[发明专利]使用PTFE膜以及碳网片用于HEPA效率以及气味控制的过滤介质构造

说明书

本申请是作为一个PCT国际专利申请于2010年7月22日以唐纳森公司(Donaldson Company，Inc.)(一个美国国家公司，作为除美国之外所有指定国的申请人)、以及Kirit Patel(一位美国公民，作为仅美国指定国的申请人)的名义进行提交的，并且要求了于2009年7月22日提交的美国临时专利申请序列号61/083,784的优先权，其内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及一种分层的过滤介质。

背景技术

过敏症患者以及带有呼吸病症的患者通常对于空气中的微粒物质是敏感的。真空吸尘器以及空气滤清器过滤装置寻求去除家里以及商业场所的微粒物质，从而要求过滤器来捕获这些颗粒。没有这样的过滤器，真空吸尘器将会使这些微粒物质简单地再循环到空气中。由于日益严格的法规要求，需要工业集尘设备来从工艺空气流中除去更大比例的越来越小的颗粒。燃气轮机进气过滤系统也必须除去大量非常小的颗粒，因为此类颗粒的存在可能对涡轮机叶片造成不可修复的损害。环境的清洁度、其居住者的健康、工业方法的效力、工业设备的维护、以及总的生活美学要求过滤器从空气流中容易地去除亚微米的微粒物质。

为了实现从穿过此类系统的空气流中去除亚微米的微粒，惯性分离器倾向于简单地在微粒材料的路径中设置物理障碍，则该微粒材料从空气流中被敲击到一个收集箱中。纸袋集尘器简单地是基于滤纸技术的袋子形式的过滤器。此类纸袋典型地在空气流上简单地适合于从空气流中分离微粒的目的。

更加新的过滤器已经被设计为具有一个收集过滤器或一个平板或柱形滤筒。在这些应用中，使用了一种HEPA过滤材料。按其定义，HEPA过滤器去除了至少99.97％的0.3μm或更大直径的空气中颗粒。由于它们的总体可靠性以及高水平的性能，HEPA过滤器通常被用来将放射性物质、石棉、铅、铍、以及其他有毒微粒的释放最小化。在真空吸尘器中，使用HEPA过滤器进行空气污染控制。通常HEPA结构包括膨胀的PTFE(ePTFE)、具有一层结合在过滤器构造中的熔喷纤维的层、或具有一层结合在过滤器构造中的熔喷纤维的一个纤维素滤纸层。这些结构通常是通过敲击该过滤器或通过使用压缩空气流从该过滤器中吹出滤饼或微粒而进行清洁。

更加新的过滤器的过滤效率以及可清洁性是重要的。这些过滤器必须能够除去灰尘以及污垢，但是必须是容易清洁的而不会损害该过滤器。通常通过在固体物体上敲击该过滤器而排出灰尘以及污垢来清洁脏的过滤器可能造成过滤介质失效或可能造成多层的元件发生分层，由此致使该过滤器由于形成一个供灰尘以及污垢通过该过滤结构的路径而失效。当细的灰尘颗粒被捕集进入该过滤介质中的深度使得灰尘不能通过典型的过滤器清洁机理而排出时，会发生另一种失效模式，从而导致真空功率减小并且过滤器寿命变短。

在真空袋中使用了细纤维层的一种灰尘过滤器真空技术的一个例子是Emig等人的美国专利号6,395,046。使用了膨胀的PTFE的一种处于湿/干真空中的滤筒的一个例子是Scanlon等人的美国专利号5,783,086。过滤材料，例如粗织HEPA介质，通常具有高的效率但是通常具有短的寿命并且可能通过水的暴露而被降级。

仍然需要适合于去除气味并同时保持更低压降以及更高效率的过滤介质构造。此外，对于提供了HEPA效率、气味控制、以及利用单一介质来控制滤筒介质中的霉菌生长而进行抗微生物处理的过滤介质构造存在一种需要。

发明内容

本发明总体上涉及一种用于改进气味控制以及过滤作用的多层的HEPA过滤介质。本发明提供了一种用于改进气味控制的多层的抗微生物的ePTFE HEPA过滤介质。该介质确切地说是被设计用于真空吸尘器空气过滤筒应用，但是它还可以用于多种其他的过滤系统。此类系统包括但不限于空气滤清器过滤、用于家里和工业建筑的中央空气过滤(HVAC)、洁净室、以及微电子器件。

这种过滤介质构造典型地包括至少三个层：一个上游介质层、一个双组份聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二酯(PE/PET)层、以及一个基础层。在一个实施方案中，该上游介质层使用PTFE。在另一个实施方案中，用于该上游介质层的PTFE是膨胀的PTFE(ePTFE)。该ePTFE膜层为该过滤介质提供了多个重要益处，包括HEPA效率以及在HEPA效率下具有最小压降的敲打清洁性(tap cleanability)。在一个实施方案中，该双组份层包括非纺织的聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二酯(PE/PET)。在某些实施方案中，该基础层包括活性炭。