包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质制造技术

公开了包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质。所述聚酰胺可具有2至200的相对粘度。所述聚酰胺纳米纤维层可具有225℃或更高的熔点。所述纳米纤维可具有小于1000纳米(1微米)的平均纤维直径。还公开了制备所述过滤介质的方法。一般而言，所述方法包括：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米的平均纤维直径的许多纳米纤维，随后(c)形成聚酰胺纳米纤维层。后(c)形成聚酰胺纳米纤维层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质
优先权声明
[0001]本申请要求2019年5月1日提交的美国临时申请No.62/841,485的优先权，其整个内容和公开经此引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及包含至少一个聚酰胺纳米纤维非织造布层的过滤介质，以及使用具有2至200的相对粘度的聚酰胺通过熔喷工艺制造所述至少一个层的方法。背景
[0003]常见过滤法从流体，包括空气料流或其它气体料流中或从液体料流，如液压油、润滑油、燃料、水料流或其它流体中除去微粒。这样的过滤法需要微纤维和基底材料的机械强度、化学稳定性和物理稳定性。过滤介质可能暴露于宽范围的温度条件、湿度、机械振动和冲击以及夹带在流体流中的反应性和非反应性、磨蚀性或非磨蚀性微粒。过滤器可停止工作并在水性或非水清洁组合物中清洗。这样的介质通常通过纺丝或熔喷制成细纤维和随后在多孔基底上形成微纤维的联锁网来制造。在熔喷法中，纤维可在纤维之间形成物理结合以将纤维毡联锁为整合层。然后可将这种材料加工成所需过滤器样式，如筒、平盘、罐、平板、包和小袋。在这些结构内，该介质可显著打褶、卷绕或以其它方式安置在载体结构上。
[0004]在本领域中描述了现有过滤介质。例如，美国专利No.6,746,517公开了通过使用常规技术静电纺成细纤维而制成的具有大约0.0001至0.5微米的纤维直径的细过滤器或纤维的用途。
[0005]美国专利No.7,115,150公开了用于除雾的过滤器布置包括通常为褶状并用细纤维沉积物处理过的阻隔介质。过滤器布置可为管状径向密封元件；管状轴向密封元件；顺流式空气滤清器；逆流式空气滤清器；和板式过滤器的形式并可具有多层含细纤维的褶状介质。
[0006]美国专利No.6,716,274公开了用于工业空气滤清器的过滤器布置包括通常为褶状并用细纤维沉积物处理过的阻隔介质。该介质在高温(大于60℃)运行环境中特别有利。
[0007]美国专利Nos.6,955,775；7,070,640；7,179,317；7,270,693；7,316,723；8,366,797；8,709,118；和9,718,012公开了改进的聚合物材料和可由改进的聚合物材料制成的细纤维材料，其为微纤维和纳米纤维结构的形式。该微纤维和纳米纤维结构可用于各种有用的用途，包括形成过滤器材料。
[0008]美国专利No.8,512,432公开了一种复合过滤介质结构，其包括基础衬底，所述基础衬底包括由许多纤维通过纺粘法形成的非织造合成布。该基础衬底具有根据EN 1822(1998)试验程序测得的大约35％至小于50％的过滤效率。在该基础衬底的一面上沉积纳米纤维层。该复合过滤介质结构具有根据EN 1822(1998)试验程序测得的大约70％的最小过滤效率。
[0009]US20070074628公开了用于从气体料流中除去液体气溶胶、油和/或水的聚结过滤介质。该介质含有至少一个由连续的基本无聚烯烃的聚合纳米纤维组成的纳米纤维层的纳
米纤维网，各纳米纤维层具有小于大约800nm的平均纤维直径并具有至少大约2.5g/m2的基重。通过电喷(electroblowing)尼龙6,6聚合物的溶液制造纳米纤维层的纳米纤维网。
[0010]在本领域中也描述了过滤介质的各种设计。例如，美国专利No.7,877,704描述了包括多个过滤介质的可更换过滤器元件和相关过滤系统、技术和方法。如公开，该过滤器元件包括外部过滤介质和内部过滤介质。外部过滤介质可操作地除去流体流中存在的微粒和/或使流体流中所含的水聚结。内部过滤介质可操作地从流体流中除去微粒、从流体流中分离水并从流体流中除去微粒。
[0011]美国专利No.8,784,542公开了具有0.01
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50g/m2的基重和60
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95％的孔隙率的纳米纤维膜层，其包含由数均纤维直径为50
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600nm的聚合物纳米纤维制成的纳米网，所述聚合物纳米纤维由包含具有最多5.5的C/N比的半结晶聚酰胺的聚合物组合物组成。该专利技术还涉及包含这样的纳米纤维膜层的水和空气过滤装置。
[0012]也已经描述了多层结构。例如，美国专利No.8,308,834公开了复合过滤介质，其包括基础衬底，所述基础衬底包括由许多纤维通过纺粘法形成的非织造合成布。该基础衬底具有根据ASHRAE 52.2
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1999试验程序测得的大约50％的最小过滤效率。在该基础衬底的一面上沉积纳米纤维层。该复合过滤介质结构具有根据ASHRAE 52.2
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1999试验程序测得的大约75％的最小过滤效率。
[0013]欧洲专利No.2321029公开了一种复合过滤介质，其包含含有至少两种不同材料的多组分过滤介质，至少一种材料是低熔点组分；由所述多组分过滤介质支承的细纤维，所述细纤维由聚合材料形成并具有小于大约500nm的平均纤维直径，其中通过所述低熔点组分将细纤维热粘合到多组分过滤介质上。
[0014]美国专利No.8,679,218公开了具有多个层的过滤介质。如公开，该过滤介质包括附着于另一个层的纳米纤维层。纳米纤维层附着至的层由多种纤维类型(例如产生具有不同透气度和/或压降的结构的纤维)形成。所公开的纳米纤维层可附着于单相或多相层。所公开的纳米纤维层可由熔喷法制成。该过滤介质可设计成具有有利的性质，在一些情况下包括高尘粒捕获效率和/或高容尘量。
[0015]在本领域中公开了各种制备过滤器组件的方法。例如，美国公开No.2015/0157971公开了一种过滤屏障，其包含至少一个包括与微纤维交织的聚合物纳米纤维的屏障层和至少一个包括聚合物微纤维的基底层。该过滤屏障可通过静电纺丝法制造。
[0016]如上所示，聚合物膜，包括纳米纤维和微纤维非织造布是本领域中已知的并用于各种用途，包括与过滤介质和服装相关。用于形成细孔聚合物结构的已知技术包括干凝胶和气凝胶膜形成、静电纺丝、熔喷，以及用旋转喷丝头的离心纺丝和使用推进剂气体经过细通道的两相聚合物挤出。
[0017]美国公开No.2014/0097558公开了制造过滤介质，如个人防护设备口罩或呼吸面罩的方法，其包含静电纺丝法以将纳米纤维成型到可以例如为人脸形状的凸模上。也参见美国公开No.2015/0145175。WO 2014/074818公开了用于从液体中选择性过滤目标化合物或元素的纳米纤维网和干凝胶。也描述了形成纳米纤维网和干凝胶的方法、使用纳米纤维网和干凝胶处理液体的方法和使用纳米纤维网和10干凝胶分析目标化合物或元素的方法。
[0018]尽管提出了各种技术和材料，但常规过滤介质在制造成本、可加工性和产品性质方面还很不理想。
概述
[0019]在一些实施方案中，本公开涉及一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含具有2至200的相对粘度的聚酰胺，将其纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层。所述纳米纤维非织造布层可包含纺成具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含具有2至200的相对粘度的聚酰胺，将其纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层。2.一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层的聚酰胺，其中所述层具有225℃或更高的熔点。3.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述过滤器是空气过滤器、油过滤器、袋式过滤器、液体过滤器或呼吸过滤器。4.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是尼龙6,6。5.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。6.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是高温尼龙。7.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。8.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层具有小于200CFM/ft2的透气度值。9.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层具有50至200CFM/ft2的透气度值。10.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维具有100至907纳米的平均纤维直径。11.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述非织造布产品具有150GSM或更小的基重。12.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述过滤介质进一步包含稀松布层。13.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到稀松布层上。14.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到非稀松布层的层上。15.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。16.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在至少两个非稀松布层的层之间。17.根据权利要求12的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层是最外层。18.根据权利要求1
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11任一项的过滤介质，其中所述过滤介质进一步包含至少一个附加层并且其中将所述纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。19.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比降低至少20％。20.一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和
(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径。21.一种制造包含聚酰胺纳米纤维层...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁伟成，S，
申请(专利权)人：奥升德功能材料运营有限公司，
类型：发明
国别省市：