[发明专利]具有纳米纤维连接的多组分过滤介质

说明书

技术领域

本发明一般涉及过滤介质，尤其涉及一种复合过滤介质，其包括由至少两种不同聚合材料和静电纺丝的细纤维形成的过滤介质；并涉及其制造方法。

背景技术

流体流如液流和气流(例如空气流)往往携带微粒，而微粒是往往被夹带在流体流中的不受欢迎的污染物。通常使用过滤器来从该流体流中除去一些或所有微粒。

包括使用静电纺丝法形成的细纤维的过滤介质同样是已知的。这样的现有技术包括：Filter Material Construction and Method：US 5,672,399；Cellulosic/Polyamide Composite，US专利公开号2007/0163217；Filtration Medias，Fine Fibers Under 100 Nanometers，美国临时专利申请第60/989,218号；Integrated Nanofiber Filter Media，美国临时专利申请第61/047,459号；Filter Media Having Bi-Component Nanofiber Layer，美国临时专利第61,047,455号，在此将这些文献的整体内容通过引用结合在此。如这些参考文献中所示，纳米纤维通常铺设在精整过的预成型的过滤介质衬底上。

发明内容

本发明涉及一种复合过滤介质，其包括多组分的衬底介质，所述衬底介质引入了与该介质整合的纳米纤维。该衬底介质的一个组分是低熔点的聚合组分，其所起的作用是将该衬底介质的其它纤维组分粘结在一起，以及使纳米纤维与该衬底介质粘结。

优选并且根据一些实施方式，这可以通过两个不同的步骤来进行，包括首先在加热和/或加压下形成下面的衬底材料，以便使低熔点组分易于至少部分涂覆并将多组分衬底的其它纤维结合在一起。更优选提供一种衬底介质，其包括共挤出的、由高熔点聚合物和低熔点聚合物形成的双组分纤维。在通过低熔点组分熔融的初始结合衬底介质、或者通过共挤出双组分纤维来形成多组分衬底介质之后，可以将纳米纤维整合到衬底介质中，如通过沿着所述衬底介质的表面沉积层的方法。在这个方法中，使用低熔点组分不仅用来将这些其它的衬底纤维结合在一起，而且还用于稳固地使纳米纤维粘附和附着到复合过滤介质中，优选在不破坏的情况下不能将其除去，从而在实质上形成整个过滤介质的单个常规层。

在结合以下附图后，根据以下的详细说明，本发明的其它方面、宗旨和优点将变得更清晰可见。

附图说明

并入说明书并且形成说明书一部分的附图说明了本发明的若干方面，而且与说明书一起用来说明本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明实施方式的复合过滤介质的示意剖视图；

图2是根据本发明另一个实施方式的使用细纤维和衬底介质纤维的多次沉积的复合过滤介质的示意剖视图；

图3是实施根据本发明实施方式的整合纤维的复合过滤介质制造方法的系统的示意图；

图4是实施根据本发明另一个实施方式的整合纤维的复合过滤介质制造方法的系统的示意图；

图5是实施根据本发明又一个实施方式的整合纤维的复合过滤介质制造方法的系统的示意图；

图6是根据本发明实施方式的复合过滤介质在加热和加压处理之前以×600的放大倍率获得的扫描电子显微镜图像；

图7是图6的复合过滤介质以×2,000放大倍率获得的扫描电子显微镜图像；

图8是图6的复合过滤介质在热处理后以×600的放大倍率获得的扫描电子显微镜图像；

图9是图8的复合过滤介质以×2,000的放大倍率获得的扫描电子显微镜图像；

图10是图8的复合过滤介质在加压处理之后以×600的放大倍率获得的扫描电子显微镜图像；

图11是根据本发明实施方式的同心的壳/芯式双组分纤维的示意图；

图12是根据本发明实施方式的偏心的壳/芯式双组分纤维的示意图；

图13是根据本发明实施方式的并列式双组分纤维的示意图；

图14是根据本发明实施方式的盘形楔式双组分纤维的示意图；

图15是根据本发明实施方式的空心的盘形楔式双组分纤维的示意图；

图16是根据本发明实施方式的岛/海式双组分纤维的示意图；

图17是根据本发明实施方式的非圆柱形的并列式双组分纤维的示意图；

图18是根据本发明实施方式的非圆柱形的尖顶的双组分纤维的示意图；

图19是实施根据本发明实施方式的整合纤维的复合过滤介质制造方法的系统的示意图；和

图20是实施根据本发明不同实施方式的整合纤维的复合过滤介质制造方法的系统的示意图。