[发明专利]包含纳米纤维的稳定过滤介质

说明书

提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，过滤介质可包括设计成赋予所述过滤介质有益特性的第一纤维网和第二纤维网。例如，在一些实施方案中，第一纤维网可提供高的颗粒效率，第二纤维网可提供合适的容量。在一些实施方案中，第一与第二纤维网可具有相似或基本上相同的某些特性(例如，水接触角、表面能)。第一与第二纤维网之间的相似性可用于提高过滤介质在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下的结构稳定性和/或对某些流体(例如，水)的渗透性。如本文所述的过滤介质可特别好地适用于涉及液体过滤的应用。

技术领域

本发明的实施方案一般地涉及过滤介质，具体地，涉及包含纳米纤维的过滤介质，其可用于多种应用(例如，灭菌级过滤器)。

背景技术

过滤元件可以在多种应用中用于除去污染物。这样的元件可以包括可由纤维的网形成的过滤介质。纤维网提供允许流体(例如，气体、液体)流过该介质的多孔结构。流体内含有的污染物颗粒(例如，微生物颗粒、病毒颗粒、生物细胞、来自生物细胞的碎片和双分子聚集体)可被捕获在纤维网上或纤维网中。根据应用，可将过滤介质设计成具有不同的性能特征，例如增强的颗粒效率。

一些过滤应用需要过滤介质满足一定的效率标准。例如，额定0.22微米或更小的灭菌级过滤器需要满足ASTM F838-05规定的效率标准。在一些现有的过滤介质中，所需的效率是以过滤介质的其他有益特性(例如在多种条件下的渗透性和结构稳定性)为代价而实现的。例如，一些常规过滤介质利用聚合物膜在多种条件下实现所需的颗粒效率和稳定性。然而，在多种条件下稳定的合适聚合物膜通常具有相对低的孔隙率和/或高的阻力，这至少部分是由开放连通孔的有限网络造成的。作为另一实例，许多现有过滤介质使用包含相对较小直径的纤维的效率纤维网，其赋予高的颗粒效率，但是在灭菌过程(例如，蒸气灭菌)之后可能表现出过滤性能显著损失。例如，当暴露于大于30psi的压力时，一些常规纳米纤维介质的结构完整性可能不可逆地受损，导致颗粒效率急剧下降和不一致的渗透性，从而损害这些常规纳米纤维介质作为亚微米过滤器的可靠性。此外，一些纳米纤维介质具有有限的深度负载能力。

在一些这样的常规膜和纤维过滤介质中，可以在高的颗粒效率、渗透性、稳定性和/或长的使用寿命之间存在折衷。因此，需要可以在多种条件(例如，高温、高压、蒸气灭菌)下实现所需的颗粒效率、高渗透性和结构稳定性的过滤介质。

发明内容

提供了包含纳米纤维的过滤介质以及与该过滤介质相关联的相关组件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案、和/或结构和组成的多种不同用途。

在一组实施方案中，提供了过滤介质。

在一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网的临界润湿表面张力与第二纤维网的临界润湿表面张力相差小于或等于约15达因/cm。

在另一个实施方案中，过滤介质包括第一纤维网，所述第一纤维网的平均纤维直径小于或等于约0.5微米，最大孔径小于或等于约1.0微米。过滤介质还包括第二纤维网，所述第二纤维网的最大孔径大于或等于约3微米且小于或等于约70微米。第一纤维网与第二纤维网直接相邻，具有大于与或等于约0.01lb/in且小于或等于约10lb/in的剥离强度。

当结合附图考虑时，通过以下对本发明的多个非限制性实施方案的详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书与通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以生效日期较晚的文件为准。

附图说明