包括具有三层的褶式空气过滤介质的框架式褶式空气过滤器的制造方法_4

文档序号:9130595阅读:来源:国知局
例性布置中那样。在其它示例性实施方案中,这些股 线可以共同由例如非织造网(稀松布)的纤维提供,尽管这些纤维单独地过短和/或取向 而使它们不能在褶皱尖端之间延伸,但是它们与其它纤维粘结和/或与其它纤维缠结以共 同跨接相邻褶皱尖端之间的距离。在其它示例性实施方案中,这些股线可能共同由例如膨 胀金属(例如像可从加利福尼亚州库卡蒙加牧场的瓦尔内尔工具公司(Wallner Tooling/ Expac, Rancho Cucamonga, CA)获得的产品)的股线提供,尽管金属丝的单个段(与其它单 个段的接合点之间)可能(或可能没有)长到足以在两个褶皱尖端之间延伸。然而,在至 少一些实施方案中,股线101将包含是褶式空气过滤介质的主要面的连续褶皱尖端之间的 间距的至少100 %、200 %、400 %或800 %的平均长度,和/或将被布置以使得至少一些单个 股线在褶式过滤介质的主要表面的至少两个褶皱尖端之间延伸并且与所述至少两个褶皱 尖端粘结。
[0050] 在未打褶的情况下,股线101可以常常包含大体呈平面的配置(如图2中的示例 性实施方案中所示)。然而,在一些实施方案中,至少一些股线可以部分地或甚至连续地沿 循褶皱的轮廓,如由图4的股线101所举例说明。这些股线以及将它们施用于褶式空气过 滤介质的方法详细描述于Duffy的美国专利号7235115中。(要强调的是,至少一些股线至 少部分地沿循褶式空气过滤介质的轮廓是可接受的,只要这些股线实际上不连同空气过滤 介质一起打褶即可。)
[0051] 在一些实施方案中,至少一些股线101可以经过取向而至少大体上与褶式过滤介 质4的褶皱方向垂直(例如在90度+/-约5度的范围内)(其中褶皱方向意指与褶皱尖端 平行的方向)。(看到图1的股线101基本上完全与褶皱方向垂直。)在这些情况下,股线 可以在例如三个、四个、八个或更多个褶皱尖端之间延伸并且与这些褶皱尖端粘结。在一些 实施方案中,至少一些股线可以是连续的,意指它们沿褶式过滤介质的整个长度延伸。在一 些实施方案中,股线101是至少大体上直的;并且这些股线中的至少一些可以至少大体上 相互平行。然而,将了解的是,许多布置是可能的。在一些实施方案中,至少一些股线可以 与周边框架6附接。在其它实施方案中,没有股线与周边框架6附接。
[0052] 如上文所指出,股线101不连同褶式过滤介质4 一起打褶。实际上,由第一加强层 所赋予的刚度(以及股线101 (如果存在的话)的帮助)可以允许在一旦形成褶式配置后 即维持这种褶式配置。因此,可能不需要提供与褶式过滤介质的主要表面粘结并且连同空 气过滤介质一起打褶的任何支撑结构。因此,在一些实施方案中,将不存在与褶式过滤介质 的主要表面粘结并且连同过滤介质一起打褶的支撑结构。然而,在其它实施方案中,可以存 在这种褶式支撑结构(例如与空气过滤介质以粘合方式粘结并且与其一起打褶的丝网)。
[0053] 框架式褶式空气过滤器2可以用于期望从空气去除甲醛(并且任选地去除细粒) 的任何情形。框架式褶式空气过滤器2因此可以用于任何类型的强制通风系统(例如HVAC 系统)中。在具体实施方案中,框架式褶式空气过滤器2可以用于空气净化器(例如室内 或家用空气净化器)中。为了可以更充分地了解本文所述的发明,阐述以下实施例。应当 了解的是,这些实施例仅是用于说明性目的,而不应当被视为以任何方式限制本发明。
[0054] 工作实施例
[0055] 测试方法
[0056] 使用Fox的美国专利申请公布号20120272829中所概述的一般方法来测定褶皱间 距、穿透百分比以及流动阻力(压降)。在平坦的介质上以14厘米/秒的面速度对气流阻 力(压降)进行测定并且以毫米水柱为单位报告。以Fox的美国专利号7947142中所述的 一般方式测量格利刚度;在本发明的实施例中,样品具有约1. 5英寸的长度和2. 0英寸的宽 度。格利刚度值以毫克为单位来报告,如本领域技术人员将知晓。
[0057] 通过在具有实现0. 5米/秒的过滤器面速度的流动速率的50%湿度的空气流 中加热多聚甲醛溶液而产生甲醛。使用来自加利福尼亚州分析仪器公司(California Analytical Instruments)的光声检测器来测量甲醛浓度。通过下式来计算过滤器甲醛效 率:效率% = 100 X (1-CT# (在使用的过滤器)/CT# (未在使用的过滤器)),其中C是流 动的空气流中甲醛的浓度。过滤器甲醛去除容量是通过将图5中从测试开始直到过滤器样 品通过5%效率的效率曲线下面积积分并且将它乘以甲醛的质量流量来确定的。从图5中 以虚线示出的直到5%效率的最终测量值并且使用线性最佳拟合方程外推结果。这些结果 以"吸附剂容量"呈现于下表1中。本领域技术人员将了解各种合适的分析技术可用于测 量在这个浓度范围内的甲醛。
[0058] 工作实施例1
[0059] 使用与Fox的美国专利申请公布号2012272829的实施例1中所述的程序大体上 类似的程序形成三层空气过滤介质。简单地说,将第一非织造网(从佳斯迈威公司(Johns Mannsville)以商品名称568/90获得的纺粘聚酯网,具有92g/m 2的基重和0. 45mm水柱的 气流阻力)放在移动收集器(带)表面上。使顶部有第一非织造网的收集器表面在熔喷装 置下方通过以使得(初始)纤维和活性炭粒子的混合流沉积到第一非织造网的顶部。这 些纤维由熔融挤出物制成,所述熔融挤出物包含从陶氏化学公司以商品名称Versify 4301 获得的热塑性弹性体;活性炭是32X60筛目的处理过的活性炭。组合的吸附剂和纤维的组 成是约9. 9重量%的纤维和约90. 1重量%的活性炭。熔喷纤维形成第二熔喷网。熔喷纤 维充分地与活性炭粘结(并且相互粘结)以形成第二吸附剂层(该层与由第一非织造物提 供的第一加强层粘结)。
[0060] 使第三非织造物(PCT专利申请序列号US2014/053640中所述的一般类型的纺粘 不带电的聚丙烯网,具有39g/m 2的基重和0. 27_水柱的气流阻力)与第二吸附剂层的暴 露表面接触。在这些条件下,第三非织造物与第二吸附剂层轻度粘结,以提供三层空气过滤 介质的第三保护层。
[0061] 所得的三层空气过滤介质具有574g/m2的基重、I.23mm水柱的气流阻力以及 398g/m 2的总吸附剂含量(基重)。使用折叠刀式的打褶机以25mm的褶皱高度和12. 5mm的 褶皱间距使网打褶。打褶装置保持在约80°C。在这些条件下,介质不需要任何支撑材料与 介质层合(在打褶之前)以与之一起共同打褶,以成功地形成并且保持褶式形状。在进行 打褶工艺之后,将薄纸板的条带以粘合方式与褶式介质的一个主要表面的褶皱尖端附接以 维持一致的褶皱间距。
[0062] 为了评价去除甲醛的能力,不将褶式空气过滤介质加框架,而是将它粘结到测试 固定装置中,该测试固定装置防止空气在褶式空气过滤介质的边缘周围泄漏。对褶式空气 过滤介质从流动的空气流中去除甲醛的能力进行测试。作为比较实施例,还对可商购获得 的30mm厚的蜂窝式空气过滤器(以可从3M公司获得的KJEA-400型号的室内空气净化器 供应的类型,并且包含处理过的活性炭和未处理过的活性炭的50:50共混物,总吸附剂基 重是约3600g/m2)进行测试。将工作实施例褶式空气过滤器和比较实施例各自暴露于包含 8. 7ppm甲醛的测试用空气流;该空气流保持在约50%的相对湿度并且以0. 5米/秒的面速 度流动。如图5中所图示,在整个测试持续时间内,工作实施例1褶式空气过滤器与比较实 施例相比表现出高得多的初始甲醛去除效率并且保持在更高的效率。
[0063] 由工作实施例1相比于比较实施例所表现出的如上文所述而获得的吸附剂容量 呈现于表1中。吸附剂容量是通过计算出所捕捉的甲醛的质量(每单位面积的过滤介质) 与进行捕捉的吸附剂质量(再次,每单位面积的过滤介质)的比率而获得的。根据上述程 序计算吸附剂容量。
[0064] 表 1
[0065]
[0066] 明显的是,尽管工作实施例褶式过滤介质含有少于比较实施例一半量(以重量 计)的吸附剂,但是它仍能够去除高得多量的甲醛。即,它表现出高得多的吸附剂容量。本 领域普通技术人员将了解,高的初始甲醛去除效率和在过滤器的寿命期间的甲醛去除效率 与高吸附剂容量组合将会产生有利地高的CADR(洁净空气输出率)。
[0067] 还使褶式过滤器形成具有370X400mm的尺寸的框架式过滤器。使用硬纸板周边 框架,其中框架在过滤器的下游侧上与过滤器面重叠约20m
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