CN106460267A - 包含酚醛树脂和离子增强材料的非织造纤维结构以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了非织造纤维结构和具有离子增强材料的相关介质及其形成方法，所述方法包括将纤维群的至少一部分与离子增强材料粘结到一起。非织造纤维结构能够用作垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合。还公开了制备非织造纤维结构的方法以及根据所述方法制得的具有离子增强材料的相关介质。

Description

包含酚醛树脂和离子增强材料的非织造纤维结构以及方法
技术领域
本公开涉及具有离子增强材料的非织造纤维结构和相关的介质以及形成所述非织造纤维结构和介质的方法。
背景技术
非织造纤维幅材已用于制备多种吸收制品，所述吸收制品可例如用作表面清洁的吸收擦拭物、伤口敷料、气体和液体吸收或过滤介质以及用于吸声的屏障材料。
发明内容
尽管一些形成非织造纤维幅材的方法是已知的，但是本领域一直在寻找形成/或粘结非织造幅材的新方法，特别是具有相对较高的横向(CD)拉伸强度和相对较高的纵向(MD)拉伸强度等特定特性的气纺非织造纤维幅材。
本公开涉及制备非织造纤维结构（例如，非织造纤维幅材）的方法，该方法包括：将多根纤维引入成形腔室中，将纤维分散在成形腔室内以形成悬浮于气体中的一组单根纤维，在收集器上将纤维群收集为非织造纤维幅材，将酚醛树脂材料施加于纤维群，将离子液体材料施加于纤维群，以及通过固化所施加的粘结剂、所施加的离子液体材料或所施加的粘结剂和所施加的离子液体材料两者，将纤维群的至少一部分粘结到一起。在一些示例性实施方案中，该方法包括其中酚醛树脂材料包含酚醛树脂和水的情况。在某些示例性实施方案中，该方法包括其中酚醛树脂从酚醛树脂材料发生相分离的情况。
在一些示例性实施方案中，酚醛树脂从酚醛树脂材料的相分离包括通过从酚醛树脂材料中除去至少一部分水而使酚醛树脂发生沉淀。在某些示例性实施方案中，离子液体材料包含水。在一些示例性实施方案中，通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起包括从酚醛树脂材料或离子液体材料的至少一种之中除去水以使得纤维群的部分粘结到一起。在某些示例性实施方案中，该方法包括在施加离子液体材料之前施加酚醛树脂材料。
在一些示例性实施方案中，该方法包括在施加离子液体材料之后施加酚醛树脂材料。在某些示例性实施方案中，该方法包括施加酚醛树脂材料和施加离子液体材料基本上同时发生。在一些示例性实施方案中，酚醛树脂材料和离子液体材料在施加于纤维群之前组合以形成组合的混合物。
在一些示例性实施方案中，该方法包括通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起，所述固化包括加热所述纤维群的所述部分。在某些示例性实施方案中，通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起提供的非织造纤维结构的拉伸强度大于在不存在离子液体材料的情况下通过将纤维群的至少一部分粘结到一起形成的非织造纤维结构的拉伸强度。在一些示例性实施方案中，离子液体材料为在溶剂中的离子液体溶液，任选地，其中所述离子液体溶液为水性溶液。在某些示例性实施方案中，离子液体材料包含至少一种阳离子和至少一种阴离子。在某些示例性实施方案中，所述至少一种阳离子选自含氮杂环阳离子、铵、或锍；另外，其中所述至少一种阴离子选自卤素阴离子、含氟阴离子、烷基硫酸根阴离子、烷基磷酸根阴离子、乙酸根、二氰胺(N(CN)2)或硫氰酸根(SCN)。在一些示例性实施方案中，该方法包括施加离子液体材料，包括喷涂离子液体材料、辊涂离子液体材料、浸涂离子液体材料，或它们的组合。
在一些示例性实施方案中，该方法包括将热固性粘结剂施加到纤维群。在某些示例性实施方案中，热固性粘结剂从酚醛树脂材料、离子液体材料、独立于酚醛树脂材料和离子液体材料的混合物、或它们的组合进行施加。在一些示例性实施方案中，酚醛树脂材料为酚醛树脂液体混合物。在某些示例性实施方案中，该方法包括从纤维群除去所施加的酚醛树脂液体混合物、离子液体材料或液体混合物两者的一部分。在一些示例性实施方案中，离子增强材料为非织造纤维结构提供至少一种突出特性，该突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性或它们的组合。在某些示例性实施方案中，纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
在一些示例性实施方案中，纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维或它们的组合的纤维。在某些示例性实施方案中，非织造纤维结构包含粘结到该非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒、或它们的组合。在一些示例性实施方案中，非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
本公开还涉及根据本文所述的方法制备的非织造纤维结构。此外，本公开涉及非织造纤维结构，该非织造纤维结构包含使用酚醛树脂粘结剂和离子增强材料粘结到一起的一组无规取向纤维。在一些示例性实施方案中，所述一组无规取向纤维通过酚醛树脂粘结剂与离子增强材料的反应产物粘结到一起。在某些示例性实施方案中，离子增强材料为施加离子液体和酚醛树脂粘结剂至纤维后的残留材料。在一些示例性实施方案中，离子液体包含水、一种或多种阳离子以及一种或多种阴离子。在另外的实施方案中，离子液体包含咪唑阳离子及对应的阴离子。
在一些示例性实施方案中，非织造纤维结构具有至少一种突出特性，所述至少一种突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性或抗真菌特性。在某些示例性实施方案中，离子增强材料提供了至少一种突出特性。在一些示例性实施方案中，离子增强材料提供了至少两种突出特性。在某些示例性实施方案中，纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
在一些示例性实施方案中，纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维或它们的组合的纤维。在某些示例性实施方案中，纤维群包括热塑性(共)聚合物纤维，该热塑性(共)聚合物纤维还包含选自以下项的(共)聚合物：聚丙烯、聚乙烯、聚丁烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚亚苯基硫醚、聚砜、液晶聚合物、聚乙烯-共-聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃热塑弹性体，包含前述热塑性(共)聚合物中任一种的再生纤维，或它们的组合。在一些示例性实施方案中，纤维群包括包括天然纤维，该天然纤维选自棉花、羊毛、黄麻、龙舌兰、剑麻、椰子、大豆、***、粘胶、竹子或它们的组合。在某些示例性实施方案中，非织造纤维结构包含粘结到该非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合。
在一些示例性实施方案中，所述一组颗粒具有0.1微米至1,000微米的中值粒径。在某些示例性实施方案中，纤维群具有1微米至50微米的中值纤维直径。在一些示例性实施方案中，非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
本公开的各种示例性实施方案进一步通过以下示例性实施方案列表说明，其不应被理解为不当限制本公开：
示例性实施方案列表：
A.一种制备非织造结构的方法，所述方法包括：
a.将多根纤维引入成形腔室中；
b.将纤维分散到成形腔室中以形成悬浮于气体中的一组单根纤维；
c.在收集器上将纤维群收集为非织造纤维幅材；
d.将酚醛树脂材料施加至纤维群；
将离子液体材料施加至纤维群；以及
e.通过固化所施加的酚醛树脂材料、所施加的离子液体材料或所施加的酚醛树脂材料和所施加的离子液体材料两者，将纤维群的至少一部分粘结到一起。
B.根据实施方案A所述的方法，其中酚醛树脂材料包含酚醛树脂和水。
C.根据实施方案B所述的方法，其中酚醛树脂从酚醛树脂材料发生相分离。
D.根据实施方案C所述的方法，其中酚醛树脂从酚醛树脂材料的相分离包括通过从酚醛树脂材料中除去至少一部分水而使酚醛树脂发生沉淀。
E.根据实施方案B-D中任一项所述的方法，其中离子液体材料包含水。
F.根据实施方案E所述的方法，其中通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起包括从酚醛树脂材料或离子液体材料的至少一种之中除去水以使得纤维群的所述部分粘结到一起。
G.根据实施方案A-F中任一项所述的方法，其中施加酚醛树脂材料发生在施加离子液体材料之前。
H.根据实施方案A-F中任一项所述的方法，其中施加酚醛树脂材料发生在施加离子液体材料之后。
I.根据实施方案A-F中任一项所述的方法，其中施加酚醛树脂材料和施加离子液体材料基本上同时发生。
J.根据实施方案I所述的方法，其中酚醛树脂材料和离子液体材料在施加至纤维群之前组合以形成组合的混合物。
K.根据实施方案A-J中任一项所述的方法，其中通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起包括加热纤维群的所述部分。
L.根据实施方案A-K中任一项所述的方法，其中通过固化将纤维群的至少一部分粘结到一起提供的非织造纤维结构的拉伸强度大于在不存在离子液体材料的情况下通过将纤维群的至少一部分粘结到一起形成的非织造纤维结构的拉伸强度。
M.根据实施方案A-L中任一项所述的方法，其中离子液体材料为在溶剂中的离子液体溶液，任选地，其中所述离子液体溶液为水性溶液。
N.根据实施方案A-M中任一项所述的方法，其中离子液体材料包含至少一种阳离子和至少一种阴离子。
O.根据实施方案A-N中任一项所述的方法，其中所述至少一种阳离子选自含氮杂环阳离子、铵、或锍；另外，其中所述至少一种阴离子选自卤素阴离子、含氟阴离子、烷基硫酸根阴离子、烷基磷酸根阴离子、乙酸根、二氰胺(N(CN)2)或硫氰酸根(SCN)。
P.根据实施方案A-O中任一项所述的方法，其中施加离子液体材料包括喷涂离子液体材料、辊涂离子液体材料、浸涂离子液体材料，或它们的组合。
Q.根据实施方案A-P中任一项所述的方法，还包括将热固性粘结剂施加至纤维群。
R.根据实施方案Q所述的方法，其中热固性粘结剂从酚醛树脂材料、离子液体材料、独立于酚醛树脂材料和离子液体材料的混合物、或它们的组合进行施加。
S.根据实施方案A-R中任一项所述的方法，其中酚醛树脂材料为酚醛树脂液体混合物。
T.根据实施方案S所述的方法，还包括从纤维群中除去所施加的酚醛树脂液体混合物、离子液体材料或液体混合物两者的一部分。
U.根据实施方案A-T中任一项所述的方法，其中离子增强材料为非织造纤维结构提供至少一种突出特性，所述突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性或它们的组合。
V.根据实施方案A-U中任一项所述的方法，其中纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
W.根据实施方案A-V中任一项所述的方法，其中纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维或它们的组合的纤维。
X.根据实施方案A-W中任一项所述的方法，其中非织造纤维结构包含粘结到所述非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中所述颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合。
Y.根据实施方案A-X中任一项所述的方法，其中非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
Z.一种根据实施方案A-Y中任一项所述的方法制得的非织造纤维结构。
AA.一种非织造结构，其包含：
a.使用酚醛树脂粘结剂和离子增强材料粘结到一起的一组无规取向纤维。
BB.根据实施方案AA所述的非织造纤维结构，其中所述一组无规取向纤维通过酚醛树脂粘结剂与离子增强材料的反应产物粘结到一起。
CC.根据实施方案AA或实施方案BB所述的非织造结构，其中离子增强材料为施加离子液体和酚醛树脂粘结剂至纤维后的残留材料。
DD.根据实施方案CC所述的非织造纤维结构，其中离子液体包含水、一种或多种阳离子以及一种或多种阴离子。
EE.根据实施方案DD所述的非织造结构，其中所述离子液体包含咪唑阳离子及对应的阴离子。
FF.根据实施方案AA-EE中任一项所述的非织造结构，其表现出至少一种突出特性，所述至少一种突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性或抗真菌特性。
GG.根据实施方案FF所述的非织造纤维结构，其中离子增强材料提供所述至少一种突出特性。
HH.根据实施方案GG所述的非织造纤维结构，其中离子增强材料提供所述突出特性的至少两种。
II.根据实施方案AA-HH中任一项所述的非织造纤维结构，其中纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
JJ.根据实施方案AA-II中任一项所述的非织造纤维结构，其中纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维、生物基纤维或它们的组合的纤维。
KK.根据实施方案AA-JJ中任一项所述的非织造纤维结构，其中纤维群包括热塑性(共)聚合物纤维，该热塑性(共)聚合物纤维还包含(共)聚合物，所述(共)聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚亚苯基硫醚、聚砜、液晶聚合物、聚乙烯-共-聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃热塑弹性体，包含前述热塑性(共)聚合物中任一种的再生纤维，或它们的组合。
LL.根据实施方案AA-KK中任一项所述的非织造纤维结构，其中纤维群包括天然纤维，该天然纤维选自棉花、羊毛、黄麻、龙舌兰、剑麻、椰子、大豆、***、粘胶、竹子或它们的组合。
MM.根据实施方案AA-LL中任一项所述的非织造纤维结构，其中非织造纤维结构包含粘结到非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中所述颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合。
NN.根据实施方案AA-MM中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述一组颗粒显示出0.1微米至1,000微米的中值粒径。
OO.根据实施方案AA-NN中任一项所述的非织造纤维结构，其中纤维群显示出1微米至50微米的中值纤维直径。
PP.根据实施方案AA-OO中任一项所述的非织造纤维结构，其中非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
已对本发明的实施方案的各个方面和优点进行了汇总。上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个示出的实施方案或每个具体实施方式。下面的附图和具体实施方式更具体地示出使用本文所公开的原理的某些优选实施方案。
附图说明
参照附图对本发明的示例性实施方案进行进一步的描述，其中：
图1为本公开的示例性非织造纤维结构的透视图。
图2为图1的示例性非织造纤维结构的一部分的分解图，其示出了本公开的一个示例性实施方案。
具体实施方式
如本说明书和所附实施方案中所用的，除非内容清楚指示其他含义，否则单数形式“一个/一种”、“该”和“所述”包括多个指代物。因此，例如，提及的包含“某种化合物”的细旦纤维包括两种或更多种化合物的混合物。如本说明书和所附实施方案中所用，除非内容清楚指示其他含义，否则术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”的含义。
如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值（例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5）。
除非另外指明，否则说明书和实施方案中所使用的所有表达数量或成分、性质量度等的数值在一切情况下均应理解成由术语“约”所修饰。因此，除非有相反的说明，否则前述说明书和所附实施方案列表中阐述的数值参数可根据本领域技术人员使用本公开的教导内容寻求获得的所需性质而变化。在最低程度上并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的条件下，至少应该根据所记录数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
对于下面定义的术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的其他地方提供不同的定义，否则整个申请应都将应用这些定义。
术语表
“非织造纤维幅材”或“非织造纤维结构”指具有单独纤维或纤维的结构的制品或片材，所述单独纤维或纤维夹在中间，但是并非如针织物中那样的可辨认的方式。非织造织物或幅材已由多种方法形成，例如，如熔吹法、气流成网法和粘结梳理成网法。
“模具”意指在聚合物熔融处理和纤维挤出工艺中使用的加工组件，包括但不限于熔吹和纺粘。
“熔吹”和“熔喷工艺”指用于通过如下方式形成非织造纤维幅材的方法：穿过模具中的多个喷丝孔挤出熔化的成纤材料以形成纤维，同时使所述纤维与空气或其他细化用流体接触以将所述纤维细化成纤维，随后收集经细化的纤维。一种示例性熔喷法在例如美国专利No.6,607,624（Berrigan等人）中教导。
“熔喷纤维”指通过熔吹法或熔喷工艺制备的纤维。
“纺粘法”和“纺粘工艺”指用于通过将熔化的成纤材料从喷丝头的多个细毛细管挤出成连续或半连续纤维，并随后收集经细化的纤维而形成非织造纤维结构的方法。示例性的纺粘工艺在例如授予Matsuki等人的美国专利No.3,802,817中有所公开。
“纺粘纤维”和“经纺粘的纤维”意指使用纺粘法或纺粘工艺制得的纤维。这种纤维通常为连续纤维，并且充分缠结或点粘结以形成内聚非织造纤维幅材，使得通常不能从这种纤维的整体中取出一根完整的纺粘纤维。所述纤维也可以具有例如在授予Hogle等人的美国专利No.5,277,976中描述的那些形状，该专利描述了具有非常规形状的纤维。
“梳理法”和“梳理工艺”指通过将短纤维通过梳理或梳理单元加工而形成非织造纤维幅材的方法，所述梳理或梳理单元分离或拆分短纤维并沿着纵向对齐短纤维，从而形成总体上纵向取向的非织造纤维幅材。示例性的梳理工艺在例如授予Chaplin等人的美国专利No.5,114,787中教导。
“粘结梳理幅材”是指通过梳理工艺形成的非织造纤维幅材，其中至少一部分纤维通过包括例如热点粘结、自生粘结、热空气粘结、超声波粘结、针刺法、压延法、施用喷雾粘合剂等的方法粘结在一起。
“压延”指将非织造纤维幅材在施加压力的情况下穿过辊从而获得压缩和粘结的非织造纤维幅材的方法。可任选地对辊进行加热。
“致密化”意指下述工艺，通过该工艺，在沉积之前或在沉积之后，对直接或间接沉积到过滤器卷绕心轴或轴柄上的纤维进行压缩，无论是通过设计还是作为处理正在形成的或已形成的过滤器的一些工艺的人为结果，使这些纤维整体或局部形成孔隙度低的区域。致密化还包括将幅材压延的工艺。
具体涉及从非织造纤维结构的主表面延伸的突出部的“非中空”指所述突出部不含除了在无规取向的离散纤维之间的微观空隙（即空隙体积）之外的内部腔体或空隙区域。
特别关于一组纤维的“无规取向的”意指纤维主体基本上不在单个方向上排列。
“气流成网法”是这样一种工艺，通过这种工艺可形成非织造纤维幅材层。在气流成网工艺中，典型长度为在约3至约52毫米(mm)范围内的小纤维束分离并被夹带在气源中，并且随后通常借助于真空源而沉积到形成筛网上。无规取向的纤维可随后使用例如热点粘合、自生粘合、热空气粘合、针刺、压延、喷雾粘合剂等等而彼此粘合。一个示例性的气流成网工艺在例如授予Laursen等人的美国专利No.4,640,810中教导。
“颗粒装填法”或者“粒子装填工艺”指在纤维流或纤维幅材形成的同时将颗粒添加到其中的工艺。示例性颗粒装填工艺在例如授予Lau的美国专利No.4,818,464和授予Anderson等人的美国专利No.4,100,324中教导。
“颗粒”和“粒子”实质上可互换使用。一般来讲，颗粒或粒子意指细分形式的材料的不同小块或单个部分。然而，颗粒也可以包括细分形式的相关或群聚在一起的单独粒子的集合。因此，本公开的某些示例性实施方案中所使用的单独颗粒可以聚集、物理地互相结合、静电地相关或以其他方式相关以形成颗粒。在某些情形下，可以有意地形成单个颗粒的聚集体形式的颗粒，例如在美国专利No.5,332,426（Tang等人）中所描述的那些。
“层”意指形成在两个主表面之间的单层。层可内部存在于单个幅材内，如在单个幅材中用多个层形成的单层，所述单个幅材具有限定幅材厚度的第一主表面和第二主表面。层也可以存在于包含多个幅材的复合制品中，如，具有限定幅材厚度的第一主表面和第二主表面的第一幅材中的单层，当该幅材被具有限定第二幅材厚度的第一主表面和第二主表面的第二幅材覆盖或垫起时，在这种情况下，第一幅材和第二幅材中的每一个形成至少一层。另外，层可以同时存在于单个幅材内以及该幅材和一个或多个其他幅材之间，其中每一个幅材形成一层。
“颗粒密度梯度”、“吸着剂密度梯度”和“纤维群密度梯度”意指特定纤维群内的颗粒、吸附剂或纤维材料的量（如，在幅材的限定区域内每单位体积给定材料的数量、重量或体积）不需要在整个非织造纤维幅材上是均匀的，并且该量可以变化，以在幅材的某些区域中提供更多的材料，而在其他区域中提供较少的材料。
现在将具体参照附图对本公开的各种示例性实施方案进行描述。在不脱离本公开的实质和范围的前提下，本公开的示例性实施方案可进行各种修改和更改。因此，应当理解，本发明的实施方案并不限于下文描述的示例性实施方案，而应受权利要求书及其任何等同物中所述的限制因素控制。
非织造纤维结构（例如，非织造纤维幅材等）具有多个应用（例如，用途）包括：清洁应用、过滤应用和/或纺织物应用等等。当非织造纤维结构表现出特定特性时（例如，阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性等），该非织造纤维结构可更好地适合特定的应用。本公开描述了非织造纤维结构，该非织造纤维结构包含与离子增强材料粘结到一起的一组纤维的一部分，以及制备该非织造纤维结构的方法。离子增强材料为非织造纤维结构提供了更高的拉伸强度并且提供了多种特性。在一些示例性实施方案中，离子增强材料提供了如本文所述的多种特性。
如本文进一步所述，离子增强材料可施加至利用离子液体材料的施加的非织造纤维结构上。离子液体材料可包含离子液体（例如，包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的液体）。离子液体材料可通过酚醛树脂粘结剂施加至非织造纤维结构，其中酚醛树脂粘结剂可固化以将非织造纤维结构的纤维群的一部分与离子增强材料粘结到一起。
图1为非织造纤维结构234（例如，气流成网非织造纤维幅材、熔纺非织造纤维幅材、梳理成网非织造纤维幅材等）的一个示例性实施方案的透视图，其包括根据本公开所述的多根无规取向的纤维。在一些示例性实施方案中，非织造纤维结构234为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
在一些示例性实施方案中，本公开描述了一种非织造纤维结构234，其包含多个无规取向的纤维2，该非织造纤维结构234还包含多个任选的非中空突出200和多个基本上平面的基体区域202，所述多个非中空突出200从非织造纤维结构234的主表面204（在无突出情况下被认为是主表面）延伸，所述多个基本上平面的基体区域202在由主表面204限定并与主表面204基本上平行的平面中在每个邻接突出200之间形成。
在一些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维120。在某些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维或它们的组合的纤维。在一些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可包括天然纤维，该天然纤维选自棉花、羊毛、黄麻、龙舌兰、剑麻、椰子、大豆、***、粘胶、竹子或它们的组合。在某些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可包括具有1微米至50微米的中值纤维直径的纤维。
在一些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可包括热塑性(共)聚合物纤维，该热塑性(共)聚合物纤维进一步包含选自以下项的(共)聚合物：聚丙烯、聚乙烯、聚丁烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚亚苯基硫醚、聚砜、液晶聚合物、聚乙烯-共-聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃热塑弹性体，包含前述热塑性(共)聚合物中任一种的再生纤维，或它们的组合。
在一些示例性实施方案中，无规取向的离散纤维2可任选地包括填充纤维110。填充纤维110是除多组分纤维之外的任何纤维。所述任选的填充纤维110优选为单组分纤维，其可为热塑性纤维或“熔体”纤维。在某些示例性实施方案中，填充纤维可包括生物基纤维。生物基纤维可包括天然纤维和/或可生物降解的纤维。例如，在一些示例性实施方案中，任选的填充纤维110可包括天然纤维，更优选地包括衍生自可再生资源和/或掺入回收材料的天然纤维。合适的天然纤维的非限制性示例包括竹子、棉花、羊毛、黄麻、龙舌兰、剑麻、椰子、锯齿草、大豆、***等等中的纤维。纤维素纤维（例如，纤维素、醋酸纤维素、三乙酸纤维素、人造丝等等）可以为特别适用的天然纤维。使用的纤维组分可为天然纤维或循环废弃纤维，例如，从衣物切割、毛毯制造、纤维制造、纺织物加工、纸张、再生木材等等再生的循环纤维。又如，任选的填充纤维110为可生物降解的纤维。可生物降解的纤维可包括但不限于包含大量的脂族聚酯(共)聚合物的纤维，所述脂族聚酯(共)聚合物衍生自聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸-共-羟基乙酸)共混物和/或它们的组合。在一些目前优选的实施例中，至少一些填充纤维120可在与多组分纤维110的第一区域112的多个交点处粘合到离散纤维2的至少一部分上。
在前述非织造纤维结构234的一些示例性实施方案中，非织造纤维结构234可任选地包含多个颗粒130，如图2-2B所示。图2-2B示出了图1的非织造纤维结构234的区域2的分解图，其显示为包括无规取向的离散纤维2和多个任选的颗粒130。
在一些示例性实施方案中，任选的颗粒130可为选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合的颗粒。在某些示例性实施方案中，任选的一组颗粒130可具有0.1微米至1,000微米的中值粒径。任选的颗粒130可在非织造纤维结构234的形成过程的各个阶段进行施加。在一个实施例中，任选的颗粒可通过颗粒装填方法进行施加。示例性颗粒装填方法在美国专利No.4,818,464和4,100,324中教导。
另外，在一些特定的示例性实施方案中，输入料流可有利地被定位成以某种方式引入颗粒130，该方式使得颗粒130在整个非织造纤维结构234中基本上均匀分布。另选地，在一些特定的示例性实施方案中，输入料流可有利地被定位成以某种方式引入颗粒130，该方式使得颗粒130基本上分布于非织造纤维结构234的主表面上，例如靠近非织造纤维结构234的下主表面，或靠近非织造纤维结构234的上主表面。
在某些示例性实施方案中，粘结剂可施加至非织造纤维结构234并且还可为非织造纤维结构234提供更高的强度，还可将颗粒130固定到非织造纤维结构234的纤维，并且/或者可为研磨或洗涤制品提供更高的刚度。可通过已知的加工方法施加粘结剂涂层，该加工方法诸如辊涂、喷涂和浸渍涂布以及这些涂布技术的组合。粘结剂涂层可包含在粘结剂中的另外的颗粒130，或者另外的颗粒130可被掺入并固定至粘结剂。在某些示例性实施方案中，热固性粘结剂被施加至纤维群。热固性粘结剂可包括向粘结剂施加热时发生固化的粘结剂。热固性粘结剂可从酚醛树脂材料、离子液体材料、独立于酚醛树脂材料和离子液体材料的混合物、或它们的组合进行施加。即，热固性粘结剂可作为酚醛树脂材料的一部分、离子液体材料的一部分、或作为分施在施加酚醛树脂材料和/或离子液体材料之前或之后进行施加。在一些示例性实施方案中，粘结剂包括酚醛树脂粘结剂（例如，包含粘结剂的酚醛树脂材料、酚醛清漆树脂粘结剂、酚-甲醛树脂粘结剂、可溶性酚醛树脂粘结剂等）。
在某些示例性实施方案中，将酚醛树脂材料施加至非织造纤维结构234。酚醛树脂材料可包含酚醛树脂和水（例如，酚醛树脂的含水混合物、酚醛树脂的水性溶液等）。酚醛树脂材料可通过已知的加工方法施加至非织造纤维结构234，所述加工方法诸如辊涂、喷涂和浸渍涂布以及这些涂布技术的组合。
在一些示例性实施方案中，离子液体材料（例如，离子液体材料）可涂布到非织造纤维结构（例如，非织造纤维结构234）上，该非织造纤维结构包含所施加的酚醛树脂材料。例如，在具体的实施方案中，酚醛树脂材料通过辊涂施加至非织造纤维结构234，并且离子液体材料通过喷涂施加至包含所施加的酚醛树脂材料的非织造纤维结构234。在一些示例性实施方案中，在施加离子液体材料之前施加酚醛树脂材料。即，施加酚醛树脂材料发生在施加离子液体材料之前。在某些示例性实施方案中，在施加离子液体材料之后施加酚醛树脂材料。即，施加酚醛树脂材料发生在施加离子液体材料之后。
离子液体材料可包含离子液体（例如，包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的液体，包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的水性溶液）。即，离子液体材料可包括在溶剂中的离子液体溶液，其中溶剂任选地为水性溶剂。在一些示例性实施方案中，离子液体可包含至少一种阳离子，该阴离子选自含杂环阳离子、铵离子、或锍。此外，在某些示例性实施方案中，离子液体可包含至少一种阴离子，该阴离子可选自由卤素阴离子、含氟阴离子、烷基硫酸根离子、烷基磷酸根离子、乙酸盐、二氰胺(N(CN)2)或硫氰酸盐(SCN)。离子液体可包含溶解于液体中的盐。例如，离子液体材料可包含溶解于水中的盐，以产生在水性溶液中包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的离子液体。在一些示例性实施方案中，离子液体可包括选自以下的离子液体中的至少一种：氯化钠(NaCl)、磷酸二氢胆碱、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐。
通过已知的加工方法可施加离子液体材料，所述加工方法诸如辊涂、喷涂和浸渍涂布以及这些涂布技术的组合。在一些示例性实施方案中，离子液体材料作为雾从喷雾器被引入成形腔室内。在某些示例性实施方案中，离子液体润湿纤维，由此使得颗粒粘住纤维的表面。在某些示例性实施方案中，离子液体材料可涂布到非织造纤维结构234上，其中非织造纤维结构234还可包含如本文所述的酚醛树脂的涂层。在某些示例性实施方案中，可利用离子液体材料和酚醛树脂的双喷涂工艺（例如，同时或接近同时喷涂）施加酚醛树脂材料和离子液体材料。即，利用酚醛树脂的第一喷涂技术和利用离子液体材料的第二喷涂技术可施加于非织造纤维结构234的相同和/或相似区域。
在一些示例性实施方案中，酚醛树脂材料内的酚醛树脂从酚醛树脂材料发生相分离。酚醛树脂从酚醛树脂材料的相分离可包括通过从酚醛树脂材料中除去至少一部分水以使酚醛树脂发生沉淀。在一些示例性实施方案中，包含酚醛树脂和水的酚醛树脂材料可在加入离子液体材料时发生分离。在某些示例性实施方案中，酚醛树脂从酚醛树脂材料的相分离可缩短从非织造纤维结构234中除去过量液体（例如，水）所需的时间。缩短除去过量的水所需的时间可节省形成非织造纤维结构234的成本。残留的酚醛树脂可将多根纤维粘结到非织造纤维结构234内。
可利用多个装置从非织造纤维结构234中除去过量的液体（例如，水）。在一些示例性实施方案中，可利用压延除去织造纤维结构234中的液体。在某些示例性实施方案中，所述多个装置可包括多个刮水器，所述刮水器可压缩非织造纤维结构234并除去施加于非织造纤维结构234的液体（例如，水）的一部分。在某些示例性实施方案中，可在非织造纤维结构234被移入加热单元（例如，烘箱等）以除去未由多个刮水器除去的液体之前利用所述多个刮水器。在其他实施方案中，所述多个装置可定位在非织造纤维结构234的形成过程的各个点处。
还可利用加热单元固化施加于非织造纤维结构234的离子液体材料和/或酚醛树脂材料。即，可在离子液体材料和/或酚醛树脂材料被施加于非织造纤维结构234之后利用加热单元。此外，可利用加热单元以除去存在于非织造纤维结构234上和/或非织造纤维结构234内的液体（例如，水）。如本文所述，加热单元可除去在利用多个装置除去液体之后和/或酚醛树脂材料发生相分离之后残留的液体。除去液体可在其中离子液体材料和/或酚醛树脂材料被施加于非织造纤维结构234的位置制备离子增强材料（例如，酚醛树脂和离子液体材料，离子液体材料的残留物）。
离子增强材料可粘结纤维群的一部分。如本文所述，离子增强材料可包含离子液体材料的残留材料。在一些示例性实施方案中，离子增强材料可包含被施加于非织造纤维结构234的离子液体材料和酚醛树脂粘结剂的残留材料。即，离子增强材料可包含各自被施加于非织造纤维结构234的离子液体材料和酚醛树脂粘结剂之间发生相互作用所得到的残留材料。在一些示例性实施方案中，离子增强材料为离子液体材料的残留材料（例如，从被施加于非织造纤维结构234的离子液体材料和酚醛树脂材料中除去液体之后残留的材料）。即，在一些示例性实施方案中，离子增强材料为从非织造纤维结构234中除去液体（例如，水）之后残留的离子液体材料。如本文所述，当酚醛树脂材料和离子液体材料各自被施加于非织造纤维结构234时，离子增强材料可提供纤维群的一部分之间的粘结。在一些示例性实施方案中，非织造纤维结构234的纤维可通过酚醛树脂粘结剂（例如，酚醛树脂材料）与离子增强材料的反应产物粘结到一起。在该实施方案中，离子增强材料可为施加离子液体和施加酚醛树脂粘结剂至多根纤维后的残留材料。即，离子增强材料可为当离子液体材料和酚醛树脂粘结剂均被施加于非织造纤维结构234时离子液体材料和酚醛树脂之间反应（例如，化学反应等）的残留材料。该反应可发生在离子液体材料和酚醛树脂粘结剂被施加于非织造纤维结构234之后两者发生混合（例如，相互作用等）时。
离子增强材料可为非织造纤维结构234提供多种特性。如本文所述，当离子增强材料包含施加于非织造纤维结构234的离子液体材料和/或酚醛树脂粘结剂的残留物时，该离子增强材料可提供多种特性。在一些示例性实施方案中，所述多个特性可包括阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性或它们的组合。在某些示例性实施方案中，离子增强材料提供所述多个特性中的至少一种。在一些示例性实施方案中，离子增强材料提供如本文所述的多个特性中的多种。在一些示例性实施方案中，离子增强材料可提供本文列出的多个特性中的至少两种。
在一个示例性实施方案中，利用包含离子液体磷酸二氢胆碱的离子液体材料和施加如本文所述的酚醛树脂材料来施加离子增强材料。在该示例性实施方案中，加入磷酸二氢胆碱并且加入酚醛树脂材料得到的非织造纤维结构234相比于仅加入酚醛树脂材料的非织造纤维结构234较不易碎（例如，伸长率增加、塑性增加、流动性增加）。此外，非织造纤维结构234包含来自离子增强材料的特性。如本文进一步所述，将离子液体磷酸二氢胆碱和酚醛树脂材料加入到非织造纤维结构234可为非织造纤维结构234提供附加的阻燃（例如，防火）特性。离子增强材料还可增加额外的特性，诸如：阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性或它们的组合。
如本文所述，离子增强材料可增加非织造纤维结构234的伸长率（例如，塑性或流动性）。离子增强材料还可提高非织造纤维结构234的拉伸强度。在一些示例性实施方案中，离子增强材料可提高非织造纤维结构234的拉伸强度并增加非织造纤维结构234的伸长率。在一些示例性实施方案中，拉伸强度的提高和伸长率的增加发生在非织造纤维结构234的纵向(MD)上。
根据本公开所述的非织造纤维结构234（例如，纤维幅材、气流成网非织造纤维幅材等）可利用多种成型方法（例如，熔融纺丝、气流成网、纺粘法、梳理法等）来形成。在示例性实施方案中，非织造纤维结构234通过气流成网纤维加工设备形成，如美国专利No.7,491,354和6,808,664中显示和描述。
在一些示例性实施方案中，气流成网纤维加工设备可使用空气流混合纤维并使其相互接合以形成气纺非织造纤维结构。即，气纺非织造纤维结构通过将多根纤维引入成形腔室中并将所述前卫分散于成形腔室内以形成悬浮于气体中的一组单根纤维，其中使所述纤维落至收集器而形成。
在特定实施方案中，代之以使用强气流来混合纤维和使纤维相互接合以形成气纺非织造纤维结构（如使用可得自美国纽约州马其顿的兰多机械公司(Rando MachineCorporation,Macedon,NY)的“RandoWebber”成网机），成形腔室可具有销钉辊，以在重力允许纤维落下穿过环形带筛网时共混和混合纤维，并形成相互接合的纤维的气纺非织造纤维结构。使用这种气流成网法设备的构造时，在一些实施方案中，纤维和颗粒一起下落至成形腔室的底部，以形成气纺非织造纤维结构。在一个示例性实施方案中，可在成形腔室中气纺非织造纤维结构形成的区域下方包括真空。
在一些示例性实施方案中，使用梳理工艺形成非织造纤维结构234。示例性的梳理工艺在例如美国专利No.5,114,787中教导。在一些示例性实施方案中，使用熔吹工艺形成非织造纤维结构234。熔吹工艺是一种用于形成非织造纤维幅材的方法，其通过穿过模具中的多个喷丝孔挤出熔化的成纤材料以形成纤维，同时使所述纤维与空气或其他细化用流体接触以将所述纤维细化成纤维，随后收集经细化的纤维。示例性的熔吹工艺在例如美国专利No.6,607,624中教导。
离子液体材料可在各种成型方法的不同阶段施加至非织造纤维结构234。在一些示例性实施方案中，如本文所述，离子液体材料可在利用喷雾工艺形成纤维和/或原丝的过程中（例如，在成型腔室中等）施加于纤维和/或原丝，该喷雾工艺在纤维和/或原丝被收集到收集器的同时喷射纤维和/或原丝。在一些示例性实施方案中，如本文所述，离子液体材料可在纤维和/或原丝被收集到收集器时施加于非织造纤维结构234。在该实施方案中，通过已知的加工方法可施加离子液体材料，所述加工方法诸如辊涂、喷涂和浸渍涂布以及这些涂布技术的组合。此外，可通过已知的加工方法可施加酚醛树脂，所述加工方法诸如辊涂、喷涂和浸渍涂布以及这些涂布技术的组合。此外，如本文所述，酚醛树脂可利用第一施涂工艺在第一时间施加于非织造纤维结构234，并且离子液体材料可利用第二施涂工艺在第二时间施加于非织造纤维结构234。在一些示例性实施方案中，第一施涂工艺和第二施涂工艺可为不同的施涂工艺。在其他实施方案中，第一施涂工艺和第二施涂工艺可为相同的施涂工艺。如本文所述，第一时间和第二时间可为不同的时间，例如第一时间早于第二时间。在其他实施方案中，第一时间和第二时间可为相同的时间或大约相同的时间（例如，接近相同的时间段、相对相同的时间段等）。
本公开的非织造纤维结构和包含该非织造纤维结构的过滤介质在一些示例性实施方案中可有利地掺入可生物降解的材料、颗粒材料、框架材料、或它们的组合。掺入可生物降解材料（如，聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)等等）的一些滤介质在其使用寿命结束时可有利地在市政垃圾填埋场或工业堆肥场中进行处理，从而无需返回或以其他方式回收用过的过滤介质。
本公开的各种实施方案的操作将参照以下详述实施例进一步描述。
实施例：
这些实施例仅是为了进行示例性的说明，并非旨在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管阐述本公开的广义范围的示出的数值范围和参数为近似值，但具体实施例中示出的数值尽可能精确地被记录。然而，任何数值都固有地包含某些误差，在它们各自的试验测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。在最低程度上，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求书的范围的情况下，至少应根据所报告的有效数位并通过应用惯常的舍入技术来解释每一个数值参数。
测试方法
使用表I所列的测试装置根据下文进一步所述的方法对形成的非织造纤维幅材进行测试。在所有测试过程中，均测试用“Std.”代表的标准参比样品（即，比较例）以用于比较。标准参比样品（即，比较例）由对应的幅材组成，所述对应的幅材仅涂覆有粘结剂，未涂覆离子液体添加剂。
表I：测试设备
设备 供应商
天平 梅特勒-托利多公司(Mettler Toledo,Inc.)
Instron 5965 英斯特朗公司(Instron Instruments,Inc.)
基重
使用Mettler Toledo XS4002S电子天平测量非织造纤维幅材的基重。
拉伸强度和百分比伸长率
在最大负荷为100N的Instron 5965机器上测量非织造样品(15×2.5cm)的拉伸强度和百分比(%)伸长率。对于各种非织造样品，测量三个样品并取平均值。
原材料
除非另外指明，否则在实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等均为以重量计。除非另外指明，否则溶剂和其他试剂可得自威斯康星州密尔沃基的奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI))。另外，表II提供了下面的实施例中使用的所有材料的缩写和来源：
表II：原材料
在下列实施例中，“IL”代表离子液体，“PET”代表聚酯，“MD”代表纵向，“TD”代表横向（相对于MD），“TS”代表拉伸强度，“elong”代表百分比伸长率，“PEG”代表聚乙二醇，“Std.”代表参比标样（即，比较例）。
粘结剂
酚醛树脂（包含约65%固体的水性溶液）：
除非另行指出，否则酚醛树脂在独立于加入IL的工序中加入到非织造幅材。酚醛树脂在IL之前或之后辊涂或喷涂到幅材上，并在通风烘箱中固化4–8分钟，采用120℃至170℃的范围内的温度曲线。
离子液体
在加入到幅材或酚醛树脂粘结剂之前，离子液体用H2O稀释（除非另行指出，否则使用10%的水性溶液）。在独立于酚醛树脂粘结剂的工序中，在涂覆粘结剂之前或之后将IL加入到非织造幅材中。
表III：离子液体(IL)
离子液体参考代码 化学名
IL A 1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐
IL B 1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐
IL C 1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐
IL J 1-己基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐
IL K 1-甲基-3-辛基咪唑三氟甲磺酸盐
IL M 1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐
IL N 1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑
IL O 三己基四癸基氯化膦
IL P FC4400
IL E1 磷酸二氢胆碱
IL H1 1-乙基-3-甲基氯化咪唑
IL I1 Larostat HTS 905
IL J1 1-丁基-3-甲基氯化咪唑
纤维
具有低熔点纤维的纤维混合物（粘胶、PET、尼龙）是以80:20纤维:低熔点纤维的比率形成的，并且使用表V中列出的非织造加工设备对表IV的纤维混合物进行加工。
表IV：纤维
纤维预粘结幅材 预粘结幅材基重(g/m2)
粘胶 80
PET 70
尼龙 95
表V：非织造加工设备
机器 供应商
纤维开松机 拉劳锡公司(Laroche)
兰多成网机 兰多机械公司(Rando Machine Corporation)
辊式涂布机 卡维泰科公司(Cavitec)
涂料制备*** 3M
幅材形成
在涂覆树脂之前形成纤维预粘结幅材。按照所需的比率称取纤维和熔化纤维并使其通过穿过纤维开松机进行混合。气流成网预粘结幅材形成在兰多成网机成型机器上。在形成幅材后，将其送至130℃的通风烘箱中，以产生适用于涂层试验的轻微粘结的幅材。
幅材固结
使用辊涂和喷涂的各种组合涂覆非织造幅材，然后使其穿过烘箱以进行固化。辊涂包括使幅材穿过辊涂圆筒，该辊涂圆筒的容器中包含粘结剂或离子液体。使用PPS***与粘结剂或离子液体的水性稀释液执行喷涂步骤。使用各种方法将离子液体和酚醛树脂粘结剂涂覆到预成形的非织造幅材上：
方法A：辊涂酚醛树脂，然后直接喷涂IL水性溶液
方法B：辊涂IL水性溶液，然后喷涂酚醛树脂
方法C：喷涂IL溶液，然后辊涂酚醛树脂
方法D：喷涂酚醛树脂，然后喷涂离子液体溶液
方法E：喷涂IL溶液，然后喷涂酚醛树脂
方法F：辊涂酚醛树脂，然后直接喷涂IL水性溶液，随后穿过刮水器辊以除去水
实施例1
所测试的非织造样品包含粘胶预粘结纤维。使用方法A。使用常规程序在烘箱中固化标准参考材料。使喷涂IL的样品干燥，在测试之前不经机械加热。
表1-4示出使用粘胶预粘结幅材和各种离子液体的实施例的拉伸强度测试结果。
表1
表2
方法A 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD平均值
A Std. 1 1.27 1 1.09
C ILI1 2.37 2.37 2.65 2.46
D ILE1 6.22 3.2 6.5 5.31
E ILH1 18.6 21.07 21.07 20.25
表3
方法A TS–TD TS–TD TS–TD TS–TD平均值
A Std. 0.87 1.23 0.94 1.01
C ILI1 3.23 3.09 3.31 3.21
D ILE1 1.63 1.68 2.26 1.86
E ILH1 1.17 0.71 1.19 1.02
表4
方法A 伸长率–TD 伸长率–TD 伸长率–TD 伸长率–TD平均值
A Std. 1 1.55 1.27 1.27
C IL I1 3.47 3.47 4.3 3.75
D IL E1 2.92 3.2 6.22 4.11
E IL H1 42.24 31.25 34.27 35.92
实施例2
将尼龙和PET预粘结幅材与IL C的50%水性溶液配合使用。使用幅材固结方法C。表5-6示出使用尼龙和PET预粘结幅材与IL C的实施例的拉伸强度测试结果。
表5
表6
方法C 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD平均值
1：尼龙std. 13.08 12.27 18.32 14.56
2：尼龙+IL 18.87 16.67 19.97 18.50
3:PET std. 27.94 25.74 30.42 28.03
4.PET+IL 39.77 44.17 44.45 42.80
实施例3
使用粘胶预粘结非织造幅材。酚醛树脂固化温度如下：130℃，然后降至110℃，速率1m/min，保持8分钟。表7-8示出使用粘胶预粘结非织造幅材和各种离子液体的实施例3的拉伸强度测试结果。
表7
方法A TS–MD TS–MD TS–MD TS–MD平均值
Std. 3.64 4.21 3.7 3.85
IL A 4.49 4.59 4.53 4.54
IL J 2.03 2.01 1.63 1.89
IL K 3.3 3.1 4.05 3.48
IL M 3.2 4.9 3.92 4.01
IL N 3.26 3.53 2.67 3.15
IL O 1.99 2.98 2.82 2.60
IL P 4.12 3.8 4.54 4.15
表8
方法A 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD 伸长率–MD平均值
Std. 1.27 1.54 1.55 1.45
IL A 4.29 4.57 4.85 4.57
IL J 5.12 8.97 10.9 8.33
IL K 2.64 1.82 2.92 2.46
IL M 6.77 8.42 7.87 7.69
IL N 10.9 4.85 5.95 7.23
IL O 1.05 5.95 10.34 5.78
IL P 9.52 7.32 8.7 8.51
实施例4
使用尼龙和PET非织造幅材。采用IL C 30%水性溶液执行方法B。表9-10示出使用尼龙和PET非织造幅材以及各种离子液体的实施例4的拉伸强度测试结果。
表9
方法B PET TS-MD 尼龙TS-MD
Std.1 0.47 1.20
Std.2 0.49 1.47
IL B 0.46 0.97
IL C 0.21 0.99
IL J1 0.66 0.99
Std.1：用酚醛树脂喷涂
Std.2：用水涂布，然后用酚醛树脂喷涂
表10
方法B PET Elong-MD 尼龙Elong-MD
Std.1 33.91 32.58
Std.2 41.38 21.72
IL B 42.94 43.39
IL C 31.88 35.65
IL J1 52.65 24.37
Std.1：用酚醛树脂喷涂
Std.2：用水涂布，然后用酚醛树脂喷涂
更快的加工速度
下列实施例进一步说明了使用本文所述的方法分离非织造幅材中的酚醛树脂粘结剂相和水相从而以与加热能量相对的另一种方法除去水（刮水器辊/真空）的可能性。
实施例1
A：涂覆酚醛树脂辊，然后立即由静态烘箱施加热量
B：涂覆酚醛树脂辊，然后施加NaCl水性溶液并挤压以除去H2O。然后将样品置于静态烘箱中进行加热。表11汇总了涂覆和固化条件。
表11
实施例2
丙烯酸预粘结幅材。酚醛树脂粘结剂（3:1粘结剂:H 2 O）-方法F：
将经过涂布的预粘结树脂穿过两个连续烘箱，这两个烘箱的总距离为8米，穿过速度为1m/min。测量从烘箱2出口流出的样品的重量。样品再次穿过烘箱2，并再次测量样品。当通过烘箱之间的重量不变时，认为样品已完全固化。
标准样品（12X和Y）由辊涂酚醛树脂粘结剂组成并且直接穿过烘箱。经喷涂的样品（13X和Y）在酚醛树脂辊涂之后具有额外的喷涂步骤，从而在穿过烘箱之前采用挤压步骤以除去过量的水H2O。当采用额外的步骤时，对于13X和Y，可以看到无需第三次穿过烘箱，二次穿过之后的重量已经稳定。
还研究了IL/NaCl喷雾烘箱停留时间的影响，并且所研究的条件汇总于表12-14中：
表12
烘箱1 烘箱2
长度(m) 4 4
温度(℃) 150 170
速度(m/min) 2 1
表13
表14
还测量了这些样品的拉伸强度和伸长率以确保机械性能可耐受额外的加工步骤。
表面电阻率测试结果
根据VDE 0303第30部分所述测量非织造物涂覆的样品的表面电阻率。测试设备由太欧姆表(PM 12 567)、电极(20cm2)和电极(5cm)组成。表面电阻率测试中定义了下列术语：
σ[Ω] 表面电阻率
Rx[Ω] 测得的表面电阻率
p[cm] 保护电极的有效范围
g[cm] 电极之间的距离
评估了采用酚醛树脂和各种离子液体固化的各种纤维样品的表面电阻率，结果如表15-18所示：
表15
样品 参考编号 Rx平均值
Std.PET 1 1.E+10
Std.尼龙 2 2.E+10
PET IL C 3 4.E+10
尼龙IL C 4 7.E+09
表16
样品 Rx σ 电压
[Ω] [Ω] [V]
1 3.22E+10 5.15E+12 500
2.23E+08 3.57E+10 500
3.17E+09 5.07E+11 500
表17
样品 Rx σ 电压
[Ω] [Ω] [V]
2 7.59E+09 1.22E+12 500
1.97E+09 3.16E+11 500
5.29E+10 8.48E+12 500
表18
样品 Rx σ 电压
[Ω] [Ω] [V]
3 3.67E+10 5.88E+12 500
4.38E+09 0.00E+00 500
7.48E+10 1.20E+13 500
样品 Rx σ 电压
[Ω] [Ω] [V]
4 1.34E+09 2.14E+11 500
5.69E+09 9.11E+11 500
1.51E+10 2.42E+12 500
表19汇总了在存在离子液体的条件下固化酚醛树脂以将幅材中的非织造纤维粘结到一起时观测到的关于拉伸强度、防静电特性和阻燃性的总体性能特性。
表19
多官能离子液体–性能总结
整个本说明书中提及的“一个实施方案”、“某些示例性实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”，无论在术语“实施方案”前是否包括术语“示例性的”都意指结合该实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的某些示例性实施方案中的至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书的各处出现的表述诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些示例性实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”不一定是指本公开的某些示例性实施方案中的相同实施方案。此外，具体特征、结构、材料或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
虽然以某些示例性实施方案的细节描述了说明书，但应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可以很容易地想到这些实施方案的更改、变型和等同形式。因此，应当理解，本公开不应不当地受限于以上给出的示例性实施方案。
此外，本文引用的所有出版物和专利均全文以引用的方式并入本文中，好像各个单独的出版物或专利都被明确地和单独地指出以引用方式并入那样。已对各个示例性实施方案进行描述。这些实施方案以及其他实施方案在以下权利要求书的范围内。

Claims (42)

1.一种制备非织造结构的方法，所述方法包括：
将多根纤维引入成形腔室中；
将所述纤维分散到所述成形腔室中以形成悬浮于气体中的一组单根纤维；
在收集器上将纤维群收集为非织造纤维幅材；
将酚醛树脂材料施加至所述纤维群；
将离子液体材料施加至所述纤维群；以及
通过固化所施加的酚醛树脂材料、所施加的离子液体材料或所施加的酚醛树脂材料和所施加的离子液体材料两者来将所述纤维群的至少一部分粘结到一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述酚醛树脂材料包含酚醛树脂和水。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述酚醛树脂从所述酚醛树脂材料发生相分离。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述酚醛树脂从所述酚醛树脂材料的所述相分离包括通过从所述酚醛树脂材料中除去至少一部分水而使所述酚醛树脂发生沉淀。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述离子液体材料包含水。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过固化将所述纤维群的至少所述部分粘结到一起包括从所述酚醛树脂材料或所述离子液体材料的至少一者中除去水以使得所述纤维群的所述部分粘结到一起。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中施加所述酚醛树脂材料发生在施加所述离子液体材料之前。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中施加所述酚醛树脂材料发生在施加所述离子液体材料之后。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中施加所述酚醛树脂材料和施加所述离子液体材料基本上同时发生。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述酚醛树脂材料和所述离子液体材料在施加至所述纤维群之前组合以形成组合的混合物。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中通过固化将所述纤维群的至少所述部分粘结到一起包括加热所述纤维群的所述部分。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中通过固化将所述纤维群的至少所述部分粘结到一起提供的非织造纤维结构的拉伸强度大于在不存在所述离子液体材料的情况下通过将所述纤维群的至少所述部分粘结到一起而形成的非织造纤维结构的拉伸强度。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述离子液体材料为在溶剂中的离子液体溶液，任选地，其中所述离子液体溶液为水性溶液。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述离子液体材料包含至少一种阳离子和至少一种阴离子。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中所述至少一种阳离子选自含氮杂环阳离子、铵、或锍；另外，其中所述至少一种阴离子选自卤素阴离子、含氟阴离子、烷基硫酸根阴离子、烷基磷酸根阴离子、乙酸根、二氰胺(N(CN)2)或硫氰酸根(SCN)。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其中施加所述离子液体材料包括喷涂所述离子液体材料、辊涂所述离子液体材料、浸涂所述离子液体材料，或它们的组合。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，还包括将热固性粘结剂施加至所述纤维群。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述热固性粘结剂从所述酚醛树脂材料、所述离子液体材料、独立于所述酚醛树脂材料和所述离子液体材料的混合物、或它们的组合进行施加。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中所述酚醛树脂材料为酚醛树脂液体混合物。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括从所述纤维群中除去所施加的酚醛树脂液体混合物、所述离子液体材料或所述液体混合物两者的一部分。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的方法，其中离子增强材料为所述非织造纤维结构提供至少一种突出特性，所述至少一种突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性、抗真菌特性或它们的组合。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的方法，其中所述纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中所述纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维或它们的组合的纤维。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中所述非织造纤维结构包含粘结到所述非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中所述颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的方法，其中所述非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
26.一种非织造纤维结构，所述非织造纤维结构根据权利要求1-25中任一项所述的方法制得。
27.一种非织造结构，所述非织造结构包含：
使用酚醛树脂粘结剂和离子增强材料粘结到一起的一组无规取向纤维。
28.根据权利要求27所述的非织造纤维结构，其中所述一组无规取向纤维通过所述酚醛树脂粘结剂与所述离子增强材料的反应产物粘结到一起。
29.根据权利要求27或28所述的非织造结构，其中所述离子增强材料为施加离子液体和所述酚醛树脂粘结剂至所述纤维的残留材料。
30.根据权利要求29所述的非织造纤维结构，其中所述离子液体包含水、一种或多种阳离子以及一种或多种阴离子。
31.根据权利要求30所述的非织造结构，其中所述离子液体包含咪唑阳离子及对应的阴离子。
32.根据权利要求27-31中任一项所述的非织造结构，所述非织造结构表现出至少一种突出特性，所述至少一种突出特性选自阻燃特性、防静电特性、抗菌特性、抗微生物特性或抗真菌特性。
33.根据权利要求32所述的非织造纤维结构，其中所述离子增强材料提供所述至少一种突出特性。
34.根据权利要求33所述的非织造纤维结构，其中所述离子增强材料提供所述突出特性中的至少两种。
35.根据权利要求27-34中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述纤维群包括选自单组分纤维、多组分纤维、卷曲纤维或它们的组合的纤维。
36.根据权利要求27-35中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述纤维群包括选自短纤维、熔喷纤维、天然纤维、生物基纤维或它们的组合的纤维。
37.根据权利要求27-36中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述纤维群包括热塑性(共)聚合物纤维，所述热塑性(共)聚合物纤维还包含(共)聚合物，所述(共)聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乳酸、聚乙烯醇、聚亚苯基硫醚、聚砜、液晶聚合物、聚乙烯-共-聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、环状聚烯烃、聚甲醛、聚烯烃热塑弹性体，包含前述热塑性(共)聚合物中任一种的再生纤维，或它们的组合。
38.根据权利要求27-37中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述纤维群包括天然纤维，所述天然纤维选自棉花、羊毛、黄麻、龙舌兰、剑麻、椰子、大豆、***、粘胶、竹子或它们的组合。
39.根据权利要求27-38中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述非织造纤维结构包含粘结到所述非织造纤维结构的一组颗粒，另外，其中所述颗粒选自磨料颗粒、去污剂颗粒、抗菌颗粒、吸附剂颗粒、吸收剂颗粒或它们的组合。
40.根据权利要求27-39中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述一组颗粒显示出0.1微米至1,000微米的中值粒径。
41.根据权利要求27-40中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述纤维群显示出1微米至50微米的中值纤维直径。
42.根据权利要求27-41中任一项所述的非织造纤维结构，其中所述非织造纤维结构为选自垫、幅材、片材、稀松布或它们的组合的结构。
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