用于过滤的低表面电阻率的可沟纹化纤维网 技术领域 本发明一般地涉及过滤, 更具体涉及具有低表面电阻率并可用在过滤器元件中的 可沟纹化纤维网。
背景技术 过滤器元件可在各种应用中用于除去污染物。这种元件可包括纤维网。纤维网提 供允许流体 ( 例如气体、 液体 ) 流过该元件的多孔结构。流体内所含的污染物颗粒可以捕 获在纤维网上。根据应用, 纤维网可以设计为具有不同的性能特性。
纤维网可以利用常规设备制造。在制造过程中, 纤维可以采用连续工艺铺设纤维 以制造网。这可得到具有 “纵向” 和 “横向” 的纤维排列和纤维网, “纵向” 定义为网沿加工 设备移动的方向, “横向” 垂直于纵向。由于纤维排列等效果, 纤维网沿纵向的性质可以不同 于沿横向的性质。
在某些应用中可以有利的是增加纤维网的有效表面积。例如, 纤维网可以波化以 增加表面积。这种波如果沿纤维网的纵向延伸, 一般称作波纹。如果波沿横向延伸, 称作沟 纹。波化纤维网可以与背衬层组合形成流体可以通过其流动的通道。某些过滤器元件的构 造可以利用通过使用沟纹网或通过使用波纹网而提供的所述通道和增加的表面积。 所述网 的纵向和横向上的性质在其用于特定配置的适合性中扮演重要角色。
纤维网表面摩擦带电在某些情况下可以发生在没有消除电荷的纤维网上。 结果可 以是纤维网本身的电荷累积。 在灰尘浓度足够高且灰尘可燃的环境中, 放电产生爆燃, 或者 在受限环境中产生爆炸。这种环境的例子可以在如下区域中 : 煤处理、 谷物处理、 药物加工 和炼糖厂等。因此, 对于用在这种环境中的过滤器元件期望以有效消除电荷以防止其累积 的方式构造。
发明内容
本文描述具有低表面电阻率的可沟纹化纤维网。
一方面, 提供一种纤维网。该纤维网具有纵向和横向。纤维网包括一系列沿横向 延伸的沟纹, 并且纤维网具有小于或等于约 1011 欧姆 /sq 的表面电阻率。
一方面, 提供一种纤维网。该纤维网具有大于约 3 %的纵向拉伸伸长率、 大于约 11 5%的横向拉伸伸长率和小于或等于约 10 欧姆 /sq 的表面电阻率。
一方面, 提供一种纤维网的制造方法。 该方法包括形成纤维混合物、 形成树脂配料 以及将树脂配料加入纤维混合物以形成纤维网。 该纤维网能够通过包括一系列沿横向延伸 11 的沟纹而沟纹化。纤维网具有小于或等于约 10 欧姆 /sq 的表面电阻率。
一方面, 提供一种流体的过滤方法。该方法包括使用包括纤维网的过滤器元件过 滤流体。纤维网包括一系列沿横向延伸的沟纹。纤维网具有小于或等于约 1011 欧姆 /sq 的 表面电阻率。
本发明的其它方面、 实施方案、 优点和特征从下面的详述中将变得明了。附图说明 附图绘制并非意在用于缩放。附图中, 不同图中所示的各相同或近似相同的部件 用类似标号表示。清楚起见, 没有在每幅图中都标出每一部件。附图中 :
图 1 示出根据某些实施方案具有沿横向延伸的沟纹的纤维网 ; 和
图 2 示出根据某些实施方案层合到背衬并卷绕成螺旋形的沟纹纤维网。
详述
本文所述纤维网可以引入过滤介质和过滤器元件中。 纤维网可以表现出低的表面 电阻率。这种低的表面电阻率使得所述网能够传导并消除电荷, 否则电荷可能累积在网的 表面上并形成潜在有害环境。所述网还可以充分具有柔性和 / 或可变形, 以使它们可以加 工成包括沿网的横向延伸的一系列波 ( 也称作沟纹 ), 而不会使网发生可见的破裂或裂开。 沟纹增加网的有效表面积, 这可以增强过滤性能。 沟纹还提供网表面隔开, 这可以在所得过 滤器元件内形成允许流体流动的通道。例如, 通道可以形成在沟纹化纤维网与施用到网上 的背衬之间。如下文进一步所述, 纤维网包括各种组分 ( 例如不同类型纤维、 树脂和导电材 料 ), 其被选定并组合以赋予期望的低表面电阻率和机械性能。 网可以引入用在多种应用中 的各种类型的过滤器元件内, 尤其包括用在静电放电可以造成爆燃或爆炸的环境中的那些 应用。
纤维网由一种或多种类型的纤维和用以提供机械和化学性质的树脂配料形成。 如 下文进一步所述, 树脂配料可以包含多种组分如树脂、 交联剂和导电材料等其它添加剂。 但 是在一些实施方案中, 导电材料或其它添加剂可以与树脂配料分开提供给纤维网。
在一些情况下, 纤维可以是纤维网的主要组分。 即在这些情况下, 纤维的总重量百 分比可以大于网中任何其它组分的重量百分比。例如, 纤维组分可以占纤维网总重量的约 50%至约 95%。在一些实施方案中, 纤维占纤维网重量的约 70%至约 80% ( 例如 75% )。 在某些实施方案中, 树脂配料可以包括纤维网中不是纤维组分的其余部分。在一些实施方 案中, 树脂配料占纤维网总重量的约 5%至约 50%。在一些实施方案中, 树脂配料包括纤维 网重量的约 20%至约 30% ( 例如 25% )。
应该理解到在一些实施方案中, 纤维网可以包括上述范围以外的纤维组分和 / 或 树脂配料。
一般而言, 纤维网的纤维组分可以由任何合适的组分形成。合适的组分包括纤维 素、 合成材料和玻璃。如下文进一步所述, 可以优选使用不同纤维组成的混合物, 但是在其 它情况下, 可以使用单一纤维组成。
合适的纤维素纤维组分包括软木纤维、 硬木纤维及其组合。软木纤维素纤维的例 子包括从松树、 雪松、 冷杉、 绿枞和云杉木料得到的纤维。硬木纤维素纤维的例子包括从桉 树 ( 例如 Grandis)、 枫树、 桦树和其它落叶树的木料得到的纤维。
合适的合成纤维包括由聚芳酰胺、 聚丙烯、 聚乙烯、 聚酰胺、 聚醚醚酮、 聚酯 ( 例如 PET)、 lyocell、 人造丝及其组合形成的纤维。 应该理解到也可以使用其它类型的合成纤维。
合适的玻璃纤维可以包括短切束玻璃纤维或微玻璃纤维。
如上述, 纤维网可以包含多于一种类型的纤维。例如, 在一些实施方案中, 纤维网 可以包含纤维素纤维和合成纤维的混合物。在这些实施方案的一些中, 纤维素纤维可以为
主要类型的纤维。即纤维素纤维的重量百分比可以大于合成纤维的重量百分比。在一些实 施方案中, 纤维网可以包含约 50 重量%至约 95 重量%的纤维素纤维。在一些实施方案中, 纤维网可以包含约 15 重量%至约 30 重量% ( 例如 20 重量%至 25 重量% ) 的合成纤维和 约 35 重量%至约 65 重量% ( 例如 50 重量%至 55 重量% ) 的纤维素纤维。在这些实施方 案的一些中, 网内的纤维素纤维可以包括软木和硬木纤维。例如, 纤维网可以包含约 20 重 量%至约 40 重量% ( 例如 30 重量%至 35 重量% ) 的软木纤维和约 15 重量%至约 25 重 量% ( 例如 20 重量%至 22.5 重量% ) 的硬木纤维。应该理解到一些实施方案可以包括上 述范围以外的纤维组成和重量百分比。 例如, 在一些实施方案中, 主要类型的纤维可以是合 成纤维, 例如纤维网总重量的约 50%至约 95%可以是合成纤维。在一些实施方案中, 网中 所有纤维可以是合成的。在其它实施方案中, 网中所有纤维可以是纤维素纤维。
一般而言, 合成纤维如果存在可具有任意合适的尺寸。 在一些实施方案中, 纤维的 平均直径小于 25 微米。例如, 平均纤维直径可以为约 3 微米至约 20 微米 ; 在某些情况下为 约 5 微米至约 10 微米。在一些实施方案中, 纤维的长径比为约 1000 至约 7000 ; 在某些情 况下为约 1100 至约 1500。
一般而言, 纤维素纤维如果存在可具有任意合适的尺寸。 在一些实施方案中, 纤维 的平均直径小于约 50 微米。例如, 平均纤维直径可以为约 5 微米至约 50 微米。软木纤维 素一般可以为约 30 至约 40 微米。硬木纤维素一般可以为约 10 至约 20 微米。在一些实施 方案中, 纤维素纤维的长径比为约 80 至约 600 ; 在某些情况下对于硬木纤维素纤维为约 200 至约 600, 对于软木纤维素纤维为约 150 至约 300。
除了纤维组分, 纤维网包含合适的树脂配料。 如上述, 树脂配料可以包含多种不同 组分如树脂、 交联剂和导电材料等其它添加剂。
树脂一般是树脂配料的主要组分。即树脂一般为树脂配料按重量计最大的组分。 在某些情况下, 纤维网可包含约 5 至约 50wt% ( 例如约 15 至约 30wt% ) 的树脂。
一般而言, 可以使用任何合适的树脂。 合适树脂的例子包括苯乙烯丙烯酸树脂、 丙 烯酸树脂、 聚 ( 乙烯氯乙烯 )、 苯乙烯丁二烯橡胶、 聚苯乙烯丙烯酸酯、 聚丙烯酸酯类、 聚乙 烯氯乙烯、 聚氯乙烯、 聚腈类、 聚乙酸乙烯酯、 聚乙烯醇衍生物、 淀粉聚合物及其组合。应该 理解到其它树脂组合物也可适合。在一些实施方案中, 树脂可表现出的玻璃化转变温度为 约 10℃至约 50℃, 或约 25℃至约 30℃。在某些情况下, 树脂可以呈胶乳形式如水基乳液。
树脂可以表现出自交联或非交联行为。例如, 自交联树脂可以包括表现出交联行 为的主链单体 ( 例如 N- 羟甲基丙烯酰胺或其它交联基团 )。如果树脂材料不是自交联的, 则可以向树脂材料中添加合适的交联剂。交联剂基于树脂配料 ( 干 ) 总重量的重量百分比 可以小于约 20wt% ; 在某些情况下为约 1wt%至约 5wt%。纤维网可以包含少于约 1wt% 的交联剂。合适交联剂的例子包括三聚氰胺甲醛、 烷基化三聚氰胺甲醛、 N- 烷基三聚氰胺、 DMDHEU、 环氧化物、 1- 氮杂环丙烷和 / 或它们的组合。
在某些情况下, 纤维网可以表现出的固化比为约 0.05 至约 1.0, 或约 0.80 至约 1.0。如本文所用, 固化比是网在固化之前的湿性质 ( 例如固化前纤维网的横向湿拉伸或 湿 Mullen 耐破度测试值 ) 与固化后的湿性质之比 ( 例如固化后纤维网的横向湿拉伸或湿 Mullen 耐破度测试值 )。
应该认识到其它交联剂和 / 或重量百分比也可适合。树脂配料也可包含导电材料组分。 该组分对于赋予纤维网以期望的低表面电阻率 性质特别重要。一般而言, 导电材料组分以足以赋予期望的表面电阻率的量存在。例如, 纤 维网可以包含约 0.5 至约 10wt%的导电材料组分。在某些情况下, 纤维网可以包含约 1 至 约 5wt% ( 例如约 1.5 至约 3wt% ) 的导电材料组分。导电材料组分基于树脂配料 ( 干 ) 总重量的重量百分比可以为约 5 至约 50wt % ; 在某些情况下为约 10 至约 25wt % ( 例如 18wt% )。
如上述, 在一些实施方案中, 导电材料组分可以作为不包含在树脂配料中的单独 组分存在。
可引入纤维网的合适导电材料的例子包括石墨、 炭黑、 金属 ( 例如铝、 铁、 铜 )、 导 电聚合物和 / 或树脂 ( 如聚乙炔、 聚苯胺、 聚吡咯、 聚 ( 对苯乙炔 )、 聚 (3- 烷基噻吩 ) 的衍 生物等 )、 掺杂材料 ( 例如掺磷、 掺硼 ) 和导电盐。应该理解到其它导电材料也可以适合。
导电材料可以以各种形式存在。合适形式包括颗粒、 纳米管 ( 如碳纳米管 )、 纤维 或涂层。颗粒形式可以取决于导电材料的组成。例如, 炭黑一般以颗粒形式存在。在某些 情况下, 当导电材料是颗粒形式时, 颗粒尺寸可以小于约 1 微米。
导电材料可以与树脂配料一起或在单独工艺中引入纤维网。例如, 当导电材料是 涂层形式时, 它可利用溅射工艺形成。溅射工艺例如可以在纤维网形成之后作为次级工艺 完成。 纤维网还可以包含其它可以加入以提供期望特性的常规添加剂。例如, 为提供 抗微生物和 / 或抗真菌性质, 网可以包含合适的抗微生物和 / 或抗真菌试剂如银或银基 化合物、 铜或铜基化合物、 二碘甲基 - 对甲苯基磺内酯 (tolysolfone)、 甲基 peracept、 5- 氯 -2-(2, 4- 二氯苯氧基 ) 苯酚、 三氯生、 2- 巯基吡啶氧化物 (pyrithion) 衍生物、 卤代 苯氧基化合物和 2- 吡啶硫醇 -1- 氧化锌等。在一些实施方案中, 纤维网可包含阻燃剂如三 氧化锑、 十溴二苯醚、 卤代聚合物、 卤代化合物、 磷基化合物 ( 如磷酸氢二铵 )、 铝基化合物、 氮基化合物、 硫酸镁和胍等。
纤维网可引入过滤介质中。 过滤介质可包括单纤维网或多个具有不同特性的纤维 网。除纤维网之外, 过滤介质还可包括其它构成部分如背衬、 层合平纹织物和 / 或如上述的 其它添加部分。
如上述, 本文所述纤维网可包括一系列沟纹。沟纹例如可以呈正弦波形式。在某 些优选实施方案中, 如图 1 所示沟纹沿横向延伸。如所示的, 纤维网 10 具有纵向 20 和横向 22。纤维网 10 包括具有峰和谷的沟纹 12, 并且沟纹平行于横向 22。如上述, 横向 22 与纵 向 20 垂直, 而纵向 20 定义为纤维网沿加工设备移动的方向。但是, 应该理解到并非所有实 施方案都局限于沿横向延伸的沟纹。当认为纤维网可沟纹化时, 纤维网可以经历沟纹化工 艺, 以使纤维网不会出现可见的破裂或裂开。
纤维网的沟纹可以在一定分布率和幅值范围内。例如, 沟纹的分布率可以为约 1 个沟纹 / 英寸至约 20 个沟纹 / 英寸, 或约 4 个沟纹 / 英寸至约 8 个沟纹 / 英寸。沟纹的幅 值可以为约 1 密尔至约 100 密尔, 或约 10 密尔至约 45 密尔。如本文所用, 幅值定义为峰顶 与谷底之间的距离。 一般而言, 在给定的纤维网中, 沟纹在网上一般具有类似的幅值和类似 的分布率, 但是这不是必须的。还应理解到, 上述范围之外的沟纹分布率和幅值是可以的。
本文所述纤维网可以表现出使网能传导和消除电荷的低表面电阻率。 本文所测的
表面电阻率的单位是欧姆 /sq。表面电阻率可以按照用于测量静电消除的平面材料的表面 电阻的标准 ANSI/ECP-STM11.11 来测量。 可以使用同心环测量探针如可从 Trek, Inc.(www. trekinc.com) 得到的 Trek 型号 152P-CR-E 来测量表面电阻率。
在一些实施方案中, 纤维网的表面电阻率可以小于或等于约 1011 欧姆 /sq。 在一些 9 8 实施方案中, 表面电阻率小于或等于约 10 欧姆 /sq、 小于或等于约 10 欧姆 /sq( 例如 104 欧姆 /sq 至 108 欧姆 /sq)、 或小于或等于约 107 欧姆 /sq。在一些实施方案中, 表面电阻率 4 3 可以小于或等于约 10 欧姆 /sq、 小于或等于约 10 欧姆 /sq ; 在某些情况下, 表面电阻率可 以接近 0。
在一些实施方案中, 纤维网可以优选充分具有柔性和 / 或可变形, 以促进上述沟 纹结构的形成。柔性和可变形性可表征为多种机械性质包括 Mullen 耐破测试值和拉伸测 试值。
一般而言, Mullen 耐破测试测量在给定条件下刺穿纤维网所需的压力, 作为纤维 网携载荷能力的标志。 Mullen 耐破测试可以用于在干湿条件下测量纤维网。 在一些实施方 案中, 纤维网的干 Mullen 耐破度可以大于约 35psi( 例如 35psi 至约 100psi) ; 在一些实施 方案中, 干 Mullen 耐破度可以大于约 38psi。此外, 纤维网的湿 Mullen 耐破度可以大于约 10psi( 例如约 10psi 至 200psi) ; 在一些实施方案中, 湿 Mullen 耐破度可以为约 30psi 至 约 50psi。Mullen 耐破测试按照制浆造纸工业技术协会 (TAPPI) 标准 T 403om-91 “纸的耐 破强度” 测量。 纤维网可以具有相比横向不同的纵向拉伸性质。在一些实施方案中, 纵向的拉伸 伸长值可以小于横向上的值, 而纵向的拉伸强度值可以大于横向上的值。 例如, 纤维网的纵 向拉伸伸长率可以大于约 3% ( 例如约 3%至 6% ) ; 在一些实施方案中大于约 4%。 纤维网 的横向拉伸伸长率可以大于约 5% ( 例如约 5%至 10% ) ; 在一些实施方案中大于约 6%。 纤维网的纵向拉伸强度可以大于约 15lb/in( 例如约 15lb/in 至 100lb/in, 或约 20lb/in 至 40lb/in)。纤维网的横向拉伸强度可以大于约 5lb/in( 例如约 5lb/in 至约 30lb/in, 或约 10lb/in 至约 20lb/in)。 在某些情况下, 横向拉伸强度可以大于纵向拉伸强度。 纵向拉伸强 度与横向拉伸强度之间的比例可以为约 1 至约 3, 或约 1.5 至约 2.8。拉伸测试按照 TAPPI 标准 T 494om-88“纸和纸板的拉伸断裂性质 ( 使用伸长装置的恒速 )” 测量。
在 一 些 实 施 方 案 中, 纤 维 网 的 纵 向 湿 Gurley 刚 度 可 以 测 得 为 约 100mg 至 约 1000mg, 或约 150mg 至约 300mg。Gurley 刚度测试按照 TAPPI 标准测试 543“纸的弯曲刚 度” 测量。
在一些实施方案中, 纤维网的 Schopper 耐破高度可测得为约 2.5mm( 例如约 2.5mm 至约 2.7mm)。 Schopper 耐破高度按照 (DINEN)ISO Procedure 2758 “纸 - 耐破强度 -Mullen” 测量。
一般而言, 纤维网可以具有任意合适的基重。 例如, 纤维网的基重可以为约 30g/m2 至约 165g/m2, 或约 60g/m2 至约 100g/m2。纤维网的基重按照 TAPPI 标准 T 410om-93 测量。
一般而言, 纤维网可以具有任意合适的厚度。合适的厚度包括但不限于约 5 密尔 至约 30 密尔 ( 例如约 9 密尔至约 14 密尔 )。纤维网厚度利用 Emveco(www.emveco.com) 制 造的 3.3Model 200-A 电子卡规测微仪按照 TAPPI T 411om-89“纸、 纸板和组合板的厚度 ( 卡规 )” 确定并在 1.5psi 下测试。
纤维网可以具有一定范围的渗透率。例如, 纤维网的渗透率可为约 5 立方英尺 / 分钟 / 平方英尺 (cfm/sf) 至约 200cfm/sf、 或约 15cfm/sf 至约 30cfm/sf。纤维网的渗透 率根据 TAPPI 方法 T251 测量。纤维网的渗透率是流动阻力的反函数, 并且可使用 Frazier 渗透率测试仪测量。Frazier 渗透率测试仪测量每单位时间在跨样品的固定差压下通过单 位样品面积的空气体积。渗透率可表示为在 0.5 英寸水差压下的立方英尺每分钟每平方英 尺。
在一些实施方案中, 纤维网的平均流动孔尺寸可例如为约 5 微米至约 50 微米, 或 约 15 微米至约 20 微米。平均流动孔尺寸利用 ASTM 标准 F 316“泡点膜过滤的孔尺寸特 性” 测量。纤维网也可以用 Palas 过滤性能来表征。这种测试基于以下参数 : 纤维网的过 2 3 滤面积为 100.0cm 、 面速度为 20.0cm/ 秒、 粉尘质量浓度为 200.0mg/m 、 粉尘 / 气溶胶为 SAE 细颗粒、 总体积流量约为 120.0L/ 分钟, 并且没有排放。Palas 过滤性能一般按照 ISO Procedure5011 : 2000“用于内燃机和压缩机的入口空气清洁设备 - 性能测试” 来测量。
可以利用 Palas 过滤测试表征初始分级率。在一些实施方案中, 纤维网对尺寸约 0.3 微米的颗粒的初始分级率可为约 50%至约 99%, 或约 70%至约 90%。 在一些实施方案 中, 纤维网对尺寸约 1.0 微米的颗粒的初始分级率 ( 给定颗粒尺寸下的效率 ) 可为约 90% 至约 99%, 或约 95%至约 99%。可以认识到, 颗粒尺寸越大, 颗粒越可能被捕获。 还可以利用 Palas 过滤测试表征初始滞尘率。在一些实施方案中, 纤维网的初始 滞尘率 ( 对粉尘中所有颗粒的效率 ) 可为约 50%至约 99%, 或约 85%至约 95%。
还可以利用 Palas 过滤测试表征初始压降。在一些实施方案中, 初始压降可为约 50 帕至约 500 帕, 或约 250 帕至约 350 帕。
应该理解到, 在一些实施方案中纤维网可具有一个或多个上述范围之外的属性 值。
一般而言, 纤维网可利用常规技术和设备加工。 例如在一些实施方案中, 可以使用 湿法工艺形成纤维网。合适的技术可包括在单独的工艺中形成树脂配料和纤维混合物, 随 后进行混合它们的合适步骤 ( 例如涂覆或浸渍 )。具体方法部分取决于所用的特定组分。 本领域技术人员已知这种处理的合适参数和设备。 下文包括适用于制备包括合成和纤维素 纤维组分的纤维网的示例性描述。
纤维湿法形成工艺可包括将合成和纤维素纤维混合在一起以形成包含制浆纤维 共混物的纤维混合物。 在一些实施方案中, 首先将纤维素纤维和水加到制浆机中, 搅拌直至 纤维充分分散。 接着向纤维分散体中加水以稀释至期望的稠度 ( 例如约 0.05%至约 6% )。 接着可以将合成纤维 ( 如聚酯 ) 加到纤维素分散体中, 随后再用水稀释以达到期望的稠度 ( 例如约 0.05%至约 6% )。
连续混合合成和纤维素纤维分散体, 接着利用合适的纸张形成设备如三角形长网 成形器、 斜网 (wire)、 长网造纸机或真空圆网造纸机形成纤维网。
接着利用可使用超声或微波技术、 水蒸汽发生器、 红外加热器 ( 气和 / 或电 ) 或空 气烘箱的合适方法干燥纤维网。典型的干燥时间可为约 5 秒至约 10 分钟, 干燥温度可为约 100° F 至约 500° F。
如上述, 树脂配料可在与纤维网分开的工艺中制备。 例如, 在混合器中混合树脂配 料的组分包括树脂、 交联剂 ( 如果存在 ) 和导电材料, 并用水稀释至合适的固体含量 ( 例如
约 1%至约 50%固体 )。固体含量定义为液态介质 ( 无论是溶液还是分散体 ) 中的固体百 分比。一般而言, 混合物应该相对均匀和连续。
接着将树脂配料混合物加到经干燥的纤维网上。例如, 可以将树脂配料混合物作 为涂层设置在纤维网上。 合适涂覆方法的例子包括幕涂、 凹版涂覆、 刮涂、 施胶压涂、 喷涂和 / 或任何其它合适的涂覆方法。
接着在合适条件 ( 例如约 0.1 秒至约 10 分钟的时间, 100° F 至约 500° F 的温 度 ) 下干燥并固化网和树脂配料的混合物。此外, 干燥和固化纤维网和树脂涂层的温度可 为约 100° F 至约 500° F。一旦树脂和纤维网适当干燥和固化, 可以根据需要进一步加工 纤维网例如以形成沟纹。
可以使纤维网通过具有设定沟纹图案的阳 / 阴沟纹辊在纤维网中形成沟纹。在一 些实施方案中, 沟纹可以通过将纤维网冷却并交联的变形和固型来形成。 在某些情况下, 沟 纹化纤维网可层合到用于容纳沟纹的另一平坦介质上。在某些情况下, 在树脂还没完全固 化的同时直接进行沟纹化, 由此允许通过固化工艺形成沟纹。 在一些实施方案中, 沟纹化作 为在纸张构造成并固化之后的次级工艺进行。在一些实施方案中, 可以在沟纹化过程中加 热纤维网。例如, 纤维网沟纹化过程中的温度可为约 70° F 至约 100° F。
本文所述纤维网可以引入多种合适的过滤介质和过滤器元件中。应该理解到, 过 滤介质和过滤器元件根据使用过滤介质和元件的应用可以具有各种与上述特定结构不同 的结构。例如, 背衬可以施加到沟纹纤维网上以形成在背衬与网之间包括一系列通道的过 滤介质。该组合体可以卷绕以形成下文进一步描述的螺旋结构。在一些实施方案中, 通道 可以交替密封。这种构造允许流体 ( 如空气 ) 进入通过具有密封部分的开放通道, 该密封 部分引导流体通过网并进入相邻通道, 由此流体行进并离开介质。 就此而言, 包含污染物的 流体在网中移动并通过网而被过滤。通道可以成层, 提供具有紧密粗糙 (rugged) 结构的过 滤器元件。在一些实施方案中, 过滤介质可以螺旋形和 / 或径向卷绕在中心芯上。
图 2 示出过滤介质的实施方案, 该过滤介质包括层合到一般平的背衬 30 上的沟纹 纤维网 10 以形成通道 40。该介质是螺旋结构。在该实施方案中, 网的纵向为网卷绕形成螺 旋的方向。如所示, 流体能够容易地流过通道。如上述, 交替的通道可包括引导流体进入相 邻通道的密封部分, 由此过滤流体。流体可以在虚线 50 所示的方向上离开通道。在一些实 施方案中, 图 2 所示的结构可以通过添加外壳引入过滤器元件中。
此外, 本文所提供的沟纹纤维网可以引入板状、 辐射状和圆锥形流体应用的过滤 器元件中。在某些情况下, 过滤器元件包括可以设置在过滤介质周围的外壳。外壳可以具 有各种结构, 并且结构基于目标应用而变化。 在一些实施方案中, 外壳可以由设置在过滤介 质外周周围的框架构成。例如, 框架可以在外周周围是热密封的。在某些情况下, 框架具有 围绕元件的一般呈圆形或椭圆形的结构。框架可以由各种材料形成, 包括卡纸板、 金属、 聚 合物、 塑料或合适材料的任意组合。在一些实施方案中, 过滤器元件包括内芯, 在其周围卷 绕有包括纤维网的过滤介质。径向 ( 例如以圆柱形或圆锥形 ) 设置在内芯周围的过滤介质 可以适当地由周围框架支撑。过滤器元件还可包括本领域已知的各种其它特征, 如用于使 过滤介质相对于框架稳定的稳定化特征、 隔板或任何其它合适的特征。
本文所述纤维网可以引入用在利用它们的沟纹化和 / 或电消除特性的各种应用 中的多种适合过滤器元件中。具体而言, 纤维网可一般用于低表面电阻率有利的过滤应用如使用中过滤器元件暴露在电荷下的应用。就此而言, 纤维网能够充分消除否则容易累积 的静电荷。此外, 纤维网可以用在利用它们的刚性和柔性以耐受脆裂或故障的应用中。通 常使用沟纹化结构的纤维网的应用包括建筑业、 农业、 矿业、 货车和汽车产业。过滤网可引 入其中的过滤器元件的例子包括但不限于径向空气过滤器元件、 圆锥形空气过滤器元件、 集尘器筒、 气轮机油过滤器和燃料过滤器等。
下面非限制性的实施例描述根据本文讨论的方面已制备的适于可沟纹化静电消 除应用的纤维网。 实施例 根据上述技术制备可沟纹化纤维网。该网包含软木纤维 (Robur Flash NCB, 北方 软木 - 云杉 )、 桉树 (Grandis) 纤维和合成纤维 (BarnetP05HT 1.5d×0.25 英寸 PET 纤维 ), 其占最终纤维网的 75wt%。占最终纤维网的 25wt%的树脂配料包含聚乙烯氟乙烯胶乳、 三 聚氰胺甲醛和炭黑。 最终纤维网包含 31.5wt%软木纤维、 21wt%桉树纤维、 22.5wt%合成纤 维、 22.25wt%胶乳、 0.5wt%三聚氰胺甲醛和 2.25wt%炭黑。 该网深 26 密尔, 具有 5.8 个循 环 / 英寸的图案, 并且可沟纹化, 而网没有可见的破裂或裂开。下表 1 概括了所测特性。样 品既可沟纹化又是静电消除的。
表1
由此已描述本发明至少一个实施方案的多个方面, 要认识到本领域技术人员容易 想到各种变化、 修改和改进。这种变化、 修改和改进预期是本公开内容的部分, 并预期在本 发明的精神和范围内。因此, 前述说明和附图都仅是举例。