【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中公开的技术总体上涉及过滤器介质。更特别地，本文中公开的技术涉及具有改善的效率、灰尘负载能力和品质因数的过滤器介质。
技术介绍
1、在一些过滤应用中，需要过滤气态或液体流体流中的灰尘或颗粒负载。灰尘颗粒渗透被介质捕获并使介质负载有颗粒的过滤器介质。过滤器介质的寿命至少部分地受到以下限制：随着时间的推移，过滤器介质对灰尘和其它颗粒的收集的增加。随着在上游表面上和过滤器介质内部的颗粒体积和质量积累，过滤器介质对接收气流或流体流的阻力变得越来越大。如果流速是恒定的，则通过过滤器介质的上游侧和下游侧之间的压差测量结果来反映通过所述过滤器介质的气流的阻力，或如果压差是恒定的，则通过气流速率的减小来反映通过所述过滤器介质的气流的阻力。
2、增加的压差表示对流体流动的阻力增加，并且相对高的压差测量结果表示过滤器介质的使用寿命结束。
3、为了相对于正在增加的流动阻力保持稳定的流体流速，需要增加流动压力，从而产生流动的发生器(泵、通风机)的能耗增加。为了提高过滤系统的能量效率并在寿命内保持高的均匀过滤器性能，因此需要提供改善的过滤器介质。此类过滤器介质的初始压降低并且在寿命内流动阻力和压降的增加低。
4、最好的过滤器设计不仅需要考虑最低的压降，而且需要考虑尽可能高的颗粒收集效率。过滤器设计的优化是基于使设定流速下的压降最小化。此外，在优化过程中必须考虑收集效率这一同样重要的因素。将结合了收集效率和压降的过滤器品质因数用作过滤器评价的优化标准。
5、提高颗粒收集效率的一种方法是在不同的程度上使过滤
6、通常认为，与以相同接近速度的平坦过滤器相比，波纹状过滤器具有相对低的过滤器表面速度。所产生的过滤改善归因于三个因素：负载能力、压降或所产生的压差以及颗粒收集效率。因为单位基础面积的过滤面积增加，波纹状过滤器介质的负载能力增加。随着褶皱计数的增加，过滤流体流动阻力降低，这导致更高的收集效率。通过波纹结构的优化设计延长了波纹状或褶皱状过滤器的使用寿命。
7、根据应用领域，必须对过滤器进行定制，从而获得足够的过滤效率和使用寿命。因此，用于一般空调技术的颗粒空气过滤器(根据iso 16890)在空气/气体过滤中被用作粗过滤器、中等过滤器和精过滤器，而高效空气过滤器(根据en 1822)在epa和hepa(空气)范围内或在水处理中进行使用。
8、美国专利no.5,993,501a公开了多层过滤器介质和过滤器，其由刚性的可褶皱化的基层、实际的过滤器层和盖组成。这些过滤器特别适用于气体(空气)和液体过滤。
9、ep 1 134 013 a公开了多层褶皱的过滤器介质和过滤器，其由刚性的可褶皱化的基层、实际的过滤器层和盖组成。这些过滤器由聚合物熔体结合的微纤维构成并且特别适用于气体(空气)和液体过滤。
10、ep 0 878 226 a公开了由细聚合物纤维和玻璃纤维构造成的多层过滤器介质和过滤器。这些过滤器特别适用于气体(空气)和液体过滤。
11、wo 2020/198681a公开了一种过滤器介质和过滤器，其包含波纹状下游过滤器介质和面状上游介质。wo 2020/198681a教导了将直径大于4微米的纤维用于波纹状下游层，并且将直径大于10微米的纤维用于面状或平坦的上游层。
12、ep 2 620 205 b公开了一种包含波状的细纤维过滤器层的过滤器介质和过滤器。波状的层嵌入机械地承载和固定细纤维层的粗纤维结构中。波状的层本身并不是自支撑型的。
技术实现思路
1、如所讨论的，需要一种满足流动发生器(例如泵和通风机)的高颗粒收集效率和低能耗的改善的过滤器介质。过滤器介质必须体积小且紧凑，能够安装在现有的发生器装置中，从而在各种应用诸如在汽车应用中的袋式过滤器中或褶皱状过滤器介质中用作当前使用的过滤器介质的技术改善的直接替代介质。
2、本专利技术提供了一种过滤器介质，由至少一个包含在亚微米至微米范围内的细纤维的波纹状自支撑型过滤器层或包含此类层的多层过滤器介质形成。优选地，此类波纹状自支撑型过滤器层表现出3mm至15mm的波纹宽度和0.5mm至20mm的波纹深度，并且与相同尺寸的平坦的未波纹状层相比，增加的灰尘收集表面积在1.5至8倍的范围内。
3、提供改善的过滤器介质(所述过滤器介质具有改善的颗粒捕获效率，和/或具有降低的压差和/或在寿命内引起降低的功耗，和/或表现出增加的使用寿命和/或表现出改善的品质因数)的技术目的是通过以下方式实现：
4、一种过滤器介质，包含：至少一个波纹状自支撑型下游过滤器层，该层包含波纹状细纤维层，所述波纹状细纤维由平均纤维直径小于3微米的纤维组成；以及至少一个上游层，所述至少一个上游层包含灰尘保持层，所述灰尘保持层包含平均纤维直径小于5微米的纤维，以及
5、一种过滤器介质，包含：波纹状自支撑型下游过滤器层，其中所述波纹状自支撑型下游过滤器层的捕获效率为至少30％；以及上游过滤器层，其中所述上游过滤器层1的捕获效率为至少20％并且其中所述下游层的谷与所述上游层表面之间的波纹深度为至少2mm，以及
6、一种制造过滤器介质的方法，所述方法包括：将平均纤维直径小于5微米的纤维层沉积在载体层上，通过化学粘合剂或热粘合剂将这些层固结至上游层，将平均纤维直径小于3微米的纤维层沉积在支撑层上，通过化学粘合剂或热粘合剂将这些层预固结至面状下游层，将所述预固结的下游层输送并供给至波纹状辊式门并使所述下游层波纹化，随后将粘结剂涂覆在波纹状下游层的峰表面，将所述下游层与所述上游层一起供给到固定门中并将所述下游层和所述下游层连接到过滤器介质中。
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1.过滤器介质100，包含：
2.根据权利要求1所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的纤维由可电纺丝或可旋转熔融纺丝的聚合物组成，所述可电纺丝或可旋转熔融纺丝的聚合物诸如聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚己内酯、聚乳酸、聚醚砜、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、乙酸纤维素、壳聚糖、丝素蛋白或胶原。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的过滤器介质100，其中所述灰尘保持层122包含至少80％的玻璃纤维，优选E玻璃或C玻璃纤维，最优选生物可溶性玻璃纤维。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的过滤器介质100，其中所述灰尘保持层122包含聚合物纤维，诸如聚烯烃、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺如尼龙；聚碳酸酯；聚苯硫醚；聚苯乙烯、聚乙烯醇或聚偏二氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的过滤器介质100，其中所述上游层120的基重为50克/平方米至100克/平方米。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的过滤器介质100，其中所述波纹状下游层110的基重为50克/
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的平均波纹宽度优选在3至15mm之间，最优选在5至10mm之间。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的平均波纹深度在0.5mm至20mm之间，优选在3mm至15mm之间，最优选在5mm至10mm之间。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的过滤器介质100，其中所述自支撑型下游过滤器层110和/或所述上游过滤器层120通过化学粘合剂和/或通过热塑性粘合剂、压延或超声活化来固结。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的过滤器介质100，其中与非波纹状介质相比，所述波纹状下游层110表现出表面积增加在150％至800％范围内。
11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的过滤器介质100，所述过滤器介质100的使用具有0.4微米平均粒度的KCl气溶胶在11cm/s的流入速度下测量的初始压降小于50Pa且过滤效率大于50％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器介质100，其中附加的基本上面状的背衬或支撑层126下游连接至所述波纹状下游层110。
13.过滤器介质100，包含：
14.一种制造过滤器介质100的方法，所述方法包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述波纹化步骤之后，将附加的载体或隔离层125连接至层110。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中在所述波纹化步骤之后，将附加的支撑层或背衬层126连接至层110，所述支撑层或背衬层纤维至少部分地填充所述波纹状下游层110的波纹。
17.根据权利要求16所述的方法，其中将附加的支撑或隔离层127连接至支撑层或背衬层126的基本面状下游表面。
18.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其中在波纹化期间，将所述预波纹状层110加热至100至150摄氏度。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.过滤器介质100，包含：
2.根据权利要求1所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的纤维由可电纺丝或可旋转熔融纺丝的聚合物组成，所述可电纺丝或可旋转熔融纺丝的聚合物诸如聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚己内酯、聚乳酸、聚醚砜、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酰胺、乙酸纤维素、壳聚糖、丝素蛋白或胶原。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的过滤器介质100，其中所述灰尘保持层122包含至少80％的玻璃纤维，优选e玻璃或c玻璃纤维，最优选生物可溶性玻璃纤维。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的过滤器介质100，其中所述灰尘保持层122包含聚合物纤维，诸如聚烯烃、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺如尼龙；聚碳酸酯；聚苯硫醚；聚苯乙烯、聚乙烯醇或聚偏二氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的过滤器介质100，其中所述上游层120的基重为50克/平方米至100克/平方米。
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的过滤器介质100，其中所述波纹状下游层110的基重为50克/平方米至200克/平方米。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的平均波纹宽度优选在3至15mm之间，最优选在5至10mm之间。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的过滤器介质100，其中所述下游层110的平均波纹深度在0.5mm至20mm之间，优选在3mm至15mm之间，最优选在5mm至10mm之间。
...【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·迈尔，马库斯·格雷贝尔，
申请(专利权)人：约翰斯曼维尔公司，
类型：发明
国别省市：
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