[发明专利]复合的过滤介质和制造方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及复合的非织造过滤介质，并且特别是涉及波纹形的干敷的非织造过滤介质，后者具有用纳米纤维基薄膜处理过的表面。

背景技术

本发明要求得到2007年3月5日申请的临时专利申请系列NO.60/893,008的利益，它全部被结合于本文作参考。

一些已知的过滤介质复合结构含有湿敷纸制作工艺来生成衬底，和含有静电纺丝工艺来把轻重量的纳米纤维覆盖层沉积在过滤介质衬底的一个或两个侧面。一般介质衬底的单位重量为每平方米100-120克(g/m²)，而纳米层的单位重量为0.5g/m²或更小。

已知晓：轻重量的纳米纤维层在高机械应力应用中是易损伤的，特别是因为上述纳米纤维层是由直径小于500纳米(nm)的纤维制成的。在纳米纤维层被损伤之后，灰尘会进入基础介质并造成过滤器的工作压差的上升。再者，已知的介质衬底还有机械应力极限，并在高的灰尘负荷下容易变形。

发明内容

一方面，提供了复合的过滤介质结构。复合的过滤介质结构含有波纹形的基础衬底，后者包含通过干敷工艺制成的非织造合成织物，所述干敷工艺在制成工艺期间使基础衬底变成波纹形。复合的过滤介质结构还含有纳米纤维薄膜，后者通过静电喷吹纺丝工艺被沉积在基础衬底的至少一个侧面上。

另一方面，提供了制作复合的过滤介质的方法。所述方法包括：提供含有合成纤维和粘结剂的非织造物垫；加热非织造物垫至约90℃-约240℃，以软化粘结剂并把合成纤维粘结在一起来生成非织造物；使所述织物穿过相对的成型紧压罗拉以使非织造物成波纹形；以及通过静电喷吹纺丝聚合物溶液来涂敷纳米纤维层，以在非织造物的至少一个侧面上生成许多纳米纤维来制成复合的过滤介质。

另一方面，提供了过滤元件。过滤元件含有：第一端盖，第二端盖和复合的过滤介质结构。复合的过滤介质结构包含：波纹形的基础衬底，后者含有由干敷工艺制成的非织造合成织物，干敷工艺在制成工艺期间使基础衬底变成波纹形；以及纳米纤维薄膜，后者通过静电喷吹纺丝工艺而沉积在基础衬底的至少一个侧面上。

附图说明

图1是复合的过滤介质的示例性实施例的断面示图；

图2是含有图1所示的过滤介质的过滤芯的侧面示图；

图3是图2所示的过滤芯的一部分的放大立体示图；

图4是含有图2所示的过滤芯的过滤组件的立体示图；以及

图5是根据示例性实施例的过滤芯与已知的过滤芯相比较时，过滤芯的压差对时间的线图。

具体实施方式

下面详细描述了过滤组件的复合的过滤介质。复合的过滤介质含有合成的非织造物的波纹形介质衬底，合成的非织造物是由干敷工艺制成的。在另外的实施例中，非织造物可由干及湿敷短合成纤维及天然纤维而制成。纳米薄膜层通过静电喷吹工艺被沉积在介质衬底的至少一个侧面上。复合的过滤介质比已知的过滤介质更耐久并造成了生成更低的压降，因为在过滤及反向清洁操作期间由施加在过滤介质上的力造成的过滤介质的偏转更少。还有，纳米薄膜层比已知的过滤介质具有更大的单位重量，这使得所述过滤介质在反向脉动清洁时比已知的过滤介质更有效地被清扫。还有，纳米纤维层的大的单位重量造成了耐久的三维表面过滤层，它具有延长的曲折路径，造成高效率和能俘获细颗粒，而基本上不阻碍空气流动或不增大压降。

参考附图，图1是过滤介质10的示例性实施例的剖面示图。过滤介质10含有基础介质衬底12，后者具有第一侧面14及第二侧面16。在介质衬底12中制成多个波纹18。纳米薄膜层20沉积在介质衬底的第一侧面14上。在另一个实施例中，纳米薄膜层20沉积在第二表面16上，而在另一个实施例中，纳米薄膜层20沉积在第一及第二侧面14及16的每个侧面上。

介质衬底12是非织造物，后者是应用干敷工艺由合成纤维制成的。由延展的合成纤维制成的非织造物和热塑性的和/或热交联的粘结剂，在炉中被加热至至少是粘结剂的软化温度范围和/或交联温度范围。非织造物被制成于成型紧压罗拉之间并同时被冷却，这产生了具有稳定性及保留形状特性的波纹的过滤介质。

非织造物可能含有双组分纤维，后者具有在其生产期间加入非织造物的热塑性纤维组分。合适的双组分纤维是具有纱芯结构、外皮结构、天星状结构或并列型结构的纤维。可在非织造物生成期间通过混合纤维组分来把双组分纤维导入制成的织物中。通过在炉中加热，双组分纤维的热塑性组分被软化或熔化，这使非织造物粘结在一起。温度选择成使双组分纤维发生至少是软化或熔合。在一个实施例中，温度为约90℃-约240℃。所需的纤维连接是通过聚合物的熔化及再固化而同时在紧压罗拉中冷却来造成的。