用于液體過濾介質的原纖化纖維的制作方法
【技術領域】
[0001] 本文中描述的各方面總體上涉及包括可以在過濾介質中使用的原纖化纖維的纖 維網(wǎng)。
【背景技術】
[0002] 過濾介質可以在多種應用中用于去除污染物。一般而言，過濾介質包括一個或更 多個纖維網(wǎng)。纖維網(wǎng)提供允許流體（例如，燃料、潤滑油、液壓用液體、空氣）流經該網(wǎng)的多 孔結構。包含在流體內的污染物顆粒可能被捕獲在纖維網(wǎng)上。纖維網(wǎng)特征（例如，纖維尺 寸、纖維組合物、單位面積重量（basis weight)，等等）影響機械特性（例如，伸長率、強度， 等等）和過濾特性（例如，容塵量、液體過濾效率，等等）。
[0003] 某些過濾介質包括包含玻璃纖維的網(wǎng)。雖然往往具有期望過濾性能，但是玻璃 纖維網(wǎng)可能呈現(xiàn)出有限的強度和脆性特征，這可能導致在處理、其他加工（例如，打褶、切 口）、安裝和使用期間纖維脫落。在過濾介質中玻璃纖維的存在還可能引起環(huán)境問題。
[0004] 在一些應用中，期望地是限制纖維網(wǎng)中的玻璃纖維的量，同時仍能實現(xiàn)包括在給 定壓降的高過濾效率和/或高容塵量及其他的特性的期望平衡。

【發(fā)明內容】

[0005] 本文中描述了包括原纖化纖維并且能夠在過濾介質中使用的纖維網(wǎng)。
[0006] 在一些實施方案中，提供了一系列過濾介質。在一組實施方案中，過濾介質包括： 包括多根合成纖維的濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)。該濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)的[平均流量孔徑（ymV(滲透 率（ Cfm/sf))°_5]值小于或等于約3.0。此外，濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)包括約0重量％至約10重 量％的玻璃纖維。過濾介質的單位面積重量大于約l〇g/m 2并且小于或等于約1000g/m2,并 且過濾介質的厚度為約0,1mm至約10. 〇mm。
[0007] 在另一組實施方案中，過濾介質包括：包含多根合成纖維的纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)的 [平均流量孔徑（umV(滲透率（ Cfm/sf))°_5]值小于約3.0。此外，纖維網(wǎng)的容塵量大于 或等于約80g/m 2,其中容塵量是按照ISO 16889/19438程序使用多通道過濾試驗在25mg/ L 的基礎上游重量水平（base upstream gravimetric level，BUGL)、0.06cm/s 的面速度和 IOOkPa的終端壓力下測量的。濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)包括約0重量％至約10重量％的玻璃纖維。 另外，過濾介質的單位面積重量大于約l〇g/m 2并且小于或等于約1000g/m2,并且過濾介質 的厚度為約〇· Imm至約IOmm0
[0008] 在另一組實施方案中，過濾介質包括：包含多根原纖化纖維的纖維網(wǎng)。該纖維網(wǎng)包 括約0重量％至約10重量％的玻璃纖維。過濾介質對于4微米或更大的顆粒具有至少98 % 的液體過濾效率，其中該效率是按照ISO 16889/19438程序使用多通道過濾試驗在25mg/L 的基礎上游重量水平（BUGL)、0. 06cm/s的面速度和IOOkPa的終端壓力下測量的。另外，過 濾介質的單位面積重量大于約l〇g/m2并且小于或等于約1000g/m 2,并且過濾介質的厚度為 約 0,1mm 至約 10mnin
[0009] 在另一組實施方案中，過濾介質包括：包括多根有機聚合物纖維的第一層；以及 包含大于或等于約60重量％原纖化纖維的第二層。第一層的第一單位面積重量大于或等 于約40g/m 2并且小于約300g/m2。第二層的第二單位面積重量大于或等于約3g/m2并且小 于約200g/m 2。第一單位面積重量與第二單位面積重量之比為至少3 : 1并且小于14 : 1。 過濾介質的厚度為約〇. 3mm至約10_。
[0010] 當結合附圖考慮時，由下面詳細描述的本發(fā)明的各種非限制性實施方案，本發(fā)明 的其他優(yōu)點和新穎特征將變得明顯。在本說明書和通過引用并入的文獻包含矛盾和/或不 一致的公開內容的情況下，以本說明書為準。如果通過引用并入的兩個或更多個文獻包括 相對于彼此矛盾和/或不一致的公開內容，那么以生效日期在后的文件為準。
【附圖說明】
[0011] 將參照附圖通過舉例的方式描述本發(fā)明的非限制性的實施方案，這些附圖是示意 性的并非旨在按比例繪制。在附圖中，所示出的每個相同的部件或幾乎相同的部件通常由 單一附圖標記表示。為了清楚的目的，在不需要圖解來使得本領域普通技術人員理解本發(fā) 明的地方，不是每個部件都被標記，也不是本發(fā)明的每個實施方案中的每個部件都被示出。 在附圖中：
[0012] 圖1是示出了根據(jù)一組實施方案的纖維網(wǎng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 在本文中描述了在過濾介質中使用的纖維網(wǎng)。在一些實施方案中，纖維網(wǎng)包括原 纖化纖維、任選的非原纖化纖維和其他任選的組分（例如，粘結劑樹脂）。在一些實施方案 中，纖維網(wǎng)包括有限量的玻璃纖維或沒有玻璃纖維。對原纖化纖維的相應的特征和量進行 選擇以賦予期望特性，包括機械特性、過濾特性（例如，容塵量和效率）以及其他益處。由 網(wǎng)形成的過濾介質可以特別地適合于涉及過濾燃料的應用，但是該介質還可以用于其他應 用（例如，用于過濾潤滑油、液壓用流體、空氣）。在一些實施方案中，本文中描述的纖維網(wǎng) 可以包括多個層，但是可以為其他布置。
[0014] 有利地，在一些實施方案中，原纖化纖維的使用能夠增加纖維網(wǎng)的表面積，使得介 質的一種或更多種特性改進，例如增加的顆粒捕獲效率和/或容塵量。使用原纖化纖維還 可以使得，與具有類似特性（例如，單位面積重量、纖維類型等）但不存在原纖化纖維的纖 維網(wǎng)相比，纖維網(wǎng)的平均孔徑減小。因此，包括這樣的原纖化纖維的纖維網(wǎng)可以具有相對低 壓降同時實現(xiàn)每單位厚度增加的效率。在一些實施方案中，本文中描述的具有有限量的玻 璃纖維或沒有玻璃纖維的纖維網(wǎng)能夠實現(xiàn)這樣的提高的特性。
[0015] 本文中描述的纖維網(wǎng)可以具有單層或多個層。在涉及多個層的一些實施方案中， 清晰的層界線可能不總是明顯的，如下面更詳細地描述的。在圖1中示出了纖維網(wǎng)的實施 例。如圖1中說明性示出的，纖維網(wǎng)10包括具有組合厚度25的第一層15和第二層20?？?選地，纖維網(wǎng)可以包括附加層（未示出）。第一層可以位于過濾元件中的第二層的上游或下 游。在一些實施方案中，第一層與第二層相比具有相對開放層（例如，具有相對高透氣性）， 并且第二層與第一層相比為相對緊密層（例如，具有相對低透氣性）。在其他實施方案中， 第一層與第二層相比為相對緊密層，并且第二層與第一層相比為相對開放層。
[0016] 如下文中所更詳細地描述的，一根或更多根原纖化纖維可以存在于纖維網(wǎng)的至少 一層中，例如，在第一層中，在第二層中、在第一層和第二層中、或者在所有層中。在一些實 施方案中，第一層可以被構造成具有相對高容塵量。第一層還可以被構造成在一些情況下 具有相對高過濾效率。在一些實施方案中，第一層可以包括原纖化纖維，但是在其他實施方 案中不包括原纖化纖維。在一些實例中，第一層可以位于過濾元件中的第二層的上游。在一 些實施方案中，第二層包括一根或更多根原纖化纖維并且被構造成實現(xiàn)相對高過濾效率。 在一些實施方案中，第二層還可以具有良好的容塵特性。第二層可以位于過濾元件中的第 一層的下游。如下文中更詳細地描述的，可以通過改變存在于纖維網(wǎng)的一個或更多個層中 的原纖化纖維的量、原纖化纖維的類型和/或纖維的原纖化水平來調整纖維網(wǎng)的特性。下 文中對于每個層中的原纖化纖維提供合適類型、量和原纖化水平的實施例。
[0017] 應該理解，雖然在圖1中示出了僅第一層和第二層，但是在其他實施方案中可以 存在其他層。例如，纖維網(wǎng)可以包括定位成與第一層直接相鄰的（例如，在與第二層相反的 側上）、與第二層直接相鄰的（例如，在與第一層相反的側上）、或者在第一層與第二層之間 的第三層。也可以有附加層。此外，應該理解任何附加層（例如，第三層、第四層等）可以 具有本文中對于第一層或第二層所描述的任何特征或特性。
[0018] 在一些實施方案中，纖維網(wǎng)10包括在第一層與第二層之間的清晰界線。例如，纖 維網(wǎng)可以包括在兩個層之間的明顯的界面40。在一些這樣的實施方案中，第一層和第二層 可以單獨形成，并且可以通過任意合適的方法例如層壓、排序（collation)或者通過使用 粘合劑來進行組合。第一層和第二層可以使用不同的工藝或相同的工藝形成。例如，第一 層和第二層中的每一個可以通過濕法成網(wǎng)工藝、干法成網(wǎng)工藝、紡絲工藝、熔噴工藝、或任 何其他合適的方法單獨形成。
[0019] 在其他實施方案中，纖維網(wǎng)10不包括在第一層與第二層之間的清晰界線。例如， 在兩個層之間的獨特界面可能不明顯。在一些情況下，形成纖維網(wǎng)的層貫穿纖維網(wǎng)的厚度 可能彼此沒有區(qū)別。在這樣的實施方案中，第一層和第二層可以通過相同的工藝（例如，濕 法成網(wǎng)工藝、干法成網(wǎng)工藝、紡絲工藝、熔噴工藝、或任何其他合適的方法）或通過不同的 工藝形成。在一些實例中，第一層和第二層可以同時形成。
[0020] 無論第一層與第二層之間的清晰界線是否存在，在一些實施方案中，纖維網(wǎng)10包 括橫穿纖維網(wǎng)的厚度的一部分或全部的以下一個或更多個特性的梯度（即，變化）：例如， 原纖化纖維的量、纖維的原纖化水平、纖維直徑、纖維類型、纖維組成、纖維長度、纖維表面 化學、孔徑、材料密度、單位面積重量、硬度、組分的比例（例如，粘結劑、樹脂、交聯(lián)劑）、剛 度、抗拉強度、芯吸能力、親水性/疏水性和導電性。適于用作過濾介質的纖維網(wǎng)可以可選 地包括橫穿纖維網(wǎng)的厚度的一個或更多個性能特征的梯度，例如，效率、容塵量、壓降、滲透 性和孔隙率。一個或更多個這樣特性的梯度可以存在于纖維網(wǎng)的頂表面30與底表面35之 間的纖維網(wǎng)中。
[0021] 在纖維網(wǎng)內可以具有不同類型和不同配置的梯度。在一些實施方案中，在纖維網(wǎng) 的頂表面與底表面之間的一個或更多個特性的梯度是逐漸的（例如，線性、曲線的）。例如， 纖維網(wǎng)可以具有從纖維網(wǎng)的頂表面到底表面的增加的量的原纖化纖維。在另一實施方案 中，纖維網(wǎng)可以包括橫穿纖維網(wǎng)的厚度的一個或更多個特性的階梯梯度。在一個這樣的實 施方案中，特性的轉變可以首先發(fā)生在兩個層之間的界面40處。例如，纖維網(wǎng)（例如，具有 包括第一纖維類型的第一層和包括第二纖維類型的第二層）可以具有橫穿界面的纖維類 型之間突然轉變。換言之，纖維網(wǎng)中的每個層可以相對不同。也可以為其他類型的梯度。
[0022] 在某些實施方案中，纖維網(wǎng)可以包括貫穿纖維網(wǎng)的厚度的一部分的一個或更多個 特性的梯度。在纖維網(wǎng)的不存在特性梯度的部分中，貫穿網(wǎng)的該部分的特性可以基本上恒 定。如本文中所描述的，在一些實例中，特性的梯度涉及橫穿纖維網(wǎng)的厚度的組分（例如， 纖維類型，如，原纖化纖維、硬木纖維、軟木纖維、添加劑、粘結劑）的不同比例。在一些實施 方案中，組分可以以不同于纖維網(wǎng)的另一部分的量或濃度存在。在其他實施方案中，一種組 分存在于纖維網(wǎng)的一個部分中，但是不存在于纖維網(wǎng)的另一部分中。也可以為其他配置。
[0023] 在一些實施方案中，纖維網(wǎng)在纖維網(wǎng)的兩個或更多個區(qū)域中具有一個或更多個特 性的梯度。例如，包括三個層的纖維網(wǎng)可以具有橫穿第一層和第二層的一個特性的第一梯 度、以及橫穿第二層和第三層另一特性的第二梯度。第一梯度和第二梯度在一些實施方案 中可以相同，或者在其他實施方案中可以不同（例如，通過橫穿纖維網(wǎng)的厚度的特性的逐 漸變化和突然變化來表征）。也可以為其他配置。
[0024] 纖維網(wǎng)可以根據(jù)具體應用和所期望的性能特征包括任意合適數(shù)目的層，例如，至 少2層、至少3層、至少4層、至少5層、至少6層、至少7層、至少8層或至少9層。應該理 解，在一些實施方案中，形成纖維網(wǎng)的層橫穿纖維網(wǎng)的厚度可能彼此沒有區(qū)別。因此，在一 些實例中，由例如兩個"層"或兩種"纖維混合物"形成的纖維網(wǎng)的特征可以在于在一些實 例中具有橫穿纖維網(wǎng)的特性的梯度的單一"層"（或"復合"層）。這樣的復合層可以可選 地與纖維網(wǎng)中的附加層組合，以形成例如在纖維網(wǎng)的某些部分中具有一個或更多個性能的 梯度而在纖維網(wǎng)的其他部分中不具有一個或更多個性能的梯度的纖維網(wǎng)。
[0025] 例如，在一組實施方案中，圖1的纖維網(wǎng)10的第一層不包括橫穿第一層的厚度的 特性的梯度，但是第二層包括橫穿第二層的厚度的特性的梯度。在另一實施例中，圖1的纖 維網(wǎng)10的第一層包括橫穿第一層的厚度的特性的梯度，但是第二層不包括橫穿第二層的 厚度的特性的梯度。在其他實施方案中，第一層和第二層兩者均包括橫穿各層的厚度的一 個或更多個特性的梯度。也可以為其他配置。如本文中描述的，橫穿層的厚度變化的一個 或更多個特性可以包括，例如，原纖化纖維的濃度、纖維的原纖化水平、纖維類型（例如，原 纖化纖維的類型）、纖維直徑、纖維組成、纖維長度、纖維表面化學、孔徑、材料密度、單位面 積重量、硬度、組分的比例（例如，粘結劑、樹脂、交聯(lián)劑）、剛度、抗拉強度、芯吸能力、親水 性/疏水性和導電性。
[0026] 如上所述，本文中描述的纖維網(wǎng)包括一根或更多根原纖化纖維。如本領域的普通 技術人員所熟知的，原纖化纖維包括分支成較小直徑原纖維的母體纖維，所述較小直徑原 纖維在一些實例中其可以進一步分支成更小直徑的原纖維，所述較小直徑原纖維也可以被 進一步分支。原纖維的分支性質產生具有高表面積的纖維網(wǎng)，并且可以增加網(wǎng)中原纖化纖 維與其他纖維的接觸點的數(shù)目。網(wǎng)的原纖化纖維與其他纖維和/或組分的接觸的點的這樣 的增加可以有助于增強纖維網(wǎng)的機械特性（例如，柔性、強度）和/或過濾性能特性。
[0027] 一般而言，包括在纖維網(wǎng)中的原纖化纖維可以具有任意合適的原纖化水平。原纖 化水平涉及纖維支化的程度。在一些實施方案中，纖維的平均原纖化水平在多個分層纖維 網(wǎng)中的不同層之間可以變化。例如，第一層可以包括與第二層的纖維相比具有相對低原纖 化水平的纖維。在其他實施方案中，第一層可以包括與第二層的纖維相比具有相對高原纖 化水平的纖維。
[0028] 平均原纖化水平可以根據(jù)層（或網(wǎng)）包括單一類型的原纖化纖維還是包括多于一 種類型的原纖化纖維而在層中變化（或在整個網(wǎng)中變化）。在纖維網(wǎng)的一個或更多個層中 還可以使用相同纖維類型但是被不同程度的原纖化的纖維。
[0029] 可以根據(jù)任意數(shù)目的合適方法來測量原纖化水平。例如，原纖化纖維的原纖化水 平可以根據(jù)紙漿的TAPPI測試方法T 227 om 09 Freeness所指定的加拿大標準游離度 (CSF)試驗來測量。該測試可以提供平均CSF值。在一些實施方案中，在纖維網(wǎng)中使用的 原纖化纖維的平均CSF值可以在約IOmL至約750mL的范圍內。在某些實施方案中，在纖維 網(wǎng)中使用的原纖化纖維的平均CSF值可以大于或等于ImU大于或等于約IOmU大于或等于 約20mL、大于或等于約35mL、大于或等于約45mL、大于或等于約50mL、大于或等于約65mL、 大于或等于約7〇mL、大于或等于約75mL、大于或等于約80mL、大于或等于約100mL、大于或 等于約150mL、大于或等于約175mL、大于或等于約200mL、大于或等于約250mL、大于或等于 約300mL、大于或等于約350mL、大于或等于約500mL、大于或等于約600mL、大于或等于約 650mL、大于或等于約700mL、或者大于或等于約750mL。
[0030] 在一些實施方案中，在纖維網(wǎng)中使用的原纖化纖維的平均CSF值可以小于或等 于約800mL、小于或等于約750mL、小于或等于約700mL、小于或等于約650mL、小于或等于 約600mL、小于或等于約550mL、小于或等于約500mL、小于或等于約450mL、小于或等于 約400mL、小于或等于約350mL、小于或等于約300mL、小于或等于約250mL、小于或等于 約225mL、小于或等于約200mL、小于或等于約150mL、小于或等于約100mL、小于或等于約 90mL、小于或等于約85mL、小于或等于約70mL、小于或等于約50mL、小于或等于約40mL、或 者小于或等于約25mL。也可以為上述參考范圍的組合（例如，原纖化纖維的平均CSF值大 于或等于約IOmL并且小于或等于約300mL)。也可以為其他范圍。在纖維網(wǎng)中使用的原纖 化纖維的平均CSF值可以基于一種類型的原纖化纖維或多于一種的原纖化纖維。
[0031] 在一些實施方案中，可以根據(jù)肖伯爾瑞格勒（SR)試驗來測量原纖化纖維的原纖 化水平。在一些實施方案中，原纖化纖維的平均SR值可以大于約20° SR、大于約30° SR、 大于約40° SR、大于約50° SR、或者大于約60° SR。在一些實施方案中，原纖化纖維的平 均SR值可以小于約80° SR、小于約70° SR、小于約60° SR、小于約50° SR、或者小于約 40° SR?？梢岳斫馄骄鵖R值可以在上面指出的下限與上限中的任意值之間。例如，原纖化 纖維的平均SR值可以為約20° SR至約70° SR、約20° SR至約60° SR、約30° SR至約 50° SR、約 32° SR 至約 52° SR、或者約 40° SR 至約 50° SR。
[0032] 應該理解，在某些實施方案中，纖維可以具有上述范圍之外的原纖維化水平。
[0033] 在其中纖維網(wǎng)包括至少第一層和第二層的實施方案中，例如在圖1中說明性示出 的實施方案中，在每個層中的原纖化纖維（如果存在）的平均CSF可以改變。例如，如果 原纖化纖維包括在第一層中，則第一層中的原纖化纖維的平均CSF值可以在約IOmL至約 750mL的范圍內。在某些實施方案中，在第一層中使用的原纖化纖維的平均CSF值可以大 于或等于lmL、大于或等于約IOmU大于或等于約20mL、大于或等于約35mL、大于或等于約 45mL、大于或等于約50mL、大于或等于約65mL、大于或等于約70mL、大于或等于約75mL、大 于或等于約80mL、大于或等于約100mL、大于或等于約150mL、大于或等于約175mL、大于或 等于約200mL、大于或等于約250mL、大于或等于約300mL、大于或等于約350mL、大于或等于 約500mL、大于或等于約600mL、大于或等于約650mL、大于或等于約700mL、或者大于或等于 約 750mL。
[0034] 在一些實施方案中，在第一層中使用的原纖化纖維的平均CSF值可以小于或等 于約750mL、小于或等于約700mL、小于或等于約650mL、小于或等于約600mL、小于或等于 約550mL、小于或等于約500mL、小于或等于約450mL、小于或等于約400mL、小于或等于 約350mL、小于或等于約300mL、小于或等于約250mL、小