CN113710344A - 包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质 - Google Patents

包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113710344A
CN113710344A CN202080027843.4A CN202080027843A CN113710344A CN 113710344 A CN113710344 A CN 113710344A CN 202080027843 A CN202080027843 A CN 202080027843A CN 113710344 A CN113710344 A CN 113710344A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
polyamide
filter
filter media
nanofiber
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.)
Pending
Application number
CN202080027843.4A
Other languages
English (en)
Inventor
翁伟成
S·E·奥斯本
J·L·门纳
A·E·奥尔特加
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.)
Aoshengde Functional Materials Operation Co ltd
Ascend Performance Materials Operations LLC
Original Assignee
Aoshengde Functional Materials Operation Co ltd
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
Application filed by Aoshengde Functional Materials Operation Co ltd filed Critical Aoshengde Functional Materials Operation Co ltd
Publication of CN113710344A publication Critical patent/CN113710344A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/025—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanofibres
    • 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
    • B01D2239/0622—Melt-blown
    • 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
    • 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
    • B01D2239/1233—Fibre diameter
    • 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)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

公开了包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质。所述聚酰胺可具有2至200的相对粘度。所述聚酰胺纳米纤维层可具有225℃或更高的熔点。所述纳米纤维可具有小于1000纳米(1微米)的平均纤维直径。还公开了制备所述过滤介质的方法。一般而言，所述方法包括：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米的平均纤维直径的许多纳米纤维，随后(c)形成聚酰胺纳米纤维层。

Description

包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质
优先权声明
本申请要求2019年5月1日提交的美国临时申请No.62/841,485的优先权，其整个内容和公开经此引用并入本文。
技术领域
本发明涉及包含至少一个聚酰胺纳米纤维非织造布层的过滤介质，以及使用具有2至200的相对粘度的聚酰胺通过熔喷工艺制造所述至少一个层的方法。
背景
常见过滤法从流体，包括空气料流或其它气体料流中或从液体料流，如液压油、润滑油、燃料、水料流或其它流体中除去微粒。这样的过滤法需要微纤维和基底材料的机械强度、化学稳定性和物理稳定性。过滤介质可能暴露于宽范围的温度条件、湿度、机械振动和冲击以及夹带在流体流中的反应性和非反应性、磨蚀性或非磨蚀性微粒。过滤器可停止工作并在水性或非水清洁组合物中清洗。这样的介质通常通过纺丝或熔喷制成细纤维和随后在多孔基底上形成微纤维的联锁网来制造。在熔喷法中，纤维可在纤维之间形成物理结合以将纤维毡联锁为整合层。然后可将这种材料加工成所需过滤器样式，如筒、平盘、罐、平板、包和小袋。在这些结构内，该介质可显著打褶、卷绕或以其它方式安置在载体结构上。
在本领域中描述了现有过滤介质。例如，美国专利No.6,746,517公开了通过使用常规技术静电纺成细纤维而制成的具有大约0.0001至0.5微米的纤维直径的细过滤器或纤维的用途。
美国专利No.7,115,150公开了用于除雾的过滤器布置包括通常为褶状并用细纤维沉积物处理过的阻隔介质。过滤器布置可为管状径向密封元件；管状轴向密封元件；顺流式空气滤清器；逆流式空气滤清器；和板式过滤器的形式并可具有多层含细纤维的褶状介质。
美国专利No.6,716,274公开了用于工业空气滤清器的过滤器布置包括通常为褶状并用细纤维沉积物处理过的阻隔介质。该介质在高温(大于60℃)运行环境中特别有利。
美国专利Nos.6,955,775；7,070,640；7,179,317；7,270,693；7,316,723；8,366,797；8,709,118；和9,718,012公开了改进的聚合物材料和可由改进的聚合物材料制成的细纤维材料，其为微纤维和纳米纤维结构的形式。该微纤维和纳米纤维结构可用于各种有用的用途，包括形成过滤器材料。
美国专利No.8,512,432公开了一种复合过滤介质结构，其包括基础衬底，所述基础衬底包括由许多纤维通过纺粘法形成的非织造合成布。该基础衬底具有根据EN 1822(1998)试验程序测得的大约35％至小于50％的过滤效率。在该基础衬底的一面上沉积纳米纤维层。该复合过滤介质结构具有根据EN 1822(1998)试验程序测得的大约70％的最小过滤效率。
US20070074628公开了用于从气体料流中除去液体气溶胶、油和/或水的聚结过滤介质。该介质含有至少一个由连续的基本无聚烯烃的聚合纳米纤维组成的纳米纤维层的纳米纤维网，各纳米纤维层具有小于大约800nm的平均纤维直径并具有至少大约2.5g/m2的基重。通过电喷(electroblowing)尼龙6,6聚合物的溶液制造纳米纤维层的纳米纤维网。
在本领域中也描述了过滤介质的各种设计。例如，美国专利No.7,877,704描述了包括多个过滤介质的可更换过滤器元件和相关过滤系统、技术和方法。如公开，该过滤器元件包括外部过滤介质和内部过滤介质。外部过滤介质可操作地除去流体流中存在的微粒和/或使流体流中所含的水聚结。内部过滤介质可操作地从流体流中除去微粒、从流体流中分离水并从流体流中除去微粒。
美国专利No.8,784,542公开了具有0.01-50g/m2的基重和60-95％的孔隙率的纳米纤维膜层，其包含由数均纤维直径为50-600nm的聚合物纳米纤维制成的纳米网，所述聚合物纳米纤维由包含具有最多5.5的C/N比的半结晶聚酰胺的聚合物组合物组成。该发明还涉及包含这样的纳米纤维膜层的水和空气过滤装置。
也已经描述了多层结构。例如，美国专利No.8,308,834公开了复合过滤介质，其包括基础衬底，所述基础衬底包括由许多纤维通过纺粘法形成的非织造合成布。该基础衬底具有根据ASHRAE 52.2-1999试验程序测得的大约50％的最小过滤效率。在该基础衬底的一面上沉积纳米纤维层。该复合过滤介质结构具有根据ASHRAE 52.2-1999试验程序测得的大约75％的最小过滤效率。
欧洲专利No.2321029公开了一种复合过滤介质，其包含含有至少两种不同材料的多组分过滤介质，至少一种材料是低熔点组分；由所述多组分过滤介质支承的细纤维，所述细纤维由聚合材料形成并具有小于大约500nm的平均纤维直径，其中通过所述低熔点组分将细纤维热粘合到多组分过滤介质上。
美国专利No.8,679,218公开了具有多个层的过滤介质。如公开，该过滤介质包括附着于另一个层的纳米纤维层。纳米纤维层附着至的层由多种纤维类型(例如产生具有不同透气度和/或压降的结构的纤维)形成。所公开的纳米纤维层可附着于单相或多相层。所公开的纳米纤维层可由熔喷法制成。该过滤介质可设计成具有有利的性质，在一些情况下包括高尘粒捕获效率和/或高容尘量。
在本领域中公开了各种制备过滤器组件的方法。例如，美国公开No.2015/0157971公开了一种过滤屏障，其包含至少一个包括与微纤维交织的聚合物纳米纤维的屏障层和至少一个包括聚合物微纤维的基底层。该过滤屏障可通过静电纺丝法制造。
如上所示，聚合物膜，包括纳米纤维和微纤维非织造布是本领域中已知的并用于各种用途，包括与过滤介质和服装相关。用于形成细孔聚合物结构的已知技术包括干凝胶和气凝胶膜形成、静电纺丝、熔喷，以及用旋转喷丝头的离心纺丝和使用推进剂气体经过细通道的两相聚合物挤出。
美国公开No.2014/0097558公开了制造过滤介质，如个人防护设备口罩或呼吸面罩的方法，其包含静电纺丝法以将纳米纤维成型到可以例如为人脸形状的凸模上。也参见美国公开No.2015/0145175。WO 2014/074818公开了用于从液体中选择性过滤目标化合物或元素的纳米纤维网和干凝胶。也描述了形成纳米纤维网和干凝胶的方法、使用纳米纤维网和干凝胶处理液体的方法和使用纳米纤维网和10干凝胶分析目标化合物或元素的方法。
尽管提出了各种技术和材料，但常规过滤介质在制造成本、可加工性和产品性质方面还很不理想。
概述
在一些实施方案中，本公开涉及一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含具有2至200的相对粘度的聚酰胺，将其纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层。所述纳米纤维非织造布层可包含纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层的聚酰胺，其中所述层具有225℃或更高的熔点。所述过滤器可以是空气过滤器、油过滤器、袋式过滤器、液体过滤器或呼吸过滤器，如面罩、外科口罩或个人防护设备。在一些方面中，所述聚酰胺可以是尼龙6,6。在进一步方面中，所述聚酰胺可以是尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。在一些方面中，所述聚酰胺是高温尼龙。在一些方面中，所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。所述纳米纤维非织造布层可具有小于200CFM/ft2的透气度值。在一些方面中，所述纳米纤维非织造布层具有50至200CFM/ft2的透气度值。所述纳米纤维可具有100至907纳米，例如300至700纳米或350至650纳米的平均纤维直径。所述非织造布产品可具有150克/平方米(gsm)或更小，例如5至150gsm或10至125gsm的基重。所述过滤介质可进一步包含稀松布层。在一些方面中，可将纳米纤维非织造布层纺到稀松布层上。在进一步方面中，可将纳米纤维非织造布层纺到非稀松布层的层上。在一些方面中，将纳米纤维非织造布层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。在进一步方面中，将纳米纤维非织造布层夹在至少两个非稀松布层的层之间。在再进一步方面中，所述纳米纤维非织造布层是最外层。所述过滤介质可进一步包含至少一个附加层并可将纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。所述纳米纤维非织造布层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比可降低至少20％。
在一些实施方案中，本公开涉及一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径。
在一些实施方案中，本公开涉及一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径和225℃或更高的熔点。可通过经模头熔喷到高速气体料流中而熔纺聚酰胺纳米纤维层。可通过两相推进剂气体纺丝法熔纺聚酰胺纳米纤维层，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物。可通过将纳米纤维收集在移动带上而形成聚酰胺纳米纤维层。在一些方面中，所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6。在进一步方面中，所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。在再进一步方面中，所述聚酰胺包含HTN。在一些方面中，所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。所述聚酰胺纳米纤维层可具有150gsm或更小的基重。所述过滤介质可进一步包含稀松布层。在一些方面中，可将聚酰胺纳米纤维层纺到稀松布层上。在进一步方面中，可将聚酰胺纳米纤维层纺到非稀松布层的层上。在再进一步方面中，可将聚酰胺纳米纤维层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。在再进一步方面中，可将聚酰胺纳米纤维层夹在至少两个非稀松布层的层之间。在一些方面中，所述聚酰胺纳米纤维层是最外层。在一些方面中，所述过滤介质可进一步包含至少一个附加层并可将纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。所述聚酰胺纳米纤维层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比可降低至少20％。
附图简述
下面参考附图详细描述本发明，其中类似标记是指类似部件并且其中：
图1和图2是可用于本发明的两相推进剂气体纺丝系统的独立示意图；
图3是熔纺成具有7.3的RV的非织造布的纳米纤维尼龙66在50X放大率下的显微照片；和
图4是熔纺成具有7.3的RV的非织造布的尼龙66的来自图3的等级的纳米纤维在8000X放大率下的显微照片。
详述
综述
本发明部分涉及包含聚酰胺纳米纤维非织造布层的过滤介质。该聚酰胺可具有大于225℃的熔点。该聚酰胺可具有2至200，例如2至100、2至60、20至50、20至13、13至20、或2至12的相对粘度。可将聚酰胺纺成或熔喷成具有小于1000纳米(1微米)的平均直径的纳米纤维并成型为非织造布产品。然后将包含聚酰胺的纳米纤维非织造布层并入过滤器中。该层可如下制造：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其可熔喷，其中该聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)通过涉及两相推进剂气体纺丝的方法将聚酰胺聚合物组合物纺成或熔喷成具有小于1微米的平均纤维直径的许多纳米纤维，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物，随后(c)将纳米纤维成型为产品。熔喷技术的一般方法显示在图1和2中。
特别优选的聚酰胺包括：
尼龙6,6
Figure BDA0003296774450000071
以及尼龙6,6与尼龙6的共聚物、共混物和合金
Figure BDA0003296774450000072
其它实施方案包括含有尼龙6,6或尼龙6或由尼龙6,6或尼龙6制成的尼龙衍生物、共聚物、共混物和合金，或具有上述重复单元的共聚物，包括但不限于：N6T/66、N612、N6/66、N11和N12，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。另一优选实施方案包括高温尼龙(“HTN”)以及含有它们的共混物、衍生物或共聚物。此外，另一优选实施方案包括用长链二酸制成的长链脂族聚酰胺以及含有它们的共混物、衍生物或共聚物。
参照图1和2理解本公开，它们分别图解可用于制造纳米纤维的两相推进剂气体纺丝系统和普通熔喷技术。特别地，在本文中公开了一种制造纳米纤维非织造布产品的方法，其中通过经喷丝头熔喷到高速气体料流中而熔纺非织造布。更特别地，通过两相推进剂气体纺丝法熔纺非织造布，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物。
定义和试验方法
本文所用的术语被给予与下文给出的定义相符的其普通含义；gsm是指以克/平方米计的基重，RV是指相对粘度等等。
除非另行指明，百分比、百万分率(ppm)等是指基于组合物重量计的重量百分比或重量份数。
在美国公开Nos.2015/0107457和2015/0111019中进一步列举了典型定义和试验方法。术语“纳米纤维非织造布产品”例如是指许多基本无规取向的纤维的网，其中在纤维的排列中无法肉眼察觉整体重复结构。纤维可互相粘合，或可缠结而非粘合以赋予该网强度和完整性。纤维可以是短切纤维或连续纤维，并可包含单一材料或许多材料，作为不同纤维的组合或作为各自由不同材料构成的类似纤维的组合。纳米纤维非织造布产品主要由纳米纤维组成。“主要”是指该网中多于50％的纤维是纳米纤维。术语“纳米纤维”是指具有小于1000纳米或1微米的数均纤维直径的纤维。在非圆形横截面纳米纤维的情况下，本文所用的术语“直径”是指最大横截面维度。
基重可通过ASTM D-3776测定并以gsm(g/m2)报道。
“基本由…组成”和类似术语是指列举的组分并且排除会实质改变该组合物或制品的基本和新颖特征的其它成分。除非另行指明或显而易见，当组合物或制品包括90重量％或更多的所述或所列组分时，该组合物或制品基本由所述或所列组分组成。也就是说，该术语排除多于10％的未列举组分。
如果没有另行指明，用于测定平均纤维直径的试验方法如Hassan等人,J ofMembrane Sci.,427,336-344,2013中所示，除非另行规定。
透气度使用可获自Precision Instrument Company,Hagerstown,MD的透气度测试仪测量。透气度被定义为在指定压差(pressure head)下在23±1℃下穿过材料片的空气流量。其通常以在0.50in.(12.7mm)水压下的立方英尺/分钟/平方英尺、以立方厘米/秒/平方厘米或以给定体积在每单位面积片材上的消耗时间为单位表示。上文提到的仪器能够测量0至大约5000立方英尺/分钟/平方英尺试验面积的透气度。为了比较透气度，方便的是表达归一化为5gsm基重的值。这通过测量样品的透气度值和基重(通常@0.5"H2O)、然后将实际透气度值乘以实际基重(以gsm计)与5的比率进行。例如，如果15gsm基重的样品具有10CFM/ft2的值，其归一化的5gsm透气度值为30CFM/ft2。
如本文所用，聚酰胺组合物和类似术语是指含有聚酰胺，包括聚酰胺的共聚物、三元共聚物、聚合物共混物、合金和衍生物的组合物。此外，本文所用的“聚酰胺”是指具有存在一个分子的氨基与另一分子的羧酸基团的连接的聚合物作为组分的聚合物。在一些方面中，聚酰胺是以最大量存在的组分。例如，含有40重量％尼龙6、30重量％聚乙烯和30重量％聚丙烯的聚酰胺在本文中被称为聚酰胺，因为尼龙6组分以最大量存在。另外，含有20重量％尼龙6、20重量％尼龙66、30重量％聚乙烯和30重量％聚丙烯的聚酰胺在本文中也被称为聚酰胺，因为尼龙6和尼龙66组分总计为以最大量存在的组分。合适的合金可包括例如20％尼龙6、60％尼龙6,6和20重量％的聚酯。
示例性的聚酰胺和聚酰胺组合物描述在Kirk-Othmer,Encyclopedia ofChemical Technology,Vol.18,第328371页(Wiley 1982)中，其公开内容经此引用并入本文。
简言之，聚酰胺是含有重复酰胺基团作为主聚合物链的组成部分的产物。线型聚酰胺特别有意义并可如本领域中众所周知的那样由双官能单体缩合形成。聚酰胺常被称为尼龙。尽管它们通常被视为缩合聚合物，但聚酰胺也通过加成聚合形成。这种制备方法对其中单体是环内酰胺的一些聚合物(即尼龙6)尤其重要。特定聚合物和共聚物和它们的制备可见于下列专利：美国专利Nos.4,760,129；5,504,185；5,543,495；5,698,658；6,011,134；6,136,947；6,169,162；7,138,482；7,381,788；和8,759,475。
对一些用途而言特别优选的一类聚酰胺包括如2016年6月10日在线提供的Glasscock等人,High Performance Polyamides Fulfill Demanding Requirements forAutomotive Thermal Management Components,(DuPont),http://www2.dupont.com/Automotive/en_US/assets/downloads/knowledge％20center/HTN-whitepaper-R8.pdf中所述的高温尼龙(HTN’s)。此类聚合物通常包括一种或多种下列结构：
Figure BDA0003296774450000101
聚酰胺的相对粘度(RV)是指在毛细管粘度计中在25℃下测得的溶液或溶剂粘度的比率(ASTM D 789)。对于该用途，溶剂是含有10重量％水和90重量％甲酸的甲酸。溶液是溶解在溶剂中的8.4重量％聚合物。
相对粘度(ηr)是聚合物溶液与甲酸的绝对粘度比率：
ηr＝(ηp/ηf)＝(fr x dp x tp)/ηf
其中:dp＝甲酸-聚合物溶液在25℃下的密度，tp＝甲酸-聚合物溶液的平均流出时间，s，ηf＝甲酸的绝对粘度，kPa x s(E+6cP)和fr＝粘度计管系数，mm2/s(cSt)/s＝ηr/t3。
用于50RV试样的典型计算是：
ηr＝(fr x dp x tp)/ηf
其中:
fr＝粘度计管系数，通常0.485675cSt/s
dp＝聚合物-甲酸溶液的密度，通常1.1900g/ml
tp＝聚合物-甲酸溶液的平均流出时间，通常135.00s
ηf＝甲酸的绝对粘度，通常1.56cP
得出ηr＝(0.485675cSt/s x 1.1900g/ml x 135.00s)/1.56cP＝50.0的RV。
术语t3是如ASTM D789中要求用于测定甲酸的绝对粘度的S-3校准油的流出时间。
本发明的另一实施方案涉及包含具有小于1微米的平均纤维直径并具有2至200的RV的聚酰胺纳米纤维的过滤介质层的生产。在这一替代实施方案中，优选RV范围包括：2至200、2至100、2至60、和5至60。随后将纳米纤维转换成非织造网。随着RV提高到超过大约20至30，运行温度变成更大的考虑参数。在大约20至30的范围以上的RV下，必须小心地控制温度以使聚合物熔融以用于加工用途。熔融技术的方法或实例，以及可用于该装置以独立地控制纤维生产装置的温度的加热和冷却源描述在美国专利No.8,777,599中。非限制性实例包括电阻加热器、辐射加热器、冷气体或加热气体(空气或氮气)或传导、对流或辐射传热机制。
在将尼龙6,6纺丝时，降低RV通常不是理想的做法，但是，在纳米纤维的生产中，这实际上可能是一个优点。在办发明的某些方面中，已经发现有利的是，在尽可能最低的RV下熔纺尼龙6,6以在纳米纤维长丝的生产中实现最小长丝直径。提高工艺温度仅略微降低粘度。有利地，可以通过在加湿下使聚合物解聚来降低尼龙6,6的粘度。这与加成聚合物，如聚丙烯相比是一个优点。在一些方面中，聚酰胺纳米纤维层的RV比纺丝或熔喷并成层前的聚酰胺的RV小至少20％，例如小至少25％、小至少30％、小至少35％、小至少40％或小至少45％。
聚合物的非限制性实例包括聚酰胺、聚丙烯和共聚物、聚乙烯和共聚物、聚酯、聚苯乙烯、聚氨酯及其组合。热塑性聚合物和可生物降解聚合物也适合熔喷或熔纺成本公开的纳米纤维。如本文中论述，可以熔纺或熔喷该聚合物，优选通过两相推进剂气体纺丝法熔纺或熔喷，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物。
可用于本发明的纳米纤维的其它聚合物材料包括加成聚合物和缩合聚合物材料，如聚烯烃、聚缩醛、聚酰胺(如之前论述)、聚酯、纤维素醚和酯、聚亚烃化硫、聚芳醚(polyarylene oxide)、聚砜、改性聚砜聚合物及其混合物。在这些大类中的优选材料包括聚酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚丙烯、聚(氯乙烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(和其它丙烯酸系树脂)、聚苯乙烯及其共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、交联和非交联形式的各种水解度(87％至99.5％)的聚乙烯醇。加成聚合物倾向于为玻璃态(Tg大于室温)。这是聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚合物组合物或合金的情况或在聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇材料的情况下为低结晶度。本文中具体化的尼龙共聚物可通过将各种二胺化合物、各种二酸化合物和各种环内酰胺结构合并在反应混合物中、然后形成具有随机定位在聚酰胺结构中的单体材料的尼龙来制造。例如，尼龙6,6-6,10材料是由己二胺和C6和C10二酸共混物制成的尼龙。尼龙6-6,6-6,10是通过ε-氨基己酸、己二胺和C6和C10二酸材料共混物的共聚制成的尼龙。
嵌段共聚物也可用于本发明的方法。对于这样的共聚物，溶剂溶胀剂的选择是重要的。所选溶剂使得两种嵌段都可溶于该溶剂。一个实例是在二氯甲烷溶剂中的ABA(苯乙烯-EP-苯乙烯)或AB(苯乙烯-EP)聚合物。如果一种组分不溶于溶剂，其会形成凝胶。这样的嵌段共聚物的实例是
Figure BDA0003296774450000121
型苯乙烯-b-丁二烯和苯乙烯-b-氢化丁二烯(乙烯丙烯)、
Figure BDA0003296774450000122
型ε-己内酰胺-b-环氧乙烷、
Figure BDA0003296774450000123
聚酯-b-环氧乙烷以及环氧乙烷和异氰酸酯的聚氨酯。
加成聚合物，如聚偏二氟乙烯、间同立构聚苯乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、非晶加成聚合物，如聚(丙烯腈)及其与丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)及其各种共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)及其各种共聚物已知相对容易溶液纺丝，因为它们在低压力和温度下可溶。预计这些可根据本公开作为制造纳米纤维的一种方法熔纺。
形成在聚合物混合物(polymer admixture)、合金格式中或在交联化学键合结构中包含两种或更多种聚合材料的聚合物组合物具有实质优点。我们相信这样的聚合物组合物通过改变聚合物属性，如改进聚合物链柔性或链活动性、提高总分子量和通过形成聚合材料的网络以提供增强来改进物理性质。
在这一概念的一个实施方案中，为了有益的性质，可以共混两种相关的聚合物材料。例如，可将高分子量聚氯乙烯与低分子量聚氯乙烯共混。类似地，可将高分子量尼龙材料与低分子量尼龙材料共混。
在一些实施方案，如美国专利No.5,913,993中描述的实施方案中，可将少量聚乙烯聚合物与用于形成具有理想特征的纳米纤维非织造布的尼龙化合物共混。将聚乙烯添加到尼龙中增强特定性质，如柔软度。聚乙烯的使用也降低生产成本，并易于进一步下游加工，如粘合到其它织物或其本身上。可通过将少量聚乙烯添加到用于生产纳米纤维熔喷织物的尼龙进料中来制造改进的织物。更具体地，可通过形成聚乙烯和尼龙66的共混物、以许多连续长丝的形式挤出共混物、将长丝导过模头以熔喷长丝、将长丝沉积到收集表面上以形成网来制造织物。
可用于本发明的这一实施方案的方法的聚乙烯优选具有大约5克/10分钟至大约200克/10分钟，更优选大约17克/10分钟至大约150克/10分钟的熔体指数。聚乙烯优选应具有大约0.85克/立方厘米至大约1.1克/立方厘米，最优选大约0.93克/立方厘米至大约0.95克/立方厘米的密度。最优选地，聚乙烯的熔体指数为大约150且密度为大约0.93。
用于本发明的这一实施方案的方法的聚乙烯可以大约0.05％至大约20％的浓度加入。在一个优选实施方案中，聚乙烯的浓度为大约0.1％至大约1.2％。最优选地，聚乙烯以大约0.5％存在。根据所述方法制成的织物中的聚乙烯浓度大致等于在制造过程中加入的聚乙烯的百分比。因此，本发明的这一实施方案的织物中的聚乙烯百分比通常为大约0.05％至大约20％，优选大约0.5％。因此，该织物通常包含大约80至大约99.95重量％的尼龙。长丝挤出步骤可在大约250℃至大约325℃之间进行。优选地，温度范围为大约280℃至大约315℃，但如果使用尼龙6，可能更低。
聚乙烯和尼龙的共混物或共聚物可以任何合适的方式形成。通常，该尼龙化合物是尼龙6,6；但是，可以使用尼龙家族的其它聚酰胺。也可使用尼龙的混合物。在一个具体实例中，将聚乙烯与尼龙6和尼龙6,6的混合物共混。聚乙烯和尼龙聚合物通常以丸粒、碎屑、薄片等形式供应。可在合适的混合装置，如转鼓滚筒等中将所需量的聚乙烯丸粒或碎屑与尼龙丸粒或碎屑共混，并可将所得共混物引入常规挤出机或纺粘线路的进料斗。也可通过将适当的混合物引入连续聚合纺丝系统来制造共混物或共聚物。
此外，可以共混聚合物大类的不同物类。例如，可将高分子量苯乙烯材料与低分子量高抗冲聚苯乙烯共混。可将尼龙-6材料与尼龙共聚物，如尼龙-6；6,6；6,10共聚物共混。此外，可将具有低水解度的聚乙烯醇，如87％水解聚乙烯醇与具有98至99.9％和更高的水解度的完全或超水解(superhydrolyzed)聚乙烯醇共混。混合的所有这些材料可使用适当的交联机制交联。尼龙可使用可与酰胺键中的氮原子反应的交联剂交联。聚乙烯醇材料可使用羟基反应性材料，如一元醛，如甲醛、脲、三聚氰胺-甲醛树脂及其类似物、硼酸和其它无机化合物、二醛、二酸、氨基甲酸酯、环氧树脂和其它已知交联剂交联。交联技术是众所周知和充分理解的现象，其中交联剂反应并在聚合物链之间形成共价键以显著改进分子量、耐化学性、整体强度和耐机械降解性。
该纳米纤维可由聚合物材料或聚合物+添加剂制成。本发明的一种优选模式是在升高的温度下调节或处理的包含第一聚合物和第二种但不同的聚合物(聚合物类型、分子量或物理性质不同)的聚合物共混物。该聚合物共混物可反应和形成为单一化学物类或可通过退火过程物理组合成共混组合物。退火意味着物理变化，如结晶度、应力松弛或取向。使优选材料化学反应成单一聚合物类以使差示扫描量热计(DSC)分析揭示单一聚合材料在与高温、高湿和困难操作条件接触时产生改进的稳定性。这类材料的纳米纤维可具有大约0.01至5微米的直径。用于共混聚合物体系的优选材料包括尼龙6；尼龙66；尼龙6,10；尼龙(6-66-6,10)共聚物和其它线型的通常脂族尼龙组合物。
制造本发明的纳米纤维非织造布的一个实施方案是大致如美国专利No.8,668,854中所述用推进剂气体经由纺丝通道两相纺丝或熔喷。这种方法包括聚合物或聚合物溶液和加压推进剂气体(通常空气)两相流动到细的优选会聚通道。该通道通常和优选为环形配置。相信该聚合物在细的优选会聚通道内被气流剪切，以在通道两侧上都建立聚合物膜层。这些聚合物膜层被推进剂气流进一步剪切成纤维。在此仍可使用移动收集带并通过调节带的速度控制纳米纤维非织造布的基重。也可使用收集器的距离控制纳米纤维非织造布的细度。参照图1更好地理解该方法。
图1示意性图解用于纺制纳米纤维非织造布的系统的运行，其包括聚合物进料组装件110、空气进料1210、纺丝筒130、收集带140和卷取轴150。在运行过程中，将聚酰胺熔体或溶液供入纺丝筒130，在此用高压空气使其流经该筒中的细通道，以将聚合物剪切成纳米纤维。在上文提到的美国专利No.8,668,854中提供了细节。通过带的速度控制吞吐率和基重。任选地，如果需要，可随空气进料加入功能添加剂，如木炭、铜等。
在图1的系统中所用的喷丝头的另一构造中，可如授予Marshall等人的美国专利No.8,808,594中所示用单独入口加入微粒材料。
可用的另一方法是熔喷本发明的聚酰胺纳米纤维网(图2)。熔喷涉及将聚合物挤出到相对高速的通常热的气体料流中。为了制造合适的纳米纤维，如Hassan等人,JMembrane Sci.,427,336-344,2013和Ellison等人,Polymer,48(11),3306-3316,2007和International Nonwoven Journal,Summer 2003,第21-28页中所示需要仔细选择孔和毛细管几何以及温度。
在一些方面中，该聚酰胺纳米纤维是熔喷的。熔喷有利地比静电纺丝便宜。熔喷是为形成纤维和非织造网而开发的工艺类型；通过经多个小孔挤出熔融热塑性聚合物材料或聚合物而形成纤维。所得熔融线或长丝进入会聚的高速气体料流，其使熔融聚合物的长丝变细或拉伸以降低它们的直径。此后，高速气体料流携带熔喷纤维并沉积在收集表面或成型线上，以形成无规分布的熔喷纤维的非织造网。通过熔喷形成纤维和非织造网是本领域众所周知的。参见例如美国专利Nos.3,016,599；3,704,198；3,755,527；3,849,241；3,978,185；4,100,324；4,118,531；和4,663,220。
美国专利No.7,300,272公开了用于挤出熔融材料以形成一系列纤维的纤维挤出组件(fiber extrusion pack)，其包括堆叠布置的许多分流分配板(split distributionplates)以使各分流分配板形成该纤维挤出组件内的一层，并且分流分配板上的特征(features)形成将熔融材料传送到纤维挤出组件中的孔的分配网络。各分流分配板包括一组板段(plate segments)，在相邻板段之间设置间隙。将板段的相邻边缘成型以沿间隙形成储库(reservoirs)，并在储库中安置密封塞以防止熔融材料从间隙泄漏。密封塞可由泄漏到间隙中并收集和固化在储库中的熔融材料形成或通过在组件组装(pack assembly)时将封堵材料安置在储库中形成。这一组件可与之前提到的专利中描述的熔喷系统一起用于制造纳米纤维。
这样的熔喷可形成具有214至4162ppm的氧化降解指数(“ODI”)的聚酰胺纳米纤维网。使用凝胶渗透色谱法(GPC)用荧光检测器测量ODI。该仪器用奎宁外标校准。将0.1克尼龙溶解在10毫升90％甲酸中。然后用荧光检测器通过GPC分析该溶液。用于ODI的检测器波长为340nm用于激发和415nm用于发射。另外，这样的熔喷可带来26–1129ppm的热降解指数(“TDI”)。TDI与ODI同样地测量，只是用于TDI的检测器波长为300nm用于激发和338nm用于发射。熔喷也可带来如本文所述的相对粘度。TDI和ODI试验方法也公开在美国专利No.3,525,124中。
过滤介质
本文所述的聚酰胺纳米纤维有利地用于各种过滤介质应用，包括空气过滤器、油过滤器、袋式过滤器、液体过滤器、呼吸过滤器、燃料过滤器、液压油过滤器等等。聚酰胺纳米纤维通常不被设想为过滤器中的唯一层，它们被设想为与传统过滤器一起使用或替代传统过滤器中的一个或多个层。聚酰胺纳米纤维层也被称为包含聚酰胺的纳米纤维非织造布层。
过滤参数
过滤介质特有的一个常见参数是过滤介质的“效率”。效率是该介质捕集微粒而非允许微粒未被过滤地穿过介质的倾向。另一常见特征是跨过介质的压降，其传统上通常与该介质的孔隙率有关。压降关系到过滤介质在多大程度上限制流体流量。较大孔径通常允许较大流体流量，但也遗憾地通常导致更多微粒通过。因此，效率经常与压降相悖。特别地，尽管通常希望捕集大量微粒，但提供如此高的效率通常具有提高介质的限制性(restrictiveness)和因此跨过介质的压降的不良效应。这缩短过滤器的寿命。
效率通常是指或指代初始效率，即过滤介质在制成后但在使用并荷载微粒前的效率。在使用过程中，过滤介质捕集微粒并由此将微粒以尘饼和/或其它形式吸留和捕集在介质内。这些滤出的微粒堵塞介质中的较大孔隙，由此防止更小的粒子通过孔隙并由此随时间经过提高介质的效率到大于初始效率的工作效率。但是，通过堵塞流体流动路径，这些滤出的微粒也消灭或部分阻塞流体路径并由此提高跨过介质的压降，以使其更限制流体流量。
通常，过滤器寿命取决于跨过过滤器的压降(delta P)。在一个实施方案中，deltaP可为0.5至10mm H2O，例如0.5至5mm H2O或0.5至3mm H2O。随着从流体流中滤出越来越多的粒子并被过滤介质捕集，过滤介质变得更加限制流体流量。因此，跨过过滤介质的压降变高。最终，该介质的限制性变得太高，以致流体流量不足以满足给定应用的流体需求。计算过滤器更换间隔期以大致与这一事件重合(例如在达到流体流量不足的状况前)。也可通过测量跨过介质的压降负荷的传感器测定过滤器更换间隔期。
通常，电纺纳米纤维介质预计提供优异的过滤效率。这是因为考虑到较小纤维占据的体积小于较大纤维的事实，可将较小直径的纳米纤维堆积在一起而不提高介质的整体固实度。因此，电纺纳米纤维介质可有效捕获由粗纤维形成的过滤介质，如熔喷纤维过滤介质无法捕获的细粒子。但是，尺寸较大的粒子可迅速堵塞电纺纳米纤维介质的上游表面上的孔隙，由此提高过滤介质的压降到不可接受的水平，从而缩短过滤器寿命。包含聚酰胺纳米纤维层的多层过滤介质在这些过滤介质的基础上有所改进，其能将较小粒子捕获在熔纺聚酰胺纳米纤维层的深度内，由此在改进过滤器寿命的同时保持高过滤效率。
聚酰胺纳米纤维与传统过滤器材料，包括含聚丙烯层的过滤器相比提供几个优点。令人惊讶地并且出乎意料地发现，通过熔喷形成聚酰胺纳米纤维层带来与传统过滤器材料，包括含聚丙烯层的过滤器相比提高的强度、更高熔点、提高的在特定液体中的耐化学性、更小孔径和更低的熔体流动指数。通过将聚酰胺纳米纤维并入过滤器中，由于熔纺法，与其它方法，如静电纺丝相比可以降低过滤器的生产成本。与传统过滤器材料相比，聚酰胺纳米纤维也由于它们的小孔径而提高过滤效率。具有聚酰胺纳米纤维层的过滤器还可具有与传统过滤器相比降低的重量，并且由于使用聚酰胺纳米纤维所见的效率提高，甚至可以简化过滤器构造的层。使用聚酰胺纳米纤维的另一优点在于对于具有褶裥的过滤器，如下所述，可将聚酰胺纳米纤维与稀松布或基底组合以由于与传统过滤器相比在打褶过程中使用较少时间和较低温度而允许在打褶过程中使用较少能量。最后，聚酰胺纳米纤维层的加入通常不要求改变专门为与过滤器配合使用而制作的设备，例如包围过滤器的罐的尺寸。
过滤介质层
过滤介质通常包含几个层，各层提供不同的过滤特性。一个这样的层是稀松布层，例如增强层。在一些方面中，选择稀松布层以具有相当大的过滤能力和效率。但是，在另一些方面，稀松布层几乎没有过滤能力和效率。稀松布层可具有0.1至0.81mm，例如0.2至0.3mm，或大约0.25mm的厚度。稀松布层的基重可为5至203gsm，例如5至60gsm、15至45gsm，或在它们之间的任何值。稀松布层的纤维可具有1至1000微米的中值纤维直径，例如1至500微米、1至100微米或在它们之间的任何值。可基于在其中使用稀松布的过滤介质的类型选择厚度、基重和中值纤维直径。通常，稀松布可具有在111CFM至1675CFM之间的在0.5英寸水的压差下的Frazier透气度，例如450至650CFM、500至600CFM、550至1675或在它们之间的任何值。可通过比较使用PALAS MFP-2000(Germany)设备测得的在稀松布的上游侧和下游侧上的粒度为0.3μm至10μm的粉尘微粒数来表征稀松布层的过滤效率。在一个实施方案中，使用具有70mg/m3粉尘浓度的ISO细粉尘、1002cm的样品测试大小和20cm/s的迎面风速(facevelocity)测量被选为稀松布层的稀松布的过滤效率。合适的稀松布可选自一般市售的稀松布，或使用合适的聚合物通过纺粘法或梳理法或纤维絮片(batting)法或另一方法形成。用于稀松布的合适聚合物包括但不限于聚酯、聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺，例如尼龙或两种或更多种这些聚合物的组合。适用于稀松布层的稀松布可以各种厚度获自供应商，尤其包括Berry Plastics，前身为Fiberweb Inc,of Old Hickory,Tennessee或Cerex AdvancedFabrics,Inc.of Cantonment,Florida。可将多于一个稀松布层并入过滤介质中。
过滤介质中的另一层是聚酰胺纳米纤维层。在一些方面中，将该层直接纺到或熔喷到一个或多个稀松布层上。在一些实施方案中，聚酰胺纳米纤维层具有至少1mm，通常1.0mm至6.0mm，优选0.07mm至3mm，和在一个实施方案中大约0.13mm的厚度；和小于150gsm(克/平方米)的基重，例如小于120gsm的基重或小于100gsm的基重。就范围而言，基重可为5至150gsm，例如10至150gsm、10至120gsm或10至100gsm。聚酰胺纳米纤维层的纤维具有如本文所述的1纳米至1000纳米的中值纤维直径，并可小于1000纳米，例如小于907纳米、小于900纳米、小于800纳米、小于700纳米、小于600纳米或小于500纳米。就下限而言，非织造布的纤维层中的纳米纤维的平均纤维直径可具有至少100纳米、至少110纳米、至少115纳米、至少120纳米、至少125纳米、至少130纳米、至少150纳米、至少300纳米或至少350纳米的平均纤维直径。在一个实施方案中，可通过比较使用PALAS MFP-2000(Germany)设备测得的在介质的上游侧和下游侧上的粒度为0.3μm至10μm的粉尘微粒数来表征聚酰胺纳米纤维层的过滤效率。
本文所用的术语“层”不要求聚酰胺纳米纤维完全覆盖在其上进行纺制的表面。该层可完全覆盖下方层的表面积或可覆盖表面积的小于99％，例如小于90％、小于80％、小于70％或小于60％。在一些方面中，聚酰胺纳米纤维层可覆盖下方层的表面积的至少5％，例如至少10％、至少20％、至少30％或至少40％。就范围而言，聚酰胺纳米纤维层可覆盖在其上进行纺制的层的5至100％，例如5至99％、10至90％、20至80％、30至70％、或40至60％。这同样适用于纺到聚酰胺层上的层。
除稀松布层和聚酰胺纳米纤维层外，还可包括常规层。这些常规层可通过熔纺或静电纺丝形成。
在本申请的背景中公开的几个参考文献中公开了常规过滤介质层的进一步描述。在一些方面中，附加层可包括如聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃、聚缩醛、聚酯、纤维素醚、聚亚烃化硫、聚芳醚(polyarylene oxide)、聚砜、改性聚砜聚合物和聚乙烯醇、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚偏二氟乙烯之类的聚合物。
用于细纤维的静电纺丝的聚合物溶液中所用的溶剂可包括乙酸、甲酸、间甲酚、三氟乙醇、六氟异丙醇、氯化溶剂、醇、水、乙醇、异丙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮和甲醇。根据聚合物溶解度和所需细纤维尺寸适当地选择溶剂。例如，甲酸和乙酸的混合物可用于聚酰胺(其也常被称为尼龙)，以生产可具有小于100纳米的平均细纤维直径的尼龙细纤维。
如上所述，在一些方面中，将聚酰胺纳米纤维层直接熔纺到稀松布层上。在具体实施方案中，当制造纳米纤维长丝层时不使用溶剂。随后可在聚酰胺纳米纤维层上沉积一个或多个附加层，例如两个附加层、三个附加层、四个附加层或五个或更多个层。在进一步方面中，可在与聚酰胺纳米纤维层相反的稀松布层的一侧上沉积附加层。在再进一步方面中，在过滤器中可包括一个或多个附加稀松布层。也可包括多于一个聚酰胺纳米纤维层。在再进一步方面中，聚酰胺纳米纤维层不是直接熔纺到稀松布层上，而是熔纺到不同层上。在进一步实施方案中，省略稀松布层并且该过滤器由聚酰胺纳米纤维层和本文中描述的其它层组成。在上述各方面中，可将聚酰胺纳米纤维层夹在其它熔纺层之间、夹在电纺层之间或夹在熔纺和电纺层之间。
在本发明的另一个方面中，可以组合一个或多个层以建立具有更高厚度的过滤介质。附加层也提高该介质的容尘量。有意思地，当加入更多层时，该织物的效率不会提高很多。这是因为随着层的添加，中流量孔径(mean flow pore size)不会显著改变并且穿过第一层的较小粒子继续穿过其它层。层叠织物将提供更厚的介质，以提高介质的容尘量而不显著提高过滤效率。可通过增加具有更高过滤效率的另一层来建立梯度过滤器。这种梯度过滤器将提供更高过滤效率。
尽管上文的描述普遍适用于过滤介质的各种用途，但下面提供过滤器的具体类型的进一步描述。
空气过滤器
如本文所述，聚酰胺纳米纤维层可用于空气过滤器。空气过滤器可用于包括建筑物、车辆、真空吸尘器、面罩、呼吸过滤器中的空气循环系统的用途和其它需要滤清空气的用途。流体料流如空气和气体料流经常在其中携带颗粒物。需要从流体料流中除去一些或所有颗粒物。例如，机动车客舱的进气料流、电脑磁盘驱动器中的空气、HVAC空气、洁净室通风和使用过滤袋、阻隔织物、机织材料的用途、机动车发动机或发电设备的进气；送往燃气轮机的气体料流；和各种燃烧炉的进气料流经常在其中包括颗粒物。在客舱空气过滤器的情况下，希望为了乘客的舒适度和/或为了美观除去颗粒物。关于发动机、燃气轮机和燃烧炉的进气料流，需要除去颗粒物，因为颗粒会对所涉及的各种机构的内部运作造成实质性损害。在另一些情况下，来自工业工艺或发动机的生成气体或排气可能在其中含有颗粒物，在这些气体可以或应该经各种下游设备排放到大气中之前，可能希望从这些料流中显著脱除颗粒物。
可通过考虑以下类型的过滤介质来理解对空气过滤器设计的一些基本原理和问题的一般理解：表面荷载介质；和深度介质。已经充分研究了这些类型的介质的每一种，并且各自已广泛运用。关于它们的某些原理描述在例如美国专利Nos.5,082,476；5,238,474；和5,364,456中。这三个专利的完整公开经此引用并入本文。
在一些方面中，聚酰胺纳米纤维可成型并附着在过滤器基底上。可以使用天然纤维和合成纤维基底，如纺粘布、合成纤维的非织造布和由纤维素塑料、合成纤维和玻璃纤维的共混物制成的非织造布、非织造和机织玻璃布、挤出和冲孔的塑料网状材料、有机聚合物的UF和MF膜。然后可将片状基底或纤维素非织造网成型为过滤器结构，将其置于流体料流(包括空气料流或液体料流)中以从该料流中除去悬浮或夹带的颗粒。过滤材料的形状和结构取决于设计工程师。成型后的过滤器元件的一个重要参数是其对热、湿或两者的效应的耐受性。本发明的过滤介质的一个重要方面是过滤介质耐受与湿热空气接触的能力。与这样的湿热空气料流接触时，聚酰胺纳米纤维应该在暴露于具有60℃的温度和100％相对湿度的空气16小时后多于50％的纤维保持不变地用于过滤用途。本发明的过滤介质的一个方面是过滤介质耐受温水浸泡显著时间的能力的试验。该浸泡试验可提供关于聚酰胺纳米纤维耐受湿热条件和耐受过滤器元件在含有显著比例的强清洁表面活性剂和强碱性材料的水溶液中清洗的能力的有价值的信息。优选地，本发明的聚酰胺纳米纤维可耐受热水浸泡，同时保持在基底表面上形成的细纤维的至少50％或甚至至少75％为活性过滤组分。聚酰胺纳米纤维的至少50％的保持率可维持实质性的过滤效率而不损失过滤量或提高背压。在大约0.01至240微克/平方厘米的聚酰胺纳米纤维基重下，典型聚酰胺纳米纤维过滤层的厚度为0.001至5微米，例如0.01至3微米。在过滤器中的基底上形成的聚酰胺纳米纤维层应该在过滤性能和纤维位置方面都基本均匀。基本均匀性是指该纤维充分覆盖基底以在被覆盖基底的各处具有至少一些可测得的过滤效率。可在纤维重量的宽范围变化下实现充分过滤。相应地，聚酰胺纳米纤维层在纤维覆盖率、基重、层厚度或纤维重量的其它量度方面可改变并仍很好地保留在本发明的界限内。细纤维的甚至相对较小的重量也可增加整个过滤器结构的效率。
过滤器的“寿命”通常根据跨过过滤器的所选极限压降界定。跨过过滤器的压力累积将寿命限定在为该应用或设计限定的水平。由于这种压力累积是荷载的结果，对于等效率系统，较长寿命通常与较高容量直接相关。效率是介质捕集微粒而非让微粒通过的倾向。通常，过滤介质越高效地从气体料流中除去微粒，通常过滤介质越快达到“寿命”压差(假设其它变量保持恒定)。在本申请中，术语“不变地用于过滤用途”是指保持对所选应用而言必需的从流体料流中除去微粒的足够效率。
纸过滤器元件是广泛使用的表面荷载介质形式。一般而言，纸元件包含横跨携带颗粒物的气体料流取向的纤维素、合成纤维或其它纤维的致密垫。该纸通常构造成对气流可透，也具有足够细的孔径和适当的孔隙率以阻止大于所选粒度的粒子通过。当气体(流体)穿过过滤纸时，过滤纸的上游侧通过扩散和拦截工作以捕获和留住气体(流体)料流中的所选粒度的粒子。这些粒子作为尘饼收集在过滤纸的上游侧。适时地，尘饼也开始充当过滤器，以提高效率。这有时被称为“时效(seasoning)”，即大于初始效率的效率发展。
如上文描述的简单过滤器设计有至少两种类型的问题。首先，相对简单的缺陷，即纸的破裂导致该系统失效。其次，颗粒物在过滤器的上游侧迅速积聚为薄尘饼或层，以提高压降。已经采用各种方法增加表面荷载过滤器系统，如纸过滤器的“寿命”。一种方法是以褶皱构造提供介质，以相对于平面无褶构造增加气流料流遇到的介质表面积。尽管这增加过滤器寿命，但仍然相当有限。因此，表面荷载介质主要用于以相对较低的速度经过过滤介质的用途，其通常不高于大约20-30英尺/分钟和通常大约10英尺/分钟或更低。术语“速度”在这种情况下是经过介质的平均速度(即每单位介质面积的流量)。
一般而言，随着经过褶纸介质的空气流速提高，过滤器寿命以与速度的平方成比例的系数降低。因此，当使用褶纸表面荷载型过滤器系统作为需要相当大的空气流量的系统的颗粒过滤器时，需要该过滤介质的相对较大表面积。例如，高速公路柴油货车的典型圆筒状褶纸过滤器元件为大约9-15英寸直径和大约12-24英寸长度，褶为大约1-2英寸深。因此，介质(一面)的过滤表面积通常为30至300平方英尺。
在许多用途，尤其是涉及相对较高流速的那些中，使用另一类型的过滤介质，有时通常被称为“深度”介质。典型的深度介质包含相对较厚的纤维材料团。深度介质通常以其孔隙率、密度或固含量百分比界定。例如，2-3％固实度介质是布置为使得总体积的大约2-3％包含纤维材料(固体)、其余是空气或气体空间的深度介质纤维垫。
用于界定深度介质的另一有用的参数是纤维直径。如果固实度百分比保持恒定，但纤维直径(尺寸)降低，则孔隙大小或纤维间空隙降低，即过滤器变得更高效并且更有效捕集较小粒子。
典型的常规深度介质过滤器是深的相对恒定(或均一)密度的介质，即其中深度介质的固实度在其整个厚度中保持基本恒定的系统。“基本恒定”在这种情况下是指在该介质的整个深度中仅发现相对轻微的密度波动(如果有的话)。这些波动例如可能由安置过滤介质的容器对外接合表面的轻微压缩造成。
已经开发出梯度密度深度介质布置。一些这样的布置例如描述在美国专利Nos.4,082,476；5,238,474；和5,364,456中。通常可以设计深度介质布置以基本在其整个体积或深度中提供颗粒物的“荷载”。因此，可设计这样的布置以在达到完整过滤器寿命时与表面荷载系统相比荷载更高量的颗粒物。但是，这些布置牺牲的通常是效率，因为为了大的荷载量，需要相对较低固实度的介质。梯度密度系统，如上文提到的专利中的那些已被设计为提供相当大的效率和更长寿命。在一些情况下，利用表面荷载介质作为这些布置中的“增泽(polish)”过滤器。
根据本发明的过滤介质构造包括具有第一表面的可透粗纤维介质的第一层或基底。将聚酰胺纳米纤维介质的第一层固定到可透粗纤维介质的第一层的第一表面上并将聚酰胺纳米纤维的第二层固定到基底上。可透粗纤维材料的第一层优选包含具有至少10微米，通常和优选大约12(或14)至30微米的平均纤维直径的纤维。可透粗纤维材料的第一和第二层还优选包含具有最多大约200gsm(克/平方米或g/m2)，优选大约0.50至150gsm，最优选至少8gsm的基重的介质。可透粗纤维介质的第一层优选为至少0.0005英寸(12微米)厚，通常和优选大约0.001至0.030英寸(25-800微米)厚。
在一些布置中，可透粗纤维材料的第一层包含在与该构造的其余部分分开通过Frazier透气性试验评估时表现出至少1米/分钟，通常和优选大约2-900米/分钟(大约0.03-15m-sec-1)的透气性的材料。在本文中当提到效率时，除非另行规定，意指如本文所述根据ASTM-1215-89用0.78μ单分散聚苯乙烯球形粒子在20fpm(6.1米/分钟)下测量时的效率。
在一些方面中，固定到可透粗纤维介质层的第一表面上的聚酰胺纳米纤维层是纳米纤维和微纤维介质的层，其中纤维具有最多大约2微米、通常和优选最多大约1微米的平均纤维直径，并通常和优选具有小于0.5微米和在大约0.05至0.5微米的范围内的纤维直径。固定到可透粗纤维材料的第一层的第一表面上的细纤维材料的第一层也优选具有最多大约30微米，更优选最多20微米，最优选最多大约10微米的总厚度，通常和优选在该层的细纤维平均纤维直径的大约1-8倍(更优选最多5倍)的厚度内。
某些方面包括大致限定在整体过滤器构造中的过滤介质。这种用途的一些优选布置包含布置为圆柱形褶式配置的介质，褶通常纵向，即以与圆柱形的纵轴相同的方向延伸。对于这样的布置，该介质可如常规过滤器那样嵌在端盖中。如果需要，对于典型的常规用途，这样的布置可包括上游衬垫和下游衬垫。
在一些应用中，根据本发明的介质可与其它类型的介质，例如常规介质结合使用以改进整体过滤性能或寿命。例如，根据本发明的介质可层压到常规介质上、以堆叠布置使用；或并入(一体特征)包括一个或多个常规介质区的介质结构中。为了良好荷载，其可在这些介质的上游使用；和/或其可作为高效增泽(polishing)过滤器在常规介质的下游使用。
根据本发明的某些布置也可用于液体过滤器系统，即其中待过滤的颗粒物携带在液体中。在具体应用，如热流体中，尼龙纳米纤维织物的熔点提供了优点。尼龙纳米纤维织物的熔点可为223℃至360℃，例如225℃至350℃。根据本发明的某些布置也可用于集雾器，例如用于从空气中过滤细雾的布置。
在公开和要求保护与过滤材料一起使用的过滤器结构的各种方面的专利中显示了各种过滤器设计。美国专利No.4,720,292公开了具有大致圆柱形过滤器元件设计的过滤器组装件的径向密封设计，通过具有圆柱形的径向向内表面的相对较软的橡胶质端盖密封该过滤器元件。美国专利No.5,082,476公开了使用深度介质的过滤器设计，其包含泡沫基底以及与本发明的微纤维材料组合的褶式组件。美国专利No.5,104,537涉及可用于过滤液体介质的过滤器结构。液体被带入过滤器外壳，经过过滤器外侧进入内部环形芯，然后回到在该结构中的有效使用。这样的过滤器非常可用于过滤液压油。美国专利No.5,613,992显示典型的柴油机进气过滤器结构。该结构从壳体的外部方向(external aspect)获得可能含有或不含夹带水分的空气。该空气经过过滤器，同时水分可通往壳体底部并可从壳体中排出。美国专利No.5,820,646公开了一种Z过滤器结构，其使用包含堵塞通道的特定褶式过滤器设计，其要求流体料流以“Z”形路径经过至少一个过滤介质层以获得适当的过滤性能。成型为褶式Z形样式的过滤介质可含有本发明的细纤维介质。美国专利No.5,853,442公开了具有可含有本发明的细纤维结构的过滤器元件的袋室结构。美国专利No.5,954,849显示可用于处理通常具有大含尘量的空气的集尘器结构，以在工件加工在环境空气中生成大量粉尘负荷后从空气料流中过滤粉尘。最后，美国外观设计专利No.425,189公开了使用Z过滤器设计的板式过滤器。
该介质可以是聚酯合成介质、由纤维素制成的介质或这些类型的材料的共混物。可用的纤维素介质的一个实例是：大约45-55lbs./3000ft2(84.7g/m2)，例如48-54lbs./3000ft2的基重；大约0.005-0.015in，例如大约0.010in.(0.25mm)的厚度；大约20-25ft/min，例如大约22ft/min(6.7m/min)的frazier透气性；大约55-65微米，例如大约62微米的孔径；至少大约7lbs/in，例如8.5lbs./in(3.9kg/in)的湿拉伸强度；大约15-25psi，例如大约23psi(159kPa)的纵向湿脱破裂强度(burst strength wet off of the machine)。该纤维素介质可用细纤维，例如具有5微米或更小，和在一些情况中亚微米的尺寸(直径)的纤维处理。如果需要使用细纤维，各种方法可用于将细纤维施加到介质上。例如在美国专利No.5,423,892，第32栏第48-60行中表征了一些这样的方法。更具体地，在美国专利Nos.3,878,014；3,676,242；3,841,953；和3,849,241中描述了这样的方法，这些专利经此引用并入本文。通常施加足够的细纤维直至所得介质构造具有根据SAE J726C使用SAE细粉尘测试的在50至90％之间的单独测试(individual test)，和大于90％的总体效率。
可用的过滤器构造的实例描述在美国专利No.5,820,646中。在另一示例性实施方案中，槽型(未显示)包括锥形槽。“锥形”是指槽沿其长度扩大以使槽的下游开口大于上游开口。这样的过滤器构造描述在美国申请序号No.08/639,220中，其全文经此引用并入本文。关于细纤维及其材料和制造的细节公开在美国申请序号No.09/871,583中，其经此引用并入本文。
在公开和要求保护与过滤材料一起使用的过滤器结构的各种方面的专利中显示了各种过滤器设计。美国专利No.7,008,465公开了可用于干湿吸尘器(wet-dry vacuum)的过滤器设计。美国专利No.4,720,292公开了具有大致圆柱形过滤器元件设计的过滤器组装件的径向密封设计，通过具有圆柱形的径向向内表面的相对较软的橡胶质端盖密封该过滤器元件。美国专利No.5,082,476公开了使用深度介质的过滤器设计，其包含泡沫基底以及与本发明的微纤维材料组合的褶式组件。美国专利No.5,104,537涉及可用于过滤液体介质的过滤器结构。液体被带入过滤器外壳，经过过滤器外侧进入内部环形芯，然后回到在该结构中的有效使用。这样的过滤器非常可用于过滤液压油。美国专利No.5,613,992显示典型的柴油机进气过滤器结构。该结构从壳体的外部方向(external aspect)获得可能含有或不含夹带水分的空气。该空气经过过滤器，同时水分可通往壳体底部并可从壳体中排出。美国专利No.5,820,646公开了一种Z过滤器结构，其使用包含堵塞通道的特定褶式过滤器设计，其要求流体料流以“Z”形路径经过至少一个过滤介质层以获得适当的过滤性能。成型为褶式Z形样式的过滤介质可含有本发明的细纤维介质。美国专利No.5,853,442公开了具有可含有本发明的细纤维结构的过滤器元件的袋室结构。Berkhoel等人，美国专利No.5,954,849显示可用于处理通常具有大含尘量的空气的集尘器结构，以在工件加工在环境空气中生成大量粉尘负荷后从空气料流中过滤粉尘。最后，Gillingham，美国外观设计专利No.425,189公开了使用Z过滤器设计的板式过滤器。
油过滤器
预计用于内燃机的油过滤器照惯例包含具有获自木浆的纤维的过滤介质。这样的木浆纤维通常为1至7毫米长和15至45微米直径。由于其相对较低的成本、可加工性、各种机械和化学性质和在最终应用中的耐久性，天然木浆在很大程度上是用于生产过滤介质的优选原材料。将过滤介质打褶以增加横穿油流动方向的过滤表面积。
美国专利No.3,288,299公开了双重类型的油过滤盒，其中部分流量经过表面类型的过滤器元件，如褶纸，其余流量经过深度类型的过滤器元件，如厚纤维块。油过滤器和适配器公开在美国专利No.3,912,631中。
典型的油过滤器包括褶式过滤器介质(或过滤介质)和背衬结构。常规过滤介质表现出低刚性并在拉伸强度和破裂强度方面具有不良机械强度。该过滤介质因此在用于最终应用时与金属网或其它类型的褶皱形状一起使用。
尽管如此，考虑到低机械强度，该过滤介质在暴露于发动机油时在内燃机中遇到的温度，如125至135℃下容易随时间经过破裂。
尽管基本由木浆制成的过滤介质产品仍是大多数汽车和重型油功率应用的优秀选择，但对在该介质暴露于最终应用环境的各种化学、热和机械应力时表现出提高的强度和随时间经过的耐久性的油过滤产品的市场需求不断增长。这种需求源自该介质经受的更苛刻的最终应用条件以及对可在最终应用中更长时间安全使用而不破裂或失效的过滤介质的日益增长的需求。
由来已久的并且广泛使用的对这种需求的解决方案是以大约5-20％的量并入少量合成纤维，通常PET聚酯。由此增强纤维供给的结果是更高的介质强度以及由于合成纤维本身的优异化学、热和机械耐久性，在该介质暴露于最终应用环境时增强的化学和机械耐久性。
对于空气过滤器，在本领域中描述了主要基于非天然纤维的替代性技术解决方案。美国专利No.7,608,125公开了由包含大约20-60重量％玻璃纤维、大约15-60重量％聚合物纤维和大约15-40重量％用于粘合纤维的粘合剂的湿法铺设纤维垫组成的MERV过滤器。该公开的粘合剂是用三聚氰胺甲醛改性的胶乳。
美国公开No.2012/0175298公开了包含两种不同纤维组分的非织造网的HEPA过滤器。第一种纤维组分由聚酯、聚酰胺、聚烯烃、聚交酯、纤维素酯、聚己内酯的纤维形成，为网幅的重量的至少20％。第二种纤维可由纤维素纤维(Lyocell)或玻璃或两者的组合组成。另外存在由丙烯酸系聚合物、苯乙烯类聚合物、乙烯基聚合物、聚氨酯及其组合形成的粘合剂组分。
美国公开No.2013/0233789公开了由短切合成纤维和原纤化纤维素纤维的共混物组成的无玻璃非织造燃料过滤介质。
美国专利Nos.7,488,365、8,236,082和8,778,047公开了另外的过滤介质，其含有占纤维网重量的50至100％的合成纤维。实际上，含有高百分比合成纤维的已知过滤介质无法自己打褶或自支承，它们必须与某种附加机械支撑层，如塑料或丝网背衬一起打褶(co-pleated)或用其增强。
用高量合成纤维制成的介质通常倾向于表现出褶裥(drape)并且它们缺乏足够的劲度和刚度，在没有附加支撑的情况下造成褶皱坍塌。由于合成纤维的热和机械性质，如本领域中公开的100％合成介质无法保持凹槽型式，如波纹或褶状结构。根据本发明的纤维介质容易凹槽化(groovable)，即可波纹化和可打褶，并且该材料甚至在具有例如140℃的温度的热发动机油中的长暴露时间后也能够保持其原始槽深(或波纹深度)的大部分。这一特征也有助于延长本纤维介质的工作寿命。
一些油过滤器能够省去昂贵的背衬材料，以提供更容易凹槽化(或波纹化)和可打褶的过滤器。最终结果是用本纤维介质能够不用支撑背衬材料制造过滤器，同时还实现比含有木浆的常规型油过滤介质明显更高的破裂强度、优异的对二醇辅助崩解(glycolassisted disintegration)的耐受性和优异的粉尘过滤能力和粒子去除效率。
通过将聚酰胺纳米纤维层并入油过滤器中，由于聚酰胺纳米纤维层的上述益处，可能缓解几个上述问题。
如同本文中描述的其它过滤介质，油过滤器通常是多层过滤器。适用于油过滤器中的附加层的示例性的热塑性纤维包括聚酯(例如聚对苯二甲酸烷撑二醇酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚烯(例如聚乙烯、聚丙烯等)、聚丙烯腈(PAN)和附加聚酰胺层(尼龙，例如尼龙-6、尼龙6,6、尼龙-6,12等)。优选的是表现出良好的耐化学性和耐热性的PET纤维，这些是对该介质作为油过滤器的用途重要的性质。
在一个实施方案中，热塑性合成纤维选自具有0.1μm至15μm，如0.1μm至10μm的平均纤维直径和1至50mm，如1至20mm的平均长度的纤维。一般而言，由于良好的破裂强度，具有大于5mm，特别大于10mm的长度的纤维是优选的。在本文中，“硅质纤维(silicaciousfibers)”主要代表“玻璃”纤维，如微玻璃纤维。
这些纤维通常具有1,000至1的纵横比(长径比)。在一个实施方案中，玻璃纤维具有0.1μm至5μm的平均纤维直径和1,000至1的纵横比。特别地，玻璃纤维可具有0.4至2.6μm的平均纤维直径。优选包括足量的玻璃纤维以改进纤维介质作为过滤器的效率。在一个实施方案中，合成纤维包含基于纤维总重量计最多30重量％，优选最多20重量％的玻璃纤维。尽管合成纤维包含基于纤维总重量计仅最多30重量％或最多20重量％的玻璃纤维，但这一量足以制备用于过滤器实例的纤维介质。通常，现有技术的合成过滤介质包括高量玻璃纤维以甚至在高温条件，例如150℃下也实现气体或液体的充分过滤效率。但是，通过如权利要求中所述在纤维介质中使用较少玻璃纤维，可提供在粒子去除效率和热油破裂强度方面具有优异过滤性质的纤维介质。在特别优选的实施方案中，存在至少两种类型的玻璃纤维，即具有小于1μm的平均纤维直径的第一类纤维和具有2μm或更大的平均纤维直径的第二类。这两类纤维的重量比通常为1:100至100:1，特别是大约1:10至10:1。合成纤维还可包括基于纤维总重量计最多40重量％，优选最多30重量％的再生纤维素材料，如Lyocell或粘胶或其组合。
过滤介质可容纳在罐，包括单罐或双罐中。各罐可具有入口和出口以分别用于引入油流和排出过滤油。各罐中的过滤介质可能不同以实现不同过滤能力。例如，第一个罐含有用于全流路过滤的过滤器外壳，而第二个罐含有用于降低流路径(reduced-flow path)过滤的过滤器外壳。美国公开No.2008/0116125详细描述了这样的双罐。
袋式过滤器
在本领域中已经描述了袋式过滤器，包括在美国专利No.7,318,852和美国公开No.2009/2055226中。集尘器，也称为袋室，通常用于从工业废水或排气中过滤颗粒物。一经过滤，净化的排气可排放到大气中或再循环。这样的袋室集尘器结构通常包括支撑在箱或类似结构内的一个或多个柔性过滤器组(flexible filter banks)。在这样的过滤器箱和组(bank)中，通常将过滤袋固定在箱内并保持在使得流出物高效通过该袋由此除去夹带微粒的位置。固定在箱内的过滤袋通常由分开上游和下游空气并支撑过滤袋以维持高效运行的结构支撑。
更具体地，在所谓的“袋室过滤器”中，在将料流传送经过过滤介质时从气体料流中除去颗粒物。在典型应用中，该过滤介质具有大致套筒样的管状配置，安排气流以将过滤的粒子沉积在套筒外侧。在这种类型的应用中，通过对介质施以脉冲反向流而定期清洁过滤介质，该脉冲反向流用于从套筒外侧移除滤出的颗粒物以收集在袋室过滤器结构的下部。美国专利No.4,983,434阐释了袋室过滤器结构和现有技术的过滤器层压件。
从工业流体料流中分离微粒杂质通常使用织物过滤器实现。这些基于织物的过滤介质从流体中除去微粒。当过滤器上的微粒累积造成的经过该织物的流动阻力或压降变得明显时，必须清洁过滤器并除去微粒饼。
在工业过滤市场中常见的是通过清洁方法表征过滤袋的类型。最常见的清洁技术的类型是反向空气、振动器和脉冲射流。反向空气和振动器技术被认为是低能量清洁技术。
反向空气技术是在将粉尘收集在内侧的过滤袋上的温和空气反冲洗。反冲洗压瘪该袋并使尘饼破裂，其从袋底排出到料斗。振动器机制也清除收集在袋内侧的滤饼。将袋顶部连接到摆臂，其在袋中建立正弦波以移除尘饼。脉冲射流清洁技术使用压缩空气的短脉冲，其进入过滤管的内部顶部。随着脉冲清洁空气经过文丘里管(tube venturi)，其吸入二次空气并且所产生的气团使袋剧烈膨胀并抛落收集的尘饼。该袋通常会快速回缩到笼形支架中并恢复收集微粒的工作。
在这三种清洁技术中，脉冲射流对过滤介质的应力最大。但是，近年来，工业工艺工程师已越来越多地选择脉冲射流袋室。
在袋室中对高温(高达200℃)热稳定、耐化学的过滤介质的需要将用于脉冲射流应用的过滤介质的选择缩窄到仅少数可行的候选物。常见的高温织物包含聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维或聚酰亚胺(聚酰亚胺稳定地连续使用至260℃)。当高温效应与氧化剂、酸或碱的效应组合时，玻璃纤维和聚酰亚胺介质倾向于过早失效。因此，优选使用PTFE。市售PTFE织物是PTFE纤维的有支撑的针刺毡。这些毡通常重20-26oz/yd2并用复丝稀松织物(4-6oz/yd2)增强。该毡由短纤维组成(通常6.7旦/长丝或7.4dtex/长丝，和2-6英寸长)。这种产品的工作方式类似于许多其它毡制介质，即初级尘饼(primary dust cake)“适应(seasons)”该袋。这种时效(seasoning)，有时称为深入渗透，导致介质更高效过滤但缺点在于在使用过程中跨过介质的压降提高。最终，该袋会封堵(blind)或阻塞并且必须洗涤或更换该袋。通常，该介质受制于低过滤效率、封堵(blinding)和在高温下的尺寸不稳定性(收缩)。
为高温设计的另一类型的结构描述在美国专利No.5,171,339中。公开了一种袋式过滤器，其包含包覆(clothed)在过滤袋中的袋固位器(bag retainer)。所述过滤袋的布包含具有针刺到其中的聚(对苯二甲酰对苯二胺)纤维的薄非织造布的聚(间苯二甲酰间苯二胺)、聚酯或聚苯硫醚纤维毡的层压件，所述聚(对苯二甲酰对苯二胺)布安置在最先暴露于载有粒子的热气体料流的过滤袋表面。聚(对苯二甲酰对苯二胺)布可具有1至2oz/yd2的基重。
也已经使用层压到机织多孔膨胀PTFE纤维织物上的多孔膨胀PTFE(ePTFE)膜的双层产品。由于几个原因，但主要是由于该机织纤维织物背衬不好安装在脉冲射流笼式支架上，尚未实现这种产品的商业成功。机织纱自己滑动并在该膜上产生过度应力，以造成膜破裂。
非织造布已有利地用于制造过滤介质。通常，用于这种类型的应用的非织造布已通过机械针刺(有时称为“针刺毡化(needle-felting)”)缠结和整合，这需要倒钩针穿过纤维网结构反复插入和抽出。
美国专利No.4,556,601公开了一种水刺非织造布，其可用作重型气体过滤器。
美国专利No.6,740,142公开了用于袋室过滤器的纳米纤维。柔性袋至少部分被具有0.005至2.0克/平方米(gsm)的基重和0.1至3微米的厚度的层覆盖。该层包含直径为大约0.01至大约0.5微米的聚合物细纤维，但由于其生产方法的限制而在基重上受到限制。
在一些方面中，该过滤器可包含包括具有大于大约0.1gsm、或大于大约0.5gsm、或大于大约5gsm、或甚至大于大约10gsm和最多大约90gsm的基重的热稳定化纳米网层的过滤介质。该过滤介质进一步包含基底，将纳米网以面对面的关系粘合到其上。有利地，将纳米网层安置在过滤袋的上游表面或上游侧，即在最先暴露于载有粒子的热气体料流的表面上。
在进一步实施方案中，该过滤器包含具有以面对面关系粘合到其上的热稳定化纳米网的第一基底层和粘合到纳米网层上的第二基底层的复合材料，将所述纳米网安置在过滤袋的上游侧，即在最先暴露于载有粒子的热气体料流的过滤袋表面，其中所述纳米网具有大于大约0.1gsm的基重。在一些情况下有利的是，将第二基底层安置在纳米网和第一基底层之间，而在另一些情况下最好将纳米网层安置在第一和第二基底层之间。
可用于电喷或熔喷本发明的纳米纤维网的聚合物是聚酰胺(PA)，优选选自聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6,12、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺4,6、半芳族聚酰胺、高温聚酰胺和它们的任何组合或共混物的聚酰胺。用于制备本发明的共混组合物的聚酰胺(PA)是本领域众所周知的。代表性的聚酰胺包括如例如美国专利Nos.4,410,661；4,478,978；4,554,320；和4,174,358中所述的分子量为至少5,000的半结晶和非晶聚酰胺树脂。
根据本发明，也可使用通过两种上述聚合物的共聚、通过上述聚合物或其组成单体的三元共聚获得的聚酰胺，例如己二酸、间苯二甲酸和己二胺的共聚物，或聚酰胺的共混混合物，如PA 6,6和PA 6的混合物。优选地，该聚酰胺是线性的并具有高于200℃的熔点或软化点。
除通过熔纺形成的本发明的聚酰胺纳米纤维层外还可使用通过静电纺丝形成的此类聚酰胺。用于纺制纤维的聚酰胺包含热稳定性添加剂，如抗氧化剂。如果聚酰胺由溶液纺丝，用于本发明的合适的抗氧化剂是可与聚酰胺一起溶于纺丝溶剂的任何材料。此类材料的实例是卤化铜和受阻酚。“受阻酚”是指其分子结构含有酚环的化合物，其中在羟基结构部分(hydroxyl moiety)顺位上的碳原子的一个带有烷基或两个都带有烷基。该烷基优选是叔丁基结构部分并且两个相邻碳原子都带有叔丁基结构部分。
抗氧化剂包括但不限于：酚式酰胺，如N,N′-六亚甲基双(3,5-二-(叔)-丁基-4-羟基氢化肉桂酰胺)(Irganox 1098)；胺，如各种改性苯胺(例如Irganox 5057)；酚酯，如亚乙基双(氧亚乙基)双-(3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)-丙酸酯(Irganox 245)(都可获自Ciba Specialty Chemicals Corp.,Tarrytown,N.Y.)；有机或无机盐，如可作为Polyad201(来自Ciba Specialty Chemicals Corp.,Tarrytown,N.Y.)获得的碘化亚铜、碘化钾和十八烷酸的锌盐的混合物，和可作为Polyad 1932-41(来自Polyad Services Inc.,EarthCity,Mo.)获得的乙酸铜、溴化钾和十八烷酸的钙盐的混合物；受阻胺，如1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺,N,N′″-[1,2-乙二基-双[[[4,6-双-[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]亚氨基]-3,1-丙二基]]双[N′,N″-二丁基-N′,N″-双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(Chimassorb 119FL)、1,6-己二胺、含2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪的N,N′-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-聚合物、N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺与N-丁基-1-丁胺的反应产物(Chimassorb 2020)和聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基]亚氨基]-1,6-己二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]])(Chimassorb 944)(都可获自Ciba Specialty Chemicals Corp.,Tarrytown,N.Y.)；聚合受阻酚，如2,2,4三甲基-1,2二羟基喹啉(Ultranox 254，来自Crompton Corporation，Chemtura Corporation的子公司,Middlebury,Conn.,06749)；受阻亚磷酸酯，如双(2,4-二-叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(Ultranox 626，来自Crompton Corporation，Chemtura Corporation的子公司,Middlebury,Conn.,06749)；和三(2,4-二-叔丁基-苯基)亚磷酸酯(Irgafos 168，来自Ciba Specialty Chemicals Corp.,Tarrytown,N.Y.)；3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸(Fiberstab PA6，可获自Ciba Specialty ChemicalsCorp.,Tarrytown,N.Y.)和它们的组合和共混物。
用作稳定剂的抗氧化剂可为通过静电纺丝形成的聚酰胺层的0.01至10重量％，尤其是0.05至5重量％。
袋式过滤器的基底层可由各种常规纤维形成，包括纤维素纤维，如棉、大麻或其它天然纤维，无机纤维，包括玻璃纤维、碳纤维，或有机纤维，如聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚烯烃或其它常规纤维或聚合材料及其混合物。
本发明的过滤袋的基底层可以是机织的或非织造的。在机织袋中，纤维通常以典型编织样式成型为联锁纤维网。非织造物通常通过纤维无特定取向地松散成型、然后将纤维粘合成过滤织物来制造。构造本发明的元件的一种模式包括使用毡制介质作为基底。毡是通过铺设离散的天然或合成纤维并使用本领域技术人员已知的通常可得的毛毡粘合技术将这些纤维压缩成毡层而制成的压缩多孔非织造物。
通常使用产生表现出优异回弹性并耐受空气穿行和微粒截留的效应的织物的纤维。该织物对化学微粒具有稳定性并可对经过袋室的空气的不同温度和截留在过滤器表面上的微粒的温度稳定。
本发明的过滤器结构通常通过将基底+纳米网层复合材料支撑在合适的支撑结构，如在袋子颈部的固位器上而保持它们的有用开放形状，或支撑结构可位于袋子内部。这样的支撑可由绕线形式的线性构件或笼状结构形成。或者，该支撑可包含模拟袋子形状的多孔陶瓷或金属结构。如果该支撑结构在其表面积的很大部分上接触过滤器基底，该支撑结构应该可透以让空气穿过该结构，并且不应提供过滤袋上的压降的逐渐增加。可以形成这样的支撑结构以使它们接触过滤袋的整个内部并使过滤袋保持高效过滤形状或构造(confirmation)。
将纳米网层与基底组合以制造本复合结构的方法不受具体限制。纳米网层的纳米纤维可物理交织在基底层中，或它们可通过纳米网层的纤维与基底的纤维的融合结合，例如通过热、胶粘剂或超声层压或结合。
用于将基底层粘合到纳米网层或纳米网+基底层上的热法包括压延。“压延”是使网经过两个辊之间的辊隙的方法。辊可互相接触，或在辊表面之间可存在固定或可变间隙。
有利地，在压延法中，在软辊和硬辊之间形成辊隙。“软辊”是在为了将压延机中的两个辊保持在一起而施加的压力下变形的辊。“硬辊”是具有在该方法的压力下不发生对该方法或产物具有显著影响的变形的表面的辊。“非图案化”辊是在用于制造它们的方法的能力内具有光滑表面的辊。不同于点粘结辊(point bonding roll)，不存在点或图案以在网幅经过辊隙时在其上有意制造图案。在本发明中使用的压延法中的硬辊可以是图案化或非图案化的。
胶粘剂层压可与压延联合进行或在溶剂基胶粘剂存在下在低温，例如室温下通过其它手段对层压件施加压力。或者，可在升高的温度下使用热熔胶粘剂。本领域技术人员容易认识到可用于本发明的方法的合适胶粘剂。
根据这样的物理结合交织纤维的方法的实例是针刺加工和水射流加工，也被称为水力缠结(hydroentangling)或水刺(spun lacing)。如美国专利Nos.3,431,611和4,955,116中公开，针刺(needle punching)(或needling)基本由穿过粗梳纤维絮(batt)向下卷起一小束单纤维组成，其具有如此大量的穿刺数以形成内聚纺织结构(cohesive textilestructure)。
为了制造本发明的过滤器，理想的是在非织造物的高密度层(基底)侧上进行针刺加工(或水射流加工)。与在低密度层(纳米网)侧上进行针刺加工的情况相比，在高密度层侧上的针刺加工可抑制与交织相伴的孔隙坍塌或变形，以及孔径的不合意变宽，由此抑制对较小粒子的初始清洁效率的降低。优选将每单位面积的针数(穿刺数)设定在大约40至大约100次贯穿/cm2的范围内，以抑制孔径的不合意变宽，并进行足够的交织操作。此外，应该贯穿低密度层的表面积的最多大约25％。
初纺纳米网可主要或完全包含纳米纤维，有利地通过静电纺丝，如经典静电纺丝或电喷，和在某些情况下通过熔喷或其它这样合适的方法制成。经典静电纺丝是在美国专利No.4,127,706中阐明的技术，其中对溶液中的聚合物施加高电压以制造纳米纤维和非织造垫。但是，静电纺丝法中的总吞吐量太低以致无法在商业上可行地用于形成较大基重的纳米网。
在WO 03/080905中公开了“电喷”法。将包含聚合物和溶剂的聚合物溶液料流从储罐进给到喷丝头内的一系列纺丝喷嘴，对其施加高电压并经其排出聚合物溶液。同时，从安置在纺丝喷嘴的侧面或周边的空气喷嘴排出任选加热的压缩空气。空气作为喷气料流大致向下传送，其包围并传送新排出的聚合物溶液并有助于形成纤维网，将其收集在真空室上方的接地(grounded)多孔收集带上。电喷法能在相对较短时期内以超过大约1gsm，甚至高达大约40gsm或更高的基重形成商业尺寸和量的纳米网。
可将基底布置在收集器上以收集和合并纺在基底上的纳米纤维网。基底的实例可包括各种非织造布，如熔喷非织造布、针刺或水刺非织造布、机织布、针织布、纸等，并可没有限制地使用，只要可在基底上添加纳米纤维层。非织造布可包含纺粘纤维、干法成网或湿法成网的纤维、纤维素纤维、熔喷纤维、玻璃纤维或其共混物。或者，可将纳米网层直接沉积到毡基底上。
可以有利地将现有技术中已知的增塑剂添加到上述各种聚合物中，以降低纤维聚合物的Tg。合适的增塑剂取决于要电纺或电喷的聚合物，以及纳米网的特定最终用途。例如，尼龙聚合物可用水或甚至由电纺或电喷工艺剩下的残留溶剂增塑。可用于降低聚合物Tg的其它现有技术中已知的增塑剂包括但不限于脂族二醇、芳族磺酰胺(aromaticsulphanomides)、邻苯二甲酸酯，包括但不限于选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸双十一烷基酯、邻苯二甲酸双十二烷基酯和邻苯二甲酸二苯酯的那些，等等。经此引用并入本文的George Wypych编辑的The Handbook of Plasticizers,2004Chemtec Publishing公开了可用于本发明的其它聚合物/增塑剂组合。
液体过滤器
液体过滤介质常用于过滤微生物。生物药品制造不断寻找使操作流水线化、组合和消除步骤并减少加工每批药物原料药所花的时间的方式。同时，市场和监管压力驱使生物制药商降低他们的成本。由于细菌、支原体和病毒清除占药物原料药纯化的总成本的很大百分比，非常需要提高多孔膜的过滤吞吐量和减少纯化加工时间的方法。
随着引入新型预过滤介质和相应提高细菌、支原体和病毒截留过滤器的吞吐量，进料料流的过滤变成受通量限制(flux-limited)。因此，细菌、支原体和病毒截留过滤器的渗透率的显著改进对细菌、支原体和病毒过滤步骤的成本具有直接有益影响。
用于液体过滤的过滤器通常可分类为纤维非织造介质过滤器或多孔膜膜式过滤器(porous film membrane filters)。
多孔膜膜式液体过滤器或其它类型的过滤介质可无支撑地使用或与多孔基底或载体联合使用。通常具有小于多孔纤维非织造介质的孔径的多孔膜液体过滤膜可用于：(a)微滤(MF)，其中从液体中滤出的微粒通常在大约0.1微米(μm)至大约10μm的范围内；(b)超滤(UF)，其中从液体中滤出的微粒通常在大约2纳米(nm)至大约0.1μm的范围内；和(c)反渗透(RO)，其中从液体中滤出的颗粒物通常在大约
Figure BDA0003296774450000391
至大约1nm的范围内。
逆转录病毒截留膜通常被认为在超滤膜的开口端上。
高渗透率和高度可靠的截留是液体过滤膜中想要的两个参数。但是，在这两个参数之间存在权衡，并且对于相同类型的液体过滤膜，可通过牺牲渗透率实现更大的截留。用于制造液体过滤膜的常规方法的固有限制阻碍膜的孔隙率超过一定阈值，因此限制了在任何给定孔径下可实现的渗透率的量级。
纤维非织造液体过滤介质包括但不限于由纺粘、熔喷或水刺的连续纤维形成的非织造介质；由粗梳短纤维等形成的水力缠结非织造介质，和/或它们的组合。通常，用于液体过滤的纤维非织造介质过滤器具有通常大于大约1μm的孔径。
非织造材料广泛用于制造过滤产品。褶膜滤筒通常包括非织造材料作为排液层(drainage layer)(例如参见美国专利Nos.6,074,869、5,846,438和5,652,050，各自转让给Pall Corporation；和美国专利No.6,598,749，其转让给Cuno Inc，现为3MPurification Inc.)。
非织造微孔材料也可用作位于其上的相邻多孔膜层，如EMD MilliporeCorporation,of Billerica,Mass生产的
Figure BDA0003296774450000401
超滤膜的支撑网。
非织造微孔材料也可用作支撑骨架以提高位于非织造微孔结构上的多孔膜的强度，如也可获自EMD Millipore Corporation的MilligardTM过滤器。
非织造微孔材料也可用于“粗预过滤”以通过除去具有通常大于大约1μm的直径的悬浮粒子提高安置在非织造微孔材料下游的多孔膜的容量。该多孔膜通常提供关键的生物安全屏障或结构，其具有明确界定的孔径或截留分子量。关键过滤(critical filtration)的特征在于如预期的和可验证的保证高度去除(通常>99.99％，如通过指定试验确定)微生物和病毒粒子。在多个制造阶段，以及在使用点通常依靠关键过滤确保药液和液体生物药剂的无菌性。
熔喷和纺粘纤维介质通常被称为“传统”或“常规”非织造物。这些传统非织造物中的纤维通常为至少大约1,000nm直径，因此传统非织造物中的有效孔径大于大约1微米。制造传统非织造物的方法通常产生非常不均匀的纤维垫。
过去，常规非织造垫形成过程(如通过熔喷和纺粘)的随机性质导致一般假设非织造垫不适于液体料流的任何关键过滤，因此包含常规非织造垫的过滤装置通常仅为预过滤目的使用这些垫以提高安置在常规非织造垫下游的多孔关键过滤膜的容量。
另一类型的非织造物包括电纺纳米纤维非织造垫，其类似于“传统”或“常规”非织造物，一般假设不适于液体料流的关键过滤。(参见例如Bjorge等人,Performanceassessment of electrospun nanofibers for filter applications,Desalination,249,(2009),942-948)。
电纺聚合物纳米纤维垫非常多孔，其中“孔隙”尺寸与纤维直径大致成线性比例，并且孔隙率相对独立于纤维直径。电纺纳米纤维垫的孔隙率通常在大约85％至90％的范围内，以产生与具有类似厚度和孔径等级的浸铸膜相比表现出显著改进的渗透率的纳米纤维垫。由于上文论述的UF膜的降低的孔隙率，电纺聚合物纳米纤维垫优于多孔膜的孔隙率优点在病毒过滤通常需要的较小孔径范围内被放大。
通过利用电位将聚合物溶液或熔体纺丝来制造电纺纳米纤维非织造垫，而非通过用于制造常规或传统非织造物的熔喷、湿法成网或挤出制造法。通过静电纺丝通常获得的纤维直径在10nm至1,000nm的范围内，并且比常规或传统非织造物小1至3个量级。
通过将溶解或熔融的聚合物材料放在第一电极附近并施加电位以将溶解或熔融的聚合物材料以纤维形式从第一电极拉向第二电极，形成电纺纳米纤维垫。在制造电纺纳米纤维垫的方法中，不是通过喷出的热空气或可导致极宽孔径分布的其它机械手段迫使纤维铺设在垫中。相反，由于电纺纳米纤维之间的相互电排斥，电纺纳米纤维形成非常均匀的垫。
转让给EMD Millipore Corporation的WO 2010/107503教导了具有特定厚度和纤维直径的纳米纤维垫提供液体渗透率和微生物截留的改进的组合。所教导的最薄样品为55μm厚，渗透率为4,960lmh/psi，但没有描述测定截留保证度(retention assurance)的方法，也没有描述达到的保证水平。通常，纳米纤维垫提供比具有类似截留的多孔膜对应物好2-10倍的渗透率，这被认为是由于纳米纤维垫具有更高孔隙率(～90％vs.典型湿铸多孔膜为70-80％)。
电纺纳米纤维垫可通过将纤维沉积在常规纺粘非织造布上制造(非织造布和纳米纤维层的面对面界面的实例教导在转让给Elmarco s.r.o.的WO 2009/010020；和转让给Clarcor Inc.的美国公开申请No.200910199717中，各自全文经此引用并入本文)。在这些方法的每一种中，支撑用的非织造布的表面粗糙度可能传播到纳米纤维层中，以造成纳米纤维结构的潜在不均匀性，由此潜在危害截留特性。
授予Jirsak等人的美国专利No.7,585,437教导了由聚合物溶液使用静电纺丝制造纳米纤维的无喷嘴法和用于实施该方法的装置。
全文经此引用并入本文的转让给Nano Technics Co.LTD.的WO 2003/080905教导了一种电喷法，其中将包含聚合物和溶剂的聚合物溶液料流从储罐进给到喷丝头内的一系列纺丝喷嘴，对其施加高电压并经其排出聚合物溶液。从安置在纺丝喷嘴的侧面或周边的空气喷嘴释放任选加热的压缩空气。压缩空气作为喷气料流大致向下传送，其包围并传送新排出的聚合物溶液，因此有助于形成纳米纤维网，将其收集在位于真空室上方的接地(grounded)多孔收集带上。
授予Schaefer等人的美国公开No.2004/0038014教导了一种用于过滤污染物的非织造过滤垫，其包含一个或多个通过静电纺丝形成的细聚合物微纤维和纳米纤维的厚集合层。
授予Green的美国公开No.2009/0199717教导了一种在基底层上形成电纺纤维层的方法，显著量的电纺纤维具有直径小于100纳米(nm)的纤维。
Bjorge等人在Desalination 249(2009)942-948中教导了具有大约50nm至100nm的纳米纤维直径和大约120μm的厚度的电纺尼龙纳米纤维垫。未表面处理纤维的实测细菌LRV为1.6-2.2。Bjorge等人据称断定，纳米纤维电纺垫的细菌去除效率不令人满意。
Gopal等人在Journal of Membrane Science 289(2007)210-219中教导了电纺聚醚砜纳米纤维垫，其中纳米纤维具有大约470nm的直径。在液体过滤过程中，该纳米纤维垫充当滤网以滤出大于1微米(μm)的粒子和充当小于1微米的粒子的深度过滤器(例如预滤器)。
Aussawasathien等人在Journal of Membrane Science,315(2008)11-19中教导了用于去除直径为大约0.5μm至10μm的聚苯乙烯粒子的具有大约30nm至110nm的直径的电纺纳米纤维。
研究工作研究收集电极性质的一个原因是控制收集在该电极上的纳米纤维的取向。Li等人在Nano Letters,vol.5,no.5(2005)913-916中描述了在收集电极中引入绝缘间隙和该引入的绝缘间隙的面积和几何形状的影响。它们证实可通过改变收集电极型式(pattern)来控制纳米纤维的组装和配向。
已经公开了关注于几何表面性质，如粗糙度的许多方法。例如，美国公开No.2011/0305872描述了通过接入聚合物层改变基底的表面粗糙度，以改变生物制品在该基底上的结合性质。描述了光学轮廓测量法以使用Olympus LEXT OLS4000激光共焦显微镜测定基底上的表面粗糙度。
对于关键过滤用途，实现高微生物截留本身是不够的，而是要求以可靠的方式用高保证度(high assurance)实现这一点。为了预测截留保证度(retention assurance)，通常使用统计方法，如截尾数据回归，以分析用于可靠性的寿命数据，其中将寿命截断。(Blanchard,(2007),Quantifying Sterilizing Membrane Retention Assurance,BioProcess International,v.5,No.5,第44-51页)
美国公开No.2014/0166945公开了一种液体过滤器，其包含在载体上的多孔聚合物纳米纤维层，其中至少在面向聚合物纳米纤维层的载体表面上，该表面的均方根高度小于大约70微米。这一公开号公开了可用于纳米纤维层和用于载体的各种聚合物。
电纺纳米纤维可由宽范围的聚合物和聚合物化合物，包括热塑性和热固性聚合物制备。合适的聚合物包括但不限于尼龙、聚酰亚胺、脂族聚酰胺、芳族聚酰胺、聚砜、纤维素、乙酸纤维素、聚醚砜、聚氨酯、聚(脲氨酯)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺、聚丙烯腈(PAN)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯、聚苯胺、聚(环氧乙烷)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、苯乙烯丁二烯橡胶、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇)、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯基丁烯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、它们的共聚物、衍生化合物和共混物和/或组合。
单层或多层多孔基底或载体的非限制性实例包括光滑非织造布。在另一些非限制性实例中，光滑非织造布载体具有基本均匀的厚度。光滑非织造布由各种热塑性聚合物，包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺等制成。
捕获或收集电纺纳米纤维的复合过滤介质的非织造基底的均匀性可至少部分决定最终复合过滤结构的所得纳米纤维层中的性质。例如，用于收集电纺纳米纤维的基底的表面越光滑，所得纳米纤维层结构越均匀。
支撑用的非织造布的光滑度属于几何光滑度，或缺乏尺寸大于非织造布的一个纤维直径的粗糙表面特征，以及低毛羽度，即伸出表面的纤维和/或毛圈数少。几何光滑度容易通过许多常见技术测量，例如机械和光学轮廓术、可见光反射率(光泽计)和本领域技术人员已知的其它技术。
在一些方面中，将电纺纳米纤维层粘合到光滑非织造载体上。可通过本领域中众所周知的方法实现粘合，包括但不限于在加热的光滑轧辊之间热压延、超声粘合和通过气体粘合。将电纺纳米纤维层粘合到非织造载体上提高该复合材料的强度和该复合材料的耐压缩性，以使所得复合过滤介质能够经受与将复合过滤平台成型为有用的过滤器形状和尺寸相关的或在将复合过滤平台安装到过滤装置中时的力。
在复合液体过滤平台的另一些实施方案中，可根据在纳米纤维层和光滑非织造载体之间使用的粘合方法影响多孔电纺纳米纤维层的物理性质，如厚度、密度和孔隙尺寸和形状。例如，热压延可用于降低厚度和提高密度和降低电纺纳米纤维层的孔隙率，和降低孔隙的尺寸。这又降低在给定的外加压差下经过复合过滤介质的流速。
一般而言，超声粘合将会粘合到比热压延小的电纺纳米纤维层的面积上，因此对电纺纳米纤维层的厚度、密度和孔径的影响较小。
热气体或热空气粘合通常对电纺纳米纤维层的厚度、密度和孔径具有最小影响，因此这种粘合方法在需要保持较高流体流速的应用中是优选的。
当使用热压延时，必须小心不要过度粘合电纺纳米纤维层，以致纳米纤维熔融并且不再保持它们作为单纤维的结构。在极端情况下，过度粘合将导致纳米纤维完全熔融以致形成膜。将所用轧辊的一个或两个加热到大约环境温度，例如大约25℃至大约300℃的温度。多孔纳米纤维介质和/或多孔载体或基底可在轧辊之间在大约0lb/in至大约1000lb/in(178kg/cm)的压力下压缩。
可以调节压延条件，例如辊温度、辊隙压力和线速度以实现所需固实度。一般而言，施加较高温度、压力和/或在升高的温度和/或压力下的停留时间导致提高的固实度。
在形成、成型和制造复合过滤介质的整个过程中可按需要任选包括其它机械步骤，如拉伸、冷却、加热、烧结、退火、卷绕(reeling)、放卷(unreeling)等。
呼吸过滤器
美国公开No.2014/0097558公开了各种类型的呼吸过滤器是本领域中已知的。个人防护设备(PPE)，尤其是一次性面罩，在设计和制造过程中可能需要符合某些规章。可能考虑使用者在佩戴面罩时呼吸的能力和顺畅性，以及佩戴面罩的使用者的贴合度和舒适度。由于面罩的一次性性质，可能需要低成本制造方法。可能需要满足某些监管标准，如EN149:2001for Europe或42CFR part 84for US或ISO 17420。这些规章下的PPE是根据欧洲或世界其它地方的PPE指令的III类产品。PPE，如一次性口罩或可重复使用的滤筒(reusable cartridge)可包含过滤介质，其可由熔喷纤维和/或微玻璃材料制成。当空气中的粒子被截留在口罩的过滤介质中所含的纤维基质中时，实现通过口罩的过滤。
可通过将另一材料添加到聚合物溶液中而将通过聚合物溶液的静电纺丝形成的纳米纤维官能化。附加的官能化材料可操作地除去气体并可包含一种或多种可捕获气体的化学品(其中该气体可能是挥发性有机化学品(VOCs)、酸蒸气、二氧化碳(CO2)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、氰化氢(HCN)、胂(AsH3)、氟化氢(HF)、二氧化氯(ClOC2)、环氧乙烷(C2H4O)、甲醛(CH2O)、溴甲烷(CH3Br)和/或膦(PH3))。在一个实施方案中，官能化材料可包含杀生物剂(即可通过化学或生物手段遏制、无害化任何有害生物或对其施加控制作用的化学物质或微生物)、杀病毒剂(即灭活或破坏病毒的物理或化学试剂)和/或杀菌剂(即杀灭细菌的物质，例如消毒剂、防腐剂或抗生素)之一。在另一些实施方案中，官能化纳米纤维可操作地除湿、控制温度、指示使用寿命终点、指示堵塞材料和/或在口罩内提供新鲜气味。
过滤层可在载体层上直接形成而非独立形成。过滤层可含有一种或多种类型的纤维，由相同或不同的聚合物成纤维材料制成。过滤层中的大部分纤维由能够接收令人满意的驻极体电荷并保持充分电荷分离的成纤维材料形成。优选的聚合物成纤维材料是在室温(22℃)下具有1014欧姆-厘米或更高的体积电阻率的非导电树脂。该树脂可具有大约1016欧姆-厘米或更高的体积电阻率。可根据标准化试验ASTM D 257-93测量聚合物成纤维材料的电阻率。可用的聚合物的一些实例包括含聚烯烃的热塑性聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)和环烯烃共聚物，和这些聚合物的组合。可用但可能难带电或可能迅速失去电荷的其它聚合物包括聚碳酸酯、嵌段共聚物如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯和本领域普通技术人员熟悉的其它聚合物。如果需要，一些或所有过滤层纤维可由多组分纤维，包括可分裂纤维(splittable fibers)制成。合适的多组分(例如双组分)纤维包括并列型、皮芯型、桔瓣型(segmented pie)、海岛型、多叶形(tipped)和扇形带(segmented ribbon)纤维。如果使用可分裂纤维，可使用本领域普通技术人员熟悉的各种技术进行或促进分裂，包括梳理、空气射流、压花、压延、水刺或针刺。过滤层优选由聚-4-甲基-1-戊烯或聚丙烯的单组分纤维或由聚-4-甲基-1-戊烯和聚丙烯在分层或皮芯型配置(例如聚-4-甲基-1-戊烯或聚丙烯在外表面上)中的双组分纤维制备。最优选地，由于聚丙烯特别在潮湿环境中保留电荷的能力，过滤层由聚丙烯均聚物单组分纤维制备。可将添加剂添加到该聚合物中以增强过滤性能、驻极体充电能力、机械性质、老化性质、着色、表面性质或其它相关特性。代表性的添加剂包括填料、成核剂(例如MILLADTM3988二亚苄基山梨糖醇，可购自MillikenChemical)、驻极体充电增强添加剂(例如三硬脂基三聚氰胺和各种光稳定剂，如来自CibaSpecialty Chemicals的CHIMASSORBTM119和CHIMASSORB 944)、固化引发剂、硬挺剂(例如聚(4-甲基-1-戊烯))、表面活性剂和表面处理剂(例如，如授予Jones等人的美国专利Nos.6,398,847B1、6,397,458B1,和6,409,806B1中所述，氟原子处理以改进在油雾环境中的过滤性能)。这些添加剂的类型和量是本领域普通技术人员熟悉的。例如，驻极体充电增强添加剂通常以小于大约5重量％，更通常小于大约2重量％的量存在。聚合物成纤维材料也优选基本不含如抗静电剂之类的组分，其可能显著提高电导率或以其它方式干扰纤维接收和保留静电荷的能力。
过滤层可具有各种基重、纤维尺寸、厚度、压降和其它特性，并且本身可能足够脆以致无法卷到卷加工。过滤层可具有例如大约0.5至大约300g/m2(gsm)、大约0.5至大约100gsm、大约1至大约50gsm、或大约2至大约40gsm的基重。例如大约2、5、15、25或40gsm的相对较低基重对过滤层是优选的。过滤层中的纤维可具有例如小于大约10μm、小于大约5μm或小于大约1μm的中值纤维尺寸。过滤层厚度可以例如为大约0.1至大约20mm、大约0.2至大约10mm、或大约0.5至大约5mm。以极低基重施加到一些载体层(例如粗糙纹理的载体层)上的纳米纤维过滤层可能不改变总介质厚度。可以例如通过改变收集器速度或聚合物吞吐量来控制或调节过滤层基重和厚度。
载体层足够稳固以可在载体层上形成过滤层并且所得介质可视需要使用卷到卷加工设备进一步转换。载体层可由各种材料形成，并可具有各种基重、厚度、压降和其它特性。例如，载体层可以是非织造网、机织织物、针织织物、开孔泡沫或穿孔膜。非织造纤维网是优选载体层。用于制造这样的非织造网的合适的纤维前体包括上文论述的聚合物成纤维材料和不容易接收或保留静电荷的其它聚合物成纤维材料。载体层也可由天然纤维或由合成和天然纤维的共混物形成。如果由非织造网制成，载体层可以例如由熔融热塑性聚合物使用熔喷、熔纺或其它合适的网加工技术形成，由天然纤维或由合成和天然纤维的共混物使用梳理或从Rando-Webber机器沉积形成，或使用本领域普通技术人员熟悉的其它技术形成。如果由机织网或针织织物制成，载体层可以例如由微旦连续长丝或短纤维纱(即单丝旦数(dpf)小于大约1的纱线)形成并使用本领域普通技术人员熟悉的合适加工技术加工成机织或针织载体织物。载体层可例如具有大约5至大约300gsm，更优选大约40至大约150gsm的基重。载体层的厚度可以例如为大约0.2至大约40mm、大约0.2至大约20mm、大约0.5至大约5mm或大约0.5至大约1.5mm。
除聚酰胺纳米纤维层外，如果需要，可将附加层添加到所公开的介质中。代表性的附加层是本领域普通技术人员熟悉的，并包括保护层(例如防脱落层、防刺激层和其它覆盖层)、增强层和吸收层。也可使用本领域普通技术人员熟悉的方法将吸附剂粒子(例如活性炭粒子或氧化铝粒子)引入介质中。
可以使用各种技术进行所公开的多层介质的水力充电(hydrocharging)，包括将极性流体冲击、浸泡或冷凝到介质上，接着干燥，以使介质带电。描述了水力充电的代表性专利包括上文提到的美国专利No.5,496,507和美国专利Nos.5,908,598；6,375,886；6,406,657；6,454,986；和6,743,464。优选使用水作为极性水力充电液，并优选使用通过任何合适的喷雾手段提供的液体射流或液滴料流使介质暴露于极性水力充电液。可用于水力缠结纤维的装置通常可用于进行水力充电，尽管在水力充电中在比水力缠结中通常所用的低的压力下进行操作。美国专利No.5,496,507描述了一种示例性装置，其中在足以为随后干燥的接枝提供渗透增强的驻极体电荷的压力下使水射流或水滴料流冲击在介质上。实现最佳结果所需的压力可能随所用喷雾器的类型、用于形成渗透层的聚合物的类型、介质的厚度和密度和在水力充电前是否进行预处理如电晕充电而变。通常，大约69至大约3450kPa的压力是合适的。优选地，用于提供水滴的水相对较纯。蒸馏水或去离子水优于自来水。
所公开的介质在水力充电之前或之后可经受其它充电技术，包括静电充电(例如如美国专利Nos.4,215,682、5,401,446和6,119,691中所述)、摩擦充电(例如如美国专利No.4,798,850中所述)或等离子体氟化(例如如美国专利No.6,397,458B1中所述)。电晕充电接着水力充电，和等离子体氟化接着水力充电是优选的组合充电技术。
另外的呼吸过滤器描述于例如美国专利Nos.4,011,067；4,215,682；4,592,815；4,729,371；4,798,850；5,401,466；5,496,507；6,119,691；6,183,670；6,315,806 6,397,458；6,554,881；6,562,112B2；6,627,563；6,673,136；6,716,274；6,743,273；和6,827,764；和Tsai等人,Electrospinning Theory and Techniques,14th AnnualInternational TANDEC Nonwovens Conference,2004年11月9-11日中。例如在美国专利Nos.4,536,361和5,993,943中描述了其它纤维网。
实施方案
本公开包括下列实施方案：
实施方案1:一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含具有2至200的相对粘度的聚酰胺，将其纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层。
实施方案2:根据实施方案1的实施方案，其中所述纳米纤维非织造布层包含纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层的聚酰胺，其中所述层具有225℃或更高的熔点。
实施方案3:根据实施方案1或2的实施方案，其中所述过滤器是空气过滤器、油过滤器、袋式过滤器、液体过滤器或呼吸过滤器。
实施方案4:根据实施方案1或2的实施方案，其中所述聚酰胺是尼龙6,6。
实施方案5:根据实施方案1或2的实施方案，其中所述聚酰胺是尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。
实施方案6:根据实施方案1或2的实施方案，其中所述聚酰胺是高温尼龙。
实施方案7:根据实施方案1或2的实施方案，其中所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。
实施方案8:根据实施方案1-7任一项的实施方案，其中所述纳米纤维非织造布层具有小于200CFM/ft2的透气度值。
实施方案9:根据实施方案1-8任一项的实施方案，其中所述纳米纤维非织造布层具有50至200CFM/ft2的透气度值。
实施方案10:根据实施方案1-9任一项的实施方案，其中所述纳米纤维具有100至907纳米，例如300至700纳米或350至650纳米的平均纤维直径。
实施方案11:根据实施方案1-10任一项的实施方案，其中所述非织造布产品具有150GSM或更小的基重。
实施方案12:根据实施方案1-11任一项的实施方案，其中所述过滤介质进一步包含稀松布层。
实施方案13:根据实施方案12的实施方案，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到稀松布层上。
实施方案14:根据实施方案12的实施方案，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到非稀松布层的层上。
实施方案15:根据实施方案12的实施方案，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。
实施方案16:根据实施方案12的实施方案，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在至少两个非稀松布层的层之间。
实施方案17:根据实施方案12的实施方案，其中所述纳米纤维非织造布层是最外层。
实施方案18:根据实施方案1-11任一项的实施方案，其中所述过滤介质进一步包含至少一个附加层并且其中将所述纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。
实施方案19:根据实施方案1-18任一项的实施方案，其中所述纳米纤维非织造布层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比降低至少20％。
实施方案20:一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径。
实施方案21:一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物；(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径和225℃或更高的熔点。
实施方案22:根据实施方案20或21的实施方案，其中通过经模头熔喷到高速气体料流中而熔纺所述聚酰胺纳米纤维层。
实施方案23:根据实施方案20或21的实施方案，其中通过两相推进剂气体纺丝法熔纺所述聚酰胺纳米纤维层，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物。
实施方案24:根据实施方案20-23任一项的实施方案，其中通过将纳米纤维收集在移动带上而形成所述聚酰胺纳米纤维层。
实施方案25:根据实施方案20-24任一项的实施方案，其中所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6。
实施方案26:根据实施方案20-24任一项的实施方案，其中所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。
实施方案27:根据实施方案20-24任一项的实施方案，其中所述聚酰胺包含HTN。
实施方案28:根据实施方案20-24任一项的实施方案，其中所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。
实施方案29:根据实施方案20-28任一项的实施方案，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有150GSM或更小的基重。
实施方案30:根据实施方案20-29任一项的实施方案，其中所述过滤介质进一步包含稀松布层。
实施方案31:根据实施方案20-30任一项的实施方案，其中将所述聚酰胺纳米纤维层纺到稀松布层上。
实施方案32:根据实施方案31的实施方案，其中将所述聚酰胺纳米纤维层纺到非稀松布层的层上。
实施方案33:根据实施方案31的实施方案，其中将所述聚酰胺纳米纤维层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。
实施方案34:根据实施方案31的实施方案，其中将所述聚酰胺纳米纤维层夹在至少两个非稀松布层的层之间。
实施方案35:根据实施方案31的实施方案，其中所述聚酰胺纳米纤维层是最外层。
实施方案36:根据实施方案20-31任一项的实施方案，其中所述过滤介质进一步包含至少一个附加层并且其中将所述纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。
实施方案37:根据实施方案20-36任一项的实施方案，其中所述聚酰胺纳米纤维层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比降低至少20％。
通过下列非限制性实施例进一步理解本公开。
实施例
实施例1
利用如US 8,668,854中所述的程序和装置(大致显示在图1中)，尼龙6,6通过熔纺到移动鼓上的技术纺成两种基重的非织造布。使用具有以20RPM运行的高压缩螺杆、具有245℃、255℃、265℃和265℃的温度分布的挤出机。聚合物温度为252℃并使用空气作为气体。通过相同方法制造具有更高基重的样品，但将纳米纤维纺到稀松布上。在此，稀松布是仅用于增加本发明的纳米纤维网的完整性的本发明的中性制品。该树脂具有7.3的相对粘度。为了确保低RV树脂的粘度保持恒定，使用大约5％过量的己二酸制造聚合物。
根据上述Hassan等人的文章，J Membrane Sci.,427,336-344,2013表征非织造布的平均纤维直径、基重、透气度。也测量水蒸气透过率(g/m2/24hr)。
结果和细节显示在表1中，并且制成的非织造布显示在图3和4的显微照片中。非织造布具有470nm至680nm的平均纤维直径(平均575nm)。
Figure BDA0003296774450000531
从表1中认识到，本发明的熔纺纳米纤维非织造布在7.3的RV下具有平均570的纤维直径。透气度为大约182.8CFM/ft2，而水蒸气透过率平均为大约1100g/m2/24hrs。
RV高于大约20-30的制成纳米纤维的聚酰胺具有比RV值较低的那些高的分子量。所得聚合物性质可能不同于RV值小于20的那些聚合物，特别是在弹性、强度、热稳定性或化学稳定性、外观和或表面性质等方面。在非织造网中可能需要使用较低和较高分子量聚合物的混合物。较低分子量聚合物更容易原纤化，这可能产生具有不同直径的纤维。如果这些聚合物没有共混，可为不同分子量的聚合物使用单独的喷嘴。
在具有高于20-30和小于200的RV的聚酰胺的情况下，该非织造布的纤维层中相当多的纤维的平均纤维直径可小于1微米，更优选大约0.1至1微米，或更优选0.1至大约0.6微米。所得非织造布具有小于1微米的平均纤维直径。
在本发明的一个实施方案中，设想了对所需性质而言，共混两种具有不同RV值(都小于200并具有小于1微米的平均纤维直径)的相关聚合物的优点。
实施例2
借助美国专利No.7,300,272中描述的组件(pack)使用熔喷法制造本发明中的纳米纤维。将具有36RV的尼龙6,6熔纺并泵送到熔喷模头。这种树脂的湿含量为大约0.2％至大约1.0％。使用具有四个区的挤出机，温度在233至310℃的范围内。使用286℃至318℃的模头温度。使用加热空气作为熔喷法中的气体。将纳米纤维沉积到可以商标
Figure BDA0003296774450000541
购自Cerex Advanced Fabrics,Inc.的10克/平方米(gsm)热粘结的尼龙纺粘稀松布上。可以使用其它纺粘织物。可以使用其它织物，如聚酯纺粘织物、聚丙烯纺粘织物、尼龙熔喷织物或其它机织、针织、针刺或其它非织造布。没有使用溶剂或胶粘剂。用纳米纤维层制造各种织物。纳米纤维层的基重在大约0.7gsm至大约23gsm之间。这些纳米纤维层的平均纤维直径在大约0.36微米至大约0.908微米之间。这些纳米纤维层的相对粘度为大约22至大约31。起始RV为34至37和大约36。使用TSI 8130用0.3微米的挑战流体测得的这些织物的效率在大约2.71％至大约76.7％之间。这些织物的平均孔径为大约4.5微米至大约84.1微米。这些织物的透气度为21至1002cfm/ft2。
实施例3
与美国专利No.7,300,272中所述的组件(pack)一起使用具有34至37的RV的树脂以制造具有大约16.8的RV的纳米纤维。这是大约17.2至20.2RV单位的从树脂到织物的RV降低。该树脂含有大约1重量％水分并在具有温度为233至310℃的四个区的小型挤出机上运行。使用大约308℃的模头温度。
实施例4
与美国专利7,300,272中所述的组件(pack)一起使用具有34至37的RV的树脂以制造具有大约19.7的RV的纳米纤维。这是大约14.3至17.3RV单位的从树脂到织物的RV降低。该树脂含有大约1重量％水分并在具有温度为233至310℃的四个区的小型挤出机上运行。使用大约277℃的模头温度。
实施例5
具有34至37的RV的树脂与共混入的2％尼龙6一起使用。使用美国专利7,300,272中所述的组件(pack)制造具有大约17.1的RV的纳米纤维。这是大约16.9至19.9RV单位的从树脂到织物的RV降低。该树脂含有大约1重量％水分并在具有温度为233至310℃的四个区的小型挤出机上运行。使用大约308℃的模头温度。可使用尼龙的其它共混物或共聚物。在一个优选实施方案中，可使用尼龙6和尼龙6,6的共混物。这些尼龙6和尼龙6,6共混物具有在大约220℃的尼龙6的熔点和大约260℃的尼龙6,6的熔点之间的熔点。
实施例6
组合3至6个纳米纤维非织造布层以建立具有更高基重和厚度的介质。各层包括在可以商品名“PBN-II”获自Cerex Advanced Fabrics,Inc.in Cantonment,Florida的10gsm尼龙防粘稀松布上的尼龙6,6纳米纤维网。使用具有如表2中报道的不同基重(13.3、21.2、13.2和20.2)的四种不同的网。表2显示基重、如使用TSI 8130用0.3微米的挑战流体测得的过滤效率、中流量孔径和如通过TSI 8130测得的平均压降(PD)。测量两种样品以报道中流量孔径、效率和压降的平均值。
该织物具有13.2gsm至127.2gsm的基重和3.9至5.8微米的中流量孔径和如通过如上所述的TSI仪器测得的63.5％至80.2％的过滤效率。
Figure BDA0003296774450000561
Figure BDA0003296774450000571
实施例7–细菌和粒子过滤效率试验
使用聚酰胺66纳米纤维网制备两个样品过滤器。过滤器1具有8.2gsm的基重并且其纳米纤维具有612nm的平均纤维直径和440nm的中值纤维直径。透气度为72.1cfm/ft2，中流量孔径为7.2，且起泡点为28.1微米。过滤器2具有11.1gsm的基重并且其纳米纤维具有612nm的平均纤维直径和469nm的中值纤维直径。透气度为39.2cfm/ft2，中流量孔径为5.9，且起泡点为25.7微米。各过滤器的厚度为大约20mm。各过滤器具有大约174mm x大约178mm的尺寸。
测试过滤器1和过滤器2的细菌过滤效率(BFE)和粒子过滤效率(PFE)。将过滤器1和过滤器2与由三个聚丙烯层(纺粘/熔喷/纺粘)制成的标准过滤器比较。
进行BFE试验以通过比较在受试过滤器上游的细菌对照计数与下游的细菌计数来测定受试过滤器的过滤效率。使用喷雾器雾化金黄色葡萄球菌的悬浮液并在恒定流量(28.3L/m)和固定空气压力下输送到受试制品(2.8x103CFU)。调节(conditioning)参数是85％±5％相对湿度和21℃±5℃最少4小时。将挑战输送(challenge delivery)保持在1.7-3.0x103集落形成单位(CFU)，具有3.0±0.3μm的平均粒度(MPS)。经六级活粒子安德森取样器提取气溶胶以供收集。这一试验方法遵照ASTM F2101-19和EN 14683:2019，附录B。
进行压降(delta P)试验以通过使用压力计在恒定流量下测量受试制品两侧上的气压差来测定受试过滤器制品的透气性。该delta P试验遵照EN 14683:2019，附录C和ASTMF2100-19。
进行PFE测试以评估受试过滤器制品(11.1gsm、8.2gsm和标样)的非活粒子过滤效率(PFE)。将单分散的聚苯乙烯胶乳球体(PSL)制成喷雾(雾化)，干燥并经过受试过滤器制品。使用激光粒子计数器计数通过受试过滤器制品的粒子。
在该系统中存在受试过滤器的情况下，进行1分钟计数。在该系统中无受试过滤器制品的情况下、在各受试制品之前和之后进行1分钟对照计数，并平均这些计数。进行对照计数以测定输送到受试过滤器制品的平均粒子数。使用与对照值的平均数相比穿过受试过滤器制品的粒子数计算过滤效率。
该程序使用ASTM F2299中描述的基本粒子过滤方法，具有一些例外；该程序尤其包含未中和的挑战(challenge)。在实际使用中，粒子带有电荷，因此这种挑战(challenge)代表更自然的状态。在关于外科口罩的FDA指导文件中也指定了未中和的气溶胶。
BFE和PFE测试的结果显示在表3中。表3中所示的结果是平均结果。对于8.2gsm熔喷聚酰胺和聚丙烯标样，平均5个样品。对于11.1和11.1gsm熔喷聚酰胺，平均4个样品。
11.1gsm和8.2gsm熔喷聚酰胺66纳米纤维都表现出与标样类似的有利PFE。有利地，11.1gsm的BFE也优异，同时与标样相比改进(降低)delta P。这是显著和出乎意料的改进。类似地，尽管BFE略低，但8.2gsm熔喷聚酰胺66纳米纤维表现出明显更低的delta P。本发明的熔喷纳米纤维可提供具有与聚丙烯标样相比改进的性能的功能效率。
Figure BDA0003296774450000581
尽管已经详细描述了本发明，但本领域技术人员容易看出在本发明的精神和范围内的修改。这样的修改也被视为本发明的一部分。基于上文的论述、本领域中的相关知识和上文联系发明背景论述的参考文献(它们的公开内容全部经此引用并入本文)，进一步的描述被认为是不必要的。此外，由上文的论述应该理解的是，本发明的方面和各种实施方案的部分可全部或部分组合或互换。此外，本领域普通技术人员会认识到，上文的描述仅是举例说明并且无意限制本发明。最后，本文中提到的所有专利、公开和申请全文经此引用并入本文。

Claims (37)

1.一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含具有2至200的相对粘度的聚酰胺，将其纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层。
2.一种包含纳米纤维非织造布层的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层包含纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的纳米纤维并成型为层的聚酰胺，其中所述层具有225℃或更高的熔点。
3.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述过滤器是空气过滤器、油过滤器、袋式过滤器、液体过滤器或呼吸过滤器。
4.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是尼龙6,6。
5.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。
6.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是高温尼龙。
7.根据权利要求1或2的过滤介质，其中所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。
8.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层具有小于200CFM/ft2的透气度值。
9.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层具有50至200CFM/ft2的透气度值。
10.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维具有100至907纳米的平均纤维直径。
11.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述非织造布产品具有150GSM或更小的基重。
12.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述过滤介质进一步包含稀松布层。
13.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到稀松布层上。
14.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层纺到非稀松布层的层上。
15.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。
16.根据权利要求12的过滤介质，其中将所述纳米纤维非织造布层夹在至少两个非稀松布层的层之间。
17.根据权利要求12的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层是最外层。
18.根据权利要求1-11任一项的过滤介质，其中所述过滤介质进一步包含至少一个附加层并且其中将所述纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。
19.根据前述权利要求任一项的过滤介质，其中所述纳米纤维非织造布层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比降低至少20％。
20.一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：
(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物，其中所述聚酰胺具有2至200的相对粘度；
(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和
(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径。
21.一种制造包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质的方法，所述方法包含：
(a)提供可纺聚酰胺聚合物组合物；
(b)将所述聚酰胺聚合物组合物熔纺成具有小于1微米(1000纳米)的平均纤维直径的许多纳米纤维；和
(c)将所述纳米纤维成型到现有过滤介质层上，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有小于1000纳米的平均纳米纤维直径和225℃或更高的熔点。
22.根据权利要求20或21的制造过滤介质的方法，其中通过经模头熔喷到高速气体料流中而熔纺所述聚酰胺纳米纤维层。
23.根据权利要求20或21的制造过滤介质的方法，其中通过两相推进剂气体纺丝法熔纺所述聚酰胺纳米纤维层，包括用加压气体经过纤维成型通道挤出液体形式的聚酰胺聚合物组合物。
24.根据权利要求20-23任一项的制造过滤介质的方法，其中通过将纳米纤维收集在移动带上而形成所述聚酰胺纳米纤维层。
25.根据权利要求20-24任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6。
26.根据权利要求20-24任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺组合物包含尼龙6,6和尼龙6的衍生物、共聚物、共混物或合金。
27.根据权利要求20-24任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺包含HTN。
28.根据权利要求20-24任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺是选自N6、N6T/66、N612、N6/66、N11和N12的长链脂族尼龙，其中“N”是指尼龙，且“T”是指对苯二甲酸。
29.根据权利要求20-28任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺纳米纤维层具有150GSM或更小的基重。
30.根据权利要求20-29任一项的制造过滤介质的方法，其中所述过滤介质进一步包含稀松布层。
31.根据权利要求20-30任一项的制造过滤介质的方法，其中将所述聚酰胺纳米纤维层纺到稀松布层上。
32.根据权利要求31的制造过滤介质的方法，其中将所述聚酰胺纳米纤维层纺到非稀松布层的层上。
33.根据权利要求31的制造过滤介质的方法，其中将所述聚酰胺纳米纤维层夹在稀松布层和至少一个其它层之间。
34.根据权利要求31的制造过滤介质的方法，其中将所述聚酰胺纳米纤维层夹在至少两个非稀松布层的层之间。
35.根据权利要求31的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺纳米纤维层是最外层。
36.根据权利要求20-31任一项的制造过滤介质的方法，其中所述过滤介质进一步包含至少一个附加层并且其中将所述纳米纤维非织造布层纺到所述至少一个附加层的一个上。
37.根据权利要求20-36任一项的制造过滤介质的方法，其中所述聚酰胺纳米纤维层中的聚酰胺的相对粘度与纺丝和成层前的聚酰胺相比降低至少20％。
CN202080027843.4A 2019-05-01 2020-05-01 包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质 Pending CN113710344A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962841485P 2019-05-01 2019-05-01
US62/841,485 2019-05-01
PCT/US2020/031038 WO2020223638A1 (en) 2019-05-01 2020-05-01 Filter media comprising polyamide nanofiber layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113710344A true CN113710344A (zh) 2021-11-26

Family

ID=70802948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080027843.4A Pending CN113710344A (zh) 2019-05-01 2020-05-01 包含聚酰胺纳米纤维层的过滤介质

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP3962626A1 (zh)
JP (1) JP7340037B2 (zh)
KR (1) KR20210153137A (zh)
CN (1) CN113710344A (zh)
BR (1) BR112021020488A2 (zh)
CA (1) CA3138150C (zh)
MX (1) MX2021013375A (zh)
TW (1) TWI758722B (zh)
WO (1) WO2020223638A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200391147A1 (en) * 2018-02-19 2020-12-17 Twe Gmbh & Co. Kg Filter medium
CN114713051A (zh) * 2022-03-28 2022-07-08 金发科技股份有限公司 聚酰胺膜、光修复聚酰胺膜的制备方法和应用
CN115487586A (zh) * 2022-09-19 2022-12-20 上海聚蓝水处理科技有限公司 电晶膜复合滤芯
CN115487587A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 上海聚蓝水处理科技有限公司 活性炭颗粒夹层滤芯

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU205640U1 (ru) * 2020-12-03 2021-07-26 Ольга Александровна Лещинская Электростатический фильтр
CN114889252B (zh) * 2022-04-29 2023-04-04 广东埃力生科技股份有限公司 一种气凝胶-双组分针刺纤维毡的复合材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090064648A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Cheng-Hang Chi Pleated nanoweb structures
CN101553660A (zh) * 2006-11-02 2009-10-07 杜邦公司 燃料过滤器
US20120061332A1 (en) * 2010-08-10 2012-03-15 Millipore Corporation Method for retrovirus removal
US20180371656A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-27 Ascend Performance Materials Operations Llc Polyamide nanofiber nonwovens
CN109561771A (zh) * 2016-06-10 2019-04-02 奥升德功能材料运营有限责任公司 溶液纺丝聚酰胺纳米纤维非织造织物

Family Cites Families (116)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US425189A (en) 1890-04-08 Gar-coupling
US3016599A (en) 1954-06-01 1962-01-16 Du Pont Microfiber and staple fiber batt
US3288299A (en) 1963-07-05 1966-11-29 Fram Corp Oil filter cartridge
GB1132898A (en) 1965-08-13 1968-11-06 Werner & Pfleiderer Multi-stage screw treatment device
US3431611A (en) 1966-09-16 1969-03-11 Gen Electric Method for forming nonwoven electric blanket shells
US3978185A (en) 1968-12-23 1976-08-31 Exxon Research And Engineering Company Melt blowing process
US3849241A (en) 1968-12-23 1974-11-19 Exxon Research Engineering Co Non-woven mats by melt blowing
US3841953A (en) 1970-12-31 1974-10-15 Exxon Research Engineering Co Nonwoven mats of thermoplastic blends by melt blowing
US3676242A (en) 1969-08-13 1972-07-11 Exxon Research Engineering Co Method of making a nonwoven polymer laminate
US3755527A (en) 1969-10-09 1973-08-28 Exxon Research Engineering Co Process for producing melt blown nonwoven synthetic polymer mat having high tear resistance
US3704198A (en) 1969-10-09 1972-11-28 Exxon Research Engineering Co Nonwoven polypropylene mats of increased strip tensile strength
US3912631A (en) 1972-06-09 1975-10-14 William C Turman Oil filter and adapter
US3878014A (en) 1973-04-30 1975-04-15 Beloit Corp Process for matting melt blow microfibers
US4011067A (en) 1974-01-30 1977-03-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Filter medium layered between supporting layers
US4100324A (en) 1974-03-26 1978-07-11 Kimberly-Clark Corporation Nonwoven fabric and method of producing same
GB1522605A (en) 1974-09-26 1978-08-23 Ici Ltd Preparation of fibrous sheet product
US4174358A (en) 1975-05-23 1979-11-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tough thermoplastic nylon compositions
CA1073648A (en) 1976-08-02 1980-03-18 Edward R. Hauser Web of blended microfibers and crimped bulking fibers
US4082476A (en) 1977-04-06 1978-04-04 Fridrikh Lvovich Kopelev Machine for precision boring operations
US4215682A (en) 1978-02-06 1980-08-05 Minnesota Mining And Manufacturing Company Melt-blown fibrous electrets
US4536361A (en) 1978-08-28 1985-08-20 Torobin Leonard B Method for producing plastic microfilaments
US4478978A (en) 1980-10-20 1984-10-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Toughened polyamide blends
US4410661A (en) 1981-08-21 1983-10-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Toughened polyamide blends
DE3220380A1 (de) 1982-05-29 1983-12-01 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Schlagzaehe polyamid-formmassen
US4729371A (en) 1983-10-11 1988-03-08 Minnesota Mining And Manufacturing Company Respirator comprised of blown bicomponent fibers
US4556601A (en) 1984-01-05 1985-12-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Heavy-weight nonwoven fabric of hydraulically-entangled fibers
JPS60168511A (ja) 1984-02-10 1985-09-02 Japan Vilene Co Ltd エレクトレツトフイルタの製造方法
US4663220A (en) 1985-07-30 1987-05-05 Kimberly-Clark Corporation Polyolefin-containing extrudable compositions and methods for their formation into elastomeric products including microfibers
FR2593510B1 (fr) 1985-07-31 1989-07-13 Werner & Pfleiderer Procede pour la preparation de polyhexamethyleneadipamide a viscosite elevee
GB8612070D0 (en) 1986-05-19 1986-06-25 Brown R C Blended-fibre filter material
US4720292B1 (en) 1986-07-14 1991-09-10 Cylindrical air filter with lightweight housing and radially directed seal
JPH0811862B2 (ja) 1987-11-16 1996-02-07 日本バイリーン株式会社 管状ニードルパンチフエルトの製造方法
US5993943A (en) 1987-12-21 1999-11-30 3M Innovative Properties Company Oriented melt-blown fibers, processes for making such fibers and webs made from such fibers
US4983434A (en) 1989-04-07 1991-01-08 W. L. Gore & Associates, Inc. Filter laminates
US5104537A (en) 1990-07-20 1992-04-14 Donaldson Company, Inc. High pressure hydraulic spin-on filter
US5082476A (en) 1990-10-19 1992-01-21 Donaldson Company, Inc. Filtration arrangement and method
US5238474A (en) 1990-10-19 1993-08-24 Donaldson Company, Inc. Filtration arrangement
US5171339A (en) 1991-11-07 1992-12-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company Filter bag for hot gases
US5401446A (en) 1992-10-09 1995-03-28 The University Of Tennessee Research Corporation Method and apparatus for the electrostatic charging of a web or film
AU665276B2 (en) 1992-11-02 1995-12-21 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for production of polyamides, polyamides produced by said process and polyamide film or sheet
US5401466A (en) 1993-06-01 1995-03-28 Miles Inc. Device for the direct measurement of low density lipoprotein cholesterol
DE69435251D1 (de) 1993-08-17 2009-12-31 Minnesota Mining & Mfg Verfahren zur aufladung elektretfiltermedien
US5543495A (en) 1994-03-08 1996-08-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for increasing the molecular weight of polyamides and other condensation polymers
EP0772484B1 (en) 1994-07-28 2008-02-27 Pall Corporation Fibrous web and process of preparing same
US5582907A (en) 1994-07-28 1996-12-10 Pall Corporation Melt-blown fibrous web
JPH08144166A (ja) * 1994-11-21 1996-06-04 Toyobo Co Ltd ポリアミド極細繊維不織布およびその製造法
US5613992A (en) 1994-11-23 1997-03-25 Donaldson Company, Inc. Reverse flow air filter arrangement and method
JP3722492B2 (ja) 1995-01-12 2005-11-30 ドナルドソン・カンパニー・インコーポレーテッド フィルタ要素
US5908598A (en) 1995-08-14 1999-06-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fibrous webs having enhanced electret properties
DE19546417B4 (de) 1995-12-12 2005-12-22 Karl-Heinz Wiltzer Verfahren und Vorrichtung zur vereinheitlichten, kontinuierlichen Herstellung von Polyamiden
US5820646A (en) 1996-04-26 1998-10-13 Donaldson Company, Inc. Inline filter apparatus
US5698658A (en) 1996-05-31 1997-12-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Linear very high molecular weight polyamides and process for producing them
US5913993A (en) 1997-01-10 1999-06-22 Cerex Advanced Fabrics, L.P. Nonwoven nylon and polyethylene fabric
US5853442A (en) 1997-04-18 1998-12-29 Donaldson Company, Inc. Bolt connector assembly having retainer ring construction and reduced diameter shank portion
US6315806B1 (en) 1997-09-23 2001-11-13 Leonard Torobin Method and apparatus for producing high efficiency fibrous media incorporating discontinuous sub-micron diameter fibers, and web media formed thereby
US6183670B1 (en) 1997-09-23 2001-02-06 Leonard Torobin Method and apparatus for producing high efficiency fibrous media incorporating discontinuous sub-micron diameter fibers, and web media formed thereby
US6011134A (en) 1998-01-30 2000-01-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for manufacturing poly(hexamethylene adipamide) from monomethyladipate and hexamethylenediamine
US6432175B1 (en) 1998-07-02 2002-08-13 3M Innovative Properties Company Fluorinated electret
US6169162B1 (en) 1999-05-24 2001-01-02 Solutia Inc. Continuous polyamidation process
US6627563B1 (en) 1999-08-19 2003-09-30 3M Innovative Properties Company Oily-mist resistant filter that has nondecreasing efficiency
US6406657B1 (en) 1999-10-08 2002-06-18 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for making a fibrous electret web using a wetting liquid and an aqueous polar liquid
US6454986B1 (en) 1999-10-08 2002-09-24 3M Innovative Properties Company Method of making a fibrous electret web using a nonaqueous polar liquid
US6375886B1 (en) 1999-10-08 2002-04-23 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for making a nonwoven fibrous electret web from free-fiber and polar liquid
WO2001032292A1 (en) 1999-10-29 2001-05-10 Hollingsworth & Vose Company Filter media
GB2361397A (en) 2000-04-13 2001-10-17 Nokia Mobile Phones Ltd Display with continuous or wrapped text
US6743464B1 (en) 2000-04-13 2004-06-01 3M Innovative Properties Company Method of making electrets through vapor condensation
US7270693B2 (en) 2000-09-05 2007-09-18 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
US6740142B2 (en) 2000-09-05 2004-05-25 Donaldson Company, Inc. Industrial bag house elements
US6673136B2 (en) 2000-09-05 2004-01-06 Donaldson Company, Inc. Air filtration arrangements having fluted media constructions and methods
US6716274B2 (en) * 2000-09-05 2004-04-06 Donaldson Company, Inc. Air filter assembly for filtering an air stream to remove particulate matter entrained in the stream
US6746517B2 (en) 2000-09-05 2004-06-08 Donaldson Company, Inc. Filter structure with two or more layers of fine fiber having extended useful service life
US7115150B2 (en) 2000-09-05 2006-10-03 Donaldson Company, Inc. Mist filtration arrangement utilizing fine fiber layer in contact with media having a pleated construction and floor filter method
US6743273B2 (en) 2000-09-05 2004-06-01 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
JP2004512926A (ja) 2000-09-15 2004-04-30 キュノ、インコーポレーテッド ら旋プリーツフィルタカートリッジ
RU2300543C2 (ru) 2001-05-31 2007-06-10 Дональдсон Компани, Инк. Составы тонкого волокна, способы их получения, способ изготовления тонковолокнистого материала
WO2003047722A2 (en) 2001-12-03 2003-06-12 Donaldson Company, Inc. Filter element using corrugated media sheet
KR100549140B1 (ko) 2002-03-26 2006-02-03 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 일렉트로-브로운 방사법에 의한 초극세 나노섬유 웹제조방법
US6827764B2 (en) 2002-07-25 2004-12-07 3M Innovative Properties Company Molded filter element that contains thermally bonded staple fibers and electrically-charged microfibers
US20040038014A1 (en) 2002-08-20 2004-02-26 Donaldson Company, Inc. Fiber containing filter media
CN1308374C (zh) 2002-08-30 2007-04-04 东洋纺织株式会社 聚酰胺的连续制备方法
EP1418193B1 (en) 2002-11-07 2013-12-18 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Production method of polyamides
US7300272B1 (en) 2003-01-23 2007-11-27 Hills, Inc. Fiber extrusion pack including split distribution plates
US7008465B2 (en) 2003-06-19 2006-03-07 Donaldson Company, Inc. Cleanable high efficiency filter media structure and applications for use
CZ294274B6 (cs) 2003-09-08 2004-11-10 Technická univerzita v Liberci Způsob výroby nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvlákňováním a zařízení k provádění způsobu
US7540102B2 (en) 2005-03-02 2009-06-02 Wisconsin Engineering, Cz S.R.O. Snow blower apparatus
US20070074628A1 (en) 2005-09-30 2007-04-05 Jones David C Coalescing filtration medium and process
US7608125B2 (en) 2006-05-24 2009-10-27 Johns Manville Nonwoven fibrous mat for MERV filter and method of making
US20080116125A1 (en) 2006-11-20 2008-05-22 Kx Technologies Llc Fluid filtration apparatus and method of using the same
US8308834B2 (en) 2007-03-05 2012-11-13 Bha Group, Inc. Composite filter media
FR2914308B1 (fr) 2007-03-27 2009-05-01 Rhodia Recherches & Tech Procede de fabrication de polyamide
CZ2007485A3 (cs) 2007-07-17 2009-04-22 Elmarco, S. R. O. Zpusob zvláknování kapalné matrice, zarízení pro výrobu nanovláken elektrostatickým zvláknováním kapalné matrice a zvláknovací elektroda pro takové zarízení
MX2010005473A (es) 2007-11-20 2010-08-11 Clarcor Inc Medios de filtracion, fibras finas, de menos de 100 nanometros, y metodos.
JP5165435B2 (ja) 2008-03-26 2013-03-21 株式会社クラレ 気体フィルター用濾材
KR20100003817A (ko) * 2008-07-02 2010-01-12 코오롱패션머티리얼 (주) 방진마스크
US20110114554A1 (en) 2008-07-18 2011-05-19 Clarcor Inc. Multi-component filter media with nanofiber attachment
US8512432B2 (en) 2008-08-01 2013-08-20 David Charles Jones Composite filter media
ES2932986T3 (es) 2009-03-19 2023-01-30 Emd Millipore Corp Eliminación de microorganismos de muestras líquidas mediante el uso de medios de nanofibra para la filtración
JP5671004B2 (ja) 2009-04-13 2015-02-18 インテグリス・インコーポレーテッド 多孔性複合膜
US8523971B2 (en) 2009-05-07 2013-09-03 The Hong Kong Polytechnic University Multilayer nanofiber filter
US8236082B2 (en) 2009-06-19 2012-08-07 Hollingsworth & Vose Company Flutable fiber webs with high dust holding capacity
US20120145632A1 (en) 2009-07-15 2012-06-14 Konraad Albert Louise Hector Dullaert Electrospinning of polyamide nanofibers
US8679218B2 (en) 2010-04-27 2014-03-25 Hollingsworth & Vose Company Filter media with a multi-layer structure
KR101731844B1 (ko) 2010-05-14 2017-05-02 삼성전자 주식회사 와이파이 디바이스의 와이파이 서비스 제공 방법 및 시스템
NZ603705A (en) 2010-06-09 2014-10-31 Semprus Biosciences Corp Non-fouling, anti-microbial, anti-thrombogenic graft-from compositions
US20120175298A1 (en) 2010-10-21 2012-07-12 Eastman Chemical Company High efficiency filter
WO2012109210A2 (en) 2011-02-07 2012-08-16 Fibrerio Technology Corporation Apparatuses and methods for the simultaneous production of microfibers and nanofibers
US9662600B2 (en) 2012-03-09 2017-05-30 Ahlstrom Corporation High efficiency and high capacity glass-free fuel filtration media and fuel filters and methods employing the same
US8668854B2 (en) 2012-06-07 2014-03-11 Verdex Technologies, Inc. Process and apparatus for producing nanofibers using a two phase flow nozzle
US9421707B2 (en) 2012-10-05 2016-08-23 Honeywell International Inc. Nanofiber filtering material for disposable/reusable respirators
US9446547B2 (en) 2012-10-05 2016-09-20 Honeywell International Inc. Nanofiber filtering material for disposable/reusable respirators
WO2014074818A2 (en) 2012-11-08 2014-05-15 Emergent Sensor Technologies, Llc Selective filter and methods of use
US20140170786A1 (en) 2012-12-13 2014-06-19 Juanita N. Kurtin Ceramic composition having dispersion of nano-particles therein and methods of fabricating same
US8808594B1 (en) 2013-03-16 2014-08-19 Verdex Technologies, Inc. Coform fibrous materials and method for making same
WO2015061273A1 (en) 2013-10-21 2015-04-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electret nanofibrous web
WO2015061257A1 (en) 2013-10-21 2015-04-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Electret nanofibrous web as air filtration media
US10137394B2 (en) 2013-12-09 2018-11-27 Nano and Advanced Materials Institute Ltd. Interlaced filtration barrier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101553660A (zh) * 2006-11-02 2009-10-07 杜邦公司 燃料过滤器
US20090064648A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Cheng-Hang Chi Pleated nanoweb structures
US20120061332A1 (en) * 2010-08-10 2012-03-15 Millipore Corporation Method for retrovirus removal
CN109561771A (zh) * 2016-06-10 2019-04-02 奥升德功能材料运营有限责任公司 溶液纺丝聚酰胺纳米纤维非织造织物
US20180371656A1 (en) * 2017-06-08 2018-12-27 Ascend Performance Materials Operations Llc Polyamide nanofiber nonwovens

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200391147A1 (en) * 2018-02-19 2020-12-17 Twe Gmbh & Co. Kg Filter medium
CN114713051A (zh) * 2022-03-28 2022-07-08 金发科技股份有限公司 聚酰胺膜、光修复聚酰胺膜的制备方法和应用
CN115487586A (zh) * 2022-09-19 2022-12-20 上海聚蓝水处理科技有限公司 电晶膜复合滤芯
CN115487586B (zh) * 2022-09-19 2024-05-07 上海聚蓝水处理科技有限公司 电晶膜复合滤芯
CN115487587A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 上海聚蓝水处理科技有限公司 活性炭颗粒夹层滤芯
CN115487587B (zh) * 2022-09-20 2024-05-10 上海聚蓝水处理科技有限公司 活性炭颗粒夹层滤芯

Also Published As

Publication number Publication date
MX2021013375A (es) 2021-11-25
JP7340037B2 (ja) 2023-09-06
EP3962626A1 (en) 2022-03-09
KR20210153137A (ko) 2021-12-16
CA3138150C (en) 2023-09-19
CA3138150A1 (en) 2020-11-05
TW202110520A (zh) 2021-03-16
JP2022530806A (ja) 2022-07-01
TWI758722B (zh) 2022-03-21
BR112021020488A2 (pt) 2022-02-15
WO2020223638A1 (en) 2020-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11376534B2 (en) Polyamide nanofiber nonwovens for filters
TWI758722B (zh) 包含聚醯胺奈米纖維層的過濾器介質
EP2212006B1 (en) Thermally stabilized bag house filters and media
US8282712B2 (en) Air filtration medium with improved dust loading capacity and improved resistance to high humidity environment
US8092566B2 (en) Filtration media for filtering particulate material from gas streams
KR101428818B1 (ko) 유착 여과 매체 및 방법
JP5696919B2 (ja) ナノウェブとスクリムの耐久性積層物
KR102340662B1 (ko) 필터용 다층 여과재 및 그의 제조 방법 및 에어 필터
KR101975428B1 (ko) 혼섬 장섬유 부직포
US8187354B2 (en) Filtration media for filtering particulate material from gas streams
CN108778452B (zh) 包括包含合成纤维的过滤层的过滤介质
KR20160134792A (ko) 개선된 먼지 포집 능력을 갖는 필터 구조
KR20140080450A (ko) 필터매체
JP4737039B2 (ja) 吸気用フィルター不織布
KR20200034518A (ko) 나노 섬유 필터 및 그 제조 방법
KR20210035766A (ko) 저차압 여재

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
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40059077

Country of ref document: HK