CN1444672A - 粒子保持特性提高的过滤介质 - Google Patents

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Abstract

可用作过滤介质的非织造纤网，其包括大量双组分多叶片形纤维，该纤维包括较高熔点聚合物组分、较低熔点聚合物组分和在所述聚合物组分之间的界面。所述纤维在包括较低熔点聚合物组分的接触点被粘接在一起，以提供粘结的过滤介质。所述多叶片形纤维包括突起的叶片区域和在叶片之间的凹下区域，其捕捉、截留或者绊住要从气体或者液体介质中过滤的颗粒物质。所述多叶片形纤维可以使带电，以提供纤维和粒子之间的静电引力。

Description

粒子保持特性提高的过滤介质
发明领域
本发明涉及改进的过滤介质，其包含纤维，其被构造成阻碍粒子的通过。
发明背景
具有大的纤维间孔隙和因此具有高渗透率的过滤介质通常包括稀疏地填塞的较粗纤维。这类过滤介质需要较低的推动压力以提供足够的过滤通过速率和使用寿命。然而，高度可渗透的过滤介质，例如住宅的玻璃纤维HVAC过滤器，仅仅提供低的过滤效率，因为介质的大的纤维间孔隙结构不具有适合于截留细污染物颗粒的间隙构型。因此，粗纤维、高度可渗透的过滤介质尚未被用于细粒过滤应用。
与此相反，微纤维非织造纤网，例如熔喷纤维纤网，已经被用作细粒过滤介质。这些纤网的密集填塞细纤维提供精细的纤维间孔隙结构，其非常适于机械地截留或者屏蔽微粒。然而，具有密集填塞的细纤维的熔喷纤维纤网及其他类似微纤维纤网的细孔隙结构导致低渗透率，产生高的通过纤网的压降。因此，细纤维过滤介质的低渗透率要求高的推动压力，以形成足够的过滤通过速率。此外，因为污染物在过滤介质的表面上积累，污染物迅速阻塞小的纤维间孔隙和进一步降低介质的渗透性，由此甚至进一步提高了通过介质的压力降和迅速地缩短了使用寿命。
另外，微纤维纤网过滤介质往往不具有足以自承的物理完整性。尽管微纤维过滤介质的物理完整性可以通过提高纤网基础重量或者厚度而改善，但是提高的基础重量或者厚度使通过过滤介质的压力降剧增。因而，微纤维纤网过滤介质通常被层压到支承层或者装配在刚性框架中。然而，常规的支承层或者刚性框架通常无助于过滤工艺，而仅仅增加过滤介质的生产成本。
需要自承的过滤介质，其提供希望的过滤器性能的结合，包括高的过滤效率和粒子保留、高渗透率、低压降、高通过速率和长的使用寿命。
发明概述
本发明涉及蓬松非织造过滤介质，其使用多叶片形纤维提高过滤效率和提高纤网的粒子保持特性。每一多叶片形纤维具有由许多被凹下部分分开的突起部分限定的横截面。所述多叶片形纤维能够在突起的叶片区域之间的凹下区域中捕捉、截留或者绊住颗粒杂质，由此获得高过滤效率，而不要求纤维是细的或者被紧密堆积在一起。多叶片形纤维可以单独使用，或者与不是多叶片形的纤维或者不具有凹下区域的纤维结合使用。
在一个实施方案中，所述多叶片形纤维是双组分的，具有较高熔点聚合物部分和较低熔点聚合物部分。所述较低熔点部分，在常规的可用于形成粘结的纤网过滤结构的通过-空气(through-air)及其他粘结法中，促进纤维在一起的粘接。较高熔点组分有助于保持纤维的多叶片形结构。多叶片形纤维还可以进行驻极体处理，以促进偶极粒子的吸引。
鉴于上述情况，本发明的特点和优点是提供改进的用于过滤应用的非织造纤网，其包括多叶片形纤维，该纤维具有突起的叶片部分和凹下的部分。
本发明的特点和优点还在于提供包括所述改进的非织造纤网的过滤介质。
附图描述
图1(a)-1(f)举例说明适用于本发明非织造纤网和过滤介质的几种多叶片形纤维的横截面形状。
图2(a)-2(c)举例说明用于生产适用于本发明非织造纤网和过滤介质的五叶片纤维的示例性的模头设备。
图3示意地举例说明用于非织造纤网驻极体处理的设备。
图4是扫描电子显微术(SEM)照片，其显示五叶片纤维如何受通过-空气粘接或者类似加热过程的影响。
定义
在此术语“非织造织物或者纤网”指具有这样一种单根纤维或者线结构的纤网，其中单根纤维或者线是交叠的，但不是以如针织物中那样的规则的或者可识别的方式。非织造织物或者纤网由许多方法形成，例如熔喷方法、纺粘方法、空气铺设方法和粘接梳理纤网方法。非织造织物的基础重量通常用每平方码材料的盎司(osy)或者平方米克(gsm)表示，和有用的纤维直径通常用微米表示。(注意，从osy转换到gsm，将osy乘以33.91)。
术语“微纤维”指小直径纤维，其平均直径不大于约75微米，例如平均直径为从约1微米到约50微米，或更特别地，微纤维可以具有从约1微米到约30微米的平均直径。纤维直径的另一种经常使用的表达方式是旦，其被定义为克/9000米纤维。对于具有圆形横截面的纤维，旦尼尔可以计算为纤维直径(微米)的平方乘以密度(g/cc)乘以0.00707。较低的旦尼尔表示较细的纤维和较高的旦尼尔表示较粗的或者较重的纤维。例如，15微米的聚丙烯纤维直径可以通过平方、将结果乘以0.89g/cc和乘以0.00707而转化为旦尼尔。因此，15微米的聚丙烯纤维具有约1.42旦尼尔(152×0.89×0.00707＝1.415)。美国以外，计量单位更通常是“特”，其被定义为克/千米纤维。特可以计算为旦尼尔/9。
术语“纺粘纤维”指通过以下形成的小直径纤维，从具有圆形或者其他构型的喷丝头的许多细毛细管以长丝形式挤出熔化的热塑性材料，然后通过例如描述于以下文献的方法使挤出长丝的直径迅速降低：Appel等的美国专利4,340,563和Dorschher等的美国专利3,692,618、Matsuki等的美国专利3,802,817、Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394、Hartman的美国专利3,502,763、Petersen的美国专利3,502,538和Dobo等的美国专利3,542,615，在此全文引入作为参考。当纺粘纤维沉积在收集面时，它们被骤冷和一般地不是发粘的。纺粘纤维一般是连续的，并且通常平均直径大于约7微米、更特别地在约10和30微米之间。
术语“熔喷纤维”指通过以熔化线或者长丝形式挤出熔化的热塑性聚合物通过大量细的、通常圆形的模头毛细管到会聚高速加热气体(例如空气)流中形成的纤维，其中所述气体流拉细熔化的热塑性材料的长丝以减小其直径，该直径可以是微纤维直径。其后，熔喷纤维由高速气流携带和沉积在收集面上形成随机分散的熔喷纤维的纤网。这类方法公开在例如Butin的美国专利3,849,241中。熔喷纤维是微纤维，其可以是连续的或者不连续的，一般地直径小于10微米，和当沉积在收集面上时一般是自粘的。用于本发明的熔喷纤维优选长度是基本上连续的。
术语“单组分”纤维指由一个或多个挤出机使用仅仅一种聚合物形成的纤维。这不意味着排除由一种聚合物形成的纤维已经加入了少量的添加剂，以获得着色、抗静电性能、润滑、亲水性等等。这些添加剂，例如用于着色的二氧化钛，通常存在量低于5重量百分数和更通常约2重量百分数。
术语“双组分长丝或者纤维”指由至少两种聚合物形成的纤维，所述两种聚合物从分离的挤出机挤出但是一起纺丝形成一种纤维。所述聚合物在双组分纤维横截面上基本连续定位的不同区域中排列，并且沿着双组分纤维的长度连续地延伸。这类双组分纤维的构型可以是例如皮/芯式排列，其中一种聚合物由另一种围绕，或者可以是并列式排列或者海-岛式排列。双组分纤维在以下专利中进行了讨论：Kaneko等的美国专利5,108,820、Strack等的美国专利5,336,552和Pike等的美国专利5,382,400、Cook的美国专利5,989,004，在此全文引入作为参考。对于双组分纤维，聚合物可以75/25、50/50、25/75或者任何其他希望的比值存在。常规的添加剂，例如颜料和表面活性剂，可以引入一个或者两个聚合物流，或者施加到长丝表面。该术语还包括具有超过两种组分的类似的纤维或者长丝。
术语“聚合物”包括，但是不局限于，均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物，三元共聚物等等和其共混物和改性产物。此外，除非另外特别地限定，术语“聚合物”将包括所有可能的材料几何构型。这些构型包括，但是不局限于，等规、间规和无规对称性。
术语“驻极体处理”或者“驻极体化(electreting)”指任何将电荷施加到介电材料例如聚烯烃中和/或其上的方法。该电荷通常包括截留在或者靠近聚合物表面的正或者负电荷层，或者存储在聚合物整体中的电荷云。该电荷还可以包括极化电荷，其在分子偶极排列中被固定。使物质驻极体化的方法是本领域技术人员众所周知的。这些方法包括，例如热力、液体接触、电子束和电晕放电方法。用于将电荷施加到介电材料上的一个示例性的方法包括对材料进行DC电晕放电。这一类型的示例性的常规方法详细描述于Tsai等的题为“用于纤网或者薄膜静电充电的方法和设备”的美国专利5,401,446，其在1995年3月28日授权。该专利全文在此引入作为参考。这技术包括对材料施加一对电场，其中该电场具有相反的极性。
术语“通过-空气粘接”或者“TAB”指粘接非织造双组分纤维网的方法，其中足以熔化生产纤网纤维的一种聚合物的热空气被强制通过所述纤网。气流速度可以在100和500英尺/分之间和接触时间可以长达6秒之久。聚合物的熔化和再凝固提供了所述粘接。通过-空气粘接具有较为限制的变化性，并且因为通过-空气粘接(TAB)要求熔化至少一种组分以实现结合，其只限于具有两种组分的纤网，例如复合纤维或者包括粘合剂的那些。在通过-空气接合机中，温度高于一种组分的熔化温度和低于另一组分的熔化温度的空气，从围绕的护罩导出通过所述纤网，并且进入支持纤网的多孔滚筒。可选择地，通过-空气接合机可以是平面排列，其中空气垂直向下地引导在纤网上。两种配置的操作条件是类似的，主要的差别在于粘接期间纤网的几何形状。热空气熔化较低熔点聚合物组分并且由此在长丝之间形成粘接以使纤网成为整体。
优选实施方案的详细说明
参考图1(a)，在横截面中显示了双叶片、双组分非织造纤维10。纤维10具有两个叶片12和14，以及凹下区域16和18，其在纤维10叶片之间的两侧。界线19表示形成叶片12和14之一的较高熔点聚合物组分和形成另外叶片的较低熔点聚合物组分之间的界面。所述较高和较低熔点聚合物是并列式排列的。
图1(b)在横截面中举例说明三叶形双组分非织造纤维20，其中三个叶片22、24和26以互相成直角定位。凹下区域23位于叶片22和24之间。凹下区域25位于叶片22和26之间。例如，从图1(b)可以明显地看到，术语“凹下区域”指相对于与两个邻近叶片相切画出的直线为凹形的区域。在图1(b)中，直线27可以与邻近叶片22和24相切地画出，在该直线下面具有凹形的部分23。类似的直线可以与邻近叶片22和26相切地画出。然而，相对于与邻近叶片24和26相切画出的直线，不存在凹域。在图1(b)中，分界线29表示形成纤维一半的较低熔点聚合物组分和形成纤维另外一半的较高熔点聚合物组分之间的界面。再次，较高和较低熔点聚合物以并列式构型排列。
图1(c)在横截面中举例说明三叶形双组分非织造纤维30，其中三个叶片32、34和36以互相60度角定位。凹下区域33位于叶片32和34之间。凹下区域35位于叶片32和36之间。凹下区域37位于叶片34和36之间。分界线39表示形成纤维30的一半的较低熔点聚合物和形成另外一半的较高熔点聚合物之间的界面。再次，纤维30具有较高和较低熔点聚合物的并列式分布。
图1(d)在横截面中举例说明四叶片形双组分纤维40，其中四个叶片42、44、46和48以星形构型排列。凹下区域41、43、45和47在每对邻近叶片之间形成。圆形的分界线49表示较低熔点聚合物组分和较高熔点聚合物组分之间的界面。在这种情况下，双组分纤维具有皮-芯式构型，较高熔点聚合物形成芯和较低熔点聚合物形成皮。
图1(e)在横截面中举例说明四叶片形双组分纤维50，其中四个叶片52、54、56和58以交叉构型排列。凹下区域51、53、55和57在每对邻近叶片之间形成。分界线59表示较高和较低熔点聚合物之间的界面，其以并列式构型排列。
图1(f)在横截面中举例说明五叶片双组分纤维60，其具有五个互相以大约72度角排列的叶片62、64、66、68和70。凹下区域61、63、65、67和69在每对邻近叶片之间形成。分界线71表示较高和较低熔点聚合物之间的界面，其以并列式构型排列。
图4举例说明多叶片形双组分纤维如何受通过-空气粘结法，或者类似的可以用来在纤网中将纤维在包括较低熔点聚合物组分的接触点粘接在一起的加热方法的影响。在通过-空气粘接之前，图4中的纤维具有五叶形截面，类似于示于图1(f)中的。图4中的纤维表示聚丙烯组分和线型低密度聚乙烯组分的并列式双组分延伸。在通过-空气粘接之后，在足以熔化或者软化聚乙烯而不是聚丙烯的高温下，纤维呈不对称形态。特别地，由聚丙烯组成的叶片保持完好，而最初由聚乙烯组成的叶片发生变形、结合和/或者消失，可能成为圆形，如图4所示。得到的纤维具有多叶片形部分和圆形部分。
图2(a)举例说明用于生产双组分非织造长丝的模头板设备。模头板80可以通过螺栓孔82或者其他类似的紧固件孔连接到挤出机组件。较高和较低熔点聚合物可以通过与两个分离挤出机互通的分离通道(未显示)进入模头，并且可以作为双组分纤维通过喷丝头孔88挤出。用于将两个聚合物流转化成具有并列式或者皮-芯式排列的双组分纤维的一般技术是本领域已知的，在此不进行详细描述。
图2(b)是模头板80中喷丝头孔88的放大图。图2(c)是单一喷丝头孔88的进一步放大图。如图2(b)所示，喷丝头孔88均匀地互相间隔并且排列成一组，以便双组分纤维可以作为一组或者一束挤出。如图2(c)所示，每个喷丝头孔具有五叶片形状，其与挤出的五叶片双组分纤维的形状一致。
在双组分纤维中，较高和较低熔点聚合物的比例可以介于约10-90％重量的较高熔点聚合物和10-90％较低熔点聚合物中间。实际上，仅仅需要能够促进纤维之间粘接的量的较低熔点聚合物。因此，适合的纤维组成可以包含约40-80％重量较高熔点聚合物和约20-60％重量较低熔点聚合物、希望约50-75％重量较高熔点聚合物和约25-50％重量较低熔点聚合物。
各种聚合物适合于双组分纤维的较高和较低熔点聚合物混合物。最适合的聚合物将取决于最终用途过滤器应用、用于将纤维粘接在一起的方法、精确的纤维形状和尺寸及其他因素而变化。通常，较低熔点聚合物组分可以是聚烯烃均聚物或者共聚物。例子包括聚乙烯(例如低密度聚乙烯或者线型低密度聚乙烯)、具有约10％重量或更多乙烯的丙烯-乙烯共聚物、具有足够大的共聚单体含量以赋予至少某些粘性的其他丙烯-α-烯烃共聚物、间规聚丙烯、无规和全同聚丙烯的共混物、聚丁烯、聚戊烯等。较高熔点组分可以是较高熔点聚烯烃均聚物或者共聚物。例子包括高密度聚乙烯、全同聚丙烯、包含低于10％乙烯的丙烯-乙烯共聚物及其他丙烯-α-烯烃共聚物，其具有足够低的共聚单体含量以便不显著地降低熔点。较高熔点组分的其他例子包括聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等等。在较高熔点聚合物赋予纤维以结构完整性情况下，和在较低熔点聚合物显示适合的纤维间粘合性能情况下，较高和较低熔点聚合物还可以是适合的共混物。较高和较低熔点聚合物应该具有的熔点差别为至少5℃、适当地至少10℃、希望地至少30℃。
多叶片形纤维可以单独使用，或者与其他(例如单叶片，圆形)纤维结合使用，用于形成过滤器的非织造纤网。另外的纤维可以是单组分或者双组分的。无论单独或者与其他纤维结合，该多叶片形纤维通过在叶片之间的凹下区域中截留、捕获或者绊住颗粒物质而提高过滤效率。为此，过滤效率的改进程度将取决于使用的多叶片形纤维的百分比而变化，高水平给出最好的性能。本发明考虑使用的非织造纤网包含从1-100％重量的多叶片形双组分纤维，其具有叶片之间的凹下区域。适当地，非织造纤网将包含20-95％重量的多叶片形纤维、希望地40-90％重量的多叶片形纤维、更希望地50-85％重量的多叶片形纤维。结合纤维的一种方法是在多叶片形纤维的层上挤出单叶片形纤维的层，或者反之。
被用作过滤介质的非织造纤网(即，多叶片形纤维及其他纤维，如果有的话)可以是纺粘纤网、熔喷纤网、粘接梳理纤网、空气铺设纤网、或者包括超过一个非织造纤网层的层压制品。要求的是非织造纤网具有高蓬松性和过滤期间通过它的低压降。为此，非织造纤网适当地是纺粘纤网。非织造纤维可以是卷曲的，以促进较高的蓬松性和较好的粒子截留两者。被用作过滤介质的非织造纤网应该具有的堆积密度为约0.01-0.1g/cm3、适当地约0.015-0.075g/cm3、希望地约0.02-0.05g/cm3。被用作过滤介质的非织造纤网(或者纤网的结合)的总体基础重量可以为约10-500克每平方米(gsm)、适当地约20-400gsm、希望地约30-300gsm。单根纤维(包括多叶片形纤维和圆形纤维，如果存在)可以具有的纤维旦尼尔为约0.5-10、适当地约1.5-6、希望地约2-3。
为了提高被过滤粒子和过滤器纤维之间的吸引，多叶片形双组分纤维可以是驻极体化处理的(驻极体化的(electrecized))。驻极体处理可以使用传统方法实现，其中顺序地使非织造纤网经过一系列电场，其中邻近电场互相具有基本上相反的极性。例如，首先使纤网的第一侧经受正电荷而纤网的第二侧经受负电荷。然后，使纤网的第一侧经受负电荷和第二侧经受正电荷，在纤网中产生永久性静电电荷。
用于驻极体化非织造纤网的设备举例说明于图3。驻极体化设备110接收具有第一侧114和第二侧115的非织造纤网112。纤网112进入设备110，第二侧115与导辊116接触。然后纤网的第一侧114接触到第一充电转鼓118，其随着纤网112旋转，使纤网112进入具有负电势的第一充电转鼓118和具有正电势的第一充电电极120之间的位置。当纤网112通过充电电极120和充电转鼓118之间时，静电电荷在纤网112中产生。相对而言的正电荷在第一侧中产生和相对而言的负电荷在第二侧中产生。然后纤网112在带负电的第二转鼓122和带正电的第二电极124之间通过，反转前面在纤网中产生的静电电荷，并在纤网中永久地产生新的静电电荷。然后驻极体化的纤网125在另一导辊126上通过并离开驻极体化设备110。应当注意，对于讨论目的，充电转鼓被举例说明为具有负电势和充电电极被举例说明为具有正电势。然而，转鼓和电极的极性可以反转并且负电势可以被替换为接地。按照本发明，可用于驻极体化方法的电荷势可以随驻极体化方法的场几何形状而变化。例如，对于上述驻极体化方法，电场可以有效地在约1KVDC/cm和约30KVDC/cm之间操作、希望地在约4KVDC/cm和约20KVDC/cm之间操作，当转鼓和电极之间的间隙在约1.2cm和约5cm之间时。上述适合的驻极体化方法进一步公开于上述的美国专利5,401,446中，其全文在此引入作为参考。
驻极体电荷稳定性可以通过在双组分纤维中的聚合物上接枝极性的端基(马来酸酐、聚丙烯酸等等)而进一步提高。同样，钛酸钡及其他极性的材料可以与聚合物共混。适合的共混物描述于例如PCT出版物WO 97/44509(Turkevich等)和PCT出版物WO 00/00267(Myers等)。试验方法和实施例ASHRAE 52.2-1999：测试全面通风空气净化设备的借助于粒度的去除系数的方法
该测试是过滤工业标准测试，具有标准程序，其引入作为参考。总起来说，该测试测定当过滤器负载标准化负载粉尘时，过滤介质除去具有标称直径的粒子的效率。负载粉尘以间隔阶段进料以模拟使用期限过程中粒子的积累。用于过滤效率测试的试验气雾剂是从水溶液产生的固相氯化钾(KCl)。气溶胶发生器产生用于过滤效率测定的十二个粒度范围的KCl粒子。对于每个粒度范围，在加载程序上觉察到的最低效率被用于计算以下三个粒度范围的复合(composite)平均效率值：0.3到1.0微米、1.0到3.0微米和3.0到10微米。
用于模拟在使用中的粒子积累的负载粉尘由以下组成：72％重量SAE Standard J726试验用粉尘(精细)、23％重量碳粉和5％研磨棉绒。清洁填料介质的效率测量于标准中规定的一种流量。然后进料装置发送尘粒流以加载过滤介质到各种压力升高间隔，直到达到规定的最终阻力。过滤器捕获KCl粒子的效率在每个加载步骤之后测定。过滤介质的效率通过测定在过滤介质的上游和下游位置中的粒度分布和气流中的颗粒数进行测定。粒度去除系数(“PSE”)定义为：
Figure A0181326000151
粒子计数和尺寸可以使用HIAC/ROYCO Model 8000自动粒子计数器和HIAC/ROYCO Model 1230传感器测定。ANS I/ASHRAE 52.1-1992：用于测试用于全面通风除去颗粒物质的空气清洁设备的重量分析和粉尘-点(Spot)过程
该测试同样是过滤器工业标准测试，并且具有详细步骤，其引入作为参考。总的来说，该测试测定当过滤器负载标准的合成粉尘时，过滤介质除去粉尘的效率。除尘性能以两种方式测定：
1.ASHRAE重量捕获率(arrestance)，测定过滤介质捕获的人造粉尘的重量百分数。
2.ASHRAE粉尘-点效率，比较当暴露于环境大气粉尘时，过滤介质的上游和下游标的的变黑。
清洁过滤介质的粉尘-点效率以规定流速测定。然后进料装置发送人造尘粒流加载过滤介质到各种压力升高间隔，直到达到规定的最终阻力。捕获率和粉尘-点效率在每个加载阶段之后测定。当达到最终的阻力时，计算平均捕获率、平均粉尘-点和粉尘保持容量。粉尘保持容量是粉尘增量的总重量乘以平均捕获率。用于模拟在使用中的粒子积累的负载粉尘由以下组成：72％重量SAE Standard J726试验用粉尘(精细)、23％碳粉和5％研磨棉绒。同样的人造粉尘也用于ASHRAE52.2测试。
实施例1(对比)
由包含圆形纤维和具有2.0盎司每平方码(osy)基础重量的低密度通过-空气粘接双组分纺粘纤网生产24英寸×24英寸×2英寸大容量褶层过滤器。该双组分纤维包含50％重量线型低密度聚乙烯和50％重量全同聚丙烯，其为并列式构型。过滤效率使用上述试验方法针对以下粒子范围测定：0.3-1.0微米范围(“E1”)、1.0-3.0微米范围(“E2”)和3.0-10.0微米范围(“E3”)。观察的复合平均效率是：
E1＝19.1％
E2＝42.3％
E3＝61.3％实施例2
类似于实施例1的过滤器由另外类似的通过-空气粘接双组分纤网生产，该纤网包含类似于图1(f)中举例说明的那些的五叶片形纤维。此外，该双组分纤维包含50％重量线型低密度聚乙烯和50％重量全同聚丙烯，其以如图1(f)所示的并列式排列。测定过滤效率，并与实施例1的结果对比。表1显示了这一对比。
                     表1过滤效率
    复合平均效率，％
粒度范围     2.0osy纤网，圆形纤维     2.0osy纤网五叶片形纤维 ％增加
    E1     19.1     25.7     35
    E2     47.3     57.1     21
    E3     61.3     70.8     15
对于较小粒子，过滤效率的提高是最大的，说明叶片之间的凹下可以更容易地捕捉较小粒子。同样，叶片对于粒子捕获和吸引提供更大表面积。
实施例3和4
生产了类似于实施例1和2那些的过滤器。实施例3的过滤器包含具有类似于实施例1的圆形双组分纤维的纺粘非织造纤网。唯一差别是用于实施例3的非织造纤网具有较高的基础重量，其为2.5osy。实施例4的过滤器包含具有类似于实施例2的五叶片形双组分纤维的纺粘纤网。唯一差别是用于实施例4的非织造纤网具有较高的基础重量，其为2.5osy。测试该过滤器的过滤效率。结果在表2中进行比较。
                   表2：过滤效率
    复合平均效率，％
粒度范围     2.5osy纤网，圆形纤维     2.5osy纤网，五叶片形纤维 ％增加
    E1     25.5     30.5     20
    E2     58.4     64.7     11
    E3     75.8     81.1     7
如上所述，对于2.5osy基础重量的纤网，与2.0osy基础重量的纤网相比，过滤效率的提高略小。这是因为较高的基础重量纤网已经是更有效的，留有较小的改进余地。有趣地，由五叶片纤维构成的2.0osy基础重量纤网(表1)具有类似于由圆形纤维构成的2.5osy基础重量纤网(表2)的过滤效率。因此，在可比的效率下，通过由五叶片纤维代替圆形纤维构成过滤纤网，可以节约20％的材料。
实施例5和6
对于实施例5(对比)，通过挤出两个圆形双组分纺粘纤维的外层和熔喷纤维的内层，和使用通过-空气粘结法结合所述层成单一结构，制备了复合的非织造纤网。该双组分纺粘纤维包含50％重量全同聚丙烯和50％重量线型低密度聚乙烯，其以并列式构型挤出。所述熔喷纤维包含100％全同聚丙烯。所述复合的非织造纤网具有4.5osy的基础重量，每一纺粘构分提供45％的所述重量，和熔喷构分提供10％的重量。
对于实施例6，制备了类似于实施例5的复合的非织造纤网，除了所述第二双组分纺粘层包含五叶片纤维，如图1(f)所示，以代替圆形纤维。
将实施例5和6的复合纤维网做成过滤器袋，每个袋具有24英寸长、24英寸宽和26英寸高的尺寸。定位所述复合纤维网以便第二双组分层(例如，实施例6中的五叶片纤维)面向所述袋内部，然后将其暴露于气流。使用上面描述的ASHRAE 52.1-1992测试，评价所述袋在通过过滤器的压力降达到1.0英寸水量规以前的粉尘保持容量。
利用这一测试，由实施例5的复合纤网制造的滤袋具有139克的粉尘保持容量。由实施例6的复合纤网制造的滤袋具有221克的粉尘保持容量，显示59％的提高。
虽然在此公开的实施方案是优选的，但是在不背离本发明精神和范围条件下可以进行各种改性和改进。本发明的范围由附加的权利要求指明，并且所有属于其思想和同等物范围的改变被认为包括在其中。

Claims (49)

1.一种非织造纤网，其包含：
许多双组分多叶片形纤维，其包含较高熔点聚合物组分、较低熔点聚合物组分和在所述较高和较低熔点聚合物组分之间的界面；
至少某些纤维在包含所述较低熔点聚合物组分的接触点被互相连接；
每一多叶片形纤维包括许多突起叶片区域和凹下区域。
2.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括两个突起叶片区域和两个凹下区域。
3.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括三个叶片区域和两个凹下区域。
4.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括三个叶片区域和三个凹下区域。
5.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括四个叶片区域。
6.权利要求5的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括四个凹下区域。
7.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括五个叶片区域。
8.权利要求7的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括五个凹下区域。
9.权利要求1的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维具有不对称的横截面。
10.权利要求9的非织造纤网，其中所述多叶片形纤维包括多叶片形区域和圆形区域。
11.权利要求1的非织造纤网，其中所述较高熔点聚合物组分与所述较低熔点聚合物组分相比具有至少高5℃的熔点。
12.权利要求1的非织造纤网，其中所述较高熔点聚合物组分与所述较低熔点聚合物组分相比具有至少高10℃的熔点。
13.权利要求1的非织造纤网，其中所述较高熔点聚合物组分与所述较低熔点聚合物组分相比具有至少高30℃的熔点。
14.权利要求1的非织造纤网，其中所述较高熔点聚合物组分包括选自高密度聚乙烯、全同聚丙烯、包含低于约10％重量的α-烯烃共聚单体的丙烯-α-烯烃共聚物、聚酰胺、聚酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和其混合物的聚合物。
15.权利要求1的非织造纤网，其中所述较低熔点聚合物组分包括选自低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、包含至少约10％重量的α-烯烃共聚单体的丙烯-α-烯烃共聚物、间规聚丙烯、无规立构聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯和其混合物的聚合物。
16.包括权利要求1的非织造纤网的过滤器。
17.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.0osy和对于E1粒度范围、复合平均效率至少20％的纺粘纤网。
18.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.0osy和对于E2粒度范围，复合平均效率至少50％的纺粘纤网。
19.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.0osy和对于E3粒度范围，复合平均效率至少65％的纺粘纤网。
20.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.5osy和对于E1粒度范围，复合平均效率至少30％的纺粘纤网。
21.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.5osy和对于E2粒度范围，复合平均效率至少60％的纺粘纤网。
22.权利要求16的过滤器，其包括基础重量不高于约2.5osy和对于E3粒度范围，复合平均效率至少80％的纺粘纤网。
23.一种非织造纤网复合材料，其包括：
许多双组分多叶片形纤维，其包含较高熔点组分、较低熔点组分和在所述较高和较低熔点组分之间的界面；
每一多叶片形纤维包括许多突起区域和凹下区域；和
许多单叶片纤维。
24.权利要求23的非织造纤网复合材料，其中所述单叶片纤维包括具有圆形横截面的纤维。
25.权利要求24的非织造纤网复合材料，其中所述单叶片纤维包括单组分纤维。
26.权利要求24的非织造纤网复合材料，其中所述单叶片纤维包括双组分纤维。
27.权利要求23的非织造纤网复合材料，其包括约20-95％重量的多叶片形纤维。
28.权利要求23的非织造纤网复合材料，其包括约40-90％重量的多叶片形纤维。
29.权利要求23的非织造纤网复合材料，其包括约50-85％重量的多叶片形纤维。
30.权利要求23的非织造纤网复合材料，其中所述多叶片形纤维包括约10-90％重量的较高熔点聚合物组分和约10-90％重量的较低熔点聚合物组分。
31.权利要求23的非织造纤网复合材料，其中所述多叶片形纤维包括约40-80％重量的较高熔点聚合物组分和约20-60％重量的较低熔点聚合物组分。
32.权利要求23的非织造纤网复合材料，其中所述多叶片形纤维包括约50-75％重量的较高熔点聚合物组分和约50-75％重量的较低熔点聚合物组分。
33.包括权利要求23的非织造纤网复合材料的过滤器。
34.权利要求33的过滤器，其包括单叶片纺粘纤维层、熔喷纤维层和多叶片形纺粘纤维层。
35.一种非织造纤网，其包括：
许多驻极体化的双组分多叶片形纤维，其包含较高熔点聚合物组分、较低熔点聚合物组分和较高和较低熔点聚合物组分之间的界面；
每一多叶片形纤维包括许多突起叶片区域和凹下区域。
36.权利要求35的非织造纤网，其中所述较高和较低熔点聚合物组分以并列式构型排列。
37.权利要求35的非织造纤网，其中所述较高和较低熔点聚合物组分以皮-芯式构型排列。
38.权利要求35的非织造纤网，其包括纺粘纤网。
39.权利要求35的非织造纤网，其包括熔喷纤网。
40.权利要求35的非织造纤网，其包括粘接梳理纤网。
41.权利要求35的非织造纤网，其包括空气铺设纤网。
42.权利要求35的非织造纤网，其包括通过-空气粘合纤网。
43.权利要求35的非织造纤网，其包括纺粘纤网，其同样是通过-空气粘接的。
44.权利要求35的非织造纤网，其具有约0.01-0.1g/cm3的堆积密度。
45.权利要求35的非织造纤网，其具有约0.02-0.05g/cm3的堆积密度。
46.包括权利要求35的非织造纤网的过滤器。
47.权利要求35的非织造纤网，其具有约0.5-10的平均纤维旦尼尔数。
48.权利要求35的非织造纤网，其具有约1.5-6的平均纤维旦尼尔数。
49.权利要求35的非织造纤网，其具有约2-3的平均纤维旦尼尔数。
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