CN110545894B - 含驻极体的过滤介质 - Google Patents

含驻极体的过滤介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110545894B
CN110545894B CN201880025705.5A CN201880025705A CN110545894B CN 110545894 B CN110545894 B CN 110545894B CN 201880025705 A CN201880025705 A CN 201880025705A CN 110545894 B CN110545894 B CN 110545894B
Authority
CN
China
Prior art keywords
equal
less
filter media
layer
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880025705.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110545894A (zh
Inventor
素德海尔·金卡
布鲁斯·史密斯
马克·加利莫尔
赛义德·古尔雷斯
赫雷米·安德鲁·科林伍德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hollingsworth and Vose Co
Original Assignee
Hollingsworth and Vose Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US15/438,042 external-priority patent/US11077394B2/en
Priority claimed from US15/438,028 external-priority patent/US10814261B2/en
Priority claimed from US15/790,651 external-priority patent/US20180236385A1/en
Application filed by Hollingsworth and Vose Co filed Critical Hollingsworth and Vose Co
Priority to CN202211237409.6A priority Critical patent/CN115646068A/zh
Publication of CN110545894A publication Critical patent/CN110545894A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110545894B publication Critical patent/CN110545894B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0435—Electret
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/064—The fibres being mixed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/12—Special parameters characterising the filtering material
    • B01D2239/1258—Permeability

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本文描述了过滤介质，例如用于过滤气体流(例如空气)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，例如在过滤介质的寿命中的稳定的过滤效率、增加的归一化γ、相对低的压降(即阻力)、和/或相对低的定重。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，其中每个层可以被设计成增强其功能而基本上不对介质的另一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低的定重和/或相对高的透气率，并且介质的另一层可以被设计成在过滤介质的整个寿命中具有稳定的过滤效率和/或相对高的效率。

Description

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含驻极体的介质，具体地，涉及包括开放支撑层的过滤介质。
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。过滤介质提供允许流体(例如，空气)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)可以被捕获在过滤介质上或过滤介质中。根据应用，可以将过滤介质设计成具有不同的性能特征。
虽然存在许多类型的用于从空气中过滤微粒的过滤介质，但过滤介质的物理和/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，过滤介质包括开放支撑层和机械地附接至开放支撑层的带电纤维层，其中带电纤维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，其中第一聚合物为丙烯酸类(acrylic)，以及其中开放支撑层为透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的网。
在一些实施方案中，过滤介质包括开放支撑层和机械地附接至开放支撑层的带电纤维层，其中带电纤维层包含平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米的多根纤维，以及其中开放支撑层为透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的网。
在一些实施方案中，过滤介质包括开放支撑层和机械地附接至支撑层的带电纤维层，其中开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM，其中过滤介质的总定重(basis weight)大于或等于12g/m2且小于或等于700g/m2，其中过滤介质的γ大于或等于90且小于或等于250，以及其中过滤介质的总透气率大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM。
在一些实施方案中，过滤介质包括带电纤维层、机械地附接至带电纤维层的开放支撑层、和使带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离的粗支撑层，其中带电纤维层的定重小于或等于12g/m2且大于或等于250g/m2，其中开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM，以及其中过滤介质的总透气率大于或等于10CFM且小于或等于1000CFM。
在一些实施方案中，过滤介质包括透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的开放支撑层、与开放支撑层相邻并且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的带电纤维层、与开放支撑层和带电纤维层关联的附加层、和与附加层关联的细纤维层，其中细纤维层包含多根电纺纤维，以及其中开放支撑层和附加层的组合透气率大于45CFM且小于1100CFM。
在一些实施方案中，过滤介质包括透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的开放支撑层、与开放支撑层相邻并且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的带电纤维层、与开放支撑层和带电纤维层关联的附加层、和使至少带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离的粗支撑层，其中附加层包含多根熔喷纤维，其中开放支撑层和附加层的组合透气率大于45CFM且小于1100CFM。
在一些实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、机械地附接至开放支撑层的带电纤维层、与开放支撑层和带电纤维层关联的附加层、和使至少带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离的粗支撑层，其中带电纤维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，其中开放支撑层和附加层的组合透气率大于或等于45CFM且小于1100CFM。
在一些实施方案中，过滤介质包括带电纤维层，所述带电纤维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，其中带电纤维层的BET表面积大于或等于0.35m2/g且小于或等于125,000根纤维/克带电纤维层。在某些实施方案中，过滤介质包括与带电纤维层相邻的透气率大于或等于500CFM的开放支撑层。
在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维的截面形状选自圆形、椭圆形、狗骨形、菜豆形、带形、不规则形和多叶形。
在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维的平均最大截面尺寸大于或等于2微米且小于或等于15微米。
在某些实施方案中，开放支撑层机械地附接至带电纤维层。
在某些实施方案中，过滤介质为抗微生物的。在某些实施方案中，带电纤维层为抗微生物的。在某些实施方案中，开放支撑层为抗微生物的。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维为抗微生物的。在某些实施方案中，过滤介质的细菌过滤效率大于或等于99.999％。在某些实施方案中，过滤介质的病毒过滤效率大于或等于99.999％。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维包含抑制细菌、抑制真菌和/或抑制病毒的添加剂。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维包含抑制细菌、抑制真菌和/或抑制病毒的添加剂。在某些实施方案中，第二多根纤维包含丙烯酸类。
在某些实施方案中，带电纤维层的BET表面积大于或等于0.33m2/g且小于或等于1.5m2/g。在某些实施方案中，带电纤维层的BET表面积大于或等于0.35m2/g且小于或等于1m2/g。
在某些实施方案中，带电纤维层具有小于或等于125,000根纤维/克且大于或等于50,000根纤维/克。在某些实施方案中，带电纤维层具有小于或等于105,000根纤维/克且大于或等于75,000根纤维/克。
在某些实施方案中，过滤介质是耐火的。在某些实施方案中，带电纤维层被配置成在与点火源直接接触之后保持带电。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维是耐火的。
在某些实施方案中，附加层为熔喷层、纺粘层或梳理成网层(carded web layer)。
在某些实施方案中，带电纤维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。在某些实施方案中，第一聚合物和第二聚合物具有不同的介电常数。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差异大于或等于0.8且小于或等于8。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差异大于或等于1.5且小于或等于5。
在某些实施方案中，第二聚合物包括选自以下的合成材料：聚丙烯、干纺丙烯酸类、聚氯乙烯、改性丙烯酸类(mod-arylic)、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、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、凯芙拉(Kevlar)、诺梅克斯(Nomex)、卤化聚合物、聚丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲基戊烯、及其组合。在某些实施方案中，第二聚合物为聚丙烯。
在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第二聚合物以大于或等于10重量％且小于或等于90重量％的量存在于带电纤维层中。在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第二聚合物以大于或等于25重量％且小于或等于75重量％的量存在于带电纤维层中。在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第二聚合物以大于或等于35重量％且小于或等于65重量％的量存在于带电纤维层中。
在某些实施方案中，第一聚合物包括选自以下的合成材料：聚丙烯、干纺丙烯酸类、聚氯乙烯、改性丙烯酸类、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、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、凯芙拉(Kevlar)、诺梅克斯(Nomex)、卤化聚合物、聚丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚、聚甲基戊烯、及其组合。在某些实施方案中，第一聚合物为干纺丙烯酸类。
在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第一聚合物以大于或等于10重量％且小于或等于90重量％的量存在于带电纤维层中。在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第一聚合物以大于或等于25重量％且小于或等于75重量％的量存在于带电纤维层中。在某些实施方案中，相对于带电纤维层的总重量，第一聚合物以大于或等于35重量％且小于或等于65重量％的量存在于带电纤维层中。
在某些实施方案中，第一多根纤维的平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米。在某些实施方案中，第二多根纤维的平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米。
在某些实施方案中，开放支撑层的密实度(solidity)小于或等于10％且大于或等于0.1％。在某些实施方案中，开放支撑层的密实度小于或等于2％且大于或等于0.1％。
在某些实施方案中，带电纤维层针刺至支撑层。在某些实施方案中，带电纤维层以大于或等于15个穿孔/平方厘米且小于或等于60个穿孔/平方厘米的穿孔密度针刺至支撑层。在某些实施方案中，带电纤维层以大于或等于8mm且小于或等于20mm的针刺穿透深度针刺至支撑层。
在某些实施方案中，带电纤维层的定重大于或等于10g/m2且小于或等于600g/m2。在某些实施方案中，开放支撑层的定重小于或等于200g/m2且大于或等于2g/m2。在某些实施方案中，开放支撑层的定重小于或等于50g/m2且大于或等于5g/m2。
在某些实施方案中，开放支撑层的沿第一轴的线数(strand count)大于或等于2根线/英寸且小于或等于27根线/英寸。在某些实施方案中，开放支撑层的沿第一轴的线数大于或等于3根线/英寸且小于或等于20根线/英寸。
在某些实施方案中，开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于2mm的多根纤维或线。在某些实施方案中，开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于10微米的多根纤维或线。在某些实施方案中，开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于10微米且小于或等于20微米的多根纤维或线。在某些实施方案中，开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于500微米且小于或等于2mm的多根纤维或线。
在某些实施方案中，开放支撑层通过纺粘工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于10微米且小于或等于20微米的多根纤维。在某些实施方案中，开放支撑层通过熔喷工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于10微米的多根纤维。在某些实施方案中，开放支撑层为网并且包含平均线直径大于或等于500微米且小于或等于2mm的多根线。
在某些实施方案中，带电纤维层的未压缩厚度大于或等于5密耳且小于或等于600密耳，或者大于或等于30密耳且小于或等于350密耳。
在某些实施方案中，带电纤维层的透气率大于或等于10CFM且小于或等于1200CFM。在某些实施方案中，带电纤维层的透气率大于或等于80CFM且小于或等于1200CFM。在某些实施方案中，带电纤维层的透气率大于或等于50CFM且小于或等于650CFM。
在某些实施方案中，过滤介质的总定重大于或等于12g/m2且小于或等于700g/m2。在某些实施方案中，过滤介质的总定重大于或等于25g/m2且小于或等于650g/m2。
在某些实施方案中，过滤介质的总定重大于或等于30g/m2且小于或等于800g/m2。在某些实施方案中，过滤介质的总定重大于或等于100g/m2且小于或等于450g/m2。
在某些实施方案中，过滤介质的总厚度大于或等于5密耳且小于或等于600密耳。在某些实施方案中，过滤介质的总厚度大于或等于30密耳且小于或等于350密耳。
在某些实施方案中，过滤介质的总厚度大于或等于100密耳且小于或等于4000密耳。在某些实施方案中，过滤介质的总厚度大于150密耳且小于或等于1000密耳。
在某些实施方案中，过滤介质的总透气率大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM。在某些实施方案中，过滤介质的总透气率大于或等于100CFM且小于或等于700CFM。在某些实施方案中，过滤介质的总透气率大于或等于10CFM且小于或等于1000CFM。
在某些实施方案中，过滤介质的归一化效率大于或等于1且小于或等于3.5。
在某些实施方案中，过滤介质的容尘量大于或等于约1g/m2且小于或等于约140g/m2。在某些实施方案中，过滤介质的容尘量大于或等于约80g/m2且小于或等于约140g/m2。
在某些实施方案中，过滤介质的容尘量大于或等于5g/m2且小于或等于600g/m2。在某些实施方案中，过滤介质的容尘量大于或等于200g/m2且小于或等于350g/m2。
在某些实施方案中，过滤介质的γ大于或等于30且小于或等于250。在某些实施方案中，过滤介质的γ大于或等于75且小于或等于150。在某些实施方案中，过滤介质的归一化γ大于或等于1且小于或等于10.9。在某些实施方案中，过滤介质的归一化γ大于或等于1且小于或等于5.6。
在某些实施方案中，过滤介质的γ大于或等于75且小于或等于150。在某些实施方案中，过滤介质的γ大于或等于20且小于或等于250。
在某些实施方案中，过滤介质的初始效率大于或等于50％且小于或等于99.999％。在某些实施方案中，过滤介质的初始效率大于或等于90％且小于或等于99.999％。
在某些实施方案中，带电纤维层的周期(periodicity)大于或等于10个波/6英寸且小于或等于40个波/6英寸。在某些实施方案中，带电纤维层的周期大于或等于5个波/6英寸且小于或等于9个波/6英寸。在某些实施方案中，带电纤维层的周期大于或等于3个波/6英寸且小于或等于15个波/6英寸。
在某些实施方案中，过滤介质包括粗支撑层。在某些实施方案中，粗支撑层包含平均纤维直径大于或等于8微米且小于或等于85微米的多根纤维。在某些实施方案中，粗支撑层包含平均纤维直径大于或等于12微米且小于或等于60微米的多根纤维。在某些实施方案中，粗支撑层的定重小于或等于100g/m2且大于或等于5g/m2。在某些实施方案中，粗支撑层的定重小于或等于40g/m2且大于或等于12g/m2。
在某些实施方案中，过滤介质包括外层。
当结合附图考虑时，根据对本发明的多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
将参照附图通过举例的方式描述本发明的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，例示的各相同或几乎相同的组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的每个组件都被示出。在附图中：
图1A为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图1B为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图1C为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图2A为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图2B为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图2C为示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；
图2D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为根据一组实施方案的具有或不具有开放支撑层的示例性过滤介质的归一化γ相对于过滤介质的带电纤维层的定重的图；
图4为根据一组实施方案的具有或不具有开放支撑层的示例性过滤介质的归一化效率相对于过滤介质的带电纤维层的定重的图；
图5为根据一组实施方案的具有或不具有开放支撑层的示例性过滤介质的压降(Pa)相对于带电纤维层的定重的图；以及
图6为根据一组实施方案的具有或不具有开放支撑层的定重为70g/m2的示例性过滤介质的空气阻力相对于容尘量的图，各过滤介质包含带电纤维。
具体实施方式
本文描述了过滤介质，例如用于过滤气体流(例如空气)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，例如在过滤介质的寿命中的稳定的过滤效率、增加的归一化γ、相对低的压降(即阻力)、和/或相对低的定重。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，其中每个层可以被设计成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低的定重和/或相对高的透气率，并且介质的另一个层可以被设计成在过滤介质的整个寿命中具有稳定的过滤效率和/或相对高的效率。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、室内过滤、炉过滤、呼吸器设备、住宅或工业HVAC过滤、高效微粒捕集(HEPA)过滤器、超低特定空气(ULPA)过滤器、医疗设备)，但所述介质还可以用于其他应用。
在一些实施方案中，本文所述的过滤介质可以包括开放支撑层和带电的第二层(例如，带电纤维层)。在本文所述的某些实施方案中，开放支撑层机械地附接(例如，针刺)至第二层。在一些实施方案中，开放支撑层和/或第二层可以为波形配置。在一些这样的实施方案中，过滤介质可以包括一个或更多个粗支撑层。在某些实施方案中，第二层为波形配置，并且一个或更多个粗支撑层使第二层保持为波形配置并维持第二层的相邻波的峰和谷的分离。在一些实施方案中，一个或更多个附加层例如熔喷层可以与开放支撑层关联。在一些情况下，包括与开放支撑层关联的一个或更多个附加层的过滤介质可以为波形配置。
有利地，在一些情况下，与没有这样的附加层的类似过滤介质相比，将一个或更多个附加层例如熔喷层并入本文所述的过滤介质中可以增加过滤介质的效率(例如，初始效率)。
在一些情况下，开放支撑层可以相对于气体/流体流动的方向定位在带电纤维层的上游(例如，在过滤元件中)。在一组替代实施方案中，第二层可以相对于气体/流体流动的方向定位在第一层的上游(例如，在过滤元件中)。层的这样的配置也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，相对于第二层中没有电荷的过滤介质，第二层中电荷的存在可以改善介质的效率。
有利地，开放支撑层可以具有相对高的透气率、相对低的定重和/或相对高的开放面积，从而在向整个过滤介质添加相对少量的定重(例如，与包括其他支撑层例如粗支撑层的过滤介质相比)的同时提供机械增强。
在一组特定实施方案中，第二层(例如，带电纤维层)可以具有每克第二层相对低数量的纤维(例如，小于或等于125,000根纤维/克)以及每单位质量相对高的表面积(例如，大于0.33m2/g)。有利地，与具有每单位质量较低的表面积和/或每克层相对高数量的纤维的层相比，这样的层可以表现出增加的初始效率、增加的电荷产生和/或减少的电荷耗散(例如，在使用层和/或包括层的过滤介质期间)。
包括两个或更多个层的过滤介质的实例示于图1A中。如图1A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(例如，开放支撑层)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可以定位在第一层110的上游或下游，但不与第一层110接触。在一些实施方案中，第一层为开放支撑层(例如，具有相对高的透气率的开放支撑层)，第二层为带电纤维层(例如，驻极体层)。其他配置也是可能的。例如，如以下更详细描述的，在一些情况下，过滤介质包括一个或更多个粗支撑层。
在一些实施方案中，开放支撑层可以定位在两个层之间。例如，如图1B中说明性示出的，以截面示出的过滤介质102可以包括第一层110(例如，开放支撑层)、与第一层110相邻的第二层120、和与第一层110相邻的第三层122。在一些情况下，第一层110可以与第二层120和/或第三层122直接相邻(即，与第二层120和/或第三层122的至少一部分直接接触)(例如，使得第一层110设置在第二层与第三层之间)。在替代实施方案中，第二层120可以定位在第一层110的上游但不与第一层110接触，第三层122可以定位在第一层110的下游但不与第一层110接触。在替代实施方案中，第二层120可以定位在第一层110的下游但不与第一层110接触，第三层122可以定位在第一层110的上游但不与第一层110接触。在一些实施方案中，第一层为开放支撑层(例如，具有相对高的透气率的开放支撑层)，第二层和第三层可以各自为带电纤维层。在替代实施方案中，第二层和第三层可以不同。例如，在某些实施方案中，第一层为开放支撑层，第二层为带电纤维层，第三层为粗支撑层。此外，虽然在图1B中粗支撑层(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粗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。
如本文所用的术语“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，虽然在一些实施方案中，第一层(例如，开放支撑层)可以相对于流体流动的方向定位在第二层的上游，但在另一些实施方案中，第一层可以相对于流体流动的方向定位在第二层的下游。如本文所用，当一个层被称为与另一个层“相邻”时，其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。
在某些实施方案中，过滤介质可以包括与第一层(例如，开放支撑层)关联的一个或更多个附加层(例如，熔喷层、纺粘层)。例如，如图1C所示，附加层130(例如，熔喷层)可以与第一层110关联(例如，相邻)。在一些情况下，第二层120与附加层130相邻(例如，直接相邻)。如本文所用的术语“与……关联”通常意指紧密靠近，例如，与开放支撑层关联的附加层可以与表面相邻。如本文所用，当(附加)层被称为与另一层关联时，其可以与表面直接相邻(例如，与表面接触)，涂覆到层的至少一部分上，或者也可以存在一个或更多个中间组件(例如，纤维、层)。与另一层关联的附加层可以不存在中间组件/层。在一组特定实施方案中，附加层沉积在开放支撑层上，例如，使得附加层的材料涂覆在开放支撑层的纤维上和/或散布在开放支撑层的纤维之间。在一些情况下，附加层为与开放支撑层直接相邻的单独层。
基于本说明书的教导，本领域普通技术人员将理解，虽然图1C示出了三个层，但可以存在多于三个层。例如，在一些实施方案中，过滤介质可以包括开放支撑层、与开放支撑层关联的第一附加层(例如，熔喷层、纺粘层)、与第一附加层关联的第二附加层(例如，细纤维层，例如静电纺丝层)、和与第一附加层和/或第二附加层关联的第二层。如上所述，在一些实施方案中，过滤介质可以为含驻极体的介质。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)的净电荷可以为负的或正的。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。如本文所述，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。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网。与不带电的所有其他因素相同的类似非织造网相比，带电的非织造网可以具有增强的性能特性，包括增加的效率。
在另一些实施方案中，层可以为中性的(例如，没有净电荷)。
如上文和本文所述，在一些实施方案中，过滤介质包括具有相对高的透气率和/或相对低的定重的开放支撑层。合适的开放支撑层的非限制性实例包括网、稀松布和网状物。在一组特定实施方案中，开放支撑层为网(例如，透气率大于1100CFM的网)。在另一组特定实施方案中，开放支撑层为稀松布(例如，透气率大于1100CFM的稀松布)。在一些实施方案中，稀松布通过熔喷工艺或纺粘工艺形成。
如本文所述，开放支撑层可以具有某些期望的特征，例如定重、密实度和/或透气率。例如，在一些情况下，开放支撑层的定重可以小于或等于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，或者小于或等于3g/m2。在一些实施方案中，开放支撑层(例如，网)的定重可以大于或等于2g/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，或者大于或等于200g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，定重小于或等于200g/m2且大于或等于2g/m2，定重小于或等于50g/m2且大于或等于5g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以根据测试标准ASTM D-846来确定。
在某些实施方案中，开放支撑层具有相对高的透气率。例如，在一些实施方案中，开放支撑层(例如，网)的透气率大于1,100CFM，大于或等于1,250CFM，大于或等于1,500CFM，大于或等于1,750CFM，大于或等于2,000CFM，大于或等于2,500CFM，大于或等于3,000CFM，大于或等于5,000CFM，大于或等于7,500CFM，大于或等于10,000CFM，大于或等于12,500CFM，大于或等于15,000CFM，或者大于或等于17,500CFM。在一些实施方案中，开放支撑层的透气率小于或等于20,000CFM，小于或等于17,500CFM，小于或等于15,000CFM，小于或等于12,500CFM，小于或等于10,000CFM，小于或等于7,500CFM，小于或等于5,000CFM，小于或等于3,000CFM，小于或等于2,500CFM，小于或等于2,000CFM，小于或等于1,750CFM，小于或等于1,500CFM，或者小于或等于1,250CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，透气率大于1,100CFM且小于或等于20,000CFM)。透气率的其他值也是可能的。如本文所确定的，开放支撑层的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。
在一组特定实施方案中，开放支撑层可以通过纺粘工艺形成并且具有大于500CFM，大于或等于600CFM，大于或等于700CFM，大于或等于800CFM，大于或等于900CFM，大于或等于1000CFM，大于或等于1100CFM，大于或等于1200CFM，或者大于或等于1300CFM的透气率。在某些实施方案中，开放支撑层的透气率可以小于或等于1400CFM，小于或等于1300CFM，小于或等于1200CFM，小于或等于1100CFM，小于或等于1000CFM，小于或等于900CFM，小于或等于800CFM，小于或等于700CFM，或者小于或等于600CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于500CFM且小于或等于1400CFM)。其他范围也是可能的。
在某些实施方案中，开放支撑层的密实度可以小于或等于10％，小于或等于8％，小于或等于6％，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％，或者小于或等于0.5％。在一些实施方案中，开放支撑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2％，大于或等于3％，大于或等于4％，大于或等于5％，大于或等于6％，或者大于或等于8％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，密实度小于或等于10％且大于或等于0.1％，小于或等于2％且大于或等于0.1％)。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。
在一些情况下，开放支撑层(例如，网、网状物)可以具有特定的线数。在一些实施方案中，线数可以大于或等于2根线/英寸，大于或等于3根线/英寸，大于或等于5根线/英寸，大于或等于7根线/英寸，大于或等于10根线/英寸，大于或等于12根线/英寸，大于或等于15根线/英寸，大于或等于17根线/英寸，大于或等于20根线/英寸，大于或等于22根线/英寸，或者大于或等于25根线/英寸。在某些实施方案中，线数可以小于或等于27根线/英寸，小于或等于25根线/英寸，小于或等于22根线/英寸，小于或等于20根线/英寸，小于或等于17根线/英寸，小于或等于15根线/英寸，小于或等于12根线/英寸，小于或等于10根线/英寸，小于或等于7根线/英寸，小于或等于5根线/英寸，或者小于或等于3根线/英寸。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，线数大于或等于2根线/英寸且小于或等于27根线/英寸，大于或等于3根线/英寸且小于或等于20根线/英寸)。线数的其他范围也是可能的。如本文所用，线数沿开放支撑层的第一轴测量。在一些实施方案中，开放支撑层(例如，网)可以具有在开放支撑层的第一轴上的第一线数和在开放支撑层的与第一轴正交的第二轴上的与第一线数不同的第二线数。沿开放支撑层的第二轴测量的第二线数的范围可以如在沿开放支撑层的第一轴测量的线数的上下文中所述(例如，第二线数大于或等于2根线/英寸且小于或等于27根线/英寸，大于或等于3根线/英寸且小于或等于20根线/英寸)。如本文所用，术语轴通常是指与层中的一根或更多根线平行的层的参考方向。例如，线数可以通过对基本上垂直于特定轴的每英寸线数(例如，与平行于轴的线相交的线/纤维的数量)进行计数来确定。
在一些实施方案中，开放支撑层包含多根纤维或线。开放支撑层的纤维或线可以为连续的或非连续的。连续纤维(例如，线)通过“连续”纤维形成工艺(例如熔喷工艺、熔纺、挤出工艺、编织纱(woven yarn)、成网稀松布(laid scrim)和/或纺粘工艺)制成，并且通常具有比如以下更详细描述的非连续纤维更长的长度。非连续纤维是例如短纤维，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以下更详细描述的特定长度或长度范围。
在某些实施方案中，开放支撑层的多根纤维或线包括合成纤维或线(例如，合成聚合物纤维或线)。开放支撑层的合成纤维或线可以为连续纤维。合适的合成纤维/线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，例如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和/或线性低密度聚乙烯)；乙烯-乙酸乙烯酯；聚丙烯酰胺；聚乳酸；聚丙烯；凯芙拉(Kevlar)；诺梅克斯(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；热塑性弹性体(例如，热塑性聚氨酯)；聚甲基戊烯；及其组合。
用于形成开放支撑层的其他工艺和材料也是可能的。例如，在一些实施方案中，开放支撑层为纤维层、挤出层、取向层、织造层或非织造层。
在某些实施方案中，将粘合剂与开放支撑层的一根或更多根纤维/线共挤出(例如，用于将开放支撑层接合至第二层)。
在一些实施方案中，开放支撑层中的多根纤维(或线)的平均纤维(或线)直径可以大于或等于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，大于或等于20微米，大于或等于50微米，大于或等于75微米，大于或等于100微米，大于或等于250微米，大于或等于500微米，大于或等于750微米，大于或等于1mm，大于或等于1.25mm，大于或等于1.5mm，或者大于或等于1.75mm。在一些实施方案中，开放支撑层中的多根纤维的平均纤维(或线)直径可以小于或等于2mm，小于或等于1.75mm，小于或等于1.5mm，小于或等于1.25mm，小于或等于1mm，小于或等于750微米，小于或等于500微米，小于或等于250微米，小于或等于100微米，小于或等于75微米，小于或等于50微米，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，或者小于或等于1微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5微米且小于或等于2mm，大于或等于0.5微米且小于或等于10微米，大于或等于10微米且小于或等于20微米，大于或等于500微米且小于或等于2mm)。开放支撑层的平均纤维(或线)直径的其他值也是可能的。开放支撑层内的单根纤维/线直径可以通过显微镜例如扫描电子显微术(SEM)来测量，并且关于纤维/线直径的统计例如平均纤维/线直径、中值纤维/线直径和纤维/线直径标准偏差可以通过对测量的纤维/线直径进行适当的统计技术来确定。
在一个示例性实施方案中，开放支撑层通过纺粘工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于10微米且小于或等于20微米的多根纤维。在另一个示例性实施方案中，开放支撑层通过熔喷工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于10微米的多根纤维。在又一个示例性实施方案中，开放支撑层为网并且包含平均线直径大于或等于500微米且小于或等于2mm的多根线。
在一些实施方案中，开放支撑层包含具有连续长度的多根纤维(例如，合成纤维、连续纤维)(或线)。在某些实施方案中，开放支撑层中的多根纤维(或线)的平均长度可以大于约5英寸，大于或等于10英寸，大于或等于25英寸，大于或等于50英寸，大于或等于100英寸，大于或等于300英寸，大于或等于500英寸，大于或等于700英寸，或者大于或等于900英寸。在一些情况下，纤维(或线)的平均长度可以小于或等于1000英寸，小于或等于800英寸，小于或等于600英寸，小于或等于400英寸，或者小于或等于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50英寸且小于或等于1000英寸)。其他范围也是可能的。
在另一些实施方案中，开放支撑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)(或线)。例如，开放支撑层中的多根纤维(或线)的平均长度可以例如小于或等于100mm，小于或等于80mm，小于或等于60mm，小于或等于40mm，小于或等于20mm，小于或等于10mm，小于或等于5mm，小于或等于1mm，小于或等于0.5mm，或者小于或等于0.1mm。在一些情况下，开放支撑层中的多根纤维(或线)的平均长度可以大于或等于0.02mm，大于或等于0.1mm，大于或等于0.5mm，大于或等于1mm，大于或等于5mm，大于或等于10mm，大于或等于20mm，大于或等于40mm，大于或等于60mm。以上提及的范围的组合是可能的(例如，大于或等于0.02mm且小于或等于80mm，大于或等于0.03mm且小于或等于40mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，开放支撑层的干拉伸强度大于或等于4lbs/in，大于或等于5lbs/in，大于或等于7lbs/in，大于或等于10lbs/in，大于或等于15lbs/in，大于或等于20lbs/in，大于或等于25lbs/in，大于或等于30lbs/in，大于或等于35lbs/in，大于或等于40lbs/in，大于或等于45lbs/in，大于或等于50lbs/in，或者大于或等于55lbs/in。在某些实施方案中，开放支撑层的干拉伸强度小于或等于60lbs/in，小于或等于55lbs/in，小于或等于50lbs/in，小于或等于45lbs/in，小于或等于40lbs/in，小于或等于35lbs/in，小于或等于30lbs/in，小于或等于25lbs/in，小于或等于20lbs/in，小于或等于15lbs/in，小于或等于10lbs/in，小于或等于7lbs/in，或者小于或等于5lbs/in。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，干拉伸强度大于或等于4lbs/in且小于或等于60lbs/in，大于或等于10lbs/in且小于或等于30lbs/in)。其他范围也是可能的。如本文所确定的，干拉伸强度根据标准EN/ISO 1924-4，使用10mm/分钟的钳口分离速度和3英寸×6英寸的样品尺寸来测量。
在一些情况下，开放支撑层可以具有特定厚度。例如，在一些实施方案中，厚度大于或等于10微米，大于或等于15微米，大于或等于20微米，大于或等于50微米，大于或等于75微米，大于或等于100微米，大于或等于250微米，大于或等于500微米，大于或等于750微米，大于或等于1mm，大于或等于1.25mm，大于或等于1.5mm，或者大于或等于1.75mm。在一些实施方案中，开放支撑层的厚度可以小于或等于2mm，小于或等于1.75mm，小于或等于1.5mm，小于或等于1.25mm，小于或等于1mm，小于或等于750微米，小于或等于500微米，小于或等于250微米，小于或等于100微米，小于或等于75微米，小于或等于50微米，小于或等于20微米，或者小于或等于15微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于10微米且小于或等于2mm，大于或等于250微米且小于或等于2mm)。其他范围也是可能的。如本文所确定的，厚度可以根据ASTM标准D-1777在0.3psi下测量。
在某些实施方案中，开放支撑层的干拉伸断裂伸长率可以大于或等于5％。例如，在一些实施方案中，开放支撑层的干拉伸断裂伸长率可以大于或等于5％，大于或等于10％，大于或等于20％，大于或等于30％，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，开放支撑层的干拉伸断裂伸长率可以小于或等于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80％，小于或等于70％，小于或等于60％，小于或等于50％，小于或等于40％，小于或等于30％，小于或等于20％，或者小于或等于10％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5％且小于或等于150％，大于或等于10％且小于或等于60％)。其他范围也是可能的。如本文所确定的，干拉伸断裂伸长率根据标准EN/ISO 1924-4使用10mm/分钟的钳口分离速度来测量。
第一层(例如，开放支撑层，例如网)和第二层(例如，带电纤维层)可以彼此接合(例如，通过机械地附接、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)。在一些实施方案中，第一层(例如，开放支撑层)和第二层可以机械地附接。用于机械附接的合适手段的非限制性实例包括针刺、缝合和水力缠结。在一组特定实施方案中，第一层针刺至第二层。在某些实施方案中，第一层和第二层可以彼此机械地附接，使得包括第一层和第二层的过滤介质基本上不含粘合剂。例如，在一些实施方案中，开放支撑层机械地附接至第二层(例如，带电纤维层)并且在没有粘合剂的情况下彼此接合。在替代实施方案中，开放支撑层和第二层可以通过机械附接和粘合剂彼此接合。
在第一层(例如，开放支撑层，例如网)针刺至第二层(例如，带电纤维层)的实施方案中，针刺可以具有特定的穿孔密度。在一些实施方案中，针刺的穿孔密度大于或等于1个穿孔/平方厘米，大于或等于2个穿孔/平方厘米，大于或等于3个穿孔/平方厘米，大于或等于5个穿孔/平方厘米，大于或等于7个穿孔/平方厘米，大于或等于10个穿孔/平方厘米，大于或等于15个穿孔/平方厘米，大于或等于20个穿孔/平方厘米，大于或等于25个穿孔/平方厘米，大于或等于30个穿孔/平方厘米，大于或等于35个穿孔/平方厘米，大于或等于40个穿孔/平方厘米，大于或等于45个穿孔/平方厘米，大于或等于50个穿孔/平方厘米，或者大于或等于55个穿孔/平方厘米。在某些实施方案中，针刺穿孔密度小于或等于60个穿孔/平方厘米，小于或等于55个穿孔/平方厘米，小于或等于50个穿孔/平方厘米，小于或等于45个穿孔/平方厘米，小于或等于40个穿孔/平方厘米，小于或等于35个穿孔/平方厘米，小于或等于30个穿孔/平方厘米，小于或等于25个穿孔/平方厘米，小于或等于20个穿孔/平方厘米，小于或等于15个穿孔/平方厘米，小于或等于10个穿孔/平方厘米，小于或等于7个穿孔/平方厘米，小于或等于5个穿孔/平方厘米，小于或等于3个穿孔/平方厘米，或者小于或等于2个穿孔/平方厘米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1个穿孔/平方厘米且小于或等于60个穿孔/平方厘米，大于或等于1个穿孔/平方厘米且小于或等于10个穿孔/平方厘米，大于或等于15个穿孔/平方厘米且小于或等于60个穿孔/平方厘米，大于或等于25个穿孔/平方厘米且小于或等于45个穿孔/平方厘米)。其他范围也是可能的。
开放支撑层可以使用跨越至少两个层的特定针刺穿透深度针刺至带电纤维层。在某些实施方案中，跨越过滤介质的两个或更多个层(例如，开放支撑层和带电纤维层)的针刺穿透深度大于或等于8mm，大于或等于10mm，大于或等于12mm，大于或等于14mm，大于或等于16mm，或者大于或等于18mm。在某些实施方案中，跨越过滤介质的两个或更多个层的针刺穿透深度小于或等于20mm，小于或等于18mm，小于或等于16mm，小于或等于14mm，小于或等于12mm，或者小于或等于10mm。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，针刺穿透深度大于或等于8mm且小于或等于20mm，大于或等于12mm且小于或等于16mm)。其他范围也是可能的。
如上文和本文所述，在一些实施方案中，第二层为带电纤维层。在某些实施方案中，带电纤维层包含多根纤维。第二层的纤维可以为非连续的(例如，短纤维)。
如本文所述，带电纤维层可以具有某些结构特征，例如定重和/或纤维直径。例如，在一些实施方案中，带电纤维层的定重可以大于或等于12g/m2，大于或等于15g/m2，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100g/m2，大于或等于200g/m2，大于或等于300g/m2，大于或等于400g/m2，大于或等于500g/m2，或者大于或等于600g/m2。在一些情况下，带电纤维层的定重可以小于或等于700g/m2，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20g/m2，或者小于或等于15g/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12g/m2且小于或等于700g/m2，定重大于或等于12g/m2且小于或等于250g/m2，定重大于或等于15g/m2且小于或等于100g/m2)。定重的其他值也是可能的。定重可以如上所述确定。
在一些实施方案中，带电纤维层可以包含具有特定平均纤维直径的多根纤维。在一些实施方案中，第二层的多根纤维的平均纤维直径大于或等于1微米，大于或等于2微米，大于或等于3微米，大于或等于5微米，大于或等于7微米，大于或等于9微米，大于或等于10微米，大于或等于12微米，大于或等于14微米，大于或等于15微米，大于或等于16微米，大于或等于18微米，大于或等于19微米，大于或等于20微米，或者大于或等于21微米。在某些实施方案中，第二层的多根纤维的平均纤维直径小于或等于22微米，小于或等于21微米，小于或等于20微米，小于或等于19微米，小于或等于18微米，小于或等于16微米，小于或等于15微米，小于或等于14微米，小于或等于12微米，小于或等于10微米，小于或等于9微米，小于或等于7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，或者小于或等于2微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，平均纤维直径大于或等于1微米且小于或等于22微米，大于或等于1微米且小于或等于15微米，大于或等于15微米且小于或等于22微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，带电纤维层可以包含相对细(例如，平均纤维直径小于15微米)的多根纤维。例如，在某些实施方案中，第二层包含平均纤维直径小于15微米，小于或等于14微米，小于或等于12微米，小于或等于10微米，小于或等于9微米，小于或等于7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，或者小于或等于2微米的多根纤维。在一些实施方案中，第二层包含平均纤维直径大于或等于1微米，大于或等于2微米，大于或等于3微米，大于或等于5微米，大于或等于7微米，大于或等于9微米，大于或等于10微米，大于或等于12微米，或者大于或等于14微米的多根纤维。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，小于15微米且大于或等于1微米，小于15微米且大于或等于3微米，小于或等于12微米且大于或等于3微米)。其他范围也是可能的。在一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层(即第一层)和与开放支撑层相邻的带电纤维层(即第二层)，带电纤维层包含平均纤维直径小于15微米的多根纤维。
如本文所述，在一些实施方案中，带电纤维层可以包含一种或更多种多根纤维。例如，在某些实施方案中，带电纤维层包含第一多根纤维(例如，含有第一聚合物)和第二多根纤维(例如，含有与第一聚合物不同的第二聚合物)。在一些这样的实施方案中，多根纤维(例如，第一多根纤维、第二多根纤维)的每一者可以具有如上所述的平均纤维直径。例如，在一个示例性实施方案中，带电纤维层包含第一多根纤维和第二多根纤维，第一多根纤维和/或第二多根纤维的平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米。在另一个示例性实施方案中，带电纤维层包含第一多根纤维和第二多根纤维，第一多根纤维和/或第二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22微米。
在某些实施方案中，带电纤维层的多根纤维包括合成纤维(合成聚合物纤维)。第二层的合成纤维可以为短纤维。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、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)、凯芙拉(Kevlar)、诺梅克斯(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、聚甲基戊烯、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
Figure BDA0002237414490000201
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
Figure BDA0002237414490000202
英。
在一些实施方案中，带电纤维层包含两种或更多种聚合物纤维的混合物。例如，带电纤维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。例如，在一个示例性实施方案中，带电纤维层包含含有第一聚合物的第一多根纤维，其中第一聚合物为丙烯酸类(例如，干纺丙烯酸类)。在某些实施方案中，带电纤维层包含含有与第一类型的聚合物纤维不同的第二类型的聚合物纤维的第二多根纤维。在某些实施方案中，第二类型的聚合物纤维为聚丙烯。
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发生摩擦接触，使得一种聚合物将失去电子并将电子给到另一种聚合物，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。在过滤介质的第二层为带电纤维层的实施方案中，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“Filter materials and methods for the production thereof”的共有的美国专利第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差异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差异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，第一聚合物与第二聚合物之间的介电常数差异大于或等于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示出了几种示例性聚合物的代表性介电常数。
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
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。例如，在一些实施方案中，相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，第一聚合物以大于或等于10重量％，大于或等于15重量％，大于或等于20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％，大于或等于70重量％，大于或等于75重量％，大于或等于80重量％，或者大于或等于85重量％的量存在于第二层中。在某些实施方案中，相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，第一聚合物以小于或等于90重量％，小于或等于85重量％，小于或等于80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％，小于或等于30重量％，小于或等于25重量％，小于或等于20重量％，或者小于或等于15重量％的量存在于第二层中。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10重量％且小于或等于90重量％，大于或等于25重量％且小于或等于75重量％，大于或等于35重量％且小于或等于65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和/或层的总重量，第二聚合物以小于或等于90重量％，小于或等于85重量％，小于或等于80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％，小于或等于30重量％，小于或等于25重量％，小于或等于20重量％，或者小于或等于15重量％的量存在于第二层中。在某些实施方案中，相对于层中纤维的总量和/或层的总重量，第二聚合物以大于或等于10重量％，大于或等于15重量％，大于或等于20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％，大于或等于70重量％，大于或等于75重量％，大于或等于80重量％，或者大于或等于85重量％的量存在于第二层中。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10重量％且小于或等于90重量％，大于或等于25重量％且小于或等于75重量％，大于或等于35重量％且小于或等于65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10重量％且小于或等于90重量％的第一聚合物和量小于或等于90重量％且大于或等于10重量％的第二聚合物。例如，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25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，第二层可以包含量大于或等于35重量％且小于或等于65重量％的第一聚合物和量小于或等于65重量％且大于或等于35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，第二层包含量为约50重量％的第一聚合物和第二聚合物中的每一者。
在一些实施方案中，带电纤维层包含平均长度小于5英寸(127mm)的多根纤维(例如，合成纤维、短纤维)。例如，带电纤维层中的多根纤维的平均长度可以例如小于或等于100mm，小于或等于80mm，小于或等于60mm，小于或等于40mm，小于或等于20mm，小于或等于10mm，小于或等于5mm，小于或等于1mm，小于或等于0.5mm，或者小于或等于0.1mm。在一些情况下，带电纤维层中的多根纤维的平均长度可以大于或等于0.02mm，大于或等于0.1mm，大于或等于0.5mm，大于或等于1mm，大于或等于5mm，大于或等于10mm，大于或等于20mm，大于或等于40mm，大于或等于60mm。以上提及的范围的组合是可能的(例如，大于或等于1mm且小于或等于80mm，大于或等于1mm且小于或等于60mm)。其他范围也是可能的。
在一些情况下，带电纤维层可以被设计成每克(层)具有相对高的表面积和/或相对低数量的纤维。有利地并且不希望受理论束缚，与每单位质量具有相对低的表面积和/或每克(层)具有相对高数量的纤维的层相比，具有每克(层)相对高的表面积和每克(层)相对低数量的纤维的带电纤维层可以表现出增加的初始效率、增加的电荷产生(例如，摩擦电荷)和/或减少的电荷耗散(例如，在层和/或包括层的过滤介质的使用期间)。
在某些实施方案中，带电纤维层的BET表面积大于或等于0.33m2/g，大于或等于0.35m2/g，大于或等于0.37m2/g，大于或等于0.4m2/g，大于或等于0.5m2/g，大于或等于0.6m2/g，大于或等于0.7m2/g，大于或等于0.8m2/g，大于或等于0.9m2/g，大于或等于1m2/g，或者大于或等于1.2m2/g。在一些实施方案中，带电纤维层的BET表面积小于或等于1.5m2/g，小于或等于1.2m2/g，小于或等于1m2/g，小于或等于0.9m2/g，小于或等于0.8m2/g，小于或等于0.75m2/g，小于或等于0.7m2/g，小于或等于0.6m2/g，小于或等于0.5m2/g，小于或等于0.4m2/g，小于或等于0.37m2/g，或者小于或等于0.35m2/g。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.33m2/g且小于或等于1.5m2/g，大于或等于0.35m2/g且小于或等于1m2/g)。其他范围也是可能的。
如本文所确定的，BET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，使用BET表面分析仪(例如，Micromeritics Gemini III2375表面积分析仪)用氮气通过吸附分析来测量BET表面积；在3/4”管中样品量为0.5克至0.6克；并使样品在75℃下脱气最少3小时。
在某些实施方案中，带电纤维层具有每克(纤维层)特定数量的纤维。在一些实施方案中，带电纤维层具有每克(纤维层)小于或等于125,000根纤维，小于或等于120,000根纤维，小于或等于110,000根纤维，小于或等于105,000根纤维，小于或等于103,000根纤维，小于或等于100,000根纤维，小于或等于95,000根纤维，小于或等于90,000根纤维，小于或等于80,000根纤维，小于或等于75,000根纤维，小于或等于70,000根纤维，或者小于或等于60,000根纤维。在某些实施方案中，带电纤维层具有每克(纤维层)大于或等于50,000根纤维，大于或等于60,000根纤维，大于或等于70,000根纤维，大于或等于75,000根纤维，大于或等于80,000根纤维，大于或等于90,000根纤维，大于或等于95,000根纤维，大于或等于100,000根纤维，大于或等于103,000根纤维，大于或等于105,000根纤维，大于或等于110,000根纤维，或者大于或等于120,000根纤维。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，每克小于或等于125,000根纤维且大于或等于50,000根纤维，每克小于或等于105,000根纤维且大于或等于75,000根纤维)。其他范围也是可能的。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员能够选择合适的方法来确定每克纤维层的纤维数量。例如，每克(纤维层)的纤维数量可以通过将纤维层(例如，带电纤维层)的平均BET表面积除以(带电)纤维层中的纤维的平均几何表面积来确定。在一些情况下，(带电)纤维层中的纤维的平均几何表面积可以通过测量纤维的平均截面周长(例如，通过扫描电子显微术)并乘以平均纤维长度来确定。
在一个示例性实施方案中，带电纤维层的BET表面积大于或等于0.33m2/g(例如，大于或等于0.33m2/g且小于或等于1.5m2/g)且小于或等于125,000根纤维/克(带电纤维层)(例如，小于或等于125,000根纤维/克且大于或等于50,000根纤维/克)。
在一些实施方案中，带电纤维层的第一多根纤维和/或第二多根纤维具有特定的平均最大截面尺寸，例如大于或等于2微米，大于或等于2.5微米，大于或等于3微米，大于或等于5微米，大于或等于7微米，大于或等于9微米，大于或等于10微米，大于或等于12微米，或者大于或等于14微米。在一些实施方案中，带电纤维的第一多根纤维和/或第二多根纤维的平均最大截面尺寸小于或等于15微米，小于或等于14微米，小于或等于12微米，小于或等于10微米，小于或等于9微米，小于或等于7微米，小于或等于5微米，或者小于或等于3微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于2微米且小于或等于15微米)。其他范围也是可能的。纤维(例如，第一多根纤维、第二多根纤维)的平均最大截面尺寸可以根据测试标准ASTM D-2130来确定。
在某些实施方案中，带电纤维层的第一多根纤维和/或第二多根纤维可以被设计成具有特定的截面形状。在一些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维的截面形状选自圆形、椭圆形、狗骨形、菜豆形、带形、不规则形和多叶形。在一组特定实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维具有多叶形(例如，双叶形、三叶形、四叶形、五叶形、多叶形)。如本文所用，多叶形纤维通常是指在纤维的截面处具有两个或更多个(例如，三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个)从纤维的芯延伸的叶片的纤维。在一些情况下，叶片可以为与芯相同或不同的材料。在一些实施方案中，纤维的叶片和芯是相同的材料。在某些实施方案中，纤维是双组分或多组分纤维(例如，叶片和芯包含不同的材料)。
在一些实施方案中，带电纤维层可以被设计成具有特定的未压缩厚度。在一些实施方案中，带电纤维层的未压缩厚度可以大于或等于大于或等于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，大于或等于450密耳，或者大于或等于500密耳。在某些实施方案中，带电纤维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450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。如本文所用，未压缩厚度使用Mitutoyo厚度计来确定。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(即该层的未压缩厚度)。
在某些实施方案中，带电纤维层可以具有特定的透气率。在一些实施方案中，带电纤维层的透气率大于或等于10CFM，大于或等于25CFM，大于或等于50CFM，大于或等于80CFM，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，大于或等于750CFM，大于或等于800CFM，大于或等于850CFM，大于或等于900CFM，大于或等于950CFM，大于或等于1000CFM，大于或等于1050CFM，大于或等于1100CFM，或者大于或等于1150CFM。在某些实施方案中，带电纤维层的透气率小于或等于1200CFM，小于或等于1150CFM，小于或等于1100CFM，小于或等于1050CFM，小于或等于1000CFM，小于或等于950CFM，小于或等于900CFM，小于或等于850CFM，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，小于或等于200CFM，小于或等于150CFM，小于或等于100CFM，小于或等于80CFM，小于或等于50CFM，或者小于或等于25CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10CFM且小于或等于1200CFM，大于或等于80CFM且小于或等于1200CFM，大于或等于50CFM且小于或等于650CFM)。其他范围也是可能的。如本文所用，第二层的透气率根据测试标准ASTMD737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，过滤介质包括如上文和本文所述的第一层和第二层。例如，在一组实施方案中，过滤介质包括开放支撑层(即第一层)和机械地附接至开放支撑层的带电纤维层(即第二层)。再次参照图1A，在一些实施方案中，过滤介质100包括机械地附接至带电纤维层(即第二层120)的开放支撑层(即第一层110)。在一些这样的实施方案中，开放支撑层具有大于1100CFM且小于或等于20000CFM的透气率和/或小于或等于10％的密实度。在一些情况下，开放支撑层可以为网。在一些实施方案中，过滤介质包括机械地附接(例如，针刺)至包含具有相对低的纤维直径的多根纤维的带电纤维层的开放支撑层(例如，网)。不希望受理论束缚，并入具有相对低的纤维直径(例如，小于15微米)的纤维增加了纤维层的表面积并且通常增加了过滤性能和/或跨越纤维层提供了相对低的压降。
如上所述，在一些实施方案中，过滤介质可以包括与第一层(例如，开放支撑层)关联的一个或更多个附加层。在一些情况下，一个或更多个附加层可以选自熔喷层、纺粘层或梳理成网层。
例如，在一些实施方案中，一个或更多个附加层中的至少一个层是熔喷层。在一些这样的实施方案中，附加层可以通过熔喷工艺形成和/或包含通过熔喷工艺形成的纤维。以下更详细地描述熔喷工艺。在某些实施方案中，一个或更多个附加层中的至少一个层是纺粘层。例如，纺粘层可以通过纺粘工艺形成和/或包含通过纺粘工艺形成的纤维。
在一些情况下，一个或更多个附加层中的至少一个层可以为梳理纤维层。
第一层(例如，开放支撑层，例如网)和/或一个或更多个附加层(例如，熔喷层)可以接合至另外的层，例如带电纤维层(例如，通过机械附接、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)。在一些实施方案中，开放支撑层和附加层可以机械地附接至例如带电纤维层。在一组特定实施方案中，开放支撑层和/或附加层层合至带电支撑层。在另一组实施方案中，开放支撑层和/或附加层针刺至带电支撑层。在某些实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层可以彼此机械地附接，使得包括开放支撑层、附加层和带电纤维层的过滤介质基本上不含粘合剂。例如，在一些实施方案中，开放支撑层机械地附接至附加层和/或带电纤维层并且在没有粘合剂的情况下彼此接合。在替代实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层可以通过机械附接和粘合剂彼此接合。在一组实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层可以维持为波形配置。例如，在某些实施方案中，过滤介质包括粗支撑层，该粗支撑层使开放支撑层、附加层和/或带电纤维层保持为波形配置，以维持层的相邻波的峰和谷的分离。在另一组实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层可以是非波形的(例如，基本上平面的)。
在一些实施方案中，附加层(中的每一者)可以具有大于或等于2g/m2，大于或等于3g/m2，大于或等于5g/m2，大于或等于7g/m2，大于或等于10g/m2，大于或等于12g/m2，大于或等于15g/m2，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35g/m2，大于或等于40g/m2，大于或等于45g/m2，大于或等于50g/m2，大于或等于55g/m2，大于或等于60g/m2，大于或等于65g/m2，大于或等于70g/m2，大于或等于75g/m2，大于或等于80g/m2，大于或等于85g/m2，大于或等于90g/m2，或者大于或等于95g/m2的特定的定重。在一些实施方案中，附加层(中的每一者)的定重小于或等于100g/m2，小于或等于95g/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75g/m2，小于或等于70g/m2，小于或等于65g/m2，小于或等于60g/m2，小于或等于55g/m2，小于或等于50g/m2，小于或等于45g/m2，小于或等于40g/m2，小于或等于35g/m2，小于或等于30g/m2，小于或等于25g/m2，小于或等于20g/m2，小于或等于15g/m2，小于或等于12g/m2，小于或等于10g/m2，小于或等于7g/m2，或者小于或等于5g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于2g/m2且小于或等于100g/m2，大于或等于2g/m2且小于5g/m2)。其他范围也是可能的。在一个示例性实施方案中，一个或更多个附加层中的至少一者为定重大于或等于2g/m2且小于或等于100g/m2的熔喷层。
在某些实施方案中，附加层可以具有大于或等于4密耳，大于或等于5密耳，大于或等于6密耳，大于或等于8密耳，大于或等于10密耳，大于或等于12密耳，大于或等于15密耳，大于或等于18密耳，大于或等于20密耳，或者大于或等于22密耳的特定的厚度。在某些实施方案中，各附加层的厚度小于或等于25密耳，小于或等于22密耳，小于或等于20密耳，小于或等于18密耳，小于或等于15密耳，小于或等于12密耳，小于或等于10密耳，小于或等于8密耳，小于或等于6密耳，或者小于或等于5密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于4密耳且小于或等于25密耳)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，附加层和开放支撑层的总定重可以大于或等于10g/m2，大于或等于15g/m2，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35g/m2，大于或等于40g/m2，大于或等于45g/m2，大于或等于50g/m2，大于或等于55g/m2，大于或等于60g/m2，大于或等于65g/m2，大于或等于70g/m2，大于或等于75g/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95g/m2，大于或等于100g/m2，大于或等于110g/m2，大于或等于120g/m2，或者大于或等于130g/m2。在一些实施方案中，附加层和开放支撑层的总定重小于或等于140g/m2，小于或等于130g/m2，小于或等于120g/m2，小于或等于110g/m2，小于或等于100g/m2，小于或等于95g/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75g/m2，小于或等于70g/m2，小于或等于65g/m2，小于或等于60g/m2，小于或等于55g/m2，小于或等于50g/m2，小于或等于45g/m2，小于或等于40g/m2，小于或等于35g/m2，小于或等于30g/m2，小于或等于25g/m2，或者小于或等于20g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10g/m2且小于或等于140g/m2)。
在一些实施方案中，各附加层可以具有特定的平均纤维直径。在某些实施方案中，附加层的平均纤维直径可以大于或等于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5微米，大于或等于8微米，大于或等于10微米，大于或等于12微米，大于或等于15微米，或者大于或等于17微米。在一些实施方案中，附加层的平均纤维直径可以小于或等于20微米，小于或等于17微米，小于或等于15微米，小于或等于12微米，小于或等于10微米，小于或等于8微米，小于或等于5微米，小于或等于3微米，小于或等于2微米，或者小于或等于1微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1微米且小于或等于20微米)。
各附加层可以选择为具有特定的透气率。在一些实施方案中，附加层的透气率大于或等于45CFM，大于或等于50CFM，大于或等于75CFM，大于或等于100CFM，大于或等于200CFM，大于或等于300CFM，大于或等于400CFM，大于或等于500CFM，大于或等于600CFM，大于或等于700CFM，大于或等于800CFM，大于或等于900CFM，或者大于或等于1000CFM。在一些实施方案中，附加层的透气率小于1100CFM，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300CFM，小于或等于200CFM，小于或等于100CFM，小于或等于75CFM，或者小于或等于50CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于45CFM且小于1100CFM)。其他范围也是可能的。
在一些情况下，开放支撑层和附加层可以具有特定的组合透气率。在一些实施方案中，开放支撑层和附加层的组合透气率大于或等于45CFM，大于或等于50CFM，大于或等于75CFM，大于或等于100CFM，大于或等于200CFM，大于或等于300CFM，大于或等于400CFM，大于或等于500CFM，大于或等于600CFM，大于或等于700CFM，大于或等于800CFM，大于或等于900CFM，或者大于或等于1000CFM。在一些实施方案中，开放支撑层和附加层的组合透气率小于1100CFM，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300CFM，小于或等于200CFM，小于或等于100CFM，小于或等于75CFM，或者小于或等于50CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于45CFM且小于1100CFM，大于或等于45CFM且小于或等于700CFM)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，一个或更多个附加层是带电的。通常，可以使用各种各样的技术中的任一种来使一个或更多个附加层带电。实例包括AC和/或DC电晕放电、充电棒、摩擦带电、水力充电(hydrocharging)或使用添加剂。例如，过滤介质的层(例如，过滤介质的一个或更多个附加层)可以通过水力充电过程然后干燥而带电，所述水力充电过程通过在足以赋予驻极体电荷的压力下使极性流体(例如，水)液滴的射流和/或流冲击到层上来进行。极性流体的射流或流可以通过任何合适的喷射方法来提供。在水力充电过程期间，层可以例如在多孔支撑体如带、网筛或织物上运输。在水力充电期间，在一些情况下，可以在多孔支撑体附近放置真空，例如以帮助极性流体穿过层。在水力充电之后，可以将层干燥(例如，通过通风干燥过程)。在另一些实施方案中，一个或更多个附加层可以是不带电的。
有利地，通过如本文所述的水力充电(例如，通过极性流体如水的射流)而带电的熔喷层可以与开放支撑层关联并且层合至带电纤维层，并且与不带电的熔喷层相比具有相对高的组合γ值。以下更详细地描述组合γ值。
在一些情况下，一个或更多个附加层是细纤维层。在一些实施方案中，细纤维层通过基于溶剂的纺丝工艺(例如，静电纺丝工艺)形成。在包括至少一个细纤维层的过滤介质的一些实施方案中，一个或更多个细纤维层可以包含合成纤维、玻璃纤维和/或纤维素纤维以及其他纤维类型。在一些情况下，细纤维层可以包含相对高的重量百分比的合成纤维(例如，100重量％)。例如，一个或更多个细纤维层可以包含由熔喷工艺、熔体纺丝工艺、离心纺丝工艺、静电纺丝、湿法成网、干法成网或气流成网工艺形成的合成纤维。在一些情况下，如以下进一步描述的，合成纤维可以是连续的。在一个示例性实施方案中，细纤维层通过静电纺丝工艺形成(例如，包含静电纺丝纤维)。
在一组特定实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联(例如，直接相邻)的熔喷层、和与熔喷层关联(例如，直接相邻)的细纤维层。
在一些实施方案中，过滤介质可以包括包含合成纤维的细纤维层。合成纤维可以具有相对小的平均纤维直径(例如，小于或等于约2微米)。例如，细纤维层中的合成纤维的平均截面尺寸(例如，直径)可以小于或等于约2微米(例如，为约0.08微米至约2.0微米)。在一些实施方案中，一个或更多个细纤维层中的合成纤维可以是通过任何合适的工艺(例如，熔喷、熔体纺丝、静电纺丝(例如，熔体静电纺丝、溶剂静电纺丝)、离心纺丝)形成的连续纤维。在某些实施方案中，合成纤维可以通过静电纺丝工艺形成。在另一些实施方案中，合成纤维可以是非连续的。在一些实施方案中，一个或更多个细纤维层中的所有纤维是合成纤维。
细纤维层中的合成纤维可以包括任何合适类型的合成聚合物。合适的合成纤维的实例包括聚酯(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，各种尼龙聚合物)、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(例如，聚丙烯酸)、聚乳酸、聚乙烯醇、聚氯乙烯、再生纤维素(例如，合成纤维素，如莱赛尔纤维、人造丝)、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯和PVDF的共聚物、聚醚砜、聚碳酸酯、及其组合。
在一些实施方案中，一个或更多个细纤维层(如果存在的话)的合成纤维的平均直径可以例如大于或等于约0.08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0.6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1.4微米，大于或等于约1.6微米，或者大于或等于约1.8微米。在一些情况下，一个或更多个细纤维层(如果存在的话)的合成纤维的平均直径可以小于或等于约2微米，小于或等于约1.8微米，小于或等于约1.6微米，小于或等于约1.4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0.6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，小于或等于约0.2微米，或者小于或等于约0.1微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.08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)。平均纤维直径的其他值也是可能的。纤维的平均直径可以例如通过扫描电子显微术来确定。
在一些情况下，合成纤维(如果存在的话)可以是连续的(例如，熔喷纤维、纺粘纤维、静电纺丝纤维、离心纺丝纤维等)。以上提供了连续纤维的长度。在另一些实施方案中，合成纤维(如果存在的话)不是连续的(例如，短纤维)。以上提供了短纤维的长度。连续纤维通过“连续”纤维形成工艺(例如熔喷工艺、纺粘工艺、静电纺丝工艺或离心纺丝工艺)制成，并且通常具有比非连续纤维更长的长度。非连续纤维是短纤维，其通常被切割(例如，由长丝)或形成为非连续离散纤维以具有特定长度或长度范围。
在过滤介质包括细纤维层的实施方案中，细纤维层可以具有任何合适的定重。在一些实施方案中，细纤维层的定重可以大于或等于0.01g/m2，大于或等于0.03g/m2，大于或等于0.05g/m2，大于或等于0.1g/m2，大于或等于0.3g/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5g/m2，大于或等于6g/m2，或者大于或等于8g/m2。在一些实施方案中，细纤维层的定重可以小于或等于10g/m2，小于或等于8g/m2，小于或等于6g/m2，小于或等于5g/m2，小于或等于3g/m2，小于或等于1g/m2，小于或等于0.5g/m2，小于或等于0.3g/m2，小于或等于0.1g/m2，小于或等于0.05g/m2，或者小于或等于0.03g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.01g/m2且小于或等于10g/m2，大于或等于0.03g/m2且小于或等于10g/m2，或者大于或等于0.01g/m2且小于或等于5g/m2)。其他范围也是可能的。定重可以根据测试标准ASTMD-846来确定。
在某些实施方案中，细纤维层可以具有特定的透气率。在一些实施方案中，细纤维层的透气率大于或等于10CFM，大于或等于25CFM，大于或等于50CFM，大于或等于80CFM，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，或者大于或等于450CFM。在某些实施方案中，细纤维层的透气率小于或等于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，小于或等于200CFM，小于或等于150CFM，小于或等于100CFM，小于或等于80CFM，小于或等于50CFM，或者小于或等于25CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10CFM且小于或等于500CFM)。其他范围也是可能的。如本文所用，第二层的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。
在一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的附加层如熔喷层或纺粘层、和与附加层相邻的带电纤维层。在又一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的附加层如熔喷层或纺粘层、和与附加层相邻(例如，直接相邻)的细纤维层。在一些这样的实施方案中，带电纤维层可以与细纤维层相邻(例如，直接相邻)。
在一些实施方案中，开放支撑层、附加层(例如，熔喷层)和细纤维层的组合透气率可以大于或等于10CFM，大于或等于20CFM，大于或等于40CFM，大于或等于60CFM，大于或等于80CFM，大于或等于100CFM，大于或等于150CFM，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，或者大于或等于450CFM。在某些实施方案中，开放支撑层、附加层(例如，熔喷层)和细纤维层的组合透气率小于或等于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，小于或等于200CFM，小于或等于150CFM，小于或等于100CFM，小于或等于80CFM，小于或等于60CFM，小于或等于40CFM，或者小于或等于20CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10CFM且小于或等于500CFM)。其他范围也是可能的。
过滤介质可以包括任何合适数量的开放支撑层、附加层和/或带电纤维层，其各自可以彼此机械地附接或者可以彼此不机械地附接。例如，在一些实施方案中，过滤介质可以包括设置在两个开放支撑层(例如，在带电纤维层的上游并且机械地附接至带电纤维层的第一开放支撑层、和在带电纤维层的下游并且机械地附接至带电纤维层的第二开放支撑层)之间的带电纤维层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括设置在两个带电纤维层(例如，在开放支撑层的上游并且机械地附接至开放支撑层的第一带电纤维层、和在开放支撑层的下游并且机械地附接至开放支撑层的第二带电纤维层)之间的开放支撑层。例如，再次参照图1B，在某些实施方案中，过滤介质102可以包括设置在第一带电层(即第二层120)与第二带电层(即第三层122)之间的开放支撑层(即第一层110)。
过滤介质中可以存在任何合适数量的带电纤维层。在一些实施方案中，过滤介质可以包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个带电纤维层，其一者或更多者机械地附接至开放支撑层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括五个或更少个、四个或更少个、三个或更少个、或者两个更少个带电纤维层，其一者或更多者机械地附接至开放支撑层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，1至5个带电纤维层)。其他范围也是可能的。
类似地，过滤介质中可以存在任何合适数量的开放支撑层。在一些实施方案中，过滤介质可以包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个开放支撑层，其一者或更多者机械地附接至带电纤维层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括五个或更少个、四个或更少个、三个或更少个、或者两个更少个开放支撑层，其一者或更多者机械地附接至带电纤维层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，1至5个开放支撑层)。其他范围也是可能的。
如本文所述的具有机械地附接至开放支撑层的带电纤维层的过滤介质可以具有期望的结构特性，例如总定重和/或总厚度。在一些实施方案中，过滤介质的总定重可以大于或等于12g/m2，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85g/m2，大于或等于90g/m2，大于或等于100g/m2，大于或等于150g/m2，大于或等于200g/m2g/m2，大于或等于250g/m2，大于或等于300g/m2，大于或等于350g/m2，大于或等于400g/m2，大于或等于450g/m2，大于或等于500g/m2，大于或等于550g/m2，大于或等于600g/m2，大于或等于650g/m2，或者大于或等于700g/m2。在一些实施方案中，过滤介质的总定重可以小于或等于750g/m2，小于或等于700g/m2，小于或等于650g/m2，小于或等于600g/m2，小于或等于550g/m2，小于或等于500g/m2，小于或等于450g/m2，小于或等于400g/m2，小于或等于350g/m2，小于或等于300g/m2，小于或等于250g/m2，小于或等于200g/m2，小于或等于150g/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，或者小于或等于20g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，总定重大于或等于12g/m2且小于或等于750g/m2，大于或等于40g/m2且小于或等于700g/m2，大于或等于50g/m2且小于或等于650g/m2，大于或等于25g/m2且小于或等于650g/m2)。总定重的其他值也是可能的。总定重可以根据测试标准ASTMD-846来确定。
在一些实施方案中，过滤介质(例如，具有机械地附接至开放支撑层的带电纤维层的过滤介质、包括开放支撑层和一个或更多个附加层的过滤介质)的总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15密耳，大于或等于20密耳，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350密耳，大于或等于400密耳，大于或等于450密耳，大于或等于500密耳，大于或等于550密耳，大于或等于600密耳，大于或等于700密耳，大于或等于800密耳，大于或等于900密耳，大于或等于1000密耳，大于或等于1200密耳，大于或等于1400密耳，大于或等于1600密耳，或者大于或等于1800密耳。在某些实施方案中，过滤介质的总厚度小于或等于2000密耳，小于或等于1800密耳，小于或等于1600密耳，小于或等于1400密耳，小于或等于1200密耳，小于或等于1000密耳，小于或等于900密耳，小于或等于800密耳，小于或等于700密耳，小于或等于600密耳，小于或等于550密耳，小于或等于500密耳，小于或等于450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150密耳，小于或等于100密耳，小于或等于50密耳，小于或等于40密耳，小于或等于30密耳，小于或等于20密耳，小于或等于15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，总厚度大于或等于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，大于或等于5密耳且小于或等于2000密耳)。总厚度的其他值也是可能的。总厚度可以根据测试标准ASTM D-1777来确定。
如本文所述的具有机械地附接至开放支撑层的带电纤维层的过滤介质可以具有期望的过滤特性，例如γ、归一化γ、压降和/或总透气率。
过滤介质(例如，包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质、包括开放支撑层和一个或更多个附加层的过滤介质)可以表现出合适的总透气率特征。在一些实施方案中，过滤介质的总透气率可以为约30CFM至约1100CFM。在一些实施方案中，过滤介质的总透气率可以大于或等于30CFM，大于或等于50CFM，大于或等于75CFM，大于或等于100CFM，大于或等于150CFM，大于或等于200CFM，大于或等于300CFM，大于或等于400CFM，大于或等于500CFM，大于或等于600CFM，大于或等于700CFM，大于或等于800CFM，大于或等于900CFM，或者大于或等于1000CFM。在某些实施方案中，过滤介质的总透气率小于或等于1100CFM，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300CFM，小于或等于200CFM，小于或等于100CFM，小于或等于75CFM，或者小于或等于50CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，透气率大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM)。其他范围也是可能的。如本文所确定的，过滤介质的总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。
跨越过滤介质(例如，包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质、包括开放支撑层和一个或更多个附加层的过滤介质)的压降可以根据过滤介质的特定应用而变化。例如，在一些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以为1Pa至120Pa，或1Pa至100Pa。在一些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以大于或等于1Pa，大于或等于2Pa，大于或等于5Pa，大于或等于10Pa，大于或等于20Pa，大于或等于30Pa，大于或等于40Pa，大于或等于50Pa，大于或等于60Pa，大于或等于70Pa，大于或等于80Pa，大于或等于90Pa，大于或等于100Pa，或者大于或等于110Pa。在某些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以小于或等于120Pa，小于或等于110Pa，小于或等于100Pa，小于或等于90Pa，小于或等于80Pa，小于或等于70Pa，小于或等于60Pa，小于或等于50Pa，小于或等于40Pa，小于或等于30Pa，小于或等于20Pa，小于或等于10Pa，小于或等于5Pa，或者小于或等于2Pa。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，压降大于或等于1Pa且小于或等于120Pa，大于或等于1Pa且小于或等于100Pa)。其他范围也是可能的。
压降测量为当以95升/分钟的面速度暴露于NaCl气溶胶时跨越过滤介质或纤维层的压差。面速度是空气在其撞击过滤介质或层的上游侧时的速度。压降值通常记录为毫米水或帕斯卡。本文所述的压降值根据EN13274-7标准来确定。压降值用粒度为0.65微米的NaCl气溶胶以95升/分钟的面速度在100cm2的面积上测量。
在一些实施方案中，过滤介质可以具有期望的归一化效率。例如，在一些实施方案中，过滤介质的归一化效率可以大于或等于1，大于或等于1.25，大于或等于1.5，大于或等于2，大于或等于2.5，或者大于或等于3。在某些实施方案中，过滤介质的归一化效率可以小于或等于3.5，小于或等于3，小于或等于2.5，小于或等于2，或者小于或等于1.5。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3.5)。过滤介质的归一化效率的其他值也是可能的。归一化效率没有单位，并且是指过滤介质的初始效率百分比与过滤介质内的一个或更多个带电纤维层(即，不包括任何开放支撑层或粗支撑层)的总定重(以g/m2测量)的比率。初始效率根据EN13274-7标准使用粒度为0.65微米的NaCl气溶胶以95升/分钟的面速度在100cm2的面积上确定。
有利地，与具有与带电纤维层相邻的透气率小于或等于1100CFM的支撑层的过滤介质相比，包括机械地附接(例如，针刺)至带电纤维层的开放支撑层(例如，透气率大于1100CFM的开放支撑层)的过滤介质可以表现出降低的压降和/或增加的容尘量。
在一些实施方案中，过滤介质可以具有一定的容尘量。例如，在一些实施方案中，过滤介质的容尘量可以大于或等于1g/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90g/m2，大于或等于100g/m2，大于或等于110g/m2，大于或等于120g/m2，或者大于或等于130g/m2。在某些实施方案中，过滤介质的容尘量可以小于或等于140g/m2，小于或等于130g/m2，小于或等于120g/m2，小于或等于110g/m2，小于或等于100g/m2，小于或等于90g/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20g/m2，小于或等于10g/m2，或者小于或等于5g/m2。以上提及的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140g/m2，大于或等于约80g/m2且小于或等于约140g/m2)。容尘量的其他值也是可能的。非波形配置的包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质的容尘量基于标准ISO/TS 11155-1来测试。该测试使用基础上游重力粉尘水平为75mg/m3的ISO 12103-1，A2细测试粉尘。该测试在100cm2的过滤面积上以20cm/秒的面速度进行至过滤介质达到82Pa的空气阻力。
由于可能期望基于穿透率(penetration)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微粒效率对过滤介质或层进行评级，因此可以根据称为γ值的值对过滤器进行评级。通常，更高的γ值指示更好的过滤性能，即，高的作为压降函数的微粒效率。γ值根据下式表示：γ＝(-log(初始NaCl穿透率％/100)/压降，Pa)×100×9.8，相当于：γ＝(-log(初始NaCl穿透率％/100)/压降，mm H2O)×100。
NaCl穿透率百分比基于穿过过滤介质或层的颗粒的百分比。在NaCl穿透率百分比降低(即，微粒效率增加)的情况下(当颗粒不太能够穿过过滤介质或层时)，γ增加。在压降降低(即，流体流动穿过过滤器的阻力低)下，γ增加。NaCl穿透率、压降和/或γ之间的这些一般化关系假定其他特性保持恒定。
穿透率(通常以百分比表示)定义如下：穿透率(％)＝(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。穿透率的典型测试涉及吹送氯化钠(NaCl)颗粒穿过过滤介质或层，并测量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NaCl颗粒的EN13274-7标准使用配备有用于NaCl气溶胶测试的氯化钠发生器的来自TSI,Inc.的8130CertiTestTM自动化过滤器测试单元来确定。由盐颗粒发生器产生的平均粒度为0.65微米质量平均直径。该仪器基于瞬时测量跨越过滤介质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且可以用于确定过滤介质的初始效率。压降值(例如，用于确定γ)使用EN13274-7标准在来自SFP Services Ltd,UK的钠火焰光度计上来确定。该仪器测量当过滤介质或层在100cm2的面积上经受95升/分钟的面速度时跨越过滤介质(或层)的压降。
过滤介质(例如，包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质、包括开放支撑层和一个或更多个附加层的过滤介质)作为整体可以具有相对高的γ值。在一些实施方案中，过滤器的γ值大于或等于30，大于或等于50，大于或等于75，大于或等于100，大于或等于125，大于或等于150，大于或等于175，大于或等于200，或者大于或等于225。在一些实施方案中，过滤介质的γ值小于或等于250，小于或等于225，小于或等于200，小于或等于175，小于或等于150，小于或等于125，小于或等于100，小于或等于75，或者小于或等于50。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于30且小于或等于250，或者大于或等于75且小于或等于150)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，开放支撑层、一个或更多个附加层(例如，熔喷层)和带电纤维层可以具有相对高的组合γ值。在一些实施方案中，开放支撑层、一个或更多个附加层和带电纤维层的组合γ值(例如，对与一个或更多个附加层关联并层合至带电纤维层的开放支撑层测量的γ值)大于或等于1，大于或等于5，大于或等于10，大于或等于20，大于或等于30，大于或等于50，大于或等于75，大于或等于90，大于或等于100，大于或等于125，大于或等于150，大于或等于175，大于或等于180，大于或等于200，或者大于或等于225。在某些实施方案中，开放支撑层、一个或更多个附加层和带电纤维层的组合γ值小于或等于250，小于或等于225，小于或等于200，小于或等于180，小于或等于175，小于或等于150，小于或等于125，小于或等于100，小于或等于90，小于或等于75，小于或等于50，小于或等于30，小于或等于20，小于或等于10，或者小于或等于5。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1且小于或等于180，或者大于或等于90且小于或等于180)。其他范围也是可能的。
在一组特定实施方案中，开放支撑层、附加层如熔喷层、和带电纤维层层合在一起并且具有大于或等于90且小于或等于180的组合γ值。在一些这样的实施方案中，熔喷层可以如上所述进行水力充电。在一些实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层维持为波形配置并且具有大于或等于90且小于或等于250的组合γ值。在某些实施方案中，开放支撑层、附加层和/或带电纤维层为非波形的并且具有大于或等于90且小于或等于250的组合γ值。
过滤介质(例如，包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质、包括与一个或更多个附加层关联并层合至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质)可以具有期望的归一化γ。如本文所用，归一化γ是无单位参数，并且是指过滤介质的γ与过滤介质内的一个或更多个带电纤维层(即，不包括任何开放支撑层或粗支撑层)的总定重(以g/m2测量)的比率。在一些实施方案中，过滤介质(例如，包括机械地附接至带电纤维层的开放支撑层的过滤介质)的归一化γ可以大于或等于1，大于或等于1.5，大于或等于2，大于或等于2.5，大于或等于3，大于或等于3.5，大于或等于4，大于或等于4.5，大于或等于5，大于或等于5.5，大于或等于5.6，大于或等于6，大于或等于，大于或等于6.5，大于或等于7，大于或等于7.5，大于或等于8，大于或等于8.5，大于或等于9，大于或等于9.5，大于或等于10，或者大于或等于10.5。在某些实施方案中，过滤介质的归一化γ可以小于或等于10.9，小于或等于10.5，小于或等于10，小于或等于9.5，小于或等于9，小于或等于8.5，小于或等于8，小于或等于7.5，小于或等于7，小于或等于6.5，小于或等于6，小于或等于5.6，小于或等于5.5，小于或等于5，小于或等于4.5，小于或等于4，小于或等于3.5，小于或等于3，小于或等于2.5，小于或等于2，或者小于或等于1.5。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，过滤介质的归一化γ大于或等于1且小于或等于10.9，大于或等于1且小于或等于5.6)。其他范围也是可能的。例如，在一个示例性实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的带电纤维层，并且过滤介质具有大于或等于1且小于或等于5.6的归一化γ。在另一个示例性实施方案中，过滤介质包括包含相对细的多根纤维(例如，平均纤维直径小于15微米)的多根纤维带电纤维层，并且过滤介质具有大于或等于1且小于或等于10.9的归一化γ。
如本文所述，过滤介质和/或层(例如，第一层、第二层)可以被设计成具有穿透率或效率(例如，初始效率)。穿透率和(初始)效率如上所述进行测量。通常，(初始)效率被确定为100-％穿透率。以百分比表示的穿透率定义为穿透率＝(C/C0)*100，其中C为穿过过滤介质之后的颗粒浓度，C0为穿过过滤介质之前的颗粒浓度。
在一些实施方案中，过滤介质(例如，包括开放支撑层、带电纤维层、一个或更多个附加层、和/或细纤维层)的初始效率大于或等于50％，大于或等于55％，大于或等于60％，大于或等于65％，大于或等于70％，大于或等于75％，大于或等于80％，大于或等于85％，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(例如，包括开放支撑层、带电纤维层、一个或更多个附加层、和/或细纤维层)的初始效率小于或等于99.999％，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％，小于或等于92％，小于或等于90％，小于或等于85％，小于或等于80％，小于或等于75％，小于或等于70％，小于或等于65％，小于或等于60％，或者小于或等于55％。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50％且小于或等于99.999％，大于或等于90％且小于或等于99.999％)。其他范围也是可能的。初始效率如下所述进行确定。
在一个示例性实施方案中，过滤介质可以包括开放支撑层和机械地附接至开放支撑层的带电纤维层，其中开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM并且为网。在一些实施方案中，开放支撑层的密实度小于或等于10％。
在另一个示例性实施方案中，过滤介质可以包括开放支撑层和机械地附接至开放支撑层的带电纤维层，其中开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM。在一些实施方案中，过滤介质具有大于或等于12g/m2且小于或等于700g/m2的总定重、大于或等于90且小于或等于250的γ、和/或大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM的总透气率。在一些情况下，带电纤维层可以针刺至开放支撑层。
在一些实施方案中，过滤介质可以包括保持为波形或曲线配置的至少一个层(例如，带电纤维层)。在某些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个开放支撑层)通过一个或更多个附加支撑层(例如，一个或更多个粗支撑层)保持为波形或曲线配置。有利地，由于波形配置，过滤介质可以具有增加的表面积，这可以产生改善的过滤特性。过滤介质可以包括多个层(例如，开放支撑层、一个或更多个纤维层如带电纤维层、粗支撑层、顶层和/或底层)，并且所述层中仅一些或全部可以为波形的。有利地，如本文所述的具有至少一个保持为波形或曲线配置的层的过滤介质可以包括具有相对低的定重的相对带电纤维层。
在一些实施方案中，开放支撑层例如网可以在具有相对高的透气率的同时提供额外的机械增强和/或结构稳定性(例如，为具有波形配置的过滤介质)。图2A示出了过滤介质200的一个示例性实施方案，其具有第一层210(例如，开放支撑层，例如网)和与第一层210相邻的第二层220(例如，带电纤维层)。在所示实施方案中，第一层210和第二层220为包括过滤介质的相邻波的峰和谷的波形配置。如图2B所示，在一些实施方案中，过滤介质202包括设置在第二层220(例如，第一带电纤维层)与第三层222(例如，第二带电纤维层)之间的第一层210(例如，开放支撑层，例如网)。
在某些实施方案中，过滤介质包括粗支撑层，该粗支撑层使一个或更多个层(例如，开放支撑层、一个或更多个附加层和/或带电纤维层)保持为波形配置，以维持一个或更多个层的相邻波的峰和谷的分离。如图2C所示，过滤介质204包括设置在第二层220(例如，第一带电纤维层)与第三层230(例如，第二带电纤维层)之间的第一层210(例如，开放支撑层，例如网)。在所示实施方案中，过滤介质204包括与第二层220相邻的第一粗支撑层230和与第三层222相邻的第二粗支撑层232。粗支撑层230和232可以帮助使第二层220和第三层230、和任选地任何附加层(例如，开放支撑层)维持为波形配置。虽然示出了两个粗支撑层230、232，但是过滤介质204不需要包括两个粗支撑层。在仅提供一个支撑层的情况下，支撑层可以设置在层的上游或下游。
过滤介质204还可以任选地包括位于过滤介质204的最上游侧和/或最下游侧的一个或更多个外层或覆盖层。图2C示出了设置在过滤介质204的上游侧上以用作例如上游容尘层和/或支撑层的顶层240。顶层240还可以用作美观层(aesthetic layer)，这将在以下更详细地讨论。所示实施方案中的层被布置成使得顶层240设置在空气进入侧(标记为I)，第一粗支撑层230恰好在顶层240的下游，第二纤维层220恰好设置在第一粗支撑层230的下游，开放支撑层210设置在第二纤维层220的下游，第三纤维层222设置在开放支撑层210的下游，第二粗支撑层232在空气流出侧(标记为O)设置在第三纤维层222的下游。空气流动的方向(即，从空气进入I至空气流出O)由标记为附图标记A的箭头表示。外层或覆盖层可以替代地或另外地为这样的底层，其设置在过滤介质204的下游侧，以用作为过滤介质204提供结构完整性以帮助维持波形配置的增强组件。外层或覆盖层还可以起到提供耐磨性的作用。
在某些实施方案中，一个或更多个附加层(例如，熔喷层)和关联的开放支撑层和/或带电纤维层为波形配置。在一些实施方案中，一个或更多个粗支撑层使一个或更多个附加层(例如，熔喷层)和关联的开放支撑层和/或带电纤维层保持为波形配置并维持层的相邻波的峰和谷的分离。在一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的附加层(例如，熔喷层)、和带电纤维层，其中附加层、开放支撑层和带电纤维层为波形配置。在一些情况下，过滤介质包括在一些情况下可以为波形配置的细纤维层(例如，开放支撑层、附加层、细纤维层和带电纤维层为波形配置)。
此外，如图2C所示的示例性实施方案中所示，外层或覆盖层的形貌可以不同于纤维层和/或任何支撑层的形貌。例如，在打褶或非打褶配置中，外层或覆盖层可以是非波形的(例如，基本上平面的)，而纤维层和/或任何开放支撑层可以具有波形配置。本领域技术人员将理解多种其他配置是可能的，并且过滤介质可以包括任何数量的各种布置的层。
如图2C至2D中说明性地示出的，纤维层和/或支撑层可以具有相对于其各表面包括多个峰P和谷T的波形配置。本领域技术人员可以理解，在纤维层的一侧的峰P可以在相对侧具有相应的谷T。因此，第二层220可以延伸到谷T中，并且正好与同一谷T相对的是峰P，上游第三层222可以延伸跨越峰P。如图2D中说明性地示出的，峰和谷也可以存在于单个纤维层中。如图2C中说明性地示出的，谷可以部分地或基本上填充有纤维(例如，部分地或基本上填充有粗支撑层)。
可以使用多种制造技术使一些或所有的纤维层、和/或一些或所有的支撑层(例如，开放支撑层、一个或更多个粗支撑层)形成为波形配置，但是在涉及单个纤维层的一个示例性实施方案中，纤维层定位在与第二移动表面相邻的第一移动表面上，并且纤维层在以不同速度行进的第一移动表面与第二移动表面之间传送。在涉及两个或更多个纤维层的一个实例中，纤维层以从空气进入侧到空气流出侧的期望布置彼此相邻地定位，并且组合的层在以不同速度行进的第一移动表面与第二移动表面之间传送。例如，第二表面可以以比第一表面的速度更慢的速度行进。在任一布置中，可以使用吸力(例如真空力)在层从第一移动表面向第二移动表面行进时将层朝向第一移动表面拉动，然后朝向第二移动表面拉动。速度差使得层在传送到第二移动表面上时形成Z向波，从而在层中形成峰和谷。可以改变各表面的速度以及两个表面之间的速度比以获得如本文所述的纤维取向的百分比。通常，更高的速度比导致更高百分比的相对于水平面或者相对于纤维层或外层或覆盖层的表面(例如，平坦表面)具有更成角度的取向的纤维。在一些实施方案中，一个或更多个纤维层或过滤介质使用至少1.5、至少2.5、至少3.5、至少4.0、至少4.5、至少5.0、至少5.5、或至少6.0的速度比来形成。在某些实施方案中，速度比小于或等于10.0、小于或等于9.0、小于或等于8.0、小于或等于7.0、小于或等于6.0、小于或等于5.0、或者小于或等于4.0、小于或等于3.5、小于或等于3.0、或者小于或等于2.5。以上提及的范围的组合也是可能的。其他比也是可能的。
也可以改变各表面的速度以获得期望的每英寸波数。也可以改变表面之间的距离以确定峰和谷的幅度，在一个示例性实施方案中，距离被调节为0至2”。也可以改变不同层的特性以获得期望的过滤介质配置。
在一些实施方案中，第二层(例如，带电纤维层)的周期(例如，每英寸波数)可以为3个波/6英寸至40个波/6英寸(例如，3个波/6英寸至15个波/6英寸，5个波/6英寸至9个波/6英寸，10个波/6英寸至40个波/6英寸)。在一些实施方案中，纤维层的周期可以大于或等于3个波/6英寸，大于或等于4个波/6英寸，大于或等于5个波/6英寸，大于或等于6个波/6英寸，大于或等于7个波/6英寸，大于或等于8个波/6英寸，大于或等于9个波/6英寸，大于或等于10个波/6英寸，大于或等于11个波/6英寸，大于或等于12个波/6英寸，大于或等于13个波/6英寸，大于或等于14个波/6英寸，大于或等于15个波/6英寸，大于或等于17个波/6英寸，大于或等于20个波/6英寸，大于或等于25个波/6英寸，大于或等于30个波/6英寸，或者大于或等于35个波/6英寸。在某些实施方案中，第二层的周期可以小于或等于40个波/6英寸，小于或等于35个波/6英寸，小于或等于30个波/6英寸，小于或等于25个波/6英寸，小于或等于20个波/6英寸，小于或等于17个波/6英寸，小于或等于15个波/6英寸，小于或等于14个波/6英寸，小于或等于13个波/6英寸，小于或等于12个波/6英寸，小于或等于11个波/6英寸，小于或等于10个波/6英寸，小于或等于9个波/6英寸，小于或等于8个波/6英寸，小于或等于7个波/6英寸，小于或等于6个波/6英寸，小于或等于5个波/6英寸，或者小于或等于4个波/6英寸。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，第二层的周期大于或等于10个波/6英寸且小于或等于40个波/6英寸，大于或等于5个波/6英寸且小于或等于9个波/6英寸，大于或等于3个波/6英寸且小于或等于15个波/6英寸)。周期的其他范围也是可能的。此外，在介质中存在一个或更多个层(例如，第三层，例如第二带电纤维层)的实施方案中，各层的周期可以具有以上提及的范围中的一者或更多者。
在过滤介质(例如，包括开放支撑层和一个或更多个带电纤维层的过滤介质，其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)中可以存在任何合适数量的带电纤维层。在一些实施方案中，过滤介质可以包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个带电纤维层，其一者或更多者机械地附接至开放支撑层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括五个或更少个、四个或更少个、三个或更少个、或者两个更少个带电纤维层，其一者或更多者机械地附接至开放支撑层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，1至5个带电纤维层)。其他范围也是可能的。
类似地，在过滤介质中可以存在任何合适数量的开放支撑层。在一些实施方案中，过滤介质可以包括一个或更多个、两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个开放支撑层，其一者或更多者机械地附接至带电纤维层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括五个或更少个、四个或更少个、三个或更少个、或者两个更少个开放支撑层，其一者或更多者机械地附接至带电纤维层。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，1至5个带电纤维层)。其他范围也是可能的。
如本文所述的具有开放支撑层、粗支撑层和带电纤维层(其中至少带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质可以具有期望的结构特性，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150g/m2，大于或等于200g/m2 g/m2，大于或等于250g/m2，大于或等于300g/m2，大于或等于350g/m2，大于或等于400g/m2，大于或等于450g/m2，大于或等于500g/m2，大于或等于550g/m2，大于或等于600g/m2，大于或等于650g/m2，大于或等于700g/m2，或者大于或等于750g/m2。在一些实施方案中，过滤介质的总定重可以小于或等于800g/m2，小于或等于750g/m2，小于或等于700g/m2，小于或等于650g/m2，小于或等于600g/m2，小于或等于550g/m2，小于或等于500g/m2，小于或等于450g/m2，小于或等于400g/m2，小于或等于350g/m2，小于或等于300g/m2，小于或等于250g/m2，小于或等于200g/m2，小于或等于150g/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，或者小于或等于40g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，总定重大于或等于30g/m2且小于或等于800g/m2，大于或等于100g/m2且小于或等于450g/m2)。总定重的其他值也是可能的。总定重可以根据测试标准ASTM D-846来确定。
在一些实施方案中，过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)具有特定的厚度。在某些实施方案中，整体过滤介质的厚度大于或等于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400密耳，大于或等于500密耳，大于或等于600密耳，大于或等于700密耳，大于或等于800密耳，大于或等于900密耳，大于或等于1000密耳，大于或等于1500密耳，大于或等于2000密耳，大于或等于2500密耳，大于或等于3000密耳，或者大于或等于3500密耳。在一些实施方案中，整体过滤介质的厚度小于或等于4000密耳，小于或等于3500密耳，小于或等于3000密耳，小于或等于2500密耳，小于或等于2000密耳，小于或等于1500密耳，小于或等于1000密耳，小于或等于900密耳，小于或等于800密耳，小于或等于700密耳，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300密耳，小于或等于250密耳，小于或等于200密耳，或者小于或等于150密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于100密耳且小于或等于4000密耳，大于150密耳且小于或等于1000密耳)。其他范围也是可能的。如本文所确定的整体过滤介质的厚度根据TAPPI T411来测量。
如本文所述的具有开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质可以具有期望的过滤特性，例如容尘量、γ、压降和/或总透气率。
过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)可以表现出合适的总透气率特征。在一些实施方案中，过滤介质的总透气率可以为约10CFM至约1000CFM。在一些实施方案中，过滤介质的总透气率可以大于或等于10CFM，大于或等于25CFM，大于或等于50CFM，大于或等于75CFM，大于或等于100CFM，大于或等于150CFM，大于或等于200CFM，大于或等于300CFM，大于或等于400CFM，大于或等于500CFM，大于或等于600CFM，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，过滤介质的总透气率小于或等于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300CFM，小于或等于200CFM，小于或等于100CFM，小于或等于75CFM，小于或等于50CFM，或者小于或等于25CFM。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，透气率大于或等于10CFM且小于或等于1000CFM，大于或等于100CFM且小于或等于700CFM)。其他范围也是可能的。如本文所确定的过滤介质的总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。
跨越过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)的压降可以根据过滤介质的特定应用而变化。例如，在一些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以为2Pa至200Pa，或3Pa至25Pa。在一些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以大于或等于2Pa，大于或等于3Pa，大于或等于5Pa，大于或等于10Pa，大于或等于20Pa，大于或等于25Pa，大于或等于50Pa，大于或等于75Pa，大于或等于100Pa，大于或等于125Pa，大于或等于150Pa，或者大于或等于175Pa。在某些实施方案中，跨越过滤介质的压降可以小于或等于200Pa，小于或等于175Pa，小于或等于150Pa，小于或等于125Pa，小于或等于100Pa，小于或等于75Pa，小于或等于50Pa，小于或等于25Pa，小于或等于20Pa，小于或等于10Pa，小于或等于5Pa，或者小于或等于3Pa。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，压降大于或等于2Pa且小于或等于200Pa，大于或等于3Pa且小于或等于25Pa)。其他范围也是可能的。
本文所述的过滤介质可以具有有益的容尘特性。在一些实施方案中，过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)的容尘量(DHC)可以大于或等于5g/m2，大于或等于10g/m2，大于或等于25g/m2，大于或等于50g/m2，大于或等于75g/m2，大于或等于100g/m2，大于或等于150g/m2，大于或等于200g/m2，大于或等于250g/m2，大于或等于300g/m2，大于或等于350g/m2，大于或等于400g/m2，大于或等于450g/m2，大于或等于500g/m2，或者大于或等于550g/m2。在一些实施方案中，过滤介质的DHC可以小于或等于600g/m2，小于或等于550g/m2，小于或等于500g/m2，小于或等于450g/m2，小于或等于400g/m2，小于或等于350g/m2，小于或等于300g/m2，小于或等于250g/m2，小于或等于200g/m2，小于或等于150g/m2，小于或等于100g/m2，小于或等于75g/m2，小于或等于50g/m2，小于或等于25g/m2，或者小于或等于10g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，DHC大于或等于5g/m2且小于或等于600g/m2，大于或等于200g/m2且小于或等于350g/m2)。其他范围也是可能的。
包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质的容尘量基于ASHRAE52.2标准来测试。该测试使用基础上游重力粉尘水平为70mg/m2的ASHRAE测试粉尘。该测试以0.944m3/秒(3400m3/小时)的面速度进行至终点压力为450Pa。
过滤介质(例如，包括开放支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)作为整体可以具有相对高的γ值。在一些实施方案中，过滤器的γ值大于或等于20，大于或等于30，大于或等于50，大于或等于75，大于或等于100，大于或等于125，大于或等于150，大于或等于175，大于或等于200，或者大于或等于225。在一些实施方案中，过滤介质的γ值小于或等于250，小于或等于225，小于或等于200，小于或等于175，小于或等于150，小于或等于125，小于或等于100，小于或等于75，小于或等于50，或者小于或等于30。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于20且小于或等于250，或者大于或等于75且小于或等于150)。其他范围也是可能的。
过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)可以被设计成具有特定的初始效率(例如，初始效率)。
在一些实施方案中，过滤介质(例如，包括开放支撑层、粗支撑层和一个或更多个带电纤维层(其中至少一个带电纤维层保持为波形或曲线配置)的过滤介质)的初始效率大于或等于50％，大于或等于55％，大于或等于60％，大于或等于65％，大于或等于70％，大于或等于75％，大于或等于80％，大于或等于85％，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99.999％，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％，小于或等于92％，小于或等于90％，小于或等于85％，小于或等于80％，小于或等于75％，小于或等于70％，小于或等于65％，小于或等于60％，或者小于或等于55％。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50％且小于或等于99.999％，大于或等于90％且小于或等于99.999％)。其他范围也是可能的。
在一个示例性实施方案中，过滤介质包括带电纤维层、机械地附接至带电纤维层的开放支撑层、和使带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离的粗支撑层。在一些实施方案中，带电纤维层的定重小于或等于12g/m2且大于或等于700g/m2。在某些实施方案中，开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM。在一些实施方案中，过滤介质的总透气率大于或等于10CFM且小于或等于1000CFM。
如上文和本文所述，在一些实施方案中，过滤介质包括一个或更多个粗支撑层(例如，使带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离)。
再次参照图2C，粗支撑层230、232可以由多种纤维类型和尺寸形成。在一个示例性实施方案中，下游粗支撑层232由平均纤维直径大于或等于第二层220和/或第三层222、上游粗支撑层230和顶层240(如果设置的话)的平均纤维直径的纤维形成。在一些情况下，上游支撑层230由平均纤维直径小于或等于下游支撑层232的平均纤维直径但大于第二层220和/或第三层222的平均纤维直径的纤维形成。
粗支撑层(例如，下游支撑层、上游支撑层)的纤维的平均纤维长度可以为例如约0.5英寸至6.0英寸(例如，1.5英寸至3英寸)。在一些实施方案中，粗支撑层的纤维的平均纤维长度可以小于或等于6英寸，小于或等于5.5英寸，小于或等于5英寸，小于或等于4.5英寸，小于或等于4英寸，小于或等于3.5英寸，小于或等于3英寸，小于或等于2.5英寸，小于或等于2英寸，或者小于或等于1英寸。在某些实施方案中，粗支撑层的纤维的平均纤维长度可以大于或等于0.5英寸，大于或等于1英寸，大于或等于1.5英寸，大于或等于2英寸，大于或等于2.5英寸，大于或等于3英寸，大于或等于3.5英寸，大于或等于4英寸，大于或等于4.5英寸，大于或等于5英寸，或者大于或等于5.5英寸。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5英寸且小于或等于6英寸，大于或等于1.5英寸且小于或等于3英寸)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，粗支撑层中的多根纤维的平均纤维直径可以大于或等于8微米、大于或等于10微米，大于或等于12微米，大于或等于15微米，大于或等于20微米，大于或等于25微米，大于或等于30微米，大于或等于35微米，大于或等于40微米，大于或等于45微米，大于或等于50微米，大于或等于55微米，大于或等于60微米，大于或等于65微米，大于或等于70微米，大于或等于75微米，或者大于或等于80微米。在一些实施方案中，粗支撑层中的多根纤维的平均纤维直径可以小于或等于85微米，小于或等于80微米，小于或等于75微米，小于或等于70微米，小于或等于65微米，小于或等于60微米，小于或等于55微米，小于或等于50微米，小于或等于45微米，小于或等于40微米，小于或等于35微米，小于或等于30微米，小于或等于25微米，小于或等于20微米，小于或等于15微米，小于或等于12微米，或者小于或等于10微米。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于8微米且小于或等于85微米，大于或等于12微米且小于或等于60微米)。粗支撑层的平均纤维直径的其他值也是可能的。
多种材料也可以用于形成粗支撑层的纤维，包括合成材料和非合成材料。在一个示例性实施方案中，粗支撑层由短纤维形成，特别地由粘合纤维(binder fiber)和非粘合纤维(non-binder fiber)的组合形成。粘合纤维可以由有效促进层之间的热粘结并因此具有比非粘合纤维的熔化温度更低的活化温度的任何材料形成。粘合纤维可以是单组分纤维或大量双组分粘合纤维中的任一者。在一个实施方案中，粘合纤维可以是双组分纤维，并且每个组分可以具有不同的熔化温度。例如，粘合纤维可以包含芯和鞘，其中鞘的活化温度低于芯的熔化温度。这允许鞘在芯之前熔化，使得鞘与层中的其他纤维粘合，而芯维持其结构完整性。这可以是特别有利的，因为它产生了用于捕获滤液的更有粘着力的层。芯/鞘粘合纤维可以是同轴的或非同轴的，示例性的芯/鞘粘合纤维可以包括以下：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。其他示例性双组分粘合纤维可以包括裂膜纤维纤维、并列纤维和/或“海岛型”纤维。
非粘合纤维可以是合成的和/或非合成的，在一个示例性实施方案中，非粘合纤维可以是约100％合成的。通常，对于针对潮湿、热、长期老化和微生物降解的抗性，合成纤维优选于非合成纤维。示例性的合成非粘合纤维可以包括聚酯、丙烯酸类、聚烯烃、尼龙、人造丝、及其组合。或者，用于形成粗支撑层的非粘合纤维可以包括非合成纤维，例如玻璃纤维、玻璃棉纤维、纤维素浆纤维(例如木浆纤维)、及其组合。
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、凯芙拉(Kevlar)、诺梅克斯(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、聚甲基戊烯、及其组合。粗支撑层也可以使用本领域已知的多种技术形成，包括熔喷、湿法成网技术、气流成网技术、梳理、和纺粘。然而，在一个示例性实施方案中，粗支撑层是梳理或气流成网的网。根据期望应用的要求，所得层还可以具有多种厚度、透气率和定重。在一个示例性实施方案中，如以平面配置测量的下游粗支撑层和上游粗支撑层各自具有2密耳至1000密耳(例如，12密耳至100密耳)的厚度和5g/m2至100g/m2(例如，12g/m2至40g/m2)的定重。
例如，在一些实施方案中，一个或更多个粗支撑层的厚度大于或等于2密耳，大于或等于3密耳，大于或等于5密耳，大于或等于10密耳，大于或等于12密耳，大于或等于15密耳，大于或等于25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400密耳，大于或等于500密耳，大于或等于600密耳，大于或等于700密耳，大于或等于800密耳，或者大于或等于900密耳。在某些实施方案中，一个或更多个粗支撑层的厚度小于或等于1000密耳，小于或等于900密耳，小于或等于800密耳，小于或等于700密耳，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，小于或等于25密耳，小于或等于15密耳，小于或等于12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3密耳。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，厚度大于或等于2密耳且小于或等于1000密耳，大于或等于12密耳且小于或等于100密耳)。其他范围也是可能的。
在一些情况下，粗支撑层各自的定重可以小于或等于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12g/m2，或者小于或等于10g/m2。在一些实施方案中，粗支撑层的定重可以大于或等于5g/m2，大于或等于10g/m2，大于或等于12g/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，或者大于或等于90g/m2。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，定重小于或等于100g/m2且大于或等于5g/m2，定重小于或等于40g/m2且大于或等于12g/m2)。定重的其他值也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质还可以任选地包括设置在空气进入侧I和/或空气流出侧O(如图2C所示)的一个或更多个外层或覆盖层(例如，顶层、底层)。覆盖层可以用作容尘层和/或其可以用作美观层和/或支撑层。在一个示例性实施方案中，覆盖层是在使带电纤维层和任选地其他层波形化之后与过滤介质配合的平面层。因此，覆盖层提供了有美感的顶表面。覆盖层可以由多种纤维类型和尺寸形成，但在一个示例性实施方案中，覆盖层由这样的纤维形成：其平均纤维直径小于与覆盖层直接相邻的粗支撑层的平均纤维直径，但大于带电纤维层(例如，第二层)的平均纤维直径。在某些示例性实施方案中，覆盖层由平均纤维直径为约5μm至20μm的纤维形成。
在某些实施方案中，本文所述的过滤介质(或任何给定层，例如开放支撑层、带电纤维层、一个或更多个附加层)在一些情况下可以是抗微生物的。例如，过滤介质(或任何给定层)可以包含多根抗微生物纤维。这样的过滤介质可以用于例如防止微生物(例如，细菌、真菌、病毒)在一个或更多个组件(例如，纤维、层)或过滤介质上生长。
本文所述的过滤介质(或任何给定层，例如，开放支撑层、带电纤维层、一个或更多个附加层)在一些情况下可以是疏油的。例如，过滤介质(或任何给定层)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穿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)。在一些实施方案中，过滤介质或层的拒油性水平大于或等于1。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(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值中减去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很圆的液滴的液滴)，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，层(例如，开放支撑层、附加层)的至少一个表面和/或过滤介质的至少一个表面可以被改性使得过滤介质的拒油性水平大于或等于1。在一些实施方案中，过滤介质可以具有至少一个改性表面。在一些实施方案中，过滤介质包含多根纤维，其中至少一部分纤维包括改性表面。用于对过滤介质和/或纤维的至少一个表面进行改性的材料可以施加在过滤介质的任何合适部分上。在一些实施方案中，可以施加材料使得过滤介质的一个或更多个表面被改性而基本上不使过滤介质的内部改性。在一些情况下，可以对过滤介质的单个表面进行改性。例如，可以涂覆过滤介质的上游表面。在另一些情况下，可以涂覆过滤介质的多于一个表面(例如，上游表面和下游表面)。在另一些实施方案中，可以对过滤介质内部的至少一部分以及过滤介质的至少一个表面进行改性。在一些实施方案中，整个过滤介质用材料进行改性。
通常，可以使用任何合适的方法来改变多根纤维和/或过滤介质的至少一个表面的表面化学性质(例如，以改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平)。在一些实施方案中，多根纤维和/或过滤介质的表面化学性质可以通过使用熔体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。
在一些实施方案中，表面改性可以是涂层。这样的涂层可以用于改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平。在某些实施方案中，涂覆工艺涉及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)引入预先形成的纤维层(例如，由熔喷工艺形成的预先形成的过滤介质)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/或疏脂材料施加至过滤介质。非压缩涂覆技术可以涂覆过滤介质，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过滤介质。
在一组实施方案中，使用化学气相沉积来对本文所述的表面进行改性(例如，以改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平)。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，使过滤介质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到过滤介质上。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到基底上来沉积薄膜。该方法涉及物理过程如高温真空蒸镀及随后的冷凝、或等离子体溅射轰击，而非化学反应。
在向过滤介质施加涂层之后，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(photo dryer)、红外干燥器、热空气烘箱蒸汽加热的圆筒、或本领域普通技术人员熟知的任何合适类型的干燥器。
在一些实施方案中，可以涂覆过滤介质的纤维的至少一部分而基本上不堵塞过滤介质的孔。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，可以用相对高重量百分比的树脂或材料使用本文所述的方法(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)涂覆过滤介质而不堵塞过滤介质的孔。
在一些实施方案中，可以使用熔体添加剂来对表面进行改性(例如，以改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平)。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处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。
在一些实施方案中，材料可以在被施加至过滤介质之后经历化学反应(例如，聚合)。例如，过滤介质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，过滤介质的表面可以包含这样的单体，其由于熔体添加剂而在过滤介质形成之后聚合。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。
通常，可以使用任何合适的材料来改变过滤介质的表面化学性质，并因此改变过滤介质的疏油性。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，过滤介质的表面电荷可以进一步促进聚结和/或增加窜油量(oil carryover)。例如，在某些实施方案中，具有亲脂改性表面的过滤介质可以具有与具有未改性表面的过滤介质相比减少的窜油量和/或产生更大的聚结液滴。
通常，改性表面(例如，经改性使得过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平大于或等于1)的净电荷可以是负的、正的、或中性的。在一些情况下，改性表面可以包含带负电的材料和/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。可以用于对表面进行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。
在包含氟化聚合物的实施方案中，聚合物可以包括具有式-CnF2n+1或-CnFm的物质，其中n为大于1的整数，并且m为大于1的整数(例如，-C6F13)。在一些实施方案中，可以使用阴离子聚电解质对过滤介质的表面进行改性。例如，可以将一种或更多种阴离子聚电解质喷涂或浸涂到过滤介质的至少一个表面上。在一些实施方案中，可以使用阳离子聚电解质对过滤介质的表面进行改性。在一些实施方案中，可以使用有机硅(或其衍生物)对过滤介质的表面进行改性。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过滤介质的至少一个表面。在某些实施方案中，可以使过滤介质的表面甲硅烷基化(例如，经取代的甲硅烷基可以结合到过滤介质的至少一个表面上)。
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)添加到过滤介质中以改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的表面和/或拒油性水平。在一些实施方案中，可以使用以下进一步限定的小分子(例如，单体、多元醇)来改变过滤介质的拒油性水平。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)将小分子沉积在过滤介质的至少一个表面上。无论改性方法如何，在一些实施方案中，在过滤介质的表面上的小分子可以在沉积之后聚合。
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)酸对过滤介质的至少一个表面进行改性。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。在一些这样的情况下，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、C2H2、C2H4、C6H6)、碳氟化合物(例如，CF4、C2F4、C3F6、C3F8、C4H8、C5H12、C6F6、C6F13或者具有式-CnF2n+1或-CnFm的其他碳氟化合物，其中n为大于1的整数，并且m为大于1的整数)、硅烷(例如，SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10)、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，用于对过滤介质的表面进行改性的合适的烃可以具有式CxHy，其中x为1至10的整数，并且y为2至22的整数。在某些实施方案中，用于对过滤介质的表面进行改性的合适的硅烷可以具有式SinH2n+2，其中任何氢可以被取代成卤素(例如，Cl、F、Br、I)，其中n为1至10的整数。
如本文所用，“小分子”是指无论是天然存在还是人工产生(例如，通过化学合成)的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。上述范围的组合也是可能的(例如，至少约200g/mol且至多约500g/mol)。
在一些实施方案中，可以使用聚合物来改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平。例如，可以通过涂覆技术将一种或更多种聚合物施加至过滤介质的表面的至少一部分。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/或过滤介质中的聚合物(例如，树脂聚合物)来形成。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/或过滤介质中的聚合物之间形成化学键的羧基部分。纤维和/或过滤介质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。接枝聚合可以通过化学和/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。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，聚烯丙胺、聚乙烯亚胺、聚
Figure BDA0002237414490000571
唑啉)。在某些实施方案中，聚合物可以是多元醇。
在一些实施方案中，可以使用气体来改变过滤介质(或者过滤介质的一个或更多个层)的拒油性水平。在一些这样的情况下，气体中的分子可以与过滤介质的表面上的材料(例如，纤维、树脂、添加剂)反应以形成官能团(如带电部分)和/或增加过滤介质的表面上的氧含量。用于对过滤介质的至少一个表面进行改性的材料的重量百分比可以是过滤介质的大于或等于约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，用于对过滤介质的至少一个表面进行改性的材料的重量百分比可以是过滤介质的小于或等于约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％。以上提及的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。过滤介质中材料的重量百分比是基于过滤介质的干固体的，并且可以通过在施加材料之前和之后对该过滤介质称重来确定。
还可以使用多种材料来形成外层或覆盖层的纤维，包括合成材料和非合成材料。在一个示例性实施方案中，外层或覆盖层由短纤维形成，特别地由粘合纤维和非粘合纤维的组合形成。一种合适的纤维组合物是至少约20％的粘合纤维和余量的非粘合纤维的共混物。可以使用多种类型的粘合纤维和非粘合纤维来形成本发明的介质，包括在之前上文关于开放支撑层和/或粗支撑层所讨论的那些。
外层或覆盖层也可以使用本领域已知的多种技术形成，包括熔喷、湿法成网技术、气流成网技术、梳理、和纺粘。在一个示例性实施方案中，顶层是气流成网层，并且底层是纺粘层。根据期望应用的要求，所得层还可以具有多种厚度、透气率和定重。
如上所述，在一些实施方案中，过滤介质的层(例如，第一层、第二层、一个或更多个粗支撑层)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)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。在梳理工艺中，在一些实施方案中，通过辊和与该辊关联的延长部分(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 Filter Media 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号的题为“FineFiber 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。
例如，在一个示例性实施方案中，过滤介质包括包含多根纤维的带电纤维层，其中所述多根纤维的至少一部分由熔喷工艺形成。
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、炉过滤、室内空气净化、高效微粒捕集(HEPA)过滤器、超低特定空气(ULPA)过滤器、和呼吸器保护设备(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，使用面罩保护呼吸系统。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。面罩还可以被设计成用于在医院(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、和真空袋式过滤元件。
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、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，过滤元件包括可以被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变化。在一些实施方案中，壳体可以由被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何组合。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。
过滤元件可以具有与上文关于过滤介质和/或层描述的特性相同的特性值。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获在过滤介质上。
在一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的带电纤维层、和与带电纤维层和开放支撑层关联的附加层。在另一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的带电纤维层、与带电纤维层和开放支撑层关联的附加层、和与附加层关联的细纤维层。在又一个示例性实施方案中，过滤介质包括开放支撑层、与开放支撑层关联的带电纤维层、与带电纤维层和开放支撑层关联的附加层、以及使至少带电纤维层保持为波形配置并维持带电纤维层的相邻波的峰和谷的分离的粗支撑层。
在一些实施方案中，开放支撑层、带电纤维层、附加层、和/或细纤维层(如果存在的话)可以彼此机械地附接(例如，针刺)。
在一些实施方案中，开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM。在某些实施方案中，开放支撑层和附加层的组合透气率大于45CFM且小于1100CFM。在一组特定实施方案中，开放支撑层包括网。
在一些实施方案中，附加层是熔喷层、纺粘层或梳理成网层。在一组特定实施方案中，附加层是熔喷层。在某些实施方案中，附加层是与开放支撑层关联的熔喷层，并且可以层合至带电纤维层。在一些情况下，熔喷层、开放支撑层和带电纤维层的组合γ值可以大于或等于90且小于或等于250。在一些实施方案中，熔喷层可以例如通过水力充电而带电。
在一些实施方案中，过滤介质包括与附加层关联的细纤维层。在某些实施方案中，细纤维层包含多根静电纺丝纤维。在一些情况下，细纤维层可以包含平均纤维直径大于或等于0.1微米且小于或等于2微米的多根纤维。
在一些实施方案中，带电纤维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。在一些实施方案中，每克带电纤维层的带电纤维层中纤维的总数(例如，第一多根纤维和第二多根纤维中纤维的总数)为每克带电纤维层大于或等于50,000根纤维且小于或等于125,000根纤维。在某些实施方案中，带电纤维层的BET表面积大于或等于0.33m2/g且小于或等于1.5m2/g。在一些情况下，第一多根纤维和/或第二多根纤维的平均长度可以大于或等于30mm。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维是多叶形的(例如，三叶形的)。
在一些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层，例如带电纤维层)可以是抗微生物的。如本文所用，术语“抗微生物的”被给予其在本领域中的普通含义，并且通常是指破坏或抑制微生物(例如，细菌、病毒、真菌)以及在一些情况下病原微生物的生长的材料(例如，聚合物)。
在某些实施方案中，过滤介质的带电纤维层和/或开放支撑层可以是抗微生物的。在某些实施方案中，过滤介质的一个或更多个层包含多根抗微生物纤维。在一个示例性实施方案中，带电纤维层包含第一多根纤维和第二多根纤维，其中第一多根纤维(和/或第二多根纤维)包含多根抗微生物纤维(例如，包含抗微生物聚合物)。在另一个示例性实施方案中，开放支撑层(例如，网、稀松布、网状物、纺粘层)包含多根抗微生物纤维(例如，包含抗微生物聚合物)。
在一些情况下，多根(抗微生物)纤维包含抑制细菌、抑制真菌和/或抑制病毒的聚合物。在一个示例性实施方案中，多根(抗微生物)纤维包含聚合物如聚丙烯并且是抑制细菌、抑制真菌和/或抑制病毒的。用于抗微生物纤维的合适聚合物的非限制性实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺(例如尼龙)、聚丙烯腈、丙烯酸类和聚对苯二甲酸乙二醇酯。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员能够选择另外的合适的聚合物。
在某些实施方案中，过滤介质的一个或更多个层的多根纤维(例如，第一多根纤维、第二多根纤维)包含抗微生物添加剂，例如抑制细菌、抑制真菌和/或抑制病毒的添加剂。合适的抗微生物添加剂的非限制性实例包括银及其衍生物(例如，银颗粒、银离子)、锌及其衍生物(例如，巯氧吡啶锌)、金属氧化物(银氧化物、铁氧化物、钛氧化物、铜氧化物和锌氧化物)、三氯生、季铵化合物、壳聚糖、聚(六亚甲基双胍)、萜类、黄酮类、醌类、凝集素和n-卤胺。在一个示例性实施方案中，多根纤维包含聚合物如聚丙烯和抗微生物添加剂如三氯生。在另一个示例性实施方案中，多根纤维包含聚合物如聚酰胺或丙烯酸类，和抗微生物添加剂如季铵化合物、壳聚糖和/或n-卤胺。聚合物和抗微生物添加剂的其他组合也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)可以被设计成具有特定的细菌过滤效率。在一些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)的细菌过滤效率可以大于或等于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99.9％，大于或等于99.99％，大于或等于99.999％，大于或等于99.999％，或者大于或等于99.9999％。在某些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)的细菌过滤效率小于或等于99.99995％，小于或等于99.9999％，小于或等于99.999％，小于或等于99.99％，小于或等于99.9％，小于或等于99.5％，小于或等于99％，或者小于或等于98％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于95％且小于或等于99.99995％)其他范围也是可能的。如本文所述的细菌过滤效率根据ASTMF2101测量为相对于在过滤介质上游在40cm2的面积上以12.5cm/秒的面速度和30升/分钟的流量提供的最初包含1百万个细菌单位的气溶胶中的细菌(金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus))，在过滤介质下游收集的细菌(金黄色葡萄球菌)的百分比。
在某些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)可以被设计成具有特定的病毒过滤效率。在一些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)的病毒过滤效率可以大于或等于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99.9％，大于或等于99.99％，大于或等于99.999％，大于或等于99.999％，或者大于或等于99.9999％。在某些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层)的病毒过滤效率小于或等于99.99995％，小于或等于99.9999％，小于或等于99.999％，小于或等于99.99％，小于或等于99.9％，小于或等于99.5％，小于或等于99％，或者小于或等于98％。以上提及的范围的组合也是可能的(例如，大于或等于95％且小于或等于99.99995％)。其他范围也是可能的。如本文所述的病毒过滤效率根据ASTMF2101测量为相对于在过滤介质上游在40cm2的面积上以30升/分钟的流量和12.5cm/秒的面速度提供的最初包含107个噬菌斑形成单位的病毒的气溶胶中的病毒(Phi X174噬菌体)，在过滤介质下游收集的病毒(Phi X174噬菌体)的百分比。
在一些实施方案中，过滤介质可以被设计成具有期望的耐火性(例如，F1等级、K1等级)和性能特性，而不会例如损害某些机械和/或过滤特性(例如，介质的可打褶性)。在某些实施方案中，过滤介质是耐火的(例如，通过根据IEC60695-2-11(2010)的灼热丝(glowwire)测试)。在某些实施方案中，过滤介质的带电纤维层被配置成在与点火源(例如，火焰，850℃的“灼热”丝)直接接触之后保持带电。在某些实施方案中，第一多根纤维和/或第二多根纤维是耐火的。
在一些实施方案中，过滤介质(和/或过滤介质的一个或更多个层，例如带电纤维层)可以是耐火的。在某些实施方案中，带电纤维层(或其他层)包含多根纤维(例如，第一多根纤维、第二多根纤维)，其中多根纤维的至少一部分是耐火的。例如，在一些情况下，多根纤维可以包含聚合物和/或耐火添加剂。在一些情况下，多根纤维不包括耐火涂层(例如，不同于形成纤维的材料的涂层)。用于耐火纤维的聚合物的非限制性实例包括聚丙烯和聚酯。
在一些实施方案中，耐火纤维包含耐火添加剂。在一些情况下，纤维也可以包含相对低量的或者基本上不含(例如，不包含)某些不期望的组分(例如，卤素、溴、氯、三氧化锑、金属水合物)。例如，耐火添加剂纤维可以包括基于磷的耐火添加剂和/或基于氮的耐火添加剂。耐火添加剂的非限制性实例包括基于磷的添加剂(例如，丙酰基甲基次膦酸酯)、二氧磷杂环己烷及其衍生物、基于三嗪的化合物、氨基磷酸酯及其衍生物、烯丙基官能化聚磷腈、和非卤化化合物如羟甲基磷
Figure BDA0002237414490000641
盐和N-羟甲基膦酰基丙酰胺及其衍生物。
在一些实施方案中，包含耐火添加剂的纤维可以赋予过滤介质相对高的耐火性。例如，在一些实施方案中，过滤介质可以具有根据DIN 53438(1984年6月)测量的F1等级和/或K1等级。如本文所用，术语“耐火过滤介质”(例如，包括带电纤维层)具有其在本领域中的普通含义，并且可以指通过根据IEC60695-2-11(2010)的灼热丝测试的过滤介质。在某些实施方案中，过滤介质可以被配置成通过根据IEC60695-2-11(2010)在850℃下进行的灼热丝测试。简言之，将灼热丝元件加热至850℃并以1N的力与过滤介质的表面接触30秒，然后从过滤介质上移走。如果在移走灼热丝的30秒内过滤介质没有燃烧(或者，在移走灼热丝元件之后30秒内任何火焰自熄)，则过滤介质通常通过灼热丝测试。在一些实施方案中，过滤介质的带电纤维层在灼热丝测试之后保持基本上带电。
如本文所用，术语“耐火纤维”具有其在本领域中的普通含义，并且可以指具有分布在纤维中和/或遍及纤维内的耐火添加剂的纤维。通常，纤维可以包含具有足够的耐火特性的任何合适的耐火添加剂。
在一些实施方案中，耐火添加剂可以共价地附接至纤维中的一种或更多种组分。例如，纤维中的聚合物可以包含耐火添加剂。在一些这样的实施方案中，耐火添加剂可以在聚合物的主链中和/或为聚合物中的侧基。在一些实施方案中，包含耐火添加剂的聚合物可以通过使聚合物上的一种或更多种官能团与耐火添加剂反应来形成。在某些实施方案中，聚合物可以为包含耐火添加剂作为重复单元的共聚物。在一些这样的情况下，聚合物可以通过使单体与作为共聚单体的耐火添加剂反应来形成。例如，PET/耐火添加剂共聚物可以通过向在酯化反应期间具有对苯二甲酸和乙二醇的反应混合物中或者向在酯交换反应期间具有乙二醇和对苯二甲酸二甲酯的反应混合物中添加基于磷的耐火添加剂来形成。在将耐火添加剂共价附接至纤维的组分之后，所述组分可以用于制造包含耐火添加剂的纤维。
可以与耐火添加剂共聚的合适的单体的非限制性实例包括酯、烯烃、苯乙烯、氯乙烯、乙烯基单体、胺单体、包含一种或更多种羧酸的单体、双酚、光气、环氧化合物、异氰酸酯、多元醇、及其组合。可以用耐火添加剂改性的聚合物的非限制性实例包括聚丙烯、聚酯、聚烯烃、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、氯乙烯聚合物、乙烯基聚合物、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚环氧化物、聚丙烯腈、丙烯酸类、聚四氟乙烯、聚酰亚胺和聚咪唑。
在一些实施方案中，耐火添加剂可以不共价地附接至纤维的组分。在一些实施方案中，可以在纤维形成之前将耐火添加剂添加到用于形成纤维的材料中。
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。
实施例
实施例1
以下实施例证实了根据一些实施方案的包括开放支撑层和带电纤维层的过滤介质的形成。
样品1包括几种不同定重的过滤介质，所述过滤介质包括：
带电过滤介质，其定重为20g/m2至85g/m2，包含平均纤维直径大于或等于15微米的多根带电纤维；和
支撑层，其包含稀松布并且透气率小于或等于1100CFM，针刺至带电过滤介质。
样品2包括几种不同定重的过滤介质，所述过滤介质包括：
带电过滤介质，其定重为20g/m2至85g/m2，包含平均纤维直径小于15微米的多根带电纤维；和
开放支撑层(网)，其透气率大于1100CFM，针刺至带电过滤介质。
样品2的网包含聚丙烯线，其沿第一轴的线数为5根/英寸，沿第二轴的线数为6根/英寸。
图3示出了归一化γ相对于带电纤维层的定重的图。图4示出了归一化效率相对于带电纤维层的定重的图。与样品1相比，样品2的过滤介质证实了即使在带电纤维层的相对低的定重下，归一化γ和归一化效率也增加。
图5是压降(Pa)相对于带电纤维层的定重的图。与样品1相比，样品2的过滤介质证实了降低的阻力。
图6是定重为70g/m2的样品1相对于定重为70g/m2的样品2的容尘量的图。与样品1相比，样品2的过滤介质证实了过滤介质的对于给定空气阻力的容尘量显著增加。
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实例呈现，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所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/或方法的任何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，无论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)；在另一个实施方案中指B而不存在A(任选地包括除A之外的要素)；在又一个实施方案中指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”当在权利要求书中使用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B之外的要素)；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A之外的要素)；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，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。

Claims (56)

1.一种过滤介质，包括：
开放支撑层；和
与所述开放支撑层针刺、缝合或水力缠结的带电纤维层，
其中所述带电纤维层包含平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米的多根纤维，以及
其中所述开放支撑层为透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的网。
2.一种过滤介质，包括：
开放支撑层；和
与所述支撑层针刺、缝合或水力缠结的带电纤维层，
其中所述开放支撑层的透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM，
其中所述过滤介质的总定重大于或等于12g/m2且小于或等于700g/m2，
其中所述过滤介质的γ大于或等于90且小于或等于250，以及
其中所述过滤介质的总透气率大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM。
3.根据权利要求1或2所述的过滤介质，其中所述带电纤维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。
4.一种过滤介质，包括：
开放支撑层；和
与所述开放支撑层针刺、缝合或水力缠结的带电纤维层，
其中所述带电纤维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，所述第二聚合物不同于所述第一聚合物，
其中所述第一聚合物为丙烯酸类，以及
其中所述开放支撑层为透气率大于1100CFM且小于或等于20000CFM的网。
5.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一聚合物和所述第二聚合物具有不同的介电常数。
6.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一聚合物与所述第二聚合物之间的介电常数差异大于或等于0.8且小于或等于8。
7.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一聚合物与所述第二聚合物之间的介电常数差异大于或等于1.5且小于或等于5。
8.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第二聚合物包括选自以下的合成材料：聚丙烯、干纺丙烯酸类、聚氯乙烯、改性丙烯酸类、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、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、凯芙拉、诺梅克斯、卤化聚合物、聚丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚、及其组合。
9.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第二聚合物为聚丙烯。
10.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第二聚合物以大于或等于10重量％且小于或等于90重量％的量存在于所述带电纤维层中。
11.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第二聚合物以大于或等于25重量％且小于或等于75重量％的量存在于所述带电纤维层中。
12.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第二聚合物以大于或等于35重量％且小于或等于65重量％的量存在于所述带电纤维层中。
13.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一聚合物包括选自以下的合成材料：聚丙烯、干纺丙烯酸类、聚氯乙烯、改性丙烯酸类、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、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、凯芙拉、诺梅克斯、卤化聚合物、聚丙烯酸类、聚苯醚、聚苯硫醚、及其组合。
14.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一聚合物为干纺丙烯酸类。
15.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第一聚合物以大于或等于10重量％且小于或等于90重量％的量存在于所述带电纤维层中。
16.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第一聚合物以大于或等于25重量％且小于或等于75重量％的量存在于所述带电纤维层中。
17.根据权利要求4所述的过滤介质，其中相对于所述带电纤维层的总重量，所述第一聚合物以大于或等于35重量％且小于或等于65重量％的量存在于所述带电纤维层中。
18.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第一多根纤维的平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米。
19.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述第二多根纤维的平均纤维直径小于15微米且大于或等于1微米。
20.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的密实度小于或等于10％且大于或等于0.1％。
21.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的密实度小于或等于2％且大于或等于0.1％。
22.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层针刺至所述支撑层。
23.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层以大于或等于15个穿孔/平方厘米且小于或等于60个穿孔/平方厘米的穿孔密度针刺至所述支撑层。
24.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层以大于或等于8mm且小于或等于20mm的针刺穿透深度针刺至所述支撑层。
25.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的定重大于或等于10g/m2且小于或等于600g/m2。
26.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的定重小于或等于200g/m2且大于或等于2g/m2。
27.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的定重小于或等于50g/m2且大于或等于5g/m2。
28.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的沿第一轴的线数大于或等于2根线/英寸且小于或等于27根线/英寸。
29.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层的沿第一轴的线数大于或等于3根线/英寸且小于或等于20根线/英寸。
30.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于2mm的多根纤维或线。
31.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于10微米的多根纤维或线。
32.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于10微米且小于或等于20微米的多根纤维或线。
33.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层包含平均纤维直径大于或等于500微米且小于或等于2mm的多根纤维或线。
34.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的透气率大于或等于10CFM且小于或等于1200CFM。
35.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层通过纺粘工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于10微米且小于或等于20微米的多根纤维。
36.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层通过熔喷工艺形成并且包含平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于10微米的多根纤维。
37.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述开放支撑层为网并且包含平均线直径大于或等于500微米且小于或等于2mm的多根线。
38.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的未压缩厚度大于或等于5密耳且小于或等于600密耳。
39.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的透气率大于或等于25CFM且小于或等于1200CFM。
40.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的透气率大于或等于80CFM且小于或等于1200CFM。
41.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的透气率大于或等于50CFM且小于或等于650CFM。
42.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的总定重大于或等于12g/m2且小于或等于700g/m2。
43.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的总定重大于或等于25g/m2且小于或等于650g/m2。
44.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的总厚度大于或等于5密耳且小于或等于600密耳。
45.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的总厚度大于或等于30密耳且小于或等于350密耳。
46.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的总透气率大于或等于30CFM且小于或等于1100CFM。
47.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的归一化效率大于或等于1且小于或等于3.5。
48.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的容尘量大于或等于1g/m2且小于或等于140g/m2。
49.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的容尘量大于或等于80g/m2且小于或等于140g/m2。
50.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的γ大于或等于30且小于或等于250。
51.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的γ大于或等于75且小于或等于150。
52.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的归一化γ大于或等于1且小于或等于10.9。
53.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的归一化γ大于或等于1且小于或等于5.6。
54.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的初始效率大于或等于50％且小于或等于99.999％。
55.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述过滤介质的初始效率大于或等于90％且小于或等于99.999％。
56.根据权利要求4所述的过滤介质，其中所述带电纤维层的未压缩厚度大于或等于30密耳且小于或等于350密耳。
CN201880025705.5A 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质 Active CN110545894B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211237409.6A CN115646068A (zh) 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/438,042 US11077394B2 (en) 2017-02-21 2017-02-21 Electret-containing filter media
US15/438,028 US10814261B2 (en) 2017-02-21 2017-02-21 Electret-containing filter media
US15/438,042 2017-02-21
US15/438,028 2017-02-21
US15/790,651 US20180236385A1 (en) 2017-02-21 2017-10-23 Electret-containing filter media
US15/790,651 2017-10-23
PCT/US2018/018924 WO2018156561A1 (en) 2017-02-21 2018-02-21 Electret-containing filter media

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211237409.6A Division CN115646068A (zh) 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110545894A CN110545894A (zh) 2019-12-06
CN110545894B true CN110545894B (zh) 2022-10-28

Family

ID=63254432

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880025705.5A Active CN110545894B (zh) 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质
CN202211237409.6A Pending CN115646068A (zh) 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211237409.6A Pending CN115646068A (zh) 2017-02-21 2018-02-21 含驻极体的过滤介质

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3585499A4 (zh)
CN (2) CN110545894B (zh)
WO (1) WO2018156561A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11420143B2 (en) 2018-11-05 2022-08-23 Hollingsworth & Vose Company Filter media with irregular structure and/or reversibly stretchable layers
US20210187421A1 (en) * 2019-12-19 2021-06-24 Hollingsworth & Vose Company Filter media comprising a non-wetlaid backer
CN111495035B (zh) * 2020-02-28 2022-09-06 中科贝思达（厦门）环保科技股份有限公司 一种驻极纳米纤维空气过滤材料及其制备方法
CN115397539A (zh) * 2020-05-04 2022-11-25 霍林斯沃思和沃斯有限公司 具有不规则结构和/或可逆拉伸层的过滤介质
IL298309B1 (en) * 2020-06-26 2024-07-01 Jabil Inc Polyester/poly(methyl methacrylate) articles and methods for their production
WO2022064332A1 (en) * 2020-09-22 2022-03-31 3M Innovative Properties Company Filter with electret additives
RU205640U1 (ru) * 2020-12-03 2021-07-26 Ольга Александровна Лещинская Электростатический фильтр

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54112071A (en) * 1978-02-22 1979-09-01 Mitsui Petrochemical Ind Method of filtering liquid
US5277976A (en) * 1991-10-07 1994-01-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Oriented profile fibers
US5898981A (en) * 1996-04-30 1999-05-04 Minnesota Mining & Manufacturing Company Synthetic filter media and method for manufacturing same
WO1999052619A1 (en) * 1998-04-08 1999-10-21 All-Felt Filtration, Llc Enhanced electret needled filtration media composites
GB9815629D0 (en) 1998-07-18 1998-09-16 Hepworth Minerals & Chemicals Filter materials and methods for the producton thereof
US6537614B1 (en) * 1998-12-18 2003-03-25 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Cationically charged coating on hydrophobic polymer fibers with poly (vinyl alcohol) assist
CN101306278B (zh) * 2002-09-16 2011-08-17 特里奥辛控股有限公司 面具和过滤封闭物的组合
US7244292B2 (en) * 2005-05-02 2007-07-17 3M Innovative Properties Company Electret article having heteroatoms and low fluorosaturation ratio
US8202340B2 (en) * 2007-02-28 2012-06-19 Hollingsworth & Vose Company Waved filter media and elements
US8257459B2 (en) * 2007-02-28 2012-09-04 Hollingsworth & Vose Company Waved filter media and elements
WO2009062009A2 (en) * 2007-11-09 2009-05-14 Hollingsworth & Vose Company Meltblown filter medium
US8679218B2 (en) * 2010-04-27 2014-03-25 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
JP5475541B2 (ja) * 2010-05-07 2014-04-16 日本バイリーン株式会社 帯電フィルタ及びマスク
KR20130091734A (ko) * 2010-07-07 2013-08-19 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 패턴화된 에어 레이드 부직포 일렉트릿 섬유질 웨브 및 그 제조 및 사용 방법
US20120152824A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US20120152821A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Hollingsworth & Vose Company Fine fiber filter media and processes
US9694306B2 (en) * 2013-05-24 2017-07-04 Hollingsworth & Vose Company Filter media including polymer compositions and blends
CN105214510B (zh) * 2014-04-15 2017-05-03 纳米新能源（唐山）有限责任公司 基于摩擦发电的pm2.5滤膜及其制备方法
CN105013248A (zh) * 2014-04-20 2015-11-04 汪涛 一种空气过滤材料及其制造方法
EP3175902B1 (en) * 2014-07-30 2021-11-10 Japan Vilene Company, Ltd. Filtration material, filter element using same, and manufacturing method of filtration material
US20160199765A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Nonwoven fabric, air purifier using the same, and method for producing nonwoven fabric
CN105771427B (zh) * 2016-04-16 2018-05-15 青岛锦美盛无纺布有限公司 一种空气过滤用驻极体非织造过滤材料
EP3487602A4 (en) * 2016-07-22 2020-01-15 Hollingsworth & Vose Company FILTER MEDIA WITH MULTILAYER ELECTRET

Also Published As

Publication number Publication date
EP3585499A4 (en) 2020-12-23
EP3585499A1 (en) 2020-01-01
WO2018156561A1 (en) 2018-08-30
CN110545894A (zh) 2019-12-06
CN115646068A (zh) 2023-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220126226A1 (en) Electret-containing filter media
CN110545894B (zh) 含驻极体的过滤介质
US20220105453A1 (en) Electret-containing filter media
US11338239B2 (en) Coalescing filter media
US11266941B2 (en) Surface modified filter media
US20210178304A1 (en) Electret-containing filter media
US20160361674A1 (en) Filter media including fine staple fibers
CN111905457B (zh) 过滤介质和元件
US20220054961A1 (en) Electret-containing filter media
US20160166962A1 (en) Fine glass filter media
US20180001244A1 (en) Multi-layered electret-containing filtration media
CN108778452B (zh) 包括包含合成纤维的过滤层的过滤介质
US20180001247A1 (en) Multi-layered electret-containing filtration media
EP3468689A1 (en) Filter media including fine staple fibers
JP2017113670A (ja) エアフィルター用濾材およびエアフィルター
US20210162330A1 (en) Filter medium and filter unit including same
CN109475798A (zh) 多层的含驻极体的过滤介质
EP3142774A1 (en) Pre-coalescing multi-layered filter media
US20240207764A1 (en) High performance filter media
JP2024141431A (ja) 不織布およびその製造方法ならびにフィルターユニット、空気清浄機

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant