[发明专利]过滤介质

说明书

本发明涉及一种过滤介质，所述过滤介质包括基底以及所述基底的顶部上的细纤维层，其中所述基底包括第一层，所述第一层包含具有第一平均直径和第一最大纤维长度的第一纤维；第二层，所述第二层包含具有第二平均直径和第二最大纤维长度的第二纤维；以及第三层，所述第三层包含具有第三平均直径和第三最大纤维长度的第三纤维；其中所述第一层与所述第二层之间的边界区形成包含第一纤维和第二纤维的第一共混区；并且所述第二层与所述第三层之间的边界区形成包含第二纤维和第三纤维的第二共混区；并且其中所述第一平均直径和所述第三平均直径均比所述第二平均直径更大。

本发明涉及新型过滤介质、用于制备所述介质的工艺、包括所述介质的过滤器套件以及介质在过滤气体或液体的方法中的使用。具体地讲，本发明涉及能有效去除微粒而不引起显著压降的过滤介质。

日益需要从大气环境、蒸气和流体过滤杂质。具体地讲，运输领域以及燃气轮机领域中的空气进气过滤需要在微粒去除方面有效的介质。此外，室内空气质量变得愈发重要，因为在工业文明中日益频繁发生呼吸系统疾病、过敏症和哮喘症状。虽然采暖、通风与空调(HVAC)过滤器可提供高微粒去除能力，但这些过滤器也会产生显著空气流动阻力。因此，高效率HVAC过滤器系统需要强力风扇来使空气流动。同样，用于燃气轮机和运输中的空气进气应用的现有技术介质会引起能量消耗增加。与之伴随的是大量CO₂排放。

现有技术过滤介质使用无机和合成纤维来过滤例如空气。按照定义，过滤器的能量消耗随时间推移而增加，因为它们对空气流动的阻力随着从空气去除的微粒的量而增大。

遗憾的是，现有技术介质显示出它们对空气流动的阻力显著增大，因为它们容易填满粉尘和细微粒。当从空气去除这些微粒时，能量消耗因此增加。

为了确保充分的粒子去除，现有技术建议过滤介质由不同孔隙度的多个层制成。US 4,661,255教导了一种多层材料的使用，其中在流动方向上孔隙度下降。即，单独层具有逐渐变细或变窄的孔隙。然而，此类介质不令人满意，因为小微粒和较大微粒往往非常容易随时间推移而堵塞介质。因此，空气流动阻力迅速增大。

因此本发明的目的是提供改进的过滤介质，所述过滤介质避免了早期堵塞的风险。本发明的另外一个目的是提供过滤介质，所述过滤介质避免或至少降低随时间推移所观察到的压降，从而最小化总平均空气流动阻力。本发明的另一个目的是避免递增压降的早期发生。

在第一方面，本发明因此涉及如权利要求1中所定义的过滤介质。优选地，过滤介质包括基底以及基底顶部上的细纤维层，其中基底包括

第一层，所述第一层包含平均直径为6-45μm、优选地7-38μm、最优选地7-17μm的至少80％合成短纤维的第一纤维；

第二层，所述第二层包含平均直径为0.4-5μm、优选地0.6-2.6μm的至少10％微纤维的第二纤维；以及

第三层，所述第三层包含平均直径为6-45μm、优选地7-38μm、最优选地7-17μm的至少80％合成短纤维的第三纤维；

其中

第一层与第二层之间的边界区即接触区形成包含第一纤维和第二纤维的共混区；并且

第二层与第三层之间的边界区形成包含第二纤维和第三纤维的共混区。

如本文所用的短纤维是不长于45mm的短切纤维。

如本文所用的微纤维是平均直径为0.4-5μm且最大长度为45mm、优选地18mm、更优选地10mm、最优选地3mm的纤维。

已经发现的是，本文所述的过滤介质能够以有效方式去除微粒而不引起压降的显著增加。即，与现有技术介质相比，本发明的过滤介质在给定粒子去除效率下显示出较低的压降。

图1示出了市售过滤介质(MG介质)、具有纳米层的市售纺粘过滤介质以及本发明产品的对于给定效率的典型压降曲线。