具有精细纤维过滤介质的非褶皱管状深度过滤器制造技术

深度过滤介质的管形式的非褶皱深度过滤元件被提供了。板的多个缠绕层，其中一些包括精细纤维，被采用。深度过滤元件对液体过滤应用具有特殊应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致涉及深度过滤器，并且更具体涉及在这种深度过滤器中采用的ー种或多种深度介质的非褶皱管。
技术介绍
诸如液体流和气体流(例如，气流)的流体流通常携帯固体颗粒和不期望的液滴，它们通常是被夹带于流体流中的不期望的污染物。过滤器通常用于从流体流去除这些颗粒中的ー些或全部。包括使用静电纺エ艺形成的精细纤维的过滤介质也已公知。这样的现有技术包 括题为 “Filter Material Construction and Method” 的美国专利 No. 5，672，399 ;题为 “Cellulosic/Polyamide Composite” 的美国专利公开文献 No. 2007/0163217 ；题为“Filtration Medias, Fine Fibers Under IOONanometers, And Methods” 的美国专利公开文献 No. 2009/0199717 ;题为 “Integrated Nanofiber Filter Media” 的美国专利公开文献 No. 2009/0266759 ;题为 “Filter Media Having Bi-Component Nanofiber Layer，，的美国临时专利申请 No. 61，047，455 ;题为 “Expanded Composite Filter Media IncludingNanofiber Matrix and Method”的美国临时专利申请No. 61/308, 488号；以及题为“Compressed Nanofiber Composite Media” 的美国临时专利申请 No. 61/330，462,这些现有技术的全部公开内容通过在此引用被包含于此。通常，这种精细纤维已经被配置在表面加载应用中。有文献提议使用包括疏松织物和纳米纤维的可替代层的过滤介质的单一褶皱板形式的梯度深度介质，例如在授予Kahlbaugh等人的美国专利No. 6，521，321中。然而授予Kahlbaugh的’321专利建议了应用于液体过滤的可能性，它通过示例证实了并且在说明书中主要集中于空气或气体过滤(例如舱室空气，发动机空气，烟气)。此外，深度过滤被局限于板自身的深度，因为它通常与褶皱结构相关联进行讨论。此外，相信以前的精细纤维(尤其是电纺纤维)大概没有应用于液体应用，由于液体动量以及粘度的存在，具有推动颗粒使之穿过这种精细纤维层的趋势。相信这种精细纤维已经典型地被采用于空气过滤应用中。
技术实现思路
本专利技术提供有关非褶皱深度过滤器的改进，其中精细纤维可被配置在深度介质的管内。利用在这里相对于精细纤维的结构和覆盖度描述的技术，一些实施例虽然不是被排外性地限制但对对液体过滤具有特殊应用。根据ー个专利技术方面，一种过滤元件包括介质厚度至少约1/4厘米的深度介质的非褶皱管。深度介质包括载体纤維和精细纤維。所述载体纤维的平均尺寸大于约600纳米；所述精细纤维被所述载体纤维承载，平均尺寸小于800纳米，载体纤維和精细纤维之间的一定比例被提供，其中精细纤维的尺寸最多为所述载体纤维的四分之一。例如，电喷或电纺纤维可提供精细纤维。但是，更小的精细纤维是更优选的并且具有好处，使用可具有小于500纳米并且更优选地小于250纳米(并且最优选小于100纳米)的直径的电纺精细纤维是本专利技术的ー个方面。在许多实施例中并且根据另ー专利技术方面，采用精细纤维的板的多个至少部分层叠的缠绕层被使用。例如，过滤元件可包括第一过滤介质板，所述第一过滤介质板包括至少ー个衬底和沉积于其上的至少ー层精细纤维，所述板至少部分地绕自身缠绕，以在深度介质的整个深度上形成多层所述第一过滤介质板。在缠绕实施例中有用的ー个特殊板是多层复合物。第一过滤介质板可包括由在所述第一过滤介质板中层叠在一起的多个稀松织物层和精细纤维的多个精细纤维层构成的复合介质。所选精细纤维层在所述第一过滤介质板内被稀松织物间隔开并且分离。过滤介质板自身可具有至少约5，000km/m2的平均尺寸小于500纳米的电纺精细纤维的覆盖度，并且根据不同实施例优选更高。 根据测试，第一过滤介质具有与用于预选的过滤应用的微玻璃过滤介质基本上相对等或更高的过滤效率。因此，它可用作微玻璃过滤介质的替代物并且整个从过滤结构消除微玻璃，在满足合适的应用流动/寿命要求的同时提供高效率。另ー优选特征是提供以千米每平方米计算的纳米纤维的高线性覆盖度，这可在单个缠绕层或板或在元件的整个深度上实现(平方米在平均直径上测量)。例如，深度介质在至少0. lg/m2的深度上可具有所承载的精细纤维的覆盖度，并且该覆盖度至少约10，OOOkm/m2 ;并且更优选地，在至少0. 5g/m2的深度上可具有所承载的精细纤维的覆盖度，并且该盖度至少约50，000km/m2,并且最优选在至少I. Og/m2的深度上具有所承载的精细纤维的覆盖度，并且该覆盖度至少约100，000km/m2。根据可引入上述特征的另ー专利技术专利技术方面，一种过滤元件包括介质厚度至少约1/4厘米的深度介质的非褶皱管。所述深度介质包括载体纤維和精细纤维，所述载体纤维的平均尺寸至少约3微米；以及所述精细纤维被所述载体纤维承载的平均尺寸小于800纳米。其它的专利技术方面指向方法。例如，一种制造过滤元件的方法可包括从包括聚合物的溶液和处于电压差作用下的溶剂电纺平均尺寸小于800纳米的精细纤维；在载体纤维的衬底上沉积所述精细纤维，所述载体纤维具有至少3微米的平均尺寸；以及将所述载体纤维的衬底和所述精细纤维缠绕成厚度至少1/2厘米的深度介质。该方法可可选地采用如上面讨论的更小的载体纤维，精细纤维和载体纤维之间的尺寸比为4:1或更高。本专利技术的其它方面、目的及优点将从下面结合附图给出的详细描述中变得更加清Ah, O附图说明结合到说明书中并形成说明书的一部分的附解了本专利技术的多个方面，并与相关描述一起用于解释本专利技术的原理。在附图中图I是本专利技术的优选实施例的局部剖面的透视图，示意出使用四个所选非织造纤维卷在四エ位缠绕机中制造的多层重叠的过滤元件，其中至少ー卷采用具有精细纤维的过滤介质；图IA是采用图I的过滤介质的过滤元件的透视图，具有为过滤应用配置的可选的支撑芯和端盖；图2是示意正在空心轴上形成的图I的多层重叠的无芯过滤元件的剖视图；图3是用于制造图I的过滤元件的机器的三个エ位的示意性俯视图；图4是多层重叠的过滤元件的局部示意性剖视图，示意性示出内缠绕层采用了板，所述板在板内具有多个连续的衬底和精细纤维层；图4A是从图4的虚线圆中提取的图4的剖面的放大图，更好地示意出所述板在板内具有多个连续的衬底和精细纤维层，相对厚度和结构仅仅是为说明目的而示意的，没有按比例，带附近被放大了以示出带之间的缝隙(虽然实际上相邻的带和缠绕层是彼此接触的)；图5示意出类似于图I的多层重叠的过滤元件的实施例，也没 有按比例，另外采用了沿着最内部缠绕层布置的内部层；图6是示出图5的夹层如何被缠绕的示意性图示；图7是透视图和剖面图形式示出的采用精细纤维的深度过滤元件的可选实施例，所述精细纤维采用蜗旋(非螺旋)缠绕层，过滤介质板是全长度过滤介质板(与过滤元件的轴向长度相同的宽度);图8是用于形成采用精细纤维的深度过滤元件的示意形式示出的制造系統本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·B·格林，L·李，J·A·克罗格，
申请(专利权)人：克拉考公司，
类型：
国别省市：