[發明專利]用于過濾氣流中的顆粒物的過濾介質

無效

• 申請號: 200580048786.3
• 申請日: 2005-12-28
• 公開（公告）號: CN101132906A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: M·A·布賴納;D·C·瓊斯;H·S·林;J·B·霍瓦內克;B·L·懷斯曼
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: B32B5/26
• 分類號: B32B5/26;B01D39/16
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;韋欣華

發明背景

發明領域

本發明涉及用于過濾氣流中的顆粒物的空氣過濾介質。

相關領域描述

通常用于以小于99.97％的效率過濾0.3微米顆粒的HVAC空氣過濾器中的過濾介質基于玻璃、纖維素或聚合物。自從美國采暖、制冷與空調工程師協會出臺在此類應用中的過濾介質的性能標準以來，通常將用該性能范圍的介質制成的過濾器稱作“ASHRAE過濾器”。基于聚合物的過濾介質通常為紡粘或熔噴非織造織物，相對于通過濕法成網造紙法制備的玻璃或纖維素介質，所述非織造織物的靜電性通常得到增強，以在較小壓降產生更高的過濾效率。

目前，靜電性得到增強的空氣過濾介質和通過濕法成網法制備的介質，更具體為使用玻璃纖維的介質，還有局限性。如美國專利4,874,659和4,178,157所述，經靜電處理的熔噴過濾介質起初表現良好，但隨著介質開始俘獲顆粒同時靜電由此被絕緣，該過濾介質很快會在使用過程中因粉塵負載而失去其過濾效果。此外，因為基于靜電而產生顆粒的有效俘獲，該過濾器的性能受導致電荷耗散的空氣濕度的影響通常很大。

使用微晶玻璃纖維和包含微晶玻璃纖維的共混物的過濾介質通常包含以織造或非織造結構排列的小直徑玻璃纖維，并能抗化學品侵蝕，且多孔性相對較低。以下美國專利公開了這類玻璃纖維介質：Smith等的美國專利2,797,163、Waggoner的美國專利3,228,825、Raczek的美國專利3,240,663、Young等的美國專利3,249,491、Bodendorf等的美國專利3,253,978、Adams的美國專利3,375,155和Pews等的美國專利3,882,135。微晶玻璃纖維和含有微晶玻璃纖維的共混物通常相對較脆，且在成褶時可能破碎，進而產生不必要的產率損失。破碎的微晶玻璃纖維也可能通過包含微晶玻璃纖維的過濾器釋放到空氣中，如果所述微晶玻璃被吸入，其會造成潛在的健康危脅。

希望提供一種達到ASHRAE標準空氣過濾的裝置，并避免上述已知過濾介質的局限性。

發明概述

在第一個實施方案中，本發明涉及一種過濾介質，所述過濾介質包括至少一層直徑小于約1000納米的連續聚合物纖維的納米纖維層，各納米纖維層的基重為至少約2.5g/m²，以及至少一層稀紗布層，其中當過濾表面速度為5.33cm/秒的氣流中的平均直徑為0.3μm的顆粒時，所述介質的過濾效率為至少約20％，同時Handle-o-meter剛性為至少約45g。

本發明的第二個實施方案涉及一種過濾氣流中的顆粒物的方法，所述方法包括使包含顆粒物的氣流通過包括至少一層連續聚合物纖維的納米纖維層和至少一層稀紗布層的過濾介質，其中納米纖維層的連續聚合物纖維的直徑小于約1000納米，其中各納米纖維層的基重為至少約2.5g/m²，厚度小于約100μm，其中所述過濾介質的Handle-o-meter剛性為至少約45g，并過濾以5.33cm/秒表面速度移動的氣流中高達約99.97％的平均直徑為0.3μm的顆粒。

本發明的另一個實施方案涉及一種形成過濾介質的方法，所述方法包括在移動的收集帶上提供至少一層Handle-o-meter剛性為至少約10g的稀紗布層，以及在稀紗布層上沉積納米纖維以形成基重為至少約2.5g/m²的單納米纖維層，從而形成Handle-o-meter剛性為至少約10g和壓降小于約30mm水柱的過濾介質。

定義

術語“納米纖維”指直徑為小于1,000納米的纖維。

術語“過濾介質”或“介質”指材料或材料組合，當帶有顆粒的流體通過所述材料時，顆粒物同時并至少暫時沉積在所述介質中或其表面。

術語“ASHRAE過濾器”指適用于加熱、通風和空調系統用于過濾空氣中的顆粒的任何過濾器。

術語“SN結構”指包含紡粘層(S)和納米纖維層(N)的多層非織造材料。

術語“SNS結構”指包含夾在兩紡粘層之間的納米纖維層的多層非織造材料。

附圖簡述

圖1為現有技術中電吹制(electroblow)裝置的示意圖，該裝置用于形成適用于本發明的納米纖維。

發明詳述

本發明涉及包括至少一層納米纖維層和至少一層稀紗布層的過濾介質。所述納米纖維層在過濾介質層中包含基本連續的有機聚合物納米纖維，所述納米纖維的直徑小于約1μm或1000nm。這類過濾介質可用于過濾應用以從流體流中去除顆粒物，尤其是從氣流例如空氣中去除顆粒物。