TW202139873A - 具有抗微生物或抗病毒性能的濾材和口罩 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含聚合物並具有面層基本重量；第二外層，其包含聚合物並具有小於34gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含聚合物並具有第三個基本重量，並位於第一面層和第二外層之間。所述層中的至少一層還包含抗微生物或抗病毒(AM/AV)化合物。口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。

Description

具有抗微生物或抗病毒性能的濾材和口罩
[相關申請的交叉引用]
本申請要求2020年4月21日提交的美國臨時申請No.63/013,205以及2020年6月26日提交的美國臨時申請No.63/044,653的優先權，其經此引用併入本文。
[領域]
本申請涉及具有(接近永久的)抗病毒和/或抗微生物性能的濾材和口罩。具體而言，本申請提供從含有獨特的抗微生物/抗病毒組分的聚合物組合物製成的濾材和口罩結構。
對於具有抗病毒和/或抗微生物性能的織物的關注日益增長。特別是，對於具有(接近永久的)抗微生物和/或抗病毒(AM/AV)性能的濾材和口罩的關注日益增長。這些產品例如由保健工作者使用，用於限制和/或防止暴露於微生物和/或病毒傳染的傳播。因此，濾材和口罩必須顯示牢固的抗病毒和/或抗微生物性能，優選永久或接近永久的抗病毒和/或抗微生物性能。
在實現這些性能的努力中，常規技術已經向纖維施用許多處理劑或塗料，從而向織物賦予抗微生物性能。含有銅、銀、金或鋅的化合物已經單獨地或以組合形式用於這些應用中—通常是局部塗料處理的形式—從而有效地抵抗病原體，例如細菌、黴菌(mold)、黴(mildew)、病毒、孢子和真菌。這些類型的抗微生物纖維和織物可以用於許多工業中，其中包括保健、醫療、軍事和體育領域。但是，這些經塗布的纖維沒有顯示足夠持久的抗病毒性能。另外，嘗試使這些經塗布的纖維和織物滿足這些應用的許多其它要求。例如，在保健和醫療業中，要求特定織物在所有時間都是衛生的。為了滿足這些衛生標準，織物每天進行洗滌，並且時常漂白。因此，在許多應用中，使用、洗滌或浸泡的重複迴圈是十分普遍的。不利的是，發現常規的纖維和織物在重複使用和/或洗滌迴圈期間，其抗病毒和/或抗微生物性能會變差和失去。
另外，許多常規抗微生物織物既沒有顯示足夠的抗病毒和/或抗微生物性能，當織物進行染色時也沒有保留這些性能。通過將織物浸入染料浴中，織物通常用著色劑或在各種著色劑中染色。但是在許多情況下，抗微生物添加劑從纖維/織物被提取出來，例如在染色操作期間，這導致抗微生物性能變差。另外，可從常規織物提取出來的抗微生物處理劑/塗料可能導致不利的環境後果。
作為常規抗微生物紗和織物的一個例子，美國專利No. 6,584,668公開了施用於紗和紡織品上的耐久性的非導電金屬處理劑。耐久性的非導電金屬處理劑是施用於紗和織物上的塗料或整理劑。金屬處理劑可以包括銀和/或銀離子、鋅、鐵、銅、鎳、鈷、鋁、金、錳、鎂等等。金屬處理劑作為塗層或膜被施塗到紗或織物的外表面。
在本領域中也已經知道一些具有抗微生物纖維的合成纖維。例如，美國專利4,701,518公開了在水與鋅化合物、磷化合物中製備的抗微生物尼龍，由此形成地毯纖維。此方法制得用於地毯的尼龍纖維，其具有18旦/纖絲(dpf)，並通過常規熔體聚合方法製備。這種地毯纖維通常具有明顯高於30微米的平均直徑，這通常不適合用於貼近皮膚的應用。此外，已經發現加入聚合物組合物中以向由其製成的合成纖維賦予抗微生物性能的那些常規添加劑會降低聚合物組合物的相對粘度。這種降低的相對粘度導致在從該聚合物組合物製備合成纖維時的其它困難，例如更難以擠出聚合物組合物。
一些口罩結構也是已知的。例如，美國專利No. 10660385B2公開了口罩，其包含：口罩主體，此主體包括：內層，其在口罩佩戴時位於佩戴者的口部上；外層，其在口罩佩戴時位於口罩的外側上；過濾層，其位於內層和外層之間並包含兩個熔噴型非織造織物層；和一個插入層，其是具有與兩個熔噴型非織造織物層不同的特性的非織造織物層；以及繩帶，其用於置於佩戴者的雙耳或頭部上，從而在口罩被佩戴時使口罩主體固定在佩戴者面部的特定位置處。兩個熔噴型非織造織物層是由聚丙烯樹脂形成的並具有7-15 g/m2 的基本重量(gsm)，並且插入層是由聚丙烯樹脂形成的紡粘型非織造織物，並具有10-30g/m2 的基本重量。
雖然一些文獻公開了抗微生物纖維和織物，但是仍然需要口罩結構，其能實現AM/AV效力與過濾性能的協同組合，例如PFE、BFE、壓降性能(和任選的生物相容性，例如刺激和過敏性能)。
本申請涉及濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含聚合物例如聚醯胺，並具有面層基本重量，例如在5gsm至25gsm的範圍內；第二外層，其包含聚合物例如聚醯胺，並具有小於34gsm的外層基本重量，例如在5gsm至25gsm的範圍內；和第三外層，其可以包含多個額外層，例如N95口罩，其優選具有兩個紡粘型聚丙烯層；射流噴網型聚對苯二甲酸乙二酯層；射流噴網型聚酯/纖維素共混物；和兩個熔噴型聚丙烯層，所述第三外層包含聚合物並具有第三個基本重量，並位於第一面層和第二外層之間。第三個基本重量可以在5gsm至25gsm的範圍內。所述層中的至少一層還包含AM/AV化合物，例如鋅或鋅化合物。口罩結構可以顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌（Escherichia coli）效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。在面層基本重量和外層基本重量之間的差別可以小於14gsm，和/或在面層基本重量和外層基本重量之間的差別可以小於5gsm，和/或面層基本重量可以小於或等於外層基本重量。至少一層可以是熔噴型的。至少一層的聚合物可以具有基於聚合物總重量計的大於1.5重量%水的吸濕性。第二外層可以包含熔噴型的層，和/或在面層和第二外層中的至少一層可以包含紡粘型的層。在面層和第二外層中的至少一層的聚合物可以包含聚丙烯。
本申請也涉及濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的面層基本重量；第二外層，其包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的外層基本重量；和多個第三外層，其各自位於第一面層和第二外層之間。第一個第三外層可以包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量。第二個第三外層可以包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量。所述層中的至少一層可以還包含AM/AV化合物。口罩結構顯示如上所述的大腸桿菌效力log減少。
本申請也涉及濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有2gsm至15gsm的面層基本重量；第二外層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有2gsm至15gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含N95口罩，並位於如上所述的第一面層和第二外層之間。
本申請也涉及濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有15gsm至25gsm的面層基本重量；第二外層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有15gsm至25gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含N95口罩並位於第一面層和第二外層之間。此口罩結構顯示如上所述的大腸桿菌效力log減少。
[介紹]
濾材結構是由纖維和/或多孔材料組成的裝置，其設計用於防止或減少一些顆粒物通過。例如，濾材結構可以設計用於從空氣去除固體顆粒物，例如灰塵、花粉或黴菌。濾材結構也可以設計用於從空氣去除病原體，例如細菌或病毒。濾材結構的材料和構造可以在寬範圍內變化，和在許多情況下，濾材結構可以專門設計用於有目標地去除一種或多種特定顆粒物。許多應用使用濾材結構。例如，濾材結構可以用作空氣篩檢程式，例如在高效顆粒空氣(HEPA)篩檢程式中，在加熱、通風和空調(HVAC)篩檢程式中，或在汽車艙篩檢程式中。
一種特別重要的濾材結構的應用是用於口罩中。口罩(例如呼吸器)是設計用於保護佩戴者以防止可吸入有害物的裝置，可吸入有害物包括顆粒物和空氣滋生的病原體(例如細菌和/或病毒)。在許多情況下，口罩包括一個或多個濾材結構以純化被污染的大氣。口罩被各種工業中的操作者廣泛使用，包括健康護理、藥物、建築、開採、防護、公共安全、油氣生產、工業製造、農業、能源和紡織工業。在一些情況下，美國疾病控制中心已經呼籲所有居民在公共場所佩戴口罩以減少傳染性疾病的傳播。
在美國，國家職業安全與健康研究所(National Institute for Occupational Safety and Health，NIOSH)定義了空氣過濾等級以區分在口罩中所用的濾材結構的有效性。特別是，NIOSH是在各種性能特性的基礎上對濾材結構進行分類。關於濾材結構和口罩的N95標準是一種示例性的NIOSH空氣過濾等級。因為N95-認證的濾材結構和口罩顯示優異的性能（例如高的耐流體性、高的過濾效率），所以N95口罩特別用於醫用環境以防止源自空氣的疾病的傳播，例如結核病、流感和SARS-CoV-2。
相似地，ASTM International定義了空氣過濾等級以區分所用濾材結構的有效性。特別是，ASTM F2100-19提供了濾材結構的分類、性能要求和測試方法，例如用於健康護理業中的醫用口罩中的濾材結構。與NIOSH一樣，ASTM International是在各種性能特性的基礎上對濾材結構進行分類，包括耐流體性、顆粒過濾效率、細菌過濾效率、透氣性和可燃性。ASTM International定義了三個等級水準。等級I的濾材結構顯示例如耐流體性是至少80mmHg，壓力差是小於5.0mmH2 O/cm2 ，細菌過濾效率是至少95%，且顆粒過濾效率是至少95%。等級II的濾材結構顯示例如耐流體性是至少120mmHg，壓力差是小於6.0mmH2 O/cm2 ，細菌過濾效率是至少98%，且顆粒過濾效率是至少98%。等級III的濾材結構顯示例如耐流體性是至少160mmHg，壓力差是至少6.0mmH2 O/cm2 ，細菌過濾效率是至少98%，且顆粒過濾效率是至少98%。
但是，常規的口罩和濾材依賴於物理和力學過濾，例如具有孔和/或通道的結構/構造，其以物理方式阻止某些粒子通過，並同時允許其它粒子通過。
現在發現使用抗微生物和/或抗病毒(“AM/AV”)的配製劑/組合物可以製備具有AM/AV效力的纖維和織物，並且這些織物可以有利地用於口罩結構中。
與常規的口罩和濾材不同，本申請的濾材結構和口罩有利地使用一個或多個層，其除了依賴於物理過濾性能之外，還提供AM/AV性能，例如破壞病原體的性能。換句話說，本文公開的濾材和口罩不僅通過限制病原體侵入來起保護作用，而且在病原體有機會進入人體之前經由與一個或多個AM/AV層接觸來破壞病原體。至少部分地通過構成濾材層的纖維的組合物使得AM/AV性能成為可能。這些層中的至少一層包含聚合物組分和AM/AV化合物，例如鋅和/或銅，它們在一些情況下被包埋在聚合物結構中（但是可以不是聚合的共聚物的組分）。在纖維的聚合物中存在AM/AV化合物，可以提供破壞病原體的性能。所以，所述製品能防止病原體的接觸傳播，這種接觸將導致病原體擴散。重要的是，因為AM/AV化合物可以被包埋在聚合物結構中，所以AM/AV性能是耐久性的，並且不容易磨損或洗掉。因此，本文公開的口罩和濾材能實現AM/AV效力與過濾性能的協同組合，例如PFE、BFE、壓降性能(和任選地生物相容性，例如刺激和敏化作用)。相比之下，不含AM/AV化合物（或不滿足所述物理特性限值，例如基本重量或纖維直徑）的常規結構沒有且不能提供上述性能特徵的協同組合。
特別是，發現當在口罩結構中使用具有特定基本重量例如小於34gsm的外層、例如第二層、第三層或第四層時，口罩顯示AM/AV效力與優異過濾性能的組合，例如顆粒過濾效率(“PFE”)、細菌過濾效力(“BFE”)和/或壓降(“ Δ P”)。不受限於任何理論，認為由於所述一層或多層的破壞病原體的能力，可以成功地使用具有較低基本重量例如小於34gsm或小於20gsm的織物，且不會犧牲總體的AM/AV或過濾性能。在一些情況下，本發明人發現內層基本重量與外層、例如第三層或第四層的基本重量之間的差別應當盡可能小，例如此差別小於14gsm。這是不符合傳統教導的，後者一般使用顯著不同的基本重量以分離不同尺寸的顆粒。另外，發現在面層和/或外層中使用特定類型的纖維，例如聚丙烯纖維，也可以對這種驚人的性能改進做出貢獻。有益的是，通過使用一個或多個這些參數，與在外層中使用基本重量高的口罩相比，過濾性能得到出人意料的改進，例如PFE大於90%(參見實施例)。而且，本文公開的口罩的平均Δ P值滿足工業標準，且在大多數情況下遠遠超出工業標準。
另外，當包括含有聚醯胺聚合物的至少一層時，口罩/濾材顯示具有提高的總體親水性和/或吸濕性，這與在纖維和織物中的AM/AV化合物協同操作以破壞病原體。例如，理論上認為，具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地吸引液體和/或捕捉攜帶微生物和/或病毒的介質，例如唾液或粘液，並且可以吸收更多的水分（例如空氣或呼吸），這種增加的水分含量允許聚合物組合物和抗微生物/抗病毒試劑更好地破壞、限制、減少或抑制微生物或病毒的傳染或發病。例如，水分可以溶解病毒的外層（例如衣殼），暴露病毒的基因物質（例如DNA或RNA）。
另外，本文公開的組合物、口罩和濾材含有極少的或不含增強材料，例如玻璃纖維和/或碳纖維，(碳)奈米管，顆粒填料，例如無機填料，其基於天然和/或合成的層狀矽酸鹽，滑石，雲母，矽酸鹽，石英，二氧化鈦，矽灰石，高嶺土，無定形矽酸，碳酸鎂，氫氧化鎂，白堊，石灰，長石，硫酸鋇，實心或中空的玻璃球或玻璃研磨料，永磁性或可磁化的金屬化合物和/或合金和/或其組合，以及它們的組合。在一些情況下，本文公開的組合物、口罩和濾材包含小於50重量%的這些材料，例如小於25重量%，小於10重量%，小於5重量%，小於1重量%，小於5000wppm，或小於1000wppm。
本文更詳細地討論所述纖維、織物和層的組成。本文更詳細地討論製備所述纖維、織物和層的方法，例如特別是紡粘法、射流噴網法、熔噴法、電紡絲法。可以考慮其它製備方法，包括織物紡絲和編織。
如上所述，本申請提供新的用於濾材結構和口罩的組合物和構造。特別是，濾材結構和使用濾材結構所形成的口罩可以包含多層：第一層(面層)，第二層(外層)，和任選地一個或多個額外的外層，例如第三層或第四層。這些層中的至少一層顯示AM/AV性能。也就是說，所述層中的至少一層具有破壞與層接觸的病原體的能力。結果，AM/AV濾材結構和口罩提供了上述益處。如下文詳述，濾材結構的AM/AV性能可以源自使用顯示AM/AV性能的聚合物組合物。本申請包括濾材結構的多種構造。除了AM/AV性能之外，所述構造還顯示不同水準的物理過濾性能特性(例如耐流體性、顆粒過濾效率、細菌過濾效率、透氣性和可燃性)。因此，本文公開的濾材結構可以設計成滿足各種NIOSH和/或ASTM標準。在一些實施方案中，例如，本文所述的濾材結構滿足NIOSH N95標準。在一些實施方案中，濾材結構滿足ASTM等級I、等級II和/或等級III的標準。因此，組成特徵、例如AM/AV化合物含量與物理特徵、例如特定基本重量和/或厚度的特定組合對上述出人意料的性能特徵的協同組合做出貢獻。
在一些情況下，本申請涉及用於形成層的材料，例如涉及纖維或織物。纖維或織物可以如本文所述製備，並且被整體、例如大量收集到捲筒上。捲繞的織物可以然後進一步加工以生產所述的層。
一些製備口罩的方法是已知的。例如，美國專利No.8,303,693、美國專利No. 8,381,727、美國專利No. 8,430,100和美國專利No.9,320,923 各自公開了製備口罩的方法。將這些文獻引入本文以供參考。
[口罩/濾材結構]
本文公開的口罩/濾材結構包括多個層。特別是，口罩/濾材結構包含第一面層(例如內層)和第二外層(例如較遠的外層)。在一些實施方案中，口罩/濾材結構包括額外的第三層(例如位於面層外側的一個外層)。在一些情況下，這些層的排布使得至少一部分的第三層是位於面層和外層之間，例如第三層被夾在面層和外層之間。在一些實施方案中，口罩/濾材結構的這些層的排布使得至少一部分的面層是與第三層接觸。在一些實施方案中，口罩/濾材結構的這些層的排布使得至少一部分的外層是與第三層接觸。在一些情況下，面層、外層和第三層是(至少基本上)共同擴展的。在一些情況下，術語“口罩”和“濾材”是獨立使用的，這並不暗示任何特徵是針對口罩、但不針對濾材的，或反之，也不應做出任何引申。
在一些實施方案中，濾材結構可以包含額外層，其可以是與面層、外層和第三層相似或不同的。換句話說，在一些情況下，在濾材結構中也可以包括其它層。在使用額外層的實施方案中，外層可以不是必須與其它層直接接觸。也就是說，“位於...之間”(例如第三層是位於面層和外層之間) 不是必須表示“與...接觸”。在一些情況下，這些層可以由子層組成，例如多個子層可以合併以形成主層之一(例如第三層可以包括多個層)。下文將詳細討論子層。
重要的是，所述層中的至少一層，例如面層和/或外層，可以是由本文所述的具有AM/AV性能的纖維或織物組成。因此，這些層具有殺死與層接觸的病原體的能力。例如，面層可以由AM/AV 纖維構成，並且此層可以破壞從外層或第三層通過的病原體，由此提供優異的AM/AV性能。在一些情況下，外層可以由AM/AV 纖維構成，並且此層可以在病原體到達面層或第三層之前破壞病原體。
本文使用的術語“共同擴展的”表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的相鄰或平行面的表面區域互相對齊，且沒有或只有極少的伸出(至少一個區域或層)。在一些情況下，這些區域或表面的擴展程度是在彼此的90%內。例如，如果兩層或更多層的相鄰或平行面的表面區域是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內，則所述兩層或更多層是共同擴展的。術語“共同擴展的”也可以表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的長度是在彼此的90%內。例如，如果兩層或更多層的長度是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內，則所述兩層或更多層是共同擴展的。術語“共同擴展的”也可以表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的寬度是在彼此的90%內。例如，如果兩層或更多層的寬度是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內，則所述兩層或更多層是共同擴展的。
在一些實施方案中，面層、外層、一個或多個第三層各自具有相對的頂表面和底表面，其中底表面朝向經過濾的區域，頂表面朝向大氣。從朝下觀看經過濾的區域的視角(例如在人佩戴口罩的面部)，第三層可以是在外層之下(例如第三層的頂表面與外層的底表面接觸)，並在面層之上（例如第三層的底表面與面層的頂表面接觸）。其它層也可以存在於第一層和第三層之間。
在一些實施方案中，各種層可以直接在其它層上形成。例如面層可以包含聚醯胺的非織造織物，第三層可以包含多個聚醯胺奈米纖維，其直接噴射到面層的表面上。以此方式，第一層和第三層可以是(基本上)相鄰的。
在一些實施方案中，濾材結構中的多層是可分開和/或可去除的。例如，第二層是可以從濾材結構去除的。這可以允許各個組分被洗滌和/或替代。例如在一些情況下，面層和/或外層形成圍繞第三層的封套，其可以被去除或替代。
在一些實施方案中，濾材結構的一層或多層可以設計成在使用期間圍繞常規濾材結構。例如，面層和/或外層可以被施加到現有(例如常規)口罩(例如N95口罩)的任一側上。結果，濾材結構可以向現有的口罩賦予AM/AV性能，現有的口罩預先不具有這種能力。
在一些實施方案中，本文公開的濾材可以與呼吸裝置一起使用。在一些情況下，濾材可以替代方式用於呼吸裝置中，例如互相替代或代替初始的濾材介質。
在一些情況下，本文公開的一層或多層是有益的，因為與常規口罩或呼吸裝置相比，其提供或改進舒適性和/或透氣性。作為一個例子，已知常規口罩、例如N95口罩具有低的透氣性–佩戴者不能強制空氣通過口罩。通過使用本文公開的纖維、織物和/或層，可以改進口罩的透氣性和/或舒適性。本文公開的口罩可以提供比常規口罩、例如N95口罩更好的透氣性和/或舒適性，同時提供同等或更好的過濾和/或破壞病原體的性能。用於衡量透氣性的一種手段是壓降(ΔP)。下文將更詳細地討論ΔP性能。
第一層 ( 面層 )
本文公開的濾材結構包括第一面層(例如內層)。通常，面層是設計用於吸收水分。在許多應用中，濾材結構可以暴露於潮濕的環境或氣氛。例如當面層被併入口罩時(例如如下所述)，面層可以與使用者的面部和/或口部相鄰，所以可以暴露於在使用者呼吸中的水分。因為面層可以與使用者的面部相鄰，所以本文公開的面層可以提供舒適性和/或貼合使用者，例如 由於所述層的柔軟性或可成形性(例如由於織物的特性，例如纖維直徑或纖度，其可以提供柔軟性)。面層可以由AM/AV 纖維和/或織物構成，由此可以向其賦予AM/AV能力。結果，面層可以防止病原體的接觸傳播，否則這種接觸將允許病原體擴散或穿過口罩到達佩戴者。
面層可以由第一種織物組成。在一些情況下，第一種織物是聚合物織物，例如聚醯胺織物。對於第一種織物的結構沒有特別的限制。在一些實施方案中，此織物是非織造織物。在一些實施方案中，第一種織物是織造的織物。在一些實施方案中，第一種織物是針織物。例如，第一種織物可以由紡粘型織物、熔噴型織物或閃紡型織物組成，但是也可以考慮其它成型方法。在一些情況下，第一種織物包含聚醯胺纖維，例如聚醯胺微纖維或聚醯胺奈米纖維。
一般而言，發現製備方法的差別是重要的。例如，因為各自的加工特性，發現當各種織物作為特定層起作用時，各種織物的特性是出人意料地有益的。在一些情況下，熔噴型織物是有益的，這是因為它們有利地提供柔軟性，這有益地改進在貼近皮膚的應用中的性能。作為另一個例子，聚醯胺聚合物組合物可以提供親水性和/或吸濕性特徵，這由於本文所討論的原因是有益的。在一些情況下，紡粘型織物可以適合用於外層，例如面層和/或外層，這是由於其較大的纖絲尺寸。這可以與其它層協同操作以提供上述性能特徵的組合。而且，紡粘型織物的整體性，尤其是經過壓延的那些織物，可以對所得口罩的總體強度、佩戴和耐久性做出貢獻。
在一些情況下，發現當紡粘型織物與熔噴型織物一起使用時是協同有益的。發現在一些情況下，具有AM/AV性能的紡粘型織物可以用作面層和/或用作外層。紡粘型織物的纖維結構，任選地與不同的纖維結構、例如熔噴型織物的孔隙率和/或纖維構造一起，另外對結構益處做出貢獻。另外，發現向紡粘型織物添加AM/AV化合物對過濾性能沒有不利影響，並且對AM/AV性能具有有益的影響。
面層的組成 (例如第一種織物和/或其纖維的組成)可以在寬範圍內變化。在一些實施方案中，第一種織物和/或其纖維是由聚醯胺組合物製成，和/或包含聚合物組合物，例如下文討論的聚醯胺組合物。聚醯胺組合物包含聚合物和AM/AV化合物，和在一些情況下，AM/AV化合物提供AM/AV 益處。在一些情況下，第一種織物是由本文所述的聚合物組合物製成的聚合物織物，例如聚醯胺織物。
在一些情況下，第一種織物是聚醯胺織物。合適的聚醯胺的例子包括 PA-4T/4I、PA-4T/6I、PA-5T/5I、PA-6、PA6,6、PA6,6/6、PA6,6/6T、PA-6T/6I、PA-6T/6I/6、PA-6T/6、PA-6T/6I/66、PA-6T/MPMDT、PA-6T/66、PA-6T/610、PA-10T/612、PA-10T/106、PA-6T/612、PA-6T/10T、PA-6T/10I、PA-9T、PA-10T、PA-12T、PA-10T/10I、PA-10T/12、PA-10T/11、PA-6T/9T、PA-6T/12T、PA-6T/10T/6I、PA-6T/6I/6，或PA-6T/61/12，或其共聚物，或其共混物、混合物或其組合。特別是，第一種聚醯胺織物可以由本文所述的聚合物組合物組成。
在一些情況下，第一種織物是常規的聚合物織物。例如，第一種織物可以包含由以下聚合物製成的織物：聚酯，尼龍，人造絲，聚醯胺6，聚醯胺6,6，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)，co-PET，聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚乳酸(PLA)，以及聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。
面層的基本重量(例如第一種織物的基本重量)可以在寬範圍內變化。在一個實施方案中，第一層具有2 g/m2 至30 g/m2 的基本重量，例如5 g/m2 至28 g/m2 ，5 g/m2 至26 g/m2 ，5 g/m2 至25 g/m2 ，5 g/m2 至24 g/m2 ，5 g/m2 至22 g/m2 ，2 g/m2 至15 g/m2 ，6 g/m2 至30 g/m2 ，6 g/m2 至28 g/m2 ，6 g/m2 至26 g/m2 ，6 g/m2 至24 g/m2 ，6 g/m2 至22 g/m2 ，7 g/m2 至30 g/m2 ，7 g/m2 至28 g/m2 ，7 g/m2 至26 g/m2 ，7 g/m2 至24 g/m2 ，7 g/m2 至22 g/m2 ，8 g/m2 至30 g/m2 ，8 g/m2 至28 g/m2 ，8 g/m2 至26 g/m2 ，8 g/m2 至24 g/m2 ，8 g/m2 至22 g/m2 ，9 g/m2 至30 g/m2 ，9 g/m2 至28 g/m2 ，9 g/m2 至26 g/m2 ，9 g/m2 至24 g/m2 ，9 g/m2 至22 g/m2 ，15 g/m2 至25 g/m2 ，或10 g/m2 至20 g/m2 。
就下限而言，第一層(例如第一種織物)的基本重量可以大於5 g/m2 ，例如大於6 g/m2 ，大於7 g/m2 ，大於8 g/m2 ，大於9 g/m2 ，或大於10 g/m2 。就上限而言，面層(例如第一種織物)的基本重量可以小於30 g/m2 ，例如小於28 g/m2 ，小於26 g/m2 ，小於25 g/m2 ，小於24 g/m2 ，小於22 g/m2 ，或小於20 g/m2 。在一些情況下，面層(例如第一種織物)的基本重量可以是約8 g/m2 ，約9 g/m2 ，約10 g/m2 ，約11 g/m2 ，約12 g/m2 ，約13 g/m2 ，約14g/m2 ，約15 g/m2 ，約16 g/m2 ，約17 g/m2 ，約18 g/m2 ，約19 g/m2 ，約20 g/m2 ，約21 g/m2 ，或約22 g/m2 ，或在這些數值之間的基本重量。
在一些情況下，本文所述的一層或多層可以是針織物(不是非織造的)。在一些實施方案中，例如當面層是針織物時，基本重量可以是顯著更高的。例如，面層可以具有5 g/m2 至200g/m2 的基本重量，例如50g/m2 至200 g/m2 ，110 g/m2 至200 g/m2 ，120 g/m2 至190 g/m2 ，130 g/m2 至180 g/m2 ，140 g/m2 至170 g/m2 ，或150 g/m2 至160 g/m2 。就下限而言，面層的基本重量可以大於5 g/m2 ，例如大於50 g/m2 ，大於110 g/m2 ，大於120 g/m2 ，大於130 g/m2 ，大於140 g/m2 ，或大於150 g/m2 。就上限而言，面層的基本重量可以小於200g/m2 ，例如小於190 g/m2 ，小於180 g/m2 ，小於170g/m2 ，或小於160g/m2 。在一些情況下，本文所述的其它層可以是針織物，和可以具有這些基本重量的範圍和限值。
本文所用的“大於”和“小於”限值也可以包括與其相關的數值。換句話說，“大於”和“小於”可以解釋為“大於或等於”和“小於或等於”。可以考慮此術語可以在申請專利範圍中隨後修改為包括 “或等於”。例如，“大於4.0”可以解釋為並在申請專利範圍中隨後修改為 “大於或等於4.0”。
在一些實施方案中，面層包含具有小於50微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於45微米，小於40微米，小於35微米，小於30微米，小於25微米，小於20微米，小於15微米，小於10微米，或小於5微米。就下限而言，多個纖維可以具有大於1微米的平均纖維直徑，例如大於1.5微米，大於2微米，大於2.5微米，大於5微米，或大於10微米。就範圍而言，多個纖維可以具有1微米至50微米的平均纖維直徑，例如1微米至45微米，1微米至40微米，1微米至35微米，1微米至30微米，1微米至20微米，1微米至15微米，1微米至10微米，1微米至5微米，1.5微米至25微米，1.5微米至20微米，1.5微米至15微米，1.5微米至10微米，1.5微米至5微米，2微米至25微米，2微米至20微米，2微米至15微米，2微米至10微米，2微米至5微米，2.5微米至25微米，2.5微米至20微米，2.5微米至15微米，2.5微米至10微米，2.5微米至5微米，5微米至45微米，5微米至40微米，5微米至35微米，5微米至30微米，10微米至45微米，10微米至40微米，10微米至35微米，10微米至30微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為微纖維。
在一些實施方案中，面層包含具有小於1微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於0.9微米，小於0.8微米，小於0.7微米，小於0.6微米，小於0.5微米，小於0.4微米，小於0.3微米，小於0.2微米，小於0.1微米，小於0.05微米，小於0.04微米，或小於0.03微米。就下限而言，多個纖維的平均纖維直徑可以大於1奈米，例如大於10奈米，大於25奈米，或大於50奈米。就範圍而言，多個纖維的平均纖維直徑可以是1奈米至1微米，例如1奈米至0.9微米，1奈米至0.8微米，1奈米至0.7微米，1奈米至0.6微米，1奈米至0.5微米，1奈米至0.4微米，1奈米至0.3微米，1奈米至0.2微米，1奈米至0.1微米，1奈米至0.05微米，1奈米至0.04微米，1奈米至0.3微米，10奈米至1微米，10奈米至0.9微米，10奈米至0.8微米，10奈米至0.7微米，10奈米至0.6微米，10奈米至0.5微米，10奈米至0.4微米，10奈米至0.3微米，10奈米至0.2微米，10奈米至0.1微米，10奈米至0.05微米，10奈米至0.04微米，10奈米至0.03微米，25奈米至1微米，25奈米至0.9微米，25奈米至0.8微米，25奈米至0.7微米，25奈米至0.6微米，25奈米至0.5微米，25奈米至0.4微米，25奈米至0.3微米，25奈米至0.2微米，25奈米至0.1微米，25奈米至0.05微米，25奈米至0.04微米，25奈米至0.03微米，50奈米至1微米，50奈米至0.9微米，50奈米至0.8微米，50奈米至0.7微米，50奈米至0.6微米，50奈米至0.5微米，50奈米至0.4微米，50奈米至0.3微米，50奈米至0.2微米，50奈米至0.1微米，50奈米至0.05微米，50奈米至0.04微米，或50奈米至0.03微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為奈米纖維。
如上所述，面層是設計用於吸收水分。發現面層可以有利地由具有相對親水性和/或吸濕性的材料組成。具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地將水分吸引和保留至所暴露的濾材結構。如下文所述，改進的(例如提高的)親水性和/或吸濕性可以通過使用本文所述的聚合物組合物來實現。因此，特別有益的是從本文所述的聚合物組合物形成面層(例如第一種織物)。
第二層 ( 外層 )
本文公開的濾材結構可以包括第二層(例如外層)。通常，外層是設計用於分離經過濾的區域。例如，當外層被併入口罩時(例如下文所述)，外層可以是最外層，其距離使用者的面部和/或口部最遠。在此例子中，外層是第一個與大氣隔開的點位。因此，外層保護使用者免受在直接氣氛中的污染物的影響，污染物可以包括水分、源自液體的污染物和源自空氣的污染物。在一些情況下，像第一層和外層那樣，外層可以由AM/AV 纖維和/或織物構成，由此可以向其賦予AM/AV能力。
外層是由第二種(外部)織物組成。對於外部織物的結構沒有特別的限制。在一些實施方案中，外部織物是織造的織物。在一些實施方案中，外部織物是非織造織物。例如外部聚醯胺織物可以由紡粘型織物、熔噴型織物或閃紡型織物組成。在一些實施方案中，外部織物是針織物。在一些情況下，外部織物包含聚醯胺纖維，例如聚醯胺微纖維或聚醯胺奈米纖維。
外層的組成(例如外部織物和/或其纖維的組成)可以在寬範圍內變化。在一些實施方案中，外部織物和/或其纖維是由聚合物組合物製成和/或包含聚合物組合物，例如聚醯胺組合物，其將在下文中詳述。聚醯胺組合物包含聚合物和AM/AV化合物，和在一些情況下，AM/AV化合物提供AM/AV益處。
在一些情況下，外部織物是常規的聚合物織物。例如外部織物可以包含由以下聚合物製成的織物：聚酯，尼龍，人造絲，聚醯胺6，聚醯胺6,6，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)，co-PET，聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚乳酸(PLA)，和聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。
外層的基本重量(例如外部織物的基本重量)可以在寬範圍內變化。在一個實施方案中，外層具有2 g/m2 至50 g/m2 的基本重量，例如5 g/m2 至48 g/m2 ，5 g/m2 至45 g/m2 ，5 g/m2 至42 g/m2 ，5 g/m2 至40 g/m2 ，5 g/m2 至30 g/m2 ，5 g/m2 至25 g/m2 ，5 g/m2 至15 g/m2 ，2 g/m2 至15 g/m2 ，8 g/m2 至50 g/m2 ，8 g/m2 至48 g/m2 ，8 g/m2 至45 g/m2 ，8 g/m2 至42 g/m2 ，8 g/m2 至40 g/m2 ，8 g/m2 至20 g/m2 。10 g/m2 至50 g/m2 ，10 g/m2 至48 g/m2 ，10 g/m2 至45 g/m2 ，10 g/m2 至42 g/m2 ，10 g/m2 至40 g/m2 ，10 g/m2 至40 g/m2 ，10 g/m2 至35 g/m2 ，10 g/m2 至30 g/m2 ，10 g/m2 至20 g/m2 。12 g/m2 至50g/m2 ，12 g/m2 至48 g/m2 ，12 g/m2 至45 g/m2 ，12 g/m2 至42 g/m2 ，12 g/m2 至40g/m2 ，14 g/m2 至50 g/m2 ，14 g/m2 至48 g/m2 ，14 g/m2 至45 g/m2 ，14 g/m2 至42g/m2 ，14 g/m2 至40 g/m2 ，20 g/m2 至30 g/m2 ，15 g/m2 至25 g/m2 ，或15 g/m2 至38 g/m2 。在一些情況下，這些層可以包含上文所述的針織物。
就下限而言，外層(例如外層織物)的基本重量可以大於5 g/m2 ，例如大於8 g/m2 ，大於10 g/m2 ，大於12 g/m2 ，大於14 g/m2 ，或大於15 g/m2 。就上限而言，外層(例如外層織物)的基本重量可以小於50 g/m2 ，例如小於48 g/m2 ，小於45 g/m2 ，小於42 g/m2 ，小於40 g/m2 ，小於35 g/m2 ，小於34 g/m2 ，小於30 g/m2 ，小於27 g/m2 ，小於25 g/m2 ，小於21 g/m2 ，小於20 g/m2 ，小於15 g/m2 ，或小於12 g/m2 。在一些情況下，外層(例如外層織物)的基本重量可以是約10 g/m2 ，約11 g/m2 ，約12 g/m2 ，約13 g/m2 ，約14 g/m2 ，約15 g/m2 ，約16 g/m2 ，約18 g/m2 ，約19 g/m2 ，約20 g/m2 ，約21 g/m2 ，約22 g/m2 ，約23 g/m2 ，約24 g/m2 ，約25 g/m2 ，約26 g/m2 ，約27 g/m2 ，約28 g/m2 ，約29 g/m2 ，約30 g/m2 ，約31 g/m2 ，約32 g/m2 ，約33 g/m2 ，約34 g/m2 ，約35 g/m2 ，約36 g/m2 ，約37 g/m2 ，約38 g/m2 ，約39 g/m2 ，或約40 g/m2 ，或在這些數值之間的基本重量。
在一些情況下，第二外層包含聚醯胺，並且外層基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。在一些情況下，第一面層包含聚醯胺，並且面層的基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。
本發明人發現當面層基本重量和外層基本重量之間的差別保持在低水準時(例如小於14gsm)和/或當這些層使用特定類型的纖維、例如聚丙烯纖維時，性能出乎預料地得到改進。推測通過特定的排布，常見的堵塞被整體的層狀結構緩解。結果，面層和外層不需要具有明顯不同的基本重量以實現過濾性能。並且發現這種受限的基本重量差別對總體性能做出貢獻，例如PFE和壓降。這種驚人的結果是與傳統教導相反的，後者通常使用顯著不同的基本重量以分離不同尺寸的顆粒。
在一些情況下，在面層基本重量和外層基本重量之間的差別是小於14gsm，例如小於12gsm，小於10gsm，小於8gsm，小於6gsm，小於5gsm，小於3gsm，小於2gsm，或小於1gsm。在一些實施方案中，面層基本重量小於或等於外層基本重量。在一些實施方案中，面層基本重量等於外層基本重量。
在一些實施方案中，外層包含具有小於50微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於45微米，小於40微米，小於35微米，小於30微米，小於25微米，小於20微米，小於15微米，小於10微米，或小於5微米。就下限而言，多個纖維可以具有大於1微米的平均纖維直徑，例如大於1.5微米，大於2微米，大於2.5微米，大於5微米，或大於10微米。就範圍而言，多個纖維可以具有1微米至50微米的平均纖維直徑，例如1微米至45微米，1微米至40微米，1微米至35微米，1微米至30微米，1微米至20微米，1微米至15微米，1微米至10微米，1微米至5微米，1.5微米至25微米，1.5微米至20微米，1.5微米至15微米，1.5微米至10微米，1.5微米至5微米，2微米至25微米，2微米至20微米，2微米至15微米，2微米至10微米，2微米至5微米，2.5微米至25微米，2.5微米至20微米，2.5微米至15微米，2.5微米至10微米，2.5微米至5微米，5微米至45微米，5微米至40微米，5微米至35微米，5微米至30微米，10微米至45微米，10微米至40微米，10微米至35微米，10微米至30微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為微纖維。
在一些實施方案中，外層包含具有小於1微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於0.9微米，小於0.8微米，小於0.7微米，小於0.6微米，小於0.5微米，小於0.4微米，小於0.3微米，小於0.2微米，小於0.1微米，小於0.05微米，小於0.04微米，或小於0.03微米。就下限而言，多個纖維的平均纖維直徑可以大於1奈米，例如大於10奈米，大於25奈米，或大於50奈米。就範圍而言，多個纖維的平均纖維直徑可以是1奈米至1微米，例如1奈米至0.9微米，1奈米至0.8微米，1奈米至0.7微米，1奈米至0.6微米，1奈米至0.5微米，1奈米至0.4微米，1奈米至0.3微米，1奈米至0.2微米，1奈米至0.1微米，1奈米至0.05微米，1奈米至0.04微米，1奈米至0.03微米，10奈米至1微米，10奈米至0.9微米，10奈米至0.8微米，10奈米至0.7微米，10奈米至0.6微米，10奈米至0.5微米，10奈米至0.4微米，10奈米至0.3微米，10奈米至0.2微米，10奈米至0.1微米，10奈米至0.05微米，10奈米至0.04微米，10奈米至0.03微米，25奈米至1微米，25奈米至0.9微米，25奈米至0.8微米，25奈米至0.7微米，25奈米至0.6微米，25奈米至0.5微米，25奈米至0.4微米，25奈米至0.3微米，25奈米至0.2微米，25奈米至0.1微米，25奈米至0.05微米，25奈米至0.04微米，25奈米至0.03微米，50奈米至1微米，50奈米至0.9微米，50奈米至0.8微米，50奈米至0.7微米，50奈米至0.6微米，50奈米至0.5微米，50奈米至0.4微米，50奈米至0.3微米，50奈米至0.2微米，50奈米至0.1微米，50奈米至0.05微米，50奈米至0.04微米，或50奈米至0.03微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為奈米纖維。
在一些情況下，外層織物是由本文所述的聚合物組合物製成的聚合物織物，例如聚醯胺織物。
如上所述，外層是設計用於分離過濾區域，其可能需要暴露於水分。所以期望外層由具有相對親水性和/或吸濕性的材料組成。具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地將水分吸引和保留到所暴露的濾材結構。如下文所述，改進的(例如提高的)親水性和/或吸濕性可以通過使用本文所述的聚合物組合物來實現。因此，特別有益的是從本文公開的聚合物組合物形成外層(例如外部織物)。
另外，因為外層是設計用於分離經過濾的區域，所以期望外層顯示AM/AV性能。在使用期間，外層可以是暴露於環境最多的層。另外，外層可以在使用之前或之後暴露於微生物和/或病毒(例如在表面或其它物品上)。因此，特別有益的是從本文所述的AM/AV 聚合物組合物形成外層(例如外部織物或其纖維)。
在一些情況下，所述層之一、例如外層包含帶電荷的非織造織物。如本文所述，聚醯胺織物的過濾將與常規聚烯烴(聚丙烯)織物不同，例如基於其親水性，這對病毒的失活做出貢獻。聚丙烯織物/濾材通常使用帶電荷的聚丙烯介質。可以考慮上述 AM/AV織物與這種聚烯烴織物的協同益處。這種帶電荷的織物可以用於本文公開的口罩/濾材中。
例如，一層、例如外層可以是帶電荷的層，並可以與其它上述層一起使用。在一些情況下，帶電荷的層可以由聚丙烯製成。在一些情況下，此層可以具有小於15微米的平均纖維直徑和15-20 g/m2 的基本重量。在一些實施方案中，此層可以包含熔體紡絲型PA6,6。在一些情況下，層可以包含熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和20-25 g/m2 的基本重量或30-35 g/m2 的基本重量。在一些情況下，此層可以包含雙股的熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和 25-30 g/m2 的基本重量。
第三層
本文公開的濾材結構包括第三層(例如過濾層)，其可以包含第三種織物。通常，第三層是設計用於過濾從口罩/濾材結構通過的空氣和/或液體。換句話說，第三層分離、捕捉和/或去除顆粒(例如灰塵、花粉、黴菌或病原體)。因此，第三層過濾或純化從口罩/濾材結構通過的空氣和/或液體。 在一些情況下，第三層是由AM/AV纖維和/或織物構成，由此可以向其賦予AM/AV能力。結果，第三層可以防止病原體的接觸傳播，這種接觸將允許病原體從口罩傳播或穿過到達佩戴者。
第三層的組成(例如第三種織物和/或其纖維的組成)可以在寬範圍內變化。在一些實施方案中，第三種織物和/或其纖維是由本文所述的聚合物組合物製成，和/或包含本文所述的聚合物組合物。在一些情況下，第三種織物包含由本文所述的聚醯胺組合物製成的聚醯胺聚合物，和由於在這些聚合物組合物中的AM/AV化合物，第三層可以具有AM/AV性能。
第三層和/或第三種織物是由多個纖維組成。第三層的纖維可以具有任何適合預期用途的直徑。在一些實施方案中，第三層包含多個微纖維(例如纖維具有大於或等於1微米的直徑)。在一些實施方案中，第三層包含多個奈米纖維(例如纖維具有小於1微米的直徑)。在一些實施方案中，第三層同時包含微纖維和奈米纖維。
在一些實施方案中，第三層包含具有小於1微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於0.9微米，小於0.8微米，小於0.7微米，小於0.6微米，小於0.5微米，小於0.4微米，小於0.3微米，小於0.2微米，小於0.1微米，小於0.05微米，小於0.04微米，或小於0.03微米。就下限而言，多個纖維的平均纖維直徑可以是大於1奈米，例如大於10奈米，大於25奈米，或大於50奈米。就範圍而言，多個纖維的平均纖維直徑可以是1奈米至1微米，例如1奈米至0.9微米，1奈米至0.8微米，1奈米至0.7微米，1奈米至0.6微米，1奈米至0.5微米，1奈米至0.4微米，1奈米至0.3微米，1奈米至0.2微米，1奈米至0.1微米，1奈米至0.05微米，1奈米至0.04微米，1奈米至0.03微米，10奈米至1微米，10奈米至0.9微米，10奈米至0.8微米，10奈米至0.7微米，10奈米至0.6微米，10奈米至0.5微米，10奈米至0.4微米，10奈米至0.3微米，10奈米至0.2微米，10奈米至0.1微米，10奈米至0.05微米，10奈米至0.04微米，10奈米至0.03微米，25奈米至1微米，25奈米至0.9微米，25奈米至0.8微米，25奈米至0.7微米，25奈米至0.6微米，25奈米至0.5微米，25奈米至0.4微米，25奈米至0.3微米，25奈米至0.2微米，25奈米至0.1微米，25奈米至0.05微米，25奈米至0.04微米，25奈米至0.03微米，50奈米至1微米，50奈米至0.9微米，50奈米至0.8微米，50奈米至0.7微米，50奈米至0.6微米，50奈米至0.5微米，50奈米至0.4微米，50奈米至0.3微米，50奈米至0.2微米，50奈米至0.1微米，50奈米至0.05微米，50奈米至0.04微米，或50奈米至0.03微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為奈米纖維。
在一些實施方案中，第三層包含具有小於25微米的平均纖維直徑的多個纖維，例如小於20微米，小於15微米，小於10微米，或小於5微米。就下限而言，多個纖維可以具有大於1微米的平均纖維直徑，例如大於1.5微米，大於2微米，或大於2.5微米。就範圍而言，多個纖維可以具有1微米至25微米的平均纖維直徑，例如1微米至20微米，1微米至15微米，1微米至10微米，1微米至5微米，1.5微米至25微米，1.5微米至20微米，1.5微米至15微米，1.5微米至10微米，1.5微米至5微米，2微米至25微米，2微米至20微米，2微米至15微米，2微米至10微米，2微米至5微米，2.5微米至25微米，2.5微米至20微米，2.5微米至15微米，2.5微米至10微米，或2.5微米至5微米。在一些情況下，具有此尺寸的纖維可以稱為微纖維。
第三層的基本重量可以在寬範圍內變化。在一個實施方案中，第三層具有2 g/m2 至100 g/m2 的基本重量，例如2 g/m2 至40 g/m2 ，2 g/m2 至50 g/m2 ，5 g/m2 至30 g/m2 ，5 g/m2 至20 g/m2 ，5 g/m2 至15 g/m2 ，7 g/m2 至20 g/m2 ，7 g/m2 至13 g/m2 ，10 g/m2 至50 g/m2 ，10 g/m2 至48 g/m2 ，10 g/m2 至46 g/m2 ，10 g/m2 至44 g/m2 ，10 g/m2 至42 g/m2 ，11 g/m2 至50 g/m2 ，11g/m2 至48 g/m2 ，11 g/m2 至46 g/m2 ，11 g/m2 至44 g/m2 ，11 g/m2 至42 g/m2 ，12g/m2 至50 g/m2 ，12 g/m2 至48 g/m2 ，12 g/m2 至46 g/m2 ，12 g/m2 至44g/m2 ，12g/m2 至42 g/m2 ，13 g/m2 至50 g/m2 ，13 g/m2 至48 g/m2 ，13 g/m2 至46 g/m2 ，13g/m2 至44 g/m2 ，13 g/m2 至42 g/m2 ，14 g/m2 至50 g/m2 ，14 g/m2 至48g/m2 ，14 g/m2 至46 g/m2 ，14 g/m2 至44 g/m2 ，14 g/m2 至42 g/m2 ，15 g/m2 至40g/m2 ，70g/m2 至90 g/m2 ，50 g/m2 至100 g/m2 ，或80 g/m2 至90 g/m2 。
就下限而言，第三層(例如第三個聚醯胺織物)的基本重量可以大於2g/m2 ，例如大於3 g/m2 ，大於5 g/m2 ，大於7 g/m2 ，大於8 g/m2 ，大於10 g/m2 ，大於11 g/m2 ，大於12 g/m2 ，大於13 g/m2 ，大於14 g/m2 ，或大於15 g/m2 。就上限而言，第三層(例如第三個聚醯胺織物)的基本重量可以小於100g/m2 ，例如小於90 g/m2 ，小於80 g/m2 ，小於70 g/m2 ，小於60 g/m2 ，小於50 g/m2 ，小於48 g/m2 ，小於46 g/m2 ，小於44 g/m2 ，小於42 g/m2 ，小於40 g/m2 ，小於35 g/m2 ，小於30 g/m2 ，小於25 g/m2 ，小於20 g/m2 ，小於15 g/m2 ，小於13 g/m2 ，或小於8 g/m2 。在一些情況下，第三層(例如第三個聚醯胺織物)的基本重量可以是約15 g/m2 ，約16 g/m2 ，約17 g/m2 ，約18 g/m2 ，約19 g/m2 ，約20 g/m2 ，約21 g/m2 ，約22 g/m2 ，約22 g/m2 ，約23 g/m2 ，約24 g/m2 ，約25 g/m2 ，約26 g/m2 ，約27 g/m2 ，約28 g/m2 ，29g/m2 ，約30 g/m2 ，約31 g/m2 ，約32 g/m2 ，約33 g/m2 ，約34 g/m2 ，約35 g/m2 ，約36 g/m2 ，約37 g/m2 ，約38 g/m2 ，約39 g/m2 ，約40 g/m2 ，約41 g/m2 ，約42 g/m2 ，約43 g/m2 ，約44 g/m2 ，或約45 g/m2 ，或在這些數值之間的基本重量。
在一些實施方案中，第三層的基本重量可以是5 g/m2 至35 g/m2 ，例如5 g/m2 至30 g/m2 ，5 g/m2 至25 g/m2 ，6 g/m2 至35 g/m2 ，6 g/m2 至30 g/m2 ，6 g/m2 至25 g/m2 ，7 g/m2 至35 g/m2 ，7 g/m2 至30 g/m2 ，7 g/m2 至25 g/m2 ，8g/m2 至35 g/m2 ，8 g/m2 至30 g/m2 ，8 g/m2 至25 g/m2 ，9 g/m2 至35 g/m2 ，9 g/m2 至30 g/m2 ，9 g/m2 至25 g/m2 ，或10 g/m2 至20 g/m2 。
在一些情況下，第三層包含兩個或更多個子層。每個子層可以包含通常關於第三層所述的織物(例如上述組合物、纖維直徑和基本重量)。在一些情況下，子層包含相同的織物。在一些情況下，子層包含不同的織物。在一個實施方案中，第三層包含多個子層，例如熔噴型織物層和/或紡粘層的組合。
在一些情況下，第三外層包含N95口罩，例如常規或市售的N95口罩。在一些實施方案中，N95口罩可以包含：兩個紡粘型聚丙烯層；射流噴網型聚對苯二甲酸乙二酯層；射流噴網型聚酯/纖維素共混物，和兩個熔噴型聚丙烯層。可以考慮這些層的其它組合。上述範圍和限值適用於多個第三層，不是僅僅適用於單個第三層。
如上所述，第三層分離、捕捉和/或另外去除顆粒物，例如病原體。在一些情況下，第三層也可以抑制病原體的活性。例如，第三層可以顯示抗微生物性能，這可以包括任何抗微生物效果。在一些實施方案中，例如，第三層限制、減少或抑制微生物的傳染，例如一種或多種細菌。在一些實施方案中，第三層分離和/或捕捉微生物，而且限制、減少或抑制微生物的生長和/或殺死微生物。結果，濾材結構在整體上可以顯示抗微生物性能，並限制、減少或抑制進一步的微生物傳染。
被第三層抑制的病原體活性可以是病毒的活性。換句話說，第三層可以顯示抗病毒性能，這可以包括任何抗病毒效果。在一些實施方案中，例如，第三層限制、減少或抑制病毒的傳染和/或發病。在一些實施方案中，第三層分離和/或捕捉病毒，而且限制、減少或抑制病毒的傳染和/或發病。結果，濾材結構在整體上可以顯示抗病毒性能，並且限制、減少或抑制進一步的病毒傳染。其它層可以具有相似的AM/AV性能。
在一些情況下，第三層具有極少的電荷或不帶電荷。這種情況也適用於第一層和/或第三層。常規的濾材或口罩結構使用電紡絲型織物，其確實含有電荷。這種電荷對顯著的靜態衰減問題做出貢獻。有利的是，在一些實施方案中，本文所述的層是由非電紡絲的方法製成，例如熔噴法，並且所得的纖維具有極少的電荷或不帶電荷。其它層可以具有相似的電性能。
在一些情況下，一部分的上述益處可以是纖維的靜電荷帶來的結果。 例如，多個纖維可以帶有電荷(例如正電荷和/或負電荷)和/或偶極極化(例如一個或多個纖維可以是駐極體)。
在一些情況下，第三層的抗微生物和/或抗病毒活性是纖維的組合物帶來的結果。例如，第三層的多個纖維可以由本文所述的抗微生物和/或抗病毒的聚合物組合物組成。
在一些情況下，第三種織物是由本文所述的聚合物組合物製成的聚合物織物，例如聚醯胺織物。
如上所述，第三層是設計用於過濾從濾材結構通過的空氣和/或液體。特別是，第三層的多個纖維(以及第一層和/或第三層)可以顯示抗微生物和/或抗病毒活性。使用親水性和/或吸濕性聚合物可以提高或支援第三層(或其它層)的抗微生物和/或抗病毒性能。理論上認為，具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地吸引攜帶微生物和/或病毒的液體介質，例如唾液或粘液，並且可以吸收更多的水分（例如空氣或呼吸），這種增加的水分含量允許聚合物組合物和抗微生物/抗病毒試劑更好地限制、減少或抑制微生物或病毒的傳染或發病。例如，水分可以溶解病毒的外層（例如衣殼），暴露病毒的基因物質（例如DNA或RNA）。
所以，期望第三層是由具有相對親水性和/或吸濕性的材料組成。具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地將水分吸引和保留到所暴露的濾材結構。如下文所述，改進的(例如提高的)親水性和/或吸濕性可以通過使用本文所述的聚合物組合物實現。因此，特別有益的是從本文公開的聚合物組合物形成第三層。
額外層
本文所述的濾材結構的一些實施案可以包括額外層。在一些情況下，加入一個或多個額外層以改進濾材結構的一種或多種性能特性(例如過濾效率)。在一些情況下，加入一個或多個額外層以改進對於最終用途的適用性。例如，可以加入一個或多個額外層以提供由濾材結構形成的口罩的舒適性和/或改進對使用者的貼合性。
在一些實施方案中，濾材結構包含一個或多個額外過濾層，其與濾材結構的第二層相鄰。在一些實施方案中，一個或多個額外過濾層是基本上與濾材結構的外層相鄰的。對於額外過濾層的組成沒有特別的限制，可以使用上文關於第二層所述的任何組成和結構。
在一些情況下，一個或多個所述層包含兩個或更多個子層。每個子層可以包含對於層一般描述的織物(例如上述組合物、纖維直徑和基本重量)。在一些情況下，子層包含相同的織物。在一些情況下，子層包含不同的織物。在一個實施方案中，第二層包含多個子層，例如熔噴型織物層和/或紡粘層的組合。
在一些情況下，第三層是雙層型，因為其包含兩個層(例如至少兩層)。兩層各自可以由上述構成和/或組成。雙層型第二層的每個層可以是在結構和/或組成上相同的，或這些層可以是在結構和/或組成上不同的。
換句話說，在一些實施方案中，濾材結構包含四層：面層(例如內層)，外層，第三層(例如濾材層)，和第四層(例如另一個濾材層)。
在一些實施方案中，濾材結構包含額外的稀鬆布（scrim）層。稀鬆布層可以是在濾材結構的外表面和/或內表面上相鄰的織造物、非織造織物或針織物。對於額外稀鬆布層的組成沒有特別的限制，可以使用上文關於第一層所述的任何組成和結構。在一些情況下，濾材結構可以包含在與第二層相對的第一層表面上的額外稀鬆布層(例如第一層可以夾在稀鬆布層和第二層之間)。在一些情況下，濾材結構可以包含在與第二層相對的第三層表面上的額外稀鬆布層(例如第三層可以夾在第二層和稀鬆布層之間)。在一些情況下，濾材結構可以包含同時在與第二層相對的第一層表面上的和在與第二層相對的第三層表面上的額外稀鬆布層。
在一些情況下，濾材結構、例如口罩可以包含指示劑。指示劑可以用於指示呼吸、溫度暴露和/或無菌性。當發生觸發情況時，指示劑可以改變外觀。指示劑的機理可以在寬範圍內變化。示例性的機理包括染料擴散、顏色變化、化學反應(CO2 或氧化還原)和/或電化學。在一些實施方案中，指示劑可以是標貼的形式。在一些實施方案中，指示劑可以是標誌、視覺信號、徽章的形式。此列表不是窮舉性的，可以考慮其它指示劑。
物理特性
如上所述，濾材結構的每個層可以從提高的親水性和/或吸濕性受益。第一層、第二層和第三層中的每個層可以從提高的親水性和/或吸濕性受益。在一些實施方案中，第一層、第二層和/或第三層顯示較高的親水性和/或吸濕性。
在一些情況下，濾材結構的給定層(例如第一層、第二層和/或第三層) 的親水性和/或吸濕性可以通過飽和法檢測。
在一些情況下，濾材結構的給定層(例如第一層、第二層和/或第三層)的親水性和/或吸濕性可以通過能被吸收的水的量來檢測(作為基於總重量計的百分比)。在一些實施方案中，所述層能吸收基於聚合物總重量計的大於1.5重量%的水，例如大於2.0重量%，大於3.0%，大於5.0重量%，大於7.0重量%，大於10.0重量%.或大於25.0重量%。就範圍而言，親水性和/或吸濕性聚合物能吸收1.5重量%至50.0重量%的水，例如1.5重量%至14.0重量%，1.5重量%至9.0重量%，2.0重量%至8重量%，2.0重量%至7重量%，2.5重量%至7重量%，或1.5重量%至25.0重量%。
在一些情況下，濾材結構的給定層(例如第一層、第二層和/或第三層)的親水性和/或吸濕性可以通過所述層的水接觸角來檢測。水接觸角是由層(例如第一層、第二層或第三層)表面的介面形成的角。優選，當層是扁平 (例如基本上平的)時，檢測層的接觸角。
在一些實施方案中，濾材結構的層(例如第一層、第二層和/或第三層)顯示小於90°的水接觸角，例如小於85°，小於80°，或小於75°。就下限而言，濾材結構的層的水接觸角可以大於10°，例如大於20°，大於30°，或大於40°。就範圍而言，濾材結構的層的水接觸角可以是10°至90°，例如10°至85°，10°至80°，10°至75°，20°至90°，20°至85°，20°至80°，20°至75°，30°至90°，30°至85°，30°至80°，30°至75°，40°至90°，40°至85°，40°至80°，或40°至75°。
如上文所述，濾材結構(例如聚合物結構的給定層)的提高的親水性和/或吸濕性可以是由用於形成層的聚合物組合物帶來的結果。本文所述的聚合物組合物例如顯示提高的親水性和/或吸濕性，所以特別適合用於本文公開的濾材結構。
在一些實施方案中，聚合物可以專門製備以賦予提高的親水性和/或吸濕性。例如，吸濕性的提高可以通過選擇和/或改性聚合物來實現。在一些實施方案中，聚合物可以是常規聚合物，例如常規聚醯胺，其已經改性以提高吸濕性。在這些實施方案中，在聚合物上的官能端基改性可以提高吸濕性。例如，聚合物可以是PA6,6，其已經改性以包含能提高吸濕性的官能端基。
性能特性
本文所述的濾材結構的性能可以使用各種常規方法來評估。例如，濾材結構的性能特性可以參考耐流體性、顆粒過濾效率、細菌過濾效率、透氣性和可燃性來描述。如上所述，這些特性通常用於對濾材結構的有效性評級，例如根據NIOSH和ASTM International。
耐流體性衡量濾材結構能盡可能減少由於噴濺或噴灑從外層轉移到內層的流體量的能力。特別是，耐流體性檢測濾材結構可耐受的流體壓力。ASTM International 規定了用合成血液在80、120或160mmHg的壓力下檢測以定性低、中等或高的耐流體性。這些壓力與血壓關聯：80mmHg 對應於靜脈血壓，120mmHg對應於動脈壓力，並且160mmHg對應於潛在的高壓力，其可能在創傷期間出現或在包括高壓輸入的手術期間出現，例如整形外科手術。
在一些實施方案中，濾材結構顯示大於50mmHg的耐流體性，例如大於60mmHg，大於70mmHg，大於80mmHg，大於90mmHg，大於100mmHg，大於110mmHg，大於120 m Hg，大於130mmHg，大於140mmHg，大於150mmHg，大於160mmHg，大於170mmHg，大於180mmHg，大於190mmHg，或大於200mmHg。就上限而言，濾材結構可以顯示小於500mmHg的耐流體性，例如小於450mmHg，小於400mmHg，小於350mmHg，小於300mmHg，或小於250mmHg。
在一些情況下，濾材結構可以顯示50mmHg至500mmHg的耐流體性，例如50mmHg至100mmHg，50mmHg至120mmHg，75mmHg至100mmHg，75mmHg至120mmHg，75mmHg至150mmHg，100mmHg至150mmHg，100mmHg至175mmHg，100mmHg至200mmHg，100mmHg至225mmHg，150mmHg至200mmHg，150mmHg至225mmHg，或150mmHg至250mmHg。
顆粒過濾效率(或“PFE”)衡量濾材結構如何良好地捕捉或分離亞微米粒子。通常，PFE被認為與濾材結構在捕捉或分離病毒方面的有效性有關。特別是，PFE檢測被濾材結構捕捉或分離的粒子的百分比。ASTM International規定使用0.1微米的粒徑。
在一些實施方案中，濾材結構顯示大於89.5%的PFE，例如大於90%，大於91%，大於92%，大於93%，大於94%，大於95%，大於97%，大於98%，大於99%，大於99.5%，大於99.9%，或大於99.99%。
在一些實施方案中，濾材結構顯示PFE為約90%，約91%，約92%，約93%，約94%，約95%，約95.5%，約96%，約96.5%，約97%，約97.5%，約98%，約98.5%，約99%，約99.2%，約99.3%，約99.4%，約99.5%，約99.8%，約99.9%，約99.95%，或約99.99%，或在這些數值之間的任何百分比。
細菌過濾效率(或“BFE”)衡量濾材結構在暴露於含細菌的氣溶膠時如何良好地捕捉或分離細菌。像PFE那樣，BFE檢測被濾材結構捕捉或分離的細菌的百分比。ASTM International規定使用尺寸為3.0微米的含有金黃色葡萄球菌(Staph. Aureus)的液滴(平均細微性為 0.6-0.8微米)進行檢測。為了用於手術或醫用裝置中，濾材結構通常必須顯示至少95%的BFE。中等和高度防護型口罩具有98%至大於99%的細菌過濾率。
在一些實施方案中，濾材結構顯示大於90%的BFE，例如大於92%，大於93%，大於94%，大於95%，大於97%，大於98%，大於99%，大於99.5%，大於99.9%，或大於99.99%。就上限而言，濾材結構可以顯示小於100%的BFE，例如小於99.999%，小於99.995%，小於99.99%，或小於99.95%。
在一些實施方案中，濾材結構顯示BFE 為約90%，約91%，約92%，約93%，約94%，約95%，約95.5%，約96%，約96.5%，約97%，約97.5%，約98%，約98.5%，約99%，約99.2%，約99.3%，約99.4%，約99.5%，約99.8%，約99.9%，約99.95%，或約99.99%，或在這些數值之間的任何百分比。
透氣性通常通過檢測壓力差(ΔP)來報告。壓力差衡量濾材結構的抗空氣流動性，其中通過驅使空氣以受控方式從濾材結構流過，並檢測在濾材結構的任一側上的壓力。在一些情況下，例如當使用EN14683時，檢測壓力差，並除以所測濾材結構的表面積(cm2 )。但是在其它情況下，壓力不用除以表面積。較高的壓力差通常表示此口罩是不太透氣的(例如包含具有較高壓力差的濾材結構的口罩導致使用者更難以呼吸)。
在常規的濾材結構(和口罩)中，較高的過濾效率(例如高的BFE和/或高的PFE)要求較大的壓力差。即，具有高過濾效率的常規濾材結構顯示低的透氣性。例如，常規的N95口罩一般是不舒適的，例如由於使用者難以呼吸。令人驚奇的是，本文所述的濾材結構(和口罩)同時顯示高的過濾效率和低的壓力差。這允許從所述濾材結構形成的口罩保持高的透氣性，且不會犧牲有效性。這也提供了更舒適的口罩。
在一些實施方案中，使用 EN14683檢測，濾材結構顯示2mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 的壓力差，例如2mmH2 O/cm2 至12mmH2 O/cm2 ，2mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 ，2mmH2 O/cm2 至9mmH2 O/cm2 ，2mmH2 O/cm2 至8mmH2 O/cm2 ，3mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 ，3mmH2 O/cm2 至12mmH2 O/cm2 ，3mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 ，3mmH2 O/cm2 至9mmH2 O/cm2 ，3mmH2 O/cm2 至8mmH2 O/cm2 ，4mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 ，4mmH2 O/cm2 至12mmH2 O/cm2 ，4mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 ，4mmH2 O/cm2 至9mmH2 O/cm2 ，4mmH2 O/cm2 至8mmH2 O/cm2 ，5mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 ，5mmH2 O/cm2 至12mmH2 O/cm2 ，5mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 ，5mmH2 O/cm2 至9mmH2 O/cm2 ，5mmH2 O/cm2 至8mmH2 O/cm2 ，6mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 ，6mmH2 O/cm2 至12mmH2 O/cm2 ，6mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 ，6mmH2 O/cm2 至9mmH2 O/cm2 ，或6mmH2 O/cm2 至8mmH2 O/cm2 。就下限而言，濾材結構可以顯示大於2mmH2 O/cm2 的壓力差，例如大於3mmH2 O/cm2 ，大於4mmH2 O/cm2 ，大於5mmH2 O/cm2 ，或大於6mmH2 O/cm2 。就上限而言，濾材結構可以顯示小於15mmH2 O/cm2 的壓力差，例如小於12mmH2 O/cm2 ，小於10mmH2 O/cm2 ，小於9mmH2 O/cm2 ，或小於8mmH2 O/cm2 。
在一些情況下，濾材結構可以顯示壓力差為約2mmH2 O/cm2 ，約2.5mmH2 O/cm2 ，約3mmH2 O/cm2 ，約3.5mmH2 O/cm2 ，約4mmH2 O/cm2 ，約4.5mmH2 O/cm. ，約5mmH2 O/cm2 ，約5.5mmH2 O/cm2 ，約6mmH2 O/cm2 ，約6.5mmH2 O/cm2 ，或約7 mmH2 O/cm2 ，或在這些數值之間的任何點。
因為濾材結構可能暴露於高溫或可燃性材料，所以期望檢測濾材結構的阻燃性。例如，濾材結構的阻燃性可以作為根據ASTM F2100的實驗的一部分來檢測(引入本文以供參考)。在一些實施方案中，根據火焰傳播實驗ASTM F2100，本文所述的濾材結構被評級為類別I。
示例性 構造
本文公開的濾材結構可以包含上述第一層、第二層和(任選地)第三層的任何組合。作為實例且不限制公開範圍，下面描述幾種構造。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。第二層包含熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和15-20 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。第二層包含多個聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約18 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。第二層包含熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和20-25 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔融紡絲型PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。第二層包含多個聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約22 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。第二層包含熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和30-35 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔體紡絲型PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量。第二層包含熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和30-35 g/m2 的基本重量。第三層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15g/m2 的基本重量。第二層包含多個聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約33 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量。第二層包含多個聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約33 g/m2 的基本重量。第三層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20g/m2 的基本重量。第二層包含雙股的熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量。第二層包含雙股的熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量。第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量。第二層包含雙股的熔噴型非織造織物，其包含帶電荷的聚丙烯，並具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量。第三層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層、第三層和第四層。第一層包含織物，其是從聚丙烯(任選地是紡粘型)形成，並具有20-30 g/m2 的基本重量(例如約25 g/m2 )。第二層和第三層都包含從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成的多個奈米纖維(任選地是熔噴型)，並具有5-15 g/m2 的基本重量(例如約10 g/m2 )。第四層包含織物，其是從聚丙烯形成(任選地是紡粘型)，並具有20-30 g/m2 的基本重量(例如約25 g/m2 )。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層、第三層和第四層。第一層包含織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是紡粘型)，並具有15-25 g/m2 的基本重量(例如約20 g/m2 )。第二層和第三層各自包含從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成的多個奈米纖維(任選地是熔噴型)，並具有5-15 g/m2 的基本重量(例如約10 g/m2 )。第四層包含織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是紡粘型)，並具有30-40 g/m2 的基本重量(例如約34 g/m2 )。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含第一種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是熔噴型)，並具有5-10g/m2 的基本重量(例如約8 g/m2 )。第二層包含常規的N95濾材結構。第三層包含第三種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是熔噴型)，並具有5-15g/m2 的基本重量(例如約10 g/m2 )。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含第一種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是熔噴型)，並具有5-10 g/m2 的基本重量(例如約8g/m2 )。第二層包含常規的N95濾材結構。第三層包含第三種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是熔噴型)，並具有5-15g/m2 的基本重量(例如約11 g/m2 )。
在一個實施方案中，濾材結構包含第一層、第二層和第三層。第一層包含第一種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是紡粘型)，並具有15-25g/m2 的基本重量(例如約20g/m2 )。第二層包含常規的N95濾材結構。第三層包含第三種織物，其是從本文所述的聚合物組合物(例如聚醯胺組合物)形成(任選地是紡粘型)，並具有15-25g/m2 的基本重量(例如約20 g/m2 )。
作為進一步的實例，下表中列出多種構造：
示例性構造
面層 第三層 外層
紡粘型聚丙烯 熔噴型聚丙烯 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(10 g/m2 ) 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚對苯二甲酸乙二酯/纖維素 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 熔噴型聚丙烯 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(10 g/m2 ) 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 聚醯胺奈米纖維 紡粘型聚丙烯
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(10 g/m2 ) 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚丙烯 聚醯胺奈米纖維 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 聚醯胺奈米纖維 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(10 g/m2 ) 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 聚醯胺奈米纖維； 紡粘型聚醯胺(10 g/m2 ) 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
紡粘型聚醯胺(34 g/m2 ) 聚醯胺奈米纖維 紡粘型聚醯胺(34 g/m2 )
作為進一步的實例，下表中列出多種構造。在下表中，“SB”表示紡粘型聚合物組合物，“MB”表示熔噴型聚合物組合物，“PP”表示聚丙烯，“PA”表示本文所述的聚醯胺組合物，並且“gsm”表示克/平方米。另外，“奈米”表示此層包含本文所述聚合物組合物的多個奈米纖維，並且“微”表示此層包含本文所述聚合物組合物的多個微纖維。
示例性構造
面層 第三層 第四層 外層
SB PP，25gsm MB PP，28gsm MB PP，28gsm SB PP，25gsm
SB PP，25gsm MB PA 奈米，10gsm MB PA奈米，10gsm SB PP，25gsm
SB PP，25gsm SB/MB PP，25gsm SB/MB PP，25gsm SB PP，25gsm
SB PP，25gsm MB PA奈米，10gsm SB PP，28gsm SB PP，25gsm
SB/MB PP，25gsm MB PA奈米，10gsm SB PP，28gsm SB/MB PP，25gsm
SB PP，25gsm MB PP，28gsm MB PP，28gsm SB PP，34gsm
SB PA，20gsm MB PP，28gsm MB PP，28gsm SB PP，25gsm
SB PA，20gsm MB PP，28gsm MB PP，28gsm SB PA，34gsm
MB PA奈米，10gsm MB PP，28gsm MB PP，28gsm MB PA奈米，10gsm
SB PA，20gsm MB PA奈米，10gsm MB PA奈米，10gsm SB PA，34gsm
MB PA奈米，8gsm 常規N95 -- MB PA奈米，10gsm
MB PA 微，8gsm 常規N95 -- MB PA 微，11gsm
SB PA，20gsm 常規N95 -- SB PA，20gsm
SB PA，20gsm MB PA6,6奈米10gsm MB PA6,6奈米10gsm SB PA，34gsm
SB PA，20gsm MB PA-6,12奈米10gsm MB PA-6,12奈米10gsm SB PA，34gsm
SB PA，20gsm 常規N95 -- MB PA 微，10gsm
SB PA，20gsm 常規N95 -- MB PA 微，10gsm
SB PP，25gsm MB PA6,6奈米8.2gsm -- SB PP，25gsm
SB PP，25gsm MB PA6,6奈米11.1gsm -- SB PP ，25gsm
SB PA，20gsm MB PA奈米10gsm -- SB PA，34gsm
SB PA，20gsm MB PA微18gsm -- SB PA，34gsm
SB PA，20gsm MB PA-6,12奈米，在SB PA 稀鬆布上，34gsm n/a SB PA，34gsm
作為進一步的實例，附圖中顯示多種構造。圖1顯示濾材結構100的構造，其具有第一層102、第二層104和第三層106。圖2顯示濾材結構200的構造，其具有第一層202、第二層204和第三層206，其中第一層202和第三層206是由相同的材料組成。圖3顯示濾材結構300的構造，其具有第一層302、第二層304、第三層306，以及位於第二層304和第三層306之間的額外濾材層305。圖4顯示濾材結構400的構造，其具有第一層402、第二層404，第三層406，與第一層402相鄰的第一個稀鬆布層408，以及與第三層406相鄰的第二個稀鬆布層410。
口罩
本申請也涉及具有抗微生物和/或抗病毒性能的口罩。特別是，本申請提供包含一個或多個本文所述濾材結構的口罩。如上文所述，口罩是設計用於保護使用者免受可吸入有害物的影響，可吸入有害物包括顆粒物和源自空氣的病原體(例如細菌和/或病毒)。使用本文所述濾材結構製備的口罩可以用於各種工業中，包括保健、藥物、建築、開採、防守、公共安全、油氣生產、工業製造、農業、能源和紡織工業。
在一些實施方案中，口罩包含濾材結構(如本文所述)，以及用於將濾材結構附著或固定至使用者的一些措施。可以使用用於附著濾材結構的任何常規措施。例如，濾材結構可以被繩帶(例如耳帶)、帶子或吊帶(例如彈力吊帶、布吊帶)固定至佩戴者。
因為口罩是設計用於佩戴於使用者的皮膚上，所以通常測試口罩以確保組合物、材料或設計不會對使用者造成損害。例如，可以測試口罩以評價材料的體外細胞毒性(例如根據ISO 10993-5：2009)和/或評價材料導致皮膚刺激的潛力(例如根據ISO 10993-10：2010)。在一些實施方案中，本文所述的口罩足以通過這些測試。
在一些實施方案中，所述濾材結構以及由其形成的口罩顯示抗微生物和/或抗病毒性能。特別是，抗微生物和/或抗病毒性能可以是從本文所述的聚合物組合物形成濾材結構(和口罩)的結果。如下文進一步詳述，聚合物組合物顯示較高的金屬保留率。結果，從所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)可以顯示永久的(例如接近永久的)抗微生物和/或抗病毒性能。特別是，金屬保留率可以允許口罩進行洗滌和/或重複使用，且不會降低效力(例如不會降低抗微生物和/或抗病毒性能)。這是與常規口罩相比顯著的改進，常規口罩通常隨著時間而損失抗微生物和/或抗病毒效果(例如由於靜態衰減)。
抗微生物 / 抗病毒活性
如上文所述，在一些實施方案中，濾材結構以及由其形成的口罩可以顯示AM/AV活性。在一些情況下，AM/AV活性可以是用於形成濾材結構或其層/織物或其纖維的聚合物組合物的結果。例如，AM/AV活性可以是從本文所述的聚合物組合物形成濾材結構的結果。
在一些實施方案中，第一層、第二層或第三層中的至少一層顯示AM/AV活性。在一些實施方案中，多層的組合顯示AM/AV活性。在一些實施方案中，整個濾材結構顯示AM/AV性能。
在一些實施方案中，濾材結構以及由其形成的口罩顯示永久的、例如接近永久的AM/AV性能。換句話說，聚合物組合物的AM/AV性能持續長時間，例如比一天或多天更長的時間，比一個或多個星期更長的時間，比一個月或多個月更長的時間，或者比一年或多年更長的時間。
AM/AV性能可以包括任何抗微生物作用。在一些實施方案中，例如，濾材結構的抗微生物性能包括限制、減少或抑制微生物例如一種或多種細菌的傳染。在一些實施方案中，濾材結構的抗微生物性能包括限制、減少或抑制細菌的生長和/或殺死細菌。在一些情況下，濾材結構可以限制、減少或抑制細菌的傳染和生長。
對於受濾材結構的抗微生物性能影響的一種或多種細菌沒有特別的限制。在一些實施方案中，例如，細菌是鏈球菌屬（例如肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumonia )、化膿性鏈球菌(Streptococcus pyogenes )），葡萄球菌屬（例如金黃色葡萄球菌(金黃色葡萄球菌)，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)），消化鏈球菌屬（例如厭氧消化鏈球菌(Peptostreptococcus anaerobius )，不解糖消化鏈球菌(Peptostreptococcus asaccharolyticus )），大腸桿菌(例如大腸桿菌(Escherichia coli ))，或分歧桿菌屬（例如結核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis )），支原體細菌（例如阿德勒支原體(Mycoplasma adleri )，無乳支原體(Mycoplasma agalactiae )，阿加西斯支原體(Mycoplasma agassizii )，酒罐狀支原體(Mycoplasma amphoriforme )，發酵支原體(Mycoplasma fermentans )，生殖支原體(Mycoplasma genitalium )，貓血支原體(Mycoplasma haemofelis )，人型支原體(Mycoplasma hominis )，豬肺炎支原體(Mycoplasma hyopneumoniae )，豬鼻支原體(Mycoplasma hyorhinis )，肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae ) ）。在一些實施方案中，抗微生物性能包括限制、減少或抑制多種細菌的傳染或發病，例如上述所列的兩種或更多種細菌的組合。
濾材結構(或由其形成的口罩)的抗微生物活性可以通過按照ISO 20743：2013所定義的標準工序來檢測。此工序是通過確定被所測纖維抑制的一種或多種給定細菌的百分比來測定抗微生物活性，細菌例如是金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus )。在一個實施方案中，濾材結構抑制60%至100%的金黃色葡萄球菌的生長(生長減少)，例如60%至99.999999%，60%至99.99999%，60%至99.9999%，60%至99.999%，60%至99.99%，60%至99.9%，60%至99%，60%至98%，60%至95%，65%至99.999999%，65%至99.99999%，65%至99.9999%，65%至99.999%，65%至100%，65%至99.99%，65%至99.9%，65%至99%，65%至98%，65%至95%，70%至100%，70%至99.999999%，70%至99.99999%，70%至99.9999%，70%至99.999%，70%至99.99%，70%至99.9%，70%至99%，70%至98%，70%至95%，75%至100%，75%至99.99%，75%至99.9%，75%至99.999999%，75%至99.99999%，75%至99.9999%，75%至99.999%，75%至99%，75%至98%，75%至95%, %，80%至99.999999%，80%至99.99999%，80%至99.9999%，80%至99.999%，80%至100%，80%至99.99%，80%至99.9%，80%至99%，80%至98%，或80%至95%。就下限而言，濾材結構可以抑制大於60%的金黃色葡萄球菌的生長，例如大於65%，大於70%，大於75%，大於80%，大於85%，大於90%，大於95%，大於98%，大於99%，大於99.9%，大於99.99%，大於99.999%，大於99.9999%，大於99.99999%，或大於99.999999%。
克雷伯氏肺炎菌（Klebsiella pneumoniae ）效力也可以使用上述實驗檢測。在一些實施方案中，通過上述實驗檢測，從所述聚合物組合物形成的產品抑制克雷伯氏肺炎菌的生長(生長減少)。大腸桿菌可以使用ASTM E3160(2018)檢測。關於金黃色葡萄球菌所述的範圍和限值也適用於大腸桿菌和/或克雷伯氏肺炎菌和/或SARS-CoV-2。
所述效力可以是由log減少來表徵。
就大腸桿菌log減少而言，組合物/纖維/織物可以經由ASTM 3160(2018)檢測，並可以顯示大腸桿菌log減少是大於1.5，例如大於2.0，大於2.15，大於2.5，大於2.7，大於3.0，大於3.3，大於4.0，大於4.1，大於5.0，或大於6.0。
就金黃色葡萄球菌 log減少而言，組合物/纖維/織物可以經由ISO 20743：2013檢測，並可以顯示微生物log減少是大於1.5，例如大於2.0，大於2.5，大於2.7，大於3.0，大於4.0，大於5.0，或大於6.0。
就克雷伯氏肺炎菌 log減少而言，組合物/纖維/織物可以經由ISO 20743：2013檢測，並可以顯示微生物log減少是大於1.5，例如大於2.0，大於2.5，大於2.6，大於3.0，大於4.0，大於5.0，或大於6.0。
就SARS-CoV-2 log減少而言，組合物/纖維/織物可以經由ISO 18184：2019檢測，並可以顯示病毒log減少是大於1.5，例如大於2.0，大於2.5，大於2.6，大於1.7，大於3.0，大於4.0，大於5.0，或大於6.0。
AM/AV性能可以包括任何抗病毒作用。在一些實施方案中，例如，濾材結構的抗病毒性能包括限制、減少或抑制病毒的傳染。在一些實施方案中，濾材結構的抗病毒性能包括限制、減少或抑制病毒的發病。在一些情況下，聚合物組合物可以限制、減少或抑制病毒的傳染和發病。
對於受濾材結構的抗病毒性能影響的病毒沒有特別的限制。在一些實施方案中，病毒例如是腺病毒，皰疹病毒，埃博拉病毒，痘病毒，鼻病毒，柯薩基病毒，動脈炎病毒，腸道病毒，麻疹病毒，冠狀病毒，A型流感病毒，禽流感病毒，豬源性流感病毒，或馬流感病毒。在一些實施方案中，抗病毒性能包括限制、減少或抑制一種病毒的傳染或發病，例如上述所列的病毒之一。在一些實施方案中，抗病毒性能包括限制、減少或抑制多種病毒的傳染或發病，例如上述所列的兩種或更多種病毒的組合。
在一些情況下，病毒是冠狀病毒，例如嚴重急性呼吸道綜合症冠狀病毒(SARS-CoV)，中東呼吸道綜合症冠狀病毒(MERS-CoV)，或嚴重急性呼吸道綜合症冠狀病毒2(SARS-CoV-2)(例如引起COVID-19的冠狀病毒)。在一些情況下，病毒是在結構上與冠狀病毒相關的。
在一些情況下，病毒是流感病毒，例如A型流感病毒，B型流感病毒，C型流感病毒，或D型流感病毒，或結構上相關的病毒。在一些情況下，病毒是由A型流感病毒的亞型識別的，例如H1N1、H1N2、H2N2、H2N3、H3N1、H3N2、H3N8、H5N1、H5N2、H5N3、H5N6、H5N8、H5N9、H6N1、H7N1、H7N4、H7N7、H7N9、H9N2或H10N7。
在一些情況下，病毒是一種噬菌體類型的病毒，例如線形或環狀的單鏈DNA病毒(例如phi X 174(有時稱為ΦX174))，線形或環狀的雙鏈DNA，線形或環狀的單鏈RNA，或線形或環狀的雙鏈RNA。在一些情況下，聚合物組合物的抗病毒性能可以通過使用噬菌體、例如phi X 174的試驗進行檢測。
在一些情況下，病毒是埃博拉病毒，例如本迪布焦型埃博拉病毒(Bundibugyo ebolavirus )(BDBV)，雷斯頓埃博拉病毒(Reston ebolavirus ) (RESTV)，蘇丹埃博拉病毒(Sudan ebolavirus )(SUDV)，塔伊森林埃博拉病毒(Taï Forest ebolavirus ) (TAFV)，或薩伊埃博拉病毒(Zaire ebolavirus ) (EBOV)。在一些情況下，病毒是在結構上與埃博拉病毒相關的。
抗病毒活性可以通過各種常規方法檢測。例如，ISO 18184:2019可以用於評估抗病毒活性。在一個實施方案中，濾材結構(或由其形成的口罩)能抑制60%至100%的病毒發病(例如生長)，例如60%至99.999999%，60%至99.99999%，60%至99.9999%，60%至99.999%，60%至99.99%，60%至99.9%，60%至99%，60%至98%，60%至95%，65%至99.999999%，65%至99.99999%，65%至99.9999%，65%至99.999%，65%至100%，65%至99.99%，65%至99.9%，65%至99%，65%至98%，65%至95%，70%至100%，70%至99.999999%，70%至99.99999%，70%至99.9999%，70%至99.999%，70%至99.99%，70%至99.9%，70%至99%，70%至98%，70%至95%，75%至100%，75%至99.99%，75%至99.9%，75%至99.999999%，75%至99.99999%，75%至99.9999%，75%至99.999%，75%至99%，75%至98%，75%至95%, %，80%至99.999999%，80%至99.99999%，80%至99.9999%，80%至99.999%，80%至100%，80%至99.99%，80%至99.9%，80%至99%，80%至98%，或80%至95%。就下限而言，濾材結構可以抑制大於60%的病毒發病，例如大於65%，大於70%，大於75%，大於80%，大於85%，大於90%，大於95%，大於98%，大於99%，大於99.9%，大於99.99%，大於99.999%，大於99.9999%，大於99.99999%，或大於99.999999%。
另外，使用本文所述的聚合物組合物能提供生物相容性的優點。例如，上述織物的整體柔軟性以及組成特性出人意料地提供在刺激性和敏感性方面的減少。有益的是，本文所述的纖維和織物沒有與常規織物相關的生物相容性問題，例如使用具有毒性問題的金屬例如銀的那些常規織物。例如，各種AM/AV口罩結構顯示在根據ISO 10993-10和10993-12的試驗中通過關於刺激性和敏感性的實驗。
抗微生物和 / 或抗病毒的聚合物組合物
如上所述，本文公開的濾材結構和口罩可以包含有益地顯示抗微生物和/或抗病毒性能的聚合物組合物。例如，第一層(例如第一種織物)、第二層(例如多個奈米纖維和/或微纖維)和/或第三層(例如第三種織物)可以是由本文所述的抗微生物/抗病毒的聚合物組合物製成，和/或可以包含本文所述的抗微生物/抗病毒的聚合物組合物。
適合用於本文所述濾材結構和口罩中的聚合物組合物通常包含聚合物和一種或多種AM/AV化合物，例如金屬(例如金屬化合物)。在一些實施方案中，聚合物組合物包含聚合物、鋅(經由鋅化合物向組合物提供)和/或磷(經由磷化合物向組合物提供)。在一些實施方案中，聚合物組合物包含聚合物、銅(經由銅化合物向組合物提供)和磷(經由磷化合物向組合物提供)。
示例性的聚合物組合物可以參見2021年3月4日遞交的美國專利申請No. 17/192,491和2021年3月4日遞交的美國專利申請No. 17/192,533，將它們都引入本文以供參考。
如下文所述，本文所述的聚合物組合物顯示抗病毒性能。另外，本文公開的組合物可以用於製備各種產品。例如，本文所述的聚合物組合物可以成型為高度接觸型產品(例如由使用者操作的產品)。由所述聚合物組合物製成的產品相似地顯示抗病毒性能。因此，本文公開的組合物可以是用於製備各種抗病毒產品。
聚合物
聚合物組合物包含聚合物，其在一些實施方案中是適用於生產纖維和織物的聚合物。在一個實施方案中，聚合物組合物包含50重量%至100重量%的聚合物，例如50重量%至99.99重量%，50重量%至99.9重量%，50重量%至99重量%，55重量%至100重量%，55重量%至99.99重量%，55重量%至99.9重量%，55重量%至99重量%，60重量%至100重量%，60重量%至99.99重量%，60重量%至99.9重量%，60重量%至99重量%.，65重量%至100重量%，65重量%至99.99重量%，65重量%至99.9重量%，或65重量%至99重量%。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於100重量%的聚合物，例如小於99.99重量%，小於99.9重量%，或小於99重量%。就下限而言，聚合物組合物可以包含大於50重量%的聚合物，例如大於55重量%，大於60重量%，或大於65重量%。
聚合物組合物中的聚合物可以在寬範圍內變化。所述聚合物可以包括但不限於：熱塑性聚合物，聚酯，尼龍，人造纖維，聚醯胺6，聚醯胺6,6，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG)，co-PET，聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)，聚乳酸(PLA)，和聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTT)。在一些實施方案中，聚合物組合物可以包含PET，這是考慮到PET的強度、在洗滌期間的耐久性、可經受持久壓制的能力以及可與其它纖維共混的能力。在一些實施方案中，聚合物可以是尼龍6,6。在一些情況下，已知尼龍是具有比PET更高的強度的纖維，並顯示無滴型燃燒特性，這在例如軍用或汽車紡織品應用中是有益的，並且尼龍具有比PET更高的親水性。用於本發明的聚合物可以是聚醯胺，聚醚醯胺，聚醚酯，或聚醚聚氨酯，或它們的混合物。
在一些情況下，聚合物組合物可以包含聚乙烯。聚乙烯的合適例子包括線性低密度聚乙烯(LLDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，中等密度聚乙烯(MDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，以及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
在一些情況下，聚合物組合物可以包含聚碳酸酯(PC)。例如，聚合物組合物可以包含聚碳酸酯與其它聚合物的共混物，例如聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的共混物(PC-ABS)，聚碳酸酯和聚乙烯基甲苯的共混物(PC-PVT)，聚碳酸酯和聚對苯二甲酸丁二酯的共混物(PC-PBT)，聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二酯的共混物(PC-PET)，或者它們的組合。
在一些情況下，聚合物組合物可以包含聚醯胺。常規的聚醯胺包括尼龍和芳族聚醯胺。例如，聚醯胺可以包含PA-4T/4I；PA-4T/6I；PA-5T/5I；PA-6；PA6,6；PA6,6/6；PA6,6/6T；PA-6T/6I；PA-6T/6I/6；PA-6T/6；PA-6T/6I/66；PA-6T/MPMDT (其中MPMDT是以作為二胺組分的六亞甲基二胺和2-甲基五亞甲基二胺和作為二酸組分的對苯二甲酸的混合物為基礎的聚醯胺)；PA-6T/66；PA-6T/610；PA-10T/612；PA-10T/106；PA-6T/612；PA-6T/10T；PA-6T/10I；PA-9T；PA-10T；PA-12T；PA-10T/10I；PA-10T/12；PA-10T/11；PA-6T/9T；PA-6T/12T；PA-6T/10T/6I；PA-6T/6I/6；PA-6T/61/12；以及它們的共聚物、共混物、混合物和/或其它組合。美國專利申請No. 16/003,528公開了其它合適的聚醯胺、添加劑和其它組分。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以包含多種聚醯胺的組合。通過組合各種聚醯胺，最終的組合物能合併所需的每種聚醯胺成分的性能，例如力學性能。例如在一些實施方案中，聚醯胺包含PA-6、PA6,6和PA6,6/6T的組合。在這些實施方案中，聚醯胺可以包含1重量%至99重量%的PA-6，30重量%至99重量%的PA6,6，和1重量%至99重量%的PA6,6/6T。在一些實施方案中，聚醯胺包含PA-6、PA6,6和PA6,6/6T中的一種或多種。在某些方面，聚合物組合物包含6重量%的PA-6和94重量%的PA6,6。在某些方面，聚合物組合物包含本文所述的任何聚醯胺的共聚物或共混物。
聚合物組合物也可以包含通過內醯胺的開環聚合反應或縮聚反應製備的聚醯胺，包括共聚反應和/或共縮聚反應。不受限於任何理論，這些聚醯胺可以包括例如從丙內醯胺、丁內醯胺、戊內醯胺和己內醯胺製備的那些聚醯胺。例如在一些實施方案中，聚醯胺是從己內醯胺的聚合反應衍生的聚合物。在那些實施方案中，聚合物包含至少10重量%的己內醯胺，例如至少15重量%，至少20重量%，至少25重量%，至少30重量%，至少35重量%，至少40重量%，至少45重量%，至少50重量%，至少55重量%，或至少60重量%。在一些實施方案中，聚合物包含10重量%至60重量% 的己內醯胺，例如15重量%至55重量%，20重量%至50重量%，25重量%至45重量%，或30重量%至40重量%。在一些實施方案中，聚合物包含小於60重量%的己內醯胺，例如小於55重量%，小於50重量%，小於45重量%，小於40重量%，小於35重量%，小於30重量%，小於25重量%，小於20重量%，或小於15重量%。此外，聚合物組合物可以包含通過內醯胺與尼龍的共聚反應製備的聚醯胺，例如己內醯胺與PA-6,6的共聚反應產物。
在某些方面，聚合物可以通過聚合物組合物的常規聚合反應形成，其中至少一種二胺-羧酸鹽的水溶液進行加熱以除去水，並進行聚合以形成抗病毒尼龍。此水溶液優選是混合物，其包含至少一種用於形成聚醯胺的鹽以及本文所述的特定量的鋅化合物、銅化合物和/或磷化合物，由此製備聚合物組合物。常規聚醯胺鹽是通過二胺與二羧酸的反應製備，所得的鹽提供單體。在一些實施方案中，優選的用於形成聚醯胺的鹽是通過等摩爾量的六亞甲基二胺與己二酸反應形成的己二醯己二胺(尼龍 6,6鹽)。
金屬化合物
如上所述，聚合物組合物可以包含一種或多種AM/AV化合物，其可以是金屬化合物的形式。在一些實施方案中，聚合物組合物包含鋅(例如在鋅化合物中)，磷(例如在磷化合物中)，銅(例如在銅化合物中)，銀(例如在銀化合物中)，或其組合。在本文中，金屬化合物表示具有至少一個金屬分子或離子的化合物(例如“鋅化合物”表示具有至少一個鋅分子或離子的化合物)。
一些常規的聚合物組合物、纖維和織物使用 AM/AV化合物以抑制病毒和其它病原體。例如，一些織物可以包含抗微生物添加劑，例如銀，其被塗覆或作為膜施用到外表面上。但是，發現這些處理或塗層通常存在許多問題。例如，被塗覆的添加劑可能在染色或洗滌過程中從纖維/織物被提取出去，這不利地影響抗微生物和/或抗病毒性能。在與常規口罩和濾材相關的情況下，在經常使用的同時，一些塗料、例如銀可能引起健康和/或甚至環境問題。與常規配製劑相比，本文公開的聚合物組合物包含AM/AV化合物(例如金屬化合物)的獨特組合，而不是簡單地將AM/AV化合物塗覆到表面上。換句話說，聚合物組合物可以具有特定量的被包埋在聚合物基質中的金屬化合物，使得聚合物組合物在染色和/或洗滌期間和之後保留AM/AV性能。
在一個實施方案中，AM/AV化合物可以作為母料加入。母料可以包含聚醯胺，例如尼龍6或尼龍6,6。可以考慮其它母料組合物。
聚合物組合物可以包含金屬化合物，例如金屬或金屬化合物，其分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中，聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的金屬化合物，例如5wppm至17,500wppm，5wppm至17,000wppm，5wppm至16,500wppm，5wppm至16,000wppm，5wppm至15,500wppm，5wppm至15,000wppm，5wppm至12,500wppm，5wppm至10,000wppm，5wppm至5000wppm，5wppm至4000wppm，例如5wppm至3000wppm，5wppm至2000wppm，5wppm至1000wppm，5wppm至500wppm，10wppm至20,000wppm，10wppm至17,500wppm，10wppm至17,000wppm，10wppm至16,500wppm，10wppm至16,000wppm，10wppm至15,500wppm，10wppm至15,000wppm，10wppm至12,500wppm，10wppm至10,000wppm，10wppm至5000wppm，10wppm至4000wppm，10wppm至3000wppm，10wppm至2000wppm，10wppm至1000wppm，10wppm至500wppm，50wppm至20,000wppm，50wppm至17,500wppm，50wppm至17,000wppm，50wppm至16,500wppm，50wppm至16,000wppm，50wppm至15,500wppm，50wppm至15,000wppm，50wppm至12,500wppm，50wppm至10,000wppm，50wppm至5000wppm，50wppm至4000wppm，50wppm至3000wppm，50wppm至2000wppm，50wppm至1000wppm，50wppm至500wppm，100wppm至20,000wppm，100wppm至17,500wppm，100wppm至17,000wppm，100wppm至16,500wppm，100wppm至16,000wppm，100wppm至15,500wppm，100wppm至15,000wppm，100wppm至12,500wppm，100wppm至10,000wppm，100wppm至5000wppm，100wppm至4000wppm，100wppm至3000wppm，100wppm至2000wppm，100wppm至1000wppm，100wppm至500wppm，200wppm至20,000wppm，200wppm至17,500wppm，200wppm至17,000wppm，200wppm至16,500wppm，200wppm至16,000wppm，200wppm至15,500wppm，200wppm至15,000wppm，200wppm至12,500wppm，200wppm至10,000wppm，200wppm至5000wppm，200wppm至4000wppm，200wppm至3000wppm，200wppm至2000wppm，200wppm至1000wppm，或200wppm至500wppm。
就下限而言，聚合物組合物可以包含大於5wppm的金屬化合物，例如大於10wppm，大於50wppm，大於100wppm，大於200wppm，或大於300wppm。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的金屬化合物，例如小於17,500wppm，小於17,000wppm，小於16,500wppm，小於16,000wppm，小於15,500wppm，小於15,000wppm，小於12,500wppm，小於10,000wppm，小於5000wppm，小於4000wppm，小於3000wppm，小於2000wppm，小於1000wppm，或小於500wppm。如上所述，金屬化合物優選被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
如上所述，聚合物組合物包括在鋅化合物中的鋅以及在磷化合物中的磷，優選它們以特定量包含在聚合物組合物中，從而提供上述結構益處和抗病毒益處。本文所用的術語“鋅化合物”表示具有至少一個鋅分子或離子的化合物(這同樣適用於銅化合物)。本文所用的術語“磷化合物”表示具有至少一個磷分子或離子的化合物。鋅含量可以由鋅或鋅離子表示(這同樣適用於銅)。範圍和限值可以用於鋅含量和用於鋅離子含量，和用於其它金屬含量，例如銅含量。基於鋅或鋅化合物的鋅離子含量的計算可以由化學領域的技術人員完成，並考慮這些計算和調整。
本發明人發現按照特定的摩爾比率使用特定的鋅化合物(以及其中所含的鋅)和磷化合物(以及其中所含的磷)能盡可能減少鋅化合物對聚合物組合物的負面影響。例如，在聚合物組合物中的過多的鋅化合物會導致聚合物粘度的降低以及在生產工藝中的無效。
聚合物組合物可以包含分散在聚合物組合物中的鋅(例如在鋅化合物中或作為鋅離子)，例如鋅或鋅化合物。在一個實施方案中，聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的鋅，例如5wppm至17,500wppm，5wppm至17,000wppm，5wppm至16,500wppm，5wppm至16,000wppm，5wppm至15,500wppm，5wppm至15,000wppm，5wppm至12,500wppm，5wppm至10,000wppm，5wppm至5000wppm，5wppm至4000wppm，例如5wppm至3000wppm，5wppm至2000wppm，5wppm至1000wppm，5wppm至500wppm，10wppm至20,000wppm，10wppm至17,500wppm，10wppm至17,000wppm，10wppm至16,500wppm，10wppm至16,000wppm，10wppm至15,500wppm，10wppm至15,000wppm，10wppm至12,500wppm，10wppm至10,000wppm，10wppm至5000wppm，10wppm至4000wppm，10wppm至3000wppm，10wppm至2000wppm，10wppm至1000wppm，10wppm至500wppm，50wppm至20,000wppm，50wppm至17,500wppm，50wppm至17,000wppm，50wppm至16,500wppm，50wppm至16,000wppm，50wppm至15,500wppm，50wppm至15,000wppm，50wppm至12,500wppm，50wppm至10,000wppm，50wppm至5000wppm，50wppm至4000wppm，50wppm至3000wppm，50wppm至2000wppm，50wppm至1000wppm，50wppm至500wppm，100wppm至20,000wppm，100wppm至17,500wppm，100wppm至17,000wppm，100wppm至16,500wppm，100wppm至16,000wppm，100wppm至15,500wppm，100wppm至15,000wppm，100wppm至12,500wppm，100wppm至10,000wppm，100wppm至5000wppm，100wppm至4000wppm，100wppm至3000wppm，100wppm至2000wppm，100wppm至1000wppm，100wppm至500wppm，200wppm至20,000wppm，200wppm至17,500wppm，200wppm至17,000wppm，200wppm至16,500wppm，200wppm至16,000wppm，200wppm至15,500wppm，200wppm至15,000wppm，200wppm至12,500wppm，200wppm至10,000wppm，200wppm至5000wppm，200wppm至4000wppm，5000wppm至20000wppm，200wppm至3000wppm，200wppm至2000wppm，200wppm至1000wppm，200wppm至500wppm，10wppm至900wppm，200wppm至900wppm，425wppm至600wppm，425wppm至525wppm，350wppm至600wppm，375wppm至600wppm，375wppm至525wppm，480wppm至600wppm，480wppm至525wppm，600wppm至750wppm，或600wppm至700wppm。
就下限而言，聚合物組合物可以包含大於5wppm的鋅，例如大於10wppm，大於50wppm，大於100wppm，大於200wppm，大於300wppm，大於350wppm，大於375wppm，大於400wppm，大於425wppm，大於480wppm，大於500wppm，或大於600wppm。
就上限而言，聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的鋅，例如小於17,500wppm，小於17,000wppm，小於16,500wppm，小於16,000wppm，小於15,500wppm，小於15,000wppm，小於12,500wppm，小於10,000wppm，小於5000wppm，小於4000wppm，小於3000wppm，小於2000wppm，小於1000wppm，小於500wppm，小於400wppm，小於330wppm，小於300。在某些方面，鋅化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
所述範圍和限值可以同時適用於元素形式或離子形式的鋅以及鋅化合物。本文公開的其它範圍和限值也同樣適用於其它金屬，例如銅。例如，範圍可以涉及分散在聚合物中的鋅離子的量。
聚合物組合物中的鋅是存在於鋅化合物中，或經由鋅化合物提供的，鋅化合物可以在寬範圍內變化。鋅化合物可以包含氧化鋅，己二酸銨鋅，乙酸鋅，碳酸銨鋅，硬脂酸鋅，苯基次膦酸鋅，或2-巰基吡啶氧化鋅，或其組合。在一些實施方案中，鋅化合物包含氧化鋅，己二酸銨鋅，乙酸鋅，或2-巰基吡啶氧化鋅，或其組合。在一些實施方案中，鋅化合物包含氧化鋅，硬脂酸鋅，或己二酸銨鋅，或其組合。在某些方面，鋅是以氧化鋅的形式提供。在某些方面，鋅不是經由苯基次膦酸鋅和/或苯基膦酸鋅提供。
本發明人也發現聚合物組合物令人驚奇地可以從使用特定的鋅化合物受益。特別是，使用易於形成離子鋅(例如Zn2+ )的鋅化合物可以提高聚合物組合物的抗病毒性能。在理論上認為，離子鋅會干擾病毒的複製迴圈。例如離子鋅可以干擾(例如抑制)病毒的蛋白酶或聚合酶的活性。關於離子鋅對病毒活性影響的其它討論可以參見Velthuis等人，Zn Inhibits Coronavirus and Arterivirus RNA Polymerase Activity In Vitro and Zinc Ionophores Block the Replication of These Viruses in Cell Cultur e, PLoS Pathogens(2010年11月)，將此文獻的內容引入本文以供參考。
鋅化合物在聚合物組合物中的存在量可以與離子鋅含量相關討論。在一個實施方案中，聚合物組合物包含1ppm至30,000ppm的離子鋅，例如Zn2+ ，例如1wppm至25,000wppm，1wppm至20,000wppm，1wppm至15,000wppm，1wppm至10,000wppm，1wppm至5,000wppm，1wppm至2,500wppm，50wppm至30,000wppm，50wppm至25,000wppm，50wppm至20,000wppm，50wppm至15,000wppm，50wppm至10,000wppm，50wppm至5,000wppm，50wppm至2,500wppm，100wppm至30,000wppm，100wppm至25,000wppm，100wppm至20,000wppm，100wppm至15,000wppm，100wppm至10,000wppm，100wppm至5,000wppm，100wppm至2,500wppm，150wppm至30,000wppm，150wppm至25,000wppm，150wppm至20,000wppm，150wppm至15,000wppm，150wppm至10,000wppm，150wppm至5,000wppm，150wppm至2,500wppm，250wppm至30,000wppm，250wppm至25,000wppm，250wppm至20,000wppm，250wppm至15,000wppm，250wppm至10,000wppm，250wppm至5,000wppm，或250wppm至2,500wppm。在一些情況下，上文關於鋅所述的範圍和限值也可以適用於離子鋅的含量。
在一些情況下，鋅的使用能提供在加工和/或最終應用方面的益處。可以使用其它抗病毒劑，例如銅或銀，但是它們通常包括不利的影響(例如對於聚合物組合物的相對粘度，毒性，以及健康或環境風險)。在一些情況下，鋅對聚合物組合物的相對粘度沒有不利影響。而且，與其它抗病毒劑、例如銀不同，鋅不存在毒性問題(並且實際上可以提供健康益處，例如免疫系統支援)。另外，如本文所述，鋅的使用能減少或消除被浸提到其它介質和/或環境中的問題。這同時防止與鋅進入環境相關的風險，並允許聚合物組合物的迴圈使用– 與常規組合物、例如含銀的組合物相比，鋅提供驚人的“綠色”優點。
如上文所述，在一些實施方案中，聚合物組合物包含銅(經由銅化合物提供)。本文所用的術語“銅化合物”表示具有至少一個銅分子或離子的化合物。
在一些情況下，銅化合物可以改進、例如提高聚合物組合物的抗病毒性能。在一些情況下，銅化合物可以影響聚合物組合物的其它特性，例如抗微生物活性或物理特性。
聚合物組合物可以包含分散在聚合物組合物中的銅(例如在銅化合物中)，例如銅或銅化合物。在一個實施方案中，聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的銅，例如5wppm至17,500wppm，5wppm至17,000wppm，5wppm至16,500wppm，5wppm至16,000wppm，5wppm至15,500wppm，5wppm至15,000wppm，5wppm至12,500wppm，5wppm至10,000wppm，5wppm至5000wppm，5wppm至4000wppm，例如5wppm至3000wppm，5wppm至2000wppm，5wppm至1000wppm，5wppm至500wppm，5wppm至100wppm，5wppm至50wppm，5wppm至35wppm，10wppm至20,000wppm，10wppm至17,500wppm，10wppm至17,000wppm，10wppm至16,500wppm，10wppm至16,000wppm，10wppm至15,500wppm，10wppm至15,000wppm，10wppm至12,500wppm，10wppm至10,000wppm，10wppm至5000wppm，10wppm至4000wppm，10wppm至3000wppm，10wppm至2000wppm，10wppm至1000wppm，10wppm至500wppm，50wppm至20,000wppm，50wppm至17,500wppm，50wppm至17,000wppm，50wppm至16,500wppm，50wppm至16,000wppm，50wppm至15,500wppm，50wppm至15,000wppm，50wppm至12,500wppm，50wppm至10,000wppm，50wppm至5000wppm，50wppm至4000wppm，50wppm至3000wppm，50wppm至2000wppm，50wppm至1000wppm，50wppm至500wppm，100wppm至20,000wppm，100wppm至17,500wppm，100wppm至17,000wppm，100wppm至16,500wppm，100wppm至16,000wppm，100wppm至15,500wppm，100wppm至15,000wppm，100wppm至12,500wppm，100wppm至10,000wppm，100wppm至5000wppm，100wppm至4000wppm，100wppm至3000wppm，100wppm至2000wppm，100wppm至1000wppm，100wppm至500wppm，200wppm至20,000wppm，200wppm至17,500wppm，200wppm至17,000wppm，200wppm至16,500wppm，200wppm至16,000wppm，200wppm至15,500wppm，200wppm至15,000wppm，200wppm至12,500wppm，200wppm至10,000wppm，200wppm至5000wppm，200wppm至4000wppm，200wppm至3000wppm，200wppm至2000wppm，200wppm至1000wppm，或200wppm至500wppm。
就下限而言，聚合物組合物可以包含大於5wppm的銅，例如大於10wppm，大於50wppm，大於100wppm，大於200wppm，或大於300wppm。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的銅，例如小於17,500wppm，小於17,000wppm，小於16,500wppm，小於16,000wppm，小於15,500wppm，小於15,000wppm，小於12,500wppm，小於10,000wppm，小於5000wppm，小於4000wppm，小於3000wppm，小於2000wppm，小於1000wppm，小於500wppm，小於100wppm，小於50wppm，小於35wppm。在某些方面，銅化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
對於銅化合物的組成沒有特別的限制。合適的銅化合物包括碘化銅，溴化銅，氯化銅，氟化銅，氧化銅，硬脂酸銅，己二酸銨銅，乙酸銅，或2-巰基吡啶氧化銅，或其組合。銅化合物可以包含氧化銅，己二酸銨銅，乙酸銅，碳酸銨銅，硬脂酸銅，苯基次膦酸銅，或2-巰基吡啶氧化銅，或其組合。在一些實施方案中，銅化合物包含氧化銅，己二酸銨銅，乙酸銅，或2-巰基吡啶氧化銅，或其組合。在一些實施方案中，銅化合物包含氧化銅，硬脂酸銅，或己二酸銅銨，或其組合。在某些方面，銅是以氧化銅的形式提供。在某些方面，銅不是經由苯基次膦酸銅和/或苯基膦酸銅提供。
在一些情況下，聚合物組合物包括銀(任選地經由銀化合物提供)。本文所用的術語“銀化合物”表示具有至少一個銀分子或離子的化合物。銀可以是離子形式。關於銀的範圍和限值可以是與關於銅所述的範圍和限值相似的(如上文所述)。
在一個實施方案中，銅與鋅之間的摩爾比率是大於0.01:1，例如大於0.05:1，大於0.1:1，大於0.15:1，大於0.25:1，大於0.5:1，或大於0.75:1。就範圍而言，在聚合物組合物中的銅與鋅之間的摩爾比率可以在0.01:1至15:1的範圍內，例如0.05:1至10:1，0.1:1至9:1，0.15:1至8:1，0.25:1至7:1，0.5:1至6:1，0.75:1至5:1，0.5:1至4:1，或0.5:1至3:1。就上限而言，在聚合物組合物中的鋅與銅之間的摩爾比率可以小於15:1，例如小於10:1，小於9:1，小於8:1，小於7:1，小於6:1，小於5:1，小於4:1，或小於3:1。在一些情況下，銅與鋅一起結合在聚合物基質中。
在一些實施方案中，發現己二酸銨銅的使用能特別有效地將銅離子活化到聚合物基質中。相似地，發現己二酸銨銀的使用能特別有效地將銀離子活化到聚合物基質中。發現將銅(I)或銅(II)化合物溶解在己二酸銨中，能特別有效地產生銅(I)或銅(II)離子。這同樣適用於將Ag(I)或Ag(III)化合物溶解在己二酸銨中以產生Ag1+ 或Ag3+ 離子的情況。
聚合物組合物可以包含分散在聚合物組合物中的銀(例如在銀化合物中)，例如銀或銀化合物。在一個實施方案中，聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的銀，例如5wppm至17,500wppm，5wppm至17,000wppm，5wppm至16,500wppm，5wppm至16,000wppm，5wppm至15,500wppm，5wppm至15,000wppm，5wppm至12,500wppm，5wppm至10,000wppm，5wppm至5000wppm，5wppm至4000wppm，例如5wppm至3000wppm，5wppm至2000wppm，5wppm至1000wppm，5wppm至500wppm，10wppm至20,000wppm，10wppm至17,500wppm，10wppm至17,000wppm，10wppm至16,500wppm，10wppm至16,000wppm，10wppm至15,500wppm，10wppm至15,000wppm，10wppm至12,500wppm，10wppm至10,000wppm，10wppm至5000wppm，10wppm至4000wppm，10wppm至3000wppm，10wppm至2000wppm，10wppm至1000wppm，10wppm至500wppm，50wppm至20,000wppm，50wppm至17,500wppm，50wppm至17,000wppm，50wppm至16,500wppm，50wppm至16,000wppm，50wppm至15,500wppm，50wppm至15,000wppm，50wppm至12,500wppm，50wppm至10,000wppm，50wppm至5000wppm，50wppm至4000wppm，50wppm至3000wppm，50wppm至2000wppm，50wppm至1000wppm，50wppm至500wppm，100wppm至20,000wppm，100wppm至17,500wppm，100wppm至17,000wppm，100wppm至16,500wppm，100wppm至16,000wppm，100wppm至15,500wppm，100wppm至15,000wppm，100wppm至12,500wppm，100wppm至10,000wppm，100wppm至5000wppm，100wppm至4000wppm，100wppm至3000wppm，100wppm至2000wppm，100wppm至1000wppm，100wppm至500wppm，200wppm至20,000wppm，200wppm至17,500wppm，200wppm至17,000wppm，200wppm至16,500wppm，200wppm至16,000wppm，200wppm至15,500wppm，200wppm至15,000wppm，200wppm至12,500wppm，200wppm至10,000wppm，200wppm至5000wppm，200wppm至4000wppm，200wppm至3000wppm，200wppm至2000wppm，200wppm至1000wppm，或200wppm至500wppm。
就下限而言，聚合物組合物可以包含大於5wppm的銀，例如大於10wppm，大於50wppm，大於100wppm，大於200wppm，或大於300wppm。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的銀，例如小於17,500wppm，小於17,000wppm，小於16,500wppm，小於16,000wppm，小於15,500wppm，小於15,000wppm，小於12,500wppm，小於10,000wppm，小於5000wppm，小於4000wppm，小於3000wppm，小於2000wppm，小於1000wppm，或小於500wppm。在某些方面，銀化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
對於銀化合物的組成沒有特別的限制。合適的銀化合物包括碘化銀，溴化銀，氯化銀，氟化銀，氧化銀，硬脂酸銀，己二酸銨銀，乙酸銀，或2-巰基吡啶氧化銀，或其組合。銀化合物可以包含氧化銀，己二酸銨銀，乙酸銀，碳酸銨銀，硬脂酸銀，苯基次膦酸銀，或2-巰基吡啶氧化銀，或其組合。在一些實施方案中，銀化合物包含氧化銀，己二酸銨銀，乙酸銀，或2-巰基吡啶氧化銀，或其組合。在一些實施方案中，銀化合物包含氧化銀，硬脂酸銀，或己二酸銨銀，或其組合。在某些方面，銀是以氧化銀的形式提供。在某些方面，銀不是經由苯基次膦酸銀和/或苯基膦酸銀提供。在某些方面，銀是通過使一種或多種銀化合物溶解在己二酸銨中提供的。
聚合物組合物可以包含磷(在磷化合物中)，例如磷或磷化合物是分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中，聚合物組合物包含50wppm至10000wppm的磷，例如50wppm至5000wppm，50wppm至2500wppm，50wppm至2000wppm，50wppm至800wppm，100wppm至750wppm，100wppm至1800wppm，100wppm至10000wppm，100wppm至5000wppm，100wppm至2500wppm，100wppm至1000wppm，100wppm至800wppm，200wppm至10000wppm，200wppm至5000wppm，200wppm至2500wppm，200wppm至800wppm，300wppm至10000wppm，300wppm至5000wppm，300wppm至2500wppm，300wppm至500wppm，500wppm至10000wppm，500wppm至5000wppm，或500wppm至2500wppm。就下限而言，聚合物組合物可以包含大於50wppm的磷，例如大於75wppm，大於100wppm，大於150wppm，大於200wppm，大於300wppm或大於500wppm。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於10000wppm(或1重量%)的磷，例如小於5000wppm，小於2500wppm，小於2000wppm，小於1800wppm，小於1500wppm，小於1000wppm，小於800wppm，小於750wppm，小於500wppm，小於475wppm，小於450wppm，小於400wppm，小於350wppm，小於300wppm，小於250wppm，小於200wppm，小於150wppm，小於100wppm，小於50wppm，小於25wppm，或小於10wppm。
在某些方面，磷或磷化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。如上文所述，因為所述組合物的總體組成，如果存在的話，可以使用少量的磷，這在一些情況下可以提供有利的性能結果(參見上文)。
在聚合物組合物中的磷是存在於磷化合物中，或經由磷化合物提供，磷化合物可以在寬範圍內變化。磷化合物可以包含苯次膦酸，二苯基次膦酸，苯基次膦酸鈉，亞磷酸，苯膦酸，苯基次膦酸鈣，B-戊基次膦酸鉀，甲基次膦酸，次磷酸錳，次磷酸鈉，磷酸一鈉，次磷酸，二甲基次膦酸，乙基次膦酸，二乙基次膦酸，乙基次膦酸鎂，亞磷酸三苯基酯，亞磷酸二苯基甲基酯，亞磷酸二甲基苯基酯，亞磷酸乙基二苯基酯，苯基膦酸，甲基膦酸，乙基膦酸，苯基膦酸鉀，甲基膦酸鈉，乙基膦酸鈣，和其組合。在一些實施方案中，磷化合物包含磷酸，苯次膦酸，或苯膦酸，或其組合。在一些實施方案中，磷化合物包含苯次膦酸，亞磷酸，或次磷酸錳，或其組合。在某些方面，磷化合物可以包含苯次膦酸。
在一個實施方案中，磷與鋅之間的摩爾比率是大於0.01:1，例如大於0.05:1，大於0.1:1，大於0.15:1，大於0.25:1，大於0.5:1，或大於0.75:1。就範圍而言，在聚合物組合物中的磷與鋅之間的摩爾比率可以在0.01:1至15:1的範圍內，例如0.05:1至10:1，0.1:1至9:1，0.15:1至8:1，0.25:1至7:1，0.5:1至6:1，0.75:1至5:1，0.5:1至4:1，或0.5:1至3:1。就上限而言，在聚合物組合物中的磷與鋅之間的摩爾比率可以小於15:1，例如小於10:1，小於9:1，小於8:1，小於7:1，小於6:1，小於5:1，小於4:1，或小於3:1。在一些情況下，磷與鋅一起結合在聚合物基質中。
在一個實施方案中，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以是大於1.3:1，例如大於1.4:1，大於1.5:1，大於1.6:1，大於1.7:1，大於1.8:1，或大於2:1。就範圍而言，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以在1.3:1至30:1的範圍內，例如1.4:1至25:1，1.5:1至20:1，1.6:1至15:1，1.8:1至10:1，2:1至8:1，3:1至7:1，或4:1至6:1。就上限而言，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以小於30:1，例如小於28:1，小於26:1，小於24:1，小於22:1，小於20:1，或小於15:1。在某些方面，在聚醯胺組合物中不存在磷。在其它方面，存在非常少量的磷。在一些情況下，磷與鋅一起保持在聚合物基質中。
在一個實施方案中，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以小於0.64:1，例如小於0.62:1，小於0.6:1，例如小於0.5:1，小於0.45:1，小於0.4:1，小於0.3:1，或小於0.25:1。就範圍而言，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以在0.001:1至0.64:1的範圍內，例如0.01:1至0.6:1，0.05:1至0.5:1，0.1:1至0.45:1，0.2:1至0.4:1，0.25:1至0.35:1，或0.2:1至0.3:1。就下限而言，在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以大於0.001:1，例如大於0.005:1，大於0.01:1，大於0.05:1，大於0.1:1，大於0.15:1，或大於0.2:1。
有利的是，發現添加上述鋅化合物和磷化合物可以獲得聚合物組合物的有益的相對粘度(RV)。在一些實施方案中，聚合物組合物的RV是在5至80的範圍內，例如5至70，10至70，15至65，20至60，30至50，10至35，10至20，60至70，50至80，40至50，30至60，5至30，或15至32。就下限而言，聚合物組合物的RV可以是大於5，例如大於10，大於15，大於20，大於25，大於27.5，或大於30。就上限而言，聚合物組合物的RV可以是小於70，例如小於65，小於60，小於50，小於40，或小於35。
為了計算RV，可以使聚合物溶解在溶劑中(通常是甲酸或硫酸)，檢測粘度，然後將該粘度與純溶劑的粘度比較。這得到無量綱的檢測值。固體材料以及液體可以具有特定的RV。從聚合物組合物制得的纖維/織物也可以具有上述的相對粘度。
已經確定特定量的鋅化合物和磷化合物可以在聚合物組合物、例如聚醯胺組合物中以細分佈的形式混合，例如以顆粒、薄片等形式混合，由此提供聚合物組合物，後者可以隨後通過常規方法例如擠出、模塑或者拉伸成型為各種產品(例如高度接觸型產品，高度接觸型產品的表面層)，由此制得具有顯著改進的抗微生物活性的產品。鋅和磷按照上述量用於聚合物組合物中，從而提供具有改進(接近永久)的抗微生物活性保留率的纖維。
額外組分
在一些實施方案中，聚合物組合物可以包含額外的添加劑。所述添加劑包括顏料，親水性或疏水性添加劑，除味添加劑，額外抗病毒劑，以及抗微生物/抗真菌的無機化合物，例如銅、鋅、錫和銀。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以與著色顏料組合，用於著色由聚合物組合物形成的織物或其它組分。在某些方面，聚合物組合物可以與UV 添加劑組合以耐受在暴露於明顯UV光的織物中的褪色和降解。在某些方面，聚合物組合物可以與添加劑組合以使纖維表面呈親水性或疏水性。在某些方面，聚合物組合物可以例如與吸濕性材料組合，使得由其形成的纖維、織物或其它產品具有更高的吸濕性。在某些方面，聚合物組合物可以與添加劑組合以使織物是阻燃或耐燃的。在某些方面，聚合物組合物可以與添加劑組合以使織物抗污染。在某些方面，聚合物組合物可以與顏料和抗微生物化合物組合，從而避免常規染色和處理染料的要求。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以還包含額外的添加劑。例如，聚合物組合物可以包含消光劑。消光劑添加劑可以改進由聚合物組合物製成的合成纖維和織物的外觀和/或紋理。在一些實施方案中，無機顏料類材料可以用作消光劑。消光劑可以包括一種或多種以下材料：二氧化鈦，硫酸鋇，鈦酸鋇，鈦酸鋅，鈦酸鎂，鈦酸鈣，氧化鋅，硫化鋅，鋅鋇白，二氧化鋯，硫酸鈣，硫酸鋇，氧化鋁，氧化釷，氧化鎂，二氧化矽，滑石，雲母等等。在優選實施方案中，消光劑包含二氧化鈦。發現包含含有二氧化鈦的消光劑的聚合物組合物獲得與天然纖維和織物十分相似的合成纖維和織物，例如具有改進的外觀和/或紋理的合成纖維和織物。認為二氧化鈦通過與鋅化合物、磷化合物和/或在聚合物內的官能團發生相互作用，改進了外觀和/或紋理。
在一個實施方案中，聚合物組合物包含0.0001重量%至3重量%的消光劑，例如0.0001重量%至2重量%，0.0001至1.75重量%，0.001重量%至3重量%，0.001重量%至2重量%，0.001重量%至1.75重量%，0.002重量%至3重量%，0.002重量%至2重量%，0.002重量%至1.75重量%，0.005重量%至3重量%，0.005重量%至2重量%，0.005重量%至1.75重量%。就上限而言，聚合物組合物可以包含小於3重量%的消光劑，例如小於2.5重量%，小於2重量%或小於1.75重量%。就下限而言，聚合物組合物可以包含大於0.0001重量%的消光劑，例如大於0.001重量%，大於0.002重量%，或大於0.005重量%。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以還包含著色材料，例如炭黑，銅酞菁顏料，鉻酸鉛，氧化鐵，氧化鉻，以及群青藍。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以包含與鋅不同的額外抗病毒劑。額外抗微生物劑可以是任何合適的抗病毒劑。常規的抗病毒劑是本領域公知的，和可以作為一種或多種額外抗病毒劑引入聚合物組合物中。例如，額外抗病毒劑可以是進入抑制劑，逆轉錄酶抑制劑，DNA聚合酶抑制劑，m-RNA合成抑制劑，蛋白酶抑制劑，整合酶抑制劑，或免疫調節劑，或其組合。在某些方面，將一種或多種額外抗微生物劑加入聚合物組合物中。
在一些實施方案中，聚合物組合物可以包括與鋅不同的額外抗微生物劑。額外抗微生物劑可以是任何合適的抗微生物劑，例如以下形式的銀、銅和/或金：金屬形式(例如顆粒、合金和氧化物)，鹽(例如硫酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽和氯化物)和/或離子形式。在某些方面，將其它添加劑、例如額外抗微生物劑加入聚合物組合物中。
在一些實施方案中，聚合物組合物(以及由其形成的纖維或織物)可以還包含抗微生物或抗病毒塗料。 例如，從聚合物組合物形成的纖維或織物可以包括鋅奈米粒子的塗料(例如氧化鋅、己二酸銨鋅、乙酸鋅、碳酸銨鋅、硬脂酸鋅、苯基次膦酸鋅或2-巰基吡啶氧化鋅的奈米粒子，或其組合)。為了製備這種塗層，聚合物組合物的表面(例如由其形成的纖維或織物的表面)可以被陽離子化、並通過將聚合物組合物逐步滴入陰離子聚電解質溶液(例如包含聚4-苯乙烯磺酸)和含鋅奈米粒子的溶液中進行逐層塗布。任選地，經塗覆的聚合物組合物可以在NH4 OH的溶液中在9°C下水熱處理24小時以固定鋅奈米粒子。
在一些情況下，本文所述的濾材結構和口罩不需要使用或包含酸例如檸檬酸、和/或進行酸處理來起效。已知這些處理會產生靜電荷/靜態衰減問題。有利的是，不需要使用酸處理，進而消除了與常規構造相關的靜電荷/靜態衰減問題。
金屬保留率
如上文所述，本文所述的濾材結構和口罩具有永久的(例如接近永久的) 抗微生物和/或抗病毒性能。這些性能允許濾材結構和口罩的重複使用（例如在洗滌之後），進而擴展製品的可用性。
評價濾材結構(或口罩)的抗微生物和/或抗病毒性能的持久(例如接近永久)性能的一個參數是金屬保留率。如上文所述，濾材結構和口罩可以從本文公開的聚合物組合物製備，所述聚合物組合物可以包含各種金屬化合物(例如鋅化合物、磷、銅化合物和/或銀化合物)。聚合物組合物中的金屬化合物可以向由其製成的濾材結構和/或口罩提供抗微生物和/或抗病毒性能。因此，金屬化合物的保留率，例如在一個或多個洗滌週期之後的保留率，可以提供永久的(例如接近永久的)抗微生物和/或抗病毒性能。
有益的是，從本文所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)顯示較高的金屬保留率。金屬保留率可以涉及在聚合物組合物中的特定金屬的保留率(例如鋅保留率，銅保留率)，或涉及在聚合物組合物中的全部金屬的保留率(例如總金屬保留率)。
在一些實施方案中，通過染料浴試驗檢測，從本文所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)具有大於65%的金屬保留率，例如大於75%，大於80%，大於90%，大於95%，大於97%，大於98%，大於99%，大於99.9%，大於99.99%，大於99.999%，大於99.9999%，大於99.99999%或大於99.999999%。就上限而言，濾材結構(和口罩)可以具有小於100%的金屬保留率，例如小於99.9%，小於98%，或小於95%。就範圍而言，濾材結構(和口罩)可以具有60%至100%的金屬保留率，例如60%至99.999999%，60%至99.99999%，60%至99.9999%，60%至99.999%，60%至99.99%，60%至99.9%，60%至99%，60%至98%，60%至95%，65%至99.999999%，65%至99.99999%，65%至99.9999%，65%至99.999%，65%至100%，65%至99.99%，65%至99.9%，65%至99%，65%至98%，65%至95%，70%至100%，70%至99.999999%，70%至99.99999%，70%至99.9999%，70%至99.999%，70%至99.99%，70%至99.9%，70%至99%，70%至98%，70%至95%，75%至100%，75%至99.99%，75%至99.9%，75%至99.999999%，75%至99.99999%，75%至99.9999%，75%至99.999%，75%至99%，75%至98%，75%至95%, %，80%至99.999999%，80%至99.99999%，80%至99.9999%，80%至99.999%，80%至100%，80%至99.99%，80%至99.9%，80%至99%，80%至98%，或80%至95%。在一些情況下，所述範圍和限值涉及具有較低pH值的染料配方，例如小於(和/或包括) 5.0，小於4.7，小於4.6，或小於4.5。在一些情況下，所述範圍和限值涉及具有較高pH值的染料配方，例如大於(和/或包括) 4.0，大於4.2，大於4.5，大於4.7，大於5.0，或大於5.2。
在一些實施方案中，從本文所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)在染料浴之後具有大於40%的金屬保留率，例如大於44%，大於45%，大於50%，大於55%，大於60%，大於65%，大於70%，大於75%，大於80%，大於90%，大於95%，或大於99%。就上限而言，濾材結構(和口罩)可以具有小於100%的金屬保留率，例如小於99.9%，小於98%，小於95%或小於90%。就範圍而言，濾材結構(和口罩)可以具有40%至100%的金屬保留率，例如45%至99.9%，50%至99.9%，75%至99.9%，80%至99%，或90%至98%。在一些情況下，所述範圍和限值涉及具有較高pH值的染料配方，例如大於(和/或包括) 4.0，大於4.2，大於4.5，大於4.7，大於5.0，或大於5.2。
在一些實施方案中，從所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)具有大於20%的金屬保留率，例如大於24%，大於25%，大於30%，大於35%，大於40%，大於45%，大於50%，大於55%，或大於60%。就上限而言，濾材結構(和口罩)可以具有小於80%的金屬保留率，例如小於77%，小於75%，小於70%，小於68%，或小於65%。就範圍而言，濾材結構(和口罩)可以具有20%至80%的金屬保留率，例如25%至77%，30%至75%，或35%至70%。在一些情況下，所述範圍和限值涉及具有較低pH值的染料配方，例如小於(和/或包括) 5.0，小於4.7，小於4.6，或小於4.5。
換句話說，在一些實施方案中，通過染料浴試驗檢測，從所述聚合物組合物形成的濾材結構(和口罩)顯示金屬化合物的提取率為小於35%，例如小於25%，小於20%，小於10%，或小於5%。就上限而言，濾材結構(和口罩)可以顯示金屬化合物的提取率為大於0%，例如大於0.1%，大於2%或大於5%。就範圍而言，濾材結構(和口罩)可以顯示金屬化合物的提取率為0%至35%，例如0%至25%，0%至20%，0%至10%，0%至5%，0.1%至35%，0.1%至25%，0.1%至20%，0.2%至10%，0.1%至5%，2%至35%，2%至25%，2%至20%，2%至10%，2%至5%，5%至35%，5%至25%，5%至20%，或5%至10%。
從本文所述聚合物組合物形成的濾材結構(或口罩)的金屬保留率可以通過染料浴試驗按照以下標準工序檢測。通過洗滌工藝清潔樣品(去除所有的油)。洗滌工藝可以使用加熱浴進行，例如在71°C下進行15分鐘。可以使用洗滌溶液，其含有基於纖維重量計(“owf”)的0.25%的Sterox(723 Soap) 非離子性表面活性劑和0.25%owf的TSP(磷酸三鈉)。這些樣品然後用冷水清洗。
經清潔的樣品可以根據化學染料級別工序進行試驗。在此工序中，可以將樣品置於染料浴中，染料浴含有1.0%owf 的C.I.酸性藍45、4.0%owf的MSP(磷酸一鈉鹽)和足夠%owf 的磷酸二鈉鹽或TSP，從而達到6.0的pH值，其中液體與纖維之比是28:1。例如，如果希望pH值小於6，則可以使用滴管加入所需酸的10%溶液，直至達到所需的pH。染料浴可以預先設置成使得此染料浴於100°C達到沸騰。將樣品在此浴中放置1.5小時。作為一個例子，可以需要約30分鐘以達到沸騰，並在沸騰後在此溫度下保持1小時。然後從該浴取出樣品，並清洗。然後，將樣品轉移到離心機中以去除水。在去除水之後，將樣品靜置風乾。然後，記錄各組分的量。
在一些實施方案中，由聚合物組合物形成的纖維的金屬保留率可以通過檢測在染料浴操作之前和之後的金屬含量來計算。在染料浴操作之後保留的金屬量可以通過公知的方法檢測。關於染料浴，可以使用Ahiba染色機(來自Datacolor)。在一種具體情況下，可以將20克的未染色織物和200ml 的染料液置於不銹鋼罐中，可以將pH調節到所需的水準，可以將不銹鋼罐裝入染色機中；可以將樣品加熱到40℃，隨後加熱到100℃(任選地按照1.5℃/分鐘)。在一些情況下，可以採用溫度分佈，例如按照1.5℃/分鐘加熱到60℃，按照1℃/分鐘加熱到80℃，和按照1.5℃/分鐘加熱到100℃。樣品可以於100℃保持45分鐘，然後按照2℃/分鐘冷卻到40℃，隨後清洗並乾燥，由此得到經染色的產品。
在一些實施方案中，濾材結構(例如一層或多層的濾材結構)或由其形成的口罩在一個或多個洗滌週期之後保留AM/AV性能。在一些情況下，這種洗滌牢固性可以是源於使用上述AM/AV 配製劑來製備纖維/織物，例如AM/AV化合物可以被包埋在聚合物結構中。在一個實施方案中，濾材結構在多於一個洗滌週期之後保留AM/AV性能，例如多於2個洗滌週期，多於5個洗滌週期，多於10個洗滌週期，或多於20個洗滌週期。本文公開的濾材、口罩和/或層的耐久性也經由在染色操作之後的保留性來證明。
洗滌牢固性也可以由在多個洗滌週期之後的金屬保留率(例如鋅保留率)來表示。在一些實施方案中，例如，濾材結構在5個洗滌週期之後保留大於95%的金屬化合物(例如鋅化合物)，例如大於96%，大於97%，或大於98%。在一些實施方案中，濾材結構在10個洗滌週期之後保留大於85%的金屬化合物(例如鋅化合物)，例如大於86%，大於87%，大於88%，大於89%，或大於90%。
在一些情況下，濾材結構(和口罩)可以用於損傷護理，例如濾材結構可以用作包裹物、(可透氣的)紗布、繃帶和/或其它敷料。濾材結構的AM/AV性能使得它們在這些應用中是特別有益的。在一些情況下，濾材結構用作水分阻隔和/或用於促進氧氣傳播平衡。
形成纖維和非織造織物的方法
如本文所述，濾材結構的纖維或織物是通過使AM/AV聚合物組合物成型為纖維製備的，這些纖維排布形成織物或結構體。
在某些方面，纖維、例如聚醯胺纖維是通過將在熔體聚合中形成的聚醯胺組合物紡絲來製備。在聚醯胺組合物的熔體聚合期間，單體水溶液、例如鹽溶液在受控的溫度、時間和壓力條件下加熱以蒸發水，並進行單體的聚合反應，得到聚合物熔體。在熔體聚合期間，在單體水溶液中使用足量的鋅和任選的磷，由此在聚合反應之前形成聚醯胺混合物。單體的選擇是基於所需的聚醯胺組合物。在鋅和磷存在於單體水溶液中之後，聚醯胺組合物可以進行聚合。聚合所得的聚醯胺可以隨後紡絲成纖維，例如通過熔體紡絲法、溶液紡絲法、離心法或電紡絲法。
在一些實施方案中，從聚醯胺組合物製備具有永久 AM/AV性能的纖維的方法包括製備單體水溶液，加入分散在單體水溶液中的小於20,000wppm的一種或多種金屬化合物，例如小於17,500wppm，小於17,000wppm，小於16,500wppm，小於16,000wppm，小於15,500wppm，小於15,000wppm，小於12,500wppm，小於10,000wppm，小於5000wppm，小於4000wppm，小於3000wppm，小於2000wppm，小於1000wppm，或小於500wppm；使單體水溶液聚合以形成聚合物熔體，並將聚合物熔體紡絲以形成AM/AV 纖維。在此實施方案中，聚醯胺組合物包含在加入一種或多種金屬化合物之後所得的單體水溶液。
在一些實施方案中，此方法包括製備單體水溶液。單體水溶液可以包含醯胺單體。在一些實施方案中，在單體水溶液中的單體的濃度是小於60重量%，例如小於58重量%，小於56.5重量%，小於55重量%，小於50重量%，小於45重量%，小於40重量%，小於35重量%，或小於30重量%。在一些實施方案中，在單體水溶液中的單體的濃度是大於20重量%，例如大於25重量%，大於30重量%，大於35重量%，大於40重量%，大於45重量%，大於50重量%，大於55重量%，或大於58重量%。在一些實施方案中，在單體水溶液中的單體的濃度是在20重量%至60重量%的範圍內，例如25重量%至58重量%，30重量%至56.5重量%，35重量%至55重量%，40重量%至50重量%，或45重量%至55重量%。單體水溶液的餘量可以包含水和/或額外的添加劑。在一些實施方案中，單體包含包括二酸和二胺的醯胺單體，即尼龍鹽。
在一些實施方案中，單體水溶液是尼龍鹽溶液。尼龍鹽溶液可以通過混合二胺和二酸與水來製備。例如，水、二胺和二羧酸單體進行混合以形成鹽溶液，例如己二酸和六亞甲基二胺與水混合。在一些實施方案中，二酸可以是二羧酸，和可以選自草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，庚二酸，己二酸，辛二酸，壬二酸，癸二酸，十一烷二酸，十二烷二酸，馬來酸，戊烯二酸，愈傷酸，粘糠酸，1,2-或1,3-環己烷二羧酸，1,2-或1,3 -亞苯基二乙酸，1,2-或1,3-環己烷二乙酸，間苯二甲酸，對苯二甲酸，4,4'-氧基雙苯甲酸，4,4-二苯酮二羧酸，2,6-萘二羧酸，對-叔丁基間苯二甲酸和2,5-呋喃二羧酸，和它們的混合物。在一些實施方案中，二胺可以選自乙醇二胺，三亞甲基二胺，腐胺，屍胺，六亞甲基二胺，2-甲基五亞甲基二胺，七亞甲基二胺，2-甲基六亞甲基二胺，3-甲基六亞甲基二胺，2,2-二甲基五亞甲基二胺，八亞甲基二胺，2,5-二甲基六亞甲基二胺，九亞甲基二胺，2,2,4-和2,4,4-三甲基六亞甲基二胺，十亞甲基二胺，5-甲基壬二胺，異佛爾酮二胺，十一亞甲基二胺，十二亞甲基二胺，2,2,7,7-四甲基八亞甲基二胺，二(對-氨基環己基)甲烷，二(氨基甲基)降冰片烷，任選被一個或多個C1 -C4 烷基取代的C2 -C16 脂族二胺，脂族聚醚二胺和呋喃二胺，例如2,5-二(氨基甲基)呋喃，和它們的混合物。在優選實施方案中，二酸是己二酸，二胺是六亞甲基二胺，它們聚合形成PA6,6。
應當理解的是，從二胺和二酸製備聚醯胺的概念也包括其它合適的單體，例如氨基酸或內醯胺。不限制本發明的範圍，氨基酸的例子可以包括6-氨基己酸，7-氨基庚酸，11-氨基十一烷酸，12-氨基十二烷酸，或其組合。不限制本發明的範圍，內醯胺的例子可以包括己內醯胺，庚內醯胺，月桂內醯胺，或其組合。適合用於所述方法的進料可以包括二胺、二酸、氨基酸和內醯胺的混合物。
在制得單體水溶液之後，將金屬化合物（例如鋅化合物、銅化合物和/或銀化合物）加入單體水溶液中以形成聚醯胺組合物。在一些實施方案中，小於20,000ppm的金屬化合物分散在單體水溶液中。在某些方面，將其它添加劑、例如額外AM/AV劑加入單體水溶液中。任選地，將磷(例如磷化合物)加入單體水溶液中。
在一些情況下，聚醯胺組合物按照常規熔體聚合方法進行聚合。一方面，單體水溶液在受控的時間、溫度和壓力條件下加熱以蒸發水，進行單體的聚合反應，並提供聚合物熔體。在某些方面，特定的鋅與磷之間的重量比率可以有利地促進鋅在聚合物內的結合，減少聚合物的熱降解，並改進其可染色性。
在一個實施方案中，尼龍是通過尼龍鹽的常規熔體聚合反應製備。通常，將尼龍鹽溶液在壓力下(例如250psig/1825×103 n/m2 )加熱到例如約245°C的溫度。然後，通過將壓力降低到大氣壓來排出水蒸氣，同時溫度升高到例如約270°C。在聚合反應之前，向尼龍鹽溶液加入鋅和任選地加入磷。所得的熔融的尼龍在此溫度下保持一段時間以在擠出成纖維之前達到平衡。在某些方面，此方法可以按照間歇或連續方法進行。
在一些實施方案中，在熔體聚合期間，向單體水溶液加入鋅，例如氧化鋅。AM/AV纖維可以包含聚醯胺，其是在熔體聚合工藝中製備的，而不是在母料間歇方法中製備的。在某些方面，所得的纖維具有永久的AM/AV性能。所得的纖維可以用於濾材結構的第一層、第二層和/或第三層中。
在熔體聚合期間可以將AM/AV試劑加入聚醯胺中，例如可以作為母料或作為粉末加入聚醯胺粒料中，然後可以通過紡絲形成纖維。然後，纖維可以成型為非織造織物。
在某些方面，AM/AV非織造結構是熔噴型的。熔噴法有利地比電紡絲法更便宜。熔噴法是一種開發用於形成微纖維和非織造網的工藝類型。直到近期，微纖維是通過熔噴法製備的。現在，奈米纖維也可以通過熔噴法形成。奈米纖維是通過將熔融的熱塑性聚合物材料或聚醯胺經由多個小孔擠出形成的。所得的熔融線或單絲通入聚集的高速氣流中，這將熔融聚醯胺的單絲減小或拉伸以減少其直徑。然後，熔噴的奈米纖維被高速氣流攜帶並沉積到收集表面上，或形成線，由此形成無規分佈的熔噴型奈米纖維的非織造網。通過熔噴法形成奈米纖維和非織造網的方法是本領域公知的。例如，可以參見美國專利Nos. 3,704,198；3,755,527；3,849,241；3,978,185；4,100,324；和4,663,220。
一種選擇是“海島型”，其表示通過經由一個紡絲口型擠出至少兩種聚合物組分以形成纖維，也稱為共軛紡絲。
如所公知的那樣，電紡絲法具有許多工藝參數，其可以限定紡絲特定的材料。這些參數包括：紡絲材料和紡絲材料溶液的靜電荷；溶液輸送(通常是從注射器噴出的材料流)；射流電荷(charge at jet)；纖維膜在收集器處的放電；在紡絲射流上的來自電場的外力；排出的射流的密度；以及電極的(高)電壓和收集器的幾何形狀。相比之下，上述奈米纖維和產品有利地是在不使用在電紡絲方法中必需的施加電場作為主要驅動力的情況下形成。因此，聚醯胺既不帶電荷，也不含紡絲方法的任何組分。重要的是，在本文所述的方法/產品中不需要使用在電紡絲方法中必需的危險高電壓。在一些實施方案中，此方法是非電紡絲的方法，所得的產品是通過非電紡絲方法製備的非電紡絲產品。
製備奈米纖維非織造織物的另一個實施方案是通過用推進劑氣體經過紡絲通道進行兩相紡絲或熔體噴射，通常如美國專利No. 8,668,854中所述。此方法包括聚合物或聚合物溶液和加壓的推進劑氣體(通常是空氣)的兩相料流，流到細的、優選聚集型的通道。此通道通常和優選是環形的。認為聚合物在細的、優選聚集型的通道內被氣流剪切，在通道的兩側上產生聚合物膜層。這些聚合物膜層進一步被推進劑氣流剪切成奈米纖維。在這裡同樣，可以使用移動的收集帶，並且通過調節收集帶的速度來控制奈米纖維非織造織物的基本重量。收集器的距離也可以用於控制奈米纖維非織造織物的細度。
有益的是，在熔體紡絲方法中使用上述聚醯胺前體能提供在生產率方面的顯著優點，例如高出至少5%，高出至少10%，高出至少20%，高出至少30%，高出至少40%。這種改進可以作為與常規方法相比在面積/小時方面的改進觀察到，常規方法例如是不使用本發明特徵的另一種方法。在一些情況下，在恒定時間內的生產增加得到改進。例如，在給定的生產時間內，例如在1小時內，本文所述的方法生產出比常規方法或電紡絲法多出至少5%的產品，例如多出至少10%，多出至少20%，多出至少30%，或多出至少40%。
另一種可用的方法是熔噴法。熔噴法涉及將聚醯胺擠出成較高速度的、通常熱的氣流。為了生產合適的奈米纖維，小心地選擇所需的孔板和毛細管幾何形狀以及溫度，例如參見Hassan等，J Membrane Sci., 427, 336-344, 2013；Ellison等，Polymers，48(11), 3306-3316, 2007；以及International Nonwoven Journal, Summer 2003, 第21-28頁。
美國專利7,300,272(引入本文以供參考) 公開了用於將熔融材料擠出形成奈米纖維陳列的纖維擠出組件，其包括按照疊層排布的多個分配板，使得每個分配板形成在纖維擠出元件內的層，並且在分配板上的特徵形成分配網路，其將熔融材料輸送到在纖維擠出組件內的孔中。每個分配板包括一組的多個板段，並具有位於相鄰板段之間的間隙。這些板段的相鄰邊緣成型以形成沿著間隙的儲庫，並且使多個密封塞置於儲庫中以防止熔融材料從這些間隙洩漏。這些密封塞可以通過使洩漏入間隙的熔融材料收集在儲庫中並固化來形成，或通過在元件中將阻塞材料置於儲庫中形成。這種元件可以用於採用上述專利中的熔噴體系製備奈米纖維。另一個例子是使用美國專利No. 10,041,188所述的體系和方法(引入本文以供參考)。
在一個實施方案中，製備AM/AV 非織造聚醯胺結構(例如用於第一層、第二層和/或第三層中)的方法是本文公開的方法。此方法包括形成聚醯胺(前體)的步驟(單體溶液的製備方法是公知的)，例如通過製備單體水溶液。在製備前體期間，加入金屬化合物(如本文所述)。在一些情況下，將金屬化合物加入(並分散在)單體水溶液中。也可以加入磷。在一些情況下，前體進行聚合以形成聚醯胺組合物。此方法還包括形成聚醯胺纖維的步驟和使AM/AV 聚醯胺纖維成型為結構體的步驟。在一些情況下，聚醯胺組合物進行熔體紡絲、紡粘紡絲、電紡絲、溶液紡絲或離心紡絲。
可以通過常規方式由纖維製成織物。
實施例
口罩層織物的樣品是使用聚合物組合物製備的，所述聚合物組合物包含聚合物和任選的AM/AV化合物，例如鋅化合物和/或銅化合物。聚合物包含尼龍-6,6；尼龍-6；和/或烯烴聚合物，例如聚丙烯。當使用尼龍聚合物時，通過連續聚合方法製備尼龍。層織物是通過使用聚合物組合物按照多種工藝製備的，例如熔噴法、紡粘法、電紡絲法、射流噴網法。額外的層織物或層織物結構是從商購來源獲得。檢測組合物和/或纖維/織物的鋅/銅含量，或從產品文獻和說明書獲得。在一些情況下，使用市售N95層織物口罩(FT-040 NISH N95口罩，來自Grupo SISO, S.A.S.)。N95的構造包含以下5個層：紡粘型聚丙烯；射流噴網型聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；2個熔噴型聚丙烯；和紡粘型聚丙烯。織物的細節列於表1中。
表1–織物細節
織物 描述 聚合物 AM/AV濃度, wppm (Zn, Cu) 纖維直徑, 微米 工藝 基本重量, gsm
i 25gsm SB PP MF PP 0 28 SB 25
ii 10gsm MB PA NF PA 696 0.30 MB 10
iii 13gsm MB PA NF PA 433, 23 0.96 MB 13
iv 10gsm MB PA NF PA 487 0.32 MB 10
v 10gsm MB PA NF PA 479 0.32 MB 10
vi 34gsm SB PA MF PA 431, 22 24 SB 34
vii 17gsm MB PA MF PA 431, 22 0.96 MB 17
viii 30gsm MB PA MF PA 431, 22 0.96 MB 30
ix 20gsm SB PA MF PA 336, 21.5 24 SB 20
x 34gsm SB PA MF PA 347, 21 24 SB 34
xi 34gsm SB PA MF PA 384, 19 24 SB 34
xii 20gsm SB PA MF PA 372, 23.2 24 SB 20
xiii 10gsm MB PA NF PA 660 0.30 MB 10
xiv 8gsm MB PA NF PA 700 0.43 MB 8
xv 10gsm MB PA NF PA 700 0.96 MB 10
xvi 11gsm MB PA MF PA 315 0.65 MB 11
xvii 10gsm MB PA MF PA 315 0.65 MB 10
xviii 8gsm MB PA MF PA 309 0.63 MB 8
xix 9gsm MB PA MF PA 309 0.63 MB 9
xx 20gsm SB PA MF PA 476, 20 24 SB 20
層織物成型為口罩實施例1 – 18，其中各層如表2所示。這些層被超聲焊接在一起。也製備和/或獲取對比例A – F，其中不使用AM/AV化合物(或不滿足本文公開的物理特性限值，例如基本重量或纖維直徑)。
表2–口罩的構造
  面層 第三層 第四層 外層
1 i  25gsm SB PP MF ii 10gsm MB PA NF ii 10gsm MB PA NF i  25gsm SB PP MF
2 i  25gsm SB PP MF iii 10gsm MB PA NF iii 10gsm MB PA NF i  25gsm SB PP MF
3 i  25gsm SB PP MF v 10gsm MB PA NF iv 10gsm MB PA NF i  25gsm SB PP MF
4 i  25gsm SB PP MF v 10gsm MB PA NF iv 10gsm MB PA NF i  25gsm SB PP MF
5 i  25gsm SB PP MF v 10gsm MB PA NF iv 10gsm MB PA NF i  25gsm SB PP MF
6 xiv 8gsm MB PA NF N95 -- xiii 10gsm MB PA NF
7 xv 10gsm MB PA NF N95 -- xiii 10gsm MB PA NF
8 xv 10gsm MB PA NF N95 -- xiii 10gsm MB PA NF
9 xv 10gsm MB PA NF N95 -- xiii 10gsm MB PA NF
10 xviii 8gsm MB PA MF N95 -- xvi 11gsm MB PA NF
11 xix 9gsm MB PA MF N95 -- xvii 10gsm MB PA MF
12 xix 9gsm MB PA MF N95 -- xvii 10gsm MB PA MF
13 xix 9gsm MB PA MF N95 -- xvii 10gsm MB PA MF
14 ix 20gsm SB PA MF N95 -- ix 20gsm SB PA MF
15 xx 20gsm SB PA MF N95 -- xx 20gsm SB PA MF
16 xx 20gsm SB PA MF N95 -- xx 20gsm SB PA MF
17 xx 20gsm SB PA MF N95 -- xx 20gsm SB PA MF
18 xx 20gsm SB PA MF N95 -- xx 20gsm SB PA MF
         
A ix 20gsm SB PA MF -- vii 17gsm SB PA MF vi 34gsm SB PA MF
B ix 20gsm SB PA MF -- viii 30gsm SB PA MF vi 34gsm SB PA MF
C ix 20gsm SB PA MF ii 10gsm MB PA NF ii 10gsm MB PA NF x 34gsm SB PA MF
D xii 20gsm SB PA MF iii 10gsm MB PA NF iii 10gsm MB PA NF xi 34gsm SB PA MF
E xii 20gsm SB PA MF iii 10gsm MB PA NF iii 10gsm MB PA NF xi 34gsm SB PA MF
F xii 20gsm SB PA MF iii 10gsm MB PA NF iii 10gsm MB PA NF xi 34gsm SB PA MF
分別根據ASTM F2299-03R17、ASTM F2101和EN14693：2019檢測口罩的PFE和BFE。結果如表3所示。
表3–過濾結果
  PFE, % BFE, %
1 95.9 99.3
2 91.5 99.9
3 93.4 98.6
4 -- --
5 99.2 99.2
6 99.9 99.8
7 99.8 99.9
8 99.8 99.9
9 -- --
10 99.9 99.9
11 -- --
12 99.8 99.9
13 99.8 99.9
14 99.9 99.4
15 99.8 --
16 -- --
17 99.7 99.6
18 99.7 99.9
 
A 72.1 --
B 78.8 99.4
C 78.2 98.4
D 89.1 99.9
E -- --
F -- 99.1
如表3所示，與對比例相比，實施例1-18顯示驚人的優良過濾效率，對比例顯示PFE、BFE或這兩者的不良性能。例如，實施例1-18使用具有25gsm或更小的基本重量的外層，顯示PFE值遠遠高於90%。相比之下，對比例使用具有更大基本重量的外層，顯示明顯較差的性能–低於 90%，並且在大多數情況下低於80%。另外，實施例1-18顯示BFE值高於99.2%，在大多數情況下高於99.4%。相比之下，對比例顯示整體較差的性能。
另外，實施例1-18滿足平均Δ P值，並在大多數情況下超出工業標準和/或EN14693：2019標準。
對於含有AM/AV化合物的各種層織物，根據ASTM E3160(2018)檢測大腸桿菌效力，根據ISO20743：2013檢測克雷伯氏肺炎菌效力和金黃色葡萄球菌效力，並根據ISO 18184：2019檢測SARS-CoV-2效力。檢測結果是作為log減少值顯示在表4中。口罩構造的總AM/AV效力可以通過加合各層的AM/AV效力來計算。
表4–生物效力結果，log減少
  面層 第三層 第四層 外層
大腸桿菌
1   4.2 4.2  
C   4.2 4.2  
6 5.1     4.2
10 6.9     6.9
14 6.9     6.9
15 6.9     6.9
金黃色葡萄球菌
1   2.8 2.8  
C 0.5 2.8 2.8  
6 2.6     2.8
10 3.2     2.3
14 0.5     0.5
15 6.1     6.1
克雷伯氏肺炎菌
1   2.7 2.7  
C   2.7 2.7  
6 4.2     2.7
10 6.9     6.7
14 6.9     0.9
15 6.9     4.0
SARS-CoV-2
1   2.7 2.7  
C 1.4 2.7 2.7 1.4
6 2.7     2.7
10 2.1     2.1
14        
15 1.4     1.4
如上所示，織物和由其形成的口罩驚人地顯示高的AM/AV效力例如大腸桿菌或SARS-CoV-2效力與上文所述的優異PFE、BFE和/或ΔP性能的協同平衡。特別是，實施例1、6、10、14和15 顯示大腸桿菌log減少是4.2或更大。實施例10、14和15 顯示特別優異的結果 – log減少超過6.5。而對比例C顯示的AM/AV效力、其PFE和BFE性能明顯比實施例1 – 18更差。
這些匯總結果證明了實施例1-18的過濾性能和AM/AV效力的協同平衡。
另外，檢測各種AM/AV口罩結構的生物相容性，例如根據ISO 10993-10和10993-12進行刺激和致敏試驗。結果如下表5所示。
表5–生物相容性結果
  刺激 致敏
6 通過 通過
10 通過 通過
15 通過 通過
如表5所示，除了上述性能特徵的協同組合之外，使用鋅和/或銅 AM/AV化合物的口罩結構還能同時通過刺激和致敏試驗。相比之下，公知的是，向纖維和織物添加銀會引起皮膚刺激和過敏。
實施方案
在下文中，對於一系列實施方案的任何引用應當理解為獨立地引用這些實施方案的每一項（例如“實施方案1-4”應當理解為“實施方案1、2、3或4” ）。
實施方案1是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含第一種織物，優選包含纖維；第二層，其包含第二種織物，優選包含多個纖維、優選奈米纖維和/或微纖維；和任選的第三層，其包含第三種織物，優選包含纖維；其中第一層、第二層和第三層中的至少一層具有抗細菌和/或抗病毒性能。
實施方案2是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層、第二層和/或第三層的纖維是從包含聚合物和抗微生物/抗病毒化合物的聚合物組合物形成。
實施方案3是根據實施方案2的濾材結構，其中抗微生物/抗病毒化合物包含鋅化合物，銅化合物，銀化合物，或其組合。
實施方案4是根據實施方案2或3的濾材結構，其中抗微生物/抗病毒化合物的存在量是5wppm至20,000wppm，基於聚合物組合物的總重量計。
實施方案5是根據實施方案2至4中任一項的濾材結構，其中抗微生物/抗病毒化合物包含氧化鋅，己二酸銨鋅，乙酸鋅，碳酸銨鋅，硬脂酸鋅，苯基次膦酸鋅，或2-巰基氧化鋅，或其組合。
實施方案6是根據實施方案2至5中任一項的濾材結構，其中抗微生物/抗病毒化合物包含氧化銅，己二酸銨銅，乙酸銅，碳酸銨銅，硬脂酸銅，苯基次膦酸銅，或2-巰基氧化銅，或其組合。
實施方案7是根據實施方案2至6中任一項的濾材結構，其中抗微生物/抗病毒化合物包含氧化銀，己二酸銨銀，乙酸銀，碳酸銨銀，硬脂酸銀，苯基次膦酸銀，或2-巰基氧化銀，或其組合。
實施方案8是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中聚合物組合物包含聚乙烯，聚丙烯，聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸乙二酯二醇，co-PET，聚對苯二甲酸丁二酯，聚乳酸，聚對苯二甲酸亞丙基酯，長鏈聚醯胺，PA-4T/4I，PA-4T/6I，PA-5T/5I，PA-6，PA6,6，PA6,6/6，PA6,6/6T，PA-6T/6I，PA-6T/6I/6，PA-6T/6，PA-6T/6I/66，PA-6T/MPMDT，PA-6T/66，PA-6T/610，PA-10T/612，PA-10T/106，PA-6T/612，PA-6T/10T，PA-6T/10I，PA-9T，PA-10T，PA-12T，PA-10T/10I，PA-10T/12，PA-10T/11，PA-6T/9T，PA-6T/12T，PA-6T/10T/6I，PA-6T/6I/6，PA-6T/61/12，線性低密度聚乙烯(LLDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，中密度聚乙烯(MDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，聚碳酸酯，聚碳酸酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC-ABS)，或它們的共聚物，或它們的共混物、混合物或其它組合。
實施方案9是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中聚合物組合物包含PA-4T/4I、PA-4T/6I、PA-5T/5I、PA-6、PA6,6、PA6,6/6、PA6,6/6T、PA-6T/6I、PA-6T/6I/6、PA-6T/6、PA-6T/6I/66、PA-6T/MPMDT、PA-6T/66、PA-6T/610、PA-10T/612、PA-10T/106、PA-6T/612、PA-6T/10T、PA-6T/10I、PA-9T、PA-10T、PA-12T、PA-10T/10I、PA-10T/12、PA-10T/11、PA-6T/9T、PA-6T/12T、PA-6T/10T/6I、PA-6T/6I/6，或PA-6T/61/12，或它們的共聚物，或它們的共混物、混合物或其它組合。
實施方案10是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第三種織物是織造的、非織造的和/或針織的。
實施方案11是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中多個纖維具有極少的電荷或不具有電荷。
實施方案12是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示低水準的靜態衰減。
實施方案13是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中多個纖維具有正電荷和/或負電荷。
實施方案14是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第二層具有小於90°的水接觸角。
實施方案15是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於50mmHg的耐流體性。
實施方案16是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於100mmHg的耐流體性。
實施方案17是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於150mmHg的耐流體性。
實施方案18是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示2mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 的壓力差。
實施方案19是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示4mmH2 O/cm2 至10mmH2 O/cm2 的壓力差。
實施方案20是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於90%的細菌過濾效率。
實施方案21是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於95%的細菌過濾效率。
實施方案22是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於98%的細菌過濾效率。
實施方案23是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於90%的顆粒過濾效率。
實施方案24是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於95%的顆粒過濾效率。
實施方案25是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中濾材結構顯示大於98%的顆粒過濾效率。
實施方案26是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一種織物包含紡粘型織物，熔噴型織物，閃紡型織物，優選是熔噴型織物。
實施方案27是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第三種織物包含紡粘型織物，熔噴型織物，閃紡型織物，優選是熔噴型織物。
實施方案28是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和15-20 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案29是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約18 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案30是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和20-25 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案31是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含多個聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約22 g/m2 的基本重量；並且第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案32是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和30-35 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
33.根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和30-35 g/m2 的基本重量；並且第三層包含熔體紡絲型 PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
實施方案34是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量；第二層包含聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約33 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案35是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量；第二層包含聚醯胺奈米纖維，其具有小於1微米的平均纖維直徑和約33 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
實施方案36是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有30至50微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量；並且第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並且具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案37是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量；並且第三層包含紡粘型非織造織物，其是從PA6,6形成，並且具有30至50微米的平均纖維直徑和25至35 g/m2 的基本重量。
實施方案38是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中：第一層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和10至15 g/m2 的基本重量；第二層包含聚丙烯，其具有小於15微米的平均纖維直徑和25-30 g/m2 的基本重量；並且第三層包含PA6,6，其具有1至5微米的平均纖維直徑和15至20 g/m2 的基本重量。
實施方案39是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層具有8 g/m2 至25 g/m2 的基本重量，第二層具有15 g/m2 至40 g/m2 的基本重量，並且第三層具有8 g/m2 至40 g/m2 的基本重量。
實施方案40是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層包含具有10 g/m2 至25g/m2 的基本重量的紡粘型聚醯胺，其中多個奈米纖維和/或微纖維包含聚醯胺，其中第二層具有20 g/m2 至35 g/m2 的基本重量，和其中第三層包含具有20 g/m2 至40 g/m2 的基本重量的紡粘型聚醯胺。
實施方案41是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層包含具有5 g/m2 至20 g/m2 的基本重量的熔噴型聚醯胺，其中多個奈米纖維和/或微纖維包含聚醯胺，其中第二層具有20 g/m2 至35 g/m2 的基本重量，和其中第三層包含具有10 g/m2 至25 g/m2 的基本重量的熔噴型聚醯胺。
實施方案42是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層包含具有5 g/m2 至20 g/m2 的基本重量的熔噴型聚醯胺，其中多個奈米纖維和/或微纖維包含聚醯胺，其中第二層具有20 g/m2 至35 g/m2 的基本重量，和其中第三層包含具有20 g/m2 至40 g/m2 的基本重量的紡粘型聚醯胺。
實施方案43是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中所述層中的至少一層、優選第二層是可去除的。
實施方案44是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一種織物是織造的、非織造的和/或針織的。
實施方案45是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層是奈米纖維層。
實施方案46是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第三層是奈米纖維層。
實施方案47是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層與至少一部分的第二層接觸。
實施方案48是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第二層與至少一部分的第二層接觸。
實施方案49是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第一層具有5 g/m2 至30 g/m2 的基本重量。
實施方案50是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第二層具有10 g/m2 至50 g/m2 的基本重量。
實施方案51是根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中第三層具有5 g/m2 至50 g/m2 的基本重量。
實施方案52是口罩，其包含根據前述實施方案中任一項的濾材結構。
實施方案53是口罩，其包含根據前述實施方案中任一項的濾材結構，其中口罩是可重複使用的和/或可洗滌的，並具有至少65%的金屬保留率。
實施方案54是根據實施方案52的口罩，其中第一種織物是紡粘型聚醯胺，並且其中第三種織物是紡粘型聚醯胺。
實施方案55是根據實施方案52的口罩，其中第一種織物是熔噴型聚醯胺，並且其中第三種織物是紡粘型聚醯胺。
實施方案56是根據實施方案52的口罩，其中第一種織物是熔噴型聚醯胺，並且其中第三種織物是熔噴型聚醯胺。
實施方案57是根據實施方案52-56中任一項的口罩，其中多個奈米纖維和/或微纖維包含PA6,6。
實施方案58是根據實施方案52-57中任一項的口罩，其中濾材結構顯示50mmHg至200mmHg的耐流體性，壓力差為2mmH2 O/cm2 至15mmH2 O/cm2 ，細菌過濾效率為90%至100%，和/或顆粒過濾效率為90%至100%。
實施方案59是製備根據實施方案1-51中任一項的濾材結構的第一層、第二層和/或第三層的方法，此方法包括：製備前體聚醯胺，其任選地包含單體水溶液；在前體聚醯胺中分散至多20,000wppm的一種或多種金屬化合物；前體聚醯胺進行聚合以形成聚醯胺組合物；將聚醯胺組合物紡絲形成抗微生物聚醯胺纖維；並將抗微生物聚醯胺纖維成型為第一層、第二層和/或第三層。
實施方案60是根據實施方案59的方法，其中經由口型將聚醯胺熔噴入高速氣流中以進行熔體紡絲。
實施方案61是製備根據實施方案1-59中任一項的濾材結構的第一層、第二層和/或第三層的方法，此方法包括：製備配製劑，其包含聚醯胺和分散在聚醯胺中的至多20,000wppm的至少一種金屬化合物；將配製劑紡絲以形成具有小於25微米的纖維直徑的抗微生物聚醯胺纖維；並將抗微生物聚醯胺纖維成型為第一層、第二層和/或第三層；其中纖維使用小於275 psig的口型壓力進行紡絲。
實施方案62是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含從聚丙烯形成的第一種織物，優選從紡粘型聚丙烯形成，其中第一種織物具有25g/m2 的基本重量；第二層，其包含從聚醯胺組合物的多個纖維形成的第二種織物，優選從熔噴型奈米纖維形成，其中第二種織物具有10g/m2 的基本重量；第三層，其包含從聚醯胺組合物的多個纖維形成的第三種織物，優選從熔噴型奈米纖維形成，其中第三種織物具有10g/m2 的基本重量；和第四層，其包含從聚丙烯形成的第四種織物，優選從紡粘型聚丙烯形成，其中第四種織物具有25g/m2 的基本重量；其中第一層、第二層、第三層和第四層中的至少一層顯示抗微生物和/或抗病毒性能。
實施方案63是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含從聚醯胺組合物形成的第一種織物，優選從紡粘型聚醯胺組合物形成，其中第一種織物具有20g/m2 的基本重量；第二層，其包含從聚醯胺組合物的多個纖維形成的第二種織物，優選從熔噴型奈米纖維形成，其中第二種織物具有10g/m2 的基本重量；第三層，其包含從聚醯胺組合物的多個纖維形成的第三種織物，優選從熔噴型奈米纖維形成，其中第三種織物具有10g/m2 的基本重量；和第四層，其包含從聚醯胺組合物形成的第四種織物，優選從紡粘型聚醯胺組合物形成，其中第四種織物具有34g/m2 的基本重量；其中第一層、第二層、第三層和第四層中的至少一層顯示抗微生物和/或抗病毒性能。
實施方案64是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含從聚醯胺組合物形成的第一種織物，優選從熔噴型聚醯胺組合物形成，其中第一種織物具有8 g/m2 的基本重量；第二層，其包含N95濾材結構；和第三層，其包含從聚醯胺組合物形成的第三種織物，優選從熔噴型聚醯胺組合物形成，其中第三種織物具有10g/m2 的基本重量；其中第一層和第三層中的至少一層顯示抗微生物和/或抗病毒性能。
實施方案65是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含從聚醯胺組合物形成的第一種織物，優選從熔噴型聚醯胺組合物形成，其中第一種織物具有8 g/m2 的基本重量；第二層，其包含N95濾材結構；和第三層，其包含從聚醯胺組合物形成的第三種織物，優選從熔噴型聚醯胺組合物形成，其中第三種織物具有11g/m2 的基本重量；其中第一層和第三層中的至少一層顯示抗微生物和/或抗病毒性能。
實施方案66是濾材結構或口罩結構，其包含：第一層，其包含從聚醯胺組合物形成的第一種織物，優選從紡粘型聚醯胺組合物形成，其中第一種織物具有20g/m2 的基本重量；第二層，其包含N95濾材結構；和第三層，其包含從聚醯胺組合物形成的第三種織物，優選從紡粘型聚醯胺組合物形成，其中第三種織物具有20g/m2 的基本重量；其中第一層和第三層中的至少一層顯示抗微生物和/或抗病毒性能。
實施方案67是濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含聚合物和具有面層基本重量；第二外層，其包含聚合物並具有小於34gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含聚合物並具有第三個基本重量，並位於第一面層和第二外層之間；所述各層中的至少一層還包含AM/AV化合物，並且口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018) 檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，以及根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
實施方案68是根據實施方案67的實施方案，其中面層基本重量與外層基本重量之間的差別是小於14gsm。
實施方案69是根據實施方案67或68的實施方案，其中面層基本重量與外層基本重量之間的差別是小於5gsm。
實施方案70是根據實施方案67-69中任一項的實施方案，其中面層基本重量小於或等於外層基本重量。
實施方案71是根據實施方案67-70中任一項的實施方案，其中至少一層是熔噴型的。
實施方案72是根據實施方案67-71中任一項的實施方案，其中第二外層包含聚醯胺，並且其中外層基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。
實施方案73是根據實施方案67-72中任一項的實施方案，其中面層基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。
實施方案74是根據實施方案67-73中任一項的實施方案，其中第一面層包含聚醯胺，和其中面層基本重量是在 5gsm至25gsm的範圍內。
實施方案75是根據實施方案67-74中任一項的實施方案，其中所述層中的至少一層的聚合物包含聚醯胺，並且其中AM/AV化合物包含鋅。
實施方案76是根據實施方案67-75中任一項的實施方案，其中所述層中的至少一層的聚合物具有大於1.5重量%水的吸濕性，基於聚合物的總重量計。
實施方案77是根據實施方案67-76中任一項的實施方案，其中第三外層包含多個額外層。
實施方案78是根據實施方案67-77中任一項的實施方案，其中第三外層包含N95口罩。
實施方案79是根據實施方案67-78中任一項的實施方案，其中N95口罩包含兩個紡粘型聚丙烯層，射流噴網型聚對苯二甲酸乙二酯層，射流噴網型聚酯/纖維素共混物，和兩個熔噴型聚丙烯層。
實施方案80是根據實施方案67-79中任一項的實施方案，其中第三外層包含多個額外層，並且多個額外層具有5gsm至15gsm的基本重量。
實施方案81是根據實施方案67-80中任一項的實施方案，其中第二外層包含熔噴型的層。
實施方案82是根據實施方案67-81中任一項的實施方案，其中面層和第二外層中的至少一層包含紡粘型的層。
實施方案83是根據實施方案67-82中任一項的實施方案，其中在面層和第二外層中的至少一層的聚合物包含聚丙烯。
實施方案84是濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的面層基本重量；第二外層，其包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的外層基本重量；多個第三外層，其各自位於第一面層和第二外層之間，其中第一個第三外層包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量，第二個第三外層包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量；所述層中的至少一層還包含AM/AV化合物；並且口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
實施方案85是濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有2gsm至15gsm的面層基本重量；第二外層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有2gsm至15gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含 N95口罩，並位於第一面層和第二外層之間；其中口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018) 檢測的大腸桿菌效力 log減少 是大於4.0，以及根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
實施方案86是濾材或口罩結構，其包含：第一面層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有15gsm至25gsm的面層基本重量；第二外層，其包含熔噴型聚醯胺和AM/AV化合物，並具有15gsm至25gsm的外層基本重量；和第三外層，其包含 N95口罩，並位於第一面層和第二外層之間；其中口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，以及根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
100、200、300、400:濾材結構 102、202、302、402:第一層 104、204、304、404:第二層 106、206、306、406:第三層 305:額外濾材層 408:第一個稀鬆布層 410:第二個稀鬆布層
下面參考附圖詳細地描述本申請，其中相同的數字代表相同的部件。 圖1顯示根據本申請的濾材結構的構造。 圖2顯示根據本申請的濾材結構的構造。 圖3顯示根據本申請的濾材結構的構造。 圖4顯示根據本申請的濾材結構的構造。
100:濾材結構
102:第一層
104:第二層
106:第三層

Claims (15)

  1. 一種濾材或口罩結構，包含： 第一面層，包含聚合物並具有面層基本重量； 第二外層，包含聚合物並具有小於34gsm的外層基本重量；以及 第三外層，包含聚合物並具有第三基本重量，且位於所述第一面層和所述第二外層之間； 其中所述層中的至少一層更包含抗微生物和/或抗病毒化合物；和 其中所述口罩結構顯示根據 ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
  2. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中在所述面層基本重量和所述外層基本重量之間的差別是小於14gsm。
  3. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中在所述面層基本重量和所述外層基本重量之間的差別是小於5gsm。
  4. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述面層基本重量是小於或等於所述外層基本重量。
  5. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中至少一層是熔噴型的，優選所述第二外層是熔噴型的。
  6. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述第二外層包含聚醯胺，且其中所述外層基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。
  7. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述第一面層包含聚醯胺，且其中所述面層基本重量是在5gsm至25gsm的範圍內。
  8. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述層中的至少一層的所述聚合物包含聚醯胺，並且其中所述抗微生物和/或抗病毒化合物包含鋅。
  9. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述層中的至少一層的所述聚合物具有基於所述聚合物總重量計的大於1.5重量%水的吸濕性。
  10. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述第三外層包含多個額外層，優選其中所述第三外層包含N95口罩，所述N95口罩包含：兩個紡粘型聚丙烯層；射流噴網型聚對苯二甲酸乙二酯層；射流噴網型聚酯/纖維素共混物，和兩個熔噴型聚丙烯層。
  11. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述第三外層包含多個額外層，並且所述多個額外層具有5gsm至15gsm的基本重量。
  12. 如請求項1所述的濾材或口罩結構，其中所述面層和所述第二外層中的至少一層包含紡粘層，和/或其中所述面層和所述第二外層中的至少一層的所述聚合物包含聚丙烯。
  13. 一種濾材或口罩結構，包含： 第一面層，包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的面層基本重量； 第二外層，包含聚丙烯並具有20gsm至30gsm的外層基本重量；和 多個第三外層，各自位於所述第一面層和所述第二外層之間； 第一個第三外層包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量； 第二個第三外層包含熔噴型聚醯胺並具有小於15gsm的基本重量； 其中所述層中的至少一層更包含抗微生物和/或抗病毒化合物；和 其中所述口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
  14. 一種濾材或口罩結構，包含： 第一面層，包含熔噴型聚醯胺抗微生物和/或抗病毒化合物，並具有2gsm至15gsm的面層基本重量； 第二外層，包含熔噴型聚醯胺與抗微生物和/或抗病毒化合物，並具有2gsm至15gsm的外層基本重量；以及 第三外層，包含N95口罩並位於所述第一面層和所述第二外層之間； 其中所述口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
  15. 一種濾材或口罩結構，包含： 第一面層，包含熔噴型聚醯胺與抗微生物和/或抗病毒化合物，並具有15gsm至25gsm的面層基本重量； 第二外層，包含熔噴型聚醯胺與抗微生物和/或抗病毒化合物，並具有15gsm至25gsm的外層基本重量；以及 第三外層，包含N95口罩並位於所述第一面層和所述第二外層之間； 其中所述口罩結構顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少是大於4.0，和根據ASTM F2299-03R17檢測的顆粒過濾效率是大於90%。
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