[發(fā)明專利]波形過濾介質(zhì)和元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080019627.1
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN102438721A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大衛(wèi)·T·希利;理查德·加恩
• 申請（專利權(quán)）人: 霍林斯沃思和沃斯有限公司
• 主分類號: B01D39/14
• 分類號: B01D39/14;B03C3/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;董文國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及過濾，更具體而言，涉及高容量過濾介質(zhì)和元件。

背景技術(shù)

除去空氣中的氣載微粒污染物是每個人都關(guān)注的。傳統(tǒng)上已通過利用織造或非織造織物或纖網(wǎng)的方法實現(xiàn)了氣相微粒過濾。這樣的系統(tǒng)性能的特征在于：微粒的初始去除或捕獲效率是粒度的函數(shù)，系統(tǒng)對空氣或氣流的初始阻力是氣體流速或面速度的函數(shù)，以及隨著過濾元件負載微粒污染物時這兩個因素的變化方式。一個常用的量度是介質(zhì)的α值，其與壓降和過濾效率有關(guān)，計算如下：

α＝-100＊log((100-效率)/100)/壓降

一般而言，期望特定過濾介質(zhì)具有較高的α值，因為這是介質(zhì)具有低壓降和高效率的指標。例如用于ASHRAE袋濾器的玻璃材料的α值(采用DOP測試獲得)為12～16(取決于介質(zhì)的具體效率)，并且不依賴于任何類型的靜電荷而取得該α值。玻璃紙可以具有約12～13的α值。膜材料可以具有約20的α值，而納米纖維電紡材料可以具有約5～12的α值。所有這些材料均不依賴于任何類型的靜電荷而取得這些α值。

使用熔噴、紡粘、梳理非織造物和濕法成網(wǎng)合成材料形成的過濾介質(zhì)在其帶靜電時可以具有非常高的α值。然而，當除去電荷時，這些介質(zhì)的α值就顯著下降到遠低于使用其它材料制得的介質(zhì)的α值水平。

因此，仍然需要提供改進的過濾器，更具體而言，需要提供具有改進的α值的過濾介質(zhì)和過濾元件，包括在使用過程中能保持高α值的那些。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施方案中，提供一種過濾介質(zhì)，其包含細纖維過濾層和粗支撐層，其中所述粗支撐層保持波形構(gòu)造的細纖維過濾層并且使過濾層的相鄰波的波峰和波谷保持分離。過濾介質(zhì)層以及各層的多種性質(zhì)可以改變。在一個實施方案中，粗支撐層在波峰處的纖維量(fiber?mass)小于其在波谷處的纖維量。在另一個實施方案中，細纖維過濾層的表面積可以比平面構(gòu)造的細纖維過濾層的表面積高至少50％，并且更優(yōu)選高100％。在另一個實施方案中，粗支撐層可以是下游粗支撐層，而過濾介質(zhì)可以進一步包括上游粗支撐層。細纖維過濾層可布置在上游粗支撐層和下游粗支撐層之間。過濾介質(zhì)還可以包括布置在下游粗支撐層和上游粗支撐層之間的至少一個附加過濾層。在一個示例性實施方案中，所述至少一個附加過濾層可以由平均直徑大于形成細纖維過濾層的纖維的平均纖維直徑的纖維形成。

不同層的纖維直徑可以不同。在一個實施方案中，上游粗支撐層可以由平均直徑大于形成細纖維過濾層的纖維的平均直徑但等于或小于形成下游粗支撐層的纖維的平均直徑的纖維形成。在一個示例性實施方案中，上游粗支撐層、細纖維過濾層和下游粗支撐層都具有波形構(gòu)造。在一些情況下，上游粗支撐層、細纖維過濾層和下游粗支撐層中的一者或多者帶電。在一個示例性實施方案中，過濾介質(zhì)具有每英寸約2～6個波。上游和下游粗支撐層可以由例如短纖維層形成，而細纖維過濾層可以是熔噴層和玻璃纖維層中的至少一種。粗支撐層也可以由至少一種粘合纖維和至少一種非粘合纖維形成。

在另一個實施方案中，過濾介質(zhì)可以包括布置在上游粗支撐層的上游的平面層和布置在下游粗支撐層的下游的平面層中的至少其一。平面層可以由平均直徑小于形成上游粗支撐層和下游粗支撐層的纖維的平均直徑但大于形成細纖維過濾層的纖維的平均直徑的纖維形成。在另一個實施方案中，平面層可以由平均直徑大于上游和下游粗支撐層以及細纖維過濾層的纖維形成。在這樣的實施方案中，平面層優(yōu)選布置在下游粗支撐層的下游。

過濾介質(zhì)還可以具有不同的性質(zhì)。例如，過濾介質(zhì)的DOPα值可以大于約9，并且更優(yōu)選大于約11；使用ASHRAE粉塵負載至1.5英寸H₂O壓降時，在25FPM面速度下，容塵量至少為約8g/ft²；在25FPM面速度下，負載約60mg/100cm²的0.26μ顆粒之后，NaCl負載小于約50mmH₂O；透氣率的范圍為約10CFM～300CFM；定量范圍為約70gsm～1100gsm；和/或厚度范圍為約1.5mm～25mm。

在又一個實施方案中，提供具有第一纖維層的過濾介質(zhì)，所述第一纖維層具有形成多個波的波形構(gòu)造，每個波具有隨機的波形和高度，并且每個波具有波峰和波谷，相鄰波峰之間彼此間隔一定距離并且相鄰波谷之間彼此間隔一定距離。過濾介質(zhì)還可以包括與第一纖維層結(jié)合并且由比形成第一層的纖維更粗的纖維形成的第二纖維層。