质可W横跨单个层或或多个层而变化，W 形成平均孔径的梯度。例如，具有不同的纤维直径的两种或更多种纤维的重量百分比可W 横跨单个层或多个层而改变W形成梯度。可W变化的纤维特性的非限制性实例包括平均纤 维直径、纤维类型的比例、特定纤维的重量百分数、纤维的体积、平均纤维长度、W及原纤化 水平。在某些实施方案中，诸如密度的结构性质可W横跨多个层而变化W形成梯度。在一些 实施方案中，平均孔径的梯度未通过使用树脂完全或部分填充孔隙来形成。在一些运样的 情况下，遍及梯度部分的厚度的树脂的浓度相对恒定和/或如本文所述梯度部分的平均孔 径将在不存在树脂的情况下改变。在一些实施方案中，多层过滤介质中不包括平均孔径的 梯度的层（即，非梯度层)可W赋予整个过滤介质结构和机械支承，并且可W有助于过滤介 质的整体结构特性(例如，单位面积重量、厚度、密实度等）。例如，多层过滤介质中的运样的 层可W是被包括W向过滤介质提供另外的支承的纤维支承层或非纤维支承层(例如，由线 或网格形成的层）。在一些运样的情况下，一个或更多个非梯度层可W基本上不改变过滤介 质的过滤性能。
[0034] 在某些实施方案中，多层过滤介质中的一个或更多个非梯度层可W有助于过滤介 质的整体过滤性能。例如，一个或更多个非梯度层可W是具有相对小的平均孔径的效率层 (或称为"高效层"），其被包括在过滤介质中W提高整体效率。在一些运样的情况下，一个或 更多个效率层可W位于梯度层的下游和/或上游。在另一实例中，所述一个或更多个非梯度 层可W是具有相对大的平均孔径的预过滤层，其被包括在过滤介质中W去除梯度层的流体 上游中的相对大的污染物。在某些情况下，例如对于特定的液压应用，梯度可W用作对于具 有相对小的平均孔径、低的压降和/或高效率的下游效率层的预过滤部。在一些运样的实施 方案中，梯度可W相邻于效率层。通常，所述一个或更多个非梯度层可W根据对于给定应用 的需求来选择。
[0035] 如本文中所使用的，当层被称为"相邻于"另一层时，其可W是直接相邻于该层，或 者还可W存在介于中间的层。层"直接相邻于"或者"接触"另一层表示不存在介于中间的 层。
[0036] 在一些情况下，多层过滤介质可W包括非梯度效率层和非梯度预过滤部。通常，具 有一个或更多个梯度层的多层过滤介质可W包括任何适当类型或数目的非梯度层。
[0037] 在一些实施方案中，横跨过滤介质的厚度的一部分或全部的梯度可W具有W下提 到的本文对于整体过滤介质所描述的平均孔径、密实度、单位面积重量、厚度、容尘量、e 200、化000和/或透气度值。
[0038] 通常，具有平均孔径的梯度的过滤介质的结构特性（例如，平均孔径、厚度、密实 度、单位面积重量)可W根据对于给定应用(例如，液压、燃料、润滑油、水)的需求来选择。在 一些实施方案中，横跨过滤介质的平均孔径的变化的大小（即，梯度的最上游位置处的平均 孔径减去梯度的最下游位置处的平均孔径）可W为大于或等于约0.1微米、大于或等于约 0.2微米、大于或等于约0.5微米、大于或等于约1微米、大于或等于约5微米、大于或等于约 10微米、大于或等于约20微米、大于或等于约30微米、大于或等于约40微米、或大于或等于 约50微米。在一些情况下，横跨过滤介质的平均孔径的变化的大小为小于或等于约60微米、 小于或等于约50微米、小于或等于约40微米、小于或等于约30微米、小于或等于约20微米、 小于或等于约10微米、小于或等于约5微米、或小于或等于约1微米。上述参考范围的所有组 合都是可能的。例如，在一些应用中，横跨过滤介质的平均孔径的变化的大小可W为大于或 等于约1微米并且小于或等于约60微米、大于或等于约2微米并且小于或等于约30微米、大 于或等于约3微米并且小于或等于约60微米，或大于或等于约0.1微米并且小于或等于约5 微米。过滤介质的平均孔径的改变的平均大小的其他值是可能的。可W使用X射线计算机断 层扫描来确定平均孔径，如下面更详细的描述。
[0039] 在一些实施方案中，整个过滤介质的总体平均孔径可W根据对于给定应用(例如， 液压、燃料、润滑油、水)的需求来选择。例如，在一些实施方案中，过滤介质的梯度部分的平 均孔径可W为大于或等于约0.05微米、大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.2微米、大于 或等于约1微米、大于或等于约2微米、大于或等于约3微米、大于或等于约5微米、大于或等 于约10微米、大于或等于约25微米、大于或等于约50微米、大于或等于约75微米、大于或等 于约100微米、大于或等于约125微米、或大于或等于约150微米。在一些情况下，过滤介质的 整个梯度部分的总体平均孔径可W为小于或等于约200微米、小于或等于约175、小于或等 于约150微米、小于或等于约125微米、小于或等于约100微米、小于或等于约80微米、小于或 等于约60微米、小于或等于约40微米、小于或等于约30微米、小于或等于约20微米、小于或 等于约10微米、或小于或等于约5微米。上述参考范围的所有组合都是可能的。例如，在一些 应用(例如，液压、燃料、润滑油、水）中，过滤介质的梯度部分的平均孔径可W为大于或等于 约0.5微米并且小于或等于约100微米、大于或等于约1微米并且小于或等于约60微米、大于 或等于约1微米并且小于或等于约40微米、大于或等于约2微米并且小于或等于约30微米、 大于或等于约1微米并且小于或等于约100微米、大于或等于约3微米并且小于或等于约60 微米、大于或等于约0.05微米并且小于或等于约10微米，或大于或等于约0.1微米并且小于 或等于约5微米。可W对于整个梯度部分使用X射线计算机断层扫描或者对于具有梯度的整 个过滤介质使用ASTM F-316-80Method B，BS6410来确定总体平均孔径，如下面更详细的描 述。
[0040] 通常，可W使用本领域技术人员已知的产生平均孔径的精确测量值的任何技术来 确定过滤介质内的特定位置、过滤介质的一部分或整个过滤介质的平均孔径。在一些实施 方案中，可W根据ASTM F-316-80Method B，BS6410来确定整个过滤介质的平均孔径。例如， ASTM F-316-80Method B，BS6410可W用于确定整个过滤介质的平均孔径。
[0041] 在一些实施方案中，可W使用X射线计算机断层扫描（例如，由比利时，2550孔蒂 赫，Kartuizersweg 3B的BRUKER-MICROCT制造的SkyScan 201IX射线纳米断层扫描仪）来测 量梯度部分的平均孔径。通常，X射线计算机断层扫描用于产生过滤介质的=维计算表示。 计算方法被用于区分过滤的空隙空间（即，孔)与实体区域（即，纤维）。然后，可W使用另外 的计算方法来确定过滤介质的=维计算表示的空隙空间的平均直径（即，平均孔径）。在一 些情况下，计算方法建立用于区分空隙与实体区域W生成过滤介质的=维计算表示的截止 值(即，阔值）。在运种情况下，截止值的准确性可W通过将过滤介质的=维计算表示的计算 确定的透气度与实际过滤介质的实验确定的透气度进行比较来确认。在其中计算和实验确 定的透气度大不相同的实施方案中，阔值可W被用户改变直到所述透气度大体上相同。
[0042] 例如，在其中离散孔的直径横跨过滤介质的至少部分厚度改变的实施方案中，X射 线计算机断层扫描(CT)机器可W扫描过滤介质并且在穿过过滤介质的各个投影角度下拍 摄多个X射线照片。每个X射线照片可W描绘沿过滤介质的平面的切片，并且通过本领域技 术人员已知的计算方法（例如，由比利时，2550孔蒂赫，Kartuizersweg 3B的BRUKER-MICROCT制造的化yScan CT分析仪套装软件)被转换成切片的灰度图像。每个切片具有限定 的厚度，使得切片的灰度图像由体素(体积元素)而不是像素（图像元素)组成。可W使用如 上指出的计算方法将从X射线照片产生的多个切片用于产生具有至少IOOx 100皿的截面尺 寸的整个过滤介质厚度的=维立体绘制。图像的分辨率(体素尺寸)可W小于或等于0.3微 米。
[0043] 在一些实施方案中，整个过滤介质厚度的=维立体绘制连同过滤介质的渗透性的 实验测量一起可W用于确定平均孔径。从X射线照片产生的每一个体灰度图像通常由尺度 在8位范围（即，0至255的可能值）内的光强度数据组成。为了形成整个过滤介质厚度的=维 立体绘制，8位灰度图像被转换成二值图像。
[0044] 8位灰度图像至二值图像的转换需要选择适当的强度阔值截止值，W区分过滤介 质的实体区域与过滤介质中的孔空间。强度阔值截止值被应用于8位灰度图像，并且用于正 确分割二值图像中的实体和孔空间。然后，二值图像被用于创建虚拟介质域，即，准确地识 别实体区域和孔空间的填充(纤维)体素和空隙(孔)体素的=维矩形阵列。在如下中评论了 各f中I罰值算'法：Jain，A. (1989年），Fundamentals of digital image processing， Englewood Cl iffs,NJ: Prentice HalI;W及Russ .(2002年），The image processing han化ook，第四版.Boca Raton，Fla:CRC Press。
[0045] 强度阔值截止值可W基于沿横向（即，沿厚度的方向）的虚拟介质域的计算确定的 透气度与沿横向的整个过滤介质的实验确定的透气度的比较来选择。在一些运样的实施方 案中，整个过滤介质厚度的实验透气度可W根据TAPPI T-251例如使用Textest FX 3300透 气度测试机IIKTextest AG,苏黎世）、38cm2的样品面积W及的0.5英寸水柱的压降W获得 Wcfm为单位的整个过滤介质厚度的化asier渗透性值来确定。Wcfm为单位的化asier渗透 性值根据下面的转换等式被进一步转换成国际标准单位的横向介质渗透性，其中to是样品 的厚度。
[0046] K[单位为m2] = 7.47e-10*CFM[单位为英尺/分钟或者CFM/ft2]*tO[单位为m] (2)
[0047] 沿横向的虚拟介质域的透气度可W利用化V i er-Stoke S方程的计算流体动力学 (CFD)方案进行计算。虚拟介质域通过预先选择强度阔值截止值并且使用预先选择的强度 阔值截止值将灰度图像转换成虚拟域介质来生成。一旦生成虚拟介质域，那么可W使用本 领域技术人员已知的计算方法直接在虚拟介质域上进行数值分析。例如，GeoDict 2010R2 软件包可W用于将灰度图像直接转换成虚拟介质域并且有效地求解Stoke方程：
[0048] - IlTOl 手 ? 0,巧巧进紙 （3 )
[0049] 其中在孔空间中无滑移边界条件（参见，例如，Wiegmann ,2001-201OGEODICT virtual micro structure simulator and material property predictor)。沿横向所产 生的速度场的域平均连同Darcy方程
(4)
[0051] -起实现了虚拟介质的横向透气度k的确定。
[0052] 然后将沿横向的计算的透气度与沿横向的实验的透气度进行比较。在其中计算的 透气度与实验的透气度大致相同（例如，5%或更小的差异）的实施方案中，则使用预先选择 的强度阔值截止值所生成的虚拟介质域被用于确定平均孔径。在其中计算的透气度不同于 实验的透气度的实施方案中，强度阔值截止值被改变，直到计算的透气度与实验的透气度 大致相同。然后可W使用本领域技术人员已知的任何技术（例如，GeoDict软件包的 化roDict模块)来确定计算的透气度与实验的透气度大致相同的虚拟介质域的平均孔径。
[0053] 在一些实施方案中，平均孔径的梯度可W横跨过滤介质的至少部分厚度或过滤介 质的整个厚度。例如，在一些实施方案中，平均孔径的梯度可W横跨整个过滤介质的厚度的 大于或等于约10%、大于或等于约20%、大于或等于约30%、大于或等于约40%、大于或等 于约50%、大于或等于约60%、大于等于约70%、大于或等于约80%、或大于或等于约90%。 在一些情况下，平均孔径的梯度可W横跨过滤介质的总厚度的小于或等于约100%、小于或 等于约99%、小于或等于约97%、小于或等于约95%、小于或等于约90%、小于或等于约 80%、小于或等于约70%、小于或等于约60 %、小于或等于约50 %、小于或等于约40%、小于 或等于约30%、或小于或等于约10%。上述参考范围的所有组合都是可能的（例如，大于或 等于约10%并且小于或等于约100%、大于或等于约40%并且小于或等于约100%)。其他值 是可能的。过滤介质的总厚度被平均孔径的梯度占据的百分比可W由梯度部分的厚度除W 整个过滤介质的厚度来确定。
[0054] 在一些实施方案中，过滤介质的厚度可W为大于或等于0.05mm、大于或等于约 0.1mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约3mm、大于或等于约5mm、大于 或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约12mm、大于或等于15mm、大于或等于约 18mm、或大于或等于约20mm。在一些情况下，过滤介质的未压缩的厚度可W为小于或等于约 25mm、小于或等于约22mm、小于或等于约20mm、小于或等于约18mm、小于或等于约15mm、小于 或等于约12mm、小于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约5mm、或小于或等于约1mm。上 述参考范围的所有组合都是可能的（例如，大于或等于约0.05mm并且小于或等于约25mm、大 于或等于约0.1 mm并且小于或等于约15mm)。过滤介质的厚度的其他值是可能的。整个过滤 介质的厚度可W根据标准ISO 534在IN/cm2下来确定。可W使用X射线CT通过生成过滤介质 的整个厚度的=维表示来确定梯度部分的厚度，如上所述。简言之，在对于虚拟介质域确定 阔值之后，可W通过过滤介质的=维表示的分析来确定厚度。在一些实施方案中，梯度部分 的所选择部分可W对于过滤介质的梯度部分具有本文中所描述的上述厚度值。
[0055] 在一些实施方案中，过滤介质的密实度可W为大于或等于约0.001、大于或等于约 0.005、大于或等于约0.01、大于或等于约0.03、大于或等于约0.05、大于或等于约0.08、大 于或等于约0.1、大于或等于约0.15、大于或等于约0.2、大于或等于约0.25、大于或等于约 0.3、大于或等于约0.35、大于或等于约0.4、大于或等于约0.45、大于或等于约0.5、大于或 等于约0.55、大于或等于约0.6、或大于或等于约0.65。在一些情况下，过滤介质的密实度可 W为小于或等于约0.8、小于或等于约0.75、小于或等于约0.7、小于或等于约0.65、小于或 等于约0.6、小于或等于约0.55、小于或等于约0.5、小于或等于约0.45、小于或等于约0.4、 小于或等于约0.35、小于或等于约0.3、小于或等于约0.25、小于或等于约0.2、或小于或等 于约0.1。上述参考范围的所有组合都是可能的。例如，在一些应用（例如，液压、燃料、润滑 油、水）中，过滤介质的密实度可W为大于或等于约0.001并且小于或等于约0.8、大于或等 于约0.01并且小于或等于约0.7、大于或等于约0.01并且小于或等于约0.3、大于或等于约 0.03并且小于或等于约0.2、大于或等于约0.03并且小于或等于约0.8、或大于或等于约0.1 并且小于或等于约0.7。密实度的其他值是可能的。可W通