单组分单层熔喷网和熔喷装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种多孔单组分非织造网，所述多孔单组分非织造网包含由相互缠绕的具有相同聚合物组分的连续微纤维和较大尺寸纤维组成的双峰质量分数／纤维尺寸混合物。所述微纤维的数量为所述较大尺寸纤维的至少五倍，并且纤维质量分数对纤维尺寸的柱状图显示出大于１０μｍ的较大尺寸纤维模。所述网可以通过如下方法制备：使成纤材料流经具有较大尺寸孔和较小尺寸孔的模腔以形成细丝，所述较小尺寸孔的数量为所述较大尺寸孔的数量的至少五倍；将所述细丝减细成纤维；以及收集所述减细的纤维以形成非织造网。所述网尤其适合制造自支承三维制品，例如模制杯状呼吸器和褶皱型空气过滤器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及熔喷网和熔喷设备。
技术介绍
涉及非织造网、其制造方法以及由非织造网制成的制品的专利或专利申请包括：美国专利No.3,981,650(Page)、4,100,324(Anderson)、4,118,531(Hauser)、4,536,440(Berg)、4,547,420(Krueger等人)、4,931,355(Radwanski等人)、4,988,560(Meyer等人)、5,227,107(Dickenson等人)、5,374,458(Burgio)、5,382,400(Pike等人‘400)、5,679,042(Varona)、5,679,379(Fabbricante等人)、5,695,376(Datta等人)、5,707,468(Arnold等人)、5,721,180(Pike等人‘180)、5,817,584(Singer等人)、5,877,098(Tanaka等人)、5,902,540(Kwok)、5,904,298(Kwok等人)、5,993,543(Bodaghi等人)、6,176,955 B1(Haynes等人)、6,183,670 B1(Torobin等人)、6,230,901 B1(Ogata等人)、6,319,865 B1(Mikami)、6,607,624B2(Berrigan等人‘624)、6,667,254B1(Thompson等人)、6,723,669(Clark等人)、6,827,764 B2(Springett等人)、6,858,297 B1(Shah等人)、6,916,752 B2(Berrigan等人‘752)和6,998,164 B2(Neely等人)；欧洲专利No.EP 0 322 136 B1(明尼苏达矿业及制造公司)(Minnesota Mining and Manufacturing Co.)；日本已公布的专利申请No.JP 2001-049560(日产汽车公司)(Nissan Motor Co.Ltd)、JP2002-180331(Chisso公司‘331)和JP 2002-348737(Chisso公司‘737)；以及美国专利申请公开No.US2004/0097155 A1(Olson等人)和US2005/0217226 A1(Sundet等人‘226)。
技术实现思路
-->诸如模制呼吸器或褶皱型炉过滤器(pleated furnace filter)之类的成形过滤制品有时是使用由多组分(例如双组分)纤维制成的非织造网制造而成的。图1a至图1e示出五种常见的双组分纤维的构造，分别称为“双层型”或“并列型”(图1a)、“海岛型”(图1b)、“实心分割饼型”(图1c)、“空心分割饼型”(图1d)和“皮芯型”(图1e)。在这些纤维中使用两种聚合物，这限制了双组分纤维网的未使用部分的可被循环利用的程度，而且如果只有一种聚合物可由驻极体充电，则可限制网的充电程度。也可以通过将外用粘结材料(例如粘合剂)添加到过滤网上来制备成形过滤制品，所添加粘结材料的化学或物理性质可能造成的限制包括：网基重增加以及丧失再循环使用能力。制备成形过滤制品(例如模制呼吸器或褶皱型炉过滤网)的现有方法通常涉及对网或制品的特性造成的损害、以及一个或多个上述缺点。上述的美国专利No.3,981,650(Page)描述了一种熔喷模具，该模具配备有两个模腔，不同的聚合物从分开的挤出机上供给到各模腔。使用两台挤出机增加了成本和复杂性，并且使用两种聚合物会带来上述的其他缺点。上述的美国专利No.6,319,865 B1(Mikami)并未讨论成形过滤制品，但讨论了使用熔喷模具制造液体过滤网，其中单一的聚合物供给到一排2到4个较小喷丝头上，这些较小喷丝头设置在一对较大喷丝头之间，较大喷丝头位于一排较小喷丝头的两侧。Mikami提到，喷丝头直径的比率应在1.3至2.0之间。Mikami还使用了比较例，其中在一排较小喷丝头两侧的较大喷丝头之间设置了5个喷丝头，而且提到，使用这种喷丝头布置方式制造的、或使用相邻较大喷丝头之间设置的仅仅一个较小喷丝头所制造出的非织造织物的纤维分布更窄、使用寿命更短。现在，我们已经发现一种单组分非织造网，该非制造网可使用单个挤出机和单个熔喷模具来制成，并且可经模制或其他方式制成三维形状以提供高性能的成形过滤制品，该制品在模制后具有极好的刚度，并且在模制或成形状态下具有极好的过滤能力。本专利技术在一方面提供了一种多孔单组分非织造网，其包含相互缠绕的具有相同聚合物组分的连续微纤维和较大尺寸纤维的熔喷双峰质量分数/纤维尺寸混合物，其中微纤维的数量为较大-->尺寸纤维的数量的至少五倍，并且其中纤维质量分数对纤维尺寸的柱状图显示出大于10μm的较大尺寸纤维模。本专利技术在另一个方面提供了一种用于形成单组分非织造网的方法，该方法包括使成纤材料流经具有较大尺寸孔和至少五倍数量的较小尺寸孔的模腔以形成细丝，使用空气或其他流体将细丝减细成纤维，收集减细的纤维成为非织造网，该非织造网包含相互缠绕的具有相同聚合物组分的连续微纤维和较大尺寸纤维的熔喷双峰质量分数/纤维尺寸混合物，其中，微纤维的数量为较大尺寸纤维的数量至少五倍，并且其中纤维质量分数对纤维尺寸的柱状图显示出了大于10μm的较大尺寸纤维模。本专利技术所公开的非织造网具有多个有益且独特的性质。较大尺寸纤维和微纤维均可以进行高度充电。较大尺寸纤维可以使得模制基体或成形基体具有改善的模塑性和改善的刚度。微纤维能够赋予网增大的纤维表面积，以及诸如改进的过滤性能之类的有益效果。通过使用不同尺寸的微纤维和较大尺寸纤维，可以根据具体用途定制过滤和模制特性。与微纤维网通常具有高压降(以及因此所致的高呼吸阻力)的特征形成对比，因为较大尺寸纤维使微纤维物理分离并隔开，因此本专利技术所公开的非织造网的压降保持较低。微纤维和较大尺寸纤维还似乎彼此协作以提供较高的颗粒深度填充容量。本专利技术所公开的网具有除过滤以外的附加用途。通过使用直接成网制造设备，并且通过使用单个挤出机和单种聚合物树脂，可以相当经济地制备本专利技术所公开的非织造网，在直接成网制造设备中通过一个基本直接的操作而将成纤聚合物材料转变为网。另外，如果微纤维和较大尺寸纤维都具有相同的聚合物组分，并且不使用外用粘结材料，则可以完全循环使用本专利技术所公开的非织造网的未使用部分。在以下详细描述中，本专利技术的这些方面和其他方面将是显而易见的。然而，在任何情况下，以上内容都不应理解为是对受权利要求书保护的主题的限制，该主题仅受所附权利要求书的限定，在专利申请过程中可以对权利要求书进行修正。附图说明图1a至图1e分别示出几种双组分纤维构造的示意性剖视图；-->图2为用于制造单组分非织造网的示例性工艺的示意性侧视图，该非织造网包含具有相同聚合物组分的微纤维和较大尺寸纤维；图3为示例性熔喷模具的出口端透视图，该模具具有多个较大孔和较小孔；图4为一次性个人呼吸器的局部剖视透视图，该一次性个人呼吸器具有设置在内覆盖层与外覆盖层之间的抗变形的杯状多孔单层基体；图5为褶皱型过滤介质的透视图；图6为示出实例1的序列号为1-1M和序列号为2-2M的模制基体的NaCl渗透率(渗透百分率)和压降的曲线图；图7和图8为实例6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔单组分非织造网，其包含由相互缠绕的具有相同聚合物组分的连续微纤维和较大尺寸纤维组成的熔喷双峰纤维支数／纤维尺寸混合物，其中所述微纤维的数量为所述较大尺寸纤维的至少五倍，并且纤维质量分数对纤维尺寸的柱状图呈现出大于１０μｍ的较大尺寸纤维模。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-7-31 11/461,1361.一种多孔单组分非织造网，其包含由相互缠绕的具有相同聚合物组分的连续微纤维和较大尺寸纤维组成的熔喷双峰纤维支数/纤维尺寸混合物，其中所述微纤维的数量为所述较大尺寸纤维的至少五倍，并且纤维质量分数对纤维尺寸的柱状图呈现出大于10μm的较大尺寸纤维模。2.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述微纤维的数量为所述较大尺寸纤维的至少6倍。3.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述微纤维的数量为所述较大尺寸纤维的至少10倍。4.根据权利要求1所述的非织造网，其中质量分数对以μm计的纤维尺寸的柱状图呈现出约10μm至约50μm的较大尺寸纤维模。5.根据权利要求1所述的非织造网，其中质量分数对以μm计的纤维尺寸的柱状图呈现出约10μm至约40μm的较大尺寸纤维模。6.根据权利要求1所述的非织造网，其中质量分数对以μm计的纤维尺寸的柱状图呈现出约1μm至约5μm的微纤维模以及约12μm至约30μm的较大尺寸纤维模。7.根据权利要求1所述的非织造网，其中纤维支数(频率)对以μm计的纤维尺寸的柱状图呈现出至少两个模，所述至少两个模的对应纤维尺寸相差为所述较小纤维尺寸的至少50％。8.根据权利要求1所述的非织造网，其中纤维支数(频率)对以μm计的纤维尺寸的柱状图呈现出至少两个模，所述至少两个模的对应纤维尺寸相差为所述较小纤维尺寸的至少100％。9.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述微纤维的尺寸为约0.1μm至约10μm，并且所述较大尺寸纤维的尺寸为约10μm至约70μm。10.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述微纤维形成所述网的纤维表面积的至少20％。11.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述微纤维形成所述网的纤维表面积的至少40％。12.根据权利要求1所述的非织造网，其基重为约80gsm至约250gsm。13.根据权利要求1所述的非织造网，当其暴露于以13.8厘米/秒的沿面流速流动的0.075μm氯化钠气溶胶时，呈现出小于5％的最大渗透率。14.根据权利要求1所述的非织造网，其中所述聚合物是聚丙烯。15.一种用于形成单组分非织造网的方法，所述方法包括使成纤材料流经具有较大尺寸孔和较小尺寸孔的模腔以形成细丝，所述较小尺寸孔的数量是所述较大尺寸孔的数量的至少五倍；使用空气或其他流体将所述细丝减细成纤维；以及收集减细的纤维作为非织造网，所述非制造网包含由相互缠绕的具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰M布兰德纳，威廉J科佩基，赛义德A安格德吉万德，詹姆斯E斯普林格特，蒂莫西J林德奎斯特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]