過濾介質(zhì)的制作方法

過濾介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種過濾介質(zhì)及其制造方法以及本發(fā)明的過濾介質(zhì)的用途。本發(fā)明的過濾介質(zhì)包含至少兩層通過針刺相互結(jié)合的紡織非織造層。然后對針刺復(fù)合物進(jìn)行后處理，以使由針刺產(chǎn)生的孔減少至少50％。
【專利說明】過濾介質(zhì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過濾介質(zhì)及其制造方法以及本發(fā)明的過濾介質(zhì)的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]過濾器、特別是多層過濾介質(zhì)的使用由來已久。因此，例如空氣過濾器一直被用于汽車領(lǐng)域、空調(diào)系統(tǒng)、內(nèi)部過濾器、花粉過濾器、潔凈室過濾器、家用過濾器等。過濾器也一直被用于處理液體介質(zhì)。這樣的實例是油過濾器和燃料濾清器或制水過濾器。
[0003]根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，對過濾器進(jìn)行改造以獲得足夠的過濾效率和使用壽命。因此，用于一般通風(fēng)技術(shù)(根據(jù)EN779)的粒子空氣過濾器被用作粗過濾器、中等過濾器和細(xì)過濾器，而懸浮材料過濾器被用在EPA和HEPA (空氣)或制水領(lǐng)域。
[0004]從US-A-5993501得知的是一種多層過濾介質(zhì)和過濾器，所述過濾器由剛性的可褶皺的基層、實際的過濾層和覆蓋物組成。這些過濾器特別適合于過濾氣體(空氣)和液體。
[0005]從EP-A-1134013得知的是一種多層褶皺過濾介質(zhì)和過濾器，所述過濾器由剛性的可褶皺的基層、實際的過濾層和覆蓋物組成。這些過濾器由聚合物熱熔粘合劑固結(jié)的微纖維構(gòu)成，并且已非常適合于過濾氣體(空氣)和液體。
[0006]從EP-A-0878226得知的是一種多層過濾介質(zhì)和過濾器，所述過濾器由細(xì)的聚合物纖維和玻璃纖維構(gòu)成。這些過濾器特別適合于過濾氣體(空氣)和液體。
[0007]從EP-A-1656981得知的是一種過濾介質(zhì)和過濾器，所述過濾器由細(xì)的玻璃纖維構(gòu)成。這些過濾器特別適合于過濾氣體(空氣)和液體。
[0008]在相對于過濾介質(zhì)的表面而言具有大體積流量的氣體供應(yīng)系統(tǒng)中，需要可靠地凈化存在的空氣流以便確保良好的空氣質(zhì)量。
[0009]從EP-A-0993854得知的是一種過濾介質(zhì)和過濾器，其中過濾介質(zhì)通過噴水式針刺(water jet needling)進(jìn)行固結(jié)。EP-A-0993854中要求保護(hù)的過濾介質(zhì)具有所謂的裂膜纖維(split fibre),以便確保充分分離小粒子。另外,EP-A-0993854提到了由于形成在潔凈空氣側(cè)的針孔引起的針刺固結(jié)的問題和缺點以及它們對小粒子的過濾效率的影響。然而，EP-A-0993854中提出的將噴水式針刺和裂膜纖維進(jìn)行組合的解決方案只能以復(fù)雜的方式實現(xiàn)，并且相應(yīng)地是昂貴的。
[0010]因此，總是需要一種特別適合用作內(nèi)燃機(jī)中的空氣過濾器的過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)不包含裂膜纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的過濾介質(zhì)解決了上述目的以及其他隱含存在的目的。
[0012]因此，本發(fā)明的主題是一種過濾介質(zhì)，其包含:
[0013]a)至少一層紡織非織造層(層I)，優(yōu)選為紡粘非織造層，其包含合成聚合物纖維，其中，[0014]al)紡織非織造層(層I)具有50至500g/m2、優(yōu)選80至300g/m2的單位面積重量，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；
[0015]a2)所述紡織非織造層(層I)的纖維具有在0.7至< 6dtex范圍內(nèi)的直徑，對于聚合物纖維來說，直徑優(yōu)選在I至< 4dtex范圍內(nèi)，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；
[0016]a3)紡織非織造層(層I)不包含化學(xué)粘合劑，并且優(yōu)選為紡粘非織造物；
[0017]a4)所述紡織非織造層(層I)優(yōu)選通過砑光壓實成空氣透過率為500至20001/m2sec，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；
[0018]b)至少一層另外的紡織非織造層(層2)，其被施加到a)的紡織非織造層(層I)的至少一側(cè)上，其中所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為包含合成聚合物纖維的紡粘非織造層，其中，
[0019]bl)所述另外的紡織非織造層(層2)具有50至500g/m2、優(yōu)選80至300g/m2的單位面積重量，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；
[0020]b2)所述另外的紡織非織造層(層2)的纖維具有在3.0至< 15dtex范圍內(nèi)的直徑，對于聚合物纖維來說，直徑優(yōu)選在4.0至< 12dtex范圍內(nèi)，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；
[0021]b3)所述另外的紡織非織造層(層2)不包含化學(xué)粘合劑，并且優(yōu)選為紡粘非織造物，
[0022]b4)所述另外的紡織非織造層(層2)的空氣透過率高于所述紡織非織造層(層
I)的空氣透過率，優(yōu)選高至少10% ；
[0023]b5)所述另外的紡織非織造層(層2)優(yōu)選具有與纖維直徑相關(guān)的梯度，所述纖維直徑朝著所述紡織非織造層(層I)的方向減小，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造物；
[0024]c)其中所述紡織非織造層(層I)和所述另外的紡織非織造層(層2)通過機(jī)械針刺相互結(jié)合，并且形成在所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)上的孔的直徑通過加熱表面、優(yōu)選為砑光機(jī)的作用減少至少50%、優(yōu)選至少80%，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于第一紡織非織造層(層2)。
[0025]本發(fā)明的過濾介質(zhì)顯示出小粒子的足夠良好的分離，而不必定借助于裂膜纖維。因此，本發(fā)明的過濾介質(zhì)的特征在于，其不包含裂膜纖維。
[0026]另外，本發(fā)明的過濾介質(zhì)顯示出小粒子的足夠良好的分離，而不必定借助于噴水式針刺和裂膜纖維的組合。
[0027]因此，本發(fā)明的過濾介質(zhì)的層始終通過機(jī)械針刺相互結(jié)合，但在紡織非織造層的外側(cè)上不具有通常的針孔，或者針孔數(shù)目和開口面積大幅度減少(層I)。由于由針刺產(chǎn)生的針孔仍存在于過濾介質(zhì)的另一側(cè)上，因此可以在產(chǎn)品中鑒定減少的孔數(shù)目。
[0028]本發(fā)明的過濾介質(zhì)通過已知的獨立步驟或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的方法來生產(chǎn)。例如，US-A-5993501中公開了用于形成非織造物、特別是紡粘非織造物的適合方法。
[0029]本發(fā)明的過濾介質(zhì)優(yōu)選被構(gòu)造成可褶皺的。為此目的，本發(fā)明的過濾介質(zhì)可以與其他已知的覆蓋層和載體層進(jìn)行組合，以便確?？神薨櫺?。優(yōu)選地，本發(fā)明的過濾介質(zhì)僅由紡織非織造層(層I)和另外的紡織非織造層(層2)組成。[0030]本發(fā)明的過濾介質(zhì)的層I通過(I)形成紡織非織造層(層I)或提供已形成的紡織非織造層(層I)來產(chǎn)生。紡織非織造層(層I)優(yōu)選作為卷材(roll goods)存在。
[0031]在形成或提供所述紡織非織造層(層I)之后，將另外的紡織非織造層(層2)施加到該紡織非織造層(層I)上或形成在該紡織非織造層(層I)上。這通常直接在紡織非織造層(層I)上，通過已知的非織造物形成方法，優(yōu)選通過形成紡粘非織造物或通過提供適當(dāng)?shù)木聿膩硗瓿伞?br> [0032]不使用化學(xué)粘合劑來生產(chǎn)本發(fā)明的過濾介質(zhì)。
[0033]下面詳細(xì)描述所涉及的材料的優(yōu)選方面，這同樣也適用于方法。
[0034]紡織非織造層(層I)和另外的紡織非織造層(層2)通過機(jī)械針刺相互結(jié)合。所述針刺通常以20至100針/cm2的刺針密度完成。
[0035]由此形成在所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)上的孔通過加熱表面、優(yōu)選為砑光機(jī)的作用而被減少，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于所述另外的紡織非織造層(層2)。
[0036]為此目的，將整個針刺復(fù)合物引導(dǎo)通過熱固結(jié)單元，優(yōu)選通過砑光機(jī)或砑光機(jī)爐或砑光機(jī)干燥器。所述砑光機(jī)通常具有兩個輥，并且所述針刺復(fù)合物被引導(dǎo)通過輥間隙。在這種情況下，砑光機(jī)的至少一個輥被加熱，該被加熱的輥與紡織非織造層(層I)的外側(cè)相接觸，所紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于另外的紡織非織造層(層2)并且具有由針刺產(chǎn)生的針孔。砑光機(jī)的兩個輥均可被加熱，但優(yōu)選僅加熱前述輥。
[0037]砑光機(jī)的加熱表面使紡織非織造層(層I)的外側(cè)的表面變光滑而不含突出的纖維或纖維末端，并引起針孔部分或完全閉合，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于另外的紡織非織造層(層2)。特別優(yōu)選使用S砑光機(jī)。
[0038]加熱表面的表面溫度比紡織非織造層的有機(jī)聚合物纖維的熔點低至少10°C。
[0039]如果紡織非織造層包含具有不同熔點的有機(jī)聚合物纖維，則加熱表面的表面溫度比最低熔點低至少10°c。
[0040]如果紡織非織造層包含熔融粘合劑纖維和/或具有至少一種熔融粘合劑組分的纖維例如雙組分纖維，則加熱表面的溫度比熔融粘合劑纖維或熔融粘合劑組分的最低熔點低至少10°c。
[0041]如果以砑光機(jī)的形式提供加熱表面，則砑光機(jī)以間隙驅(qū)動，即砑光機(jī)的兩個輥具有預(yù)設(shè)的距離，所述預(yù)設(shè)的距離限定了間隙。從而確保實現(xiàn)了針刺復(fù)合物與砑光機(jī)的加熱表面的良好表面接觸。另外，整個針刺復(fù)合物可以通過砑光機(jī)壓實，并且厚度降低。
[0042]砑光機(jī)所施加的壓力確保表面之間良好地接觸，以使表面平滑化并且孔減少。整個針刺復(fù)合物的固有重量是不足夠的。優(yōu)選地，借助于以間隙驅(qū)動的砑光機(jī)，實現(xiàn)整個針刺復(fù)合物的厚度減少至少5%，但最高50%。
[0043]加熱表面與紡織非織造層(層I)的外側(cè)的接觸時間通常為I秒至50秒，所述加熱表面優(yōu)選為加熱的班光機(jī)棍。
[0044]任選地，可以對根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的過濾介質(zhì)進(jìn)行另外的附加表面處理，其中發(fā)生可能從過濾介質(zhì)的表面突出的纖維的減少或消除。
[0045]適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韮?yōu)選為熱方法,例如焙燒(scorching)、燒焦(singeing)或氣體處理(gassing)。然而，除了這些用于表面處理的熱方法之外，機(jī)械方法也適用于獲得類似的效果。在這種情況下，優(yōu)選對紡織層2的表面進(jìn)行處理，但是也可以對紡織層I和紡織層2的表面均進(jìn)行處理。優(yōu)選地，在對層復(fù)合物進(jìn)行加熱表面的作用之后、優(yōu)選在砑光后完成表面處理，但是所述處理也可以在對層復(fù)合物進(jìn)行針刺之后并且在加熱表面作用或砑光之前進(jìn)行?？蛇x地，過濾材料也可以作為卷材隨后即離線供應(yīng)至附加的表面處理步驟，或者在制造期間即在線實施所述附加的表面處理步驟。
[0046]因此，本發(fā)明的過濾介質(zhì)在紡織非織造層(層I)的外側(cè)上具有顯著減少的針孔數(shù)目或者針孔的孔徑明顯減小，盡管預(yù)先對整個復(fù)合物進(jìn)行針刺，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于另外的紡織非織造層(層2)。然而，由于過濾介質(zhì)的另一側(cè)仍具有特征性的針刺點，所以在本發(fā)明的過濾介質(zhì)中仍然能辨認(rèn)出針刺。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1示出了一種過濾介質(zhì)，其中紡織非織造層(層I)和另外的紡織非織造層(層2)被相互針刺在一起。針孔是明顯可辨認(rèn)的并被顯著磨損。
[0048]圖2示出了一種過濾介質(zhì)，其中紡織非織造層(層I)和另外的紡織非織造層(層
2)已被相互針刺在一起并根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行后處理。可辨認(rèn)的針孔的數(shù)目顯著減少，并且表面幾乎沒有突出的纖維或纖維末端。仍然存在的針孔的尺寸顯著減小。
【具體實施方式】
[0049]紡織非織造層(層I)
[0050]合成聚合物纖維的非織造物被用作紡織非織造層(層I)，其中紡織非織造層可以由不同的合成聚合物纖維形成。優(yōu)選使用的是所謂的雙組分纖維(BiCo纖維)。另外，所述紡織非織造層(層I)本身也可以被構(gòu)造為多層。在這種情況下，各個層在所選擇的合成聚合物纖維方面可以不同和/或具有不同的纖維直徑。
[0051]所述非織造物包含短纖維非織造物，在此特別是濕法非織造物以及紡粘非織造物或干法成網(wǎng)非織造物，這些非織造物通過熱和/或機(jī)械固結(jié)方式固結(jié)但不含有化學(xué)粘合劑。
[0052]所述非織造物優(yōu)選包含未切斷的合成纖維的紡粘非織造物。
[0053]紡粘非織造物、即所謂的紡粘物通過新鮮熔紡的長絲的隨機(jī)沉積而產(chǎn)生。所述長絲是可熔紡的聚合物材料的未切斷的合成纖維，所述聚合物材料特別是基于熱塑性塑料。
[0054]適合的聚合物材料為例如熱塑性塑料，優(yōu)選為聚酰胺，例如聚己二酰己二胺(polyhexamethylene diadipamide)、聚己內(nèi)酰胺、芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龍、部分芳香族或完全芳香族的聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚縮醛(POM)、聚芳醚、聚芳砜、聚醚砜、具有醚基團(tuán)和酮基團(tuán)的聚合物例如聚醚酮(PEK)和聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、或者聚苯并咪唑。特別優(yōu)選的是聚酯、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、或者芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龍。
[0055]所述紡粘非織造物優(yōu)選包含可熔紡的聚酯或由可熔紡的聚酯組成。原則上，適用于生產(chǎn)纖維的所有已知類型均可被認(rèn)為是聚酯材料。這樣的聚酯主要由源自于芳香族二羧酸的構(gòu)建單元和源自于脂肪族二醇的構(gòu)建單元組成。常見的芳香族二羧酸構(gòu)建單元為苯二甲酸、特別是對苯二甲酸和間苯二甲酸的二價基團(tuán)；常見的二醇具有2至4個C原子，其中乙二醇是特別適合的。由至少85摩爾％的聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的紡粘非織造物是特別有利的。然后，剩余的15摩爾％由二羧酸單元和二醇單元構(gòu)成，它們起到所謂的改性劑的作用，并使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠特異性地影響所產(chǎn)生的長絲的物理和化學(xué)性質(zhì)。用于這樣的二羧酸單元的實例是間苯二甲酸的基團(tuán)或脂肪族二羧酸例如戊二酸、己二酸、癸二酸的基團(tuán)；具有改性作用的二醇基團(tuán)的實例是長鏈二醇的基團(tuán)，例如丙二醇或丁二醇的基團(tuán)、二乙二醇或三乙二醇的基團(tuán)，或者如果以少量存在的話，分子量為約500至2000的聚乙二醇的基團(tuán)。
[0056]特別優(yōu)選的是包含至少95摩爾％的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯，特別是那些包含未改性的PET的聚酯。
[0057]所述紡粘非織造物中包含的聚酯優(yōu)選具有與0.6至1.4的特性粘度(IV)相對應(yīng)的分子量，所述特性粘度于25°C下在含Ig聚合物的100mL 二氯乙酸的溶液中測得。
[0058]在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，所述非織造物、特別是紡粘非織造物是熔融粘合劑固結(jié)的非織造物，特別是基于雙組分纖維，即，所述固結(jié)通過熱塑性粘合劑來完成，所述熱塑性粘合劑優(yōu)選以纖維形式存在或作為纖維組分存在。因此，所述熔融粘合劑固結(jié)的非織造物包含載體纖維和熱熔粘接劑纖維和/或具有載體組分和粘合劑組分的雙組分纖維。所述載體和熱熔粘接劑纖維或組分可以源自于任意的形成纖維的熱塑性聚合物，并且載體纖維還可以源自于形成纖維的非熔融性聚合物。例如,原則上,在ΕΡ-Α-0，446，822和ΕΡ-Α-0，590，629中描述了這樣的熔融粘合劑固結(jié)的紡粘非織造物。
[0059]作為載體纖維或載體纖維組分的來源的聚合物的實例為聚丙烯腈、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、基本上脂肪族的聚酰胺例如尼龍6.6、基本上芳香族的聚酰胺(芳族聚酰胺)例如聚(對苯二甲酸對苯二酯)(poly-(p-phenylene terephthalate))或含有一部分用于改善溶解性的芳 香族間二胺單元或聚(間苯二甲酸間苯二酯)(poly-(m_phenyleneisophthalate))的共聚物、基本上芳香族的聚酯例如聚(對羥基苯甲酸酯)、或優(yōu)選地，基本上脂肪族的聚酯例如聚對苯二甲酸乙二醇酯。
[0060]兩種類型的纖維相對于彼此的比例可以在寬范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，應(yīng)當(dāng)注意的是，在該范圍內(nèi)，由于載體纖維與熱熔粘接劑纖維的粘接，熱熔粘接劑纖維的分?jǐn)?shù)被選擇成足夠高。對于所需應(yīng)用來說，非織造物需要足夠的強度，但另一方面，應(yīng)確保所需的空氣透過率。所述非織造物中來自于熱熔粘接劑纖維的熱熔粘接劑的分?jǐn)?shù)通常低于50重量％ (相對于非織造物的重量)。
[0061]具體來說，相對于非織造物原料而言熔點降低10至50°C、優(yōu)選30至50°C的改性聚酯被考慮作為熱熔粘接劑。這樣的熱熔粘接劑的實例為通過長鏈二醇和/或間苯二甲酸或脂肪族二羧酸的縮合而改性的聚丙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。
[0062]熱熔粘接劑優(yōu)選以纖維形式或以所謂的雙組分纖維的形式引入到非織造物中，其中先前指定的用于載體纖維的材料產(chǎn)生機(jī)械強度，并且先前指定的用于熱熔粘接劑纖維的材料形成用于固結(jié)的雙組分纖維的第二組分。
[0063]優(yōu)選地，載體纖維和熱熔粘接劑纖維由一類聚合物構(gòu)成。由此應(yīng)當(dāng)理解，所使用的所有纖維均選自一類物質(zhì)，以便它們可以在非織造物使用后被容易地回收。例如，如果載體纖維由聚酯組成，則熱熔粘接劑纖維也選自聚酯或選自聚酯的混合物，例如以PET為核并以低溫熔融性聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚物為鞘的雙組分纖維；另外，也可以使用由不同聚合物構(gòu)成的雙組分纖維。其實例是聚酯和聚酰胺(核/鞘)的雙組分纖維。
[0064]載體纖維和熱熔粘接劑纖維的單個纖維的纖度可以在所述范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。
[0065]構(gòu)成所述非織造物的纖維可以具有幾乎圓形的橫截面，或者也可以為其它形狀，例如啞鈴形、腎形、三角形或者三葉形或多葉形的橫截面。也可以使用中空纖維和雙組分纖維或多組分纖維。另外，熱熔粘接劑纖維或熱熔粘接劑組分也可以以雙組分纖維或多組分纖維的形式進(jìn)行使用。
[0066]形成所述非織造物的纖維可以通過常用的添加劑進(jìn)行改性，例如通過抗靜電劑如煙灰或賦予帶靜電電荷的添加劑進(jìn)行改性。另外，所述纖維可以具有抗菌性涂層。
[0067]形成所述非織造物的合成聚合物纖維優(yōu)選不包含合成聚合物材料的短纖維和/或所謂的熔噴纖維。
[0068]除了所述合成聚合物纖維之外，也可以存在附加的玻璃纖維，以致玻璃纖維和/或礦物纖維與合成聚合物纖維的混合物作為形成非織造物的纖維存在。
[0069]也可以使用基于鋁硅酸鹽、陶瓷、白云石纖維或硬橡膠纖維的礦物纖維代替玻璃纖維，所述硬橡膠例如為玄武巖輝綠巖、暗斑巖。也可以使用輝綠巖(綠色巖石)和暗斑巖(所謂的脫玻玄武巖(paleobasalts))。
[0070]在所述玻璃纖維中，所使用的玻璃纖維在玻璃類型方面不受任何實質(zhì)性限制，以致原則上可以使用所有類型的玻璃，例如E玻璃、S玻璃、R玻璃和C玻璃。出于經(jīng)濟(jì)方面的原因，E玻璃或C玻璃是優(yōu)選的。生物可溶性玻璃是特別優(yōu)選的。
[0071]玻璃纖維可以由長絲即無限長的纖維形成或由短纖維形成，后者是優(yōu)選的。短纖維的平均長度在3mm和IOOmm之間,優(yōu)選為6至18mm。短纖維也可以具有不同的長度。
[0072]玻璃纖維的直徑在0.5-15 μ m之間，優(yōu)選為8至15 μ m。
[0073]紡織非織造層(層I)中玻璃纖維的分?jǐn)?shù)為高達(dá)最多50重量％，優(yōu)選高達(dá)最多30重量％，特別優(yōu)選聞達(dá)最多10重量％。
[0074]紡織非織造層(層I)的單位面積重量在50g/m2和500g/m2之間、優(yōu)選在80g/m2和300g/m2，特別是在 100g/m2 和 250g/m2 之間。
[0075]如上所述，所述非織造物包括通過熱和/或機(jī)械固結(jié)方式固結(jié)但不含有化學(xué)粘合劑的那些非織造物。該固結(jié)優(yōu)選通過砑光來完成，其結(jié)果是，空氣透過率被設(shè)定為500至20001/m2sec。
[0076]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，通過砑光機(jī)固結(jié)后的紡織非織造層(層I)、優(yōu)選為紡粘非織造物具有光滑的壓花或亞麻布狀壓花。
[0077]另外的紡織非織造層(層2)
[0078]合成聚合物纖維的非織造物被用在或產(chǎn)生在紡織非織造層(層I)上作為另外的紡織非織造層(層2)。
[0079]所述另外的紡織非織造層(層2)優(yōu)選具有與纖維直徑相關(guān)的梯度，所述纖維直徑朝著所述紡織非織造層(層I)的方向減小。該梯度由具有不同纖維直徑的多種合成聚合物纖維產(chǎn)生。
[0080]所述另外的紡織非織造層(層2)優(yōu)選包含短纖維非織造物，在此特別是濕法非織造物以及紡粘非織造物或干法成網(wǎng)非織造物，但優(yōu)選為未切斷的合成纖維的紡粘非織造物。紡粘非織造物、即所謂的紡粘物通過新鮮熔紡的長絲的隨機(jī)沉積而產(chǎn)生。所述長絲是可熔紡的聚合物材料的未切斷的合成纖維。
[0081]根據(jù)制造，例如在紡粘非織造物的情況下，先前指定的梯度也可以通過多層結(jié)構(gòu)本身來產(chǎn)生。
[0082]在這種情況下，各個層在所選擇的纖維直徑方面不同，并且也可以使用不同的合成聚合物纖維。
[0083]所述另外的紡織非織造層(層2)不包含化學(xué)粘合劑。
[0084]用于所述另外的紡織非織造層(層2)、特別是用于紡粘非織造物的適合的聚合物材料為例如熱塑性塑料，優(yōu)選為聚酰胺，例如聚己二酰己二胺(POIyhexamethyIenediadipamide)、聚己內(nèi)酰胺、芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龍、部分芳香族或完全芳香族的聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚縮醛(POM)、聚芳醚、聚芳砜、聚醚砜、具有醚基團(tuán)和酮基團(tuán)的聚合物例如聚醚酮(PEK)和聚醚醚酮(PEEK)、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、或者聚苯并咪唑。特別優(yōu)選的是聚酯、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、或者芳香族或部分芳香族的聚酰胺(“芳族聚酰胺”)、脂肪族聚酰胺例如尼龍。
[0085]所述紡粘非織造物優(yōu)選包含可熔紡的聚酯或由可熔紡的聚酯組成。原則上，適用于生產(chǎn)纖維的所有已知類型均可被認(rèn)為是聚酯材料。這樣的聚酯主要由源自于芳香族二羧酸的構(gòu)建單元和源自于脂肪族二醇的構(gòu)建單元組成。常見的芳香族二羧酸構(gòu)建單元為苯二甲酸、特別是對苯二甲酸和間苯二甲酸的二價基團(tuán)；常見的二醇具有2至4個C原子，其中乙二醇是特別適合的。由至少85摩爾％的聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的紡粘非織造物是特別有利的。然后，剩余的15摩爾％由二羧酸單元和二醇單元構(gòu)成，它們起到所謂的改性劑的作用，并使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠特異性地影響所產(chǎn)生的長絲的物理和化學(xué)性質(zhì)。用于這樣的二羧酸單元的實例是間苯二甲酸的基團(tuán)或脂肪族二羧酸例如戊二酸、己二酸、癸二酸的基團(tuán)；具有改性作用的二醇基團(tuán)的實例是長鏈二醇的基團(tuán)，例如丙二醇或丁二醇的基團(tuán)、二乙二醇或三乙二醇的基團(tuán)，或者如果以少量存在的話，分子量為約500至2000的聚乙二醇的基團(tuán)。
[0086]特別優(yōu)選的是包含至少95摩爾％的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯，特別是那些包含未改性的PET的聚酯。
[0087]所述紡粘非織造物中包含的聚酯優(yōu)選具有與0.6至1.4的特性粘度(IV)相對應(yīng)的分子量，所述特性粘度于25°C下在含Ig聚合物的100mL 二氯乙酸的溶液中測得。
[0088]在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，所述非織造物、特別是紡粘非織造物是熔融粘合劑固結(jié)的非織造物，特別是基于雙組分纖維，即，所述固結(jié)通過熱塑性粘合劑來完成，所述熱塑性粘合劑優(yōu)選以纖維形式存在或作為纖維組分存在。因此，所述熔融粘合劑固結(jié)的非織造物包含載體纖維和熱熔粘接劑纖維和/或具有載體組分和粘合劑組分的雙組分纖維。所述載體和熱熔粘接劑纖維或組分可以源自于任意的形成纖維的熱塑性聚合物，并且載體纖維還可以源自于形成纖維的非熔融性聚合物。例如,原則上,在ΕΡ-Α-0，446，822和ΕΡ-Α-0，590，629中描述了這樣的熔融粘合劑固結(jié)的紡粘非織造物。
[0089]作為載體纖維或載體纖維組分的來源的聚合物的實例為聚丙烯腈、聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯、基本上脂肪族的聚酰胺例如尼龍6.6、基本上芳香族的聚酰胺(芳族聚酰胺)例如聚(對苯二甲酸對苯二酯)(poly-(p-phenylene terephthalate))或含有一部分用于改善溶解性的芳香族間二胺單元或聚(間苯二甲酸間苯二酯)(poly-(m_phenyleneisophthalate))的共聚物、基本上芳香族的聚酯例如聚(對輕基苯甲酸酯)、或優(yōu)選地，基本上脂肪族的聚酯例如聚對苯二甲酸乙二醇酯。
[0090]兩種類型的纖維相對于彼此的比例可以在寬范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，應(yīng)當(dāng)注意的是，在該范圍內(nèi)，由于載體纖維與熱熔粘接劑纖維的粘接，熱熔粘接劑纖維的分?jǐn)?shù)被選擇成足夠高。對于所需應(yīng)用來說，非織造物需要足夠的強度，但另一方面，應(yīng)確保所需的空氣透過率。所述非織造物中來自于熱熔粘接劑纖維的熱熔粘接劑的分?jǐn)?shù)通常低于50重量％ (相對于非織造物的重量)。
[0091]具體來說，相對于非織造物原料而言熔點降低10至50°C、優(yōu)選30至50°C的改性聚酯被考慮作為熱熔粘接劑。這樣的熱熔粘接劑的實例為通過長鏈二醇和/或間苯二甲酸或脂肪族二羧酸的縮合而改性的聚丙烯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯。
[0092]熱熔粘接劑優(yōu)選以纖維形式或以所謂的雙組分纖維的形式引入到非織造物中，其中先前指定的用于載體纖維的材料產(chǎn)生機(jī)械強度，并且先前指定的用于熱熔粘接劑纖維的材料形成用于固結(jié)的雙組分纖維的第二組分。
[0093]優(yōu)選地，載體纖維和熱熔粘接劑纖維或載體纖維和熱熔粘接劑纖維組分由一類聚合物構(gòu)成。由此應(yīng)當(dāng)理解，所使用的所有纖維均選自一類物質(zhì)，以便它們可以在非織造物使用后被容易地回收。例如，如果載體纖維由聚酯組成，則熱熔粘接劑纖維也選自聚酯或選自聚酯的混合物，例如以PET為核并以低溫熔融性聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚物為鞘的雙組分纖維；另外，也可以使用由不同聚合物構(gòu)成的雙組分纖維。其實例是聚酯和聚酰胺(核/鞘)的雙組分纖維。
[0094]載體纖維和熱熔粘接劑纖維的單個纖維的纖度可以在所述范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。
[0095]構(gòu)成所述非織造物的纖維可以具有幾乎圓形的橫截面，或者也可以為其它形狀，例如啞鈴形、腎形、三角形或者三葉形或多葉形的橫截面。也可以使用中空纖維和雙組分纖維或多組分纖維。另外，熱熔粘接劑纖維或熱熔粘接劑組分也可以以雙組分纖維或多組分纖維的形式進(jìn)行使用。
[0096]形成所述非織造物的纖維可以通過常用的添加劑進(jìn)行改性，例如通過抗靜電劑如煙灰或賦予帶靜電電荷的添加劑進(jìn)行改性。另外，所述纖維可以具有抗菌性涂層。
[0097]形成所述非織造物的合成聚合物纖維優(yōu)選不包含合成聚合物材料的短纖維和/或所謂的熔噴纖維。
[0098]除了所述合成聚合物纖維之外，也可以存在附加的玻璃纖維，以致玻璃纖維和/或礦物纖維與合成聚合物纖維的混合物作為形成非織造物的纖維存在。
[0099]也可以使用基于鋁硅酸鹽、陶瓷、白云石纖維或硬橡膠纖維的礦物纖維代替玻璃纖維，所述硬橡膠例如為玄武巖輝綠巖、暗斑巖。也可以使用輝綠巖(綠色巖石)和暗斑巖(所謂的脫玻玄武巖(paleobasalts))。然而，作為其經(jīng)濟(jì)可用性的結(jié)果，玻璃纖維是優(yōu)選的。
[0100]在所述玻璃纖維中，所使用的玻璃纖維在玻璃類型方面不受任何實質(zhì)性限制，以致原則上可以使用所有類型的玻璃，例如E玻璃、S玻璃、R玻璃和C玻璃。出于經(jīng)濟(jì)方面的原因，E玻璃或C玻璃是優(yōu)選的。生物可溶性玻璃是特別優(yōu)選的。
[0101]玻璃纖維可以由長絲即無限長的纖維形成或由短纖維形成，后者是優(yōu)選的。短纖維的平均長度在3mm和IOOmm之間,優(yōu)選為6至18mm。短纖維也可以具有不同的長度。
[0102]玻璃纖維的直徑在0.5-15 μ m之間，優(yōu)選為8至15 μ m。
[0103]紡織非織造層(層2)中玻璃纖維的分?jǐn)?shù)為高達(dá)最多50重量％，優(yōu)選高達(dá)最多30重量％，特別優(yōu)選聞達(dá)最多10重量％。
[0104]紡織非織造層(層I)的單位面積重量在50g/m2和500g/m2之間、優(yōu)選在80g/m2和300g/m2，特別是在 100g/m2 和 250g/m2 之間。
[0105]所述另外的紡織非織造層(層2)具有比所述紡織非織造層(層I)的空氣透過率高的空氣透過率，其優(yōu)選高至少10%，特別優(yōu)選高至少50%。因此，所述另外的紡織非織造層(層2)的空氣透過率優(yōu)選在550-22001/m2sec之間。
[0106]所述另外的紡織非織造層(層2)的纖維的直徑優(yōu)選高于所述紡織非織造層(層
I)的纖維的直徑，特別優(yōu)選高至少10%。
[0107]如上所述，所述紡織非織造層(層I)和所述另外的紡織非織造層(層2)通過機(jī)械針刺相互結(jié)合。作為上述方法的結(jié)果，在所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)上，在刺針的針刺點處形成孔，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于所述另外的紡織非織造層(層2)。如上所述，在層側(cè)I上，通過加熱表面例如砑光機(jī)的作用，這些孔明顯減少或消除。
[0108]本發(fā)明的過濾介質(zhì)被用于過濾空氣/氣體和液體，特別是用于汽車領(lǐng)域、空調(diào)系統(tǒng)、內(nèi)部過濾器、花粉過濾器、清潔室過濾器、家用過濾器以及油過濾器和液壓過濾器。優(yōu)選地，所述過濾介質(zhì)被用于需要非常好的分離度的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣過濾器。
[0109]本發(fā)明的過濾介質(zhì)具有聞于99%、優(yōu)選聞于99.3%、特別是聞于99.5%、特別優(yōu)選至少99.8%的分離度。
[0110]因此，本發(fā)明的主題還在于包含本發(fā)明的過濾介質(zhì)的過濾器、過濾組件或濾芯(cartridge)。在此，所述過濾器被安裝在殼體或其它包封體中，所述過濾器任選為褶皺的形式。例如可以從US-A-5883501推斷相應(yīng)的構(gòu)造。
[0111]一般測定方法:
[0112]分離效率:
[0113]使用ISO細(xì)實驗粉塵(IS012103-1)，通過來自于Palas (MFP2000型號)的過濾器試驗臺測試分離效率。以0.33m/s的流速進(jìn)行測定直至最終壓差為2000Pa。
[0114]容塵量:
[0115]使用ISO細(xì)實驗粉塵(IS012103-1)，通過來自于Palas (MFP2000型號)的過濾器試驗臺測試容塵量。以0.33m/s的流速進(jìn)行測定直至最終壓差為2000Pa。
[0116]空氣透過率:
[0117]按照DIN EN IS09237測定空氣透過率。
[0118]單位面積重量:
[0119]按照DIN EN IS029073-1測定單位面積重量。
[0120]測定非織造物的厚度:
[0121]按照DIN EN IS09073-2 測定厚度。[0122]測定纖維直徑:
[0123]按照DIN EN IS01973(至1995)測定纖維直徑。
[0124]通過以下實施例來解釋本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實施例的限制。
[0125]實施例
[0126]提供纖度為1.7dtex并且單位面積重量為150g/m2的基于雙組分纖維(PET/mod.PET)的紡織紡粘非織造層(層I)以及纖度梯度為9.9dtex和5.6dtex并且單位面積重量為160g/m2的基于聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維(PET)的另外的紡織紡粘非織造層(層2)，并且將它們相互針刺在一起。刺針密度為41針/cm2。然后將針刺復(fù)合物供應(yīng)至具有兩個棍的班光機(jī)，班光機(jī)間隙為1.4_。在班光機(jī)處理后,最終復(fù)合物具有2.5mm的厚度。
[0127]砑光機(jī)的輥I (即，與所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)相接觸的輥，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于所述另外的紡織非織造層(層2))的表面溫度為210°C，相對的輥2的表面溫度為70°C。
[0128]然后，使用ISO細(xì)實驗粉塵(IS012103-1)，通過來自于Palas (MFP2000型號)的過濾器試驗臺測試本發(fā)明的過濾介質(zhì)。
[0129]以0.33m/s的流速對根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的過濾介質(zhì)進(jìn)行測試，直至最終壓差為2000Pa。
[0130]根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的過濾介質(zhì)顯示出99.8%的質(zhì)量相關(guān)的平均分離效率，比容塵量為 830g/m2。
[0131]將根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的過濾介質(zhì)與未根據(jù)本發(fā)明使用砑光機(jī)進(jìn)行熱處理而生產(chǎn)的具有相同結(jié)構(gòu)的過濾介質(zhì)進(jìn)行比較。比容塵量為980g/m2，但分離效率僅為99%，而相比之下，本發(fā)明產(chǎn)品的分離效率為99.8%。因此，未根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高五倍的透過率(透過率1%比0.2% )。
[0132]根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的過濾介質(zhì)顯示出顯著提高的分離效率，而比容塵量僅適度降低。
【權(quán)利要求】
1.過濾介質(zhì)，其包含: a)至少一層紡織非織造層(層I)，優(yōu)選為紡粘非織造層，其包含合成聚合物纖維，其中， al)紡織非織造層(層I)具有50至500g/m2、優(yōu)選80至300g/m2的單位面積重量，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層； a2)所述紡織非織造層(層I)的纖維具有在0.7至< 6dtex范圍內(nèi)的直徑，對于聚合物纖維來說，直徑優(yōu)選在I至< 4dtex范圍內(nèi)，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層；a3)紡織非織造層(層I)不包含化學(xué)粘合劑，并且優(yōu)選為紡粘非織造物；a4)所述紡織非織造層(層I)優(yōu)選通過砑光壓實成空氣透過率為500至20001/m2sec，所述紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層； b)至少一層另外的紡織非織造層(層2)，其被施加到a)的紡織非織造層(層I)的至少一側(cè)上，其中所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為包含合成聚合物纖維的紡粘非織造層，其中， bl)所述另外的紡織非織造層(層2)具有50至500g/m2、優(yōu)選80至300g/m2的單位面積重量，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層； b2)所述另外的紡織非織造層(層2)的纖維具有在3.0至< 15dtex范圍內(nèi)的直徑，對于聚合物纖維來說，直徑優(yōu)選在4.0至< 12dtex范圍內(nèi)，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造層； b3)所述另外的 紡織非織造層(層2)不包含化學(xué)粘合劑，并且優(yōu)選為紡粘非織造物，b4)所述另外的紡織非織造層(層2)的空氣透過率高于所述紡織非織造層(層I)的空氣透過率，優(yōu)選高至少10% ； b5)所述另外的紡織非織造層(層2)優(yōu)選具有與纖維直徑相關(guān)的梯度，所述纖維直徑朝著所述紡織非織造層(層I)的方向減小，所述另外的紡織非織造層優(yōu)選為紡粘非織造物； c)其中所述紡織非織造層(層I)和所述另外的紡織非織造層(層2)通過機(jī)械針刺相互結(jié)合，并且形成在所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)上的孔的直徑通過加熱表面、優(yōu)選為砑光機(jī)的作用減少至少50%、優(yōu)選減少至少80%，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于第一紡織非織造層(層2)。
2.權(quán)利要求1的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)、特別是所述紡織非織造層(層I)和所述另外的紡織非織造層(層2)不包含裂膜纖維。
3.權(quán)利要求1或2的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述過濾介質(zhì)僅由所述紡織非織造層(層I)和所述另外的紡織非織造層(層2)組成。
4.權(quán)利要求1至3的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述機(jī)械針刺以20至100針/cm2的刺針密度完成。
5.權(quán)利要求1至4的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述紡織非織造層(層I)由合成聚合物纖維組成，并且優(yōu)選所述另外的紡織非織造層(層2)也由合成聚合物纖維組成，其中所述紡織非織造層也可以由多種合成聚合物纖維形成。
6.權(quán)利要求5的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述紡織非織造層(層I)由雙組分纖維組成，并且優(yōu)選所述另外的紡織非織造層(層2)也由雙組分纖維組成。
7.權(quán)利要求1至6的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述紡織非織造層(層I)具有多層結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選所述另外的紡織非織造層(層2)也具有多層結(jié)構(gòu)。
8.權(quán)利要求1至7的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述紡織非織造層(層I)為紡粘非織造物，并且優(yōu)選所述另外的紡織非織造層(層2)也為紡粘非織造物。
9.權(quán)利要求8的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述紡粘非織造物由熱塑性塑料、優(yōu)選聚酯構(gòu)成。
10.權(quán)利要求1至9的過濾介質(zhì)，其特征在于，形成所述非織造物的纖維具有添加劑，優(yōu)選為抗靜電劑或賦予帶靜電電荷的添加劑。
11.權(quán)利要求1至10的過濾介質(zhì)，其特征在于，形成所述非織造物的合成聚合物纖維不包含合成聚合物材料的短纖維和/或所謂的熔噴纖維。
12.權(quán)利要求1至11的過濾介質(zhì)，其特征在于，形成所述非織造物的合成聚合物纖維包含附加的玻璃纖維和/或礦物纖維，優(yōu)選為玻璃纖維，從而提供玻璃纖維和/或礦物纖維與合成聚合物纖維的混合物作為形成非織造物的纖維，并且相對于相關(guān)非織造物的總重量，玻璃纖維和/或礦物纖維、優(yōu)選玻璃纖維的分?jǐn)?shù)為最多50重量％，優(yōu)選高達(dá)最多30重量％，特別優(yōu)選高達(dá)最多10重量％。
13.權(quán)利要求1至12的過濾介質(zhì)，其特征在于，其具有高于99%、優(yōu)選高于99.3%、特別是高于99.5%、特別優(yōu)選至少99.8%的分離效率。
14.用于生產(chǎn)權(quán)利要求1的過濾介質(zhì)的方法，其中， (i)至少一層權(quán)利要求1中限定的紡織非織造層(層I)和` (?)至少一層權(quán)利要求1中限定的另外的紡織非織造層(層2) (iii)通過機(jī)械針刺相互結(jié)合， 其特征在于，加熱表面作用在所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)上，并且將由針刺產(chǎn)生的針孔的數(shù)目減少至少50%，所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)背離于所述另外的紡織非織造層(層2)。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述加熱表面優(yōu)選為砑光機(jī)。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于，機(jī)械針刺以20至100針/cm2的刺針密度完成。
17.權(quán)利要求14至16的方法，其特征在于，所述加熱表面的表面溫度比所述紡織非織造層的有機(jī)聚合物纖維的熔點低至少10°C，或者如果所述紡織非織造層中存在具有不同熔點的有機(jī)纖維，則所述加熱表面的表面溫度比最低熔點低至少10°C。
18.權(quán)利要求14至17的方法，其特征在于，所述加熱表面被制備為砑光機(jī)的形式，所述砑光機(jī)以間隙驅(qū)動，并且整個針刺復(fù)合物的厚度減少量被設(shè)定為至少5%，但最高50%。
19.權(quán)利要求14至18的方法，其特征在于，所述加熱表面與所述紡織非織造層(層I)的外側(cè)的接觸時間為I秒至5秒，所述加熱表面優(yōu)選為加熱的砑光機(jī)輥。
20.權(quán)利要求1至13的過濾介質(zhì)在過濾空氣/氣體或液體、優(yōu)選用于過濾空氣供應(yīng)系統(tǒng)中的空氣流、特別是在汽車領(lǐng)域中的用途。
21.過濾組件，其包含殼體和至少一種權(quán)利要求1至13的過濾介質(zhì)。
【文檔編號】B32B5/26GK103877781SQ201310757194
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】約爾格·邁爾, 約爾格·萊納特 申請人:約翰斯曼維爾歐洲有限公司