专利名称：带eptef隔膜的可打褶的ptfe过滤介质的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及空气过滤器，并且更特别地，涉及可在各种环境下的袋室 (baghouse)中操作的可打褶的空气过滤器。
背景技术：
空气过滤器是公知的并用于包括袋室的众多不同应用。各袋室可设有用于过滤各种环境中的脏空气的一个或多个空气过滤器。现有技术过滤器包括标准圆形玻璃过滤袋、 打褶的玻璃过滤元件、过滤器筒等。一般而言，基于玻璃的过滤介质当用于诸如涉及水泥或矿物处理、焚化等的高温环境中时主要与这些类型的过滤器一起使用。然而，对于涉及高温并具有酸性或碱性气流或灰尘的环境而言，可能希望基于玻璃的过滤介质的性能上的改
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发明内容
以下呈现了本发明的简化概要以便提供对本发明的一些示例方面的基本理解。此概要并非本发明的详尽综述。此外，此概要并非意在标识本发明的关键要件，也并非意在描绘本发明的范围。该概要的唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，以作为稍后呈现的更详细描述的前序。根据一方面，本发明提供了包括织物(scrim)、织物上的聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底以及粘附到织物上的PTFE介质衬底上的一层膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。该过滤介质是可打褶的，并在未使用、未打褶条件下用处于10. 5英尺/分钟流率的0. 3微米挑战气溶胶 (challengeaerosol)进行测试时以及在根据ASTM D6830的可清洁尘埃性能测试后进行测试时具有在0. 5英寸H2O压降下大约3-10立方英尺/分钟的空气渗透率，以及大于99. 0% 的原始过滤效率。
在参照附图阅读以下说明后，本发明的前述和其它方面对本发明相关领域的技术人员来说将变得显而易见，在附图中图1图示了具有多个过滤器筒并结合了本发明的至少一方面的示例性袋室的透视图；图2图示了来自图1的示例并结合了本发明的至少一方面的示例性过滤器筒的放大透视图；图3图示了图2的示例性过滤器筒的侧视图；图4图示了沿着图3的线A-A截取的过滤器筒的放大、截面图并显示了根据本发明的至少一方面的复合过滤介质；以及图5图示了沿着图4中的线5-5截取的复合过滤介质的放大、透视剖面图。
具体实施例方式在图中描述并图示了结合本发明的一方面或多方面的示例性实施例。这些示出的示例并非旨在成为对本发明的限制。例如，本发明的一方面或多方面可用在其它实施例以及甚至其它类型的装置中。此外，某些术语在文中只是为了方便而使用且并非作为对本发明的限制。再者，在附图中，采用相同的附图标记来表示相同的元件。图1示意性地显示了作为其内可利用本发明的环境的袋室10的示例性内部。袋室 10可由封闭的壳体12限定并且能被分为两个区段，即脏空气室14和洁净空气室16。脏空气室14和洁净空气室16可被布置成彼此流体连通并由管板22分隔，该管板22为壁、分隔物等。脏空气室14与脏空气进口沈成流体连通，允许未经过滤的空气通过脏空气进口进入袋室10。洁净空气室16与洁净空气出口 28成流体连通，允许经过滤的空气通过洁净空气出口离开袋室10。脏空气室14和洁净空气室16可被布置成经由管板22中所形成的一个或多个圆形开口成流体连通。各开口的尺寸可设置成接纳并保持过滤器筒30。管板22 阻止空气经管板通过。相反，空气可经过滤器筒30从脏空气室14转到洁净空气室16。应理解，袋室10可以变化并且所呈现的示例并非视为对本发明的限制。在图1所示的示例中，示出了六个过滤器筒30。然而，该袋室可包括任何数目(即， 一个或更多)的过滤器筒30。过滤器筒30总体为长形并且可被布置成以大致竖直的方式彼此平行(即，延长的轴线)。过滤器筒30能够过滤空气以去除各种干成分。例如，过滤器筒30可被用于但不限于过滤温度范围为从400° F到500° F且温度骤升到550° F的热气体。另外，过滤器筒30可用于可具有气流和/或具有呈酸性或碱性的灰尘的环境中处于所述温度下的应用中。这些应用可包括但不限于炭黑处理、二氧化钛处理等。如图2-4中所示，代表性示例过滤器筒30包括根据本发明的一方面的过滤介质 40。在所示示例中，过滤介质40布置在内芯42 (图4)周围。内芯42限定过滤器筒30内所形成的长形中央通道44。该长形沿着中心轴线46。芯42可由多种不同金属材料如钢、 钛等制成，并且可足够硬以对过滤器筒30提供一些支撑。芯42在其表面上包括开口以允许空气经该芯通过。例如，芯42可包括多个穿孔、孔口、孔洞等以允许空气从芯的外部转到中央通道44。在所示示例(图2-4)中，过滤介质40被布置成管以环绕内芯42并具有多个褶状物48。褶状物48平行于轴线延长并朝向和远离中心轴线46成Z字形图案延伸。褶弯之间的区段实质上为平直区段。过滤介质40具有内表面52和外表面M。在所示实施例中，内表面52的一部分在褶状物48的径向向内范围接合和/或邻近内芯。在所示示例中，附接装置58可被设置在过滤介质40周围。附接装置58可帮助将过滤介质40在内芯42周围保持就位。在一个特定示例中，附接装置58可包括粘合剂以在褶状物48的向内范围将内表面52固定于内芯42的外部。在另一示例中，如图2-3 中所示，附接装置58可包括用于将过滤介质40保持和/或固定就位的一个或多个保持箍带(strap)。此类保持箍带可包括多种具有高抗拉强度的材料，包括挤压聚合物、织造聚酯 (woven polyester)、金属、高温织物等。同样，这种保持箍带可在多个位置上被固定在过滤介质的圆周周围，例如在过滤器筒的底部和顶部之间的中间位置。类似地，可设置超过一个保持箍带以便固定过滤介质，如所示示例中那样，使用了两个保持箍带。各保持箍带均可包括形成在箍带各端处的孔口。在一个示例中，可设置紧固装置如带铆钉的孔眼(eyelet)组件，以便穿过各孔口并将保持箍带固持就位。在该备选方案中，紧固装置可包括螺母和螺栓组件、螺钉组件等以便固定箍带。在再另一示例中，保持箍带的端部可改为被焊接在一起以将箍带保持就位。一旦通过附接装置、通过焊接等固定，保持箍带就可被安放在过滤器筒周围。保持箍带的内部或备选方案中过滤介质的外表面可涂覆有粘合剂。粘合剂可起作用以将保持箍带靠在过滤介质的外表面上保持就位，从而限制保持箍带的任何滑动。过滤器筒30还可在过滤器筒的任一端或两端处包括一个或更多个端盖62、64 (上和下)。端盖62、64可起作用以允许和/或阻止空气经过滤器筒的一端通过并确保气流仅通过过滤介质40以协助过滤过程。盖可包括刚性部件、密封件等，如本领域的普通技术人员将理解的那样。同样，在所示示例中，下端盖64可提供完全阻塞，而上端盖62可提供周边密封并在中心开口以允许空气从中央通道44流出。注意图4和图5，其显示了根据本发明至少一方面的一个示例性复合过滤介质40 的细节。过滤介质40包括聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底70。在所示出的一个示例中，提供丝网织物72。在一个特定示例中，衬底70的PTFE材料被设置在丝网织物72的每一侧上以将织物夹在衬底内。可通过将PTFE介质衬底70卷入丝网织物72中来提供此构造。织物72可由编织丝线制成并且丝线可为金属。用于织物72的材料的一些示例为钢、钛等。织物72提供空气流动开口以允许空气通过，从而允许空气沿从过滤介质40的脏侧(外部)至洁净侧(内部)的方向流通。织物72还对过滤介质40提供刚性。此类刚性容许过滤介质40形成一种形状并保持所形成的形状。特别地，过滤介质40可被形成并保持为如图1-4所示打褶的形状。再转向图5，一层膨体聚四氟乙烯(ePTFE)隔膜76被热层压在PTFE介质衬底70 的一个表面(例如，朝向复合过滤介质40的“脏”侧的表面)上。因此，过滤介质40的外表面M在ePTFE隔膜76处，而过滤介质的内表面在PTFE介质衬底70处。可以通过热粘合来将ePTFE隔膜76层压在PTFE介质衬底70上。ePTFE隔膜76是比PTFE介质衬底70 薄得多的一层。同样，ePTFE隔膜76本身(即，未被层压到PTFE介质衬底上)具有很小的刚性或不具有刚性。如所述的，该复合过滤介质可形成为大致管状并包括许多褶状物。褶状物的内表面可邻近内芯附近定位而外表面可邻近保持箍带。复合过滤介质是刚性的以保持该形状 (即圆柱形)。过滤介质可具有包括范围介于在0. 5"H2O的压降下为3-10立方英尺/分之间的空气渗透率的特性。当使用流率为10. 5英尺/分的0. 3微米挑战气溶胶以未用过的平板 (未打褶)的形式进行测试时以及在根据ASTM D6830的可清洁尘埃性能测试后进行测试时这两种情况下原始过滤效率可大于99%。这种情况等同于当使用流率为10. 5英尺/分的相同的0. 3微米挑战气溶胶测试时在褶弯之间的平直区段处至少99%的过滤效率。制造PTFE介质衬底70的方法可以通过喷丝编丝工艺(spinlacingprocess)。可首先对PTFE短纤维进行粗疏。接下来，可使用高压水射流将短纤维凝固到过滤毡中。过滤毡又可包括多种材料，包括PTFE毡。此时，PTFE短纤维和过滤毡共同包括PTFE介质衬底。 可以但不一定使用硬化、可打褶的树脂对PTFE介质衬底进行处理。相反，可将PTFE纤维凝固在使介质可打褶以形成水缠绕(hydroentangled)介质的织物上。然后可使用氟聚合物树脂对水缠绕介质进行后处理以允许该层ePTFE隔膜76的热层压。然而，应理解不一定使用氟聚合物树脂对介质进行处理，因为树脂允许更容易的热层压。硬化树脂可包括基于聚酰亚胺(PI)的树脂。聚酰亚胺是从双功能羧酸酐和伯二胺衍生的泛类型缩聚物。它们含有“酰亚胺”键(一C0--NR--C0--)作为沿着聚合物骨架的线性或异环单位。异环结构常作为使用苯(邻苯二甲酰亚胺)或萘(萘二甲酰亚胺)浓缩的五元环或六元环存在。聚酰亚胺包括但不限于泛类型聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚双马来酰亚胺(PBMI)。PAI是在聚合物骨架中含有“酰亚胺”键和“氨基”(一C0--NH-)键两者的高性能聚合物。PAI树脂是通过使用芳香二胺对芳香三氯化物进行溶液缩合而生产的。 PEI是从双酚和二硝铵双酰亚胺的反应生产的缩聚物。PEI聚合物在聚合物骨架中含有“酰亚胺”和“醚”(一0--)两种键。醚键可提高处理的容易性和灵活性。PBMI —般是从存在乙酸酐以及催化量的醋酸镍和三乙胺的顺丁烯二酸酐和二胺的两步反应制备而成的。聚酰亚胺包括可被设计成适合特定终端使用性能要求的热固性和热塑性聚合物。硬化树脂可结合能够耐受特殊过滤应用的条件的任何衬底来利用。对于高温应用，这可包括聚合物衬底如聚亚芳基硫化物、聚酰亚胺、芳族聚酰胺、聚酰胺、玻璃及它们的合剂或混合物。另外，聚苯硫醚(PPS)(其为聚亚芳基硫化物的子类)的混合物可与大于 10%的芳族聚酰胺、聚酰亚胺、丙烯酸、预氧化丙烯酸或它们的类似聚合物和混合物一起使用。在示例中，经处理的过滤介质可通过任何适当的方法来打褶，包括通过刮刀、推杆打褶机(push bar pleater)等。由于聚酰亚胺的高玻璃化转变温度，在打褶过程期间的温度可升高到430° F，依据所使用的具体聚酰亚胺而定。在随后的冷却之后，硬化树脂可帮助过滤介质保持已打褶的结构。在备选方案中，过滤介质可包括借助于喷丝编丝工艺的织物作为唯一的保持装置。织物可减少对硬化树脂应用的需要并且可允许通过任何适当的方法来打褶，包括通过刮刀、推杆打褶机等。已参照上述示例性实施例描述了本发明。在阅读并理解本说明书后，其他人会想到改型和变型。结合了本发明一方面或多方面的示例性实施例旨在包括所有此类改型和变型，只要它们处于所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种过滤介质，包括织物；在所述织物上的聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底；以及一层膨体聚四氟乙烯(ePTFE)隔膜，其被粘附到所述织物上的所述PTFE介质衬底上；所述过滤介质是可打褶的，并在未使用、未打褶条件下用流率为10. 5英尺/分的0. 3 微米挑战气溶胶进行测试时以及在根据ASTMD6830的可清洁尘埃性能测试后进行测试时具有在0. 5英寸H2O压降下大约3-10立方英尺/分的空气渗透率以及大于99. 0%的原始过滤效率。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质还包括硬化剂，所述硬化剂包括适于处理所述聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底的聚酰亚胺。
3.根据权利要求2所述的过滤介质，其特征在于，所述硬化剂包括聚酰胺酰亚胺 (PAI)。
4.根据权利要求3所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质还包括适于处理所述聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底的含氟聚合物(FP)树脂。
5.根据权利要求4所述的过滤介质，其特征在于，所述聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底被热层压在所述一层膨体聚四氟乙烯(ePTFE)隔膜上。
6.根据权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述织物为金属。
7.根据权利要求6所述的过滤介质，其特征在于，所述过滤介质还包括适于处理所述聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底的含氟聚合物(FP)树脂。
8.根据权利要求7所述的过滤介质，其特征在于，所述聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底被热层压在所述一层膨体聚四氟乙烯(ePTFE)隔膜上。
全文摘要
本发明涉及带EPTEF隔膜的可打褶的PTFE过滤介质，具体而言，涉及一种过滤介质，其包括织物、在该织物上的聚四氟乙烯(PTFE)介质衬底以及粘附于织物上的PTFE介质的一层膨体聚四氟乙烯(EPTFE)隔膜。该过滤介质可打褶，并在未使用、未打褶条件下用处于10.5英尺/分钟流率的0.3微米挑战气溶胶进行测试时以及在根据ASTMD6830的可清洁尘埃性能测试后进行测试时具有在0.5英寸H2O压降下大约3-10立方英尺/分钟的空气渗透率，以及大于99.0％的原始过滤效率。
文档编号B01D39/14GK102151438SQ20111003887
公开日2011年8月17日 申请日期2011年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者A·斯米蒂斯, K·L·奥尔森 申请人:Bha控股公司