[发明专利]用于呼吸装置和面罩的熔纺过滤介质

说明书

本披露针对一种改善的纳米纤维驻极体过滤介质，其中该独立的驻极体纳米纤维网包括单一来源无规混合的纤维网络，该纤维网络由于高孔隙率产生高透气性并且产生改善的过滤效率以供用作呼吸装置和面罩的改善的过滤介质。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月21日提交的并且标题为“Melt Spun Filtration MediaFor Respiratory Devices And Face Masks[用于呼吸装置和面罩的熔纺过滤介质]”的美国临时专利申请序列号62/082,664的权益，该申请出于所有目的以其全文通过引用结 合于此。

技术领域

本发明涉及一种非织造的纳米纤维网；并且更具体地，涉及一种可用作呼吸装置和面罩中的过滤介质的纳米纤维网。

背景技术

织物片材和非织造网已被用作用于消费和工业用途、呼吸防护装置和医疗装置(例如，外科、牙科、医疗程序、隔离和激光掩模)的防尘面罩中的空气过滤元件。 公众和产业工人可获得的各种类型的面罩和呼吸器被佩戴用于防止吸入灰尘、污染 物、过敏原、致病生物体、以及其他有害微粒材料。

用面罩和呼吸器观察到的与防护效率有关的因素包括过滤材料的渗透效率和颗粒负载特性。面罩或呼吸器的适合也是重要的。通过面罩和呼吸器防止灰尘、过敏原 和感染性气溶胶依赖于化合物的气溶胶浓度和感染或吸入剂量。然而，使用常规的面 罩和呼吸器可能不能提供针对吸入的气溶胶的如所希望的那样多的防护。

非织造介质的过滤效率可以在某种程度上受到所使用的纤维的类型及其构型的影响。纳米纤维介质因其优于用较大纤维制成的介质提高过滤效率的潜能而已经被考 虑，因为从使用具有较小直径的纤维可能预期较小的孔径。另一方面，过滤性能的另 一个量度是阻力或压降，该阻力或压降通常随着孔径的减小而增加。较高的阻力使得 面罩较不透气并且较不舒适。

此外，已知的纳米纤维介质通常是柔软且易碎的，因此它们不是自支撑的，并且因此不能单独用作空气过滤元件。因此，本发明的纳米纤维通常被涂覆或以其他方式 支撑在更坚固的基材上以形成可在制造、运输和使用过程中容易地处理的复合材料。 基材通常是单独的非织造微纤维介质。用于涂覆的纳米纤维可以通过电纺丝或熔喷法 生产。虽然电纺丝在某些情况下可以产生小直径纤维，但生产率通常如此低，使得最 终成本是过高的。当与标准过滤介质相比时，熔喷纳米纤维也是相对昂贵的。甚至可 以以高速生产的海中岛纳米纤维的生产也是昂贵的，因为它们需要必须在单独的工艺 步骤中去除的可移开的海。无规铺设纤维的熔喷纳米纤维方法或熔体膜原纤化方法在 对于大多数最终用途应用充分高的生产量下不能提供足够的均匀度。

已经考虑将纳米纤维用于面罩中，例如作为基材上的涂层或与基材层压或作为纳米纤维层结构。虽然在某些情况下所得的纳米纤维网具有良好的过滤效率，但它们通 常表现出非常高的阻力(压降)，这表示对于面罩佩戴者的差的透气性和较小的舒适 度。

需要的是低成本的过滤介质，该过滤介质可以结合在面罩、呼吸器和类似的可以有效地捕获微小颗粒的个人防护装置中，同时提供令人希望的透气性和使用者舒适 度。理想地，用这种介质构建的防护设备将适用于过滤环境细菌、花粉、含病毒的小 颗粒气溶胶、以及由工业过程排放的或来自其他天然来源的灰尘。

发明内容

在一个方面，本披露提供了一种纳米纤维网，该纳米纤维网包含在单层独立网络中紧密地混合和缠结的聚合物纤维，并且其中：

(a)该纤维包含按数量百分比计至少70％的纳米纤维、5％-25％的微纤维和 0％-5％的粗纤维；

(b)所有纤维的数均直径小于1000nm，并且所有纤维的中值直径小于500nm； 并且