包含定向纤维的过滤介质的制作方法

本文的实施方案涉及过滤，并且更具体地涉及在介质中具有特定纤维取向的过滤介质。

背景技术：

从空气中除去空气传播的微粒污染物是每个人都关注的问题。气相微粒过滤传统上通过使用织造或非织造的织物或网的方法来实现。这种系统的性能的特征在于，移除或捕获微粒的初始效率随粒径的变化，系统对空气或气体流的初始阻力随气体流量或面速度的变化，移除或捕获微粒的平均效率随粒径的变化，和/或这些因素随着过滤元件负载微粒污染物而改变的方式。虽然可得到不同类型的过滤介质，但仍需要改进。

技术实现要素：

提供了介质中具有特定纤维取向的过滤介质。

在一个实施方案中，提供了过滤介质。过滤介质包括过滤层，过滤层包含含有纤维部分的多根纤维，多根纤维的平均纤维直径为至少10微米且小于或等于60微米，过滤层具有第一表面，其中过滤层的纤维部分的至少25％相对于第一表面以46度至90度的角度配置。过滤层的定重(basis weight)为至少40gsm，以及具有与过滤层相邻的覆盖层，其中过滤介质中不存在平均纤维直径小于10微米的细纤维层。过滤介质的厚度为至少0.035英寸。

在另一个实施方案中，过滤介质包括过滤层，过滤层包含含有纤维部分的多根纤维，多根纤维的平均纤维直径为至少10微米且小于或等于60微米，过滤层具有第一表面，其中过滤层的纤维部分的至少25％相对于第一表面以46度至90度的角度配置。过滤层包含至少10重量％的粘合剂纤维，其中过滤层的定重为至少40gsm。过滤介质中不存在平均纤维直径小于10微米的细纤维层。过滤介质的厚度为至少0.035英寸。

在另一个实施方案中，过滤介质包括过滤层，过滤层包含含有纤维部分的多根纤维，多根纤维的平均纤维直径为至少5微米且小于或等于60微米，过滤层具有第一表面，其中过滤层的纤维部分的至少25％相对于第一表面以46度至90度的角度配置。过滤层的定重为至少40gsm，过滤介质的厚度为至少0.035英寸，并且过滤介质的总透气率为310CFM至800CFM。

在另一个实施方案中，过滤介质包括第一过滤层，第一过滤层包含含有纤维部分的多根纤维，多根纤维的平均纤维直径为至少5微米且小于或等于60微米，第一过滤层具有第一表面。过滤介质还包括第二过滤层，第二过滤层包含平均纤维直径为至少5微米且小于或等于40微米的多个纤维部分，其中第一过滤层与第二过滤层彼此直接相邻。第一过滤层和第二过滤层各自包含相对于第一表面以46度至90度的角度配置的纤维部分。第一过滤层和第二过滤层的组合的纤维部分的至少25％相对于第一表面以46度至90度的角度配置。第一过滤层和第二过滤层的组合定重为至少40gsm。过滤介质的厚度为至少0.035英寸。过滤介质对0.4微米或更大的颗粒的平均过滤效率为至少40％。

在另一个实施方案中，过滤介质包括过滤层，过滤层包含含有纤维部分的多根纤维，多根纤维的平均纤维直径为至少10微米且小于或等于60微米，过滤层具有第一表面。过滤层的纤维部分的至少10％相对于第一表面以0度至30度的角度配置，过滤层的纤维部分的至少25％相对于第一表面以31度至60度的角度配置，并且过滤层的纤维部分的至少40％相对于第一表面以61度至90度的角度配置。过滤层的定重为至少40gsm。过滤介质还包括与过滤层相邻的覆盖层。过滤介质中不存在平均纤维直径小于10微米的细纤维层。过滤介质的厚度为至少0.035英寸。

还提供了包括以上和本文所述的过滤介质的过滤元件。还提供了包括这种过滤介质和过滤元件的过滤流体的方法。

附图说明

图1A是过滤介质的一个实施方案的侧视图；

图1B是过滤介质的另一个实施方案的侧视图；

图1C是过滤介质的又一个实施方案的侧视图；

图2是板式过滤器的一个实施方案的透视图；

图3A是折叠过滤器元件的一个实施方案的透视图；

图3B是折叠过滤器元件的另一个实施方案的侧视截面图；

图3C是折叠过滤器元件的还一个实施方案的侧视截面图；

图4A是其中设置有多个过滤袋的袋式过滤器的一个实施方案的透视图；

图4B是图4A的过滤袋之一的透视图；

图5是初始效率随粒径变化的曲线图；

图6A是取向基本上为0度至45度的纤维的代表性SEM截面图像；并且

图6B是取向基本上为46度至90度的纤维的代表性SEM截面图像。

具体实施方式

提供了包括一个或更多个过滤层的过滤介质，过滤层包含相对于过滤层的表面以非零角取向的纤维部分。在一些实施方案中，至少一些纤维部分相对于过滤层的表面(例如，平坦表面)以至少20度(例如，46度至90度，或61度至90度)的角度配置。在一些实施方案中，该角度可以相对于水平面或者介质的外层或覆盖层进行测量。与不包含这种定向纤维部分的过滤介质相比，纤维部分的这种取向导致提高的效率(例如，平均效率和/或初始效率)，从而增强过滤介质的多种特性。过滤层的纤维可以相对粗糙；例如，其平均纤维直径可以为至少5微米或至少10微米。过滤层可以任选地包含粘合剂纤维，其可以有助于保持纤维在其取向上的构造。过滤介质还可以任选地包括相对于过滤层的表面是平坦的支撑层(例如，稀松织物)。在本文所述的某些实施方案中，过滤介质不包括会改善过滤效率，但也会增加介质成本的细纤维层。有利地，本文所述的过滤介质可用于形成用于多种应用中的多种过滤元件。此外，过滤介质可以是成本有效的并且易于制造。

图1A示出了具有过滤层的过滤介质10的一个示例性实施方案，过滤层包含相对于过滤层的表面以非零角取向的纤维部分。纤维或纤维部分可具有如下更详细描述的波形构造。在例示的实施方案中，过滤介质包括具有沿着X方向水平的表面15(例如，第一平坦表面)和第二表面19(例如，第二平坦表面)的过滤层14。过滤介质还可以任选地包括位于过滤介质的最上游侧和/或最下游侧的一个或更多个外层或覆盖层18。

图1B示出了具有至少两个过滤层的过滤介质10A的一个示例性实施方案，过滤层包含相对于过滤层的表面以非零角取向的纤维部分。纤维或纤维部分可具有波形构造。在所示实施方案中，过滤介质包括具有沿X方向水平的表面15A(例如，第一平坦表面)的第一下游过滤层14A。过滤介质还包括与第一过滤层相邻配置的第二上游过滤层16A，第二过滤层具有沿X方向水平的表面19A(例如，第二平坦表面)。过滤介质还可以任选地包括位于过滤介质的最上游侧和/或最下游侧的一个或更多个外层或覆盖层。图1B示出了设置在过滤介质的上游侧的外层或覆盖层18A，而图1C示出了设置在过滤介质的下游侧的外层或覆盖层18B。

如图1B说明性地示出的，第一过滤层包含第一多根纤维20A，并且第二过滤层包含第二多根纤维22A。过滤层的纤维可以是相对粗糙的(例如，平均纤维直径为至少5微米或至少10微米)。纤维的粗糙度可以赋予纤维足够的强度，以有助于保持其成角度的取向。

在一些实施方案中，第一多根纤维和第二多根纤维各自包含相对高百分比的相对于水平面(例如，图1A至图1C中的X方向)、或相对于过滤层的表面(例如，表面15或19)或者外层或覆盖层的表面以某一角度取向的纤维部分。如下面更详细描述的，第一过滤层和/或第二过滤层中相对高百分比的纤维部分可以相对于过滤层的表面(例如，表面15或19)，或者相对于介质的外层或覆盖层的表面以至少20度的角度(例如，61度至90度，或46度至90度)配置。例如，如图1B说明性地示出的，纤维部分20C相对于过滤层的表面(例如，表面15或19)，或者相对于介质的外层或覆盖层的表面以约90度配置。纤维部分20D相对于过滤层的表面(例如，表面15或19)，或者相对于介质的外层或覆盖层的表面以约0度配置，原因是其与过滤层的表面和介质的外层或覆盖层基本处于同一平面。层中向Z方向取向(例如，相对于过滤层的表面，或者相对于介质的外层或覆盖层的表面垂直配置)的纤维部分越多，则层中以46度至90度或60度至90度的角度配置的纤维部分百分比越高。与不包含这种取向的纤维部分的过滤介质相比，纤维部分的该取向导致了提高的效率，从而增强了过滤介质的多种特性。例如，如以下实施例部分更详细描述的，已认识到，由于介质包含更高百分比的向Z方向取向的纤维部分，所以介质具有更高的作为粒径的函数的初始效率。

可以对层进行布置使得过滤介质的表面19为过滤元件中的上游侧(例如，空气进入侧)，并且表面15为下游侧(例如，流出侧)。或者，在过滤元件中表面19可以为下游侧，并且表面15可以为上游侧。

外层或覆盖层可以替代地或另外地为设置在过滤介质下游侧的底层，如图1C说明性地示出的。图1C例示了类似于图1B的过滤介质10的过滤介质10C的另一个实施方案。在该实施方案中，过滤介质10C不包括顶部外层或覆盖层，而是具有第一过滤层14B，和与第一过滤层相邻且刚好在第一过滤层的上游设置的第二过滤层16B。应注意，尽管图中所示的外层或覆盖层用斜阴影线示出，但是这些线不表示层中的纤维取向。

在一些实施方案中，外层或覆盖层可用于帮助支撑一个或多个过滤层。例如，外覆盖层可以用作向过滤介质提供结构完整性的强化组件和/或伸长组件，以帮助保持过滤层的纤维的期望取向。在另一些实施方案中，外层或覆盖层可以用作美观层。外层或覆盖层还可以用来提供耐磨性。

如图1B至图1C中说明性地示出的，过滤层可以具有包含相对于其各表面的多个峰P和谷T的波形构造。本领域技术人员可以理解，在过滤层的一侧上的峰P可以在相对侧上具有对应的谷T。因此，下游过滤层14A、14B可以延伸到谷T中，并且正好与同一谷T相对的是峰P，上游过滤层16A、16B可以延伸穿过峰P。峰和谷还可以存在于单个过滤层中，如图1A中说明性地示出的。如图1A至图1C说明性地示出的，谷可以部分地或基本上用纤维填充。

在某些示例性实施方案中，过滤层(例如，下游和/或上游过滤层)在峰处的纤维密度和/或纤维质量可以不同于谷中的纤维密度和/或纤维质量。例如，在一些实施方案中，一个或更多个过滤层在峰处的纤维密度和/或纤维质量可以大于谷中的纤维密度和/或纤维质量。在另一些实施方案中，一个或更多个过滤层在峰处的纤维密度和/或纤维质量可以小于谷中的纤维密度和/或纤维质量。另一些构造也是可能的。

应理解，除了图1A至图1C所示的那些之外，多种其他构造也是可能的，并且在多种布置中过滤介质可以包括任意数量的层。例如，在一些实施方案中，过滤介质既包括上游外层或覆盖层也包括下游外层或覆盖层二者。在另一些实施方案中，过滤介质中既不存在上游外层或覆盖层也不存在下游外层或覆盖层。此外，虽然图1B至图1C中示出了两个过滤层14A、B和16A、B，但是过滤介质不需要包括两个过滤层。例如，在一些实施方案中，如同图1A所示，过滤介质中仅存在单个过滤层。在另一些实施方案中，过滤介质中可存在多于一个过滤层(例如，至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个过滤层)。一个、更多个或每个过滤层可以包含相对高百分比的如本文所述的定向纤维部分。此外，应理解，如本文所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”层指的是介质中的不同层，并不意味着对该层的特定功能进行限制。

如图1B和图1C说明性地示出的，过滤介质包括彼此直接相邻并且不被细纤维层(例如，平均纤维直径小于10微米、小于5微米、小于3微米、小于1.5微米或小于1微米的细纤维层)分离的两个过滤层。图1A也不包括这种细纤维层。虽然在过滤介质中包括细纤维层可能会提高介质的效率，但是其也可能增加介质的成本并且潜在地使其更难以制造。过滤介质中不存在细纤维层可使介质成本有效且易于制造，同时过滤层的定向纤维部分为多种应用提供足够的效率。在本文所述的多个实施方案中，介质中不存在由熔喷纤维、电纺丝纤维或玻璃纤维形成的细纤维层。在本文所述的多个实施方案中，介质中不存在由湿法成网工艺、气流成网工艺、干法成网工艺、梳理工艺、静电纺纱工艺或纺粘工艺形成的细纤维层。在一些实施方案中，过滤介质中不存在多孔膜。此外，在本文所述的多个实施方案中，介质中不存在(如以平面构造所测量的)厚度为约0.5mil至30mil(例如，2mil至30mil)和/或透气率为约5CFM至300CFM(例如，10CFM至300CFM)，和/或定重为约1.8gsm至50gsm(例如，3gsm至50gsm)，和/或DOP过滤效率为约20％至99％的细纤维层。

如本文所使用的，当层被称为与另一层“相邻”时，其可以与该层直接相邻，或者也可以存在一个或更多个中间层。层与另一层“直接相邻”是指不存在中间层。

如上所述，过滤介质10、10A和10B可以包括至少一个过滤层。过滤层中的纤维部分可以相对于水平面、或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以角度取向。在一些实施方案中，层的纤维部分的一定百分比可以在某些角度范围内，例如约46度至约90度，约0度至约45度，约61度至约90度，约31度至约60度，或约0度至约30度。可以通过获得层的截面的扫描电子显微图片(SEM)来确定层的纤维部分的取向。扫描电子显微镜对本领域技术人员来说是已知的，并且通常是指使用聚焦电子束来产生样品的表面形貌的图像(例如，灰度图像)。可以使用多种图像分析和操作软件包(例如，Wolfram Research的Mathematica)来分析图像。本文所述的图像在Aspex 3025SEM上以13.6mm至22.9mm的工作距离收集，放大范围在20X至30X之间，分辨率为1024像素×1024像素。过滤介质样品的直径为1.75”，并且在图像采集之前用金进行真空溅镀。如本文所述，通过将直线段(例如，长度为2至25个像素)拟合至图像中的纤维的各部分来确定纤维部分的取向。计算各线段的取向并通过其长度进行归一化以获得总体取向分布。在两个角度的范围之间取向的纤维部分百分比通过以下来计算：统计在所关注的两个角度范围之间取向的归一化线段的数量，并除以归一化线段的总数。因此，在两个角度范围之间取向的纤维部分百分比表示层的截面中在该范围之间取向的所有纤维部分的取向。图像还可以通过光学显微镜获取。

在一些实施方案中，过滤层中相对高百分比的纤维部分相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以非零角度配置。例如，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约46度至约90度的角度配置的纤维部分百分比可以大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约20％，大于或等于约30％，或者大于或等于约40％，大于或等于约50％，或者大于或等于约60％，或者大于或等于约70％。在某些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约46度至约90度的角度配置的纤维部分百分比可以小于或等于约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％，或者小于或等于约20％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约40％且小于或等于约80％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的纤维部分百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在一些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约0度至约45度的角度配置的纤维部分百分比可以相对较低。例如，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约0度至约45度的角度配置的纤维部分百分比可以大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约20％，大于或等于约30％，或者大于或等于约40％。在某些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约0度至约45度的角度配置的纤维部分百分比可以小于或等于约50％，小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，小于或等于至约15％，或者小于或等于约10％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10％且小于或等于约40％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的纤维部分百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在某些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约0度至约30度的角度配置的纤维部分百分比可以大于或等于约10％，大于或等于约15％，大于或等于约20％，或者大于或等于约30％。在一些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约0度至约30度的角度配置的纤维部分百分比可以小于或等于约40％，小于或等于约30％，小于或等于约20％，或者小于或等于约10％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10％且小于或等于约30％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的纤维部分百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在某些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约31度至约60度的角度配置的纤维部分百分比可以大于或等于约10％，大于或等于约20％，大于或等于约25％，大于或等于约30％，大于或等于约35％，大于或等于约40％，或者大于或等于约50％。在一些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约31度至约60度的角度配置的纤维部分百分比可以小于或等于约60％，小于或等于约50％，小于或等于约40％，小于或等于约35％，小于或等于约30％，小于或等于约25％，或者小于或等于约20％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约20％且小于或等于约50％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的纤维部分百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在某些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约61度至约90度的角度配置的纤维部分百分比可以大于或等于约30％，大于或等于约40％，大于或等于约50％，大于或等于约60％，或者大于或等于约70％。在一些实施方案中，过滤层中相对于水平面，或者相对于过滤层或者外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)以约61度至约90度的角度配置的纤维部分百分比可以小于或等于约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％，或者小于或等于约30％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约30％且小于或等于约70％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的纤维部分百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

本文所述的过滤层可由多种纤维类型和尺寸形成。此外，在其中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层可以由不同的纤维类型和/或尺寸形成。例如，在一个示例性实施方案中，图1B的下游过滤层14A由平均纤维直径大于上游过滤层的平均纤维直径的纤维形成。每个过滤层可以独立地由平均直径和/或平均长度在下述范围中的纤维形成。此外，过滤介质的每个过滤层可以独立地具有下述范围中的另一些物理和/或性能特点。

过滤层的纤维可以是相对粗糙的。例如，在一些实施方案中，过滤层的纤维的平均纤维直径可以为约5微米至约65微米(例如，约9微米至约50微米)。在一些实施方案中，纤维的平均纤维直径可以大于或等于约5微米，大于或等于约9微米，大于或等于约10微米，大于或等于约12微米，大于或等于约15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，大于或等于约50微米，大于或等于约60微米，或者大于或等于约65微米。在一些实施方案中，过滤层的纤维的平均纤维直径可以小于或等于约65微米，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9微米，或者小于或等于约5微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，平均纤维直径大于或等于约9微米且小于约50微米)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的平均纤维直径可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

过滤层的纤维的平均纤维长度可以为例如约0.5英寸至约3.5英寸(例如，约1.5英寸至约2英寸)。在一些实施方案中，过滤层的纤维的平均纤维长度可以小于或等于约3.5英寸，小于或等于约3英寸，小于或等于约2.5英寸，小于或等于约2英寸，小于或等于约1英寸，或者小于或等于约0.5英寸，或者小于或等于约0.3英寸。在一些实施方案中，过滤层的纤维的平均纤维长度可以大于或等于约0.2英寸，大于或等于约0.5英寸，大于或等于约1英寸，大于或等于约1.5英寸，大于或等于约2.0英寸，大于或等于约2.5英寸，大于或等于约3.0英寸，或者大于或等于约3.5英寸。上述参考范围的组合也是可能的(例如，平均纤维长度大于或等于约1.5英寸且小于约2英寸的纤维)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的平均纤维直径可以在上述参考范围中的一者或更多者中。在一些实施方案中，过滤层的纤维是短纤维。

此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的平均纤维直径和/或长度可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

多种材料也可用于形成过滤层的纤维，包括合成材料和非合成材料。合成纤维可以包括任意合适类型的合成聚合物。合适的合成纤维的实例包括聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚酰胺、聚芳酰胺、对芳族聚酰胺、间芳族聚酰胺、聚苯胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚烯烃、尼龙、丙烯酸类、聚乙烯醇、再生纤维素(例如，莱塞尔、人造丝)、醋酸纤维素、聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)、聚丙烯腈、聚砜(例如，聚醚砜、聚(亚苯基醚砜))、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚氨酯、聚苯醚、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚(乳酸)或聚交酯、丝、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚吡咯及其组合。在一些实施方案中，一种或多种纤维可以包括以上的共聚物(例如，聚苯乙烯-聚丁二烯的嵌段共聚物)。在一些实施方案中，合成纤维是有机聚合物纤维。

过滤层可以包含合适百分比的合成纤维。例如，在一些实施方案中，过滤层中合成纤维的重量百分比可以为过滤层中所有纤维的约50重量％至约100重量％。在一些实施方案中，过滤层中合成纤维的重量百分比可以大于或等于约50重量％，大于或等于约60重量％，大于或等于约70重量％，大于或等于约80重量％，大于或等于约90重量％，或者大于或等于约95重量％。在一些实施方案中，过滤层中合成纤维的重量百分比可以小于或等于约100重量％，小于或等于约95重量％，小于或等于约90重量％，小于或等于约80重量％，小于或等于约70重量％，或者小于或等于约50重量％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，重量百分比大于或等于约90重量％且小于或等于约100重量％)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层包含100重量％的合成纤维。在一些实施方案中，相对于过滤层(例如，包含任意树脂)的总重量，过滤层包含上述范围的合成纤维。在一些实施方案中，过滤层的组合的合成纤维百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的合成纤维百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。在另一些实施方案中，纤维的上述参考范围可以应用于整个过滤介质(其可以包括多个过滤层)。过滤层和/或过滤介质的剩余纤维可以是非合成纤维，例如，玻璃纤维、玻璃棉纤维和/或纤维素纸浆纤维(例如木浆纤维)。

在一些实施方案中，过滤层包含粘合剂纤维。过滤层中粘合剂纤维的量可以变化。例如，过滤层中粘合剂纤维的重量百分比可以为过滤层中所有纤维的约10重量％至约100重量％(例如，约20重量％至约70重量％)。在一些实施方案中，过滤层中粘合剂纤维的重量百分比可以大于或等于约10重量％，大于或等于约20重量％，大于或等于约30重量％，大于或等于约40重量％，大于或等于约50重量％，大于或等于约60重量％，大于或等于约70重量％，大于或等于约80重量％，或者大于或等于约90重量％。在一些情况下，过滤层中粘合剂纤维的重量百分比可以小于或等于约100重量％，小于或等于约90重量％，小于或等于约80重量％，小于或等于约70重量％，小于或等于约60重量％，小于或等于约50重量％，小于或等于约40重量％，小于或等于约30重量％，小于或等于约20重量％，或者小于或等于约10重量％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，粘合剂纤维的重量百分比大于或等于约20重量％且小于约70重量％)。在一些实施方案中，相对于过滤层(例如，包含任意树脂)的总重量，过滤层包含上述范围的粘合剂纤维。另一些范围的粘合剂纤维也是可能的。在一些实施方案中，过滤层可以包含100％的粘合剂纤维。在一些实施方案中，过滤层的组合粘合剂纤维的百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的粘合剂纤维的百分比可以在上述参考范围中的一者或更多者中。在另一些实施方案中，纤维的上述参考范围可以应用于整个过滤介质(其可以包括多个过滤层)。过滤层和/或过滤介质的剩余纤维可以是非粘合剂纤维。

多种类型的粘合剂纤维和非粘合剂纤维可用于形成本文所述的介质。粘合剂纤维可以由有效促进纤维之间的热粘合的任意材料形成，并且将因此具有低于非粘合剂纤维的熔融温度的活化温度。粘合剂纤维可以是单组分纤维或多种双组分粘合纤维中的任一种。在一个实施方案中，粘合剂纤维可以是双组分纤维，并且各组分可以具有不同的熔融温度。例如，粘合剂纤维可以包括芯和鞘，其中鞘的活化温度低于芯的熔融温度。这允许鞘在芯之前熔化，使得鞘与层中的另一些纤维粘合，而芯保持其结构完整性。这是特别有利的，因为其产生用于捕集滤液的更具粘合性的层。芯/鞘粘合剂纤维可以是同轴或非同轴的，示例性的芯/鞘粘合剂纤维可以包括以下：聚酯芯/共聚酯鞘、聚酯芯/聚乙烯鞘、聚酯芯/聚丙烯鞘、聚丙烯芯/聚乙烯鞘，及其组合。另一些示例性双组分粘合剂纤维可包括裂膜纤维纤维、肩并肩(side-by-side)纤维和/或“海岛型”纤维。示例性双组分粘合剂纤维可包括Trevira型254、255和256；Invista型255；Fiber Innovations型201、202、215和252；以及ES Fibervisions AL-Adhesion-C ESC 806A。

非粘合剂纤维可以是合成的和/或非合成的，并且在一个示例性实施方案中，非粘合剂纤维可以约100％是合成的。一般地，由于对水分、热、长期老化和微生物降解的抗性，合成纤维优选于非合成纤维。示例性的合成非粘合剂纤维可包括聚酯、丙烯酸类、聚烯烃、尼龙、人造丝、聚乙烯衍生物(例如聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯)及其组合。另外地或替代地，用于形成介质的非粘合剂纤维可以包括非合成纤维，例如玻璃纤维、玻璃棉纤维、纤维素纸浆纤维(如木浆纤维)及其组合。示例性的合成非粘合剂纤维可包括Trevira型290和型204、289和510。

过滤层也可以使用本领域已知的多种技术来形成，包括湿法成网技术和非湿法成网技术。非湿法成网纤维包括例如干法成网(梳理)纤维、纺粘纤维和/或气流成网纤维。在一个示例性实施方案中，过滤层是梳理网或气流成型网。

根据期望应用的要求，所得过滤层还可以具有多种定重、厚度和透气率。在一个示例性实施方案中，过滤层的厚度为约40mil至1000mil(例如，约80mil至230mil)，透气率为约150CFM至800CFM(例如，约350CFM至600CFM)，并且定重为约40gsm至500gsm(例如，约80gsm至200gsm)。

＊过滤层的另一些特征

过滤层的定重通常可以根据需要进行选择。在一些实施方案中，过滤层的定重可以为约40g/m²至约500g/m²。例如，过滤层的定重可以为约80g/m²至约200g/m²。在一些实施方案中，过滤层的定重可大于或等于约40g/m²(例如，大于或等于约80g/m²，大于或等于约100g/m²，大于或等于约150g/m²，大于或等于约200g/m²，大于或等于约250g/m²，大于或等于约300g/m²，大于或等于约350g/m²，或者大于或等于约400g/m²)。在一些情况下，过滤层的定重可小于或等于约500g/m²(例如，小于或等于约400g/m²，小于或等于约350g/m²，小于或等于约300g/m²，小于或等于约250g/m²，小于或等于约200g/m²，小于或等于约150g/m²，小于或等于约100g/m²，小于或等于约80g/m²，或者小于或等于约40g/m²)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，定重大于或等于约80g/m²且小于或等于约200g/m²)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的组合定重可以在上述参考范围中的一者或更多者中。如本文所确定，过滤层的定重根据ASTM D-846标准测量。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的定重可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在一些实施方案中，过滤层的定向纤维导致该层的厚度相对较高。在一些实施方案中，过滤层的厚度可以为约40密耳(mil)至约1000mil。例如，过滤层的厚度可以为约80mil至约230mil。在一些实施方案中，厚度可以大于或等于约40mil(例如，大于或等于约80mil，大于或等于约100mil，大于或等于约200mil，大于或等于约300mil，大于或等于约400mil，大于或等于约500mil，大于或等于约750mil，或者大于或等于约900mil)。在一些情况下，过滤层的厚度可以小于或等于约1000mil(例如，小于或等于约750mil，小于或等于约500mil，小于或等于约400mil，小于或等于约300mil，小于或等于约230mil，小于或等于约200mil，小于或等于约100mil，小于或等于约80mil，或者小于或等于约40mil)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于约80mil且小于或等于约230mil)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的组合厚度可以在上述参考范围中的一者或更多者中。如本文所述，厚度根据标准TAPPI T411确定。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的厚度可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

过滤层可以表现出合适的平均流量孔径。如本文所确定，平均流量孔径根据标准ASTM F316测量。在一些实施方案中，平均流量孔径可以为约0.1微米至约100微米(例如约5微米至约40微米，约15微米至约40微米，或约25微米至约80微米)。在一些实施方案中，过滤层的平均流量孔径可以小于或等于约100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，或者小于或等于约5微米，或者小于或等于约2微米。在另一些实施方案中，平均流量孔径可以大于或等于约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25微米，大于或等于约30微米，大于或等于约50微米，或者大于或等于约100微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，平均流量孔径大于或等于约10微米且小于或等于约50微米)。平均流量孔径的另一些值和范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的平均流量孔径可以在上述参考范围中的一者或更多者中。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的平均流量孔径可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

过滤层可以表现出合适的透气性特征。在一些实施方案中，过滤层的透气率可以为约150CFM至约800CFM(例如，约350CFM至约600CFM)。在一些实施方案中，透气率可以大于或等于约150CFM，大于或等于约200CFM，大于或等于约250CFM，大于或等于约300CFM，大于或等于约310CFM，大于或等于约350CFM，大于或等于约500CFM，大于或等于约600CFM，或者大于或等于约700CFM。在某些实施方案中，透气率可以小于或等于约800CFM，小于或等于约600CFM，小于或等于约500CFM，小于或等于约350CFM，小于或等于约250CFM，或者小于或等于约150CFM。上述参考范围的组合也是可能的(例如，透气率大于或等于310CFM且小于或等于约800CFM)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的组合透气率可以在上述参考范围中的一者或更多者中。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的透气率可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

如本文所确定的，透气率根据标准TAPPI T-251测量。渗透率是流动阻力的反函数，并且可以用Frazier渗透率测试仪(例如，TexTest Instrument，FX3300)测量。Frazier渗透率测试仪在固定的跨越样品的压差下测量单位时间内通过单位面积的样品的空气体积。渗透率可以表示为0.5英寸水位差下立方英尺每分钟每平方英尺。

如前所述，过滤介质还可以任选地包括设置在过滤介质的一侧(例如，上游侧或下游侧)的一个或更多个外层或覆盖层。在一些实施方案中，外层或覆盖层可以用作美观层。在一个示例性实施方案中，在过滤层被定向之后，外覆盖层为与过滤介质匹配的平坦层。外覆盖层可以提供美观宜人的顶表面。

外层或覆盖层可以用作向过滤介质提供结构完整性以帮助保持纤维或纤维部分的定向的强化组件。在一些情况下，外层或覆盖层还可用于向介质提供耐磨性和/或增加刚度。这在最外层在使用期间经受磨损的ASHRAE袋应用中是特别期望的。如本文所述，下游外层或覆盖层可具有类似于上游外层或覆盖层的构造。然而，在一个示例性实施方案中，下游外覆盖层18B是最粗糙的层，即，其由平均纤维直径大于形成过滤介质的所有其他层的纤维的平均纤维直径的纤维形成。一个示例性底层是纺粘层，然而可以使用具有多种构造的多种其他层。

外层或覆盖层可以由多种材料形成并且可以具有不同的形式。例如，在一组实施方案中，外层或覆盖层是稀松织物(例如，纺粘非织造材料或梳理非织造材料)。在另一组实施方案中，外层或覆盖层是筛网的形式。在一些实施方案中，外覆盖层由纤维形成。通常，在其中外层或覆盖层包含纤维的实施方案中，外层或覆盖层可以包括多种不同的纤维类型和/或尺寸。在一个示例性实施方案中，外层或覆盖层由平均纤维直径小于过滤层(例如，上游过滤层或下游过滤层)的平均纤维直径的纤维形成。在另一个实施方案中，外层或覆盖层由平均纤维直径大于过滤层(例如，上游过滤层或下游过滤层)的平均纤维直径的纤维形成。两个或更多个外层或覆盖层的组合也是可能的。

在外层或覆盖层包含纤维的实施方案中，平均纤维直径可以变化。例如，在一些实施方案中，外层或覆盖层的纤维的平均纤维直径可以为约15微米至约75微米。在一些实施方案中，外层或覆盖层的纤维的平均纤维直径可以小于或等于约75微米，小于或等于约65微米，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，或者小于或等于约20微米。在一些实施方案中，纤维的平均纤维直径可以大于或等于约15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，大于或等于约50微米，大于或等于约60微米，或者大于或等于约65微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，平均纤维直径大于或等于约20微米且小于约75微米)。另一些范围也是可能的。此外，在其中介质中不只存在外层或覆盖层的实施方案中，每个外层或覆盖层的平均纤维直径可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

多种材料也可用于形成外层或覆盖层的纤维，包括合成材料和非合成材料。在一个示例性实施方案中，外层或覆盖层(例如，上游外层或覆盖层和/或下游外层或覆盖层)由短纤维形成，并且特别地由粘合剂纤维和非粘合剂纤维的组合形成。一种合适的纤维组合物为至少约20％的粘合剂纤维和余量的非粘合剂纤维的共混物。粘合剂纤维的另一些范围也是可能的，包括关于过滤层的以上讨论的粘合剂纤维的范围。多种类型的粘合剂纤维和非粘合剂纤维可用于形成本文所述的外层或覆盖层，包括关于过滤层的之前以上所讨论的那些。

外层或覆盖层也可以使用本领域已知的多种技术形成，包括熔喷法、湿法成网技术、气流成网技术、梳理法、静电纺纱和纺粘法。然而，在一个示例性实施方案中，上游外层或覆盖层(例如层18)是气流成网层，并且下游外覆盖层(例如，层18B)是纺粘层。根据所需应用的要求，所得层还可以具有多种厚度、透气率和定重。在一个示例性实施方案中，如在平坦构造中所测量的，外层或覆盖层的厚度为约2mil至约10mil(例如，约3mil至约6mil)，透气率为约500CFM至约1200C CFM(例如，约800CFM至约1000CFM)，并且定重为约10gsm至约20gsm(例如，约12gsm至约16gsm)。

外层或覆盖层的定重通常可以根据需要进行选择。在一些实施方案中，外层或覆盖层的定重可以为约10g/m²至约20g/m²。例如，外层或覆盖层的定重可以为约12g/m²至约16g/m²。在一些实施方案中，外层或覆盖层的定重可以大于或等于约10g/m²(例如，大于或等于约12g/m²，大于或等于约16g/m²，或者大于或等于约18g/m²)。在一些情况下，外层或覆盖层的定重可以小于或等于约20g/m²(例如，小于或等于约16g/m²，小于或等于约12g/m²，或者小于或等于约10g/m²)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，定重大于或等于约10g/m²且小于或等于约20g/m²)。另一些范围也是可能的。如本文所确定，外层或覆盖层的定重根据ASTM D-846标准测量。此外，在其中介质中不只存在外层或覆盖层的实施方案中，每个外层或覆盖层的定重可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

在一些实施方案中，外层或覆盖层的厚度可以为约2密耳(mil)至约10mil。例如，外层或覆盖层的厚度可以为约3mil至约6mil。在一些实施方案中，厚度可以大于或等于约2mil(例如，大于或等于约3mil，大于或等于约4mil，大于或等于约6mil，或者大于或等于约8mil)。在一些情况下，外层或覆盖层的厚度可以小于或等于约10mil(例如，小于或等于约8mil，小于或等于约6mil，小于或等于约4mil，小于或等于约3mil，或者小于或等于约2mil)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于约2mil且小于或等于约10mil)。另一些范围也是可能的。此外，在其中介质中不只存在外层或覆盖层的实施方案中，每个外层或覆盖层的厚度可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

外层或覆盖层可以表现出合适的透气性特征。在一些实施方案中，外层或覆盖层的透气率可以为约500CFM至约1200CFM(例如，约800CFM至约1000CFM)。在一些实施方案中，透气率可以大于或等于约500CFM，大于或等于约600CFM，大于或等于约700CFM，大于或等于约800CFM，大于或等于约900CFM，大于或等于约1000CFM，或者大于或等于约1100CFM。在某些实施方案中，透气率可以小于或等于约1200CFM，小于或等于约1100CFM，小于或等于约1000CFM，小于或等于约900CFM，小于或等于约800CFM，小于或等于约600CFM，小于或等于约700CFM，小于或等于约600CFM，或者小于或等于约500CFM。上述参考范围的组合也是可能的(例如，透气率大于或等于800CFM且小于或等于约1000CFM)。另一些范围也是可能的。此外，在其中介质中不只存在外层或覆盖层的实施方案中，每个外层或覆盖层的透气率可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

本领域技术人员将理解，尽管图1A示出了单个过滤层，而图1B至图1C示出了包括两个过滤层的过滤介质，但是介质可以以多种构造包括任意数量的层。例如，在一些实施方案中，包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个或八个过滤层的过滤介质是可能的。可以添加多种层以增强过滤、提供支撑、改变结构，或用于多种其他目的。在某些实施方案中，无论其类型，过滤介质可以包括总数为一、二、三、四、五、六、七、八、九或十的层。

本文所述的过滤层、外层或覆盖层和过滤介质还可以表现出有利的过滤性能特征如容尘量(DHC)和效率等。

本文所述的过滤层可具有有益的容尘特性。在一些实施方案中，过滤层的DHC可以为约66g/m²至约200g/m²(例如，DHC为约100g/m²至约160g/m²)。在一些实施方案中，DHC可以大于或等于约66g/m²，大于或等于约80g/m²，大于或等于约100g/m²，大于或等于约120g/m²，大于或等于约140g/m²，大于或等于约160g/m²，大于或等于约180g/m²，或者大于或等于约190g/m²。在一些情况下，DHC可以小于或等于约200g/m²，小于或等于约180g/m²，小于或等于约160g/m²，小于或等于约140g/m²，小于或等于约120g/m²，小于或等于约100g/m²，小于或等于约80g/m²，或者小于或等于约66g/m²。上述参考范围的组合也是可能的(例如，DHC大于或等于约66g/m²且小于或等于约200g/m²)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，过滤层的组合的组合容尘量可以在上述参考范围中的一者或更多者中。此外，在其中介质中存在多于一个过滤层的实施方案中，每个过滤层的容尘量可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

如本文所提及的容尘量基于EN779-2012标准进行测试。该测试使用基础上游重力灰尘水平为70mg/m²的ASHRAE测试灰尘。测试在面速度为0.944m³/秒(3400m³/小时)下进行，直到末端压力为450Pa。

本文所述的过滤层可具有宽范围的平均效率。在一些实施方案中，过滤层对0.4微米或更大的颗粒的平均效率大于或等于约30％，大于或等于约40％，大于或等于约45％，大于或等于约50％，大于或等于约55％，大于或等于约60％，大于或等于约65％，大于或等于约70％，大于或等于约75％，或者大于或等于约80％。当过滤层不带电时，可以实现这样的效率。使过滤层带电可以使得过滤层具有甚至更高的平均效率，例如对0.4微米或更大的颗粒大于或等于约85％，大于或等于约90％，大于或等于约95％，大于或等于约98％，或者大于或等于约99％。另一些效率也是可能的。在一些实施方案中，过滤层对0.4微米或更大的颗粒的平均效率小于或等于99.9％，小于或等于99.8％，小于或等于99.7％，小于或等于99.5％，小于或等于99％，小于或等于98％，小于或等于95％，小于或等于90％，小于或等于85％，小于或等于80％，小于或等于70％，小于或等于60％，或者小于或等于50％。在一些实施方案中，过滤层的组合的平均效率可以在上述参考范围中的一者或更多者中。

本文所述的过滤介质也可具有宽范围的平均效率。在一些实施方案中，过滤介质的平均效率可以大于过滤层的平均效率，原因是添加到介质中的附加层(例如，外层或覆盖层)可以帮助捕获颗粒，从而提高整个过滤介质的平均效率。在一些实施方案中，过滤介质对0.4微米或更大的颗粒的平均效率大于或等于约30％，大于或等于约40％，大于或等于约45％，大于或等于约50％，大于或等于约55％，大于或等于约60％，大于或等于约65％，大于或等于约70％，大于或等于约75％，或者大于或等于约80％。当过滤介质不带电时，可以实现这样的效率。使过滤介质带电可以使得过滤介质具有甚至更高的平均效率，例如大于或等于约85％，大于或等于约90％，大于或等于约95％，大于或等于约98％，或者大于或等于约99％。另一些效率也是可能的。在一些实施方案中，过滤介质的平均效率小于或等于99.9％，小于或等于99.8％，小于或等于99.7％，小于或等于99.5％，小于或等于99％，小于或等于98％，小于或等于95％，小于或等于90％，小于或等于85％，小于或等于80％，小于或等于70％，小于或等于60％，或者小于或等于50％。

如本文所提及的过滤层或过滤介质的平均效率根据EN779-2012标准进行测试。测试使用0.944m³/秒(3400m³/小时)的空气流量和250Pa的最大最终测试压降(例如对于粗或G过滤介质)或450Pa的最大最终测试压降(例如，对于中等或M过滤介质，或者细或F过滤介质)。在一些实施方案中，本文所述的过滤介质被分类为G1、G2、G3、G4、M5、M6、F7、F8或F9过滤介质。这些分类对0.4微米或更大的颗粒的平均效率范围列于表1中。除非另有说明，否则进行测试直到最大最终压降为450Pa。EN779-2012标准中描述了合成灰尘的平均计重效率(average arrestance)和最低效率。

表1

此外，过滤层可以具有合适的初始效率。在一些实施方案中，过滤层的初始效率随着粒径的增加而增加，例如，如以下实施例中更详细示出的。在一些实施方案中，对0.3至1.0微米级的颗粒，对1.0至3.0微米级的颗粒，或对3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以为约20％至约99.999％(例如，约60％至约99.9％)。例如，在某些实施方案中，本文所述的过滤层对于0.3至1.0微米级的颗粒，对于1.0至3.0微米级的颗粒，或对于3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以为至少约20％，至少约30％，至少约35％，至少约40％，至少约45％，至少约50％，至少约60％，至少约65％，至少约70％，至少约75％，至少约80％，至少约85％，至少约90％，至少约95％，至少约99％，至少约99.9％，或至少约99.99％。在一些实施方案中，对0.3至1.0微米级的颗粒，对1.0至3.0微米级的颗粒，或对3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以小于或等于约99.999％，小于或等于约99.99％，小于或等于约99.9％，小于或等于约99％，小于或等于约98％，小于或等于约95％，小于或等于约90％，小于或等于约85％，小于或等于约80％，小于或等于约75％，小于或等于约70％，小于或等于约65％，小于或等于约60％，小于或等于约50％，小于或等于约45％，小于或等于约40％，小于或等于约35％，小于或等于约30％，或者小于或等于约20％。另一些范围也是可能的。

本文所述的过滤介质还可具有宽范围的初始效率。在一些实施方案中，过滤介质的初始效率可以大于过滤层的初始效率，原因是添加到介质中的附加层(例如，外层或覆盖层)可以帮助捕获颗粒，从而提高整个过滤介质的初始效率。在一些实施方案中，过滤介质的初始效率随着粒径的增加而增加，例如，如以下实施例中更详细示出的。在一些实施方案中，本文所述的过滤介质对0.3至1.0微米级的颗粒，对1.0至3.0微米级的颗粒，或对3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以为约20％至约99.999％(例如，约60％至约99.9％)。例如，在某些实施方案中，对0.3至1.0微米级的颗粒，对1.0至3.0微米级的颗粒，或对3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以为至少约20％，至少约30％，至少约35％，至少约40％，至少约45％，至少约50％，至少约60％，至少约65％，至少约70％，至少约75％，至少约80％，至少约85％，至少约90％，至少约95％，至少约99％，至少约99.9％，或至少约99.99％。在一些实施方案中，对0.3至1.0微米级的颗粒，对1.0至3.0微米级的颗粒，或对3.0至10.0微米级的颗粒的初始效率可以小于或等于约99.999％，小于或等于约99.99％，小于或等于约99.9％，小于或等于约99％，小于或等于约98％，小于或等于约95％，小于或等于约90％，小于或等于约85％，小于或等于约80％，小于或等于约75％，小于或等于约70％，小于或等于约65％，小于或等于约60％，小于或等于约50％，小于或等于约45％，小于或等于约40％，小于或等于约35％，小于或等于约30％，或者小于或等于约20％。另一些范围也是可能的。

如本文所提及的过滤层或过滤介质的初始效率根据ASHRAE 52.2标准进行测试。该测试使用25FPM的测试空气流量。测试在69°F的空气温度，25％的相对湿度和Hg中29.30的气压下进行。该测试还使用粒径为0.3微米至1.0微米、1.0微米至3.0微米或3.0微米至10.0微米的雾化KCl颗粒的挑战气溶胶。

在某些实施方案中，如表2所示，本文所述的过滤层或过滤介质可以通过确定过滤层或过滤介质对粒径范围如范围1(例如，0.30微米至1.0微米颗粒)、范围2(例如，1.0微米至3.0微米颗粒)或范围3(例如，3.0微米至10.0微米颗粒)的初始效率来分类。

另外地或替代地，如表2所示，本文所述的过滤层或过滤介质可以通过MERV(最低效率报道值)等级进行分类。MERV等级通常被HVAC(供热、通风和空气调节)工业用来描述过滤器从空气中移除微粒的能力。更高的MERV等级意味着更好的过滤和更好的性能。在一些实施方案中，本文所述的过滤层或过滤介质的MERV等级为约5至12(例如，约8至12，约6至9)，然而，该等级可基于预期用途而变化。在一些实施方案中，本文所述的过滤层或过滤介质的MERV等级为至少5，至少6，至少7，至少8，至少9，至少10，至少11或至少12。MERV等级可以例如小于或等于15，小于或等于14，小于或等于13，小于或等于12，小于或等于1l，或者小于或等于10。上述参考范围的组合是可能的。另一些值也是可能的。

表2

过滤介质可以表现出合适的透气率特征。在一些实施方案中，过滤介质的透气性可以为约150CFM至约800CFM(例如，约350CFM至约600CFM)。在一些实施方案中，透气率可以大于或等于约150CFM，大于或等于约200CFM，大于或等于约250CFM，大于或等于约300CFM，大于或等于约310CFM，大于或等于约350CFM，大于或等于约500CFM，大于或等于约600CFM，或者大于或等于约700CFM。在某些实施方案中，透气率可以小于或等于约800CFM，小于或等于约600CFM，小于或等于约500CFM，小于或等于约350CFM，小于或等于约250CFM，或者小于或等于约150C FM。上述参考范围的组合也是可能的(例如，透气率大于或等于310CFM且小于或等于约800CFM)。另一些范围也是可能的。如本文所确定的，渗透率根据标准TAPPI T-251进行测量。

跨越过滤介质或过滤层的压降可以根据过滤介质的具体应用而变化。在一些实施方案中，例如，跨越过滤介质或过滤层的压降可以为约5Pa至约30Pa，或约7Pa至约15Pa。在一些实施方案中，跨越过滤器介质或过滤层的压降可以大于或等于约5Pa，大于或等于约7Pa，大于或等于约10Pa，大于或等于约15Pa，大于或等于约20Pa，或者大于或等于约25Pa。在某些实施方案中，跨越过滤介质或过滤层的压降可以小于或等于约30Pa，小于或等于约20Pa，小于或等于约15Pa，小于或等于约10Pa，小于或等于约7Pa，或者小于或等于约5Pa。上述参考范围的组合也是可能的(例如，压降大于或等于7Pa且小于或等于约15Pa)。另一些范围也是可能的。

压降测量为当过滤介质或过滤层暴露于面速度为约12.7厘米/秒的干净空气时跨越过滤介质或过滤层的压差。如上所述，面速度是空气接触过滤介质或过滤层的上游侧时的速度。压降的值通常记录为毫米水柱或帕斯卡。本文所述的压降值根据EN779-2012标准进行确定。

可以使用多种制造技术将一些或所有过滤层形成为波形构造，但是在涉及单个过滤层的示例性实施方案中，过滤层配置在与第二移动表面相邻的第一移动表面上，并且过滤层在以不同速度行进的第一移动表面和第二移动表面之间传送。在涉及两个过滤层的实施例中，过滤层以从空气进入侧到空气流出侧的期望布置彼此相邻地配置，并且组合的层在以不同速度行进的第一移动表面和第二移动表面之间传送。例如，第二表面可以以比第一表面的速度更慢的速度行进。在任一布置中，吸力(例如真空力)可用于在层从第一移动表面向第二移动表面行进时将层朝向第一移动表面拉，然后朝向第二移动表面。速度差使得层在经过第二移动表面时形成Z方向的波，从而在层中形成峰和谷。可以改变各表面的速度以及两个表面之间的速度比，以获得如本文所述的纤维定向的百分比。通常，较高的速度比导致较高百分比的相对于水平面或者相对于过滤层或外部或覆盖层的表面(例如，平坦表面)具有更成角度的取向的纤维。在一些实施方案中，使用至少1.5、至少2.5、至少3.5、至少4.0、至少4.5、至少5.0、至少5.5或至少6.0的速度比来形成一个或多个过滤层或过滤介质。在某些实施方案中，速度比小于或等于10.0，小于或等于9.0，小于或等于8.0，小于或等于7.0，小于或等于6.0，小于或等于5.0，或者小于或等于4.0，小于或等于3.5，小于或等于3.0，或者小于或等于2.5。上述参考范围的组合也是可能的。另一些比例也是可能的。

也可以改变各表面的速度以获得每英寸期望的波数。还可以改变表面之间的距离以确定峰和谷的振幅，并且在一个示例性实施方案中，将距离调节为0”至2”。还可以改变不同层的特性以获得期望的过滤介质构造。在一个示例性实施方案中，过滤介质具有约2至6个波每英寸，其高度(总厚度)为约0.025”至2”，然而，这可根据指定应用而显著变化。如图1A所示，单波W从一个峰的中间延伸到相邻峰的中间。

在一些实施方案中，过滤层的周期(例如，每英寸的波数)可以为约10至约40个波每6英寸(例如，约20至约30个波每6英寸)。在一些实施方案中，过滤层的周期可大于或等于约10个波每6英寸，大于或等于约15个波每6英寸，大于或等于约20个波每6英寸，大于或等于约25个波每6英寸，大于或等于约30个波每6英寸，或者大于或等于约35个波每6英寸。在一些实施方案中，过滤层的周期可以小于或等于约40个波每6英寸，小于或等于约30个波每6英寸，小于或等于约20个波每6英寸，或者小于或等于约10个波每6英寸。上述参考范围的组合也是可能的(例如，过滤层的周期大于或等于约20个波每6英寸且小于约30个波每6英寸)。另一些范围的周期也是可能的。此外，在其中介质中存在一个或更多个过滤层的实施方案中，每个过滤层的周期可以在上述范围中的一者或更多者中。

一旦层形成为波形构造，则可以通过使粘合剂纤维活化以实现纤维的粘合来保持波形形状。可以使用多种技术来使粘合剂纤维活化。例如，如果使用具有芯和鞘的双组分粘合剂纤维，则粘合剂纤维可以在施加热时活化。如果使用单组分粘合剂纤维，则粘合剂纤维可以在施加热、蒸汽和/或一些其他形式的温热水分时活化。上游外层或覆盖层18(图1B)和/或下游外覆盖层18B(图1C)还可以分别配置在上游过滤层16(图1B)的顶部或下游过滤层14B(图1C)的底部，并且例如通过粘合，同时或随后与上游过滤层16或下游过滤层14B匹配。本领域技术人员还将理解，层可以任选地使用除使用粘合剂纤维之外的多种技术彼此匹配。另一些合适的匹配技术包括粘合剂、针刺、水刺和化学粘合剂(树脂)。所述层还可以是单独粘合的层，和/或其可以在成为波形之前彼此匹配(包括粘合)。

还可以在材料干燥之前任选地对材料施用饱和剂。多种饱和剂可与本文所述的介质一起使用以在低于纤维熔融温度的温度下促进层的形成。示例性的饱和剂可包括存在于水性或有机溶剂中的酚醛树脂、密胺树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯/丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯/氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇及其组合和共聚物。

在另一些实施方案中，所得介质还可以具有以下特性中的至少一者和任选地所有特性的梯度：粘合剂纤维和非粘合剂纤维组成、纤维直径、平均流量孔径、定重和饱和剂含量。在一些实施方案中，这种梯度通过使用多于一个具有不同特性的过滤层而形成。例如，在一个实施方案中，介质可以具有轻质、蓬松、粗纤维、轻度粘合和轻度饱和的片材上游(例如，第一过滤层)，并且可以具有更重、更致密、细纤维、重度粘合和重度饱和的片材下游(例如，第二过滤层)。这使较粗的颗粒在上游层中被捕获，从而防止底层的过早饱和。第一过滤层可以具有比第二过滤层更大的容尘量，而第二过滤层可以具有比第一过滤层更高的效率。

在另一些实施方案中，最上游的层可以比最下游的层更轻和/或更蓬松。也就是说，上游层的密实度(例如，网中纤维的固体体积分数)、纤维密度和/或定重可以小于下游层。此外，在过滤介质包含饱和剂的实施方案中，介质的最上游和最下游层中的饱和剂的量可以具有梯度。本领域技术人员将理解介质的层可具有的各种特性。

还可以任选地赋予过滤介质或介质的多个层以静电电荷，以形成驻极体纤维网。向聚合物网赋予永久偶极子以形成驻极体过滤介质的各种技术是公知的。充电可以通过使用AC和/或DC电晕放电单元及其组合来实现。放电的具体特征由电极的形状、极性、间隙的尺寸以及气体或气体混合物来确定。充电还可以使用另一些技术来实现，包括基于摩擦的充电技术。

还可以在过滤介质形成为波形构造之后使其打褶，并且以下将更详细地讨论多种示例性构造。本领域技术人员将理解，实际上可使用本领域已知的任何打褶技术将波形过滤介质打褶。通常，通过在介质中形成多个平行刻痕线并在每个刻痕线处形成折叠来使过滤介质打褶。

如上所述，所得过滤介质的特性可以根据介质的构造和预期用途而变化。

本文所述的过滤介质可以具有单个层或多个层。在涉及多个层的一些实施方案中，层的清晰界限可能不总是明显的。例如，过滤介质中的层数可以为1至10层(例如，2至4层)。在一些实施方案中，过滤介质中的层数可以大于或等于1，大于或等于2，大于或等于4，大于或等于6，大于或等于8，或者大于或等于10。在某些实施方案中，过滤介质中的层数可以小于或等于10，小于或等于8，小于或等于6，小于或等于4，或者小于或等于2。上述参考范围的组合也是可能的(例如，过滤介质的层数大于或等于2层且小于或等于4层)。过滤介质中的层数的另一些范围也是可能的。

应理解，虽然对于过滤层和/或外层或覆盖层描述了上述参数和特征，但是相同的参数和特征(在一些实施方案中包括这些参数和特征的值和范围)也可以适用于整个过滤介质。例如，在一些实施方案中，过滤介质的定重可以为约40g/m²至约500g/m²(例如，约80g/m²至约200g/m²)。在一些实施方案中，过滤介质的定重可大于或等于约40g/m²(例如，大于或等于约60g/m²，大于或等于约80g/m²，大于或等于约100g/m²，大于或等于约200g/m²，或者大于或等于约400g/m²)。在一些情况下，过滤介质的定重可小于或等于约500g/m²(例如，小于或等于400g/m²，小于或等于约200g/m²，小于或等于约100g/m²，小于或等于约80g/m²，小于或等于约60g/m²，或者小于或等于约40g/m²)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，定重大于或等于约80g/m²且小于或等于约200g/m²。另一些范围也是可能的。如本文所确定，过滤介质的定重根据ASTM D-846标准测量。

在一些实施方案中，过滤介质的厚度可以为约40mil至约1000mil。例如，过滤介质的厚度可以为约80mil至约230mil。在一些实施方案中，厚度可以大于或等于约40mil(例如，大于或等于约80mil，大于或等于约100mil，大于或等于约200mil，大于或等于约230mil，大于或等于约500mil，或大于或等于约800mil)。在一些情况下，过滤介质的厚度可以小于或等于约1000mil(例如，小于或等于约500mil，小于或等于约230mil，小于或等于约100mil，小于或等于约80mil，或者小于或等于约40mil)。上述参考范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于约80mil且小于或等于约230mil)。另一些范围也是可能的。

过滤介质可以表现出合适的平均流量孔径。在一些实施方案中，过滤介质的平均流量孔径可以为约0.1微米至约100微米(例如，约5微米至约40微米，约15微米至约40微米，或者约25微米至约80微米)。在一些实施方案中，过滤介质的平均流量孔径可以小于或等于约100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，或者小于或等于约5微米，或者小于或等于约2微米。在另一些实施方案中，平均流量孔径可以大于或等于约2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25微米，大于或等于约30微米，大于或等于约50微米，或者大于或等于约75微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，平均流量孔径大于或等于约10微米且小于或等于约50微米的平均流量孔径)。平均流量孔径的另一些值和范围也是可能的。

本文所述的过滤介质可具有有益的容尘特性。在一些实施方案中，过滤介质的DHC可为约66g/m²至约200g/m²(例如，DHC为约100g/m²至约160g/m²)。在一些实施方案中，DHC可以大于或等于约66g/m²，大于或等于约80g/m²，大于或等于约100g/m²，大于或等于约120g/m²，大于或等于约140g/m²，大于或等于约160g/m²，或者大于或等于约180g/m²。在一些情况下，DHC可以小于或等于约200g/m²，小于或等于约180g/m²，小于或等于约160g/m²，小于或等于约140g/m²，小于或等于约120g/m²，小于或等于约100g/m²，小于或等于约80g/m²，或者小于或等于约66g/m²。上述参考范围的组合也是可能的(例如，DHC大于或等于约66g/m²且小于或等于约200g/m²)。另一些范围也是可能的。

如前所述，本文公开的过滤介质可以并入到多种过滤元件中，用于包括液体过滤应用和空气过滤应用二者的多种应用。示例性用途包括ASHRAE袋式过滤器、可折叠HVAC过滤器、液体袋式过滤介质、灰尘袋式过滤器、住宅炉式过滤器、喷漆式过滤器、手术面罩、工业面罩、舱室空气过滤器、商业ASHRAE过滤器、呼吸器过滤器、汽车进气过滤器、汽车燃料过滤器、汽车润滑油过滤器、室内空气净化器过滤器和真空净化器排气过滤器。过滤元件可以具有多种构造，并且以下更详细地讨论某些示例性过滤元件构造。作为非限制性实例，其他示例性过滤元件包括：包括设置在其中的圆柱形过滤介质的径向过滤元件，用于液体过滤的微米级容器袋式过滤器(也称为套筒式过滤器)，面罩等。

在一个示例性实施方案中，过滤介质可用于板式过滤器。具体地，过滤介质可以包括设置在其周围的壳体。壳体可具有多种构造，并且具体构造可基于指定应用而变化。在一个实施方案中，如图2所示，壳体为框架20的形式，框架20设置在本文所述的过滤介质(例如，过滤介质10)的周界周围。在一个实施方案中，框架具有大致矩形的构造，使得其围绕大致矩形的过滤介质的全部四个侧面，然而，具体形状可以变化。框架可以形成自多种材料，包括纸板、金属、聚合物等。在某些示例性实施方案中，框架的厚度可以为约12”或更小，并且更优选约2”或更小。在另一个实施方案中，框架可以形成自过滤介质的边缘。特别地，可以对过滤介质的周界进行热密封以在其周围形成框架。板式过滤器还可以包括本领域中已知的多种其他特征，例如用于使过滤介质相对于框架、间隔件等稳定的稳定特征。

在使用中，板式过滤器元件可用于多种应用，包括商业和住宅HVAC过滤器、汽车客舱空气过滤器、汽车进气过滤器和喷漆式过滤器。过滤元件的具体特性可基于预期用途而变化。

还可以使具有如本文所述的定向纤维部分的过滤介质打褶并用于褶状过滤器中。如前所讨论，可以通过在彼此相隔预定距离处形成划线使介质或其多个层打褶并折叠介质。然而，本领域技术人员将理解，可以使用另一些技术。一旦介质经打褶，则介质可以并入到壳体中。图3A例示了设置在框架30内的褶状的过滤介质32的一个实施方案。框架可以具有多种形状和尺寸。根据框架的尺寸和预期用途，介质可以具有任意数量的褶皱。在某些示例性实施方案中，过滤介质具有1至2个褶皱每英寸，并且褶皱高度为约0.75”至2”。然而，一些应用利用高度高达12”的峰。

为了便于打褶，过滤介质可以是自支撑的，即其可以具有允许打褶的刚度。在某些示例性实施方案中，过滤介质的最小刚度为约200mg(使用Gurley刚度测试仪)以使得能够打褶。替代地或此外，过滤介质可包括多种加强元件。作为非限制性实例，图3B和3C例示了过滤介质32a、32b，其包括本文所述的褶状的并且包括稳定带34a、34b的过滤层(例如，波形过滤层)，稳定带34a、34b粘附到(例如使用粘合剂或另一些粘合技术)过滤介质32a、32b的空气流出侧。还示出了过滤介质32a、32b被设置在框架30a、30b内。图3B进一步例示了设置在过滤介质32a上以加强介质32a并帮助保持褶状构造的筛网背衬36a。筛网背衬36a可以是膨胀的金属丝或挤压的塑料网。

在使用中，褶状过滤元件可用于多种应用，包括可折叠的HVAC过滤器、住宅炉式过滤器、舱室空气过滤器、商用ASHRAE过滤器、汽车进气过滤器、汽车燃料过滤器、汽车润滑油过滤器、室内空气净化器过滤器和真空净化器排气过滤器。过滤元件的具体特性可基于预期用途而变化。在一些实施方案中，过滤介质在打褶之前的厚度还可以为约0.5”或更小(或本文所述的另一厚度范围)，并且在打褶之后厚度为约2”或更小。然而，在某些应用中，打褶之后厚度可以高达12”。

在另一个实施方案中，过滤介质可以并入到袋式或囊式过滤器中以用于供热、空气调节、通风和/或制冷；以及微米级液体过滤袋。袋式或囊式过滤器可以通过以下方法形成：将两个过滤介质放置在一起(或对半折叠单个过滤介质)，并且使三侧(如果是折叠的话，两侧)彼此匹配使得只有一侧保持开放，从而在过滤器内形成囊。如图4A所示，可将多个过滤囊42附到框架44上以形成过滤元件40。各囊42可配置成使得开口端位于框架内，从而允许空气以线A所示的方向流入各囊42中。框架可包括延伸到并保持各囊的矩形环。本领域技术人员应理解，框架实际上可具有任何构造，并且可使用本领域已知的多种匹配技术来使所述囊与框架结合。此外，框架可包括任意数量的囊，但袋式过滤器通常包括6至10个囊。

图4B例示了一个囊42，示出了三个边缘42a、42b、42c是闭合的，并且一个边缘42d是开放的以接收如线A所示的通过其中的气流。如图4B所示，囊式过滤器42还可以包括任意数量的设置在其中的间隔件43，并且被构造成保持过滤器42的相反侧壁彼此预定的间隔距离。间隔件可以是线或在侧壁之间延伸的任意其他元件。本领域技术人员将理解，可将本领域已知的用于袋式或囊式过滤器的多种特征件并入到本文所公开的过滤介质中。

以下非限制性实例用于进一步解释说明本发明：

实施例

实施例1

该实施例证实了包括第一过滤层和第二过滤层的四个过滤介质样品的特性。第一过滤层和第二过滤层由三种纤维类型(聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和PE/PP双组分(BICO)共混物)的共混物组成。纤维类型、平均纤维直径和各层中每种纤维类型的百分比示于表E1中。

表E1

使用上述两种过滤层组成来形成四种不同的样品。如表E2中所示，四种样品(样品1至4)各自以使承载第一和第二过滤层各自的表面以不同的速度比移动而形成。过滤介质样品的重量、厚度和阻力也示于表E2中。如表E2所示，取向为46度至90度或61度至90度的纤维部分百分比大体上从样品1至样品4增加，而样品4在该取向中具有最高的纤维部分百分比。

表E2

通过ASHRAE 52.2标准使用不同尺寸的雾化KCl进料颗粒来测量样品1至样品4对范围1(0.30微米至1.0微米)、范围2(1.0微米至3.0微米)和范围3(3.0微米至10.0微米)粒径的初始效率随待过滤的平均粒径的变化。还测量MERV等级。初始效率和MERV等级的结果列于表E3中。样品4的平均效率为40％。

表E3

如表E3所示，随着取向为46度至90度(或61度至90度)的纤维部分百分比增加(例如，样品4在该取向中具有最高的纤维部分百分比)，初始效率大体上增加。对于样品1至样品4，初始效率随着粒径的增加而增加，如图5所示。样品1和样品4的代表性截面SEM图像分别示于图6A和图6B中。

基于上述实施方案，本领域技术人员将理解本发明的另外的特征和优点。因此，除了由所附权利要求指示之外，本发明不限于具体示出和描述的内容。本文引用的所有出版物和参考文献的全部内容通过引用明确地并入本文。