专利名称：使用形状记忆聚合物的制品和方法
使用形状记忆聚合物的制品和方法
背景技术：
形状记忆材料在最初形成时采用固有的形状。如果随后在转变温度(Tfa)或更高的温度下对形状记忆材料加热，则该材料会软化，并将响应于外加应カ而变形。如果在该状态下冷却形状记忆材料，该材料将无限期地保持其应变临时形状。如果将应变形状记忆材料再加热到足够高的温度(高于转变温度)，则应变形状记忆材料将回复到其固有形状。一些聚合物材料是形状记忆材料。为简便起见，下文将此类聚合物形状记忆材料称为形状记忆聚合物(SMP)。SMP的秘密隐藏在其分子网络结构中，该结构通常包含物理或化学交联。在一些情况下，物理交联由至少两个単独相形成。ー个是具有最高热转变T±R的相，其确定了在重建物理交联时必须超过的温度，该物理交联是固有形状形成的原因。第二个相包括能够在特定转变温度(Tfa)以上发生软化的转换链段，并且是临时形状形成的原因。在一些情况下，接近SMP的玻璃化转变温度(Tg)，在其他情况下，其接近SMP的熔融温度CU。超过(同时保持低于T±R)会使转换链段软化，使得SMP恢复其固有形状。在Tfa以下，链段的柔性为至少部分受限的。在其他情况下，聚合物为化学交联的。这些化学交联通常为共价键。这些化学交联可在聚合物初始固化时形成，通常通过在聚合混合物中加入多官能単体实现。或者，化学交联可在初始聚合后形成，例如通过辐射，如UV光或电子束来实现。当交联形成时，化学交联的形状记忆聚合物的固有形状被固定，并且这些化学交联聚合物的这种固有形状即使在极端温度下通常也不可改变。
发明内容
在ー个方面，本发明提供了ー种制品，其包含非织造纤维网；粘合到该非织造纤维网的带材，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中所述带材具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，则所述带材会从应变临时形状至少部分地转变为固有形状，从而引起非织造纤维网发生折叠、翘弯、起皱中的至少ー种。在另一方面，本发明提供了一种制备制品的方法，该方法包括将带材粘合到非织造纤维网，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中所述带材具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，则所述带材会从应变临时形状至少部分地转变为相应的固有形状，从而引起非织造纤维网发生折叠或起皱中的至少ー种。在一些实施例中，带材在沿带材不连续的点处粘合到非织造纤维网。在一些实施例中，带材沿带材连续地粘合到非织造纤维网。在一些实施例中，带材和非织造纤维网是平的。在一些实施例中，带材是弯曲的。在另一方面，本发明提供了ー种制品，其包含非织造纤维网；粘合到该非织造纤维网的带材，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中每个带材分别具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，则所述带材会从其相应的应变 临时形状至少部分地转变为其相应的固有形状，从而引起非织造纤维网发生折叠或起皱中的至少ー种。在另一方面，本发明提供了一种制备制品的方法，该方法包括将带材粘合到非织造纤维网，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中每个带材分别具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，则所述带材会从其相应的应变临时形状至少部分地转变为其相应的固有形状，从而引起非织造纤维网发生折叠或起皱中的至少ー种。在一些实施例中，带材具有各自的长度，并且其中至少一条带材在不连续点处粘合到非织造纤维网。在一些实施例中，带材具有各自的长度，并且其中至少一条带材连续地粘合到非织造纤维网。在一些实施例中，带材和非织造纤维网是平的。在一些实施例中，带材是线性的。在一些实施例中，带材完全设置在非织造纤维网的ー个主表面上。在ー些实 物。 在一些实施例中，根据本发明的方法还包括在转变温度或更高的温度下对一条或多条带材进行加热。在另一方面，本发明提供了一种根据本发明的方法制备的制品。在一些实施例中，制品包括呼吸器面罩或褶皱型过滤器。有利的是，根据本发明的制品和方法可用于制备各种三维非织造制品，但其现有形式基本上为平的，因此可有效地包装、储存和运输；例如，作为叠堆片材或作为卷材。如本文所用术语“粘合的”是指例如通过粘合剂或机械紧固件、焊接等牢固地固定，并且不一定意味着直接接触，虽然直接接触是可允许的；术语“翘弯”是指形成一个或多个杯形；术语“褶皱”是指聚集或收缩和起皱；以及术语“带材”是指可包括直的和/或弯曲的部分的细长线段，其可以具有或可以不具有均匀的宽度和/或厚度，并且其可独立于其他带材，或与其他带材互连(如就网状物而言)。本发明的特征和优点应通过阅读详细说明以及所附权利要求书而进行理解。可以结合本发明的各个示例性实施例来如下说明本发明的这些和其他特征及优点。上述发明内容并非意图描述本公开的每个公开实施例或每种实施方案。以下附图和详细说明更具体地举例说明了示例性实施例。
图I为示出制备根据本发明ー个实施例的示例性制品的方法的エ艺流程图。图2A-2C分别为根据本发明一个实施例的示例性制品在加热到其转变温度前的示意性俯视图、示意性仰视图、和示意性侧视图。图3A-3C分别为根据图2A-2C所示实施例的示例性制品在加热到其转变温度后的示意性俯视图、示意性仰视图、和示意性侧视图。图4A-4C分别为根据本发明一个实施例的示例性制品在加热到其转变温度前的示意性俯视图、示意性仰视图、和示意性侧视图。图5A-5C分别为根据图4A-4C所示实施例的示例性制品在加热到其转变温度后的示意性俯视图、示意性仰视图、和示意性侧视图。图6为示出制备根据本发明ー个实施例的示例性制品的方法的エ艺流程图。图7A-7B分别为根据本发明一个实施例的示例性制品在加热到其转变温度前的横截面后视图和横截面侧视图。
图8A-8B分别为根据图7A-7B所示实施例的示例性制品在加热到其转变温度后的剖面后视图和横截面侧视图。图9A-9B分别为根据本发明一个实施例的示例性制品在加热到其转变温度前的后视图和横截面侧视图。图10A-10B分别为根据图9A-9B所示实施例的示例性制品在加热到其转变温度后的后视图和横截面侧视图。图11A-11B分别为根据本发明一个实施例的示例性制品在加热到其转变温度前的后视图和横截面侧视图。图12A-12B分别为根据图IIA-IIB所示实施例的示例性制品在加热到其转变温度后的后视图和横截面侧视图。尽管上述各图示出了本发明的若干个实施例，但是如讨论所述，还可以想到其他的实施例。在所有情况下，本发明仅仅示例性而非限制性地示出本发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本发明的原理的精神和范围内。附图可能未按比例绘制。在所有附图中，相同參考标号可表示相同部件。
具体实施例方式根据本发明的非织造纤维网可以是任何类型例如，梳理成网和交叉错叠的纤维网、熔喷纤维网、熔纺纤维网、气纺纤维网、湿法成网纤维网、以及它们的组合。形成此类非织造纤维网的方法是本领域众所周知且广泛实施的方法。非织造网可具有任何厚度、密度、或基重，但通常为膨松有弹性的开放式非织造纤维网形式。非织造纤维网可以包括连续纤維和/或短纤维。非织造纤维网可以包括单纤维类型，或者其可以包括两种或更多种纤维类型的共混物。例如，非织造纤维网可以是具有不同长度和/或组成的两种或更多种纤维的共混物。単独的纤维可以包括单组分纤维和多组分(通常为双组分)纤维；例如，皮芯型纤维或可分裂纤维。纤维的至少一部分可以是卷曲的。非织造纤维网可以是致密的，并可以其他方式加强；例如通过针粗缝、缝编法、和/或可将纤维粘合到一起的热罐或加热压延辊。合成纤维材料的例子包括聚酯(如聚对苯ニ甲酸こニ醇酯(PET))和共聚酯；聚烯烃(如聚こ烯、聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯))；聚酰胺(如六亚甲基己ニ酰胺、聚己内酰胺、和芳族聚酰胺)；丙烯酸树脂(由丙烯腈的均聚物或共聚物形成)；人造丝；聚偏ニ氯こ烯-氯こ烯共聚物；纤维素酯(如醋酸纤维素)；聚碳酸酯；聚氨酯；嵌段共聚物，例如苯こ烯-丁ニ烯-苯こ烯和苯こ烯-异戊ニ烯-苯こ烯嵌段共聚物；以及它们的组合。合适的天然纤维的例子包括棉花、羊毛、黄麻、椰纤维、剑麻、亚麻、和大麻。纤维可以包括无机纤維，例如玻璃纤维、碳纤维、和陶瓷纤维(如，以商品名NEXTEL得自3M公司(Saint Paul, MN)的那些)。使用的纤维可以是天然的新的纤维或是从衣物裁减、地毯制造、纤维制造或纺织加エ等中回收的废纤维。根据所需结果，所用纤维的细度或线性密度可以具有广泛的差別。可任选地，非织造纤维网可以包含额外的组分，例如填料(如活性炭或蛭石)、颜料、和香料。在一些实施例中，加固带材粘合到非织造纤维网。在高达且通常基本上高于Tfa的温度下，此类加固带材通 常为柔性的但基本上在尺寸上稳定。适用于加固带材的材料的例子包括金属(如铝)、塑料、木材、以及它们的组合。可用的SMP可以是物理和/或化学交联的。合适的物理交联的SMP包括线性嵌段共聚物，例如具有硬链段和软转换链段的热塑性聚氨酯弾性体。多嵌段共聚物也可用作SMP，例如具有聚苯こ烯和聚(1，4-丁ニ烯)嵌段的聚氨酷；聚(四氢呋喃)和聚(2-甲基-2-噁唑啉)的ABA三嵌段共聚物；多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性的聚降冰片烯；和聚こ烯/尼龙_6接枝共聚物。形状记忆聚合物的其他例子包括聚氨酯、聚降冰片烯、聚醚、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚硅氧烷、聚醚酰胺、聚醚酷、反式-聚异戊ニ烯、聚甲基丙烯酸甲酷、交联反式-聚辛烯、交联聚こ烯、交联聚环辛烯、无机-有机杂化聚合物、聚こ烯和苯こ烯-丁ニ烯共聚物的共聚物共混物、氨基甲酸酷-丁ニ烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酷、聚己内酷、和低聚己内酯共聚物。合适的化学交联形状记忆聚合物的例子包括(但不限干)交联高密度聚こ烯、交联低密度聚こ烯、以及こ烯和醋酸こ烯酯的交联共聚物。合适的形状记忆聚合物也包括美国专利No. 5，506, 300 (Ward等人)、5，145，935 (Hayashi)、5，665，822(Bitler 等人)、6，160，084 (Langer)、6，388，043 (Langer)、5，155，199 (Hayashi)、7，173，096 (Mather 等人)、4，436，858 (K1 osiewicz)、6，423，421 (Banaszak)、和美国专利申请公开 No. 2005/244353 (Lendlein 等人)、U. S. 2007/009465 (Lendlein 等人)、和 2006/041089 (Mather 等人)中描述的那些。市售热塑性SMP的例子包括以商品名DIARY得自SMPTechnologies, Inc.(Tokyo, Japan)的聚氨酯，包括匪、MP、MS、和MB (微珠粉末)型号系列；以商品名EMC得自Composite TechnologyDevelopment, Inc. (Lafayette, CO)的弹性记忆复合材料；以及以商品名 VERIFLEX 得自 Cornerstone Research Group, Inc. (Dayton, OH)的聚合物。丙烯臆-丁ニ烯-苯こ烯(ABS)共聚物、聚碳酸酷、和聚对苯ニ甲酸こニ醇酯的形状记忆性质还由 Hussein等人在“New Tecnnologies for Active Disassembly:Using the Snape MemoryEffect in Engineering Polymers, ^Int. J. Product Development, 6:431_449 (2OO8)(主动拆卸的新技术利用工程聚合物的形状记忆效果，《国际产品开发杂志》，第6卷第431-449页，2008年)中公开。可转变为各种形状如带材和/或网状物的市售形状记忆聚合物膜的其他例子包括以商品名 C0RTUFF、CRY0VAC、和 OPTI 得自 Sealed Air Inc. (Elmwood Park, NJ)的那些热收缩膜。可互连或不互连的一条带材或多条带材以应变(变形的)临时形状粘合到纤维网。通过以下方式获得该临时形状首先由可固化材料或熔化材料形成所需固有形状的带材，然后在无外加应カ的情况下使材料硬化。接下来，对带材进行张拉(通常在长度和/或宽度上拉伸)，同时在其Tfa或更高、但低于其T±R的温度下加热。一旦应变到所需程度，即将应变带材冷却到Tfa以下(通常冷却到环境温度)。此时带材具有临时形状。在一些实施例中，可对形状记忆聚合物膜进行张拉(通常在长度和/或宽度上拉伸)，同时在其Tfa温度或更高、但低于其T±R的温度下加热。一旦应变到所需程度，即将应变膜冷却到Tfa以下(通常冷却到环境温度)并切割为具有所需尺寸的带材。在某些情况下，如果施加足够的力，可在低于其温度的温度下对形状记忆聚合物膜或带材进行张拉(通常在长度和/或宽度上拉伸)。然后将具有临时形状的带材粘合到非织造纤维网。它们可通过任何合适的方法粘合到非织造纤维网，所述方法包括使用粘着性部件，例如热固性粘合剂和/或胶水；和/或机械紧固装置，例如縫合、缝钉、钩和/或铆钉进行热点粘合、超声点粘合、粘合剂粘结。带材可沿其长度连续地或在不连续的独立点粘合到非织造纤维网。 此时，非织造纤维网仍然为基本上平的，并且可叠放或卷绕到芯上，可为所有便于储存、加工和运送的形式。粘合到带材的非织造纤维网可在这ー阶段或在热加工后转变，以使带材恢复其固有形状，这导致非织造纤维网折叠、翘弯和/或起皱。通过将它们加热到至少其温度，来完成热加工以恢复带材的固有形状(可能不完全恢复固有形状)。通常，针对具体应用选择SMP，使其低于任何这样的温度在该温度下SMP或包含它们的制品发生显著降解。只要T上限大于T转变，T转变和T上限的选择通常不是非常重要。通常，T转变为至少40°C，并且T 和Tfa之间的差值通常为至少约20°C，但这不是必要条件。可通过任何合适的装置，例如热风枪、烘箱、感应加热、红外加热、热辊、微波加热、热板、蒸汽、以及它们的组合来实现加热以恢复带材的固有形状。现在将通过附图进ー步阐述本发明。图I为示出根据本发明一个实施例的制备制品的示例性方法的エ艺流程图。在高于其Tfa但低于其T±R的温度下，对形成为其固有形状的包含形状记忆聚合物的带材IOOp进行张拉110并冷却，使其形成细长带材100t。将带材IOOt以基本上平行的布置方式粘合120 (如通过层合)到非织造纤维网130，以形成复合纤维网140。然后在高于Tfa的温度下对复合纤维网140加热170，带材IOOt至少部分地恢复到其固有形状，从而在网150中形成折叠并得到适用于例如过滤器中的起褶纤维网160。图2A-2C示出了复合纤维网140a的一个示例性实施例。将带材IOOt在粘结点135处粘合到非织造纤维网130。图2A为复合纤维网140a的俯视图，图2B为复合纤维网140a的仰视图，图2C为复合纤维网140a的侧视图。在高于Tfa的温度下加热复合纤维网140a时，带材IOOt收缩并恢复到图3A-3C所示的带材IOOp。图3A为所得起褶纤维网160a的示意性俯视图，图3B为起褶纤维网160a的示意性仰视图，图3C为起褶纤维网160a的示意性侧视图。图4A-4C示出了复合纤维网140的另ー个示例性实施例，图4A为复合纤维网140b的示意性俯视图，图4B为复合纤维网140b的示意性仰视图，图4C为复合纤维网140b的示意性侧视图。在高于的温度下加热复合纤维网140b时，带材IOOt收缩并恢复到图5A-5C所示的带材100p。图5A为翘弯和/或起皱的纤维网160b的示意性俯视图，图5B为翘弯和/或起皱的纤维网160b的示意性仰视图，图5C为翘弯和/或起皱的纤维网160b的示意性侧视图。图6为示出根据本发明一个实施例的制备制品的另ー个示例性方法的エ艺流程图。在高于其、但低于其T±R的温度下，对形成为其固有形状的包含形状记忆聚合物的基本上圆形的带材600p进行向外张拉110并冷却，使其尺寸放大，形成带材600t。将带材600t粘合120 (如通过层合)到非织造纤维网130，以形成复合纤维网640。然后在高于T转$的温度下对复合纤维网640加热170，带材600t至少部分地恢复到其固有形状，从而形成适用于例如制备呼吸器面罩的翘弯和/或起皱的纤维网660。图7A-7B示出了复合纤维网740的另ー个示例性实施例，图7A为复合纤维网740的横截面后视图，图7B为复合纤维网740的横截面侧视图。在该实施例中，加固带材780和带材700t在非织造纤维网730、732之间粘合。在高于Tfa的温度下加热复合纤维网740时，带材700t收缩并恢复到如图8A-8B所示的带材700p，从而在非织造纤维网730、732中形成褶皱，并得到适用于例如制备呼吸器面罩的翘弯和/或起皱的纤维网760。图8A为起皱纤维网760的剖面后视图，图8B为起皱纤维网760的横截面侧视图。图9A-9B示出了复合纤维网940的另ー个示例性实施例，图9A为复合纤维网940的后视图，图9B为复合纤维网940的横截面侧视图。在该实施例中，加固带材980和临时成形的带材900t粘合到非织造纤维网930。在高于的温度下加热复合纤维网940时，带材900t在厚度上收缩并在长度和宽度上扩展，恢复到如图10A-10B所示固有成形的带材900p。这形成了翘弯和/或起皱的纤维网960，其适用于例如制备呼吸器面罩。图IOA为纤维网960的后视图，图IOB为纤维网960的横截面侧视图。图11A-11B示出了复合纤维网1140的另ー个示例性实施例，图IlA为复合纤维网1140的后视图，图IlB为复合纤维网1140的横截面侧视图。在该实施例中，应变临时带材IlOOt粘合到非织造纤维网1130。在高于Tfa的温度下加热复合纤维网1140时，临时带材IlOOt在宽度上收缩并在长度上延长，恢复到如图12A-12B所示固有成形的带材llOOp，从而在非织造纤维网1130中形成翘弯和/或褶皱，并得到翘弯和/或起皱的纤维网1160，其适用于例如制备呼吸器面罩。图12A为纤维网1160的后视图，图12B为纤维网1160的横截面侧视图。通过以下非限制性实例进一步说明本公开的目的和优点，但这些实例中所述的具体材料及其用量，以及其他条件和细节不应视为对本公开进行不当限定。除非另外指明，在实例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等都是以重量计。除非另外指明，所用溶剂和其他试剂均得自S igma-Aldrich Chemical公司(Milwaukee, WI)。实例I将得自Sealed Air Corp. (Elmwood, NJ)的厚度为 0. 003 英寸(0. 08mm) 的 C0RTUFF热收缩膜切割成0.5英寸(13mm)宽和12英寸(300mm)长的带材。将这些带材中的ー者设置在10英寸(250mm) X12英寸(300mm)的非织造过滤介质片的一面的较长中心线上,该过滤介质通过从得自3M公司(Saint Paul, MN)的3M FILTRETE 9800过滤器移除金属网状物而获得，然后将额外两条带材平行于第一带材设置，并与第一带材的任一侧相距3英寸(76mm)。在姆条带材的末端并沿带材长度以2英寸(50mm)的间隔,用缝钉将三条带材附接到介质。然后将额外四条带材设置在过滤介质的相对面上，并且平行于第一带材。将这些带材中的两条设置为距中心线的每ー侧I. 5英寸(38mm)，并将另外两条带材设置为距介质的每条较长的边0.5英寸(13_)。在距带材的每个末端I英寸的位置并从该位点起沿带材长度以2英寸(50mm)的间隔，用缝钉将这些带材附接到介质上。然后将组件放入140°C烘箱中2分钟(min)，在这段时间中，带材缩短并导致介质打褶。实例 2将得自Sealed Air Corp.的厚度为0.003英寸(0.08mm)的C0RTUFF热收缩膜置于125°C烘箱中15分钟，在这段时间中，该热收缩膜收缩至其初始长度和宽度的30%。然后使用得自Bruckner Inc. (Greenville, SC)的KARO IV实验室用拉伸机(KARO IVLaboratory Stretching Machine)在120°C下将膜拉伸至其初始长度的两倍，同时保持宽度不变。将该取向膜切割为两个9英寸X9英寸(230mmX230mm)片。将膜冲切为具有0. 5英寸X2.5英寸(13mmX64mm)矩形开ロ，并且各开ロ之间保留0.25英寸(6mm)材料。将开ロ设置为3X14阵列，矩形开ロ的较长维度平行于膜被拉伸的方向。将所得膜中的一者设置在9英寸X10. 5英寸(23cmX26. 7cm)的非织造过滤介质片上方,使矩形开ロ的较长维度与介质的较长维度对齐，该过滤介质通过从3M FILTRETE9800过滤器移除金属网状物而获得。膜和介质在四条边中的三条上对齐。将膜以2. 75英寸￠9. 9mm)间隔钉到非织造过滤介质，使得缝钉仅在矩形开ロ的末端穿过膜。将第二片相同的膜设置在过滤介质的相对面上，并在四条边(包括未附连到第一膜的边)中的三条上对齐。相似地，该膜仅在矩形开ロ的末端与缝钉相连。将所得平坦组件置于130°C烘箱中10分钟，在这段时间中，所述膜收缩至4. 5-5. 5英寸X8. 0英寸-8. 5英寸(ll-14cmX 20cmX 22cm),并且过滤介质打裙。实例 3在环辛烯(40毫升(mL))和ニ环戊ニ烯(120mL)中由IRGAN0X1010抗氧化剂(I. 6克(g)，得自 Ciba Specialty Chemicals Corp. (Tarrytown, NY))制备单体溶液。向该单体溶液中加入(1，3_双(2，4，6-三甲基苯基)-2-咪唑啉烯)ニ氯(苯基亚甲基)(三环己膦)钌(Grubbs第二代催化剂，96mg)的甲苯(I. 6mL)溶液。将催化后的溶液立即转移到由两个铝板构成的模具，这两个铝板由0.015英寸(0. 38mm)厚的隔离物分开，所述隔离物具有6英寸Xll英寸(150mmX280mm)矩形开ロ。I小时后，将该模具置于60°C烘箱中30分钟。从该模具移除所得聚合物膜并放回烘箱中处理另外15分钟。然后在80°C下使用得自Bruckner Inc 的 KARO IV 实验用拉伸机(KARO IV laboratory stretching machine)将该膜拉伸至其初始长度和宽度的I. 5倍。将该拉伸膜切割为两个0.25英寸(6_)宽的弯曲带材，使得所述带材可被设置为形成310°弧，该弧取自具有6. 8英寸(170mm)的大直径和5. 4英寸(140mm)的小直径的椭圆形。未被该弧覆盖的椭圆形部分居中于小直径上。然后将这些带材粘附到椭圆形的非织造过滤介质片上，该椭圆形具有7. 8英寸(200mm)的大直径和6. 4英寸(160mm)的小直径。非织造过滤介质是三层层合物构造，顶层由50克/平方米(gsm)得自BBANonwovens Simpsonville, Inc. (Simpsonville, SC)的聚丙烯纺粘覆盖幅材构成；中间层由吹塑微纤维网构成，该吹塑微纤维网由得自TotalPetrochemicals (Houston, TX)的聚丙 烯TOTAL 3960制成，并经过电晕处理和水充电，如美国专利No. 5，496，507 (Angadjivand等人)中所述，不同的是有效纤维直径(efd)为8微米，基重为50gsm;底层由17gsm得自BBA Nonwovens的聚丙烯纺粘覆盖幅材构成。将得自Plastics International (EdenPrairie, MN)的两条0.03英寸XO. 2英寸X4英寸(0. 8_X5_X 100mm)的聚丙烯带材以十字形粘附到过滤介质相对面的中心。然后将平坦组件置于80°C烘箱中5分钟，在这段时间中，聚合物弧收缩并迫使介质成为穹顶形。实例 4将顶层从实例3中所用非织造过滤介质片(三层层合物构造)移除，该非织造过滤介质片具有椭圆形状，椭圆形的大直径为8. 5英寸(22cm)，小直径为7. 0英寸(18cm)。将得自 Plastics International 的 0. 03 英寸 X 0.25 英寸 X 6. 3 英寸(0. 76_X 6. 4_X 16cm)和0. 03英寸X0. 25英寸X5. 2英寸(0. 76mmX6. 4mmX 13cm)的聚丙烯带材以十字形设置在暴露的中间层的中心。将厚度为0. 003英寸(0. 08mm)的C0RTUFF牌热收缩膜切割为0. 25英寸(6.4mm)宽的310°弧形带材,所述弧取自具有7. 5英寸(19cm)的大直径和6. 0英寸(15cm)的小直径的椭圆形。未被该弧覆盖的椭圆形部分居中于小直径上。将该带材置于 大致如图7A所示的中间层上。将以商品名SCOTCH MAXIMUM STRENGTH ADHESIVE 6047得自3M公司的粘合剂施用到C0RTUFF牌热收缩膜带材、聚丙烯带材和介质，然后将过滤介质顶层再放回该组件上方。I小时后，将所得平坦组件在110°C烘箱中加热2分钟，在这段时间中，C0RTUFF热收缩膜带材收缩并迫使介质成为穹顶形。实例5通过以下方式由1/2英寸(13mm)厚的铝板制备模具磨削1/8英寸(3. 2mm)宽的槽，所述槽在整个铝板中具有I. 06英寸(2.69cm)周期的大致如图I中IOOp所示形状。将磨削板的一面螺栓连接到1/8英寸(3. 2mm)厚的铝板以形成面开放的模具。在环辛烯(12. 8mL)和ニ环戊ニ烯(44. 2mL)中由IRGAN0X 1010抗氧化剂(I. 7g)制备单体溶液。向该单体溶液中加入10%的三环己膦的甲苯(0.7mL)溶液。在冰浴中冷却所得溶液并在真空下脱气。然后加入(1，3_双(2，4，6-三甲基苯基)-2-咪唑啉烯)ニ氯(苯基亚甲基)(三环己膦)钌(Grubbs第二代催化剂，30mg)的甲苯(0. 6mL)溶液，并将催化后的溶液立即转移到模具中。一旦溶液胶凝化，便将模具置于110°C烘箱中后固化10分钟。得到成形聚合物，然后将其从模具中压出来。将成形聚合物在得自Carver, Inc. (Wabash, IN)的 Carver 压机中在 100 °F (38°C )下压制10分钟，得到1/8英寸X 1/2英寸X 24英寸(3. 2mm X 13mm X 61cm)的平坦带材。然后切割带材，得到四条1/8英寸X1/4英寸X 12英寸(3. 2mmX6. 4mmX30cm)的带材。使用SCOTCHMAXMUM STRENGTH ADHESIVE 6047将这些带材粘贴到12英寸X 11英寸(30cmX28cm)的非织造材料片上(与实例I中所用相同)，并使其固化过夜。然后将所得平坦组件在65°C烘箱中加热15分钟，该组件变为褶皱型过滤器。将其在110°C烘箱中再后固化15分钟，褶皱变得几乎与初始模具中的图案ー样窄。本文所提及的所有专利和出版物据此全文以引用方式并入。除非另外指明，否则本文给出的所有实例均被认为是非限制性的。在不脱离本公开的范围和精神实质的条件下，本领域技术人员可对本公开进行各种修改和变更，并且应当理解，本公开不应当不当地受限于本文中所述的示例性实施例。
权利要求
1.一种制品，所述制品包括 非织造纤维网；和 粘合到所述非织造纤维网的带材，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中所述带材具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，所述带材会从所述应变临时形状至少部分地转变为所述固有形状，从而引起所述非织造纤维网发生折叠、翘弯、起皱中的至少ー种。
2.根据权利要求I所述的制品，其中所述带材在沿所述带材不连续的点处粘合到所述非织造纤维网。
3.根据权利要求I所述的制品，其中所述带材沿所述带材连续地粘合到所述非织造纤维网。
4.根据权利要求I所述的制品，其中所述带材和所述非织造纤维网为平坦的。
5.根据权利要求I所述的制品，其中所述带材为弯曲的。
6.—种制品，所述制品包括 非织造纤维网；和 粘合到所述非织造纤维网的带材，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中每个带材分别具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，所述带材会从其相应的应变临时形状至少部分地转变为其相应的固有形状，从而引起所述非织造纤维网发生折叠或起皱中的至少ー种。
7.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材的至少一部分为互连的。
8.根据权利要求7所述的制品，其中所述带材包括网状物。
9.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材具有各自的长度，并且其中至少一条所述带材在不连续点处粘合到所述非织造纤维网。
10.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材具有各自的长度，并且其中至少一条所述带材连续地粘合到所述非织造纤维网。
11.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材和所述非织造纤维网为平坦的。
12.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材为线性的。
13.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材完全设置在所述非织造纤维网的ー个主表面上。
14.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材设置在所述非织造纤维网的相背主表面上。
15.根据权利要求6所述的制品，其中所述带材的至少ー些以平行布置方式设置。
16.一种制备制品的方法，所述方法包括将带材粘合到非织造纤维网，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中所述带材具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，所述带材会从所述应变临时形状至少部分地转变为相应的固有形状，从而引起所述非织造纤维网发生折叠、翘弯、或起皱中的至少ー种。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述转变温度或更高的温度下加热所述带材。
18.ー种根据权利要求17所述的方法制备的制品。
19.根据权利要求18所述的制品，其中所述制品包括呼吸器面罩。
20.一种制备制品的方法，所述方法包括将带材粘合到非织造纤维网，其中所述带材包含形状记忆聚合物，其中每个带材分别具有应变临时形状和固有形状，并且其中如果在转变温度或更高的温度下加热，所述带材会从其相应的应变临时形状至少部分地转变为其相应的固有形状，从而引起所述非织造纤维网发生折叠、翘弯、或起皱中的至少ー种。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括在所述转变温度或更高的温度下加热所述带材。
22.ー种根据权利要求21所述的方法制备的制品。
23.根据权利要求22所述的制品，其中所述制品包括褶皱型过滤器。
24.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材具有各自的长度，并且其中至少一条所述带材在不连续点处粘合到所述非织造纤维网。
25.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材具有各自的长度，并且其中至少一条所述带材连续地粘合到所述非织造纤维网。
26.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材和所述非织造纤维网为平坦的。
27.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材为线性的。
28.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材完全设置在所述非织造纤维网的ー个主表面上。
29.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材设置在所述非织造纤维网的相背主表面 上。
30.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材的至少ー些以平行布置方式设置。
31.根据权利要求20所述的方法，其中所述带材的至少ー些为互连的。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述带材包括网状物。
全文摘要
本发明公开了一种制品，所述制品包括非织造纤维网和一条或多条粘合到所述非织造纤维网的带材。所述带材包含形状记忆聚合物，所述形状记忆聚合物具有应变临时形状和固有形状。如果在转变温度或更高的温度下加热，所述带材从所述应变临时形状至少部分地转变为所述固有形状，从而引起所述非织造纤维网发生折叠、翘弯、或起皱中的至少一种。本发明还公开了加热所述制品以提供折叠的、翘弯的、和/或起皱的制品的方法。
文档编号D04H13/00GK102656306SQ201080053299
公开日2012年9月5日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年11月24日
发明者凯文·M·莱万多夫斯基, 约瑟夫·D·鲁莱, 约翰·M·塞巴斯蒂安, 菲利普·G·马丁, 赛义德·A·安哥德吉旺德, 马文·E·琼斯 申请人:3M创新有限公司