CN118512839A - 具有抗微生物配置和精滤层的过滤元件 - Google Patents

具有抗微生物配置和精滤层的过滤元件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种过滤元件(10)，用于在移动设施的通风设备中进行空气过滤，所述过滤元件具有多层的过滤介质(10)。根据本发明，所述多层的过滤介质具有：流入侧的第一过滤层(1)，所述第一过滤层设计成具有杀菌配置的预过滤层；第二过滤层(2)，所述第二过滤层设计成精滤层；以及第三过滤层(3)，所述第三过滤层设计成所述精滤层的载体层。已经认定有利的是，将具有抗微生物的配置的过滤层与精滤层组合在一个过滤元件中，这实现了获得接近无菌且无味的净化空气的希望的结果。

Description

具有抗微生物配置和精滤层的过滤元件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的过滤元件。
背景技术
由现有技术已知用于过滤流体、特别是空气的过滤器。为此，通常将过滤元件装入过滤器壳体中并由空气流动通过所述过滤元件。
具有之字形折叠的、特别是由非织造织物制成的过滤介质或过滤幅料的过滤元件针对不同的使用目的制造。所述过滤元件例如用于过滤用于机动车辆内室的新鲜空气，但也可以用在用于对空间进行空气调节的设备中。在机动车辆中，这种过滤元件装入相应的容纳装置中，如例如装入过滤器框架和/或过滤器壳体中。
还已知具有最高级分离度/高效的过滤介质的过滤器，所述过滤介质机械式地分离颗粒。还可以机械式地分离微生物物质。但所述微生物物质在存活或内毒素(endotoxisch)状态下留在过滤器上并且不会变性(denaturiert)，这在过滤器使用期的进程中对于内室会导致高病菌负荷、气味负荷或健康负荷。此外，在操作“旧的”过滤器时还存在污染风险，这可能导致皮肤与病菌接触并且可能导致过敏反应。
还已知具有抗微生物配置的过滤器：
DE 10 2013 021 071 A1记载了一种特别是用于过滤用于机动车辆内室的空气的过滤介质，所述过滤介质包括抗微生物和抗过敏的物质。抗微生物物质选自多种不同的化合物，如金属和金属化合物等。过滤介质应能够灭杀微生物，特别是真菌和真菌孢子，并且同时有效防止过滤介质上滋生细菌、真菌和其他微生物。
US 5,888,527记载了一种抗真菌、抗细菌和抗病毒的过滤器，所述过滤器包括收集灰尘的具有由茶萃取物组成的配置的过滤非织造织物。这种过滤器应适于束缚病毒、使病毒失活并防止病毒再次传播。
WO 2014/019660 A1记载了一种用于机动车辆内室的通风设备的抗过敏过滤器。这里，过滤器衬底配备有单宁类多酚作为抗过敏化合物。附加地，所述过滤器衬底可以含有氧化锌作为抗菌剂。
根据现有技术产生功能层，其方式是，施加功能物质，例如通过对过滤层进行浸渍、涂覆、浸轧、面轧(Pflatschen)或浸泡来施加。
在所有已知类型的过滤器中不利的是，在最高级分离度的过滤器中，存在病菌负荷(Keimbelastung)和污染的风险。
已经证实，在最高级分离度的过滤器中单纯地从空气中分离出微生物组分无法在内室中获得完全且持续无有害物质的空气，因为分离的病菌可以“生长穿过”过滤介质，这是由于过滤介质中的生物分解过程导致的，环境气候条件(即温度和湿度)有利于发生所述分解过程。同样会助长出现形成异味的风险。
带有抗微生物配置的标准过滤器(例如PM2.5过滤器)的不利之处在于，这种过滤器仍允许很大比例的颗粒和微生物通过并且过滤作用不能满足高要求。
发明内容
本发明的目的是，实现一种过滤元件，所述过滤元件具有很高的分离度并且同时使得能够完整地使颗粒、微生物和其他物质变性，以及能够完整地使已经存在于过滤元件上的污染物变性。另一个目的是，实现一种具有紧凑结构的过滤元件。
所述目的通过一种如下面说明的和要求保护的过滤元件来实现。
根据本发明已经认识到有利的是，具有抗微生物配置的过滤层与精滤层相互组合在一个过滤元件中。首先，精滤层与抗微生物配置的组合实现了得到接近无菌和无味的净化空气的希望结果。
根据本发明的过滤元件具有多层的过滤介质并且用于在固定设施、特别是房间空气净化器的，或者移动设施、特别是车辆、船舶或飞行器的通风设备中进行空气过滤。根据本发明，所述多层的过滤介质具有：流入侧的第一过滤层，所述第一过滤层设计成具有杀菌配置的预过滤层；第二过滤层，所述第二过滤层设计成精滤层；以及第三过滤层，所述第三过滤层设计成所述精滤层的载体层。
所述抗微生物配置含有抗菌和/或抗毒和/或抗过敏和/或抗霉菌或者说杀霉菌的物质，如例如酸和金属或金属化合物，所述物质防止过滤介质受到微生物，如例如真菌、霉菌、细菌、病毒或藻类侵害。
对于在移动设施的进气和/或循环空气的空气过滤中的实际应用重要的是，在具有最大化的机械过滤和生物功能的表面的同时，过滤元件具有紧凑的结构形式。由此实现了，通过过滤介质的空气具有足够长的停留时间，从而抗微生物和生物活性的物质可以形成其对于空气携带的以及已经分离的微生物的变性作用。
在所述过滤元件的改进方案中，第一过滤层可以构造成适于进行预过滤的PM2.5级的非织造织物层。这种世界范围内使用的并且在专业领域认可的分级源自于美国环境保护机关EPA(环境保护局)的“National Air Quality-Standard for ParticulateMatter”。
预滤层可以分离>5μm的尺寸范围内的纤维和粗大灰尘，在>10μm的范围内可以特别好地分离。所述预滤层可以由主要具有约30至50μm的纤维直径和200至400μm的纤维间距的合成纤维，如聚丙烯、聚酯制成。
所述预滤层可以具有累进的结构。这里，累进性涉及纤维直径从预滤层的流入侧到流出侧的梯度，由此，根据纤维直径可以吸附类似的颗粒尺寸。这种纤维结构使得预滤层具有降低的多孔性并且具有这样的优点，即，在仅很小地提高空气阻力的同时可以使向非织造织物层中的粉尘吸收最大化。后面的精滤层由此针对过高的粉尘负荷得到保护并且尤其是可以用于分离亚微粒的、空气携带的颗粒和气溶胶。
所述预滤层由此用于对较大的空气携带的颗粒和气溶胶进行预分离并且具有起变性作用的特性，就是说，所述预滤层附加地包括抗微生物配置，即，具有生物活性物质、即所谓的生物灭杀剂的层或添加物或浸渍物。
根据本发明的过滤元件的其他过滤层特别是也可以设计成非织造织物层。非织造织物这里特别是指符合DIN EN ISO 2019-08的定义的非织造织物。非织造织物可以通过短纤维技术、湿法非织造技术或防粘型非织造技术制造。
就是说，所述过滤元件具有多层的结构，以便确保实现改进的过滤功效。为此，将多个过滤层顺序地组合在过滤元件的过滤介质中。过滤层可以涉及不同的材料和结构，例如具有活性碳，具有HEPA品质，形式为膜等。
这样，例如第一过滤层可以构造成预滤器，第二过滤层可以构造成静滤器，并且另一个过滤层可以构造成吸附过滤器。预滤器和静滤器可以例如由有机和/或无机的非织造织物构成，并且吸附过滤器可以例如构造成具有活性碳或具有活性碳涂层的过滤垫。除了所述的层，也可能存在另外的层。
过滤介质的这些层可以以不同的形式和方式相互连接：通过依次铺放并且以后打褶松动地连接，或者通过任意形式的层压或利用粘合进行的胶合(聚合物线、粉末、M-web等)连接、热式连接(带有/没有熔融纤维成份的PS轧光)或通过超声压光连接。
可以通过材料组合物的折叠、即通过所谓的打褶来使有效过滤面的面积最大化。
在过滤元件的一个特别有利的改进方案中，所述过滤介质具有流出侧的层，这个层同样设置成具有抗微生物的配置。这个层可以是第三过滤层，即载体层，或者也可以是另外的层。
过滤元件的所述由此两侧带有抗微生物并且由此生物有效的配置的设计方案也使得能够在拆除和更换旧过滤元件时可靠地、不会引起担忧地操作旧过滤元件，因为使用者可以不与源自所分离的生物物质(所谓的生物负载)的生物分解过程的带有病菌的物质发生接触。
在一个特别有利的并且因此优选的实施形式中，所述抗微生物配置含有柠檬酸。这具有这样的优点，即，所选择的功能性配置在皮肤和眼刺激方面是安全的。此外，所述配置可以固定地与第一过滤层连接并且不是挥发性的。ECHA(欧洲化学品管理局)将柠檬酸归入用于杀菌配置的“低风险物质”。
过滤元件的第一层的抗微生物配置特别可以包含抗过敏的有效物质。抗过敏物质用于，例如改变不能完全由过滤介质的非织造织物层截留的极细小的花粉颗粒和其他过敏源，使得这些物质对于人类免疫系统是无害的。
在使用柠檬酸时，所述抗过敏物质特别是以2-250g/m2的浓度存在，特别优选以20-25g/m2的浓度存在。这确保使过滤介质具有良好的抗过敏效果。
根据第一变型方案，所述过滤元件的抗过敏物质可以含有多酚，如儿茶素、黄酮类化合物、单宁，如例如单宁酸。在另一个实施方案中，所述过滤介质的抗过敏物质可以含有果酸、如例如柠檬酸。根据第一变型方案，所述过滤介质的抗过敏物质含有多酚，如儿茶素、黄酮类化合物、单宁，如例如单宁酸。在另一个实施方案中，所述过滤介质的抗过敏物质可以含有果酸、如例如柠檬酸。
在一个备选设计方案中，过滤元件的第一层的抗微生物配置也可以具有金属、金属化合物和/或金属氧化物，特别是具有铝、锌、铜或银的金属化合物和/金属氧化物。
也可以称为气溶胶过滤器的精滤层优选可以由达到E12级或至少H13级(根据EN1882)的最高级分离度/高效的过滤材料构成。已经认识到特别有利的是，这种具有极细纤维材料的精滤层设计成HEPA过滤器，就是说设计成高效空气过滤器。此时，作为极细纤维过滤材料使用根据2009版的EN 1822的H过滤等级的悬浮物过滤材料。
HEPA过滤材料特别是在流体流的入流或通流速度为5.3cm/s时具有材料相关的60至380Pa(帕斯卡)的压力差。5.3cm/s的速度是用于对比相应过滤材料的工业标准。
精滤层也可以具有多孔膜。
在根据本发明的过滤元件的一个可能的设计方案中，所述精滤层具有至少一个由微纤维和/或纳米纤维制成的层。纳米纤维这里特别是可以具有100至300nm的平均直径。与较粗的纤维相比，纳米纤维的优点是，纳米纤维具有较大的比面积并且由此实现了改进的过滤功效和更长的过滤器使用寿命。此外，由纳米纤维制成的过滤介质具有较低的流通阻力、产生更小的压力损失，由此使得过滤元件高能效地运行。
在根据本发明的过滤元件的有利的改进方案中，所述过滤介质具有吸附层，特别是活性碳层，就是说，所述过滤介质具有一定比例的活性碳作为吸附剂。这种过滤元件称为多功能过滤器。
在根据本发明的过滤元件的有利的改进方案中，所述过滤元件在其侧面的至少一侧上设有边缘带。所述侧面是指褶皱式滤芯(Faltenbalg)的不是沿折纹棱边的方向延伸的侧面，所述侧面通过过滤介质之字形的边缘形成并且由此定位在折纹棱边的端部处。所述边缘带可以仅设置在一个侧面上或优选设置在两个侧面上。备选地，所述边缘带也可以安装在末端折纹区域中的其他面上。
这种边缘带一方面用于稳定褶皱式滤芯。另一方面，可以通过边缘带实现相对于过滤器容纳部的邻接的面密封褶皱式滤芯的所述侧面。“边缘带”备选的称呼还有“侧条”或“边条”。边缘带是由面式材料、例如非织造织物材料制成的带或条。
在所述过滤元件的备选改进方案中，在过滤元件的外侧上设置密封件，特别是环绕的密封件，以用于相对于容纳过滤器的壳体密封过滤元件。这里，所述密封件特别是设计成一体的，从而所述过滤元件由所述密封件包围。
所述密封件特别是可以设计成注塑元件，所述注塑元件注射到过滤元件上。
作为用于密封件的材料，可以使用能注塑的弹性体，特别是TPE，或者使用可浇注的弹性体，特别是软PU。
本发明还涉及上面说明的过滤元件作为用于过滤和净化车辆、特别是轿车、载重车或大客车中的舱室供气的内室过滤器的应用。
只要在技术上是合理的，所说明的发明和本发明所说明的有利的改进方案也可以相互组合地构成本发明的有利的改进方案。
对于本发明其他的优点和结构以及功能方面有利的设计方案参见从属权利要求以及下面参考附图对实施例的说明。
附图说明
应参考附图进一步详细说明本发明。彼此对应的元件和构件在图中用相同的附图标记表示。为了使附图更为清楚，没有使用符合比例的图示。
其中用示意图：
图1示出具有两个功能非织造织物层的过滤介质；
图2示出具有打褶的过滤介质的过滤元件的一个局部；
图3示出具有打褶的过滤介质的过滤元件。
具体实施方式
图1示出过滤介质10的第一实施形式，所述过滤介质用于对空气流L进行过滤。过滤介质10具有三个过滤层：流入侧的第一过滤层1，所述第一过滤层设计成具有抗微生物配置的预滤层；第二过滤层2，所述第二过滤层构造成精滤层；以及流出侧的第三过滤层3，所述第三过滤层设计成精滤层的载体层。
就是说，第一过滤层是功能层并且含有抗微生物的物质。
图2中示出过滤元件100的一个局部。过滤介质10是打褶的并且设有折纹棱边20，从而所述过滤介质具有更大的过滤面。这种过滤元件10可以附加地设有边缘带(见图3)并且用在移动设施、例如车辆、船舶或飞行器中的通风设备中。
图3示出具有褶皱式滤芯的过滤元件100。褶皱式滤芯11通过设有折纹的打褶的过滤介质10形成并具有两个末端折纹14。通过设置多个折纹可以扩大过滤元件100的过滤面。在其两个不是沿折纹方向延伸的侧面16上，过滤介质10分别设有边缘带12。这种过滤元件100可以装入这里没有示出的壳体中。为了净化空气流，所述空气流沿流动通过方向L流动通过过滤元件100的过滤介质10。
附图标记列表
1 具有抗微生物配置的预滤层
2 精滤层
3 载体层
10 过滤介质
11 褶皱式滤芯
12 边缘带
14 末端折纹
16 褶皱式滤芯的侧面
20 折纹棱边
100 过滤元件
L 空气流。

Claims (10)

1.过滤元件(10)，所述过滤元件用于在移动设施，特别是车辆、船舶或飞行器的通风设备中进行空气过滤，所述过滤元件具有多层的过滤介质(10)，其特征在于，所述多层的过滤介质具有：流入侧的第一过滤层(1)，所述第一过滤层设计成具有抗微生物配置的预过滤层；第二过滤层(2)，所述第二过滤层设计成精滤层；以及第三过滤层(3)，所述第三过滤层设计成所述精滤层的载体层。
2.根据权利要求1所述的过滤元件，其特征在于，所述第一过滤层(1)构造成PM2.5级的非织造织物层。
3.根据上述权利要求中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述抗微生物配置含有抗菌和/或抗病毒和/或抗过敏和/或杀霉菌的物质。
4.根据权利要求3所述的过滤元件，其特征在于，所述抗微生物配置含有果酸、特别是柠檬酸。
5.根据上述权利要求中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述第二过滤层(2)由最高级分离度的过滤介质组成。
6.根据权利要求5所述的过滤元件，其特征在于，所述最高级分离度的过滤介质具有纳米纤维。
7.根据权利要求5所述的过滤元件，其特征在于，所述最高级分离度的过滤介质具有多孔膜。
8.根据上述权利要求中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述第三过滤层(3)形成流出侧的层，所述流出侧的层设计成具有抗微生物配置。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤介质(10)具有另一个层，所述另一个层形成流出侧的层，并且所述另一个层设计成具有抗微生物配置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的过滤元件，其特征在于，所述过滤介质(10)具有另一个层，所述另一个层构造成吸附层并且特别是具有活性碳。
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