围的公开内容：约10至约11；约10至约12；约13至约15；约14至约15；等等。此外，可以在本文所公开的给定范围内产生较小范围的所有单个小数(例如，报道至最接近十分之一的数)端点在本发明的某些实施方案的范围内。作为实例，约1.5至约2.0的公开内容包括例如以下的中间范围的公开内容：约1.5至约1.6；约1.5至约1.7；约1.7至约1.8；等等。
根据本发明的某些实施方案提供了过滤介质，所述过滤介质包括具有根据以下中的任一者的结构的至少第一非织造织物(例如，复数个非织造织物)：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5。
根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物包括包含复数根熔喷纤维的至少一个熔喷层(M1)，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。根据本发明的某些实施方案，各熔喷层包含相应的复数根熔喷纤维，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
仅作为实例，过滤介质可以包括其中各非织造织物具有根据结构1或结构2的结构的复数个非织造织物。仅例如，各非织造织物可以具有根据结构1的结构，其中‘a’为2，‘b’为2和‘c’为1以提供SSMMS结构。作为另一个实例，过滤介质可以包括具有根据结构1的结构的第一非织造织物和具有根据结构2或根据结构1的结构的第二非织造织物，但是其中‘a’、‘b’或‘c’的值中的一者或更多者可以与第一非织造物结构的不同。
如上所述，过滤介质可以包括其中各非织造织物具有根据结构1或结构2的结构的复数个非织造织物。例如，过滤介质可以包括1至约10个形成过滤介质的非织造织物层。例如，过滤介质可以包括第一非织造织物、第二非织造织物和第三非织造织物，其中各非织造织物可以独立地具有根据结构1或结构2的结构。过滤介质还可以例如包括具有根据结构1或结构2的结构的第四非织造织物和具有根据结构1或结构2的结构的第五非织造织物。
根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物(例如，根据结构1和/或结构2的非织造织物)中的每一者可以独立地包含以下的单位面积的重量：约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。例如，第一非织造织物的单位面积的重量可以为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。与过滤介质中的任何其他非织造织物的单位面积的重量无关，第二非织造织物的单位面积的重量可以为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。与过滤介质中的任何其他非织造织物的单位面积的重量无关，第三非织造织物(如果存在的话)的单位面积的重量可以为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。与过滤介质中的任何其他非织造织物的单位面积的重量无关，第四非织造织物(如果存在的话)的单位面积的重量可以为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。与过滤介质中的任何其他非织造织物的单位面积的重量无关，第五非织造织物(如果存在的话)的单位面积的重量可以为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。例如，第一非织造织物可以具有第一单位面积的重量以及第二非织造织物可以具有第二单位面积的重量，其中第一单位面积的重量与第二单位面积的重量不同。替代地，复数个非织造织物中的每一者包含相同的单位面积的重量。
根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物可以以这样的配置设置以提供多织物过滤介质：其中所述复数个非织造织物在与各自非织造织物的机器方向和横向方向二者垂直的z方向上以面对面取向彼此堆叠。根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物可以沿着多织物过滤介质的外围的至少一部分直接或间接地彼此结合。例如，复数个非织造织物可以沿着多织物过滤介质的外围的至少一部分彼此缝编结合、热结合、超声结合或粘合结合。仅作为实例，多织物过滤介质可以包括完全沿着多层织物过滤介质的外围定位的连续结合点。替代地，多织物过滤介质可以包括至少部分地(或完全地)沿着多层织物过滤介质的外围定位的复数个离散结合点。根据本发明的某些实施方案，多织物过滤介质除了与沿着多织物过滤介质的外围相关的结合点之外没有任何另外的结合点。
例如，图1示出了根据本发明的某些实施方案的过滤介质的侧视图。如图1所示，过滤介质100可以包括三个独立的非织造织物。如图1所示，过滤介质100包括具有根据结构1或结构2的结构的第一最外层非织造织物101、具有根据结构1或结构2的结构的第二最外层非织造织物103、以及具有根据结构1或结构2的结构的内部非织造织物105。图1示出了沿着复数个非织造织物(例如，多织物过滤介质)的边缘或外围的结合点107。
图2示出了具有围绕过滤介质的整个外围的连续结合107的图1的过滤介质100的俯视图。图3示出了具有复数个围绕过滤介质的整个外围的不连续结合点107的图1的过滤介质100的俯视图。图4示出了过滤介质100的侧视图并且例示了在第一非织造织物101与相邻非织造织物105之间在z方向上的相对自由移动。在该方面，第一非织造织物101和第二非织造织物105的边缘部或外围通过结合点107接合，而中心主体部相对于彼此相对自由移动或滑动。例如，第一非织造织物101可以以限定两个非织造织物之间的间隙106的方式在稍微远离第二非织造织物105的位置中松弛。根据本发明的某些实施方案，可以在相邻非织造织物之间存在(例如在相邻非织造织物的各自中心主体部处的)各相邻织物之间的间隙。
根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物中的一者或更多者(例如，每一者)可以独立地包含约5重量％至约20重量％的复数根喷熔纤维，例如至少约以下中的任一者：5重量％、8重量％、10重量％、12重量％和15重量％，和/或至多约以下中的任一者：20重量％、18重量％、16重量％和15重量％。另外地或替代地，复数个非织造织物中的一者或更多者(例如，每一者)可以独立地包含约1gsm至约5gsm的复数根喷熔纤维，例如至少约以下中的任一者：1gsm、1.2gsm、1.4gsm、1.6gsm、1.8gsm、2gsm、2.2gsm、2.4gsm、2.6gsm、2.8gsm和3gsm，和/或至多约以下中的任一者：5gsm、4.8gsm、4.5gsm、4.2gsm、3.8gsm、3.5gsm、3.2gsm和3gsm。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质包含约5重量％至约20重量％的复数根熔喷纤维，例如至少约以下中的任一者：5重量％、8重量％、10重量％、12重量％和15重量％，和/或至多约以下中的任一者：20重量％、18重量％、16重量％和15重量％。另外地或替代地，过滤介质包含约1gsm至约15gsm的复数根熔喷纤维，例如至少约以下中的任一者：1gsm、2gsm、3gsm、5gsm、6gsm、8gsm和10gsm，和/或至多约以下中的任一者：15gsm、12gsm、10gsm和8gsm。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以包含含有复数根熔喷纤维的总熔喷内容物，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
根据本发明的某些实施方案，复数根熔喷纤维可以包含合成聚合物，例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、或其任意组合。例如，聚烯烃可以包括聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯、聚乙烯共聚物、或其任意组合。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以包含含有复数根纺粘纤维的总纺粘内容物，所述复数根纺粘纤维的平均直径为约12微米至约30微米，例如至少约以下中的任一者：12微米、14微米、16微米、18微米和20微米，和/或至多约以下中的任一者：30微米、28微米、25微米、22微米、20微米和18微米。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质包括包含第一复数根连续纺粘纤维的第一外部纺粘层和包含第二复数根连续纺粘纤维的第二外部纺粘层，其中第一复数根纺粘纤维、第二复数根纺粘纤维、或二者的平均直径为约12微米至约30微米，例如至少约以下中的任一者：12微米、14微米、16微米、18微米和20微米，和/或至多约以下中的任一者：30微米、28微米、25微米、22微米、20微米和18微米。
根据本发明的某些实施方案，第一复数根纺粘纤维、第二复数根纺粘纤维、或二者独立地包含合成聚合物，例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、或其任意组合。例如，聚烯烃可以包括聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯、聚乙烯共聚物、或其任意组合。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的如通过EN14683或F2100-19确定的压降为至多60Pa/cm2，例如如通过EN14683、F2100-19确定的至多约以下中的任一者：60Pa/cm2、55Pa/cm2、50Pa/cm2、45Pa/cm2、40Pa/cm2、35Pa/cm2和30Pa/cm2，和/或如通过EN14683、F2100-19确定的至少约以下中的任一者：10Pa/cm2、15Pa/cm2、20Pa/cm2、25Pa/cm2、30Pa/cm2和35Pa/cm2。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的如通过ASTM F2101-19或EN14683确定的对于尺寸例如为3微米的颗粒的细菌过滤效率(Bacterial Filtration Efficiency，BFE)为至少95％，例如至少96％、至少97％、至少98％、或者至少99％。过滤材料的BFE通常通过在标准条件下确定能够移动通过过滤材料的细菌(例如金黄色葡萄球菌或嗜热脂肪芽孢杆菌)的百分比来得出。能够穿过过滤材料的细菌越少，BFE越高。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的根据ASTM D737用38cm2头部(体积)Textest仪器在125Pa压差下测量的透气率为约20cfm至约85cfm，例如至多约以下中的任一者：85cfm、80cfm、75cfm、70cfm、65cfm、60cfm、55cfm、50cfm、45cfm、40cfm和35cfm，和/或至少约以下中的任一者：20cfm、25cfm、30cfm、35cfm和40cfm。
根据本发明的某些实施方案，一个或更多个非织造织物中的一个或更多个独立的层可以包含带电的纤维。例如，带电的纤维可以包括具有能够被测量并且在纤维上存在超过短暂持续时间的电荷的纤维。可以在形成之后、铺放期间向纤维赋予电荷，或者在对应的非织造织物的最终形成期间或之前向对应的非织造织物的一个或更多个独立的层赋予电荷以改善其过滤效率。例如，对应的非织造织物中的一者或更多者可以具有包含电荷的熔喷纤维，而纺粘纤维(例如，外部纺粘层)可能在其上未接收到电荷。替代地，对应的非织造织物中的各层可以在其上包含电荷。例如，根据本发明的某些实施方案的过滤介质可以至少部分地带电。根据本发明的某些实施方案，熔喷纤维的至少一个层或更多个层带电。根据本发明的某些实施方案，复数个非织造织物中的每一者均带电。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质包括其中仅最外层非织造织物(例如，在作为口罩被使用者佩戴时暴露于或者将暴露于外部环境的非织造织物)带电的复数个非织造织物。例如，过滤介质可以包括(i)第一非织造织物，其为(例如通过电晕荷电)带电的最外层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时距离使用者最远)；(ii)第二非织造织物，其为可以带电或不带电的最内层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时邻近使用者的皮肤)；以及(iii)第三非织造织物，其位于第一非织造织物与第二非织造织物之间，其中第三非织造织物可以带电或不带电。根据本发明的某些实施方案，仅最外层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时距离使用者最远)带电，而过滤介质的任何其他另外的非织造织物可以没有电荷。例如，除了最外层非织造织物之外的所有其他非织造织物可以不带电，而最外层非织造织物带电。
根据本发明的某些实施方案，例如通过电晕荷电而具有电荷的任何过滤非织造织物可以具有一种或更多种电荷稳定添加剂。电荷稳定添加剂例如可以包括受阻胺光稳定剂(hindered amine light stabilizer，HALS)，例如‘N-H’-HALS、‘N-R’-HALS、‘N-OR’-HALS、或其任意组合，其中‘N’为氮原子，‘H’为氢原子，以及‘R’包括饱和脂族基团、不饱和脂族基团、饱和芳族基团、或者不饱和芳族基团。根据本发明的某些实施方案，一种或更多种电荷稳定添加剂包括‘N-R’-HALS和/或‘N-OR’-HALS并且‘R’独立地包含1至约30个碳原子，例如至少约以下中的任一者：1、2、3、4、5、6、8、10、15、18和20个碳原子，和/或至多约以下中的任一者：30、28、26、24、22和20个碳原子。根据本发明的某些实施方案，HALS可以为聚[[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-s-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]六亚甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]。另外地或替代地，电荷稳定添加剂可以包括衍生自羧酸或胺的有机酰胺。存在大量可商购的有机酰胺类型。根据本发明的某些实施方案可以使用多种有机酰胺。合适地，有机酰胺化合物可以衍生自胺和具有6至50个，优选14至22个，更优选16至29个碳原子的羧酸。根据本发明的某些实施方案，使用衍生自与两种羧酸反应的有机二胺的有机双酰胺。有机酰胺例如可以衍生自脂族胺(例如，二胺)和脂族单羧酸或二羧酸。羧酸基团中的脂族基团可以是饱和的或者每分子具有一个或更多个双键的烯键式不饱和的。另外地或替代地，电荷稳定添加剂可以包括空间位阻酚。根据本发明的某些实施方案，空间位阻酚可以包括苯并三唑UV光吸收剂和稳定剂，例如2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯乙基)苯酚。另外地或替代地，电荷稳定添加剂可以包括1,3,5-三(2,2-二甲基丙酰基氨基)苯或其系统名称N,N'N”,N”'-1,3,5-苯三基三(s,2-二甲基-丙酰胺)，其作为
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根据本发明的某些实施方案，电荷稳定剂可以仅存在于过滤介质的已经受荷电(例如电晕荷电、水驻极荷电(hydrocharging)等)的非织造织物中。例如，最外层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时距离使用者最远)可以带电并且包含一种或更多种电荷稳定剂，而过滤介质的另外非织造织物中的每一者可以没有电荷和/或电荷稳定剂。根据本发明的某些实施方案，过滤介质的最外层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时距离使用者最远)可以包含一种或更多种电荷稳定试剂，所述一种或更多种电荷稳定试剂为非织造织物的至少约1重量％至约10重量％，例如至少约以下中的任一者：非织造织物的1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％和5重量％，和/或至多约以下中的任一者：非织造织物的10重量％、9重量％、8重量％、7重量％、6重量％和5重量％。
根据本发明，过滤介质可以包括第一层，所述第一层包括最外层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时距离使用者最远)、最内层非织造织物(例如，被定位成在作为口罩佩戴时邻近使用者的皮肤)以及位于最外层非织造织物与最内层非织造织物之间的一个或更多个内部或中间非织造织物。根据本发明的某些实施方案，仅最外层非织造物层具有电荷(例如，通过电晕荷电等提供)和电荷稳定剂，而最内层非织造织物和一个或更多个内部或中间非织造织物没有电荷和电荷稳定剂二者。具有这样的构造的过滤介质可以有利地提供对极性液体例如水、醇和血液穿透的阻力的增加。仅作为实例，过滤介质可以包括32gsm的最外层非织造织物、20gsm的最内层非织造织物、和20gsm的单个中间非织造物层，其中仅最外层非织造织物带电(例如，具有其上赋予的电荷)并且具有电荷稳定剂。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质通过根据ASTM F-1862和ISO 22609的血液渗透测试，其中使最外层非织造织物污染的合成血液无法通过过滤介质。根据本发明的某些实施方案，与其中过滤介质的最外层非织造织物和一个或更多个另外的非织造织物也带电的相同过滤介质相比，仅最外层非织造织物带电的过滤介质提供了根据ASTM F-1862和ISO 22609更好的耐液体穿透性。由于荷电操作可以使所产生的带电非织造织物在性质上更加亲水，因此认为除了最外层非织造织物之外的非织造织物的荷电可以提供从带电的最外层非织造织物进入过滤介质并且可能穿过过滤介质的牵引效应。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质可以包括贯穿非织造织物的厚度的可变孔隙率。例如，非织造物可以包括具有第一孔隙率的第一外表面、第二外表面、以及包括z方向上的在第一外表面与第二外表面之间的中间点并且具有第二孔隙率的内部区域；其中第一孔隙率大于第二孔隙率。在该方面，较大的颗粒和/或较大的雾化组分可以在最外层表面处或附近被捕获或阻挡，而相对较小的颗粒和/或较小的雾化组分可以在非织造物的内部区域内被捕获或阻挡。根据本发明的某些实施方案，例如，非织造物包括深度过滤介质而不具有不期望的横跨非织造物的高压降。例如，横跨非织造物的压降或压差可以包括小于约60Pa/cm2，例如小于50Pa/cm2或小于40Pa/cm2的值。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的过滤介质效率因子(Filtration MediaEfficiency Factor，FMEF)为至少约0.025，例如至少约以下中的任一者：0.025、0.03、0.035、0.04、0.05和0.06，和/或至多约以下中的任一者：0.125、0.1、0.9、0.08、0.07和0.06；
其中FMEF根据等式(1)来确定：
等式(1)：FMEF＝(A/B)/C
其中
A为通过TSI 8130仪器以85LPM的2％ NaCl溶液确定的过滤介质的％过滤效率(颗粒尺寸平均值为0.3微米)；
B为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨过滤介质的压降；以及
C为以gsm计的过滤介质的单位面积的重量。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的熔喷过滤效率因子(MeltblownFiltration Efficiency Factor，MFEF)为至少约0.1，例如至少约以下中的任一者：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4和0.5，和/或至多约以下中的任一者：0.75、0.7、0.65、0.6、0.55和0.5；
其中MFEF根据等式(2)来确定：
等式(2)：FMFEF＝(A/B)/D
其中
A为通过TSI 8130仪器以85LPM的2％ NaCl溶液确定的过滤介质的％过滤效率(颗粒尺寸平均值为0.3微米)；
B为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨过滤介质的压降；以及
D为以gsm计的过滤介质中的熔喷层的总单位面积的重量。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的细菌过滤介质效率因子(BFMEF)为至少约0.03，例如至少约以下中的任一者：0.03、0.035、0.04、0.05和0.06，和/或至多约以下中的任一者：0.125、0.1、0.9、0.08、0.07和0.06；
其中BFMEF根据等式(3)来确定：
等式(3)：BFMEF＝(H/J)/K
其中
H为通过ASTM F2101或EN14683确定的过滤介质的BFE％；
J为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨过滤介质的压降；以及
K为以gsm计的过滤介质的单位面积的重量。
根据本发明的某些实施方案，过滤介质的熔喷细菌过滤效率因子(MeltblownBacterial Filtration Efficiency Factor，MBFEF)为至少约0.15，例如至少约以下中的任一者：0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45和0.5，和/或至多约以下中的任一者：0.75、0.7、0.65、0.6、0.55和0.5；
其中MBFEF根据等式(2)来确定：
等式(2)：MBFEF＝(H/J)/M
其中
H为通过ASTM F2101或EN14683确定的过滤介质的％BFE；
J为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨过滤介质的压降；以及
M为以gsm计的过滤介质中的熔喷层的总单位面积的重量。
在另一个方面中，本发明提供了制造过滤介质的方法，例如本文所描述和公开的那些。根据本发明的某些实施方案，所述方法可以包括将至少第一非织造织物和第二非织造织物在z方向上以面对面配置进行叠置或堆叠以形成多层织物过滤介质。所述方法还可以包括将第一非织造织物和第二非织造织物沿着多层织物过滤介质的外围的至少一部分进行附接。根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物和第二非织造织物中的每一者具有根据以下中的任一者的结构：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5。
根据本发明的某些实施方案，第一非织造织物包括包含复数根熔喷纤维的至少一个熔喷层(M1)，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
根据本发明的某些实施方案，所述方法还可以包括向形成复数个非织造织物中的至少一者的纤维的至少一部分赋予电荷。例如，所述方法可以包括向复数个非织造织物中的一者或更多者(例如，第一非织造织物和/或第二非织造织物)中的熔喷纤维的一个或更多个层赋予电荷。根据本发明的某些实施方案，所述方法可以包括赋予至少第一非织造织物的整体电荷，或者赋予第一非织造织物和第二非织造织物、或者形成过滤介质的每个非织造织物电荷。例如，可以单独地向非织造织物中的一者或更多者(或每一者)赋予电荷或者可以向作为整体的堆叠的多层过滤介质赋予电荷。
根据本发明的某些实施方案，赋予电荷的一个或多个操作可以包括一个或更多个电荷赋予机理。例如，荷电可以经由水驻极荷电和/或静电荷电完成，例如经由夹棒(pinnerbar)的操作或电晕荷电。
根据本发明的某些实施方案，将第一非织造织物和第二非织造织物沿着多层织物过滤介质的外围的至少一部分进行附接可以包括经由热结合过程、超声结合过程、缝编、压紧(clipping)、夹紧(clamping)、粘合结合、或其任意组合形成一个或更多个结合点。
在又一个方面中，本发明提供了口罩，所述口罩包括中心主体部和围绕中心主体部的外围区域，所述中心主体部包含过滤介质，例如本文所描述和公开的那些。口罩还可以包括与外围区域和/或中心主体部直接或间接附接的至少一个带。根据本发明的某些实施方案，口罩可以包括可以由金属材料形成的可弯曲加固鼻夹。根据本发明的某些实施方案，至少一个带(例如，两个独立的带)包含弹性材料。外围部分例如可以包含与中心主体部不同的可成型材料。例如，可成型材料可以形成对佩戴口罩的个体的气密密封。
例如，图5示出了根据本发明的某些实施方案的由使用者20佩戴的口罩10。口罩10包括由如本文所描述和公开的过滤介质形成的中心主体部12以及可以由与中心主体部相同或不同材料形成的外围区域13。如图1所示，口罩10还包括可弯曲的加固鼻夹14以及两个带16A、16B。
实施例
通过以下实施例进一步举例说明了本公开内容，这绝不应被解释为是限制性的。即，以下实施例中描述的特定特征仅是说明性的并不是限制性的。
生产三个不同单位面积的重量的不同单层基础产品(例如，非织造织物)。特别地，生产了11gsm SSMMS(全程标识为NO5066)、13gsm SSMMS(全程标识为NO5056)和15gsmSSMMS(全程标识为NO5067)。下表1提供了这些单层基础产品(例如，非织造织物)中的每一者的物理特性的汇总。
规定的名称 单位 1165M 13GGM 15GSM
单位面积的重量 N/C3 11.1 13.2 14.3
阻力(水压头) 毫巴 21.8 18.4 21.0
拉伸强度(CD峰) N/cm 2.17 2.83 3.33
伸长率(CD峰) 8 564 57.2 58.7
拉伸强度(MD峰) N/cm 5.90 6.82 7.43
伸长率(MD峰) ≈ 50.1 54.3 54.4
透气率(孔隙率) m3/m2/分钟 46.4 30.7 26.9
透气率 mm 151.1 100.8 85.1
LSTST 秒 12.0 12.6 16.6
孔尺寸 微米 12.7 8.6 8.2
总生产量 kg/小时 2355 2356 2356
％MB含量 ％ 15.9 15.9 15.5
构造物 SSMMS SSMMS SSMMS
线速度 gsm 785 585 589
生产代码 NO5066 NO5065 NO5067
表1
测试了第一组单层基础产品(例如，非织造织物)的85LPM下的TSI阻力和85LPM下的TSI过滤效率以提供用于其各自性能的基准。85LPM下的TSI 8130用于本公开内容的实施例部分中包括的所有表和数据中的所有过滤分析。经由电晕处理使第二组单层基础产品(例如，非织造织物)带电并且测试在带电时85LPM下的TSI阻力和85LPM下的TSI过滤效率以提供其各自性能的基准。如表2所示，带电的单层基础产品实现了TSI过滤效率的改善。
规定的名称 测试方法 单位 11GSM 13GSM 15G5M
层 1个层 1个层 1个层
单位面积的重量 gsm 11.4 13.2 14.8
拉伸强度(CD峰) WSP2204(CS) S/cm 2.87 2.83 3.33
伸长率(CD峰) WAP 2104(CS) ％ 55.8 57.2 53.7
拉伸强度(MD峰) WSO110.4(CS) S/cm 5.30 5.88 7.43
伸长率(MD峰) WSP1104(CS) ％ 50。2 54.3 54.4
透气率(孔隙率) m3/m2/分钟 45.1 30.7 26.9
透气率 ct 352.2 200.6 88.1
压差 EM24883 mmH<sub>2</sub>O/<sub>cm</sub><sup>3</sup> 0.83 1.23 2.65
未经处理的产品
T8阻力@35LPM TS8130 2％N/C3溶液 mmH<sub>2</sub>O 3.45 4.55 5.55
T5过滤效率@85LPM TS3130 2％N/C3溶液 ％ 11。5 19.4 22.4
经处理的产品 电晕处理
TS阻力@85LPM TS8230 2％N/C3溶液 mmH<sub>2</sub>O 3.52 4.75 5.32
TS过滤效率@85LPM TS8830 2％N/C3溶液 ％ 27.2 34.5 40.0
生产代码 NO5066 NO5065 NO5057
表2
接下来，将三个不同的单层基础产品(例如，非织造织物)以各种多织物配置进行堆叠并测试以评估横跨多织物配置的压降、透气率和过滤效率。单层基础产品中的每一者均带电。表3示出了用于形成被测试的最终多织物配置的单层基础产品的各种组合。
Figure BDA0003937362720000211
表3
为了比较，生产表3中示出的多织物配置的不带电变体并且进行测试。表4示出了用于形成被测试的最终多织物配置的不带电的单层基础产品的各种组合。
Figure BDA0003937362720000212
表4
带电的多织物配置与不带电的多织物配置之间的关于压差和过滤效率的比较表明过滤效率由于带电而改善并且压差没有因使用带电的非织造织物层(如果有的话)而受到显著影响。图6示出了带电的多织物配置和不带电的多织物配置的相对于单位面积的重量的过滤效率。图7示出了带电的多织物配置和不带电的多织物配置的相对于单位面积的重量的压降。图6和图7还示出了两个较高单位面积的重量的单个织物过滤介质(标识为TEAS)(即，39gsm和50gsm的单个织物过滤介质)的测试结果。图6和图7中绘制的数据示出了单层较重单位面积的重量的过滤介质可以提供类似的85LPM下的过滤效率，但是通过单层较重单位面积的重量的过滤介质实现的压差不期望地高于40Pa/cm2。在该方面，根据本发明的某些实施方案的相同或更低单位面积的重量的多织物过滤介质可以提供类似或改善的过滤效率，同时提供降低的压差。
除了前述测试之外，还构造了多个另外的多织物配置并且分析了多种特性，包括85LPM和32LPM下的TSI阻力以及85LPM和32LPM下的TSI过滤效率。在不带电状态下对多织物构成物中的每一者进行测试。例如，表5示出了仅由一个或更多个上述11gsm SSMMS(全程标识为NO5066)织物层形成的五(5)个不同的构成物。例如，表6示出了仅由一个或更多个上述13gsm SSMMS(全程标识为NO5065)织物层形成的五(5)个不同的构成物。例如，表7示出了仅由一个或更多个上述15gsm SSMMS(全程标识为NO5067)织物层形成的五(5)个不同的构成物。
Figure BDA0003937362720000231
Figure BDA0003937362720000241
Figure BDA0003937362720000251
对由四(4)个上述13gsm(NO5065)层的堆叠体组成的第一多织物过滤介质进行耐合成血液穿透性分析，其中第一多织物过滤介质的层都不带电。第二多织物过滤介质由三(3)个15gsm(NO5067)层的堆叠体组成，其中第二多织物过滤介质的层都不带电。用于分析耐合成血液穿透性的测试程序为标准测试协议(Standard Test Protocol，STP)编号：STP0012Rev.09。特别地，进行所述程序以评估可以适合于用作被设计成防止流体穿透的外科手术口罩和其他类型的防护服材料的多织物过滤介质。所述程序模拟动脉喷洒并评估测试制品(即，第一多织物过滤介质和第二多织物过滤介质)在保护使用者免于可能暴露于血液和/或其他体液方面的有效性。从目标区域表面到套管的尖端的距离为30.5cm。使用靶标板方法采用2mL测试体积的合成血液。该测试方法被设计成符合ASTM F-1862和ISO 22609(如EN 14683:2019和AS4381:2015中所提及的)，有以下例外：ISO 22609要求在具有21±5℃的温度和85±10％的相对湿度的环境中进行测试。代替地，在环境条件下在从保持在这些参数下的环境室中取出的一分钟内进行测试。
以以上概述的方式测试第一多织物过滤介质的三十二(32)个单独样品的耐合成血液穿透性，其中第一多织物过滤介质的表面的外部被合成血液损伤。根据合成血液在第一多织物过滤介质的相反侧上不可见，三十二(32)个样品中的三十(30)个通过。将这些样品在21±5℃和85±5％相对湿度(RH)下预调节4小时，测试条件为在160mm Hg的压力下23.5℃和21％ RH。根据ASTM F-1862和ISO 22609，当32个测试制品中的≥29个显示通过结果时，对于常规单次取样方案满足4.0％的可接受的质量限。
以以上概述的方式测试第二多织物过滤介质的三十二(32)个单独样品的耐合成血液穿透性，其中第二多织物过滤介质的表面的外部被合成血液损伤。根据合成血液在第二多织物过滤介质的相反侧上不可见，所有三十二(32)个样品均通过。将这些样品在21±5℃和85±5％相对湿度(RH)下预调节4小时，测试条件为在160mm Hg的压力下23.5℃和21％RH。根据ASTM F-1862和ISO 22609，当32个测试制品中≥29个显示通过结果时，对于常规单次取样方案满足4.0％的可接受的质量限。
在该方面，耐合成血液穿透性分析确定不带电的多织物过滤介质通过在160mm Hg的等级3压力下的等级3血液阻挡测试。
制造另外的多织物过滤介质(即，第三多织物过滤介质)，并且其包括32gsm的最外层非织造织物、20gsm的最内层非织造织物和20gsm的单个中间非织造物层。仅最外层非织造织物经由电晕荷电操作而带电(例如，具有其上赋予的电荷)。在最外层非织造织物中包含以最外层非织造织物的2.9重量％的重量百分比的电荷稳定剂。电荷稳定剂由1,3,5-三(2,2-二甲基丙酰基氨基)苯或其系统名称N,N'N”,N”'-1,3,5-苯三基三(s,2-二甲基-丙酰胺)组成，其作为
Figure BDA0003937362720000271
XT 386可从BASF商购。
以以上概述的方式测试第三多织物过滤介质的三十二(32)个单独样品的耐合成血液穿透性，其中第三多织物过滤介质的32gsm非织造织物的表面的外部被合成血液损伤。根据合成血液在第三多织物过滤介质的相反侧上不可见，所有三十二(32)个样品均通过。将这些样品在21℃±5℃和85％±5％相对湿度(RH)下预调节4小时，测试条件为在160mmHg的压力下23.5℃和21％ RH。根据ASTM F-1862和ISO 22609，当32个测试制品中≥29个显示通过结果时，对于常规单次取样方案满足4.0％的可接受的质量限。
在不脱离本发明的精神和范围(其在所附权利要求中更具体地阐述)的情况下，针对本发明的这些和其他修改方案和变化方案可以由本领域普通技术人员来实践。此外，应理解，各种各样的实施方案的方面可以整体或部分地互换。此外，本领域普通技术人员将理解，前述描述仅作为实例，并且不旨在如在这样的所附权利要求中进一步描述的一样来限制本发明。因此，所附权利要求的精神和范围不应限于本文中包含的变体的示例性描述。

Claims (15)

1.一种过滤介质，包括：
具有根据以下中的任一者的结构的至少第一非织造织物：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
其中所述第一非织造织物包括包含复数根熔喷纤维的至少一个熔喷层(M1)，所述复数根熔喷纤维的平均直径为约1微米至约5微米，例如至少约以下中的任一者：1微米、1.2微米、1.4微米、1.6微米、1.8微米、2微米、2.2微米、2.4微米、2.6微米、2.8微米和3微米，和/或至多约以下中的任一者：5微米、4.8微米、4.5微米、4.2微米、4微米、3.8微米、3.5微米、3.2微米和3微米。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述过滤介质包括复数个非织造织物，所述复数个非织造织物包括具有根据结构1或结构2的结构的至少第二非织造织物、具有根据结构1或结构2的结构的任选的第三非织造织物、具有根据结构1或结构2的结构的任选的第四非织造织物、以及具有根据结构1或结构2的结构的任选的第五非织造织物。
3.根据权利要求2所述的过滤介质，其中所述第一非织造织物、所述第二非织造织物和所述第三非织造织物的单位面积的重量各自独立地为约5gsm至约50gsm，例如至少约以下中的任一者：5gsm、8gsm、10gsm、11gsm、13gsm、15gsm、18gsm、20gsm、22gsm、25gsm、28gsm和30gsm，和/或至多约以下中的任一者：50gsm、48gsm、45gsm、42gsm、40gsm、38gsm、35gsm、32gsm、30gsm、28gsm、25gsm、22gsm和20gsm。
4.根据权利要求2至3所述的过滤介质，其中所述复数个非织造织物在z方向上以面对面取向彼此堆叠并且提供多织物过滤介质，以及其中所述复数个非织造织物沿着所述多织物过滤介质的外围彼此结合。
5.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述复数个非织造织物沿着所述多织物过滤介质的外围彼此缝编结合、热结合、超声结合或粘合结合，以及其中所述多织物过滤介质除了与沿着所述多织物过滤介质的所述外围相关的结合点之外没有任何另外的结合点。
6.根据权利要求2至5所述的过滤介质，其中所述复数个非织造织物中的每一者包含：(i)约5重量％至约25重量％的所述复数根熔喷纤维，例如至少约以下中的任一者：5重量％、8重量％、10重量％、12重量％和15重量％，和/或至多约以下中的任一者：20重量％、18重量％、16重量％和15重量％；(ii)约1gsm至约5gsm的所述复数根熔喷纤维，例如至少约以下中的任一者：1gsm、1.2gsm、1.4gsm、1.6gsm、1.8gsm、2gsm、2.2gsm、2.4gsm、2.6gsm、2.8gsm和3gsm，和/或至多约以下中的任一者：5gsm、4.8gsm、4.5gsm、4.2gsm、3.8gsm、3.5gsm、3.2gsm和3gsm；或者(i)和(ii)二者。
7.根据权利要求2至6所述的过滤介质，其中所述复数个非织造织物中的每一者包含相同的单位面积的重量。
8.根据权利要求2至6所述的过滤介质，其中所述第一非织造织物具有第一单位面积的重量以及所述第二非织造织物具有第二单位面积的重量；其中所述第一单位面积的重量不同于所述第二单位面积的重量。
9.根据权利要求1至8所述的过滤介质，其中所述过滤介质具有以下中的一者或更多者：(i)压降为至多60Pa/cm2，例如至多约以下中的任一者：60Pa/cm2、55Pa/cm2、50Pa/cm2、45Pa/cm2、40Pa/cm2、35Pa/cm2和30Pa/cm2，和/或至少约以下中的任一者：10Pa/cm2、15Pa/cm2、20Pa/cm2、25Pa/cm2、30Pa/cm2和35Pa/cm2；(ii)细菌过滤效率(BFE)为至少95％，例如至少96％、至少97％、至少98％、或至少99％；(iii)在将压差设定于125Pa时的透气率为约20cfm至约85cfm，例如至多约以下中的任一者：85cfm、80cfm、75cfm、70cfm、65cfm、60cfm、55cfm、50cfm、45cfm、40cfm和35cfm，和/或至少约以下中的任一者：20cfm、25cfm、30cfm、35cfm和40cfm；以及(iv)并且通过根据ASTM F-1862和ISO 22609的血液渗透测试。
10.根据权利要求1至9所述的过滤介质，其中所述过滤介质是至少部分带电的，例如通过电晕荷电、静电夹棒荷电、水驻极荷电、或其任意组合而至少部分带电。
11.根据权利要求1至10所述的过滤介质，其中所述过滤介质的过滤介质效率因子(FMEF)为至少约0.025，例如至少约以下中的任一者：0.025、0.03、0.035、0.04、0.05和0.06，和/或至多约以下中的任一者：0.125、0.1、0.9、0.08、0.07和0.06；
其中FMEF根据等式(1)来确定：
等式(1)：FMEF＝(A/B)/C
其中
A为通过TSI 8130仪器以85LPM的2％NaCl溶液确定的所述过滤介质的％过滤效率(颗粒尺寸平均值为0.3微米)；
B为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨所述过滤介质的压降；以及
C为以gsm计的所述过滤介质的单位面积的重量。
12.根据权利要求1至10所述的过滤介质，其中所述过滤介质的熔喷过滤效率因子(MFEF)为至少约0.1，例如至少约以下中的任一者：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4和0.5，和/或至多约以下中的任一者：0.75、0.7、0.65、0.6、0.55和0.5；
其中MFEF根据等式(2)来确定：
等式(2)：FMFEF＝(A/B)/D
其中
A为通过TSI 8130仪器以85LPM的2％NaCl溶液确定的所述过滤介质的％过滤效率(颗粒尺寸平均值为0.3微米)；
B为根据EN14683/F2100-19的以Pa/cm2计的横跨所述过滤介质的压降；以及
D为以gsm计的所述过滤介质中的所述熔喷层的总单位面积的重量。
13.一种制造过滤介质的方法，包括：
将至少第一非织造织物和第二非织造织物在z方向上以面对面配置进行叠置以形成多层织物过滤介质；将所述第一非织造织物和所述第二非织造织物沿着所述多层织物过滤介质的外围的至少一部分附接；其中所述第一非织造织物和所述第二非织造织物中的每一者具有根据以下中的任一者的结构：
(结构1)S1a-M1b-S2c；和
(结构2)S1a-M1b-S3d-M2e-S2c；
其中，
‘M1’包括第一熔喷层或第一多个熔喷层的组；
‘M2’包括第二熔喷层或第二多个熔喷层的组；
‘S1’包括第一纺粘层或第一多个纺粘层的组；
‘S2’包括第二纺粘层或第二多个纺粘层的组；
‘S3’包括第三纺粘层或第三多个纺粘层的组；
‘a’表示‘S1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘b’表示‘M1’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘c’表示‘S2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；
‘d’表示‘S3’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5；以及
‘e’表示‘M2’的层数并且独立地选自1、2、3、4和5。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括向至少所述第一非织造织物赋予电荷。
15.一种口罩，包括：
包含根据权利要求1至12所述的过滤介质的中心主体部和围绕所述中心主体部的外围区域；以及
与所述外围区域或所述中心主体部直接或间接附接的至少一个带。
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