包含纳米纤维的稳定过滤介质制造技术

提供了包含纳米纤维的稳定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，过滤介质可包括设计成赋予所述过滤介质有益特性的第一纤维网和第二纤维网。例如，在一些实施方案中，第一纤维网可提供高的颗粒效率，第二纤维网可提供合适的容量。在一些实施方案中，第一与第二纤维网可具有相似或基本上相同的某些特性(例如，水接触角、表面能)。第一与第二纤维网之间的相似性可用于提高过滤介质在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下的结构稳定性和/或对某些流体(例如，水)的渗透性。如本文所述的过滤介质可特别好地适用于涉及液体过滤的应用。涉及液体过滤的应用。涉及液体过滤的应用。

【技术实现步骤摘要】
包含纳米纤维的稳定过滤介质
[0001]本申请是名为“包含纳米纤维的稳定过滤介质”、申请号为201680022082.7的中国专利申请的分案申请，专利申请201680022082.7是根据专利合作条约于2016年4月14日提交的国际申请(PCT/US2016/027422)进入中国国家阶段的国家申请，该申请的优先权日为2015年4月17日。


[0002]本专利技术的实施方案一般地涉及过滤介质，具体地，涉及包含纳米纤维的过滤介质，其可用于多种应用(例如，灭菌级过滤器)。

技术介绍

[0003]过滤元件可以在多种应用中用于除去污染物。这样的元件可以包括可由纤维的网形成的过滤介质。纤维网提供允许流体(例如，气体、液体)流过该介质的多孔结构。流体内含有的污染物颗粒(例如，微生物颗粒、病毒颗粒、生物细胞、来自生物细胞的碎片和双分子聚集体)可被捕获在纤维网上或纤维网中。根据应用，可将过滤介质设计成具有不同的性能特征，例如增强的颗粒效率。
[0004]一些过滤应用需要过滤介质满足一定的效率标准。例如，额定0.22微米或更小的灭菌级过滤器需要满足ASTM F838
‑
05规定的效率标准。在一些现有的过滤介质中，所需的效率是以过滤介质的其他有益特性(例如在多种条件下的渗透性和结构稳定性)为代价而实现的。例如，一些常规过滤介质利用聚合物膜在多种条件下实现所需的颗粒效率和稳定性。然而，在多种条件下稳定的合适聚合物膜通常具有相对低的孔隙率和/或高的阻力，这至少部分是由开放连通孔的有限网络造成的。作为另一实例，许多现有过滤介质使用包含相对较小直径的纤维的效率纤维网，其赋予高的颗粒效率，但是在灭菌过程(例如，蒸气灭菌)之后可能表现出过滤性能显著损失。例如，当暴露于大于30psi的压力时，一些常规纳米纤维介质的结构完整性可能不可逆地受损，导致颗粒效率急剧下降和不一致的渗透性，从而损害这些常规纳米纤维介质作为亚微米过滤器的可靠性。此外，一些纳米纤维介质具有有限的深度负载能力。
[0005]在一些这样的常规膜和纤维过滤介质中，可以在高的颗粒效率、渗透性、稳定性和/或长的使用寿命之间存在折衷。因此，需要可以在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下实现所需的颗粒效率、高渗透性和结构稳定性的过滤介质。

技术实现思路

[0006]提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与该过滤介质相关联的相关组件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相互关联的产品、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。
[0007]在一组实施方案中，提供了过滤介质。
[0008]在一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径
小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网的临界润湿表面张力与第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约15达因/cm。
[0009]在另一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网与第二纤维网直接相邻，具有大于与或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in的剥离强度。
[0010]当结合附图考虑时，通过以下对本专利技术的多个非限制性实施方案的详细描述，本专利技术的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书与通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
[0011]将参照附图通过示例的方式描述本专利技术的非限制性实施方案，这些附图为示意性的且不旨在按比例绘制。在附图中，例示的各个相同或几乎相同的组件通常由同一数字表示。为了清楚起见，在不需要图解来使得本领域普通技术人员理解本专利技术的地方，不是在每个附图中每个组件都被标记，也不是本专利技术的每个实施方案中的每个组件都被示出。在附图中：
[0012]图1A至图1C示出了根据某些实施方案的过滤介质的截面。
具体实施方式
[0013]提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与该过滤介质相关联的相关组件、系统和方法。在一些实施方案中，过滤介质可包括被设计成赋予过滤介质有益特性的第一纤维网(例如，纳米纤维的纤维网)和第二纤维网(例如，支撑纤维网)。例如，在一些实施方案中，第一纤维网可提供高的颗粒效率，第二纤维网可提供合适的污物保留容量(dirt holding capacity)和/或机械稳定性。在一些实施方案中，第一纤维网和第二纤维网可具有相似或基本上相同的某些特性(例如，水接触角、表面能)。第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可用于提高在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下过滤介质的结构稳定性和/或对某些流体(例如，水)的渗透性。如本文所述，过滤介质可以特别好地适用于涉及液体过滤的应用，包括在无菌环境中的微滤和超滤，尽管介质也可用于其他应用，例如油和气的微滤和超滤、工艺用水、废水、半导体、脱盐和化学工业。
[0014]在一些实施方案中，本文所述的过滤介质不会遭受常规过滤介质的一个或多个限制。例如，本文所述的过滤介质能够在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下实现所需的颗粒效率同时具有高的渗透性且结构稳定。在一个实例中，过滤介质可包括包含纳米纤维(例如，平均直径小于或等于约0.5微米)的第一纤维网和第二纤维网。第一纤维网可以配置成保留相对高百分比的颗粒(例如，微生物、病毒颗粒、生物细胞)同时保持相对高的渗透性。例如，第一纤维网的最大孔径可小于或等于约0.5微米(例如，灭菌之前和之后)，孔隙率可为约70％至约90％，和/或表面积可为约5m2/g至约350m2/g(例如，约5m2/g至约70m2/g)。第二纤维网可以配置成赋予过滤介质有益的特性(例如，机械支撑、污物保留容量)，同时对
过滤介质的对给定应用重要的一个或更多个特性(例如渗透性、结构稳定性和/或颗粒效率)具有相对最小或没有不利影响。在一些这样的实施方案中，第二纤维网的最大孔径可为约1微米至约70微米(例如，约3微米至约30微米)，和/或第二纤维网中纤维的平均直径与第一纤维网中纤维的平均直径之比为约1至约100(例如，约1至约70)。
[0015]如上所述，在一些实施方案中，第一纤维网与第二纤维网之间的相似性可用于提高过滤介质在多种条件下的结构稳定性和/或对某些流体的渗透性。例如，如下面更详细地描述，包括具有基本上相同或相似的水接触角、临界表面张力和/或临界润湿表面张力的第一纤维网和第二纤维网的过滤介质与包括关于这些特性不相似的第一纤维网和第二纤维网的过滤介质相比，可在多种条件下表现出提高的润湿特性(例如，流体吸收性和渗透性)、机械完整性(例如，剥离强度)和/或结构稳定性。在一些这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过滤介质，包括：第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于0.5微米；和第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于1微米且小于或等于70微米；其中所述第一纤维网与所述第二纤维网直接相邻，并且具有大于或等于0.01lb/in且小于或等于10lb/in的剥离强度；以及其中所述第一纤维网的表面积大于或等于5m2/g。2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的表面积大于或等于10m2/g。3.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网和所述第二纤维网中的至少一者的水接触角大于90度。4.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角大于90度。5.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第二纤维网的水接触角大于90度。6.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网具有水接触角以及所述第二纤维网具有水接触角，并且所述第一纤维网的所述水接触角与所述第二纤维网的所述水接触角相差大于0度。7.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网具有水接触角以及所述第二纤维网具有水接触角，并且所述第一纤维网的所述水接触角与所述第二纤维网的所述水接触角相差小于或等于20度。8.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角小于90度。9.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角小于或等于60度。10.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述过滤介质是经过灭菌的。11.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述过滤介质在灭菌之后的水起泡点大于或等于70psi且小于或等于120psi。12.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述过滤介质在灭菌之后的水起泡点比所述过滤介质在灭菌之前的水起泡点高出小于或等于50％。13.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含连续纤维。14.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的表面积小于或等于350m2/g。15.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含聚酰胺、聚醚砜、和/或聚偏二氟乙烯纤维。16.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第二纤维网包含熔喷纤维。17.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第二纤维网包含聚酰胺、聚偏二氟乙烯、和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。18.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述过滤介质的透水率大于或等于0.1ml/分钟
·
cm2·
psi且小于或等于10ml/分钟
·
cm2·
psi。19.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角大
于90度，以及所述第二纤维网的水接触角大于90度。20.根据权利要求19所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角与所述第二纤维网的水接触角相差大于0度且小于或等于20度。21.根据权利要求19所述的过滤介质，其中：所述第一纤维网包含聚醚砜、和/或聚偏二氟乙烯纤维；以及所述第二纤维网包含聚偏二氟乙烯、和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维。22.根据权利要求1或2中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维网的水接触角小于90度，并且所述第二纤维网的水接触角大于90度。23.根据权利要求22所述的过滤介质，其中所述第一纤维网包含聚酰胺纤维，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿卜杜拉耶，
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：