CN114828981A - 包括非湿法成网背衬的过滤介质 - Google Patents

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CN114828981A CN202080087301.6A CN202080087301A CN114828981A CN 114828981 A CN114828981 A CN 114828981A CN 202080087301 A CN202080087301 A CN 202080087301A CN 114828981 A CN114828981 A CN 114828981A
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大卫·T·希利
布鲁斯·史密斯
珍妮弗·达纳·利里
格雷格·瓦格纳·法雷尔
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Hollingsworth and Vose Co
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Hollingsworth and Vose Co
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Abstract

一般地提供了包括非湿法成网背衬的过滤介质。在一些实施方案中,过滤介质包括非湿法成网纤维网,并且还包括一个或更多个另外的纤维网。所述另外的纤维网可以包括效率层和/或预过滤器。

Description

包括非湿法成网背衬的过滤介质
技术领域
本发明一般地涉及过滤介质,并且更特别地,涉及包括非湿法成网背衬的过滤介质。
背景技术
过滤介质可以用于从流体中除去一种或更多种污染物。一些过滤介质包括湿法成网背衬。然而,湿法成网背衬通常表现出不期望的高空气阻力。因此,需要改进的过滤介质和相关的组成和方法。
发明内容
一般地描述了过滤介质、相关组件和相关方法。
在一些实施方案中,过滤介质包括三个纤维网。第一纤维网为包含树脂的非湿法成网纤维网。第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维。第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维。过滤介质的机器方向拉伸强度与过滤介质的横向方向拉伸强度的比率大于或等于2且小于或等于10。
在一些实施方案中,过滤介质包括三个纤维网。第一纤维网为包含树脂的非湿法成网纤维网。第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维。第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维。过滤介质具有F1的“F”等级和/或K1的“K”等级。
在一些实施方案中,过滤介质包括三个纤维网。第一纤维网为包含纤维和树脂的非湿法成网纤维网。纤维和树脂二者均包含聚(酯),并且纤维中的聚(酯)和树脂中的聚(酯)一起占第一纤维网的大于或等于50重量%且小于或等于100重量%。第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维。第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维。
当结合附图考虑时,从以下对本发明的各种非限制性实施方案的详细描述中,本发明的其他优点和新特征将变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下,应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包括相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容,则应以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
将参照附图通过实例的方式描述本发明的非限制性实施方案,附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在图中,所示出的每个相同或几乎相同的组件通常由单一数字表示。为清楚起见,在不需要图示说明以使本领域普通技术人员能够理解本发明的地方,不是在每幅图中都标记每个组件,也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被示出。在图中:
图1示出了根据一些实施方案的过滤介质的一个非限制性实施方案;
图2示出了根据一些实施方案的包括两个层的过滤介质的一个非限制性实施方案;以及
图3示出了根据一些实施方案的包括三个层的过滤介质的一个非限制性实施方案。
具体实施方式
一般地提供了涉及过滤介质的制品和方法。在一些实施方案中,过滤介质包括使过滤介质具有一种或更多种有益特性的组件的组合。例如,过滤介质可以包括使过滤介质具有有利机械特性(例如相对高的拉伸强度和/或相对高的刚度)的组件的组合。作为另一个实例,过滤介质可以包括使过滤介质具有相对低的空气阻力的组件的组合。作为第三个实例,过滤介质可以包括使过滤介质相对抗燃和/或阻燃的组件的组合。这样的过滤介质可以具有相对高的“F”或“K”等级。作为第四个实例,过滤介质可以为可回收的。
本文中所述的过滤介质可以具有促进上述有益特性中的一者或更多者的结构特征的组合。举例来说,在一些实施方案中,过滤介质包括背衬,所述背衬为非湿法成网纤维网并且包含树脂。非湿法成网纤维网可以具有有益的低空气阻力,并且可以通过树脂充分强化使得其具有期望的强度和/或刚度。树脂可以以这样的量和/或方式存在:以提高非湿法成网纤维网的强度和/或刚度(在一些情况下,明显地)而不明显降低其开放性的方式使非湿法成网纤维网中的纤维结合在一起,从而在保持其低空气阻力的同时提高其机械特性。
在一些实施方案中,过滤介质具有促进上述有益特性中的一者或更多者的化学组成。例如,过滤介质可以包括抗燃和/或阻燃的一种或更多种组件(例如,一种或更多种纤维网)。这样的组件可以包含抗燃纤维和/或阻燃纤维(例如,由抗燃和/或阻燃的聚合物例如聚(酯)形成的纤维和/或包含抗燃和/或阻燃的聚合物例如聚(酯)的纤维,以及/或者包含一种或更多种阻燃剂的纤维)以及/或者可以包含含有一种或更多种阻燃材料和/或一种或更多种阻燃剂的树脂。作为另一个实例,过滤介质可以不含阻碍其被回收的能力的组分,例如玻璃。本文中所述的一些过滤介质可以包括100重量%合成的纤维网和/或作为整体可以是100重量%合成的。
本文中所述的过滤介质可以适用于过滤多种流体,其中之一为空气。一些实施方案涉及通过使流体通过过滤介质(例如,当其定位在过滤元件中时)来过滤流体(例如,空气)的方法。
本文中所述的过滤介质通常由一种或更多种组件形成。这样的组件可以采取纤维网(例如,非织造纤维网)和/或层的形式。图1示出了过滤介质100的一个非限制性实施方案。分别如图2和图3中所示,过滤介质可以包括两个层或三个层。图2示出了包括第一纤维网12和第二纤维网22的过滤介质102。图3示出了包括第一纤维网14、第二纤维网24和第三纤维网34的过滤介质104。
图3的过滤介质中所示的第一纤维网、第二纤维网和第三纤维网可以在本文中别处分别称为“背衬”、“效率层”和“预过滤器”。这些引用应被理解为是为了方便和传达这些纤维网在适当设计和布置时可能具有的功能。然而,除非明确记载这样的组件或特性,否则权利要求书中记载的纤维网不应被理解为必须具有背衬、效率层或预过滤器的组件或特性。换言之,应理解,权利要求书中提及“第一”纤维网不一定是提及如本文中所述的背衬,权利要求书中提及“第二”纤维网不一定是提及本文中所述的效率层,以及/或者权利要求书中提及“第三”纤维网不一定是提及本文中所述的预过滤器。举例来说,“第一”纤维网可以具有与本文中所述的效率层和/或预过滤器共有的一种或更多种特性,可以不具有本文中所述的背衬的一种或更多种特性,可以在过滤介质中具有与效率层和/或预过滤器的功能类似的功能,以及/或者可以不具有背衬的功能。
还应理解,除了纤维网之外,背衬、效率层和预过滤器还可以包括另外的组件。
在与图3中所示的实施方案类似的一些实施方案中,过滤介质可以包括恰好三个纤维网。这三个纤维网可以为背衬、效率层和预过滤器。与图3中类似,效率层可以定位在背衬与预过滤器之间。效率层可以设置在背衬上(例如,直接地、间接地)以及/或者预过滤器可以设置在效率层上(例如,直接地、间接地)。然而,包括与图3中所示的那些不同的数量、类型和/或布置的纤维网的过滤介质也是可能的。例如,过滤介质可以包括四个纤维网、五个纤维网或更多个纤维网。作为另一个实例,过滤介质可以不含背衬以及/或者可以不含预过滤器。作为第三个实例,过滤介质可以包括两个或更多个背衬、两个或更多个效率层以及/或者两个或更多个预过滤器。
如本文中所使用的,当一个组件被称为“在”另一组件“上”或者与另一组件“相邻”时,其可以直接在该组件上或者与该组件相邻,或者也可以存在间插组件。“直接在”另一组件“上”、与另一组件“直接相邻”或者“与”另一组件“接触”的组件意指不存在间插组件。
在一些实施方案中,过滤介质包括除背衬、效率层和预过滤器之外的一个或更多个组件。这样的组件可以采取层的形式或者可以不采取层的形式。作为一个实例,过滤介质可以包括定位在两个或更多个组件之间(例如,在背衬与效率层之间、在效率层与预过滤器之间、在第一纤维网与第二纤维网之间、在第二纤维网与第三纤维网之间)的粘合剂。粘合剂可以有助于将层结合在一起。作为另一个实例,过滤介质可以包括覆盖层,如本文中别处进一步详细描述的。
如上所述,一些过滤介质包括背衬。背衬可以支撑过滤介质的一个或更多个其他组件(例如,包含纳米纤维的纤维网)以及/或者可以为在过滤介质的制造期间在其上沉积过滤介质的另一组件的过滤介质的一个组件。例如,在一些实施方案中,过滤介质可以包括在其上沉积效率层的背衬。背衬可以提供结构支撑和/或提高可以制造过滤介质的容易性而不明显增大过滤介质的阻力。在一些实施方案中,背衬对过滤介质的过滤性能没有明显贡献。在另一些实施方案中,背衬可以以一种或更多种方式增强过滤介质的性能(例如,其可以定位在过滤介质的其他组件的上游和/或可以用作预过滤器)。应理解,任何单独的背衬可以独立地具有本文中描述的关于背衬的一些或所有特性。
当存在时,背衬可以包括非织造纤维网。在一些实施方案中,非织造纤维网为非湿法成网非织造纤维网。换言之,非织造纤维网可以为通过除湿法成网法之外的方法而制造的纤维网。通过非湿法成网法制造的纤维网可以有利地包含具有相对大的直径(这可以降低成本)的相对长的纤维(例如,长度大于或等于0.75英寸的短纤维,连续纤维)和/或含有卷曲的纤维。有利地,非湿法成网非织造纤维网(例如,具有一种或更多种上述特性)可以为相对开放的以及/或者可以具有相对低的空气阻力值(例如,与湿法成网非织造纤维网相比)。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包括具有上述一种或更多种特性和/或上述一种或更多种类型的纤维的非织造纤维网。
在一些实施方案中,非湿法成网非织造纤维网可以具有在湿法成网非织造纤维网中难以获得或无法获得的特性的组合。举例来说,制造具有相对低的密度的相对薄的非湿法成网非织造纤维网可能是可以的和/或相对容易的,而制造不仅相对薄而且具有相对低的密度的湿法成网非织造纤维网可能具有挑战性或者是不可能的。不希望受任何特定理论束缚,认为湿法成网法涉及跨过未结合的非织造纤维网在其之上不受支撑的间隙对未结合的非织造纤维网进行输送。还认为,未结合的非织造纤维网必须相对厚和/或相对致密以具有足够的机械完整性,从而在不被破坏的情况下跨过这样的间隙进行输送,并且这导致所得的湿法成网纤维网变得不期望的厚和/或致密。
合适的非湿法成网非织造纤维网的非限制性实例包括梳理非织造纤维网、熔喷非织造纤维网、气流成网非织造纤维网、纺丝成网非织造纤维网(例如,包含纺丝成网长丝的非织造纤维网)和纺粘非织造纤维网。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包括上述非织造纤维网中的一者和/或上述一种或更多种类型的纤维。
在一些实施方案中,背衬包含合成纤维和/或由合成纤维制成(例如,其可以包括合成纤维网和/或为合成纤维网)。在一些实施方案中,合成纤维占背衬的相对高的百分比。例如,合成纤维可以占背衬中纤维的大于或等于50重量%、大于或等于60重量%、大于或等于70重量%、大于或等于80重量%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,合成纤维占背衬中纤维的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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70重量%、或者小于或等于60重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、大于或等于90重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于95重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,背衬中100重量%的纤维为合成纤维。在一些实施方案中,合成材料占背衬的100重量%。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含在上述一个或更多个范围内的量的合成纤维和/或合成材料。
一些实施方案涉及包含相对大量的包含聚(酯)的纤维的背衬。不希望受任何特定理论束缚,认为聚(酯)具有抗燃特性并因此包含聚(酯)的过滤介质组件/组分(例如,背衬、背衬中的纤维、背衬中的树脂)可以具有增强的抗燃性。举例来说,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(一种类型的聚(酯))具有相对高的21%的极限氧指数。认为包含芳族环的聚(酯)(例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯))可以特别抗燃,因为芳族环可以具有高的抗燃性。
包含聚(酯)的纤维可以占背衬中纤维的大于或等于0重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30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70重量%、大于或等于75重量%、大于或等于80重量%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,包含聚(酯)的纤维占背衬中纤维的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、或者小于或等于10重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0重量%且小于或等于100重量%、大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于85重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,背衬中100重量%的纤维包含聚(酯)。在一些实施方案中,背衬中0重量%的纤维包含聚(酯)。
在背衬包含两种或更多种类型的包含聚(酯)的纤维(例如,包含聚(酯)的单组分纤维和包含聚(酯)组分的双组分纤维)的实施方案中,应理解,每种类型的包含聚(酯)的纤维可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者包含聚(酯)的所有纤维可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。还应理解,对于包括两个或更多个背衬的过滤介质,每个背衬可以独立地包含占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的一种或更多种类型的包含聚(酯)的纤维,以及/或者可以具有占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的包含聚(酯)的纤维总量。
一些背衬包含单组分合成纤维。单组分合成纤维可以包括粘结剂纤维(例如,在背衬内将其他纤维粘附在一起的纤维)以及/或者可以包括非粘结剂纤维(例如,在背衬内纤维自身不将其他纤维粘附在一起,但可能通过背衬的一种或更多种其他组分例如树脂而粘附在一起)。单组分粘结剂纤维通常具有与多组分纤维类似的组成,并因此在讨论多组分纤维的地方进一步详细地讨论。未识别为单组分粘结剂纤维的单组分合成纤维应理解为是指单组分合成非粘结剂纤维。
合适的单组分合成纤维的非限制性实例包括包含以下材料中的一者或更多者的单组分纤维:聚(烯烃)(例如,聚(丙烯)、聚(酯)(例如,聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯))、共(聚酯)、聚(酰胺)(例如,尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙612;间位芳族聚酰胺)、聚(丙烯腈)、聚(四氟乙烯)(PTFE)、聚(醚酮)(PEEK)、聚(醚酮)(PEK)、聚(苯硫醚)(PPS)、聚(砜)(PES)、蜜胺、聚(碳酸酯)、聚(杂环)化合物、聚(苯并二唑)(PBI)、聚(乳酸)、和人造丝。
本文中所述的背衬可以包含多于一种类型的单组分合成纤维(例如,两种或更多种不同类型的单组分合成纤维,例如聚(乙烯)纤维和聚(酯)纤维)或者可以包含仅一种类型的单组分合成纤维(例如,包含聚(乙烯)的仅单组分合成纤维)。在一些实施方案中,背衬中的纤维包括包含以上列出的两种或更多种聚合物的共混物(例如,两种类型的聚(酯)的共混物)的单组分合成纤维。还应理解,本文中所述的背衬可以包含(或者可以不含)另外的类型的纤维(例如以下所述的那些)。
当存在时,单组分合成纤维可以占背衬中纤维的多个合适的量。在一些实施方案中,单组分合成纤维占背衬中纤维的大于或等于5重量%、大于或等于7.5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于12.5重量%、大于或等于15重量%、大于或等于17.5重量%、大于或等于20重量%、大于或等于22.5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45重量%、大于或等于50重量%、大于或等于55重量%、大于或等于60重量%、大于或等于65重量%、或者大于或等于70重量%。在一些实施方案中,单组分合成纤维占小于或等于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55重量%、小于或等于50重量%、小于或等于45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22.5重量%、小于或等于20重量%、小于或等于17.5重量%、小于或等于15重量%、小于或等于12.5重量%、小于或等于10重量%、或者小于或等于7.5重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5重量%且小于或等于75重量%、大于或等于10重量%且小于或等于60重量%、大于或等于15重量%且小于或等于50重量%、或者大于或等于10重量%且小于或等于30重量%)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种类型的单组分合成纤维(例如,包含聚(酯)的单组分纤维和包含聚(乙烯)的单组分纤维)的实施方案中,应理解,每种类型的单组分合成纤维可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者所有单组分合成纤维可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。还应理解,对于包括两个或更多个背衬的过滤介质,每个背衬可以独立地包含占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的一种或更多种类型的单组分合成纤维,以及/或者可以具有占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的单组分合成纤维总量。
如上所述,一些背衬包含多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维。多组分纤维可以包括双组分纤维(即,包含两种组分的纤维),以及/或者可以包括包含三种或更多种组分的纤维。多组分纤维可以具有多种合适的结构。例如,背衬可以包含以下类型的双组分纤维中的一者或更多者:芯/鞘纤维(例如,同心芯/鞘纤维、非同心芯-鞘纤维)、分段饼状纤维、并列纤维、尖端-三叶纤维和“海岛”纤维。芯-鞘双组分纤维可以包含具有比芯的熔化温度更低的熔化温度的鞘。当加热时(例如,在粘结步骤期间),鞘可能在芯之前熔化,从而在芯保持固体的同时将纤维网内的其他纤维粘结在一起。在一些实施方案中,背衬可以包含最初具有上述结构之一但在过滤介质的制造期间经历了一个过程(例如,分裂过程)以形成不同的结构的多组分纤维。举例来说,一些背衬可以包含最初为双组分纤维但在过滤介质制造期间(例如,在背衬制造期间)分裂以形成较细纤维的纤维。这样的较细纤维可以在将背衬卷起之前和/或在进行任何粘结步骤之前在生产线上进行水力缠结。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含上述一种或更多种类型的多组分纤维。
可以包含在多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维中的合适材料的非限制性实例包括:聚(烯烃),例如聚(乙烯)、聚(丙烯)和聚(丁烯);聚(酯)和共聚(酯),例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(间苯二甲酸乙二醇酯);聚(酰胺)和共聚(酰胺),例如尼龙和芳族聚酰胺;和卤化聚合物,例如聚(四氟乙烯)。合适的共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以包含通过对苯二甲酸乙二醇酯单体的聚合而形成的重复单元,并且还包含通过一种或更多种共聚单体的聚合而形成的重复单元。这样的共聚单体可以包括具有4至12个碳原子的线性、环状和支化脂族二羧酸(例如,丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1,4-环己烷二羧酸);具有8至12个碳原子的芳族二羧酸(例如,间苯二甲酸和2,6-萘二羧酸);具有3至8个碳原子的线性、环状和支化脂族二醇(例如1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、和1,4-环己二醇);和/或具有4至10个碳原子的脂族醚二醇和芳族/脂族醚二醇(例如,分子量低于460的氢醌双(2-羟基乙基)醚和聚(乙烯醚)二醇,例如二乙二醇)。
在背衬包含两种或更多种类型的双组分纤维和/或单组分粘结剂纤维的实施方案中,每种类型的双组分纤维和/或单组分粘结剂纤维可以独立地包含上述一种或更多种类型的材料。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含一种或更多种类型的双组分纤维和/或一种或更多种类型的单组分粘结剂纤维,其中的每一者可以独立地包含上述一种或更多种类型的材料。
共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以以多个合适的量包含通过共聚单体(例如,除乙二醇和对苯二甲酸之外的单体)的聚合而形成的重复单元。例如,共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以由单体的混合物形成,其中共聚单体可以占单体总量的大于或等于0.5mol%、大于或等于0.75mol%、大于或等于1mol%、大于或等于1.5mol%、大于或等于2mol%、大于或等于3mol%、大于或等于5mol%、大于或等于7.5mol%、大于或等于10mol%、或者大于或等于12.5mol%。共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以由单体的混合物形成,其中共聚单体占单体总量的小于或等于15mol%、小于或等于12.5mol%、小于或等于10mol%、小于或等于7.5mol%、小于或等于5mol%、小于或等于3mol%、小于或等于2mol%、小于或等于1.5mol%、小于或等于1mol%、或者小于或等于0.75mol%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.5mol%且小于或等于15mol%)。其他范围也是可能的。
在共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)包含通过共聚单体的聚合而形成的两种或更多种类型的重复单元的实施方案中,每种类型的重复单元可以独立地占由其形成共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的单体的总量的在上述一个或更多个范围内的mol%,以及/或者所有共聚单体一起可以占由其形成共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的单体的总量的在上述一个或更多个范围内的mol%。
在一些实施方案中,背衬包含以相对大的量包含一种或更多种聚(酯)的多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维。例如,一种或更多种聚(酯)可以占多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维的大于或等于0重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30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70重量%、大于或等于75重量%、大于或等于80重量%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,背衬包含多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维,其中聚(酯)占多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、或者小于或等于10重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0重量%且小于或等于100重量%、大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,背衬包含多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维,其中一种或更多种聚(酯)占纤维的100重量%。在一些实施方案中,背衬包含多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维,其中聚(酯)占纤维的0重量%。纤维中聚(酯)的重量%可以通过核磁共振来确定。
在多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维包含一种或更多种聚(酯)的实施方案中,每种聚(酯)可以独立地占多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者所有聚(酯)可以一起可以占多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维的在上述一个或更多个范围内的mol%。
可以包含在双组分纤维中的合适的材料对的非限制性实例包括聚(乙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(丙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(酰胺)/聚(酰胺)、和聚(乙烯)/聚(丙烯)。在前面的列表中,首先列出了具有较低熔化温度的材料,其次列出了具有较高熔化温度的材料。包含以上这样的对中的一者的芯-鞘双组分纤维可以具有包含第一材料的鞘和包含第二材料的芯。
在背衬包含两种或更多种类型的双组分纤维的实施方案中,每种类型的双组分纤维可以独立地包含上述材料对中的一者。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含一种或更多种类型的双组分纤维,其中的每一者可以独立地包含上述材料对中的一者。
本文中所述的多组分纤维可以包含具有多个合适的熔点的组分。在一些实施方案中,多组分纤维包含熔点为以下的组分: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℃、大于或等于140℃、大于或等于150℃、大于或等于160℃、大于或等于170℃、大于或等于180℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、或者大于或等于220℃。在一些实施方案中,多组分纤维包含熔点为以下的组分:小于或等于230℃、小于或等于220℃、小于或等于210℃、小于或等于200℃、小于或等于190℃、小于或等于180℃、小于或等于170℃、小于或等于160℃、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℃、或者小于或等于90℃。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于80℃且小于或等于230℃、或者大于或等于110℃且小于或等于230℃)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,多组分纤维包含熔点小于或等于100℃的组分。多组分纤维的组分的熔点可以通过进行差示扫描量热法来确定。差示扫描量热法测量可以通过以下来进行:以20℃/分钟将多组分纤维加热至300℃,将多组分纤维冷却至室温,然后在以20℃/分钟再加热至300℃期间确定熔点。
应理解,多组分纤维的各组分可以单独地具有在上述一个或更多个范围内的熔点。还应理解,一些多组分纤维可以包含熔点在上述范围之外的一种或更多种组分(例如,熔点超过230℃的组分)。在一些实施方案中,单组分粘结剂纤维具有在上述一个或更多个范围内的熔点。
本文中所述的背衬可以包含多个合适的量的多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维。在一些实施方案中,多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维占背衬中纤维的大于或等于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40重量%、大于或等于45重量%、大于或等于50重量%、大于或等于60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%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,多组分纤维和/或单组分粘结剂纤维占背衬中纤维的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于45重量%、小于或等于40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%。以上参考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100重量%、大于或等于10重量%且小于或等于80重量%、大于或等于20重量%且小于或等于50重量%、大于或等于30重量%且小于或等于90重量%、大于或等于50重量%且小于或等于85重量%、或者大于或等于70重量%且小于或等于90重量%)。其他范围也是可能的。
应理解,以下中的任一者可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%:(1)背衬中的特定类型的多组分纤维;(2)背衬中的所有多组分纤维一起;(3)背衬中的特定类型的单组分粘结剂纤维;(4)背衬中的所有单组分粘结剂纤维一起;以及(5)背衬中的所有多组分纤维和单组分粘结剂纤维一起。还应理解,过滤介质可以包括两个或更多个背衬,其中以上可以独立地适用于每个背衬。
在一些实施方案中,背衬包含非合成的和/或非聚合的(例如,非热塑性的)纤维。例如,背衬可以包含导电纤维(例如,碳纤维、金属纤维)和/或天然纤维(例如,纤维素、亚麻、黄麻)。这样的纤维可以以相对小的量存在。不希望受任何特定理论束缚,认为导电纤维可以是有利的,因为其可以有助于消散可能在过滤介质的制造和/或使用期间(例如,在过滤期间)累积的静电。
在一些实施方案中,背衬可以包含抗燃的和/或阻燃的一种或更多种类型的纤维(例如,单组分纤维、单组分粘结剂纤维、多组分纤维)。抗燃纤维可以为燃烧相对缓慢的纤维。例如,当在抗燃纤维上进行DIN534381-3(1984)中所描述的过程和/或DIN 534381-2(1984)中描述的过程时,一些抗燃纤维可能比聚(烯烃)纤维和/或聚(丙烯酸)纤维更晚开始燃烧。阻燃纤维可以为具有如通过在阻燃纤维上进行DIN 534381-3(1984)中所描述的过程而确定的F1、F2或F3等级和/或如通过在阻燃纤维上进行DIN 534381-2(1984)中所描述的过程而确定的K1、K2或K3等级的纤维。抗燃纤维和/或阻燃纤维可以增强背衬抵抗着火的能力。合适的抗燃纤维的一个非限制性实例为包含聚(酯)的纤维。合适的阻燃纤维的非限制性实例包括包含基于磷的阻燃剂(例如,磷酸酯、膦酸酯、氧化膦、红磷、无机磷酸盐、和/或其衍生物)的那些以及/或者包含基于氮的阻燃剂(例如,受阻胺光稳定剂,例如本文中别处所述的一者、蜜胺、双氰胺、胍、和/或其衍生物)的那些。
背衬中的纤维可以包含共价连接至其中的一种或更多种组分的阻燃剂。例如,纤维中的聚合物可以包含阻燃剂。在一些这样的实施方案中,阻燃剂可以形成聚合物的主链的一部分和/或可以采取连接至聚合物的主链的一个或更多个侧基的形式。包含阻燃剂的聚合物可以以多种合适的方式合成。例如,在一些实施方案中,包含阻燃剂的聚合物通过使聚合物上的一个或更多个官能团(例如,一个或更多个官能性侧基官能团)与阻燃剂反应来形成。可以经阻燃剂改性的聚合物的非限制性实例包括聚(酯)(例如,在基于磷的阻燃剂和/或基于氮的阻燃剂的情况下)、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(氨基甲酸酯)、聚(环氧化物)、和人造丝。
一些抗燃聚合物和/或阻燃聚合物可以通过使抗燃的单体和/或包含阻燃剂的单体聚合来形成。单体可以聚合以形成抗燃和/或阻燃的均聚物,或者可以与一种或更多种其他单体共聚以形成抗燃和/或阻燃的共聚物。作为一个实例,己内酯可以均聚和/或与一种或更多种其他单体共聚。作为第二个实例,醇可以与酸反应以形成聚(酯)。作为第三个实例,可以在阻燃剂的存在下进行涉及对苯二甲酸和乙二醇的酯化反应。作为第四个实例,阻燃共聚物可以通过在阻燃剂的存在下进行涉及乙二醇和对苯二甲酸二甲酯的酯交换反应来合成。这样的反应可能导致形成共价连接阻燃剂的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。可以与阻燃单体共聚的合适单体的另一些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官能团的单体、双酚、光气、环氧树脂、异氰酸酯、和多元醇。
在一些实施方案中,纤维包含不共价连接至纤维的组分的阻燃剂。例如,可以在纤维形成之前将阻燃剂添加至用于形成纤维的材料中,然后可以由此形成纤维。这可能导致形成包含阻燃剂但其中阻燃剂不共价连接至其中的任何其他组分的纤维。
可以在形成背衬之前(例如,在短纤维的情况下)和/或在形成背衬期间(例如,在连续纤维的情况下)将通过所描述的方法形成(和/或通过其他方法形成)的抗燃聚合物和/或阻燃聚合物并入到纤维中。
应理解,每个背衬可以独立地包含本文中所述的两种或更多种类型的抗燃纤维和/或阻燃纤维,可以独立地包含本文中所述的一种类型的抗燃纤维和/或阻燃纤维,以及/或者可以不含本文中所述的抗燃纤维和/或阻燃性纤维。
在一些实施方案中,背衬以相对大的量包含抗燃纤维和/或阻燃纤维。例如,抗燃纤维和/或阻燃纤维可以占背衬的大于或等于0重量%、大于或等于10重量%、大于或等于20重量%、大于或等于30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70重量%、大于或等于75重量%、大于或等于80重量%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,背衬包含这样的抗燃纤维和/或阻燃纤维:其占背衬的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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60重量%、小于或等于50重量%、小于或等于40重量%、小于或等于30重量%、小于或等于20重量%、或者小于或等于10重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0重量%且小于或等于100重量%、大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中,100重量%的背衬由阻燃纤维制成。在一些实施方案中,0重量%的背衬由阻燃纤维制成。
在背衬包含一种或更多种类型的抗燃纤维和/或阻燃纤维的实施方案中,每种类型的抗燃纤维和/或阻燃纤维可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,所有抗燃纤维可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,所有阻燃纤维可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者所有抗燃纤维和阻燃纤维可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。
背衬中的纤维可以具有多个合适的平均直径。在一些实施方案中,背衬包含平均纤维直径为以下的纤维:大于或等于7微米、大于或等于8微米、大于或等于9微米、大于或等于10微米、大于或等于11微米、大于或等于12微米、大于或等于13微米、大于或等于14微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、大于或等于22.5微米、大于或等于25微米、大于或等于27.5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、或者大于或等于70微米。在一些实施方案中,背衬包含平均纤维直径为以下的纤维: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27.5微米、小于或等于25微米、小于或等于22.5微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于14微米、小于或等于13微米、小于或等于12微米、小于或等于11微米、小于或等于10微米、小于或等于9微米、或者小于或等于8微米。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于7微米且小于或等于75微米、大于或等于10微米且小于或等于60微米、或者大于或等于14微米且小于或等于45微米)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径,以及/或者背衬中的所有纤维可以具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含平均纤维直径在上述一个或更多个范围内的一种或更多种类型的纤维,以及/或者其中的所有纤维的平均纤维直径可以在上述一个或更多个范围内。
背衬中纤维的长度通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,背衬包含短纤维。例如,背衬可以包含平均纤维长度为以下的纤维:大于或等于0.5英寸、大于或等于0.75英寸、大于或等于1英寸、大于或等于1.25英寸、大于或等于1.5英寸、大于或等于1.75英寸、大于或等于2英寸、大于或等于2.25英寸、大于或等于2.5英寸、大于或等于2.75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、或者大于或等于4.5英寸。在一些实施方案中,背衬包含平均纤维长度为以下的纤维: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2.75英寸、小于或等于2.5英寸、小于或等于2.25英寸、小于或等于2英寸、小于或等于1.75英寸、小于或等于1.5英寸、小于或等于1.25英寸、小于或等于1英寸、或者小于或等于0.75英寸。以上参考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5英寸、大于或等于1英寸且小于或等于4英寸、或者大于或等于1.25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,背衬包含连续纤维(例如,长度超过5英寸的纤维)。
在背衬包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维长度,以及/或者背衬中的所有纤维可以具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维长度。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含平均纤维长度在上述一个或更多个范围内的一种或更多种类型的纤维,以及/或者其中的所有纤维的平均纤维长度可以在上述一个或更多个范围内。
在一些实施方案中,背衬中相对大的重量%的纤维和/或背衬中相对大的重量%的短纤维可以具有在上述平均纤维长度范围(例如,大于或等于0.5英寸且小于或等于5英寸、大于或等于1英寸且小于或等于4英寸、大于或等于1.25英寸且小于或等于3英寸)中的一者或更多者内的长度。例如,在一些实施方案中,背衬中的纤维和/或背衬中的短纤维的大于或等于50重量%、大于或等于55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%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%可以具有在上述平均纤维长度范围中的一者或更多者内的长度。在一些实施方案中,背衬中的纤维和/或背衬中的短纤维的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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%、或者小于或等于55重量%可以具有在上述平均纤维长度范围中的一者或更多者内的长度。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、大于或等于70重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有纤维长度在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维。举例来说,在一些实施方案中,背衬包含具有纤维长度在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维的短纤维。在一些实施方案中,背衬中的所有纤维可以具有纤维长度在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含具有纤维长度在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维的一种或更多种类型的纤维。此外,在过滤介质包括两个或更多个背衬的一些实施方案中,纤维长度在相关范围内的其中的所有纤维的重量%可以在上述一个或更多个范围内。
在一些实施方案中,背衬包含被卷曲的纤维。如本领域普通技术人员已知的,卷曲纤维包括整体上沿着纤维的至少一部分延伸的一个或更多个起伏、一个或更多个弯曲和/或一个或更多个波动(换言之,纤维的至少一部分具有整体上起伏、弯曲和/或波动的结构)。起伏、弯曲和/或波动可以包括自然发生的起伏、弯曲和/或波动(例如,在纤维形成期间形成的起伏、弯曲和/或波动)。在一些实施方案中,起伏、弯曲和/或波动包括在纤维的化学加工、机械加工和/或热加工期间形成的起伏、弯曲和/或波动。卷曲纤维通常具有比未卷曲纤维更开放的结构,并因此可以提高其中定位有卷曲纤维的纤维网的孔隙率和/或内聚性。
存在于本文中所述的背衬中的卷曲纤维可以具有多个合适的卷曲频率。在一些实施方案中,卷曲纤维的平均卷曲频率大于或等于1个卷曲每英寸(crimp per inch,CPI)、大于或等于1.5CPI、大于或等于2CPI、大于或等于2.5CPI、大于或等于3CPI、大于或等于3.5CPI、大于或等于4CPI、大于或等于5CPI、大于或等于6CPI、大于或等于8CPI、大于或等于10CPI、大于或等于12.5CPI、大于或等于15CPI、大于或等于17.5CPI、大于或等于20CPI、大于或等于22.5CPI、大于或等于25CPI、或者大于或等于27.5CPI。在一些实施方案中,卷曲纤维的平均卷曲频率小于或等于30CPI、小于或等于27.5CPI、小于或等于25CPI、小于或等于22.5CPI、小于或等于20CPI、小于或等于17.5CPI、小于或等于15CPI、小于或等于12.5CPI、小于或等于10CPI、小于或等于8CPI、小于或等于6CPI、小于或等于5CPI、小于或等于4CPI、小于或等于3.5CPI、小于或等于3CPI、小于或等于2.5CPI、小于或等于2CPI、或者小于或等于1.5CPI。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1CPI且小于或等于30CPI、大于或等于2CPI且小于或等于20CPI、或者大于或等于4CPI且小于或等于15CPI)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种类型的卷曲纤维的实施方案中,每种类型的卷曲纤维可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的平均卷曲频率,以及/或者背衬中的所有卷曲纤维可以一起具有在上述一个或更多个范围内的平均卷曲频率。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含平均卷曲频率在上述一个或更多个范围内的一种或更多种类型的卷曲纤维,以及/或者其中的所有卷曲纤维可以一起具有在上述一个或更多个范围内的平均卷曲频率。
在一些实施方案中,背衬中相对大的重量%的纤维可以具有在上述平均卷曲频率范围(例如,大于或等于1CPI且小于或等于30CPI、大于或等于1CPI且小于或等于10CPI、大于或等于2CPI且小于或等于20CPI、或者大于或等于4CPI且小于或等于15CPI)中的一者或更多者内的卷曲频率。例如,在一些实施方案中,背衬中大于或等于50重量%、大于或等于55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%、大于或等于85重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%的纤维可以具有在上述平均卷曲频率范围中的一者或更多者内的卷曲频率。在一些实施方案中,背衬中小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、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%、或者小于或等于55重量%的纤维可以具有在上述平均卷曲频率范围中的一个或更多个范围内的卷曲频率。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、大于或等于70重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有卷曲频率在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维,以及/或者背衬中的所有纤维可以具有卷曲频率在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含具有卷曲频率在相关范围内的在上述一个或更多个范围内的重量%的纤维的一种或更多种类型的纤维,以及/或者卷曲频率在相关范围内的其中的所有纤维的重量%可以在上述一个或更多个范围内。
在一些实施方案中,背衬包含树脂。树脂可以将背衬中的纤维粘附在一起和/或提高背衬的强度和/或刚度。在一些实施方案中,背衬包含涂覆其中的纤维的树脂。当存在时,树脂可以包含聚合物,例如热塑性聚合物和/或热固性聚合物。可以包含在树脂中的合适材料的非限制性实例包括聚(酯)、聚(烯烃)、乙烯基化合物(例如,丙烯酸类、苯乙烯化丙烯酸类、乙酸乙烯酯、乙烯基丙烯酸类、聚(苯乙烯丙烯酸酯)、聚(丙烯酸酯)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、聚(乙烯氯乙烯)、苯乙烯丁二烯橡胶、聚(氯乙烯)、聚(乙烯醇)衍生物、聚(氨基甲酸酯)、聚(酰胺)、聚(腈)、弹性体、天然橡胶、脲醛、蜜胺甲醛、苯酚甲醛、淀粉、及其反应产物。在一些实施方案中,树脂还可以包含交联剂。交联剂的合适实例包括本文中别处所描述的关于粘合剂的那些。可以包含在本文中所述的背衬中的材料的另一些实例包括阻燃剂(例如,如本文中别处所述的)、乳化剂、表面活性剂、防腐剂、杀真菌剂和抗微生物添加剂。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含含有上述一种或更多种类型的材料的树脂。
树脂可以以多个合适的量包含在背衬中。在一些实施方案中,树脂占大于或等于5重量%、大于或等于6重量%、大于或等于8重量%、大于或等于10重量%、大于或等于12.5重量%、大于或等于15重量%、大于或等于17.5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%、或者大于或等于45重量%。在一些实施方案中,树脂占背衬的小于或等于50重量%、小于或等于45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%、小于或等于17.5重量%、小于或等于15重量%、小于或等于12.5重量%、小于或等于10重量%、小于或等于8重量%、或者小于或等于6重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5重量%且小于或等于50重量%、大于或等于10重量%且小于或等于45重量%、大于或等于15重量%且小于或等于35重量%、或者大于或等于10重量%且小于或等于30重量%)。其他范围也是可能的。
在背衬包含两种或更多种树脂的实施方案中,每种树脂可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者背衬中的所有树脂可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。类似地,当过滤介质包括两个或更多个背衬时,每个背衬可以独立地包含占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的一种或更多种树脂,以及/或者所有树脂可以一起占每个背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。
适合于包含在本文中所述的背衬中的一些树脂以相对高的量包含一种或更多种聚(酯)。例如,在一些实施方案中,聚(酯)占树脂的大于或等于20重量%、大于或等于30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70重量%、大于或等于80重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,聚(酯)占树脂的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、小于或等于90重量%、小于或等于80重量%、小于或等于70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%、或者小于或等于30重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于20重量%且小于或等于100重量%、大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。树脂中聚(酯)的重量%可以通过核磁共振来确定。
在背衬包含两种或更多种类型的树脂的实施方案中,每种类型的树脂可以独立地占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%,以及/或者背衬中的所有树脂可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。类似地,在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地包含占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%的一种或更多种类型的树脂,以及/或者其中的所有树脂可以一起占背衬的在上述一个或更多个范围内的重量%。
可以以任何合适的方式(包括例如在流体的存在下(例如,以湿态)或者在不存在流体的情况下(例如,以干态))将树脂(如果存在的话)添加至背衬中。在一些实施方案中,将树脂作为分散在分散介质中的胶乳施加至背衬中。分散介质可以进一步溶解和/或悬浮树脂的一种或更多种另外的组分,例如发泡剂。背衬本身(例如,其中的纤维)可以是湿的或者可以是干的。可以采用多种合适的方法和设备来将树脂引入到背衬中。举例来说,可以通过幕涂、凹版涂覆(例如,轮转凹版涂覆)、熔融涂覆、浸涂、刀辊涂覆和/或旋涂来将树脂添加至背衬中。合适的方法的另一些实例包括使用泡沫浴、衬垫压延机、喷雾饱和器和/或压榨机的那些。在一些实施方案中,背衬的一种或更多种组分(例如,其中的至少一部分纤维)在暴露于树脂中时使树脂沉淀。例如,背衬可以包含沉淀剂(例如,表氯醇)。在一些实施方案中,以使得背衬经树脂变得饱和的方式(例如,以使得树脂渗透在整个背衬中的方式)将树脂添加至背衬中。
当在流体的存在下(例如,以湿态)被施加至背衬中时,树脂通常包含一种或更多种流体(例如,一种或更多种分散介质、一种或更多种溶剂)以及悬浮和/或溶解在其中的一种或更多种固体。流体可以包括有机流体和/或水性流体。通常,在另外的制造步骤期间将流体从树脂中蒸发,并且最终过滤介质中的所得树脂为固体(例如,其可以包含存在于含流体和/或湿态树脂中的固体和/或其反应产物)。固体可以占还包含流体的树脂(例如,湿态树脂)的多个合适的量。在一些实施方案中,固体占还包含流体且适合用于本文中所述的背衬中的树脂的大于或等于5重量%、大于或等于6重量%、大于或等于7重量%、大于或等于8重量%、大于或等于10重量%、大于或等于12.5重量%、大于或等于15重量%、大于或等于17.5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%、或者大于或等于45重量%。在一些实施方案中,固体占还包含流体且适合用于本文中所述的背衬中的树脂的小于或等于50重量%、小于或等于45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%、小于或等于17.5重量%、小于或等于15重量%、小于或等于12.5重量%、小于或等于10重量%、小于或等于8重量%、小于或等于7重量%、或者小于或等于6重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5重量%且小于或等于50重量%、或者大于或等于8重量%且小于或等于25重量%)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,一种或更多种聚(酯)整体上占背衬的相对大的重量%。例如,背衬中的总聚(酯)含量整体上可以为背衬的大于或等于20重量%、大于或等于30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70重量%、大于或等于80重量%、大于或等于90重量%、大于或等于92.5重量%、大于或等于95重量%、大于或等于97.5重量%、或者大于或等于99重量%。在一些实施方案中,背衬中的总聚(酯)含量整体上为背衬的小于或等于100重量%、小于或等于99重量%、小于或等于97.5重量%、小于或等于95重量%、小于或等于92.5重量%、小于或等于90重量%、小于或等于80重量%、小于或等于70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%、或者小于或等于30重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于20重量%且小于或等于100重量%、大于或等于50重量%且小于或等于100重量%、或者大于或等于90重量%且小于或等于100重量%)。其他范围也是可能的。背衬中聚(酯)的重量%可以通过核磁共振来确定。
应理解,包含多种合适组分的背衬可以具有在以上参考范围中的一者或更多者内的重量%的聚(酯)。例如,在一些实施方案中,背衬包含含有一种或更多种聚(酯)的树脂和含有一种或更多种聚(酯)的纤维二者,并且在树脂和纤维中的聚(酯)的总量一起可以在上述一个或更多个范围内。作为另一个实例,包含含有聚(酯)的树脂但不含含有聚(酯)的纤维的背衬可以具有在以上参考范围中的一者或更多者内的重量%的聚(酯)。作为第三个实例,包含含有聚(酯)的纤维但不含含有聚(酯)的树脂的背衬可以具有在以上参考范围中的一者或更多者内的重量%的聚(酯)。还应理解,在包括一个或更多个背衬的过滤介质中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的量的聚(酯)。
本文中所述的背衬可以具有多个合适的0.33微米下的初始邻苯二甲酸二辛酯(dioctyl phthalate,DOP)穿透率和初始空气阻力。穿透率(通常表示为百分比)定义如下:穿透率(%)=(C/C0)*100%,其中C为穿过背衬之后的颗粒浓度,以及C0为穿过背衬之前的颗粒浓度。0.33微米DOP颗粒的初始穿透率可以通过将DOP颗粒吹过背衬并测量穿过背衬的颗粒的百分比来测量。这可以通过使用来自TSI,Inc.的配备有用于0.33微米DOP颗粒的DOP气溶胶测试的邻苯二甲酸二辛酯发生器的TSI 8130自动化过滤器测试单元来实现。TSI8130自动化过滤器测试单元可以用于进行由其中的软件编码的对于5.33cm/秒面速度下的0.33微米颗粒的被命名为“过滤器测试”的自动化程序。简而言之,该测试包括在背衬的上游表面的100cm2表面面积处吹送平均粒径为0.33微米的DOP颗粒。上游和下游颗粒浓度可以通过使用凝聚颗粒计数器来测量。在穿透率测量期间,可以使背衬的上游表面的100cm2表面面积经受5.33cm/秒的介质面速度下的DOP颗粒的连续流动直至通过TSI 8130自动化过滤器测试单元确定穿透率读数是稳定的。在遵循该相同程序的同时,背衬的初始空气阻力也可以与0.33微米下的初始DOP穿透率同时测量。
背衬的0.33微米下的初始DOP穿透率可以大于或等于75%、大于或等于77.5%、大于或等于80%、大于或等于82.5%、大于或等于85%、大于或等于87.5%、大于或等于90%、大于或等于92.5%、大于或等于95%、大于或等于97%、大于或等于98%、或者大于或等于99%。背衬的0.33微米下的初始DOP穿透率可以小于或等于100%、小于或等于99%、小于或等于98%、小于或等于97%、小于或等于95%、小于或等于92.5%、小于或等于90%、小于或等于87.5%、小于或等于85%、小于或等于82.5%、小于或等于80%、或者小于或等于77.5%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于75%且小于或等于100%、大于或等于75%且小于或等于99%、大于或等于80%且小于或等于98%、或者大于或等于85%且小于或等于97%)。其他范围也是可能的。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的0.33微米下的初始DOP穿透率。
背衬的初始空气阻力可以大于或等于0.05mm H2O、大于或等于0.06mm H2O、大于或等于0.07mm H2O、大于或等于0.08mm H2O、大于或等于0.09mm H2O、大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.15mm H2O、大于或等于0.2mm H2O、大于或等于0.25mm H2O、大于或等于0.3mmH2O、大于或等于0.35mm H2O、大于或等于0.4mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于0.6mm H2O、大于或等于0.7mm H2O、大于或等于0.8mm H2O、或者大于或等于0.9mm H2O。背衬的初始空气阻力可以小于或等于1mm H2O、小于或等于0.9mm H2O、小于或等于0.8mm H2O、小于或等于0.7mm H2O、小于或等于0.6mm H2O、小于或等于0.5mm H2O、小于或等于0.4mm H2O、小于或等于0.35mm H2O、小于或等于0.3mm H2O、小于或等于0.25mm H2O、小于或等于0.2mmH2O、小于或等于0.15mm H2O、小于或等于0.1mm H2O、小于或等于0.09mm H2O、小于或等于0.08mm H2O、小于或等于0.07mm H2O、或者小于或等于0.06mm H2O。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.05mm H2O且小于或等于1mm H2O、大于或等于0.07mm H2O且小于或等于0.7mm H2O、或者大于或等于0.1mm H2O且小于或等于0.4mm H2O)。其他范围也是可能的。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的空气阻力。
在一些实施方案中,背衬具有相对高的在机器方向上的刚度。背衬在机器方向上的刚度可以大于或等于100mg、大于或等于125mg、大于或等于150mg、大于或等于175mg、大于或等于200mg、大于或等于225mg、大于或等于250mg、大于或等于275mg、大于或等于300mg、大于或等于350mg、大于或等于400mg、大于或等于500mg、大于或等于600mg、大于或等于700mg、大于或等于800mg、大于或等于900mg、大于或等于950mg、大于或等于1000mg、大于或等于1250mg、大于或等于1500mg、或者大于或等于1750mg。在一些实施方案中,背衬在机器方向上的刚度小于或等于2000mg、小于或等于1750mg、小于或等于1500mg、小于或等于1250mg、小于或等于1000mg、小于或等于950mg、小于或等于900mg、小于或等于800mg、小于或等于700mg、小于或等于600mg、小于或等于500mg、小于或等于400mg、小于或等于350mg、小于或等于300mg、小于或等于275mg、小于或等于250mg、小于或等于225mg、小于或等于200mg,小于或等于175mg、小于或等于150mg、或者小于或等于125mg。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于100mg且小于或等于2000mg、大于或等于150mg且小于或等于1000mg、或者大于或等于200mg且小于或等于900mg)。其他范围也是可能的。背衬在机器方向上的刚度可以根据TAPPI T543 om-05(2005)利用2英寸×2.5英寸的样品尺寸来确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的在机器方向上的刚度。
在一些实施方案中,背衬具有相对高的在横向方向上的刚度。背衬在横向方向上的刚度可以大于或等于45mg、大于或等于50mg、大于或等于55mg、大于或等于60mg、大于或等于65mg、大于或等于70mg、大于或等于75mg、大于或等于80mg、大于或等于90mg、大于或等于100mg、大于或等于125mg、大于或等于150mg、大于或等于175mg、大于或等于200mg、大于或等于250mg、大于或等于300mg、大于或等于350mg、大于或等于400mg、大于或等于450mg、大于或等于500mg、大于或等于525mg、大于或等于550mg、大于或等于575mg、大于或等于600mg、大于或等于700mg、大于或等于800mg、大于或等于900mg、大于或等于950mg、大于或等于1000mg、大于或等于1250mg、大于或等于1500mg、或者大于或等于1750mg。背衬在横向方向上的刚度可以小于或等于2000mg、小于或等于1750mg、小于或等于1500mg、小于或等于1250mg、小于或等于1000mg、小于或等于950mg、小于或等于900mg、小于或等于800mg、小于或等于700mg、小于或等于600mg、小于或等于575mg、小于或等于550mg、小于或等于525mg、小于或等于500mg、小于或等于450mg、小于或等于400mg、小于或等于350mg、小于或等于300mg、小于或等于250mg、小于或等于200mg、小于或等于175mg、小于或等于150mg、小于或等于125mg、小于或等于100mg、小于或等于90mg、小于或等于80mg、小于或等于75mg、小于或等于70mg、小于或等于65mg、小于或等于60mg、小于或等于55mg、或者小于或等于50mg。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于45mg且小于或等于2000mg、大于或等于45mg且小于或等于600mg、大于或等于60mg且小于或等于550mg、或者大于或等于75mg且小于或等于500mg)。其他范围也是可能的。背衬在横向方向上的刚度可以根据TAPPI T543 om-94利用2英寸×2.5英寸的样品尺寸来确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的在横向方向上的刚度。
本文中所述的背衬可以具有相对高的在机器方向上的干拉伸强度值。在一些实施方案中,背衬在机器方向上的干拉伸强度大于或等于10磅/英寸、大于或等于11磅/英寸、大于或等于12磅/英寸、大于或等于13磅/英寸、大于或等于14磅/英寸、大于或等于15磅/英寸、大于或等于16磅/英寸、大于或等于17磅/英寸、大于或等于18磅/英寸、大于或等于20磅/英寸、大于或等于22磅/英寸、大于或等于24磅/英寸、大于或等于26磅/英寸、大于或等于28磅/英寸、大于或等于30磅/英寸、大于或等于32.5磅/英寸、大于或等于35磅/英寸、大于或等于37.5磅/英寸、大于或等于40磅/英寸、或者大于或等于42.5磅/英寸。在一些实施方案中,背衬在机器方向上的干拉伸强度小于或等于45磅/英寸、小于或等于42.5磅/英寸、小于或等于40磅/英寸、小于或等于37.5磅/英寸、小于或等于35磅/英寸、小于或等于32.5磅/英寸、小于或等于30磅/英寸、小于或等于28磅/英寸、小于或等于26磅/英寸、小于或等于24磅/英寸、小于或等于22磅/英寸、小于或等于20磅/英寸、小于或等于18磅/英寸、小于或等于17磅/英寸、小于或等于16磅/英寸、小于或等于15磅/英寸、小于或等于14磅/英寸、小于或等于13磅/英寸、小于或等于12磅/英寸、或者小于或等于11磅/英寸。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于10磅/英寸且小于或等于45磅/英寸、大于或等于14磅/英寸且小于或等于35磅/英寸、或者大于或等于18磅/英寸且小于或等于28磅/英寸)。其他范围也是可能的。背衬在机器方向上的干拉伸强度可以根据T494 om-96利用4英寸的测试跨度和1英寸/分钟的夹爪分离速度(jaw separation speed)来确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的在机器方向上的干拉伸强度。
在一些实施方案中,背衬具有相对高的在横向方向上的干拉伸强度。背衬在横向方向上的干拉伸强度可以大于或等于2磅/英寸、大于或等于2.5磅/英寸、大于或等于3磅/英寸、大于或等于3.5磅/英寸、大于或等于4磅/英寸、大于或等于4.5磅/英寸、大于或等于5磅/英寸、大于或等于6磅/英寸、大于或等于7磅/英寸、大于或等于8磅/英寸、大于或等于9磅/英寸、大于或等于10磅/英寸、或者大于或等于11磅/英寸。背衬在横向方向上的干拉伸强度可以小于或等于12磅/英寸、小于或等于11磅/英寸、小于或等于10磅/英寸、小于或等于9磅/英寸、小于或等于8磅/英寸、小于或等于7磅/英寸、小于或等于6磅/英寸、小于或等于5磅/英寸、小于或等于4.5磅/英寸、小于或等于4磅/英寸、小于或等于3.5磅/英寸、小于或等于3磅/英寸、或者小于或等于2.5磅/英寸。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2磅/英寸且小于或等于12磅/英寸、大于或等于3磅/英寸且小于或等于10磅/英寸、或者大于或等于4磅/英寸且小于或等于8磅/英寸)。其他范围也是可能的。背衬在横向方向上的干拉伸强度可以根据T494 om-96利用4英寸的测试跨度和1英寸/分钟的夹爪分离速度来确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的在横向方向上的干拉伸强度。
背衬可以具有多个合适的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率。在一些实施方案中,背衬的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率大于或等于1.5、大于或等于1.75、大于或等于2、大于或等于2.25、大于或等于2.5、大于或等于2.75、大于或等于3、大于或等于3.25、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6、大于或等于7、大于或等于8、大于或等于9、大于或等于10、大于或等于11、大于或等于12、大于或等于13、或者大于或等于14。在一些实施方案中,背衬的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率小于或等于15、小于或等于14、小于或等于13、小于或等于12、小于或等于11、小于或等于10、小于或等于9、小于或等于8、小于或等于7、小于或等于6、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3.25、小于或等于3、小于或等于2.75、小于或等于2.5、小于或等于2.25、小于或等于2、或者小于或等于1.75。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1.5且小于或等于15、大于或等于2且小于或等于10、或者大于或等于3且小于或等于6)。其他范围也是可能的。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率。
本文中所述的背衬可以具有多个合适的定量(basis weight)。在一些实施方案中,背衬的定量大于或等于20gsm、大于或等于25gsm、大于或等于30gsm、大于或等于35gsm、大于或等于40gsm、大于或等于45gsm、大于或等于50gsm、大于或等于60gsm、大于或等于80gsm、大于或等于100gsm、大于或等于120gsm、大于或等于150gsm、大于或等于175gsm、大于或等于200gsm、或者大于或等于250gsm。在一些实施方案中,背衬的定量小于或等于300gsm、小于或等于250gsm、小于或等于200gsm、小于或等于175gsm、小于或等于150gsm、小于或等于120gsm、小于或等于100gsm、小于或等于80gsm、小于或等于60gsm、小于或等于50gsm、小于或等于45gsm、小于或等于40gsm、小于或等于35gsm、小于或等于30gsm、或者小于或等于25gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于20gsm且小于或等于300gsm、大于或等于30gsm且小于或等于200gsm、或者大于或等于50gsm且小于或等于120gsm)。背衬的定量可以根据ISO 536∶2012来确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的定量。
背衬的厚度通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,背衬的厚度大于或等于0.1mm、大于或等于0.125mm、大于或等于0.15mm、大于或等于0.175mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.225mm、大于或等于0.25mm、大于或等于0.3mm、大于或等于0.4mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.6mm、大于或等于0.75mm、大于或等于1mm、大于或等于1.1mm、大于或等于1.25mm、大于或等于1.4mm、大于或等于1.5mm、大于或等于1.6mm、或者大于或等于1.8mm。在一些实施方案中,背衬的厚度小于或等于2mm、小于或等于1.8mm、小于或等于1.6mm、小于或等于1.5mm、小于或等于1.4mm、小于或等于1.25mm、小于或等于1.1mm、小于或等于1mm、小于或等于0.75mm、小于或等于0.6mm、小于或等于0.5mm、小于或等于0.4mm、小于或等于0.3mm、小于或等于0.2mm、小于或等于0.175mm、小于或等于0.15mm、或者小于或等于0.125mm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1mm且小于或等于2mm、大于或等于0.2mm且小于或等于1.25mm、或者大于或等于0.25m且小于或等于0.75mm)。背衬的厚度可以根据ASTM D1777(2015)在0.8kPa的施加压力下确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的厚度。
本文中考虑了具有多个实度的背衬。背衬的实度等于背衬的内部被固体材料占据的百分比。本段中描述了确定背衬的实度的一种非限制性方式,但其他方法也是可能的。本段中描述的方法包括:确定背衬的定量和厚度;然后应用下式:实度=[背衬的定量/(形成背衬的组分的密度*背衬的厚度)]*100%。形成背衬的组分的密度等于形成背衬的组分的一种或多种材料(例如,纤维、树脂)的平均密度,这通常由每种材料的制造商指定。形成背衬的组分的材料的平均密度可以通过以下来确定:(1)确定背衬中所有组分的总体积;以及(2)将背衬中所有组分的总质量除以背衬中所有组分的总体积。如果背衬的各组分的质量和密度是已知的,则背衬中所有组分的体积可以通过以下来确定:(1)对于每种类型的组分,将背衬中该组分的总质量除以该组分的密度;以及(2)将各组分的体积相加。如果背衬的各组分的质量和密度是未知的,则可以根据阿基米德原理确定背衬中所有组分的体积。
在一些实施方案中,背衬的实度大于或等于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6%、大于或等于8%、大于或等于10%、大于或等于12.5%、大于或等于15%、大于或等于17.5%、大于或等于20%、大于或等于22.5%、大于或等于25%、大于或等于27.5%、大于或等于30%、或者大于或等于32.5%。在一些实施方案中,背衬的实度小于或等于35%、小于或等于32.5%、小于或等于30%、小于或等于27.5%、小于或等于25%、小于或等于22.5%、小于或等于20%、小于或等于17.5%、小于或等于15%、小于或等于12.5%、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4.5%、小于或等于4%、小于或等于3.5%、小于或等于3%、或者小于或等于2.5%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于2%且小于或等于35%、大于或等于3%且小于或等于25%、或者大于或等于4%且小于或等于20%)。其他范围也是可能的。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的实度。
当存在时,背衬可以具有多个合适的透气率。在一些实施方案中,背衬的透气率大于或等于100立方英尺每分钟每平方英尺(cubic feet per minute per square foot,CFM)、大于或等于125CFM、大于或等于150CFM、大于或等于175CFM、大于或等于200CFM、大于或等于225CFM、大于或等于250CFM、大于或等于275CFM、大于或等于300CFM、大于或等于350CFM、大于或等于400CFM、大于或等于500CFM、大于或等于750CFM、大于或等于1000CFM、大于或等于1250CFM、大于或等于1500CFM、或者大于或等于1800CFM。在一些实施方案中,背衬的透气率小于或等于2000CFM、小于或等于1800CFM、小于或等于1500CFM、小于或等于1250CFM、小于或等于1000CFM、小于或等于750CFM、小于或等于500CFM、小于或等于400CFM、小于或等于350CFM、小于或等于300CFM、小于或等于275CFM、小于或等于250CFM、小于或等于225CFM、小于或等于200CFM、小于或等于175CFM、小于或等于150CFM、或者小于或等于125CFM。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于100CFM且小于或等于2000CFM、大于或等于200CFM且小于或等于1800CFM、或者大于或等于300CFM且小于或等于1500CFM)。其他范围也是可能的。背衬的透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下确定。
在过滤介质包括两个或更多个背衬的实施方案中,每个背衬可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的透气率。
如上所述,本文中所述的一些过滤介质包括预过滤器。预过滤器可以提高过滤介质的容量和/或保护过滤介质的一个或更多个组件(例如,包含纳米纤维的纤维网)。预过滤器通常定位在过滤介质的一个或更多个其他组件(例如效率层)的上游。应理解,任何单独的预过滤器可以独立地具有本文中所描述的关于预过滤器的一些或所有特性。
当存在时,预过滤器可以包括非织造纤维网。非织造纤维网可以为熔喷非织造纤维网、纺粘非织造纤维网、湿法成网非织造纤维网、静电纺丝非织造纤维网、离心纺丝非织造纤维网、气流成网非织造纤维网、和/或梳理非织造纤维网。这样的纤维网可以包含连续纤维(例如熔喷纤维、纺粘纤维、静电纺丝纤维、离心纺丝纤维)或非连续纤维。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地包括上述非织造纤维网中的一者和/或包含上述一种或更多种类型的纤维。
在一些实施方案中,预过滤器包含合成纤维和/或由合成纤维制成(例如,其可以包括合成纤维网和/或为合成纤维网)。例如,预过滤器中100重量%的纤维可以为合成纤维以及/或者合成材料可以占预过滤器的100重量%。在一些实施方案中,合成纤维为单组分纤维和/或包括单组分纤维。合适的合成纤维的非限制性实例包括包含以下材料中的一者或更多者的纤维: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(芳族聚酰胺)、聚(酰亚胺)、聚(烯烃)(例如,聚(乙烯)、聚(丙烯))、聚(醚醚酮)、聚(丙烯酸类)(例如,聚(丙烯腈))、聚(乙烯醇)、再生纤维素(例如,合成纤维素例如乙酸纤维素、人造丝)、氟化聚合物(例如,聚(偏二氟乙烯)(PVDF))、聚(乙烯)与PVDF的共聚物、和聚(醚砜)。
本文中所述的预过滤器可以包含多于一种类型的纤维(例如,两种或更多种不同类型的单组分合成纤维,例如聚(乙烯)纤维和聚(酯)纤维)或者可以包含仅一种类型的纤维(例如,包含聚(乙烯)的仅单组分合成纤维)。在一些实施方案中,预过滤器中的纤维包括包含以上列出的聚合物中的两者或更多者的共混物(例如,两种类型的聚(酯)的共混物)的纤维。
预过滤器中的纤维(例如,合成纤维)还可以包含一种或更多种添加剂。例如,在一些实施方案中,预过滤器包含还包含电荷稳定添加剂的合成纤维。电荷稳定添加剂可以分散在整个纤维中(例如,可以将其与聚合物组分一起挤出以形成包含电荷稳定添加剂和聚合物组分二者的纤维),以及/或者可以以另一合适的方式定位在纤维内。一类合适的电荷稳定添加剂的一个实例为受阻胺光稳定剂。不希望受任何特定理论束缚,认为受阻胺光稳定剂能够接受并稳定其上的带电荷物质(例如,带正电荷物质,例如来自水中的质子;带负电荷物质)。合适的电荷稳定添加剂的另一些非限制性实例包括稠合芳族硫脲、有机三嗪、UV稳定剂、亚磷酸盐/酯、包含两个或更多个酰胺基的添加剂(例如双酰胺、三酰胺)、和硬脂酸盐(例如硬脂酸镁、硬脂酸钙)。电荷稳定添加剂可以通过由包含电荷稳定添加剂的组合物形成连续纤维而并入到纤维中。
可以包含在本文中所述的预过滤器中的纤维中的合适添加剂的另一些实例包括阻燃添加剂、抗氧化添加剂、加工助剂和抗微生物添加剂。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地包含含有一种或更多种上述材料和/或具有一种或更多种上述组成的纤维。
适合用于本文中所述的预过滤器的纤维可以具有多个平均纤维直径。在一些实施方案中,预过滤器包含平均纤维直径为以下的纤维:大于或等于0.2微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、大于或等于1.25微米、大于或等于1.5微米、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12.5微米、大于或等于15微米、或者大于或等于17.5微米。在一些实施方案中,预过滤器包含平均纤维直径为以下的纤维:小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于8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2.5微米、小于或等于2微米、小于或等于1.5微米、小于或等于1.25微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、或者小于或等于0.5微米。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.2微米且小于或等于20微米、大于或等于0.2微米且小于或等于10微米、大于或等于0.8微米且小于或等于8微米、或者大于或等于1微米且小于或等于5微米)。其他范围也是可能的。
在预过滤器包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径,以及/或者预过滤器中的所有纤维可以一起具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径。类似地,当过滤介质包括两个或更多个预过滤器时,每个预过滤器可以独立地包含平均纤维直径在上述一个或更多个范围内的一种或更多种类型的纤维,以及/或者其中的所有纤维可以具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径。
一些预过滤器还可以包含一种或更多种另外的组分。举例来说,在一些实施方案中,过滤介质包括包含树脂的一个或更多个预过滤器。
预过滤器可以具有一系列0.33微米下的初始DOP穿透率值。在一些实施方案中,预过滤器的0.33微米下的初始DOP穿透率小于或等于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92.5%、小于或等于90%、小于或等于80%、小于或等于70%、小于或等于60%、小于或等于50%、小于或等于40%、小于或等于30%、小于或等于25%、小于或等于20%、小于或等于15%、小于或等于10%、小于或等于7.5%、小于或等于5%、小于或等于2%、小于或等于1%、小于或等于0.8%、小于或等于0.6%、小于或等于0.5%、小于或等于0.4%、小于或等于0.3%、或者小于或等于0.2%。在一些实施方案中,预过滤器的0.33微米下的初始DOP穿透率大于或等于0.1%、大于或等于0.2%、大于或等于0.3%、大于或等于0.4%、大于或等于0.5%、大于或等于0.6%、大于或等于0.8%、大于或等于1%、大于或等于2%、大于或等于5%、大于或等于7.5%、大于或等于10%、大于或等于15%、大于或等于20%、大于或等于25%、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92.5%、大于或等于95%、大于或等于96%、大于或等于97%、或者大于或等于98%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,小于或等于99%且大于或等于0.1%、小于或等于95%且大于或等于0.5%、或者小于或等于90%且大于或等于1%)。其他范围也是可能的。预过滤器的0.33微米下的初始DOP穿透率可以根据使用来自TSI,Inc.的配备有用于如本文中别处所述的用于0.33微米DOP颗粒的DOP气溶胶测试的邻苯二甲酸二辛酯发生器的TSI8130自动化过滤器测试单元来确定。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的0.33微米下的初始DOP穿透率。
在一些实施方案中,过滤介质包括具有相对低的初始空气阻力的预过滤器。例如,预过滤器的初始空气阻力可以小于或等于6mm H2O、小于或等于5.5mmH2O、小于或等于5mmH2O、小于或等于4.5mm H2O、小于或等于4mm H2O、小于或等于3.5mm H2O、小于或等于3mmH2O、小于或等于2.5mm H2O、小于或等于2mm H2O、小于或等于1.5mm H2O、小于或等于1mmH2O、小于或等于0.8mm H2O、小于或等于0.6mm H2O、小于或等于0.5mm H2O、小于或等于0.4mm H2O、小于或等于0.35mm H2O、小于或等于0.3mm H2O、小于或等于0.25mm H2O、小于或等于0.2mm H2O、或者小于或等于0.15mm H2O。在一些实施方案中,预过滤器的初始空气阻力大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.15mm H2O、大于或等于0.2mm H2O、大于或等于0.25mmH2O、大于或等于0.3mm H2O、大于或等于0.35mm H2O、大于或等于0.4mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于0.6mm H2O、大于或等于0.8mm H2O、大于或等于1mm H2O、大于或等于1.5mm H2O、大于或等于2mm H2O、大于或等于2.5mmH2O、大于或等于3mm H2O、大于或等于3.5mm H2O、大于或等于4mm H2O、大于或等于4.5mm H2O、大于或等于5mmH2O、或者大于或等于5.5mm H2O。以上参考范围的组合也是可能的(例如,小于或等于6mm H2O且大于或等于0.1mm H2O、小于或等于4mm H2O且大于或等于0.3mm H2O、或者小于或等于2mm H2O且大于或等于0.5mm H2O)。其他范围也是可能的。预过滤器的初始空气阻力可以与如本文中别处所述的0.33微米下的初始DOP负载同时确定。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的初始空气阻力。
本文中所述的预过滤器可以具有多个合适的定量。在一些实施方案中,预过滤器的定量大于或等于1gsm、大于或等于1.5gsm、大于或等于2gsm、大于或等于2.5gsm、大于或等于3gsm、大于或等于3.5gsm、大于或等于4gsm、大于或等于4.5gsm、大于或等于5gsm、大于或等于6gsm、大于或等于7gsm、大于或等于8gsm、大于或等于10gsm、大于或等于12.5gsm、大于或等于15gsm、大于或等于17.5gsm、大于或等于20gsm、大于或等于22.5gsm、大于或等于25gsm、大于或等于30gsm、大于或等于35gsm、大于或等于40gsm、大于或等于45gsm、大于或等于50gsm、或者大于或等于55gsm。在一些实施方案中,预过滤器的定量小于或等于60gsm、小于或等于55gsm、小于或等于50gsm、小于或等于45gsm、小于或等于40gsm、小于或等于35gsm、小于或等于30gsm、小于或等于25gsm、小于或等于22.5gsm、小于或等于20gsm、小于或等于17.5gsm、小于或等于15gsm、小于或等于12.5gsm、小于或等于10gsm、小于或等于8gsm、小于或等于7gsm、小于或等于6gsm、小于或等于5gsm、小于或等于4.5gsm、小于或等于4gsm、小于或等于3.5gsm、小于或等于3gsm、小于或等于2.5gsm、小于或等于2gsm、或者小于或等于1.5gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1gsm且小于或等于60gsm、大于或等于3gsm且小于或等于45gsm、或者大于或等于5gsm且小于或等于25gsm)。预滤器的定量可以根据ISO536:2012来确定。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的定量。
本文中所述的预过滤器的厚度通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,预过滤器的厚度大于或等于0.01mm、大于或等于0.015mm、大于或等于0.02mm、大于或等于0.025mm、大于或等于0.03mm、大于或等于0.035mm、大于或等于0.04mm、大于或等于0.045mm、大于或等于0.05mm、大于或等于0.06mm、大于或等于0.07mm、大于或等于0.08mm、大于或等于0.09mm、大于或等于0.1mm、大于或等于0.15mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.25mm、大于或等于0.3mm、大于或等于0.35mm、大于或等于0.4mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.6mm、大于或等于0.7mm、大于或等于0.8mm、大于或等于0.9mm、大于或等于1mm、大于或等于1.1mm、大于或等于1.2mm、大于或等于1.3mm、大于或等于1.4mm、大于或等于1.5mm、大于或等于1.75mm、大于或等于2mm、或者大于或等于2.25mm。在一些实施方案中,预过滤器的厚度小于或等于2.5mm、小于或等于2.25mm、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1.4mm、小于或等于1.3mm、小于或等于1.2mm、小于或等于1.1mm、小于或等于1mm、小于或等于0.9mm、小于或等于0.8mm、小于或等于0.7mm、小于或等于0.6mm、小于或等于0.5mm、小于或等于0.4mm、小于或等于0.35mm、小于或等于0.3mm、小于或等于0.25mm、小于或等于0.2mm、小于或等于0.15mm、小于或等于0.1mm、小于或等于0.09mm、小于或等于0.08mm、小于或等于0.07mm、小于或等于0.06mm、小于或等于0.05mm、小于或等于0.045mm、小于或等于0.04mm、小于或等于0.035mm、小于或等于0.03mm、小于或等于0.025mm、小于或等于0.02mm、或者小于或等于0.015mm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.01mm且小于或等于2.5mm、大于或等于0.03mm且小于或等于1.3mm、或者大于或等于0.05mm且小于或等于0.5mm)。其他范围也是可能的。预过滤器的厚度可以根据ASTM D1777-96(2015)在0.8kPa的施加压力下确定。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的厚度。
考虑了具有多个透气率的预过滤器。在一些实施方案中,预过滤器的透气率大于或等于20CFM、大于或等于25CFM、大于或等于30CFM、大于或等于35CFM、大于或等于40CFM、大于或等于45CFM、大于或等于50CFM、大于或等于60CFM、大于或等于70CFM、大于或等于80CFM、大于或等于90CFM、大于或等于100CFM、大于或等于125CFM、大于或等于150CFM、大于或等于175CFM、大于或等于200CFM、大于或等于225CFM、大于或等于250CFM、大于或等于275CFM、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600CFM、大于或等于700CFM、大于或等于800CFM、或者大于或等于900CFM。在一些实施方案中,预过滤器的透气率小于或等于1000CFM、小于或等于900CFM、小于或等于800CFM、小于或等于700CFM、小于或等于600CFM、小于或等于500CFM、小于或等于450CFM、小于或等于400CFM、小于或等于350CFM、小于或等于300CFM、小于或等于275CFM、小于或等于250CFM、小于或等于225CFM、小于或等于200CFM、小于或等于175CFM、小于或等于150CFM、小于或等于125CFM、小于或等于100CFM、小于或等于90CFM、小于或等于80CFM、小于或等于70CFM、小于或等于60CFM、小于或等于50CFM、小于或等于45CFM、小于或等于40CFM、小于或等于35CFM、小于或等于30CFM、或者小于或等于25CFM。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于20CFM且小于或等于1000CFM、大于或等于40CFM且小于或等于500CFM、或者大于或等于80CFM且小于或等于250CFM)。其他范围也是可能的。预过滤器的透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下确定。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的透气率。
本文中所述的预过滤器可以为带电的或者可以为不带电的。当存在时,可以通过多种合适的充电过程在预过滤器上感应电荷(例如,静电荷),其非限制性实例包括电晕放电(例如,采用AC电晕、采用DC电晕)、采用离子充电棒(例如,由正电流供电、由负电流供电)、摩擦带电(例如,水力充电、通过纤维摩擦充电)和/或静电纺丝(例如,过滤介质可以包括在静电纺丝期间获得其电荷的带电的静电纺丝预过滤器)。
水力充电过程可以包括将水滴的射流和/或流撞击到初始不带电的预过滤器上以使其变成带静电的。在水力充电过程结束时,预过滤器可以具有驻极体电荷。水滴的射流和/或流可以以多个合适的压力(例如,10psi至50psi的压力)撞击在预过滤器上,并且可以通过多种合适的来源例如喷雾器来提供。在一些实施方案中,通过使用可以用于纤维的水力缠结的设备将预过滤器水力充电,该设备在比通常用于水力缠结过程的压力更低的压力下运行。撞击在预过滤器上的水可以是相对纯的;例如,其可以为蒸馏水和/或去离子水。在以这种方式进行静电充电之后,可以将预过滤器干燥,例如用空气干燥器。
在一些实施方案中,预过滤器在横向移动的同时被水力充电。可以在多孔带例如筛网或网型输送带上传输预过滤器。当预过滤器在多孔带上传输时,其可以暴露于通过泵加压的水的喷雾和/或射流中。水射流和/或喷雾可以撞击在预过滤器上和/或渗入其中。在一些实施方案中,在多孔输送带的下方提供真空,这可以有助于水通过预过滤器和/或减少在水力充电过程结束时用于使预过滤器干燥所需的时间和能量的量。
纤维摩擦充电过程可以包括使两个表面接触然后分离,其中的至少一者为待充电的纤维所定位的表面。该过程可以导致两个表面之间的电荷转移以及两个表面上相关的电荷累积。可以选择表面使得其在摩擦电序列中具有足够不同的位置,从而在接触时产生介于其间的期望水平的电荷转移。
在过滤介质包括两个或更多个预过滤器的实施方案中,每个预过滤器可以独立地为带电的或不带电的。每个带电的预过滤器可以通过上述方法中的一者或更多者独立地充电。在一些实施方案中,可以采用两种或更多种充电过程来对预过滤器进行充电。作为一个特定实例,可以一起使用一个或更多个离子充电棒(例如,四个离子充电棒)和一个或更多个电晕放电站。
如上所述,本文中所述的一些过滤介质包括效率层。效率层可以明显地有助于过滤介质的过滤性能。在一些实施方案中,效率层包括非织造纤维网。非织造纤维网可以为静电纺丝非织造纤维网、离心纺丝非织造纤维网和/或熔喷非织造纤维网。在一些实施方案中,非织造纤维网包含连续纤维(例如,静电纺丝纤维、离心纺丝纤维、熔喷纤维、熔纺纤维)。
在过滤介质包括两个或更多个效率层的实施方案中,每个效率层可以独立地包括上述非织造纤维网中的一者和/或包含上述一种或更多种类型的纤维。
在一些实施方案中,效率层包含合成纤维和/或由合成纤维制成(例如,其可以包括合成纤维网和/或为合成纤维网)。例如,效率层中100重量%的纤维可以为合成纤维,以及/或者合成材料可以占效率层的100重量%。在一些实施方案中,合成纤维为单组分纤维和/或包括单组分纤维。合适的合成纤维的非限制性实例包括包含以下材料中的一者或更多者的纤维:聚(酰胺)(例如,尼龙,例如尼龙6)、聚(酯)(例如,聚(己内酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯))、聚(氨基甲酸酯)、聚(脲)、丙烯酸类、包含含有羰基官能团的侧链的聚合物(例如,聚(乙酸乙烯酯)、纤维素酯、聚(丙烯酰胺))、聚(醚砜)、聚(丙烯酸类)(例如,聚(丙烯腈)、聚(丙烯酸))、氟化聚合物(例如,聚(偏二氟乙烯))、多元醇(例如,聚(乙烯醇))、聚(醚)(例如,聚(环氧乙烷))、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(烯丙胺)、丁基橡胶、聚(乙烯)、包含硅烷官能团的聚合物、包含硫醇官能团的聚合物、包含羟甲基官能团的聚合物(例如,酚醛聚合物、蜜胺聚合物、蜜胺-甲醛聚合物、包含羟甲基侧基的可交联聚合物)。在一些实施方案中,合成纤维为有机聚合物纤维。
本文中所述的效率层可以包含多于一种类型的纤维(例如,两种或更多种不同类型的单组分合成纤维,例如聚(酰胺)纤维和聚(酯)纤维)或者可以包含仅一种类型的纤维(例如,包含单一类型的聚(酰胺)的仅单组分合成纤维)。在一些实施方案中,效率层中的纤维包括包含以上列出的聚合物中的两者或更多者的共混物(例如,两种类型的聚(酰胺)的共混物)的纤维。
效率层中的纤维(例如,合成纤维)还可以包含一种或更多种添加剂。举例来说,效率层中的纤维可以包含电荷稳定添加剂(例如,如以上关于预过滤器所述的)和/或抗微生物添加剂。
在过滤介质包括两个或更多个效率层的实施方案中,每个效率层可以独立地包含含有一种或更多种上述材料和/或具有一种或更多种上述组成的纤维。
本文中所述的效率层可以包含具有多个合适的平均直径的纤维。在一些实施方案中,效率层包含平均纤维直径为以下的纤维:大于或等于0.01微米、大于或等于0.02微米、大于或等于0.03微米、大于或等于0.04微米、大于或等于0.05微米、大于或等于0.06微米、大于或等于0.08微米、大于或等于0.1微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.3微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、或者大于或等于1.3微米。在一些实施方案中,效率层包含平均纤维直径为以下的纤维:小于或等于1.5微米、小于或等于1.3微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.3微米、小于或等于0.2微米、小于或等于0.1微米、小于或等于0.08微米、小于或等于0.06微米、小于或等于0.05微米、小于或等于0.04微米、小于或等于0.03微米、或者小于或等于0.02微米。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.01微米且小于或等于1.5微米、大于或等于0.01微米且小于或等于1微米、大于或等于0.05微米且小于或等于1微米、或者大于或等于0.1微米且小于或等于0.5微米)。其他范围也是可能的。
在效率层包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中,每种类型的纤维可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径,以及/或者效率层中的所有纤维可以一起具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径。类似地,当过滤介质包括两个或更多个效率层时,每个效率层可以独立地包含平均纤维直径在上述一个或更多个范围内的一种或更多种类型的纤维,以及/或者其中的所有纤维可以具有在上述一个或更多个范围内的平均纤维直径。
一些效率层可以具有相对低的空气阻力。在一些实施方案中,效率层的空气阻力小于或等于20mm H2O、小于或等于17.5mm H2O、小于或等于15mm H2O、小于或等于12.5mmH2O、小于或等于10mm H2O、小于或等于7.5mm H2O、小于或等于5mm H2O、小于或等于2mm H2O、小于或等于1mm H2O、小于或等于0.75mm H2O、小于或等于0.5mm H2O、小于或等于0.4mmH2O、小于或等于0.3mm H2O、小于或等于0.2mm H2O、或者小于或等于0.15mm H2O。在一些实施方案中,效率层的空气阻力大于或等于0.1mm H2O、大于或等于0.15mm H2O、大于或等于0.2mm H2O、大于或等于0.3mm H2O、大于或等于0.4mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于0.75mm H2O、大于或等于1mm H2O、大于或等于2mm H2O、大于或等于5mm H2O、大于或等于7.5mm H2O、大于或等于10mm H2O、大于或等于12.5mm H2O、大于或等于15mm H2O、或者大于或等于17.5mm H2O。以上参考范围的组合也是可能的(例如,小于或等于20mm H2O且大于或等于0.1mm H2O、小于或等于15mm H2O且大于或等于0.2mm H2O、或者小于或等于10mm H2O且大于或等于0.5mm H2O)。其他范围也是可能的。效率层的空气阻力可以通过以下来确定:在测量如本文中别处所述的0.33微米下的DOP穿透率的同时测量过滤介质整体上的空气阻力,在测量如本文中别处所述的0.33微米下的DOP穿透率的同时测量不含效率层的其他等同过滤介质的空气阻力,然后从前一个值中减去后一个值。
在过滤介质包括两个或更多个效率层的实施方案中,每个效率层可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的空气阻力。
本文中所述的效率层可以具有多个合适的定量。在一些实施方案中,效率层的定量大于或等于0.01gsm、大于或等于0.015gsm、大于或等于0.02gsm、大于或等于0.025gsm、大于或等于0.05gsm、大于或等于0.075gsm、大于或等于0.1gsm、大于或等于0.2gsm、大于或等于0.3gsm、大于或等于0.4gsm、大于或等于0.5gsm、大于或等于0.6gsm、大于或等于0.8gsm、大于或等于1gsm、大于或等于1.25gsm、大于或等于1.5gsm、大于或等于1.75gsm、大于或等于2gsm、大于或等于2.5gsm、大于或等于3gsm、大于或等于3.5gsm、大于或等于4gsm、或者大于或等于4.5gsm。在一些实施方案中,效率层的定量小于或等于5gsm、小于或等于4.5gsm、小于或等于4gsm、小于或等于3.5gsm、小于或等于3gsm、小于或等于2.5gsm、小于或等于2gsm、小于或等于1.75gsm、小于或等于1.5gsm、小于或等于1.25gsm、小于或等于1gsm、小于或等于0.8gsm、小于或等于0.6gsm、小于或等于0.5gsm、小于或等于0.4gsm、小于或等于0.3gsm、小于或等于0.2gsm、小于或等于0.1gsm、小于或等于0.075gsm、小于或等于0.05gsm、小于或等于0.025gsm、小于或等于0.02gsm、或者小于或等于0.015gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.01gsm且小于或等于5gsm、大于或等于0.02gsm且小于或等于2gsm、或者大于或等于0.2gsm且小于或等于1.5gsm)。其他范围也是可能的。
在过滤介质包括两个或更多个效率层的实施方案中,每个效率层可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的定量。
本文中所述的效率层的厚度可以根据需要来选择。在一些实施方案中,效率层的厚度大于或等于0.01微米、大于或等于0.02微米、大于或等于0.05微米、大于或等于0.075微米、大于或等于0.1微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.75微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于7.5微米、大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、或者大于或等于17.5微米。在一些实施方案中,效率层的厚度小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于7.5微米、小于或等于5微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、小于或等于0.75微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.2微米、小于或等于0.1微米、小于或等于0.075微米、小于或等于0.05微米、或者小于或等于0.02微米。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.01微米且小于或等于20微米、大于或等于0.05微米且小于或等于15微米、或者大于或等于0.1微米且小于或等于10微米)。其他范围也是可能的。效率层的厚度可以通过进行截面SEM成像来确定。
在过滤介质包括两个或更多个效率层的实施方案中,每个效率层可以独立地具有在上述一个或更多个范围内的厚度。
在一些实施方案中,过滤介质包括一个或更多个覆盖层。多种不同类型的覆盖层可以适合于包括在本文中所述的过滤介质中。以下进一步详细地描述了这样的三种示例性类型的覆盖层。
一种示例性类型的覆盖层是设置在(例如,直接设置在)和/或定位在另一层的上游以保护它的层。例如,在一些实施方案中,相当脆弱的层例如静电纺丝层和/或效率层被覆盖层覆盖。覆盖层可以通过支撑其上设置有该覆盖层的层和/或用作与其上设置有该覆盖层的层的外部环境相互作用的屏障来机械地保护其上设置有该覆盖层的层。在一些实施方案中,覆盖层通过捕获待由其上设置有该覆盖层的层过滤的物质的一部分来保护其上设置有该覆盖层的层。
另一种示例性类型的覆盖层为系紧层。系紧层可以为被定位成与包含将以其他方式从其表面向外穿透不期望距离的类型的纤维的层相邻(例如,设置在其上、直接设置在其上)的层。系紧层可以用于使这种类型的纤维压紧和/或将这种类型的纤维保持在过滤介质的内部中。系紧层可以特别适合于与熔喷层和/或预过滤器(例如,与熔喷预过滤器)一起使用。在一些实施方案中,当定位在打褶的过滤介质中时,系紧层可能是特别有利的,因为认为系紧层可以能够压紧的一些类型的纤维(例如,熔喷纤维)可能以其他方式不期望地挤满褶之间的空隙。
示例性覆盖层类型的第三个实例为定位在过滤介质的外表面上的层。在一些实施方案中,将这种类型的覆盖层定位在过滤介质的外表面中的每一者或两者上以整体上保护过滤介质和/或整体上增强过滤介质的视觉外观。例如,在一些这样的实施方案中,覆盖层可以为耐磨的和/或美观的。
应理解,一些覆盖层可以具有一种或更多种上述功能,一些覆盖层可以具有所有上述功能,并且一些覆盖层可以具有除上述那些之外的功能。类似地,应理解过滤介质可以包括两个或更多个相同的覆盖层以及/或者可以包括以一种或更多种方式彼此不同的两个或更多个覆盖层。在一些实施方案中,覆盖层具有上述功能中的一者或两者,并且还有助于过滤介质的性能,例如通过用作预过滤器。
在一些实施方案中,覆盖层包括非织造纤维网。多种类型的非织造纤维网可以适合于用作覆盖层。例如,可以用作覆盖层的非限制性类型的层包括熔喷层、湿法成网层、气流成网层、梳理层、纺粘层、纺丝成网层和挤出层(例如,网状物、网)。覆盖层可以具有多种合适的物理特性,但通常具有相对低的定量、相对低的厚度和/或相对低的空气阻力。
在过滤介质包括两个或更多个覆盖层的实施方案中,每个覆盖层可以独立地包括上述一种或更多种类型的层。
在一些实施方案中,过滤介质包含粘合剂。粘合剂可以将过滤介质的两个或更多个组件(例如,两个或更多个纤维网、两个或更多个层、预过滤器和效率层、效率层和背衬、预过滤器和背衬)粘附在一起。以下进一步详细地描述合适的粘合剂。
在一些实施方案中,过滤介质包含为基于溶剂的粘合剂树脂的粘合剂。如本文中所使用的,基于溶剂的粘合剂树脂是能够在溶剂从树脂中蒸发时经历液体至固体转变的粘合剂。基于溶剂的粘合剂树脂可以在呈液态时施加。随后,存在的溶剂可以蒸发以产生固体粘合剂。因此,基于溶剂的粘合剂可以被认为不同于热熔粘合剂,所述热熔粘合剂不包含挥发性溶剂(例如,在正常操作条件下蒸发的溶剂)并且通常在粘合剂冷却时经历液体至固体转变。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含为基于溶剂的粘合剂树脂的粘合剂。
粘合剂的期望特性可以包括足够的粘性和开放时间(即,粘合剂在暴露于环境气氛之后保持粘性的时间量)。不希望受理论束缚,粘合剂的粘性可以取决于粘合剂的玻璃化转变温度和粘合剂的任何聚合物组分的分子量二者。较高的玻璃化转变值和较低的分子量值可以促进增强的粘性,并且较高的分子量值可以产生粘合剂中较高的内聚力和较高的结合强度。在一些实施方案中,玻璃化转变温度和/或分子量在本文中所述的一个或更多个范围内的粘合剂可以提供粘性和开放时间二者的合适值。例如,粘合剂可以被配置成保持粘性持续相对长的时间(例如,粘合剂可以在最初存在的任何溶剂完全蒸发之后保持粘性,和/或可以在保持在室温下时无限期地具有粘性)。在一些实施方案中,粘合剂的开放时间可以小于或等于24小时、小于或等于12小时、小于或等于6小时、小于或等于1小时、小于或等于30分钟、小于或等于15分钟、小于或等于10分钟、小于或等于5分钟、小于或等于3分钟、小于或等于1分钟、小于或等于30秒、或者小于或等于10秒。在一些实施方案中,粘合剂的开放时间可以大于或等于1秒、大于或等于10秒、大于或等于15秒、大于或等于30秒、大于或等于1分钟、大于或等于3分钟、大于或等于5分钟、大于或等于10分钟、大于或等于15分钟、大于或等于30分钟、大于或等于1小时、大于或等于6小时、或者大于或等于12小时。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1秒且小于或等于24小时)。其他值也是可能的。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含开放时间在上述一个或更多个范围内的粘合剂。
合适的粘合剂的非限制性实例包括包含以下的粘合剂:丙烯酸酯、丙烯酸酯共聚物、聚(氨基甲酸酯)、聚(酯)、聚(乙烯醇)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、有机硅溶剂、聚(烯烃)、合成和/或天然橡胶、合成弹性体、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚(偏二氯乙烯)、聚(酰胺)、环氧树脂、蜜胺树脂、聚(异丁烯)、苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯、和/或酚醛树脂。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含含有上述一种或更多种材料的粘合剂。
当存在时,粘合剂可以包含交联剂和/或可以为交联的。在一些实施方案中,交联剂为小分子(即,其为非聚合的),以及/或者交联剂为小分子交联剂的反应产物。在一些实施方案中,粘合剂包含为以下中的一者或更多者的小分子交联剂(和/或其反应产物):碳二亚胺、异氰酸酯、氮丙啶、锆化合物(例如碳酸锆)、金属酸酯、金属螯合物、多官能亚丙基亚胺、和氨基树脂。在一些实施方案中,粘合剂包含具有能够与交联剂反应的一个或更多个反应性官能团的至少一种聚合物和/或预聚物以及/或者包含聚合物和/或预聚物上的已与交联剂反应的一个或更多个反应性官能团的反应产物。合适的反应性官能团的非限制性实例包括醇基、羧酸基、环氧基、胺基和氨基。在一些实施方案中,过滤介质包含含有可以经由与其附接的官能团进行自交联的一种或更多种聚合物和/或预聚物的粘合剂。一些过滤介质可以包含含有一种或更多种聚合物和/或预聚物的自交联反应产物的粘合剂。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含含有上述一种或更多种材料的粘合剂。
当存在时,小分子交联剂和/或作为其反应产物的交联可以占粘合剂的任何合适量。在一些实施方案中,小分子交联剂和/或作为其反应产物的交联相对于粘合剂的总质量的重量%大于或等于0.1重量%、大于或等于0.2重量%、大于或等于0.5重量%、大于或等于1重量%、大于或等于2重量%、大于或等于5重量%、大于或等于10重量%、大于或等于15重量%、大于或等于20重量%、或者大于或等于25重量%。在一些实施方案中,小分子交联剂和/或作为其反应产物的交联相对于粘合剂的总质量的重量%小于或等于30重量%、小于或等于25重量%、小于或等于20重量%、小于或等于15重量%、小于或等于10重量%、小于或等于5重量%、小于或等于2重量%、小于或等于1重量%、小于或等于0.5重量%、或者小于或等于0.2重量%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.1重量%且小于或等于30重量%、或者大于或等于1重量%且小于或等于20重量%)。其他范围也是可能的。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含以上述一种或更多种量包含小分子交联剂和/或作为其反应产物的交联的粘合剂。
粘合剂和/或其中的任何小分子交联剂可以能够在任何合适的温度下进行交联反应和/或可以在任何合适的温度下已经进行了交联反应。在一些实施方案中,粘合剂可以能够在以下温度下进行交联反应和/或可以在以下温度下已经进行了交联反应:大于或等于24℃、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℃。在一些实施方案中,粘合剂可以能够在以下温度下进行交联反应和/或可以在以下温度下已经进行了交联反应: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℃、小于或等于80℃、小于或等于70℃、小于或等于60℃、小于或等于50℃、或者小于或等于40℃。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于25℃且小于或等于150℃、或者大于或等于25℃且小于或等于130℃)。其他范围也是可能的。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含能够在上述一个或更多个范围内的温度下进行交联反应和/或在上述一个或更多个范围内的温度下已经进行了交联反应的粘合剂。
当存在时,粘合剂可以包含溶剂和/或可以由包含溶剂的组合物(例如,溶剂已从其中蒸发)形成。举例来说,一些实施方案涉及在溶解和/或悬浮在溶剂中时施加至过滤介质的组件(例如,纤维网)和/或过滤介质的粘合剂。合适的溶剂的非限制性实例包括水、烃溶剂、酮、芳族溶剂、氟化溶剂、甲苯、庚烷、丙酮、乙酸正丁酯、甲基乙基酮、二氯甲烷、石脑油、和溶剂油。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含上述一种或更多种溶剂和/或可以由包含上述一种或更多种溶剂的组合物形成。
当存在时,粘合剂可以具有相对低的玻璃化转变温度。在一些实施方案中,粘合剂的玻璃化转变温度小于或等于60℃、小于或等于50℃、小于或等于45℃、小于或等于40℃、小于或等于35℃、小于或等于30℃、小于或等于25℃、小于或等于24℃、小于或等于20℃、小于或等于15℃、小于或等于10℃、小于或等于5℃、小于或等于0℃、小于或等于-5℃、小于或等于-10℃、小于或等于-20℃、小于或等于-30℃、小于或等于-40℃、小于或等于-50℃、小于或等于-60℃、小于或等于-70℃、小于或等于-80℃、小于或等于-90℃、小于或等于-100℃、或者小于或等于-110℃。在一些实施方案中,粘合剂的玻璃化转变温度大于或等于-125℃、大于或等于-110℃、大于或等于-100℃、大于或等于-90℃、大于或等于-80℃、大于或等于-70℃、大于或等于-60℃、大于或等于-50℃、大于或等于-40℃、大于或等于-30℃、大于或等于-20℃、大于或等于-10℃、大于或等于0℃、大于或等于5℃、大于或等于10℃、大于或等于24℃、大于或等于25℃、大于或等于40℃、或者大于或等于50℃。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于-125℃且小于或等于60℃、或者大于或等于-100℃且小于或等于25℃)。其他范围也是可能的。粘合剂的玻璃化转变温度值可以通过如上所述的差示扫描量热法来测量。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含玻璃化转变温度在上述一个或更多个范围内的粘合剂。
当存在时,粘合剂和/或其中的组分(例如,聚合物组分)可以具有多个合适的分子量。在一些实施方案中,粘合剂和/或其中的组分的数均分子量大于或等于10kDa、大于或等于30kDa、大于或等于50kDa、大于或等于100kDa、大于或等于300kDa、大于或等于500kDa、大于或等于1000kDa、大于或等于2000kDa、或者大于或等于3000kDa。在一些实施方案中,粘合剂和/或其中的组分的数均分子量小于或等于5000kDa、小于或等于4000kDa、小于或等于3000kDa、小于或等于1000kDa、小于或等于500kDa、小于或等于300kDa、小于或等于100kDa、小于或等于50kDa、或者小于或等于30kDa。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于10kDa且小于或等于5000kDa、或者大于或等于30kDa且小于或等于3000kDa)。其他范围也是可能的。数均分子量可以通过光散射来测量。
在粘合剂包含多于一种组分的实施方案中,其中的每种组分可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的分子量。在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含分子量在上述一个或更多个范围内的粘合剂以及/或者可以独立地包含含有分子量在上述一个或更多个范围内的一种或更多种组分的粘合剂。
当存在时,粘合剂可以具有多个合适的定量。在一些实施方案中,粘合剂的定量大于或等于0.05gsm、大于或等于0.1gsm、大于或等于0.2gsm、大于或等于0.5gsm、大于或等于1gsm、大于或等于2gsm、或者大于或等于5gsm。在一些实施方案中,粘合剂的定量小于或等于10gsm、小于或等于5gsm、小于或等于2gsm、小于或等于1gsm、小于或等于0.5gsm、小于或等于0.2gsm、或者小于或等于0.1gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.05gsm且小于或等于10gsm、或者大于或等于0.1gsm且小于或等于5gsm)。其他范围也是可能的。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含定量在上述一个或更多个范围内的粘合剂。
在过滤介质包含一种或更多种粘合剂的实施方案中,在过滤介质中的粘合剂一起的总定量(即,每个位置处的粘合剂的定量之和)可以大于或等于0.05gsm、大于或等于0.1gsm、大于或等于0.2gsm、大于或等于0.5gsm、大于或等于1gsm、大于或等于2gsm、或者大于或等于5gsm。在一些实施方案中,在过滤介质中的粘合剂一起的总定量可以小于或等于10gsm、小于或等于5gsm、小于或等于2gsm、小于或等于1gsm、小于或等于0.5gsm、小于或等于0.2gsm、或者小于或等于0.1gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.05gsm且小于或等于10gsm、或者大于或等于0.1gsm且小于或等于5gsm)。其他范围也是可能的。
当存在时,粘合剂可以将过滤介质的其间定位有该粘合剂的两个或更多个组件(例如,两个或更多个纤维网、两个或更多个层、预过滤器和效率层、效率层和背衬、预过滤器和背衬)粘附在一起。过滤介质的两个组件之间的粘合强度可以是相对高的。例如,粘合剂可以以以下结合强度将过滤介质的两个组件粘附在一起:大于或等于100g/英寸2、大于或等于150g/英寸2、大于或等于200g/英寸2、大于或等于500g/英寸2、大于或等于750g/英寸2、大于或等于1000g/英寸2、大于或等于1250g/英寸2、大于或等于1500g/英寸2、大于或等于1750g/英寸2、大于或等于2000g/英寸2、大于或等于2250g/英寸2、大于或等于2500g/英寸2、大于或等于2750g/英寸2、大于或等于3000g/英寸2、大于或等于3250g/英寸2、大于或等于3500g/英寸2、大于或等于3750g/英寸2、大于或等于4000g/英寸2、大于或等于4250g/英寸2、大于或等于4500g/英寸2、或者大于或等于4750g/英寸2。在一些实施方案中,粘合剂以以下结合强度将过滤介质的两个组件粘附在一起:小于或等于5000g/英寸2、小于或等于4750g/英寸2、小于或等于4500g/英寸2、小于或等于4250g/英寸2、小于或等于4000g/英寸2、小于或等于3750g/英寸2、小于或等于3500g/英寸2、小于或等于3250g/英寸2、小于或等于3000g/英寸2、小于或等于2750g/英寸2、小于或等于2500g/英寸2、小于或等于2250g/英寸2、小于或等于2000g/英寸2、小于或等于1750g/英寸2、小于或等于1500g/英寸2、小于或等于1250g/英寸2、小于或等于1000g/英寸2、小于或等于750g/英寸2、小于或等于500g/英寸2、小于或等于200g/英寸2、或者小于或等于150g/英寸2。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于100g/英寸2且小于或等于5000g/英寸2、或者大于或等于150g/英寸2且小于或等于3000g/英寸2)。其他范围也是可能的。
在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含以上述一个或更多个范围内的结合强度将过滤介质的两个组件粘附在一起的粘合剂。在一些实施方案中,整个过滤介质作为整体具有在上述一个或更多个范围内的内部结合强度。整个过滤介质作为整体的结合强度等同于过滤介质的任何两个组件之间的最弱结合强度。
过滤介质的两个组件之间(例如,通过粘合剂粘附在一起的两个纤维网之间)的结合强度(例如,内部结合强度)可以通过使用z方向剥离强度测试来确定。简而言之,结合强度可以通过以下过程来确定。首先,可以使用双面胶带将1英寸×1英寸样品安装在尺寸为1英寸×1英寸×0.5英寸的钢块上。然后可以用双面胶带将钢块安装在拉伸试验机的非横移头上并且可以将相同尺寸的另一钢块连接至横移头。可以使横移头下落并结合至非横移头的钢块上的样品。可以施加足够的压力使得钢块经由安装的样品结合在一起。然后横移头可以以1英寸/分钟的横移速度移动,在此期间记录应力作为应变的函数。在该过程之后,可以从应力-应变曲线的峰值得到最大负荷。过滤介质的两个组件之间的结合强度(例如内部结合强度)被认为等同于通过该过程测量的最大负荷。
本文中所述的一些粘合剂可以为压敏粘合剂。这样的粘合剂可以被配置成以在向其施加压力时增加的结合强度将过滤介质的两个组件结合在一起。在粘合剂存在于多于一个位置处的实施方案中,存在粘合剂的每个位置可以独立地包含压敏粘合剂。
在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质具有相对高的0.33微米下和/或最易穿透粒径(most penetrating particle size,MPPS)下的初始DOPγ值。在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质具有相对低的0.33微米下和/或MPPS下的初始DOP穿透率。特定粒径(例如,0.33微米、MPPS)下的DOPγ由下式定义:DOPγ=(-log10(该粒径下的初始DOP穿透率,%/100%)/(初始空气阻力,mm H2O)×100。特定粒径(例如,0.33微米、MPPS)下的初始DOP穿透率和初始空气阻力可以与如本文中别处所述的初始DOP穿透率同时确定。如本文中别处所述,初始DOPγ是指从测试程序开始到进行DOP穿透率和空气阻力的初始测量所需的时间所测量的DOPγ。
过滤介质的0.33微米下的初始DOP穿透率可以通过按照本文中别处所述的关于背衬的0.33微米下的初始DOP穿透率的相同程序来确定。
MPPS穿透率为最易穿透粒径的穿透率;换言之,当对于一系列粒径测量穿透率时,MPPS穿透率是对具有最高穿透率的颗粒测量的穿透率值。初始MPPS穿透率和初始空气阻力以及相应地MPPS下的初始DOPγ可以通过使用配备有用于DOP气溶胶测试的邻苯二甲酸二辛酯发生器的TSI 3160和加载在其上的CertiTest软件来测量。简而言之,由CertiTest软件编码的程序包括将DOP颗粒吹过过滤介质并测量穿过过滤介质的颗粒的百分比以及当颗粒被吹过过滤介质时的空气阻力。TSI 3160可以用于在过滤介质的上游表面的100cm2部分处顺序吹送具有不同平均粒径的DOP颗粒群。在将颗粒群吹送到过滤介质的上游表面处之前,可以使TSI3160平衡20秒至180秒的时间段,并且使得偏差小于或等于1%。然后颗粒群可以按平均直径增加的顺序在过滤介质的上游表面处被吹送,并且可以具有以下一组平均直径:0.03微米、0.06微米、0.08微米、0.13微米和0.2微米。可以以12L/分钟的气体流量、2cm/秒的面速度将每个颗粒群吹送持续20秒至400秒的时间段,并因此获得至少70个下游计数。
在一些实施方案中,过滤介质的0.33微米下和/或MPPS下的初始DOPγ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、大于或等于12.5、大于或等于15、大于或等于17.5、大于或等于20、大于或等于25、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、或者大于或等于125。在一些实施方案中,过滤介质的0.33微米下和/或MPPS下的初始DOPγ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25、小于或等于20、小于或等于17.5、小于或等于15、小于或等于12.5、小于或等于10、小于或等于9.5、小于或等于9、或者小于或等于8.5。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于8且小于或等于150、大于或等于9且小于或等于100、或者大于或等于10且小于或等于90)。其他范围也是可能的。
在暴露于异丙醇(蒸气)之前和/或在经历IPA蒸气排放过程之后,过滤介质可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的(例如,在0.33微米下、在MPPS下的)初始DOPγ。
IPA蒸气排放可以根据ISO 16890-4(2016)标准在6英寸×6英寸样品上进行。可以将待测试的过滤介质切成6英寸×6英寸正方形并放置在金属架的架子上。然后,可以将金属架和介质放置在包含至少250mL 99.9重量%IPA的容器上。在该步骤之后,可以将金属架、介质和容器放置在24英寸×18英寸×11英寸室中。然后可以将包含250mL 99.9重量%IPA的第二容器放置在金属架的顶架上方的容器中,并且可以关闭室的盖并紧密密封。可以将该装置在70°F和50%相对湿度下保持至少14小时,之后可以移出过滤介质并使其在室温下干燥一小时。然后,可以测量被表征为在经历IPA蒸气排放过程之后的那些的过滤介质特性。
过滤介质的0.33微米下和/或MPPS下的初始DOP穿透率可以小于或等于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%、小于或等于55%、小于或等于50%、小于或等于40%、小于或等于30%、小于或等于20%、小于或等于10%、小于或等于5%、小于或等于2%、小于或等于1%、小于或等于0.5%、小于或等于0.2%、小于或等于0.1%、小于或等于0.005%、小于或等于0.002%、小于或等于0.001%、小于或等于0.0005%、小于或等于0.0002%、小于或等于0.0001%、小于或等于0.00005%、小于或等于0.00002%、小于或等于0.00001%、小于或等于0.000005%、或者小于或等于0.000002%。在一些实施方案中,过滤介质的0.33微米下和/或MPPS下的初始DOP穿透率大于或等于0.000001%、大于或等于0.000002%、大于或等于0.000005%、大于或等于0.00001%、大于或等于0.00002%、大于或等于0.00005%、大于或等于0.0001%、大于或等于0.0002%、大于或等于0.0005%、大于或等于0.001%、大于或等于0.002%、大于或等于0.005%、大于或等于0.01%、大于或等于0.02%、大于或等于0.05%、大于或等于0.1%、大于或等于0.2%、大于或等于0.5%、大于或等于1%、大于或等于2%、大于或等于5%、大于或等于10%、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%、或者大于或等于85%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,小于或等于90%且大于或等于0.000001%、小于或等于75%且大于或等于0.00001%、或者小于或等于60%且大于或等于0.001%)。其他范围也是可能的。
在暴露于IPA蒸气之前和/或在经历IPA蒸气排放过程之后,过滤介质可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的(例如,在0.33微米下、在MPPS下的)初始DOP穿透率。
在一些实施方案中,过滤介质的初始空气阻力小于或等于20mm H2O、小于或等于17.5mm H2O、小于或等于15mm H2O、小于或等于12.5mm H2O、小于或等于10mm H2O、小于或等于7.5mm H2O、小于或等于5mm H2O、小于或等于2.5mm H2O、小于或等于2mm H2O、小于或等于1.5mm H2O、小于或等于1mm H2O、小于或等于0.75mm H2O、或者小于或等于0.5mm H2O。在一些实施方案中,过滤介质的初始空气阻力大于或等于0.25mm H2O、大于或等于0.5mm H2O、大于或等于0.75mm H2o、大于或等于1mm H2O、大于或等于1.5mm H2O、大于或等于2mm H2O、大于或等于2.5mm H2O、大于或等于5mm H2O、大于或等于7.5mm H2O、大于或等于10mm H2O、大于或等于12.5mm H2O、大于或等于15mm H2O、或者大于或等于17.5mm H2O。以上参考范围的组合也是可能的(例如,小于或等于20mm H2O且大于或等于0.25mm H2O、小于或等于15mmH2O且大于或等于0.5mm H2O、或者小于或等于10mm H2O且大于或等于1mm H2O)。其他范围也是可能的。
应理解,过滤介质可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的初始空气阻力,如通过本文中别处所述的关于0.33微米DOP颗粒的初始穿透率的程序所测量的以及如通过本文中别处所述的关于MPPS颗粒的初始穿透率的程序所测量的。类似地,在暴露于IPA蒸气之前和/或在经历IPA蒸气排放过程之后,过滤介质可以独立地具有在以上参考范围中的一者或更多者内的初始空气阻力(例如,如通过本文中别处所述的关于0.33微米DOP颗粒的初始穿透率的程序所测量的;如通过本文中别处所述的关于MPPS颗粒的初始穿透率的程序所测量的)。
本文中所述的过滤介质可以具有相对高的容尘量。在一些实施方案中,过滤介质的容尘量大于或等于1g、大于或等于1.1g、大于或等于1.2g、大于或等于1.3g、大于或等于1.4g、大于或等于1.5g、大于或等于1.6g、大于或等于1.8g、大于或等于2g、大于或等于2.25g、大于或等于2.5g、大于或等于2.75g、大于或等于3g、大于或等于3.5g、大于或等于4g、大于或等于4.5g、大于或等于5g、大于或等于5.5g、大于或等于6g、或者大于或等于6.5g。在一些实施方案中,过滤介质的容尘量小于或等于7g、小于或等于6.5g、小于或等于6g、小于或等于5.5g、小于或等于5g、小于或等于4.5g、小于或等于4g、小于或等于3.5g、小于或等于3g、小于或等于2.75g、小于或等于2.5g、小于或等于2.25g、小于或等于2g、小于或等于1.8g、小于或等于1.6g、小于或等于1.5g、小于或等于1.4g、小于或等于1.3g、小于或等于1.2g、或者小于或等于1.1g。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1g且小于或等于5g、大于或等于1.2g且小于或等于4g、或者大于或等于1.5g且小于或等于3.5g)。其他范围也是可能的。容尘量可以根据在15英尺/分钟的流速下进行的、进行直至过滤介质的空气阻力为1.5英寸H2O并且使用ASHRAE测试粉尘#1进行的ASHRAE 52.2(2017)来确定。
在一些实施方案中,过滤介质可以相对抵抗着火。例如,过滤介质的如通过进行DIN 534381-3(1984)中描述的过程所确定的“F”等级可以为F1、F2或F3。作为另一个实例,过滤介质的如通过进行DIN534381-2(1984)中描述的过程所确定的“K”等级可以为K1、K2或K3。
本文中所述的过滤介质可以具有多个合适的定量。在一些实施方案中,过滤介质的定量大于或等于20gsm、大于或等于25gsm、大于或等于30gsm、大于或等于35gsm、大于或等于40gsm、大于或等于45gsm、大于或等于50gsm、大于或等于55gsm、大于或等于60gsm、大于或等于70gsm、大于或等于80gsm、大于或等于100gsm、大于或等于125gsm、大于或等于150gsm、大于或等于175gsm、大于或等于200gsm、大于或等于225gsm、大于或等于250gsm、或者大于或等于275gsm。在一些实施方案中,过滤介质的定量小于或等于300gsm、小于或等于275gsm、小于或等于250gsm、小于或等于225gsm、小于或等于200gsm、小于或等于175gsm、小于或等于150gsm、小于或等于125gsm、小于或等于100gsm、小于或等于80gsm、小于或等于70gsm、小于或等于60gsm、小于或等于55gsm、小于或等于50gsm、小于或等于45gsm、小于或等于40gsm、小于或等于35gsm、小于或等于30gsm、或者小于或等于25gsm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于20gsm且小于或等于300gsm、大于或等于35gsm且小于或等于250gsm、或者大于或等于55gsm且小于或等于150gsm)。其他范围也是可能的。过滤介质的定量可以根据ISO 536∶2012来确定。
本文中所述的过滤介质的厚度通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,过滤介质的厚度大于或等于0.15mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.25mm、大于或等于0.3mm、大于或等于0.35mm、大于或等于0.4mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.6mm、大于或等于0.7mm、大于或等于0.8mm、大于或等于1mm、大于或等于1.25mm、大于或等于1.5mm、大于或等于1.75mm、大于或等于2mm、大于或等于2.25mm、大于或等于2.5mm、大于或等于2.75mm、大于或等于3mm、大于或等于3.5mm、大于或等于4mm、或者大于或等于4.5mm。在一些实施方案中,过滤介质的厚度小于或等于5mm、小于或等于4.5mm、小于或等于4mm、小于或等于3.5mm、小于或等于3mm、小于或等于2.75mm、小于或等于2.5mm、小于或等于2.25mm、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0.8mm、小于或等于0.7mm、小于或等于0.6mm、小于或等于0.5mm、小于或等于0.4mm、小于或等于0.35mm、小于或等于0.3mm、小于或等于0.25mm、或者小于或等于0.2mm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于0.15mm且小于或等于5mm、大于或等于0.25mm且小于或等于2.5mm、或者大于或等于0.35mm且小于或等于1.25mm)。其他范围也是可能的。过滤介质的厚度可以根据ASTM D1777-96(2015)在0.8kPa的施加压力下确定。
考虑了具有多个透气率的过滤介质。在一些实施方案中,过滤介质的透气率大于或等于15CFM、大于或等于20CFM、大于或等于25CFM、大于或等于30CFM、大于或等于35CFM、大于或等于40CFM、大于或等于45CFM、大于或等于50CFM、大于或等于60CFM、大于或等于70CFM、大于或等于80CFM、大于或等于90CFM、大于或等于100CFM、大于或等于125CFM、大于或等于150CFM、大于或等于175CFM、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。在一些实施方案中,过滤介质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175CFM、小于或等于150CFM、小于或等于125CFM、小于或等于100CFM、小于或等于90CFM、小于或等于80CFM、小于或等于70CFM、小于或等于60CFM、小于或等于50CFM、小于或等于45CFM、小于或等于40CFM、小于或等于35CFM、小于或等于30CFM、小于或等于25CFM、或者小于或等于20CFM。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于15CFM且小于或等于500CFM、大于或等于20CFM且小于或等于300CFM、或者大于或等于25CFM且小于或等于150CFM)。其他范围也是可能的。过滤介质的透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下确定。
本文中所述的过滤介质可以具有多个合适的平均流动孔径值。在一些实施方案中,过滤介质的平均流动孔径大于或等于0.5微米、大于或等于0.75微米、大于或等于1微米、大于或等于1.5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7.5微米、大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、大于或等于22.5微米、大于或等于25微米、或者大于或等于27.5微米。在一些实施方案中,过滤介质的平均流动孔径小于或等于30微米、小于或等于27.5微米、小于或等于25微米、小于或等于22.5微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于7.5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、小于或等于1.5微米、小于或等于1微米、或者小于或等于0.75微米。以上参考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30微米)。其他范围也是可能的。过滤介质的平均流动孔径可以根据ASTM F316(2003)来确定。
在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质具有相对高的在机器方向上的刚度。过滤介质在机器方向上的刚度可以大于或等于200mg、大于或等于250mg、大于或等于300mg、大于或等于400mg、大于或等于500mg、大于或等于600mg、大于或等于800mg、大于或等于1000mg、大于或等于1250mg、大于或等于1500mg、或者大于或等于1750mg。过滤介质在机器方向上的刚度可以小于或等于2000mg、小于或等于1750mg、小于或等于1500mg、小于或等于1250mg、小于或等于1000mg、小于或等于800mg、小于或等于600mg、小于或等于500mg、小于或等于400mg、小于或等于300mg、或者小于或等于250mg。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于200mg且小于或等于2000mg)。其他范围也是可能的。过滤介质在机器方向上的刚度可以根据TAPPI T543om-05(2005)利用2英寸×2.5英寸的样品尺寸来确定。
在机器方向上的刚度与在横向方向上的刚度的比率通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,过滤介质的在机器方向上的刚度与在横向方向上的刚度的比率大于或等于1、大于或等于1.25、大于或等于1.5、大于或等于1.75、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5、大于或等于6、大于或等于7、大于或等于8、或者大于或等于9。在一些实施方案中,过滤介质的在机器方向上的刚度与在横向方向上的刚度的比率小于或等于10、小于或等于9、小于或等于8、小于或等于7、小于或等于6、小于或等于5、小于或等于4、小于或等于3.5、小于或等于2、小于或等于1.75、小于或等于1.5、或者小于或等于1.25。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1且小于或等于10)。其他范围也是可能的。过滤介质在横向方向上的刚度可以根据TAPPI T543 om-05(2005)利用2英寸×2.5英寸的样品尺寸来确定。
本文中所述的过滤介质可以具有相对高的在机器方向上的干拉伸强度值。在一些实施方案中,过滤介质在机器方向上的干拉伸强度大于或等于10磅/英寸、大于或等于12.5磅/英寸、大于或等于15磅/英寸、大于或等于17.5磅/英寸、大于或等于20磅/英寸、大于或等于25磅/英寸、大于或等于30磅/英寸、大于或等于35磅/英寸、大于或等于40磅/英寸、大于或等于50磅/英寸、大于或等于60磅/英寸、大于或等于70磅/英寸、大于或等于80磅/英寸、或者大于或等于90磅/英寸。在一些实施方案中,过滤介质在机器方向上的干拉伸强度小于或等于100磅/英寸、小于或等于90磅/英寸、小于或等于80磅/英寸、小于或等于70磅/英寸、小于或等于60磅/英寸、小于或等于50磅/英寸、小于或等于40磅/英寸、小于或等于35磅/英寸、小于或等于30磅/英寸、小于或等于25磅/英寸、小于或等于20磅/英寸、小于或等于17.5磅/英寸、小于或等于15磅/英寸、或者小于或等于12.5磅/英寸。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于10磅/英寸且小于或等于100磅/英寸)。其他范围也是可能的。过滤介质在机器方向上的干拉伸强度可以根据T494 om-96利用4英寸的测试跨度和1英寸/分钟的夹爪分离速度来确定。
本文中所述的过滤介质可以具有相对高的在横向方向上的干拉伸强度值。在一些实施方案中,过滤介质在横向方向上的干拉伸强度大于或等于1磅/英寸、大于或等于1.5磅/英寸、大于或等于2磅/英寸、大于或等于3磅/英寸、大于或等于4磅/英寸、大于或等于5磅/英寸、大于或等于7.5磅/英寸、大于或等于10磅/英寸、大于或等于12.5磅/英寸、大于或等于15磅/英寸、大于或等于17.5磅/英寸、大于或等于20磅/英寸、大于或等于25磅/英寸、大于或等于30磅/英寸、大于或等于35磅/英寸、大于或等于40磅/英寸、大于或等于50磅/英寸、大于或等于60磅/英寸、大于或等于70磅/英寸、大于或等于80磅/英寸、或者大于或等于90磅/英寸。在一些实施方案中,过滤介质在横向方向上的干拉伸强度小于或等于100磅/英寸、小于或等于90磅/英寸、小于或等于80磅/英寸、小于或等于70磅/英寸、小于或等于60磅/英寸、小于或等于50磅/英寸、小于或等于40磅/英寸、小于或等于35磅/英寸、小于或等于30磅/英寸、小于或等于25磅/英寸、小于或等于20磅/英寸、小于或等于17.5磅/英寸、小于或等于15磅/英寸、小于或等于12.5磅/英寸、小于或等于10磅/英寸、小于或等于7.5磅/英寸、小于或等于5磅/英寸、小于或等于4磅/英寸、小于或等于3磅/英寸、小于或等于2磅/英寸、或者小于或等于1.5磅/英寸。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1磅/英寸且小于或等于100磅/英寸)。其他范围也是可能的。过滤介质在横向方向上的干拉伸强度可以根据T494 om-96利用4英寸的测试跨度和1英寸/分钟的夹爪分离速度来确定。
在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率通常可以根据需要来选择。在一些实施方案中,过滤介质的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率大于或等于1、大于或等于1.25、大于或等于1.5、大于或等于1.75、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5、大于或等于6、大于或等于7、大于或等于8、或者大于或等于9。在一些实施方案中,过滤介质的在机器方向上的干拉伸强度与在横向方向上的干拉伸强度的比率小于或等于10、小于或等于9、小于或等于8、小于或等于7、小于或等于6、小于或等于5、小于或等于4、小于或等于3.5、小于或等于2、小于或等于1.75、小于或等于1.5、小于或等于1.25。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于1且小于或等于10)。其他范围也是可能的。
本文中所述的过滤介质可以具有多个合适的断裂伸长率值。在一些实施方案中,过滤介质的断裂伸长率大于或等于5%、大于或等于7.5%、大于或等于10%、大于或等于15%、大于或等于20%、大于或等于25%、大于或等于30%、或者大于或等于40%。在一些实施方案中,过滤介质的断裂伸长率小于或等于50%、小于或等于40%、小于或等于30%、小于或等于25%、小于或等于20%、小于或等于15%、小于或等于10%、或者小于或等于7.5%。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于5%且小于或等于50%)。其他范围也是可能的。过滤介质的断裂伸长率可以根据BCIS 03B(2018)来确定。
在一些实施方案中,采用本文中所述的过滤介质作为高效空气微粒(highefficiency particulate air,HEPA)过滤器或超低空气微粒(ultra-low particulateair,ULPA)过滤器的组件。需要这些过滤器从而以EN1822∶2009指定的效率水平除去微粒。在一些实施方案中,过滤介质以大于99.95%(H 13)、大于99.995%(H 14)、大于99.9995%(U 15)、大于99.99995%(U 16)或者大于99.999995%(U 17)的效率除去微粒。
在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质适用于HVAC应用。
在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质可以为过滤元件的组件。即,过滤介质可以并入到适合最终用户使用的制品中。当并入到过滤元件中时,过滤介质可以布置成使得预过滤器(如果存在的话)定位在上游表面上。效率层(当存在时)可以定位在预过滤器的下游,以及/或者背衬(当存在时)可以定位在效率层的下游。背衬也可以为最上游层,预过滤器也可以为最下游层,以及/或者预过滤器也可以在背衬的下游。
合适的过滤元件的非限制性实例包括平板过滤器、V型过滤器(V-bank filter)(包括,例如1至24个V)、筒式过滤器、圆柱形过滤器、锥形过滤器和曲线过滤器。过滤元件可以具有任何合适的高度(例如,对于平板过滤器为2英寸至124英寸,对于V型过滤器为4英寸至124英寸,对于筒式过滤介质和圆柱形过滤介质为1英寸至124英寸)。过滤元件也可以具有任何合适的宽度(对于平板过滤器为2英寸至124英寸,对于V型过滤器为4英寸至124英寸)。一些过滤介质(例如,筒式过滤介质、圆柱形过滤介质)可以通过直径代替宽度来表征;这些过滤介质可以具有任何合适值的直径(例如,1英寸至124英寸)。过滤元件通常包括框架,所述框架可以由一种或更多种材料例如纸板、铝、钢、合金、木材和聚合物制成。
在一些实施方案中,本文中所述的过滤介质可以为过滤元件的组件并且可以为打褶的。打褶高度和打褶密度(每单位长度的介质的褶数)可以根据需要来选择。在一些实施方案中,打褶高度可以大于或等于10mm、大于或等于15mm、大于或等于20mm、大于或等于25mm、大于或等于30mm、大于或等于35mm、大于或等于40mm、大于或等于45mm、大于或等于50mm、大于或等于53mm、大于或等于55mm、大于或等于60mm、大于或等于65mm、大于或等于70mm、大于或等于75mm、大于或等于80mm、大于或等于85mm、大于或等于90mm、大于或等于95mm、大于或等于100mm、大于或等于125mm、大于或等于150mm、大于或等于175mm、大于或等于200mm、大于或等于225mm、大于或等于250mm、大于或等于275mm、大于或等于300mm、大于或等于325mm、大于或等于350mm、大于或等于375mm、大于或等于400mm、大于或等于425mm、大于或等于450mm、大于或等于475mm、或者大于或等于500mm。在一些实施方案中,打褶高度小于或等于510mm、小于或等于500mm、小于或等于475mm、小于或等于450mm、小于或等于425mm、小于或等于400mm、小于或等于375mm、小于或等于350mm、小于或等于325mm、小于或等于300mm、小于或等于275mm、小于或等于250mm、小于或等于225mm、小于或等于200mm、小于或等于175mm、小于或等于150mm、小于或等于125mm、小于或等于100mm、小于或等于95mm、小于或等于90mm、小于或等于85mm、小于或等于80mm、小于或等于75mm、小于或等于70mm、小于或等于65mm、小于或等于60mm、小于或等于55mm、小于或等于53mm、小于或等于50mm、小于或等于45mm、小于或等于40mm、小于或等于35mm、小于或等于30mm、小于或等于25mm、小于或等于20mm、或者小于或等于15mm。以上参考范围的组合也是可能的(例如,大于或等于10mm且小于或等于510mm、或者大于或等于10mm且小于或等于100mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中,过滤介质的打褶密度为每100mm大于或等于5个褶、每100mm大于或等于6个褶、每100mm大于或等于10个褶、每100mm大于或等于15个褶、每100mm大于或等于20个褶、每100mm大于或等于25个、每100mm大于或等于28个褶、每100mm大于或等于30个褶、或者每100mm大于或等于35个褶。在一些实施方案中,过滤介质的打褶密度为每100mm小于或等于40个褶、每100mm小于或等于35个褶、每100mm小于或等于30个褶、每100mm小于或等于28个褶、每100mm小于或等于25个褶、每100mm小于或等于20个褶、每100mm小于或等于15个褶、每100mm小于或等于10个褶、或者每100mm小于或等于6个褶。以上参考范围的组合也是可能的(例如,每100mm大于或等于5个褶且每100mm小于或等于100个褶、每100mm大于或等于6个褶且每100mm小于或等于100个褶、或者每100mm大于或等于25个褶且每100mm小于或等于28个褶)。其他范围也是可能的。
其他打褶高度和打褶密度也是可能的。例如,平板过滤器或V型过滤器内的过滤介质可以具有
Figure BDA0003697771390000582
英寸至24英寸的打褶高度和/或1个褶/英寸至50个褶/英寸的打褶密度。作为另一个实例,筒式过滤器或锥形过滤器内的过滤介质可以具有
Figure BDA0003697771390000583
英寸至24英寸的打褶高度和/或
Figure BDA0003697771390000584
个褶/英寸至100个褶/英寸的打褶密度。在一些实施方案中,褶通过由例如聚合物、玻璃、铝和/或棉花制成的打褶分离器分开。在另一些实施方案中,过滤元件不含打褶分离器。过滤介质可以为线背衬的,或者其可以为独立式的。
实施例1
该实施例描述了四种不同过滤介质(其中两者包括非湿法成网合成背衬)的制造和特性。
下表1总结了每种过滤介质的结构。同样在下面的表2总结了每种过滤介质的选定物理特性。包括非湿法成网背衬的过滤介质被制造成具有与包括湿法成网背衬的过滤介质和具有单个玻璃层的过滤介质类似的物理特性(例如,类似的0.33微米下的初始DOP穿透率和定量)。与包括湿法成网背衬的过滤介质和具有单个玻璃层的过滤介质相比,所得的包括非湿法成网背衬的过滤介质具有更低的初始空气阻力,并因此也有利地具有更高的0.33微米下的初始DOPγ值。
表1.
Figure BDA0003697771390000581
表2.
Figure BDA0003697771390000591
过滤介质制造
对于过滤介质A至C中的每一者,通过表1中列出的过程来制造表1中所示的第一层和第三层。然后,通过直接在第一层上进行静电纺丝来制造表1中所示的第二层。将第一层和第二层与第三层组装在一起以形成所得过滤介质。
过滤介质D通过湿法成网来形成。
过滤介质A背衬和预过滤器组成
过滤介质A中的背衬包括卷曲单组分非粘结剂聚(酯)纤维和包含聚(酯)组分的卷曲双组分纤维的混合物。纤维的混合物一起具有20微米的平均纤维直径、2英寸的平均纤维长度和5.5CPI的平均卷曲计数。单组分非粘结剂聚(酯)纤维占背衬的20重量%,以及包含聚(酯)组分的双组分纤维占背衬的60重量%。背衬还包含占其20重量%的聚(酯)树脂。背衬的定量为72gsm。
过滤介质A中的预过滤器包括聚(丙烯)纤维。预过滤器的定量为17gsm。
过滤介质B背衬和预过滤器组成
过滤介质B中的背衬包括未卷曲单组分非粘结剂聚(酯)纤维和包含聚(酯)组分的未卷曲双组分纤维的混合物。纤维的混合物一起具有9.3微米的平均纤维直径和0.225英寸的平均纤维长度。背衬还包含占其15重量%的丙烯酸树脂。背衬的定量为70gsm。
过滤介质B中的预过滤器包括还包含电荷稳定添加剂的聚(丙烯)纤维。预过滤器的定量为15gsm。
过滤介质C背衬和预过滤器组成
过滤介质C中的背衬包括卷曲单组分非粘结剂聚(酯)纤维和包含聚(酯)组分的卷曲双组分纤维的混合物。纤维的混合物一起具有20微米的平均纤维直径、2英寸的平均纤维长度和5.5CPI的平均卷曲计数。单组分非粘结剂聚(酯)纤维占背衬的16重量%,以及包含聚(酯)组分的双组分纤维占背衬的64重量%。背衬还包含占其20重量%的聚(酯)树脂。背衬的定量为78gsm。
过滤介质C中的预过滤器包括聚(丙烯)纤维。预过滤器的定量为17gsm。
过滤介质D组成
过滤介质D中的背衬为包含玻璃纤维的市售HVAC单层过滤介质。
虽然本文中已经描述和举例说明了本发明的数个实施方案,但是本领域普通技术人员将容易想到用于进行本文中所述的功能和/或获得本文中所述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他方式和/或结构,并且每个这样的变化和/或修改均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地理解,本文中所述的所有参数、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仅使用常规实验就能够确定本文中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,前述实施方案仅通过实例的方式呈现,并且在所附权利要求及其等同方案的范围内,本发明可以以具体描述和要求保护之外的方式来实践。本发明涉及本文中所述的各个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外,如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法并非互不一致,则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
如本文中所定义和使用的所有定义应理解为优先于字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义术语的一般含义。
除非明确指出相反,否则如本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个/种”应理解为意指“至少一个/种”。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的,短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”,即要素在一些情况下结合存在而在另一些情况下分离存在。用“和/或”列举的多个要素应以相同的方式理解,即如此结合的要素中的“一者或更多者”。除了由“和/或”语句具体指明的要素之外,也可以任选地存在其他要素,无论与具体指明的那些要素相关或不相关。因此,作为一个非限制性实例,当与开放式语言例如“包括”结合使用时,提及“A和/或B”可以在一个实施方案中仅指A(任选地包括除B之外的要素);在另一个实施方案中仅指B(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);等等。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的,“或”应理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如,当在列表中分列项目时,“或”或者“和/或”应解释为包括性的,即包括多个要素或要素列表中的至少一个,但也包括多于一个,并且任选地包括另外未列出的项目。只有明确指出相反的术语例如“仅一个”或“恰好一个”或者当在权利要求书中使用“由......组成”时将指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。通常,当前面有排他性术语例如“任一者”、“其一”、“仅其一”、或者“恰好其一”时,如本文中所使用的术语“或”应仅解释为表示排他性替代方案(即,“一个或另一个,但不是二者”)。当在权利要求书中使用时,“基本上由......组成”应具有其在专利法领域中所使用的一般含义。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的,在提及一个或更多个要素的列表时,短语“至少一个”应理解为意指选自要素列表中任一个或更多个要素中的至少一个要素,但是不一定包括要素列表中具体列出的各个和每个要素中的至少一个,并且不排除要素列表中要素的任意组合。该定义还允许可以任选地存在除在短语“至少一个”所提及的要素列表内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或不相关。因此,作为一个非限制性实例,“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”)可以在一个实施方案中指至少一个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,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,指至少一个A,任选地包括多于一个A,以及至少一个B,任选地包括多于一个B(并且任选地包括其他元素);等等。
还应理解,除非明确指出相反,否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中,方法的步骤或动作的顺序不一定限于叙述该方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书以及以上说明书中,所有过渡性短语例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由......构成”等都应理解为开放式的,即,意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中阐述的,只有过渡性短语“由......组成”和“基本上由......组成”应分别是封闭式或半封闭式过渡性短语。

Claims (63)

1.一种过滤介质,包括:
第一纤维网,其中所述第一纤维网为非湿法成网纤维网,并且其中所述第一纤维网包含树脂;
第二纤维网,其中所述第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维;以及
第三纤维网,其中所述第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维,
其中所述过滤介质的机器方向拉伸强度与所述过滤介质的横向方向拉伸强度的比率大于或等于2且小于或等于10。
2.一种过滤介质,包括:
第一纤维网,其中所述第一纤维网为非湿法成网纤维网,并且其中所述第一纤维网包含树脂;
第二纤维网,其中所述第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维;以及
第三纤维网,其中所述第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维,
其中所述过滤介质具有F1的“F”等级和/或K1的“K”等级。
3.一种过滤介质,包括:
第一纤维网,其中所述第一纤维网为非湿法成网纤维网,其中所述第一纤维网包含纤维,其中所述第一纤维网包含树脂,其中所述纤维和所述树脂二者各自包含聚(酯),并且其中所述纤维中的所述聚(酯)和所述树脂中的所述聚(酯)一起占所述第一纤维网的大于或等于50重量%且小于或等于100重量%;
第二纤维网,其中所述第二纤维网包含平均直径大于或等于0.01微米且小于或等于1微米的纤维;以及
第三纤维网,其中所述第三纤维网包含平均直径大于或等于0.8微米且小于或等于8微米的纤维。
4.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网为非织造纤维网。
5.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网为非织造纤维网。
6.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网为非织造纤维网。
7.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网设置在所述第一纤维网上。
8.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中在所述第一纤维网与所述第二纤维网之间定位有粘合剂。
9.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网设置在所述第二纤维网上。
10.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中在所述第二纤维网与所述第三纤维网之间定位有粘合剂。
11.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网设置在所述第三纤维网上。
12.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中在所述第一纤维网与所述第三纤维网之间定位有粘合剂。
13.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网定位在所述第二纤维网和所述第三纤维网的上游。
14.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维定位在所述第一纤维网和所述第二纤维网的上游。
15.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网包含短纤维。
16.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于50%的所述短纤维的长度大于或等于1英寸且小于或等于4英寸。
17.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于70%的所述短纤维的长度大于或等于1英寸且小于或等于4英寸。
18.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于90%的所述短纤维的长度大于或等于1英寸且小于或等于4英寸。
19.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网包含卷曲纤维。
20.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于50%的所述卷曲纤维的卷曲计数大于或等于1CPI且小于或等于10CPI。
21.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于70%的所述卷曲纤维的卷曲计数大于或等于1CPI且小于或等于10CPI。
22.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中大于或等于90%的所述卷曲纤维的卷曲计数大于或等于1CPI且小于或等于10CPI。
23.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网包含合成纤维。
24.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网包含多组分纤维。
25.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述多组分纤维为双组分纤维。
26.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述多组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于10重量%。
27.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述多组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于30重量%。
28.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述多组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于50重量%。
29.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述多组分纤维包含聚(酯)。
30.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述聚(酯)占所述多组分纤维的大于或等于50重量%。
31.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述树脂占所述第一纤维网的大于或等于5重量%。
32.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述树脂占所述第一纤维网的大于或等于10重量%。
33.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述树脂占所述第一纤维网的大于或等于15重量%。
34.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述聚(酯)占所述树脂的大于或等于50重量%。
35.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网中100重量%的纤维为合成纤维。
36.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中100重量%的所述第一纤维网由合成材料制成。
37.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第一纤维网为梳理纤维网。
38.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网的定量大于或等于0.02gsm且小于或等于2gsm。
39.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网包含连续纤维。
40.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网中100重量%的纤维为合成纤维。
41.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中100重量%的所述第二纤维网由合成材料制成。
42.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第二纤维网为静电纺丝纤维网。
43.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网包含连续纤维。
44.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网中100重量%的纤维为合成纤维。
45.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中100重量%的所述第三纤维网由合成材料制成。
46.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网为熔喷纤维网。
47.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网为不带电的。
48.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述第三纤维网为带电的。
49.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中定位在所述第一纤维网与所述第二纤维网之间的所述粘合剂包含聚(氨基甲酸酯)。
50.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中定位在所述第二纤维网与所述第三纤维网之间的所述粘合剂包含聚(乙烯醇)。
51.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中所述过滤介质中100重量%的纤维为合成纤维。
52.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中100重量%的所述过滤介质由合成材料制成。
53.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中双组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于70重量%且小于或等于90重量%。
54.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中单组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于30重量%。
55.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中树脂占所述第一纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于30重量%。
56.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,其中双组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于70重量%且小于或等于90重量%,单组分纤维占所述第一纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于30重量%,以及树脂占所述第一纤维网的大于或等于10重量%且小于或等于30重量%。
57.根据任一前述权利要求所述的过滤介质,还包含抗微生物添加剂。
58.根据权利要求57所述的过滤介质,其中所述抗微生物添加剂定位在所述第一纤维网中。
59.一种过滤元件,包括根据任一前述权利要求所述的过滤介质。
60.根据权利要求59所述的过滤元件,其中所述过滤元件为选自以下类型的过滤元件:平板过滤器、V型过滤器、筒式过滤器、圆柱形过滤器、锥形过滤器、和曲线过滤器。
61.一种方法,包括使流体通过根据权利要求1至58中任一项所述的过滤介质。
62.一种方法,包括使流体通过根据权利要求59至60中任一项所述的过滤元件。
63.根据权利要求61至62中任一项所述的方法,其中所述流体为空气。
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