CN109475798A - 多层的含驻极体的过滤介质 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于过滤气体流(例如空气)的过滤介质。在一些实施方案中，过滤介质可以被设计成具有期望的特性，例如稳定的过滤效率、高的拒油性、低的瞬时阻力和/或稳定的使用寿命。在某些实施方案中，介质的一个或更多个层可以具有一定的定重比透气率的值(和/或两个层之间的定重比透气率的值的比)。过滤介质可以任选地包括具有相对高的透气率(例如，大于或等于1100CFM)的支撑层。在一些情况下，过滤介质可以具有相对低的初始阻力和/或可以具有特定的最终E1效率。本文所述的过滤介质可以特别适用于涉及过滤气体流的应用(例如，面罩、舱室空气过滤、真空过滤、呼吸器设备、以及住宅供暖通风和空调(HVAC)和工业HVAC系统)，但是所述介质也可以用于其他应用。

Description

多层的含驻极体的过滤介质
技术领域
本发明的实施方案一般地涉及过滤介质和用于过滤气体流的方法，并且具体地，涉及具有效率稳定性和/或良好性能特征例如低阻力的过滤介质。
背景技术
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。纤维网提供允许气体(例如，空气)流过该介质的多孔结构。流体内含有的污染物颗粒(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征。
尽管存在许多类型的用于从空气中过滤微粒的过滤介质，但是过滤介质的物理和/或性能特征(例如，强度、空气阻力、效率和高的容尘量)的改善将是有益的。
发明内容
一般地提供了过滤介质。在一些情况下，本申请的主题涉及相关的产品、特定问题的替代解决方案、和/或结构和组合物的多种不同用途。
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，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层，其中第一层包含氟化物质。第一层具有第一层的厚度相对瞬时阻力的第一值，第二层具有第二层的厚度相对瞬时阻力的第二值，以及第二值与第一值的比小于或等于20。过滤介质的初始效率大于或等于95％。
在另一个实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层，其中第一层包含氟化物质。第一层具有大于或等于2密耳/mm H2O且小于或等于50密耳/mm H2O的第一层的厚度相对瞬时阻力的值。第二层具有大于或等于20密耳/mm H2O且小于或等于150密耳/mmH2O的第二层的厚度相对瞬时阻力的值。
在另一个实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层。第一层具有第一层的厚度相对瞬时阻力的第一值，第二层具有第二层的厚度相对瞬时阻力的第二值，以及第二值与第一值的比小于或等于20。过滤介质的初始效率大于或等于95％。
在又一个实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层，和第二层。第一层具有第一层的定重(basis weight)相对透气率的第一值，第二层具有第二层的定重相对透气率的第二值，以及第一值与第二值的比大于或等于0.01且小于或等于5(例如，大于或等于0.01且小于或等于4)。第一层的定重小于或等于20g/m2并且第一层的多根纤维的平均纤维直径大于或等于1微米且小于或等于8微米。第二层是带电的并且第二层的定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2。
当结合附图考虑时，根据对本发明的各个非限制性实施方案的以下详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书与通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
将参照附图通过实例的方式描述本发明的非限制性实施方案，这些附图是示意性的且不旨在按比例绘制。在图中，例示的各相同或几乎相同的组件通常由同一数字表示。为了清楚起见，在不需要图解来使得本领域普通技术人员理解本发明的地方，不是在每个附图中每个组件都被标记，也不是本发明的每个实施方案中的每个组件都被示出。在附图中：
图1为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图2为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图3为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图4为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图5为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图6为根据一组实施方案的过滤介质的两个层的厚度相对瞬时阻力之比的图。
图7为根据一组实施方案的过滤介质的透气率相对于定重相对透气率之比的图。
具体实施方式
本文描述了用于过滤气体流(例如空气)的过滤介质，例如多层的含驻极体的过滤介质。在一些实施方案中，过滤介质可以被设计成具有期望的特性，例如稳定的过滤效率、高的拒油性、低的阻力和/或稳定的使用寿命。在某些实施方案中，过滤介质可以为两种或更多种类型的纤维层的复合材料，其中每个层可以被优化以增强其功能而基本上不对介质的另一个层的性能产生负面影响。例如，介质的一个层可以被设计成具有相对高的拒油性，并且介质的另一个层可以被设计成在过滤器的整个寿命中具有稳定的过滤效率。如下面更详细描述的，介质的一个或更多个层可以具有一定的厚度相对瞬时阻力的值(和/或两个层之间的厚度相对瞬时阻力的比)。本文所述的过滤介质可以特别适用于涉及过滤气体流的应用(例如，面罩、舱室空气过滤、真空过滤、室内过滤、呼吸器设备、以及住宅供暖通风和空调(HVAC)和工业HVAC系统)，但是所述介质也可以用于其他应用。
在某些实施方案中，如下面更详细描述的，介质的一个或更多个层可以具有一定的定重相对透气率的值(和/或两个层之间的定重相对透气率的值的比)。过滤介质可以任选地包括具有相对高的透气率(例如，大于或等于1100CFM)的支撑层。在一些情况下，过滤器可以具有相对低的初始阻力，和/或根据本文所述的ASHRAE 52.2标准可以具有特定的最终E1效率。过滤介质可以被针刺在一起，并且在这样的实施方案中不包含粘合剂或粘合剂层，或者基本上不含粘合剂。
在一些实施方案中，本文所述的过滤介质可以包括第一层和带电的第二层，所述第一层任选地包含氟化物质。第一层可以相对于气体/流体流动的方向设置在第二层的上游(例如，在过滤元件中)。有利地，第一层可以除去被过滤的气体流中存在的至少一部分油，使得减少量的油渗透进入第二层中，从而使第二层的放电最小化。由于第二层中电荷的存在可以改善介质的效率(例如，初始效率)，因此这种层配置可以使过滤介质的过滤效率在其整个寿命中稳定。在一些实施方案中，与某些现有的过滤介质相比，本文所述的过滤介质可以有利地具有更低的阻力，从而导致例如更大的透气度(例如，对于面罩应用)。
在一个替代实施方案中，第二层可以相对于气体/流体流动的方向设置在第一层的上游(例如，在过滤元件中)。
包括两个或更多个层的过滤介质的实例示于图1中。如图1中说明性示出的，以截面示出的过滤介质100可以包括第一层110和与第一层110相邻的第二层120。在一些情况下，第一层110可以与第二层120直接相邻(即，与第二层120的至少一部分直接接触)。在替代实施方案中，第二层120可以设置在第一层110的上游或下游，但不与第一层110接触。在一些实施方案中，第一层为非湿法成网层，其例如赋予过滤介质以良好的疏油特性(例如，高的拒油性)，并且第二层可以为具有相对开放的纤维结构的带电层，其具有例如高的效率(例如，初始效率)。其他配置也是可能的。例如，如下面更详细描述的，在一些情况下，过滤介质包括一个或更多个支撑层(例如，纺粘层)。
如本文所用，术语“第一层”和“第二层”通常是指过滤介质的不同层，并且不一定表示层的特定顺序(例如，在过滤元件内)。例如，尽管在一些实施方案中，第一层可以相对于流体流动的方向设置在第二层的上游，但是在另一些实施方案中，第一层可以相对于流体流动的方向设置在第二层的下游。如本文所用，当一个层被称为与另一个层“相邻”时，它可以与该层直接相邻，或者也可以存在一个或更多个中间层。与另一个层“直接相邻”的层意指不存在中间层。
在一些实施方案中，第一层和/或第二层中的每一个可以包括单个层。然而，在另一些实施方案中，第一层和/或第二层可以包括多于一个层(即，子层)以形成多层结构。层内的每个子层可以通过与层内的其他子层相同的工艺形成。例如，在一组实施方案中，第一层包括通过非湿法成网工艺(例如，熔喷工艺、熔纺、熔体静电纺丝、溶剂静电纺丝、离心纺丝工艺或纺粘工艺)形成的多于一个子层。当层包括多于一个子层时，复数个子层基于某些特征例如定重、效率(例如，初始效率)和/或厚度可以相同或者可以不同。然而，通常，给定层内的每个子层包含与给定层内的其他子层相同类型的纤维。例如，第一层可以包括多个子层，每个子层包含通过相同工艺(例如，通过熔喷工艺)形成的纤维。在某些情况下，复数个子层可以是独立的并且可以通过任何合适的方法例如层合、点粘结或整理来组合。在一些实施方案中，子层基本上彼此连接(例如，通过层合、点粘结、热点粘结、超声粘结、轧光、使用粘合剂(例如，胶网)和/或共打褶)。在一些情况下，子层可以形成为复合层(例如，通过非湿法成网工艺)。
第一层和/或第二层的每个子层可以具有任何合适的定重和/或厚度，例如本文中关于整个层(例如，第一层、第二层)所描述的那些定重和厚度。另外，第一层和/或第二层的每个子层可以具有本文中关于整个层所描述的那些性能特征(例如，阻力、效率)。
在一些实施方案中，过滤介质的层可以包括两个或更多个子层。在一些情况下，第一层(例如，非湿法成网层)可以包括两个或更多个非湿法成网层子层。例如，如图2中说明性示出的，以截面示出的过滤介质102包括具有第一非湿法成网子层110a和第二非湿法成网子层110b的第一层110。过滤介质还包括与第一层110相邻的第二层120。在某些实施方案中，第二层(例如，效率层和/或带电层)可以包括两个或更多个子层。例如，如图3中说明性示出的，过滤介质104包括第一层110以及与第一层110相邻且具有第一子层120a和第二子层120b的第二层120。虽然示出了在每个层中的两个子层，但是本领域技术人员将理解，多于两个子层(例如，三个子层、四个子层、五个子层)也是可能的。在一个示例性实施方案中，如图4中说明性示出的，过滤介质106包括第一层110和与第一层110相邻的第二层120，第一层110具有三个非湿法成网子层110a、110b和110c，第二层120具有三个带电子层120a、120b和120c。其他配置也是可能的。
第一层和/或第二层内的子层的数量可以根据需要来选择。在一些实施方案中，第一层包括大于或等于1、大于或等于2、大于或等于3、大于或等于5、大于或等于7、大于或等于10、或者大于或等于12个子层(例如，非湿法成网子层)。在某些实施方案中，第一层包括小于或等于15、小于或等于12、小于或等于10、小于或等于7、小于或等于5、小于或等于3、或者小于或等于2个子层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1且小于或等于15个子层、大于或等于1且小于或等于5个子层、大于或等于2且小于或等于5个子层)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第二层包括大于或等于1、大于或等于2、大于或等于3、大于或等于5、大于或等于7、大于或等于10、或者大于或等于12个子层(例如，带电子层)。在某些实施方案中，第二层包括小于或等于15、小于或等于12、小于或等于10、小于或等于7、小于或等于5、小于或等于3、或者小于或等于2个子层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1且小于或等于15个子层、大于或等于1且小于或等于5个子层、大于或等于2且小于或等于5个子层)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第一层被设计成具有特定的第一层的定重相对透气率的值。例如，第一层的定重相对透气率的值可以小于或等于0.2g/m2/CFM且大于或等于0.000125g/m2/CFM，或者为本文所述的另外的合适范围。如本文所用，特定层的定重相对透气率的值是该层(包括该层的所有子层)的定重与该层(包括该层的所有子层)的透气率的比。定重和透气率的测量在下面更详细地描述。
在一些实施方案中，第一层具有小于或等于0.2g/m2/CFM、小于或等于0.1g/m2/CFM、小于或等于0.05g/m2/CFM、小于或等于0.01g/m2/CFM、小于或等于0.005g/m2/CFM、小于或等于0.001g/m2/CFM、小于或等于0.0005g/m2/CFM、或者小于或等于0.00025g/m2/CFM的第一层的定重相对透气率的值。在某些实施方案中，第一层具有大于或等于0.000125g/m2/CFM、大于或等于0.00025g/m2/CFM、大于或等于0.0005g/m2/CFM、大于或等于0.001g/m2/CFM、大于或等于0.005g/m2/CFM、大于或等于0.01g/m2/CFM、大于或等于0.05g/m2/CFM、或者大于或等于0.1g/m2/CFM的第一层的定重相对透气率的值。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于或等于0.2g/m2/CFM且大于或等于0.000125g/m2/CFM)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第一层(包括第一层的一个或更多个子层)可以被设计成具有特定的透气率(例如，使得第一层的定重相对透气率的值大于或等于0.000125g/m2/CFM且小于或等于0.2g/m2/CFM)。在一些实施方案中，第一层的透气率大于或等于100CFM、大于或等于200CFM、大于或等于250CFM、大于或等于300CFM、大于或等于350CFM、大于或等于400CFM、大于或等于450CFM、大于或等于500CFM、大于或等于550CFM、大于或等于600CFM、大于或等于650CFM、大于或等于700CFM、或者大于或等于750CFM。在某些实施方案中，第一层的透气率小于或等于800CFM、小于或等于750CFM、小于或等于700CFM、小于或等于650CFM、小于或等于600CFM、小于或等于550CFM、小于或等于500CFM、小于或等于450CFM、小于或等于400CFM、小于或等于350CFM、小于或等于300CFM、小于或等于250CFM、或者小于或等于200CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于100CFM且小于或等于800CFM、大于或等于200CFM且小于或等于650CFM)。其他范围也是可能的。如本文所用，透气率根据测试标准ASTM D737在38cm2的介质表面积上并使用125Pa的压力来测量。
在一些实施方案中，第一层被设计成具有特定的所述层的厚度相对瞬时阻力的值(即，厚度相对瞬时阻力系数)。通常，优选的是，包括第一层的过滤介质具有特定的第一层的厚度相对瞬时阻力的值(例如，大于或等于2密耳/mm H2O且小于或等于50密耳/mm H2O，或者为本文所述的另外的合适范围)，其与不具有该特征的某些现有过滤介质相比可以提高过滤介质的性能(例如，更低的阻力)。如本文所用，厚度相对瞬时阻力的值(即，厚度相对瞬时阻力系数)是该层(包括该层的所有子层)的未压缩厚度与该层(包括该层的所有子层)的瞬时阻力的比。未压缩厚度和瞬时阻力的测量在下面更详细地描述。
在某些实施方案中，第一层具有这样的第一层的厚度相对瞬时阻力的值：大于或等于2密耳/mm H2O、大于或等于3密耳/mm H2O、大于或等于5密耳/mm H2O、大于或等于10密耳/mm H2O、大于或等于15密耳/mm H2O、大于或等于20密耳/mm H2O、大于或等于25密耳/mmH2O、大于或等于30密耳/mm H2O、大于或等于35密耳/mm H2O、大于或等于40密耳/mm H2O、或者大于或等于45密耳/mm H2O。在一些实施方案中，第一层具有这样的第一层的厚度相对瞬时阻力的值：小于或等于50密耳/mm H2O、小于或等于45密耳/mm H2O、小于或等于40密耳/mmH2O、小于或等于35密耳/mm H2O、小于或等于30密耳/mm H2O、小于或等于25密耳/mm H2O、小于或等于20密耳/mm H2O、小于或等于15密耳/mm H2O、小于或等于10密耳/mm H2O、小于或等于5密耳/mm H2O、或者小于或等于3密耳/mm H2O。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于2密耳/mm H2O且小于或等于50密耳/mm H2O、大于或等于3密耳/mm H2O且小于或等于35密耳/mm H2O)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第一层(包括第一层的一个或更多个子层)可以被设计成具有特定的未压缩厚度(例如，使得第一层的厚度相对瞬时阻力系数大于或等于2密耳/mm H2O且小于或等于50密耳/mm H2O)。在一些实施方案中，第一层的未压缩厚度可以大于或等于1密耳、大于或等于2密耳、大于或等于5密耳、大于或等于10密耳、大于或等于25密耳、大于或等于50密耳、大于或等于100密耳、大于或等于200密耳、大于或等于250密耳、大于或等于300密耳、或者大于或等于400密耳。在某些实施方案中，第一层(包括第一层的一个或更多个子层)的未压缩厚度可以小于或等于500密耳、小于或等于400密耳、小于或等于300密耳、小于或等于250密耳、小于或等于200密耳、小于或等于100密耳、小于或等于50密耳、小于或等于25密耳、小于或等于10密耳、小于或等于5密耳、或者小于或等于2密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1密耳且小于或等于500密耳、大于或等于10密耳且小于或等于250密耳)。其他范围也是可能的。如本文所用，未压缩厚度使用Mitutoya未压缩厚度测量来确定。简言之，使用直径为1mm的圆形探针在至少三种不同的重量(例如，10克、5克、2克)下压缩纤维层。对于每个重量和相应厚度确定普通最小二乘线性回归，并使用其计算纤维层的对应于0克施加重量的厚度以确定该层的未压缩厚度。
在一些情况下，第一层可以被设计成具有特定的瞬时阻力。在一些实施方案中，第一层的瞬时阻力可以小于或等于40mm H2O、小于或等于35mm H2O、小于或等于30mm H2O、小于或等于25mm H2O、小于或等于20mm H2O、小于或等于15mm H2O、小于或等于10mm H2O、小于或等于5mm H2O、或者小于或等于2mm H2O。在某些实施方案中，第一层的瞬时阻力可以大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.2mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于1mm H2O、大于或等于2mm H2O、大于或等于5mm H2O、大于或等于10mm H2O、大于或等于15mm H2O、大于或等于20mm H2O、大于或等于25mm H2O、大于或等于30mm H2O、或者大于或等于35mm H2O。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1mm H2O且小于或等于40mm H2O、大于或等于2mm H2O且小于或等于15mm H2O)。其他范围也是可能的。瞬时阻力的测量在下面描述。
在某些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)具有特定的瞬时渗透率。在一些实施方案中，第一层的瞬时渗透率小于或等于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％、小于或等于1％、或者小于或等于0.5％。在一些实施方案中，第一层的瞬时渗透率大于或等于0.01％、大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于3％、大于或等于5％、或者大于或等于10％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于或等于15％且大于或等于0.01％)。其他范围也是可能的。瞬时渗透率的测量在下面描述。
在一些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)包含多根纤维。第一层(或第一层的每个子层)的纤维可以是连续的或非连续的。连续的纤维通过“连续”纤维形成工艺(例如，熔喷工艺、熔纺、熔体静电纺丝、溶剂静电纺丝、离心纺丝工艺或纺粘工艺)制成，并且通常具有比非连续纤维更长的长度，如下面更详细描述的。非连续纤维是短纤维，其通常被切成(例如，由长丝)或形成为非连续离散纤维以具有如下面更详细描述的特定长度或长度范围。
在某些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)的多根纤维包括合成纤维(合成聚合物纤维)。第一层(或第一层的每个子层)的合成纤维可以是连续纤维或短纤维。合适的合成纤维的非限制性实例包括聚酯、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃(例如，聚乙烯)、聚丙烯、Kevlar、Nomex、卤化聚合物(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚及其组合。合成纤维还可以包括多组分纤维(即，具有多种组成的纤维，例如双组分纤维)。
在一些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层中)的合成纤维为熔喷纤维、熔纺纤维、熔体静电纺丝纤维、溶剂静电纺丝纤维、离心纺丝纤维、纺粘纤维和/或其组合，其可以由本文所述的聚合物(例如，聚酯、聚丙烯)形成。
第一层(或第一层的每个子层中)的合成纤维也可以包括短纤维。在一些实施方案中，短纤维可以为多组分纤维(即，具有多种组成的纤维，例如双组分纤维)。
在其中第一层(或第一层的每个子层中)包含短纤维的实施方案中，该层还可以包含粘合剂(例如，粘合剂树脂)。
用于形成第一层的其他工艺和材料也是可能的。
在一些实施方案中，第一层中(或第一层的每个子层中)的多根纤维(例如，合成纤维、连续纤维、短纤维)的平均直径可以大于或等于0.2微米、大于或等于0.5微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、大于或等于8微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、或者大于或等于20微米。在一些实施方案中，第一层中(或第一层的每个子层中)的多根纤维的平均直径可以小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于8微米、小于或等于7微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、小于或等于3微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、或者小于或等于0.5微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.2微米且小于或等于20微米、大于或等于1微米且小于或等于约10微米、大于或等于1微米且小于或等于8微米)。第一层(或第一层的每个子层)的平均纤维直径的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，第一层包含具有连续长度的多根纤维(例如，合成纤维、连续纤维)。在某些实施方案中，第一层中(或第一层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以大于约5英寸、大于或等于约10英寸、大于或等于约25英寸、大于或等于约50英寸、大于或等于约100英寸、大于或等于约300英寸、大于或等于约500英寸、大于或等于约700英寸、或者大于或等于约900英寸。在一些情况下，纤维的平均长度可以小于或等于约1000英寸、小于或等于约800英寸、小于或等于约600英寸、小于或等于约400英寸、或者小于或等于约100英寸。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50英寸且小于或等于约1000英寸)。其他范围也是可能的。
在另一些实施方案中，第一层包含平均长度小于约5英寸(127mm)的多根纤维(例如合成纤维，短纤维)。例如，第一层中(或第一层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以为例如小于或等于约100mm、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5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、或者小于或等于约0.1mm。在一些情况下，第一层中(或第一层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以大于或等于约0.02mm、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10mm、大于或等于约20mm、大于或等于约40mm、大于或等于约60mm。以上提及的范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.02mm且小于或等于约80mm、大于或等于约0.03mm且小于或等于约40mm)。其他范围也是可能的。
如本文所述，第一层可以具有某些结构特征，例如定重和/或密实度。例如，在一些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)的定重可以大于或等于0.1g/m2、大于或等于0.5g/m2、大于或等于1g/m2、大于或等于3g/m2、大于或等于10g/m2、大于或等于25g/m2、大于或等于30g/m2、大于或等于40g/m2、大于或等于50g/m2、大于或等于60g/m2、大于或等于70g/m2、大于或等于80g/m2、大于85g/m2、大于或等于90g/m2、大于或等于100g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于300g/m2、或者大于或等于400g/m2。在一些情况下，第一层(或第一层的每个子层)的定重可以小于或等于500g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于90g/m2、小于或等于85g/m2、小于或等于80g/m2、小于或等于70g/m2、小于或等于60g/m2、小于或等于50g/m2、小于或等于40g/m2、小于或等于30g/m2、小于或等于25g/m2、小于或等于10g/m2、小于或等于3g/m2、小于或等于1g/m2、或者小于或等于0.5g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，定重大于或等于0.1g/m2且小于或等于500g/m2、定重大于或等于10g/m2且小于或等于250g/m2、定重大于或等于6g/m2且小于或等于80g/m2、定重大于或等于0.1g/m2且小于或等于20g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以根据标准ISO 536来确定。在一组特定的实施方案中，第一层的定重小于或等于20g/m2。
在一些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)的密实度可以大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于1％、大于或等于5％、大于或等于10％、大于或等于20％、或者大于或等于40％。在某些实施方案中，第一层(或第一层的每个子层)的密实度可以小于或等于50％、小于或等于40％、小于或等于30％、小于或等于20％、小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于1％、或者小于或等于0.5％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，密实度大于或等于0.1％且小于或等于50％、大于或等于1％且小于或等于20％)。其他范围也是可能的。密实度通常是指固体的体积相对于层的总体积的百分比。
在一些实施方案中，第一层(或者第一层的一个或更多个子层)包含氟化物质。在一些实施方案中，第一层的每个子层包含氟化物质。氟化物质可以赋予介质以一定水平的拒油性。氟化物质的非限制性实例包括碳氟化合物，例如具有式-CnF2n+1或-CnFm的碳氟化合物，其中n为大于1的整数，以及m为大于1的整数。在一些实施方案中，n小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。在一些实施方案中，m小于或等于14、小于或等于13、小于或等于12、小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。碳氟化合物的具体实例包括CF4、C2F4、C3F6、C3F8、C4F8、C5F12、C6F6、C6F12和C6F13。
在另一些实施方案中，氟化物质包括碳氟化合物，例如具有式CnFm–(CxHy)–Z的碳氟化合物，其中n为等于或大于1的整数，m为等于或大于1的整数，x为大于0的整数，y为大于0的整数，以及Z为可以选自以下的末端官能团：丙烯酸酯/盐、甲基丙烯酸酯/盐、醇、醛、羧酸、烯烃、硅烷、溴化物、碘化物、硫醇、胺、酚、异氰酸酯/盐、磺酸酯/盐、环氧化物和醚。在一些实施方案中，n小于或等于11、小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。在一些实施方案中，m小于或等于14、小于或等于13、小于或等于12、小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。在一些实施方案中，x小于或等于12、小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。在一些实施方案中，y小于或等于25、小于或等于20、小于或等于15、小于或等于10、小于或等于8、小于或等于6、小于或等于5、或者小于或等于4。m的值可以根据n的值而改变，并且y的值可以取决于x的值。在某些情况下，–(CxHy)–为线性烷烃或支化烷烃。
在一些实施方案中，一种或更多种氟化物质(例如，作为涂料)以以下量存在于第一层中：第一层的总干重的按重量计大于或等于0.01％、大于或等于0.05％、大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于0.75％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于3％、或者大于或等于5％。在某些实施方案中，一种或更多种氟化物质(例如，作为涂料)以以下量存在于第一层中：第一层的总干重的按重量计小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于3％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.75％、小于或等于0.5％、小于或等于0.1％、或者小于或等于0.05％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.01％且小于或等于10％、大于或等于0.01％且小于或等于5％、大于或等于0.05％且小于或等于3％、大于或等于0.1％且小于或等于2％、大于或等于0.2％且小于或等于0.75％。其他范围也是可能的。
可以使用任何合适的方法将第一层或者第一层的一个或更多个子层改性成包含氟化物质。在一些实施方案中，可以对整个层(例如，在其整个厚度上)进行改性。例如，可以用氟化物质对层(或者层的一个或更多个子层)的内部和表面进行改性。在某些实施方案中，可以对层(或者层的一个或更多个子层)的内部进行改性，而不对层(或者层的一个或更多个子层)的一个或更多个外表面进行改性。
通常，可以使用用于对层(或者层的一个或更多个子层)的表面和/或内部进行改性的任何合适的方法。在一些实施方案中，使用涂覆方法以用氟化物质涂覆层。例如，过滤介质可以经历涂覆工艺(例如，化学气相沉积)，使得在层的多孔内部被涂覆的同时，底层和/或内部层的一个或更多个外表面不被涂覆。在一些实施方案中，可以通过对至少一部分表面和/或内部进行涂覆来对层(或者层的一个或更多个子层)的表面和/或内部进行改性。在某些实施方案中，涂覆工艺包括将分散在溶剂或溶剂混合物中的树脂或材料(例如，氟化物质)引入预先形成的纤维层(例如，通过熔喷工艺等形成的预先形成的纤维层)中。
涂覆方法的非限制性实例包括使用气相沉积(例如，化学气相沉积、物理气相沉积)、逐层沉积、蜡固化、自组装、溶胶-凝胶处理、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(champlexcoating)、刷涂、比尔刮刀涂覆、短驻留刮刀涂覆(short dwell-blade coating)、唇涂(lipcoating)、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(例如，电喷涂)、有缺口的辊涂、辊转移涂覆、衬垫饱和涂覆和饱和浸渍。
在一组实施方案中，可以使用化学气相沉积(例如，氟化物质的化学气相沉积)对本文所述的第一层进行改性。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，使纤维层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层上。任选地，可以使用诸如氧气、氦气、氩气和/或氮气的载气。
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)。
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，例如高温真空蒸镀及随后的冷凝、或者等离子体溅射轰击，而非化学反应。
在向第一层施加涂料之后，可以通过任何合适的方法将涂料干燥或固化。干燥或固化方法的非限制性实例包括使用光干燥器(photo dryer)、红外干燥器、紫外线源、电子束、热空气烘箱蒸汽加热的圆筒或本领域普通技术人员熟悉的任何合适类型的干燥器。
应当理解，在一些实施方案中，第一层(和任何子层)、第二层和/或整个介质不包含氟化物质(例如，不包含含有氟化物质的涂料，例如化学气相沉积涂料)。
在一些情况下，第一层或者第一层的一个或更多个子层可以是带电的。例如，在一些实施方案中，第一层包含多根带电纤维。然而，在替代实施方案中，第一层(或者第一层的一个或更多个子层)是不带电的。
如本文所述，过滤介质可以包括具有任选的子层的第二层。在一些实施方案中，第二层为效率层(即，它提高了整个介质的效率/初始效率)。如下面更详细描述的，在一些实施方案中，第二层为带电层(驻极体层)。
在一些实施方案中，第二层被设计成具有特定的第二层的定重相对透气率的值。通常，优选的是，包括第二层的过滤介质具有特定的第二层的定重相对透气率的值(例如，大于或等于0.03g/m2/CFM且小于或等于0.25g/m2/CFM、或者本文所述的另外的合适范围)。如本文所用，定重相对透气率的值是定重(包括该层的所有子层)与透气率(包括该层的所有子层)的比。在本文中描述了定重和透气率的测量。
在一些实施方案中，第二层具有小于或等于0.25g/m2/CFM、小于或等于0.2g/m2/CFM、小于或等于0.175g/m2/CFM、小于或等于0.15g/m2/CFM、小于或等于0.125g/m2/CFM、小于或等于0.1g/m2/CFM、小于或等于0.09g/m2/CFM、小于或等于0.07g/m2/CFM、小于或等于0.05g/m2/CFM、或者小于或等于0.04g/m2/CFM的第二层的定重相对透气率的值。在某些实施方案中，第二层具有大于或等于0.03g/m2/CFM、大于或等于0.04g/m2/CFM、大于或等于0.05g/m2/CFM、大于或等于0.07g/m2/CFM、大于或等于0.09g/m2/CFM、大于或等于0.1g/m2/CFM、大于或等于0.125g/m2/CFM、大于或等于0.15g/m2/CFM、大于或等于0.175g/m2/CFM、或者大于或等于0.2g/m2/CFM的第二层的定重相对透气率的值。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.03g/m2/CFM且小于或等于0.25g/m2/CFM)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第二层(包括第二层的一个或更多个子层)可以被设计成具有特定的透气率(例如，使得第二层的定重相对透气率的值大于或等于0.03g/m2/CFM且小于或等于0.25g/m2/CFM)。在一些实施方案中，第二层的透气率大于或等于200CFM、大于或等于250CFM、大于或等于300CFM、大于或等于330CFM、大于或等于350CFM、大于或等于400CFM、大于或等于500CFM、大于或等于600CFM、大于或等于650CFM、大于或等于700CFM、大于或等于800CFM、或者大于或等于900CFM。在某些实施方案中，第二层的透气率小于或等于1000CFM、小于或等于900CFM、小于或等于800CFM、小于或等于700CFM、小于或等于600CFM、小于或等于500CFM、小于或等于400CFM、小于或等于350CFM、小于或等于330CFM、小于或等于300CFM、或者小于或等于250CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于200CFM且小于或等于1000CFM、大于或等于330CFM且小于或等于1000CFM)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第二层被设计成具有特定的厚度相对瞬时阻力系数。通常，优选的是，包括第二层的过滤介质具有特定的第二层的厚度相对瞬时阻力的值(例如，大于或等于20密耳/mm H2O且小于或等于150密耳/mm H2O、或者本文所述的另外的合适范围)，其与不具有该特征的某些现有过滤介质相比可以提高过滤介质的性能(例如，更低的阻力)。
在某些实施方案中，第二层具有大于或等于20密耳/mm H2O、大于或等于30密耳/mm H2O、大于或等于40密耳/mm H2O、大于或等于50密耳/mm H2O密耳/mm H2O、大于或等于75密耳/mm H2O、大于或等于100密耳/mm H2O、或者大于或等于125密耳/mmH2O的第二层的厚度相对瞬时阻力的值(即，厚度相对瞬时阻力系数)。在一些实施方案中，第二层的厚度相对瞬时阻力系数小于或等于150密耳/mm H2O、小于或等于125密耳/mm H2O、小于或等于100密耳/mm H2O、小于或等于75密耳/mm H2O、小于或等于50密耳/mm H2O、小于或等于40密耳/mmH2O、或者小于或等于30密耳/mm H2O。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于20密耳/mm H2O且小于或等于150密耳/mm H2O、大于或等于40密耳/mm H2O且小于或等于125密耳/mm H2O)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第二层可以被设计成具有特定的未压缩厚度(例如，使得第二层的厚度相对瞬时阻力系数大于或等于20密耳/mm H2O且小于或等于150密耳/mm H2O)。在一些实施方案中，第二层的未压缩厚度可以大于或等于5密耳、大于或等于10密耳、大于或等于25密耳、大于或等于30密耳、大于或等于50密耳、大于或等于100密耳、大于或等于200密耳、大于或等于250密耳、大于或等于300密耳、大于或等于350密耳、大于或等于400密耳、或者大于或等于500密耳。在某些实施方案中，第二层的未压缩厚度可以小于或等于600密耳、小于或等于500密耳、小于或等于400密耳、小于或等于350密耳、小于或等于300密耳、小于或等于250密耳、小于或等于200密耳、小于或等于100密耳、小于或等于50密耳、小于或等于30密耳、小于或等于25密耳、或者小于或等于10密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5密耳且小于或等于600密耳、大于或等于30密耳且小于或等于350密耳)。其他范围也是可能的。
在一些情况下，第二层可以被设计成具有特定的瞬时阻力。在某些实施方案中，第二层的瞬时阻力可以大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.2mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于1mm H2O、大于或等于2mm H2O、或者大于或等于5mm H2O。在一些实施方案中，第二层的瞬时阻力可以小于或等于10mm H2O、小于或等于5mm H2O、或者小于或等于2mm H2O。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1mm H2O且小于或等于20mm H2O、大于或等于1mm H2O且小于或等于4mm H2O)。其他范围也是可能的。瞬时阻力的测量在下面描述。
在某些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)具有特定的瞬时渗透率。在一些实施方案中，第二层的瞬时渗透率小于或等于50％、小于或等于45％、小于或等于40％、小于或等于35％、小于或等于30％、小于或等于25％、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％、小于或等于1％、或者小于或等于0.5％。在一些实施方案中，第二层的瞬时渗透率大于或等于0.01％、大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、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％、大于或等于20％、大于或等于30％、或者大于或等于40％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于或等于15％且大于或等于0.01％、小于或等于50％且大于或等于0.01％)。其他范围也是可能的。瞬时渗透率的测量在下面描述。
在一些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)包含多根纤维。第二层(或第二层的每个子层)的纤维可以是非连续的(例如，短纤维)或连续的，并且可以任选地带电。因此，在一些实施方案中，第二层可以是带电的。
在某些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)的多根纤维包括合成纤维(合成聚合物纤维)。第二层(或第二层的每个子层)的合成纤维可以为短纤维或连续纤维。合适的合成纤维的非限制性实例包括聚丙烯、干纺丙烯酸类(例如，由干纺工艺生产)、聚氯乙烯、改性丙烯酸类(mod-acrylic)、湿纺丙烯酸类、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、尼龙(例如，尼龙6/6)、聚氨酯、酚醛树脂、聚偏二氟乙烯、聚酯、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃(例如聚乙烯)、Kevlar、Nomex、卤化聚合物(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚及其组合。在一些实施方案中，合成纤维不含卤素，使得在焚化时检测不到大量的二英。例如，纤维可以为通过干纺形成的不含卤素的丙烯酸类纤维。在一些实施方案中，第二层和/或整个过滤介质不含卤素，使得在焚化时检测不到大量的二英。
在某些实施方案中，第二层中的多根纤维为短纤维，所述短纤维为合成聚合物纤维，并且为梳理过的。第二层的纤维可以是带电的。
在另一些实施方案中，第二层中的多根纤维包括通过连续纤维形成工艺(例如，熔喷工艺、熔纺、熔体静电纺丝、溶剂静电纺丝、离心纺丝工艺或纺粘工艺)形成的合成纤维(合成聚合物纤维)。例如，在一些实施方案中，合成纤维为熔喷纤维、熔纺纤维、熔体静电纺丝纤维、溶剂静电纺丝纤维、离心纺丝纤维、纺粘纤维和/或其组合。合成纤维还可以包括多组分纤维(即，具有多种组成的纤维，例如双组分纤维)。在一些情况下，合成纤维可以包括熔喷纤维，其可以由本文所述的聚合物(例如，聚酯、聚丙烯)形成。用于形成第二层的其他工艺和材料也是可能的。第二层的纤维可以是带电的。
在一些实施方案中，第二层包含两种或更多种聚合物纤维的混合物。例如，第二层可以至少包含含有第一聚合物的第一多根纤维和含有第二聚合物的第二多根纤维。在某些实施方案中，选择第一聚合物和第二聚合物使得第一聚合物和第二聚合物具有不同的介电常数。具有不同介电常数的两种聚合物可以促使层带电(例如，摩擦带电)。不希望受理论束缚，层中具有不同介电常数的两种聚合物可以在层的制造期间摩擦接触，使得一种聚合物将失去电子并将电子给到另一种聚合物，并因此，失去电子的聚合物是带净正电的，接收电子的另一种聚合物是带净负电的。在其中过滤介质的第二层为带电层的实施方案中，带电层可以具有出于所有目的通过引用整体并入本文的2003年9月23日授权的题为“Filtermaterials and methods for the production thereof”共有的美国专利第6,623,548号中描述的一个或更多个特征。例如，在一些实施方案中，第二层为通过以下过程形成的带静电的层：将聚丙烯纤维与不含卤素的丙烯酸类纤维、聚丙烯纤维与聚氯乙烯(PVC)纤维、或不含卤素的丙烯酸类纤维和PVC纤维的混合物混合在一起，任选地对混合的纤维进行梳理以便形成非织造织物。
在一些实施方案中，第一聚合物与第二聚合物之间的介电常数的差值可以选择为大于或等于0.8、大于或等于1、大于或等于1.2、大于或等于1.5、大于或等于2、大于或等于3、大于或等于5、或者大于或等于7。在某些实施方案中，第一聚合物与第二聚合物之间的介电常数的差值可以选择为小于或等于8、小于或等于7、小于或等于5、小于或等于3、小于或等于2、小于或等于1.5、小于或等于1.2、或者小于或等于1。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.8且小于或等于8、大于或等于1.5且小于或等于5)。其他范围也是可能的。
表1示出了数种示例性聚合物的介电常数。
表1
材料 介电常数
聚四氟乙烯 2.10
聚丙烯 2.2至2.36
聚乙烯 2.25至2.35
聚苯乙烯 2.45至2.65
聚氯乙烯 2.8至3.1
聚砜 3.07
聚醚砜 3.10
聚对苯二甲酸乙二醇酯 3.1
聚碳酸酯 3.17
丙烯酸类 3.5至4.5
纸 3.85
尼龙6/6 4.0至4.6
聚氨酯 6.3
酚醛树脂 6.5
聚偏二氟乙烯 8.4
第一聚合物和第二聚合物可以以任何合适的量存在于第二层中(或第二层的每个子层中)。例如，在一些实施方案中，第一聚合物以以下量存在于第二层中(或第二层的每个子层中)：相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于65重量％、或者大于或等于70重量％。在某些实施方案中，第一聚合物以以下量存在于第二层中：相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，小于或等于75重量％、小于或等于70重量％、小于或等于65重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、或者小于或等于30重量％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于25重量％且小于或等于75重量％)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，第二聚合物以以下量存在于第二层中(或第二层的每个子层中)：相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，小于或等于75重量％、小于或等于70重量％、小于或等于65重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、或者小于或等于30重量％。在某些实施方案中，第二聚合物以以下量存在于第二层中：相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于65重量％、或者大于或等于70重量％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于25重量％且小于或等于75重量％)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，相对于层中纤维的总量，第二层包含量大于或等于约25重量％且小于或等于75重量％的第一聚合物和量小于或等于75重量％且大于或等于约25重量％的第二聚合物。例如，相对于层中纤维的总量，第二层可以包含量大于或等于约45重量％且小于或等于55重量％的第一聚合物和量小于或等于55重量％且大于或等于约45重量％的第二聚合物。在某些实施方案中，相对于层中纤维的总量，第二层以约50重量％的量包含第一聚合物和第二聚合物中的每一者。
在一些实施方案中，第二层包含平均长度小于约5英寸(127mm)的多根纤维(例如，合成纤维、短纤维)。例如，第二层中(或第二层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以为例如小于或等于约100mm、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5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、或者小于或等于约0.1mm。在一些情况下，第二层中(或第二层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以大于或等于约0.02mm、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10mm、大于或等于约20mm、大于或等于约40mm、大于或等于约60mm。以上提及的范围的组合是可能的(例如，大于或等于约1mm且小于或等于约80mm、大于或等于约1mm且小于或等于约60mm)。其他范围也是可能的。
在另一些实施方案中，第二层包含具有连续长度的多根纤维(例如，合成纤维、连续纤维)。在某些实施方案中，第二层中(或第二层的每个子层中)的多根纤维的平均长度可以大于约5英寸、大于或等于约10英寸、大于或等于约25英寸、大于或等于约50英寸、大于或等于约100英寸、大于或等于约300英寸、大于或等于约500英寸、大于或等于约700英寸、或者大于或等于约900英寸。在某些情况下，纤维的平均长度可以小于或等于约1000英寸、小于或等于约800英寸、小于或等于约600英寸、小于或等于约400英寸、或者小于或等于约100英寸。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50英寸且小于或等于约1000英寸)。
如本文所述，第二层可以具有某些结构特征，例如定重和/或密实度。例如，在一些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)的定重可以大于或等于20g/m2、大于或等于25g/m2、大于或等于30g/m2、大于或等于40g/m2、大于或等于50g/m2、大于或等于60g/m2、大于或等于70g/m2、大于或等于80g/m2、大于或等于85g/m2、大于或等于90g/m2、大于或等于100g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于300g/m2、大于或等于400g/m2、或者大于或等于500g/m2。在一些情况下，第二层(或第二层的每个子层)的定重可以小于或等于600g/m2、小于或等于500g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于90g/m2、小于或等于85g/m2、小于或等于80g/m2、小于或等于70g/m2、小于或等于60g/m2、小于或等于50g/m2、小于或等于40g/m2、或者小于或等于30g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，定重大于或等于20g/m2且小于或等于600g/m2、定重大于或等于50g/m2且小于或等于300g/m2、定重大于或等于50g/m2且小于或等于200g/m2、定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以如上所述来确定。在一组特定的实施方案中，第二层的定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2。
在一些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)的密实度可以大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于1.0％、大于或等于5.0％、大于或等于10％、大于或等于20％、或者大于或等于40％。在某些实施方案中，第二层(或第二层的每个子层)的密实度可以小于或等于50％、小于或等于40％、小于或等于20％、小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于1％、或者小于或等于0.5％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，密实度大于或等于0.1％且小于或等于50％、大于或等于1％且小于或等于20％)。其他范围也是可能的。
如本文所述，在一些实施方案中，过滤介质可以是多层的含驻极体的介质。例如，介质的层(例如，第二层)可以是带电的。通常，层(例如，第二层)的净电荷可以是负的或正的。在一些情况下，第二层的至少一个表面可以包含带负电的材料和/或带正电的材料。
在一些实施方案中，第二层中的聚合物(例如，第一聚合物和第二聚合物)可以基于聚合物的介电常数和/或在摩擦电序列上的位置选择，如本文所述。例如，在一些实施方案中，第二层通过梳理工艺(例如，其中通过辊和延长部分(例如，钩、针)操作纤维)形成。第二层内具有显著的介电常数差异和/或在摩擦电序列上离得相对远的聚合物纤维可以经历由梳理工艺而导致的接触带电，以产生带电的非织造纤维网。与不带电且所有其他因素相同的类似非织造纤维网相比，带电的非织造纤维网可以具有增强的性能特性，包括提高的效率。
在另一些实施方案中，层可以是中性的(例如，没有净电荷)。
有利地，与某些现有的过滤介质相比，本文所述的过滤介质可以具有相对低的压降(即，阻力)和/或相对长的寿命。不希望受理论束缚，当介质包括至少两层(其中第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比(即，TRF比)小于或等于20)时，过滤介质可以具有降低的阻力(例如，初始阻力)。在一些实施方案中，如下面更详细描述的，介质通过P95过滤介质测试。
在一些实施方案中，与某些现有过滤介质相比，当介质包括至少两个层并且第一层的定重相对透气率的值与第二层的定重相对透气率的值的比小于或等于5(例如，小于或等于4)时，本文所述的过滤介质可以具有相对低的压降(即，阻力)。
在一些实施方案中，过滤介质的第一层的定重相对透气率的值与第二层的定重相对透气率的值的比(WOA比)可以小于或等于5、小于或等于4、小于或等于3、小于或等于2、小于或等于1、小于或等于0.5、小于或等于0.25、小于或等于0.2、小于或等于0.1、小于或等于0.05、或者小于或等于0.02。在某些实施方案中，过滤介质的第一层的定重相对透气率的值与第二层的定重相对透气率的值的比可以大于或等于0.01、大于或等于0.02、大于或等于0.05、大于或等于0.1、大于或等于0.2、大于或等于0.25、大于或等于0.5、大于或等于1、大于或等于2、大于或等于3、或者大于或等于4。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.01且小于或等于5、大于或等于0.02且小于或等于3)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质可以具有特定的复合透气率。如本文所用，复合透气率是指包括至少第一层和第二层的过滤介质的总透气率，并且根据本文所述的ASTM D737测试来测量。在一些实施方案中，过滤介质的复合透气率大于或等于200CFM、大于或等于250CFM、大于或等于300CFM、大于或等于350CFM、大于或等于400CFM、大于或等于450CFM、大于或等于500CFM、或者大于或等于550CFM。在某些实施方案中，过滤介质的复合透气率小于或等于600CFM、小于或等于550CFM、小于或等于500CFM、小于或等于450CFM、小于或等于400CFM、小于或等于350CFM、小于或等于300CFM、或者小于或等于250CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于200CFM且小于或等于600CFM)。其他范围也是可能的。
在某些实施方案中，根据ASHRAE 52.2标准，本文所述的过滤介质可以具有特定的最终E1效率(例如，大于或等于36％的最终E1效率)。在一些实施方案中，过滤介质的最终E1效率大于或等于36％、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95％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％、大于或等于99.8％、大于或等于99.9％、或者大于或等于99.99％。在一些实施方案中，过滤介质的最终E1效率小于或等于100％、小于或等于99.99％、小于或等于99.9％、小于或等于99.8％、小于或等于99.5％、小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于95％、小于或等于90％、小于或等于80％、小于或等于70％、小于或等于60％、小于或等于50％、或者小于或等于40％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，最终E1效率大于或等于36％且小于或等于100％、大于或等于36％且小于或等于90％)。其他范围也是可能的。简言之，本文使用的ASHRAE 52.2测试涉及295英尺/分钟(FPM)的测试空气流速，其中测量效率时的最终压降为在柱上1.5英寸H2O。测试在20℃的空气温度、40％的相对湿度和以汞计29.30的气压下进行。测试条件需要进行如下的稍微修改。该测试使用雾化的KCl颗粒的攻击(challenge)气溶胶，雾化的KCl颗粒的粒径范围为0.3微米至1.0微米(用于确定E1最终效率)、1.0微米至3.0微米(用于确定E2最终效率)、和/或3.0微米至10.0微米(用于确定E3最终效率)。最终E1效率通过计算在0.3微米至1.0微米粒径范围内的四种粒径范围的平均最小粒径效率来确定：0.3微米至0.4微米粒径、0.4微米至0.55微米粒径、0.55微米至0.7微米粒径、0.7微米至1.0微米粒径，即，根据以下方程式来计算：
最终E1效率＝[(minPSE@(0.3至0.4微米粒径)+minPSE@(0.4至0.55微米粒径)+minPSE@(0.55至0.7微米粒径)+minPSE@(0.7至1.0微米粒径)]/4，
其中minPSE@(x微米至y微米粒径)是具有给定x微米至y微米粒径范围的颗粒(例如，0.3微米至0.4微米粒径的颗粒)的最小粒径效率。
粒径效率(PSE)由以下方程式来确定：
PSE＝(1-(下游颗粒浓度/上游颗粒浓度))*100
在某些实施方案中，根据ASHRAE 52.2标准，本文所述的过滤介质可以具有特定的最终E2效率(例如，大于或等于80％的最终E2效率)。在一些实施方案中，过滤介质的最终E2效率大于或等于80％、大于或等于90％、大于或等于95％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％、或者大于或等于99.8％。在一些实施方案中，过滤介质的最终E2效率小于或等于99.9％、小于或等于99.8％、小于或等于99.5％、小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于95％、或者小于或等于90％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，最终E2效率大于或等于80％且小于或等于100％、大于或等于80％且小于或等于90％)。其他范围也是可能的。
最终E2效率通过计算在1.0微米至3.0微米粒径范围内的四种粒径范围的平均最小粒径除去效率来确定：1.0微米至1.3微米粒径、1.3微米至1.6微米粒径、1.6微米至2.2微米粒径、2.2微米至3.0微米粒径，即，根据以下方程式来确定：
最终E2效率＝[(minPSE@(1.0至1.3微米粒径)+minPSE@(1.3至1.6微米粒径)+minPSE@(1.6至2.2微米粒径)+minPSE@(2.2至3.0微米粒径)]/4，
其中minPSE@(x微米至y微米粒径)是具有给定x微米至y微米粒径范围的颗粒(例如，1.0微米至3.0微米粒径的颗粒)的最小粒径效率。
在一些实施方案中，根据ASHRAE 52.2标准，本文所述的过滤介质可以具有特定的最终E3效率(例如，大于或等于90％的最终E3效率)。在一些实施方案中，过滤介质的最终E3效率大于或等于90％、大于或等于95％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％、或者大于或等于99.8％。在一些实施方案中，过滤介质的最终E3效率小于或等于99.9％、小于或等于99.8％、小于或等于99.5％、小于或等于99％、小于或等于98％、或者小于或等于95％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，最终E3效率大于或等于90％且小于或等于100％)。其他范围也是可能的。
最终E3效率通过计算在3.0微米至10.0微米粒径范围内的四种粒径范围的平均最小粒径除去效率来确定：3.0微米至4.0微米粒径、4.0微米至5.5微米粒径、5.5微米至7.0微米粒径、7.0微米至10.0微米粒径，即，根据以下方程式来确定：
最终E3效率＝[(minPSE@(3.0至4.0微米粒径)+minPSE@(4.0至5.5微米粒径)+minPSE@(5.5至7.0微米粒径)+minPSE@(7.0至10.0微米粒径)]/4，
其中minPSE@(x微米至y微米粒径)是具有给定x微米至y微米粒径范围的颗粒(例如，3.0微米至10.0微米粒径的颗粒)的最小粒径效率。
在一些实施方案中，过滤介质的第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比可以小于或等于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，过滤介质的第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比可以为大于或等于0.5、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。在一些这样的实施方案中，第二层的厚度相对瞬时阻力的值大于第一层的厚度相对瞬时阻力的值(例如，使得第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比大于1)。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5且小于或等于20、大于或等于1且小于或等于10)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，本文所述的过滤介质(例如，包括第一层和第二层)通过根据NIOSH P-95标准(NIOSH TEB-APR-STP-0053(修订版2.0))进行的P95过滤介质测试。简言之，为了使过滤介质通过P95测试，在200mg的DOP负载期间的最大渗透率不应超过5％，并且过滤介质的带宽(定义为在渗透测试的26分钟和30分钟时的渗透率差异)不应超过0.1％。下面更详细地描述了最大渗透率和带宽。例如，在一些实施方案中，具有在上述一个或更多个范围内的TRF比(例如，TRF比小于或等于20)的过滤介质可以通过P95测试。然而，在另一些实施方案中，具有在上述一个或更多个范围内的TRF比(例如，TRF比小于或等于20)的过滤介质可以通过如本文所述的P99测试或P100测试。
在另一个实施方案中，本文所述的过滤介质(例如，包括第一层和第二层)通过根据NIOSH P-99标准(NIOSH TEB-APR-STP-0052(修订版2.0))进行的P99过滤介质测试。简言之，为了使过滤介质通过P99测试，在200mg的DOP负载期间的最大渗透率不应超过1％，并且过滤介质的带宽(定义为在渗透测试的26分钟和30分钟时的渗透率差异)不应超过0.023％。
在又一个实施方案中，包括第一层和第二层的过滤介质通过根据NIOSH P-100标准(NIOSH TEB-APR-STP-0051(修订版2.0))进行的P100过滤介质测试。简言之，为了使过滤介质通过P100测试，在200mg的DOP负载期间的最大渗透率不应超过0.03％，并且过滤介质的带宽(定义为26分钟和30分钟时的渗透率差异)不应超过0.004％。
在一些实施例中，过滤介质的第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比可以小于或等于50、小于或等于40、小于或等于30、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，过滤介质的第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比可以大于或等于0.5、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、大于或等于15、大于或等于20、大于或等于30、或者大于或等于40。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5且小于或等于50、大于或等于1且小于或等于30)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，具有在上述一个或更多个范围内的TRF比(例如，TRF比小于或等于50)的过滤介质可以通过P99测试或P100测试；然而，其他配置也是可能的。
在一组实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层。第一层包含氟化物质。第一层具有第一层的厚度相对瞬时阻力的第一值，第二层具有第二层的厚度相对瞬时阻力的第二值，并且第二值与第一值的比小于或等于20。过滤介质的初始效率大于或等于95％。
在一个示例性实施方案中，过滤介质包括包含多根熔喷纤维和氟化物质(例如，具有式-CnF2n+1、-CnFm或CnFm–(CxHy)–Z的氟化物质，其中n为等于或大于1且小于或等于11的整数，m为等于或大于1且小于或等于14的整数，x为大于0且小于或等于12的整数，y为大于0且小于或等于25的整数，以及Z为可以选自以下的末端官能团：丙烯酸酯/盐、甲基丙烯酸酯/盐、醇、醛、羧酸、烯烃、硅烷、溴化物、碘化物、硫醇、胺、酚、异氰酸酯/盐、磺酸酯/盐、环氧化物和醚)的第一层(例如，熔喷层)。氟化物质可以通过CVD沉积工艺或其他合适的工艺沉积至第一层上/中。过滤介质还包括与第一层直接相邻的第二层。第二层包含第一多根纤维(例如，合成纤维，如干纺丙烯酸类纤维)和第二多根纤维(例如，合成纤维，如聚丙烯纤维)。在一些实施方案中，第二层是带电层。也可以使用用于第一多根纤维和/或第二多根纤维的其他材料(例如，如本文所述的具有一定介电常数差异的两种纤维)。例如，在一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物的介电常数差异为至少约0.8。
在另一个示例性实施方案中，过滤介质包括包括至少三个熔喷子层的第一层，每个子层包含多根熔喷纤维和氟化物质(例如，具有式-CnF2n+1、-CnFm或CnFm–(CxHy)–Z的氟化物质，其中n为等于或大于1且小于或等于11的整数，m为等于或大于1且小于或等于14的整数，x为大于0且小于或等于12的整数，y为大于0且小于或等于25的整数，以及Z为可以选自以下的末端官能团：丙烯酸酯/盐、甲基丙烯酸酯/盐、醇、醛、羧酸、烯烃、硅烷、溴化物、碘化物、硫醇、胺、酚、异氰酸酯/盐、磺酸酯/盐、环氧化物和醚)。过滤介质还包括与第一层直接相邻的第二层，第二层包括至少两个子层。每个子层可以包含第一多根纤维(例如，合成纤维，如干纺丙烯酸类纤维)和第二多根纤维(例如，合成纤维，如聚丙烯纤维)。也可以使用用于第一多根纤维和/或第二多根纤维的其他材料(例如，如本文所述的具有一定介电常数差异的两种纤维)。例如，在一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物的介电常数差异为至少约0.8。第二层可以是带电的。
在又一个示例性实施方案中，过滤介质包括包括至少两个熔喷子层的第一层，每个子层包含多根熔喷纤维和氟化物质(例如，具有式-CnF2n+1、-CnFm或CnFm–(CxHy)–Z的氟化物质，其中n为等于或大于1且小于或等于11的整数，m为等于或大于1且小于或等于14的整数，x为大于0且小于或等于12的整数，y为大于0且小于或等于25的整数，以及Z为可以选自以下的末端官能团：丙烯酸酯/盐、甲基丙烯酸酯/盐、醇、醛、羧酸、烯烃、硅烷、溴化物、碘化物、硫醇、胺、酚、异氰酸酯/盐、磺酸酯/盐、环氧化物和醚)。过滤介质还包括与第一层直接相邻的第二层。
在一些实施方案中，第二层可以包含第一多根纤维(例如，合成纤维)和第二多根纤维(例如，合成纤维)，其中第一多根纤维和第二多根纤维是不同的。在一些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物的介电常数差异为至少约0.8。第二层可以是带电的。
在一些实施方案中，过滤介质还包括一个或更多个支撑层(例如，熔喷层、纺粘层、湿法成网层、干法成网层)。例如，现在参照图5，在一些实施方案中，过滤介质100包括第一层110、第二层120和支撑层130(例如，第三层)。如图5中说明性示出的，第一层可以与第二层相邻，但是其他配置也是可能的。而且，虽然在图5中支撑层(例如，第三层)被示出为与第一层相邻，但基于本说明书的教导，本领域技术人员将理解，支撑层可以与第二层相邻或者设置在第一层与第二层之间。
支撑层可以附接至第一层以为第一层提供支撑，和/或可以附接至第二层以为第二层提供支撑。在一些情况下，支撑层被设置在第一层与第二层之间。在一个示例性实施方案中，第二层(例如，带电层)在第一层(例如，非湿法成网层)的上游并且支撑层(例如，第三层)设置在第一层与第二层之间。在另一个示例性实施方案中，第二层(例如，带电层)在第一层(例如，非湿法成网层)的上游并且支撑层(例如，第三层)与第一层相邻并在第一层的下游。在又一个示例性实施方案中，第二层(例如，带电层)在第一层(例如，非湿法成网层)的上游并且支撑层(例如，第三层)与第二层相邻并且在第二层的上游。在再一个示例性实施方案中，第二层(例如，带电层)设置在第一层与支撑层(例如，第三层)之间。其他布置和组合也是可能的。
本领域技术人员将理解，这样的支撑层是单独的层，并且不包括在第一层或第二层的厚度相对瞬时阻力的值的计算中，也不包括在第一层或第二层的定重相对透气率的值的计算中。
支撑层可以由与第一层的纤维和/或第二层的纤维不同的纤维类型(包括不同的纤维组合物/材料)形成。在一些实施方案中，一个或更多个支撑层包含多根纺粘纤维、湿法成网纤维、干法成网纤维和/或熔喷纤维。在一些实施方案中，如果是第一层的一部分、支撑层(例如，纺粘层)可以如本文所述地涂覆(例如，用氟化物质)。在一些实施方案中，如果是第二层的一部分，支撑层(例如，纺粘层)可以针刺至第二层中。在一些情况下，支撑层有助于层的制造和/或操作，但是在将层并入过滤介质和/或过滤元件中之前从第一层和/或第二层移除。然而，在另一些实施方案中，支撑层可以存在于最终的过滤介质和/或过滤元件中。
在某些实施方案中，支撑层包含多根纤维，所述纤维包括聚合物。用于支撑层的合适聚合物的非限制性实例包括聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸及其共聚物。在一些实施方案中，使用单纤维组合物来形成支撑层。
在一些实施方案中，支撑层可以被设计成具有特定的透气率。在一些实施方案中，支撑层的透气率大于或等于1100CFM、大于或等于1500CFM、大于或等于2000CFM、大于或等于3000CFM、大于或等于4000CFM、大于或等于5000CFM、大于或等于6000CFM、大于或等于7000CFM、大于或等于8000CFM、或者大于或等于9000CFM。在某些实施方案中，支撑层的透气率小于或等于10000CFM、小于或等于9000CFM、小于或等于8000CFM、小于或等于7000CFM、小于或等于6000CFM、小于或等于5000CFM、小于或等于4000CFM、小于或等于3000CFM、小于或等于2000CFM、或者小于或等于1500CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1100CFM且小于或等于10000CFM)。其他范围也是可能的。在某些实施方案中，支撑层可以具有特定的定重。在一些实施方案中，支撑层的定重可以大于或等于0.5g/m2、大于或等于1g/m2、大于或等于2g/m2、大于或等于5g/m2、大于或等于10g/m2、大于或等于20g/m2、大于或等于50g/m2、或者大于或等于100g/m2。在一些实施方案中，支撑层的定重小于或等于150g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于50g/m2、小于或等于20g/m2、小于或等于10g/m2、小于或等于5g/m2、小于或等于2g/m2、或者小于或等于1g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5g/m2且小于或等于150g/m2、大于或等于2g/m2且小于或等于50g/m2)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层。在一些这样的实施方案中，第一层和第二层可以使用本领域的各种技术彼此相接。例如，在一些实施例中，第一层和第二层可以通过针刺相接。在其中过滤介质还包括支撑层(例如，第三层)的某些实施方案中，第一层、第二层和支撑层可以通过针刺彼此相接。在一些这样的实施方案中，过滤介质不包含粘合剂和/或粘合剂层，或者基本上不含粘合剂。
在某些实施方案中，过滤介质可以具有特定的针刺密度(例如，大于或等于10个针刺穿孔/平方英寸(PPSI))。在一些实施方案中，过滤介质的针刺密度在10PPSI与30PPSI之间。例如，在某些实施方案中，过滤介质的针刺密度大于或等于10PPSI、大于或等于12PPSI、大于或等于15PPSI、大于或等于17PPSI、大于或等于20PPSI、或者大于或等于25PPSI。在某些实施方案中，过滤介质的针刺密度小于或等于30PPSI、小于或等于25PPSI、小于或等于20PPSI、小于或等于17PPSI、小于或等于15PPSI、或者小于或等于12PPSI。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10PPSI且小于或等于30PPSI)。其他范围也是可能的。
在一组实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和与第一层相邻的第二层。第一层具有第一层的厚度相对瞬时阻力的第一值，第二层具有第二层的厚度相对瞬时阻力的第二值，并且第二值与第一值的比小于或等于20。过滤介质的初始效率大于或等于95％。
在另一组实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的第一层和第二层。在一些情况下，第一层与第二层相邻。第二层是带电的。第一层具有第一层的定重相对透气率的第一值，第二层具有第二层的定重相对透气率的第二值，并且第一值与第二值的比(WOA比)小于或等于5(例如，小于或等于4)。过滤介质的最终E1效率大于或等于36％。在一些实施方案中，这样的介质具有这样的第一层：其具有小于或等于20g/m2的定重和平均纤维直径大于或等于1微米且小于或等于8微米的多根纤维。在某些实施方案中，第二层的定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2。
在一些实施方案中，WOA比小于或等于5(例如，小于或等于4)的过滤介质具有小于或等于1.6mm H2O(或本文所述的另外的合适范围)的初始阻力。在一些这样的实施方案中，第一层的透气率可以大于或等于200CFM且小于或等于650CFM。第一层可以包括两个或更多个子层和/或可以是非湿法成网层。在一些情况下，第一层包含多根熔喷纤维、熔纺纤维、熔体静电纺丝纤维、溶剂静电纺丝纤维、离心纺丝纤维、纺粘纤维和/或其组合。在一些实施方案中，第二层的透气率大于或等于330CFM且小于或等于1000CFM。第二层可以包括两个或更多个子层和/或可以包括包含第一聚合物的第一多根纤维和包含第二聚合物的第二多根纤维(其中第一聚合物和第二聚合物是不同的)。在一些情况下，第一聚合物可以包括丙烯酸类(例如，干纺丙烯酸类)，第二聚合物可以包括聚丙烯。第二层可以相对于第一层设置在上游或者设置成本文所述的任何其他合适的配置。
在一些情况下，过滤介质包括透气率大于或等于1100CFM且小于或等于10000CFM的支撑层。在某些实施方案中，过滤介质可以是针刺的，和/或不包含粘合剂或粘合剂层或者基本上不含粘合剂。根据本文所述的ASHRAE 52.2标准，过滤介质的最终E1效率可以大于或等于36％。
在一些实施方案中，过滤元件包括本文所述的过滤介质。这样的过滤元件可以用于例如HVAC过滤器。
在某些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一层不包含氟化物质且不带电。然而，在另一些实施方案中，第一层可以包含如本文所述的氟化物质。
在某些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一层具有大于或等于0.000125g/m2CFM且小于或等于0.2g/m2CFM(或本文所述的另外的合适范围)的第一层的定重相对透气率的值，并且第二层具有大于或等于0.03g/m2CFM且小于或等于0.25g/m2CFM(或本文所述的另外的合适范围)的第二层的定重相对透气率的值。在一些实施方案中，第一层具有第一层的定重相对透气率的第一值，并且第二层具有第二层的定重相对透气率的第二值，使得第一值与第二值的比小于或等于5(或本文所述的另外的合适范围，例如，小于或等于4)。
在某些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一层具有大于或等于2密耳/mm H2O且小于或等于50密耳/mm H2O(或本文所述的另外的合适范围)的第一层的厚度相对瞬时阻力的值，并且第二层具有大于或等于20密耳/mm H2O且小于或等于150密耳/mmH2O(或本文所述的另外的合适范围)的第二层的厚度相对瞬时阻力的值。在一些实施方案中，第一层具有第一层的厚度相对瞬时阻力的第一值，并且第二层具有第二层的厚度相对瞬时阻力的第二值，使得第二值与第一值的比小于或等于20(或本文所述的另外的合适范围)。
在某些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一层的定重大于或等于0.1g/m2且小于或等于500g/m2(例如，大于或等于6g/m2且小于或等于80g/m2)和/或第二层的定重大于或等于20g/m2且小于或等于600g/m2(例如，大于或等于50g/m2且小于或等于200g/m2)。
在某些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一层的定重小于或等于20g/m2和/或第二层的定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2。
在一些实施方案(包括上述和本文所述的过滤介质)中，第一多根纤维包含第一聚合物，并且第二多根纤维包含第二聚合物，其中第一聚合物和第二聚合物的介电常数差异为至少约0.8。
在一些实施方案中，过滤介质可以被设计成具有特定的第一层的密实度与第二层的密实度的比。在某些实施方案中，第一层的密实度与第二层的密实度的比大于或等于0.1、大于或等于0.5、大于或等于1、大于或等于2、大于或等于5、大于或等于10、或者大于或等于20。在一些情况下，第一层的密实度与第二层的密实度的比可以小于或等于25、小于或等于20、小于或等于10、小于或等于5、小于或等于2、小于或等于1、或者小于或等于0.5。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1且小于或等于25、大于或等于1且小于或等于5)。其他范围也是可能的。
在某些实施方案中，过滤介质(例如，包括第一层和第二层的过滤介质)的总厚度可以大于或等于30密耳、大于或等于40密耳、大于或等于50密耳、大于或等于75密耳、大于或等于100密耳、大于或等于150密耳、大于或等于200密耳、大于或等于250密耳、大于或等于300密耳、大于或等于500密耳、或者大于或等于750密耳。在一些实施方案中，过滤介质的总厚度小于或等于1000密耳、小于或等于750密耳、小于或等于500密耳、小于或等于300密耳、小于或等于250密耳、小于或等于200密耳、小于或等于150密耳、小于或等于100密耳、小于或等于75密耳、小于或等于50密耳、或者小于或等于40密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于30密耳且小于或等于1000密耳，大于或等于30密耳且小于或等于300密耳，大于或等于50密耳且小于或等于200密耳)。其他范围也是可能的。如本文所述，总厚度使用Federal C&R厚度计根据标准ASTM D1778测量。简言之，该厚度计具有1平方英寸的面积与过滤介质接触并使用2盎司的负载轻轻压缩样品，如下：在没有过滤介质的情况下首先将厚度计归零，然后提升以留出足够的空间来插入过滤介质，然后再次降低以在没有冲击的情况下停留在过滤介质上。总厚度在刻度盘上标明。
如本文所述，过滤介质和/或层(例如，第一层、第二层)可以被设计成具有特定的阻力(例如，瞬时阻力、初始阻力)，渗透率(例如，瞬时渗透率、初始渗透率、最大渗透率、带宽)或效率(例如，瞬时效率、初始效率)。基于对于DOP颗粒的NIOSH P系列标准(例如，NIOSHTEB-APR-STP-0053(修订版2.0))，使用配备有用于DOP气溶胶测试的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)发生器的来自TSI,Inc.的8130CertiTestTM自动过滤器测试装置来测量阻力、渗透率和效率。由DOP颗粒发生器产生的颗粒尺寸为0.3微米(质量平均直径)。该测试涉及使用约125mg/m3的在空气流中的DOP颗粒浓度，持续30分钟的攻击，以在过滤介质/层的100cm2表面积上以16.4FPM的面速度累积200mg负载。TSI 8130CertiTestTM可以在测试开始时(时间＝0)和/或每分钟记录测量结果，持续30分钟。在测试开始时(例如，在时间＝0时)即刻确定瞬时阻力、瞬时渗透率和瞬时效率。初始阻力、初始渗透率和初始效率在开始测试之后1分钟确定。最大渗透率对应于在30分钟测试期间的最大渗透率测量结果。通过获取在测试的26分钟和30分钟时获得的测量结果之间的渗透率的百分比差异来计算带宽。
有利地，与某些现有过滤介质相比，如本文所述的包括第一层和第二层的过滤介质可以具有更低的初始阻力。在一些实施方案中，本文所述的过滤介质的初始阻力小于或等于35mm H2O、小于或等于30mm H2O、小于或等于25mm H2O、小于或等于20mm H2O、小于或等于15mm H2O、小于或等于10mm H2O、小于或等于9mm H2O、小于或等于8mm H2O、小于或等于5mm H2O、小于或等于4mm H2O、小于或等于3mm H2O、小于或等于2mm H2O、小于或等于1.6mmH2O、小于或等于1mm H2O、小于或等于0.5mm H2O、小于或等于至0.1mm H2O、或者小于或等于0.05mm H2O。在某些实施方案中，过滤介质的初始阻力大于或等于0.01mm H2O、大于或等于0.05mm H2O、大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于或等于1mm H2O、大于或等于1.6mm H2O、大于或等于2mm H2O、大于或等于4mm H2O、大于或等于5mm H2O、大于或等于10mm H2O、大于或等于15mm H2O、大于或等于20mm H2O、大于或等于25mm H2O、或者大于或等于30mm H2O。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于或等于35mm H2O且大于或等于1mm H2O、小于或等于20mm H2O且大于或等于4mm H2O、小于或等于1.6mm H2O且大于或等于0.01mm H2O)。其他范围也是可能的。在一个示例性实施方案中，如本文所述的包括第一层和第二层的过滤介质(例如，如本文所述的通过P95测试的过滤介质)的初始阻力小于1.6mm H2O。
如本文所述，过滤介质和/或层(例如，第一层、第二层)可以具有特定的效率和/或渗透率。通常，效率被确定为100-％渗透率。以百分比表示的渗透率定义为渗透率＝(C/C0)*100，其中C是在通过过滤介质之后的颗粒浓度，以及C0是在通过过滤介质之前的颗粒浓度。
在一些实施方案中，过滤介质的瞬时效率大于或等于90％、大于或等于92％、大于或等于95％、大于或等于96％、大于或等于97％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％、大于或等于99.8％、大于或等于99.9％、或者大于或等于99.99％。在一些实施方案中，过滤介质的瞬时效率小于或等于100％、小于或等于99.99％、小于或等于99.9％、小于或等于99.8％、小于或等于99.5％、小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于97％、小于或等于96％、小于或等于95％、或者小于或等于92％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，瞬时效率大于或等于90％且小于或等于100％、大于或等于95％且小于或等于100％)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质的初始效率大于或等于90％、大于或等于92％、大于或等于95％、大于或等于96％、大于或等于97％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％、大于或等于99.8％、大于或等于99.9％、或者大于或等于99.99％。在一些实施方案中，过滤介质的初始效率小于或等于100％、小于或等于99.99％、小于或等于99.9％、小于或等于99.8％、小于或等于99.5％、小于或等于99％、小于或等于98％、小于或等于97％、小于或等于96％、小于或等于95％、或者小于或等于92％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，初始效率大于或等于90％且小于或等于100％、大于或等于95％且小于或等于100％)。其他范围也是可能的。
本文所述的过滤介质可以被设计成具有特定范围的最大渗透率。在一些实施方案中，本文所述的过滤介质的最大渗透率小于或等于10％、小于或等于5％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.5％、或者小于或等于0.1％。在一些实施方案中，过滤介质的最大渗透率大于或等于0％、大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于1％、大于或等于2％、或者大于或等于5％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0％且小于或等于10％、大于或等于0％且小于或等于2％)。
在某些实施方案中，本文所述的过滤介质可以具有带宽。通常，带宽给出了在延长使用期间过滤介质效率的稳定性的指示，其中较低的带宽值与较高值相比指示过滤介质效率的更高的稳定性。在一些实施方案中，过滤介质的带宽小于或等于3％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.5％、小于或等于0.1％、小于或等于0.05％、小于或等于0.023％、小于或等于0.005％、或者小于或等于0.004％。在某些实施方案中，过滤介质的带宽大于或等于0％、大于或等于0.004％、大于或等于0.005％、大于或等于0.023％、大于或等于0.05％、大于或等于0.1％、大于或等于0.5％、大于或等于1％、或者大于或等于2％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于或等于3％且大于或等于0％、小于或等于0.1％且大于或等于0.1％)。其他范围也是可能的。
本文所述的过滤介质(或任何给定层，例如第一层、第二层、第一层或第二层的子层)可以被定制成具有特定的拒油性水平。这样的过滤介质可以用于例如从通过过滤介质的气体流中除去或聚结油、润滑剂和/或冷却剂。在一些实施方案中，过滤介质或层或子层的拒油性水平为1至7(例如，1至4、2至5、3至6、4至7)。在某些实施方案中，过滤介质或层或子层的拒油性水平为1、2、3、4、5、6或7。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(具有约2mm的平均液滴直径)放置在过滤介质或层或子层的表面上的五个不同位置处。具有在23℃和50％RH下与过滤介质接触30秒之后不润湿(例如，与表面的接触角大于或等于90度)过滤介质或层或子层的表面的最大油表面张力的测试油对应于拒油性水平(列于表2中)。例如，如果表面张力为26.6mN/m的测试油在30秒之后不润湿(即，与表面的接触角大于或等于90度)过滤介质或层或子层的表面，而表面张力为25.4mN/m的测试油在三十秒内润湿过滤介质或层或子层的表面，则过滤介质或层或子层的拒油性水平为4。作为另一个实例，如果表面张力为25.4mN/m的测试油在30秒之后不润湿过滤介质或层或子层的表面，而表面张力为23.8mN/m的测试油在三十秒内润湿过滤介质或层或子层的表面，则过滤介质或层或子层的拒油性水平为5。作为又一个实例，如果表面张力为23.8mN/m的测试油在30秒之后不润湿过滤介质或层或子层的表面，而表面张力为21.6mN/m的测试油在三十秒内润湿过滤介质或层或子层的表面，则过滤介质或层或子层的拒油性水平为6。在一些实施方案中，如果在给定测试中五个液滴中有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滴)，则拒油性水平表示为最接近的0.5值，该值通过从测试液体的数量中减去0.5来确定。举例来说，如果表面张力为25.4mN/m的测试油在30秒之后不润湿过滤介质或层或子层的表面，而表面张力为23.8mN/m的测试油在30秒之后在三十秒内仅部分地润湿过滤介质或层或子层的表面(例如，三个或更多个测试液滴在过滤介质或层或子层的表面上形成不是圆液滴的液滴)，则过滤介质或层或子层的拒油性水平为5.5。
表2
拒油性水平 测试油 表面张力(以mN/m计)
1 Kaydol(矿物油) 31
2 65/35Kaydol/正十六烷 28
3 正十六烷 27.5
4 正十四烷 26.6
5 正十二烷 25.4
6 正癸烷 23.8
7 正辛烷 21.6
8 正庚烷 20.1
如上所述，在一些实施方案中，过滤介质的层(例如，第一层或者第一层的一个或更多个子层、第二层或者第二层的一个或更多个子层)可以是使用非湿法成网工艺(例如，气流成网工艺、梳理工艺、熔喷工艺)而形成的非湿法成网层。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，可以将纤维混合，同时将空气吹送至传送机上。在一些实施方案中，在梳理工艺中，通过辊和与该辊连接的延长部分(例如，钩、针)操作纤维。
在一些实施方案中，如本文所述，过滤介质的层(例如，第一层或者第一层的子层中的一个或更多个层、第二层或者第二层的子层中一个或更多个层)可以包含由熔喷工艺形成的纤维。在其中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征：基于2009年5月14日提交的美国专利申请序列号12/266,892的2013年12月17日授权的题为“Meltblown Filter Medium”的共有的美国专利第8,608,817号；基于2010年12月17日提交的专利申请序列号12/971,539的题为“Fine Fiber FilterMedia and Processes”的共有的美国专利公开第2012/0152824号；基于2010年12月17日提交的专利申请第12/971,539号的题为“Fine Fiber Milter Media and Processes”的共有的美国专利公开第2012/0152824号；以及基于2010年12月17日提交的专利申请第12/971,594号的标题为“Fine Fiber Milter Media and Processes”的共有的美国专利公开第2012/0152821号，其各自出于所有目的通过引用整体并入本文。
过滤介质可以用于许多应用，例如呼吸器和面罩应用、舱室空气过滤、军用服装、HVAC系统(例如，用于工业区域和建筑物)、洁净室、真空过滤、室内空气清洁、以及呼吸器保护设备(例如，工业呼吸器)。
在一些实施方案中，过滤介质可以并入面罩中。过滤介质可以例如在具有或不具有支撑结构的情况下折叠、边缘密封、整理或模制在面罩内。面罩可以是全面片或半面片，并且可以是一次性的或可重复使用的。通常，当空气包含可能通过吸入引起损害的固体颗粒或液滴形式的危险量的微粒污染物时，面罩用于保护呼吸系统。因此，面罩通常需要提供足够的保护性和良好的透气度(例如，低阻力)。面罩可以被设计成过滤灰尘、雾、烟雾、蒸气、烟、喷雾或迷雾。例如，面罩可以在进行诸如研磨、焊接、铺路(例如，其中存在热沥青烟雾)、采煤、转移柴油燃料或农药喷洒等活动的区域中佩戴。面罩还可以被设计用于在医院(例如，进行手术)、化学工业中的蒸馏器和精炼厂、涂漆设施或油田中佩戴。例如，面罩可以是手术面罩或工业面罩。
可以将过滤介质并入多种其他合适的过滤元件中以用于多种应用，包括气体过滤。例如，过滤介质可以用于供热和空调管中。过滤元件可以具有本领域已知的任何合适的配置，包括袋式过滤器和板式过滤器。用于过滤应用的过滤器组件可以包括多种过滤介质和/或过滤元件中的任一者。过滤元件可以包括上述过滤介质和/或层(例如，第一层、第二层)。过滤元件的实例包括燃气轮机过滤元件、集尘器元件、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过滤元件和真空袋过滤元件。
过滤元件可以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(包括住宅和工业HVAC空气过滤系统)、HEPA过滤系统、ULPA过滤系统、和真空袋式过滤系统)。过滤介质可以任选地被打褶成多种配置(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括被限制在两个柱形形状的开放线支撑材料内的打褶的过滤介质。
在一些情况下，过滤元件包括可以设置成围绕过滤介质的壳体。壳体可以具有各种配置，并且配置基于预期应用而改变。在一些实施方案中，壳体可以由设置成围绕过滤介质的周边的框架形成。例如，框架可以围绕周边热密封。在一些情况下，框架具有围绕大致矩形的过滤介质的全部四个侧面的大致矩形配置。框架可以由各种材料形成，包括例如纸板、金属、聚合物或合适材料的任意组合。过滤元件还可以包括本领域已知的多种其他特征，例如使过滤介质相对于框架、间隔件稳定的稳定化特征，或者任何其他合适的特征。
如上所述，在一些实施方案中，可以将过滤介质并入袋式(或口袋式)过滤元件中。袋式过滤元件可以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(或者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)彼此相接，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，可以将多个过滤口袋附接至框架以形成过滤元件。应理解，过滤介质和过滤元件可以具有多种不同的构造，并且特定的构造取决于使用过滤介质和元件的应用。在一些情况下，可以向过滤介质中添加基底。
过滤元件可以具有与以上关于过滤介质和/或层描述的那些相同的特性值。例如，上述瞬时阻力、效率、(总)厚度和/或定重也可以在过滤元件中发现。在使用期间，当流体(例如，空气)流过过滤介质时，过滤介质将污染物颗粒机械地捕集在过滤介质上。
其他系统、设备和应用也是可能的，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、设备和应用。
实施例
实施例1
该实施例说明了第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比对过滤介质性能的影响。
如表3中所列地制备样品：
表3
过滤介质 具有氟化物质的第一层 第二层
1 3个子层B 2个子层C50
2* 1个子层C+2个子层D 2个子层C50
3 2个子层D 2个子层C100
4 1个子层D+1个子层E 2个子层C100
5 1个子层E 1个子层C200
6 3个子层F 2个子层C100
7 2个子层F 1个子层C200
*过滤介质包括在第一层与第二层之间的氟化SB中间层
SB＝纺粘的轻质非织造聚丙烯纤维材料作为结构增强材料
B＝由SB层增强的定重为20g/m2的熔喷聚丙烯纤维层
C＝由SB层增强的定重为6g/m2的细纤维熔喷聚丙烯纤维层
D＝定重为20g/m2的熔喷聚丙烯纤维层
E＝由SB层增强的定重为20g/m2的熔喷聚丙烯纤维层
F＝定重为80g/m2的熔喷聚丙烯层
C50、C100、C200＝由聚丙烯和丙烯酸类纤维制成的带电层，定重分别为50g/m2、100g/m2、200g/m2
表4至5总结了表3中列出的过滤介质的各种特性。表4总结了表3中列出的每种过滤介质的第一层的瞬时阻力、瞬时渗透率、定重、未压缩厚度和密实度。
表4
表5总结了表3中列出的每种过滤介质的第二层的瞬时阻力、瞬时渗透率、定重、未压缩厚度和密实度。
表5
表6总结了表3中列出的过滤介质的总厚度、初始阻力、初始渗透率、以及第二层的厚度相对瞬时阻力的值与第一层的厚度相对瞬时阻力的值的比(TRF比)。如表6所示，其在图6中绘出，TRF比小于或等于10的过滤介质样品5至7的瞬时阻力小于10mm H2O。
表6
*根据标准ASTM D1778测量。
实施例2
该实施例比较了不同过滤介质的第一层的定重相对透气率的值与第二层的定重相对透气率的值的比的影响，并且示出了对于过滤介质所得的复合透气率。如表7中所列地制备样品：
表7
过滤介质 总定重(第一层和第二层)，g/m<sup>2</sup> 复合透气率，CFM
1 67 384
2 65 350
3 68 278
4 66 201
5 81 207
6 65 280
7 80 72
8 88 64
9 98 57
10 108 83
将包含多根熔喷纤维(具有1微米至8微米的纤维直径范围)的第一层连同透气率大于1100CFM的支撑层手工铺设在包含50重量％干纺丙烯酸类树脂和50重量％聚丙烯聚合物纤维的第二带电层上。第一层的定重小于20g/m2，并且第二层的定重为30g/m2至85g/m2。在一个步骤中将过滤介质1至6的所有的三个层针刺在一起，针刺密度为至少10个针刺穿孔/平方英寸。过滤介质7至10未针刺在一起。表7中列出的介质7至10的复合透气率值是如果对介质7至10进行针刺的话，每种过滤介质的等效复合透气率值。介质7至10的复合透气率值如下来计算：首先测量未针刺的过滤介质的复合透气率，然后通过从不同透气率和定重的参考针刺过滤介质得到的校准因子(以百分比计)增加未针刺的复合透气率值。
过滤介质1至10不包含任何粘合剂，也不包含任何氟化物质涂料。
过滤介质1至6各自的最终E1效率大于36％，初始阻力小于3mm H2O，以及复合透气率大于200CFM。过滤介质7至10各自的最终E1效率大于36％，初始阻力大于5mm H2O，以及复合透气率小于200CFM。根据本文所述的ASHRAE 52.2标准进行过滤介质的E1最终效率的测试。
图7示出了对于过滤介质1至10，相对于第一层的定重相对透气率的值与第二层的定重相对透气率的值的比的过滤介质的透气率。
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地想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多种其他手段和/或结构，并且每个这样的变化和/或修改被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易认识到，本文所述的所有参数、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。本领域技术人员将认识到或者能够仅使用常规实验确定本文所述的本发明的具体实施方案的许多等同方案。因此，应理解，前述实施方案仅作为示例呈现，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，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/或方法并非互不一致，则这样的特征、系统、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。
除非明确相反地指出，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”。
如本文在说明书和权利要求中使用的短语“和/或”，应理解为意指这样联合的要素的“任意一个或两个”，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。除非明确相反地指出，否则除了由“和/或”子句具体指明的要素之外，其他要素可以任选地存在，不管与具体指明的那些要素相关或无关。因此，作为非限制性实例，当与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，提及“A和/或B”可以在一些实施方案中指A而不存在B(任选地包括除B之外的要素)；在另一实施方案中指B而不存在A(任选地包括除A之外的要素)；在又一实施方案中指A和B二者(任选地包括其他要素)；等。
如本文在说明书和权利要求书中使用的“或”应理解为具有与以上所限定的“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，但也包括其中的多于一个，并且任选地包括另外的未列举项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或者当用于权利要求时的“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，本文使用的术语“或”当前面有排他性术语例如“两者之一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，应该仅理解为表示排他性的替代方案(即“一个或另一，但非两者”)。“基本上由...组成”当在权利要求书使用中时应具有其在专利法领域中所使用的普通含义。
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。该定义还允许可以任选地存在除了在短语“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，无论与具体指出的那些要素相关还是无关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或等同地，“A或B中的至少一个”，或等同地，“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，但不存在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，但不存在A(并且任选地包括除了A以外的要素)；在又一实施方案中，可以指至少一个A，任选地包括多于一个A，和至少一个B，任选地包括多于一个B(并且任选地包括其他要素)；等。
在权利要求中以及在以上说明书中，所有过渡性短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等均应被理解为开放式的，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节中所述。
术语“烷烃”以其在本领域中的普通含义给出并且是指饱和烃分子。
术语“胺”以其在本领域中的普通含义给出，并且是指伯胺(-NH2)、仲胺(-NHRx)、叔胺(-NRxRy)或季胺(-N+RxRyRz)(例如，其中Rx、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)。

Claims (23)

1.一种过滤介质，包括：
第一层，所述第一层包含多根纤维，和
第二层，
其中所述第一层具有所述第一层的定重相对透气率的第一值，
其中所述第二层具有所述第二层的定重相对透气率的第二值，
其中所述第一值与所述第二值的比大于或等于0.01且小于或等于5，
其中所述第一层的定重小于或等于20g/m2，
其中所述第一层的所述多根纤维的平均纤维直径大于或等于1微米且小于或等于8微米，
其中所述第二层是带电的，以及
其中所述第二层的定重大于或等于30g/m2且小于或等于85g/m2。
2.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一层的透气率大于或等于200CFM且小于或等于650CFM。
3.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二层的透气率大于或等于330CFM且小于或等于1000CFM。
4.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质包括支撑层。
5.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述支撑层的透气率大于或等于1100CFM且小于或等于10000CFM。
6.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质是针刺的。
7.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的最终E1效率大于或等于36％。
8.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的初始阻力小于或等于1.6mm H2O。
9.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质基本上不含粘合剂。
10.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一层包括两个或更多个子层。
11.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二层包括两个或更多个子层。
12.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二层包含含有第一聚合物的第一多根纤维和含有第二聚合物的第二多根纤维。
13.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一层为非湿法成网层。
14.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一层包含多根熔喷纤维、熔纺纤维、熔体静电纺丝纤维、溶剂静电纺丝纤维、离心纺丝纤维、纺粘纤维和/或其组合。
15.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一聚合物包括丙烯酸类。
16.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一多根纤维包括干纺丙烯酸类纤维、改性丙烯酸类纤维、湿纺丙烯酸类纤维或其组合。
17.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二聚合物包括聚丙烯。
18.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一聚合物包括干纺丙烯酸类，所述第二聚合物包括聚丙烯。
19.一种过滤元件，包括根据任一前述权利要求所述的过滤介质。
20.一种HVAC过滤器，包括根据权利要求19所述的过滤元件。
21.根据权利要求19所述的过滤元件，其中所述第二层相对于所述第一层设置在上游。
22.根据权利要求19所述的过滤元件，其中所述第一层相对于所述第二层设置在上游。
23.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述第一值与所述第二值的比小于或等于4。
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