[发明专利]耐含油烟雾的驻极体制品和过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及驻极体制品、驻极体过滤器、使用驻极体过滤器的呼吸器，和涉及驻极体过滤器自气体中排除微粒、尤其自空气中排除烟雾的用途。本发明尤其涉及性能[例如含油烟雾(即液态烟雾)存在下驻极体的稳定性]得以改进的驻极体过滤器。

背景

科学家和工程师长期以来一直致力于改进空气过滤器的过滤性能。一些最有效的空气过滤器是使用驻极体制品。驻极体制品表现出持久的或准持久的带电性。见Springer Verlag的《驻极体》，由G.M.Sessler编辑，1987年于纽约出版。研究人员付出了大量的努力，改进用于过滤器的驻极体制品的性能。尽管对制造改进的驻极体制品进行了深入的研究，但工艺变量的影响还是不十分清楚，通常，如果可能预测的话，要预测变化的工艺条件的影响也很困难。

对驻极体制品具有特殊的性能要求，例如电荷稳定性、载荷性能、耐接触潮气和油的性能等，它们会显著地受加工步骤的影响，该加工步骤通常对无纺织物和类似织物的材料是无害的或有益的。因此，在缺少广泛实验数据的情况下，常常难于搞清具体的加工步骤(例如骤冷)是否对所形成制品的驻极体性能产生影响。

一种已经报道的改进驻极体过滤器性能的方法，是将性能增强添加剂混进用来形成驻极体纤维的聚合物中。例如，Jones等人在美国专利No.5411576和5472481中揭示了通过挤出聚合物和可熔融加工的含氟化合物的共混物形成微纤维网、接着进行退火和电晕处理而制成的驻极体过滤器。Lifshutz等人在WO96/26783(对应于美国专利No.5645627)中报道了通过挤出聚合物与脂肪酸酰胺或含氟化合物噁唑烷酮含氟化合物的共混物形成微纤维网、接着使形成的网进行退火和电晕处理而制成的驻极体过滤器。

其他的改进驻极体制品的充电性能的技术也有报道。例如，Klaase等在美国专利No.4588537中报道，采用电晕处理，使电荷注射入驻极体过滤器中。Angadjivand等在美国专利No.5496507中指出：冲击无纺布微纤维网上的水滴，使网带电。Rousseau等在WO97/07272中揭示了通过挤出聚合物与含氟化合物或有机三嗪化合物的共混物形成微纤维网、接着冲击网上的水滴使网带电而形成的驻极体过滤器，由此改进了流体充电网的过滤性能。

Matsuura等人在美国专利No.5256176中揭示了通过将驻极体暴露于施加电荷的交替循环中、接着加热制品来制造稳定驻极体的工艺。Matsuura等未揭示含有增强载含油烟雾性能的添加剂的驻极体。

发明的概述

本发明提供含有聚合物和性能增强添加剂(如下所述，也可以加入其他成分)的驻极体。驻极体制品尤其在用作过滤器时，能够呈纤维或膜的形式，或它可以呈无纺布网的形式。本发明人发现：含有聚合物和性能增强添加剂的低结晶成分尤其有用，因为它们能够制成性能优秀的驻极体过滤器。如下所述，低结晶成分能够通过在加工过程中引入骤冷步骤而制成。

与不经骤冷工序的材料相比，骤冷降低材料的有序度(例如结晶度)。在熔体材料转变成所要求的形状之后不久或同时，进行骤冷。通常材料经过模口挤出而成形，并在离开模口之后立刻骤冷(通常对挤出物施用冷却液)。

本发明也提供独特的含有聚合物和性能增强添加剂的驻极体制品，其中制品具有热激放电电流(TSDC)谱，它显示一个峰，其半高宽小于约30℃，由TSDC测试工序3测得。装有表现出这些独特TSDC谱特性的驻极体过滤器的驻极体制品，能够表现出异常优秀的过滤性能。

本发明包括装有驻极体制品的制品，也包括使用本发明的驻极体制品自气体中排除固态微粒或液态烟雾的方法。

本发明还提供表现出优秀性能的驻极体过滤器，该性能是不使用本发明驻极体制品的构造相似的过滤器所达不到的。这些过滤器含有由聚合物和性能增强添加剂的共混物制成的纤维，而且它们表现出优秀的二辛基酞酸酯(DOP)液态烟雾的载荷性能。DOP液态烟雾载荷性能的定义与实施例部分的具体测试有关。优选的过滤器表现出增强的载含油烟雾的性能，烟雾或微粒的透过性能下降，液态烟雾存在下电荷稳定，而同时在通过过滤器时表现出小的压降。

本发明的驻极体制品可以用于多种过滤用途，包括呼吸器例如面具、家用和工业用空调器、炉子、空气净化器、真空净化器、医用和其他的空气管道过滤器、汽车和电子设备例如计算机和磁盘驱动器内的空气净化系统。