耐含油烟雾性能增高的驻极体制品和过滤器的制造方法技术

可通过骤冷熔融的含有聚合物和性能增强添加剂的共混物来制造驻极体制品。所形成的低结晶度材料能够热处理和充电以制成用来制造含油烟雾载荷性能优秀的驻极体过滤器的材料。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于制造驻极体制品、驻极体过滤器、使用驻极体过滤器的呼吸器的方法，用驻极体过滤器从气体中排除微粒、尤其从空气中排除烟雾。本专利技术尤其涉及性能改进的驻极体过滤器的制造方法。背景科学家和工程师长期以来一直致力于改进空气过滤器的过滤性能。一些最有效的空气过滤器是使用驻极体制品。驻极体制品具有持久的或准持久的电荷。见Springer Verlag的《驻极体》，G.M.Sessler编辑，1987年出版于纽约。研究人员付出了极大的努力以改进用于过滤器的驻极体制品的性能。尽管对制造改进的驻极体制品进行了深入的研究，但工艺变量的影响还是不十分清楚，通常，如果可能预测的话，要预测变化的工艺条件的影响也很困难。驻极体制品需要具有特殊的性能，例如电荷稳定性、载荷性能、耐潮气和油的性能等，它们会显著地受加工步骤的影响，该加工步骤通常对无纺布织物和类似织物的材料是无害的或有益的。因此，在缺少广泛实验数据的情况下，常常很难搞清具体的加工步骤(例如骤冷)是否会对所形成制品的驻极体性能产生影响。一种已经报道的改进驻极体过滤器性能的方法，是在形成驻极体纤维的聚合物中混入性能增强添加剂。例如，Jones等人在美国专利No.5411576和5472481中揭示了通过挤出聚合物和可熔融加工的含氟化合物的共混物形成微纤维网、接着对网进行热处理和电晕处理。Lifshutz等人在WO96/26783(对应于美国专利No.5645627)中，报道了驻极体过滤器是通过挤出聚合物与脂肪酸酰胺或含氟噁唑烷酮含氟化合物的共混物形成微纤维网、接着使形成的网进行热处理和电晕处理而制成。也有其他的改进驻极体制品的充电性能技术的报道。例如，Klaase等人在美国专利No.4588537中报道，采用电晕处理，将电荷注射入驻极体过滤器中。Angadjivand等在美国专利No.5496507中指出冲击无纺布微纤维网上的水滴，使网带电。Rousseau等在WO97/07272中揭示了通过挤出聚合物与含氟化合物或有机三嗪化合物的共混物形成微纤维网、接着用水冲击网使网带电而形成的驻极体过滤器，以改进流体充电网的过滤性能。Matsuura等人在美国专利No.5256176中揭示了通过对驻极体交替循环地施加电荷、接着加热制品来制造稳定驻极体的工艺。Matsuura等未揭示含有增强含油烟雾载荷性能的添加剂的驻极体。专利技术的概述本专利技术提供驻极体制品的制造方法，其中由聚合物和性能增强添加剂(如下所述，也可以加入其他成分)形成熔融共混物。熔融共混物能够转变成所要求的形状例如膜或纤维，并骤冷。接着，骤冷的材料进行热处理和充电，以制成驻极体制品。驻极体制品可以为纤维或膜的形式，尤其是用作过滤器时，可以是无纺布网的形式。与不经骤冷工序的材料相比，骤冷降低材料的有序度(例如结晶度)。在熔体材料转变成所要求的形状之后不久或同时进行骤冷。通常材料经过模口挤出而成形，并在离开模口之后立刻骤冷(通常对挤出物施用冷却液)。本专利技术人发现通过骤冷含有聚合物和性能增强添加剂的熔融共混物的材料，可赋予驻极体材料以增强的过滤性能。与不经骤冷的聚合物的结晶相比，骤冷步骤会将聚合物冻结于无定形态，由此降低结晶度。结晶度降低的材料是极有价值的中间成分，可用已知工艺将其转变成驻极体制品。本专利技术也提供了独特的含有聚合物和性能增强添加剂的驻极体制品，所述制品可以由热激放电电流(TSDC)谱中的某些特点来表征。过滤器装备具有这些独特TSDC谱特性的驻极体制品，表现出异常优秀的过滤性能。本专利技术包括装备有根据上述方法制成的驻极体制品，也包括使用本专利技术的驻极体制品从气体中排除固态微粒或液态烟雾的方法。本专利技术还提供性能优秀的驻极体过滤器，该性能是构造相似的不使用本专利技术驻极体制品的过滤器所达不到的。这些过滤器含有由聚合物和性能增强添加剂的共混物制成的纤维，而且它们表现出优秀的二辛基酞酸酯(DOP)液态烟雾的载荷性能。DOP液态烟雾载荷性能的定义与实施例部分中具体测试有关。优选的过滤器表现出增强的含油烟雾载荷性能，而且烟雾或微粒的透过率下降，而同时在通过过滤器时压降很小。本专利技术可提供许多优于已知驻极体过滤器的优点，包括含油烟雾载荷性能的提高、液态烟雾存在下的充电稳定性、烟雾或微粒透过量下降而在整个过滤器上压降差很小。本专利技术的驻极体制品可以用于多种过滤用途，包括呼吸器例如面具、家用和工业用空调器、炉子、空气净化器、真空净化器、医用和空气管道过滤器、汽车和电子设备例如计算机和磁盘驱动器内的空气净化系统。附图的简要说明附图说明图1是说明根据本专利技术制造驻极体过滤器介质的工艺流程图。图2显示从非骤冷的热处理驻极体过滤器切下的样品的“攻击时的最小值”，与热处理之前样品的结晶度之间的关系图。正如在实施例部分中详细说明的一样，此数据通过在一个仪器内将过滤器网暴露于DOP液态烟雾而获得，该仪器测量流入过滤器的DOP液态烟雾和透过过滤器的烟雾的浓度。将透过的烟雾浓度除以流入的烟雾浓度并乘100，来计算透过百分率。图3显示从非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图4显示从非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图5显示从骤冷和非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图6显示从骤冷和非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图7显示从骤冷和非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图8显示从骤冷和非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图9显示从骤冷和非骤冷的热处理驻极体过滤器上切下的样品的“Min@Chl”与热处理之前样品的结晶度的关系。图10显示装有本专利技术驻极体过滤器的呼吸器或过滤面具10。图11显示呼吸器主体17的横切面图。图12显示含有聚合物和性能增强添加剂的未充电网的热激放电电流(TSDC)谱，该网在2.5千伏/毫米的电场中于100℃下极化1分钟。网采用下列4种工序条件制成a)骤冷、热处理，b)不骤冷、未热处理，c)骤冷、热处理，d)不骤冷、热处理。图13a显示了6个含有聚合物和性能增强添加剂的未热处理和未充电的网样品的结晶度，与已经在2.5千伏/毫米的电场中于100℃极化1分钟的样品热处理后(未充电)的电荷密度的关系图。图13b显示了6个含有聚合物和性能增强添加剂的热处理和充电网样品的DOP载荷性能(以Min@Chl表示)，与已经在2.5千伏/毫米的电场中于100℃极化1分钟的样品热处理后(未充电)样品电荷密度的关系图。图14显示含有聚合物而不含性能增强添加剂的热处理、电晕充电和未极化网的TSDC谱。样品a和b在加工期间骤冷，而样品a′和b′未骤冷。边A指正电流放电时接触上电极的网的边，边B指负电流放电时接触上电极的网的相对边。图15显示含有聚合物和性能增强添加剂的热处理、电晕充电和未极化的网的TSDC谱。样品a和b在加工期间骤冷，而样品a′和b′未骤冷。边A指图14中接触上电极的网的同一边边A，边B指网的相对边。图16a显示含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
驻极体制品的制造方法，所述方法包括：形成含有聚合物和性能增强添加剂的共混物的受热的熔融材料；使该受热的熔融材料成形，形成具有一定形状的受热材料；使该具有一定形状的受热材料骤冷，形成骤冷材料；对该骤冷材料进行热处理和充电，形成驻极 体制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD鲁索，ME琼斯，BZ梅，
申请(专利权)人：美国三M公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]