高效过滤介质、介质包和过滤元件的制作方法

本文的实施例涉及过滤介质、过滤介质包、和过滤元件。背景技术：1、高效过滤，包括高效微粒空气(hepa)过滤是许多应用所希望的，特别是在各种环境(如内部和外部空间，包括建筑物和飞机内)中希望除去各种小微粒(包括但不限于来自发动机燃烧、火、灰尘、微生物和其他病原体、病毒等的颗粒)的应用所希望的。例如，通常希望对飞机机舱内循环的空气进行hepa过滤。2、尽管存在各种hepa过滤产品，但仍需要改进的hepa过滤介质、介质包和过滤元件。技术实现思路1、本技术涉及过滤介质、过滤介质包、和过滤元件。在实施例中，过滤介质包具有多个单面介质层，其中这些单面介质层包括带槽纹片材、表面片材、以及在带槽纹片材与表面片材之间延伸的多个槽纹。这些槽纹具有从过滤介质包的第一面延伸至过滤介质包的第二面的槽纹长度。多个槽纹的第一部分对于流入多个槽纹的第一部分中的未经过滤的流体(如空气)是封闭的，并且多个槽纹的第二部分对于流出多个槽纹的第二部分的未经过滤的流体是封闭的，使得进入介质包的第一面或第二面中的一者中且离开介质包的第一面或第二面中的另一者的流体穿过介质以提供对流体的过滤。带槽纹片材和表面片材由可以包括通过聚合物稀松布层支撑的聚四氟乙烯(ptfe)层的多层介质形成。表面片材典型地是不带槽纹的，但在一些实施例中，表面片材也是带槽纹的。聚合物稀松布可以是例如在介质中具有高均匀性(如纤维直径(厚度)或纤维分布的均匀性)的纺粘材料。2、通常，就表面不规则性(如纤维相对于周围纤维的峰高)、纤维直径和纤维分布而言，希望聚合物稀松布层相对均匀。这种相对均匀性允许改善对ptfe层的支撑，而不会对ptfe层造成过度损坏，该层典型地非常薄且相对易碎。3、在实施例中，过滤介质包包括有：(a)多个单面介质层，其中这些单面介质层包括带槽纹片材、表面片材以及在带槽纹片材与表面片材之间延伸的多个槽纹，并且多个槽纹具有从过滤介质包的第一面延伸至过滤介质包的第二面的槽纹长度，(b)多个槽纹的第一部分对于流入多个槽纹的第一部分中的未经过滤的流体是封闭的，并且多个槽纹的第二部分对于流出多个槽纹的第二部分的未经过滤的流体是封闭的，使得进入介质包的第一面或第二面中的一者中且离开介质包的第一面或第二面中的另一者的流体穿过介质以提供对流体的过滤；其中该带槽纹片材和表面片材由可以包括通过聚合物稀松布层支撑的聚四氟乙烯(ptfe)层的多层介质形成，其中该聚合物稀松布具有小于4μm的纤维直径标准偏差。4、聚合物稀松布通常具有相对小的纤维直径偏差。例如，可以在没有层压ptfe层的稀松布的面(因此与ptfe层相对)上测量纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有小于3μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有小于2.5μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有小于2μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有1至3μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有1至4μm的纤维直径标准偏差。5、此外，可以控制稀松布纤维的整体尺寸以改善性能，特别是当过滤介质从平坦片材转变为带槽纹片材时保持过滤性能。在实施例中，聚合物稀松布具有小于30μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有小于25μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有小于20μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有大于10μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有大于15μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有5至30μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有10至25μm的平均纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有15至20μm的平均纤维直径。6、最小纤维尺寸可以变化。在实施例中，聚合物稀松布具有8μm的最小纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有10μm的最小纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有12μm的最小纤维直径。7、最大纤维尺寸也可以控制并且通常小于50μm。在实施例中，聚合物稀松布具有40μm的最大纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有35μm的最大纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有30μm的最大纤维直径。在实施例中，聚合物稀松布具有25μm的最大纤维直径。8、在实施例中，聚合物稀松布层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维。聚合物稀松布可以完全由pet纤维组成，或者可以由与其他纤维混合的pet纤维形成，或者完全由非pet纤维形成。9、在实施例中，聚合物稀松布层具有小于2盎司/平方码的基重，或者可选地，聚合物稀松布层具有1至2盎司/平方码的基重。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于11μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于10μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于9μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于5μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于6μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于7μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有5至11μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有6至10μm的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有7至9μm的厚度。10、在实施例中，聚合物稀松布层具有小于300cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于250cfm/ft2的空气渗透率。11、在实施例中，聚合物稀松布层具有大于150cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于200cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于225cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层具有200至300cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层具有225至275cfm/ft2的空气渗透率。12、在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于5μm的外部最大峰高sp。13、在实施例中，聚合物稀松布层具有平均直径为10μm至20μm且标准偏差小于3μm的纤维。在实施例中聚合物稀松布层具有平均直径为12μm至18μm且标准偏差小于2μm的纤维。14、在实施例中，多层介质具有大于4.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率。15、在实施例中，过滤包在10英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为至少99.97％。16、在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有大于900cfm/ft2的弗雷泽(frazier)空气渗透率。17、在实施例中，ptfe具有1.5至2.5盎司/平方码的基重。在实施例中，ptfe具有小于3.0盎司/平方码的基重。18、在实施例中，如本文所述的过滤介质包具有(a)多个过滤介质层，其中这些过滤介质层包括折叠片材和表面片材，层之间具有空间，(b)过滤介质层之间的空间的第一部分对于流入层之间的空间的第一部分的未经过滤的流体是封闭的，并且层之间的空间的第二部分对于流出层之间的空间的第二部分的未经过滤的流体是封闭的，使得进入介质包的一个面中且离开介质包的另一个面的流体穿过介质以提供对流体的过滤，以及(c)其中折叠片材包括第一峰和第二峰，并且折叠片材的至少一部分具有对齐的折痕，使得折痕接近第一峰并远离第二峰，其中带槽纹片材和表面片材由包括通过聚合物稀松布层支撑的聚四氟乙烯(ptfe)层的多层介质形成。19、在实施例中，聚合物稀松布具有小于4μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有小于3μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有小于2.5μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有小于2μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有1μm至3μm的纤维直径标准偏差。在实施例中，聚合物稀松布具有1μm至4μm的纤维直径标准偏差。20、在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于80μm的外部最大峰高sp。在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于60μm的外部最大峰高sp。在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于50μm的外部最大峰高sp。在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于40μm的外部最大峰高sp。在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于30μm的外部最大峰高sp。在实施例中，聚合物稀松布层具有在最高峰与平均平面之间测量的小于20μm的外部最大峰高sp。21、在实施例中，聚合物稀松布层具有根据下式的小于100μm的外部均方根高度sq：22、23、在实施例中，聚合物稀松布层具有小于75μm；小于50μm；小于40μm；小于35μm；或小于20μm的外部均方根高度sq。24、在实施例中，聚合物稀松布层具有根据下式的小于100μm的外部算术平均高度sa：25、26、在实施例中，聚合物稀松布层具有小于75μm的外部算术平均高度sa；聚合物稀松布层具有小于60μm的外部算术平均高度sa；聚合物稀松布层具有小于50μm的外部算术平均高度sa；聚合物稀松布层具有小于40μm的外部算术平均高度sa；聚合物稀松布层具有小于30μm的外部算术平均高度sa；或者聚合物稀松布层具有小于20μm的外部算术平均高度sa；27、典型地希望聚合物稀松布层的纤维相对均匀分布。在实施例中，聚合物稀松布层具有分布均匀度为-1.0至-0.25的纤维，该分布均匀度为如通过下式测量的测量的平均密度差异：28、分散指数根据rajev chhabra的“非织造布均匀性-使用图像分析的测量”,inj,2003年春第50页，其通过援引并入本文。29、在实施例中，聚合物稀松布层具有分布均匀度为-1至-0.5的纤维。在实施例中，聚合物稀松布层具有分布均匀度大于-1.5的纤维；可替代地，聚合物稀松布层具有分布均匀度大于-2.0的纤维；可替代地，聚合物稀松布层具有分布均匀度大于-3.0的纤维。30、在实施例中，聚合物稀松布层具有接触点均匀度小于2.0、小于1.5、小于1.0、或小于1.0的纤维。在实施例中，聚合物稀松布层具有接触点均匀度为0.5至2.5的纤维。在实施例中，聚合物稀松布层具有接触点均匀度为1.0至2.0的纤维。可以根据以下测量接触点均匀度：mina emadi等人的measurement of the uniformity of thermally bonded pointsin polypropylene spunbonded non-wovens using image processing and itsrelationship with theirtensile properties[使用图像处理及其与其拉伸特性的关系测量聚丙烯纺粘的非织造布中热粘结点的均匀度],autex research journal[autex研究杂志],第18卷,第4期,2018年12月(通过援引并入本文)。31、在实施例中，多层介质具有2.0至3.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有1.5至4.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有1.0至5.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有0.5至6.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有大于2.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有大于2.5立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有大于3.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；在实施例中，多层介质具有大于4.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率；并且在实施例中，多层介质具有大于5.0立方英尺/分钟(cfm)的空气渗透率。32、在实施例中，过滤包在通过介质包的流速为1200cfm时对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在通过介质包的流速为800cfm时对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在通过介质包的流速为1600cfm时对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在通过介质包的流速为2400cfm时对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在通过介质包的流速为3000cfm时对0.3μm颗粒的效率为99.97％。33、在实施例中，过滤包在5至25英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在5英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在10英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在15英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在20英尺/分钟的表面速度下对3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在25英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。在实施例中，过滤包在30英尺/分钟的表面速度下对0.3μm颗粒的效率为99.97％。34、在实施例中，多层介质具有6至9密耳的厚度。在实施例中，多层介质具有5至10密耳的厚度。在实施例中，多层介质具有4至11密耳的厚度。在实施例中，多层介质具有3至15密耳的厚度。在实施例中，多层介质具有小于22密耳、小于15密耳、小于12密耳、小于9密耳、小于7密耳、小于6密耳或小于5密耳的厚度。35、在实施例中，多层介质具有6至10psi的起泡点。在实施例中，多层介质具有5至11psi的起泡点。在实施例中，多层介质具有4至12psi的起泡点。36、在实施例中，ptfe包括膨化的ptfe(eptfe)。37、在实施例中，ptfe具有1.0至5.0μm的平均孔径。38、在实施例中，聚合物稀松布包含纺粘纤维。在实施例中，纺粘纤维包括聚酯纤维。39、在实施例中，纤维基本上均匀分布。40、在实施例中，聚合物稀松布层具有0.5至1.0盎司/平方码的基重。在实施例中，聚合物稀松布层具有0.6至0.9盎司/平方码的基重。在实施例中，聚合物稀松布层具有大于0.5盎司/平方码的基重。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于1.5盎司/平方码的基重。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于2.0盎司/平方码的基重。41、在实施例中，聚合物稀松布层具有6密耳的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有4至8密耳的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有3至10密耳的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于12密耳的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于14密耳的厚度。在实施例中，聚合物稀松布层具有小于16密耳的厚度。42、在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有800至900cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有700至1,000cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有600至1,100cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有550至1,050cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有500至1.500cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有大于500cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有大于700cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。在实施例中，聚合物稀松布层在水0.5英寸处具有大于900cfm/ft2的弗雷泽空气渗透率。43、在实施例中，纤维基本上均匀分布，使得纤维间距的标准偏差为从0.5至1.0。在实施例中，纤维基本上均匀分布，使得纤维间距的标准偏差为从0.6至0.9。在实施例中，纤维基本上均匀分布，使得纤维间距的标准偏差为从0.7至0.8。在实施例中，纤维基本上均匀分布，使得纤维间距的标准偏差为从0.25至1.0。44、在实施例中，过滤介质可以进一步包括在ptfe层与聚合物稀松布层之间的附加层。在实施例中，附加层包含聚丙烯或聚乙烯。在实施例中，聚合物稀松布层进一步包含纤维素。45、在实施例中，ptfe具有6至10密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有4至12密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有7至9密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有2至14密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有5至10密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有大于4密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有大于5密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有大于6密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有大于7密耳的厚度。46、在实施例中，ptfe具有小于9密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有小于10密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有小于12密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有小于15密耳的厚度。在实施例中，ptfe具有小于20密耳的厚度。47、在实施例中，ptfe具有200至300cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有150至350cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有100至400cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有500至500cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有大于100cfm/ft2的空气渗透率。48、在实施例中，ptfe具有大于125cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有大于150cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有大于200cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有大于225cfm/ft2的空气渗透率。在实施例中，ptfe具有小于275cfm/ft2的空气渗透率；小于300cfm/ft2的空气渗透率；小于350cfm/ft2的空气渗透率；小于400cfm/ft2的空气渗透率；小于500cfm/ft2的空气渗透率；或小于1000cfm/ft2的空气渗透率。49、在一些实施例中，ptfe具有25至75psi的缪纶顶破强度(mullen burst)；可替代地，在一些实施例中，ptfe具有10至90psi的缪纶顶破强度；10至100psi的缪纶顶破强度；小于125psi的缪纶顶破强度；小于150psi的缪纶顶破强度；或小于200psi的缪纶顶破强度。50、在实施例中，ptfe具有60/48的带材拉伸强度(md/cd，kg/5cm)。在实施例中，ptfe具有40至80/40至60的带材拉伸强度(md/cd，kg/5cm)；可替代地，在实施例中，ptfe具有30至90/30至70的带材拉伸强度(md/cd，kg/5cm)；并且可替代地，在实施例中，ptfe具有20至100/20至80的带材拉伸强度(md/cd，kg/5cm)。51、在实施例中，ptfe具有1.0至3.0盎司/平方码的基重；可替代地，在实施例中，ptfe具有1.5至2.5盎司/平方码的基重。在实施例中，ptfe具有0.5至3.0盎司/平方码的基重；可替代地，ptfe具有大于0.5盎司/平方码的基重。在实施例中，ptfe具有大于1.0盎司/平方码、大于1.5盎司/平方码、小于3.0盎司/平方码、小于4.0盎司/平方码、或小于5.0盎司/平方码的基重。52、本技术实现要素：是对本技术的一些教导的总览，并且不旨在是对本主题的排他性或穷尽性的处理。在具体实施方式和所附权利要求中找到进一步的细节。在阅读和理解以下具体实施方式并查看形成具体实施方式的一部分的附图之后，其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的，这些方面中的每一方面都不应被认为是具有限制意义的。本文的范围由所附权利要求及其法律等效物来限定。