專利名稱：用于粒子過濾的過濾介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及過濾介質(zhì)，其包括載體層和施加于其上的微細(xì)纖維層。
背景技術(shù)：
從EP 1 366 791 Bl中已知一種類似類型的過濾介質(zhì)。那里，在載體層上施加精細(xì)結(jié)構(gòu)層，其具有納米范圍的靜電紡絲纖維。然而，這種過濾介質(zhì)僅顯示相對(duì)低的粉塵儲(chǔ)存能力。已知的過濾介質(zhì)在使用中顯示相對(duì)高的壓力損失，常常不足的級(jí)分分離度以及對(duì)源于人類和源于生物的類型的粉塵來說僅不足的粉塵儲(chǔ)存能力。尤其在過濾大于或等于 5μπι的源于生物的粒子，例如孢子或花粉(Pollen)，也即花粉(BlUtenpollen)的情況下， 又對(duì)所用過濾介質(zhì)提出了非常高的要求。在此尤其存在對(duì)過濾介質(zhì)的要求，即在很高分離能力和流入側(cè)和流出側(cè)之間相對(duì)低的壓力損失的情況下存在高粉塵儲(chǔ)存能力。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述本發(fā)明基于的目的因此是，提供過濾介質(zhì)，其顯示在良好的級(jí)分分離度和很好的粉塵儲(chǔ)存能力的情況下相對(duì)低的壓力損失。本發(fā)明通過權(quán)利要求1的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)了前文所述目的。相應(yīng)地，開頭提及的過濾介質(zhì)的特征在于，所述載體層具有第一纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)雙組分纖維和紡粘纖維形式，而所述微細(xì)纖維層具有第二纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)熔噴纖維形式。根據(jù)本發(fā)明，在相對(duì)低的壓力損失的情況下實(shí)現(xiàn)了高度且有效的粒子分離。令人驚訝地已經(jīng)表明，采用根據(jù)本發(fā)明的兩層過濾介質(zhì)能夠分離尤其是尺寸范圍為5至ΙΟμπι 的花粉，也即花粉(BlUtenpollen)，而沒有在流入側(cè)和流出側(cè)之間發(fā)生過大的壓力損失。按照本發(fā)明，載體層設(shè)計(jì)為紡粘織物的形式并且具有連續(xù)雙組分纖維。按照本發(fā)明，第二纖維通過熔噴方法施加并且同樣設(shè)計(jì)為連續(xù)的形式。該熔噴層令人驚訝地導(dǎo)致優(yōu)異的機(jī)械粒子分離，特別是優(yōu)異的源于生物的粒子的分離。盡管，與現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)照，未使用具有納米范圍的平均纖維直徑的精細(xì)結(jié)構(gòu)層，而是使用具有微米范圍的平均纖維直徑的微細(xì)纖維層，但實(shí)現(xiàn)了很高的級(jí)分分離度。令人驚訝地進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，由相對(duì)高孔隙率的連續(xù)紡粘纖維構(gòu)成的載體層，其被同樣相對(duì)高孔隙率的很低單位面積重量的微細(xì)纖維層所覆蓋，顯示異常高的粉塵儲(chǔ)存能力。 在此情況下，微細(xì)纖維層主要通過機(jī)械方式分離。粉塵在載體層的大孔中聚集并且另外發(fā)揮過濾作用，通過該作用細(xì)粉塵以很好的級(jí)分分離度得到分離。因此所述目的得以實(shí)現(xiàn)。雙組分纖維可具有由第一聚丙烯構(gòu)成的第一組分和由第二聚丙烯構(gòu)成的第二組
3分，其中所述聚丙烯顯示不同熔點(diǎn)。因此所述雙組分纖維可以用作粘結(jié)纖維并且同樣由基本上材料均一的物質(zhì)制成。聚丙烯可特別好地持久荷靜電。在此背景下，熔噴纖維可以由聚丙烯制成。有利的是，所述載體層具有由聚丙烯構(gòu)成的第一纖維而所述微細(xì)纖維層具有由聚丙烯構(gòu)成的第二纖維。因此，在載體層和微細(xì)纖維層之間可以實(shí)現(xiàn)牢固的由材料決定的(stoffschlilssiger)接合。載體層和微細(xì)纖維層的纖維可以由聚丙烯、聚酯或聚碳酸酯所制成。這些材料已證明是特別疏水且化學(xué)穩(wěn)定的。另外，這些材料還顯示優(yōu)異的花粉分離能力。載體層可以具有平均直徑為20至50 μ m的第一纖維。由此，可實(shí)現(xiàn)相對(duì)粗大孔的載體層。微細(xì)纖維層可以具有平均直徑為1至15 μ m的第二纖維。令人驚訝地已經(jīng)表明， 具有所述平均直徑的第一和第二纖維導(dǎo)致在高粉塵儲(chǔ)存能力和中度壓力損失情況下的高分離能力。在此背景下，所述載體層可以優(yōu)選具有平均直徑為大于20 μ m的第一纖維，此處所述微細(xì)纖維層具有平均直徑為大于1 μ m至15 μ m，優(yōu)選5至15 μ m的第二纖維。由此，微細(xì)纖維層具有相對(duì)粗的第二纖維，其完全基本上不同于現(xiàn)有技術(shù)的具有精細(xì)結(jié)構(gòu)層的納米纖維，并且在高粉塵儲(chǔ)存能力的情況下導(dǎo)致流入側(cè)和流出側(cè)之間的低壓力損失。特別優(yōu)選地，所述載體層具有平均直徑為大于25 μ m的第一纖維。由此，過濾介質(zhì)的粗大孔結(jié)構(gòu)得到保證。微細(xì)纖維層可以具有最高20g/m2的單位面積重量。令人^(訝地發(fā)現(xiàn)，這些材料鋪置物特別有利地吸收在載體層中的粉塵和/或源于生物的粒子。在此背景下，微細(xì)纖維層可以具有l(wèi)g/m2至最高20g/m2的單位面積重量。微細(xì)纖維層可以特別優(yōu)選地具有l(wèi)g/m2至最高10g/m2的單位面積重量。第二纖維，也即微細(xì)纖維，在這種低材料鋪置物情況下令人驚訝地還形成載體層的足夠穩(wěn)定的覆蓋層，其盡管在牽引性的壓力下仍能擋住在載體層中儲(chǔ)存的粉塵。令人驚訝地，具有最高10g/m2的如此低單位面積重量的微細(xì)纖維層導(dǎo)致良好的機(jī)械分離。載體層可以具有0. 6至2. Omm的厚度。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，盡管在載體層上還施加熔噴層，也即微細(xì)纖維層，但是如此大厚度的載體層導(dǎo)致相對(duì)低的壓力損失。在此背景下，所述載體層可以具有40至200g/m2的單位面積重量。過濾介質(zhì)可顯示沿機(jī)器方向?yàn)橹辽?50N的最大拉力和沿機(jī)器橫向?yàn)橹辽?00N的最大拉力。數(shù)值根據(jù)DIN EN ISO 13934-1來測定。通過將載體層形成由連續(xù)雙組分纖維構(gòu)成的紡粘織物形式，實(shí)現(xiàn)上述良好的強(qiáng)度值。該強(qiáng)度使得可以折疊過濾介質(zhì)并形成過濾元件，也即折疊過濾器。吸附層可將過濾介質(zhì)裝備為組合過濾器形式。該吸附層可連接在微細(xì)纖維層的流出側(cè)。通過這種設(shè)計(jì)形式，不僅能夠吸附粒子，還能夠吸附令人不快的氣味。在此背景下，吸附層可以具有活性炭粒子。過濾介質(zhì)可以具有由活性炭、沸石或離子交換劑構(gòu)成的吸附層。由此，有害氣體，比如烴類、S02、N0x等可以得到吸附?；钚蕴苛Ｗ觾?yōu)選用聚烯烴膠粘劑與載體層和微細(xì)纖維層粘合。載體層和微細(xì)纖維層通過點(diǎn)狀橋(Mege)壓光和/或彼此超聲焊接。吸附層的單位面積重量可以是150至500g/m2而其厚度可以是0. 8至3. 0mm。令人驚訝的是，單位面積重量的所述范圍和厚度的所述范圍足以滿足對(duì)車輛內(nèi)室過濾器的要求。令人驚訝的是，所述吸附層幾乎無法察覺地和中度地提高流入側(cè)和流出側(cè)之間的壓力損失。具有載體層、微細(xì)纖維層和吸附層的過濾介質(zhì)能夠尤其在折疊情況下用作吸附粒子和有害氣體的組合過濾器。載體層可具有的孔隙率為至少70%。特別優(yōu)選地，所述載體層可具有的孔隙率為至少80%。由此，很低的壓力損失和高的粉塵儲(chǔ)存能力得以實(shí)現(xiàn)。在此背景下，微細(xì)纖維層可具有的孔隙率為至少70%，優(yōu)選大于80%。由此，特別低的壓力損失和特別高的粉塵儲(chǔ)存能力得以實(shí)現(xiàn)。載體層和/或微細(xì)纖維層可以荷有靜電。有利的是，具有相對(duì)高孔隙率的荷靜電的載體層，其被同樣相對(duì)高孔隙率的另外荷有靜電的很低單位面積重量的微細(xì)纖維層所覆蓋，顯示異常高的粉塵儲(chǔ)存能力。吸附層可具有荷靜電的無紡織物層。由此，組合過濾器的分離能力也可得到提高。載體層可以由駐極體過濾材料制成。由此使得粒子的靜電分離成為可能，其與主要為機(jī)械方式的微細(xì)纖維層的分離以組合方式得到補(bǔ)充。在此情況下，微細(xì)纖維層的纖維具有大于Iym的平均直徑。用于分離源于生物的粒子的過濾元件可以包括根據(jù)前述要求之一的平面式或折疊過濾介質(zhì)。令人驚訝的是，使用本文所描述的過濾介質(zhì)被證明適于分離源于生物的粒子。過濾介質(zhì)適用于交通工具中，特別是用于制備車輛內(nèi)室過濾器。令人驚訝的是，過濾介質(zhì)不僅對(duì)大于或等于5 μ m的源于生物的粒子，例如花粉，而且還對(duì)NaCl-粒子和其它細(xì)微粉塵顯示優(yōu)異的級(jí)分分離度。在此背景下，可在包括本文所描述類型的過濾介質(zhì)或本文所描述的過濾元件的裝置中，將載體層布置在流入側(cè)而將微細(xì)纖維層布置在流出側(cè)。由此，可以令人驚訝地實(shí)現(xiàn)這樣的過濾方法，其中可以獲得在良好的級(jí)分分離度和很好的粉塵儲(chǔ)存能力的情況下相對(duì)低的壓力損失。令人驚訝的是，金銀細(xì)絲工藝的微細(xì)纖維層不從載體層脫離。因此，在過濾方法中可以使用所述裝置，其中將待過濾介質(zhì)對(duì)準(zhǔn)流入側(cè)載體層，并且其中所述待過濾介質(zhì)在流出側(cè)導(dǎo)引通過微細(xì)纖維層。現(xiàn)在存在各種不同的以有利方式來設(shè)計(jì)和改進(jìn)本發(fā)明教導(dǎo)的可能性。對(duì)此，一方面可以參考所附權(quán)利要求，另一方面可以參考下文借助附圖和表對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的闡釋。與借助附圖和表對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的闡釋相結(jié)合，也一般性地對(duì)教導(dǎo)的優(yōu)選設(shè)計(jì)和改進(jìn)進(jìn)行闡釋。


附圖中圖Ia顯示具有載體層和微細(xì)纖維層的兩層過濾介質(zhì)的示意圖，其中箭頭指示流入方向，圖Ib顯示具有載體層、微細(xì)纖維層和附加吸附層的兩層過濾介質(zhì)的示意圖，其中箭頭指示流入方向，圖加顯示根據(jù)本發(fā)明的由聚丙烯構(gòu)成的過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片，圖2b顯示根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)的另一掃描電子顯微鏡照片，其中顯示，相對(duì)大體積的載體層被非常薄的熔噴層覆蓋，圖3示出這樣的圖表，其中將具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的組合過濾器情況下的壓力損失與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的組合過濾器情況下的壓力損失進(jìn)行比較，圖4示出這樣的圖表，其中將具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的組合過濾器的級(jí)分分離度與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的組合過濾器的級(jí)分分離度進(jìn)行比較，圖5示出這樣的圖表，其中顯示具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的組合過濾器的粉塵儲(chǔ)存能力，圖6示出這樣的圖表，其中將具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的粒子過濾器情況下的壓力損失與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的粒子過濾器情況下的壓力損失進(jìn)行比較，圖7示出這樣的圖表，其中將具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的粒子過濾器的級(jí)分分離度與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的粒子過濾器的級(jí)分分離度進(jìn)行比較，圖8示出這樣的圖表，其中將具有本文描述的折疊過濾介質(zhì)的粒子過濾器的粉塵儲(chǔ)存能力與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的粒子過濾器的粉塵儲(chǔ)存能力進(jìn)行比較，而圖9具有折疊過濾介質(zhì)的過濾元件的示意圖。本發(fā)明的實(shí)施方式圖Ia示意地顯示具有載體層1和微細(xì)纖維層2的過濾介質(zhì)。箭頭顯示加載有粉塵的待過濾流體的流入方向。待過濾流體遇到面向流入側(cè)的所述載體層1。微細(xì)纖維層2 面向流出側(cè)。載體層1荷有靜電并通過靜電作用分離粒子。微細(xì)纖維層2主要以機(jī)械方式分離粒子。圖Ib示意地顯示由載體層1、微細(xì)纖維層2和吸附層3組成的過濾介質(zhì)。在所述微細(xì)纖維層2后連接有吸附層3。箭頭顯示加載有粉塵的待過濾流體的流入方向。待過濾流體遇到面向流入側(cè)的所述載體層1。微細(xì)纖維層2面向流出側(cè)。載體層1荷有靜電并通過靜電作用分離粒子。微細(xì)纖維層2主要以機(jī)械方式分離粒子。圖加顯示平面式過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片。載體層1和微細(xì)纖維層2的連續(xù)纖維是由聚丙烯制成的。載體層1荷有靜電并通過靜電作用分離粒子。微細(xì)纖維層2 通過熔噴方法施加至所述載體層1上。微細(xì)纖維層2主要以機(jī)械方式分離粒子。載體層1 的連續(xù)第一纖維設(shè)計(jì)為連續(xù)雙組分-紡粘纖維的形式。雙組分纖維具有由第一聚丙烯構(gòu)成的第一組分和由第二聚丙烯構(gòu)成的第二組分，其中所述聚丙烯顯示不同的熔點(diǎn)。微細(xì)纖維層2的連續(xù)第二纖維設(shè)計(jì)為由聚丙烯構(gòu)成的熔噴纖維的形式。圖2b顯示平面式過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片。在這些實(shí)施例的情況下，載體層1'比微細(xì)纖維層2'以更厚得多的形式形成。在由此明確參考的表和圖中，提供了壓力損失、級(jí)分分離度和粉塵儲(chǔ)存能力的數(shù)值。只要在表中提及雙層材料，其總是指根據(jù)本發(fā)明的至少具有載體層1和微細(xì)纖維層2的過濾介質(zhì)。在此，對(duì)兩個(gè)實(shí)施例，也即具有折疊的本文描述的根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)的粒子過濾器和組合過濾器進(jìn)行研究，并且每種情況下與具有折疊標(biāo)準(zhǔn)材料的組合過濾器或粒子過濾器進(jìn)行比較。對(duì)于粒子過濾器，使用這樣的過濾介質(zhì)，其由載體層1與微細(xì)纖維層2所構(gòu)成的復(fù)
6合體組成。載體層1與微細(xì)纖維層2所構(gòu)成的復(fù)合體的厚度為0. 96mm。復(fù)合體的單位面積重量為140g/m2。第一纖維具有35 μ m的平均直徑而第二纖維具有5 μ m的平均直徑。上述復(fù)合體被折疊用于制備粒子過濾器并且設(shè)計(jì)為根據(jù)圖9的過濾元件4的形式。對(duì)于組合過濾器，使用這樣的過濾介質(zhì)，其由載體層1、微細(xì)纖維層2和施加在微細(xì)纖維層2流出側(cè)的吸附層3所構(gòu)成的復(fù)合體組成。載體層1和微細(xì)纖維層2所構(gòu)成的部分復(fù)合體具有的厚度為0. 65mm,單位面積重量為74g/m2，具有平均直徑為25 μ m的第一纖維和平均直徑為5 μ m的第二纖維。吸附層3具有的厚度為1. Imm而單位面積重量為370g/ m2。載體層1、微細(xì)纖維層2和吸附層3所構(gòu)成的復(fù)合體被折疊用于制備組合過濾器并且設(shè)計(jì)為根據(jù)圖9的過濾元件4的形式。該實(shí)施例的載體層1和微細(xì)纖維層2的纖維是由聚丙烯制成的。載體層1的雙組分纖維由不同熔點(diǎn)的聚丙烯組分所組成。熔噴纖維同樣由聚丙烯所組成。作為用于比較研究的標(biāo)準(zhǔn)材料，對(duì)于粒子過濾器，使用Freudenberg Vliesstoffe KG, ffeinheim, DE的Material AF 933。其具有的厚度為0. 68mm且單位面積重量為138g/ m2。上述標(biāo)準(zhǔn)材料被折疊并用于制備設(shè)計(jì)為根據(jù)圖9的過濾元件形式的粒子過濾器。作為用于比較研究的標(biāo)準(zhǔn)材料，對(duì)于組合過濾器，使用Freudenberg Vliesstoffe KG，Weinheim，DE的Material AF 935，其配有吸附層。其具有的厚度為1. 53mm且單位面積重量為440g/m2。上述標(biāo)準(zhǔn)材料被折疊并用于制備設(shè)計(jì)為根據(jù)圖9的過濾元件形式的組合過濾器ο表1首先顯示不含吸附層的本文所述類型的兩層未折疊且平面的過濾介質(zhì)的流入側(cè)和流出側(cè)之間按1 計(jì)的壓力損失，按％計(jì)的通過度(100-級(jí)分分離度，％ )和按1/ (min*m2)計(jì)的在2001 下的透空氣性，所述過濾介質(zhì)具有80至90%的孔隙率和0. 6至Imm 的厚度。平面式未折疊過濾介質(zhì)的特征在于，在流入側(cè)和流出側(cè)之間壓力差為200 下透空氣性為至少17001/(min*m2)。具體測得表1中提及的數(shù)值。
權(quán)利要求
1.過濾介質(zhì)，包括載體層(1)和施加于其上的微細(xì)纖維層O)，其特征在于所述載體層 (1)具有第一纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)雙組分纖維和紡粘纖維形式，而所述微細(xì)纖維層( 具有第二纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)熔噴纖維形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的過濾介質(zhì)，其特征在于所述雙組分纖維具有由第一聚丙烯構(gòu)成的第一組分和由第二聚丙烯構(gòu)成的第二組分，其中所述聚丙烯顯示不同熔點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的過濾介質(zhì)，其特征在于所述熔噴纖維由聚丙烯制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述載體層(1)具有平均直徑為20 μ m至50 μ m的第一纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述微細(xì)纖維層( 具有平均直徑為1 μ m至15 μ m的第二纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述微細(xì)纖維層( 具有的單位面積重量為至多20g/m2，優(yōu)選lg/m2至20g/m2，特別優(yōu)選lg/m2至10g/m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述載體層(1)具有0.6至 2. Omm的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于沿機(jī)器方向的最大拉力為至少250N和機(jī)器橫向的最大拉力為至少100N。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于吸附層(3)，其將所述過濾介質(zhì)裝備為組合過濾器形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述載體層(1)具有的孔隙率為至少70%，優(yōu)選至少80%，而所述微細(xì)纖維層(2)具有的孔隙率為至少70%，優(yōu)選大于 80%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述載體層(1)和/或所述微細(xì)纖維層( 荷靜電。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于所述吸附層(3)具有荷靜電的無紡織物層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其特征在于在流入側(cè)和流出側(cè)之間壓力差為200Pa的情況下透空氣性為至少17001/(min*m2)。
14.過濾元件，包括根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的折疊過濾介質(zhì)。
15.包括根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)的過濾介質(zhì)或根據(jù)權(quán)利要求14的過濾元件的裝置，其中所述載體層(1)布置在流入側(cè)而所述微細(xì)纖維層( 布置在流出側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過濾介質(zhì)，其包括載體層(1)和施加于其上的微細(xì)纖維層(2)，其是鑒于如下目的提供一種過濾介質(zhì)，其在良好級(jí)分分離度和很好的粉塵儲(chǔ)存能力下顯示相對(duì)低的壓力損失，其特征在于所述載體層(1)具有第一纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)雙組分纖維和紡粘纖維形式，并且所述微細(xì)纖維層(2)具有第二纖維，其設(shè)計(jì)為連續(xù)熔噴纖維形式。
文檔編號(hào)B01D39/16GK102196852SQ200980142832
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者A·拉扎列維奇, H·賴因哈特, R·伊梅斯伯格, R·貝德 申請人:卡爾·弗羅伊登伯格公司