包括预过滤层的过滤介质制造技术

提供了包括预过滤层的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，预过滤层可被设计成赋予过滤介质期望的特性(例如高γ和/或长的使用寿命)，同时对过滤介质的对于给定应用重要的另一特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响。例如，预过滤层可用于改善上游颗粒物质的移除，这可能堵塞下游的包含亚微米纤维的效率层并使过滤性能降低。预过滤层可被构造成增加过滤介质的使用寿命和/或增加过滤介质的γ。如本文所述的过滤介质可特别适用于涉及过滤空气的应用，但是所述介质也可用于其他应用。

【技术实现步骤摘要】
包括预过滤层的过滤介质本申请是名为“包括预过滤层的过滤介质”、申请号为201580068500.1的中国专利申请的分案申请，专利申请201580068500.1是根据专利合作条约于2015年12月18日提交的国际申请(PCT/US2015/066728)进入中国国家阶段的国家申请，该申请的优先权日为2014年12月19日。
本专利技术的实施方案总体上涉及包括预过滤层的过滤介质，并且具体地，涉及具有增强的性能特征的过滤介质。
技术介绍
可以使用多种过滤介质来移除多种应用中的污染物。过滤介质可根据其期望的用途而被设计成具有不同的性能特征。例如，相对较低效率的过滤介质可用于供热、通风、制冷、空气调节应用。对于需要不同性能特征(例如，非常高的效率)的应用，例如对于洁净室或生物医学应用，可使用高效颗粒空气(highefficiencyparticulateair，HEPA)过滤器或超低穿透率空气(ultra-lowpenetrationair，ULPA)过滤器。过滤介质可以由一个或更多个纤维网形成。纤维网提供了允许流体(例如气体、空气)流动穿过过滤介质的多孔结构。含在流体内的污染物颗粒可被捕获在纤维网上或纤维网内。过滤介质的特征(例如表面积和基重(basisweight))影响过滤器的性能，包含过滤效率、压降以及流体流动穿过过滤介质的阻力。一般地，较高的过滤效率可能导致较高的流体流动阻力，这导致对于给定流速而言较高的跨越过滤介质的压降。需要可以用于多种应用的过滤介质，其具有期望的特性(包含高效率和低的跨越过滤介质的流体流动阻力)平衡，从而导致高γ值。
技术实现思路
提供了包括预过滤层的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相关产品、特定问题的替代解决方案和/或结构和组成的多种不同用途。在一组实施方案中，提供了一系列过滤介质。在一个实施方案中，过滤介质包括包含中值直径小于或等于约2微米的第一纤维的预过滤层。预过滤层的厚度大于或等于约20微米，基重小于约30g/m2，并且初始DOP效率小于或等于约90％。过滤介质还包括包含中值直径小于或等于约1微米的第二纤维的第二层，其中第二层的初始DOP效率大于或等于约60％，并且第二层的初始DOP效率大于预过滤层。在另一个实施方案中，过滤介质包括包含中值直径小于或等于约2微米的第一纤维的预过滤层。预过滤层的厚度大于或等于约20微米，基重小于约30g/m2，初始DOP效率小于或等于约90％。过滤介质还包括初始DOP效率大于或等于约60％的聚合物膜，并且其中聚合物膜的初始DOP效率大于预过滤层。当结合附图来考虑时，通过以下对本专利技术的多个非限制性实施方案的详述，本专利技术的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包含矛盾和/或不一致的公开内容的情况下，应当以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文献包含相对于彼此矛盾和/或不一致的公开内容，则应当以生效日期在后的文献为准。附图说明本专利技术的非限制性实施方案将通过示例的方式参照附图来描述，所述附图为示意性的且不旨在按比例绘制。在附图中，所示出的各个相同或几乎相同的组件通常由单一数字表示。出于清楚的目的，当图示对使本领域技术人员理解本专利技术来说不必要时，不是每个组件都被标记，也不是本专利技术的每个实施方案的每个组件都被示出。在附图中：图1A至图1D示出了根据某些实施方案的过滤介质的截面；以及图2示出了根据一组实施方案的某些过滤介质的压降对负载时间的图。具体实施方式提供了包括预过滤层的过滤介质以及与所述过滤介质相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，预过滤层可被设计成赋予过滤介质期望的特性(例如高的容尘量和/或长的使用寿命)，同时对过滤介质的对于给定应用重要的另一特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响。例如，预过滤层可用于改善上游颗粒物质(其可能堵塞下游层(例如，效率层)并使过滤性能降低)的移除，而不显著降低颗粒效率(例如，DOP效率)或增加过滤介质的压降。如本文所述的过滤介质可特别适用于涉及过滤空气的应用，但是所述介质也可用于其他应用。在一些实施方案中，过滤介质可包含包括中值直径小于或等于约2微米的纤维的预过滤层，和包括中值直径小于或等于约1微米(例如，小于或等于0.5微米)的纤维的第二层。第二层的颗粒效率可大于预过滤层的颗粒效率。在一些实施方案中，第二层可具有相对高的颗粒效率(例如，大于或等于60％，大于或等于75％，大于或等于90％)。在一些情况下，第二层的高颗粒效率可能至少部分地归因于相对小的中值纤维直径。如本文所用的术语“中值”具有其普通含义，并且可指这样的值：在一组有序的值中，低于和高于该值的值的数目相等，或者如果不存在一个中间数，则该值为两个中间值的算数平均值。中值纤维直径可通过任何合适的方法来确定(例如，通过SEM或通过使用图像处理软件来检测)。许多过滤应用要求过滤介质满足某些效率标准。例如，分别要求高效颗粒空气(HEPA)过滤器或超低穿透率空气(ULPA)过滤器按照EN1822以大于99.95％和99.9995的效率水平移除颗粒。在一些现有的过滤介质中，以过滤介质的另一些有益特性为代价来实现期望的效率。例如，改变层的物理结构以增加其颗粒效率可能不利地影响压降、使颗粒物质保持在内部的能力和/或层的阻塞倾向。例如，许多现有的过滤介质使用包括相对小直径的纤维的效率层，这赋予了高的颗粒效率，但是导致可能容易堵塞和/或可能无法使灰尘颗粒保持在内部的细孔结构。在这样的过滤介质中，高颗粒效率与低压降和/或长使用寿命之间可存在折衷。一些现有的过滤介质已尝试通过在效率层的上游使用一个或更多个预过滤层来解决这个问题。然而，常规的预过滤层可能无法捕获某些颗粒和/或不能添加而不会不利地影响一个或更多个有益的过滤特性。而且，无论预过滤层是否移除某些颗粒，向过滤介质中添加一个层都可能不利地影响过滤介质的一个或更多个特性。例如，与过滤介质的另一些特征(例如，效率层的细孔结构)组合的预过滤层的厚度和/或密实度(solidity)可引起过滤介质的压降显著增加。因此，需要这样的过滤介质，其对于给定应用可以实现必要的颗粒效率，同时减轻对另一些期望的过滤特性的任何负面影响。在一些实施方案中，将预过滤器与第二层组合以产生具有必要的颗粒效率并且对过滤介质的另一些特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响的过滤介质。包括如本文所述的这种预过滤层的过滤介质不会受到现有过滤介质和/或常规预过滤层的一个或更多个限制。如下文进一步描述的，具有特定结构特征(例如，低基重、小于2微米的中值纤维直径)的预过滤层具有足够的颗粒效率和容尘量以捕获并保留小颗粒，否则所述小颗粒会阻塞一个或更多个下游层(例如，效率层)，从而导致压降随时间显著增加并最终减少使用寿命。预过滤层还可具有足够低的基重，使得向过滤介质中添加预过滤层不会显著增加过滤器的总压降或降低γ。此外，与一些常规的预过滤层不同，本文所述的预过滤层可有助于过滤介质的总颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过滤介质，包括：/n预过滤层，所述预过滤层包括中值直径小于或等于2微米的第一纤维，所述预过滤层的厚度大于或等于20微米并且小于或等于1mm，其中所述预过滤层的基重小于30g/m

【技术特征摘要】
20141219 US 14/577,2471.一种过滤介质，包括：
预过滤层，所述预过滤层包括中值直径小于或等于2微米的第一纤维，所述预过滤层的厚度大于或等于20微米并且小于或等于1mm，其中所述预过滤层的基重小于30g/m2，当处于不带电状态时初始DOP效率小于或等于90％；和
第二层，所述第二层包括中值直径小于或等于1微米的第二纤维，其中所述第二层的初始DOP效率大于或等于60％，其中所述第二层的初始DOP效率大于当所述预过滤层处于不带电状态时所述预过滤层的初始DOP效率。


2.一种过滤介质，包括：
预过滤层，所述预过滤层包括中值直径小于或等于2微米的第一纤维，所述预过滤层的厚度大于或等于20微米并且小于或等于1mm，其中所述预过滤层的基重小于30g/m2，当处于不带电状态时初始DOP效率小于或等于90％；和
聚合物膜，所述聚合物膜的初始DOP效率大于或等于60％，其中所述聚合物膜的初始DOP效率大于当所述预过滤层处于不带电状态时所述预过滤层的初始DOP效率。


3.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的表面积大于或等于1.75m2/g且小于或等于45m2/g。


4.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中当处于不带电状态时所述预过滤层的初始DOP效率大于或等于10％。


5.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述预过滤层的密实度小于或等于25％。


6.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述预过滤层的压降小于35mmH2O。


7.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述第一纤维的中值直径小于或等于1微米。


8.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述第一纤维是连续纤维。


9.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述第一纤维是合成纤维。


10.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述第二纤维的中值纤维直径小于或等于0.5微米。


11.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏达卡尔·贾加纳坦，纳根德拉·阿南塔拉迈亚，马克西姆·西林，
申请(专利权)人：霍林斯沃思和沃斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US