聚结过滤介质的制作方法

文档序号:31054062发布日期:2022-08-06 10:33阅读:31来源:国知局
聚结过滤介质的制作方法
聚结过滤介质
1.本技术是名为“聚结过滤介质”、申请号为201780041990.5的中国专利申请的分案申请,专利申请201780041990.5是根据专利合作条约于2017年5月31日提交的国际申请(pct/us2017/035226)进入中国国家阶段的国家申请,该申请的优先权日为2016年5月31日。
技术领域
2.本实施方案一般地涉及聚结过滤介质,并且具体地,涉及具有增强的拒油性水平和/或性能特性的聚结过滤介质以及相关方法。


背景技术:

3.过滤元件可以在多种应用中用于除去污染物。这样的元件可以包括可由纤维网形成的过滤介质。纤维网提供允许流体(例如,气体、液体)流过该介质的多孔结构。流体内包含的污染物颗粒(例如,粉尘颗粒、烟灰颗粒)可以被捕获在纤维网上或纤维网中。根据应用,可以将过滤介质设计成具有不同的性能特性。
4.虽然存在许多类型的用于从气体流中过滤油的过滤介质,但是过滤介质的物理和/或性能特性(例如,强度、空气阻力、效率和高容尘量)的改善将是有益的。


技术实现要素:

5.一般地提供了聚结过滤介质和相关方法。在一些情况下,本技术的主题涉及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案、和/或结构和组成的多种不同用途。
6.在一个方面中,提供了用于从气体流中过滤油、润滑剂和/或冷却剂的方法。在一些实施方案中,该方法包括使包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流通过过滤元件,其中过滤元件包括卷绕在芯周围的纤维网使得形成纤维网的至少两层,所述纤维网包含多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米、定重(basis weight)为至少1g/m2且小于或等于270g/m2、以及厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,其中纤维网的拒油性水平为4至6,其中纤维网的窜油量(oil carry over)小于20%,并且其中油、润滑剂和/或冷却剂在23℃和50%rh下测量的表面张力为22mn/m至33mn/m。
7.在一些实施方案中,该方法包括使包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流通过纤维网,其中纤维网包含多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米、定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2、以及厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,其中纤维网的拒油性水平为4或更大至6或更小,并且其中纤维网包括平均截面尺寸为至少约1mm的多个穿孔。
8.在另一个方面中,提供了过滤元件。在一些实施方案中,过滤元件包括芯和卷绕在芯周围的纤维网使得形成纤维网的至少两层,其中纤维网包含多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米、定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2、以及厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,其中纤维网的拒油性水平在4或更大至6或
更小,并且其中纤维网的窜油量小于20%。
9.在又一个方面中,提供了过滤介质。在一些实施方案中,过滤介质包括纤维网,其中纤维网包含多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米、定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2、以及厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,其中纤维网的拒油性水平为4或更大至6或更小,并且其中纤维网包括平均截面尺寸为至少约1mm的多个穿孔。
10.当结合附图考虑时,本发明的其他优点和新特征将由本发明的多个非限制性实施方案的以下详细描述而变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下,应当以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文献相对于彼此包括冲突和/或不一致的公开内容,则应当以生效日期较晚的文献为准。
附图说明
11.将参照附图通过示例的方式来描述本发明的非限制性实施方案,附图为示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中,所示的每个相同或近似相同的部件通常由单一数字表示。为了清楚起见,在不需要图解来使本领域普通技术人员理解本发明的情况下,没有在每幅图中都标注出每个部件,也没有示出本发明每个实施方案的每个部件。在附图中:
12.图1是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图;
13.图2是示出根据一组实施方案的过滤器的截面透视图的示意图;
14.图3是示出根据一组实施方案的过滤器的截面的示意图;
15.图4是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图;
16.图5是示出根据一组实施方案的过滤器的截面透视图的示意图;以及
17.图6是示出根据一组实施方案的过滤器的截面透视图的示意图;
具体实施方式
18.本文描述了用于过滤气体流(例如,空气)的过滤介质、过滤元件和方法。在一些实施方案中,过滤介质可以包括纤维网,该纤维网包含多根纤维并具有特定的拒油性水平。例如,在某些实施方案中,可以定制纤维网的表面化学性质以赋予与从气体流中被除去的流体(例如,油、润滑剂和/或冷却剂)的表面能密度相匹配的特定表面能密度。在一些实施方案中,纤维网可以卷绕在芯(例如,内芯)周围。例如,纤维网可以卷绕在芯周围使得其在芯周围形成两个或更多个层。在一些情况下,纤维网可以是穿孔的。在某些实施方案中,包含流体(例如,油、润滑剂和/或冷却剂)的气体流可以通过纤维网、过滤介质和/或过滤元件,使得至少一部分流体在纤维网上聚结。如本文所述的纤维网、过滤介质和/或过滤元件可以特别适用于涉及过滤包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流(例如,由压缩机产生的气体流)的应用,但该介质也可以用于其他应用。有利地,本文所述的纤维网、过滤介质和/或过滤元件可以显著减少或防止由油或其他液体引起的过滤器结垢和/或增加油或其他液体的聚结和/或连续去除。
19.包括纤维网和芯的过滤元件的一个实例示于图1中。在一些实施方案中,纤维网可以与芯相邻(例如,直接相邻)。如图1中说明性示出的,以截面示出的过滤元件100可以包括包含多根纤维的纤维网110和与纤维网110直接相邻的芯120。在一些实施方案中,纤维网可
以卷绕在芯周围。例如,如图2中说明性示出的,过滤元件102包括卷绕在芯120(例如,非纤维部件,例如芯)周围的纤维网110。在某些实施方案中,纤维网卷绕在芯周围使得纤维网基本上沿芯的圆周覆盖芯的至少一部分表面。在一些实施方案中,纤维网围绕芯卷绕两次或更多次。例如,在某些实施方案中,过滤元件包括卷绕在芯周围的纤维网的至少两层。芯可以包括例如丝网或穿孔片,并且在一些实施方案中可以由金属或塑料形成。下面更详细地描述芯的另外实例。
20.如本文所使用的,当一个层被称为与另一层“相邻”时,其可以与该层直接相邻,或者还可以存在中间层。与另一层“直接相邻”的层意指不存在中间层。
21.如图3中说明性示出的,过滤元件106包括卷绕在芯120周围的纤维网110使得过滤元件106包括两个纤维网层110。在一些实施方案中,纤维网连续卷绕在芯周围。也就是说,在一些这样的实施方案中,单个纤维网可以卷绕在芯周围使得形成至少一个连续层。在一些实施方案中,单个纤维网可以卷绕在芯周围使得形成单个纤维网的至少两层。在一些实施方案中,过滤元件可以包括卷绕在芯周围的单个纤维网的至少1层、至少2层、至少3层、至少4层、至少5层、至少7层、至少9层、至少10层、至少11层、至少13层、至少13层、至少15层、至少17层或至少19层。在某些实施方案中,过滤元件包括卷绕在芯周围的单个纤维网的小于或等于20层、小于或等于19层、小于或等于17层、小于或等于15层、小于或等于13层、小于或等于12层、小于或等于11层、小于或等于10层、小于或等于9层、小于或等于7层、小于或等于5层、小于或等于4层、小于或等于3层、或者小于或等于2层。上述范围的组合也是可能的(例如,至少1层且小于或等于20层、至少2层且小于或等于13层、至少2层且小于或等于4层、至少5层且小于或等于10层)。其他范围也是可能的。
22.纤维网相对于芯可以具有任何合适的配置。例如,应理解,纤维网不必在所有实施方案中都卷绕在芯周围。例如,在某些实施方案中,包括纤维网的一个或更多个层可以设置在芯(例如,外芯)内。
23.纤维网的配置也可以变化。例如,在一些实施方案中,包括纤维网的一个或更多个层可以与一个或更多个支撑层直接相邻。支撑层可以包括网状物和/或多根纤维如合成纤维、纤维素纤维和/或玻璃纤维,如下面更详细描述的。在一些实施方案中,包括纤维网的过滤元件或过滤介质可以包括两个或更多个支撑层。支撑层可以位于纤维网层的上游和/或下游。在一些实施方案中,纤维网层与支撑层(如果存在的话)一起可以卷绕在过滤元件中的芯周围。纤维网可以通过任何合适的手段附接至支撑层上,包括例如通过层合、点结合、热点结合、超声波结合、轧光、使用粘合剂(例如,胶网)和/或共打褶。
24.在一些实施方案中,可以将纤维网层与支撑层(如果存在的话)一起打褶(例如,共打褶)。在一些这样的实施方案中,打褶层可以位于芯附近(例如,卷绕在芯周围)。
25.芯可以具有任何截面形状(圆形、椭圆形、三角形、不规则形、梯形、正方形或矩形等)。芯的纵横比(长度相对于平均截面尺寸)还可以为至少1∶1、至少2∶1,更通常地至少3∶1、5∶1或10∶1或更大。纤维网可以至少部分地覆盖芯或完全覆盖芯。
26.已经在本文所述的某些实施方案的背景中发现,纤维网的拒油性水平允许实现足够的聚结而不增加(或最小地增加)纤维网和/或整个过滤介质的阻力。不希望受任何理论的束缚,认为定制纤维网的表面化学性质(例如,通过纤维网的改性和/或选择合适的纤维材料)允许气体流中的流体(例如,待分离的流体,包括油、润滑剂和/或冷却剂等)有利地与
表面相互作用,使得表面能密度(或表面张力)相对于纤维网的表面能密度发生变化。气体流中的流体与纤维网的表面之间具有相似的表面能密度导致待分离的流体优先与纤维网结合(例如,润湿)。
27.纤维网可以被定制成具有特定的拒油性水平,例如,以便使油、润滑剂和/或冷却剂从通过纤维网的气体流中聚结。在一些实施方案中,纤维网的拒油性水平为4至6(例如,4至6、4.5至5.5、4.5至5、5至5.5)。在某些实施方案中,纤维网的拒油性水平为4、4.5、5、5.5或6。如本文所述的拒油性水平根据aatcc tm 118(1997)在23℃和50%相对湿度(rh)下测量来确定。简言之,将5滴每种测试油(平均液滴直径约2mm)放置在纤维网表面上的五个不同位置上。在23℃和50%rh下与纤维网接触30秒之后不润湿(例如,对该表面的接触角大于或等于90度)纤维网表面的具有最大油表面张力的测试油对应于拒油性水平(列于表1中)。例如,如果表面张力为26.6mn/m的测试油在30秒之后不湿润(即对该表面的接触角大于或等于90度)纤维网的表面,但是表面张力为25.4mn/m的测试油在三十秒内润湿纤维网的表面,则该纤维网的拒油性水平为4。作为另一个实例,如果表面张力为25.4mn/m的测试油在30秒之后不润湿纤维网的表面,但是表面张力为23.8mn/m的测试油在三十秒内润湿纤维网的表面,则该纤维网的拒油性水平为5。作为又一个实例,如果表面张力为23.8mn/m的测试油在30秒之后不润湿纤维网的表面,但是表面张力为21.6mn/m的测试油在三十秒内润湿纤维网的表面,则该纤维网的拒油性水平为6。在一些实施方案中,如果在给定测试中五个液滴中的三个或更多个部分地润湿表面(例如,在表面上形成液滴,但不是很圆的液滴),则拒油性水平表示为通过从测试液体的数值中减去0.5而确定的最接近的0.5值。作为示例,如果表面张力为25.4mn/m的测试油在30秒之后不润湿纤维网的表面,但是表面张力为23.8mn/m的测试油在30秒之后在三十秒内仅部分地润湿纤维网的表面(例如,三个或更多个测试液滴在纤维网的表面上形成不是很圆的液滴的液滴),则纤维网的拒油性水平为5.5。
28.表1
29.拒油性水平测试油表面张力(以mn/m计)1kaydol(矿物油)31265/35kaydol/正十六烷283正十六烷27.54正十四烷26.65正十二烷25.46正癸烷23.87正辛烷21.68正庚烷20.1
30.在一些实施方案中,如下文更详细描述的,纤维网可以用于减少过滤介质和/或过滤元件的窜油量。简言之,窜油量提供了在气体流通过纤维网之后存在于包含油的气体流中的油的量度。在一些实施方案中,通过定制纤维网的表面化学性质(例如,通过纤维网表面的表面改性和/或通过选择多根纤维的特定表面化学性质)以允许纤维网的至少一个表面与气体流中的一种或更多种组分(例如,油、润滑剂和/或冷却剂)相互作用,可以实现减少的窜油量。还可以通过围绕芯卷绕至少两次的纤维网来增强窜油量。在某些实施方案中,
纤维网的表面化学性质(例如,表面改性)、纤维直径、平均流量孔径和/或渗透性的选择可以使流体聚结成可以容易地从气体流中分离的液滴。在一些实施方案中,如本文所述的纤维网可以特别适用于从气体流中除去通过du no
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y环法在23℃和50%rh下测量的表面张力为22mn/m至33mn/m的油液滴。在某些实施方案中,纤维网可以特别适用于从气体流中除去具有相对小直径的液滴。
31.在某些实施方案中,本文所述的过滤介质或过滤元件不需要过滤介质的单独级,其中各个级用于不同的目的例如颗粒分离、聚结和/或脱落。例如,单个过滤介质可以包括执行这些功能(颗粒分离、聚结和/或脱落)中的两者或更多者的纤维网的一个或更多个层。然而,在另一些实施方案中,可以包括介质的不同级。
32.在一些实施方案中,可以对纤维网和/或纤维网内的多根纤维进行改性以改变和/或增强纤维网的至少一个表面相对于特定流体(例如,油)的润湿性。例如,在一些实施方案中,表面改性可以改变和/或增强纤维网的至少一个表面的亲水性和/或亲脂性。在一个实例中,可以用亲脂材料(例如,带电材料、非带电亲脂材料、有机亲脂材料)对相对疏脂(或疏油)的纤维网表面进行改性,使得经改性的表面是亲脂的。在一些这样的情况下,纤维网可以具有经改性的亲脂表面(例如,上游表面)和未经改性的疏脂表面(例如,下游表面)。在另一些情况下,纤维网的上游表面和下游表面均可被改性成亲脂的。或者,在某些实施方案中,可以用疏脂材料对相对亲脂的纤维网的表面进行改性,使得经改性的表面是疏脂的。
33.在某些实施方案中,纤维网的上游表面和下游表面两者都被改性。在另一些实施方案中,整个纤维网被改性。虽然可以使用其他表面改性技术,但是在某些实施方案中,使用化学气相沉积对层进行改性。例如,纤维网可以包括化学气相沉积涂层。
34.无论表面是否被改性为亲脂的或疏脂的,通常,纤维网的至少一个表面可以被改性成朝向待分离的流体润湿。在一些实施方案中,可以对纤维网的至少一个表面进行改性以增强其相对于特定流体的润湿性。
35.在一些实施方案中,纤维网可以用于减少包括纤维网的过滤介质和/或过滤元件的总窜油量。例如,纤维网可以被配置为有效地使待分离的流体聚结使得过滤介质和/或过滤元件可以实现特定的窜油量。根据iso 12500使用浓度为0.2g/m3的shell corona s2 p100测试油在6
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10cm纤维网上在20cm/秒的面速度和40℃的温度下测量如本文所述的窜油量。在某些实施方案中,纤维网的窜油量小于或等于5000mg/m3、小于或等于4000mg/m3、小于或等于3000mg/m3、小于或等于2500mg/m3、小于或等于2000mg/m3、小于或等于1500mg/m3、小于或等于1000mg/m3、小于或等于500mg/m3、小于或等于250mg/m3、或者小于或等于100mg/m3。在一些实施方案中,纤维网的窜油量大于或等于0mg/m3、大于或等于100mg/m3、大于或等于250mg/m3、大于或等于500mg/m3、大于或等于1000mg/m3、大于或等于1500mg/m3、大于或等于2000mg/m3、大于或等于2500mg/m3、大于或等于3000mg/m3、或者大于或等于4000mg/m3。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0mg/m3且小于或等于5000mg/m3)。窜油量的其他范围也是可能的。
36.在某些实施方案中,本文所述的纤维网的窜油量百分比小于20%。如本文所述的窜油量百分比是在气体流通过纤维网之后存在于包含油的气体流中的油与在通过纤维网之前存在于气体流中总油的百分比的量度。通过如上所述测量窜油量值来确定窜油量百分比。在一些实施方案中,纤维网的窜油量百分比小于或等于20%、小于或等于15%、小于或
等于10%、小于或等于5%、小于或等于3%、小于或等于2%、或者小于或等于1%。在某些实施方案中,纤维网的窜油量百分比大于或等于0%、大于或等于1%、大于或等于2%、大于或等于3%、大于或等于5%、大于或等于10%、或者大于或等于15%。上述范围的组合也是可能的(例如,小于或等于20%且大于或等于0%、小于或等于3%且大于或等于0%)。窜油量百分比的其他值也是可能的。
37.在一些实施方案中,纤维网可以是穿孔的,即纤维网可以包括多个穿孔。在某些实施方案中,纤维网可以包括多个穿孔,如图4中说明性示出的。在一些实施方案中,穿孔可以降低过滤介质/过滤元件的总压降和/或赋予相对高的透气率,同时允许纤维网保持良好的油聚结特性。当存在多数个层时,例如,当在平坦表面上成层或围绕芯卷绕时,穿孔可以设置成使得相邻纤维网层之间的穿孔不对齐。虽然本文的多数描述涉及卷绕在芯周围的纤维网,但是在一些实施方案中,过滤元件或过滤介质包括没有芯的穿孔纤维网。然而,在替代实施方案中,如上所述,穿孔纤维网可以卷绕在芯周围。
38.在一些实施方案中,对纤维网进行穿孔可以产生穿过纤维网整个厚度的多个孔。在一个实施方案中,如在图4中的纤维网110的截面中说明性示出的,多个穿孔可以限定多个穿孔或孔115。在某些实施方案中,穿孔可以具有限定的属性,例如形状、大小、纵横比、长度和/或宽度。例如,多个穿孔中的每个穿孔可以具有限定的形状,其在截面图和/或平面图(即,从上方观察)中可以是例如基本上圆形、正方形、矩形、梯形、多边形或椭圆形。形状可以是规则的或不规则的。其他形状也是可能的。
39.在一些情况下,穿孔的平均最大截面尺寸(例如,孔的平均直径)可以在包括穿孔的纤维网的表面上测量。例如,在一些实施方案中,平均最大截面尺寸(例如,直径)可以大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、大于或等于约6mm、大于或等于约10mm、大于或等于约20mm、大于或等于约40mm、大于或等于约60mm、大于或等于约80mm、或者大于或等于约90mm。在某些实施方案中,平均最大截面尺寸可以小于或等于约100mm、小于或等于约90mm、小于或等于约80mm、小于或等于约60mm、小于或等于约40mm、小于或等于约20mm、小于或等于约10mm、小于或等于约6mm、小于或等于约3mm、或者小于或等于约2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1mm且小于或等于约100mm、大于或等于约6mm且小于或等于约60mm)。穿孔的平均最大截面尺寸的其他值也是可能的。本领域技术人员能够选择用于确定穿孔的平均最大截面尺寸的合适方法,包括例如对使用手持式千分尺测量的至少10个穿孔最大截面尺寸取平均值。
40.穿孔还可以由穿孔的表面积覆盖率(例如,作为纤维网的包括穿孔的表面积的百分比)来表征。在某些实施方案中,穿孔可以覆盖层的一定百分比的表面积(即,穿孔的组合表面积与层的通过其长度乘以宽度测量的总面积的百分比)。例如,在一些实施方案中,穿孔可以覆盖层的表面积的大于或等于约0%、大于或等于约1%、大于或等于约2%、大于或等于约5%、大于或等于约8%、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25%、大于或等于约30%、或者大于或等于约40%。在一些情况下,穿孔可以覆盖层的表面积的小于或等于约50%、小于或等于约40%、小于或等于约30%、小于或等于约25%、小于或等于约20%、小于或等于约15%、小于或等于约10%、小于或等于约5%、小于或等于约2%、或者小于或等于约1%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0%且小于或等于约50%、大于或等于约2%且小于或等于约10%)。覆盖率的其他范围也是
可能的。
41.在一些实施方案中,穿孔可以被布置为使得层中存在限定的周期性(即,相邻穿孔的几何中心之间的距离)和/或图案。周期性可以在机器方向和/或在横向上测量。在一些实施方案中,穿孔的平均周期性可以大于或等于约2mm、大于或等于约5mm、大于或等于约10mm、大于或等于约12mm、大于或等于约15mm、大于或等于约20mm、或者大于或等于约28mm。在一些情况下,穿孔的平均周期性可以小于或等于约30mm、小于或等于约22mm、小于或等于约18mm、小于或等于约14mm、小于或等于约10mm、或者小于或等于约6mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约5mm且小于或等于约20mm)。平均周期性的其他值也是可能的。
42.在一些实施方案中,穿孔的周期性在层上可以是规则的。在另一些实施方案中,穿孔的周期性可以是不规则的和/或可以基于某些因素(例如在层中的位置或穿孔的图案)而变化。在某些实施方案中,多个穿孔可以被布置成形成图案(例如,简单的、方格式的、蜂窝状的、立方的、六边形的、多边形的)。通常,任何合适的图案都可以被用于实现期望的特性。然而,应注意,在一些实施方案中,多个穿孔可以不具有限定的图案和/或周期性。
43.通常,多个穿孔可以通过任何合适的过程来形成。例如,对于干网,多个穿孔可以通过热机械过程(例如,热点结合机、针刺穿孔)或机械过程(例如,穿刺或水力缠结)形成。例如,对于湿网,多个穿孔可以通过使用穿孔dandy辊或通过水力缠结形成。在热点结合机中,热机械元件向纤维网施加热量和力以产生穿孔。穿刺和dandy辊过程涉及在干燥期间向湿层上施加机械力来产生穿孔。水力缠结通过向湿层或干层上施加水力机械力来在纤维网中产生穿孔。在一些情况下,施加热能(例如,激光器)可以用于形成穿孔。本领域技术人员能够基于本说明书的教导选择其他合适的用于对纤维网进行穿孔的手段,包括例如在生产期间冲压、切割和引入穿孔。其他手段也是可能的。
44.在一些实施方案中,应理解,纤维网不需要包括任何穿孔。
45.在一些实施方案中,过滤元件包括一个或更多个另外的层(例如,支撑层)。例如,如图5中所示,过滤元件104包括卷绕在芯120周围的纤维网110(例如,使得纤维网围绕芯形成至少两层)和与纤维网110直接相邻(例如,卷绕在纤维网110周围)的另外的层130。在一些实施方案中,如图5中所示,另外的层可以卷绕在纤维网周围(例如,纤维网的外表面)。然而,在另一些实施方案中,一个或更多个另外的层可以与纤维网接触但不卷绕在纤维网周围。
46.在一些实施方案中,一个或更多个另外的层可以设置在芯和纤维网之间。例如,如图6中所示,过滤元件108包括与芯120直接相邻(例如,卷绕在芯120周围)的另外的层130(例如,支撑层)。在一些这样的实施方案中,纤维网110可以卷绕在另外的层130周围。
47.在一些实施方案中,过滤元件可以包括至少1层、至少2层、至少3层、至少4层、至少5层、至少7层、至少9层、至少10层、至少11层、至少13层、至少15层、至少17层或至少19层卷绕在纤维网周围和/或卷绕在芯周围的支撑层。在某些实施方案中,过滤元件包括小于或等于20层、小于或等于19层、小于或等于17层、小于或等于15层、小于或等于13层、小于或等于13层、小于或等于11层、小于或等于10层、小于或等于9层、小于或等于7层、小于或等于5层、小于或等于4层、小于或等于3层、或者小于或等于2层卷绕在纤维网周围和/或卷绕在芯周围的支撑层。上述范围的组合也是可能的(例如,至少1层且小于或等于20层、至少2层且小
于或等于13层、至少2层且小于或等于4层、至少5层且小于或等于10层)。其他范围也是可能的。
48.在另一些实施方案中,过滤元件可以包括至少1层、至少2层、至少3层、至少4层、至少5层、至少7层、至少9层、至少10层、至少11层、至少13层、至少15层、至少17层或至少19层卷绕在支撑层周围和/或卷绕在芯周围的纤维网。在某些实施方案中,过滤元件包括的小于或等于20层、小于或等于19层、小于或等于17层、小于或等于15层、小于或等于13层、小于或等于13层、小于或等于11层、小于或等于10层、小于或等于9层、小于或等于7层、小于或等于5层、小于或等于4层、小于或等于3层、或者小于或等于2层卷绕在支撑层周围和/或卷绕在芯周围的纤维网。上述范围的组合也是可能的(例如,至少1层且小于或等于20层、至少2层且小于或等于13层、至少2层且小于或等于4层、至少5层且小于或等于10层)。其他范围也是可能的。
49.在一个替代实施方案中,过滤元件不包括芯。例如,在一些实施方案中,纤维网可以浇铸并卷绕在可移除的芯(例如,筛)周围,使得过滤元件包括围绕其自身卷绕的纤维网的至少两层。
50.在某些实施方案中,与纤维网直接相邻的一个或更多个另外的层可以促进流体(例如,油)从纤维网排出。
51.如本文所述,在一些实施方案中,使用本文所述的过滤介质/过滤元件通过使包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流穿过纤维网(或穿过包括任选地卷绕在芯周围的纤维网的过滤元件)来过滤包含流体(例如,包含油、润滑剂和/或冷却剂)的气体流。
52.在一些实施方案中,本文所述的过滤介质或过滤元件被定制用于从气体流中过滤具有特定表面张力的流体(例如,油、润滑剂和/或冷却剂)。例如,本文所述的纤维网(例如,拒油性水平为4至6)可以非常适合于过滤油、润滑剂、冷却剂或在23℃和50%rh下的表面张力大于或等于22mn/m且小于或等于33mn/m(或者大于或等于23.8mn/m且小于或等于26.6mn/m)的其他流体。在一些实施方案中,流体(例如,存在于气体流中的流体)的通过du no
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y环法在23℃和50%rh下确定的表面张力大于或等于22mn/m、大于或等于24mn/m、大于或等于26mn/m、大于或等于28mn/m、大于或等于30mn/m、或者大于或等于32mn/m。在某些实施方案中,流体的通过du no
ü
y环法在23℃和50%rh下确定的表面张力小于或等于33mn/m、小于或等于32mn/m、小于或等于30mn/m、小于或等于28mn/m、小于或等于26mn/m、或者小于或等于24mn/m。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于22mn/m且小于或等于33mn/m)。流体的在23℃和50%rh下确定的其他表面张力也是可能的。
53.在一些实施方案中,流体(例如,存在于待由纤维网、过滤元件和/或过滤介质过滤的气体流中的流体)的通过du no
ü
y环法在过滤温度下确定的表面张力大于或等于23.8mn/rn、大于或等于24mn/m、大于或等于24.5mn/m、大于或等于25mn/m、大于或等于25.5mn/m、大于或等于26mn/m、或者大于或等于26.5mn/m。在某些实施方案中,流体的通过du no
ü
y环法在过滤温度下确定的表面张力小于或等于26.6mn/m、小于或等于26.5mn/m、小于或等于26mn/m、小于或等于25.5mn/m、小于或等于25mn/m、小于或等于24.5mn/m、或者小于或等于24mn/m。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于23.8mn/m且小于或等于26.6mn/m)。流体的在过滤温度下确定的其他表面张力也是可能的。
54.如本文所使用的,过滤温度通常是指包含通过本文所述的过滤元件、过滤介质和/
或纤维网进行过滤的流体的气体流的温度。在一些实施方案中,过滤温度大于或等于40℃、大于或等于50℃、大于或等于60℃、大于或等于70℃、大于或等于80℃、大于或等于90℃、大于或等于100℃、大于或等于110℃、大于或等于120℃、大于或等于130℃、或者大于或等于140℃。在某些实施方案中,过滤温度小于或等于150℃、小于或等于140℃、小于或等于130℃、小于或等于120℃、小于或等于110℃、小于或等于100℃、小于或等于90℃、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℃。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于70℃且小于或等于150℃、大于或等于40℃且小于或等于150℃)。其他过滤温度也是可能的。
55.可以通过本文所述的纤维网(或者包括纤维网的过滤元件)过滤(例如,聚结)的流体的非限制性实例包括油、润滑剂、冷却剂及其组合。可以通过本文所述的纤维网过滤(例如,聚结)的油/润滑剂的非限制性实例包括烷烃(例如,正庚烷、正辛烷、正癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷)、聚苯醚(例如,四环聚苯醚、五环聚苯醚、改性聚苯醚)、二醇及其衍生物、石蜡油、矿物油(例如,环烷矿物油、石蜡矿物油)氟硅氧烷、氟化聚醚、甘油、蓖麻油及其组合。基于本说明书的教导,本领域技术人员将理解,这些实例不旨在是限制性的,并且另外的油、润滑剂、冷却剂及其组合也是可能的。例如,油、润滑剂、冷却剂及其组合可以包括发动机油、天然和精制气体的液体化合物、液体和/或气体混合物的蒸馏塔馏分、基于食品的油、来自压裂的液体和气体流、汞和其合金的液滴、聚合物/低聚物/单体液滴(例如,在化学工厂的通风中)、来自排气系统的冷凝液体等。如上所述,在一些实施方案中,通过本文所述的纤维网过滤的流体具有特定的表面张力(例如,在23℃下、50%rh下为22mn/m至33mn/m)。
56.在一些实施方案中,纤维网可以包含玻璃纤维(例如,微玻璃纤维、短切玻璃纤维、或其组合)。微玻璃纤维和短切玻璃纤维是本领域技术人员已知的。本领域技术人员通过观察(例如,光学显微镜、电子显微镜)能够确定玻璃纤维是微玻璃的还是短切的。微玻璃纤维与短切玻璃纤维还可以具有化学差异。在一些情况下,尽管不是必需的,短切玻璃纤维可以包含比微玻璃纤维更高含量的钙或钠。例如,短切玻璃纤维可以接近无碱,具有高的钙氧化物和氧化铝含量。微玻璃纤维可以包含10%至15%的碱(例如,钠氧化物、镁氧化物),并且具有相对较低的熔融温度和加工温度。这些术语是指用于制造玻璃纤维的技术。这些技术赋予了玻璃纤维某些特性。通常,短切玻璃纤维是从套管尖端拉出,并以与纺织品生产相似的方法切成纤维。短切玻璃纤维以比微玻璃纤维更受控的方式生产,因此,短切玻璃纤维的纤维直径和长度的变化通常比微玻璃纤维更小。短切直径趋向于遵循正态分布。但是,可以理解,短切玻璃纤维可以以任何合适的平均直径分布(例如,高斯分布)提供。微玻璃纤维是从套管尖端拉出并进一步经受火焰吹制或旋转纺丝过程。在一些情况下,细的微玻璃纤维可以使用重熔过程制造。在这方面,微玻璃纤维可以是细的或粗的。如本文所使用的,细的微玻璃纤维的直径小于或等于1微米,而粗的微玻璃纤维的直径大于或等于1微米。
57.在一些实施方案中,玻璃纤维的平均直径可以大于或等于约0.01微米、大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.4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15微米、大于或等于约20微米、大于或等于约30微米、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,玻璃纤维的平均纤维直径可以小于或等于约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25微米、小于或等于约20微米、小于或等于约15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约5微米、小于或等于约2微米、小于或等于约1微米、小于或等于约0.5微米、小于或等于约0.4微米、或者小于或等于约0.1微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.01微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.4微米且小于或等于约10微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
58.在一些实施方案中,玻璃纤维的长度可以在约0.05mm至约50mm的范围内。在一些实施方案中,玻璃纤维的平均长度可以小于或等于约50mm、小于或等于约40mm、小于或等于约30mm、小于或等于约25mm、更小大于或等于约20mm、小于或等于约10mm、小于或等于约5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.3mm、或者小于或等于约0.1mm。在某些实施方案中,玻璃纤维的平均长度可以大于或等于约0.05mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.3mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约5mm、大于或等于约10mm、大于或等于约20mm、大于或等于约25mm、大于或等于约30mm、或者大于或等于约40mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.05mm且小于或等于约50mm、大于或等于约0.3mm且小于或等于约20mm)。平均长度的其他值也是可能的。
59.应理解,上述尺寸是非限制性的,并且微玻璃纤维和/或短切纤维以及本文所述的其他纤维还可以具有其他尺寸。
60.在一些实施方案中,过滤介质中的纤维网(和/或一个或更多个另外的层,例如支撑层)可以包含合成纤维。合成纤维可以包含任何合适类型的合成聚合物。合适的合成纤维的实例包括短纤维、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚碳酸酯、聚酰胺(例如,多种尼龙聚合物)、聚芳酰胺(例如,)、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚烯烃、丙烯酸类、聚乙烯醇、再生纤维素(例如,合成纤维素如莱赛尔、人造丝)、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚乙烯与pvdf的共聚物、聚醚砜、卤化聚合物及其组合。在一些实施方案中,合成纤维为有机聚合物纤维。合成纤维还可以包含多组分纤维(即,具有多种组分的纤维,例如双组分纤维)。在一些情况下,合成纤维可以包含熔喷纤维、熔纺纤维、熔融静电纺丝纤维、溶剂静电纺丝纤维或离心纺丝纤维,其可以由本文所述的聚合物(例如,聚酯、聚丙烯)形成。在另一些情况下,合成纤维可以为静电纺丝纤维。纤维网还可以包含多于一种类型的合成纤维的组合。应理解,还可以使用其他类型的合成纤维类型。
61.在一些实施方案中,纤维网中的合成纤维的平均直径可以为例如大于或等于约0.5微米、大于或等于约0.6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4微米、大于或等于约6微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10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、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,合成纤维的平均直径可以小于或等于约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15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约4微米、小于或等于约3微米、小于或等于约2微米、小于或等于约1微米、或者小于或等于约0.6微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.5微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.6微米且小于或等于约20微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
62.在一些情况下,纤维网中的合成纤维的平均长度可以大于或等于约0.25mm、大于
或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约4mm、大于或等于约6mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约15mm、或者大于或等于约20mm。在一些情况下,合成纤维的平均长度可以小于或等于约30mm、小于或等于约20mm、小于或等于约15mm、小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约4mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1mm、或者小于或等于约0.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.25mm且小于或等于约25mm、大于或等于约3mm且小于或等于约15mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
63.在一些实施方案中,本文所述的过滤介质、过滤元件、纤维网和/或一个或更多个另外的层可以包含粘结纤维(例如,双组分纤维)。粘结纤维可以例如由如下的任何材料形成:其有效促进纤维网与支撑层之间的热粘结,并因此具有低于任何非粘结纤维的熔融温度的活化温度。粘结纤维可以是单组分纤维或大量双组分粘结纤维中的任一种。在一个实施方案中,粘结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,粘结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融,使得鞘粘结至层中的其他纤维,而芯保持其结构完整性。这可以是特别有利的,因为其产生了用于捕获滤液的更由粘着力的层。芯/鞘粘结纤维可以是同轴的或非同轴的,并且示例性的芯/鞘粘结纤维可以包括以下: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、聚酰胺芯/聚乙烯鞘、及其组合。另一些示例性双组分粘结纤维可以包括裂膜纤维纤维、并列型纤维和/或“海岛型”纤维。在一个示例性实施方案中,粘结纤维包含聚乙烯醇(例如,作为溶解纤维)。粘结纤维可以包含热塑性聚合物。粘结纤维的平均直径可以例如大于或等于约0.5微米、大于或等于约0.6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4微米、大于或等于约6微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10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、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,粘结纤维的平均直径可以小于或等于约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15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约4微米、小于或等于约3微米、小于或等于约2微米、小于或等于约1微米、或者小于或等于约0.6微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.5微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.6微米且小于或等于约20微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
64.在一些情况下,纤维网中的粘结纤维的平均长度可以大于或等于约0.25mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约4mm、大于或等于约6mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约15mm、或者大于或等于约20mm。在一些情况下,粘结纤维的平均长度可以小于或等于约30mm、小于或等于约20mm、小于或等于约15mm、小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约4mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1mm、或者小于或等于约0.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.25mm且小于或等于约25mm、大于或等于约3mm且小于或等于约15mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
65.纤维网可以包含合适百分比的粘结纤维。例如,在一些实施方案中,存在于纤维网中的粘结纤维的重量百分比可以为至少约0重量%、至少约2重量%、至少约5重量%、至少约7重量%、或至少约10重量%。在某些实施方案中,存在于纤维网中的粘结纤维的重量百
分比可以小于或等于约15重量%、小于或等于约10重量%、小于或等于约7重量%、小于或等于约5重量%、或者小于或等于约2重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,至少约0重量%且小于或等于约10重量%)。其他范围也是可能的。
66.在一些实施方案中,纤维网可以包含一种或更多种纤维素纤维,例如,软木纤维、硬木纤维、硬木纤维与软木纤维的混合物、再生纤维素纤维、以及机械纸浆纤维(例如,磨木浆、化学处理的机械纸浆、和热机械纸浆)。示例性软木纤维包括获得自以下的纤维:丝光南方松(例如,丝光南方松纤维或“hpz纤维”)、北方漂白软木牛皮纸(例如,从栎树闪光(robur flash)获得的纤维(“栎树闪光纤维”))、南方漂白软木牛皮纸(例如,从不伦瑞克(brunswick)松获得的纤维(“不伦瑞克松纤维”))、或化学处理的机械纸浆(“ctmp纤维”)。例如,hpz纤维可以从田纳西州盂菲斯的buckeye technologies,inc.获得;栎树闪光纤维可以从瑞典斯德哥尔摩的rottneros ab获得;以及不伦瑞克松纤维可以从佐治亚州亚特兰大的georgia-pacific获得。示例性硬木纤维包括从桉树获得的纤维(“桉树纤维”)。桉树纤维可以商购自例如:(1)巴西苏扎诺的suzano group(“苏扎诺纤维”);(2)葡萄牙cacia的group portucel soporcel(“cacia纤维”);(3)加拿大魁北克temiscaming的tembec,inc.(“tarascon纤维”);(4)德国杜塞尔多夫的kartonimex intercell(“金合欢纤维”);(5)康涅狄格州斯坦福德的mead-westvaco(“westvaco纤维”);和(6)佐治亚州亚特兰大的georgia-pacific(“leaf river纤维”)。
67.纤维网中的纤维素纤维的平均直径可以例如大于或等于约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4微米、大于或等于约5微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10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、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,纤维素纤维的平均直径可以小于或等于约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15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约7微米、小于或等于约5微米、小于或等于约4微米、或者小于或等于约2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1微米且小于或等于约5微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
68.在一些实施方案中,纤维素纤维可以具有平均长度。例如,在一些实施方案中,纤维素纤维的平均长度可以大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、大于或等于约4mm、大于或等于约5mm、大于或等于约6mm、或者大于或等于约8mm。在一些情况下,纤维素纤维的平均长度可以小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约4mm、小于或等于约2mm、或者小于或等于约1mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1mm且小于或等于约3mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
69.通常,纤维网可以包含任何合适类型的纤维。在一些实施方案中,纤维网可以包含多于一种类型的纤维。例如,在某些实施方案中,纤维网可以包含如本文所述的玻璃纤维、合成纤维、双组分纤维、和/或纤维素纤维(例如,再生纤维、莱赛尔等)中的一者或更多者。
70.在一些实施方案中,纤维网可以包含玻璃纤维(例如,微玻璃纤维和/或短切玻璃纤维)。例如,在一些实施方案中,纤维网中玻璃纤维的重量百分比可以例如大于或等于约0%、大于或等于约10%、大于或等于约25%、大于或等于约50%、大于或等于约75%、大于或等于80%、大于或等于90%、大于或等于95%、大于或等于98%、或者大于或等于99%。在
一些情况下,纤维网中玻璃纤维的重量百分比可以小于或等于约100%、小于或等于约75%、小于或等于约50%、小于或等于约25%、小于或等于约5%、或者小于或等于约2%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0%且小于或等于约99%)。纤维网中玻璃的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中,纤维网包含100%的玻璃纤维。
71.短切玻璃纤维和微玻璃纤维的重量百分比之间的比率提供了过滤介质的不同特性。通常,增加细玻璃纤维的百分比将增加过滤介质的总表面积;而增加粗玻璃纤维的百分比将减小过滤介质的总表面积。因此,通常,与微玻璃纤维的量相比增加短切玻璃纤维的量使过滤介质的总表面积减小;而与短切玻璃纤维的量相比增加微玻璃纤维的量使过滤介质的表面积增加。增加过滤介质内短切玻璃纤维的量还使过滤介质的可打褶性增加(即,过滤器打褶的能力)。
72.选择过滤介质内短切玻璃纤维和微玻璃纤维(例如,粗的和/或细的)的百分比以提供期望的特性。
73.各种百分比的短切玻璃纤维可以包含在纤维网中的玻璃纤维内。在一些实施方案中,短切玻璃纤维可以占纤维网中玻璃纤维的小于或等于约80重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约75重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约50重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约40重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约35重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约25重量%、占网中玻璃纤维的小于约20重量%、或占纤维网中玻璃纤维的小于约3重量%。在某些实施方案中,短切玻璃纤维可以占纤维网中玻璃纤维的大于约0重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约1重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约3重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约20重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约25重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约35重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约40重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约50重量%、或占纤维网中玻璃纤维的大于约75重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,纤维网中玻璃纤维的约1重量%至约50重量%、纤维网中玻璃纤维的约3重量%至约35重量%、或纤维网中玻璃纤维的约3重量%至25重量%)。在某些实施方案中,纤维网中基本上所有的玻璃纤维都是短切玻璃纤维。
74.此外,不同百分比的微玻璃纤维包含在网内的玻璃纤维内。在一些实施方案中,微玻璃纤维可以占纤维网中玻璃纤维的大于约20重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约25重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约50重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约60重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约65重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约75重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约80重量%、占纤维网中玻璃纤维的大于约97重量%、或占纤维网中玻璃纤维的大于约99重量%。在某些实施方案中,微玻璃纤维可以占纤维网中玻璃纤维的小于约100重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约99重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约97重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约80重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约75重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约65重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约60重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约50重量%、占纤维网中玻璃纤维的小于约25重量%、或占纤维网中玻璃纤维的小于约20重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,纤维网中玻璃纤维的约45重量%至约97重量%)。其他范围也是可能的。
75.粗的微玻璃纤维、细的微玻璃纤维或其微玻璃纤维组合可以包含在网的玻璃纤维内。对于粗的微玻璃纤维,在一些实施方案中,粗的微玻璃纤维可以占纤维网中总玻璃纤维
的大于或等于约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75重量%、或者大于或等于约80重量%。在某些实施方案中,粗的微玻璃纤维可以占纤维网中全部纤维的小于约90重量%、小于约80重量%、小于约75重量%、小于约70重量%、小于约60重量%、或小于约50重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,纤维网中全部纤维的约40重量%至约90重量%、纤维网中全部纤维的约75重量%至约90重量%、或纤维网中全部纤维的约60重量%至约70重量%)。其他范围也是可能的。
76.对于细的微玻璃纤维,在一些实施方案中,细的微玻璃纤维占纤维网中全部纤维的大于或等于约0重量%、大于或等于约2重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约10重量%、大于或等于约12重量%、大于或等于约15重量%或者大于或等于约20重量%。在某些实施方案中,细的微玻璃纤维占纤维网中全部纤维的小于约25重量%、小于约20重量%、小于约15重量%、小于约12重量%、小于约10重量%、小于约5重量%、或小于约2重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,纤维网中全部纤维的约0重量%至约25重量%、纤维网中全部纤维的约5重量%至约10重量%、或纤维网中全部纤维的约2重量%至约12重量%)。其他范围也是可能的。
77.在纤维网中包含合成纤维的一些实施方案中,纤维网中合成纤维的重量百分比可以大于或等于约1%、大于或等于约3%、大于或等于约5%、大于或等于约10%、大于或等于约20%、大于或等于约40%、大于或等于约60%、大于或等于约80%、大于或等于约90%、或者大于或等于约95%。在一些情况下,纤维网中合成纤维的重量百分比可以小于或等于约100%、小于或等于约98%、小于或等于约85%、小于或等于约75%、小于或等于约50%、小于或等于约10%、小于或等于约5%、小于或等于约3%、或者小于或等于约1%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1%且小于或等于约100%、大于或等于约80%且小于或等于约100%)。纤维网中合成纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中,纤维网包含100%的合成纤维。在另一些实施方案中,纤维网可以包含0%的合成纤维。
78.在某些实施方案中,纤维网可以任选地包含纤维素纤维,例如再生纤维素(例如,人造丝、莱赛尔)、原纤化合成纤维、微米原纤化纤维素和天然纤维素纤维(例如,硬木、软木)。例如,在一些实施方案中,纤维网中纤维素纤维的重量百分比可以大于或等于约1%、大于或等于约5%、大于或等于约10%、大于或等于约15%、大于或等于约45%、大于或等于约65%、或者大于或等于约90%。在一些情况下,纤维网中纤维素纤维的重量百分比可以小于或等于约100%、小于或等于约85%、小于或等于约55%、小于或等于约20%、小于或等于约10%、或者小于或等于约2%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1%且小于或等于约100%)。纤维网中纤维素纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中,纤维网包含100%的纤维素纤维。在另一些实施方案中,纤维网可以包含0%的纤维素纤维。
79.如上所述,在一些实施方案中,纤维网的至少一个表面可以被改性,使得纤维网的拒油性水平为4至6。在一些实施方案中,纤维网可以具有至少一个改性表面。在一些实施方案中,纤维网包含多根纤维,其中至少一部分纤维包括改性表面。用于对纤维网和/或纤维的至少一个表面进行改性的材料可以施加在纤维网的任何合适部分上。在一些实施方案中,可以施加材料使得纤维网的一个或更多个表面被改性而基本上不使纤维网的内部改性。在一些情况下,可以对纤维网的单个表面进行改性。例如,可以涂覆纤维网的上游表面。
在另一些情况下,可以涂覆纤维网的多于一个表面(例如,上游表面和下游表面)。在另一些实施方案中,可以涂覆纤维网内部的至少一部分以及纤维网的至少一个表面。在一些实施方案中,用材料对整个纤维网进行改性。
80.通常,可以使用任何合适的方法来改变纤维网和/或多根纤维的至少一个表面的表面化学性质。在一些实施方案中,纤维网和/或多根纤维的表面化学性质可以通过使用熔融添加剂涂覆至少一部分表面和/或改变表面的粗糙度来改变。
81.在一些实施方案中,表面改性可以是涂层。在某些实施方案中,涂覆过程包括将分散在溶剂或溶剂混合物中的树脂或材料(例如,疏水材料、亲水材料、亲脂材料、疏脂材料)引入预成形纤维层(例如,由熔喷过程形成的预成形纤维网)中。涂覆方法的非限制性实例包括使用化学气相沉积、槽模涂覆机(slot die coater)、凹版涂覆、丝网涂覆、施胶压榨涂覆(例如,双辊型或计量刀片型施胶压榨涂覆机)、膜压榨涂覆、刮涂、辊刮刀涂覆、气刀涂覆、辊涂、泡沫施加、逆向辊涂、棒涂、幕涂、复合涂覆(champlex coating)、刷涂、比尔刮刀涂覆、短驻留刮刀涂覆(short dwell-blade coating)、唇涂(lip coating)、门辊涂覆、门辊施胶压榨涂覆、实验室施胶压榨涂覆、熔涂、浸涂、刀辊涂覆、旋涂、喷涂、有缺口的辊涂、辊转移涂覆、衬垫饱和涂覆和饱和浸渍。其他涂覆方法也是可能的。在一些实施方案中,可以使用非压缩涂覆技术将亲水材料、疏水材料、亲脂材料和/或疏脂材料施加至纤维网上。非压缩涂覆技术可以涂覆纤维网,同时基本上不减小网的厚度。在另一些实施方案中,可以使用压缩涂覆技术将树脂施加至纤维网上。
82.在一组实施方案中,使用化学气相沉积对本文所述的表面进行改性。在化学气相沉积中,在诸如热、微波、uv、电子束或等离子体的高能级激发下,使纤维网暴露于来自气体或液体蒸气的气态反应物,所述气态反应物沉积在纤维网上。任选地,可以使用载气,例如氧气、氦气、氩气和/或氮气。
83.其他气相沉积方法包括常压化学气相沉积(apcvd)、低压化学气相沉积(lpcvd)、金属有机物化学气相沉积(mocvd)、等离子体辅助化学气相沉积(pacvd)或等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、激光化学气相沉积(lcvd)、光化学气相沉积(pcvd)、化学气相渗透(cvi)和化学束外延(cbe)。
84.在物理气相沉积(pvd)中,通过使蒸发形式的期望膜材料冷凝在基底上来沉积薄膜。该方法涉及物理过程如高温真空蒸镀及随后的冷凝或者等离子体溅射轰击,而不是化学反应。
85.在向纤维网施加涂层之后,可以通过任何合适的方法干燥涂层。干燥方法的非限制性实例包括使用光干燥器、红外干燥器、热空气炉蒸汽加热筒,或本领域普通技术人员熟知的任何合适类型的干燥器。
86.在一些实施方案中,可以涂覆纤维网的纤维的至少一部分而基本上不堵塞纤维网的孔。在一些情况下,可以涂覆基本上所有的纤维而基本上不堵塞孔。在一些实施方案中,可以使用本文中描述的方法(例如,通过将一种或更多种材料溶解和/或悬浮在溶剂中以形成树脂)以相对高重量百分比的树脂或材料涂覆纤维网而不堵塞纤维网的孔。
87.在一些实施方案中,可以使用熔体添加剂使表面改性。熔体添加剂是在挤出过程期间添加到热塑性塑料纤维中的功能性化学物质,其可以使在成形之后表面上的物理和化学特性与热塑性塑料自身的物理和化学特性不同。
88.在一些实施方案中,材料可以在被施加至纤维网之后经历化学反应(例如,聚合)。例如,纤维网的表面可以涂覆有可以在涂覆之后聚合的一种或更多种单体。在另一个实例中,纤维网的表面可以包含这样的单体,其由于熔体添加剂而在纤维网形成之后聚合。在一些这样的实施方案中,可以使用在线(in-line)聚合。在线聚合(例如,在线紫外聚合)是在足以引起聚合的条件下(例如,在uv照射下)使单体或液体聚合物溶液在基底上固化的过程。
89.通常,可以使用任何合适的材料来改变纤维网的表面化学性质,并因此改变纤维网的亲脂性。在一些实施方案中,材料可以带电。在一些这样的实施方案中,如本文更详细描述的,纤维网的表面电荷可以进一步促进聚结和/或增加窜油量。例如,在某些实施方案中,具有亲脂改性表面的纤维网可以具有与具有未改性表面的纤维网相比减少的窜油量和/或产生更大的聚结液滴。
90.通常,改性表面的净电荷可以是负的、正的或中性的。在一些情况下,改性表面可以包括带负电的材料和/或带正电的材料。在一些实施方案中,表面可以经静电中性材料改性。可以用于使表面改性的材料的非限制性实例包括聚电解质(例如,阴离子的、阳离子的)、低聚物、聚合物(例如,氟化聚合物、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、聚己内酯、聚[双(三氟乙氧基)磷腈])、小分子(例如,含羧酸盐/酯的单体、含胺单体、多元醇)、离子液体、单体前体、和气体,及其组合。
[0091]
在包含氟化聚合物的实施方案中,聚合物可以包含具有式c
nf2n+1
或-c
nfm
的物质,其中n是大于1的整数,并且m是大于1的整数(例如,-c6f
13
)。在一些实施方案中,可以使用阴离子聚电解质使纤维网的表面改性。例如,可以将一种或更多种阴离子聚电解质喷涂或浸涂到纤维网的至少一个表面上。在一些实施方案中,可以使用阳离子聚电解质使纤维网的表面改性。在一些实施方案中,可以使用有机硅(或其衍生物)使纤维网的表面改性。例如,在某些实施方案中,可以用聚二甲基硅氧烷处理或涂覆纤维网的至少一个表面。在某些实施方案中,纤维网的表面可以是经甲硅烷基化的(例如,经取代的甲硅烷基可以结合到纤维网的至少一个表面上)。
[0092]
在某些实施方案中,可以将填料材料(例如,有机填料材料和无机填料材料)添加到纤维网中以改变纤维网的表面和/或拒油性水平。在一些实施方案中,可以使用小分子(例如,单体、多元醇)来改变纤维网的拒油性水平。在某些实施方案中,小分子可以用作熔体添加剂。在另一个实例中,可以通过涂覆(例如,化学气相沉积)将小分子沉积在纤维网的至少一个表面上。无论改性方法如何,在一些实施方案中,纤维网表面上的小分子可以在沉积之后聚合。
[0093]
在某些实施方案中,可以使用小分子如一元羧酸和/或不饱和二羧(二元)酸使纤维网的至少一个表面改性。在某些实施方案中,小分子可以是含胺的小分子。含胺的小分子可以是伯胺、仲胺或叔胺。在一些这样的情况中,含胺的小分子可以是单体。在一些实施方案中,小分子可以是无机或有机疏水分子。非限制性实例包括烃(例如,ch4、或冷却剂。
[0094]
在另一个示例性实施方案中,过滤元件包括两个或更多个卷绕的纤维网,具有式c
nf2n+1
或-c
nfm
,其中n是大于1的整数,并且m是大于1的整数)、硅烷(例如,sih4、si2h6、si3h8、si4h
10
)、有机硅烷(例如甲基硅烷、二甲基硅烷、三乙基硅烷)和硅氧烷(例如,二甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷)。在某些实施方案中,用于使纤维网的表面改性的合适的烃可以具有
式c
xhy
,其中x是1至10的整数,并且y是2至22的整数。在某些实施方案中,用于使纤维网的表面改性的合适硅烷可以具有式si
nh2n+2
,其中任何氢可以被取代成卤素(例如,cl、f、br、i),其中n是1至10的整数。
[0095]
如本文所使用的,“小分子”是指无论是天然存在的还是人工产生的(例如,通过化学合成)具有相对低的分子量的分子。通常,小分子是有机化合物(即,其包含碳)。小的有机分子可以包含多个碳-碳键、立构中心和其他官能团(例如,胺、羟基、羰基和杂环等)。在某些实施方案中,小分子的分子量为至多约1,000g/mol、至多约900g/mol、至多约800g/mol、至多约700g/mol、至多约600g/mol、至多约500g/mol、至多约400g/mol、至多约300g/mol、至多约200g/mol、或至多约100g/mol。在某些实施方案中,小分子的分子量为至少约100g/mol、至少约200g/mol、至少约300g/mol、至少约400g/mol、至少约500g/mol、至少约600g/mol、至少约700g/mol、至少约800g/mol、或至少约900g/mol、或至少约1,000g/mol。上述范围的组合(例如,至少约200g/mol且至多约500g/mol)也是可能的。
[0096]
在一些实施方案中,可以使用聚合物使纤维网的至少一个表面改性。例如,一种或更多种聚合物可以通过涂覆技术施加到纤维网的表面的至少一部分上。在某些实施方案中,聚合物可以由一元羧酸和/或不饱和二羧(二元)酸形成。在某些实施方案中,聚合物可以是接枝共聚物并且可以通过将聚合物或低聚物接枝到纤维和/或纤维网中的聚合物(例如,树脂聚合物)上而形成。接枝聚合物或低聚物可以包含可以用于在接枝物与纤维和/或纤维网中的聚合物之间形成化学键的羧基部分。纤维和/或纤维网中的可以用于形成接枝共聚物的聚合物的非限制性实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、和尼龙,及其组合。可以通过化学和/或放射化学(例如,电子束、等离子体、电晕放电、uv照射)方法引发接枝聚合。在一些实施方案中,聚合物可以是具有包含胺的重复单元的聚合物(例如,聚丙烯胺、聚乙烯亚胺、聚唑啉)。在某些实施方案中,聚合物可以是多元醇。
[0097]
在一些实施方案中,可以使用气体使纤维网的至少一个表面改性。在一些这样的情况下,气体中的分子可以与纤维网的表面上的材料(例如,纤维、树脂、添加剂)反应以形成官能团(如带电部分)和/或增加纤维网表面上的氧含量。用于使纤维网的至少一个表面改性的材料的重量百分比可以是纤维网的大于或等于约0.0001重量%、大于或等于约0.0005重量%、大于或等于约0.001重量%、大于或等于约0.005重量%、大于或等于约0.01重量%、大于或等于约0.05重量%、大于或等于约0.1重量%、大于或等于约0.5重量%、大于或等于约1重量%、大于或等于约2重量%、或者大于或等于约3重量%。在一些情况下,用于使纤维网的至少一个表面改性的材料的重量百分比可以是纤维网的小于或等于约4重量%、小于或等于约3重量%、小于或等于约1重量%、小于或等于约0.5重量%、小于或等于约0.1重量%、小于或等于约0.05重量%、小于或等于约0.01重量%、或者小于或等于约0.005重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,材料的重量百分比大于或等于约0.0001重量%且小于约4重量%、或者大于或等于约0.01重量%且小于约0.5重量%)。其他范围也是可能的。纤维网中材料的重量百分比是基于纤维网的干固体,并且可以通过在施加材料之前和之后对该纤维网称重来确定。
[0098]
如本文所述,纤维网可以具有某些结构特性,例如定重。例如,在一些实施方案中,纤维网的定重可以大于或等于约1g/m2、大于或等于约5g/m2、大于或等于约10g/m2、大于或
等于约20g/m2、大于或等于约27g/m2、大于或等于约30g/m2、大于或等于约40g/m2、大于或等于约50g/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270g/m2、大于或等于约300g/m2、大于或等于约350g/m2、大于或等于约400g/m2、或者大于或等于约450g/m2。在某些实施方案中,纤维网的定重可以小于或等于约500g/m2、小于或等于约450g/m2、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270g/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50g/m2、小于或等于约40g/m2、小于或等于约30g/m2、小于或等于约27g/m2、小于或等于约25g/m2、小于或等于约20g/m2、小于或等于约10g/m2、或者小于或等于约5g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1g/m2且小于或等于约500g/m2、大于或等于约20g/m2且小于或等于约500g/m2、大于或等于约27g/m2且小于或等于约270g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以根据标准astm d-846来确定。
[0099]
平均流量孔径可以根据需要选择。关于纤维网的平均流量孔径,无论纤维网包括穿孔还是不包括任何穿孔,如本文所使用的平均流量孔径是在纤维网的不包括任何穿孔的区域中测量的。在一些实施方案中,纤维网的平均流量孔径可以大于或等于约1微米、大于或等于约3微米、犬于或等于约4微米、大于或等于约5微米、大于或等于约6微米、大于或等于约7微米、或者大于或等于约9微米。在一些情况下,纤维网的平均流量孔径可以小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约5微米、小于或等于约4微米、或者小于或等于约2微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约3微米且小于或等于约6微米)。
[0100]
平均流量孔径的其他值也是可能的。平均流量孔径可以根据标准astm e1294(2008)(m.f.p.)来确定。
[0101]
可以根据需要选择纤维网的厚度。例如,在一些实施方案中,纤维网的厚度可以大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.2mm、大于或等于约0.3mm、大于或等于约0.4mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1.0mm、或者大于或等于约1.5mm。在一些情况下,纤维网的厚度可以小于或等于约2.0mm、小于或等于约1.2mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.4mm、小于或等于约0.3mm、或者小于或等于约0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如、厚度大于或等于约0.2mm且小于或等于约0.5mm)。厚度的其他值也是可能的。厚度可以根据标准tappi t411来确定。
[0102]
本文所述的纤维网(或过滤介质)可以用于各种粒径的过滤。在用于测量层或整个介质的效率的典型测试(例如,根据标准iso 19438)中,可以在将测试时间等分的十个点处取层或介质上游和下游所选择的粒径x(例如,其中x是1微米、3微米、4微米、5微米、7微米、10微米、15微米、20微米、25微米或30微米)的颗粒数(每毫升的颗粒)。通常,粒径x意指x微米或更大的颗粒将被层或介质捕获。可以在所选择的粒径处取上游和下游颗粒数的平均值。由上游的平均颗粒数(注入-c0)和下游的平均颗粒数(通过-c),可以通过关系[(1-[c/c0])*100%]来确定对所选择的粒径的过滤效率测试值。如本文所述,效率可以根据标准iso 19348来测量。可以使用相似的方案测量初始效率,初始效率是指在进行测试之后介质在4分钟时的效率测量值。除非另外指出,否则本文中所述的效率和初始效率测量值是指当x=4微米时的值。
[0103]
纤维网(或过滤介质)可以具有相对高的初始效率。纤维网的初始效率可以大于或等于约1%、大于或等于约5%、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%、大于或等于约70%、大于或等于约80%、大于或等于约90%、大于或等于约95%、大于或等于约96%、大于或等于约97%、大于或等于约98%、大于或等于约99%、或者大于或等于约99.9%。在一些情况下,纤维网的初始效率可以小于或等于约99.99%、小于或等于约98%、小于或等于约97%、小于或等于约96%、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%、小于或等于约20%、小于或等于约10%、或者小于或等于约5%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1%且小于或等于约99.99%、大于或等于约80%且小于或等于约99.99%)。纤维网的初始效率的其他值也是可能的。
[0104]
本文所述的纤维网的透气率可以变化。在一些实施方案中,纤维网的渗透性可以为例如大于或等于约5l/m2s、大于或等于约10l/m2s、大于或等于约15l/m2s、大于或等于约25l/m2s、大于或等于约50l/m2s、大于或等于约100l/m2s、大于或等于约150l/m2s、大于或等于约200l/m2s、大于或等于约250l/m2s、大于或等于约300l/m2s、大于或等于约500l/m2s、大于或等于约1000l/m2s、大于或等于约1500l/m2s、大于或等于约1700l/m2s、大于或等于约2000l/m2s、或者大于或等于约2500l/m2s。在一些情况下,透气率可以为例如小于或等于约3000l/m2s、小于或等于约2500l/m2s、小于或等于约2000l/m2s、小于或等于约1700l/m2s、小于或等于约1500l/m2s、小于或等于约1000l/m2s、小于或等于约500l/m2s、小于或等于约300l/m2s、小于或等于约250l/m2s、小于或等于约200l/m2s、小于或等于约150l/m2s、小于或等于约100l/m2s、小于或等于约50l/m2s、小于或等于约25l/m2s、小于或等于约20l/m2s、小于或等于约15l/m2s、或者小于或等于约10l/m2s。上述范围的组合也是可能的(大于或等于约5l/m2s且小于或等于约3000l/m2s、大于或等于约15l/m2s且小于或等于约1700l/m2s)。透气率的其他范围也是可能的。如本文所确定的,透气率根据标准tappi t251(其中在20cm2面积上的流量为10,000l/m2/s)来测量。纤维网的渗透率是流动阻力的反函数并且可以用frazier渗透率测试仪测量。frazier渗透率测试仪测量在跨越介质的固定压差下测量每单位时间通过单位面积介质的空气体积。
[0105]
可以根据需要选择纤维网的总压降。例如,在一些实施方案中,纤维网的总压降可以小于或等于约1700pa、小于或等于约1500pa、小于或等于约1000pa、小于或等于约700pa、小于或等于约500pa、小于或等于约250pa、小于或等于约100pa、小于或等于约50pa、小于或等于约25pa、小于或等于约10pa、或者小于或等于约5pa。在某些实施方案中,纤维网的总压降可以大于或等于约3pa、大于或等于约5pa、大于或等于约10pa、大于或等于约25pa、大于或等于约50pa、大于或等于约100pa、大于或等于约250pa、大于或等于约500pa、大于或等于约700pa、大于或等于约1000pa、或者大于或等于约1500pa。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约3pa且小于或等于约1,700pa、大于或等于约10pa且小于或等于约700pa)。压降的其他值也是可能的。可以使用tappi t251标准测量压降。
[0106]
如本文所述,在一些实施方案中,过滤元件包括芯。在一些实施方案中,芯可以包括塑料和/或金属网、和/或网状物。合适网状物的非限制性实例包括聚合物网状物(例如,包含含氟聚合物、聚酰胺、聚烯烃、聚酯、聚砜、聚乙烯、或其组合)和金属网状物(例如,包含
不锈钢)。在一些实施方案中,芯包括金属片(例如,不锈钢),其可以是穿孔的或没有穿孔的。在某些实施方案中,芯是纤维状的。例如,在一些实施方案中,芯包含多根合成纤维。
[0107]
在一些情况下,芯可以具有特定重量百分比的合成纤维。例如,在一些实施方案中,芯中合成纤维的重量百分比可以大于或等于约0%、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55%、大于或等于约70%、大于或等于约75%、大于或等于约80%、或者大于或等于约90%。在一些情况下,芯中合成纤维的重量百分比可以小于或等于约100%、小于或等于约85%、小于或等于约75%、小于或等于约65%、小于或等于约55%、小于或等于约45%、小于或等于约35%、小于或等于约25%、或者小于或等于约15%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0%且小于或等于约100%)。在一些实施方案中,芯中100%的纤维是合成纤维。芯中合成纤维的重量百分比的其他值也是可能的。
[0108]
在一些实施方案中,芯中的纤维(例如,合成纤维)的平均直径可以大于或等于约0.5微米、大于或等于约0.6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4微米、大于或等于约6微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10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、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,芯中的纤维的平均直径可以小于或等于约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15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约4微米、小于或等于约3微米、小于或等于约2微米、小于或等于约1微米、或者小于或等于约0.6微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.5微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.6微米且小于或等于约20微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
[0109]
在一些实施方案中,芯中的纤维(例如,合成纤维)的平均长度可以大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、大于或等于约4mm、大于或等于约6mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约12mm、大于或等于约15mm、大于或等于约20mm、大于或等于约25mm、大于或等于30mm、或者大于或等于40mm。在一些情况下,纤维的平均长度可以小于或等于约50mm、小于或等于约40mm、小于或等于约30mm、小于或等于约25mm、小于或等于约20mm、小于或等于约15mm、小于或等于约12mm、小于或等于约10mm、小于或等于约8mm小于或等于约7mm、小于或等于约5mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2mm、或者小于或等于约1.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1mm且小于或等于约50mm、大于或等于约1mm且小于或等于约15mm、大于或等于约1.5mm且小于或等于约30mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
[0110]
如本文所述的芯可以具有某些结构特性,例如定重和厚度。例如,在一些实施方案中,芯的定重可以大于或等于约3g/m2、大于或等于约10g/m2、大于或等于约22g/m2、大于或等于约25g/m2、大于或等于约30g/m2、大于或等于约33g/m2、大于或等于约40g/m2、大于或等于约50g/m2、大于或等于约60g/m2、大于或等于约70g/m2、大于或等于约80g/m2、大于或等于约100g/m2、大于或等于等于约200g/m2、大于或等于约300g/m2、或者大于或等于约400g/m2。在一些情况下,芯的定重可以小于或等于约500g/m2、小于或等于约400g/m2、小于或等于约300g/m2、小于或等于约200g/m2、小于或等于约100g/m2、小于或等于约90g/m2、小于或等于约80g/m2、小于或等于约70g/m2、小于或等于约60g/m2、小于或等于约50g/m2、小于或等于约
40g/m2、小于或等于约33g/m2、小于或等于约30g/m2、或者小于或等于约25g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如,定重大于或等于约22g/m2且小于或等于约90g/m2、定重大于或等于约33g/m2且小于或等于约70g/m2、定重大于或等于约3g/m2且小于或等于约500g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以根据标准astm d-846来确定。
[0111]
可以根据需要选择芯的厚度。例如,在一些实施方案中,芯的厚度可以大于或等于约0.01mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.2mm、大于或等于约0.3mm、大于或等于约0.4mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1.0mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、或者大于或等于约4mm。在一些情况下,芯的厚度可以小于或等于约5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1.2mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.4mm、小于或等于约0.3mm、小于或等于约0.2mm、或者小于或等于约0.1mm。上述范围的组合也是可能的(例如,厚度大于或等于约0.01mm且小于或等于约5mm、厚度大于或等于约0.1mm且小于或等于约2mm)。厚度的其他值也是可能的。厚度可以根据标准tappi t411来确定。
[0112]
如本文所述,在一些实施方案中,过滤介质可以包括一个或更多个支撑层。支撑层可以包含多根纤维。通常,许多不同的材料可以用于形成如下所述的纤维。在一些实施方案中,纤维由纤维素制成。上文提供了纤维素纤维的实例。在某些实施方案中,支撑层可以包含如上所述的合成纤维。在一些情况下,支撑层可以是包含生物衍生材料和/或金属材料的穿孔膜。
[0113]
在一些情况下,支撑层可以具有特定重量百分比的合成纤维。例如,在一些实施方案中,支撑层中合成纤维的重量百分比可以大于或等于约0%、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55%、大于或等于约70%、大于或等于约75%、大于或等于约80%、或者大于或等于约90%。在一些情况下,支撑层中合成纤维的重量百分比可以小于或等于约100%、小于或等于约85%、小于或等于约75%、小于或等于约65%、小于或等于约55%、小于或等于约45%、小于或等于约35%、小于或等于约25%、或者小于或等于约15%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0%且小于或等于约100%)。在一些实施方案中,支撑层中100%的纤维是合成纤维。支撑层中合成纤维的重量百分比的其他值也是可能的。
[0114]
支撑层可以包含如上在纤维网的背景中所述的玻璃纤维、纤维素纤维和/或双组分纤维中的一种或更多种。例如,在一些实施方案中,支撑层中玻璃纤维、粘结纤维和/或纤维素纤维各自的重量百分比可以独立地大于或等于约0%、大于或等于约0.1%、大于或等于约1%、大于或等于约2%、大于或等于约5%、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%、大于或等于约40%、大于或等于约50%、大于或等于约60%、大于或等于约70%、大于或等于约80%、或者大于或等于约90%。在一些情况下,支撑层中玻璃纤维、粘结纤维和/或纤维素纤维各自的重量百分比可以独立地小于或等于约100%、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%、小于或等于约20%、小于或等于约15%、小于或等于约10%、小于或等于约5%、小于或等于约2%、小于或等于约0.5%、或者小于或等于约0.1%。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0%且小于或等于约20%)。支撑层中纤维的重量百分比的其他值也是可能的。本文中更详细地提供了玻璃纤
维和粘结纤维的实例。
[0115]
在一些实施方案中,支撑层中纤维的平均直径可以大于或等于约0.5微米、大于或等于约0.6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4微米、大于或等于约6微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10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、或者大于或等于约40微米。在一些情况下,支撑层中纤维的平均直径可以小于或等于约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15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约4微米、小于或等于等于约3微米、小于或等于约2微米、小于或等于约1微米、或者小于或等于约0.6微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约0.5微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.6微米且小于或等于约20微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。
[0116]
在一些实施方案中,支撑层中纤维的平均长度可以大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、大于或等于约4mm、大于或等于约6mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约12mm、大于或等于约15mm、大于或等于约20mm、大于或等于约25mm、大于或等于30mm、或者大于或等于40mm。在一些情况下,纤维的平均长度可以小于或等于约50mm、小于或等于约40mm、小于或等于约30mm、小于或等于约25mm、小于或等于约20mm、小于或等于约15mm、小于或等于约12mm、小于或等于约10mm、小于或等于约8mm小于或等于约7mm、小于或等于约5mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2mm、或者小于或等于约1.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约1mm且小于或等于约50mm、大于或等于约1mm且小于或等于约15mm、大于或等于约1.5mm且小于或等于约30mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。
[0117]
如本文所述的支撑层可以具有某些结构特性,例如定重和厚度。例如,在一些实施方案中,支撑层的定重可以大于或等于约3g/m2、大于或等于约10g/m2、大于或等于约22g/m2、大于或等于约25g/m2、大于或等于约30g/m2、大于或等于约33g/m2、大于或等于约40g/m2、大于或等于约50g/m2、大于或等于约60g/m2、大于或等于约70g/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、大于或等于约300g/m2、或者大于或等于约400g/m2。在一些情况下,支撑层的定重可以小于或等于约500g/m2、小于或等于约400g/m2、小于或等于约300g/m2、小于或等于约200g/m2、小于或等于约100g/m2、小于或等于约90g/m2、小于或等于约80g/m2、小于或等于约70g/m2、小于或等于约60g/m2、小于或等于约50g/m2、小于或等于约40g/m2、小于或等于约33g/m2、小于或等于约30g/m2、或者小于或等于约25g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如,定重大于或等于约22g/m2且小于或等于约90g/m2、定重大于或等于约33g/m2且小于或等于约70g/m2、定重大于或等于约3g/m2且小于或等于约500g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以根据标准astm d-846来确定。
[0118]
可以根据需要选择支撑层的厚度。例如,在一些实施方案中,支撑层的厚度可以大于或等于约0.01mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.2mm、大于或等于约0.3mm、大于或等于约0.4mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1.0mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、或者大于或等于约4mm。在一些情况下,支撑层的厚度可以小于或等于约5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1.2mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.4mm、小于或等于约0.3mm、小于或等于约0.2mm、或者
小于或等于约0.1mm。上述范围的组合也是可能的(例如,厚度大于或等于约0.01mm且小于或等于约5mm、厚度大于或等于约0.1mm且小于或等于约2mm)。厚度的其他值也是可能的。厚度可以根据标准tappi t411来确定。
[0119]
可以根据需要选择平均流量孔径。例如,在一些实施方案中,支撑层的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30微米、大于或等于约50微米、大于或等于约100微米、大于或等于约120微米、大于或等于约150微米、大于或等于约300微米、大于或等于约500微米、大于或等于约1000微米、大于或等于约2000微米、大于或等于约3000微米、或者大于或等于约4000微米。在一些情况下,支撑层的平均流量孔径可以小于或等于约5000微米、小于或等于约4000微米、小于或等于约3000微米、小于或等于约2000微米、小于或等于约1000微米、小于或等于约500微米、小于或等于约300微米、小于或等于约150微米、小于或等于约120微米、小于或等于约100微米、小于或等于约50微米、小于或等于约30微米、小于或等于约10微米、或者小于或等于约5微米。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约30微米且小于或等于约150微米、大于或等于约50微米且小于或等于约120微米)。平均流量孔径的其他值也是可能的。平均流量孔径可以根据标准astm e1294(2008)(m.f.p.)来确定。
[0120]
在一些实施方案中,支撑层的平均流量孔径可以大于纤维网的平均流量孔径。
[0121]
本文所述的过滤介质(其可以任选地包括两个或更多个层)可以具有某些结构特性,例如总定重。在一些实施方案中,过滤介质的总定重可以大于或等于约2g/m2、大于或等于约5g/m2、大于或等于约10g/m2、大于或等于约20g/m2、大于或等于约30g/m2、大于或等于约40g/m2、大于或等于约60g/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350g/m2、大于或等于约500g/m2、大于或等于约800g/m2、大于或等于约1000g/m2、大于或等于约2000g/m2、大于或等于约2500g/m2。在一些情况下,过滤介质的总定重可以小于或等于约2800g/m2、小于或等于约2500g/m2、小于或等于约2000g/m2、小于或等于约1000g/m2、小于或等于约800g/m2、小于或等于约500g/m2、小于或等于约300g/m2、小于或等于约200g/m2、或者小于或等于约100g/m2、小于或等于约60g/m2、小于或等于约40g/m2、小于或等于约20g/m2、小于或等于约10g/m2、或者小于或等于约5g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如,大于或等于约40g/m2且小于或等于约2800g/m2、大于或等于约60g/m2且小于或等于约800g/m2)。总定重的其他值也是可能的。总定重可以根据标准astm d-846来确定。
[0122]
本文所述的过滤介质的总透气率可以变化。在一些实施方案中,过滤介质的总透气率可以为例如大于或等于约0.7l/m2s、大于或等于约1l/m2s、大于或等于约5l/m2s、大于或等于约10l/m2s、大于或等于约15l/m2s、大于或等于约25l/m2s、大于或等于约50l/m2s、大于或等于约100l/m2s、大于或等于约150l/m2s、大于或等于约200l/m2s、大于或等于约250l/m2s、大于或等于约300l/m2s、大于或等于约500l/m2s、大于或等于约700l/m2s、大于或等于约1000l/m2s、或者大于或等于约1200l/m2s。在一些情况下,过滤介质的总透气率可以为例如小于或等于约1500l/m2s、小于或等于约1200l/m2s、小于或等于约1000l/m2s、小于或等于约700l/m2s、小于或等于约500l/m2s、小于或等于约300l/m2s、小于或等于约250l/m2s、小于或等于约200l/m2s、小于或等于约150l/m2s、小于或等于约100l/m2s、小于或等于约50l/m2s、小于或等于约25l/m2s、小于或等于约20l/m2s、小于或等于约15l/m2s、小于或等于约
10l/m2s、小于或等于约5l/m2s、或者小于或等于约1l/m2s。上述范围的组合也是可能的(大于或等于约0.7l/m2s且小于或等于约1500l/m2s、大于或等于约15l/m2s且小于或等于约700l/m2s)。总透气率的其他范围也是可能的。如本文所确定的,总透气率根据标准tappi t251(其中在20cm2面积上的流量为10,000l/m2/s)来测量。过滤介质的渗透率是流动阻力的反函数并且可以用frazier渗透率测试仪测量。frazier渗透率测试仪在跨越介质的固定压差下测量每单位时间通过单位面积介质的空气体积。
[0123]
可以根据需要选择过滤介质的总厚度。例如,在一些实施方案中,过滤介质的总厚度可以大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.2mm、大于或等于约0.3mm、大于或等于约0.4mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1.0mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约5mm、大于或等于等于约10mm、大于或等于约20mm、大于或等于约30mm、或者大于或等于约40mm。在一些情况下,过滤介质的总厚度可以小于或等于约50mm、小于或等于约40mm、小于或等于约30mm、小于或等于约20mm、更小大于或等于约10mm、小于或等于约5mm、小于或等于约2.0mm、小于或等于约1.2mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.4mm、小于或等于约0.3mm、或者小于或等于约0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如,厚度大于或等于约0.01mm且小于或等于约50mm、厚度大于或等于约0.1mm且小于或等于约30mm)。总厚度的其他值也是可能的。厚度可以根据标准tappi t411来确定。
[0124]
过滤介质、过滤元件、纤维网和/或支撑层还可以包含其他组分,例如粘合剂树脂、表面处理剂和/或添加剂。通常,可以使用任何合适的粘合剂树脂来实现期望的特性。例如,粘合剂树脂可以是聚合物的、基于水的或基于溶剂的。在某些实施方案中,粘合剂树脂还可以包含添加剂。
[0125]
在一些实施方案中,本文所述的过滤介质的纤维网和/或支撑层包含粘合剂树脂。通常,粘合剂树脂或任何其他组分(如果存在的话)以有限的量存在。在一些实施方案中,纤维网和/或支撑层可以包含湿强度和/或干强度粘合剂树脂,其包括:例如天然聚合物(淀粉、树胶);纤维素衍生物,如羧甲基纤维素、甲基纤维素、半纤维素;合成聚合物,如酚醛树脂、胶乳、聚酰胺、聚丙烯酰胺、脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、聚酰胺;表面活性剂;偶联剂;交联剂;和/或导电添加剂等。在一些实施方案中,粘合剂树脂可以包括热塑性树脂(例如,丙烯酸类、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚酰胺)、热固性树脂(例如,环氧树脂、酚树脂)、或其组合。在一些情况下,粘合剂树脂包括乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、共聚酯树脂、聚乙烯醇树脂、丙烯酸类树脂如苯乙烯丙烯酸树脂、和酚树脂中的一种或更多种。其他粘合剂树脂也是可能的。
[0126]
粘合剂树脂一般不是纤维形式的并且与上述粘结纤维(例如,多组分纤维)不同。通常,粘合剂树脂可以具有任何合适的组成。
[0127]
纤维网和/或支撑层中粘合剂树脂的量可以变化。例如,在一些实施方案中,纤维网中粘合剂树脂的重量百分比可以大于或等于约0重量%、大于或等于约2重量%、大于或等于约5重量%、大于或等于约10重量%、或者大于或等于约15重量%。在一些情况下,纤维网中粘合剂树脂的重量百分比可以小于或等于约20重量%、小于或等于约15重量%、小于或等于约10重量%、小于或等于约5重量%、或者小于或等于约2重量%。上述范围的组合也是可能的(例如,粘合剂树脂的重量百分比大于或等于约0重量%且小于或等于约20重量%、粘合剂树脂的重量百分比大于或等于约2重量%且小于或等于约15重量%)。其他范
围也是可能的。
[0128]
粘合剂树脂可以以任何合适的方式包括例如以湿状态添加到纤维中。在一些实施方案中,粘合剂树脂涂覆纤维并且用于将纤维彼此粘附以促进纤维之间的粘附。可以使用任何合适的方法和设备来涂覆纤维并且这些方法和设备在以上涂覆方法的背景中进行了描述。
[0129]
在一些实施方案中,可以通过溶剂饱和工艺将粘合剂树脂添加到纤维网和/或一个或更多个另外的层中。在某些实施方案中,可以在造纸机上制造过滤介质期间或之后将聚合物材料浸渍到过滤介质中。例如,在形成纤维网之后,可以通过使用逆向辊施涂器按照刚刚提到的方法和/或通过使用浸渍和挤压方法(例如,通过将干燥的过滤介质浸在聚合物乳液或溶液中,然后通过使用辊隙(nip)挤出多余的聚合物)来用聚合物材料进行浸渍。也可以通过本领域已知的其他方法(例如,喷洒或发泡)将聚合物材料施加到纤维网和/或一个或更多个另外的层中。
[0130]
如本文所述的并入到过滤介质中的纤维网和/或一个或更多个另外的层可以使用任何合适的过程来生产,例如使用湿法成网工艺(例如,涉及压力成形机、圆网造纸机(rotoformer)、长网造纸机、混合成形机、斜网造纸机的工艺,或双网抄纸工艺)或非湿法成网工艺(例如,干法成网工艺、气流成网工艺、熔喷工艺)。通常,湿法成网工艺涉及将一种或更多种纤维混合在一起以提供纤维浆料。浆料可以为例如基于水性的浆料。在某些实施方案中,各种纤维在被混合在一起(例如,以实现混合物中更大程度的均匀性)之前任选地单独储存或组合储存在不同的储存罐中。
[0131]
例如,可以将第一纤维在一个容器中混合并制浆在一起,并且可以将第二纤维在单独的容器中混合并制浆。随后可以将第一纤维和第二纤维组合到一起成为单一纤维混合物。可以在混合在一起之前和/或之后通过碎浆机对合适的纤维进行处理。在一些实施方案中,在混合在一起之前,纤维的组合通过碎浆机和/或储存罐进行处理。可以理解,还可以向混合物中引入其他组分。
[0132]
可以使用用于产生浆料的任何合适的方法。在一些实施方案中,将另外的添加剂添加到浆料以促进处理。还可以将温度调节至合适的范围,例如33
°
f至100
°
f(例如,50
°
f至85
°
f)。在一些情况下,保持浆料的温度。在一些情况下,不主动调节温度。
[0133]
在一些实施方案中,湿法成网工艺使用与常规造纸工艺类似的设备,例如,水力碎浆机、成形机或流浆箱、干燥机和任选的转换器。在一些情况下,也可以用实验室手抄纸模具制备层。如上所述,可以在一个或更多个碎浆机中制备浆料。在将浆料在碎浆机中适当地混合之后,可以将浆料泵送到流浆箱中,其中浆料可以与或可以不与其他浆料组合。可以添加或可以不添加其他添加剂。还可以用另外的水将浆料稀释以使纤维的最终浓度在合适的范围内,例如,约0.01重量%至0.5重量%、或约0.1重量%至0.5重量%。
[0134]
在一些情况下,可以根据需要调节纤维浆料的ph。例如,浆料的纤维可以在一般性中性条件下分散。
[0135]
在将浆料送至流浆箱之前,可以任选地使浆料通过离心净化器和/或压力筛以除去未纤维化的材料。浆料可以通过或可以不通过另外的设备如精炼机或疏解机以进一步增强纤维的分散或原纤化。例如,疏解机可以用于平滑或除去可能在纤维浆料形成期间的任意点处出现的块或突出物。然后可以使用任何合适的设备(例如,长网造纸机、回转成形造
纸机、圆网造纸机或斜网长网造纸机)以适当的速率将纤维收集至筛或网上。
[0136]
在一些实施方案中,所述过程涉及将粘合剂(和/或其他组分)引入到预成形的纤维层中。在一些实施方案中,在使纤维网沿着合适的筛或网通过时,使用合适的技术将粘合剂中包含的不同组分(其可以为单独的乳液形式)添加到纤维网中。在一些情况下,在与其他组分和/或纤维网组合之前将粘合剂树脂的各组分混合成乳液。在一些实施方案中,可以使用例如重力和/或真空将粘合剂中包含的组分拉过纤维网。在一些实施方案中,可以用软化水稀释粘合剂树脂中包含的一种或更多种组分并将其泵送至纤维网中。在一些实施方案中,可以通过喷洒到所形成的介质上或者通过任何其他合适的方法(例如,施胶压榨涂覆、泡沫饱和、幕涂、棒涂等)将粘合剂引入到纤维网中。在一些实施方案中,可以在将浆料引入至流浆箱中之前将粘合剂材料施加到纤维浆料中。例如,可以将粘合剂材料引入(例如,注入)到纤维浆料中并且用纤维浸渍和/或使其沉淀到纤维上。在一些实施方案中,可以通过溶剂饱和工艺将粘合剂树脂添加至纤维网。
[0137]
在另一些实施方案中,使用非湿法成网工艺来形成介质的纤维网(或一个或更多个另外的层)。例如,在非湿法成网工艺中,可以使用气流成网工艺或梳理工艺。例如,在气流成网工艺中,可以在使纤维混合的同时将空气吹到传送带上,然后施加粘合剂。在一些实施方案中,在梳理工艺中,在施加粘合剂之前通过辊和与该辊连接的延长部分(例如,钩、针)操作纤维。在一些情况下,通过非湿法成网工艺形成层可以更适用于生产高度多孔的介质。如上所述,可以用任何合适的粘合剂树脂浸渍非湿层(例如,通过饱和、喷洒等)。
[0138]
在纤维网成形期间或之后,可以根据多种已知技术进一步处理纤维网。任选地,可以使用诸如层合、热点结合、超声处理、轧光、胶网、共打褶或整理的过程来形成另外的层和/或将另外的层添加至纤维网。
[0139]
在一些实施方案中,进一步的处理可以包括对纤维网和/或过滤介质进行打褶。例如,可以通过共打褶过程使两个层接合。在一些情况下,可以通过在彼此间隔适当的间距处形成划线对过滤介质或其多个层适当地打褶而使过滤介质被折叠。应理解,可以使用任何合适的打褶技术。
[0140]
在一些实施方案中,可以对过滤介质进行后处理(例如经历波纹成形过程)以增加网内的表面积。在另一些实施方案中,可以对过滤介质进行压花。
[0141]
在一些实施方案中,如本文所述,纤维网(或一个或更多个另外的层)可以包含由熔喷工艺形成的纤维。在过滤介质包括熔喷层的实施方案中,熔喷层可以具有在以下专利中描述的一个或更多个特性:共同拥有的题为“meltblown filter medium”的美国专利公开第2009/0120048号,其基于2009年5月14日提交的美国专利申请序列第12/266,892号;和共同拥有的于2010年12月17日提交的题为“fine fiber filter media and processes”的美国申请第12/971,539号,其各自出于所有目的通过引用整体并入本文。在另一些实施方案中,纤维网可以通过其他合适的方法(例如熔纺法)形成。
[0142]
本文所述的过滤介质可以并入到各种过滤元件中以用于各种应用。在一些情况下,本文所述的过滤介质可以用作用于聚结应用(例如,使用卷绕过滤器)的过滤介质。例如,可以使用这样的过滤介质从气体流(例如,压缩空气流)中除去油。
[0143]
在一些实施方案中,本文所述的过滤介质可以并入到用于液压和/或非液压过滤应用的过滤元件中。液压过滤器(例如,高、中和低压专用过滤器)的示例性用途包括移动和
工业过滤器。非液压过滤器的示例性用途包括燃料过滤器(例如,超低硫柴油)、油过滤器(例如,润滑油过滤器或重型润滑油过滤器)、化学处理过滤器、工业处理过滤器、医用过滤器(例如,血液过滤器)、空气过滤器(例如,重型空气过滤器、汽车空气过滤器、hvac过滤器、hepa过滤器)和水过滤器。在一些实施方案中,外部支撑层基本上支撑过滤元件,使得过滤介质或过滤元件中不存在另外的支撑层和/或芯(例如,塑料网或金属网、或丝网)。在另一些实施方案中,过滤元件可以包括一个或更多个另外的支撑层和/或芯。在一些实施方案中,过滤介质的纤维网可以卷绕在芯(例如,合成芯或金属芯)周围以形成卷绕过滤器,如本文所述。过滤元件可以具有与以上关于过滤介质描述的特性值相同的特性值。例如,上述定重、过滤介质的效率也可见于过滤元件。
[0144]
在一些实施方案中,如本文所述,本文所述的纤维网、过滤介质和/或过滤元件可以用于包括产生气体流的装置的系统中。例如,在某些实施方案中,该系统可以包括产生气体流的装置、以及位于该装置下游的过滤介质或过滤元件。在某些实施方案中,气体流包含待从气体流中过滤出的流体,例如本文所述的油、润滑剂和/或冷却剂。
[0145]
产生包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流的装置的非限制性实例包括压缩机、蒸馏塔、蒸发器、热油通风机、曲轴箱通风机、内燃机、排气管道、涡轮机(例如,燃气轮机)、及其组合。
[0146]
本文所述的过滤介质和过滤元件可以用于防止由这样的系统和装置中的油、润滑剂、冷却剂和/或其他流体引起的结垢,所述系统和装置包括但不限于例如压缩机、燃气轮机、胺或二醇吸收剂、分子筛、psa、计量站、汞保护床、燃气加热器或燃气炉、热交换器和/或气-气净化膜。过滤介质和过滤元件也可以用于使用包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流的应用中,包括但不限于例如:天然气生产;包含悬浮液体的石油和采矿业中的排出气体;来自蒸馏塔下游侧的气体;由蒸发器带来的蒸汽液滴的分离;热油通风;汽车或其他内燃机(例如,活塞式发动机或旋转式发动机)中的曲轴箱通风;一般废气;来自化学工业的过量气体;来自发电厂的冷却废气和冷凝废气;一般烟雾去除;来自油雾润滑的快速旋转机械的排出气体;由来自磨机、车床、磨床和使用规则或不规则形状的切割刃的其他类型机器的冷却液和润滑液产生的雾;面罩(例如,用于抵抗短时间暴露于油雾的个人防护);由连续滚轧机中的油蒸发产生的雾;乙炔炬切割;等离子切割;电子束切割及各种电弧焊和电弧切割;压机(例如,高速压机)和模切机和模锻机;泵的下游;一般真空风机的下游和/或上游;喷漆或喷油舱排气处理;液体混合室;蒸发冷却器排气;干燥塔排气(例如,包含油性或脂肪物质的奶粉或类似产品);用于焊接或切割的过程气体;医疗应用;食品工业过程空气;加压空气控制的控制系统;在用于使气体(例如,氮气、二氧化碳)液化的工业中运输的气体;用于从气体流中除去冷却剂中的液滴的内部空气调节(例如,hvac)单元;以及热管(例如,用于避免热传输液体从冷凝器不希望地传输至蒸发器)。
[0147]
在一个示例性实施方案中,过滤元件包括不锈钢网状物芯、卷绕在网状物芯周围的两个或更多个纤维网层、以及卷绕在纤维网层周围的包含合成纤维的纤维支撑层。在另一个示例性实施方案中,过滤元件包括卷绕在纤维芯周围的两个或更多个纤维网层、以及卷绕在两个或更多个纤维网层周围的包含合成纤维的支撑层。在又一个示例性实施方案中,过滤元件包括卷绕在穿孔金属片芯周围的两个或更多个纤维网层。
[0148]
在一些实施方案中,在芯内可以设置有入口,使得包含油、润滑剂和/或冷却剂的
气体流通过包括纤维网层和支撑层的过滤介质进入芯,随后进入位于靠近过滤介质的最外层的出口,因此过滤元件使至少一部分油、润滑剂和/或冷却剂聚结。
[0149]
在另一个示例性实施方案中,过滤元件包括设置在穿孔片金属芯内的两个或更多个纤维网卷绕层。在一些这样的实施方案中,过滤元件的入口可以位于靠近外部穿孔片金属芯,使得包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流穿过芯进入纤维网层并随后进入设置在过滤元件内的出口,因此过滤元件使至少一部分油、润滑剂和/或冷却剂聚结。
[0150]
芯、支撑层和纤维网的其他配置和组合也是可能的。
[0151]
其他系统、装置和应用也是可能的,并且本领域技术人员将能够基于本说明书的教导选择这样的系统、装置和应用。
[0152]
尽管本文已经描述和举例说明了本发明的多个实施方案,但是本领域普通技术人员将容易预见到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或更多个优点的各种其他手段和/或结构,并且每个这样的变化和/或修改都视为在本发明的范围内。更一般地,本领域技术人员将容易理解,本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置意在是示例性的,并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或更多个具体应用。本领域技术人员仅使用常规实验就将认识到或者能够确定本文所述发明的具体实施方案的许多等效方案。因此,应理解,前述实施方案仅作为示例示出,并且在所述权利要求及其等效方案的范围内,本发明可以以不同于已具体描述和要求保护的方式的其他方式进行实践。本发明涉及本文所述的各个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外,如果两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法并不互相矛盾,则两个或更多个这样的特征、体系、制品、材料、套件和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
[0153]
除非明确指出相反,否则如本文在说明书和权利要求中使用的没有数量词修饰的对象应理解为意指“至少一个/一种”。
[0154]
如本文在说明书和权利要求中使用的短语“和/或”应理解为意指这样连接的要素中的“任一者或两者”,即,在一些情况下共同存在而在另一些情况下分开存在的要素。除非明确指出相反,否则除了由“和/或”子句具体指出的要素之外,其他要素可以任选地存在,无论其与具体指出的那些要素相关还是无关。因此,作为一个非限制性实例,当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时,提到的“a和/或b”在一些实施方案中可以指a而不存在b(任选地包括除b之外的要素);在另一个实施方案中,可以指b而不存在a(任选地包括除a之外的要素);在又一个实施方案中,可以指a和b二者(任选地包括其他要素);等等。
[0155]
如文本在本说明书和权利要求书中所使用的,“或”应理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如,当分开列表中的项目时,“或”或“和/或”应当理解为包括,即包括多个要素或要素列表中的至少一个,但也包括多于一个,并且任选地包括另外的未列举的项目。仅明确指出相反的术语,例如“仅一个”或“恰好一个”,或者用于权利要求时的“由
……
组成”,是指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。一般地,如本文所使用的术语“或”在之前有排他性术语例如“两者之一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时,应当理解为表示排他性的替代方案(即“一个或另一个,但非两者”)。“基本上由
……
组成”在用于权利要求书时应当具有其在专利法领域中所使用的一般含义。
[0156]
如本文在说明书和权利要求中所使用的,短语“至少一个”在提及一个或更多个要
素的列表时应理解为意指从要素列表中的任一个或更多个要素中选择的至少一个要素,但并不一定包括要素列表中具体列举的每个要素中的至少一个,也不排除要素列表中要素的任何组合。该定义还允许任选地存在除了短语“至少一个”所提及的要素列表中具体指出的要素之外的要素,无论其与具体指出的那些要素相关还是无关。因此,作为一个非限制性实例,“a和b中的至少一个”(或等效地,“a或b中的至少一个”,或等效地,“a和/或b中的至少一个”)在一些实施方案中可以指至少一个a,任选地包括多于一个a,而不存在b(并且任选地包括除了b以外的要素);在另一个实施方案中,可以指至少一个b,任选地包括多于一个b,而不存在a(并且任选地包括除了a以外的要素);在又一个实施方案中,可以指至少一个a,任选地包括多于一个a,以及至少一个b,任选地包括多于一个b(并且任选地包括其他要素);等等。
[0157]
在权利要求书中以及在上述说明书中,所有过渡性短语如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“容纳”等都应理解为开放式的,即,意指包括但不限于。仅过渡性短语“由
……
组成”和“基本上由
……
组成”应当分别是封闭或半封闭的过渡性短语,如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所阐述的。
[0158]
术语“烷烃”以其在本领域中的通常含义给出并且是指饱和烃分子。
[0159]
术语“胺”以其在本领域中的通常含义给出,并且是指伯胺(-nh2)、仲胺(-nhr
x
)、叔胺(-nr
xry
)或季胺(-n
+rxryrz
)(例如,其中r
x
、ry和rz独立地为脂族、脂环族、烷基、芳基,或者如本文所定义的其他部分)。
[0160]
术语“酰胺”以其在本领域中的通常含义给出,并且是指含有氮原子和羰基的结构r
x
conr
yrz
(例如,其中r
x
、ry和rz独立地为脂族、脂环族、烷基、芳基,或者如本文所定义的其他部分)的化合物。
[0161]
除非另有定义或指出,否则如本文所使用的涉及例如一个或更多个制品、结构、力、场、流、方向和/或轨迹和/或其亚组分和/或其组合和/或以上未列出的能够用这样的术语表征的任何其他有形或无形的要素的或之间的形状、取向、对准和/或几何关系的任何术语应当理解为不需要绝对符合这样的术语的数学定义,而应当理解为表明在如此表征的主题可能的程度上符合这样的术语的数学定义,如这样的主题最相关的领域的技术人员所理解的。与形状、取向和/或几何关系相关的这些术语的实例包括但不限于以下描述性术语:形状-例如,圆形、正方形、环形的/环形、矩形的/矩形、三角形的/三角形、圆柱形的/圆柱形、椭圆的/椭圆、(n)多边形的/(n)多边形等;角取向-例如垂直的、正交的、平行的、垂直的、水平的、共线的等;轮廓和/或轨迹-例如,平面/平面的、共面的、半球形的、半个半球形的、线/线性、双曲线的、抛物线的、平的、弯曲、直的、弧形的、正弦的、切线/切线的等;方向-如北、南、东、西等;表面和/或统装材料特性和/或空间/时间分辨率和/或分布-例如,光滑的、反射的、透明的、清晰的、不透明的、刚性的、不可渗透的、均匀的(均匀地)、惰性的、不可润湿的、不溶的、稳定的、不变的、恒定的、同质的等;以及相关领域的技术人员显而易见的许多其他术语。作为一个实例,在本文中描述为“正方形”的制造制品不要求这样的制品具有完全平的或线性的并且以精确的90度的角度相交的面或边(实际上,这样的制品可能仅作为数学抽象而存在),相反,这样的制品的形状应被解释在所记载的制造技术通常可实现或已实现的程度上为近似于数学上定义的“正方形”,如本领域技术人员理解的或具体描述的。作为另一个实例,在本文中描述为“对准”的两个或更多个制造制品不要求这样的制品
具有完全对准的面或边(实际上,这样的制品只可能仅作为数学抽象而存在),相反,这样的制品的设置应被解释在所记载的制造技术通常可实现或已实现的程度上为近似于数学上定义的“对准”,如本领域技术人员理解的或具体描述的。
[0162]
本发明中还提供以下技术方案:
[0163]
附注1.一种用于从气体流中过滤油、润滑剂和/或冷却剂的方法,所述方法包括:
[0164]
使包含所述油、润滑剂和/或冷却剂的所述气体流通过过滤元件,其中所述过滤元件包括卷绕在芯周围的纤维网使得形成所述纤维网的至少两层,所述纤维网包含:
[0165]
多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米;
[0166]
定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2;以及
[0167]
厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,
[0168]
其中所述纤维网的拒油性水平为4至6,
[0169]
其中所述纤维网的窜油量小于20%,以及
[0170]
其中所述油、润滑剂和/或冷却剂在23℃和50%rh下测量的表面张力为22mn/m至33mn/m。
[0171]
附注2.一种用于从气体流中过滤油、润滑剂和/或冷却剂的方法,所述方法包括:
[0172]
使包含所述油、润滑剂和/或冷却剂的所述气体流通过纤维网,其中所述纤维网包含:
[0173]
多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米;
[0174]
定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2;以及
[0175]
厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,
[0176]
其中所述纤维网的拒油性水平为4或更大至6或更小,以及
[0177]
其中所述纤维网包括平均截面尺寸为至少约1mm的多个穿孔。
[0178]
附注3.根据前述附注中任一项所述的方法,其中所述油、润滑剂和/或冷却剂在23℃和50%rh下测量的表面张力为22mn/m至33mn/m。
[0179]
附注4.根据前述附注中任一项所述的方法,其中所述气体流由压缩机、天然气生产设备、蒸馏塔、蒸发器、热油通风机、曲轴箱通风机、内燃机和/或排气管道产生。
[0180]
附注5.一种过滤元件,包括:
[0181]
芯;和
[0182]
卷绕在所述芯周围的纤维网使得形成所述纤维网的至少两层,其中所述纤维网包含:
[0183]
多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米;
[0184]
定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2;以及
[0185]
厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,
[0186]
其中所述纤维网的拒油性水平为4或更大至6或更小,以及
[0187]
其中所述纤维网的窜油量小于20%。
[0188]
附注6.根据附注5所述的过滤元件,其中所述芯包括丝网。
[0189]
附注7.一种过滤介质,包括:
[0190]
纤维网,其中所述纤维网包含:
[0191]
多根纤维,所述多根纤维的平均纤维直径为至少0.01微米且小于或等于50微米;
[0192]
定重为至少1g/m2且小于或等于270g/m2;以及
[0193]
厚度为至少0.01mm且小于或等于5.0mm,
[0194]
其中所述纤维网的拒油性水平为4或更大至6或更小,以及
[0195]
其中所述纤维网包括平均截面尺寸为至少约1mm的多个穿孔。
[0196]
附注8.根据前述附注中任一项所述的过滤元件或过滤介质,其中所述过滤元件或过滤介质包括支撑层。
[0197]
附注9.根据附注8所述的过滤元件或过滤介质,其中所述支撑层包含多根纤维。
[0198]
附注10.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,其中存在于所述纤维网中的粘结纤维的重量百分比为至少约0重量%且小于或等于约10重量%。
[0199]
附注11.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,包含玻璃纤维,其中以所述纤维网中全部纤维的重量计,存在于所述纤维网中的玻璃纤维的重量百分比大于或等于约0重量%且小于或等于约99重量%。
[0200]
附注12.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,包含合成纤维,其中以所述纤维网中全部纤维的重量计,存在于所述网中的合成纤维的重量百分比大于或等于约1重量%且小于或等于约100重量%。
[0201]
附注13.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,包含纤维素纤维,其中以所述纤维网中全部纤维的重量计,存在于所述纤维网中的纤维素纤维的重量百分比的大于或等于约1重量%且小于或等于约100重量%。
[0202]
附注14.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,其中所述纤维网具有至少一个改性表面。
[0203]
附注15.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,其中所述纤维网的至少一个表面涂覆有涂层。
[0204]
附注16.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,其中所述涂层包含氟化聚合物。
[0205]
附注17.根据前述附注中任一项所述的方法、过滤元件或过滤介质,其中所述纤维网的初始效率大于或等于约1%且小于或等于约99.99%。
[0206]
附注18.一种系统,包括根据前述附注中任一项所述的过滤元件或过滤介质,其中所述过滤元件或过滤介质设置于产生包含油、润滑剂和/或冷却剂的气体流的装置的下游,其中所述油、润滑剂和/或冷却剂在23℃和50%rh下测量的表面张力为22mn/m至33mn/m。
[0207]
附注19.根据附注6所述的系统,其中所述装置包括压缩机、蒸馏塔、蒸发器、热油通风机、曲轴箱通风机、内燃机和/或排气管道。
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