[发明专利]多层过滤介质

说明书

背景技术

长期以来，从气流中除去微粒是许多工业领域的一道工序。从气流中过滤微粒等的常规装置包括但不限于滤袋、滤管、滤板和滤筒。为方便起见，以下将用术语“过滤元件”统称这些类型的过滤装置。 

所用过滤介质的类型通常根据过滤元件要接触的流体流、该系统的操作条件和要过滤的微粒类型进行选择。 

无论是液体还是气体，流体的流动都会在所述元件上产生压力差，即压降。较佳的是，在给定的流体流速下，为最大程度减小过滤流体所需的动力，所述压力差应尽可能小。 

过滤介质可宽泛地分为深度过滤介质或表面过滤介质。对于深度过滤介质，粒子往往在一定程度上钻入其中并累积在深度过滤介质中。相反，对于表面过滤介质，多数粒子聚积在其表面上。 

已知许多材料可用作深度过滤介质，包括纺粘或熔喷的纤维网、毡和织物，它们由各种材料制成，包括聚酯、聚丙烯、芳族聚酰胺、纤维素、玻璃和含氟聚合物。已知的熔喷过滤介质表现出高效率和低压降。熔喷过滤介质还具有高粉尘容量。然而，熔喷过滤介质具有进水压力较低的缺陷，这使它们不适合在某些户外环境使用。 

表面过滤器如膜在某些应用中已广受欢迎，特别是用于户外环境，或者用在待过滤流体包含液体气溶胶或苛性化学物的情况中。在其他应用中，膜过滤介质也是有用的，因为它比深度过滤介质具有更恒定的过滤效率。膜之所以具有稳定的过滤效率，是因为膜过滤器的效率不像深度过滤介质那样依赖于粉尘滤饼的积聚。 

聚四氟乙烯(PTFE)已在许多领域展现其实用性，如苛性化学环境，这种环境通常会侵蚀许多常规金属和聚合材料。有人将膨胀型PTFE(ePTFE)膜过滤介质以表面叠层的形式加到常规过滤元件上，这给粒子过滤领域带来了显著发展。这种过滤介质的例子见述于美国专利第4878930号和美国专利第5207812号，它们涉及用来除去移动气体流或空气流中的粉尘粒子的滤筒。由ePTFE构建的膜是疏水性的，这一点较为有利。 

在由热塑性塑料层和ePTFE层结合成过滤元件的已知过滤系统中，这两个独立层的结合区可能明显限制流体流过过滤元件，导致过滤系统的性能降低。当利用常规层合技术，通过在过滤元件的整个表面上加热加压来结合多个层时，就可能出现这种情况。在这种过滤器中，来自热塑性塑料层的材料不受控制地纠集在一起，会产生限制流动的区域。此外，在整个表面上加热加压会在ePTFE层的较大区域内产生应力和造成压缩，降低了过滤效率和进水压力。在一些户外环境中，过滤效率和进水压力的下降会导致过滤元件过早失效。 

发明内容

基于前文所述，本文所述实施方式的一个目标是提供改进的多层过滤介质。本文所述实施方式提供了具有高效率和高空气渗透率的多层过滤介质。本文所述实施方式适合用单步结合法结合多个层，缩短了制造周期，减少了部件成本和生产成本，同时保持或改善了过滤性能。 

一方面，本发明提供了多层过滤介质。所述多层过滤介质可包括含第一热塑性塑料的第一材料、第二过滤材料和含第二热塑性塑料的第三材料。所述多层过滤介质可包含第一区和至少一个第二区。 

在一个实施方式中，所述多层过滤介质可在第一区包括第一层、第二层和第三层。在第一区，第一材料的至少一些部分可独立地设置在第一层中，第二过滤材料的至少一些部分可独立地设置在第二层中，第三材料的至少一些部分可独立地设置在第三层中。各层可这样设置，使得第二层位于第一层与第三层之间。 

在一种设置方式中，在所述至少一个第二区内，第一材料的至少一些部分与第二过滤材料，以及第一材料的至少一些部分与第三材料，可直接结合，在其间限定连续结合部。所述连续结合部可对过滤介质的任意层起约束作用，使其不可能在不损害过滤介质的任何其他层的情况下被除去。 

在一个实施方式中，所述第二层可具有至少4Frazier的空气渗透率。而且，在一些实施方式中，所述第二层可具有至少10Frazier的空气渗透率。在一种 设置方式中，所述第二层可具有大于0.5PSI的进水压力。更进一步，在一些设置方式中，所述第二层可具有大于1.5PSI的进水压力。在多个实施方式中，所述第二层可包含微孔聚合物膜。所述微孔聚合物膜可包含ePTFE。在此情况中，第二过滤材料可包含ePTFE。