[发明专利]含有化学活性颗粒的非织造纳米纤维幅材以及制造和使用非织造纳米纤维幅材的方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2010年4月22日提交的美国临时专利申请No.61/326,863的优先权，该专利的公开内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及包括化学活性颗粒和一组亚微米纤维的非织造纤维幅材。更具体地讲，本发明涉及采用这种非织造纳米纤维幅材的流体过滤制品，以及制造和使用这种制品和幅材的方法。

背景技术

市售许多类型的流体过滤系统（如，例如用于家庭饮水过滤和气体过滤呼吸器的过滤系统）。非织造纤维幅材在很多情况下用作此类流体过滤系统中的过滤介质。这种非织造纤维幅材可包括两种或更多种纤维（例如，两个不同的微纤维群体），所述两种或更多种纤维各自具有不同的平均直径，使得非织造纤维幅材可过滤宽范围尺寸的颗粒。一般而言，不同的纤维群体在单层幅材内混合。

可通过多种技术形成非织造纤维幅材，所述技术包括粗梳法、扯松法、气流成网法、湿法成网法、熔喷法、纺粘法和缝编法。可有必要进一步加工非织造物以增加诸如强度、耐久性和纹理之类的特性。进一步加工的实例包括压延、水缠绕、针缝合、树脂粘合、热粘合、超声焊接、压印和层合。在一些可用作过滤介质的非织造纤维幅材中，已发现，将诸如活性炭等吸着剂颗粒在该幅材内混合是有利的。还已知，通过使用单独的粘结剂材料将吸着剂颗粒粘结到非织造纤维幅材的纤维上，从而提供适合用于一些流体过滤应用的装填颗粒的制品。

发明内容

目前正需要提供紧凑且低成本的流体过滤制品，例如，家用水过滤器，或者用作呼吸机或用作用于暖通空调（HVAC）应用的过滤器的空气过滤器。还需要提供流体过滤制品，在没有增加整个流体过滤系统内的压降的情况下，所述流体制品具有高度装填的化学活性颗粒，例如吸收剂和/或吸附剂颗粒。还期望提供一种装填有颗粒的非织造纤维幅材，其将颗粒有效地保持在所述纤维非织造纤维幅材中，从而当用作流体过滤制品时防止将颗粒释放到浸渗流体中。此外，一直需要提供使用寿命和过滤效率得到改善的流体过滤制品。

因此，在一个方面，本发明描述了一种非织造纤维幅材，其包括：多个无规取向的离散纤维、与所述多个无规取向的离散纤维相邻的群体中值直径小于一微米（μm）的多个亚微米纤维(即纳米纤维)以及多个化学活性颗粒。所述多个无规取向的离散纤维包括多组分纤维，所述多组分纤维包括具有第一熔融温度的第一区域和具有第二熔融温度的第二区域，其中所述第一熔融温度低于所述第二熔融温度。所述多组分纤维优选地占所述非织造纤维幅材的大于0重量%且小于10重量%。化学活性颗粒的至少一部分粘合到所述多组分纤维的至少一部分的至少所述第一区域，且所述离散纤维的至少一部分在与所述多组分纤维的第一区域的多个交点处粘合在一起。

在一些示例性实施例中，按离散纤维的总重量计，所述多组分纤维占大于0重量%和小于10重量%。在某些示例性实施例中，所述多组分纤维是双组分纤维。在另外的示例性实施例中，所述多组分纤维包括选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、多烯键热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯基卤化物、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚氧甲烯、液晶聚合物以及它们的组合中的聚合物。

在另一方面，本发明描述了一种非织造纤维幅材，其包括多个无规取向的离散纤维、与所述多个无规取向的离散纤维相邻的群体中值直径小于1微米的多个亚微米纤维以及多个化学活性颗粒。所述无规取向的离散纤维包括具有第一熔融温度的第一组单组分离散热塑性纤维和具有高于所述第一熔融温度的第二熔融温度的第二组单组分离散纤维。所述化学活性颗粒的至少一部分粘合到所述第一组单组分离散纤维的至少一部分，且所述第一组单组分离散纤维的至少一部分粘合到所述第二组单组分离散纤维的至少一部分。

在一些示例性实施例中，所述第一组单组分离散纤维占所述非织造纤维幅材的大于0重量%且小于10重量%。

在某些示例性实施例中，所述第一组单组分离散纤维占所述多个无规取向的离散纤维的大于0重量%且小于10重量%。

在某些示例性实施例中，所述第一组单组分离散纤维包括选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环状聚烯烃、多烯键热塑性弹性体、聚(甲基)丙烯酸酯、聚乙烯基卤化物、聚丙烯腈、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚苯硫醚、聚砜、聚氧甲烯、液晶聚合物以及它们的组合中的聚合物。