[发明专利]用于从气体物流过滤颗粒材料的过滤介质

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及适用作空气过滤介质的复合非织造织物，用于从流体物流中过滤颗粒材料。

相关领域说明

在对0.3微米颗粒过滤时执行效率小于99.97％的HVAC空气过滤器中通常采用的过滤介质是基于玻璃、纤维素或聚合物的。由该性能范围内介质制得的过滤器典型的被称作“ASHRAE过滤器”，因为AmericanSociety of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineer为在这些应用中的过滤介质的性能撰写标准。基于聚合物的过滤介质典型的为纺粘或熔喷非织造织物，与由湿法成网造纸方法制造的玻璃或纤维素介质相比，该非织造织物通常经过静电改善以在较低的压力下降提供更高的过滤效率。

静电改善的空气过滤介质和湿法成网工艺制造的介质，更具体的玻璃纤维的使用，目前有局限。静电处理的熔喷过滤介质，如美国专利4,874,659和4,178,157中描述的，起初性能还好，可是在使用过程中很快损失过滤效率，这是由于当介质开始捕获颗粒时带来粉尘负荷并且静电电荷由此变得绝缘。另外，由于有效的颗粒捕获是基于电荷的，所以这种过滤器的性能被空气湿度严重影响，产生电荷损耗。

使用微型玻璃纤维和含微型玻璃纤维的混合物的过滤介质典型包含以织造或非织造结构排列的小直径玻璃纤维，其具有显著的抗化学腐蚀作用和相对小的气孔尺寸。这种玻璃纤维介质在下列美国专利中被公开：Smith等，美国专利2,797,163；Waggoner，美国专利3,228,825；Raczek，美国专利3,240,663；Young等，美国专利3,249,491；Bodendorfet等，美国专利3,253,978；Adams，美国专利3,375,155；以及Pews等，美国专利3,882,135。微型玻璃纤维和含微型玻璃纤维的混合物典型的相对易碎，因此在将其打褶时，破碎造成不期望的产率损失。破碎的微型玻璃纤维也可被含微型玻璃纤维的过滤器释放到空气中，如果该微型玻璃被吸入则产生潜在的健康危害。

提供一种装置以达到ASHRAE水平空气过滤，同时避免已知过滤介质的上述局限是将被期望的。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及复合织物，其包含电喷聚合物纳米纤维网幅(web)，所述纳米纤维网幅经溶剂粘合到第一支撑网幅上，网幅之间没有粘合剂，所述第一支撑网幅包含平均直径比所述纳米纤维大并且由和所述纳米纤维相容的材料纺粘而成的纤维。

另一个本发明的实施方案涉及形成复合织物的方法，包含电喷聚合物纳米纤维网幅和针对其的溶剂到移动的包含更大纤维的支撑网幅上，该更大纤维由与所述纳米纤维聚合物相容的材料纺粘而来；并对组合的网幅施加约4mm H₂O～170mm H₂O的真空压力以溶剂粘合纳米网幅和支撑网幅。

定义

术语“纳米纤维”是指平均直径小于1000纳米的纤维。

术语“过滤介质”或“介质”是指带颗粒的流体通过的材料或材料的集合(collection)，伴随着至少暂时沉积颗粒材料在该介质内或上。

术语“ASHRAE过滤器”是指任何适用于在取暖、通风和空调系统中从空气中过滤颗粒的过滤器。

术语“SN结构”是指包含支撑或“纱布(scrim)”(S)层和纳米纤维(N)层的多层非织造材料。

术语“SNS结构”是指包含夹在两个支撑层之间的纳米纤维层的多层非织造材料。

附图简述

图1是形成适用于本发明的纳米纤维的现有技术电喷设备的阐述。

图2是用于生产本发明的SNS溶剂粘合织物的工艺生产线的阐述。

发明详述

本发明涉及适用作过滤介质的复合非织造织物，包含至少一层纳米纤维层和至少一层纱布层。该纳米纤维层包括基本上连续的有机聚合物纳米纤维的集合，该纳米纤维具有小于约1μm或1000nm的直径。这种过滤介质可用于过滤应用以去除流体物流中的颗粒材料，特别的，从气体物流如空气中去除颗粒材料。