[发明专利]具有改善的容尘量和改善的抗高湿度环境性能的空气过滤介质

说明书

发明领域

本发明涉及用于从气体物流，具体地讲是带雾气体物流中过滤颗粒物质的空气过滤介质。

发明背景

气相过滤通常用低、中和高效可打褶复合过滤介质进行，包括无规取向纤维的低、中或高效纤维过滤层；以及一个或多个渗透性加强层，其能够使复合过滤介质打褶并保持其形状。此类过滤装置可用作车辆乘客室空气过滤器、高性能发动机空气过滤器和机油过滤器。ASHRAE(American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers)打褶过滤器等通常用打褶的高效过滤介质作为过滤元件。

由纳米纤维高效率层和更具渗透性的纺粘纤维加强层(也称为“SN”介质)制成的可打褶复合过滤介质已显示可提供良好的导流/阻隔性能(即，高效率和低压降)。然而，在过滤器应对非常小的尘粒的某些工业HVAC应用中，容尘量低于期望值，这种情况会在HVAC系统被设计和构造为在高效率最终过滤器前具有较低效率的预过滤器时发生。在SN结构中，稀松布通常由纤维直径为14至30微米的非织造纤维网制成，其能够预过滤掉粒度大于约5微米的颗粒。剩余的颗粒将到达薄纳米纤维层，并且快速填满各个孔并堵塞过滤器。因此，过滤阻力快速增大，从而缩短过滤器寿命。已尝试通过增大稀松布的基重和厚度来提高容尘量，但对于要求更高的情况结果仍不令人满意。

当进入空气的湿度较高或进入空气包含水雾时，过滤介质的纳米纤维层上承载的粉尘会吸取水分并溶胀，这使问题变得更为复杂。众所周知，很大一部分大气气溶胶具有吸湿的性质。这会进一步减小剩余的孔径并跨越过滤器而产生额外的流量限制和增大的压降。压降的突然增大会使HVAC系统产生严重的问题。

一直需要提供一种用于这些过滤应用的成本较低的高效率过滤介质，这些过滤应用在存在水分的情况下显示具有较高的容尘和/或空气污染物容量和较低的压降。本发明的一个目的是提供此类过滤介质及其使用方法。

发明概述

本发明提供了从流动空气中过滤颗粒物质的方法，所述方法包括以下步骤：提供载有水雾并包含要过滤的颗粒的空气流，以及使空气流通过过滤介质。介质相对于空气流具有上游侧和下游侧，并包括在疏水性非织造纤维网的下游并与所述疏水性非织造纤维网流体接触的纳米纤维网层。

发明详述

定义

如本文所用，术语“非织造”是指由大量纤维构成的纤维网。纤维可彼此粘结，或者可不粘结。纤维可包含一种材料或多种材料，也可为不同纤维的组合或者为分别包含不同材料的类似纤维的组合。各自包含多种材料的类似纤维可为“双组分”(具有两种材料)或多组分。

如本文所用，“非织造纤维网”或仅仅“非织造网”在一般意义上是用于定义较平坦、柔性和多孔并包括短纤维或连续长丝的一般平面结构。对于非织造织物的详细描述，可参见E.A.Vaughn的“Nonwoven Fabric Primer and Reference Sampler”，ASSOCIATION OF THE NONWOVEN FABRICS INDUSTRY，第3版(1992)。非织造织物可为梳理成网的、纺粘的、湿法成网的、空气成网的和熔喷的，如行业中人们所熟知的此类产品。

如本文所用，“非织造”还指具有单独纤维或线束结构的纤维网，该结构为夹层，但不是如针织织物那样的可辨认方式的夹层。已由多种方法例如熔喷法、纺粘法、粘结梳理成网法来形成非织造织物或纤维网。非织造织物的基重通常用盎司/平方码(osy)或克/平方米(gsm)来表示，可用的纤维直径通常以微米来表示。(注意，要将osy转换成gsm，可用osy乘以33.91)。

“熔喷纤维”是指通过以下方法形成的纤维：使熔融热塑性材料以熔融线或长丝的形式通过许多细小的、通常为圆形的模具毛细管，进入聚集的高速加热气体(例如空气)物流中，使熔融热塑性材料的长丝变细以减小它们的直径。之后，熔喷纤维由高速气体物流携带并沉积在收集表面上以形成无规分散的熔喷纤维的纤维网。此类方法公开于例如授予Butin等人的美国专利3,849,241中。熔喷纤维为微纤维，其可为连续的或不连续的，通常小于约0.6旦尼尔，并且通常在沉积到收集表面上时是自粘的。“熔喷纤维网”为包含熔喷纤维的非织造纤维网。