TW201226649A - Filtration materials using fiber blends that contain strategically shaped fibers and/or charge control agents - Google Patents

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201226649 六、發明說明： 相關申請案的引用 第求於震年1G月25日提交的美國臨時申請案 中。’摘權益。該在先申職特此透削_合于本文 關於聯邦政府資助的研究及開發的聲明 (不適用） 附錄引用 (不適用） 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於驗氣體猶的靜電過齡質，更具體而言，涉及 ^有及不含有電荷控制劑的不同截面形狀的合成纖維介“組 δ，以及涉及製備纖維的方法。 【先前技術】 過濾'行業中已知多種纖維可形成在纖維之間具有彎曲通道的網5 使氣體(例如空氣)穿過該彎曲妨從氣流中除去， ，物質。由於顆粒相對於通道直㈣尺寸，在流過網中通道的氣體t 的顆粒物質織n在峨上遊—側或_彎曲通道巾。 ” *合成、纖維以多種截面形狀存在，包括但不限於圓形、扁平带、 ^形、菜^形、狗骨形、蝶形、帶形、4DG (沿纖維長㈣複^ 槽）、中工形、勒芯形、並排形、鑛模形、偏H形、島形及三 201226649 形（three island)。已知使各種纖維共混物帶靜電，以進一步透過纖維 及顆粒之間的靜電吸引械魏粒物f。鮮共混物及其它過遽改進 示於Auger的美國專利第6,328j88號的美國專利第4,798挪 號Morweiser等的美國專利第5,470,485 f虎及Haskett的美國專利第 5,792,242號，它們全部透過引用結合到本文中。 ^電、（“駐輔”）過齡質具有增加的效率，而不需要增加其推 動空氣透過财介質所用的力的量。介f的“轉，，是壓力從介^的 上遊-側到下遊—侧的減少。越難迫使空氣透過介質，壓降就越大， 用以迫使轉透過介質的能越大。·，減少壓降通常是有利的。 口、帶靜電介質·許料隨用及許林同過濾財。施加靜 j過氧化處理纖維，如藉由使纖轉過電晕，或者藉由雜帶電， 3麻！^觸起電類型’其中特定的材料在其與不同材料接觸（例如 藉由摩擦）轉著分開後變得帶電。所產生储的極性及強度取決於 =間ir嫌t、溫度、紐及其他性f科同。轉靜電荷趨於 且這導致從空氣流中除去顆粒的效率降低。特別地，除 小顆粒（小於10微米）的效率隨電荷消散而降低。 ，主要基於的原理是來自經過織 =表面的氧流引起。在許多情況下，通常具有直徑約峨英时的: =、=爾寫狀網用於不同層，或者與亦具有固有靜電荷的聚 (loilpoIyester) 3纖維過4財’各纖維具有正電荷及負電荷二者。該等纖維 马至30旦，或者直徑為約〇 〇〇〇49至〇 〇〇268英叶。通 ==性=的更昂責’在居住用供暖、通風及空調:HVAC) 至-秘體顧摘鱗極好，具有約地 201226649 電荷控制劑已用於控制成像應用例如靜電複印及靜電印刷 (Xerographic)(電子照相）製程中的靜電荷。正電荷控制劑及負電荷 控制劑、電荷引導劑、電荷添加劑、電荷佐劑、兩性離子材料、極性 添加劑、介電物質及導電性供給劑（EcpA)，全部稱為電荷控制劑 (CCA) ’並已知以在某些材料上的某些CCA的方式用於以下應用： 粉末調色劑、粉末涂料或粉末電子照相調色劑、液體調色劑、液體顯 像劑可页電5周色劑、電子照相記錄（electr〇ph〇t〇gr叩脱敗㈣㈣）、 粉末塗料（powder _)、崎調色劑、靜電複印、駐極體纖維材料、 電冰圖像顯示、脈衝式喷墨印刷、可噴塗_末涂料及靜電影像顯像 先前技術的過着料為多種環境提供充分的碱。然而，在必須 保留靜電拍佩下’或者在渗透透過猶材料必須低於特定百 ^的情況下，财技術紅滿足，昂貴得阻礙生產。因此，存 在以可行的生絲本提供所紐能的猶材料的需要。 【發明内容】 氣體： 質效率的改進藉由形成獨特且有利的截面形狀的過遽 纖 電荷控制劑的纖維。更推一半从 \n纖堆的啊万沄及具有 電荷控制劑。 V也’么開了先前未知的用於過滤介質的 提高過齡t的__。本料 =储㈣糊和战。本倾_尺寸及形狀 右干不门進步、基於靜電技術的效率的提高以及增強介質電荷及 過渡介的帶電修飾及藉由組合不同尺寸及形狀的纖維來 質生產及該等介質的荷電 201226649 效率的若干不同方法。藉由摻雜聚合物並將該等聚合物弓丨入靜電場中 所產生的新的改性材料得到提高的空氣過濾效率。 本申請人透過引用將以下美國專利結合到本文中：5,563,〇16、 5,069,994 > 5,021,473 ^ 5,147,748 ^ 5,502,118 ^ 5,501,934 ^ 5^693^445 > 5,783,346 ^ 5,482,741 > 5,518,852 > 5,800,602 ^ 5,585,216 > 4,404,270 ^ 4,206,064'5,318,883 > 5,612,161 > 5,681,680 ^ 5,061,585 > 4,840,864 > 5,192,637 > 4,833,060 ^ 4,394,430 > 5,935,754 ^ 5,952,145 > 5,750,306 > 5,714,296 ^ 5,525,450 ^ 5,525,448 > 4,707,429 ^ 5,045,425 ^ 5,069,995 ^ 4,760,009 ^ 5,034,299 > 5,028,508 ^ 5,573,882 ^ 5,030,535 ^ 5,026,621 ^ 5,364,729 ^ 5,407,775 > 5,549,007 ' 5,484,679 - 5,409,796 - 5,411,834 ' 5,303,731 > 5,476,743 > 5,445,911 ^ 5,035,972 ^ 5,306,591 > 5,407,774 > 5,3Φ5,796、5,393,635、4,496,643、4,977,056、5,051，330、5,266,435、 5,411,576 > 5,645,627 ^ 5,558,809 > 5,935,303 ^ 6,102,457 > 6,162,535 > 6,444,312 > 6,780,226 > 6,802,315 ^ 6,808,551 > 6,858,551 > 6^893^990 > 6’9213’％1、7,498,699、7,666,93卜且本巾請人驗過仙將歐洲申請 案公開號ΕΡ-Α-0 347 695結合到本文中。 在描述附圖中所示本發明的優選實施方案時，為妓之目的而使 用特定術語。細，本發明並非旨在受如此選擇的特定術語的限制， 而應當理解為各特定術語包括以類似方式起侧實現類似目的的所有 技術等價物。例如’經常使科詞連減其_術語。它們不限於直 接連接’而且包括藉由其他元件的連接，其中這樣的連接被本領域技 【實施方式】 透過引用將美國臨時專利申請序列號綱⑽观結合到本文中。 藉由混合或摻雜電荷控制劑（CCA)到纖維中或者用CCA塗布介 201226649 質中所用纖維或材料的表面，在办 電荷。除了下文糾描述的=二：:1 維上的永久 至J纖維中。例如，將CCA添加到聚丙稀纖維中是藉由將粒子形式（粉 末及/或顆粒）的CCA在即將抑屮栌辦乂 將押出这體刚加入到'熔體中並充分混合來 j二 的纖維表面上，某種程度地存在懸浮及適當分 佈在熔體中的CCA粒子。 刀 本發明提供—種_顧_荷料的方法。本發明之目的在於 不僅在纖絲社料電俩，而且錢維表面之下提供靜電荷。本 發明在-個實施方案中藉由將約αι至5〇% (以材料重量計）CCA 加入到聚合賊財讀_目。例如，當純熔點高於聚合物炼點 的CCA時’引入微米尺寸的粉末，在大多數情況下，ι〇至施的粉 末到達表Φ 11下80至90%的粉末在表面之下。該增強電荷的方法可 用於大多數當今所用的過濾介質中。 CCA透過粒子的摩擦起電或電暈起電起作用，且當cca在纖維 外侧時’ CCA的作職為優良。作為完成麟的重量百分數，cca 粒子的優選濃度為約0.02%至約5G%，更優選喊度為約〇.1%至約 40% ’最優選的濃度為約〇.3%至約ι〇%。 適合用於帶電的用於過濾介質的一些聚合物纖維包括聚丙烯、聚 酯類、聚乙烯及交聯聚乙烯、聚碳酸酯類、聚丙烯酸酯類、聚丙烯腈 類、聚反丁烯二腈（polyfiimaronitrile)、聚苯乙烯類、笨乙烯順丁烯二 酸酐（styrene maleic anhydride )、聚曱基戊烯、環烯屬共聚物 (cyclo-olefmic cop〇lymer)或氟化聚合物、聚四氟乙烯、全氟乙烯及 六氟丙烯，或者如P (VDF-TrFE)的含PVDF的共聚物或如p (VDF-TrFE-CFE)的三元共聚物。丙烯、聚酰亞胺類、聚醚酮類、纖維 素酯、尼龍及聚酰胺類。聚甲基丙烯酸類（p〇lymethacrylic)、聚（甲基 丙稀酸甲酯）、聚甲酸（polyoxymethylene)、聚績酸鹽類（聚硬類， 201226649 poly:;ulfonates)、丙烯酸類、笨乙婦化丙烯酸類（styrenated acrylics )、 預氧化丙烯酸類（pre-oxidized acrylic )、氟化丙烯酸類（fluorinate(j acrylic)、醋酸乙烯酯、丙烯酸乙稀酯、乙烯醋酸乙烯酯（ethylene vinyl acetate)、苯乙烯-丁二烯、乙浠/氣乙浠、醋酸乙稀酯共聚物、膠乳、 聚酯共聚物、叛化苯乙烯丙烯酸類（carboxylated styrene acrylic)或醋 酸乙烯酯、環氧樹脂（epoxy)、丙稀酸共聚物（acryiicmuitip〇iymer)、 酚（醛）類樹脂（phenolic)、聚氨酯。 混合到過濾介質中的一種或多種不同纖維可含有電荷控制劑。這 可以是介質中的不同組成的一種纖維、兩種纖維、三種纖維、四種纖 維、五種纖維或六種纖維，其部分或全部含有CCA。該等CCA包括 但不限於銘或鎂的金屬鹽、錯鈦酸錯（lead zirconate titanate)、銳酸鉀、 銳酸裡、组酸鐘、鎢酸鈉、不飽和叛酸或其衍生物、不飽和環氧單體 或石夕烧單體、順丁烯二酸酐（馬來酐，maleic anhydride)、單偶I金屬 化合物、丙烯酸烷基酯單體、曱基丙烯酸烷基酯單體、聚四氟乙烯、 亞烧基（稀基’alkylene )、亞芳基、亞芳基二亞烧基（ajyienediaiityiene )、 亞烷基二亞芳基（alkylenediarylene)、氧二亞烷基（oxydialkylene)或 氧二亞芳基（oxydiarylene)、聚丙烯酸及聚曱基丙烯酸化合物、有機 鈦 {.鹽、季鱗二鹵辞酸鹽類（quatemary phosphonium trihalozincate salts)、有機矽酮絡合物、二羧酸化合物、環化聚醚或非環化聚醚及環 糊精、胺衍生物的絡鹽化合物（complex salt c〇mp〇un(j)、二特丁基水 楊酸（ditertbutylsalicylic acid)、四苯基硼酸鉀、二硼酸鉀、磺胺類及 金屬鹽類、環烧基、用選自由二曱基石夕油化合物組成的群組中的矽烷 偶聯劑處理的氧化鋁粒子、偶氮染料、鄰苯二曱酸酯、季銨鹽 、吟哇、 二銨及三銨、疏水性二氧化矽及氧化鐵，苯基、取代的苯基、萘基、 取代的萘基、嗟吩基、烯基及烷基銨絡鹽化合物，磺基琥珀酸二辛酯 鈉及苯曱酸鈉’鋅絡合物’雲母’單烷基及二烷基氧化錫及氨基甲酸 201226649 乙醋（urethane)化合物，水楊酸化合物（salicylic acid compound)的 金屬絡合物，°惡°坐烧酮類（oxazolidinones)、派唤類或全氟化烧烴， lecigranMT，尼格羅黑（苯胺黑，nigrosine，），氣相二氧化矽，碳黑， 對三氟甲基苯甲酸及鄰氟苯甲酸，聚(苯乙烯共曱苯磺酸乙烯比啶鏽) (poly(styrene-co-vinylpyridinium toluene sulfonate))，甲基或丁基三苯 基絡合芳香胺類，三笨基胺染料及°丫°秦染料（azine dyes)，烧基二甲 基苄基銨鹽類。 電荷引導劑（charge director)選自由以下組成的群組中：卵碌脂、 驗性石油續酸鋇（barium petronate )及石油績酸妈（calcium petronate)、 磺酸鹽化合物、十二烷基苯磺酸的異丙胺鹽或二乙基氯化銨及十二烷 基苯續酸異丙醇胺鹽、季錢化的AB二喪段共聚物（quatemized ammonium AB diblock copolymer, polyacrylic acid)、聚丙稀酸、碳匕石夕、 PTFE粒子、氧化鋁、交聯聚曱基丙烯酸酯樹脂（cross linked polymethacrylate resin)、二氧化矽丙烯酸酯絡合物（silica acryiate complex)、聚丙烯酸及無定形二氧化矽。2-乙基己酸釔(ΙΠ)( Yttrium (III) 2-ethylhexanoate )、乙酰丙酮酸紀（III)水合物（Yttrium (πι) acetylacetonate hydrate)、三(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酸)釔(ΙΠ) (Yttrium (III) tris (2,2,6,6-tetramethy-3,5-heptanedionate))或三(2,2,6,6-四曱基 -3，5-庚二酸）銳（III)水合物（Scandium(III) tris(2,2,6,6-tetramethy-3,5-heptanedionate) hydrate)，芳香竣酸諸如水揚 酸、烷基水楊酸、二烷基水楊酸、萘甲酸及二羧酸的銃、釔、镥 (Lutetium)及錄（Lawrencium)金屬化合物，偶氮染料及偶氮顏料 的金屬鹽及金屬絡合物，在側鏈位置上具有續酸基或竣酸基的高分子 化合物’棚化合物’腺化合物，碎化合物及杯芳煙（calixarene)。 正型電荷控制劑可透過以下物質例示：季銨鹽，在側鏈位置上具 有季銨鹽的高分子化合物，胍化合物，苯胺黑化合物（nigrosin 201226649 compounds)及咪唑化合物，具有羧基或含氮基團的有機化合物的金屬 絡合物，金屬化染料，苯胺黑（nigrosin)及電荷控制樹脂，酿化合物 (例如對苯醌、氣醌（chloranil )、溴醌（bromanil )及蒽酿 (anthraquinone))，四氰基醌二曱烷化合物（tetracyan〇qU丨n〇dimethane compounds)，芴酿I化合物（fluorenonecompounds)(例如 2,4,7-三石肖基 芴酮（2,4,7_trinitroflurenone))，咕噸酮（夾氧雜蒽g同，xanth〇ne)化合 物，二苯酮化合物，氰基乙烯基化合物（cyanovinyl compounds)及烯 屬化合物（ethylenic compounds)’電子空穴傳輸化合物例如三芳基胺 化合物（triarylamine compounds )，聯苯胺化合物（benzidine compounds)，芳基烷烴化合物，芳基取代乙烯化合物，均二苯乙烯化 合物（stilbenecompounds)，蒽化合物及腙化合物，羧基或其鹽、苯基 或其鹽、苯硫基或其鹽以及磺基或其鹽，無機粒子包括二氧化石夕（石夕 石）、紹氧化物（氧化銘）、氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、鈦酸顧及鈦酸 锶釔（strontiumtitanateyttrium)及硬脂酸、硬脂酸及鋁、聚(N-乙烯基 咔唑）及聚矽烷、芳香羥基羧酸及鈣化合物、鋁或鎂的脂肪酸金屬鹽、 芴酮化合物、醌化合物、炫基水楊酸衍生物、為具有緩基的烧基紛衍 生物的鋅化（zincify)烧基水揚酸衍生物的化合物。 躐的實例包括但不限於本文所列的那些，且包括聚烯烴類，例如 聚乙稀類等，例如 Allied Chemical and Baker Petrolite Corporation 及 Daniels Products Company 市售的那些、Eastman Chemical Products、Inc. 市售的 Epolene N-15.TM。 功能化蠛的實例包括：胺類、醜胺類，例如Micro Powder Inc.市 售的 Aqua Superslip 6550 Superslip 6530 ;氟化蠟類例如 Micro Powder Inc.市售的 Polyfluo 190、Polyfluo 200、Polyfluo 523XF、Aqua Polyfluo 41卜Aqua Polysilk 19、Polysilk 14 ;混合氟化酰胺蠟類，例如同樣由 1\4匕1：〇?〇\¥(161'111(；.市售的]^〇'〇806以〇1119;酰亞胺類、酯類、季胺類、 11 201226649 羧酸類或丙烯酸聚合物乳液，例如全部由SC Johnson Wax市售的

Joncryl 74、89、130、537 及 538 ; Allied Chemical、Petrolite Corporation 及SC Johnson Wax市售的氣化聚乙烯類。可任選分餾或蒸餾這樣的蠟， 以提供符合枯度及/或溫度標準的特定館成（或切分，cuts)，其中枯度 上限為10,000 cps，溫度上限為i〇〇〇c。 天然目旨躐由以下例示：小燭樹蠛（can(jelilla wax )，如地蠛 (ozokerite，）、純地躐（ceresin)、米蠛（rice wax)、日本蠛（Japanese wax)、霍霍巴油（或希蒙得木油，j0j〇ba0丨1)、蜂蠛、羊毛脂、蓖麻蠛 • (castor wax)、褐煤蠟（或蒙旦蠟，montan wax)及前述的衍生物。 除了前述之外，改性蠟由以下例示：聚鏈烷酸酰胺類（乙二胺二山嶮 基酰胺，ethylenediamine dibehenylamide) '聚烧基醜胺類（三-苯六曱 酸的三硬脂酰胺，tristearylamide of tri-mellitic acid)，及二烷基酮類、 二硬脂基酮類，脂肪烴蠟例如低分子量聚乙烯類、低分子量聚丙烯類、 低分子量烯烴共聚物類’微晶蠟類、石蠟類及費托蠟（Fischer_Tr〇psch 蠟）類，脂肪烴蠟的氧化物類，例如氧化聚乙烯蠟，具有脂肪酸酯作 為主要組分的蠟，例如脂肪烴型酯蠟，藉由脂肪酸酯部分或完全去酸 化（deacidification)得到的躐，例如去酸化（deacidified)巴西棕櫚躐 (或加拿巴蠟，camauba wax)，脂肪酸及多元醇的部分酯，例如山嶮 酸單甘油酯（monoglyceryl behenate)，及由植物油及脂的氫化得到的 羥基官能曱基酯化合物。 合成自旨躐由從長直鏈飽和脂肪酸及長直鏈飽和醇合成的單g旨蝶例 示。所用長直鏈飽和脂肪酸優選表示為通式CnH2n+lC00H，其中n為 約5至28。所用長直鏈飽和醇優選表示為通式cnH2n+1〇H，其中n為 約5至28。長直鏈飽和脂肪酸特別例示為辛酸、十一烷酸、月桂酸（或 十二烷酸）、十三碳酸、肉豆蔻酸（或十四酸）、棕櫚酸（或十六烷酸）、

12 201226649 十五烷酸、十七烷酸、十四烷酸、硬脂酸（或十八烷酸）、十九烷酸、 花生酸（或二十烧酸）、山偷酸（或二十二烧酸，behenic acid)、木蠓 酸（或二十四烧酸，lignoceric acid)、堪酸（或二十四院酸，lignoceric acid)、二十七院酸、褐煤酸（montanicacid)及蜂花酸（或三十烧酸， melissic acid)。在每個分子中有兩個以上酯鍵的酯躐例示為三經甲基 丙烧三山崎酸酯（trimethylolpropane tribehenate)、季戊四醇四山喻酸 酯（pentaerythritol tetrabehenate )、季戊四醇二乙酸二山蝓酸酯 (pentaerythritol diacetate dibehenate )、甘油三山蝓酸酯（giyCer〇i tribelienate)、1，18-十八烷二醇二硬脂酸酯及多元烷醇酯類（三苯六甲 酸二硬脂醇酯、馬來酸二硬脂醇g旨（或順丁烯二酸二硬脂醇酯，distearyi maleate))。除了前述之外’改性蠟例示為多元烷酸酰胺類（乙二胺二 山蝓基酰胺（ethylenediaminedibehenylamide))、多烷基酰胺類（三苯 六甲酸的三硬脂基酰胺（tristearylamideoftri-melliticacid))及二烷基 酮類、一硬月曰基酮類、單偶氮染料的金屬絡鹽、硝基曱酸的金屬化合 物及其鹽類、水楊酸、院基水楊咖、二烧基水楊_貞、萘甲酸、二 麵類等，硼化合物、職合物、魏合物、杯芳烴㈤k職e)、^ 化銅醜菁麟、肢子量及冑分子量氣化咖。 對於乾紡及濕紡丙烯腈纖維的特定捲曲及捲曲製程，還存在優點。 在標準祕及乾㈣烯腈麟的製造触t，_所謂的“舌器 (tongueerimper)，’捲曲纖維（永久彎曲）。播曲在纖維中形成彎曲°， 上位於—個平面内。本文稱之為“二維，，^，因 這樣捲曲的纖維將基本上在X及y方向上延 在X方向上延伸許多絲及在v 轉曲的猶丙騎纖維 y方向上延伸許多毫米。然而，二維捲 曲的纖維在Z方向上將僅延伸約—毫米以下。 在本發明的獨特捲曲方法中，發生新型的捲曲，其對過滤性能有 201226649 顯著提高。具有蒸汽及高負壓的注射㈣高雜伸纖維_。在該注 射管的末端，由於沖擊力及貞㈣有齡錢鬆馳。這且有的作 用是，材料其自身並形成三維捲曲的纖維。三維捲曲纖維是在放 =x-y-z軸上時在所有三個方向上延伸相似數量級的纖維。因此，該 等纖維可在X方向延伸8絲、在y方向延伸15毫米及在z方向上延 伸:毫米。當前製造具有三維捲曲的賴的乾紡㈣腈纖維產品，並 二產品名DRAL〇NX101出售。然而，就本申請人的知識而言，該等 纖維常規不用於麵制，崎祕地毯及織物應用。 本文麟猶介質的三維捲曲纖維不僅需要較少的針刺以形成介 質，而且有利地形成“開放，，介質，藉此使更多空氣 過介質，從而以對氣流的較小阻力提供高效率猶。總之， 纖維製造的過齡質以低壓降實現高效率。 乂 I樣的 纖』』二 紡丙烯腈纖維的方法包括纽濕紡丙烯腈 的相同舌捲曲（tongue-crimping)過程，但具有不同。代替 劑及/或潤賴加人濕紡裝置的水中，該方法包括將特 1 有機躐_ G.5%至約5.〇%的所需百分比加人水中，以允許捲曲作 ^旦不足贿纖維由於對纖_多整理而起電進耐可用。纖 有機躐的百分比為約〇5%至約2%的成品纖維重量。惡在纖維 機蠟作為CCA起作用並提供優良的電荷穩定性。 '' 、 下文職味各賴維共混滅其性能差異。所有_試在 參數下進行（除1號測試之外）： 下 •測試的所有材料生產為70 g/平方米 •用以下祕進行分級效率（fraetiGnal effideney)(測試）：Μ ·)、5及1〇微米。

•測試粘度60 FPM •用 Chapman Corporation Voltmeter 進行電壓測量 201226649 測試1是含有及不含CCA的聚丙烯及變性聚丙烯腈纖維 (modacrylicfibers)的共混物的比較，以確定cCA對效率的影響。 配方A是聚丙烯及變性聚丙烯腈（m〇dacrylic)的標準5〇/5〇混合 物’具有作為CCA押出到聚丙稀纖維中的5%氣相二氧化石夕。將3及 2.5旦的纖維梳理在一起生產3〇〇克/平方米樣品。使材料摩擦帶電， 在樣品卡上產生約1，卿伏’並在3G天後測量9GG伏的電荷狀態。維 持正及負電荷兩種。 配方B由與配方A的介質相同的纖維組成，除了配方B中不摻有 聚丙烯纖維。藉由TSI 8130於95 LPM進行測試。 0.1微米的帶電雜介質及帶電未雜介質的效率百分比

換雜配方A 未摻雜配方B 滲透性0.0375 〇 1〇 效率 99.9625% 99 90% 測試1顯示使用電荷控制劑可藉由提高滲透性而有助於靜電過攄 器I*生.月匕。 以下的測試2至7使用相同配方A介質，其使得能夠將該介質與 許多其他介質比較並使其他介質能夠相互比較。 測試2是含有料烯及料烯腈纖維喊維共混物的比較，其中 配方A的纖維不含CCA，而配方B的纖維含有CCA。 配方A包括25% PP圓形纖維2.8 Dtex、25% PP圓形纖維2.5 Dtex、 25°/〇濕纺菜豆形聚丙婦腈纖維2 2 Dtex及挪乾纺狗骨形聚丙婦睛纖 配方AB包括25% PP圓形纖維丄8 Dtex、25% PP圓形纖維2 5 Dtex、25%含有在捲曲纖料施關2%有機賴濕紡菜轉聚丙 纖維2.2 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙婦腈纖維3 3 Dtex。 @ 粒控（微米）酉己方A效率（％) 配方AB效率（〇/〇) 15 201226649 0.3 48.78 61.98 0.5 62.88 73.68 5 84.38 89.24 10 99.12 99.64 使材料摩擦帶電至約1，40〇伏。在120天之後’測量電荷為正1245 至負-1，120伏。負及正電荷均遍及材料。藉由選擇電荷控制劑，實現 積極效率’證明藉由使纖維帶電提高的效果。在0.3微米至1〇微米之 間可見對於效率相當大的提高。測試2顯示含2%有機蠟的濕紡菜豆形 纖維優於不含CCA的濕纺菜旦形纖維。 測試3與測試2類似，但是其中CCA在聚丙烯纖維上，而非聚丙 烯腈纖維上。 配方A包括25% PP圓形纖維2.8 Dtex、25% PP圓形纖維2.5 Dtex、 25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2.2 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖 維 3.3 Dtex 〇 配方AC包括25%含有2%非有機蠟的PP圓形纖維2.8 Dtex、25% PP圓形纖維2.5 Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2.2 Dtex及25% 乾紡狗骨形聚丙婦腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米）配方A效率（％) 配方AC效率（°/〇) 0.3 46.23 62.38 0.5 61.14 74.52 5 81.69 90.72 10 99.06 99.73 使材料摩擦帶電至約1，500伏。在120天之後’測量電荷為正1,〇8〇 至負_1，385伏。負及正電荷均遍及材料。藉由選擇電荷控制劑，實現 積極效率’證明藉由使纖維帶電提高的效果。在0.3至10微米之間可 見對於效率相當大的提高。測試3顯示將CCA加入圓形PP纖維介質 201226649 中相比將CCA施用於聚丙稀腈纖維時產生更好的性能。 測試4類似於測試2 ’但是其中將cca施用於狗骨形纖維而非測 試2中的菜豆形纖維。 配方A包括25% PP圓形纖雉2.8 Dtex、25% pp圓形纖維2.5 Dtex、 25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖 維 3.3 Dtex 〇 配方AD包括25% PP圓形纖維2 8 Dtex、25% PP圓形纖維2.5 Dtex、25%含2%在捲曲纖維時施用的有機蠟的濕紡狗骨形聚丙烯腈纖 維3.3 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維 3.3 Dtex ° 粒徑（微米） 配方A效率（〇/0) 配方AD效率（％) 0.3 46.23 62.38 0.5 61.14 76.52 5 81.69 90.67 10 99.06 99.9 形成纖維，其中在捲曲過程期間將壌加到纖維的外部。使材料摩 擦帶電至約1，7GG伏。在3G天後，、測量電荷為正丨，篇至負丨，645伏。 負及正電荷均遍及材料。#由選擇電荷控侧加纖維形狀，實現積極 效率，證明藉由使纖維帶電及纖維形狀提高的效果。在〇 3至1〇微米 之間可見對於效率相當大的提高。測試4顯示濕紡狗骨形纖維介質表 現優於在雜齡料料雜__紅職較f。制試還 顯不’當加人CCA並仔細選擇纖維形狀時，影響性能多於當僅選 雒彬壯。 測試5她《兩者均與成形聚丙聯纖維共混時使贼形聚丙婦 纖維與使用圓形聚丙烯纖維的效果。 配方A包括25/。PP圓形纖維2 8如、up圓形纖維2 $ 版、2观紡菜豆形聚⑽腈纖維2.2如及2观_骨形聚丙 201226649 烯腈纖維3.3 Dtex。 配方AE包括25%含有2%非有機躐的pp狗骨形纖維2.8 Dtex、 25% PP圓形纖維2.5 Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2.2 Dtex及 25%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米） 配方A效率（％) 配方AE效率（％) 0.3 46.16 47.16 0.5 62.63 78.31 5 83.21 93.14 10 99.07 99.9 押出含加入的2%PVDF的標準PP纖維。使材料摩擦帶電至約 1，800伏。在30天之後’測量電荷為正1,400至負·ι，7〇〇伏。負及正電 荷均遍及材料。 藉由2%電荷控制劑加選擇的纖維截面形狀，實現積極效率，由此 證明藉由使纖維帶電及選擇纖維形狀提高的效果。在〇 3至微米之 間可見對於效率相當大的提高。 藉由電荷控制劑加策略選擇的纖維形狀，實現積極效率，藉此證 明藉由使纖維帶電及纖維形狀提高的效果。在〇 3至1〇微米之間可見 對於效率相當大的提南。測試5顯示，當兩者均將非有機蠟加入纖維 中時’ 2.8 Dtex ΡΡ狗骨纖維介質表現優於2 8 Dtex圓形纖維。 測試6比較當成形聚丙烯腈纖維與圓形pp纖維混合並將cCA施 用於PP纖維時CCA對於共混物的作用。 。配方A為25% PP圓形纖維2.8 Dtex、25% PP圓形纖維2.5 Dtex、 25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2版及25%乾紡狗骨形聚丙婦猜纖 維 3.3 Dtex 〇 配方AF為25%含2% PVDF的PP圓形纖維2 8 Dtex 、25% PP 圓 職維2·5 Dtex、25%濕纺菜旦形聚丙烯猜纖維2 2 Dtex及μ%乾紡狗 201226649 骨形聚丙烯腈纖維33Dtex。 粒徑（微米） 0.3 0.5 配方A效率（〇/〇) 40.21 59.47 配方AF效率（％) 72.89 81.72 78.28 96.41 1〇 98.71 99.9 使材料摩擦帶電至約1，_伏。在3〇天之後，測量電荷為正1,300 至負-1,680伏。負及正電荷均遍及材料。 藉由選擇f荷控軸，實現積極效率，藉此證明使麟帶電提高 的效果。在0.3至1〇微米之間可見效率相當大的提高。測試6顯示， 3有2/〇 PVDF的2.8 Dtex PP圓形纖維表現優於不含PVDF的2 8 Dtex 圓形纖維。該測試軸示，#酬試6結果與測試2、3、4及5比較 時’ PVDF表現優於蠟型cCA。 測試7測1相比於圓形pp纖維與成形聚丙稀猜纖維且不含cca 時’在圓減絲PP纖維與成職丙烯賴維的共混物巾加入cca 的效果。 配方A包括25% PP圓形纖維2 8⑽、25% pp圓形纖維2 5

Dtex、25/。祕菜⑽聚丙稀腈纖維2·2驗及25%乾_骨形聚丙 烯腈纖維3.3Dtex。 配方AG包括25%含2% pVDF的pp狗骨形纖維2 8 Dtex 25% pp 圓形纖維2.5版、25%濕纺菜豆形聚丙稀腈纖維2.2版及25%乾纺 狗骨形聚丙烯腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米） 配方A效率（％) 配方AG效率（％ ) 0.3 42.41 73.71 0.5 60.81 83.32 5 79.91 97.48 10 99.06 其中負及正電荷均遍及材料。挪里電何為正U65至負-1,720伏， 藉由選擇電荷控制劑及纖維形 使纖維帶電及纖維形狀提高的效果。貫現積極效率，藉此證明藉由 率相當大的提高。 在至10微米之間可見對於效

測試7顯示’含有2% PVD 不含PVDF的2.8PP _齡| · 财形纖維介質表現優於 w優於其中僅使用含PVDF的圓形pp 纖維的_。勤_，含有cc 現優於含或不含PVDF的標準圓形纖維。_月械維"質表 含有加入CCA的少量圓形pp纖維與較大量的成形pp 纖維及a崎丙騎_混合的共混物，以及不含cca _同共混 物。 配方B包括i〇〇/〇 pp圓形纖維i 4心7⑽父、4〇% pp圓形纖維2 $ Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙 烯腈纖維3.3 Dtex。 配方BA包括10%含2%PVDF的PP圓形纖維1.4-1.7Dtex、40〇/〇 PP圓形纖維2.5 Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2.2 Dtex及25% 乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米） 配方A效率（％) 配方BA效率（％) 0.3 48.82 81.38 0.5 66.29 91.68 5 82.18 98.16 10 98.91 99.9 使材料摩擦帶電至約2,000伏。在30天之後，測量電荷為正1，395

A 20 201226649 至負-1，770伏，其中負及正電荷均遍及材料。 藉由選擇電荷控制劑加上纖維形狀及尺寸，實現積極效率，藉此 證明藉由使纖維帶電、纖維形狀及尺寸提高的效果。在〇 3至1〇微米 之間可見對於效率相當大的提高。 測試8顯示’含PVDF的圓形微旦（micro denier)纖維表現優於 不含PVDF的小纖維。少量的微纖維有助於性能。該測試顯示，微纖 維有助於不含CCA的性能，而含pvdf的微纖維表現甚至更好。 測試9比較將CCA加入至主要為圓形PP纖維及成形聚丙烯腈纖 維的共混物中的小部分成形PP纖維相比不含CCA而僅含pp纖維及 成形聚丙烯腈纖維的相同共混物的作用。 配方B包括i〇〇/0 pp圓形纖維丨4·〗7 Dtex、4〇% pp圓形纖維2 5

Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2 Dtex及25%乾紡狗骨形聚丙 烯腈纖維3.3 Dtex。 配方BB包括10%含2%PVDF的pp狗骨形纖維i.4-l.7Dtex、40〇/〇 PP圓形纖維2.5 Dtex、25%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2 Dtex及25% 乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米） 配方A效率（〇/0) 配方BB效率（％) 0.3 49.92 83.38 0.5 68.38 93.72 5 84.24 98.82 10 99.10 99.9 使材料摩擦帶電至約2,400伏。在3〇天之後，測量電荷為正丨,475 至負-1，811伏，其中負及正電荷均遍及材料。 藉由選擇電荷控制劑加纖維形狀及尺寸，實現積極效率，證明藉 由使纖維帶電、纖維的形狀及大小提高的效果。在G 3至⑴微米之^ 可見對於效率相當大的提高。 201226649 測試9顯示，將含PVDF的PP狗骨形小旦（small denier)纖維加 入介質中使得介質表現優於不含PVDF的微纖維。另外，小量的狗骨 形微纖維比圓形微纖維更有助於性能。 測試10測試與圓形PP纖維及成形聚丙烯腈纖維共混的少量成形 PP纖維上的CCA是否相對於不含CCA而僅含圓形PP纖維的類似共 混物提高性能。 ~ 配方C包括5% PP圓形纖維1.4-1.7 Dtex、45% PP圓形纖維2 5 Dtex、45%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2.2 Dtex及5%乾紡狗骨形聚丙歸 腈纖維 1.4-1.7 Dtex。 配方CA包括5%含2% PVDF的PP狗骨形纖維14至丨7 Dtex、 45% PP圓形纖維2.5 Dtex、45%濕紡菜豆形聚丙烯腈纖維2 2以饮及 5%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維i.4_i.7Dtex。 0.3 54.61 84.62 0.5 69.19 94.81 5 84.46 98.87 10 99.12 99.9 粒徑（微米） 配方A效率（％)配方CA效率（〇/0) 使材料雜帶電㈣2，咖伏。在Μ天讀，缝鶴為正】狄 至負-2，16G伏，其巾貞及正電荷均遍及材料。 ’ ‘ 藉由選擇電荷控制劑加纖維形狀及尺寸，實現積極 明藉由使纖維帶電、纖維形狀及尺寸提高的效果。在q ^ : 間可見對於效率相當大的提高。 測試比較當成形及_PP纖維以及顏聚丙烯腈纖維的共混 22 201226649 物將CCA加入到成形PP纖維及成形聚丙烯腈纖維中相比於二者均 加入CCA的卿PP纖維及成縣㈣腈纖維的魏物的效果。 配方D包括5% PP圓形纖維⑷.？如、娜pp圓形纖維2 $

Dtex、45%濕紡菜豆形聚丙烯嚴纖維2.2 Dtex及5%乾紡狗骨形聚丙嫌 腈孅維 1.4-1.7 Dtex。 配方DA (優選共混物之一）包括22 5%含2% pvDF的冲狗典 形纖維2.8 Dtex、22.5%含2%非有機蠟的pp圓形纖維2 8 Dtex、沖 狗骨形纖維1.4-1.7 Dtex、5%乾紡狗骨形聚丙烯腈纖維14_17 、 22.5%含2%有機蠟的濕紡狗骨形聚丙烯腈纖維3 3 Dtex及22 5%含3 維捲曲纖維的乾紡狗骨形聚丙婦腈纖維3.3 Dtex。 粒徑（微米） 配方A效率（％) 配方DA效率（〇/0) 0.3 54.61 87.83 0.5 69.19 95.66 5 84.46 98.92 10 99.12 99.93 使材料摩擦帶電至約2,600伏。在30天之後，測量電荷為正1575 至負-1,825伏’其中負及正電荷均遍及材料。 藉由選擇電荷控制劑加纖維形狀及尺寸，實現積極效率，藉此證 明藉由使纖維帶電、纖維的形狀及大小提高的效果。在〇 3至1〇微$ 之間可見對於效率相當大的提高。 、 測試Π包括優選的共混物，並顯示組合先前1〇個測試中最好的， 具有含CCA的pp狗骨形纖維、以及一些pp2 5標準圓形纖維加乾紡 狗骨形聚丙烯腈纖維以及在纖維外部具有CCA的濕紡狗骨形纖維加 各5%的狗骨形PP纖維及pp上含有加入的CCA的聚丙烯腈微纖維， 產生本發明預期的最佳性能的過濾介質。 從上文提供的測試，清楚的是，形狀及使用電荷控制劑的組合產 23 201226649 生優良靜電性能的過濾介質，並證明本發明是新穎的。 與附圖結合的該詳細描述_上旨在作為本㈣ 合闡述的實施方#示出實施本發_設計、魏、Λ射田述… 應當理解，侧或等價的魏及舰可透過町實. 其也旨在涵蓋在本發明的精神及範圍内，且可採用各種變而二 下列權利要求的發明或範圍。 ㉟而不偏離 【圖式簡單說明】 圖1是具有狗骨形截面的乾紡無时聚丙烯腈纖維 片山。“狗骨”截面在本文蚊義為具有相反兩端的狹長形狀，該相反兩 端比在該兩端之_中間區域寬，且該中間區域具有 的頸縮形狀。 圖2是具有菜豆形截面的複數個纖維的放大照片。‘‘菜豆，，截面在 本文中絲為具有相反兩端的狹長形狀，該相反兩端比該 中間區域寬或大致同寬，且該中間區域具有僅—側實質 _ 頸縮形狀。 f 照片 圖4是顯示具有三維捲曲的複數簇纖維的照片。 圖5是顯示具有二維捲曲的複數簇纖維的照片。 圖6是是闡示比率的圖，在所述比率下’對透過兩種過據介質的 氣體流的抗性隨氣體在介質表面的速率增加而變化。 、 【主要元件符號說明】 無 圖3是複數個具有狗骨形狀截面的濕紡聚丙烯腈纖維端部的放大 24

Claims (1)

1. 201226649 七、申請專利範圍： ο 、L 一種無紡駐極體氣體過濾器介質，包括具有狗骨截面的 濕紡聚丙烯腈纖維（aciylic fibers )。 2. 根據申請專利範圍第丨項所述的過濾器介質，其中所述 介質包括至少一些聚丙婦纖維。 3. 根據申請專利範圍第2項所述的過濾器介質，其中至少 一些所述聚丙稀纖維為狗骨形。 朴4.根據申請專利範圍第1項所述的過濾器介質，其中將電 荷控制劑設置在至少一些所述纖維的外表面上。 5. 根據申請專利範圍第2項所述的過濾器介質，其中將電荷 控制劑設置在至少一些所述纖維的外表面上。 6. 根據申請專利範圍第3項所述的過濾器介質，其中將電 荷控制劑設置在至少一些所述纖維的外表面上。 7. -種無紡駐極體氣體過遽器介質，包括具有非圓形截面 的多種聚丙烯纖維。 8. 根據申請專利範圍第7項所述的過濾器介質，其中所述 介質包括至少-些透過濕纺製程形成並具有狗骨截面的聚丙稀 腈纖維。 9. 根據申請專利範圍第8項所述的過濾器介質，其中所述 聚丙烯纖維具有狗骨截面。 10. 根據中請專利範圍第9_賴過鮮介f，其中聚丙 稀纖維與丙烯腈纖維的比率範圍為約9_至約10:90。 11. 根據申請專利範圍第9項所述的過濾器介質，其中所述 聚丙烯纖維具有圓形截面。 12. 根據申請專利範圍第7項所述的過濾器介質，還包括設 25 201226649 置在至少—些所述纖維的外表面上的電荷控制劑。 根據申請專利範圍第9 置在至少-起的過心介質，還包括設 在主少』所述纖維外表面上的電荷控制劑。 置在i4小樹Γ請專利範圍第10項所述的過遽器介質，還包括設 置在至少-些所述纖維外表面上的電荷控侧。^括 電制利細第12贿述的職齡質，其情述 電何=劑選自由有機蟻、非有機蠘及pvDF組成的群組。 電荷L制= 白請專利細第13項所述的過濾、器介質，其中所述 "選自由有魏、轉触及PVDF組成的群組。 雷據/請專利範圍第14項所述的過遽器介質，其中所述 二，、自由有機蠛、非有機蟻及PVDF組成的群組。 免由胺種無纺駐極體氣體過攄器介質’包括多種聚丙烯纖維， ”中將電荷控制劑設置在至少—麵述纖_外表面上。 根據申請專利範圍帛18項所述的過滤器介冑，其中所述 括至少一些透過濕纺製程形成並具有狗骨截面的聚丙烯 腈纖維。 2M艮據申請專利範圍第^項所述的過滤器介質唭中所述 聚丙烯纖維具有狗骨截面。 祕二根據申請專利範圍第20項所述的過濾器介質，其中聚丙 、與聚丙烯腈纖維的比率範圍為約9〇:1〇至約1〇:9〇。 根據申請專利範圍第20項所述的過滤器介質，其中所述 聚丙烯纖維具有圓形截面。 mmf ·根據申請專利範圍第18項所述的過遽器介質，其中所述 PVDF包括約2%的介質重量。 4’種製備用於無紡駐極體氣體過濾器介質的纖維的方 法，所述方法包括： S 26 201226649 (a) 濕紡多種聚丙烯腈纖維；及 二在::二： 0.5%至約2.0%的壤在至夕一些所述纖維的外表面上番下約 25.根據_請翻翻第24摘賴方法 些聚丙烯纖維與所述聚_腈纖維共混的步驟。將^ 包括'7. 一種製備無紡駐極體氣體過濾器介質‘:所述方法 ⑻乾紡多種聚丙烯睛纖維； (b) 二維捲曲所述纖維；及 =:=:=了_器介質。 些聚⑽腈纖維=:還_ 些狗骨形聚丙‘維:1:::::;包括將至少- 27