CN112867547A - 粘合剂合金以及包括该粘合剂合金的过滤器介质 - Google Patents

Abstract

本申请所述的方式通常涉及粘合剂合金及其在过滤器介质中的用途，尤其涉及可以熔喷到过滤器介质层上并且被热激活以将过滤器介质层结合至另一过滤器介质层的粘合剂合金。提供了一种粘合剂合金。热活化粘合剂具有第一熔融温度。聚合物具有大于第一熔融温度的第二熔融温度。粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内。

Description

粘合剂合金以及包括该粘合剂合金的过滤器介质

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年10月16日提交的专利号为62/746,167的美国临时申请的优先权和权益，其全部公开内容通过引用合并于本申请。

技术领域

本发明总体上涉及用于制造用于过滤器元件的过滤器介质和其中使用的粘合剂的方法。

背景技术

包含无规或有时定向取向的聚合物纤维的非织造布用于从一次性擦布到过滤器介质的各种应用中。一些过滤器介质包括粘结在一起的多个过滤器介质层。许多常规的过滤器介质使用热熔性粘合剂或层压材料(laminates)来粘结多个过滤器介质层。但是，这样的热熔性层压材料的表面光洁度差，并且由于渗透到过滤器介质层的孔中并堵塞其孔，因此还可能降低过滤器介质的过滤效率。

发明内容

本申请所述的实施例通常涉及粘合剂合金及其在过滤器介质中的用途，尤其涉及可以熔喷到过滤器介质层上并且被热激活以将过滤器介质层结合至另一过滤器介质层的粘合剂合金。

在第一组实施例中，粘合剂合金包括具有第一熔融温度的热活化粘合剂，和具有大于第一熔融温度的第二熔融温度的聚合物。粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内。

在另一组实施例中，过滤器介质包括第一过滤器介质层，第二过滤器介质层和设置在第一过滤器介质层与第二过滤器介质层之间的包括粘合剂合金的至少一个粘合剂合金层。粘合剂合金包括具有第一熔融温度的热活化粘合剂，和具有大于第一熔融温度的第二熔融温度的聚合物。粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内。

在又一组实施例中，一种用于形成过滤器介质的方法包括：将第一量的热活化粘合剂与第二量的聚合物混合以形成混合物。该混合物以干混或配混中的至少一种形成粘合剂合金。将粘合剂熔喷到第一过滤器介质层的表面上以形成设置在第一过滤器介质层上的非织造粘合剂合金层。至少将粘合剂合金层加热至高于粘合剂合金的软化温度但低于粘合剂合金的熔融温度的温度；第二过滤器介质层设置在加热的粘合剂合金层上方。粘合剂合金层被冷却到低于粘合剂合金的软化温度的温度，从而使粘合剂合金层硬化并粘结到第一过滤器介质层和第二过滤器介质层中的每一个上。粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内。

在又一组实施例中，通过包括以下步骤的工艺形成过滤器介质：将第一量的热活化粘合剂与第二量的聚合物混合以形成混合物。该混合物以干混或配混中的至少一种形成粘合剂合金。将粘合剂熔喷到第一过滤器介质层的表面上，以形成设置在第一过滤器介质层上的非织造粘合剂合金层。至少将粘合剂合金层加热至高于粘合剂合金的软化温度但低于粘合剂合金的熔融温度的温度；第二过滤器介质层设置在加热的粘合剂合金层上方。粘合剂合金层被冷却到低于粘合剂合金的软化温度的温度，从而使粘合剂合金层硬化并粘结到第一过滤器介质层和第二过滤器介质层中的每一个上。粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内。

应当理解，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念并不相互矛盾)被认为是本申请公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开文本结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本申请公开文本的主题的一部分。

附图说明

将下文具体实施方式和所附权利要求书结合附图，本公开文本的前述和其他特征将变得更加完全显而易见。在附图中，除非上下文另外指出，否则相似的附图标记通常标识相似的组件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施并不意味着是限制性的。在不背离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，本公开文本常规描述以及在附图中示出的各个方面，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些改变都被明确地构想并成为本公开文本的一部分。

图1是根据一个实施例的过滤器介质的侧剖视图。

图2是根据另一实施例的过滤器介质的侧剖视图。

图3是根据另一实施例的用于将本申请所述的粘合剂合金熔喷到过滤器介质层的表面上的熔喷设备的示意图。

图4是根据示例一个实施例的形成过滤器介质的方法的示意流程图。

图5是热塑性聚氨酯(TPU)的差示扫描量热曲线。

图6是设置在过滤器介质层上的熔喷TPU层的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图7A至图7D是包括TPU和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘合剂合金层的SEM图像，该粘合剂合金层被熔喷并冷却以在纤维介质层上形成非织造粘合剂合金垫(图7A)；将粘合剂合金层加热到170摄氏度(图7B)；将粘合剂合金层加热到180摄氏度(图7C)；将粘合剂合金层加热到190摄氏度。

通过下面的详细描述，将结合附图做出参考。在附图中，除非上下文另外指出，相似的附图标记通常标识相似的组件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施并不意味着是限制性的。在不背离这里提出的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，本公开文本常规描述以及在附图中示出的各个方面，可以以各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，所有这些改变都被明确地构想并成为本公开文本的一部分。

具体实施方式

本申请所述的方式通常涉及粘合剂合金及其在过滤器介质中的用途，尤其涉及可以熔喷到过滤器介质层上并且被热激活以将过滤器介质层结合至另一过滤器介质层的粘合剂合金。

一些过滤器介质包括粘结在一起的多个过滤器介质层。许多常规的过滤器介质使用热熔层压来粘结多个过滤器介质层。然而，这样的热熔性层压材料的表面光洁度差，并且由于渗透到过滤器介质层的孔中并堵塞其孔，因此还可能降低过滤器介质的过滤效率。

粘合剂合金和包括本申请所述的该粘合剂合金的过滤器介质的实施例可提供多种优点，包括例如：(1)提供一种可选择性激活以允许过滤器介质层粘结的热活化粘合剂粘合剂合金；(2)允许将粘合剂合金熔喷到过滤器介质层或另一基体上，因此消除了使用热熔胶和相关设备的麻烦；(3)允许在过滤器介质层上形成高孔隙率的非织造粘合剂合金垫，这对过滤器介质的压降或过滤性能的影响可以忽略不计；(4)在使用较少量的材料的同时，对粘合剂合金的沉积提供了更好的控制，从而降低了成本。

在一些实施例中，可用作粘合多个过滤器介质层的粘合剂合金的粘合剂合金包括具有第一熔融温度的热活化粘合剂。可以使用任何合适的热活化粘合剂，例如TPU、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、聚酰胺、醋酸纤维素、尼龙等。在特定的实施例中，热活化的粘合剂包括TPU。在该类实施例中，所述第一熔融温度为大约130摄氏度至180摄氏度(例如，大约130、140、150、160、170或180摄氏度，包括其间的所有范围和值)。

粘合剂合金还包括大于第一熔融温度的第二熔融温度的聚合物。聚合物可以包括任何合适的聚合物，例如，聚酰胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯胺、聚环氧乙烷、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯，聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯基丁烯、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(例如芳纶、维克特拉、Zenite5145L等)、或上述物质的共聚物或衍生物。在特定的实施例中，聚合物包括聚酯。在一个实施例中，聚酯包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。在该实施例中，第二熔融温度为约200摄氏度至320摄氏度(例如200、220、240、260、280、300或320摄氏度，包括其间的所有范围和值)。在一些实施例中，聚合物可以包括可被熔喷以形成非织造网或垫例如形成过滤器介质层的任何合适的聚合物。

粘合剂合金中热活化粘合剂的比例在5重量％至70重量％的范围内(例如5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％或70重量％的热活化粘合剂，包括其间的所有范围和值)。例如，在特定实施例中，粘合剂合金可包括5重量％至70重量％的TPU，其余为PBT。粘合剂合金可以具有大于第一熔融温度但小于第二熔融温度的合金熔融温度。粘合剂合金的熔融温度基于粘合剂合金中热活化粘合剂相对于聚合物的比例。例如，在粘合剂合金包括5重量％至70重量％的TPU且其余为PBT的实施例中，合金熔融温度在TPU的熔融温度与PBT的熔融温度之间，取决于与PBT混合的TPU的量。

在一些实施例中，粘合剂合金具有合金软化温度小于合金熔融温度的合金，使得将粘合剂合金加热至合金软化温度，导致粘合剂合金可粘合地粘结至基体(例如，过滤器介质层)。换句话说，配制粘合剂合金，使得将粘合剂合金加热到其软化温度来激活粘合剂合金的粘合属性而不完全熔融粘合剂合金。这导致粘合剂合金的最小回流，使得粘合剂合金基本上保持其形状，同时能够粘结至基体(例如，过滤器介质层)。

因此，将热活化的粘合剂与聚合物混合产生具有更低和更大(范围)的软化点，并具有发粘或粘合特点的粘合剂合金。然而，粘合剂合金仍保留其中包括的聚合物的熔融能力，从而允许将粘合剂合金熔喷成非织造纤维网或垫。此外，粘合剂合金可以具有比其中包括的聚合物更高的拉伸强度。

在一些实施例中，本申请所述的粘合剂合金可以在过滤器介质中用作粘结层。例如，图1是根据一个实施例的过滤器介质的侧剖视图。过滤器介质100可以被配置为从流体中去除颗粒物质。过滤器介质100包括第一过滤器介质层102和第二过滤器介质层104，第一过滤器介质层102和第二过滤器介质层104通过设置在其间的粘合剂合金层106粘结在一起。粘合剂合金层106包括本申请先前描述的粘合剂合金。第一过滤器介质层102可以被构造为从流体(例如，空气、水、诸如柴油或汽油的燃料、空气/燃料混合物、润滑剂或任何其他流体)中过滤颗粒物质(例如，烟灰、灰、灰尘、有机或无机颗粒等)。

第一过滤器介质层102可以被构造为具有预定的第一孔隙率，以提供穿过其中的流体的预定的第一流速。在一些实施例中，第一过滤器介质层102的孔隙率定义了与过滤器介质100的过滤效率相对应的孔隙率。在特定实施例中，第一过滤器介质层102可以具有5立方英尺/分钟(Cubic Feet per Minute,cfm)至1,000cfm的渗透率、5克/平方米(grams persquare meter,gsm)至200gsm的基重以及形成纤维的多个纤维中每个0.5μm至50μm的纤维尺寸(例如，直径)。

第一过滤器介质层102可以由任何合适的材料形成，例如，聚酰胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯胺、聚环氧乙烷、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯，聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯基丁烯、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(例如芳纶、维克特拉、Zenite 5145L等)、或以上物质的共聚物或衍生物、或以上物质的组合物。

在特定实施例中，第一过滤器介质层102还可包括0重量％至10重量％的热活化粘合剂和聚合物。例如，第一过滤器介质层102包括0重量％至-10重量％的TPU，其余为聚酯。第一过滤器介质层102中的热活化粘合剂的量可以小于粘合剂合金中包括的热活化粘合剂的量，以使得第一过滤器介质层102的第一介质层熔融温度或第一介质层软化温度分别大于合金熔融温度和合金软化温度。在一些实施例中，聚合物可以是与包括在粘合剂合金层106中相同的聚合物(例如，聚乙二醇对苯二甲酸酯(PET)或PBT)。在其他实施例中，用于形成第一过滤器介质层102的聚合物不同于包括在粘合剂合金层106中的聚合物。

可以使用任何合适的工艺(process)来形成第一过滤器介质层102。在特定实施例中，第一过滤器介质层102包括经由熔喷工艺形成的非织造垫。在其他实施例中，可以使用熔融纺丝、溶液纺丝、湿法铺设、干法铺设、编织，任何其他合适的工艺或其组合来形成第一过滤器介质层102。

第二过滤器介质层104可以与第一过滤器介质层102基本相似或与之不同。在一些实施例中，第二过滤器介质层可以包括例如玻璃纤维层(scrim layer)。合适的玻璃纤维层可包括纺粘非织造布、熔喷非织造布、针刺非织造布、纺粘带状非织造布、湿法非织造布、树脂粘结非织造布、织造织物、针织织物、孔眼膜、纸及其组合。在特定实施例中，第二过滤器介质层104可以由纤维素形成。在一些实施例中，第二过滤器介质层104还可包括熔喷非织造垫。

粘合剂合金层106从粘合剂合金形成，该粘合剂合金包括具有第一熔融温度的热活化粘合剂和具有大于第一熔融温度的第二熔融温度的聚合物，使得粘合剂合金中的热活化粘合剂的比例为在5重量％至70重量％的范围内。在特定实施例中，粘合剂合金层106可以包括粘合剂合金的非织造垫。例如，粘合剂合金层106可以包括熔喷在第一过滤器介质层102或第二过滤器介质层104的表面上的粘合剂合金的多根纤维，以形成粘合剂合金的非织造垫，并使其固化以形成设置在第一过滤器介质层102上的粘合剂合金层106。在一些实施例中，随着粘合剂合金层106中的熔喷粘合剂合金纤维固化，它们可以粘结至粘合剂合金层106。

粘合剂合金层106的纤维的横截面(例如，直径)可以在1微米至30微米(例如1、2、3、4、5、10、15、20、25或30微米)的范围内(包括所有范围和其间的值)。粘合剂合金层106可以具有小于100微米的厚度。此外，粘合剂合金层106的孔隙率可以比第一过滤器介质层102或第二过滤器介质层104的孔隙率大一个数量级，使得粘合剂合金层106具有高的渗透率，因此对通过过滤器介质100的流体的流速的影响可以忽略不计。

为了形成过滤器介质100，可以至少将粘合剂合金层106加热到等于或高于合金软化温度但低于粘合剂合金的合金熔融温度的温度，以热活化粘合剂合金。如本申请先前所述，将粘合剂合金层106加热至粘合剂合金软化温度可提高粘合剂合金层106的粘性或粘合性，而不会完全熔融包含在粘合剂合金层106中的粘合剂合金纤维，使得粘合剂合金层106基本上保留其形态和形状。然后，第二过滤器介质层104被放置在热激活的粘合剂合金层106上(或者可替换地，在粘合剂合金层106最初沉积在第二过滤器介质层104上的实施例中，第一过滤器介质层102被放置在热激活的粘合剂合金层106上)，可以施加压力以使第二过滤器介质层104粘合到粘合剂合金层106。将粘合剂合金层106冷却至低于合金软化温度，将第二过滤器介质层104粘合至粘合剂合金层106，从而粘合至第一过滤器介质层102。

在热激活粘结之后，粘合剂合金层106可能导致通过过滤器介质100的流速的下降可忽略不计，或者通过过滤器介质100的流体的限制可忽略不计，例如，增加粘合剂后，空气渗透率可下降小于2cfm或1cfm。例如，相较于如果不存在粘合剂合金层106的过滤器介质100，则由于包括粘合剂合金层106而导致的过滤器介质100的空气渗透率的透气性的下降可以小于约5％。此外，如本申请先前所述，粘合剂合金层106可具有小于100微米的厚度，使得相对于传统上用于粘结过滤器介质层的热熔粘合剂，粘合剂粘结层几乎是不可见的。相对于常规热熔胶粘剂，粘合剂合金层106还可提供更均匀的粘结。

图2是根据另一实施例的过滤器介质的侧剖视图。过滤器介质200包括第一过滤器介质层102和第二过滤器介质层。第一粘合剂合金层206和第二粘合剂合金层208设置在第一过滤器介质层102和第二过滤器介质层104之间。第一粘合剂合金层206和第二粘合剂合金层208可以基本上类似于粘合剂合金层106。然而，第一粘合剂合金层206可以包括第一量的热活化粘合剂，第二粘合剂合金层108可以包括第二量的热活化粘合剂，所述第二量的热活化粘合剂大于第一量的热活化的粘合剂。例如，第一粘合剂合金层206可以包括10重量％的热活化粘合剂(例如，TPU)，并且第二粘合剂层可以包括20重量％的热活化粘合剂。虽然显示为包括两个粘合剂合金层206和208，但是在其他实施例中，本申请所述的过滤器介质200或任何其他过滤器介质可以包括任意数量的粘合剂合金层。在这样的实施例中，每个连续的过滤器介质层中可以具有增加的量的热活化粘合剂(例如，在包括在过滤器介质中的每个层中的热活化粘合剂的量逐步增加)。

图3是根据一个实施例的熔喷设备300的示意图。所述熔喷设备300可以用于将粘合剂合金的纤维熔喷到基体上，例如第一过滤器介质层102或第二过滤器介质层104，以在其上形成非织造网(例如，粘合剂合金层106、206、208)。所述熔喷设备300包括熔喷模具302。粘合剂合金310，例如，本申请所述的任何粘合剂合金设置在由熔喷模具302限定的内部体积中。熔喷模具302限定孔口304，并且柱塞306被配置为选择性地朝向孔口304移动，以将熔融的粘合剂合金310挤出孔口304以形成粘合剂合金纤维320。

熔喷模具302限定了一对导管308，所述导管308被配置为将加热的空气输送到孔口304。输送到孔口热空气或任何其他热气体可以处于足以维持粘合剂合金310的熔融状态的第一预定温度(例如，在220摄氏度至260摄氏度的范围内)。熔融的粘合剂合金流从孔口304中逸出并流向位于孔口304下方的基体312(例如，过滤器介质层)。粘合剂合金纤维320的非织造网形成在基体312上以形成粘合剂合金层。当从粘合剂合金纤维形成的粘合剂合金层在基体312上固化时，粘合剂合金层可以粘结至基体312。

图4是根据示例一个实施例的形成过滤器介质(例如，过滤器介质100、200)的方法400的示意流程图。所述方法400包括在402处将第一量的热活化粘合剂与第二量的聚合物混合以形成混合物。例如，可以将热活化粘合剂的粒料与聚合物的粒料混合以形成混合物。在特定的实施例中，热活化的粘合剂包括PBT和TPU的混合物或合金。

在404，混合物是干混或配混(compounded)中的至少一种以形成粘合剂合金。如本申请所述，干混包括例如在桨叶或旋转混合器或掺混机中将热活化粘合剂的粒料或颗粒与聚合物的粒料或颗粒物理混合。如本申请所述，配混包括物理混合，然后将混合物加热至高于热活化粘合剂和聚合物各自的熔融温度的温度，以形成粘合剂合金熔体(melt)，该粘合剂合金熔体在冷却时固化以形成粘合剂合金。

在406，将粘合剂合金熔喷到第一过滤器介质层的表面上以形成非织造粘合剂合金层。例如，将粘合剂合金熔喷到第一过滤器介质层102上以在其上形成粘合剂合金层106。在408处，至少将粘合剂合金层(例如，粘合剂合金层106)加热到高于粘合剂合金的软化温度但低于其熔融温度的温度。在一些实施例中，软化温度可以在175摄氏度至185摄氏度(例如175、180或185摄氏度)的范围内。如本申请先前所述，加热粘合剂合金层激活粘合剂合金的粘合性。

在410，第二过滤器介质层(例如，第二过滤器介质层104)位于加热的粘合剂合金层上。可以在第二和/或第一粘合剂层上施加压力以使粘合剂合金层粘合至第二过滤器介质层。在一些实施例中，在第一过滤器介质层上熔喷粘合剂合金纤维仅在其上形成尚未粘合至第一过滤器介质层的粘合剂合金层。在该类实施例中，在操作410，粘合剂合金层粘合到第一和第二过滤器中间层中的每一个。在412处，将粘合剂合金层冷却至低于粘合剂合金的软化温度的温度，从而使粘合剂合金层硬化并粘结至第一过滤器介质层和第二过滤器介质层，从而形成过滤器介质。

以下部分描述了粘合剂合金，和粘合剂合金、粘合剂合金层以及包括该粘合剂合金的过滤器介质的形成方法的各种示例。应当理解，这些示例仅出于说明目的，并且不应被解释为以任何形状或形式限制本公开。

实施例

形成TPU/PBT粘合剂合金

将PBT和TPU的混合物进行干混，直至在带有一个或多个桨叶的旋转混合器组件中充分分散，以促进所有物料的翻转。混合后，将混合物装入除湿干燥机中，并在110摄氏度的温度下干燥至少4个小时，以形成粘合剂合金。粘合剂合金中TPU的比例为40重量％。

熔喷粘合剂合金以形成粘合剂合金纤维

使用为工程聚合物设计的阻隔型(barrier style)进料螺杆(feed screw)，将粘合剂合金输送或放入挤出机的进料斗中，最后一部分配有Maddux混合器。挤出机有一个1.5英寸的机筒和螺杆，螺杆的旋转速度为40-50转/分钟(Revolutions Per Minute,rpm)，温度范围从第一个熔融区的220摄氏度到其余渐进区的230、240、250摄氏度，最后为260摄氏度。粘合剂合金在约260摄氏度下完全熔融并混合，然后从挤出机中出来，并进入一个容积泵中，该泵以每分钟约15转的速度旋转，并将每分钟150cc的熔融粘合剂合金输送到熔喷模具中。

熔喷模具的有效宽度为约0.75米，在以直线排列的喷丝头中具有约900个喷嘴。将熔喷模具的模具主体设置为约260摄氏度的受控温度，并通过位于模具内部的衣架式歧管(coat hanger manifold)分配流入模具的熔融粘合剂合金，使其在模具喷丝头的整个宽度上均匀分布。熔融的粘合剂合金(从)每个喷丝头喷嘴逸出，在喷丝头喷嘴的每一侧上是加热的空气幕(air curtain)或喷射流，其使粘合剂合金熔体变弱，从而在连续但熔融的细丝中产生粘合剂合金纤维。粘合剂合金的流速为每个喷嘴每分钟约0.18克，总空气流速为每厘米每分钟约120升，空气被加热到约270摄氏度。产生的粘合剂合金纤维的直径在约2微米至20微米之间变化。熔融的纺粘粘合剂合金纤维迅速冷却并聚集，形成大量粘合剂合金纤维。

使用粘合剂合金作为粘结材料形成过滤器介质

为了形成过滤器介质，将粘合剂合金纤维指向并形成在第一过滤器介质层(例如，纤维介质)的表面上。第一过滤器介质层可以以类似的方式(即，通过熔喷)生产，但是没有热活化粘合剂的混合物，并且相对于所形成的粘合剂合金垫垂直移动。形成过滤器介质第二层并将其冷却至凝固态，该第二层由与第一过滤器介质层中使用的相同或相似的PBT树脂组成，此时粘合剂合金纤维粘附和/或依附在其表面上。第二过滤器介质层可以包含一定量的TPU或其他PBT、PBT树脂或改性剂，但是是小于约5重量％至10重量％的较小量，使得其性质和具体的软化温度保持高于粘合剂合金层。

第一和第二过滤器介质层具有非常不同的纤维直径、重量、结构以及性质，这有利于从过滤器介质进行预期的过滤，而PBT/TPU粘合剂合金主要用作粘合剂涂层。第一过滤器介质层通过粘合剂合金纤维形成物的速度决定了在先前形成的第一过滤器介质层上每单位面积收集的纤维量。仅需要足够的粘合剂合金以形成充分的粘结，并且沉积约20gsm至约25gsm。第一过滤器介质层可以是单层或多层材料，具有相似的、每单位面积更大的重量，并且粘合剂合金纤维垫沉积在该介质上。第一过滤器介质层的复杂性和层数有益于将第一或第二过滤器介质层的各个子层粘结在一起，并且这可以结合使用旋转雕刻图案辊(rotating engraved pattern roll)和超声喇叭的粘合剂合金层一起完成，其中超声喇叭将能量施加到第一或第二过滤器介质层的子层上，使之与雕刻辊相匹配。将粘合剂合金层施加到该复合材料的侧面。这在使用粘合剂合金层将第一过滤器介质层粘结到第二过滤器介质层之前发生。

如上形成的第一过滤器介质层被卷成主辊(master roll)或继续进行另外的工艺步骤。在该下一工艺步骤中，将已经从粘合剂合金形成的纤维覆盖的介质的表面在大约180摄氏度至200摄氏度的温度下重新加热以软化纤维，而不完全熔融纤维。温度保持在低于约210摄氏度至220摄氏度的范围内，以避免对第一或第二过滤器介质层的结构或纤维产生任何影响。这是通过辐射热能或由低速移动空气辅助的辐射热来完成的，该低速移动空气非常靠近具有粘合剂合金层的第一过滤器介质层的表面。

在达到规定的表面温度并使粘合剂合金纤维软化后，立即将第一过滤器介质层与另一卷先前制造的第二过滤器介质层接触，并施加压力。如本申请所述，第二过滤器介质层在造纸机上生产，并且主要由纤维素纤维组成，但是可以包含其他天然或合成纤维和树脂。加热并重新激活粘合剂合金纤维可以在不使用任何其他胶水或材料的情况下粘结第一和第二过滤器介质层，同时保留涂覆有粘合剂合金的第一和第二过滤器介质层的功能和性能。加热步骤可能改变粘合剂合金，但不会显着改变或达到最初形成的粘合剂合金纤维保持其基本形态的程度，并且除了提供异种材料(dis-similar materials)的粘合性之外，对最终复合材料的性能影响很小或没有影响。

TPU的熔融特点

图5是TPU的差示扫描量热(differential scanning calorimetry,DSC)曲线，显示了TPU在约150摄氏度的温度下开始熔融并流动。在混合了PBT和TPU的示例中，PBT的熔点超过300摄氏度，TPU的熔点超过130摄氏度，软化区域的开始和范围已针对其特定的在燃料中的最终用途进行了定制，最高使用温度约为150摄氏度。图6是熔喷到PBT过滤器介质层上的TPU纤维的SEM(scanning electron micrograph,扫描电子显微镜)图像。观察到TPU纤维尺寸具有从1.5微米到15微米的很大变化。

TPU/PBT粘合剂合金的热激活

图7A是在室温下包括设置在PBT过滤器介质层上的多个TPU/PBT纤维的熔喷TPU/PBT粘合剂合金层的SEM图像。粘合剂合金中的TPU的量为40重量％。图7B是加热到170摄氏度的温度的TPU/PBT粘合剂合金层的SEM图像。在该温度下，粘合剂合金纤维软化并被热激活以具有粘合性，但是PBT/TPU粘合剂合金纤维的形态几乎没有变化。图7C是加热到180摄氏度的温度的TPU/PBT粘合剂合金层的SEM图像。在此温度下，TPU/PBT粘合剂合金层的各种纤维开始熔融并结合在一起，同时仍保留其一些初始形态。图7D是加热到190摄氏度的温度的TPU/PBT粘合剂合金层的SEM图像。在此温度下，粘合剂合金纤维完全熔融并融合在一起，从而使熔融的粘合剂合金相互连接的小块(patches)保留在过滤器介质层上。这些图表明，尽管图5的DSC曲线显示出合金的软化刚好在低于或约150摄氏度开始，但是在低于大约180摄氏度时几乎没有纤维形态的损失。这说明了一个优点，即可以对合金进行工程改造，以在结构发生任何实质性变化之前软化并粘结介质层。

如本申请所使用的，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指示物，除非上下文另外明确指出。因此，例如，术语“构件”旨在表示单个构件或构件的组合，“材料”旨在表示一种或多种材料或其组合。

如本申请所用，术语“大约”和“约”通常是指所述值的正负10％。例如，大约0.5将包括0.45和0.55，大约10将包括9至11，大约1000将包括900至1100。

应该注意的是，本申请术语“示例”来描述各种实施例旨在表示这样的实施例是可能的实施例、表示和/或可能实施例的说明(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必然是不一般的或最优的例子)。

需要特别注意的是，各种示例实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本申请所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。各种示例实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围的情况下进行其他替换、修改、变化和省略。

尽管说明书包含许多特定的实施例细节，但这些不应该被解释为对权利要求的任一发明范围的限制，而是作为特定发明的特定实施方式的技术特征的描述。在单独的实现方式的上下文中，本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实现中实现。此外，虽然特征可以在上面描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或变型的子组合。

Claims (20)

1.一种粘合剂合金，其特征在于，包括：

具有第一熔融温度的热活化粘合剂；和

具有第二熔融温度的聚合物；所述第二熔融温度大于所述第一熔融温度；

其中，所述热活化粘合剂在所述粘合剂合金中的比例在5重量％至70重量％的范围内。

2.根据权利要求1所述的粘合剂合金，其特征在于，所述热活化粘合剂包括热塑性聚氨酯。

3.根据权利要求1所述的粘合剂合金，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金熔融温度，所述合金熔融温度大于所述第一熔融温度但小于所述第二熔融温度。

4.根据权利要求3所述的粘合剂合金，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金软化温度，所述合金软化温度小于所述合金熔融温度，以及其中，加热所述所述粘合剂合金至所述合金软化温度从而使所述粘合剂合金可粘合地粘结至基体。

5.根据权利要求1所述的粘合剂合金，其特征在于，所述聚合物包括聚酰胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯胺、聚环氧乙烷、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯基丁烯、聚苯硫醚、液晶聚合物、或上述物质的共聚物或衍生物。

6.根据权利要求5所述的粘合剂合金，其特征在于，所述聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

7.一种过滤器介质，其特征在于，包括：

第一过滤器介质层；

第二过滤器介质层；和

至少一个粘合剂合金层，所述粘合剂合金层包括设置在第一过滤器介质层和第二过滤器介质层之间的粘合剂合金，所述粘合剂合金包括：

具有第一熔融温度的热活化粘合剂，和

具有第二熔融温度的聚合物，所述第二熔融温度大于第一熔融温度

其中，所述热活化粘合剂在所述粘合剂合金中的比例在5重量％至70重量％的范围内。

8.根据权利要求7所述的过滤器介质，其特征在于，所述热活化的粘合剂包括热塑性聚氨酯。

9.根据权利要求7所述的过滤器介质，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金熔融温度，所述合金熔融温度大于所述第一熔融温度但小于所述第二熔融温度。

10.根据权利要求9所述的过滤器介质，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金软化温度，所述合金软化温度小于所述合金熔融温度，将所述粘合剂合金加热至所述合金软化温度使所述粘合剂合金可粘合地粘结至基体。

11.根据权利要求7所述的过滤器介质，其特征在于，所述聚合物包括聚酰胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯胺、聚环氧乙烷、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯基丁烯、聚苯硫醚、液晶聚合物、或上述物质的共聚物或衍生物。

12.根据权利要求11所述的过滤器介质，其特征在于，所述聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

13.一种形成过滤器介质的方法，其特征在于，包括：

将第一量的热活化粘合剂与第二量的聚合物混合以形成混合物；

所述混合物使用干混或配混中的至少一种以形成粘合剂合金；

将粘合剂熔喷在第一过滤器介质层的表面上，以形成设置在所述第一过滤器介质层上的非织造粘合剂合金层；

至少将所述粘合剂合金层加热至高于所述粘合剂合金的软化温度但低于所述粘合剂合金的熔融温度的温度；

在加热的粘合剂合金层上设置第二过滤器介质层；和

将所述粘合剂合金层冷却至低于粘合剂合金的软化温度的温度，从而使粘合剂合金层硬化并粘结到第一过滤器介质层和第二过滤器介质层中的每一个上，

其中，所述热活化粘合剂在所述粘合剂合金中的比例在5重量％至70重量％的范围内。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述热激活的粘合剂包括热塑性聚氨酯。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金熔融温度，所述合金熔融温度大于所述第一熔融温度但小于所述第二熔融温度。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述粘合剂合金具有合金软化温度，所述合金软化温度小于所述合金熔融温度，将所述粘合剂合金加热至所述合金软化温度使所述粘合剂合金可粘合地粘结至基体。

17.权利要求13的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚酰胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、醋酸纤维素、聚醚砜、聚苯并咪唑、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯胺、聚环氧乙烷，聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丁苯橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚乙烯基丁烯、聚苯硫醚、液晶聚合物、或上述物质的共聚物或衍生物。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

19.一种过滤器介质，其特征在于，通过以下工艺形成：

将第一量的热活化粘合剂与第二量的聚合物混合以形成混合物；

所述混合物使用干混或配混中的至少一种以形成粘合剂合金；

将粘合剂熔喷在第一过滤器介质层的表面上，以形成设置在所述第一过滤器介质层上的非织造粘合剂合金层；

至少将所述粘合剂合金层加热至高于所述粘合剂合金的软化温度但低于所述粘合剂合金的熔融温度的温度；

在加热的粘合剂合金层上设置第二过滤器介质层；和

将所述粘合剂合金层冷却到低于粘合剂合金的软化温度的温度，使粘合剂合金层硬化并粘结到第一过滤器介质层和第二过滤器介质层中的每一个上，

其中，所述热活化粘合剂在所述粘合剂合金中的比例在5重量％至70重量％的范围内。

20.根据权利要求19所述的过滤器介质，其特征在于，所述热活化粘合剂包括热塑性聚氨酯，并且所述聚合物包括聚对苯二甲酸丁二醇酯。

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