CN1244391C - 复合过滤器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于过滤环境空气流的复合过滤器，该复合过滤器包括至少一个未预先粘合的上游分层和一个未预先粘合的下游分层，其中上游分层与下游分层的绝对孔隙体积之比为RAPV＞2，并且上游分层和下游分层的绝对投影纤维覆盖率APFC＞95%。另外，本发明涉及一种制造这种复合过滤器的方法，该方法包括以下步骤：(a)将一种过滤材料铺放到一个支承件上，以便形成上游未预先粘合的分层，(b)把下游未预先粘合的分层设置在上游分层上，和(c)将各分层粘合，以形成一个具有整体式分层结构的复合过滤器。

Description

复合过滤器及其制造方法
发明领域
本发明涉及一种用于除去混入环境空气流中的固体颗粒的复合过滤器。更具体地说，它涉及一种用于过滤环境空气中颗粒的复合过滤器，该复合过滤器包括至少一个未预先粘合的上游分层和一个未预先粘合的下游分层。
术语“预先粘合的”这里意思是指一种过滤介质的组成，如可热粘合的熔结纤维或可用粘结剂粘合的纤维，用对激活粘合机制有效的方式处理，因而形成组成过滤器的一种分开、独立、粘聚和通常是自支承的网。这种预先粘合的网可以通过象卷绕在滚筒上、从滚筒上拆卷、切割等这类方法来进行机械处理。
术语“分层”这里意思是指用未预先粘合的过滤材料制成一个整体式分层结构的薄片(层)的带。相反，“层”意思是指过滤材料的分开的、预先粘合的自支承网(带材)。
背景和先有技术
在近代，用于过滤气体中颗粒的技术，在一些平常应用如与消费者有关的污物和粉尘的真空净化及很需要的工业应用如从气体中除去各种各样污染物的特定粒径部分—其中也包括从惰性的到生物化学上敏感部分—二者中已变得相当成熟。现在十分理解，气流中的污染颗粒可以具有各种各样的尺寸、几何形状，比如，细长的和球形的，及化学和物理成分，比如，无气味的颗粒和发出气味的颗粒。
结果，已研发出了过滤技术，以便提供适合于最优过滤污染颗粒特定部分的过滤介质。另外，这种技术已研发出用于优化过滤器各种性能特点的技术，如保持穿过过滤器的低的压降，和增加过滤器使用寿命，以便延长过滤器元件更换之间的时间长度。
达到这些目的的传统方法是提供一种多层过滤器介质，该多层过滤器介质包括若干分开的单独设计的层，这些层中每一层都预定完成主要是一个，而有时是几个特定的过滤功能。例如，常常用一种很敞开的、多孔而薄的稀松布来保护下面的过滤器层免受快速运动的、大而硬的颗粒磨损；通常是用一种多孔而膨松的层来捕集大量的主要大颗粒，而超细直径的长丝，低孔隙度层通常规定用于除去最小的颗粒，以便增加过滤效率。从许多现行的选择方案中，选定分立的过滤层，并按预先选定的顺序组合，然后组装成一组以便形成一个多层，并因此形成多功能过滤器。一个或一个以上相邻的层可以相互粘合或者各层可以不经粘合。任选地，各单个层可以夹在覆盖物，通常是纸之间，使其具有结构上的整体性并容易处理。
上述构成多功能过滤器的多层系统的缺点是，对过滤介质进行过度的重复加工。也即，首先加工一个规定层中的过滤材料，以便形成单独的层，然后将它加工以装配多层过滤器中的那层。每个步骤都增加对最终过滤器产品的压实和覆盖，尽管有时是轻微的。这易于升高穿过过滤器的压降并减少了容尘量，因而限制了使用寿命。
WO 01/03 802公开了一种复合过滤器，该复合过滤器包括至少一个未预先粘合的上游分层和一个未预先粘合的下游分层。然而，正如下面(图2)详细示出的，在这种复合过滤器中，穿过复合过滤器产生一个比较高的压降。另外，这种过滤器的使用寿命时间也低。
鉴于这种情况，本发明的目的问题是提供一种复合过滤器，在该复合过滤器中穿过过滤器的压降保持较低并具有长的使用寿命时间。
发明概要
这个目的问题通过一种用于过滤环境空气流的复合过滤器解决，该复合过滤器包括至少一个未预先粘合的上游分层和一个未预先粘合的下游分层，其中上游分层与下游分层的绝对孔隙体积比(ratio of absolute porevolume)RAPV＞2，而上游分层和下游分层的绝对投影纤维覆盖率(absoluteprojected fiber coverage)APFC＞95％。
由于这种复合过滤器的这些参数，使穿过过滤介质的压降保持低水平，并使过滤器的使用寿命时间增加。
另外，本发明能提供一种由至少两个叠加的过滤材料分层制成的复合过滤器，上述两个叠加的过滤材料分层粘合在一起，以形成一个整体式分层结构。在任何规定的分层中过滤材料的组成都预先选定，以便实施所希望的过滤功能。例如，可以选择细的(亦即，小直径)和致密填充的纤维，以便捕集很小的粉尘颗粒，如约5微米和更小的那些颗粒。此外，也可以用充有静电的纤维来阻塞这些颗粒和甚至更小颗粒的通道。类似地，可以利用设计成具有大容尘量的膨松、非常多孔的介质，来使该介质吸收大尺寸的污物颗粒。
因为本发明的复合过滤器包括若干预先粘合的分层，所以为形成整体式结构而粘合至少一个分层，优选的是粘合所有分层的操作，只是在一特定的所希望的复合过滤器的所有分层叠加完成之后才开始。所产生的结构是由若干不同类型过滤材料组成的单体，这些不同类型的材料表现为各自的薄层。
鉴于这种情况，分层结构通过组建一叠选定的过滤材料分层形成。由于各分层未预先粘合，所以每个分层的组成，也就是说，纤维、粒料等，一般是通过机械法或气流成形(成网)法松散地铺放在位于下面的层上。在每个分层内部，纤维材料的组成十分均匀，并且在各分层之间有一个“绒毛状”(起绒的)界面。
优选的是，上述种类的复合过滤器包括一个上游分层与下游分层的平均孔径比RPD是在4＜RPD＜10的范围内。
由于这个比例，上游分层的容尘量大大增加，因此上游分层起一个用于下游分层的前置过滤器作用，同时不增加穿过复合过滤器的压降。
额外地但不是唯一地，这种复合过滤器可以包括一个上游分层的平均孔径PDU，该上游分层具有PDU＞60μm，优选的是在80μm＜PDU＜200μm的范围内。
所有上述复合过滤器可以包括上游分层，上游分层具有相对孔隙体积(relative pore volume)RPVU＞94，优选的是RPVU＞96％，表观密度ADU＜0.05g/cm3，厚度D是在0.5mm＜D＜2.5mm的范围内。选择的这些参数产生一个具有所要求的RAPV和APFC的上游分层。
另外，这类复合过滤器也可以具有下游分层，下游分层具有相对孔隙体积RPVD小于RPVU，表观密度ADD是在0.07g/cm3＜ADD＜0.14g/cm3范围内，和厚度D是在0.1mm＜D＜0.4mm范围内。选择的这些参数产生一个具有所要求的RAPV和APFC的下游分层。
另外，任何上述复合过滤器的上游分层都可以优选地包括具有长度是在0.1mm-3.0mm范围内的纤维。
由于这种结构，上游分层可以制得更膨松，以便提供更大的容尘量。
优选的是，上述复合过滤器可以包括一个具有粉尘滞留量(阻挡率)DR的上游分层，对于具有相应于下游分层的平均孔径的粉尘颗粒，DR＞99％。
这个特点避免了下游分层的堵塞，并因此，进一步保持穿过过滤器的低的压降和进一步增加了复合过滤器的使用寿命时间。
额外地但不是唯一地，这种效果在这样的复合过滤器中可以增加：其中纤维在上游分层中在流动方向上的取向高于在下游分层中的取向。这种结构进一步改善了保持穿过过滤器的压降。
如上所述，复合过滤器可以包括一个干法成网(成形)的、可热粘合熔结的双组分或单组分聚合物纤维制成的上游分层和熔喷纤维制的下游分层。在这种情况下，单个分层由单种类型过滤介质，例如，100％双组分聚合物纤维、熔喷纤维、短纤维或纺粘长丝构成。
可供选择地，复合过滤器可以包括一个上游分层，该上游分层具有从下列一组材料中选定的组成，这组材料包括100wt％双组分聚合物纤维，一种至少约10wt％双组分聚合物纤维与余量为天然纤维，如短纤浆纤维或茧状纤维(kokon fibers)、短纤维或其一种混合物的混合物，及一种至少约10wt％单组分聚合物可热粘合熔结纤维与余量为短纤浆纤维、短纤维或其一种混合物的混合物。
在这种情况下，一个单分层由一种过滤介质的混合物，如气流法成形的网、通常是双组分聚合物纤维和短纤浆(FP)纤维的均匀混合物构成。
因为还希望提供一种分层结构，所以在一叠层中的相邻各分层可以具有不同的组成。尽管如此，一个分层的组成在一叠层中可以重复，不过在相同组成的分层之间，应该有至少一个不同组成的分层。
复合过滤器的这种结构不同于常用的多层过滤介质结构，该多层过滤介质结构通过将多个单独过滤介质层叠层而形成，其中每层都已预先粘合，以便在多层叠层形成之前形成一个自支承网。
这种整体式分层结构提供许多显著优于常用过滤介质的优点。在一方面，整体式分层结构可以制成更膨松，以便提供比具有相应于整体式结构各分层的组成的单独地预粘合的各层的叠层更大的容尘量。这是由于常用过滤介质的每个部分都压缩至少两次：一次是在通过粘合形成单独层时，而第二次是在各单独层被层叠形成过滤器时。
优选的是，这种结构的双组分聚合物纤维可以具有一种聚合物的外皮和一种不同聚合物的纤芯，该不同聚合物具有高于前一种聚合物的熔点。纤芯可以包括聚丙烯，而外皮可以包括聚乙烯。
此外，纤芯可以相对于外皮偏心设置。在这种结构中，纤维将卷曲，其结果是进一步增加了分层的膨松度。
优选和可供选择的是，上述复合过滤器可以包括一个上游分层，该上游分层还具有从未充电的裂膜纤维、充电的裂膜纤维及混合静电纤维至少其中之一中选定的纤维。
因此，本发明现在提供一种包括至少两个未预先粘合的分层的复合过滤器，每个分层都单独地包括至少一种过滤材料并与相邻分层不同，其中将各分层粘合在一起，以便形成一个整体式分层结构，该整体式分层结构具有一个适合于接收混在空气中的颗粒的第一边界面和一个适合于排放过滤后气体的第二边界面，这种复合过滤器显示出减少了的压降和延长了的使用寿命时间。
所有上述复合过滤器都可以在真空净化器袋中实施，而更普遍的是在真空过滤器中实施。利用“真空过滤器”意思是指一种过滤器结构用来通过使一种气体，优选的是通常混有固体颗粒的空气，穿过该结构来操作。在这种应用中，已按照气流方向对结构的各侧边、各分层和各层作了定义。也就是说，例如过滤器的入口侧是“上游”，而过滤器的排放侧是“下游”。偶而这里用术语“在前面”和“在后面”来表示结构各元件分别作为上游和下游的相对位置。当然，在过滤期间，穿过过滤器将有一个压力梯度，该压力梯度有时称之为“压降”。真空净化器通常用袋形过滤器。正常情况下，真空袋过滤器的上游侧是在内部，而下游侧是在外部。
除了真空净化器袋之外，本发明的复合过滤器可以用于各种应用中，如加热通风和空调(HVAC)系统，汽车驾驶室空气过滤器，高效(所谓“HEPA”)和净化室过滤器，排放控制袋家用过滤器，呼吸面具，外科手术用面罩等。任选地，在这些应用中复合过滤器可以用一附加的碳纤维或含碳颗粒层与本发明的复合过滤器联合使用，例如用来吸收有气味或有毒的污染物。而且，某些应用，如HEPA和净化室过滤器可以应用若干附加层与本发明的复合过滤器串联，如将低孔隙率聚四氟乙烯(PTFE)薄膜叠层到一个复合过滤器的合适的整体式分层结构边界面上。
本发明还提供一种制造上述种类复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将一种过滤材料铺放在一个支承件上，以便形成上游未粘合的分层，
(b)将下游未粘合的分层设置在上游分层上，和
(c)将各分层粘合以形成一种具有整体式分层结构的复合过滤器。
附图简介
图1是示出按照本发明的具有两个分层的整体式分层结构的一个实施例的示意剖视图。
图2是示出图1中复合过滤器和先有技术复合过滤器压降的曲线图。
图3是示出按照本发明的具有三个分层的整体式分层结构的复合过滤器另一个实施例的示意剖视图。
图4是按照本发明的具有四个分层的整体式分层结构的复合过滤器另一个实施例的示意剖视图。
图5是按照本发明的具有五个分层的整体式分层结构的复合过滤器另一个实施例的示意剖视图。
图6是图1两个分层式复合过滤器与其相邻的过滤层组合的另一个实施例的示意剖视图。
图7是图3三个分层式复合过滤器与其相邻的过滤层组合的另一个实施例的示意剖视图。
图8是图4的四个分层式复合过滤器与其相邻的过滤层组合的另一个
实施例的示意剖视图。
图9是图5的五个分层式复合过滤器与其相邻的过滤层组合的另一个
实施例的示意剖视图。
图10是示出图6的两个分层式复合过滤器用粘结剂或超声粘合层粘合到相邻过滤层上的示意剖视图。
图11是示出图7的三个分层式复合过滤器用粘结剂或超声粘合层粘合到相邻过滤层上的示意剖视图。
图12是示出图8的四个分层式复合过滤器用粘结剂或超声粘合层粘合到相邻过滤层上的示意剖视图。
图13是示出图9的五个分层式复合过滤器用粘结剂或超声粘合层粘合到相邻过滤层上的示意剖视图。
图14是用于生产按照本发明优选实施例的复合过滤器的在线生产工艺示意图。
优选实施例说明
下面，和在明确地讨论本发明优选实施之前，更详细地说明适合在本发明中使用的不同过滤器材料的组成：
关于下面的讨论，已经应用DIN 44956-2试验来确定在粉尘装到下列含量范围：0，0.5，1.0，1.5，2.0和2.5克的微细粉尘之后，在五个不同的真空净化器袋构造例子压降上的增加。
微细粉尘装载试验之后的透气率：DIN 44956-2的粉尘装载部分，是从0-2.5g/(m2×s)以0.5g的增量对每种样品的七个袋进行。然而，没有再次记录压降值。然后对具有规定粉尘装载量的各袋，确定最大可承受的透气率值。
标准真空净化器过滤袋材料：
这种材料，有时叫做“标准纸”，传统上作为单层使用，其中它提供真空净化器袋所要求的粉尘过滤和容器，及强度和耐磨性。这种材料也是刚性的，足以能很容易在标准袋制造设备上制造。该纸主要由未经漂白的木浆料组成并用湿法成网法生产，上述木浆料含有6-7％的合成纤维，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)类聚酯。标准纸典型地具有约30-80g/m2的单位重量，而通常是约50g/m2。PET纤维典型地具有1.7分特的细度和6-10mm的长度。这种纸具有透气率是在约200-500L/(m2×s)的范围内和平均孔径为约30mm。然而，由DIN 44956-2试验所测定的效率只是约86％。另一个特点是这些孔迅速地被粉尘塞满，并且容尘量还受只有约0.20mm的很薄的纸厚限制。
纺粘型非织造织物：
纺粘聚合物纤维的非织造织物可以用作结构中的过滤分层。这些纤维可以是任何能纺粘的聚合物如聚酰胺类、聚酯类或聚烯烃类。纺粘型非织造织物的单位重量应约为10-100g/m2，而优选的是约为30-40g/m2。当由DIN 53887测量时，纺粘非织造织物应具有透气率约为500-10,000L/(m2×s)，而优选的是约为2,000-6,000L/(m2×s)。纺粘织物也可以是充静电的。
稀松布或支承毛网(supporting fleece)：
稀松布一般指的是单位重量轻、很空的多孔纸或非织造纤维网。稀松布的单位重量典型的是约为10-30g/m2，而经常是约为13-17g/m2。稀松布，有时叫做支承毛网，通常具有透气率约为500-10,000L/(m2×s)。它主要是用来保护其它的分层或层免受摩损。稀松布也可以过滤很大的颗粒。稀松布，以及任何过滤器复合材料的分层都可以充以静电，只要材料具有合适的介质性质即可。
湿法成网的高容尘量材料：
湿法成形的高容尘量材料，这里经常叫做“湿法成网容量纸”，它比标准的真空吸尘器袋滤纸更膨松、更厚和更能透过。它完成多种功能。这些功能包括抗冲击载荷、过滤大的污垢颗粒、过滤大部分小的粉尘颗粒、保留大量颗粒而同时让空气很容易流过，因而在高的颗粒载荷下提供一个低的压降，这样延长了过滤器的寿命。
湿法成网容量纸通常包括一种木浆纤维和合成纤维的纤维混合物。它通常含有高达约70％的木浆料和相应地比上述标准纸更多的合成纤维，如PET。在典型的50g/m2单位重量下，它比厚约0.32mm的标准纸具有更大的厚度。孔径也大得多，因此平均孔径可以大于160mm。因此，在堵塞之前它能装更多的粉尘。湿法成网容量纸的单位重量通常约为30-150g/m2，而优选的是约为50-80g/m2。
当用DIN 44956-2测定时，湿法成网容量纸具有微细粉尘颗粒过滤效率约为66-67％。重要的是，湿法成网容量纸具有比标准滤纸高的透气率。因此透气率下限优选的是应至少约为500L/(m2×s)，更优选的是至少约为1,000L/(m2×s)，和最优选的是至少约为2,000L/(m2×s)。透气率上限限定为保证纸过滤和保留大于10mm的粉尘颗粒的主要部分。结果，设置在下游的第二级高效过滤介质能在显示穿过过滤器的实际压降增加之前，更长时间滤出和含有微细颗粒。因此，湿法成网容量纸的透气率优选的是应至多约为8,000L/(m2×s)，更优选的是至多约为5,000L/(m2×s)，和最优选的是至多约为4,000L/(m2×s)。因此可以看出，湿法成网容量纸特别适合于设计成为待设置在第二级高效过滤分层上游的多用途过滤分层。
干法成网的高容尘量材料：
干法成网的高容尘量材料，这里有时称之为“干法成网容量纸”，它已经不作为真空净化器袋中的过滤器使用。干法成网纸不是用水性浆料制成，而是用气流成网工艺和优选的是用“短纤浆”法生产。把分子链吸引在一起时起大滚筒作用的氢键键合在没有水时不工作。因此，在同样的单位重量下，干法成网容量纸通常比标准纸和湿法成网容量纸要厚得多。例如，对于典型的单位重量70g/m2，厚度是0.9mm。
干法成网容量纸带可以主要用两种方法粘合。第一种方法是胶乳粘合，在胶乳粘合中胶乳粘合剂可以用水基分散体施加。可以用各种饱和技术如喷雾或浸渍和压榨(浸轧辊涂布)，随后在这两种情况下用干燥和打浆固化法。胶乳粘合剂也可以用照相凹版辊以不连续的图形如点点菱形、网纹或波纹线施加，随后干燥和固化。
第二种方法是热粘合法，例如利用粘合剂纤维。粘合剂纤维这里有时称之为“可热粘合的熔结纤维”，该可热粘合的熔结纤维被非织造织物手册(1992年版)定义为“具有比纤维网中其它纤维更低的软化点的纤维。在施加热和压力时，这些纤维起一种粘合剂作用。”这些可热粘合的熔结纤维在对纤维网施加足够热和压力的地方，一般是完全熔化，因而在它们的交点处把基体纤维粘合在一起。一些例子包括共聚酯聚合物，这些共聚酯聚合物当受热时粘附各种纤维状材料。
在一个优选实施例中，热粘合可以通过将至少20％优选的是高达50％的双组分(“B/C”)聚合物纤维加到干法成网的纤维网上完成。B/C纤维的一些例子包括具有聚丙烯(“PP”)纤芯和更热敏的聚乙烯(“PE”)外皮的纤维。术语“热敏的”意思是指在低于熔点3-5℃的温度下软化和变粘或可热熔结的纤维。外皮聚合物优选的是应具有熔点在90-160℃范围内，而纤芯聚合物应具有较高的熔点，优选的是高于外皮聚合物熔点至少约5℃。例如，PE在121℃下熔化，而PP在161-163℃下熔化。当干法成网的纤维网在热压延机的轧辊间隙之间通过或进入直通空气干燥炉时，这可通过用较少打浆和压力得到热粘合纤维来帮助粘合上述干法成网的纤维网，以便产生一种不太密实、空隙更大和能透气的结构。在一个更优选的实施例中，把B/C纤维中纤芯/外皮的纤芯设置成与外皮偏心。纤芯设置得越朝向纤维的一侧，则在热粘合步骤期间B/C纤维越易卷曲，因而增加了干法成网容量纸的膨松。当然，这将改善它的容尘量。因此，在另一个优选实施例中，纤芯和外皮并排设置在B/C纤维中，并且粘合是用直通空气干燥炉实现。比直通空气粘合对纤维网压缩更多的热压延机在这种情况下较少优选。可以在纤芯/外皮或并排的B/C纤维中使用的另一些聚合物组合，包括具有共聚酯的PP，低熔点聚合物类，和具有尼龙6的聚酯。干法成网的高容量分层也可以实际上完全由双组分纤维构成。双组分纤维的另一些改变除了“外皮/纤芯”之外，可以使用，如在非织造织物一书中公开的“并排”、“海岛型”和“桔子状”实施例，这些在Jirsak 0.，和Wadsworth，L.C.，Carolina Academic Press，Durham，North Carolina，1999，所出一书“非织造织物”的第26-29页中公开了。
一般，干法成网容量纸的平均孔径是介于标准纸孔径和湿法成网容量纸的之间。当用DIN 44956-2试验测定时的过滤效率约为80％。干法成网容量纸应具有与上述湿法成网容量纸大约相同的单位重量和相同的透气率，亦即，在约500-8,000L/(m2×s)，的范围内，优选的是约为1,000-5,000L/(m2×s)，和最优选的是约为2,000-4,000L/(m2×s)。它具有极好的容尘量并具有在重量和厚度上比湿法成网的纸更均匀得多的优点。
设想了一些干法成网容量纸的优选实施例。一种是胶乳粘合短纤浆纤维组成。也就是说，组成纸的纤维主要由短纤浆构成。术语“短纤浆”意思是指本发明过滤器的非织造组分，该非织造组分通过浆料，亦即，木材或棉花的纤维状纤维素材料用机械式磨辊制备，然后气动式将浆料输送到气流成网机或干法成形机的纤维网形成元件上。可以用Wiley磨机来研磨浆料。对干法成形采用所谓的Dan Web或M和J机器。短纤浆组分和短纤浆的干法成网分层是各向同性的，因此其特征在于在所有正交的三维方向上随机纤维取向。也就是说，与三维各向异性的非织造纤维网相比，它们的大部分纤维取向离开非织造纤维网的平面，并且特别垂直于该平面。在本发明中所利用的短纤浆纤维优选的是长约0.5-5mm。纤维通过一种胶乳粘合剂固定在一起。粘合剂可以作为粉末或乳剂施加。
粘合剂通常在干法成网容量纸中的含量在约10-30wt％的范围内，而优选的是约占纤维重量约20-30wt％的粘合剂固体。
干法成网容量纸的另一个优选实施例包括一种短纤浆纤维和“裂膜纤维”及双组分聚合物纤维的至少一种的热粘合混合物。更优选的是，短纤浆纤维的混合物包括短纤浆纤维和双组分聚合物纤维。
裂膜纤维：
裂膜纤维基本上是扁平的矩形纤维，该纤维可以在加入本发明的复合结构之前或之后充上静电。裂膜纤维的厚度可以在2-100微米范围内，宽度可以在从5微米到500微米的范围内，而长度可以在从0.5到15mm范围内。然而，裂膜纤维的优选尺寸是厚度约为5-20微米，宽度约为15-60微米，和长度约为0.5-8mm。
本发明的裂膜纤维优选的是用一种聚烯烃，如聚丙烯制造。然而，适用于制造纤维的任何聚合物都可以用于本发明复合结构的裂膜纤维。合适聚合物的一些例子包括，但不限于，聚乙烯的均聚物和共聚物那样的聚烯烃，聚对苯二甲酸酯类，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸环己烷二甲醇酯(PCT)、聚碳酸酯、和聚三氟一氯乙烯(PCTFE)。另一些合适的聚合物包括尼龙类、聚酰胺类、聚苯乙烯类，聚-4-甲基戊烯-1，聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯类、聚硅氧烷、聚苯硫醚类。裂膜纤维还可以包括一种均聚物和共聚物的混合物。在目前应用中，本发明用聚丙烯制的裂膜纤维作为例子。
在层压薄膜结构中使用具有各种不同分子量和形态的PP聚合物，已证明可产生具有生产裂膜纤维所要求的机械性质和脆度合适平衡的薄膜。这些PP裂膜纤维还可以随后被给出所希望的卷曲程度。当然，裂膜纤维的所有尺寸在制造纤维过程中都可以改变。
在美国专利No.4,178,157，公开了一种用于生产裂膜纤维的方法。将聚丙烯熔化并挤成一种薄膜，然后按照常用的吹制拉伸工艺，将该薄膜吹制成一个大的管子(气球)，将环境空气引入或允许空气进入该大的管子中。用空气给气球充气，用来使薄膜骤冷和使PP分子链的分子结构双轴向取向，产生一个较大的强度。然后将气球泄气并在两对或两对以上轧辊之间拉伸薄膜，其中薄膜夹持在两个接触辊的辊隙中，同时在两个接触辊之间施加可变的压力量。这造成在机器方向上的附加拉伸，这种拉伸可通过以比第一组辊更快的速度驱动第二组辊来完成。结果是对机器方向上的薄膜产生更大的分子取向，其结果是随后将变成长的裂膜纤维尺寸。
薄膜可以在它冷却下来之前或之后充静电。尽管各种充静电技术可以用来给薄膜充电，但已发现有两种方法是最优选的。第一种方法包括使薄膜约在中途通过两个DC电晕放电电极之间的约1.5-3英寸的间隙。可以使用具有金属丝发射针的电晕放电条，其中一个电晕放电电极具有约20-30kV的正DC电压电位，而对面的电极具有约20-30kV的负DC电压。
第二种优选的方法利用美国专利No.5,401,446(Wadsworth和Tsai，1995)中所介绍的一些充静电技术，这些技术称之为Tantret(tm)技术I和技术II，对该技术I和技术II此处作进一步介绍。现已发现，技术II把最高电压电位给到薄膜上，在该技术II中，当薄膜绕两个带负电的金属外壳内周边通过时，薄膜用每个外壳的正电晕放电导线悬挂在绝缘辊上。一般，利用技术II，可以将正的1,000-3,000伏或更高的电压加到薄膜的一侧面，同时将同样大小的负电压加到荷电薄膜的另一侧面。技术I，其中薄膜接触带-1到-10kV DC电压的金属辊，而具有+20到+40kV DC电压的一根导线安放在带负电的偏置辊上方1-2英寸处，同时薄膜的每个侧面都连续地暴露于这个辊/导线充电构造中，当在薄膜的表面上测量时，产生较低的电压电位。利用技术I，通常在薄膜两表面上得到数值基本相同为300-1,500伏但极性相反的电位。然而，用技术II得到的较高表面电位，未发现导致用裂膜纤维制造的纤维网有更好可测量的过滤效率。因此，并且由于更容易束紧薄膜并使薄膜通过技术I的装置，所以这种方法现在主要是用于在裂膜成布法之前给薄膜充电。
冷却和拉伸后的薄膜可以是热或冷充静电。然后将薄膜同时拉伸和裂膜成许多狭窄的宽度，通常是高达约50微米。然后将裂膜的扁平长丝集束成丝束，该丝束按每厘米控制的卷曲数进行卷曲和然后切成所希望的人造短纤维长度。
在一特别优选的实施例中，干法成网高容尘量纸包括所有短纤浆纤维、双组分聚合物纤维、和充静电的裂膜纤维的混合物。优选的是，短纤浆纤维含约5-85wt％，更优选的是含约10-70wt％，和最优选的是含约40wt％，双组分纤维含约10-60wt％，更优选的是含约10-30wt％和最优选的是含约20wt％，及充静电的裂膜纤维含约20-80wt％，和更优选的是含约40wt％。这种干法成网高容尘量纸可进行热粘合，优选的是在90-160℃高温下，更优选的是在低于110℃的温度下，和最优选的是在约90℃温度下进行热粘合。
混合的静电纤维：
干法成网高容尘量纸的另一些优选实施例包括一种热粘合纸，该纸可具有100％“混合的静电纤维”，一种20-80％混合的静电纤维和20-80％B/C纤维的混合物，及一种20-80％混合静电纤维、110-70％短纤浆纤维和10-70％B/C纤维的混合物。“混合静电纤维”过滤器通过将具有大不相同摩擦电性质的各纤维混合并使它们相互或与机器的金属部件相摩擦而制造，该金属部件包括如在梳理期间梳理滚筒上的金属丝。这使得一种类型的纤维比另一种类型的纤维带更多的正电或负电，并增强了对粉尘颗粒的库仑引力。在美国专利No.5,470,485和欧洲专利申请EP 0 246 811中讲述了具有这些类型混合静电纤维的过滤器的生产。
在美国专利5,470,485中，过滤器材料由(I)聚烯烃纤维和(II)聚丙烯腈纤维的混合物组成。纤维(I)是纤芯/外皮或并排式双组分PP/PE纤维。纤维(II)是“无卤族元素的”。纤维(I)还具有某种“卤代聚烯烃类”：尽管，丙烯腈纤维没有卤族元素。该专利指出，各纤维在混合在一起之前，必需用非离子洗涤剂、用碱或溶剂充分洗涤，和然后充分漂洗，以使它们没有任何润滑剂或抗静电剂。尽管该专利说明，所生产的纤维垫应该进行针刺，但这些纤维也可以被切成5-20mm的长度并与类似长度的双组分热粘合剂纤维及还与可能添加的短纤浆混合，以便干法成网的热粘合纸可以在本发明中应用。
EP 0 246 811介绍了两种不同类型纤维在一起摩擦的摩擦生电效果。它提出采用与美国专利5,470,485相同类型的纤维，只是聚丙烯腈纤维的-CN基可以用卤族元素(优选的是氟或氯)取代。在用-CI基取代足够量-CN基之后，如果共聚物包括35-85％重量百分数的丙烯腈单元，则该纤维可以称之为“变性丙烯腈”纤维。EP 0 246 811述及，聚烯烃与取代丙烯腈(优选的是变性丙烯腈)的比例，按表面积计可以是在30∶70-80∶20范围内，而更优选的是在40∶60-70∶30范围内。同样，美国专利5,470,485提出，聚烯烃纤维与聚丙烯腈纤维的比例，相对于过滤材料的表面，是在30∶70-80∶20范围内。因此，这些聚烯烃纤维与丙烯腈或变性丙烯腈纤维的比例范围，可以按上述比例用于干法成网热粘合容量纸中。
熔喷毛网(纤维网)
一种合成聚合物纤维熔喷毛网，可以任选地用作一个多用途分层和一个高效过滤分层之间的分层。熔喷毛网分层通过捕集某些通过多用途过滤分层的颗粒，增加总体过滤效率。熔喷毛网分层也可以任选地充静电，以助于过滤微细粉尘颗粒。设置熔喷毛网分层使得在规定的容尘量下，压降比没有熔喷毛网分层的复合材料有所增加。
熔喷毛网优选的是具有单位重量约为10-50g/m2，而透气率约为100-1500L(m2×s)。
高膨松熔喷非织造织物：
从最近研究开发改进的真空净化器袋中的另一个发现，是研制一种高膨松(MB)纤维网或分层，它们可以在过滤级MB毛网的上游使用，作为一种前置过滤器代替湿法成网容量纸或干法成网容量纸。高膨松MB前置过滤器可以用约10℃温度的急冷空气，以熔喷法制造。相反，常规的MB通常是用35-45℃环境温度下的室内空气。另外在高膨松MB法中以MB模出口到纤维网卷绕输送机的收集距离增加到400-600mm。对正规的MB生产来说，该距离通常约为200mm。此外，高膨松MB非织造织物通过用一个约215-235℃的较低温度的抽长空气温度代替正常的抽长空气温度280-290℃，及比用于过滤级MB生产的260-280℃低的约200-225℃的MB熔化温度制造。较冷的骤冷空气，较低的抽长空气温度，较低的熔化温度和较长的收集距离，使MB长丝更多地冷却下来。取消打浆导致较少的长丝拉伸，并因此，导致比通常过滤级MB纤维网所发现的直径更大的直径。较冷的长丝当设置在收集器上时，更不易热熔结在一起。因此，高膨松熔喷非织造织物会具有更多的空面积。在单位重量为120g/m2时，高膨松熔喷非织造织物的透气率是806L/(m2×s)。相比之下，轻得多(比如，22g/m2)的过滤级MB PP纤维网具有最大透气率仅为450L/(m2×s)。当用DIN 44956-2试验进行测定时，高膨松MB非织造织物的过滤效率是98％。当用高膨松MB非织造织物两个一起放在袋的内部时，透气率还是295L/(m2×s)，而这一对高膨松熔喷非织造织物的过滤效率是99.8％。只要非织造织物是具有合适介电性质的材料，高膨松熔喷非织造织物可以不充电，或者任选地充静电。
本发明的高膨松MB非织造织物应与“过滤级MB”区别开，上述过滤级MB也在本公开内容的多层真空过滤器结构中应用。过滤级MB纤维网是一种常规的熔喷非织造织物，一般其特征在于单位重量通常约为22g/m2，和小的孔径。聚丙烯制的过滤级MB非织造织物的附加典型特征列于表I中。优选的聚丙烯制高膨松MB非织造织物最佳的是包括约5-20wt％烯-醋酸乙烯酯共聚物。过滤级MB非织造织物一般具有高除尘效率，亦即，大于约99％。
表I
                    优选的      更优选的       最优选的
过滤级MB PP
重量，g/m2         5-100       10-50          25
厚度，mm            0.10-2       0.10-1        0.26
透气率，L/(m2×s) 100-5000     100-2000       450
抗拉强度，MD，N     0.5-15      1.0-10         3.7
抗拉强度，CD，N     0.5-15      1.0-10         3.2
纤维直径，mm         1-15        1-5          2-3
高膨松MB PP
重量，g/m2          30-180      60-120       80
厚度，mm             0.3-3       0.5-2        1.4
透气率，L/(m2×s)   300-8,000   600-3,000    2,000
抗拉强度，MD，N      1.0-30      2-20         10
抗拉强度，CD，N      1.0-30      2-20         9.2
纤维直径，mm         5-20        10-15        10-12
高膨松MB非织造织物在过滤效率上与上述干法成网和湿法成网容量纸相同。因此，高膨松MB非织造织物非常适合于除去大量的大粉尘颗粒和保留大量粉尘。因而，高膨松MB非织造织物分层适合于安放在本发明真空过滤器的上游，并作为前置过滤器用于本发明真空过滤器中的过滤级MB分层。
纺喷(定型式)(Spunblown(Modular))非织造织物：
在Ward，G.，非织造织物世界，1998年夏季，PP.37-40中所述的一种新型熔喷技术，可用来生产适合用作本发明中粗滤分层的纺喷(定型式)非织造织物。任选地，当在新型结构中需要时，可以利用纺喷非织造织物作为过滤级熔喷毛网分层。纺喷(定型式)非织造织物的规格列在表II中。
用于制造纺喷(定型式)非织造织物的方法一般是一种用更多皱纹的定型模和利用更冷的抽长空气的熔喷操作。这些条件生产一种粗的熔喷纤维网，该熔喷纤维网在类似常用熔喷纤维网单位重量下，具有较高强度和透气率。
微旦纺粘非织造织物：
纺粘(“SB”)非织造织物，这里偶而称之为微旦(微纤度)纺粘织物，它也可以以相同的方式用于本发明中，作为上述粗过滤器分层或过滤级熔喷毛网分层。微旦纺粘织物的规格列于表II中。微旦纺粘织物尤其是其特征在于长丝直径小于12mm，该直径对聚丙烯来说相当于0.10旦。比较起来，用于一次性使用产品的常用SB纤维网通常具有平均为20mm的长丝直径。微旦纺粘织物可以从Reifenhauser GmbH(Reicofil III)，KobySteel，Ltd.，(Kobe-Kodoshi纺粘技术)和Ason Engineering，Inc.，(Ason纺粘技术)得到。
表II
                           优选的     更优选的     最优选的
纺喷(定型的)
重量，g/m2               10-150      10-50        28
厚度，mm                  0.20-2      0.20-1.5     0.79
透气率，L/(m2×s)        200-4,000   300-3,000    1,200
抗拉强度，MD，N           10-60       15-40        43
抗拉强度，CD，N           10-50       12-30        32
纤维直径，微米            0.6-20      2-10         2-4
微旦纺粘PP
(Ason，Kobe-Kodoshi，Reicofil III)
重量，g/m2               10-50         20-30         17
厚度，mm                  0.10-0.6      0.15-0.5      0.25
透气率，L/(m2×s         1,000-10,000  2,000-6,000   2,500
抗拉强度，MD，N           10-100        20-80         50
抗拉强度，CD，N           10-80         10-60         40
纤维直径，微米            4-18          6-12          10
优选实施例：
按照本发明的一些代表性产品在图1，3-13中示意示出，并更详细说明如下。在各附图中，气流方向用箭头A表示。
在图1中，描绘了由两个分层制造的整体式复合式过滤器36。上游(脏空气侧)分层37是干法成网的FP容量分层，该分层具有最宽的重量范围为10-150g/m2，典型的重量范围为20-80g/m2，和具有优选的重量为75g/m2。FP层37具有不同的浆状纤维和双组分(B/C)纤维混合物。双组分纤维包括60％PE和40％PP。下游分层38是一种高效率MB组分，该组分具有重量为5-100g/m2，优选的是24g/m2。显而易见，独立组成的分层37和38在界面36A处会合。这个界面与多层复合物中两个预先粘合的层的层叠中的界面不同。由于不需要预先粘合的层构造来产生结构36，所以分层37和38的至少其中之一可以充分的薄，以致它不能形成为自立的纤维网作为一层加入常用的多层复合物中。
上游分层具有绝对孔隙体积为21.4cm3/g，下游分层的绝对孔隙体积为7.7cm3/g，结果绝对孔隙体积比RAPV＝2.78。上游层的绝对投影纤维覆盖率(APFC)，亦即当垂直看该分层时纤维覆盖的单位面积APFC为97.7％，而下游分层的APFC是99.3％。
为了优化容尘量，应获得上游分层的与下游分层的平均孔径比为6.21，上游分层的平均孔径为87微米，下游分层的平均孔径为14微米。
为了得到上述RAPV和APFC值，上游分层包括厚度为1.7mm，表观密度为0.044g/cm3，和相对孔隙体积为94.4％。下游分层包括厚度为0.21mm，表观密度为0.11g/cm3，和相对孔隙体积为87.4％。应该理解，这些数值仅是示例性的，尤其是上述RAPV和APFC值也可以用不同的厚度、表观密度、和相对孔隙体积得到。
图2示出穿过过滤器大为改善的压降，该压降取决于复合过滤器所过滤的粉尘量。上面的曲线表明具有上述特征的复合过滤器。下面的曲线表明先有技术的过滤器，包括作为上游分层的纺粘织物和作为下游分层的熔喷织物。先有技术上游分层具有绝对孔隙体积为6.9cm3/g，下游分层的绝对孔隙体积为8.1cm3/g，结果绝对孔隙体积比RAPV＝0.85。上游分层的绝对投影纤维覆盖率APFC为69.3％，下游分层的APFC为92.3％。
另一个实施例(未示出)具有与图1中所示实施例相同的结构。然而，这个实施例包括一个干法成网FP容量分层形式的上游分层，该分层的重量为50g/m2。FP层具有浆料纤维和双组分(B/C)纤维的不同的混合物。双组分纤维包括60％PE和40％PP。下游分层是一种具有重量为24g/m2的高效MB组分。上游分层具有绝对孔隙体积为22.7cm3/g，下游分层的绝对孔隙体积为7.7cm3/g，结果绝对孔隙体积比RAPV＝2.95。上游分层的绝对投影纤维覆盖率APFC为99.9％，下游分层的APFC为99.3％。
为了优化容尘量，应获得上游分层与下游分层的平均孔径比为5.93，上游分层的平均孔径为83微米，下游分层的平均孔径为14微米。
为了得到RAPV和APFC值，上游分层包括厚度为1.2mm，表观密度为0.042g/cm3，和相对孔隙体积为94.7％。下游分层包括厚度为0.21mm，表观密度为0.11g/cm3，和相对孔隙体积为87.4％。
在另一个实施例(未示出)中，上游分层包括裂膜纤维和“混合静电纤维”。裂膜纤维和“混合静电纤维”没有用在上游分层的所有变型中，而应当用至少10％和优选的是至少20％B/C纤维或其它类型可热粘合熔结纤维，以便达到足够的热粘合。一般，利用至少10％和优选的是至少20％浆料纤维来增加覆盖和过滤效率。如果使用胶乳粘合剂，则分层可以没有B/C纤维或其它类型的可热粘合熔结纤维。
图3示出一种包括三个分层的整体式复合过滤器39。第一分层40是用100％B/C纤维制造的粗干法成网组分。它主要是用作前置过滤器并保护下游过滤材料。最宽的重量范围是10-100g/m2，典型的重量范围是20-80g/m2，而优选的重量范围是50g/m2。上游分层41是如上述实施例所述的干法成网FP容量组分。下游分层42包括高过滤效率MB介质或其它超细纤维直径的材料，如纺喷定型织物或微旦纺粘织物。
图4是用四个分层材料制成的整体式复合过滤器43的示意图。第一分层44由100％B/C纤维干法成网FP组成。最宽的重量范围是10-100g/m2，典型的重量范围是20-80g/m2和目标重量是50g/m2。上游分层45是如上述实施例中所述的干法成网FP容量分层。可供选择地，分层45可以含有至少10％和优选的是至少20％B/C纤维、10％和优选的是至少20％浆料纤维，并且可以含有可变数量的充电或不充电的裂膜纤维。它可以含有可变数量的“混合静电纤维”。应当用至少10％和优选的是至少20％B/C纤维或其它类型可热粘合的熔结纤维，以便实现足够的热粘合。一般，用至少10％和优选的是至少20％浆料纤维来增加覆盖和过滤效率。如果使用胶乳粘合剂，则分层可以没有B/C纤维或其它类型可热粘合的熔结纤维。下游分层46含有如针对上述实施例所述的MB过滤介质。外部分层47是由气流成形浆料和B/C纤维组成的干法成网FP。
图5是由5个分层材料制成的整体式复合过滤器48的示意图。第一分层49由100％B/C纤维的干法成网FP组成。最宽的重量范围是10-100g/cm2，典型的重量范围是20-80g/cm2和目标重量是50g/cm2。上游分层50是如上所述的干法成网FP容量组分。组分51含有碳粒或碳纤维，以便吸收气味和除去空气中的污染物和有毒气体。组分52是如针对上述实施例所述的高过滤效率的MB。组分53是由气流成网浆料和B/C纤维组成的干法成网FP。
图6示出与图1所示相同构造的整体式复合过滤器54。该过滤器54由两个分层55，56组成，它们粘合到一个支承外层57上，层57包括一种纸、稀松布或非织造织物，具有重量范围是10-100g/m2。
图7示出与图3所示相同构造的整体式复合过滤器58，该过滤器58由三个分层59，60和61组成，它们粘合到一个外层62上，外层62包括纸、稀松布或非织造织物，具有重量范围为10-100g/m2。
图8示出与图4相同构造的整体式复合过滤器63，该过滤器63由四个分层64-67组成，它们粘合到外层68上，外层68包括一种纸、稀松布或非织造织物，其重量为10-100g/cm2。
图9示出与图5相同构造的整体式复合过滤器69，该过滤器69由五个分层71-75组成，它们粘合到外层76上，外层76包括一种纸、稀松布或非织造织物，具有重量是10-100g/cm2。
图10示出与图1所示相同构造的整体式复合过滤器的叠层77，该过滤器叠层77由两个分层78、79组成，它们粘合到一个支承外层81上，该外层81包括一种纸、稀松布或非织造织物，具有重量范围为10-100g/m2，其中外层81用胶或粘结剂80粘合，其中粘结剂80可以是一种胶乳粘合剂或一种热熔化粘结剂。
图11示出与图3所示相同构造的整体式复合过滤器的叠层82，该过滤器叠层82由三个分层83-85组成，它们粘合到一个外层87上，该外层87包括一种纸、稀松布或非织造织物，具有重量范围是10-100g/m2，其中外层用胶或一种粘结剂86粘合。
图12示出与图4相同构造的整体式复合过滤器叠层87A，该过滤器叠层87A由四个分层88-91组成，它们粘合到一个外层93上，该外层93包括一种纸、稀松布或非织造织物，具有重量为10-100g/m2，其中外层用胶或一种粘结剂92粘合。
图13示出与图5相同构造的整体式复合过滤器叠层94，该过滤器叠层94由五个分层95-99组成，它们粘合到一个外层101上，该外层101包括一种纸、稀松布、或非织造织物，具有重量为10-100g/m2，其中外层101用胶或一种粘结剂100粘合。
在图10-13实施例中所指出的各层之间粘合处，可以用常用的层间粘合法，如超声粘合法，代替上述胶/粘结剂粘合或者与上述胶/粘结剂粘合结合使用。
在图14中示出了一种用于生产新型复合过滤器的实施例的优选方法，该新型复合过滤器包括MB和FP组成的整体式分层结构。所示的方法提供一种制品，该制品层叠到一种稀松布、纸或非织造织物上，以便于处理、打褶或包装。也可以通过用一支承输送机代替稀松布、纸或非织造织物，提供一种未层叠的复合过滤器，以便带着未预先粘合的各分层进行整个加工过程。最终的整体式复合过滤器由至少两个分层组成，不过每个分层都可以含有一种以上如上所述类型的纤维或其它材料，并且上述最终的整体式复合过滤器一般由三至五个分层组成，这些分层被热粘合或胶乳粘合。对复合过滤器的充静电优选的是通过Tantret“冷”充静电法在线进行，不过MB纤维可以在排出MB模时在线“热”充电。另外，裂膜纤维，是在它们生产过程中被充静电，裂膜纤维可以通过FP施加器加入。此外，可以将“混合静电纤维”通过FP施加器加入复合物中，上述“混合静电纤维”由于不同的摩擦生电性质而在彼此摩擦后带有相反的极性。
现在参见图14，一个任选的拆卷机1设置在生产线的起始端处，以便能送入一种任选的支承层2，该支承层2可以是一种稀松布、纸或非织造织物。各组成1，2，4是任选的，这是因为将本发明的整体式复合过滤器层叠到一种稀松布、纸或非织造织物上，仅仅是要便于加工处理、打褶或包装。一个输送机皮带3在整个生产线长度上运转；然而，它也可以分开成若干较短的区段，用一个输送机区段按生产方法的要求将各分层的组件送到下面各区段上。另外在生产线的起始端处，有一个任选的粘结剂施加器4，用于分配呈胶或热熔化粘结剂形式的粘结剂5。当希望将支承层在线层叠到新型复合材料的整体式分层结构上时，可以利用这种粘结剂涂布工位。然而，应该注意，不打算用施加器4在分层结构内预先粘合各分层。
接下来，如图14中所示，有至少一个，而优选的是两个FP施加器单元6和8。在生产线开始处FP施加器单元的主要功能是生产干法成网分层7和9并把它们设置在任选的粘结剂分层5上，或者如果不用任选的支承层2和粘结剂5时设置到输送机皮带3上。干法成网分层7和9可以相同，或者具有不同的组成和性质，以便满终端产品的要求。在任何方面，分层7和9的作用主要是支承和保护MB或相关的过滤介质分层12和14。在所示的实施例中，FP分层7和9主要是由“浆料”和双组分(B/C)纤维组成。不同类型的B/C纤维可以如上所述使用。例如，一种优选的类型具有一较高熔点纤维如PP的纤芯和一较低熔点纤维如PE的外皮。另一些优选的“浆料”和B/C纤芯/外皮PP/PE在分层7中是50％“浆料”/50％B/C纤维，和在分层9中是25％“浆料”/75％B/C纤维。如果胶乳粘合剂不加在区段23中，那么应当用至少20％B/C纤维或其它类型的热粘合剂纤维。另一方面，如果胶乳粘合剂接连加在区段23和27中，那么可以通过FP施加器头6和8施加100％“浆料”纤维。另外，可以从FP施加器6或施加器8，或者从施加器头6和8二者施加100％B/C纤维。
在另外的一些实施例中，可以不用100％B/C纤维，而是用单组分普通PP、PET、聚酰胺的短纤维或其它纤维代替高达80％的B/C或热粘合纤维，这些纤维可以通过FP施加头6，8，15，18和20之中任何一个施加。也可以用许多类型的完全熔化和也称之为“熔化纤维”的可热粘合熔结纤维代替B/C纤维，在采用100％B/C纤维的干法成网分层组分中除外。
图14还示出任选的压实机10，该压实机10减少纤维网的厚度并增加FP分层7和9的纤维间粘合。应该记住，通常用来分开生产各层的大范围预先粘合，不是在本发明在线法中所用的这种任选压实步骤的对象。压实机10是可以加热或者不可以加热的压延机。MB或相关的过滤介质12和14可以通过一个或多个MB模11和13设置到FP分层7和9上。MB组分的主要功能是用作高效过滤器，也就是说，除去小百分数的小尺寸(小于约5微米)的颗粒。过滤级MB介质及相关超细纤维直径类型的过滤介质的规格在表I中给出。
此方法可以包括至少一个或一个以上MB模11和/或一个或一个以上相关的细旦(超细纤维直径)纤维施加器13，该施加器13表示为X。例如，如果利用两个相同的MB单元，则单元11和13将相同。在本发明范围内所设想的另一些改变包括具有第一单元作为纺喷(定型的)或微旦纺粘(SB)系统，首先形成较粗到较细高效过滤器的过滤梯度。另一个设想的改变是一前一后地使用一个或一个以上纺喷(定型的)或微旦SB系统。还有另一个改变是使用其后紧跟着一个纺喷系统的一个微旦SB系统。
在图14中示出的下一个设备部件是另一个FB施加器15，该施加器15将一个FP网设置在分层14的顶部(或者如果不包括第二MB分层13则设置在分层12上)。然后这些分层与最上面的分层16的未预先粘合的组件穿过另一个任选的压实机17。接下来将中间产品输送到一个或一个以上附加的FP单元18和20的下面。FP施加器头15和18将干法成网容量分层加入结构中。FP施加器20主要是用来生产很空(亦即膨松)的FP，该FP主要是用于容尘量，而不是用作过滤器。很空的FP分层21优选的是用100％B/C纤维或B/C混合物生产，该B/C混合物具有B/C与“浆料”之比例的特征是高于通常用来生产粗前置过滤器FP纤维网的比例。FP分层16和19其中之一或二者也可以含有裂膜纤维和“混合静电纤维”。如果在FP分层16和19没有用B/C纤维或其它类型热粘合纤维，则应在单元23和27处施加胶乳粘合剂，以便将各分层粘合。如果B/C纤维或其它类型的热粘合纤维加入FP施加器头15和18的任一个中，则在单元23和27处仍然还可以施加胶乳粘合剂。
具有最上面分层21的中间产品然后穿过另一个压实器22并因此穿过生产线的一个区段，在该处以前松开的、未粘合的各分层经受一个或一个以上的粘合工艺步骤，这些步骤对形成复合过滤器整体式分层结构是累积有效的。优选的是，将要加入整体式分层结构的所有过滤器组分，都在将各分层粘合在一起之前的这个步骤处加入中间产品中。
若进一步参见图14，可以看出，在所示实施例中，粘合步骤开始于由施加器23施加胶乳粘合剂24。胶乳可以从一种液态分散体或乳剂喷雾、通过接触辊或照相凹板涂布施加。或者作为干粉喷雾到基底上，然后热熔结或粘合到该基底上。胶乳也可以作一种密封剂用，这是因为它使能从FP分层外表面排出的粉尘减至最少。在单元23处加胶乳粘合剂之后，中间产品穿过加热单元25，该加热单元25使胶乳粘合剂干燥并固化，以便使复合物粘合。加热单元可以是一个热的压延机，或者是一个红外加热炉、微波炉、或对流加热炉。也可以用这些炉的组合。优选的是直通空气炉。如果在中间产品中存在B/C纤维或其它类型的可热粘合熔结纤维，则炉25和29可以用来将这些纤维热熔结，以便继续粘合和形成整体式结构。
从炉25中出来，中间产品用系统26冷却，和然后在27处施加第二胶乳粘合剂。如图所示，设置前行路线和喷雾单元27，以便将胶乳粘合剂施加到与第一次涂布相对的侧面上。然后含有第二胶乳粘合剂28的中间产品通过一第二直通空气炉29并通过另一个冷却段30。接下来，将具有整体式分层结构的完全粘合的复合膜在冷的充静电工位31中充电，优选的是，在TantretJ系统中充电。最后，将复合膜32在裂解机33上裂解成所希望的宽度或多种宽度，并用卷绕机34卷起。尽管示出的充静电是在方法结束的终端进行，但倘若粘合剂和随后程序上各步骤不从中间产品明显地排除电荷，则设想可以在涂布胶乳粘合剂之前的一个步骤处进行充电。

Claims (18)

1.一种用于过滤环境空气流的复合过滤器，包括至少一个未预先粘合的上游分层和一个未预先粘合的下游分层，其特征在于：
上游分层与下游分层的绝对孔隙体积比RAPV＞2，和
上游分层与下游分层的绝对投影纤维覆盖率APFC＞95％。
2.根据权利要求1所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层与下游分层的平均孔径比RPD为4＜RPD＜10。
3.根据权利要求2所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层的平均孔径PDU＞60μm。
4.根据权利要求3所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层的平均孔径PDU为80μm＜PDU＜200μm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层包括相对孔隙体积RPVU＞94％，表观密度ADU＜0.05g/cm3，和厚度D是在0.5mm＜D＜2.5mm范围内。
6.根据权利要求5所述的复合过滤器，其特征在于：所述相对孔隙体积RPVU＞96％。
7.根据权利要求5所述的复合过滤器，其特征在于：下游分层包括小于RPVU的相对孔隙体积RPVD，表观密度ADD是在0.07g/cm3＜ADD＜0.14g/cm3范围内，和厚度D是在0.1mm＜D＜0.4mm范围内。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层包括具有长度为0.1mm-3.0mm范围的纤维。
9.根据权利要求8所述的复合过滤器，其特征在于：纤维在上游分层中在流动方向上的取向性比在下游分层中的高。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层具有粉尘滞留量DR，对于具有相应于下游分层的平均孔径的粉尘颗粒，DR＞99％。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层包括干法成网的可热粘合熔结的双组分或单组分聚合物纤维，而下游分层包括熔喷纤维。
12.根据权利要求11所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层具有一种从下列一组材料中选定的组成，这组材料包括：100wt％双组分聚合物纤维，一种至少10wt％双组分聚合物纤维与余量为天然纤维、短纤维或其混合物的混合物，一种至少10wt％单组分聚合物可热粘合熔结纤维与余量为短纤浆纤维、短纤维或其混合物的混合物。
13.根据权利要求12所述的复合过滤器，其特征在于：双组合聚合物纤维具有一种聚合物的外皮和一种不同聚合物的纤芯，该不同聚合物具有一高于上述一种聚合物的熔点。
14.根据权利要求13所述的复合过滤器，其特征在于：纤芯是聚丙烯和外皮是聚乙烯。
15.根据权利要求14所述的复合过滤器，其特征在于：纤芯相对于外皮偏心设置。
16.根据权利要求11所述的复合过滤器，其特征在于：上游分层还包括选自未充电的裂膜纤维、充电的裂膜纤维和混合的静电纤维的至少一种的纤维。
17.一种真空净化器袋，包括一种按照上述权利要求中任一项所述的复合过滤器。
18.一种制造按照权利要求1-16中任一项所述的复合过滤器的方法，包括以下步骤：
(a)把一种过滤材料铺放到一个支承件上，以便形成未预先粘合的上游分层，
(b)把未预先粘合的下游分层设置到上游分层上，和
(c)将上游分层与下游分层粘合，以便形成一种具有整体式分层结构的复合过滤器。
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