[發明專利]用于從氣體物流過濾顆粒材料的過濾介質

有效

• 申請號: 200580037861.6
• 申請日: 2005-11-08
• 公開（公告）號: CN101052454A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: M·A·布賴納;J·B·霍文克;D·C·瓊斯;H·S·林;B·L·懷斯曼
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龐立志;鄒雪梅

發明背景?

本發明涉及在高效空氣過濾器中所使用的過濾介質，用于從氣體物流中過濾顆粒材料。?

高效顆?？諝?HEPA)水平性能對于很多其中運用HEPA過濾的方法是非常重要的，例如半導體生產和生物潔凈間。在這些應用中，產品缺陷或潔凈間中容納物質的損失有時候歸咎于空氣中的顆粒材料。在這些應用中HEPA過濾器性能的不穩定性是不可接受的。?

在HEPA過濾中，非織造過濾元件可用作承載介質的表面。介質通常構造成氣流可滲透，且具有足夠精細的孔徑和合適的孔隙率來阻止大于所選尺寸的顆粒通過其中。當顆粒材料通過過濾器時，過濾器的上流側通過擴散和攔截操作從氣體物流中捕獲和保留所選尺寸顆粒。顆粒被收集從而在過濾器的上游側和過濾器內部形成“塵餅”。?

目前，商業HEPA過濾介質分為微型玻璃(microglass)纖維和微型玻璃混合物以及層壓成褶狀基底的靜電處理的(又稱“electret”)高單位重量的熔噴纖網這樣幾類。上述過濾介質的每一種都有其局限。?

使用微型玻璃纖維和含微型玻璃纖維混合物的HEPA介質典型包含以織造或非織造形式排列的細徑玻璃纖維，其基本上具有抗化學腐蝕的作用和相對小的孔隙率。這種玻璃纖維介質在下列美國專利中被公開：Smith等，美國專利2,797,163；Waggoner，美國專利3,228,825；Raczek，美國專利3,240,663；Young等，美國專利3,249,491；Bodendorfet等，美國專利3,253,978；Adams，美國專利3,375,155；以及Pews等，美國專利3,882,135。微型玻璃纖維和含微型玻璃纖維的混合物具有這樣的局限性：在將其打褶時，它們典型的相對易碎，在要求HEPA過濾器100％檢查時造成不期望的產率損失?，F場維修是繁瑣的人工過程。?

靜電處理的熔噴纖網，如美國專利4,874,659和4,178,157中陳述的，起初性能還好，可是當介質開始捕獲微粒并且靜電電荷變得絕緣時，其性能下降。美國專利4,874,659和4,178,157都公開了以5-10mmH₂O(水柱)范圍內較低壓降為特征的HEPA空氣過濾器介質。這些過濾?器由非織造纖網(美國專利4,874,659)或聚烯烴例如聚乙烯或聚丙烯構成的平切薄膜(美國專利4,178,157)，通過加熱至約100℃部分熔解，然后被置于對聚合物充電的電場中而制成。所充電荷為過濾器提供高效顆?？諝赓|量。這種過濾器受到一些局限。首先，基于充電而實現顆粒的有效捕獲，這種過濾器的性能被空氣濕度嚴重影響，產生電荷損耗。其次，由于其作用模式且比較薄，這種過濾器的特征是低的約為0.8的粉塵負荷(單位過濾器面積的粉塵重量使壓降增加兩倍)/單位面積過濾器重量的比值，其中這種過濾器典型的粉塵負荷約為50-80g/m²且其單位面積的重量約為80-130g/m²。?

美國專利6,604,925公開了一種適用于HEPA的過濾介質以及制作該介質的裝置和方法：通過噴嘴靜電紡絲細纖維以在移動的沉積電極上形成纖維狀結構，然后以氣溶膠顆粒填充該纖維狀結構的孔。?

美國專利申請公開US?2004/0038014?A1公開了包括納米纖維層在內的用于各種應用的過濾介質，該應用包括含顆粒污染物的氣體和液體的過濾，以及制作該介質的方法。PCT國際公開WO?02/20132?A2和WO?02/20133?A2公開了包括低單位重量納米纖維層在內的用于各種應用的過濾介質，該應用包括對含顆粒污染物的氣體的過濾，以及制作該介質的方法。這些出版物沒有公開高效顆?？諝膺^濾器介質或實現高效空氣過濾的方法。?

提供一種方法以達到HEPA水平空氣過濾而避免已知的過濾介質的上述局限是將被期望的。?

發明概述?

在第一個實施方案中，本發明涉及包括至少一個連續聚合物纖維的納米纖維層的過濾介質，該納米纖維層夾在兩層紗布(scrim)層之間，其中納米纖維層的連續聚合物纖維具有小于約1000納米的直徑，且其中納米纖維層具有介于約25g/m²和約60g/m²的單位重量、介于約0.10和約0.30之間的固體體積分數和大于100μm的厚度。?