CN107106953A - 包括预过滤层的过滤介质 - Google Patents

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Abstract

提供了包括预过滤层的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，预过滤层可被设计成赋予过滤介质期望的特性(例如高γ和/或长的使用寿命)，同时对过滤介质的对于给定应用重要的另一特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响。例如，预过滤层可用于改善上游颗粒物质的移除，这可能堵塞下游的包含亚微米纤维的效率层并使过滤性能降低。预过滤层可被构造成增加过滤介质的使用寿命和/或增加过滤介质的γ。如本文所述的过滤介质可特别适用于涉及过滤空气的应用，但是所述介质也可用于其他应用。

Description

包括预过滤层的过滤介质
技术领域
本发明的实施方案总体上涉及包括预过滤层的过滤介质，并且具体地，涉及具有增强的性能特征的过滤介质。
背景技术
可以使用多种过滤介质来移除多种应用中的污染物。过滤介质可根据其期望的用途而被设计成具有不同的性能特征。例如，相对较低效率的过滤介质可用于供热、通风、制冷、空气调节应用。对于需要不同性能特征(例如，非常高的效率)的应用，例如对于洁净室或生物医学应用，可使用高效颗粒空气(high efficiency particulate air，HEPA)过滤器或超低穿透率空气(ultra-low penetration air，ULPA)过滤器。
过滤介质可以由一个或更多个纤维网形成。纤维网提供了允许流体(例如气体、空气)流动穿过过滤介质的多孔结构。含在流体内的污染物颗粒可被捕获在纤维网上或纤维网内。过滤介质的特征(例如表面积和基重(basis weight))影响过滤器的性能，包含过滤效率、压降以及流体流动穿过过滤介质的阻力。一般地，较高的过滤效率可能导致较高的流体流动阻力，这导致对于给定流速而言较高的跨越过滤介质的压降。
需要可以用于多种应用的过滤介质，其具有期望的特性(包含高效率和低的跨越过滤介质的流体流动阻力)平衡，从而导致高γ值。
发明内容
提供了包括预过滤层的过滤介质以及与其相关的有关组件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相关产品、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。
在一组实施方案中，提供了一系列过滤介质。在一个实施方案中，过滤介质包括包含中值直径小于或等于约2微米的第一纤维的预过滤层。预过滤层的厚度大于或等于约20微米，基重小于约30g/m2，并且初始DOP效率小于或等于约90％。过滤介质还包括包含中值直径小于或等于约1微米的第二纤维的第二层，其中第二层的初始DOP效率大于或等于约60％，并且第二层的初始DOP效率大于预过滤层。
在另一个实施方案中，过滤介质包括包含中值直径小于或等于约2微米的第一纤维的预过滤层。预过滤层的厚度大于或等于约20微米，基重小于约30g/m2，初始DOP效率小于或等于约90％。过滤介质还包括初始DOP效率大于或等于约60％的聚合物膜，并且其中聚合物膜的初始DOP效率大于预过滤层。
当结合附图来考虑时，通过以下对本发明的多个非限制性实施方案的详述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文献包含矛盾和/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包含相对于彼此矛盾和/或不一致的公开内容，则应当以生效日期在后的文献为准。
附图说明
本发明的非限制性实施方案将通过示例的方式参照附图来描述，所述附图为示意性的且不旨在按比例绘制。在附图中，所示出的各个相同或几乎相同的组件通常由单一数字表示。出于清楚的目的，当图示对使本领域技术人员理解本发明来说不必要时，不是每个组件都被标记，也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被示出。在附图中：
图1A至图1D示出了根据某些实施方案的过滤介质的截面；以及
图2示出了根据一组实施方案的某些过滤介质的压降对负载时间的图。
具体实施方式
提供了包括预过滤层的过滤介质以及与所述过滤介质相关的有关组件、系统和方法。在一些实施方案中，预过滤层可被设计成赋予过滤介质期望的特性(例如高的容尘量和/或长的使用寿命)，同时对过滤介质的对于给定应用重要的另一特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响。例如，预过滤层可用于改善上游颗粒物质(其可能堵塞下游层(例如，效率层)并使过滤性能降低)的移除，而不显著降低颗粒效率(例如，DOP效率)或增加过滤介质的压降。如本文所述的过滤介质可特别适用于涉及过滤空气的应用，但是所述介质也可用于其他应用。
在一些实施方案中，过滤介质可包含包括中值直径小于或等于约2微米的纤维的预过滤层，和包括中值直径小于或等于约1微米(例如，小于或等于0.5微米)的纤维的第二层。第二层的颗粒效率可大于预过滤层的颗粒效率。在一些实施方案中，第二层可具有相对高的颗粒效率(例如，大于或等于60％，大于或等于75％，大于或等于90％)。在一些情况下，第二层的高颗粒效率可能至少部分地归因于相对小的中值纤维直径。如本文所用的术语“中值”具有其普通含义，并且可指这样的值：在一组有序的值中，低于和高于该值的值的数目相等，或者如果不存在一个中间数，则该值为两个中间值的算数平均值。中值纤维直径可通过任何合适的方法来确定(例如，通过SEM或通过使用图像处理软件来检测)。
许多过滤应用要求过滤介质满足某些效率标准。例如，分别要求高效颗粒空气(HEPA)过滤器或超低穿透率空气(ULPA)过滤器按照EN1822以大于99.95％和99.9995的效率水平移除颗粒。在一些现有的过滤介质中，以过滤介质的另一些有益特性为代价来实现期望的效率。例如，改变层的物理结构以增加其颗粒效率可能不利地影响压降、使颗粒物质保持在内部的能力和/或层的阻塞倾向。例如，许多现有的过滤介质使用包括相对小直径的纤维的效率层，这赋予了高的颗粒效率，但是导致可能容易堵塞和/或可能无法使灰尘颗粒保持在内部的细孔结构。在这样的过滤介质中，高颗粒效率与低压降和/或长使用寿命之间可存在折衷。
一些现有的过滤介质已尝试通过在效率层的上游使用一个或更多个预过滤层来解决这个问题。然而，常规的预过滤层可能无法捕获某些颗粒和/或不能添加而不会不利地影响一个或更多个有益的过滤特性。而且，无论预过滤层是否移除某些颗粒，向过滤介质中添加一个层都可能不利地影响过滤介质的一个或更多个特性。例如，与过滤介质的另一些特征(例如，效率层的细孔结构)组合的预过滤层的厚度和/或密实度(solidity)可引起过滤介质的压降显著增加。因此，需要这样的过滤介质，其对于给定应用可以实现必要的颗粒效率，同时减轻对另一些期望的过滤特性的任何负面影响。
在一些实施方案中，将预过滤器与第二层组合以产生具有必要的颗粒效率并且对过滤介质的另一些特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响的过滤介质。包括如本文所述的这种预过滤层的过滤介质不会受到现有过滤介质和/或常规预过滤层的一个或更多个限制。如下文进一步描述的，具有特定结构特征(例如，低基重、小于2微米的中值纤维直径)的预过滤层具有足够的颗粒效率和容尘量以捕获并保留小颗粒，否则所述小颗粒会阻塞一个或更多个下游层(例如，效率层)，从而导致压降随时间显著增加并最终减少使用寿命。预过滤层还可具有足够低的基重，使得向过滤介质中添加预过滤层不会显著增加过滤器的总压降或降低γ。此外，与一些常规的预过滤层不同，本文所述的预过滤层可有助于过滤介质的总颗粒效率，因此可与颗粒效率小于标准但大于预过滤层的第二层组合以产生具有必要效率的过滤介质。如本文所述的包括预过滤层的过滤介质可用于满足某些颗粒效率标准(例如，ULPA、HEPA、面罩)，同时还具有期望的γ、压降、压降随时间的变化、容尘量和/或使用寿命等有益特性。
在一些实施方案中，预过滤层具有相对小的中值纤维直径(例如，小于或等于约2微米)、低基重(例如，小于或等于约30g/m2)和/或小于或等于约90％(例如，约10％至约90％)的颗粒效率。预过滤层可与颗粒效率大于预过滤层的(例如，DOP效率大于或等于60％)第二层(例如，效率层)组合以形成具有期望特性(例如，一定的颗粒效率)的过滤介质。除了一个或更多个上述结构特征之外，预过滤层还可相对的薄(例如，大于或等于约20微米且小于或等于约1mm)、具有高表面积(例如，大于或等于1.75m2/g)和/或低密实度(例如，大于或等于约0.01％且小于或等于约25％)。这种结构特征的组合可产生具有改善的且预料不到的过滤性能的预过滤层和所得过滤介质。
包括预过滤层的过滤介质的非限制性实例在图1A至图1D中示出。在一些实施方案中，过滤介质10可包含预过滤层15和第二层20。在一些实施方案中，预过滤层15可与第二层20直接相邻，如图1A至图1B所示。在另一些实施方案中，层15可与层20彼此间接相邻，一个或更多个中间层(例如，稀松布)可使层分隔，如图1C至图1D所示。在一些实施方案中，过滤介质10可包括位于层15和层20的上游和/或下游的一个或更多个任选的层(例如稀松布、背衬层)，如图1B至图1D所示。例如，如图1B所示，在一些实施方案中，过滤介质可包括在预过滤层和第二层下游的第三层25。在一些情况下，第三层可与第二层直接相邻。在某些实施方案中，层25可以是与第二层直接相邻的稀松布层。在另一些实施方案中，层25可为与预过滤层直接相邻的背衬层(例如，可打褶的背衬层)，如下文更详细地描述的。在一些情况下，背衬层(例如，可打褶的背衬层)可具有相对高的透气率(例如，大于或等于约100CFM)和机器方向的刚度(例如，大于或等于约600gu)。在另一些实施方案中，层20可与层25彼此间接相邻，一个或更多个中间层可使层分隔。
无论过滤介质是否包括层25，过滤介质10可包括在第二层上游的层30，如图1C所示。在一些情况下，层30可与预过滤层直接相邻。在某些实施方案中，层30可为与预过滤层直接相邻的背衬层(例如，可打褶的背衬层)。在另一些实施方案中，层15可与层30彼此间接相邻，一个或更多个中间层可使层分隔。
在一些实施方案中，过滤介质10可包含预过滤层15、第二层20、第三层25和第四层30，如图1D示例性示出的。在另一些实施方案中，过滤介质10可包含预过滤层15、第二层20以及第三层25或第四层30，分别如图1B和图1C所示。
一般地，一个或更多个任选的层可为任何合适的层(例如，稀松布层、背衬层、基底层、效率层、容量层、间隔层、支撑层)。
如本文所用的，当层被称为与另一层“相邻”时，其可以与该层直接相邻，或者也可存在中间层。层与另一层“直接相邻”是指不存在中间层。
在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层可被设计成独立于另一层。即，来自一个层的纤维基本上不与来自另一层的纤维混合(例如，完全不混合)。例如，对于图1，在一组实施方案中，来自预过滤层的纤维基本上不与第二层的纤维混合。独立的层可通过任何合适的工艺(包含例如层合、热点粘合、轧光、超声处理)或者通过粘合剂接合，如下文更详细地描述的。然而，应理解，某些实施方案可包含彼此不独立的一个或更多个层。
应理解，附图中所示的层的构造仅为示例，并且在另一些实施方案中，包含其他构造的层的过滤介质是可能的。例如，虽然在图1中以特定顺序示出了第一层、第二层、任选的第三和任选的第四层，但是其他构造也是可能的。例如，任选的第三层可设置在第一层与第二层之间。应理解，如本文所用的术语“第二”层、“第三”层和“第四”层是指介质中不同的层，并不意味着对该层的特定位置进行限制。此外，在一些实施方案中，除了图中所示的层之外，还可存在附加层(例如，“第五”层、“第六”层或“第七”层)。还应理解，在一些实施方案中，并非图中所示的所有组件都需要存在。
可使预过滤层15的结构特征均衡，以产生这样的预过滤层：其赋予过滤介质有益的特性，同时对过滤介质的对于给定应用重要的另一特性具有相对最小的不利影响或没有不利影响。例如，在一些实施方案中，预过滤层可具有相对小的中值纤维直径，在相对低的基重和/或密实度下赋予足够的容尘量、表面积和/或γ。在一些实施方案中，预过滤层的中值纤维直径可大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.2微米、大于或等于约0.3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0.8微米、大于或等于约1微米、大于或等于约1.2微米、大于或等于约1.5微米、或大于或等于约1.8微米。在一些情况下，中值纤维直径可小于或等于约2微米、小于或等于约1.8微米、小于或等于约1.5微米、小于或等于约1.2微米、小于或等于约1微米、小于或等于约0.8微米、小于或等于约0.5微米、小于或等于约0.4微米、小于或等于约0.3微米、或小于或等于约0.2微米。上述参考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1微米)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
在某些实施方案中，可存在中值纤维直径的合适范围(例如，大于或等于约0.5微米且小于或等于约1微米)，其允许预过滤层赋予有益的特性同时使负面副作用最小化。例如，在一些实施方案中，高于合适范围的中值纤维直径可能产生期望的容尘量，但是可能只能通过增加预过滤层的基重来实现必需的颗粒效率，这可能增加压降。相反地，在一些实施方案中，低于合适范围的中值纤维直径可能产生必需的颗粒效率和γ，但是可能缺乏足够的容尘量和/或易堵塞，这可减少过滤介质的使用寿命。在一些实施方案中，合适范围可大于或等于约0.1微米且小于或等于约2微米、大于或等于约0.1微米且小于或等于约1微米、或者大于或等于约0.5微米且小于或等于约1微米。应理解，在一些情况下，合适的中值纤维直径范围可根据过滤应用而变化。
在一些实施方案中，预过滤层可具有相对小的基重。例如，在一些实施方案中，过滤介质的基重可小于或等于约30g/m2、小于或等于约25g/m2、小于或等于约20g/m2、小于或等于约15g/m2、小于或等于约10/m2、小于或等于约5g/m2、小于或等于约1g/m2、小于或等于约0.8g/m2或小于或等于约0.5g/m2。在一些情况下，预过滤层的基重可大于或等于约0.2g/m2、大于或等于约0.5g/m2、大于或等于约0.8g/m2、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15g/m2、大于或等于约20g/m2、或大于或等于约25g/m2。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.5g/m2且小于或等于约30g/m2)。基重的另一些值也是可能的。基重可根据标准ISO 536确定。
如下文更详细地描述的，预过滤层可包括合成纤维、玻璃纤维和/或纤维素纤维等纤维类型。在一些情况下，预过滤层可包括相对高重量百分比的合成纤维(例如，100重量％)。例如，预过滤器可包括由熔喷工艺、熔体纺丝工艺、离心纺丝工艺或静电纺丝工艺形成的合成纤维。在一些情况下，如下文进一步描述的，合成纤维可为连续的。在一些实施方案中，预过滤层可包括相对少的玻璃纤维或不含玻璃纤维。在另一些实施方案中，预过滤层可包括相对高重量百分比的玻璃纤维(例如，100重量％)。
在一些实施方案中，预过滤层可为相对薄的。例如，在一些实施方案中，预过滤层的厚度可小于或等于约5mm、小于或等于约4.5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3.5mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2.5mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1.5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、或小于或等于约0.1mm。在一些情况下，预过滤层的厚度可大于或等于约0.02mm、大于或等于约0.05mm、大于或等于约0.08mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约2.5mm、大于或等于约3mm、大于或等于约3.5mm、或大于或等于约4mm。上述参考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5mm、大于或等于约0.1mm且小于或等于约1mm)。平均厚度的另一些值也是可能的。厚度根据标准ISO 534在2.65磅/英寸2下确定。在某些实施方案中，可能需要极小的厚度(例如，大于或等于约0.02mm)以实现某些有益的过滤特性(例如，容尘量)。
在某些实施方案中，本文所述的预过滤层可具有相对高的表面积。例如，在一些实施方案中，预过滤层的表面积可大于或等于约1.75m2/g、大于或等于约2.0m2/g、大于或等于约2.5m2/g、大于或等于约3m2/g、大于或等于约3.5m2/g、大于或等于约4m2/g、大于或等于约4.5m2/g、大于或等于约5m2/g、大于或等于约10m2/g、大于或等于约15m2/g、大于或等于约20m2/g、大于或等于约25m2/g、大于或等于约30m2/g、大于或等于约35m2/g、或大于或等于40m2/g。在一些情况下，预过滤层的表面积可小于或等于约45m2/g、小于或等于约40m2/g、小于或等于约35m2/g、小于或等于约30m2/g、小于或等于约25m2/g、小于或等于约20m2/g、小于或等于约15m2/g、小于或等于约10m2/g、小于或等于约5m2/g、小于或等于约4.5m2/g、小于或等于约4m2/g、小于或等于约3.5m2/g、或小于或等于约3m2/g。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约1.75m2/g且小于或等于约5.0m2/g、大于或等于约5m2/g且小于或等于约45m2/g)。
如本文所确定的，表面积通过使用标准BET表面积测量技术来测量。BET表面积根据电池协会国际标准(Battery Council International Standard)BCIS-03A“推荐的电池材料规格：阀控式重组电池(Recommended Battery Materials Specifications ValveRegulated Recombinant Batteries)”第10节测量，第10节为“重组电池隔离件垫的表面积的标准测试方法(Standard Test Method for Surface Area of Recombinant BatterySeparator Mat)”。按照该技术，BET表面积通过使用具有氮气的BET表面分析仪(例如，Micromeritics Gemini III 2375表面积分析仪)经由吸附分析来测量；在例如3/4”管中样品量为0.5克至0.6克；并在75℃下使样品脱气至少3小时。
在某些实施方案中，本文所述的预过滤层可具有相对低的密实度。例如，在一些实施方案中，预过滤层的密实度可小于或等于约50％、小于或等于约40％、小于或等于约30％、小于或等于约10％、小于或等于约5％、小于或等于约1％、小于或等于约0.5％、小于或等于约0.1％、或小于或等于约0.05％。在一些情况下，预过滤层的密实度可大于或等于约0.001％、大于或等于约0.005％、大于或等于约0.01％、大于或等于约0.05％、大于或等于约0.1％、大于或等于约0.5％、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20％、大于或等于约25％、大于或等于约30％、或大于或等于约40％。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.001％且小于或等于约50％、大于或等于约0.01％且小于或等于约25％)。密实度可通过使用下式来确定：密实度＝[基重/(纤维密度*厚度)]*100。基重和厚度可如本文所述进行确定。孔隙率可根据以下等式得自密实度：密实度(％)＝100–孔隙率(％)。
在一些实施方案中，预过滤层可具有某些颗粒效率。颗粒效率可通过测量某些颗粒穿过层和/或过滤介质的穿透率(penetration)来确定。穿透率(通常以百分比表示)定义如下：
Pen＝(C/C0)*100
其中C为穿过过滤器之后的颗粒浓度，C0为穿过过滤器之前的颗粒浓度。典型的穿透率测试包括将邻苯二甲酸二辛酯(DOP)或氯化钠(NaCl)颗粒吹送穿过过滤介质或层，并测量穿透过滤介质或层的颗粒的百分比。本文所述的穿透率和压降值基于用于DOP颗粒的EN1822:2009标准和用于NaCl颗粒的ASTM D2986-91标准，使用来自TSI,Inc.的8130CertiTestTM自动过滤器测试单元来确定，该测试单元配备有用于DOP气溶胶测试的邻苯二甲酸二辛酯发生器或用于NaCl气溶胶测试的氯化钠发生器。由DOP颗粒发生器产生的平均粒径为约0.3微米的质量平均直径。由盐颗粒发生器产生的平均粒径为0.26微米质量平均直径。该仪器基于瞬时测量了跨越纤维网的压降和产生的穿透率值。初始穿透率在测试开始时首先得到并可用于确定初始效率。本文所述的所有穿透率值如下确定：使用连续负载的DOP或NaCl颗粒，并在纤维网的100cm2面区域上使层的上游面经受32L/分钟的气流，得到介质的面速度为5.3cm/秒。介质的面速度是空气碰撞过滤介质的上游侧时的速度。
颗粒效率定义为：
100-穿透率％
由于可能期望的是，根据穿透率与跨越介质的压降之间的关系、或者作为跨越介质或网的压降的函数的颗粒效率对过滤介质或层进行评级，可根据称为γ值的值对过滤器进行评级。通常，较高的γ值表明更好的过滤性能，即，作为压降函数的高颗粒效率。γ值根据下式表示：
γ＝(-log(初始DOP穿透率％/100)/压降,Pa)×100×9.8，其相当于
γ＝(-log(初始DOP穿透率％/100)/压降,mm H2O)×100
如上所述，DOP穿透率百分比为基于穿过过滤介质或层的颗粒的百分比。在降低的DOP穿透率百分比(即，增加的颗粒效率)的情况下(当颗粒不太能够穿过过滤介质或层时)，γ增加。在降低的压降(即，流体流动穿过过滤器的阻力低)下，γ增加。DOP穿透率、压降和/或γ之间的这些一般关系假定其他特性保持不变。
预过滤层的颗粒效率可小于第二层并且可根据应用而变化。例如，在一些实施方案中，预过滤层的初始DOP效率可大于或等于约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65％、大于或等于约70％、大于或等于约75％、大于或等于约80％、大于或等于约85％、或大于或等于约90％。在一些情况下，预过滤层的初始DOP效率可小于或等于约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40％、小于或等于约30％、小于或等于约20％、或小于或等于约10％。应理解，上述参考范围的组合是可能的。初始DOP效率可根据EN1822测量。在一些实施方案中，对于某些应用(例如，高效、超高效、HEPA、ULPA)，预过滤层的初始DOP效率可大于或等于约10％且小于或等于约90％、或者大于或等于约15％且小于或等于约85％。在另一些应用(例如，低效、HVAC)中，预过滤层的初始DOP效率可大于或等于约5％且小于或等于约85％、或者大于或等于约10％且小于或等于约60％。
在一些实施方案中，预过滤层的初始NaCl颗粒效率的范围可如以上关于预过滤层的初始DOP效率所述。例如，在一些实施方案中，预过滤层的初始NaCl颗粒效率可大于或等于约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65％、大于或等于约70％、大于或等于约75％、大于或等于约80％、大于或等于约85％、或大于或等于约90％。在一些情况下，预过滤层的初始NaCl颗粒效率可小于或等于约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40％、小于或等于约30％、小于或等于约20％、或小于或等于约10％。应理解，上述参考范围的组合是可能的。在一些实施方案中，对于某些应用(例如，高效、超高效、HEPA、ULPA)，预过滤层的初始NaCl颗粒效率可大于或等于约10％且小于或等于约90％、或者大于或等于约15％且小于或等于约85％。在另一些应用(例如，低效、HVAC)中，预过滤层的初始NaCl颗粒效率可大于或等于约5％且小于或等于约85％、或者大于或等于约10％且小于或等于约60％。初始NaCl颗粒效率可使用ASTM D2 986-91来确定。
一般地，预过滤层可被设计成产生具有相对高的γ的过滤介质。在一些情况下，预过滤层的γ可大于或等于约3、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12、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、或大于或等于约60。在一些情况下，预过滤层的γ可小于或等于约75、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25、小于或等于约20、小于或等于约15、或小于或等于约10。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约3且小于或等于约75、大于或等于约8且小于或等于约75、大于或等于约20且小于或等于约75)。
应理解，本文所述的γ、DOP效率和NaCl效率值可使用不带电的层获得，使得颗粒分离基本上或仅仅是机械的。例如，可使层或过滤介质放电或以其他方式进行处理，使得仅发生机械颗粒分离。在另一些实施方案中，层或过滤介质可能带电，并且颗粒分离可能不是基本上或仅由机械颗粒分离。
在一些实施方案中，预过滤层可具有相对低的压降。例如，在一些实施方案中，压降可小于或等于约35mm H2O、小于或等于约30mm H2O、小于或等于约25mm H2O、小于或等于约20mm H2O、小于或等于约15mm H2O、小于或等于约10mm H2O、小于或等于约5mm H2O、小于或等于约1mm H2O、或小于或等于约0.5mm H2O。在一些情况下，压降可大于或等于约0.1mmH2O、大于或等于约0.3mm H2O、大于或等于约0.6mm H2O、大于或等于约1mm H2O、大于或等于约5mm H2O、大于或等于约10mm H2O、大于或等于约15mm H2O、大于或等于约20mmH2O、或大于或等于约25mm H2O。应理解，上述参考范围的所有组合是可能的(例如，大于或等于约0.1mmH2O且小于或等于约35mm H2O、大于或等于约0.6mm H2O且小于或等于约15mm H2O)。压降的另一些范围和值也是可能的。如本文所用的压降可如上所述进行测量。
在一些实施方案中，预过滤层的透气率可小于或等于约1,400英尺3/分钟/英尺2(CFM)、小于或等于约1,200CFM、小于或等于约1,000CFM、小于或等于约750CFM、小于或等于约500CFM、小于或等于约300CFM、小于或等于约100CFM、小于或等于约75CFM、小于或等于约50CFM、小于或等于约25CFM、或小于或等于约10CFM。在一些情况下，预过滤层的透气率可大于或等于约2CFM、大于或等于约5CFM、大于或等于约8CFM、大于或等于约10CFM、大于或等于约25CFM、大于或等于约50CFM、大于或等于约100CFM、大于或等于250CFM、大于或等于约500CFM、大于或等于约750CFM、大于或等于约1,000CFM、或大于或等于约1,250CFM。应理解，上述参考范围的所有组合是可能的(例如，大于或等于约2CFM且小于或等于约1,400CFM、大于或等于约8CFM且小于或等于约300CFM)。另一些范围也是可能的。
如本文所用的透气率根据标准ASTM D737-75测量。在透气率测试装置中，以至少50+/-5N的力(不使样品变形并具有最小的边缘缝隙)将样品夹在提供38.3cm2的圆形测试面积的测试头(被称为喷嘴)上。然后向样品测试区域垂直供应稳定的空气流，在跨越所测试的材料上提供了12.5mm H2O的压差。该压差从连接至测试头的压力表或压力计处进行记录。使用流量计或体积计数器以英尺3/分钟/英尺2来测量穿过测试区域的透气率。Frazier透气率测试仪是用于这样的测量的示例性装置。
在一些实施方案中，预过滤层的平均流量孔径可大于或等于约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30微米、或大于或等于约40微米。在一些情况下，预过滤层的平均流量孔径可小于或等于约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5微米、小于或等于约2微米、或小于或等于约1微米。上述参考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1微米且小于或等于约30微米)。平均流量孔径的另一些值也是可能的。平均流量孔径可根据标准ASTM F316-03确定。
在一些实施方案中，预过滤层可为可打褶的。在一些这样的实施方案中，预过滤层可具有下文关于背衬层(例如，可打褶的背衬层)所述的机械特性(例如，马伦顶破(Mullenburst)、伸长率、拉伸强度、刚度)中的一者或更多者。
在一些实施方案中，过滤介质10可包括第二层20。第二层可被设计成提高过滤介质的颗粒效率(例如，初始DOP效率、初始NaCl效率)。在一些这样的实施方案中，第二层可为单个层或包含多个子层。例如，第二层可包括约2个至约10个、约2个至约8个、约2个至约6个、或约2个至约4个子层。在某些实施方案中，第二层可包含2个或3个子层。在一些实施方案中，一个或更多个子层可被设计成独立于另一个子层。在一些情况下，第二层中的所有子层可为独立的。在另一些实施方案中，一个或更多个子层可不为独立的。
无论第二层是单个层还是包括多个子层，第二层20(例如，效率层)可具有相对小的中值纤维直径。在另一些实施方案中，第二层可不包括纤维(例如，当第二层是合成膜层时)。如下所述，第二层可具有比预过滤层更大的颗粒效率。
在一些实施方案中，第二层的中值纤维直径可小于或等于约1微米、小于或等于约0.8微米、小于或等于约0.5微米、小于或等于约0.2微米、小于或等于约0.1微米、小于或等于约0.08微米、小于或等于约0.05微米、小于或等于约0.04微米、小于或等于约0.03微米、或小于或等于约0.02微米。在一些情况下，中值纤维直径可大于或等于约0.01微米、大于或等于约0.03微米、大于或等于约0.05微米、大于或等于约0.07微米、大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.2微米、大于或等于约0.3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0.8微米、或大于或等于约1微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约1微米、大于或等于约0.07微米且小于或等于约0.5微米)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
如下文更详细地描述的，第二层(例如，效率层)可包括合成纤维、玻璃纤维和/或纤维素纤维等纤维类型。在一些情况下，第二层可包括相对高重量百分比的合成纤维(例如，100重量％)。在一些这样的实施方案中，第二层可包括相对少的玻璃纤维或不含玻璃纤维。在另一些实施方案中，第二层可包括相对高重量百分比的玻璃纤维(例如，100重量％)。
一般地，第二层的效率大于预过滤层并且可根据应用而变化。例如，在一些实施方案中，第二层的DOP效率可大于或等于约10％、大于或等于约20％、大于或等于约35％、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97％、大于或等于约99％、大于或等于约99.5％、大于或等于约99.9％、大于或等于约99.95％、大于或等于约99.99％、或大于或等于约99.995％。在一些情况下，第二层的初始DOP效率可小于或等于约99.99999％、小于或等于约99.999％、小于或等于约99.99％、小于或等于约99.997％、小于或等于约99.995％、小于或等于约99.9％、小于或等于约99.5％、小于或等于约99％、小于或等于约98％、小于或等于约97％、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75％、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％、或小于或等于约10％。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约60％且小于或等于约99.99999％)。初始DOP效率可根据如上所述的EN1822进行测量。
在一些实施方案中，对于某些应用，第二层的初始DOP效率可大于或等于约70％且小于或等于约99.99％、或者大于或等于约80％且小于或等于约99.99999％。在一些应用中，第二层的初始DOP效率可大于或等于约80％且小于或等于约99.99999％、或者大于或等于约90％且小于或等于约99.9999％。在某些应用(例如，低颗粒效率、HVAC)中，第二层的初始DOP效率可大于或等于约10％且小于或等于约90％、或者大于或等于约35％且小于或等于约90％。
在一些实施方案中，第二层的NaCl颗粒效率的范围可如以上关于第二层的初始DOP效率所述。DOP和NaCl颗粒过滤颗粒效率的另一些范围和值也是可能的。例如，在一些实施方案中，第二层的初始NaCl效率可大于或等于约10％、大于或等于约20％、大于或等于约35％、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97％、大于或等于约99％、大于或等于约99.5％、大于或等于约99.9％、大于或等于约99.95％、大于或等于约99.99％、或大于或等于约99.995％。在一些情况下，第二层的初始NaCl效率可小于或等于约99.99999％、小于或等于约99.999％、小于或等于约99.99％、小于或等于约99.997％、小于或等于约99.995％、小于或等于约99.9％、小于或等于约99.5％、小于或等于约99％、小于或等于约98％、小于或等于约97％、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75％、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％、或小于或等于约10％。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约60％且小于或等于约99.99999％)。初始NaCl效率可如上所述进行确定。
一般地，第二层可具有相对高的γ。在一些情况下，第二层的γ可大于或等于约7、大于或等于约10、大于或等于约12、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、或大于或等于约60。在一些情况下，第二层的γ可小于或等于约75、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25、小于或等于约20、小于或等于约15、或小于或等于约10。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约7且小于或等于约75、大于或等于约10且小于或等于约75、大于或等于约20且小于或等于约75)。
在一些实施方案中，本文所述的第二层的压降可大于或等于约0.5mm H2O、大于或等于约1mm H2O、大于或等于约5mm H2O、大于或等于约10mm H2O、大于或等于约25mm H2O、大于或等于约50mmH2O、大于或等于约75mm H2O、大于或等于约100mm H2O、或大于或等于约125mm H2O。在一些情况下，压降可小于或等于约150mm H2O、小于或等于约125mm H2O、小于或等于约100mm H2O、小于或等于约90mm H2O、小于或等于约75mm H2O、小于或等于约50mmH2O、小于或等于约25mm H2O、或小于或等于约10mm H2O。应理解，上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.5mm H2O且小于或等于约150mm H2O、大于或等于约1mm H2O且小于或等于约90mmH2O)。压降的另一些范围和值也是可能的。压降可如上所述进行确定。
在一些实施方案中，第二层的基重可小于或等于约75g/m2、小于或等于约50g/m2、小于或等于约35g/m2、小于或等于约25g/m2、小于或等于约20g/m2、小于或等于约15g/m2、小于或等于约10g/m2、小于或等于约5g/m2、小于或等于约1g/m2、小于或等于约0.8g/m2、小于或等于约0.5g/m2、小于或等于约0.1g/m2、小于或等于约0.05g/m2、或小于或等于约0.01g/m2。在一些情况下，第二层的基重可大于或等于约0.005g/m2、大于或等于约0.01g/m2、大于或等于约0.05g/m2、大于或等于约0.08g/m2、大于或等于约0.1g/m2、大于或等于约0.2g/m2、大于或等于约0.5g/m2、大于或等于约0.8g/m2、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15g/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50g/m2、或大于或等于约60g/m2。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.005g/m2且小于或等于约75g/m2、大于或等于约0.01g/m2且小于或等于约50g/m2)。基重的另一些这些值也是可能的。基重根据标准ISO 536确定。
在一些实施方案中，第二层的厚度可小于或等于约5mm、小于或等于约4.5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3.5mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2.5mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1.5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.1mm、小于或等于约0.05mm、或小于或等于约0.01mm。在一些情况下，第二层的厚度可大于或等于约0.001mm、大于或等于约0.005mm、大于或等于约0.01mm、大于或等于约0.05mm、大于或等于约0.08mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约2.5mm、大于或等于约3mm、大于或等于约3.5mm、或大于或等于约4mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.005mm且小于或等于约5mm、大于或等于约0.01mm且小于或等于约1mm)。平均厚度的另一些值也是可能的。厚度可根据标准ISO 534在2.65磅/英寸2下测量。
在一些实施方案中，第二层的平均流量孔径可大于或等于约0.05微米、大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.15微米、大于或等于约0.2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10微米、大于或等于约20微米、或大于或等于约30微米。在一些情况下，第二层的平均流量孔径可小于或等于约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5微米、小于或等于约2微米、或小于或等于约1微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.05微米且小于或等于约40微米、大于或等于约0.1微米且小于或等于约30微米)。平均流量孔径的另一些值也是可能的。平均流量孔径可根据标准ASTM F316-03确定。
在一些实施方案中，第二层的密实度可小于或等于约50％、小于或等于约40％、小于或等于约30％、小于或等于约10％、小于或等于约5％、小于或等于约1％、小于或等于约0.5％、小于或等于约0.1％、或小于或等于约0.05％。在一些情况下，第二层的密实度可大于或等于约0.001％、大于或等于约0.005％、大于或等于约0.01％、大于或等于约0.05％、大于或等于约0.1％、大于或等于约0.5％、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20％、大于或等于约25％、大于或等于约30％、或大于或等于约40％。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.001％且小于或等于约50％、大于或等于约0.01％且小于或等于约25％)。密实度可如上所述进行确定。
在某些实施方案中，本文所述的第二层可具有相对高的表面积。例如，在一些实施方案中，第二层的表面积可大于或等于约3m2/g、大于或等于约3.5m2/g、大于或等于约4m2/g、大于或等于约4.5m2/g、大于或等于约5m2/g、大于或等于约10m2/g、大于或等于约15m2/g、大于或等于约20m2/g、大于或等于约25m2/g、大于或等于约30m2/g、大于或等于约35m2/g、或大于或等于40m2/g。在一些情况下，第二层的表面积可小于或等于约50m2/g、小于或等于约45m2/g、小于或等于约40m2/g、小于或等于约35m2/g、小于或等于约30m2/g、小于或等于约25m2/g、小于或等于约20m2/g、小于或等于约15m2/g、小于或等于约10m2/g、或小于或等于约5m2/g。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约3m2/g且小于或等于约50m2/g)。表面积可如上所述进行确定。
在一些实施方案中，第二层可为合成膜层。在这些实施方案中，膜层可起到过滤层(例如，效率层)的作用。应理解，虽然本文的描述通常集中在包含纤维状第二层的过滤介质上，但是该描述也适用于包含膜状第二层的过滤介质。例如，在图1所示的实施方案中，第二层20可为膜过滤层而不是如上所述的纤维过滤层。
一般地，可使用任何合适的材料来形成膜层。合适的材料包含合成材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)(例如，膨胀型或未膨胀型)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯(例如，线性低密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯)、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、硝化纤维素混合酯、聚醚砜、乙酸纤维素、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜和聚酰胺(例如尼龙)等。在一些实施方案中，膜可包括氟化聚合物，例如PVDF或PTFE。
膜层可为单个层膜或多层膜。在使用多层膜的实施方案中，不同的层可具有不同的组成。一般地，膜层可通过本领域已知的合适方法形成。
膜层具有多个孔。孔允许流体穿过同时污染颗粒被捕获在膜上。在一些实施方案中，膜层的平均流量孔径可大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.15微米、大于或等于约0.2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10微米、大于或等于约20微米、大于或等于约30微米、或大于或等于约40微米。在一些情况下，膜的平均流量孔径可小于或等于约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5微米、小于或等于约2微米、或小于或等于约1微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约50微米、大于或等于约0.5微米且小于或等于约40微米)。平均孔径的另一些值也是可能的。平均流量孔径可根据标准ASTM F316-08方法B,BS 6140确定。
在某些实施方案中，第二层(例如，效率层)可包含单个层。然而，在另一些实施方案中，第二层可包含多于一个层(即，子层)以形成多层结构。当层包含多于一个子层时，多个子层可基于某些特征(例如透气性、基重、纤维类型和/或颗粒效率)而不同。在某些情况下，多个子层可为独立的并通过任何合适的方法(例如层合、点粘合或整理)组合。在一些实施方案中，子层基本上彼此连接(例如，通过层合、点粘合、热点粘合、超声波结合、轧光、使用粘合剂(例如胶网)和/或共打褶)。在一些情况下，子层可形成为复合层(例如，通过湿法成网工艺)。
如本文所述，过滤介质可包含背衬层(例如，可打褶的背衬层)。在一些实施方案中，背衬层可具有某些增强的机械特性，例如拉伸强度、马伦顶破强度和拉伸伸长率。在一些这样的实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)可以相对坚固并且可有利于打褶。例如，背衬层可提供足够的刚度，使得过滤介质可以被打褶成包含尖锐的轮廓分明的峰，所述峰可以在使用期间保持稳定的构造。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)在机器方向(MD)上的拉伸强度可大于或等于约2磅/英寸、大于或等于约4磅/英寸、大于或等于约5磅/英寸、大于或等于约10磅/英寸、大于或等于约15磅/英寸、大于或等于约20磅/英寸、大于或等于约30磅/英寸、大于或等于约40磅/英寸、大于或等于约50磅/英寸、或大于或等于约60磅/英寸。在一些情况下，在机器方向上的拉伸强度可小于或等于约70磅/英寸、小于或等于约60磅/英寸、小于或等于约50磅/英寸、小于或等于约40磅/英寸、小于或等于约30磅/英寸、小于或等于约20磅/英寸、小于或等于约10磅/英寸、或小于或等于约5磅/英寸。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约2磅/英寸且小于或等于约70磅/英寸、大于或等于约4磅/英寸且小于或等于约60磅/英寸)。在机器方向上的拉伸强度的另一些值也是可能的。在机器方向上的拉伸强度可根据标准T494om-96使用4英寸的测试跨距和1英寸/分钟的夹口(jaw)分离速度确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)在横向方向(CD)上的拉伸强度可大于或等于约1磅/英寸、大于或等于约2磅/英寸、大于或等于约5磅/英寸、大于或等于约10磅/英寸、大于或等于约15磅/英寸、大于或等于约磅/英寸、大于或等于约20磅/英寸、大于或等于约30磅/英寸、大于或等于约40磅/英寸、大于或等于约50磅/英寸、或大于或等于约60磅/英寸。在一些情况下，在横向方向上的拉伸强度可小于或等于约70磅/英寸、小于或等于约60磅/英寸、小于或等于约50磅/英寸、小于或等于约40磅/英寸、小于或等于约30磅/英寸、小于或等于约20磅/英寸、小于或等于约10磅/英寸、或小于或等于约5磅/英寸。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1磅/英寸且小于或等于约70磅/英寸、大于或等于约2磅/英寸且小于或等于约40磅/英寸)。在横向方向上的拉伸强度的另一些值也是可能的。在横向方向上的拉伸强度可根据标准T494om-96使用4英寸的测试跨距和1英寸/分钟的夹口分离速度确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)的马伦顶破强度可大于或等于约5psi、大于或等于约10psi、大于或等于约25psi、大于或等于约50psi、大于或等于约75psi、大于或等于约100psi、大于或等于约125psi、大于或等于约150psi、大于或等于约175psi、大于或等于约200psi、大于或等于约225psi、大于或等于约250psi、或大于或等于约275psi。在一些情况下，马伦顶破强度可小于或等于约300psi、小于或等于约275psi、小于或等于约250psi、小于或等于约225psi、小于或等于约200psi、小于或等于约175psi、小于或等于约150psi、小于或等于约125psi、小于或等于约100psi、小于或等于约75psi、小于或等于约50psi、或小于或等于约25psi。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约5psi且小于或等于约300psi、大于或等于约10psi且小于或等于约200psi)。马伦顶破强度的另一些值也是可能的。马伦顶破强度可根据标准T403om-91确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)在机器方向上的拉伸断裂伸长率可大于或等于约0.1％、大于或等于约0.3％、大于或等于约0.5％、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％、或大于或等于约18％。在一些情况下，在机器方向上的拉伸断裂伸长率可小于或等于约20％、小于或等于约18％、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1％、或小于或等于约0.5％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1％且小于或等于约20％、大于或等于约0.3％且小于或等于约5％)。在机器方向上的拉伸断裂伸长率的另一些值也是可能的。在机器方向上的拉伸断裂伸长率可根据标准T494om-96使用4英寸的测试跨距和1英寸/分钟的夹口分离速度确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)在横向方向上的拉伸断裂伸长率可大于或等于约0.1％、大于或等于约0.3％、大于或等于约0.5％、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％、或大于或等于约18％。在一些情况下，在横向方向上的拉伸断裂伸长率可小于或等于约20％、小于或等于约18％、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1％、或小于或等于约0.5％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1％且小于或等于约20％、大于或等于约0.3％且小于或等于约5％)。在横向方向上的拉伸断裂伸长率的另一些值也是可能的。在横向方向上的拉伸断裂伸长率可根据标准T494om-96使用4英寸的测试跨距和1英寸/分钟的夹口分离速度确定。
背衬层(例如，可打褶的背衬层)可具有相对高的刚度。例如，在一些实施方案中，背衬层的刚度可大于或等于约400gu、大于或等于约500gu、大于或等于约750gu、大于或等于约1,000gu、大于或等于约1,500gu、大于或等于约2,000gu、大于或等于约2,500gu、大于或等于约3,000gu、或大于或等于约3,500gu。在一些实施方案中，背衬层的刚度可小于或等于约4,000gu、小于或等于约3,500gu、小于或等于约3,000gu、小于或等于约2,500gu、小于或等于约2,000gu、小于或等于约1,500gu、小于或等于约1,000gu、小于或等于约750gu、或小于或等于约500gu。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约400gu且小于或等于约4,000gu、大于或等于约500gu且小于或等于约2,500gu)。刚度的另一些值也是可能的。刚度可根据TAPPI T543om-94，根据使用以gu(相当于毫克)为单位记录的过滤介质在机器方向上的Gurley刚度(抗弯性)进行确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)可包括具有相对大的直径的纤维。例如，在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶背衬层)的中值纤维直径可大于或等于约3微米、大于或等于约5微米、大于或等于约7微米、大于或等于约10微米、大于或等于约25微米、大于或等于约40微米、大于或等于约55微米、大于或等于约70微米、或大于或等于约85微米。在一些情况下，中值纤维直径可小于或等于约100微米、小于或等于约80微米、小于或等于约60微米、小于或等于约40微米、小于或等于约20微米、小于或等于约10微米、或小于或等于约5微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约3微米且小于或等于约100微米、大于或等于约7微米且小于或等于约60微米)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
背衬层(例如，可打褶的背衬层)的厚度可根据期望进行选择。例如，在一些实施方案中，背衬层的厚度可大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约3mm、大于或等于约5mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、或大于或等于约12mm。在一些情况下，背衬层的厚度可小于或等于约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5mm、或小于或等于约2mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1mm且小于或等于约15mm、大于或等于约0.1mm且小于或等于约5mm)。平均厚度的另一些值也是可能的。厚度可根据标准ISO534在2.65磅/英寸2下确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)的基重可大于或等于约20g/m2、大于或等于约30g/m2、大于或等于约50g/m2、大于或等于约75g/m2、大于或等于约100g/m2、大于或等于约125g/m2、大于或等于约150g/m2、大于或等于约175g/m2、大于或等于约200g/m2、大于或等于约225g/m2、大于或等于约250g/m2、或大于或等于约275g/m2。在一些情况下，背衬层的基重可小于或等于约300g/m2、小于或等于约275g/m2、小于或等于约250g/m2、小于或等于约225g/m2、小于或等于约200g/m2、小于或等于约175g/m2、小于或等于约150/m2、小于或等于约125g/m2、小于或等于约100g/m2、小于或等于约75g/m2、小于或等于约50g/m2、或小于或等于约25g/m2。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约20g/m2且小于或等于约300g/m2、大于或等于约50g/m2且小于或等于约150g/m2)。基重的另一些值也是可能的。基重可根据标准ISO 536确定。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)可具有相对低的DOP效率。例如，在一些实施方案中，背衬层可具有小于或等于约20％的DOP效率、小于或等于约15％的DOP效率、小于或等于约10％的DOP效率、小于或等于约5％的DOP效率、小于或等于约2％的DOP效率、或小于或等于约1％的DOP效率。DOP效率可如上所述进行测量。
在一些实施方案中，背衬层(例如，可打褶的背衬层)可具有相对高的透气率。例如，在一些实施方案中，背衬层的透气率可大于或等于约50英尺3/分钟/英尺2(CFM)、大于或等于约75CFM、大于或等于约100CFM、大于或等于约250CFM、大于或等于约500CFM、大于或等于约1,000CFM、大于或等于1,250CFM、大于或等于约1,500CFM、或大于或等于约1,750CFM。在一些情况下，背衬层(例如，可打褶的背衬层)的透气率可小于或等于约2000CFM、小于或等于约1,750CFM、小于或等于约1500CFM、小于或等于约1,250CFM、小于或等于约1,000CFM、小于或等于约750CFM、小于或等于约500CFM、小于或等于约250CFM、小于或等于约100CFM、或小于或等于约75CFM。应理解，上述参考范围的所有组合是可能的(例如，大于或等于约50CFM且小于或等于约2000CFM、大于或等于约100CFM且小于或等于约1,00CFM)。另一些范围也是可能的。透气率可根据如上所述的ASTM D737-75进行确定。
如上所指出的，本文所述的过滤介质10可用于可能需要某些水平的颗粒效率的广泛应用。例如，过滤介质可满足最高EN1822过滤器分级(例如，超高颗粒效率、ULPA)，并且因此可表现出大于或等于约99.9995％的效率。或者，过滤介质可适用于HVAC应用，HVAC应用根据大于或等于约15％且小于或等于约90％、或者大于或等于约35％且小于或等于约90％的颗粒效率进行分类。对于高颗粒效率应用(例如，HEPA)，过滤介质表现出大于或等于约99.5％且小于或等于约99.995％的颗粒效率。
在一些实施方案中，过滤介质的DOP的颗粒过滤效率可大于或等于约15％、大于或等于约20％、大于或等于约35％、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97％、大于或等于约99％、大于或等于约99.5％、大于或等于约99.9％、大于或等于约99.95％、大于或等于约99.99％、或大于或等于约99.995％。在一些情况下，过滤介质的DOP效率可小于或等于约99.99999％、小于或等于约99.999％、小于或等于约99.99％、小于或等于约99.997％、小于或等于约99.995％、小于或等于约99.9％、小于或等于约99.5％、小于或等于约99％、小于或等于约98％、小于或等于约97％、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75％、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％、或小于或等于约10％。应理解，上述参考范围的所有组合是可能的。在一些实施方案中，过滤介质的NaCl颗粒效率的范围可如以上关于过滤介质的DOP效率所述。NaCl颗粒过滤效率的另一些范围和值也是可能的。在一些实施方案中，DOP效率如本文所述进行确定。
一般地，过滤介质可具有相对高的γ。在一些情况下，过滤介质的γ可大于或等于约7、大于或等于约10、大于或等于约12、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、或大于或等于约60。在一些情况下，过滤介质的γ可小于或等于约75、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25、小于或等于约20、小于或等于约15、或小于或等于约10。应理解，上述参考范围的所有组合是可能的(例如，大于或等于约7且小于或等于约75、大于或等于约10且小于或等于约75、大于或等于约20且小于或等于约75)。在一些实施方案中，γ如本文所述进行确定。
在一些实施方案中，本文所述的包括预过滤层的过滤介质可具有相对小的压降随时间的变化。例如，在30分钟的DOP负载之后压降的变化可小于或等于约350％、小于或等于约325％、小于或等于约300％、小于或等于约275％、小于或等于约250％、小于或等于约225％、小于或等于约200％、小于或等于约175％、小于或等于约150％、小于或等于约125％、小于或等于约100％、小于或等于约75％、小于或等于约50％、或小于或等于约25％。
在一些实施方案中，在30分钟的NaCl负载之后压降的变化可小于或等于约250％、小于或等于约225％、小于或等于约200％、小于或等于约175％、小于或等于约150％、小于或等于约125％、小于或等于约100％、小于或等于约75％、小于或等于约50％、或小于或等于约25％。
使用DOP或NaCl颗粒的30分钟下的压降变化可通过比较30分钟时的压降与开始进行测试时读取的第一压降来确定。压降如上所述进行确定。
在一些实施方案中，预过滤层可能不显著影响过滤介质的压降，使得过滤介质的总压降与效率层的空气流阻力相似。例如，在一些实施方案中，过滤介质的压降可大于或等于约0.75mm H2O、大于或等于约1mm H2O、大于或等于约5mm H2O、大于或等于约10mm H2O、大于或等于约25mm H2O、大于或等于约50mm H2O、大于或等于约75mm H2O、大于或等于约100mmH2O、或大于或等于约125mm H2O。在一些情况下，压降可小于或等于约160mm H2O、小于或等于约125mm H2O、小于或等于约100mm H2O、小于或等于约90mm H2O、小于或等于约75mmH2O、小于或等于约50mm H2O、小于或等于约25mm H2O、或小于或等于约10mm H2O。应理解，上述参考范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.75mm H2O且小于或等于约160mm H2O、大于或等于约1mm H2O且小于或等于约100mm H2O)。压降的另一些范围和值也是可能的。在一些实施方案中，压降如本文所述进行确定。
一般地，结构特性可根据过滤应用(例如，HEPA、ASHRAE、ULPA、面罩等)和用于形成过滤介质的材料而变化。
在一些实施方案中，过滤介质的刚度可大于或等于约400gu、大于或等于约500gu、大于或等于约700gu、大于或等于约1,000gu、大于或等于约1,500gu、大于或等于约2,000gu、或大于或等于约2,500gu。在一些实施方案中，过滤介质的刚度可小于或等于约3,000gu、小于或等于约2,500gu、小于或等于约2,000gu、小于或等于约1,500gu、小于或等于约1,000gu、小于或等于约750gu、或小于或等于约500gu。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约400gu且小于或等于约3,000gu、大于或等于约7000gu且小于或等于约2,000gu)。刚度的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，刚度如本文所述进行确定。
在一些实施方案中，过滤介质的基重可大于或等于约25g/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300g/m2、大于或等于约350g/m2、大于或等于约400g/m2、大于或等于约450g/m2、大于或等于约500g/m2、或大于或等于约550g/m2。在一些情况下，过滤介质的基重可小于或等于约600g/m2、小于或等于约550g/m2、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250g/m2、小于或等于约200g/m2、小于或等于约150g/m2、或小于或等于约100g/m2。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约60g/m2且小于或等于约300g/m2、大于或等于约25g/m2且小于或等于约600g/m2)。基重的另一些值也是可能的。基重可根据标准ISO 536确定。
在一些实施方案中，过滤介质的厚度可大于或等于约0.05mm、大于或等于约0.01mm、大于或等于约0.1mm、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18mm、或大于或等于约20mm。在一些情况下，过滤介质的厚度可小于或等于约25mm、小于或等于约20mm、小于或等于约18mm、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5mm、或小于或等于约2mm。上述参考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25mm、大于或等于约0.1mm且小于或等于约10mm)。平均厚度的另一些值也是可能的。厚度可根据标准ISO 534在2.65磅/英寸2下确定。
一般地，过滤介质中的任何层可包含任何合适的纤维类型。在一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可包含多于一种类型的纤维。例如，在某些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可包含如本文所述的合成纤维、纤维素纤维(例如，再生纤维素纤维、莱赛尔等)和/或玻璃纤维中的一种或更多种。
在一些实施方案中，层(例如，预过滤层、第二层)中的纤维还可具有可能取决于纤维形成方法的平均长度。例如，在一些实施方案中，通过熔喷工艺、熔纺工艺、静电纺丝工艺(例如溶剂静电纺丝、熔融静电纺丝)或离心纺丝工艺形成的纤维可为连续的(例如，大于约2英寸、大于约3英寸、大于约5英寸)。
在一些实施方案中，过滤介质10可包括合成纤维。例如，在一些实施方案中，预过滤层15和/或第二层20可包括合成纤维。合成纤维可具有相对小的中值纤维直径(例如，小于或等于约2微米)。例如，预过滤层15中的合成纤维的中值直径可小于或等于约2微米(例如，约0.5微米至约1.0微米)。第二层(例如，效率层)中的合成纤维的中值直径可小于或等于约1微米(例如，约0.1微米至0.5微米)。在其中第二层包括多于一个子层的实施方案中，至少一个子层可包括合成纤维。例如，至少两个子层(例如，所有子层)可包括合成纤维。在一些这样的实施方案中，包括合成纤维的子层可具有与另一子层基本相同或不同的中值纤维直径。在一些实施方案中，预过滤层15、第二层20和/或过滤介质10中的合成纤维可为通过任何合适的方法(例如，熔喷工艺、熔纺工艺、静电纺丝工艺(例如熔融静电纺丝、溶剂静电纺丝)或离心纺丝工艺)形成的连续纤维。在某些实施方案中，合成纤维可通过静电纺丝工艺形成。在另一些实施方案中，合成纤维可为非连续的。在一些实施方案中，过滤介质中的所有纤维均为合成纤维。在某些实施方案中，预过滤层15和/或第二层20中的所有纤维均为合成纤维。
合成纤维可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含聚酯(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、聚酰亚胺、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。合成纤维还可包含多组分纤维(即，具有多个组分的纤维，例如双组分纤维)。在一些情况下，合成纤维可包含可由本文所述的聚合物(例如聚酯、聚丙烯)形成的熔喷纤维、熔纺纤维、静电纺丝(例如，熔融静电纺丝、溶剂静电纺丝)纤维或离心纺丝纤维。在一些实施方案中，合成纤维可为静电纺丝纤维。过滤介质以及过滤介质中的每个层(或子层)也可包含多于一种类型的合成纤维的组合。应理解，还可使用其他类型的合成纤维类型。
在一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质的合成纤维的中值直径可为例如大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.3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12微米、大于或等于约15微米、或大于或等于约20微米。在一些情况下，合成纤维的中值直径可小于或等于约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、小于或等于约1.5微米、小于或等于约1微米、小于或等于约0.8微米、或小于或等于约0.5微米。上述参考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)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。在某些实施方案中，上述中值纤维直径的范围可应用于所有介质的合成纤维(例如，所有介质可包括具有上述一个或更多个范围内的中值纤维直径的合成纤维)。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
在一些情况下，合成纤维可为连续的(例如，熔喷纤维、纺粘纤维、静电纺丝纤维、离心纺丝纤维等)。例如，合成纤维的平均长度可为至少约5cm、至少约10cm、至少约15cm、至少约20cm、至少约50cm、至少约100cm、至少约200cm、至少约500cm、至少约700cm、至少约1000、至少约1500cm、至少约2000cm、至少约2500cm、至少约5000cm、至少约10000cm；和/或小于或等于约10000cm、小于或等于约5000cm、小于或等于约2500cm、小于或等于约2000cm、小于或等于约1000cm、小于或等于约500cm、或小于或等于约200cm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约100cm且小于或等于约2500cm)。平均纤维长度的另一些值也是可能的。
在一些实施方案中，合成纤维不是连续的(例如，短纤维)。一般地，非连续合成纤维的特征可在于比连续合成纤维短。例如，在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层中的合成纤维的平均长度可为至少约0.1mm、至少约0.5mm、至少约1.0mm、至少约1.5mm、至少约2.0mm、至少约3.0mm、至少约4.0mm、至少约5.0mm、至少约6.0mm、至少约7.0mm、至少约8.0mm、至少约9.0mm、至少约10.0mm、至少约12.0mm、至少约15.0mm；和/或小于或等于约15.0mm、小于或等于约12.0mm、小于或等于约10.0mm、小于或等于约5.0mm、小于或等于约4.0mm、小于或等于约1.0mm、小于或等于约0.5mm、或小于或等于约0.1mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，至少约1.0mm且小于或等于约4.0mm)。平均纤维长度的另一些值也是可能的。
在其中合成纤维包含在一个或更多个层和/或整个过滤介质中的一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质中的合成纤维的重量百分比可大于或等于约1％、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％、或大于或等于约95％。在一些情况下，第二层中的合成纤维的重量百分比可小于或等于约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％、或小于或等于约10％。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约80％且小于或等于约100％)。合成纤维的重量百分比的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质包含100％的合成纤维。在另一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可包含0％的合成纤维。
在一组实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层可包含双组分纤维。双组分纤维可包括热塑性聚合物。双组分纤维的各组分可以具有不同的熔融温度。例如，纤维可以包含核和鞘，其中鞘的活化温度低于核的熔融温度。这使鞘在核之前熔化，使得鞘与层中的另一些纤维粘合，而核保持其结构完整性。核/鞘粘合纤维可以是同轴或非同轴的。另一些示例性双组分纤维可以包含裂膜纤维纤维、并列(side-by-side)纤维和/或“海岛型”纤维。
在一些实施方案中，双组分纤维的平均长度可为至少约0.1mm、至少约0.5mm、至少约1.0mm、至少约1.5mm、至少约2.0mm、至少约3.0mm、至少约4.0mm、至少约5.0mm、至少约6.0mm、至少约7.0mm、至少约8.0mm、至少约9.0mm、至少约10.0mm、至少约12.0mm、至少约15.0mm；和/或小于或等于约15.0mm、小于或等于约12.0mm、小于或等于约10.0mm、小于或等于约5.0mm、小于或等于约4.0mm、小于或等于约1.0mm、小于或等于约0.5mm、或小于或等于约0.1mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，至少约1.0mm且小于或等于约4.0mm)。平均纤维长度的另一些值也是可能的。
在其中双组分纤维包含在一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质中的一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的双组分纤维的重量百分比可为例如大于或等于约1％、大于或等于约2％、大于或等于约3％、大于或等于约5％、大于或等于约10％、或大于或等于约15％。在一些情况下，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的双组分纤维的重量百分比可小于或等于约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4％、或小于或等于约2％。上述参考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10％)。双组分纤维的重量百分比的另一些值也是可能的。在另一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可包含0％的双组分纤维。
在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层可包含一种或更多种纤维素纤维，例如软木纤维、硬木纤维、硬木和软木纤维的混合物、再生纤维素纤维和机械纸浆纤维(例如，磨木浆、化学处理的机械纸浆和热机械纸浆)。
一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质中的纤维素纤维的中值直径可为例如大于或等于约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、或大于或等于约40微米。在一些情况下，纤维素纤维的中值直径可小于或等于约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、或小于或等于约2微米。上述参考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)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
在一些实施方案中，纤维素纤维可具有平均长度。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、或大于或等于约8mm。在一些情况下，纤维素纤维的平均长度可小于或等于约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、或小于或等于约1mm。上述参考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)。平均纤维长度的另一些值也是可能的。
在某些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可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、微原纤化纤维素和天然纤维素纤维(例如硬木纤维、软木纤维)。例如，在一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的纤维素纤维的重量百分比可大于或等于约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％、or大于或等于约90％。在一些情况下，第二层中的纤维素纤维的重量百分比可小于或等于约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％、或小于或等于约2％。上述参考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20％)。一个或更多个层和/或整个过滤介质中的纤维素纤维的重量百分比的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质包含100％的纤维素纤维。在另一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可包含0％的纤维素纤维。
在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层可包含原纤化纤维。如本领域普通技术人员已知的，原纤化纤维包含分支成较小直径的原纤维(其在一些情况下可以进一步分支出甚至更小直径的原纤维，进一步分支也是可能的)的母体纤维。原纤维的分支性质导致具有高表面积的层和/或纤维网，并且可以增加网中原纤化纤维与其他纤维之间的接触点数。网的原纤化纤维与其他纤维和/或组分之间的这种接触点的增加有助于增强层和/或纤维网的机械特性(例如柔性、强度)和/或过滤性能特性。
在一些实施方案中，母体纤维可具有微米范围内的中值直径。例如，母体纤维的中值直径可大于或等于约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、或大于或等于约70微米。在一些实施方案中，母体纤维的中值直径可小于或等于约75微米、小于或等于约55微米、小于或等于约35微米、小于或等于约25微米、小于或等于约15微米、小于或等于约10微米、或小于或等于约5微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，母体纤维的中值直径大于或等于约1微米且小于或等于约25微米)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
在另一些实施方案中，母体纤维可具有纳米范围内的中值直径。例如，在一些实施方案中，母体纤维的中值直径可小于约1微米、小于或等于约0.8微米、小于或等于约0.5微米、或小于或等于约0.1微米。在一些实施方案中，母体纤维的中值直径可大于或等于约0.1微米、或大于或等于约0.5微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，母体纤维的中值直径大于或等于约0.004微米且小于约或等于约0.02微米)。另一些范围也是可能的。在一些实施方案中，纤维的平均直径可落在中值纤维直径的上述参考范围内。
原纤维的中值直径一般小于母体纤维的平均直径。根据母体纤维的中值直径，在一些实施方案中，原纤维的中值直径可小于或等于约25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5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0.1微米、小于或等于约0.05微米、或小于或等于约0.01微米。在一些实施方案中，原纤维的中值直径可大于或等于约0.003微米、大于或等于约0.01微米、大于或等于约0.05微米、大于或等于约0.1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5微米、大于或等于约10微米、或大于或等于约20微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，原纤维的中值直径大于或等于约0.01微米且小于或等于约20微米)。另一些范围也是可能的。
在一些实施方案中，原纤化纤维的平均长度可小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3mm、或小于或等于约2mm。在某些实施方案中，原纤化纤维的平均长度可大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约4mm、大于或等于约5mm、大于等于约6mm、或大于或等于约8mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，原纤化纤维的平均长度大于或等于约4mm且小于约6mm)。另一些范围也是可能的。原纤化纤维的平均长度是指母体纤维从母体纤维的一端到另一端的平均长度。在一些实施方案中，原纤化纤维的最大平均长度落在上述范围内。最大平均长度是指沿着原纤化纤维(包含母体纤维和原纤维)的一个轴的最大尺寸的平均值。应理解，在某些实施方案中，纤维和原纤维可具有上述范围之外的尺寸。
原纤化纤维的原纤化水平可根据任意数量的合适方法进行测量。例如，原纤化水平可以根据加拿大标准游离度(CSF)测试来测量，该测试由TAPPI测试方法T 227om 09纸浆的游离度规定。该测试可以提供平均CSF值。在一些实施方案中，原纤化纤维的平均CSF值可为约10mL至约750mL不等。在某些实施方案中，层中使用的原纤化纤维的平均CSF值可大于或等于约10mL、大于或等于约50mL、大于或等于约100mL、大于或等于约200mL、大于或等于约400mL、大于或等于约600mL、或大于或等于约700mL。在一些实施方案中，原纤化纤维的平均CSF值可小于或等于约800mL、小于或等于约600mL、小于或等于约400mL、小于或等于约200mL、小于或等于约100mL、或小于或等于约50mL。上述参考范围的组合也是可能的(例如，原纤化纤维的平均CSF值大于或等于约10mL且小于或等于约300mL)。另一些范围也是可能的。原纤化纤维的平均CSF值可基于一种类型的原纤化纤维或多于一种类型的原纤化纤维。
在某些实施方案中，一个或更多个层可任选地包含原纤化纤维，例如原纤化的再生纤维素(例如，人造丝、莱赛尔)、微原纤化纤维素、原纤化合成纤维和原纤化天然纤维素纤维(例如，硬木纤维、软木纤维)。例如，在一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的原纤化纤维的重量百分比可大于或等于约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％、或大于或等于约90％。在一些情况下，第二层中的原纤化纤维的重量百分比可小于或等于约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％、或小于或等于约2％。上述参考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20％)。第二层中的原纤化纤维的重量百分比的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个层包含100％的原纤化纤维。在另一些实施方案中，一个或更多个层可包含0％的原纤化纤维。
在一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质基本上不含玻璃纤维(例如，小于1重量％的玻璃纤维)。例如，预过滤层、第二层和/或整个过滤介质可包含0重量％的玻璃纤维。对于其中优选使用后焚烧过滤介质的某些应用而言，基本上不含玻璃纤维的过滤介质和布置可能是有利的。然而，在另一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质可包含玻璃纤维(例如，微玻璃纤维、短切玻璃纤维或其组合)。
玻璃纤维的中值直径可为例如小于或等于约30微米、小于或等于约25微米、小于或等于约15微米、小于或等于约12微米、小于或等于约10微米、小于或等于约9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3微米、或小于或等于约1微米。在一些情况下，玻璃纤维的中值纤维直径可大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.3微米、大于或等于约1微米、大于或等于约3微米、或大于等于约7微米、大于或等于约9微米、大于或等于约11微米、或大于或等于约20微米。上述参考范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约9微米)。中值纤维直径的另一些值也是可能的。
在一些实施方案中，微玻璃纤维的平均长度可小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3mm、或小于或等于约2mm。在某些实施方案中，微玻璃纤维的平均长度可大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约4mm、大于或等于约5mm、大于等于约6mm、或大于或等于约8mm。上述参考范围的组合也是可能的(例如，微玻璃纤维的平均长度大于或等于约4mm且小于约6mm)。另一些范围也是可能的。
一般地，短切玻璃纤维的平均纤维直径可大于微玻璃纤维的直径。在一些实施方案中，短切玻璃纤维的长度可为约0.125英寸至约1英寸(例如，约0.25英寸或约0.5英寸)。在一些实施方案中，短切玻璃纤维的平均长度可小于或等于约1英寸、小于或等于约0.8英寸、小于或等于约0.6英寸、小于或等于约0.5英寸、小于或等于约0.4英寸、小于或等于约0.3英寸、或小于或等于约0.2英寸。在某些实施方案中，短切玻璃纤维的平均长度可大于或等于约0.125英寸、大于或等于约0.2英寸、大于或等于约0.4英寸、大于或等于约0.5英寸、大于等于约0.6英寸、或大于或等于约0.8英寸。上述参考范围的组合也是可能的(例如，短切玻璃纤维的平均长度大于或等于约0.125英寸且小于约1英寸)。另一些范围也是可能的。
在一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可包含相对低含量的玻璃纤维。例如，第二层可包含小于或等于约10重量％、小于或等于约5重量％、小于或等于约2重量％、或小于或等于约1重量％的玻璃纤维。在一些情况下，预过滤层、第二层和/或整个过滤介质可基本上不含玻璃纤维(例如，小于1重量％的玻璃纤维，如0重量％的玻璃纤维)。
在另一些实施方案中，一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可任选地包含玻璃纤维(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，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的玻璃纤维的重量百分比可为例如大于或等于约0％、大于或等于约10％、大于或等于约25％、大于或等于约50％、或大于或等于约75％。在一些情况下，一个或更多个层和/或整个过滤介质中的玻璃纤维的重量百分比可小于或等于约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％、或小于或等于约2％。上述参考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2％)。一个或更多个层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质中的玻璃的重量百分比的另一些值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个层和/或整个过滤介质包含100％的玻璃纤维。
在一些实施方案中，除了多根纤维之外，一个或更多个层和/或整个过滤介质还可包含另一些组分，例如树脂、表面处理和/或添加剂。一般地，可使用任何合适的树脂来实现期望的特性。例如，树脂可为聚合物、基于水、基于溶剂、干强度和/或湿强度。通常，任何另外的组分以有限的量存在，例如小于20重量％的树脂、小于10重量％的树脂、小于5重量％的树脂。
在一些实施方案中，一个或更多个层的纤维的至少一部分可涂覆有树脂并且基本上不堵塞该层的孔。在一些实施方案中，本文所述的一个或更多个层或者整个过滤介质包含树脂。
在一些实施方案中，树脂可为粘合剂树脂。粘合剂树脂不是纤维形式的，并且不同于上述粘合纤维(例如，多组分纤维)。一般地，粘合剂树脂可具有任何合适的组成。例如，粘合剂树脂可包括热塑性塑料(例如丙烯酸、聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚酰胺)、热固性塑料(例如环氧树脂、酚树脂)或其组合。在一些情况下，粘合剂树脂包含乙酸乙烯酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、共聚酯树脂、聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂(如苯乙烯丙烯酸树脂)和酚树脂中的一种或更多种。另一些树脂也是可能的。
如下文进一步描述的，树脂可以以任何合适的方式(包含例如以湿润状态)添加到纤维中。在一些实施方案中，树脂涂覆纤维并且用于将纤维彼此粘合以促进纤维之间的粘合。可使用任何合适的方法和设备来涂覆纤维，例如，使用幕涂、凹版涂覆、熔融涂覆、浸涂、刮刀辊涂或旋涂等。在一些实施方案中，粘合剂在添加到纤维共混物中时沉淀。在适当的时候，可向纤维中提供任何合适的沉淀剂(例如表氯醇、碳氟化合物)，例如通过向共混物中注射。在一些实施方案中，在向纤维中添加时，树脂以使得一个或更多个层或整个过滤介质浸渍有树脂(例如，树脂渗透整体)的方式进行添加。在多层网中，可在使层组合之前将树脂分别添加到各层中，或者可在使层组合之后将树脂添加到层中。在一些实施方案中，将树脂例如通过喷雾或饱和浸渍或任何上述方法添加到干燥状态下的纤维中。在另一些实施方案中，将树脂添加到湿层中。
本文所述的过滤介质可使用合适的工艺生产，例如使用湿法成网或非湿法成网工艺。在一些实施方案中，本文所述的层和/或过滤介质可使用非湿法成网工艺(如吹塑或纺丝工艺)生产。在一些实施方案中，层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可通过静电纺丝工艺形成。在某些实施方案中，层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可通过熔喷系统形成，所述熔喷系统例如2008年11月7日提交的题名为“Meltblown FilterMedium”的美国公开第2009/0120048号和2010年12月17日提交的题名为“Fine FiberFilter Media and Processes”的美国公布第2004-0152824号中描述的熔喷系统，其各自出于所有目的通过引用整体并入本文。在某些实施方案中，层(例如，预过滤层、第二层)和/或整个过滤介质可通过熔纺或离心纺丝工艺形成。在一些实施方案中，可使用非湿法成网工艺(如气流成网工艺或梳理工艺)来形成一个或更多个层。例如，在气流成网工艺中，可使合成纤维混合，同时将空气吹送到传送机上。在梳理工艺中，在一些实施方案中，纤维由辊和与辊连结的延伸部(例如，钩、针)操纵。在一些情况下，通过非湿法成网工艺形成层可能更适合于生产高度多孔的介质。如上所述，可用任何合适的树脂浸渍(例如通过饱和、喷涂等)该层。在一些实施方案中，可使用非湿法成网工艺(例如，熔喷、静电纺丝)来形成预过滤层，并且湿法成网工艺可用于形成第二层。预过滤层和第二层可使用任何合适的工艺(例如，层合、共打褶或整理)来组合。
在一些实施方案中，本文所述的层和/或过滤介质可使用湿法成网工艺生产。一般地，湿法成网工艺包括使一种或更多种类型的纤维混合到一起；例如，可使一种类型的聚合物短纤维与另一种类型的聚合物短纤维和/或不同类型的纤维(例如，合成纤维和/或玻璃纤维)混合到一起，以提供纤维浆料。浆料可例如为基于水的浆料。在某些实施方案中，纤维在混合到一起之前任选地分别储存或组合储存在不同的储存罐中。
例如，可使第一纤维在一个容器中混合到一起并制浆，并可使第二纤维在单独的容器中混合并制浆。随后将第一纤维和第二纤维组合到一起成为单个纤维混合物。在混合到一起之前和/或之后，适当的纤维可通过碎浆机进行处理。在一些实施方案中，在混合到一起之前，纤维的组合通过碎浆机和/或储存罐进行处理。可以理解，还可将其他组分引入到混合物中。此外，应理解，在纤维混合物中可使用纤维类型的另一些组合，例如本文所述的纤维类型。
在某些实施方案中，包含两个或更多个层(例如预过滤层和第二层)的介质由湿法成网工艺形成。例如，可以将溶剂(例如，水性溶剂，如水)中含有纤维的第一分散体(例如，纸浆)施加到造纸机(例如，长网造纸机或真空圆网抄纸机)中的网传送机上以形成由网传送机支撑的第一层。在第一层沉积到网上的同时或随后将溶剂(例如，水性溶剂，如水)中含有纤维的第二分散体(例如，另一纸浆)施加到第一层上。在上述过程期间向纤维的第一分散体和第二分散体连续施加真空以从纤维中移除溶剂，从而得到含有第一层和第二层的制品。然后将由此形成的制品干燥，并且如有必要，通过使用已知方法进一步处理(例如，轧光)以形成多层过滤介质。在一些实施方案中，这样的工艺可导致跨越两个或更多个层的厚度上的至少一个特性的梯度。
可使用用于产生纤维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中以便于处理。还可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)。在某些情况下，保持浆料的温度。在某些情况下，不主动调节温度。
在一些实施方案中，湿法成网工艺使用与常规造纸工艺相似的设备，例如水力碎浆机、成形机或流浆箱、干燥机和任选的转换器。在使浆料在碎浆机中适当地混合之后，可将浆料泵入流浆箱中，在流浆箱中浆料可以或可以不与其他浆料合并。可以或可以不添加另一些添加剂。浆料还可用另外的水稀释，使得纤维的最终浓度在合适的范围内，例如，约0.1重量％至0.5重量％。
在一些情况下，可根据需要调节纤维浆料的pH。例如，通常可使浆料的纤维在中性条件下分散。
在将浆料送至流浆箱之前，可任选地使浆料通过离心净化器和/或压力筛以移除未纤维化的材料。浆料可以或可以不经过另外的设备如精制机或高频疏解机来进一步增强纤维的分散。例如，高频疏解机可用于平滑或移除可能在纤维浆料形成期间的任何点处产生的块或突起物。然后可使用任何合适的设备(例如，长网造纸机、真空圆网抄纸机、筒形造纸机或斜网长网造纸机)以适当的速度将纤维收集到筛或网上。
在一些实施方案中，将树脂添加到层(例如，由湿法成网工艺形成的预成型的层)中。例如，当层沿着适当的筛或网通过时，使用合适的技术将可为单独乳液形式的包含在粘合剂中的不同组分(例如，聚合物粘合剂和/或其他组分)添加到纤维层中。在一些情况下，树脂的每个组分在与其他组分和/或层合并之前被混合成乳液。可使用例如重力和/或真空将包含在树脂中的组分拉过层。在一些实施方案中，包含在粘合剂树脂中的一种或更多种组分可用软化水稀释并泵入层中。在一些实施方案中，可在向流浆箱中引入浆料之前将树脂施用到纤维浆料中。例如，可将树脂引(例如注射)入纤维浆料中并浸渍纤维和/或沉淀在纤维上。在一些实施方案中，可通过溶剂饱和方法将树脂添加到层中。
在形成过滤介质期间或之后，可根据多种已知技术进一步处理过滤介质。例如，可使用涂覆法使树脂包含在过滤介质中。任选地，可以使用诸如层合、共打褶或整理的方法来形成和/或向过滤介质添加附加层。例如，在一些情况下，通过如上所述的湿法成网工艺使两个层(例如，预过滤层和第二层)形成为复合制品，然后通过任何合适的方法(例如，层合、共打褶或整理)将复合制品与第三层组合。可以理解，通过本文所述的方法形成的过滤介质或复合制品不仅可基于各层的组分，而且可根据以适当的组合使用具有不同特性的多个层的效果进行适当地定制，以形成具有本文所述的特征的过滤介质。
如本文所述，在一些实施方案中，过滤介质的两个或更多个层(例如，预过滤层和第二层)可单独形成，并通过任何合适的方法(例如层合、整理或通过使用粘合剂)进行组合。可使用不同的工艺或相同的工艺来形成两个或更多个层。例如，每个层可通过非湿法成网工艺(例如，熔喷工艺、熔融纺丝工艺、离心纺丝工艺、静电纺丝工艺、干法成网工艺、气流成网工艺)、湿法成网工艺或任何其他合适的工艺独立地形成。
可通过任何合适的方法将不同的层粘合在一起。例如，层可通过粘合剂粘合和/或在任一侧彼此熔融粘合。还可使用层合和轧光方法。在一些实施方案中，附加层可由任何类型的纤维或纤维的共混物通过添加的流浆箱或涂布机来形成，并适当地粘附到另一层上。
在一些实施方案中，进一步的处理可包括对过滤介质进行打褶。例如，可通过共打褶方法使两个层接合。在一些情况下，过滤介质或其多种层可通过在彼此间隔适当的间距处形成划线而适当地打褶，从而使过滤介质被折叠。在一些情况下，一个层可以绕在褶状层上。应理解，可使用任何合适的打褶技术。
在一些实施方案中，可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，可对过滤介质进行压花。
过滤介质可包含任意合适数量的层，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个层。在一些实施方案中，过滤介质可包含多达20个层。
本文所述的过滤介质可用于整个过滤布置或过滤元件。在一些实施方案中，过滤介质包含一个或更多个附加层或组件。附加层(例如，第三层、第四层)的非限制性实例包含熔喷层、湿法成网层、纺粘层、梳理层、气流成网层、水刺层、力纺(forcespun)层或静电纺丝层。
应理解，除了本文所述的一个或更多个层之外，过滤介质可包含其他部分。在一些实施方案中，进一步的处理包含并入一个或更多个结构特征和/或加强元件。例如，过滤介质可与诸如聚合物网和/或金属网的附加结构特征组合。在一个实施方案中，筛网背衬可设置在过滤介质上，从而提供进一步的刚度。在一些情况下，筛网背衬可有助于保持经打褶的构造。例如，筛网背衬可为延展金属网或挤出塑料网。
在一些实施方案中，本文所述的层可为非织造网。非织造网可包含非定向纤维(例如，在网内无规布置的纤维)。非织造网的实例包含通过如本文所述的湿法成网或非湿法成网工艺制成的网。非织造网还包含纸，例如基于纤维素的网。
可将过滤介质并入多种合适的过滤元件中用于多种应用，包含气体和液体过滤。适用于气体过滤的过滤介质可用于HVAC、HEPA、面罩和ULPA过滤应用。例如，过滤介质可用于供热和空气调节管中。在另一个实例中，过滤介质可用于呼吸器和面罩应用(例如，外科面罩、工业面罩和工业呼吸器)。过滤元件可具有如本领域已知的任何合适的构造，包含袋式过滤器和板式过滤器。用于过滤应用的过滤组件可包含多种过滤介质和/或过滤元件中的任一者。过滤元件可以包含上述过滤介质。过滤元件的实例包含燃气轮机过滤元件、集尘元件、重型空气过滤元件、汽车空气过滤元件、用于大排量汽油发动机(例如，SUV、皮卡车、卡车)的空气过滤元件、HVAC空气过滤元件、HEPA过滤元件、ULPA过滤元件、真空袋式过滤元件、燃料过滤元件和油过滤元件(例如，润滑油过滤元件或重型润滑油过滤元件)。
过滤元件可并入相应的过滤系统(燃气轮机过滤系统、重型空气过滤系统、汽车空气过滤系统、HVAC空气过滤系统、HEPA过滤系统、ULPA过滤系统、真空袋式过滤系统、燃料过滤系统和油过滤系统)。过滤介质可以任选地被打褶成多种构造(例如，板、柱形)中的任一种。
过滤元件还可以为任何合适的形式，例如径向过滤元件、板式过滤元件或槽流元件(channel flow element)。径向过滤元件可以包含被限制在两个柱形形状的开放网筛内的经打褶的过滤介质。在使用期间，流体可以从外部通过经打褶的介质流到径向元件的内部。
在一些情况下，过滤元件包含可设置在过滤介质周围的壳体。壳体可以具有多种构造，并且构造根据预期应用而变化。在一些实施方案中，壳体可由设置在过滤介质的外周周围的框形成。例如，可将框热密封到周边周围。在一些情况下，框具有大致为矩形的构造，其围绕大致为矩形的过滤介质的全部四条边。框可由多种材料形成，包含例如纸板、金属、聚合物或合适材料的任意组合。过滤元件还可包含本领域已知的多种其他特征，例如用于使过滤介质相对于框、间隔件稳定的稳定化特征，或任何其他适当的特征。
如上所述，在一些实施方案中，可将过滤介质并入袋式(或口袋式)过滤元件中。袋式过滤元件可通过任何合适的方法形成，例如通过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(或者如果是折叠的话，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口袋。在一些实施方案中，可将多个过滤口袋附接到框上以形成过滤元件。应理解，过滤介质和过滤元件可具有多种不同的结构，并且特定的结构取决于其中使用过滤介质和元件的应用。在一些情况下，可向过滤介质中添加基底。
过滤元件可具有和以上与过滤介质有关的那些过滤元件相同的特性值。例如，上述γ值、压降、厚度和/或基重也可见于过滤元件。
在使用期间，当流体(例如，空气)流动穿过过滤介质时，过滤介质将杂质颗粒机械地捕集到过滤介质上。过滤介质不需要带电来提高污染物的捕获。因此，在一些实施方案中，过滤介质不带电。然而，在一些实施方案中，过滤介质可为带电的。
实施例1
该实施例描述了具有多种预过滤层的过滤介质的DOP负载。过滤介质具有相似的初始压降、初始DOP穿透率百分比和γ值，但在预过滤层的中值纤维直径和基重方面不同。没有预过滤层的过滤介质由于被气溶胶堵塞孔而示出非常高的压降增加。在DOP负载期间，中值纤维直径小于或等于2微米且基重小于30g/m2的过滤介质压降随时间的变化最小。压降随时间的变化如图2所示。
形成了含有预过滤层、HEPA效率层和可打褶的背衬层的过滤介质。预过滤层在HEPA效率层的上游并与其直接相邻，而可打褶的背衬层为最下游的层。HEPA效率层是中值纤维直径为250nm的静电纺丝尼龙层。HEPA效率层的初始DOP效率为99.985％，初始压降为25.5mm H2O。HEPA效率层的基重为2.2g/m2。在形成期间，将静电纺丝尼龙纤维收集到湿法成网可打褶的背衬层上，使该层穿过静电纺丝线。可打褶的背衬层含有聚酯纤维和丙烯酸酯粘合剂的共混物。可打褶的背衬层的厚度为0.6mm，透气率为265CFM。可打褶的背衬层的其他特性如表1所示。然后手工整理具有效率层的可打褶的背衬层和适当的预过滤层，用于DOP负载测试。除非另有说明，否则层和整个过滤器的结构和性能特性如本文所述进行测量。
表1.可打褶背衬层的特性
将三种不同的聚丙烯预过滤器与效率层和可打褶的背衬层组合。预过滤层的差异仅在于其中值纤维直径和基重。预过滤层1和2的中值纤维直径小于1微米，基重小于30g/m2。标准熔喷预过滤层的中值纤维直径大于2微米，基重大于或等于30g/m2。使用标准熔喷技术形成标准熔喷预过滤层。但是，使用熔喷工艺形成预过滤层1和2，以形成具有相对小直径的熔喷纤维。各预过滤层的中值纤维直径、各预过滤层的基重、各过滤介质的初始压降、各过滤介质的初始DOP穿透率以及30分钟之后各过滤介质的压降百分比变化示于表2中。
表2.具有多种预过滤层的过滤介质的特性
如表2所示，与缺少预过滤层的过滤介质和具有中值纤维直径大于2微米的预过滤层(即标准熔喷)的过滤介质相比，包含中值纤维直径小于或等于2微米的预过滤层(即，预过滤层1或2)的过滤介质具有更低的压降增加。预期包含中值纤维直径小于或等于2微米的预过滤层的过滤介质将具有更长的使用寿命和更低的能量消耗。
此外，认为预过滤层1和2中观察到的随时间的低压降是由于堵塞减少，而且预过滤层1和2增强了防止DOP颗粒(其为油颗粒)在负载期间在孔之间形成DOP油膜的能力。尽管与没有预过滤层的过滤介质相比，标准熔喷具有降低的压降增加，但是观察到的标准熔喷的压降增加比含有预过滤层1或2的过滤介质更陡而且更高。含有标准熔喷的过滤介质的行为可能是由于在层和/或整个过滤介质中的至少一部分孔上形成了DOP油膜，这在含有预过滤层1或2的过滤介质中被抑制。
已经由此描述了本发明的至少一个实施方案的几个方面，应理解，本领域技术人员将容易想到多种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在成为本公开内容的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，上述说明和附图仅作为示例。

Claims (22)

1.一种过滤介质，包括：
预过滤层，所述预过滤层包括中值直径小于或等于约2微米的第一纤维，所述预过滤层的厚度大于或等于约20微米，其中所述预过滤层的基重小于约30g/m2，初始DOP效率小于或等于约90％；和
第二层，所述第二层包括中值直径小于或等于约1微米的第二纤维，其中所述第二层的初始DOP效率大于或等于约60％，其中所述第二层的初始DOP效率大于所述预过滤层。
2.一种过滤介质，包括：
预过滤层，所述预过滤层包括中值直径小于或等于约2微米的第一纤维，所述预过滤层的厚度大于或等于约20微米，其中所述预过滤层的基重小于约30g/m2，初始DOP效率小于或等于约90％；和
聚合物膜，所述聚合物膜的初始DOP效率大于或等于约60％，其中所述聚合物膜的初始DOP效率大于所述预过滤层。
3.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的表面积大于或等于约1.75m2/g且小于或等于约45m2/g。
4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的厚度小于或等于约1mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的初始DOP效率大于或等于约10％。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的密实度小于或等于约25％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层的压降小于35mmH2O。
8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维的中值直径小于或等于约1微米。
9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维是连续纤维。
10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维是合成纤维。
11.根据权利要求1或3至10中任一项所述的过滤介质，其中所述第二纤维的中值纤维直径小于或等于约0.5微米。
12.根据权利要求1或3至11中任一项所述的过滤介质，其中所述第一纤维的中值直径大于所述第二纤维的中值直径。
13.根据权利要求2至7中任一项所述的过滤介质，其中所述聚合物膜包括氟化聚合物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中预过滤器的γ大于或等于约7。
15.一种过滤元件，包括根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质。
16.根据权利要求15所述的过滤元件，其中所述过滤元件为HEPA过滤器、ULPA过滤器、HVAC过滤器或面罩。
17.根据权利要求1、3至12或14至16中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层包括连续纤维，所述第二层包括合成纤维。
18.根据权利要求1、3至12或14至17中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层和所述第二层包括合成纤维。
19.根据权利要求1、3至12或14至17中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层包括合成纤维，所述第二层包括连续纤维。
20.根据权利要求1、3至12或14至19中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层和/或所述第二层包括静电纺丝纤维。
21.根据权利要求1、3至12或14至19中任一项所述的过滤介质，其中所述预过滤层和/或所述第二层包括熔喷纤维。
22.一种方法，包括：
使用根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质或过滤元件过滤流体。
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