HK1234112A1 - 用於形成合捻结构的多模具熔喷系统及其方法 - Google Patents

Description

用于形成合捻结构的多模具熔喷系统及其方法

本发明的领域

本发明涉及包括可构造成形成合捻非织造结构的两个或更多个模具的熔喷系统，以及将颗粒和其它添加剂结合到网中的使用这种系统形成的合捻的非织造结构。

本发明的背景

合成纤维广泛用于许多不同应用来提供更强、更薄和更轻量的产品。此外，合成热塑性纤维通常为可热粘合的，且因此对于单独或与其它非热塑性纤维(诸如棉、羊毛和木浆)组合的非织造纤维的制造特别有吸引力。非织造纤维网络继而部分地由于其低生产成本日益用作常规织造纺织品的替代物。非织造纤维初始地呈现为非结合的纤维或丝，其可为天然的或人造的。制造非织造物的关键步骤涉及将各种纤维或丝结合在一起。纤维或丝结合在一起的方式可变化，且包括部分地基于最终产品的期望特征来选择的机械和化学技术。

熔喷技术是熔纺过程，其可用于通过将熔融聚合物流注入高速气体喷射中来产生微纤维。常规熔喷结构由低分子量、低粘性的聚合物制成以形成高度拉制的微纤维和纳米纤维网。例如，大量常规熔喷结构由聚丙烯(PP)制成，因为它们容易在形成细纤维所需的低粘性下可用。尽管有可能由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙和其它纤维级聚合物形成熔喷结构，但这些聚合物的较高粘性导致较大的纤维，这可能是熔喷织物中非期望的，因为熔喷结构通常用于HVAC过滤器到面罩和用于液体过滤的呼吸机的范围的过滤应用中。因此，常规熔喷纤维很细，且由此形成的织物较弱，且具有有限的可延伸性。因此，常规熔喷结构可能难以褶皱和/或模制。

添加剂已经用于增强或另外改变熔喷纤维的特征。类似地，不同粘合技术或其它过程可应用于熔喷结构来增强熔喷结构，且给予较高的可延伸性，使得熔喷结构可更容易模制、褶皱和定形。例如，参见授予Legare的欧洲专利第0848636号、授予Aigner等的第0498002号、授予Strauss的第1050331号、授予Dickerson等的第1208959号、授予Doherty的第1339477号、授予Wu的第2043756号、授予Brandner等的第2049226号、授予Angadjivand等的第2162028号和授予Freeman等的第2227308号；以及授予Osendorf的美国专利第5306321号、授予Osendorf的第5427597号、授予Mullins等的第6585838号、授予Hornfeck等的第7326272号、授予Ptak等的第8343251号以及授予Lim等的第8361180号；其中每一个通过引用并入本文中。还参见美国专利第5306321号、第5427597号、第7326272号、第8361180号、第8343251号以及欧洲专利第1339477 A1号、第2043756 A1号、第2049226 B1号、第2162028B1号、第2167714 B1号和第2227308 A2号中所述的改善熔喷织物的成褶性的尝试；其中每一个通过引用并入本文中。

存在许多尝试来改善熔喷织物的成褶性。例如，通常是将熔喷结构层压到较重的纺粘织物或麻布以便于褶皱。在此情况下，熔喷织物附接到纺粘网或麻布且由用于保持期望形状的该较重的层承载。例如，通过引用并入本文中的欧洲专利EP 1050331 B2使用两层或多层结构，其中一层为熔喷介质。还参见EP 0848636 B1和EP 0498002 A1中示范的结构，其中每一个通过引用并入本文中。超声粘合例如已用于将额外刚度赋予熔喷介质，从而允许褶皱。例如，参见美国专利第6585838号和欧洲专利第1208959 B1号，其中每一个通过引用并入本文中。

已知的是，多个熔喷纤维流可合捻，使得形成混合结构。例如，参见美国专利第3971373号、第7754041号、第7682554号、第7807591号和第8372175号，其中每一个通过引用并入本文中。此外，第三材料(例如，纤维和/或颗粒)可沉积到合捻的网和/或单个熔喷纤维流中。例如，参见EP 0156160 A2和EP 0080382 A2，其中每一个通过引用并入本文中。美国专利第8834762号针对一种包括由相同材料构造的较粗纤维和较细纤维的可褶皱的非织造结构，但需要使用远低于500 MFI的高粘性聚合物熔体，且特别强调了需要高粘性聚合物熔体来实现带有很小直径的纤维。仍需要改善合捻混合结构的成褶性和/或可模制性以及颗粒或第三组分可引入网中的方式。

从前文将清楚的是，熔喷结构通常独自不可褶皱，且需要自支撑的单层熔喷结构，其可容易褶皱且可保持褶皱的形状，且其可使用有助于熔喷结构的高效生产的制造过程制成。此结构将提供导致较低成本的可模制性/成褶性，因为其不需要额外层、粘合剂或纤维来达到成褶性。此外，最终结构可相对较薄，允许每单位面积较大数目的褶皱，从而由于增大的过滤表面面积而导致改善的压降。

仍需要一种新的和改善的系统和方法来形成合捻结构，其呈现出提高的强度和成褶性/可模制性特征以及"捕集"颗粒或第三组分到网中的能力。

本发明的概要

本发明的实施例提供了一种包括多个纤维流在其中会聚的两种或更多种模具类型和/或构造的系统，其中各个模具代表不同技术或相同技术的不同构造，使得不同类型和/或尺寸的纤维可合捻以形成独特的非织造结构。本发明的某些实施例还能够将第三组分捕集在合捻熔喷结构内。在各种实施例中，多模具系统中的至少一个模具可为同心空气类型的模具，使得具有低熔体流动指数的聚合物可更容易在系统中使用。此聚合物可向形成的熔喷结构提供良好的强度和完整性。

因此，改善的合捻混合结构可形成，其呈现出优于使用单个模具类型形成的合捻结构的有利性质，特别是关于过滤性质。如下文更详细所述，本文所述的系统和方法可提供非织造熔纺材料，其中结构可包括至少部分地合捻的至少两组多条纤维。两组或更多组多条纤维可包括不同直径和/或聚合物类型的纤维。

在本发明的各种实施例中，提供了用于制造非织造织物的熔喷系统。该系统可包括具有定位成接收多条纤维的表面的收集器、与具有大约500或更低的熔体流动指数的第一液体聚合物供应流体连通的第一模具，第一模具包括面向收集器表面的多个喷丝头喷嘴，其中第一模具具有包括喷嘴的同心设计，喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，且其中第一模具构造成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第一多条纤维，该系统包括与具有大约500或更高的熔体流动指数的第二液体聚合物供应流体连通的第二模具，第二模具包括面向收集器表面的多个喷丝头喷嘴，第二模具包括相比第一模具的喷丝头喷嘴具有较小的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且其中第二模具定位成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第二多条纤维，使得第一多条纤维和第二多条纤维在收集器表面上形成合捻非织造网，合捻非制造网由具有变化的纤维直径的纤维形成，其中第一多条纤维相比第二多条纤维具有较大的平均直径，且该系统包括定位成可选地将第三材料在收集器表面上引入合捻网中的可选的施加器。

在某些实施例中，第二模具可具有包括喷嘴的同心空气设计，喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，或第二模具可为单排毛细管类型的模具设计，其中冲击空气流来自模具末梢的两侧。在各种实施例中，第一模具可具有在大约500微米到大约850微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且第二模具可具有在大约100微米到大约500微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴。

在本文所述的熔喷系统的一些实施例中，第一液体聚合物供应可与第二液体聚合物供应为相同的聚合物种类，且第一液体聚合物供应的熔体流粘性可不同于第二液体聚合物供应的熔体流粘性。在一些实施例中，第一液体聚合物供应可为不同于第二液体聚合物供应的聚合物种类。在某些实施例中，第二聚合物供应可包括第一聚烯烃聚合物，且第一聚合物供应可包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。例如，第二聚合物供应可包括聚丙烯，且第一聚合物供应可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯或包括聚乳酸(PLA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的其它聚酯。

在某些实施例中，第三材料可选自由颗粒材料(例如，各种粉末，包括包含纳米颗粒的那些)、纤维材料(例如，连续纤维、亚微纤维、多条短纤维或切段纤维)、多个胶囊和它们的组合组成的组。在一些实施例中，第三材料可为粗梳网或包括多条纤维的纺织织物。在一些实施例中，第三材料可为膜状材料或纸材料。

本文还提供了包括不同直径的合捻熔喷纤维的非织造纤维。非织造织物可包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物形成的第二多条纤维。第一多条纤维和第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且第一多条纤维相比第二多条纤维可具有较大的平均直径。在一些实施例中，第二聚合物可包括第一聚烯烃聚合物，且第一聚合物可包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。例如，第二聚合物可包括聚丙烯，且第一聚合物可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。在各种实施例中，非织造纤维可为褶皱或模制的过滤介质的形式。

本文还提供了形成合捻熔喷纤维的非织造纤维的方法。该方法可包括将第一液体聚合物和第二液体聚合物引入本文所述的熔喷系统中，从第一模具拉制第一多条纤维，从第二模具拉制第二多条纤维，将第一多条纤维和第二多条纤维收集在收集器的表面上以形成合捻熔喷织物，其中合捻熔喷织物可包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物的第二多条纤维，第一多条纤维和第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且其中第一多条纤维相比第二多条纤维具有较大的平均直径。在一些实施例中，非织造织物可为可褶皱或可模制的。

本发明包括而不限于以下实施例：

实施例1：一种用于制造非织造织物的熔喷系统，包括：收集器，其具有定位成接收多条纤维的表面；第一模具，其与具有大约500或更低的熔体流动指数的第一液体聚合物供应流体连通，所述第一模具包括面向所述收集器表面的多个喷丝头喷嘴，其中所述第一模具具有包括喷嘴的同心空气设计，所述喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，且其中所述第一模具构造成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第一多条纤维；第二模具，其与具有大约500或更高的熔体流动指数的第二液体聚合物供应流体连通，所述第二模具包括面向所述收集器表面的多个喷丝头喷嘴，所述第二模具包括相比所述第一模具的喷丝头喷嘴具有较小的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且其中所述第二模具定位成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第二多条纤维，使得所述第一多条纤维和所述第二多条纤维在所述收集器表面上形成合捻非织造网，所述合捻非织造网由具有变化的纤维直径的纤维形成，其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径；以及可选的施加器，其定位成可选地将第三材料在所述收集器表面上引入所述合捻网中；

实施例2：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第二模具具有包括喷嘴的同心空气设计，所述喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，或所述第二模具为单排毛细管类型的模具设计，其中冲击空气流来自模具末梢的两侧；

实施例3：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第一模具具有在大约500微米到大约850微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且所述第二模具具有在大约100微米到大约500微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴；

实施例4：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第一液体聚合物供应与所述第二液体聚合物供应为相同的聚合物种类，且其中所述第一液体聚合物供应的熔体流粘性不同于所述第二液体聚合物供应的熔体流粘性；

实施例5：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第一液体聚合物供应为不同于所述第二液体聚合物供应的聚合物种类；

实施例6：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第二聚合物供应包括第一聚烯烃聚合物，且所述第一聚合物供应包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者；

实施例7：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第二聚合物供应包括聚丙烯，且所述第一聚合物供应包括聚对苯二甲酸丁二醇酯；

实施例8：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第三材料选自由颗粒材料、纤维材料、多个胶囊和它们的组合组成的组；

实施例9：任何前述或后续实施例的熔喷系统，其中所述第三材料为粗梳网或包括多条纤维、膜状材料或纸的纺织织物；

实施例10：一种用于制造非织造织物的熔喷系统，包括：第一模具，其中所述第一模具可构造成形成合捻网，其中所述第一模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中所述第一模具构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维；第二模具，其中所述第二模具可构造成形成合捻网，且其中所述第二模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中所述第二模具构造成拉制包括具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维；定位成接收所述第一纤维和所述第二纤维的收集器；以及可选的施加器，其构造成可选地将第三材料引入所述合捻网中，其中所述第一模具包括成排的毛细管，各个毛细管具有在大约100微米到大约500微米的范围中的直径；且其中所述第二模具包括成排的毛细管，各个毛细管具有在大约500微米到大约850微米的范围中的直径；

实施例11：任何前述或后续实施例的非织造织物，其中所述非织造织物包括不同直径的合捻熔喷纤维，所述合捻熔喷纤维包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物的第二多条纤维，所述第一多条纤维和所述第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径；

实施例12：任何前述或后续实施例的非织造织物，其中所述第二聚合物包括第一聚烯烃聚合物，且所述第一聚合物包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者；

实施例13：任何前述或后续实施例的非织造织物，其中所述第二聚合物包括聚丙烯，且所述第一聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯；

实施例14：任何前述或后续实施例的非织造织物，其中所述非织造纤维为褶皱或模制的过滤介质的形式；

实施例15：一种形成任何前述或后续实施例的合捻熔喷纤维的非织造织物的方法，包括：将第一液体聚合物和第二液体聚合物引入本文所述的熔喷系统中；从所述第一模具拉制第一多条纤维；从所述第二模具拉制第二多条纤维；将所述第一多条纤维和所述第二多条纤维收集在收集器的表面上以形成合捻熔喷织物，其中所述合捻熔喷织物包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物的第二多条纤维，所述第一多条纤维和所述第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径；

实施例16：一种形成任何前述或后续实施例的合捻熔喷纤维的非织造织物的方法，其中所述非织造织物为可褶皱或可模制的。

在本发明的各种实施例中，提供了一种用于制造非织造织物的熔喷系统，包括：第一模具，其中第一模具可构造成形成合捻网，且其中第一模具为同心空气设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中第一模具构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维；第二模具，其中第二模具可构造成形成合捻网，且其中第二模具为单排毛细管类型的模具设计，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流构造成拉制包括具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维；和定位成接收第一纤维和第二纤维的收集器；以及构造成可选地将第三材料引入合捻网中的可选的施加器。

在一些实施例中，第一模具可包括在大约500微米到大约850微米的范围中的毛细管。在某些实施例中，第二模具可包括在大约100微米到大约500微米的范围中的毛细管。在各种实施例中，第一模具和第二模具可包括在大约100微米到大约850微米的范围中的类似尺寸的毛细管。

在本文所述的系统的各种实施例中，第一聚合物与第二聚合物可为相同的种类，且第一熔体粘性可不同于第二熔体粘性。例如，表示为熔体流动指数(MFI)或另外称为熔体流率(MFR)的熔体速度可范围从大约30到大约7000。在某些实施例中，第一聚合物可不同于第二聚合物。在各种实施例中，第一熔体流动指数可低于第二熔体流动指数。例如，第一熔体流动指数可为500，而第二熔体流动指数可为1600。在各种实施例中，第二聚合物供应可包括第一聚烯烃聚合物，且第一聚合物供应可包括尼龙、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。例如，第二聚合物供应可包括聚丙烯，且第一聚合物供应可包括聚对苯二甲酸丁二醇酯或包括聚乳酸(PLA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的其它聚酯。

在一些实施例中，第一模具可包括第一喷嘴尺寸和第一喷嘴几何形状。第二模具可包括第二喷嘴尺寸和第二喷嘴几何形状。在某些实施例中，第一喷嘴尺寸和第一喷嘴几何形状不同于第二喷嘴尺寸和第二喷嘴几何形状。

本发明的实施例还包括用于制造非织造织物的熔喷系统，其包括：第一模具，其中第一模具可构造成形成合捻网，其中第一模具为单排毛细管类型的模具设计，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流构造成拉制具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维，第二模具，其中第二模具可构造成形成合捻网，且其中第二模具为单排毛细管类型的模具设计，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流构造成拉制具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维，定位成接收第一纤维和第二纤维的收集器，以及构造成可选地将第三材料引入合捻网中的可选的施加器。在一些实施例中，第一模具包括多排毛细管，各个毛细管具有在大约500微米到大约850微米的范围中的直径，且第二模具包括多排毛细管，各个毛细管具有在大约100微米到大约500微米的范围中的直径。在某些实施例中，第一模具包括第一多个毛细管，第二模具包括第二多个毛细管，且第一多个毛细管可以以不同于第二多个毛细管的式样布置。

在本发明的某些实施例中，提供了一种熔喷系统，其中该系统包括：第一模具，其中第一模具可构造成形成合捻网，其中第一模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中第一模具构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维，第二模具，其中第二模具可构造成形成合捻网，且其中第二模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中第二模具构造成拉制包括具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维，定位成接收第一纤维和第二纤维的收集器；以及构造成可选地将第三材料引入合捻网中的可选的施加器。在一些实施例中，第一模具包括多排毛细管，各个毛细管具有在大约500微米到大约850微米的范围中的直径，且第二模具包括多排毛细管，各个毛细管具有在大约100微米到大约500微米的范围中的直径。在某些实施例中，第一模具包括第一多个毛细管，第二模具包括第二多个毛细管，且第一多个毛细管可以以不同于第二多个毛细管的式样布置。

在熔喷系统的各种实施例中，第三材料可选自由粉末、连续纤维、静电纺丝纤维、多条短纤维、多条切段纤维、多个颗粒、多个纳米颗粒、多个胶囊以及它们的组合组成的组。在一些实施例中，第三材料可为包括多条纤维的粗梳网。在一些实施例中，多条纤维可测得大约1微米或更小的直径。作为备选，多条纤维可测得大约1微米或更大的直径。在某些实施例中，多条纤维可为具有大约6个瓣(lobe)到大约50个瓣的长纤维，从而给予纤维较大的表面面积。

本文还提供了包括不同直径的合捻熔喷纤维的可褶皱/可模制的单层非织造纤维。在一些实施例中，过滤介质可由可褶皱/可模制的单层非织造织物形成。

还提供了一种形成可褶皱/可模制的单层非织造织物的方法。方法的实施例可包括定位第一模具和第二模具以形成合捻网；其中第一模具为同心空气设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中第一模具构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维；且其中第二模具为单排毛细管类型的模具设计，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流构造成拉制包括具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维。该方法还可包括定位收集器以接收第一纤维和第二纤维。可选地，该方法可包括定位施加器，施加器构造成可选地将第三材料引入合捻网中。

本公开内容的这些和其它特征、方面和优点将通过连同附图阅读以下详细描述而清楚，附图在下文中简要描述。本发明包括上述实施例中的两个、三个、四个或更多个的任何组合，以及本公开内容中提出的任何两个、三个、四个或更多个特征或元件的组合，而不论此特征或元件是否在本文的特定实施例描述中明确地组合。本公开内容旨在整体地阅读，使得公开的本发明的任何可分开的特征或元件在其各种方面和实施例中的任一者中应当看作是可组合的，除非上下文清楚地另外指出。

附图的简要描述

因此已经概括地描述了本公开内容，现在将参照附图，附图不一定按比例绘制，且在附图中：

图1为示出沉积到筒式收集器上的纤维的熔喷流的示意图；

图2为具有双熔喷模具和用于会聚纤维流和捕集沉积在其中的材料的沉积槽口的系统的示意图；

图3为由本文所述的单层可褶皱的非织造织物形成的过滤器的实施例的示意图；

图4A-图4C为示出带有不同的会聚程度的熔喷纤维流的示意图；

图5A为示出具有包绕各个喷嘴的同心空气射流的同心空气模具类型的技术的示意图；

图5B为示出具有来自模具末梢的两侧的冲击空气流的冲击空气模具类型的技术的示意图；

图6为包括具有不同毛细管直径的两个熔喷模具的熔喷系统的示意图；

图7A-图7D为由带有高会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的扫描电子显微(SEM)图像；

图8A-图8D为由带有中等会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图9A-图9D为由带有低会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图10A-图10B为由带有高会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图11A-图11B为由带有低会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图12为将利用双模具设备产生的样品的过滤性能与利用单模具系统产生的样品的过滤性能相比较的图；

图13A-图13D为由带有高会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图14A-图14D为由带有低会聚度的多模具系统制成的熔喷织物的SEM图像；

图15为将利用双模具设备产生的聚丙烯样品的过滤性能与利用双模具设备产生的聚丙烯/PBT样品的过滤性能相比较的图；以及

图16A和图16B为已褶皱的由多模具系统制成的熔喷织物的照片。

详细描述

现在将在下文中参照附图来更完整地描述本发明，在附图中，示出了本发明的一些但并非所有实施例。实际上，本发明可体现为许多不同形式，且不应当看作是限于本文提出的实施例；相反，这些实施例提供成使得本公开内容将满足适用的法规要求。相似的数字表示各处相似的元件。如本说明书和权利要求中使用的单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数对象，除非上下文清楚地另外指出。

本发明的实施例提供了用于产生合捻纤维网的熔喷模具的多个阵列。如本文使用的用语"合捻"用于表示包括至少部分地混合的两组或更多组多条纤维的纤维网。两组或更多组多条纤维合捻(即，混合/混杂)的程度可如下文更详细描述的那样变化。在一些实施例中，其它材料可通过将材料沉积到会聚的纤维流上来引入合捻纤维网中。

如本文使用的用语"纤维"限定为纺织品的基本要素，其具有例如至少大约100倍的高长宽比。此外，"丝/连续丝"是拥有很高长宽比的极长长度的连续纤维。"切段纤维"是从连续丝的切断长度。用语"多组分纤维"是指包括物理或化学性质不同的两种或更多种聚合物的纤维，包括双组分纤维。如本文中参照纤维材料、网、垫、絮垫或片使用的用语"非织造"是指其中纤维以未限定或随机的定向排列的纤维结构。

根据本发明的纤维可变化，且包括具有任何类型的截面的纤维，包括但不限于圆形、矩形、正方形、椭圆形、三角形和多瓣形。在某些实施例中，纤维可具有一个或多个空隙空间，其中空隙空间例如可具有圆形、矩形、正方形、椭圆、三角形或多瓣形截面。纤维可选自单组分(即，纤维各处的成分一致)或多组分纤维类型，包括但不限于具有护套/核心结构的纤维和具有海岛结构的纤维，以及具有并排、分段的派、分段的十字、分段的缎带或尖头多瓣截面的纤维。

产生非织造网的手段可变化。大体上，非织造网通常在三个阶段中产生：网形成、粘合和精整处理。网形成可由本领域中已知的任何手段实现。例如，网可通过干法成网过程、纺粘法过程或湿法成网过程形成。在本发明的各种实施例中，非织造网由熔喷过程制成。

熔喷技术是熔纺过程，其可用于通过将熔融聚合物流注入高速气体射流中来产生微纤维。例如，如图1、图5A和图5B中所示，高速气体射流在聚合物从喷丝头4出现时冲击聚合物。挤出机1可将聚合物给送至第一模具3且穿过喷丝头4。空气可进入进气口5且进到空气歧管2中。高压空气然后用于将聚合物拉制成可收集在收集器6上的纤维。由空气引起的拖曳力使纤维快速细化，且将其直径从喷嘴直径减小到百分之一。据报告，熔喷网通常具有0.1到10μm的范围中的纤维，每单位重量的高表面面积、高绝缘值、自粘合和高的阻隔性质还有透气性。

熔喷中的纤维形成过程可关键性地取决于过程的空气动力特性。例如，高速空气引起的拖曳力是纤维细化的主要成因。主空气系统包括高速空气射流，一旦它们流出模具，则冲击熔融聚合物流。辅助错流空气流可用于提供冷空气或环境空气来使挤制的丝骤冷。例如，参见授予Gubernick等的美国专利第5080569号，其通过引用并入本文中。还参见通过引用并入本文中的授予Balk的美国专利第5098636号中公开的纺粘模具系统的辅助空气骤冷系统。通过使模具面上方的模具末梢凹入以便增大空气速度来加速模具面下方的空气可因此增加拖曳力和纤维细化。例如，参见授予Arseneau等的美国专利公开第2003/0173701号。已经示出了对于这种插入模具，最大湍流强度出现在模具面处的右侧，而收缩处于其最小值，且其中熔融聚合物纤维可开始振动且粘到模具末梢。后接空气管导片的冷的辅助空气流的使用可用于在纤维固化之后加强纤维细化。例如，参见通过引用并入本文中的WO2006/037371。然而，模具面附近的纤维的这种快速冷却导致较大纤维直径，且错流方向可使纤维粘到或累积到空气管导片的边缘上。

熔喷大体上能够提供相对较小直径的纤维。熔喷纤维的直径和其它性质可通过改变各种过程参数(例如，模具设计(下文更详细论述)、模具毛细管尺寸、聚合物通过量、空气特征、收集器放置和网处理)来定制。模具毛细管尺寸是指模具中的孔的直径，聚合物在熔喷过程期间通过该孔给送。较大模具毛细管直径可有助于形成具有较大直径的纤维。聚合物通过量可按每分钟每个孔的聚合物克数(ghm)测量。较大通过量可有助于产生较粗(即，较大直径)的纤维。减弱空气压力影响纤维尺寸，因为较高压力通常产生较细的纤维(例如，达到大约5微米，诸如大约1到5微米)，而较低压力产生较粗的纤维(例如，达到大约30微米，诸如大约10到30微米)。

在本发明的某些实施例中，非织造网包括具有大约1到大约10微米(例如，大约2到大约5微米)的范围中的平均直径的熔喷纤维。在一些实施例中，熔喷非织造网的平均流动孔径可为大约20微米或更小，大约10微米或更小，大约8微米或更小，大约5微米或更小，大约2微米或更小，或大约1微米或更小。熔喷纤维通常包括单组分纤维。

如本文公开的多阵列的熔喷模具可用于产生合捻纤维网。例如，参见图2中所示的系统。例如，如图1中所示，该系统可包括将第一聚合物给送至第一模具的第一挤出机，以及将第二聚合物给送至第二模具的第二挤出机。该系统还可包括定位成接收来自第一模具和第二模具的收集器。第一模具和第二模具可定位成使得合捻网形成在收集器上。可选地，该系统可包括构造成将第三材料可选地引入合捻网中的施加器。

本发明的实施例提供了一种使用两个或更多个模具类型和/或构造的系统，多个纤维流会聚在其中，其中各个模具代表不同技术，使得不同类型和/或尺寸的纤维可合捻来形成独特的混合非织造结构。常规熔喷模具技术可粗略地分类为两个种类：(1)单排毛细管或冲击空气类型的模具设计，其也普遍称为Exxon设计；(2)多排同心空气类型的设计，其也称为Biax/Schwarz设计。

例如，如图5B中所示，常规熔喷设计(即，单排毛细管或冲击空气类型的模具设计)具有单排纺纱毛细管，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流拉制纤维。例如，该过程的安全操作压力小于大约100巴。同心空气类型的熔喷模具技术特征为多排纺纱喷嘴，其带有独立同心空气射流以使纤维细化。其还忍受喷丝头处的高熔体压力，且因此可使用带有较宽操作窗的较高粘性的聚合物。例如，参见通过引用并入本文中的R. Zhao的"Melt BlowingPolyoxymethylene Copolymer"，国际非织造物期刊，2005年夏，19到21页(2005)。因此，不同模具类型可获得不同尺寸的纤维且使用不同的聚合物。

相比于具有例如高于100且高至2400的熔体流率的普通熔喷等级的聚丙烯树脂，当前可用的相关聚合物具有通常小于100的熔体流率。换言之，可预计到这些聚合物的熔喷期间的高熔体压力。同心空气设计模具类型可结合带有较低熔体流率的聚合物使用。例如，同心空气设计模具类型可用于拉制带有大约1600到大约30熔体流或更低的熔体流的聚合物。同心空气设计模具类型可包括毛细管，其分别具有范围从大约100到大约850微米的直径。

在本发明的各种实施例中，模具的阵列布置在合捻系统中，其中系统包括第一模具和第二模具。第一模具可为同心空气类型的模具设计，且第二模具可为同心空气类型的模具设计或单排钻孔类型的模具设计。使用同心空气类型的模具形式的第一模具有利于在合捻结构上形成较大直径的纤维，特别是在较大直径的纤维(例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维)由具有500或更低的熔体流动指数的聚合物构成。第二模具用于形成较小直径的纤维(例如，聚丙烯纤维)，其例如可主要适用于在合捻结构中提供良好过滤性能的目的。有利地，较小直径的纤维的熔体流动指数可为大约500或更高。

模具可布置成允许各个模具与收集器之间的角度从大约10度到大约90度的宽范围。两个模具与收集器表面之间的距离和模具之间的角度也可调整来允许各种程度的合捻。例如，整个模具与收集器的距离可范围从大约100mm到大约500mm。

在合捻熔喷系统的一些实施例中，系统可包括第一模具和第二模具，其中第一模具可具有第一毛细管尺寸，且第二模具可具有第二毛细管尺寸。在某些实施例中，第一模具包括大约500微米到大约850微米的范围中的毛细管，以便产生较大直径的纤维。在某些实施例中，第二模具包括大约100微米到大约500微米的范围中的毛细管，以便产生较细的纤维。

在合捻的熔喷系统的一些实施例中，该系统可包括同心空气类型的模具，其中毛细管具有成排或成备选式样的不同尺寸。同心空气类型的模具有利地构造成产生较大直径的纤维以将强度加至合捻熔喷结构，诸如具有大约500到大约600微米的毛细管尺寸的同心空气类型的模具。系统还可包括第二同心空气类型的模具或具有产生较细的纤维的毛细管尺寸(例如，尺寸为大约100到大约300微米的毛细管)的单排毛细管类型的模具。在多排同心空气类型的模具设计中，还有可能改变成排喷嘴之间的毛细管尺寸，使得不同尺寸的纤维由相同的单个模具提供。

在一些实施例中，第一模具可包括第一喷嘴尺寸和第一喷嘴几何形状。第二模具可包括第二喷嘴尺寸和第二喷嘴几何形状。在某些实施例中，第一喷嘴尺寸和第一喷嘴几何形状不同于第二喷嘴尺寸和第二喷嘴几何形状。

两股熔喷聚合物流会聚的方式可确定合捻的水平(例如，完全合捻结构或由仅其中一些纤维是合捻的两层构成的结构)。如图4A中所示，例如，在大约10度到大约30度，网可在其相应纤维中的一些合捻的情况下层合。在较高的角度下，合捻的程度提高，例如，如图4B和图4C中展示。

在本文所述的熔喷系统的各种实施例中，两个或更多个模具可布置成改变纤维之间的合捻的程度，例如，如图6中所示。多模具熔喷系统60可包括第一模具62和第二模具64。例如，第一模具可设计成产生较细的纤维，且第二模具可设计成产生较粗的纤维。具有不同尺寸的毛细管的模具可取决于使用的聚合物和将产生的熔喷纤维的期望类型(例如，细纤维或粗纤维)来使用。改变两个模具的排列可控制两个纤维类型之间的会聚的程度。在第一排列中，模具62可布置成使得从模具62提供低会聚流A。在低程度的会聚设定的情况下，来自第二熔喷模具64的纤维首先收集在形成表面(例如，筒式收集器64)上，且然后来自第一模具62的纤维覆盖来自第二熔喷模具64的纤维。会聚角θ可限定为来自两个熔喷模具的两股流之间的角度。例如，用于此低会聚设定的会聚角θ可为大约15°到大约25°。在第二排列中，熔喷模具62可布置成使得从模具62提供中等会聚流B。刚好在流接触筒式收集器66的位置之前或大致在该处，中等会聚流B与来自第二熔喷模具64的流D部分地混合。例如，用于此中等会聚设定的会聚角θ可为大约35°到大约45°。在第三排列中，熔喷模具62可布置成使得从模具62提供高会聚流C。在两股流撞击筒式收集器66的表面使得大量合捻出现在两股流之间之前，高会聚流C在空气中与来自第二熔喷模具64的流D混合。例如，用于此高会聚设定的会聚角θ可为大约50°到大约60°。

在本发明的各种实施例中，至少一种热塑性聚合物和/或其混合物可用于制造本文所述的合捻的非织造结构。例如，用于形成非织造合捻网的纤维可包括选自由以下项组成的组的一种或多种热塑性聚合物：聚酯、共聚酯、聚乳酸、聚酰胺、聚烯烃、聚丙烯酸酯、热塑性液体结晶聚合物，诸如PBAX®、ELASTOLLAN®、KRATON®和HYTREL®的弹性体，以及它们的组合。在一些实施例中，单层熔喷结构可由包括聚酯、共聚酯、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺类型的聚合材料或它们的组合的纤维制成。在各种实施例中，非织造网的按重量至少大约50%、或大约60%、或大约70%、或大约80%包括聚酰胺、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚偏二氟乙烯(PFA)、ELASTOLLAN®、KRATON®、HYTREL®或它们的组合。其它纤维等级的聚合物也可用于形成本文所述的非织造网。用于形成本发明的合捻结构的纤维的聚合物成分可选地可包括不会不利地影响其期望性质的其它组分。示例包括但不限于抗氧化剂、稳定剂、颗粒、颜料等。这些和其它添加剂可以以常规量使用。

在各种实施例中，给送到第一模具的第一聚合物与给送到第二模具的第二聚合物为相同的种类。在某些实施例中，第一聚合物不同于第二聚合物。在一些实施例中，具有第一熔体粘性的第一聚合物组分可通过第一模具给送，且具有第二熔体粘性的第二聚合物组分可通过第二模具给送。在某些实施例中，第一熔体粘性可不同于第二熔体粘性，使得第一熔体粘性高于或低于第二熔体粘性。在某些实施例中，第一熔体粘性可与第二熔体粘性相同(即，相等)。例如，表示成熔体流动指数的熔体粘性可范围从大约30到大约2400。MFI/MFR可使用ISO1133:2005计算，且表示为每10分钟的克数。例如，通过添加添加剂(诸如过氧化氢)来释放聚合物且减小其分子量，较高熔体流动是可能的。因此，高达7000的熔体流动是可能的。

例如，在优选实施例中，给送到第二模具(例如，用于形成较细纤维)的聚合物可为第一聚烯烃，且给送到第一模具(例如，用于形成较粗纤维)的聚合物可包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。用于较粗纤维的聚合物的熔体粘性可高于用于形成较细纤维的聚合物的熔体粘性。在优选实施例中，具有大约500或更低的熔体流动指数(例如，大约400或更低，或大约300或更低，诸如大约10到大约400)的液体聚合物供应可给送到第一模具以产生较粗纤维，且具有大约500或更高的熔体流动指数(例如，大约600或更高，或大约700或更高，诸如大约500到大约2400)的第二液体聚合物供应可给送到第二模具以产生较细纤维。在某些实施例中，第一模具可为同心空气类型的模具，其构造成从具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物产生较粗纤维。

在一些实施例中，第三材料可沉积到独立的纤维流和/或合捻纤维流中，使得第三材料将"联锁"到结构中。例如，如果两个喷嘴会聚，则过程允许纤维(例如，纳米和/或微米纤维(即，具有几μm直到低于100nm的范围中的直径的纤维)、连续纤维、多叶纤维、多条切断纤维、亚微纤维(诸如由静电纺纱或其它手段产生的那些)、多条短纤维等)、颗粒(包括纳米颗粒)、纤维的网(例如，粗梳网或另一纺织织物)、吸收剂、其它材料(诸如膜或纸)以及它们的组合沉积到会聚流中。第三材料然后可与由第一模具和第二模具形成的纤维合捻。例如，静电纺纱纤维可沉积到会聚流上以形成合捻机构，其由细和粗的熔喷纤维(例如，分别来自同心空气类型的模具和单排毛细管类型的模具)以及会聚流的中部中的静电纺纱纤维构成。由于纤维仍是粘着的且未完全固化，故沉积的材料形成与纤维的粘合。

本发明的各种实施例描述了形成可褶皱/可模制的单层非制造纤维的方法。本发明的实施例可包括定位第一模具和第二模具来形成合捻网，其中第一模具为单排钻孔类型的模具设计，其中来自模具末梢的两侧的冲击空气流构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维，且其中第二模具为同心空气设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中第二模具构造成拉制具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维。各个模具相对于彼此和收集器的位置可控制如上文所述的挤制纤维的合捻程度。

该方法还可包括定位收集器来接收第一纤维和第二纤维。可选地，该方法可包括定位构造成可选地将第三材料引入合捻网中的施加器。模具收集器距离可调整以允许网的固结程度设置成期望的量。例如，在两层或多层网合捻之后，距离可从大约10cm调整到大约50cm。

在优选实施例中，形成合捻熔喷纤维的非织造织物的方法可包括将第一液体聚合物和第二液体聚合物引入本文所述的熔喷系统中，从第一模具拉制第一多条纤维，以及从第二模具拉制第二多条纤维。该方法还可包括将第一多条纤维和第二多条纤维收集在收集器的表面上来形成合捻熔喷织物。例如，合捻的熔喷织物可包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物形成的第二多条纤维。第一多条纤维和第二多条纤维均可具有小于大约10微米的纤维直径，但第一多条纤维相比第二多条纤维(例如，大约1到大约5微米)可具有较大的平均直径(例如，大约5到大约10微米)。纤维直径可使用SEM图像由纤维的目视检查确定。本文所述的纤维直径是指独立纤维，而非可观察到较大直径的织物内的多条纤维的凝聚区段。

有利地，本发明提供用于形成合捻的熔喷织物的方法和系统，熔喷织物可由具有不同熔体流动指数和不同平均纤维直径的聚合物形成，其中较粗纤维组分(例如，诸如PBT的聚酯)向合捻网提供增大的强度，且较细纤维组分(例如，诸如PP的聚烯烃)提供良好的渗透性能。同心空气设计模具用于产生较粗纤维组分允许在良好通过率下使用较高熔体流动指数的聚合物。令人惊讶地观察到，形成根据本发明的合捻熔喷织物可提供呈现出良好过滤性能的过滤介质。在某些实施例中，合捻熔喷织物可褶皱/可模制，而不使用额外的麻布或可使制造复杂化的其它结构。

在各种实施例中，熔喷系统能够形成包括不同直径的合捻熔喷纤维的可褶皱/可模制的单层非织造织物。在优选实施例中，包括不同直径的合捻熔喷纤维的非织造织物可由本文所述的方法和系统形成。非织造织物可包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物形成的第二多条纤维。第一多条纤维和第二多条纤维均可具有小于大约10微米的纤维直径，但第一多条纤维相比第二多条纤维可具有较大的平均直径。

粗纤维组分和细纤维组分的相对量可变化，但有利的是粗纤维组分在重量方面是合捻熔喷织物中的主要纤维组分。例如，粗纤维组分可以以至少大约百分之50的重量百分比的量存在，诸如至少大约百分之55或至少大约百分之60的重量百分比。在某些实施例中，粗纤维组分基于织物的总重量以至少大约百分之70的重量百分比或至少大约百分之80的重量百分比的量存在。

可测量熔喷网的基重(W)和厚度(t)。例如，织物的单位面积质量(重量)的标准测试方法(ASTM D3776)可用于测量本文所述的织物的基重。在本发明的各种实施例中，合捻熔喷织物可具有大约40到大约150、大约40到大约90、大约40到大约50或大约40到大约45克每平方米(gsm)的基重。在本发明的各种实施例中，合捻熔喷织物可具有大约300到1200μm、大约400到800μm或大约400到600μm的厚度。

织物的密实度(solidity)也可计算。密实度(α)可使用以下公式计算：

其中ρ_f为纤维密度。

在本发明的各种实施例中，合捻熔喷织物可具有大约4%到大约20%，大约5%到大约15%或大约6%到大约12%的密实度。

此外，可测量织物的过滤性质。例如，过滤性能可利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒可用于测量过滤效率。可记录过滤效率(E)、压降(Δp)和质量因数(Q.F.)。质量因数限定为：

其中P为渗透率(P=1-E/100)。

在本发明的各种实施例中，合捻熔喷织物可在大约5到大约20Pa的压降下具有大约百分之20到大约百分之50的过滤效率。例如，合捻熔喷织物可在大约20到大约40Pa的压降下具有大约百分之25到大约百分之55的过滤效率。例如，合捻熔喷织物可在大约40到大约60Pa的压降下具有大约百分之35到大约百分之55的过滤效率。在本发明的各种实施例中，合捻熔喷织物可具有大约0.01到大约0.05 Pa^-1、大约0.01到大约0.025 Pa^-1，或大约0.01到大约0.015 Pa^-1的质量因数。在某些实施例中，质量因数可表示为至少大约0.010Pa^-1，或至少大约0.014 Pa^-1，或至少大约0.020 Pa^-1。

在一些实施例中，过滤介质可由可褶皱/可模制的单层非织造织物形成。例如，参见图3中所示的带有褶皱35的过滤器30。还参见图16，其示出本发明的褶皱的合捻非织造织物。

实验

本发明通过以下示例更完整示出，提出了示例以说明本发明且不应看作限制其。

示例1：

合捻的细纤维和粗纤维可通过具有两个或更多个模具来形成，模具具有尺寸不同的毛细管。作为备选，两个或更多个相似或不相似的模具可使用，但各处的毛细管调整为使得形成细纤维和粗纤维。在优选实施例中，使用了两种不同的模具类型，一种基于同心空气设计，且另一种基于单排钻孔类型的模具设计。

示例2：

合捻熔喷和静电纺纱网可通过具有两个或更多个熔喷模具和静电纺纱纤维流形成，其将静电纺纱纤维网注入熔喷纤维流。筒式收集器用作静电纺纱系统的地极。此系统的优点在于，其可使用同心空气类型的模具和聚合物(诸如PET、PBT等)以及沉积到两股会聚的熔喷纤维流的中部中的静电纺纱纤维层形成较大的纤维层(用于皱褶/模制)，且还用于预过滤。因此，第三纤维层可插入细纤维层之间和/或至少部分地与细纤维层合捻。

示例3：

通过将纤维和/或网沉积到熔喷纤维的会聚流中，合捻短纤维和熔喷纤维可通过具有两个或更多个熔喷模具和将短纤维以松散纤维和/或切段纤维网形式沉积来形成。纤维通过使用相似的技术沉积以将颗粒沉积在粉末涂层单元中，在该处，它们使用旋转刷或收集器来定量和添加。

示例4：

合捻的颗粒、桨等以及熔喷纤维可通过具有两个或更多个熔喷模具和将粉末、颗粒和/或桨沉积到熔喷纤维的会聚流中来形成。颗粒可为活性炭、金属有机框架(MOF)、ZIF、陶瓷、金属氧化物等。

示例5：

合捻的细纤维和粗纤维可通过具有两种或更多种类似的模具类型来形成，模具具有尺寸不同的毛细管。在优选实施例中，使用了两种类似的模具类型，一个模具基于带有500到850微米的范围中的毛细管的同心空气设计，且第二模具也基于带有大约100到大约500微米的范围中的毛细管的同心空气设计。

示例6：

合捻的细纤维和粗纤维可通过具有两种或更多种类似的模具类型来形成，模具具有尺寸不同的毛细管。在优选实施例中，使用了两种类似的模具类型，一个模具基于带有500到850微米的范围中的单排毛细管的单排冲击空气设计，且第二模具也基于带有大约100到大约500微米的范围中的毛细管的单排毛细管类型设计。

示例7：

合捻的细纤维和粗纤维可通过具有两种或更多种类似的模具类型来形成，模具具有尺寸不同的毛细管。在优选实施例中，使用了两种类似的模具类型，一个模具基于带有500到850微米的范围中的直径的每英寸20到30个毛细管的单排毛细管的单排冲击空气设计，且第二模具也基于带有大约100到大约500微米的范围中的直径的每英寸30到50个毛细管的单排毛细管类型设计。

示例8-示例22：

例如，如图6中所示，合捻熔喷结构的示例利用具有两个同心空气类型的模具类型的多模具熔喷系统来产生。多模具熔喷系统60包括两个熔喷模具，其中一个熔喷模具62具有带有228μm的直径的毛细管以形成细纤维，且第二模具64具有带有508μm的直径的毛细管以形成粗纤维。具有不同尺寸的毛细管的模具可取决于使用的聚合物和将产生的熔喷纤维的期望类型(例如，细纤维或粗纤维)来使用。

例如，如图6中所示，改变两个模具的排列控制会聚程度。会聚角θ可限定为来自两个熔喷模具的两股流之间的角度。用于此低会聚设定的会聚角θ可为大约15°到大约25°。用于此中等会聚设定的会聚角θ可为大约35°到大约45°。用于此高会聚环境的会聚角θ可为大约50°到大约60°。

示例8-示例22使用由Lyondellbaseell提供的带有500的熔体流率的聚丙烯树脂METOCENE® MF650 W。相同的聚合物用于两个模具。空气流和通过量不同以改变纤维直径。会聚程度也改变。以下的表1中提供了示例8-示例22的详细生产条件。纤维比报告为形成合捻网的两组多条纤维的质量/重量比。

表1：示例8-示例22的生产条件

过滤性能也利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒用于测量过滤效率。记录过滤效率(E)、压降(Δp)和质量因数(Q.F.)。以下的表2中提供了示例8-示例22中产生的织物的性质。

表2：示例8-示例22的织物性质

例如，带有高会聚度的示例的SEM图像在图7A-图7D中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图7A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例号10的小毛细管侧。图7B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例号10的大毛细管侧。图7C示出了根据上文列出的参数产生的织物示例号11的小毛细管侧。图7D示出了根据上文列出的参数产生的织物示例号11的大毛细管侧。如SEM图像中所示，带有高会聚度的熔喷样品的两侧在外观上相似且难以区分。

例如，带有中等会聚度的示例的SEM图像在图8A-图8D中示出。如上文所述，各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图8A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例15的小毛细管侧。图8B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例15的大毛细管侧。图8C示出了根据上文列出的参数产生的织物示例16的小毛细管侧。图8D示出了根据上文列出的参数产生的织物示例16的大毛细管侧。如SEM图像中所示，带有中等会聚度的熔喷样品的两侧外观相似，但两侧比高会聚样品的两侧更难识别。

例如，带有低会聚度的示例的SEM图像在图9A-9D中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图9A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例20的小毛细管侧。图9B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例20的大毛细管侧。图9C示出了根据上文列出的参数产生的织物示例21的小毛细管侧。图9D示出了根据上文列出的参数产生的织物示例21的大毛细管侧。如SEM图像中所示，带有低会聚度的熔喷样品的两侧在外观上相当不同。两侧比高或中等会聚的样品的两侧更好识别。

示例23-示例28：

如图6中所示和上文所述，合捻熔喷结构的示例利用具有两种同心空气类型的模具类型的多模具熔喷系统产生。

示例23-示例28包括由Lyondellbaseell提供的带有500的熔体流率的聚丙烯树脂METOCENE® MF650 W。相同的聚合物用于两个模具。0.023ghm的低通过量用于第一模具中以将细纤维捻入由具有0.102ghm的通过量的第二模具提供的粗纤维中。如上文更详细所述，会聚程度不同。以下的表3中提供了示例23-示例28的详细生产条件。

表3：示例23-示例28的生产条件

过滤性能利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒用于测量过滤效率。以下的表4中提供了示例23-示例28中产生的织物的性质。

表4：示例23-示例28的织物性质

例如，带有高会聚度的示例的SEM图像在图10A-图10B中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图10A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例25的小毛细管侧。图10B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例25的大毛细管侧。

例如，带有低会聚度的示例的SEM图像在图11A-图11B中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图11A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例28的小毛细管侧。图11B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例28的大毛细管侧。类似于以上示例8-示例22，带有低会聚度的熔喷样品的两侧在外观上相当不同。两侧比高会聚的样品的两侧更好识别。

比较示例29-31：

比较示例29-31利用单模具REICOFIL®熔喷设备(单排冲击空气设计)产生。模具具有带有400微米的直径的毛细管。类似于示例8-示例28中的一些，这些示例的基重为大约40gsm。示例29和30包括带有500熔体流率的聚丙烯。具体而言，由Lyondellbaseell提供的METOCENE® MF650 W用于示例29和示例30。示例31包括带有1200熔体流率的聚丙烯。具体而言，由Lyondellbaseell提供的METOCENE® MF650 X用于示例31。以下的表5中提供了示例29-示例31的详细生产条件。

测量网的基重和厚度，且过滤性能利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒用于测量过滤效率。以下的表5中提供了示例29-示例31中产生的织物的性质。

表5：示例29-示例31的生产条件和织物性质

图12为比较利用双模具设备(示例8-示例28)产生的示例和利用单模具系统(即，多个纤维流无合捻)产生的比较示例29-31的过滤性能的图。如本文所述，利用双模具系统产生的示例在相同适合压降下显示出较高过滤效率。此外，示例8-示例28的质量因数远高于比较示例29-31的质量因数。这指出了利用合捻的细纤维和粗纤维对于根据本发明的熔喷结构的改善的过滤性能。

示例32-示例42：

如图6中所示和上文所述，合捻熔喷结构的示例利用具有两个同心空气类型的模具类型的多模具熔喷系统产生。示例32-示例42包括由Lyondellbaseell供应的带有500的熔体流率的聚丙烯树脂METOCENE® MF650 W，以及由DuPont提供的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)CRASTIN® FGS600F40NC010, MFR 33g/10min。粗纤维流从包括PBT的模具2(例如，图6的系统60中的模具64)流出。细纤维流从包括聚丙烯的模具1(例如，图6的系统60中的模具62)流出。以下的表6中提供了示例32-示例42的详细生产条件。

表6：示例32-示例42的生产条件

测量网的基重和厚度，且过滤性能利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒用于测量过滤效率。以下的表7中提供了示例32-示例42中产生的织物的性质。

表7：示例32-示例42的织物性质

例如，带有高会聚度的示例的SEM图像在图13A-图13D中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图13A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例32的小毛细管侧。图13B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例32的大毛细管侧。图13C示出了根据上文列出的参数产生的织物示例35的小毛细管侧。图13D示出了根据上文列出的参数产生的织物示例35的大毛细管侧。

例如，带有低会聚度的示例的SEM图像在图14A-图14D中示出。各个织物样品均具有两侧，小毛细管侧和大毛细管侧。图14A示出了根据上文列出的参数产生的织物示例38的小毛细管侧。图14B示出了根据上文列出的参数产生的织物示例38的大毛细管侧。图14C示出了根据上文列出的参数产生的织物示例41的小毛细管侧。图14D示出了根据上文列出的参数产生的织物示例41的大毛细管侧。类似于上文所述的先前的示例，带有低会聚度的熔喷样品的两侧在外观上相当不同。两侧比高会聚的样品的两侧更好识别。

图15为比较利用双模具设备产生的聚丙烯样品的过滤性能以及利用示例32-示例42中的双模具设备产生的PP/PBT样品和示例8-示例28的PP合捻样品的过滤性能的图表。清楚的是，合捻的PP/PBT织物相比于仅PP的织物在同等压降下呈现出较高过滤效率。

对于某些市售的过滤器介质，当在测试之前根据EN779利用IPA浸没来排放以除去过滤器制造期间引入的静电电荷时，过滤效率在10到25Pa的压降下为大约2%到15%，且过滤效率在大约25到40Pa的压降下为大约5%到25%，且过滤效率在大约40到60Pa的压降下为大约20%到30%。因此，从图15中清楚的是，利用根据本发明的双模具设备产生的合捻样品显示出优于某些市售过滤器介质的加强的过滤。

示例性织物33和39利用由JCEM GmbH制造的数字CNC控制的叶片褶皱机器来褶皱。例如，如图16A和图16B中所示，这些织物成功地褶皱且自支撑。

比较示例43-44：

比较示例43和44仅使用图6中所示的多模具系统的第二模具64(同心空气设计)产生。示例43和示例44包括带有500熔体流率的聚丙烯。具体而言，由Lyondellbaseell提供的Metocence MF650 W用于示例43和示例44。以下的表8中提供了示例43和示例44的详细生产条件。

表8：示例43和示例44的生产条件

测量网的基重和厚度，且过滤性能利用TSI 3160过滤测试器在5.3cm/sec的面速度下评估。0.3微米的颗粒用于测量过滤效率。以下的表9中提供了示例43和示例44中产生的织物的性质。

表9：示例43和示例44的织物性质

将这些比较示例的过滤测试结构与图15的数据相比较，清楚的是，单个模具的比较示例(即，多股纤维流无合捻)并未提供相同的过滤性能。例如，来自本示例的所有合捻样品在10到20Pa的压降下都呈现出大于20%的过滤效率。

本发明的许多改型和其它实施例将由本发明所属领域的技术人员受益于先前描述中提出的教导内容而想到。因此，要理解，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。虽然本文采用了特定术语，但这些特定术语仅具有通用和描述性意义且不用于限制的目的。

Claims (16)

1.一种用于制造非织造织物的熔喷系统，包括：

收集器，其具有定位成接收多条纤维的表面；

第一模具，其与具有大约500或更低的熔体流动指数的第一液体聚合物供应流体连通，所述第一模具包括面向所述收集器表面的多个喷丝头喷嘴，其中所述第一模具具有包括喷嘴的同心空气设计，所述喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，且其中所述第一模具构造成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第一多条纤维；

第二模具，其与具有大约500或更高的熔体流动指数的第二液体聚合物供应流体连通，所述第二模具包括面向所述收集器表面的多个喷丝头喷嘴，所述第二模具包括相比所述第一模具的喷丝头喷嘴具有较小的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且其中所述第二模具定位成拉制具有小于大约10微米的纤维直径的第二多条纤维，使得所述第一多条纤维和所述第二多条纤维在所述收集器表面上形成合捻非织造网，所述合捻非织造网由具有变化的纤维直径的纤维形成，其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径；以及

可选的施加器，其定位成可选地将第三材料在所述收集器表面上引入所述合捻网中。

2.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第二模具具有包括喷嘴的同心空气设计，所述喷嘴带有包绕各个喷嘴的独立同心空气射流，或所述第二模具为单排毛细管类型的模具设计，其中冲击空气流来自模具末梢的两侧。

3.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第一模具具有在大约500微米到大约850微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴，且所述第二模具具有在大约100微米到大约500微米的范围中的毛细管直径的喷丝头喷嘴。

4.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第一液体聚合物供应与所述第二液体聚合物供应为相同的聚合物种类，且其中所述第一液体聚合物供应的熔体流粘性不同于所述第二液体聚合物供应的熔体流粘性。

5.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第一液体聚合物供应为不同于所述第二液体聚合物供应的聚合物种类。

6.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第二聚合物供应包括第一聚烯烃聚合物，且所述第一聚合物供应包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第二聚合物供应包括聚丙烯，且所述第一聚合物供应包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

8.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第三材料选自由颗粒材料、纤维材料、多个胶囊和它们的组合组成的组。

9.根据权利要求1所述的熔喷系统，其特征在于，所述第三材料为粗梳网或包括多条纤维、膜状材料或纸的纺织织物。

10.一种用于制造非织造织物的熔喷系统，包括：

第一模具，其中所述第一模具可构造成形成合捻网，其中所述第一模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中所述第一模具构造成拉制包括具有第一熔体粘性的第一聚合物的第一纤维；

第二模具，其中所述第二模具可构造成形成合捻网，且其中所述第二模具为多排同心空气类型的模具设计，使得其特征为带有独立同心空气射流的喷嘴，且其中所述第二模具构造成拉制包括具有第二熔体粘性的第二聚合物的第二纤维；

收集器，其定位成接收所述第一纤维和所述第二纤维；以及

可选的施加器，其构造成可选地将第三材料引入所述合捻网中，

其中所述第一模具包括成排的毛细管，各个毛细管具有在大约100微米到大约500微米的范围中的直径；且其中所述第二模具包括成排的毛细管，各个毛细管具有在大约500微米到大约850微米的范围中的直径。

11.一种非织造织物，包括不同直径的合捻熔喷纤维，所述合捻熔喷纤维包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物的第二多条纤维，所述第一多条纤维和所述第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径。

12.根据权利要求11所述的非织造织物，其特征在于，所述第二聚合物包括第一聚烯烃聚合物，且所述第一聚合物包括聚酰胺、聚酯、弹性体、第二聚烯烃和它们的组合中的至少一者。

13.根据权利要求11所述的非织造织物，其特征在于，所述第二聚合物包括聚丙烯，且所述第一聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

14.根据权利要求11所述的非织造织物，其特征在于，所述非织造纤维为褶皱或模制的过滤介质的形式。

15.一种形成合捻熔喷纤维的非织造织物的方法，包括：

将第一液体聚合物和第二液体聚合物引入权利要求1至权利要求10中任一项所述的熔喷系统中；

从所述第一模具拉制第一多条纤维；

从所述第二模具拉制第二多条纤维；

将所述第一多条纤维和所述第二多条纤维收集在收集器的表面上以形成合捻熔喷织物，其中所述合捻熔喷织物包括由具有大约500或更低的熔体流动指数的聚合物形成的第一多条纤维，以及由具有大约500或更高的熔体流动指数的聚合物的第二多条纤维，所述第一多条纤维和所述第二多条纤维都具有小于大约10微米的纤维直径，且其中所述第一多条纤维相比所述第二多条纤维具有较大的平均直径。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述非织造织物为可褶皱或可模制的。