[发明专利]形成纳米纤维网和基底的层压体的方法以及使用该层压体的过滤器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及用于将纳米纤维网层压到基底上的方法，以及涉及用于从 例如工业气体流的流体流中除去固体的过滤器和可用于过滤器的层压体。

2.相关领域探讨

通常使用集尘器或袋式气体过滤来过滤工业流出物或“废气”中的颗 粒物质，以及收集颗粒或粉末状的细粒产品。袋式结构一般包括一排或多 排柔性过滤元件，它们通常以滤袋的形式支撑在袋式结构内部。滤袋一般 具有袖套状管式构型，其中气体流定向穿过袋式，使得在袋室工作期间被 过滤的颗粒物质沉积在袖套外部。将每个滤袋固定并保持在某一位置上， 使得气体能够有效地通过袋，从而除去夹带的颗粒。美国专利4,983,434 举例说明了袋式过滤器的结构和其中所用的过滤器，该专利以引用方式并 入本文。集尘器也可以使用具有一般为管状构型(圆形或非圆形)的筒式 过滤元件，该构造通常包含褶状过滤介质。美国专利5,632,791举例说明 了一种筒式过滤元件，该专利以引用方式并入本文。

在“袋室”(本文中用于指代使用滤袋和使用滤筒的两种结构)工作 期间，当颗粒积聚引起滤袋两端出现明显压降时，必须定期清洁过滤元件 (包括滤袋和滤筒，本文中可互换地称为“元件”或“滤袋”)。清洁袋 式过滤器的一种方法称为“脉冲喷射”清洁或“反向脉冲”清洁，其是通 过使滤袋经受短脉冲反向气体流，气体流进入滤袋内部，并将过滤下来的 颗粒物质从位于袋式下部用于收集的滤袋的外部逐出。当清洁空气通过文 丘里管时，文丘里管会吸出二次空气，产生的气团猛烈地扩张袋子，并释 放收集的颗粒物质(“尘饼”)。滤袋通常将快速回缩至笼架，并且清洁 过的过滤器继续收集颗粒。脉冲喷射是袋式和筒式过滤器中对袋式过滤介 质本身压力最大的清洁类型。当层压材料用作脉冲喷射型过滤器的介质 时，由反复扩展和收缩引起的对介质的应力会造成多层过滤介质分层。

美国专利6,740,142公开了一种袋式过滤介质，这种袋式过滤介质由 至少部分地被细旦纤维层覆盖的基底形成，其中细旦纤维具有约0.01至 约0.5微米的直径，并且细旦纤维层具有0.005至2.0克/平方米(gsm)的 基重和0.1至3微米的厚度。根据美国专利6,740,142所公开，要制备该 过滤介质，可直接在基底的表面上形成纳米纤维网。

本发明涉及形成层压过滤介质的方法以及由此制备的层压过滤介质。 所得的过滤介质在使用反向脉冲进行清洁时具有改善的抗分层性，并且过 滤效率高、易于清洁、具有必需的强度特性，而且制备过程经济实惠。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及形成复合片材的方法，所述复合片材 包括粘合层压到纳米纤维网上的基底，所述方法包括提供具有收集表面的 载体层，在载体层的收集表面上形成纳米纤维网，提供具有两个主表面的 柔性多孔基底，将粘合剂层施加到基底的一个表面的至少一部分上，使粘 合剂层与纳米纤维网接触并将纳米纤维网粘结到基底上，以及任选地移除 载体层，从而形成复合片材。

在另一个实施方案中，本发明涉及用于将颗粒物质从气体流中分离的 过滤元件，该过滤元件包括过滤介质，过滤介质包括具有两个主表面的基 底，其中基底在其一个主表面上粘合层压到具有小于约2gsm基重的第一 纳米纤维网上。

在另一个实施方案中，本发明涉及用于将颗粒物质从气体流中分离的 过滤元件，该过滤元件包括过滤介质，过滤介质只包括一个具有两个主表 面的基底，其中基底在其一个主表面上以面对面的关系粘合层压到具有小 于约2g sm基重的第一纳米纤维网上。

发明详述

如本文所用，“纳米纤维”是指具有小于约1000nm、甚至小于约 800nm、甚至介于约50nm和500nm之间、甚至介于约100nm和400nm之间 的数均直径或横截面的纤维。如本文所用，术语“直径”包括非圆形形状 的最大横截面。

术语“非织造材料”是指包括多根无规分布的纤维的纤维网。纤维通 常可以彼此粘结，或者可以不粘结。纤维可以是短纤维或连续纤维。纤维 可包含一种材料或多种材料，也可以是不同纤维的组合，或者是分别包含 不同材料的类似纤维的组合。

如本文所用，术语“纳米纤维网”是指包含纳米纤维的非织造纤维 网。