專利名稱：用于過(guò)濾的低表面電阻率的可溝紋化纖維網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及過(guò)濾，更具體涉及具有低表面電阻率并可用在過(guò)濾器元件中的可溝紋化纖維網(wǎng)。
背景技術(shù)：
過(guò)濾器元件可在各種應(yīng)用中用于除去污染物。這種元件可包括纖維網(wǎng)。纖維網(wǎng)提供允許流體(例如氣體、液體)流過(guò)該元件的多孔結(jié)構(gòu)。流體內(nèi)所含的污染物顆?？梢圆东@在纖維網(wǎng)上。根據(jù)應(yīng)用，纖維網(wǎng)可以設(shè)計(jì)為具有不同的性能特性。纖維網(wǎng)可以利用常規(guī)設(shè)備制造。在制造過(guò)程中，纖維可以采用連續(xù)工藝鋪設(shè)纖維以制造網(wǎng)。這可得到具有“縱向”和“橫向”的纖維排列和纖維網(wǎng)，“縱向”定義為網(wǎng)沿加工設(shè)備移動(dòng)的方向，“橫向”垂直于縱向。由于纖維排列等效果，纖維網(wǎng)沿縱向的性質(zhì)可以不同于沿橫向的性質(zhì)。在某些應(yīng)用中可以有利的是增加纖維網(wǎng)的有效表面積。例如，纖維網(wǎng)可以波化以增加表面積。這種波如果沿纖維網(wǎng)的縱向延伸，一般稱作波紋。如果波沿橫向延伸，稱作溝紋。波化纖維網(wǎng)可以與背襯層組合形成流體可以通過(guò)其流動(dòng)的通道。某些過(guò)濾器元件的構(gòu)造可以利用通過(guò)使用溝紋網(wǎng)或通過(guò)使用波紋網(wǎng)而提供的所述通道和增加的表面積。所述網(wǎng)的縱向和橫向上的性質(zhì)在其用于特定配置的適合性中扮演重要角色。纖維網(wǎng)表面摩擦帶電在某些情況下可以發(fā)生在沒(méi)有消除電荷的纖維網(wǎng)上。結(jié)果可以是纖維網(wǎng)本身的電荷累積。在灰塵濃度足夠高且灰塵可燃的環(huán)境中，放電產(chǎn)生爆燃，或者在受限環(huán)境中產(chǎn)生爆炸。這種環(huán)境的例子可以在如下區(qū)域中煤處理、谷物處理、藥物加工和煉糖廠等。因此，對(duì)于用在這種環(huán)境中的過(guò)濾器元件期望以有效消除電荷以防止其累積的方式構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述具有低表面電阻率的可溝紋化纖維網(wǎng)。一方面，提供一種纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)具有縱向和橫向。纖維網(wǎng)包括一系列沿橫向延伸的溝紋，并且纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。一方面，提供一種纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)具有大于約3%的縱向拉伸伸長(zhǎng)率、大于約 5%的橫向拉伸伸長(zhǎng)率和小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。一方面，提供一種纖維網(wǎng)的制造方法。該方法包括形成纖維混合物、形成樹(shù)脂配料以及將樹(shù)脂配料加入纖維混合物以形成纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)能夠通過(guò)包括一系列沿橫向延伸的溝紋而溝紋化。纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。一方面，提供一種流體的過(guò)濾方法。該方法包括使用包括纖維網(wǎng)的過(guò)濾器元件過(guò)濾流體。纖維網(wǎng)包括一系列沿橫向延伸的溝紋。纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。本發(fā)明的其它方面、實(shí)施方案、優(yōu)點(diǎn)和特征從下面的詳述中將變得明了。


附圖繪制并非意在用于縮放。附圖中，不同圖中所示的各相同或近似相同的部件用類似標(biāo)號(hào)表示。清楚起見(jiàn)，沒(méi)有在每幅圖中都標(biāo)出每一部件。附圖中圖1示出根據(jù)某些實(shí)施方案具有沿橫向延伸的溝紋的纖維網(wǎng)；和圖2示出根據(jù)某些實(shí)施方案層合到背襯并卷繞成螺旋形的溝紋纖維網(wǎng)。艦本文所述纖維網(wǎng)可以引入過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器元件中。纖維網(wǎng)可以表現(xiàn)出低的表面電阻率。這種低的表面電阻率使得所述網(wǎng)能夠傳導(dǎo)并消除電荷，否則電荷可能累積在網(wǎng)的表面上并形成潛在有害環(huán)境。所述網(wǎng)還可以充分具有柔性和/或可變形，以使它們可以加工成包括沿網(wǎng)的橫向延伸的一系列波(也稱作溝紋)，而不會(huì)使網(wǎng)發(fā)生可見(jiàn)的破裂或裂開(kāi)。 溝紋增加網(wǎng)的有效表面積，這可以增強(qiáng)過(guò)濾性能。溝紋還提供網(wǎng)表面隔開(kāi)，這可以在所得過(guò)濾器元件內(nèi)形成允許流體流動(dòng)的通道。例如，通道可以形成在溝紋化纖維網(wǎng)與施用到網(wǎng)上的背襯之間。如下文進(jìn)一步所述，纖維網(wǎng)包括各種組分(例如不同類型纖維、樹(shù)脂和導(dǎo)電材料)，其被選定并組合以賦予期望的低表面電阻率和機(jī)械性能。網(wǎng)可以引入用在多種應(yīng)用中的各種類型的過(guò)濾器元件內(nèi)，尤其包括用在靜電放電可以造成爆燃或爆炸的環(huán)境中的那些應(yīng)用。纖維網(wǎng)由一種或多種類型的纖維和用以提供機(jī)械和化學(xué)性質(zhì)的樹(shù)脂配料形成。如下文進(jìn)一步所述，樹(shù)脂配料可以包含多種組分如樹(shù)脂、交聯(lián)劑和導(dǎo)電材料等其它添加劑。但是在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料或其它添加劑可以與樹(shù)脂配料分開(kāi)提供給纖維網(wǎng)。在一些情況下，纖維可以是纖維網(wǎng)的主要組分。即在這些情況下，纖維的總重量百分比可以大于網(wǎng)中任何其它組分的重量百分比。例如，纖維組分可以占纖維網(wǎng)總重量的約 50%至約95%。在一些實(shí)施方案中，纖維占纖維網(wǎng)重量的約70%至約80% (例如75%)。 在某些實(shí)施方案中，樹(shù)脂配料可以包括纖維網(wǎng)中不是纖維組分的其余部分。在一些實(shí)施方案中，樹(shù)脂配料占纖維網(wǎng)總重量的約5%至約50%。在一些實(shí)施方案中，樹(shù)脂配料包括纖維網(wǎng)重量的約20%至約30% (例如25% )。應(yīng)該理解到在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)可以包括上述范圍以外的纖維組分和/或樹(shù)脂配料。一般而言，纖維網(wǎng)的纖維組分可以由任何合適的組分形成。合適的組分包括纖維素、合成材料和玻璃。如下文進(jìn)一步所述，可以優(yōu)選使用不同纖維組成的混合物，但是在其它情況下，可以使用單一纖維組成。合適的纖維素纖維組分包括軟木纖維、硬木纖維及其組合。軟木纖維素纖維的例子包括從松樹(shù)、雪松、冷杉、綠揪和云杉木料得到的纖維。硬木纖維素纖維的例子包括從桉樹(shù)(例如Grandis)、楓樹(shù)、樺樹(shù)和其它落葉樹(shù)的木料得到的纖維。合適的合成纖維包括由聚芳酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯(例如 PET) Uyocell、人造絲及其組合形成的纖維。應(yīng)該理解到也可以使用其它類型的合成纖維。合適的玻璃纖維可以包括短切束玻璃纖維或微玻璃纖維。如上述，纖維網(wǎng)可以包含多于一種類型的纖維。例如，在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)可以包含纖維素纖維和合成纖維的混合物。在這些實(shí)施方案的一些中，纖維素纖維可以為主要類型的纖維。即纖維素纖維的重量百分比可以大于合成纖維的重量百分比。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)可以包含約50重量％至約95重量％的纖維素纖維。在一些實(shí)施方案中， 纖維網(wǎng)可以包含約15重量％至約30重量％ (例如20重量％至25重量％ )的合成纖維和約35重量％至約65重量％ (例如50重量％至55重量％ )的纖維素纖維。在這些實(shí)施方案的一些中，網(wǎng)內(nèi)的纖維素纖維可以包括軟木和硬木纖維。例如，纖維網(wǎng)可以包含約20重量％至約40重量％ (例如30重量％至35重量％ )的軟木纖維和約15重量％至約25重量％ (例如20重量％至22. 5重量％)的硬木纖維。應(yīng)該理解到一些實(shí)施方案可以包括上述范圍以外的纖維組成和重量百分比。例如，在一些實(shí)施方案中，主要類型的纖維可以是合成纖維，例如纖維網(wǎng)總重量的約50%至約95%可以是合成纖維。在一些實(shí)施方案中，網(wǎng)中所有纖維可以是合成的。在其它實(shí)施方案中，網(wǎng)中所有纖維可以是纖維素纖維。一般而言，合成纖維如果存在可具有任意合適的尺寸。在一些實(shí)施方案中，纖維的平均直徑小于25微米。例如，平均纖維直徑可以為約3微米至約20微米；在某些情況下為約5微米至約10微米。在一些實(shí)施方案中，纖維的長(zhǎng)徑比為約1000至約7000 ；在某些情況下為約1100至約1500。一般而言，纖維素纖維如果存在可具有任意合適的尺寸。在一些實(shí)施方案中，纖維的平均直徑小于約50微米。例如，平均纖維直徑可以為約5微米至約50微米。軟木纖維素一般可以為約30至約40微米。硬木纖維素一般可以為約10至約20微米。在一些實(shí)施方案中，纖維素纖維的長(zhǎng)徑比為約80至約600 ；在某些情況下對(duì)于硬木纖維素纖維為約200 至約600，對(duì)于軟木纖維素纖維為約150至約300。除了纖維組分，纖維網(wǎng)包含合適的樹(shù)脂配料。如上述，樹(shù)脂配料可以包含多種不同組分如樹(shù)脂、交聯(lián)劑和導(dǎo)電材料等其它添加劑。樹(shù)脂一般是樹(shù)脂配料的主要組分。即樹(shù)脂一般為樹(shù)脂配料按重量計(jì)最大的組分。 在某些情況下，纖維網(wǎng)可包含約5至約50wt% (例如約15至約30wt% )的樹(shù)脂。一般而言，可以使用任何合適的樹(shù)脂。合適樹(shù)脂的例子包括苯乙烯丙烯酸樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚(乙烯氯乙烯)、苯乙烯丁二烯橡膠、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯類、聚乙烯氯乙烯、聚氯乙烯、聚腈類、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇衍生物、淀粉聚合物及其組合。應(yīng)該理解到其它樹(shù)脂組合物也可適合。在一些實(shí)施方案中，樹(shù)脂可表現(xiàn)出的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為約10°C至約50°C，或約25°C至約30°C。在某些情況下，樹(shù)脂可以呈膠乳形式如水基乳液。樹(shù)脂可以表現(xiàn)出自交聯(lián)或非交聯(lián)行為。例如，自交聯(lián)樹(shù)脂可以包括表現(xiàn)出交聯(lián)行為的主鏈單體(例如N-羥甲基丙烯酰胺或其它交聯(lián)基團(tuán))。如果樹(shù)脂材料不是自交聯(lián)的， 則可以向樹(shù)脂材料中添加合適的交聯(lián)劑。交聯(lián)劑基于樹(shù)脂配料(干)總重量的重量百分比可以小于約20wt% ；在某些情況下為約5wt%。纖維網(wǎng)可以包含少于約lwt% 的交聯(lián)劑。合適交聯(lián)劑的例子包括三聚氰胺甲醛、烷基化三聚氰胺甲醛、N-烷基三聚氰胺、 DMDHEU、環(huán)氧化物、1-氮雜環(huán)丙烷和/或它們的組合。在某些情況下，纖維網(wǎng)可以表現(xiàn)出的固化比為約0. 05至約1. 0，或約0. 80至約 1.0。如本文所用，固化比是網(wǎng)在固化之前的濕性質(zhì)(例如固化前纖維網(wǎng)的橫向濕拉伸或濕Mullen耐破度測(cè)試值)與固化后的濕性質(zhì)之比(例如固化后纖維網(wǎng)的橫向濕拉伸或濕 Mullen耐破度測(cè)試值)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到其它交聯(lián)劑和/或重量百分比也可適合。
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樹(shù)脂配料也可包含導(dǎo)電材料組分。該組分對(duì)于賦予纖維網(wǎng)以期望的低表面電阻率性質(zhì)特別重要。一般而言，導(dǎo)電材料組分以足以賦予期望的表面電阻率的量存在。例如，纖維網(wǎng)可以包含約0. 5至約10wt%的導(dǎo)電材料組分。在某些情況下，纖維網(wǎng)可以包含約1至約5wt% (例如約1. 5至約3wt% )的導(dǎo)電材料組分。導(dǎo)電材料組分基于樹(shù)脂配料(干) 總重量的重量百分比可以為約5至約50wt% ；在某些情況下為約10至約25wt% (例如 18wt% )。如上述，在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)電材料組分可以作為不包含在樹(shù)脂配料中的單獨(dú)組分存在。可引入纖維網(wǎng)的合適導(dǎo)電材料的例子包括石墨、炭黑、金屬(例如鋁、鐵、銅)、導(dǎo)電聚合物和/或樹(shù)脂(如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚(對(duì)苯乙炔)、聚(3-烷基噻吩)的衍生物等)、摻雜材料(例如摻磷、摻硼)和導(dǎo)電鹽。應(yīng)該理解到其它導(dǎo)電材料也可以適合。導(dǎo)電材料可以以各種形式存在。合適形式包括顆粒、納米管(如碳納米管)、纖維或涂層。顆粒形式可以取決于導(dǎo)電材料的組成。例如，炭黑一般以顆粒形式存在。在某些情況下，當(dāng)導(dǎo)電材料是顆粒形式時(shí)，顆粒尺寸可以小于約1微米。導(dǎo)電材料可以與樹(shù)脂配料一起或在單獨(dú)工藝中引入纖維網(wǎng)。例如，當(dāng)導(dǎo)電材料是涂層形式時(shí)，它可利用濺射工藝形成。濺射工藝?yán)缈梢栽诶w維網(wǎng)形成之后作為次級(jí)工藝完成。纖維網(wǎng)還可以包含其它可以加入以提供期望特性的常規(guī)添加劑。例如，為提供抗微生物和/或抗真菌性質(zhì)，網(wǎng)可以包含合適的抗微生物和/或抗真菌試劑如銀或銀基化合物、銅或銅基化合物、二碘甲基-對(duì)甲苯基磺內(nèi)酯(toIysolfone)、甲基perac印t、 5-氯-2-(2，4-二氯苯氧基)苯酚、三氯生、2-巰基吡啶氧化物(pyrithion)衍生物、鹵代苯氧基化合物和2-吡啶硫醇-1-氧化鋅等。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)可包含阻燃劑如三氧化銻、十溴二苯醚、鹵代聚合物、鹵代化合物、磷基化合物(如磷酸氫二銨)、鋁基化合物、 氮基化合物、硫酸鎂和胍等。纖維網(wǎng)可引入過(guò)濾介質(zhì)中。過(guò)濾介質(zhì)可包括單纖維網(wǎng)或多個(gè)具有不同特性的纖維網(wǎng)。除纖維網(wǎng)之外，過(guò)濾介質(zhì)還可包括其它構(gòu)成部分如背襯、層合平紋織物和/或如上述的其它添加部分。如上述，本文所述纖維網(wǎng)可包括一系列溝紋。溝紋例如可以呈正弦波形式。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖1所示溝紋沿橫向延伸。如所示的，纖維網(wǎng)10具有縱向20和橫向 22。纖維網(wǎng)10包括具有峰和谷的溝紋12，并且溝紋平行于橫向22。如上述，橫向22與縱向20垂直，而縱向20定義為纖維網(wǎng)沿加工設(shè)備移動(dòng)的方向。但是，應(yīng)該理解到并非所有實(shí)施方案都局限于沿橫向延伸的溝紋。當(dāng)認(rèn)為纖維網(wǎng)可溝紋化時(shí)，纖維網(wǎng)可以經(jīng)歷溝紋化工藝，以使纖維網(wǎng)不會(huì)出現(xiàn)可見(jiàn)的破裂或裂開(kāi)。纖維網(wǎng)的溝紋可以在一定分布率和幅值范圍內(nèi)。例如，溝紋的分布率可以為約1 個(gè)溝紋/英寸至約20個(gè)溝紋/英寸，或約4個(gè)溝紋/英寸至約8個(gè)溝紋/英寸。溝紋的幅值可以為約1密爾至約100密爾，或約10密爾至約45密爾。如本文所用，幅值定義為峰頂與谷底之間的距離。一般而言，在給定的纖維網(wǎng)中，溝紋在網(wǎng)上一般具有類似的幅值和類似的分布率，但是這不是必須的。還應(yīng)理解到，上述范圍之外的溝紋分布率和幅值是可以的。本文所述纖維網(wǎng)可以表現(xiàn)出使網(wǎng)能傳導(dǎo)和消除電荷的低表面電阻率。本文所測(cè)的表面電阻率的單位是歐姆/sq。表面電阻率可以按照用于測(cè)量靜電消除的平面材料的表面電阻的標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ECP-STM11. 11來(lái)測(cè)量?？梢允褂猛沫h(huán)測(cè)量探針如可從iTrek, Inc. (www. trekinc. com)得到的iTrek型號(hào)152P-CR-E來(lái)測(cè)量表面電阻率。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)的表面電阻率可以小于或等于約IO11歐姆/sq。在一些實(shí)施方案中，表面電阻率小于或等于約IO9歐姆/sq、小于或等于約IO8歐姆/sq(例如IO4 歐姆/sq至IO8歐姆/sq)、或小于或等于約IO7歐姆/sq。在一些實(shí)施方案中，表面電阻率可以小于或等于約IO4歐姆/sq、小于或等于約IO3歐姆/sq ；在某些情況下，表面電阻率可以接近0。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)可以優(yōu)選充分具有柔性和/或可變形，以促進(jìn)上述溝紋結(jié)構(gòu)的形成。柔性和可變形性可表征為多種機(jī)械性質(zhì)包括Mullen耐破測(cè)試值和拉伸測(cè)試值。一般而言，Mullen耐破測(cè)試測(cè)量在給定條件下刺穿纖維網(wǎng)所需的壓力，作為纖維網(wǎng)攜載荷能力的標(biāo)志。Mullen耐破測(cè)試可以用于在干濕條件下測(cè)量纖維網(wǎng)。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)的干Mullen耐破度可以大于約35psi (例如35psi至約IOOpsi)；在一些實(shí)施方案中，干Mullen耐破度可以大于約38psi。此外，纖維網(wǎng)的濕Mullen耐破度可以大于約 IOpsi (例如約IOpsi至200psi)；在一些實(shí)施方案中，濕Mullen耐破度可以為約30psi至約50psi。Mullen耐破測(cè)試按照制漿造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)(TAPPI)標(biāo)準(zhǔn)T 403om-91 “紙的耐破強(qiáng)度”測(cè)量。纖維網(wǎng)可以具有相比橫向不同的縱向拉伸性質(zhì)。在一些實(shí)施方案中，縱向的拉伸伸長(zhǎng)值可以小于橫向上的值，而縱向的拉伸強(qiáng)度值可以大于橫向上的值。例如，纖維網(wǎng)的縱向拉伸伸長(zhǎng)率可以大于約3% (例如約3%至6%)；在一些實(shí)施方案中大于約4%。纖維網(wǎng)的橫向拉伸伸長(zhǎng)率可以大于約5% (例如約5%至10% )；在一些實(shí)施方案中大于約6%。 纖維網(wǎng)的縱向拉伸強(qiáng)度可以大于約151b/in(例如約151b/in至1001b/in，或約201b/in至 401b/in)。纖維網(wǎng)的橫向拉伸強(qiáng)度可以大于約51b/in(例如約51b/in至約301b/in，或約 lOlb/in至約201b/in)。在某些情況下，橫向拉伸強(qiáng)度可以大于縱向拉伸強(qiáng)度?？v向拉伸強(qiáng)度與橫向拉伸強(qiáng)度之間的比例可以為約1至約3，或約1. 5至約2. 8。拉伸測(cè)試按照TAPPI 標(biāo)準(zhǔn)T 494om-88 “紙和紙板的拉伸斷裂性質(zhì)(使用伸長(zhǎng)裝置的恒速)”測(cè)量。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)的縱向濕Gurley剛度可以測(cè)得為約IOOmg至約 lOOOmg，或約150mg至約300mg。Gurley剛度測(cè)試按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試M3 “紙的彎曲剛度”測(cè)量。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)Wkhopper耐破高度可測(cè)得為約2. 5mm(例如約2. 5mm 至約2. 7mm)。Schopper 耐破高度按照(DINEN)ISO Procedure 2758“紙-耐破強(qiáng)度-Mullen”測(cè)量。一般而言，纖維網(wǎng)可以具有任意合適的基重。例如，纖維網(wǎng)的基重可以為約30g/m2 至約165g/m2，或約60g/m2至約100g/m2。纖維網(wǎng)的基重按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T 410om_93測(cè)量。一般而言，纖維網(wǎng)可以具有任意合適的厚度。合適的厚度包括但不限于約5密爾至約30密爾(例如約9密爾至約14密爾)。纖維網(wǎng)厚度利用Emveco (www, emveco. com)制造的3. 3Model 200-A電子卡規(guī)測(cè)微儀按照TAPPI T 411om-89 “紙、紙板和組合板的厚度 (卡規(guī))”確定并在1. 5psi下測(cè)試。
纖維網(wǎng)可以具有一定范圍的滲透率。例如，纖維網(wǎng)的滲透率可為約5立方英尺/ 分鐘/平方英尺(cfm/sf)至約200cfm/sf、或約15cfm/sf至約30cfm/sf。纖維網(wǎng)的滲透率根據(jù)TAPPI方法T251測(cè)量。纖維網(wǎng)的滲透率是流動(dòng)阻力的反函數(shù)，并且可使用Frazier 滲透率測(cè)試儀測(cè)量。Frazier滲透率測(cè)試儀測(cè)量每單位時(shí)間在跨樣品的固定差壓下通過(guò)單位樣品面積的空氣體積。滲透率可表示為在0. 5英寸水差壓下的立方英尺每分鐘每平方英尺。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)的平均流動(dòng)孔尺寸可例如為約5微米至約50微米，或約15微米至約20微米。平均流動(dòng)孔尺寸利用ASTM標(biāo)準(zhǔn)F 316 “泡點(diǎn)膜過(guò)濾的孔尺寸特性”測(cè)量。纖維網(wǎng)也可以用Palas過(guò)濾性能來(lái)表征。這種測(cè)試基于以下參數(shù)纖維網(wǎng)的過(guò)濾面積為100. Ocm2、面速度為20. Ocm/秒、粉塵質(zhì)量濃度為200. Omg/m3、粉塵/氣溶膠為 SAE細(xì)顆粒、總體積流量約為120. OL/分鐘，并且沒(méi)有排放。Palas過(guò)濾性能一般按照ISO Procedure5011 :2000 “用于內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)的入口空氣清潔設(shè)備-性能測(cè)試”來(lái)測(cè)量?？梢岳肞alas過(guò)濾測(cè)試表征初始分級(jí)率。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)對(duì)尺寸約 0. 3微米的顆粒的初始分級(jí)率可為約50%至約99%，或約70%至約90%。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)對(duì)尺寸約1.0微米的顆粒的初始分級(jí)率(給定顆粒尺寸下的效率)可為約90% 至約99%，或約95%至約99%?？梢哉J(rèn)識(shí)到，顆粒尺寸越大，顆粒越可能被捕獲。還可以利用Palas過(guò)濾測(cè)試表征初始滯塵率。在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)的初始滯塵率(對(duì)粉塵中所有顆粒的效率)可為約50%至約99%，或約85%至約95%。還可以利用Palas過(guò)濾測(cè)試表征初始?jí)航?。在一些?shí)施方案中，初始?jí)航悼蔀榧s 50帕至約500帕，或約250帕至約350帕。應(yīng)該理解到，在一些實(shí)施方案中纖維網(wǎng)可具有一個(gè)或多個(gè)上述范圍之外的屬性值。一般而言，纖維網(wǎng)可利用常規(guī)技術(shù)和設(shè)備加工。例如在一些實(shí)施方案中，可以使用濕法工藝形成纖維網(wǎng)。合適的技術(shù)可包括在單獨(dú)的工藝中形成樹(shù)脂配料和纖維混合物，隨后進(jìn)行混合它們的合適步驟(例如涂覆或浸漬)。具體方法部分取決于所用的特定組分。 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知這種處理的合適參數(shù)和設(shè)備。下文包括適用于制備包括合成和纖維素纖維組分的纖維網(wǎng)的示例性描述。纖維濕法形成工藝可包括將合成和纖維素纖維混合在一起以形成包含制漿纖維共混物的纖維混合物。在一些實(shí)施方案中，首先將纖維素纖維和水加到制漿機(jī)中，攪拌直至纖維充分分散。接著向纖維分散體中加水以稀釋至期望的稠度(例如約0. 05%至約6%)。 接著可以將合成纖維(如聚酯)加到纖維素分散體中，隨后再用水稀釋以達(dá)到期望的稠度 (例如約0. 05%至約6% )。連續(xù)混合合成和纖維素纖維分散體，接著利用合適的紙張形成設(shè)備如三角形長(zhǎng)網(wǎng)成形器、斜網(wǎng)(wire)、長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)或真空?qǐng)A網(wǎng)造紙機(jī)形成纖維網(wǎng)。接著利用可使用超聲或微波技術(shù)、水蒸汽發(fā)生器、紅外加熱器(氣和/或電)或空氣烘箱的合適方法干燥纖維網(wǎng)。典型的干燥時(shí)間可為約5秒至約10分鐘，干燥溫度可為約 100° F 至約 500° F。如上述，樹(shù)脂配料可在與纖維網(wǎng)分開(kāi)的工藝中制備。例如，在混合器中混合樹(shù)脂配料的組分包括樹(shù)脂、交聯(lián)劑(如果存在)和導(dǎo)電材料，并用水稀釋至合適的固體含量(例如
9約至約50%固體)。固體含量定義為液態(tài)介質(zhì)(無(wú)論是溶液還是分散體)中的固體百分比。一般而言，混合物應(yīng)該相對(duì)均勻和連續(xù)。接著將樹(shù)脂配料混合物加到經(jīng)干燥的纖維網(wǎng)上。例如，可以將樹(shù)脂配料混合物作為涂層設(shè)置在纖維網(wǎng)上。合適涂覆方法的例子包括幕涂、凹版涂覆、刮涂、施膠壓涂、噴涂和 /或任何其它合適的涂覆方法。接著在合適條件(例如約0. 1秒至約10分鐘的時(shí)間，100° F至約500° F的溫度)下干燥并固化網(wǎng)和樹(shù)脂配料的混合物。此外，干燥和固化纖維網(wǎng)和樹(shù)脂涂層的溫度可為約100° F至約500° F。一旦樹(shù)脂和纖維網(wǎng)適當(dāng)干燥和固化，可以根據(jù)需要進(jìn)一步加工纖維網(wǎng)例如以形成溝紋?？梢允估w維網(wǎng)通過(guò)具有設(shè)定溝紋圖案的陽(yáng)/陰溝紋輥在纖維網(wǎng)中形成溝紋。在一些實(shí)施方案中，溝紋可以通過(guò)將纖維網(wǎng)冷卻并交聯(lián)的變形和固型來(lái)形成。在某些情況下，溝紋化纖維網(wǎng)可層合到用于容納溝紋的另一平坦介質(zhì)上。在某些情況下，在樹(shù)脂還沒(méi)完全固化的同時(shí)直接進(jìn)行溝紋化，由此允許通過(guò)固化工藝形成溝紋。在一些實(shí)施方案中，溝紋化作為在紙張構(gòu)造成并固化之后的次級(jí)工藝進(jìn)行。在一些實(shí)施方案中，可以在溝紋化過(guò)程中加熱纖維網(wǎng)。例如，纖維網(wǎng)溝紋化過(guò)程中的溫度可為約70° F至約100° F。本文所述纖維網(wǎng)可以引入多種合適的過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器元件中。應(yīng)該理解到，過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器元件根據(jù)使用過(guò)濾介質(zhì)和元件的應(yīng)用可以具有各種與上述特定結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。例如，背襯可以施加到溝紋纖維網(wǎng)上以形成在背襯與網(wǎng)之間包括一系列通道的過(guò)濾介質(zhì)。該組合體可以卷繞以形成下文進(jìn)一步描述的螺旋結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，通道可以交替密封。這種構(gòu)造允許流體(如空氣)進(jìn)入通過(guò)具有密封部分的開(kāi)放通道，該密封部分引導(dǎo)流體通過(guò)網(wǎng)并進(jìn)入相鄰?fù)ǖ?，由此流體行進(jìn)并離開(kāi)介質(zhì)。就此而言，包含污染物的流體在網(wǎng)中移動(dòng)并通過(guò)網(wǎng)而被過(guò)濾。通道可以成層，提供具有緊密粗糙(rugged)結(jié)構(gòu)的過(guò)濾器元件。在一些實(shí)施方案中，過(guò)濾介質(zhì)可以螺旋形和/或徑向卷繞在中心芯上。圖2示出過(guò)濾介質(zhì)的實(shí)施方案，該過(guò)濾介質(zhì)包括層合到一般平的背襯30上的溝紋纖維網(wǎng)10以形成通道40。該介質(zhì)是螺旋結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施方案中，網(wǎng)的縱向?yàn)榫W(wǎng)卷繞形成螺旋的方向。如所示，流體能夠容易地流過(guò)通道。如上述，交替的通道可包括引導(dǎo)流體進(jìn)入相鄰?fù)ǖ赖拿芊獠糠?，由此過(guò)濾流體。流體可以在虛線50所示的方向上離開(kāi)通道。在一些實(shí)施方案中，圖2所示的結(jié)構(gòu)可以通過(guò)添加外殼引入過(guò)濾器元件中。此外，本文所提供的溝紋纖維網(wǎng)可以引入板狀、輻射狀和圓錐形流體應(yīng)用的過(guò)濾器元件中。在某些情況下，過(guò)濾器元件包括可以設(shè)置在過(guò)濾介質(zhì)周圍的外殼。外殼可以具有各種結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)基于目標(biāo)應(yīng)用而變化。在一些實(shí)施方案中，外殼可以由設(shè)置在過(guò)濾介質(zhì)外周周圍的框架構(gòu)成。例如，框架可以在外周周圍是熱密封的。在某些情況下，框架具有圍繞元件的一般呈圓形或橢圓形的結(jié)構(gòu)?？蚣芸梢杂筛鞣N材料形成，包括卡紙板、金屬、聚合物、塑料或合適材料的任意組合。在一些實(shí)施方案中，過(guò)濾器元件包括內(nèi)芯，在其周圍卷繞有包括纖維網(wǎng)的過(guò)濾介質(zhì)。徑向(例如以圓柱形或圓錐形)設(shè)置在內(nèi)芯周圍的過(guò)濾介質(zhì)可以適當(dāng)?shù)赜芍車蚣苤?。過(guò)濾器元件還可包括本領(lǐng)域已知的各種其它特征，如用于使過(guò)濾介質(zhì)相對(duì)于框架穩(wěn)定的穩(wěn)定化特征、隔板或任何其它合適的特征。本文所述纖維網(wǎng)可以引入用在利用它們的溝紋化和/或電消除特性的各種應(yīng)用中的多種適合過(guò)濾器元件中。具體而言，纖維網(wǎng)可一般用于低表面電阻率有利的過(guò)濾應(yīng)用如使用中過(guò)濾器元件暴露在電荷下的應(yīng)用。就此而言，纖維網(wǎng)能夠充分消除否則容易累積的靜電荷。此外，纖維網(wǎng)可以用在利用它們的剛性和柔性以耐受脆裂或故障的應(yīng)用中。通常使用溝紋化結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)的應(yīng)用包括建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦業(yè)、貨車和汽車產(chǎn)業(yè)。過(guò)濾網(wǎng)可引入其中的過(guò)濾器元件的例子包括但不限于徑向空氣過(guò)濾器元件、圓錐形空氣過(guò)濾器元件、 集塵器筒、氣輪機(jī)油過(guò)濾器和燃料過(guò)濾器等。下面非限制性的實(shí)施例描述根據(jù)本文討論的方面已制備的適于可溝紋化靜電消除應(yīng)用的纖維網(wǎng)。
實(shí)施例根據(jù)上述技術(shù)制備可溝紋化纖維網(wǎng)。該網(wǎng)包含軟木纖維(Robur Flash NCB，北方軟木-云杉)、桉樹(shù)(Grandis)纖維和合成纖維(BarnetP05HT 1. 5dX0. 25英寸PET纖維)， 其占最終纖維網(wǎng)的75wt%。占最終纖維網(wǎng)的25wt%的樹(shù)脂配料包含聚乙烯氟乙烯膠乳、三聚氰胺甲醛和炭黑。最終纖維網(wǎng)包含31. 5wt%軟木纖維、21wt%桉樹(shù)纖維、22. 5wt%合成纖維、22. 25wt%膠乳、0. 5襯％三聚氰胺甲醛和2. 25wt%炭黑。該網(wǎng)深洸密爾，具有5. 8個(gè)循環(huán)/英寸的圖案，并且可溝紋化，而網(wǎng)沒(méi)有可見(jiàn)的破裂或裂開(kāi)。下表1概括了所測(cè)特性。樣品既可溝紋化又是靜電消除的。表權(quán)利要求
1.一種纖維網(wǎng)，其具有縱向和橫向，所述纖維網(wǎng)包括一系列沿橫向延伸的溝紋，所述纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO9歐姆/sq的表面電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO7歐姆/sq的表面電阻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述溝紋的分布率為約1個(gè)溝紋/英寸至約20個(gè)溝紋/英寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述溝紋的幅值為約1密爾至約100密爾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含纖維素纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含合成纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的纖維網(wǎng)，其中所述合成纖維包括選自聚芳酰胺、聚丙烯、聚乙烯、 聚酰胺、聚醚醚酮、聚酯、lyocell、人造絲和PET的至少一種材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含纖維素纖維和合成纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含樹(shù)脂配料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的纖維網(wǎng)，其中所述樹(shù)脂配料占所述纖維網(wǎng)重量的約10%至約 50%。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包含導(dǎo)電材料組分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的纖維網(wǎng)，其中所述導(dǎo)電材料組分為所述樹(shù)脂配料的一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的纖維網(wǎng)，其中所述導(dǎo)電材料組分包括選自石墨、炭黑、金屬、導(dǎo)電聚合物和/或樹(shù)脂、摻雜材料和導(dǎo)電鹽的至少一種組分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的干Mullen耐破度大于約35psi。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的濕Mullen耐破度大于約lOpsi。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的縱向拉伸伸長(zhǎng)率大于約3%。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的滲透率為約5cfm/sf至約200cfm/Sf O
19.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的厚度為約5密爾至約30密爾。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的基重為約30g/m2至約165g/m2。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的平均孔尺寸為約5微米至約50微米。
22.一種包括權(quán)利要求1的纖維網(wǎng)的過(guò)濾器元件。
23.—種纖維網(wǎng)，其縱向拉伸伸長(zhǎng)率大于約3%，橫向拉伸伸長(zhǎng)率大于約5%，表面電阻率小于或等于約IO11歐姆/sq。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的干Mullen耐破度大于約35psi。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的Chopper耐破高度大于約2.5mm。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的厚度為約5密爾至約30密爾。
27.一種包括權(quán)利要求23的纖維網(wǎng)的過(guò)濾器元件。
28.—種纖維網(wǎng)的制造方法，所述方法包括 形成纖維混合物；形成樹(shù)脂配料；將所述樹(shù)脂配料加入所述纖維混合物中以形成纖維網(wǎng)，所述纖維網(wǎng)能夠通過(guò)包括一系列沿橫向延伸的溝紋而溝紋化，所述纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。
29. 一種過(guò)濾流體的方法，所述方法包括使用包括纖維網(wǎng)的過(guò)濾器元件過(guò)濾流體，所述纖維網(wǎng)包括一系列沿橫向延伸的溝紋， 所述纖維網(wǎng)具有小于或等于約IO11歐姆/sq的表面電阻率。
全文摘要
本文所述纖維網(wǎng)可以引入過(guò)濾介質(zhì)和過(guò)濾器元件中。該纖維網(wǎng)能夠表現(xiàn)出低的表面電阻率。該纖維網(wǎng)還可充分具有柔性和/或可變形，以使它們可加工成包括一系列沿橫向延伸的波形(也稱作溝紋)。
文檔編號(hào)B01D39/14GK102458604SQ201080025647
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者克里斯托夫·勒福, 詹姆斯·M·維奇 申請(qǐng)人:霍林斯沃思和沃斯有限公司