发明背景
聚酯无纺织物、特别是熔喷无纺织物被使用在各种过滤和/或阻
挡层那样的应用场合。举例说，聚酯无纺纤维网被用于过滤袋和真空
除尘器的过滤器中，例如见Bosses的美国专利No.5,080,702、
Fiumano等人的美国专利No.5,205,938和Pall等人的美国专利
No.5,586,997。在这方面，还有把纸/熔喷层压制品用于过滤的，例
如见Raabe等人的美国专利5,437,910。此外，聚酯无纺纤维网还被
用来过滤生物流体，例如见Pall等人的美国专利No.5,652,050。
如所公知，熔喷无纺纤维网在某些使用或应用场合其纤维强度和
/或韧性不够。在这方面，公知把一种或多种耐用织物层压到熔喷无
纺纤维网上，以生成整个性能提高的层压结构。举例说，Brock等人
的美国专利No.4,041,203、Connors的美国专利No.5,445,110和
Midkiff的美国专利No.5,667,562说明了一种耐用纺粘/熔喷无纺层
压结构，该结构既有熔喷织物的过滤或阻挡特性，又有纺粘织物的高
强度和耐用性。Brock等人的专利所述耐用纺粘/熔喷/纺粘无纺层压
制品特别适用于需要提高层压制品强度和耐磨性的各种应用场合，例
如用作消毒包装材料。尽管许多无纺聚酯织物具有很高强度和耐用
性，但由于熔喷工艺没有充分拉伸纤维以大大提高聚合物的晶化，因
此熔喷聚酯无纺织物的强度和耐用性不高。因此在现有技术中同样得
知，为提高熔喷聚酯材料的强度和耐用性，把另一耐用织物、例如纺
粘纤维网或其他合适的支撑织物层压到熔喷聚酯材料上。举例说，可
用包括高强度聚酯细丝的耐用织物、例如日本专利申请No.Hei 7-
207566所述耐用织物层压到熔喷聚酯无纺纤维网上。这些聚酯细丝
有提高了的强度，因为它们单独经过拉伸步骤，这些拉伸步骤对聚合
物进行定向、从而提高纤维和用该纤维制成的织物的强度和韧性。熔
喷纤维网和拉伸的纤维可用热量点粘合在一起。此外，可以看出，使
用一个或多个支撑层会大大提高层压制品的总成本，因为支撑材料需
要另外的将各材料合在一起的处理步骤和一个粘接步骤。此外，过滤
级材料和高强度材料的生成都需要单独和独特的生产设备，因此资本
成本大大提高。
尽管存在强度和耐用性都很高的多层层压制品，但把各层永久粘
合在一起的方法常常会降低过滤器效率和寿命。举例说，常常把纺粘
和熔喷无纺纤维网热点粘合在一起。粘合区为高度熔合区，因此待过
滤流体即使能渗透，也渗透不多。因此，粘合区使过滤器有效面积减
小和过滤介质上的压力降提高。此外，粘合剂和其他粘合方法的使用
同样对过滤器效率和/或寿命有负面影响。因此，如此提高耐磨性和/
或层压制品整体性常常是以牺牲织物的整体渗透率和/或过滤效率为
代价。因此，证明很难达到如此提高了的过滤介质材料的特性，而又
不牺牲其他所需性能。
因此，存在一种需要能有一种强度和/或耐用性提高的过滤介
质。此外，存在一种需要能较以前更高效和低成本地制造这一过滤介
质。此外，存在一种需要这一过滤介质能承受苛刻的改造和使用条
件。
定义
在本文中，术语“包括”为包括一切的或无终止的，并不排除其
他未提到的元件、组成部件或方法步骤。
在本文中，术语“无纺”织物或纤维网指一种网有着各纤维或细
丝插入其中的结构，但没有针织或纺织物那样明显的形式。无纺织物
可用许多工艺制成，例如熔喷工艺、纺粘工艺、氢化交络、悬浮、粗
梳纤维网工艺等。
在本文中，术语“机器方向”或“MD”指织物在其生成方向上的
长度。术语“机器横向”或“CD”指织物的宽度，即一般与MD垂直
的方向。
在本文中，术语“流体”指所有流体，包括气体和液体。
在本文中，术语“液体”指液体，一般与组成无关，包括溶液、
乳液、悬浮液等。
在本文中，术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物如
嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等及其混合物和改良物。
此外，除非特别指明，术语“聚合物”包括分子的所有可能空间构型。
这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。此外，还应
看到指出，在提到某一单体单元的聚合物时，除了该单体，还包括另
外一个或多个成分。
在本文中，术语“自生粘合”指纤维离散部分和/或表面之间的
粘合，与机械紧固件或外部添加剂如粘合剂、焊料等无关。
对优选实施例的说明
如图1所示，过滤器10包括至少两层，由细纤维或微纤维构成
的第一层12和由更大的纤维或粗视纤维构成的第二层14。第一层最
好较厚，其平均孔径小，具有良好的过滤和/或阻挡性。该过滤材料
一般做成片状并便于卷起收藏。因此，该过滤材料其后可按需要改
造，修整成专门满足最终用户需要的过滤器。但该过滤材料也可用一
列式方法剪裁成所需尺寸和/或形状。本发明过滤介质提供一种熔喷
无纺纤维网，它具有良好的耐磨性，但不显著降低其强度和/或过滤
性能。
该第一层最好包括细纤维或微纤维的无纺纤维网，其纤维平均直
径小于约8微米、最好约为0.5～6微米，更好约为3～5微米。该第
一层的基重至少为约12g/m2，最好约为17～175g/m2，更好约为34～
100g/m2。细纤维可用各种公知方法制造。该第一层最好包括熔喷细
纤维的无纺纤维网。熔喷纤维的制造方法一般是在熔融细线或细丝进
入拉细熔融热塑材料细丝以减少其直径的会聚高速气流的同时挤压
熔融热塑材料穿过多个模具毛细管。然后，由高速气流携带的熔融纤
维沉积在一收集面上，形成无规放置的熔喷纤维。熔喷工艺例如可参
见V.A.Wendt、E.L.Boon和C.D.Fluharty的海军研究实验室报告
No.4364“超细有机纤维的制作”(Manufature of Super-fine Organic
Fiber)；K.D.Lawrence、R.T.Lukas和J.A.Young的海军研究实
验室报告No.5265“一种改进的超细热塑纤维制作装置”(An Improved
Device for the Formation of Super-fine Thermoplastic Filer)；
Butin等人的美国专利No.3,849,241；Anderson等人的美国专利
No.4,100,324；Weber等人的美国专利No.3,959,421；Haynes等人
的美国专利No.5,652,048和Lau等人的美国专利No.4,526,733。可
用单个熔喷模具或连续的熔喷纤维模具组件在一移动成形面上相继
沉积各纤维而形成该熔喷纤维层。因此，尽管使用术语“层”，但一
层事实上可包括若干合在一起生成所需厚度和/或基重的次层。
形成第一细纤维层和第二粗视纤维层的合适热塑聚合物举例说
包括缩聚物(例如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯和聚芳酯)、聚二烯类、
聚氨基甲酸酯、聚醚、聚丙烯酸酯等。过滤介质最好包括热塑聚酯如
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对
苯二甲酸丙二酯(PTT)等。PBT和PET聚合物可从许多销售商购得，
例如一种PBT可从Ticona Corporation购得，其商标为CELANEX 2008
热塑聚酯。PTT聚合物可从Shell Chemical Company购得，其商标
为CORTERRA POLYMERS。具体聚合物的选择决定于过滤器的用处和本
领域已知的其他因素。此外，尽管细纤维层和粗视纤维层可各自使用
不同聚合物，但最好粗视纤维层所使用的聚合物与细纤维层所使用的
聚合物大致类似和/或相同。
粗视纤维层所包括的更大的纤维的数量和大小足以生成强度比
第一细纤维层高的开放结构。粗视纤维层最好包括大量超过约15微
米、最好超过约25微米的纤维。在这方面，值得注意，粗纤维可由
多根平均直径为约10～35微米、最好为约12～25微米的细纤维构
成，其中，各纤维“拧成绳状”或沿长度方向粘合成单根大的纤维或
细丝。在计算纤维平均大小时，沿长度方向粘合的纤维算作单根纤
维。粗视纤维层的基重小于约100g/m2，最好为约10～70g/m2，更
好为约15～35g/m2。在另一方面，第一细纤维层与第二粗视纤维层
的基重比最好为约2∶1～10∶1，在一优选实施例中该基重比为约
3.3∶1。
第二粗视纤维层可用熔喷工艺制成，粗视纤维可在半熔状态下直
接沉积到细纤维网上，从而粗视纤维直接、自生地粘合到细纤维网
上。粗视纤维沉积时所具有的潜热足以更有效互相粘合并与先前沉积
的细纤维粘合，从而生成强度和/或耐磨性提高的过滤介质。可用现
有熔喷设备通过恰当平衡聚合物通过量、模具顶端孔的直径、成形高
度(即从模具顶端到成形面的距离)、熔融温度和/或拉伸气流温度
生成如此大的粗的纤维。举例说，可调节一系列熔融纤维组件的最后
一个组件，使得该最后一个组件在新形成的细纤维无纺纤维网上生
成、沉积一层粗视纤维。在生成更大的热塑聚酯纤维时，减小主气流
温度和/或降低成形高度即可生成粗纤维。只有增加连续熔融组件的
数量以生成更粗的粗纤维，就可按需要增加粗视纤维层的厚度或基
重。值得注意，也可只改变其他参数或与上述参数一起改变其他参数
以形成粗视纤维层和/或纤维网。这类更大的、粗纤维的制作方法的
详情见Lamers等人的美国专利No.4,659,609和Adam的美国专利
No.5,639,541，上述参考材料的内容综合于此作为参考。最好是，粗
视纤维层与细纤维层共同扩张地沉积并直接粘合在细纤维层上。在这
方面，值得注意，粗视纤维未受显著拉伸和/或定向。但是，由于粗
视纤维在半熔状态下沉积在细纤维上而与细纤维和其他粗纤维形成
良好粘合，因此形成一种复合结构，其强度提高，在处理、改造和/
或使用时不起球。此外，尽管一层的形成使得不规则性、聚合小球和
/或小丸增加，但该粗视纤维层形成一开放结构，该结构未显著降低
过滤效率和/或生成磨脱纤维屑或在过滤应用中有害于使用的其它微
粒。在另一方面，可在细纤维层上沉积不止一层粗视纤维层。举例说，
如图2所示，可在第一纤维层12的两面上形成粗视纤维层14、16，
以形成包括位于第二粗视纤维层14与第三粗视纤维层16之间的第一
细纤维层12的过滤材料。在这方面，一包括第一细纤维层和第二粗
视纤维层的两层层压制品可从一供料卷筒退绕后在一熔喷模具下方
引导，使细纤维层面向上。从而，一层粗视纤维直接沉积、粘合在细
纤维层的暴露面上，形成自生粘合的三层层压制品。
本发明多层无纺织物为自生粘合，无需另外粘合。但是，各层沉
积后也可进一步粘合，以提高该多层结构的整体性和/或给予该多层
结构刚性。每当要进一步粘合时，所采用的粘合图案最好最少地占用
的材料表面积，因为过滤效率一般随粘合面积的增加而降低。因此，
用粘合图案粘合的片材的表面积应不大于约10％，最好为织物表面
积的0.5％～约5％。该多层层压制品可用连续或大致连续的缝和/或
不连续的粘合区粘合。该多层过滤介质材料最好为点粘合。在本文
中，“点粘合”或“点连接”指在许多离散粘合小点上粘合一层或多
层织物。例如，热点粘合一般是使待粘合的一层或多层在两热辊如一
有雕刻图案的辊子与一支承辊之间通过。该雕刻辊上的图案使得整个
织物并不在其整个表面上粘合，该支承辊通常是平的。为实现各种功
能和/或美观，已开发出许多粘合图案，但采用何种图案对本发明来
说并不重要。例示性粘合图案见Hansen等人的美国专利
No.3,855,046、Uitenbroek等人的美国外观设计专利No.356,688
和Levy等人的美国专利No.5,620,779。这些和其他粘合图案可按需
要修改，以获得所需粘合面积和频率。
本发明熔喷过滤层压制品非常适用于过滤流体，包括过滤液体。
该过滤材料最常用于一包括该过滤介质、一框架和壳体的过滤器组件
的一部分。在本文中，术语“框架”在其最广泛意义上使用，不受限
制地包括边框、网状支撑、盒和其他各种形式的过滤器元件。该过滤
介质通常用一框架固定和/或支撑。该框架常常与该壳体滑动啮合。
该框架设计成可卸下地啮合在该壳体元件中，从而便于需要时更换该
框架及其过滤介质。例如，框架和/或壳体适于将该框架手动地旋转
螺钉紧固、螺栓紧固、卡住、滑入或其他方法固定在适当位置上。举
例说，如图4所示，过滤器组件40可包括一在箭头方向上引导流体
和相关滤液的通道42以及还包括一过滤壳体44，使得框架46和过
滤材料48可滑动、固定在通道42和流路的横向上。
该无纺过滤材料可单独使用，也可结合其他材料用作一层压结构
的一部分，举例说，该无纺织物可与其他过滤材料如纸、膜片、棉絮、
无纺织物、纺织物、多孔状泡沫体和/或其他过滤和/或加固过滤材料
层压在一起。纸过滤材料有各种等级和形式。例如，过滤纸可包括含
有酚醛树脂的纤维素基纸。通过选择树脂粘合剂的数量和类型、纤维
素纤维大小或供给、工艺参数和其他本领域已知的因素，即可按需要
改变该过滤纸的过滤效率。该另外过滤材料可用一种或多种本领域已
知的方法固定连接在无纺过滤介质上。最好用粘合剂把过滤纸层压到
无纺过滤材料上。在这方面，可在无纺材料上喷以粘合剂后把过滤纸
与无纺材料叠置、压紧，从而永久粘合在一起。由于把粘合剂应用在
无纺织物上，因此纸过滤材料的过滤效率下降不多，因为只有纤维表
面上的粘合剂接触纸过滤材料，从而过滤效率的损耗最小。也可把粘
合剂喷在过滤纸上后把过滤纸的该处理过的一面与无纺织物永久粘
合在一起。在本发明的一特殊方面，取决于过滤纸的等级，该无纺织
物/纸层压制品对于10μ粒子的过滤效率至少为约98％，在另一方
面，对于2μ粒子过滤效率至少为约98％。
如图3所示，过滤介质20包括粗视纤维层24与过滤纸26之间
的细纤维层22。在一特殊例子中，过滤纸用粘合剂层压到65g/m2的
包括PBT熔喷纤维的细纤维层上，使得过滤纸直接粘合到细纤维层的
一面上，然后把粗视纤维层粘合到细纤维层的第二或相反的一面上。
粗视纤维层最好同样包括PBT聚合物，其基重可为约20g/m2。这种结
构的过滤材料特别适合比方说在柴油机和船只中用作聚结过滤器。在
燃料可通过该层压制品的同时，该层压制品阻止水和粒子的通过。聚
酯的无纺织物大致防止水和大粒子通过该介质。纸过滤介质进一步过
滤掉燃料中的更细小的粒子。聚结过滤介质一般使用在位于液烃泵上
游或下游的一框架和壳体中。
此外，本发明过滤材料也可选择地包括各种内部添加剂和/或一
般经过处理，以增加或提高该无纺织物的性能。这些添加剂和/或处
理是为本领域已知的，例如包括防醇处理、抗静电处理、润湿化学品
(即提高或造成表面亲水性的成分)、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、
消毒剂、抗菌剂、防霉剂、杀菌剂、杀病毒剂、清洁剂、去污剂等。
测试
Mullen破裂：该方法测量纺织织物在受到膨胀力即经一橡胶膜
片在与织物平面成直角方向上作用的液压时的抗破裂性。Mullen破
裂或破裂强度按照TAPPI Official Standard T 403 os-76的说明
书执行，只是所使用的试样大小为5"×5"，每一样本测试10个试样。
Frazier透气性：该测试确定一定面积大小和压力下一试样中的
气流流率。每给定面积和压力的气流流率越高，该材料越开放，从而
更多流体可流过该材料。透气性数据用TEXTEST FX 3300透气性测
试仪获得。
例子
例1：制作由两层构成的88g/m2熔喷纤维网；该熔喷纤维网包括
68g/m2的第一熔喷细纤维层和20g/m2的第二熔喷粗纤维层、细纤维
和粗纤维都包括可从Ticona Corporation购得、固有粘度为
0.65dl/g、牌号为CELANEX 2008热塑聚酯的PBT。细纤维层用501°F
主气流温度、9.3psi主气流压力和46英尺/分的线速制成，而粗纤
维层用489°F主气流温度、2.1psi主气流压力和125英尺/分钟的线
速制成。细纤维层中纤维的平均大小为约3～5微米，而粗纤维层中
纤维的平均大小为约20微米，包括由大量沿长度方向粘合的纤维集
合而成的大的细丝。该粗纤维层包括许多大的纤维。熔喷粗纤维与细
纤维层共同扩张地沉积后直接粘合在细纤维层上。所得熔喷纤维网的
耐磨性提高，而Mullen抗破裂性为23磅/平方英寸(psi)(正对膜
片的线材一面)，
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英寸水的透气性为46立方英尺/分钟/平方英尺。
尽管不同的专利和其他参考材料综合于此作为参考，如所包括材
料与本说明书有差异，则以本说明书为准。此外，尽管以上结合实施
例详细说明了本发明，但本领域普通技术人员显然可在本发明精神和
范围内作出种种更改、修正和其他变动。因此所有这些修正、更改和
其他变动都为权利要求所包括。