改善的液体过滤介质制造技术

本发明专利技术公开了一种具有复合材料介质的液体过滤器，所述复合材料介质具有与微孔膜相邻并且任选地与之相粘结的纳米纤维网。所述膜的特征在于在额定的粒度下ＬＲＶ值为３．７，并且所述纳米纤维网在膜的额定粒度下具有大于０．９５的分级过滤效率。在该效率下，所述纳米纤维网还具有大于０．０１的厚度效率比。所述纳米纤维网用于深层过滤所述膜、预过滤颗粒并且延长所述膜的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善的液体过滤介质本专利技术涉及包含与一层或多层亚微米级膜过滤器结合的一层或多层纳 米纤维的过滤介质。该过滤介质尤其适用于过滤液体中的污染物。
技术介绍
膜过滤器广泛应用于亚微米过滤领域。它们通常可提供非常高的过滤 效率，并且在特定范围内可实现绝对过滤。另外，膜允许较大的流体流量 通过膜结构，从而实现高的单位通量。当将膜用于直流应用时，它们的一 个缺点是其滤液保持容量非常有限。为了弥补这个缺点，可使用单独的预 过滤器来延长膜的使用寿命。这些附加的预过滤器通常用于分离粒度大于 膜的额定范围的物体，使得膜可以将其有限的滤液保持容量用于最接近过 滤操作所用粒度范围的滤液。膜层压过滤介质因其改善的过滤性能而受到越来越多的认可。不需用 初级滤饼将散发物减少至接近零含量，通过每个摇动循环除去收集的几乎 所有粉尘，这有助于在袋子的使用寿命期间维持整个层压体的恒定低压降。采用了由多孔膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)膜和多种不同背衬组成的双层 层压体。其中一些实例如下已在高温脉冲式喷射应用中使用玻璃纤维背 衬，在低温脉沖式喷射应用中使用聚酯毡背衬。毡化的丙烯酸背衬或毡化 的PTFE背衬也被用于脉冲式喷射应用中，其中水解可能会是一个潜在的 问题。在低能清洁过滤系统(摇动器和反吹气源)中，织造的聚酯织物被 用作背衬。为了使这些预过滤器达到与膜相同的过滤粒度总体水平，必须对它们 进行处理以接近它们固有的孔径(例如，就典型的非织造材料或熔喷材料 而言，则通过压延进行处理)。该附加的加工步骤通常导致预过滤器的流 量性能降低，很多情况下会降低至低于膜的流量性能，使得需要将附加的 预过滤器并联以保证所需的流量。通过减少预过滤器的基重和/或厚度来 改善其流量会导致其滤液保持容量降低。期望有一种微量过滤预过滤器，该预过滤器能直接与微孔过滤膜结 合，能够在膜的目标过滤范围内提供较好的过滤水平而不会显著降低膜的改善膜的使用寿命并具4较大的滤液保^"i^"。' '专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术涉及复合材料液体过滤介质，该介质包含 至少一层聚合纳米纤维的纳米纤维网层，该纳米纤维网层与微量过滤膜相邻并呈面对面关系，其中纳米纤维网层在膜具有3.7或更大的LRV时的粒 度下具有至少95%的过滤效率额定值并具有大于约0.01的厚度效率比， 并且其中对于给定的流体流量，整个纳米纤维网的压降小于或等于整个复 合材料液体过滤介质的压降的60%,并且其中纳米纤维网层位于微量过滤 膜的上游。本专利技术的另一个实施方案涉及包含如上所述的复合材料液体过滤介质 的过滤器。专利技术详述如本文所用，"纳米纤维"是指具有小于约1000nm、甚至小于约 800nm、甚至介于约50nm和500nm之间、以及甚至介于约100nm和400nm 之间的数均直径或横截面的纤维。如本文所用，术语"直径"包括非圆形 形状的最大横截面。术语"非织造材料"是指包括多根无规分布的纤维的纤维网。纤维通 常可以彼此粘结，或者可以不粘结。纤维可以是短纤维或连续纤维。纤维 可包含一种材料或多种材料，也可以是不同纤维的组合或者是分别包含不 同材料的类似纤维的组合。"纳米纤维网"是包含纳米纤维的非织造纤维 网。"压延"是使纤维网穿过两个辊之间的辊隙的过程。辊可以;波此接 触，或者可以在辊表面之间有固定的或可变的间隙。"无图案的"辊是指 在能够制造它们的过程中具有平滑表面的辊。当纤维网穿过辊隙时，没有 点或图案使得可在纤维网上特意生成图案，这不同于点粘结辊。在一个实施方案中，过滤介质可以是复合纤维网，该复合纤维网由具 有一层或多层与微孔膜结合的纳米纤维层的纳米纤维网制成。这样的结合可以通过以下方法来制备将纳米纤维网粘结性地层压到膜上，或通过上 述方法中将膜置于收集带上而直接在膜上形成纳米纤维层以形成膜/纳米 纤维层结构，在这种情况下，纳米纤维层能够通过机械缠结粘附到膜上。 膜的实例可包括多种微孔薄膜，例如拉伸的、填充的聚合物和膨胀的聚四 氟乙烯(ePTFE)，并且对膜的使用并无限制，只要能将纳米纤维层添加到 基底上。初生纳米纤维网主要包含或仅包含纳米纤维，该纳米纤维有利地通过 静电纺纱来制备，例如传统的静电纺纱或电吹法，在某些情况下通过熔喷 法或其他此类合适的方法制成。传统的静电纺纱是在全文并入本文中的美 国专利4, 127,706中所述的技术，其中向聚合物溶液施加高电压以生成纳 米纤维和非织造垫。然而，静电纺纱方法中的总生产能力太低，以致无法 商业化生产较重基重的纤维网。"电吹，，法在世界专利公布W0 03/080905中有所公开，其全文以引 用方式并入本文。包含聚合物和溶剂的聚合物溶液流从储罐被送到喷丝头 的一系列纺丝喷嘴，向喷丝头施加有高电压，并且聚合物溶液从喷丝头通 过而排出。同时，任选地加热的压缩空气由空气喷嘴排出，该空气喷嘴设 置在纺丝喷嘴的侧面或周边。通常向下引导空气以形成吹气流，该吹气流 包裹住新排出的聚合物溶液并使其向前，并且有助于形成纤维网，该纤维 网被收集到真空室上方的接地多孔收集带上。电吹法使得可在相对短的时 间周期内形成基重超过约lgsm,甚至高达约40gsm或更高的商用尺寸和数 量的纳米纤维网。可将基底或稀松布布置在收集器上以便收集和混合在基底上纺成的纳 米纤维网，使得可将混合的纤维网用作高性能过滤器、擦拭物等。基底的 实例可包括多种非织造布，例如熔喷非织造布、针刺或水刺非织造布、织 造布、针织布、纸材等，对其使用并无限制，只要能将纳米纤维层添加到 基底上。非织造布可包含纺粘纤维、干法成网或湿法成网纤维、纤维素纤 维、熔喷纤维、玻璃纤维、或它们的共混物。对可用于形成本专利技术的纳米纤维网的聚合物材料没有具体限制，所述聚合物材料包括加聚物和缩聚物材料，例如聚缩醛、聚酰胺、聚酯、聚烯 烃、纤维素醚和酯、聚烯化硫、聚亚芳基氧化物、聚砜、改性的聚砜聚合 物、以及它们的混合物。这些种类中优选的材料包括交联和非交联形式的不同水解程度(87%至99.5%)的聚(氯乙烯)、聚曱基丙烯酸曱酯(和其 他丙烯酸类树脂)、聚苯乙烯、和它们的共聚物(包括ABA型嵌段共聚 物)、聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、聚乙烯醇。优选的加聚物往往 是玻璃状的(玻璃化转变温度大于室温)。聚氯乙烯和聚曱基丙烯酸曱 酯、聚苯乙烯聚合物的组合物或合金或低结晶度的聚偏氟乙烯和聚乙烯醇 材料便是如此。 一类优选的聚酰胺缩聚物为尼龙材料，例如尼龙-6、尼 龙-6，6、尼龙6， 6-6， 10等。当通过熔喷法形成本专利技术的聚合物纳米纤维 网时，可使用能够熔喷形成纳米纤维的任何热塑性聚合物，包括聚烯烃， 例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯；聚酯，例如聚(对苯二曱酸乙二酯)；以及 聚酰胺，例如上面所列的尼龙聚合物。可能有利的是，向上述多种聚合物中加入本领域已知的增塑剂以降低 纤维聚合物的玻璃化转变温度。适合的增塑剂取决于将被静电纺纱或电吹 的聚合物，并且取决于纳米纤维网具体的最终应用。例如，尼龙聚合物可 用水或甚至用静电纺纱或电吹工艺中的残余溶剂来增塑。可用于降低聚合 物玻璃化转变温度的本领域已知的其他增塑剂包括但不限于脂族二元醇 类、芳族磺胺类、邻苯二曱酸酯类。邻苯二曱酸酯类包括但不限于选自下 列的那些邻苯二曱酸二丁酯、邻苯二曱酸二己酯、邻苯二曱酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
包含复合材料液体过滤介质的过滤器，所述介质包含至少一层与微量过滤膜相邻并呈面对面关系的聚合纳米纤维的纳米纤维网层，其中所述纳米纤维网层在膜具有３．７或更大的ＬＲＶ时的粒度下具有至少９５％的过滤效率额定值、以及大于约０．０１的厚度效率比，并且其中对于给定的流体流量，整个所述纳米纤维网的压降小于或等于整个所述复合材料液体过滤介质的压降的６０％，并且所述纳米纤维网层位于所述微量过滤膜的上游。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G陈，HJC戈梅伦，LM克诺尔，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]