[发明专利]高精度过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度的过滤器。更确切地说，本发明涉及一种过滤器，该过滤器与常规过滤器相比，具有高的精度、小的初始压力降和长的过滤寿命。

背景技术

近年来，在化工领域对以纤维为原料的过滤器的需求迅猛增加，这些过滤器用于除去产品或其它溶液中的、粒度约为0.2μm到几百μm的颗粒夹杂物质。

以纤维为原料的过滤器有多种特点，如它们一般是便宜的，过滤精度能够通过改变原料纤维的直径来自由改变，以及由于纤维间的孔隙部分能捕集许多颗粒物质，它们具有长的过滤寿命。然而，过滤器的某些最终用户一直强烈要求比常规过滤器具有更高过滤精度和更长过滤寿命的过滤器。

这些过滤器的性能主要是通过过滤精度、液体通过能力和过滤寿命来评价的。这里使用术语“过滤精度”是用能够被捕捉99.9％或更多的颗粒最小直径表示的，术语“液体通过能力”是用当一定量的液体流过过滤器时，过滤器的压力损失表示的。而术语“过滤寿命”是用连续过滤一个具有一定浓度的分散体系，直到所产生的压力损失值达到必须更换过滤器时所经历的时间。

一般来讲，过滤器的过滤精度越高，在许多情况下，过滤器的液体通过能力越低，过滤寿命越短。不过，即使对于高过滤精度的过滤器，也能改善其液体通过能力和过滤寿命，方法是就所用原料或介质的类型制成不均一的过滤器结构，以及改变过滤器中的纤维直径和过滤方向上的孔隙率，也就是从液体要通过过滤器的上游侧到下游侧。迄今，已提出几种改善液体通过能力和过滤寿命的方法。

第一，公开号为平7-82649的日本公开专利中揭示的方法，该方法在纤维纺丝步骤通过一种熔体喷射工艺，随着纤维通过时间来改变将要挤压的树脂的量和喷射气流的流速，从而连续改变要纺丝纤维的平均直径，然后将纤维卷绕在适当的卷绕芯上。该方法的一个优点是可以相当自由地改变形成过滤器的纤维的平均直径，但其缺点是无论是要挤压的树脂的量还是喷射气流的流速，它们改变的范围都是有限的，因而很难在过滤器的厚度方向(过滤方向)上对纤维直径作大的改变。此外，它还有一个缺点，即由于该方法的纺丝条件是连续改变的，故难以生产细旦纤维。

在公开号为平1-297113的日本公开专利中公开了一种方法，其中事先制备几种具有不同纤维直径的非织造织物，然后将这些非织造织物卷绕在一个有孔的芯上以制备过滤器。根据此方法，有可能对纤维直径作大的改变。但是，该方法也有缺点，即为了有效地进行深层过滤，必须用许多种非织造织物，因为要获得这种性能就需要在过滤器的厚度方向上温和地改变纤维直径，并因此增加了生产步骤的数目，且需要很长的时间。

再者，在公开号为昭56-49605的日本专利中公开了一种方法，其中熔化粘合人造短纤维的梳理机纤维网卷绕在卷绕芯上的同时，对该纤维网加热并施加适当的线性压力，熔体喷射非织造织物在卷绕梳理机纤维网的过程中卷绕在一起来形成过滤器。该方法的特点是在利用便宜的人造短纤维的同时，可制备这样的过滤器，其精度与熔体喷射工艺生产的过滤器的精度相当。但是，该方法也有一个缺点，即当要捕捉的颗粒直径远远小于人造短纤维的纤维直径时，小颗粒只能在插入的熔体喷射非织造织物中捕捉到，这样就缩短了过滤寿命。

发明概述

本发明的目的是提供低生产成本的过滤器，这种过滤器具有常规过滤器不能达到的高精度和长过滤寿命。

通过本专利发明者为解决上述问题而进行的不懈研究，已发现通过下述方法能够实现本发明的目的：在由非织造纤维集料组成的过滤器中排列至少两层预过滤层和一层精密过滤层；制造该预过滤层，从而使结构纤维的直径在过滤方向上变得更细；以及用非织造纤维集料制成精密过滤层，非织造纤维集料所含纤维具有比预过滤层中最小直径的纤维更小的直径，这样就完成了本发明。

本发明概述如下：

(1)由非织造纤维集料制成的一种高精度的过滤器，包括在过滤方向上排列的至少两层预过滤层和一层精密过滤层，该预过滤层是按这样的方法制成的：预过滤层中所有或部分纤维的直径在朝向过滤方向上逐渐变小，精密过滤层包括一个或多个非织造纤维集料的堆积层，在这一个或多个非织造纤维集料的堆积层中，重量百分比至少占10％的纤维的直径小于预过滤层中最小直径纤维的直径。

(2)在上一段(1)中所述的高精度过滤器，其中预过滤层由非织造纤维集料组成，该非织造纤维集料包含至少一种选自一组包含聚烯烃纤维和聚酯纤维的纤维。

(3)在上面段落(1)或(2)中所述的高精度过滤器，其中预过滤层包含通过一种熔体喷射工艺制备的非织造纤维集料。