[发明专利]细纤维液体颗粒过滤介质

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种过滤介质，尤其涉及一种包括用于液体颗粒过滤应用的细纤维的复合过滤介质以及制造该过滤介质的方法。

背景技术

诸如液体流和气体流(例如，气流)的流体流通常携带夹带于流体流中的通常不期望的污染物的颗粒。过滤器通常用于从流体流去除这些颗粒中的一些或全部。

包括使用静电纺丝工艺形成的细纤维的过滤介质也已公知。这样的现有技术包括：过滤材料构造和方法，第5,672,399号美国专利；纤维素/聚酰胺复合物，第2007/0163217号美国专利公布；过滤介质、100纳米以下的细纤维及方法，第2009/0199717号美国专利公布；结合式纳米纤维过滤介质，第2009/0266759号美国专利公布；具有双组分纳米纤维层的过滤介质，第61,047,455号美国临时专利申请；包括纳米纤维基体的膨胀式复合过滤介质和方法，第61/308,488号美国临时专利申请；以及压缩式纳米纤维复合介质，第61/330,462号美国临时专利申请，这些现有技术的全部公开内容通过在此引用被包含于此。

本发明提供用于各种液体颗粒过滤应用的改良型过滤介质。本发明的这些和其他优点以及其他创造性特征将从在此提供的本发明的描述中显而易见。

发明内容

液体通常比气体粘得多，因此导致更高的拖曳力。因此，液体过滤应用在与气体或空气过滤应用相比时，尤其相对于细纤维过滤介质提出了特殊的挑战。例如，液体具有比气体大得多的拉动颗粒的趋势。因此，用于液体过滤应用的过滤介质的拦截能力明显比气体或空气过滤应用差。实际上，液体的粘性越高，过滤介质的拦截越小。例如，过滤介质的过滤效率可从用于空气过滤应用的大约90%下降到用于柴油燃料过滤应用的大约20%。因此，为空气或气体过滤应用设计的过滤介质通常不能满足液体过滤应用的过滤要求。

包括纳米纤维的过滤介质已经在空气/气体过滤应用中公知。然而，由于液体的流体特性使得申请人不认为纳米纤维已经典型地用于液体过滤。实际上，用于针对颗粒/污染物的液体应用的细纤维空气过滤介质的初步测试显示纳米纤维几乎没有区别或没有区别，如同细纤维不存在一样。这据信是归因于由液体产生的粘性和颗粒动量。根据本发明的各个实施例的复合过滤介质提供一种包括纳米纤维的过滤介质，其尤其极好地适合于液体颗粒过滤应用，例如，各种碳氢化合物燃料的颗粒过滤。对于液体过滤具有有益应用的各种细纤维覆盖度、细纤维参数、衬底和布置方式在此讨论。

在一方面，本发明提供一种用于液体颗粒过滤应用的过滤介质。该过滤介质包括衬底和承载在衬底上的细纤维。衬底包括具有至少为细纤维的平均纤维直径的4倍的平均纤维直径的粗纤维。细纤维具有至少0.03g/m²的基本重量和至少大约5000km/m²的线性覆盖度。

在另一方面，本发明提供一种用于液体颗粒过滤应用的过滤元件。过滤元件包括过滤介质、顶盖和底盖。过滤介质包括衬底和承载在衬底上的细纤维。衬底包括具有至少为细纤维的平均纤维直径的4倍的平均纤维直径的粗纤维。细纤维具有至少0.03g/m²的基本重量和至少大约5000km/m²的线性覆盖度。此外，顶盖包括流体入口。过滤介质密封地附着到顶盖和底盖。

在另一方面，本发明提供一种形成过滤介质的方法。该方法包括静电纺丝具有小于1微米的平均纤维直径的细纤维；将细纤维施加在衬底上，以提供至少0.03g/m²的细纤维基本重量和至少大约5000km/m²的细纤维线性覆盖度，其中，衬底包括具有至少为细纤维的平均纤维直径的4倍的平均纤维直径的粗纤维；以及处理带有施加的细纤维的衬底，以将细纤维重新布置在衬底上。

在另一方面，本发明提供一种过滤液体的方法。该方法包括提供根据在此描述的任何实施例的过滤介质的步骤，以及使液体流流过过滤介质以捕获液体流中的颗粒的步骤。

本发明的其他方面、目的及优点将从下面结合附图给出的详细描述中变得更加清楚。

附图说明

结合到说明书中并形成说明书的一部分的附图图解了本发明的多个方面，并与相关描述一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明的实施例的包括承载细纤维的紧密压实多稀松织物（斯克林布）层的过滤介质的示意性截面图(例如，相对示出的厚度未按比例绘制)；

图2是图1的过滤介质处于通过一组辊压缩到压缩状态的预压缩状态的示意性截面图；