包含粒子的纤维网制造技术

本发明专利技术涉及一种多孔薄片制品，其包含自支承型的非织造纤维网，该非织造纤维网由少于２０重量％的聚合物纤维和至少８０重量％的嵌入到所述纤维网中的吸附剂粒子形成，所述聚合物纤维具有不超过约１重量％的甲基膦酸二甲酯吸收率；所述吸附剂粒子充分均匀地分布到所述纤维网中且所述纤维聚合物使得所述纤维网具有至少１．６×１０↑［４］／ｍｍ水柱的吸附系数Ａ。所述制品具有低的压力降，并可提供这样一种过滤器元件和其他的个人或公共防护装置，所述过滤器元件和防护装置使用寿命长，并且其吸附系数接近于炭填充床的吸附系数，并在某些情况下超过炭填充床的吸附系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含粒子的纤维网以及过滤装置。
技术介绍
在存在溶剂和其它危险性的气源物质的情况下使用的呼吸装置有时采 用包含吸附剂粒子的过滤元件。所述过滤元件可以是滤筒，其包含吸附剂 粒子床、或浸渍或涂覆吸附剂粒子的过滤材料层或插件。过滤元件的设计 会涉及到平衡有时是相互抵触的因素，所述因素诸如为压力降、冲击电 阻、整体使用寿命、重量、厚度、总体尺寸、对潜在的损害力(如振动或 磨损)的抵抗力以及样品之间的差异性。吸附剂粒子填充床通常以最小的总体积提供最长的使用寿命。填充床 通常通过下述步骤形成在刚性壳体内的稀松布薄层间放置吸附剂粒子， 并压缩所得的组件以使得吸附剂粒子形成有良好填充的床。压缩步骤有助 于防止目标气体组分或蒸气组分绕开("避开")填充床，但是，刚性壳体 增加了所述过滤元件的重量，而且一些吸附剂(如炭粒)的易碎性可以引 起细小粒子的形成，而形成的细小粒子在制造、储存或使用过程中会意外 地从床中脱落。刚性壳体、稀松布层和压縮步骤也可以增加通过床的压力 降，从而增加呼吸阻力。填塞吸附剂粒子的纤维网的压力降通常比填充床 的压力降要低，但前者的使用寿命也可能较短，堆积体积较大或样品之间 的差异性较大。与包含粒子的纤维网相关的参考文献包括美国专利No. 2, 988， 469 (Watson) 、 3， 971， 373 (Braun) 、 4， 429， 001 (Kolpin等人)、4,681,801 (Eian等人)、4， 741， 949 (Morman等人)、4， 797， 318 (Brooker等人 '318) 、 4,948,639 (Brooker等人、639 ) 、 5， 035， 240 (Braun等人 、240 ) 、 5,328,758 (Markell等人)、5,720,832 ( Minto等人)、 5， 972， 427 ( Miihlfeld等人)、5,885,696( Groeger ) 、 5,952,092 (Groeger等人、092) 、 5， 972， 808 (Groeger等人、808) 、 6， 024， 782 (Freund等人)、6， 024， 813 (Groeger等人、813) 、 6， 077， 588 (Koslow 等人'588) 、 6， 102， 039 (Springett等人)和已公布的PCT专利申请 No. W0 00/39379和W0 00/39380。与其他包含粒子的过滤器结构相关的参 考文献包括美国专利No. 3， 217， 715 (Berger等人)、3,474,600(Tobias) 、 3， 538， 020 (Heskett等人)、3,919,369 (Holden)、 4,665,050 (Degen等人)、4， 790， 306 (Braun等人'306) 、 5,033,465 (Braun等人、465 ) 、 5， 078， 132 (Braun等人'132) 、 5,147,722 (Koslow) 、 5， 332， 426 (Tang等人)、5,665,148 (Miihlfeld等人)、 6， 391， 429 (Senkus等人)和6， 840， 986 Bl (Koslow)。其他与纤维网相关 的参考文献包括美国专利No. 4， 657， 802 (Morman)。
技术实现思路
尽管包含活性炭粒子的熔喷非织造纤维网可用于从空气中移除气体和 蒸气，但在用于气体和蒸气呼吸器的可置换式过滤筒中使用这样的纤维网 可能是困难的。例如，当纤维网由熔喷聚丙烯和活性炭粒子形成时，易于 达到的炭填塞含量通常约为100至200g/m2。如果这样的纤维网被切割成适 当的形状并被插入可置换式滤筒的外壳中，则滤筒包含的活性炭可能不足 以满足由应用标准制订幼、会(applicable standards-making bodies)所 规定的容量要求。尽管可以尝试达到较高的炭填塞含量，但是炭粒会从纤 维网中掉出，因此使得难以在生产环境中处理纤维网，且难以可靠地获得 拟定的最终容量。也可以采用后成形操作(如真空成形)来使纤维网变 密，但这需要附加的生产设备和额外的纤维网处理操作。我们以上提到的专利申请No. 10/983,770介绍一种包含高填充量的粒子的非织造纤维网，该非织造纤维网由具有足够的弹性或足够的收縮趋势 的聚合物纤维和在纤维网内充分均匀地分布的吸附剂粒子加工而成，结果使得该纤维网具有至少1.6x107mm水柱(即至少1. 6xl04 (mm水柱)—。 的吸附系数A。该专利技术所公开的纤维网可加工成多孔薄片制品(如用于气 体和蒸气呼吸器的可置换式过滤器元件)，这些制品具有使用寿命长、压 力降较低以及炭脱落倾向相对较低的非常理想的性能组合。该专利技术所公开 的过滤器元件尤其可用于采用自动化设备大规模制备的可置换式过滤筒。吸附系数A受以下详细介绍的几种因素的影响。 一般来讲，对于给定 的蒸气吸收性过滤材料，较大的吸附系数A对应于有利的环己烷蒸气吸附 动力学、在透过到令人不适的蒸气含量之前使用寿命长以及过滤器压力降 较低的理想性能组合。我们特别观察到由热塑性聚氨酯和约86重量％或更 高的炭粒制成的纤维网具有较大的吸附系数A值。 一些这种纤维网的吸附 系数A意外地呈现出大于优质炭填充床的吸附系数A (即大于约 3. 16x107mm水柱)的吸附系数A。通过利用环己烷来完成我们的吸附系数A的测量。我们还制备了由热 塑性聚氨酯纤维和约86至91重量％的炭粒制成的吸附剂过滤纤维网，将其 暴露于多种其他有机材料中并获得了一般说来有利的结果。该过滤纤维网 还有效地吸附了一种称为甲基膦酸二甲酯("D薩P")的有机材料。然 而，不仅炭粒会吸附DMMP，聚氨酯纤维网的纤维似乎也吸附D薩P。这样的 纤维吸附可能会引起纤维网结构的弱化或其他降解。以前一直认为聚丙烯是制备填塞炭的纤维网的特别好的材料。DMMP不 能被聚丙烯纤维网的纤维大量吸附，以前即使在炭填塞含量高的条件下， DMMP在这种纤维网中也不是个问题。在一个方面，本专利技术提供多孔薄片制品，这种制品包含自支承型的非 织造纤维网，该非织造纤维网由小于20重量％的聚合物纤维和嵌入到纤维 网中的至少80重量％的吸附剂粒子形成，所述聚合物纤维的甲基膦酸二甲 酯吸收率不超过约1重量％，所述吸附剂粒子足够均匀地分布于纤维网中， 且所述纤维聚合物使得纤维网的吸附系数A至少为1. 6xl07mm水柱。在另一方面，本专利技术提供制备多孔薄片制品的方法，所述制品包含由 聚合物纤维和吸附剂粒子形成的自支承型的非织造纤维网，所述方法包 括a) 使熔融的聚合物流过多个孔以形成原丝；b) 将所述原丝细化成纤维；C)将吸附剂粒子流引入所述原丝或纤维中；以及d)收集纤维和吸附剂粒子成为非织造纤维网，这种非织造纤维网包含小于20重量％的聚合物纤维以及嵌入到纤维网中的至少80重量%的吸附剂粒子，所述聚合物纤维具有不超过约1重量％的甲基膦酸二甲酯吸收率；其中，吸附剂粒子充分均匀地分布于纤维网中，且聚合物使得纤维网的吸附系数A至少为1.6xl07腿水柱。在另一方面，本专利技术提供呼吸装置。该呼吸装置具有通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔薄片制品，其包含自支承型的非织造纤维网，该非织造纤维网由小于２０重量％的聚合物纤维和至少８０重量％的嵌入到所述纤维网中的吸附剂粒子形成，所述聚合物纤维具有不超过约１重量％的甲基膦酸二甲酯吸收率，所述吸附剂粒子充分均匀地分布到所述纤维网中，且所述纤维聚合物使得所述纤维网具有至少为１．６×１０↑［４］／ｍｍ水柱的吸附系数Ａ。

【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：约翰E特伦德，菲利普G马丁，拉里A布雷，马尔文E琼斯，拉里A舒曼，杜安D范斯勒，布里顿G比林斯利，托马斯I英斯利，
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]