[发明专利]过滤介质和其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含可分离多组分纤维和单组分纤维的过滤介质以及产生所述过滤介质的方法，所述过滤介质可用于从流体诸如气体和液体中过滤颗粒。

背景

需要用于过滤结构中的过滤介质以从流体流诸如气流和液体中去除各种颗粒物质。气流可包括空气，并且液体可为含水和不含水的，诸如油和/或燃料。例如，汽车需要过滤空气、燃料和油。过滤介质可包含各种材料，诸如天然、合成、金属和玻璃纤维。此外，可在形成过滤介质中使用广泛的结构，包括织造、针织和非织造结构。

需要具有高过滤效率和高流体通过量的过滤介质。换言之，过滤介质必须具有阻止细粒通过过滤介质的能力，同时还具有低流体流动阻力。典型地，过滤介质通过机械地捕集颗粒在过滤介质的纤维结构内来阻止细粒通过过滤介质。替代地，一些过滤介质可带静电，这还允许过滤介质与细粒之间的静电引力。通过跨过滤材料的压降或压差来度量流动阻力。高压降指示对流体流经过滤介质的高阻力，并且低压降指示低流体流动阻力。然而，过滤介质的高效率和低压降一般呈负相关。典型地，通过增大过滤介质的表面积来提高颗粒捕获效率还降低跨过滤介质的压降。此外，由于使流体移动经过过滤介质所需的能量增加，具有高压降的过滤介质导致能源成本增加。因此，本领域需要具有高过滤效率、低的跨过滤介质的压降和长使用寿命的过滤介质。

已知将纳米纤维掺入过滤介质以过滤较小的颗粒。另外，纳米纤维可掺合有粗纤维，其中粗纤维可过滤较大的颗粒。例如，美国公开号2011/10114554报告了包含第一粗层、第二纳米纤维层和第三纳米纤维层的过滤介质，其中第一和/或第三层可包含多组分纤维。而且，美国专利公开号2005/0026526报告了具有纳米纤维的过滤介质，所述纳米纤维具有小于1μm的直径、掺合有直径大于1μm的粗纤维，其中所述纳米纤维可由双组分纤维形成，诸如通过例如加热或溶解另一种组分来去除另一种组分。

尽管纳米纤维可具有高效率，但纳米纤维还可造成高压降。此外，纳米纤维可具有低容尘量。因此，需要提供具有高效率和较低压降的另外的过滤介质。

发明内容

已发现可通过提供包含可分离多组分纤维和单组分纤维的过滤介质来实现具有高效率和较低压降的过滤介质，所述多组分纤维以分离形式作为至少第一分离组分和第二分离组分存在。

因此，在一个方面中，本发明的实施方案提供包含以下的过滤介质：可分离多组分纤维，其中所述可分离多组分纤维的至少一部分以分离形式作为至少第一分离组分和第二分离组分存在于过滤介质中，所述第一分离组分具有小于或等于约2μm的直径，所述第二分离组分具有约1μm至约5μm的直径；以及单组分纤维，其具有大于或等于约5μm的直径。

在另一个方面中，本发明的实施方案提供制备如本文所述的过滤介质的方法，所述方法包括：将可分离多组分纤维与单组分纤维混合；以及将可分离多组分纤维机械地分离成第一分离组分和第二分离组分。

在又一个方面中，本发明的实施方案提供包含以下的非织造材料混合物：可分离多组分纤维，其能够利用机械力分离成至少第一分离组分和第二分离组分，所述第一分离组分具有小于或等于约2μm的直径，所述第二分离组分具有约1μm至约5μm的直径；以及单组分纤维，其具有大于或等于约5μm的直径。

包括上文所概述实施方案的具体方面的其他实施方案将从随后的详细描述中显而易见。

附图简述

图1a、1b是示出具有并列式构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图2是示出具有海岛型构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图3是具有海岛型构造的双组分纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图4a、4b是示出具有分区饼式构造或楔式构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图5是示出具有分区十字形构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图6是示出具有带尖端三叶形构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图7a、7b是示出具有皮-芯型构造的双组分纤维的截面图的示意图。

图8是呈分离形式和未分离形式的多组分纤维与单组分纤维的混合物的SEM图像。

图9是示出对于扁平片材1号在滤油测试期间压差对比(比)时间的图表。

图10是示出对于扁平片材1号在滤油测试期间每种粒度的过滤效率比时间的图表。