波形過濾介質(zhì)和元件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供各種高性能、高效率的過濾介質(zhì)，其成本有效且易于制造。特別是提供具有至少一個(gè)波形構(gòu)造的層的各種過濾介質(zhì)，所述波形構(gòu)造使得表面積增加，由此改善過濾介質(zhì)的各種性質(zhì)。所述過濾介質(zhì)可用于形成用于各種應(yīng)用的多種過濾元件。
【專利說明】波形過濾介質(zhì)和元件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是2009 年 7 月 24 日提交的標(biāo)題為 “Waved Filter Media and Elements”的美國專利申請(qǐng)12 / 508,770的繼續(xù)，12 / 508，770是2009年3月6日提交的標(biāo)題為“Waved Filter Media and Elements” 的美國專利申請(qǐng) 12 / 399，281 的部分繼續(xù)，12 /399，281 是 2008 年 2 月 27 日提交的標(biāo)題為 “Waved Filter Media and Elements” 的美國專利申請(qǐng)12 / 038,049的部分繼續(xù)，12 / 038，049要求2007年11月9日提交的標(biāo)題為“Waved Filter Media and Elements，，的美國臨時(shí)申請(qǐng) 60 / 986，626 和 2007 年 2 月 28 日提交的標(biāo)題為“Curvilinear Filter Medium”的美國臨時(shí)申請(qǐng)60 / 892，025的優(yōu)先權(quán)，其均通過引用全文并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及過濾，更具體而言，涉及高容量過濾介質(zhì)和元件。
【背景技術(shù)】
[0004]除去空氣中的氣載微粒污染物是每個(gè)人都關(guān)注的。傳統(tǒng)上已通過利用織造或非織造織物或纖網(wǎng)的方法實(shí)現(xiàn)了氣相微粒過濾。這種系統(tǒng)性能的特征在于:微粒的初始去除或捕獲效率是粒度的函數(shù)，系統(tǒng)對(duì)空氣或氣流的初始阻カ是氣體流速或面速度的函數(shù)，以及這兩個(gè)因素隨著過濾元件負(fù)載微粒污染物的變化方式。ー個(gè)常用的量度是介質(zhì)的a值，其與壓降和過濾效率有夫，計(jì)算如下:
[0005]a =-100*log((100_ 效率)/ 100) / 壓降
[0006]一般而言，期望特定過濾介質(zhì)具有較高的a值，因?yàn)檫@是介質(zhì)具有低壓降和高效率的指標(biāo)。例如用于ASHRAE袋濾器的玻璃材料的a值(采用DOP測試獲得)為12?16 (取決于介質(zhì)的具體效率)，并且不依賴于任何類型的靜電荷而取得該a值。玻璃紙可以具有約12?13的a值，膜材料可以具有約20的a值，而納米纖維電紡材料可以具有約5?12的a值。所有這些材料均不依賴于任何類型的靜電荷而取得這些a值。
[0007]使用熔噴、紡粘、梳理成網(wǎng)非織造和濕法成網(wǎng)的合成材料形成的過濾介質(zhì)在其帶靜電時(shí)可以具有非常高的a值。然而，當(dāng)除去電荷時(shí)，這些介質(zhì)的a值就顯著下降到遠(yuǎn)低于使用其它材料制得的介質(zhì)的a值水平。
[0008]因此，仍然需要提供改進(jìn)的過濾器，更具體而言，需要提供具有改進(jìn)的a值的過濾介質(zhì)和過濾元件，包括在使用期間能保持高a值的那些。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種過濾介質(zhì)，其特征是包含:膜過濾層，所述膜過濾層包含多個(gè)具有波峰和波谷的波并且為波形構(gòu)造；和粗支撐層，所述粗支撐層將所述膜過濾層保持為波形構(gòu)造并且使所述膜過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種過濾元件，其特征是包含上述的過濾介質(zhì)。[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種過濾介質(zhì)，其具有膜過濾層和粗支撐層，其中所述粗支撐層將膜過濾層保持為波形構(gòu)造并且使過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種過濾介質(zhì)，其具有細(xì)纖維過濾層和粗支撐層，其中所述粗支撐層將細(xì)纖維過濾層保持為波形構(gòu)造并且使過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。過濾介質(zhì)層以及各層的多種性質(zhì)可以改變。在一個(gè)實(shí)施方案中，粗支撐層在波峰處的纖維量(fiber mass)小于其在波谷處的纖維量。在另一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)纖維過濾層的表面積可以比平面構(gòu)造的細(xì)纖維過濾層的表面積高至少50%，并且更優(yōu)選高100%。在另一個(gè)實(shí)施方案中，粗支撐層可以是下游粗支撐層，過濾介質(zhì)可以還包括上游粗支撐層。細(xì)纖維過濾層可布置在上游粗支撐層和下游粗支撐層之間。過濾介質(zhì)還可以包括布置在下游粗支撐層和上游粗支撐層之間的至少一個(gè)附加過濾層。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)附加過濾層可以由平均直徑大于形成細(xì)纖維過濾層的纖維的平均纖維直徑的纖維形成。
[0012]不同層的纖維直徑可以不同。在一個(gè)實(shí)施方案中，上游粗支撐層可以由平均直徑大于形成細(xì)纖維過濾層的纖維的平均直徑但等于或小于形成下游粗支撐層的纖維的平均直徑的纖維形成。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，上游粗支撐層、細(xì)纖維過濾層和下游粗支撐層都具有波形構(gòu)造。在一些情況下，上游粗支撐層、細(xì)纖維過濾層和下游粗支撐層中的一者或多者帶電。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)具有每英寸約2?6個(gè)波。上游和下游粗支撐層可以由例如短纖維層形成，細(xì)纖維過濾層可以是熔噴層和玻璃纖維層中的至少一種。粗支撐層也可以由至少一種粘合纖維和至少一種非粘合纖維形成。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)可以包括布置在上游粗支撐層的上游的平面層和布置在下游粗支撐層的下游的平面層中的至少其一。平面層可以由平均直徑小于形成上游粗支撐層和下游粗支撐層的纖維的平均直徑但大于形成細(xì)纖維過濾層的纖維的平均直徑的纖維形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，平面層可以由平均直徑大于上游和下游粗支撐層以及細(xì)纖維過濾層的纖維形成。在這種實(shí)施方案中，平面層優(yōu)選布置在下游粗支撐層的下游。
[0014]過濾介質(zhì)還可以具有不同的性質(zhì)。例如，過濾介質(zhì)的DOPa值可以大于約9，并且更優(yōu)選大于約11 ;使用ASHRAE粉塵負(fù)載至1.5英寸H2O壓降時(shí)，在25FPM面速度下，容塵量至少為約8g/ ft2 ;在25FPM面速度下，負(fù)載約60mg / IOOcm2的0.26 μ m顆粒之后,NaCl負(fù)載小于約50mm H2O ;透氣率的范圍為約10CFM?300CFM ;基重范圍為約70gsm?IlOOgsm ；和/或厚度范圍為約1.5mm?25mm。
[0015]在又一個(gè)實(shí)施方案中，提供具有第一纖維層的過濾介質(zhì)，所述第一纖維層具有形成多個(gè)波的波形構(gòu)造，每個(gè)波具有隨機(jī)的波形和高度，并且每個(gè)波具有波峰和波谷，相鄰波峰之間彼此間隔一定距離并且相鄰波谷之間彼此間隔一定距離。過濾介質(zhì)還可以包括與第一纖維層結(jié)合并且由比形成第一層的纖維更粗的纖維形成的第二纖維層。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方案中，第一纖維層的表面積可以比平面構(gòu)造的第一纖維層的表面積高至少約50%，并且更優(yōu)選高100%。第一纖維層可以由例如平均直徑小于形成第二纖維層的纖維的平均直徑的細(xì)纖維形成。第一纖維層的纖維的平均直徑可小于約5μπι并且第二纖維層的纖維的平均直徑大于約10 μ m。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第二纖維層的纖維密度可以是鄰近第一纖維層的波峰的纖維密度大于鄰近第一纖維層的波谷的纖維密度。第二纖維層可以布置在第一纖維層的下游，過濾介質(zhì)還可以包括布置在第一纖維層上游的第三纖維層。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第三纖維層由平均直徑等于或小于形成第二纖維層的纖維的平均直徑的纖維形成，并且形成第二纖維層的纖維的直徑大于形成第一纖維層的纖維的平均直徑。第一、第二和第三纖維層可以具有波形構(gòu)造，并且過濾介質(zhì)還可以包括布置在第三纖維層的上游且具有平面構(gòu)造的第四層和布置在第二纖維層的下游且具有平面構(gòu)造的第五層中的至少其一。在某些示例性的實(shí)施方案中，第一纖維層為熔噴層或玻璃纖維層，第二纖維層由至少一種粘合纖維和至少一種非粘合纖維形成。
[0017]在又一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種多層過濾介質(zhì)，其具有由細(xì)纖維層、以及由粘合纖維和非粘合纖維的共混物形成的至少一個(gè)粗支撐層所形成的曲線網(wǎng)。所述至少一個(gè)粗支撐層可以維持細(xì)纖維層的相鄰波峰之間的間距并且維持細(xì)纖維層的相鄰波谷之間的間距。過濾介質(zhì)還可以包括與曲線網(wǎng)結(jié)合的平面網(wǎng)。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)纖維層可以為熔噴層或玻璃層，所述至少一個(gè)粗支撐層可以由至少一種粘合纖維和至少一種非粘合纖維形成。所述至少一個(gè)粗支撐層可以包括布置在細(xì)纖維層上游的第一粗支撐層和布置在細(xì)纖維層下游的第二粗支撐層。平面網(wǎng)可以布置在第一粗支撐層的上游。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第二粗支撐層由平均纖維直徑比形成第一粗支撐層的纖維的平均纖維直徑大的纖維形成，并且形成第二粗支撐層的纖維的平均纖維直徑大于形成平面網(wǎng)的纖維的平均纖維直徑，而且形成平面網(wǎng)的纖維的平均纖維直徑大于形成細(xì)纖維層的纖維的平均纖維直徑。在其它方面，該細(xì)纖維層的表面積可以比平面構(gòu)造的細(xì)纖維層的表面積大至少約50%。
[0019]在其它方面中，提供一種具有過濾介質(zhì)的過濾元件，所述過濾介質(zhì)具有至少兩個(gè)具有波形構(gòu)造的纖維層，使得所述過濾介質(zhì)包括多個(gè)高度為約2"或更小的非均勻波。至少一個(gè)纖維層可以為細(xì)纖維過濾層，如熔噴層或玻璃層，并且至少一個(gè)纖維層可以為粗纖維支撐層。過濾元件還可以包括圍繞過濾介質(zhì)的周邊布置的外殼。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述外殼可以通過使過濾介質(zhì)的一部分周邊硬化而形成。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述外殼可以為圍繞過濾介質(zhì)的周邊布置的框架。過濾介質(zhì)優(yōu)選具有7?16的MERV評(píng)級(jí)。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種摺疊過濾元件，其具有結(jié)合在一起的過濾層和支撐層以形成具有多個(gè)波峰和波谷的波形過濾介質(zhì)。該波形過濾介質(zhì)是摺疊的。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述波形過濾介質(zhì)包括足以使波形過濾介質(zhì)維持褶皺的硬背襯。作為替代方案或另外地，所述波形過濾介質(zhì)可以具有使波形過濾介質(zhì)維持裙皺的剛度(stiffness)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述波形過濾介質(zhì)在摺疊前的厚度為約0.5"或更小，摺疊時(shí)的厚度為約12"或更小，且更優(yōu)選約2"或更小。摺疊波形過濾介質(zhì)還可以包括圍繞過濾介質(zhì)的周邊布置的外殼。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該摺疊過濾介質(zhì)具有7?16的MERV評(píng)級(jí)。
[0021]在其它方面中，提供一種袋濾器，其具有外殼和與外殼結(jié)合的多個(gè)過濾器。每個(gè)過濾器可具有形成于其中的袋并且可以配置成經(jīng)其接收氣流，而且每一個(gè)過濾器可以由具有通過第二纖維層保持成波形構(gòu)造以形成波峰和波谷的第一纖維層如熔噴層或玻璃層的過濾介質(zhì)所形成。所述外殼可以是例如框架，并且每個(gè)過濾器的開口端可以與該框架結(jié)合。過濾器可以彼此平行安置。過濾器還可以任選包括至少一個(gè)間隔物，所述間隔物布置在過濾器中并且適合將過濾器的相對(duì)側(cè)壁保持彼此分隔預(yù)定的距離。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)的厚度為約2"或更小，且更優(yōu)選約0.5"或更小，和/或MERV評(píng)級(jí)范圍為約7?16，且更優(yōu)選約10?16。過濾介質(zhì)還可以包括布置在與第二纖維層相對(duì)的第一纖維層的一側(cè)上的第三纖維層。
[0022]在一組實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)包括細(xì)纖維過濾層和粗支撐層，所述細(xì)纖維過濾層包含多個(gè)具有波峰和波谷的波并且為波形構(gòu)造，所述粗支撐層保持波形構(gòu)造的所述細(xì)纖維過濾層并且使所述過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。在一個(gè)實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)的初始DOPa值高于約40。在另一實(shí)施方案中，在60分鐘時(shí)，過濾介質(zhì)的DOPa值高于約9。在又一實(shí)施方案中，在60分鐘時(shí),過濾介質(zhì)來自NaCl負(fù)載的壓降小于30mm H20。一些這種實(shí)施方案中的細(xì)纖維過濾層可以是帶靜電的，并且可以包括例如平均直徑為約5μπι或更小、例如約1.5μηι或更小的纖維。此外,過濾介質(zhì)的初始?jí)航悼梢缘陀诩s10.0mm H2O或低于約3.0mm H2O0對(duì)于某些應(yīng)用，過濾介質(zhì)的初始DOP滲透率低于約90%并在DOP負(fù)載60分鐘時(shí)的滲透率低于約95%，或者初始DOP滲透率低于約30%并在DOP負(fù)載60分鐘時(shí)的滲透率低于約65%。波峰和波谷的振幅可以介于約0.1”到約4.0”之間、約0.1”到約1.0”之間，或者約0.1”到約0.3”之間。介質(zhì)的頻率也可以不同。例如，過濾介質(zhì)可以具有每英寸2?6個(gè)波，例如每英寸約3個(gè)波。所述過濾介質(zhì)可用于廣泛的應(yīng)用中，包括例如面罩和呼吸器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1A為過濾介質(zhì)的一個(gè)實(shí)施方案的側(cè)視圖；
[0024]圖1B為過濾介質(zhì)的另一實(shí)施方案的側(cè)視圖；
[0025]圖1C為圖1A的過濾介質(zhì)的一個(gè)層的側(cè)視圖；
[0026]圖2A為板式過濾器的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0027]圖2B為沿線2B截取的圖2A的板式過濾器的側(cè)視截面圖；
[0028]圖3為板式過濾器的另一實(shí)施方案的側(cè)視圖；
[0029]圖4A為摺疊過濾元件的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0030]圖4B為摺疊過濾元件的另一實(shí)施方案的側(cè)視截面圖；
[0031]圖4C為摺疊過濾元件的又一實(shí)施方案的側(cè)視截面圖；
[0032]圖5A為其中布置有多個(gè)過濾袋的袋濾器的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖；
[0033]圖5B為圖5A的過濾袋之一的透視圖；
[0034]圖5C為圖5B的過濾袋的側(cè)視截面圖；
[0035]圖6為表示不同過濾介質(zhì)的放電DOP滲透率-壓降關(guān)系的圖；
[0036]圖7為表示不同過濾介質(zhì)的容塵量的圖；
[0037]圖8為表示不同過濾介質(zhì)的NaCl負(fù)載的圖；
[0038]圖9為表示不同過濾介質(zhì)的多通道液體試驗(yàn)的圖；
[0039]圖10為表示不同過濾介質(zhì)的DOPa值-時(shí)間關(guān)系的圖；
[0040]圖11為表示不同過濾介質(zhì)在DOP負(fù)載過程中的壓降-時(shí)間關(guān)系的圖；
[0041]圖12為表示不同過濾介質(zhì)的DOP滲透率-時(shí)間關(guān)系的圖；
[0042]圖13為表示不同過濾介質(zhì)的NaCl負(fù)載-時(shí)間關(guān)系的圖；
[0043]圖14為表示不同過濾介質(zhì)在NaCl負(fù)載過程中的壓降-時(shí)間關(guān)系的圖；
[0044]圖15為表示不同過濾介質(zhì)的NaCl滲透率-時(shí)間關(guān)系的圖；和；
[0045]圖16為表示不同過濾介質(zhì)的過濾效率-粒度范圍關(guān)系的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0046]現(xiàn)在將描述某些示例性實(shí)施方案以提供對(duì)文中所公開的裝置和方法的結(jié)構(gòu)、功能、制造和用途的原理的全面理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解文中具體描述的裝置和方法是非限制性的示例性實(shí)施方案，而本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求限定。所描述的與一個(gè)示例性實(shí)施方案相關(guān)的特征可以和其他實(shí)施方案的特征相結(jié)合。這類修改和變化都意圖包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0047]本發(fā)明通常提供成本有效且易于制造的各種高性能高效率過濾介質(zhì)。特別是提供具有至少一個(gè)具有波形構(gòu)造的層的各種過濾介質(zhì)，所述波形構(gòu)造使表面積增加，由此提高過濾介質(zhì)的各種性能。過濾介質(zhì)可以任選帶電并且可以用來形成用于各種應(yīng)用中的多種過濾元件。
[0048]介質(zhì)
[0049]一般而言，提供具有至少一個(gè)過濾(例如纖維、膜)層的各種過濾介質(zhì)，所述至少一個(gè)過濾層通過一個(gè)或多個(gè)附加層(例如纖維層)保持成波形或曲線構(gòu)造。波形構(gòu)造的結(jié)果是過濾介質(zhì)的表面積增加，其使得過濾性能得到改善。過濾介質(zhì)可以包括不同的層，并且僅有某些或所有的層可以是波形的。
[0050]圖1A示出過濾介質(zhì)10的一個(gè)示例性實(shí)施方案，其中過濾介質(zhì)10具有至少一個(gè)過濾層和至少一個(gè)粗支撐層，所述粗支撐層保持波形構(gòu)造的過濾層以維持過濾層相鄰波的波峰和波谷的分離。過濾層可以帶電或不帶電。在示出的實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10包括細(xì)纖維過濾層12、第一下游粗支撐層14和布置在細(xì)纖維過濾層12對(duì)側(cè)上的第二上游粗支撐層
16。支撐層14、16可以有助于將細(xì)纖維過濾層12和任選的任意附加過濾層保持為波形構(gòu)造。盡管示出了兩個(gè)粗支撐層14、16，但過濾介質(zhì)10沒有必要兩個(gè)支撐層都包括。在其中僅提供了一個(gè)粗支撐層的情況下，該粗支撐層可以布置在(多層)過濾層的上游或下游。在某些實(shí)施方案中，粗支撐層中的一個(gè)或多個(gè)可以是帶電的。
[0051]過濾介質(zhì)10還可以任選包括一個(gè)或多個(gè)位于過濾介質(zhì)10的最上游和/或最下游側(cè)的外層或覆蓋層。圖1A示出布置在過濾介質(zhì)10的上游側(cè)以起到上游容塵層作用的頂層18。該頂層18還可以起到美觀層的作用，這將在下面作更詳細(xì)的討論。所示實(shí)施方案中的層排列為頂層18布置在標(biāo)記為I的空氣進(jìn)入側(cè)，第二粗支撐層16剛好在頂層18的下游，細(xì)纖維過濾層12剛好布置在第二粗支撐層16的下游，第一粗支撐層14布置在第一層12下游的標(biāo)記為O的空氣流出側(cè)。氣流的方向，也就是從空氣入口 I到空氣出口 O的方向，由附圖標(biāo)記A所標(biāo)記的箭頭指示。
[0052]所述外層或覆蓋層可以作為替代方案或另外成為布置在過濾介質(zhì)10的下游側(cè)上的底層以起到為過濾介質(zhì)10提供結(jié)構(gòu)完整性從而有助于保持波形構(gòu)造的增強(qiáng)部件的作用。所述(多層)外層或覆蓋層還可以用于提供耐磨性。圖1B示出了與圖1B的過濾介質(zhì)10類似的過濾介質(zhì)IOB的另一實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)IOB不包括頂層，但具有細(xì)纖維過濾層12B、剛好布置在細(xì)纖維過濾層12B下游的第一粗支撐層14B、剛好布置在細(xì)纖維過濾層12B的上游的空氣進(jìn)入側(cè)I上的第二粗支撐層16B以及剛好布置在第一粗支撐層14B的下游的空氣流出側(cè)O上的底層18B。此外，如圖1A和IB的示例性實(shí)施方案中所示，所述(多層)外層或覆蓋層可以具有與細(xì)纖維過濾層和/或任何粗支撐層的形貌不同的形貌。例如，在摺疊或非摺疊構(gòu)造的任一中，所述(多層)外層或覆蓋層可以是非波形的(例如基本上平面的)，而細(xì)纖維過濾層和/或任何粗支撐層可以具有波形構(gòu)造。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，多種其他構(gòu)造是可能的，并且過濾介質(zhì)可以包括不同排列的任何數(shù)目的層。
[0053]細(xì)纖維層
[0054]如上所述，在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10包括至少一個(gè)細(xì)纖維過濾層12，其可以任選帶電。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，使用由細(xì)纖維形成的單個(gè)過濾層12，但過濾介質(zhì)10可以包括任何數(shù)目的附加的任選帶電的過濾層，所述附加的任選帶電的過濾層布置在下游粗支撐層和上游粗支撐層之間，與細(xì)纖維過濾層12相鄰，或者布置在過濾介質(zhì)內(nèi)的其他地方。盡管沒有示出，但所述附加過濾層可以與細(xì)纖維過濾層12 —起保持為波形構(gòu)造。在某些示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10可以包括布置在細(xì)纖維過濾層12的上游的一個(gè)或多個(gè)附加過濾層。所述附加過濾層可以由細(xì)纖維形成，或者更優(yōu)選可以由平均纖維直徑大于形成細(xì)纖維過濾層12的纖維的平均纖維直徑的纖維形成。
[0055]細(xì)纖維過濾層12可以由多種纖維形成，但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，細(xì)纖維過濾層12由平均纖維直徑小于約ΙΟμπκ更優(yōu)選小于約5μπκ更優(yōu)選小于約3μπ?的纖維形成。在某些示例性實(shí)施方案中，所述纖維可以具有約1.5μπ?或更小的平均纖維直徑，包括平均直徑小于約I μ m、例如為約0.5 μ m的納米纖維。在一些實(shí)施方案中，所述纖維的平均纖維直徑介于約0.3 μ m到約1.5 μ m之間，或者介于約0.3 μ m到約1.0 μ m之間。
[0056]如果提供的話，任何附加過濾層可以同樣地由多種纖維形成，但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述附加過濾層由平均纖維直徑大于約5 μ m但優(yōu)選小于約10 μ m的纖維形成。
[0057]還可以使用不同的材料(包括合成和非合成材料)來形成纖維。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，細(xì)纖維過濾層12以及任何附加過濾層由熔噴纖維形成。作為非限制性實(shí)例，示例性的材料包括聚烯烴，例如聚丙`烯和聚乙烯；聚酯，例如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚酰胺，例如尼龍；聚碳酸酯；聚苯硫醚；聚苯乙烯；和聚氨酯。在另一實(shí)施方案中，細(xì)纖維過濾層12可以由玻璃纖維形成?？梢允褂貌煌闹圃旒夹g(shù)來形成玻璃纖維網(wǎng)，包括濕法纖網(wǎng)和干法纖網(wǎng)。玻璃纖維的種類和尺寸也可以改變，但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述纖維為玻璃微纖維，例如使用旋轉(zhuǎn)或火焰衰減法制造且平均纖維直徑在約
0.2 μ m到5 μ m范圍內(nèi)的A-型或E-型玻璃纖維。但作為非限制性實(shí)例，其他合適的材料包括聚乙烯醇和聚偏二氟乙烯。細(xì)纖維過濾層12以及任何附加過濾層還可以使用本領(lǐng)域熟知的各種其他技術(shù)來形成，包括濕法成網(wǎng)技術(shù)、氣流成網(wǎng)技術(shù)、梳理、電紡絲和紡粘。在其中細(xì)纖維過濾層帶電的實(shí)施方案中，所述層可以在與另一層結(jié)合之前或者在已形成兩個(gè)或更多個(gè)層的復(fù)合材料之后帶電。
[0058]所得的細(xì)纖維過濾層12以及任何附加過濾層還可以具有取決于期望應(yīng)用所需的各種厚度、透氣率、基重和過濾效率。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，以平面構(gòu)造測量的細(xì)纖維過濾層12的厚度范圍為約0.1密耳到30密耳；例如約0.1密耳到2密耳之間，或者約2密耳到12密耳之間。細(xì)纖維過濾層的透氣率可以在約10CFM到1000CFM范圍內(nèi)。例如，透氣率可以介于約10CFM到300CFM之間，或者約600CFM到700CFM之間?；乜梢栽诩s0.1gsm到50gsm范圍內(nèi)，例如約5gsm到40gsm之間。細(xì)纖維過濾層的DOP過濾效率可以隨特定的應(yīng)用寬幅變化，但通常在約20%到99.999%范圍內(nèi)。例如，對(duì)于某些應(yīng)用，精細(xì)DOP效率可以介于約95到99.999%之間。如果提供了任何附加過濾層，則在某些示例性實(shí)施方案中，以平面構(gòu)造測量的每個(gè)附加過濾層的厚度在約0.1密耳到30密耳范圍內(nèi)，透氣率在約10CFM到1000CFM范圍內(nèi)，基重在約0.1gsm到50gsm范圍內(nèi)，DOP過濾效率在約20%到99.999%范圍內(nèi)。但應(yīng)理解，本文中所述的范圍是示例性的，某些實(shí)施方案可能包括落在這些范圍之夕卜的值。
[0059]膜過濾層
[0060]在一些實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10可以包括至少ー個(gè)形成為波形構(gòu)造的膜過濾層。在這些實(shí)施方案中，膜過濾層可起到過濾層的作用。與上面關(guān)于細(xì)纖維過濾層的描述相似，膜過濾層可引入到過濾介質(zhì)中粗支撐層之間。應(yīng)理解，雖然本文中的描述通常集中在包括細(xì)纖維過濾層的過濾介質(zhì)上，但這些描述也適用于包括膜過濾層的過濾介質(zhì)。例如，在圖1A所示的實(shí)施方案中，過濾層12可以是膜過濾層而不是如上所述的細(xì)纖維過濾層。
[0061]在一些實(shí)施方案中，包括波形構(gòu)造的膜過濾層的過濾介質(zhì)可以不包括為波形構(gòu)造的任何細(xì)纖維過濾層。在一些實(shí)施方案中，可以在過濾介質(zhì)中與ー個(gè)或多個(gè)細(xì)纖維層一起引入ー個(gè)或多個(gè)波形構(gòu)造的膜過濾層。例如，膜過濾層可以層疊在細(xì)纖維層上或者與細(xì)纖維層一起層疊。應(yīng)理解，過濾介質(zhì)可以包括任何數(shù)目的布置在下游粗支撐層和上游粗支撐層之間的附加過濾層(其可或?yàn)槟せ驗(yàn)榧?xì)纖維)。
[0062]一般而言，可以使用任何合適的材料來形成膜過濾層。膜可例如由聚合物材料形成。合適的材料包括聚四氟こ烯(PTFE)(例如發(fā)泡或未發(fā)泡的)、聚こ烯(例如線形低密度、超高分子量)、聚丙烯、聚碳酸酷、聚酯、硝化纖維素混合酷、聚醚砜、こ酸纖維素、聚酰亞胺、こ酸纖維素、聚偏ニ氟こ烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜和聚酰胺等。在一些實(shí)施方案中，可優(yōu)選PTFE膜。
[0063]膜過濾層可以是單層膜或多層膜。在使用多層膜的實(shí)施方案中，不同的層可以具有不同的組成。一般而言，膜過濾層可通過本領(lǐng)域已知的合適方法形成。
[0064]膜過濾層具有多個(gè)孔?？自试S流體通過，而污染顆粒被捕獲在膜上。
[0065]粗支撐層
[0066]同樣如上所述，過濾介質(zhì)10可以包括至少ー個(gè)粗纖維支撐層，其可以任選帶電。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10包括下游粗支撐層14，其布置在細(xì)纖維過濾層12的空氣流出側(cè)0上并且將細(xì)纖維過濾層12有效地保持為波形構(gòu)造。過濾介質(zhì)10還可以包括上游粗支撐層16，其布置在下游粗支撐層14相對(duì)側(cè)的細(xì)纖維過濾層12的空氣進(jìn)入側(cè)I上。上游粗支撐層16可以同樣有助于將細(xì)纖維過濾層12保持為波形構(gòu)造。如上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，過濾介質(zhì)10可以包括任何數(shù)目的層，并且其不需要包括兩個(gè)粗支撐層，或頂層。在某些示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)10可以由細(xì)纖維過濾層12和單個(gè)相鄰的粗支撐層14或16形成。在其他實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)可以包括排列成不同構(gòu)造的任何數(shù)目的附加層。層的具體數(shù)目以及類型取決于過濾介質(zhì)的預(yù)期用途。
[0067]粗支撐層14、16可以由多種類型和尺寸的纖維形成。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，下游粗支撐層14由平均纖維直徑大于細(xì)纖維過濾層12、上游粗支撐層16和頂層18 (如果有的話)的平均纖維直徑的纖維形成，上游粗支撐層16由平均纖維直徑小于下游粗支撐層14的平均纖維直徑但大于細(xì)纖維過濾層12和頂層18的平均纖維直徑的纖維形成。在某些示例性實(shí)施方案中，下游粗支撐層14可以由平均纖維直徑在約5 y m到40 y m范圍內(nèi)、更優(yōu)選約20 m到30 m或約10 y m到20 y m范圍內(nèi)的纖維形成，上游粗支撐層16可以由平均纖維直徑在約10 μ m到40 μ m范圍內(nèi)、更優(yōu)選約15 μ m到20 μ m或約10 μ m到20 μ m范圍內(nèi)的纖維形成。
[0068]還可以使用包括合成材料和非合成材料在內(nèi)的不同材料來形成粗支撐層14、16的纖維。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，粗支撐層14、16由短纖維形成，特別是由粘合纖維和非粘合纖維的組合形成。一種合適的纖維組合物為至少約20%的粘合纖維和余量為非粘合纖維的共混物。可以使用各種類型的粘合和非粘合纖維來形成本發(fā)明的介質(zhì)。粘合纖維可以由有效促進(jìn)層間熱粘合的任何材料形成，并因此具有低于非粘合纖維的熔融溫度的活化溫度。粘合纖維可以是單組分纖維或眾多雙組分粘合纖維中的任意一種。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘合纖維可以是雙組分纖維，并且每種組分可以具有不同的熔融溫度。例如，粘合纖維可以包括芯和鞘，其中鞘的活化溫度低于芯的熔融溫度。這使得鞘能夠在芯之前熔化，從而鞘粘合到層中的其他纖維上，而芯保持其結(jié)構(gòu)完整性。這在產(chǎn)生用于捕集濾出液的更粘層方面是特別有利的。所述芯/鞘粘合纖維可以是同心的或非同心的，示例性的芯/鞘粘合纖維可以包括:聚酯芯/共聚酯鞘、聚酯芯/聚乙烯鞘、聚酯芯/聚丙烯鞘、聚丙烯芯/聚乙烯鞘、聚酰胺芯/聚乙烯鞘，以及它們的組合。其他示例性的雙組分粘合纖維可以包括裂膜纖維纖維(split fiber fibers)、并列纖維、和/或“海島(island in sea)”纖維。示例性的雙組分粘合纖維可以包括 Trevira254、255、256 型；Invista Cellbond? 255型；FiberInnovations201、202、215 和 252 型；以及 ES Fibervisions AL-Adhesion-C ESC806A。
[0069]非粘合纖維可以是合成的和/或非合成的，在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，非粘合纖維可以是約100%合成的。一般而言，在耐濕、耐熱、耐長期老化和耐微生物降解方面，合成纖維相比于非合成纖維是優(yōu)選的。示例性的合成非粘合纖維可以包括聚酯、丙烯酸、聚烯烴、尼龍、人造纖維以及它們的組合。作為替代方案，用來形成介質(zhì)的非粘合纖維可以包括非合成纖維，例如玻璃纖維、玻璃棉纖維、纖維素紙漿纖維(如木質(zhì)紙漿纖維)以及它們的組合。示例性的合成非粘合纖維可以包括Trevira290型及Wellman Fortel? 204、289和510型。
[0070]還可以使用本領(lǐng)域已知的各種技術(shù)來形成粗支撐層14、16，包括熔噴、濕法成網(wǎng)技術(shù)、氣流成網(wǎng)技術(shù)、梳理、電紡絲和紡粘。但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，粗支撐層14、16為梳理或氣流成網(wǎng)的纖網(wǎng)。所得的層14、16還可以具有取決于期望應(yīng)用所需的各種厚度、透氣率和基重。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，以平面構(gòu)造測量的下游粗支撐層14和上游粗支撐層16各自的厚度范圍為約10密耳到60密耳，透氣率范圍為約300CFM到1000CFM，基重范圍為約 IOgsm 到 IOOgsnio
[0071]外層或覆蓋層
[0072]如前所述，過濾介質(zhì)10還可以任選包括一個(gè)或多個(gè)布置在空氣進(jìn)入側(cè)I和/或空氣流出側(cè)O上的外層或覆蓋層。圖1A示出了布置在過濾介質(zhì)10的空氣進(jìn)入側(cè)I上的頂層
18。頂層18可以起到容塵層的作用和/或可以起到美觀層的作用。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，頂層18為平面層，其在細(xì)纖維過濾層12和粗支撐層14、16形成波形之后與過濾介質(zhì)10結(jié)合。頂層18因此提供了審美上令人愉悅的頂表面。頂層18可以由各種類型和尺寸的纖維形成，但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，頂層18由平均纖維直徑小于緊挨著頂層18的下游布置的上游粗支撐層16的平均纖維直徑、但大于細(xì)纖維過濾層12的平均纖維直徑的纖維形成。在某些示例性實(shí)施方案中，頂層18由平均纖維直徑在約5μπι到20μπι范圍內(nèi)的纖維形成。因此，頂層18可以起到容塵層的作用而不影響過濾介質(zhì)10的a值，這將在下面作更詳細(xì)的討論。
[0073]如圖1B所示，過濾介質(zhì)IOB可以作為替代方案或另外包括布置在過濾介質(zhì)IOB的空氣流出側(cè)0上的底層18B。底層18B可以起到為過濾介質(zhì)IOB提供結(jié)構(gòu)完整性以有助于保持波形構(gòu)造的增強(qiáng)組件的作用。底層18B還可以起到提供耐磨性的作用。這在最外層在使用過程中受到磨損的ASHARE袋應(yīng)用中是特別期望的。底層18B可以具有類似于如上所述的頂層18的構(gòu)造。但在ー個(gè)示例性實(shí)施方案中，底層18B優(yōu)選為最粗糙的層，也就是說，其由平均纖維直徑大于形成過濾介質(zhì)所有其他層的纖維的平均纖維直徑的纖維形成。ー個(gè)示例性的底層為紡粘層，但可以使用具有不同構(gòu)造的各種其他層。
[0074]還可以使用包括合成的和非合成的材料在內(nèi)的各種材料來形成外層或覆蓋層的纖維。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，外層或覆蓋層，例如頂層18和/或底層18B，由短纖維形成，特別是由粘合纖維和非粘合纖維的組合形成。一種合適的纖維組合物為至少約20%的粘合纖維和余量為非粘合纖維的共混物?？梢允褂酶鞣N類型的粘合和非粘合纖維來形成本發(fā)明的介質(zhì)，包括前文對(duì)于粗支撐層14、16所討論的那些。
[0075]外層或覆蓋層，例如頂層18和/或任何底層，還可以使用本領(lǐng)域已知的各種技術(shù)來形成，包括熔噴、濕法成網(wǎng)技術(shù)、氣流成網(wǎng)技術(shù)、梳理、電紡絲和紡粘。但在ー個(gè)示例性實(shí)施方案中，頂層18為氣流成網(wǎng)層并且底層18B為紡粘層。所得的層還可以具有取決于期望應(yīng)用要求的各種厚度、透氣率和基重。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，以平面構(gòu)造測量的外層或覆蓋層的厚度范圍為約2密耳到50密耳，透氣率范圍為約100CFM到1200CFM，基重范圍為約 IOgsm 到 50gsm。
[0076]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，盡管圖1A示出了四層的過濾介質(zhì)，但過濾介質(zhì)可以包括各種構(gòu)造的任何數(shù)目的層?？梢栽黾硬煌膶觼碓鰪?qiáng)過濾、提供支撐、改變結(jié)構(gòu)或用于各種其他目的。作為非限制性實(shí)例，過濾介質(zhì)可以包括各種紡粘濕法成網(wǎng)的纖維素、干法成網(wǎng)的合成非織造物、濕法成網(wǎng)的合成材料和濕法成網(wǎng)的微玻璃層。
[0077]制造方法
[0078]ー些或所有的層可利用各種制造技術(shù)形成為波形構(gòu)造，但在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾層12 (例如細(xì)纖維、膜)、任何附加過濾層和優(yōu)選粗支撐層14、16中的至少其一，以從空氣進(jìn)入側(cè)到空氣流出側(cè)的期望排列方式彼此相鄰安置，并且所組合的層在第一和第二活動(dòng)面之間傳輸，所述第一和第二活動(dòng)面以不同的速度移動(dòng)，如第二面的移動(dòng)速度慢于第一面的速度?？梢允褂梦θ缯婵樟⑺鰧永虻谝换顒?dòng)面，隨后在所述層從第一活動(dòng)面向第二活動(dòng)面移動(dòng)時(shí)拉向第二活動(dòng)面。當(dāng)其在第二活動(dòng)面上通過時(shí)，速度差導(dǎo)致所述層形成Z-方向波，由此形成層中的波峰和波谷?？梢愿淖兠總€(gè)面的速度以獲得期望的每英寸波數(shù)。還可以改變所述面之間的距離以確定波峰和波谷的振幅，在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，該距離調(diào)節(jié)為0.025”到4”之間。例如，波峰和波的振幅可以介于約0.1”到4.0”之間，例如約0.1”到1.0”之間、約0.1”到2.0”之間或約3.0”到4.0”之間。對(duì)于某些應(yīng)用，波峰和波的振幅可以介于約0.1”到1.0”之間、約0.1”到0.5”之間或約0.1”到0.3”之間。還可以改變不同層的性質(zhì)以獲得期望的過濾介質(zhì)構(gòu)造。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)具有每英寸約2?6個(gè)波，高度(總厚度)范圍為約0.025”到2”，但是這可以隨預(yù)定應(yīng)用而有很大不同。例如，在其他實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)可以具有每英寸約2?4個(gè)波，例如每英寸約3個(gè)波。介質(zhì)的總厚度可以介于約0.025”到4.0”之間，例如約0.1”到1.0”之間、約0.1”到2.0”之間或約3.0”到4.0”之間。對(duì)于某些應(yīng)用，介質(zhì)的總厚度可以介于約0.1”到0.5”之間或約0.1”到0.3”之間。如圖1A所示，單個(gè)波W從一個(gè)峰的中間延伸到相鄰峰的中間。
[0079]在圖1A所示的實(shí)施方案中，當(dāng)細(xì)纖維過濾層12和粗支撐層14、16形成波形時(shí)，所得的細(xì)纖維過濾層12將在其各個(gè)表面(即空氣進(jìn)入側(cè)I和空氣流出側(cè)O)上具有多個(gè)波峰P和波谷T，如圖1C所示。粗支撐層14、16將延伸跨過波峰P并進(jìn)入波谷T，以使粗支撐層
14、16也具有波形構(gòu)造。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在細(xì)纖維過濾層12的空氣進(jìn)入側(cè)I上的波峰P將在空氣流出側(cè)O上具有相應(yīng)的波谷T。因此，下游粗支撐層14將延伸進(jìn)入波谷T，與該同一波谷T正好相對(duì)的是上游粗支撐層16將延伸跨過的波峰P。由于下游粗支撐層14延伸進(jìn)入細(xì)纖維過濾層12的空氣流出側(cè)O上的波谷T，因此下游粗支撐層14將使空氣流出側(cè)O上的相鄰波峰P彼此之間保持一定間距并且將使空氣流出側(cè)O上的相鄰波谷T彼此之間保持一定間距。上游粗支撐層16 (如果有的話)同樣可以使細(xì)纖維過濾層12的空氣進(jìn)入側(cè)I上的相鄰波峰P彼此之間保持一定間距并且可以使細(xì)纖維過濾層12的空氣進(jìn)入側(cè)I上的相鄰波谷T彼此之間保持一定間距。其結(jié)果是，與平面構(gòu)造的細(xì)纖維過濾層的表面積相比，細(xì)纖維過濾層12的表面積顯著增加。在某些示例性實(shí)施方案中，與平面構(gòu)造的相同層的表面積相比，波形構(gòu)造的表面積增加至少約50%，而在一些情況下，增加達(dá)120%之多。表面積的增加使得過濾效率提高，這將在下文更詳細(xì)地討論。
[0080]在其中上游和/或下游粗支撐層保持波形構(gòu)造的細(xì)纖維過濾層的實(shí)施方案中，可能期望減少波谷中自由體積(例如未被任何纖維所占據(jù)的體積)的量。也就是說，波谷中較高的體積百分?jǐn)?shù)可以被粗支撐層所占據(jù)以給予細(xì)纖維層結(jié)構(gòu)支撐。例如，波谷中至少95%或基本上所有可用體積可以被粗支撐層所填充，并且所述粗支撐層的實(shí)度(solidity)可以介于約1%到90%之間、約1%到50%之間、約10%到50%之間或約20%到50%之間。此外，如圖1A的示例性實(shí)施方案中所示，粗支撐層的延伸跨過波峰并進(jìn)入波谷可以使得跨過波峰與頂層18A接觸的粗支撐層的表面積與跨過波谷與頂層18A接觸的粗支撐層的表面積相似。同樣，跨過波峰與底層18B(圖1B)接觸的粗支撐層的表面積可以與跨過波谷與底層18B接觸的粗支撐層的表面積相似。例如，跨過波峰與頂層或底層接觸的粗支撐層的表面積可以比跨過波谷與頂層或底層接觸的粗支撐層的表面積小約70%、小約50%、小約30%、小約20%、小約10%、或小約5%0
[0081]在某些示例性實(shí)施方案中，下游和/或上游粗支撐層14、16可以具有在波峰處比在波谷處大的纖維密度以及在波峰處比在波谷處小的纖維量。這可能是因?yàn)橄掠魏?或上游粗支撐層14、16相對(duì)于細(xì)纖維過濾層12的粗糙度所致。特別地，當(dāng)所述層從第一活動(dòng)面移到第二活動(dòng)面時(shí)，細(xì)纖維過濾層12的相對(duì)微細(xì)的性質(zhì)將使下游和/或上游粗支撐層14、16得以順應(yīng)在細(xì)纖維過濾層12中形成的波周圍。當(dāng)粗支撐層14、16延伸跨過波峰P時(shí)，移動(dòng)的距離將少于每一層14、16為填充波谷所移動(dòng)的距離。其結(jié)果是，粗支撐層14、16將在波峰處密實(shí)，因此與波谷相比，在波峰處的纖維密度增加，所述層將通過波峰和波谷移動(dòng)以形成環(huán)形構(gòu)造。
[0082]一旦所述層形成了波形構(gòu)造，就可以通過活化粘合纖維來實(shí)現(xiàn)纖維的粘合從而保持波形。可以使用各種技術(shù)來活化粘合纖維。例如，如果使用了具有芯和鞘的雙組分粘合纖維，則可以通過施加熱來使粘合纖維活化。如果使用了單組分粘合纖維，則可以通過施加熱、蒸汽和/或一些其他形式的暖濕氣來使粘合纖維活化。還可以將頂層18(圖1A)和/或底層18B(圖1B)分別布置在上游粗支撐層16 (圖1A)的頂部或下游粗支撐層14B(圖1B)的底部，并且例如通過粘合使其同時(shí)或相繼與上游粗支撐層16或下游粗支撐層14B結(jié)合。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，所述層可以任選利用不同于使用粘合纖維的各種技術(shù)相互結(jié)合。其他合適的結(jié)合技術(shù)包括膠粘劑、針刺、水刺和化學(xué)粘合劑。所述層還可以是單獨(dú)粘合的層，和/或它們可以在形成波形之前彼此結(jié)合(包括粘合)。
[0083]在干燥材料前，還可以任選將飽和劑施加到材料上。各種飽和劑可以和本發(fā)明的介質(zhì)一起使用以利于在低于纖維熔融溫度的溫度下形成所述層。示例性的飽和劑可以包括存在于水性或有機(jī)溶劑中的酚醛樹脂、蜜胺樹脂、脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯/丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯/氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇以及它們的組合和共聚物。
[0084]在其他實(shí)施方案中，所得的介質(zhì)還可以在以下至少一種并任選所有的性能方面具有梯度:粘合和非粘合纖維的組成、纖維直徑、實(shí)度、基重和飽和劑含量。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，介質(zhì)可以具有輕質(zhì)、蓬松(lofty)、粗纖維、輕度粘合和輕度飽和的片狀上游以及較重、較致密、細(xì)纖維、強(qiáng)粘合和強(qiáng)飽和的片狀下游。這使得較粗顆粒得以在上游層被捕集，防止底層過早飽和。在其他實(shí)施方案中，最上游的層可以比最下游的層更輕和/或更蓬松。也就是說，上游層可以具有低于下游層的實(shí)度(例如網(wǎng)中纖維的固體體積分?jǐn)?shù))和基重。此夕卜，在過濾介質(zhì)包括飽和劑的實(shí)施方案中，介質(zhì)在最上游和最下游層中可以在飽和劑的量方面具有梯度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，介質(zhì)的層可以具有各種性質(zhì)。
[0085]還可以任選將靜電荷賦予過濾介質(zhì)或介質(zhì)的不同層，從而形成駐極體纖維網(wǎng)。例如，可以在與一個(gè)或多個(gè)粗支撐層結(jié)合之前賦予細(xì)纖維過濾層電荷。在另一實(shí)施方案中，對(duì)包括超過一個(gè)層例如細(xì)纖維過濾層和一個(gè)或多個(gè)粗支撐層的過濾介質(zhì)賦予電荷。取決于用來形成各個(gè)層的材料、電荷的量及充電的方法，電荷可以保持在一個(gè)或多個(gè)所述層中或者在短時(shí)間后(例如數(shù)小時(shí)內(nèi))耗散。對(duì)聚合物網(wǎng)賦予永久性偶極子以形成駐極體過濾介質(zhì)的各種技術(shù)是公知的。可通過使用AC和/或DC電暈放電裝置以及它們的組合以實(shí)現(xiàn)充電。特定放電特性通過電極形狀、極性、間隙尺寸以及氣體或氣體混合物來確定。也可以使用包括基于摩擦的充電技術(shù)在內(nèi)的其他技術(shù)來實(shí)現(xiàn)充電。
[0086]還可以在過濾介質(zhì)形成為波形構(gòu)造后對(duì)其進(jìn)行摺疊，下文將更加詳細(xì)地討論各種示例性構(gòu)造。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，實(shí)質(zhì)上任何本領(lǐng)域已知的摺疊技術(shù)都可以用來摺疊波形過濾介質(zhì)。通常，過濾介質(zhì)是通過在介質(zhì)中形成多條平行的劃線并在每條劃線處形成折疊而進(jìn)行摺疊的。
[0087]過濾介質(zhì)性能
[0088]如上所述，所得的過濾介質(zhì)的性能可以隨介質(zhì)的構(gòu)造和預(yù)期用途而異。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，波形構(gòu)造有效地增加了介質(zhì)10的表面積，進(jìn)而使所述介質(zhì)比其他方面類似但為平面構(gòu)造的介質(zhì)具有改善的過濾性能。另外，在某些實(shí)施方案中，與未充電的波形介質(zhì)相比，對(duì)波形介質(zhì)充電可以改善某些過濾性能。
[0089]盡管可以基于不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)過濾器性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，但期望通過待過濾污染物穿過過濾器的低滲透率來表征過濾器或過濾介質(zhì)。但同時(shí)應(yīng)當(dāng)存在穿過過濾器的較低的壓降或阻力。滲透率通常表示為百分比，如下所定義:
[0090]滲透率=C/ C0
[0091]其中C為穿過過濾器之后的顆粒濃度，C0為穿過過濾器之前的顆粒濃度。過濾效率定義為:
[0092]100-% 滲透率
[0093]因?yàn)槠谕行У倪^濾器保持盡可能低的穿過過濾器的滲透率和壓降值二者，因此根據(jù)稱為α的值對(duì)過濾器進(jìn)行評(píng)級(jí)，所述α值為滲透率的對(duì)數(shù)相對(duì)于穿過過濾器的壓降的斜率。斜率越陡或α值越高，則指示過濾器性能更優(yōu)。α由下式表示
[0094]a=-1001og (C / C0) / DP,
[0095]其中，DP為穿過過濾介質(zhì)的壓降。
[0096]在許多過濾情況下，具有高的初始α值是重要的。但同等重要的是(如果不是更重要的話)，在過濾過程中很好地保持可接受的α值。例如，在呼吸應(yīng)用中，制造標(biāo)準(zhǔn)要求，成品呼吸過濾器如呼吸面具要經(jīng)受高溫以模擬老化作用。因此，過濾介質(zhì)在受熱時(shí)必須能夠保持高α值。
[0097]在某些應(yīng)用中，例如HVAC中，放電性能也很重要。合成過濾介質(zhì)經(jīng)常被充電以提高過濾性能。由于考慮到這些電荷在過濾器使用過程中將耗散，因此有將過濾器最差可能效率通知用戶的動(dòng)作。針對(duì)粗和細(xì)過濾器的歐洲標(biāo)準(zhǔn)ΕΝ779:2002包含在放電前后對(duì)平片介質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制性測試以確定是否存在性能劣化的可能性。該測試方法可以和產(chǎn)生完全放電介質(zhì)的任何程序一起使用。所建議的程序包括浸沒在異丙醇或水中的表面活性劑中或暴露于柴油機(jī)排煙中。用異丙醇處理的方法是:首先測量未處理介質(zhì)樣品的效率。接著將樣品浸入100%異丙醇溶液中并在過濾器樣品已被異丙醇潤濕后將其放置在通風(fēng)櫥內(nèi)的平坦惰性表面上進(jìn)行干燥。干燥24小時(shí)后，重復(fù)測量效率。
[0098]DOP(苯二甲酸二辛酯)測試采用購自TSI公司的配備有油發(fā)生器的自動(dòng)過濾器測試裝置(8130)。該儀器測量在小于或等于115升/分鐘的流量下基于瞬時(shí)或“負(fù)載量”的穿過過濾介質(zhì)的壓降和所得的滲透率值。瞬時(shí)讀數(shù)定義為I壓降/滲透率測量值。根據(jù)TSI說明書，用油發(fā)生器產(chǎn)生0.33微米的重均直徑、0.20微米的數(shù)均直徑的D0P、DEHS石蠟或Emory3004。本文中所有引用的DOPa值都是指對(duì)IOOcm2樣品尺寸進(jìn)行的DOP測試。空氣流量為321pm以產(chǎn)生10.5fpm的面速度，或?yàn)?61pm以產(chǎn)生25fpm的面速度。
[0099]另一示例性測試為NaCl (氯化鈉)測試，其采用TSI公司的8130CertiTest?自動(dòng)過濾器測試裝置，該裝置配備有氯化鈉發(fā)生器。由鹽顆粒發(fā)生器產(chǎn)生的平均粒徑為0.26微米的重均直徑或0.07微米的數(shù)均直徑。該儀器測量在小于或等于115升/分鐘(Ipm)流量下基于瞬時(shí)的穿過過濾介質(zhì)的壓降和所得的滲透率值。該8130可以連續(xù)模式運(yùn)行，大約每分鐘給出一個(gè)壓降/滲透率讀數(shù)。本文中所有提及的NaCla是指在761pm的流量(25fpm的面速度)下NaCl顆粒在IOOcm2的樣品上的連續(xù)負(fù)載量，用以代表過濾器細(xì)顆粒的負(fù)載量。樣品在15mg NaCl / m3空氣的濃度下負(fù)載60分鐘，每IOOcm2樣品上的負(fù)載量為約 60mg NaCl。
[0100]如上所解釋的，當(dāng)用異丙醇放電前后、在5.3cm / s的面速度下測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)滿足EN779分類F5-F8的玻璃介質(zhì)的DOP或DEHS (癸二酸二辛酯，可接受的DOP等價(jià)物)的α值范圍為約12?16。本發(fā)明的某些介質(zhì)在用異丙醇放電后獲得的最小DOPa為9，更優(yōu)選大于約11，最優(yōu)選大于16,因此為玻璃介質(zhì)提供了合適的替代方案。對(duì)于DOP a為9而言，IPA浸潰后的等價(jià)NaCl a為約12,對(duì)于DOPa為11而言，IPA浸潰后的等價(jià)NaCl a為約14，而對(duì)于DOPa為16而言，IPA浸潰后的等價(jià)NaCl a為約20。但根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)的a值可以隨過濾介質(zhì)的具體構(gòu)造或者含該過濾介質(zhì)的過濾元件而異。
[0101]如本文中所述，某些過濾介質(zhì)可以包括細(xì)纖維過濾層和任選ー個(gè)或多個(gè)粗支撐層，所述細(xì)纖維過濾層和任選ー個(gè)或多個(gè)粗支撐層為具有多個(gè)波峰和波谷的波形構(gòu)造。所述細(xì)纖維過濾層和任選ー個(gè)或多個(gè)粗支撐層可以是帶電的。在一些實(shí)施方案中，這種過濾介質(zhì)具有高DOP a值。例如，過濾介質(zhì)的初始DOP a值可以高于約35、高于約40、高于約45、高于約50或甚至高于約60，這表明所述介質(zhì)具有低的初始?jí)航岛透叩某跏夹?。在DOP負(fù)載60分鐘后，過濾介質(zhì)的DOP a值可以高于約7、高于約9、高于約11、高于約13或甚至高于約15，這表明所述介質(zhì)甚至在帶電時(shí)也能在過濾過程中很好地保持可接受的a值。過濾介質(zhì)的初始?jí)航悼梢岳绲陀诩s3.0mm H20、低于約2.5mm H2O或低于約2.0mm H2O0 DOP負(fù)載60分鐘后的壓降可以例如低于約10.0mm H20、低于約8.0mm H20、低于約6.0mm H2O,低于約4.0mm H20、低于約3.5mm H20、低于約3.0mm H20、低于約2.5mm H2O或低于約2.0mmH2O。
[0102]過濾介質(zhì)可以具有低的初始DOP滲透率且在DOP負(fù)載60分鐘后的DOP滲透率也低，這表明所述過濾介質(zhì)具有高效率。例如，初始DOP滲透率可以低于約40%、低于約30%、低于約25%、低于約20%、低于約15%或低于約10%。在一些實(shí)施方案中，例如在某些噴漆和住宅用(例如爐用)過濾器應(yīng)用中，初始DOP滲透率低于約90%、低于約75%或低于約60%。DOP負(fù)載60分鐘后的DOP滲透率可以例如低于約70%、低于約60%、低于約55%、低于約50%、低于約45%或低于約40%。低的滲透率值可以與穿過過濾器的低壓降值例如上述壓降值一起達(dá)到。在一組實(shí)施方案中，例如在某些噴漆和住宅用(例如爐用)過濾器應(yīng)用中，DOP負(fù)載60分鐘后的DOP滲透率低于約95%、低于約85%或低于約75%。
[0103]包括波形和帶電層的過濾介質(zhì)還可以具有高的NaCl a值。例如，過濾介質(zhì)的初始NaCla值可以高于約40、高于約50、高于約55、高于約60、高于約65或甚至高于約70。在NaCl負(fù)載60分鐘后，過濾介質(zhì)的NaCl a值可以高于約20、高于約30、高于約35、高于約40或甚至高于約45，這表明所述介質(zhì)甚至在帶電時(shí)也能在過濾過程中很好地保持可接受的a值。過濾介質(zhì)的初始?jí)航悼梢岳绲陀诩s5.0mm H20、低于約4.5mm H20、低于約4.0mm%0、低于約3.5111111 H2O或低于約3.0mm H2O0 NaCl負(fù)載60分鐘后的壓降可以例如低于約30mm H20、低于約25mm H20、低于約20mm H20、低于約15mm H20、低于約IOmm H20、低于約7mmH2O或低于約5mm H2O,這表明穿過介質(zhì)的壓降隨時(shí)間是平緩的。
[0104]過濾介質(zhì)可以具有低的初始NaCl滲透率且在NaCl負(fù)載60分鐘后的NaCl滲透率也低，這表明所述過濾介質(zhì)具有高的顆粒去除效率。例如，初始NaCl滲透率可以低于約20%、低于約15%、低于約10%或低于約5%。在一些實(shí)施方案中，例如在某些噴漆和住宅用(例如爐用)過濾器應(yīng)用中，初始NaCl滲透率低于約80 %、低于約60%或低于約40 %。NaCl負(fù)載60分鐘后的NaCl滲透率可以例如低于約10%、低于約7%、低于約5%、低于約3%或低于約20ん低的滲透率值可以與穿過過濾器的低壓降值例如上述壓降值一起達(dá)到。在一組實(shí)施方案中，例如在某些噴漆和住宅用(例如爐用)過濾器應(yīng)用中，NaCl負(fù)載60分鐘后的NaCl滲透率低于約65%、低于約50%或低于約30%。[0105]在一些實(shí)施方案中，形成的具有波形構(gòu)造的膜過濾層的過濾介質(zhì)可以有利地具有高的DOPa值。形成的具有波形構(gòu)造的膜過濾層的過濾介質(zhì)在當(dāng)膜過濾層不帶電并用作機(jī)械過濾器時(shí)可以有利地具有高的DOPa值。例如，在一些實(shí)施方案中，DOP a值可以高于約20 (例如介于約20到約80之間、約20到約70之間、約20到約60之間、約20到約50之間)；在一些實(shí)施方案中，DOPa值可以高于約25 (例如介于約25到約80之間、約25到約70之間、約25到約60之間、約25到約50之間)；在一些實(shí)施方案中，DOPa值可以高于30 (例如介于約30到約80之間、約30到約70之間、約30到約60之間、約30到約50之間)；在一些實(shí)施方案中，DOP a可以大于約35 (例如介于約35到約80之間、約35到約70之間、約35到約60之間、約35到約50之間)；在一些實(shí)施方案中，DOP a可以高于約50 (例如介于約50到約80之間、約60到約80之間、約70到約80之間)；在一些實(shí)施方案中，DOPa可以高于約60(例如介于約60到約80之間、約70到約80之間)；在一些實(shí)施方案中，DOP a可以高于約70 (例如介于約70到約80之間)；和在一些實(shí)施方案中，DOP a可以聞?dòng)诩s80。
[0106]HVAC (加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié))工業(yè)使用MERV (最小效率報(bào)告值)評(píng)級(jí)來描述過濾器從空氣中去除微粒的能力。MERV評(píng)級(jí)是由與不同尺寸范圍的顆粒相對(duì)應(yīng)的過濾器效率得出的，并且根據(jù)ASHRAE52.2所詳述的方法來計(jì)算。MERV評(píng)級(jí)越高則代表過濾更好和性能更優(yōu)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的過濾介質(zhì)的MERV評(píng)級(jí)范圍為約7?20，但是該評(píng)級(jí)可隨預(yù)定用途而異。例如，過濾介質(zhì)的MERV評(píng)級(jí)可以高于約13、高于約15、高于約17或高于約19。在一組特別的實(shí)施方案中，本文中描述的帶電介質(zhì)的MERV評(píng)級(jí)比具有類似構(gòu)造但包含不帶電的細(xì)纖維過濾層的過濾介質(zhì)高至少2或高至少3。
[0107]所得介質(zhì)還可以具有取決于期望應(yīng)用要求的各種厚度、透氣率、基重和容塵量。本文中提及的厚度是根據(jù)TAPPI T411使用適當(dāng)?shù)目ㄒ?guī)確定的。本文中提及的基重是根據(jù)ASTMD-846確定的。本文中提及的容塵量是基于對(duì)ASHRAE52.1的改進(jìn)進(jìn)行測試以測試平板而不是袋的粉塵負(fù)載量。在25fpm的面速度下測量穿過lft2樣品的壓降。將ASHRAE52.1中規(guī)定的ASHRAE粉塵以I克的增量加入，直至達(dá)到1.5英寸H2O的壓降。達(dá)到該壓降的克數(shù)記為 g / ft2。
[0108]例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖1A所示，所得介質(zhì)的厚度tn可以在約1.5mm到100mm(例如約1.5mm到25mm)范圍內(nèi)，波峰和波谷的振幅介于約0.025”到4”之間(例如在一些應(yīng)用中介于約0.1”到1.0”之間、約0.1”到2.0”之間或約3.0”到4.0”之間，而在其他應(yīng)用中介于約0.1”到0.5”之間或約0.1”到0.3”之間)，空氣滲透率在約10CFM到1000CFM范圍內(nèi)(例如介于約10CFM到300CFM之間或約600CFM到700CFM之間)。所得介質(zhì)還可以具有約70gsm到I IOOgsm (例如約IOOgsm到500gsm、約400gsm到700gsm或約400gsm到IOOOgsm)的基重，在25FPM面速度下，使用ASHRAE粉塵負(fù)載至1.5’?20壓降的容塵量為至少約8g / ft2，和/或在25FPM面速度下，在負(fù)載約60mg / IOOcm2的0.26 μ m顆粒后，NaCl負(fù)載量小于約50mm H2O0
[0109]過濾元件
[0110]如前所述，本文中公開的過濾介質(zhì)(其可以任選帶電)可以引入各種過濾元件中以用于不同的應(yīng)用，包括液體和空氣過濾應(yīng)用。示例性的用途包括ASHRAE袋濾器、可摺疊HVAC過濾器、液體袋濾器介質(zhì)、塵袋式家用過濾器、住宅爐用過濾器、噴漆房過濾器、面罩(例如手術(shù)用面罩和工業(yè)用面罩)、駕駛室空氣過濾器、商用ASHRAE過濾器、呼吸過濾器、汽車進(jìn)氣口過濾器、汽車燃料過濾器、汽車潤滑油過濾器、室內(nèi)空氣濾清器和真空吸塵器排氣過濾器。過濾元件可以有不同的構(gòu)造，某些示例性過濾元件構(gòu)造將在下文更加詳細(xì)地討論。作為非限制性實(shí)例，其他示例性的過濾元件包括:包括布置在其中的圓柱形過濾介質(zhì)的徑向過濾元件、用于液體過濾的微米級(jí)管袋濾器(也稱為濾袋式過濾器)、面罩等。
[0111]板式過濾器
[0112]在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，任選帶電的過濾介質(zhì)可用于板式過濾器中。具體而言，過濾介質(zhì)10可以包括布置在其周圍的外罩。所述外罩可具有各種構(gòu)造，具體構(gòu)造可隨預(yù)定應(yīng)用而異。在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖2A所示，外罩為框架20的形式，其圍繞過濾器10的周邊安置。在該示出的實(shí)施方案中，框架20為大體矩形構(gòu)造，使得其圍繞大體矩形的過濾介質(zhì)10的所有四個(gè)邊，但具體形狀可以改變?？蚣?0可以由各種材料形成，包括卡片紙板、金屬、聚合物等。在某些示例性實(shí)施方案中，框架20的厚度t可以為約12”或更小，更優(yōu)選約2”或更小。圖2B示出該框架的側(cè)視截面圖，顯示其中布置有波形過濾介質(zhì)10。在另一實(shí)施方案中，框架可以由過濾介質(zhì)的邊緣形成。特別是如圖3所示，過濾介質(zhì)10’的周邊可以被熱封以在其周圍形成框架20’。板式過濾器還可以包括本領(lǐng)域熟知的各種其他特征，如用于使過濾介質(zhì)相對(duì)于框架、間隔物等穩(wěn)定的穩(wěn)定化特征。
[0113]在使用中，板式過濾元件可以用于各種應(yīng)用中，包括商用和住宅用HVAC(例如爐用過濾器)；汽車旅客艙室空氣過濾器；汽車進(jìn)氣口過濾器；和噴漆房過濾器。過濾元件的具體性質(zhì)可以隨預(yù)定用途而異，但在某些示例性實(shí)施方案中，過濾元件的MERV評(píng)級(jí)在7?20范圍內(nèi)，并可以例如高于約13、高于約15、高于約17或高于約19。過濾元件的壓降可以在約0.1 ”到5” H2O范圍內(nèi)，例如介于約0.1 ”到I ” H2O之間。
[0114]摺疊過濾器
[0115]還可以對(duì)任選帶電的波形過濾介質(zhì)進(jìn)行打褶并用于摺疊過濾器中。如前面所討論的，波形介質(zhì)或其不同層可以通過在彼此的預(yù)定間距處形成劃線并折疊該介質(zhì)來進(jìn)行摺疊。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以使用其他的摺疊技術(shù)。一旦介質(zhì)被摺疊，則該介質(zhì)可以引入到外罩中，其類似于圖3A的板式過濾器。圖4A示出了布置在框架30內(nèi)的摺疊過濾介質(zhì)32的一個(gè)實(shí)施方案。如前文針對(duì)圖3A所討論的那樣，該框架可以有各種形狀和尺寸。根據(jù)框架的尺寸和預(yù)定用途，介質(zhì)可具有任何數(shù)目的摺。在某些示例性實(shí)施方案中，過濾介質(zhì)具有每英寸I?2個(gè)摺，摺的高度在約0.75”到2”范圍內(nèi)。但一些應(yīng)用使用高度高達(dá)12”的波峰。
[0116]為便于摺疊，過濾介質(zhì)可以是自支持的，即其可以具有允許摺疊的剛度。在某些示例性實(shí)施方案中，用Gurley剛度測試儀測試的能夠進(jìn)行摺疊的過濾介質(zhì)的最小剛度為約200mg。作為替代方案或另外，過濾介質(zhì)可以包括不同硬化元件。作為非限制性實(shí)例，圖4B和4C示出了摺疊的波形過濾介質(zhì)32a、32b，其包括(例如使用膠粘劑或其他結(jié)合技術(shù))粘合至過濾介質(zhì)32a、32b的空氣流出側(cè)的穩(wěn)定帶34a、34b。還示出了布置在框架30a、30b內(nèi)的過濾介質(zhì)32a、32b。圖4B還示出了篩網(wǎng)背襯36a，其布置在過濾介質(zhì)32a上用以硬化介質(zhì)32a并幫助保持摺疊構(gòu)造。篩網(wǎng)背襯36a可以為延展金屬絲或擠出塑料網(wǎng)。
[0117]在使用中，任選帶電的摺疊波形過濾元件可用于各種應(yīng)用中，包括可摺疊HVAC過濾器、住宅爐用過濾器、駕駛室空氣過濾器、商用ASHRAE過濾器、汽車進(jìn)氣口過濾器、汽車燃料過濾器、汽車潤滑油過濾器、室內(nèi)空氣濾清器和真空吸塵器排氣過濾器。過濾元件的具體性質(zhì)可隨預(yù)定用途而異，但在某些示例性實(shí)施方案中，過濾元件的MERV評(píng)級(jí)可以在7~20范圍內(nèi)。例如，MERV評(píng)級(jí)可以高于約13、高于約15、高于約17或高于約19。過濾元件的壓降可以在約0.1”到5”H2O范圍內(nèi)，例如介于約0.1”到I”H2O之間。過濾介質(zhì)還可以具有約0.5”或更小的摺疊前厚度和約2”或更小的摺疊后厚度。但在某些應(yīng)用中，摺疊后厚度可聞達(dá)12”。
[0118]袋/袋式過濾器
[0119]在又一實(shí)施方案中，任選帶電的過濾介質(zhì)可以引入到袋或袋式過濾器中用于加熱、空氣調(diào)節(jié)、通風(fēng)和/或制冷；以及引入到微米級(jí)液體濾袋中。袋或袋式過濾器的形成方法可以是:將兩個(gè)過濾介質(zhì)放在一起(或?qū)蝹€(gè)過濾介質(zhì)對(duì)半折)，并將其三個(gè)邊彼此結(jié)合(如果是對(duì)折的話則是兩個(gè)邊)使得只有一個(gè)邊保持敞開，由此形成在過濾器內(nèi)的袋。如圖5A所示，可將多個(gè)過濾袋42附著到框架44上以形成過濾元件40。每個(gè)袋42可以安置為開口端位于框架中，由此使空氣得以沿線A所指示的方向流入每個(gè)袋42中?？蚣芸梢园ㄑ由爝M(jìn)并保持每個(gè)袋的矩形環(huán)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，所述框架實(shí)質(zhì)上可以具有任何構(gòu)造，并且可以使用本領(lǐng)域已知的各種結(jié)合技術(shù)來將袋連接到框架上。此外，框架可包括任何數(shù)目的袋，但袋濾器通常包括6~10個(gè)袋。
[0120]圖5B示出了一個(gè)袋42，顯示三個(gè)邊42a、42b、42c是封閉的，而一個(gè)邊42d是開口的，用于接收如線A所示的從中流過的氣流。再如圖5B中所示，袋濾器42還可以包括布置在其中并且配置成使過濾器42的對(duì)側(cè)側(cè)壁之間彼此分隔預(yù)定間距的任何數(shù)目的間隔物43。間隔物可以為在兩個(gè)側(cè)壁之間延伸的線或任何其他元件。圖5C示出了圖5B的袋濾器42的截面圖，顯示間隔物43在側(cè)壁之間延伸。氣流的方向再次用線A指示。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，與袋或袋式過濾器一同使用的本領(lǐng)域已知的各種特征可以引入到本文所公開的過濾介質(zhì)中。
[0121]過濾元件的具體性質(zhì)可隨預(yù)定用途而異，但在某些示例性實(shí)施方案中，過濾元件的MERV評(píng)級(jí)在約7~20范圍內(nèi)，更優(yōu)選13~20。例如，MERV評(píng)級(jí)可以高于約13、高于約
15、高于約17或高于約19。過濾元件的壓降可以在約0.1”到5”H20范圍內(nèi)，例如介于約
0.1”到1’Η20之間。過濾介質(zhì)還可以具有約2”或更小、更優(yōu)選約0.5”或更小的厚度，但
厚度可隨預(yù)定應(yīng)用而異。
[0122]作為非限制性實(shí)例，標(biāo)準(zhǔn)8袋ASHRAE袋濾器通常具有在24” Χ24”的框架內(nèi)30”深的袋，并產(chǎn)生80平方英尺的介質(zhì)。具有相同尺寸規(guī)格但使用根據(jù)本發(fā)明的波形過濾介質(zhì)的ASHRAE袋濾器將產(chǎn)生176平方英尺的介質(zhì)。
[0123]面罩
[0124]在又一實(shí)施方案中，任選帶電的過濾介質(zhì)可以引入到設(shè)計(jì)用于從可呼吸的空氣移除污染物的個(gè)人防護(hù)過濾裝置如面罩中。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述過濾介質(zhì)用來形成設(shè)計(jì)用于工作場所中的工業(yè)用面罩。所述面罩可以包括例如外結(jié)構(gòu)支撐層、過濾層和內(nèi)結(jié)構(gòu)支撐層，但層的任何適合組合都可使用。每個(gè)層可以帶電或不帶電。結(jié)構(gòu)支撐層可以是在適宜的條件例如約105~110°C的溫度下于6~8秒內(nèi)可熱成型的非織造層。過濾層可以由熔噴或玻璃纖維材料形成。在一組實(shí)施方案中，面罩的過濾面積為作為美國標(biāo)準(zhǔn)的約170cm2或?yàn)榭赡茏鳛槭澜缟掀渌貐^(qū)標(biāo)準(zhǔn)的約150cm2的面積。[0125]在另一實(shí)施方案中，任選帶電的過濾介質(zhì)被用于手術(shù)用面罩中。手術(shù)用面罩包括醫(yī)務(wù)人員出于兩個(gè)主要原因而通常佩戴的個(gè)人防護(hù)過濾裝置:防止微生物從醫(yī)務(wù)人員傳向病人(以及反之亦然)，以及防止醫(yī)務(wù)人員受到損害人體的體液的侵襲。手術(shù)用面罩可以包括例如外結(jié)構(gòu)支撐層、過濾層和內(nèi)結(jié)構(gòu)支撐層，但層的任何適合組合都可使用。每個(gè)層可以帶電或不帶電。在一些實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)支撐層為聚丙烯紡粘層，而過濾層由熔噴或玻璃纖維材料形成。過濾介質(zhì)可以經(jīng)折疊以得到更大的覆蓋面積，并且可以包括例如200?IOOOcm2的過濾面積。
[0126]以下非限制性實(shí)施例用于進(jìn)一步說明本發(fā)明:
[0127]實(shí)施例1
[0128]對(duì)比樣品A(對(duì)照)
[0129]樣品A為平面過濾介質(zhì)，其由Johns Manville制造并作為CM285B-2出售，并且其為80?85%的玻璃氈過濾介質(zhì)。測試介質(zhì)性質(zhì)并列于下表I中樣品A條目下。
[0130]對(duì)于實(shí)施例1中制備的所有樣品，都是在使用異丙醇使介質(zhì)放電后測量DOP滲透率和DOPa。具體而言，將樣品放在含100%異丙醇溶液的容器里，并使之浸泡大約5秒或直至達(dá)到完全飽和為止。然后從溶液中取出樣品并讓其排液約30秒。然后將樣品放在通風(fēng)櫥/真空櫥中并使其風(fēng)干。干燥時(shí)間很大程度上取決于樣品的厚度，并且為20分鐘到48小時(shí)。然后進(jìn)行DOP滲透率和DOP α的測試。
[0131]對(duì)比樣品B (對(duì)照)
[0132]樣品B為平面過濾介質(zhì)，其由Hollingsworth&Vose公司制造并作為AS8020DD出售，并且其為80?85%的合成過濾介質(zhì)。測試介質(zhì)性質(zhì)并列于下表I中樣品B條目下。
[0133]樣品C
[0134]樣品C使用四層形成，按照從上游(空氣進(jìn)口)到下游(空氣出口)的順序列出為:(1)頂部氣流成網(wǎng)層，(2)上游氣流成網(wǎng)粗支撐層，(3)細(xì)纖維熔噴層，和(4)下游氣流成網(wǎng)粗支撐層。
[0135]頂部氣流成網(wǎng)層由50%的可得自Invista的2旦6mm的255型雙組分纖維和50%的可得自Wellman的0.9旦6mm的510型聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維形成。頂部氣流成網(wǎng)層在烘箱中粘合。頂部氣流成網(wǎng)層的基重為25gsm，厚度為30密耳，透氣率為850CFM。
[0136]上游氣流成網(wǎng)粗支撐層由70%的可得自Invista的2旦6mm的255型雙組分纖維、20%的可得自Wellman的0.9旦6mm的510型PET纖維和10%的可得自Wellman的15旦6mm的341型PET纖維形成。上游氣流成網(wǎng)粗支撐層的基重為40gsm，厚度為40密耳，透氣率為800CFM。
[0137]細(xì)纖維熔噴層由平均纖維直徑為1.4μπι的聚丙烯纖維形成。熔噴層的基重為20gsm,厚度為7密耳，透氣率為56CFM。
[0138]下游氣流成網(wǎng)粗支撐層由50%的可得自Invista的2旦6mm的255型纖維和50%的可得自Wellman的15旦6mm的341型PET纖維形成。下游氣流成網(wǎng)粗支撐層的基重為40gsm,厚度為40密耳，透氣率為2000CFM。
[0139]通過把上游粗支撐層、細(xì)纖維熔噴層和下游粗支撐層放在以約25m /分鐘的速度移動(dòng)的第一活動(dòng)面上以使這些層形成波形構(gòu)造。所述層從第一活動(dòng)面移動(dòng)至以約IOm/分鐘的速度移動(dòng)的第二活動(dòng)面，結(jié)果是形成了每英寸4個(gè)波。然后將波形網(wǎng)和頂層在130°C的烘箱中熱粘合。測試所得介質(zhì)的性質(zhì)并列在下表1中樣品C條目下。
[0140]樣品D
[0141]重復(fù)樣品C以形成樣品D，只是細(xì)纖維熔噴層由平均纖維直徑為0.6 μ m的聚丙烯纖維在IOgsm的紡粘聚丙烯上形成。熔噴層的基重為7gsm。測試所得介質(zhì)的性質(zhì)并列在下表1中樣品D條目下。
[0142]樣品E
[0143]重復(fù)樣品C以形成樣品E。測試所得介質(zhì)的性質(zhì)并列在下表1中樣品E條目下。
[0144]表1
[0145]
【權(quán)利要求】
1.一種過濾介質(zhì)，其特征是包含: 膜過濾層，所述膜過濾層包含多個(gè)具有波峰和波谷的波并且為波形構(gòu)造；和粗支撐層，所述粗支撐層將所述膜過濾層保持為波形構(gòu)造并且使所述膜過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述膜過濾層由聚合物材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述膜過濾層由PTFE形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，還包含細(xì)纖維層，所述細(xì)纖維層包含多個(gè)具有波峰和波谷的波并且為波形構(gòu)造。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述膜過濾層為單層膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述膜過濾層為多層膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì),其特征是,所述過濾介質(zhì)的DOPa值高于20。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì),其特征是,所述過濾介質(zhì)的DOPa值高于50。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì),其特征是,所述過濾介質(zhì)的DOPa值高于70。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述過濾介質(zhì)的厚度在約1.5mm到25mm范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征是，所述過濾介質(zhì)具有每英寸2?6個(gè)波。
12.一種過濾元件,其特征是包含權(quán)利要求1所述的過濾介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】B01D46/00GK203417530SQ201090001102
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2009年7月24日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·T·希利 申請(qǐng)人:霍林斯沃思和沃斯有限公司