彈性體深度過濾器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供深度過濾器介質(zhì)，其包括通過與一個或多個結(jié)構(gòu)支承層組合而得以加強的至少一個彈性體非織造網(wǎng)。生成的材料特別可用于過濾領(lǐng)域，其中，可容易地釋放掉被擒獲在彈性體非織造網(wǎng)內(nèi)的顆粒，諸如通過逆流清洗將壓力施加到網(wǎng)上來釋放該擒獲的顆粒。在如此的壓力之下，彈性體非織造網(wǎng)可有利地伸展，并一旦除去該壓力，彈性體非織造網(wǎng)便基本上返回到其原始結(jié)構(gòu)和形狀，致使該過濾器又可供再次使用。
【專利說明】彈性體深度過濾器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總的涉及包括呈現(xiàn)某種程度彈性的非織造的部件的過濾器。

【背景技術(shù)】
[0002] 用于水過濾，尤其是廢水過濾的過濾器，通常包括織物結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，細(xì)絲精 確地在經(jīng)線和緯線（即，縱長方向/縱向和橫向/寬度方向）中間隔，本質(zhì)上形成具有精確 的孔幾何形狀態(tài)的單層篩子。這些結(jié)構(gòu)通常由直徑至少為20至100微米或以上的細(xì)絲制 成，根據(jù)所需要的開度和最后所要的孔尺寸而定。如此結(jié)構(gòu)的孔尺寸受縱向和橫向方向的 細(xì)絲間距的控制。由于這些類型過濾器構(gòu)造的均勻性，過濾器根據(jù)固定孔的尺寸來額定其 規(guī)格。如此的材料用作表面過濾器，將顆粒保留在過濾器的表面上而不深入到結(jié)構(gòu)內(nèi)。大 于孔尺寸的顆粒保留在過濾器表面上，小于孔尺寸的顆粒通過過濾器表面。例如，"20微米 過濾器"將保留住直徑20微米或更大的顆粒，而較小的顆粒則將通過。普通的過濾器是"20 微米過濾器"、" 10微米過濾器"、"5微米過濾器"以及" 1微米過濾器"，能夠分別保留住直 徑為20微米或以上、10微米或以上、5微米或以上以及1微米或以上的顆粒。
[0003] 由于這些織物結(jié)構(gòu)是表面過濾器，在使用過程中孔經(jīng)常因保留住的顆粒而變?yōu)橛?塞。當(dāng)表面過濾器已經(jīng)變得淤塞時，該表面必須進(jìn)行清潔并清除收集起來的顆粒，使過濾器 準(zhǔn)備再次使用。例如，表面過濾器可使用水射流噴濺來作逆流清洗，以釋放保留住的顆粒。 有時，在逆流清洗后作化學(xué)清洗，以除去織物過濾器表面上其他物質(zhì)的沉淀，諸如沉淀在過 濾器表面上的液體流中存在的蛋白質(zhì)和其他物質(zhì)。
[0004] 與織物表面過濾器形成對照，非織造的織物通常沒有精確的孔幾何形狀和尺寸， 且通常包括遍布整個結(jié)構(gòu)的一系列孔毛細(xì)管。非織造的材料的孔不是平面的，在可允許顆 粒被有效地保留在結(jié)構(gòu)內(nèi)（通過深度過濾，而不是表面過濾）的材料內(nèi)，形成蜿蜒曲折的路 徑。因此，深度過濾器通?？晒╅L時間使用，因為深度過濾器通?？杀Ａ糇”缺砻孢^濾器更 大量的顆粒物質(zhì)。然而，非織造的材料內(nèi)的蜿蜒曲折路徑，以及非織造材料通常缺乏尺寸穩(wěn) 定性，這使得它難于除去被擒獲在非織造的深度過濾器內(nèi)的保留下來的顆粒。非織造的過 濾器因此通常地用于這樣的應(yīng)用中，其中，孔尺寸要求較大，諸如在游泳池和溫泉浴場內(nèi)的 過濾器。一般地說，如此過濾器一旦淤塞就要更換和/或還原擒獲效率，而不是進(jìn)行清洗以 備再使用。
[0005] 希望能提供這樣的過濾器材料，其組合了表面過濾器的優(yōu)點（例如，清洗方便和 尺寸強度）與深度過濾器的優(yōu)點（例如，長時間使用）。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供包括彈性體的非織造網(wǎng)的過濾器介質(zhì)。該彈性體的非織造網(wǎng)通常層疊 至IJ，或其他方式附連到一個或多個結(jié)構(gòu)支承層。有利地，彈性體的非織造網(wǎng)可呈現(xiàn)深度過濾 能力，并還具有足夠的柔性而能逆流清洗，以除去擒獲的顆粒，這樣，彈性體的非織造網(wǎng)可 被再次使用來過濾。
[0007] 在本發(fā)明的一個方面，提供深度過濾器介質(zhì)，該介質(zhì)包括：包括第一多孔材料的第 一結(jié)構(gòu)支承層；以及附連到第一結(jié)構(gòu)支承層的彈性體非織造網(wǎng)，其中，彈性體非織造網(wǎng)包括 彈性體纖維，并具有約為15微米或不到的平均流動孔尺寸；以及其中，所述第一結(jié)構(gòu)支承 層具有平均流動孔尺寸，其大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸。在某些實施例中，深 度過濾器介質(zhì)還可包括第二結(jié)構(gòu)支承層，該支承層包括具有平均流動孔尺寸的第二多孔材 料，該平均流動孔尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸，所述彈性體非織造網(wǎng)定位 在所述第一和第二結(jié)構(gòu)支承層之間。在某些實施例中，第二多孔材料可具有小于第一多孔 材料的平均流動孔尺寸的平均流動孔尺寸。
[0008] 在某些實施例中，彈性體纖維可以是熔噴或紡粘纖維。在某些實施例中，彈性體纖 維可包括嵌段共聚物。有用的彈性體的一個特殊實例是丙烯基的彈性體。除了彈性體纖維 之外，一個或多個附加的（非彈性體的）纖維可納入到彈性體的非織造網(wǎng)內(nèi)。在某些實施 例中，彈性體的非織造網(wǎng)具有約小于10微米或約小于5微米的平均流動孔尺寸。
[0009] 在某些實施例中，彈性體的非織造網(wǎng)包括層疊在一起的兩個或更多個彈性體非織 造片。示范的彈性體的非織造網(wǎng)具有約為500g/m2或不到，或約200g/m2或不到的基礎(chǔ)重 量。
[0010] 例如，任何結(jié)構(gòu)支承層可以是織造材料或具有均勻孔尺寸的網(wǎng)。在某些實施例中， 結(jié)構(gòu)支承層的平均流動孔尺寸約為30微米或不到。
[0011] 在一個特殊的實施例中，本發(fā)明提供深度過濾器材料，該深度過濾器材料包括第 一結(jié)構(gòu)支承層，第一結(jié)構(gòu)支承層包括具有約為30微米或不到的平均流動孔尺寸的織造材 料或網(wǎng)；彈性體非織造網(wǎng)包括單層的彈性體非織造材料或多層的彈性體非織造材料的堆 疊，彈性體非織造網(wǎng)具有約為10微米或不到的平均流動孔尺寸以及約為200g/m2或不到的 基礎(chǔ)重量。
[0012] 在本發(fā)明的另一方面，提供深度過濾器，該過濾器包括：根據(jù)這里所指出的任何實 施例的深度過濾器介質(zhì)，以及附連到深度過濾器介質(zhì)的結(jié)構(gòu)框架。例如，該深度過濾器可適 于過濾水。
[0013] 在本發(fā)明的另一方面，提供制造彈性體深度過濾器介質(zhì)的方法，該方法包括：提供 彈性體非織造網(wǎng)，其包括彈性體纖維和具有約為15微米或不到的平均流動孔尺寸；以及將 彈性體非織造網(wǎng)附連到第一結(jié)構(gòu)支承層以形成深度過濾器介質(zhì)，其中，所述第一結(jié)構(gòu)支承 層是平均流動尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸的多孔材料。根據(jù)該方法，在某 些實施例中，該提供步驟可包括：熔噴或紡粘纖維。在某些實施例中，附連步驟：包括縫合、 化學(xué)粘結(jié)、熱粘結(jié)、超聲粘結(jié)、印刷粘結(jié)劑粘結(jié)、施壓、水力針刺或它們的組合。該方法還可 包括：在與第一結(jié)構(gòu)支承層相對的一側(cè)上將第二結(jié)構(gòu)支承層附連到彈性體非織造網(wǎng)，第二 結(jié)構(gòu)支承層包括第二多孔材料，其具有的平均流動孔尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動 孔尺寸。在另一實施例中，該方法包括將兩層或更多層彈性體非織造材料層疊在一起，以形 成彈性體非織造網(wǎng)。該方法還可包括將結(jié)構(gòu)框架附連到深度過濾器介質(zhì)。
[0014] 在本發(fā)明的還有另一方面，提供過濾液體以從中除去顆粒物質(zhì)的方法，該方法包 括：使包括顆粒物質(zhì)的液體與根據(jù)文中描述的任何實施例的深度過濾器介質(zhì)接觸，以通過 深度過濾和表面過濾相組合，來從液體中除去至少一部分顆粒物質(zhì)。在某些實施例中，該方 法還可包括逆流沖洗深度過濾器介質(zhì)，使得深度過濾器介質(zhì)中至少一部分顆粒物質(zhì)從深度 過濾器介質(zhì)中除去，允許其再使用于過濾。在深度過濾器介質(zhì)包括第二結(jié)構(gòu)支承層的實施 例中，該第二結(jié)構(gòu)支承層包括第二多孔材料，其具有大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺 寸的平均流動孔尺寸，以及小于第一多孔材料的平均流動孔尺寸的平均流動孔尺寸，其中， 彈性體非織造網(wǎng)定位在所述第一和第二結(jié)構(gòu)支承層之間，液體有利地與深度過濾器介質(zhì)接 觸，使得在使用過程中第一結(jié)構(gòu)支承層在上游，而第二結(jié)構(gòu)支承層在下游。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 為了提供對本發(fā)明實施例的理解，現(xiàn)參照附圖，附圖不一定按比例繪制，其中，附 圖標(biāo)記是指本發(fā)明示范實施例的部件。附圖僅是示范的，不應(yīng)認(rèn)為限制本發(fā)明。
[0016] 圖IA和IB是示范的傳統(tǒng)織造纖維介質(zhì)（例如，如目前在廢水處理中使用的）的 電子掃描顯微鏡（SEM)成像，處于兩種放大倍數(shù)（A = 375倍，B = 1000倍）；
[0017] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的彈性體過濾器介質(zhì)的實施例的分解立體圖，該彈性體過濾器 介質(zhì)包括彈性體非織造網(wǎng)和一個結(jié)構(gòu)支承層；
[0018] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的彈性體過濾器介質(zhì)的另一實施例的分解立體圖，彈性體過濾 器介質(zhì)包括夾在兩個結(jié)構(gòu)支承層之間的彈性體非織造網(wǎng)；
[0019] 圖4A、4B和4C是可用于本發(fā)明某些實施例中的纖維的三個示范的橫截面圖；
[0020] 圖5A和5B是基礎(chǔ)重量為60g/m2的非織造彈性的熔噴纖網(wǎng)的電子掃描顯微鏡 (SEM)成像，處于兩種放大倍數(shù)（A = 375倍，B = 1000倍）；
[0021] 圖6是根據(jù)本發(fā)明的示范彈性體過濾器的壓力--流量的曲線圖，數(shù)據(jù)是從平均 流動孔測量中獲得的；
[0022] 圖7是示范傳統(tǒng)的織造過濾器介質(zhì)的壓力--流量的比較曲線圖，數(shù)據(jù)是從平均 流動孔測量中獲得的；
[0023] 圖8是有效地過濾與過濾器介質(zhì)接觸的顆粒的根據(jù)本發(fā)明的彈性體非織造過濾 器介質(zhì)的視圖；
[0024] 圖9是用逆流沖洗來除去保留住的顆粒的根據(jù)本發(fā)明的彈性體非織造過濾器介 質(zhì)的視圖；
[0025] 圖10是根據(jù)本發(fā)明的過濾器，其包括彈性體非織造網(wǎng)和支承在框架內(nèi)的結(jié)構(gòu)支 承層。

【具體實施方式】
[0026] 下文中，現(xiàn)將更完整地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以許多不同方式來實施，并且 不應(yīng)認(rèn)為是對這里所闡述實施例的限制；相反，提供這些實施例，使得本發(fā)明將是徹底和完 整的，并向本【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)技術(shù)人員完整地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。如本說明書和權(quán)利要求書中 所使用的，單數(shù)形式冠詞"a"、"an"和"the"包括復(fù)數(shù)指示對象，除非文中另有清楚地表示。 諸如"向前"、"向后"、"前"、"后"、"右"、"左"、"向上"、"向下"等的方向性術(shù)語均是方便的詞 語，不被認(rèn)為是限制性的術(shù)語。
[0027] 本發(fā)明一般地提供包括至少一個彈性體部件的彈性體非織造網(wǎng)。在某些實施例 中，使彈性體非織造網(wǎng)與一個或多個結(jié)構(gòu)支承層組合，來加強彈性體非織造網(wǎng)。有利的是， 某些實施例中，結(jié)構(gòu)支承層可用來保護(hù)彈性體非織造網(wǎng)的纖維防止其斷裂，和/或限制彈 性體非織造網(wǎng)延伸。在某些實施例中，這些被支承的彈性體網(wǎng)特別適用于過濾的領(lǐng)域，其 中，擒獲在網(wǎng)內(nèi)的顆?？扇菀椎乇会尫牛ɡ?通過對網(wǎng)施力）。彈性體纖維可有利地在如 此壓力下伸展，并一旦移去壓力后，就大致返回到其原始的結(jié)構(gòu)和形狀，使得過濾器可用于 再使用。
[0028] 有利地，在某些實施例中，根據(jù)這里所述的方法準(zhǔn)備的被支承的彈性體非織造網(wǎng)， 可呈現(xiàn)出比過濾中傳統(tǒng)使用的織造織物材料提高的過濾特性。圖IA和IB提供用于廢水處 理的示范的傳統(tǒng)織造織物的電子掃描（SEM)的成像（不同的放大倍數(shù)），其織造織物的平均 流動孔尺寸是10微米。該傳統(tǒng)的織造織物的纖維以均勻的圖形布置，在全部暴露的表面中 形成均勻的孔尺寸，其中，孔尺寸是由纖維直徑和織造圖形來定義的。織造織物具有大致平 的孔結(jié)構(gòu)，通過過濾器介質(zhì)表面上的篩子機構(gòu)（即，通過表面過濾）收集顆粒。
[0029] 相比之下，在某些實施例中，本文所述的彈性體非織造網(wǎng)可呈現(xiàn)表面過濾和深度 過濾的組合。在某些實施例中，與彈性體非織造網(wǎng)接觸的至少某些百分比的顆粒，被網(wǎng)內(nèi)建 立起來的蜿蜒曲折路徑內(nèi)的深度過濾機構(gòu)擒獲。兩個示范的本發(fā)明實施例的示意圖顯示在 圖2或3中。圖2示出包括彈性體非織造網(wǎng)10和結(jié)構(gòu)支承層12的材料。圖2(譯者注：應(yīng) 為圖3)示出包括彈性體非織造網(wǎng)10、第一結(jié)構(gòu)支承層12和第二結(jié)構(gòu)支承層14材料。這些 部件將在下文中更完整地進(jìn)行描述。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明提供的彈性體非織造網(wǎng)的組成可以變化。例如，在某些實施例中，彈性 體非織造網(wǎng)本質(zhì)上或完全地由彈性體纖維組成。在某些實施例中，彈性體非織造網(wǎng)包括至 少一個彈性體纖維類型和至少一個非彈性體纖維類型，其中，彈性體纖維類型對非彈性體 纖維類型之比可變化。在如此的實施例中，非織造網(wǎng)中彈性體纖維類型的百分比一般地是 對網(wǎng)提供某種程度彈性所需的量。
[0031] 如文中所使用的"彈性體"和"彈性體部件"，是指呈現(xiàn)一定程度彈性的任何聚合物 (例如，能夠大致返回到其原始形狀，或在經(jīng)受伸展或變形之后形成其原始形狀）。包括彈 性體部件的根據(jù)本發(fā)明的非織造網(wǎng)應(yīng)呈現(xiàn)足夠的彈性，以便能使非織造網(wǎng)起作深度過濾介 質(zhì)的功能，并允許一旦沖洗后恢復(fù)該網(wǎng)足夠的過濾能力，從而能夠再使用該過濾介質(zhì)。
[0032] 在某些實施例中，彈性體網(wǎng)的彈性可用該彈性體網(wǎng)斷裂時的伸長來表征。例如，本 發(fā)明彈性體非織造網(wǎng)的代表性實施例呈現(xiàn)至少約為80%、至少約為90%、至少約為100%、 至少約為120%、至少約為150%、至少約為200%或甚至至少約為250%的斷裂伸長。斷裂 伸長的代表性范圍是約為80%至約300%。例如，可遵循ASTM D5034,并使用拉伸試驗機， 諸如是Instron公司制造的試驗機，可測量斷裂伸長。測量斷裂伸長的另一種方法是，例如 使用由James Heal?公司制造的Truburst Strength Tester來測試雙軸向伸長和復(fù)原。
[0033] 盡管沒有限制，但本發(fā)明所用的彈性體通常是熱塑性彈性體（TPEs)，其通常顯現(xiàn) 某種程度的彈性，并可通過熱塑性處理方法進(jìn)行處理（例如，可容易地再處理和再模制）。 熱塑性彈性體可包括結(jié)晶的（即，"硬"）或非結(jié)晶的（即，"軟"）區(qū)域，并經(jīng)常包括兩種或 更多種聚合物類型的混合物或共聚物。如果熱塑性彈性體包括共聚物，則例如可通過嵌段 或接枝聚合技術(shù)來準(zhǔn)備。例如，熱塑性彈性體共聚物可包括熱塑性部件和彈性體部件。在 某些共聚物的熱塑性彈性體中，可通過改變單體和/或各段長度之比來控制該材料的物理 特性。
[0034] 某些示范的熱塑性彈性體可分類為：苯乙烯彈性體（例如，苯乙烯嵌段共聚物）、 共聚酯彈性體、聚氨酯彈性體、聚酰胺彈性體、聚烯烴混合物（TPOs)、聚烯烴（合金、塑性體 和彈性體）、以及熱塑性硫化產(chǎn)品。可根據(jù)本發(fā)明使用的某些特殊的彈性體，例如包括聚異 戊二烯、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、聚（苯乙烯-b- 丁二烯-b-苯乙烯）（SBS)、聚 (苯乙稀_b-乙稀-共-丁燒Hd-苯乙?。⊿ElBS)、聚（苯乙稀Hd -異戊二稀Hd-苯乙稀）、 三元乙丙橡膠（EPDM橡膠）、EPDM橡膠/聚丙烯（EPDM/PP)、聚氯丁二烯、丙烯腈-丁二烯 橡膠、氫化丁腈橡膠、丁基橡膠、乙烯-丙烯橡膠（EPM)、硅酮橡膠、氯磺化聚乙烯、聚丙烯酸 酯橡膠、碳氟橡膠、聚氯乙烯橡膠、表氯醇橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-異戊二 烯嵌段共聚物、聚氨酯橡膠，以及它們的共聚物、混合物和衍生物。
[0035] 市場上銷售的示范的熱塑性彈性體包括但不限于：由PolyOne?公司（Avon Lake，0H)出品的 OnFlex?、Versaflex?、Dynaflex?、Dynalloy?、Versalloy? 以及 Versollan? ;由 RTP 公司（Winona，MN)出品的 RTP1200、1500、2700、2800、2900 和 6000 系列彈性體；由 Elastocon 公司（Rochester，IL)出品的 Elastocon 2800、8000、STK、 SMR、CLR 和 OF 系列 TPEs ;由 Enplast 公司（Turkey)出品的 Enflex? 和 Ensoft?;由 BASF 公司（Florham Park, NJ)出品的 Stvroflex?SBS、Elastollan? 和 Elasturan?; Kraton MD6705> G1643> MD6717> MD6705> G1643 (Kraton Performance Polymers, Inc.，Houston, TX);由 Dow Chemical (Midland，MI)出品的 AffinityTM、AmplifyTM、Engage?、 Infuse?、Nordel? 和 Versify?;由 ExxonMobil Chemical Company(Houston，TX)出品 的 Vistamaxx?、Santoprene? 和 Exact1'1 ;丨丨丨 DuPont? Chemicals 公司（Wilmington, DE)出品的丨（alrez?、Neoprene、Surlyn?、Vamac? 和 Viton?;由 Arkema 公司 (France)出品的 Pebax?;由 Elasto 公司（Sweden)出品的 Mediprene?和Dryflex?;由 Lubrizol Corporation(Wickliffe，OH)出品的 Estagrip?.和 Estane?;由 AlphaGary 公 司（Leominster，MA)出品的 Garaflex?、Garathane?、Vythrene? 和 Evoprene?，以及由 Advanced Elastomer Systems (Newport，CA)出品的 Santoprene? o 其他不范的彈性體材料 例如在授予Pourdeyhimi的美國專利申請出版物No. 2010/0029161中有描述，本文以參見 方式引入其內(nèi)容；還可參見授予Shawver等人的美國專利No. 5, 540, 976,本文以參見方式 引入其內(nèi)容。
[0036] 包括彈性體非織造網(wǎng)的纖維可具有任何類型的橫截面，包括但不限于：圓形、矩 形、方形、橢圓形、三角形和多葉片形。在某些實施例中，纖維可以是單一部件（即，在全部 的纖維中組成是均勻的）。具有圓形橫截面的單一部件纖維橫截面圖示在圖4A中，其具有 均勻的組分25。在某些實施例中，纖維可具有一個或多個空隙空間，其中，該空隙空間例如 可具有圓形、矩形、方形、橢圓形、三角形和多葉片形橫截面。某些實施例中，包括彈性體非 織造網(wǎng)的纖維可以是多部件的纖維。多部件纖維類型包括但不限于：如圖4B所示的具有護(hù) 套/內(nèi)芯橫截面結(jié)構(gòu)的纖維（其中，護(hù)套包括一個組分25,而內(nèi)芯可不同的組分30)，如圖 4C所示的具有海中島嶼的橫截面結(jié)構(gòu)的纖維（其中，海包括一個組分25,而任何數(shù)量的島 嶼具有不同的組分30,其可存在于"海"部件內(nèi)），以及具有并排的、分段餅狀的、分段交叉 的、分段帶的或傾斜的多葉片橫截面的纖維。在某些實施例中，纖維具有帶中間區(qū)域的橫截 面，其中，該中間區(qū)域具有多個突出物，它們沿著中間區(qū)域的周界從中間區(qū)域延伸出，其中， 多個突出物形成多個均勻間距開的通道。
[0037] 在根據(jù)本發(fā)明某些實施例使用的多部件纖維中，纖維的一個或多個部件可包括彈 性體的部件。例如，在某些實施例中，可使用護(hù)套/內(nèi)芯纖維，其中，護(hù)套、內(nèi)芯，或護(hù)套和 內(nèi)芯兩者包括彈性體的聚合物。在某些實施例中，多部件纖維的一個或多個部件是犧牲部 件，如果需要的話，可將其除去（例如，溶解掉）例如，在一個實施例中，使用"海中島嶼" 的纖維，其中，海是可溶解的，使得在多部件纖維用合適的溶劑處理之后，形成了小直徑的 纖維或原纖維（即，島嶼），各島嶼通常包括彈性體部件。在某些實施例中，多部件纖維的 兩個或多個部件可以彼此分離（例如，通過原纖維形成或分裂）。例如，在一個實施例中， 使用海中島嶼的纖維，其中，纖維可被原纖維化以分離島嶼和海部件。例如，參見美國專利 Nos. 7, 883, 772和7, 981，226,兩者均授予Pourdeyhimi等人，本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0038] 有利地，形成彈性體非織造網(wǎng)的纖維具有這樣的平均直徑：小于約20微米、小于 約10微米、小于約8微米、小于約5微米、小于約2微米。在某些實施例中，彈性體纖維具 有的直徑范圍在：約2微米至約20微米、約2微米至約10微米、約2微米至約8微米、約2 微米至約5微米。在其他實施例中，彈性體細(xì)絲具有的直徑范圍在：約從0. 5微米至約10 微米，例如，約從0. 5微米至約5微米或約從0. 5微米至約2微米。包括非織造網(wǎng)的纖維可 具有變化的長度，并可以基本上是連續(xù)的纖維、人造短纖維、細(xì)絲、原纖維和它們的組合。
[0039] 彈性體非織造網(wǎng)的纖維（包括彈性體纖維，以及可供選擇地，一個或多個非彈性 體纖維）可呈任何的布置。一般地說，纖維以隨機的非織造的布置提供。盡管本發(fā)明集中 在彈性體非織造網(wǎng)上，但應(yīng)該指出的是，本文所述的彈性體纖維還可用于制造傳統(tǒng)的織造 纖維，傳統(tǒng)的織造纖維可代替或附加于彈性體非織造網(wǎng)使用。彈性體非織造網(wǎng)內(nèi)的纖維通 常布置成可提供如下的平均流動孔尺寸范圍：約〇. 2微米至約15微米、約0. 2微米至約10 微米，或約〇. 2微米至約5微米。在某些實施例中，平均流動孔尺寸約為15微米或不到、約 為10微米或不到、約為8微米或不到，或約為5微米或不到。下面在實驗部分中并參照圖6 和7,來闡述測量平均流動孔尺寸的方法。平均流動孔尺寸測量的描述，也可見授予Jones 等人的美國專利申請出版物No. 2011/0198280,本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0040] 生產(chǎn)彈性體非織造網(wǎng)的裝置可以變化。一般地說，非織造網(wǎng)通常在三個階段中生 產(chǎn)：網(wǎng)形成、粘結(jié)以及完成處理。網(wǎng)形成可用行內(nèi)公知的任何裝置來實現(xiàn)。例如，在某些實 施例中，網(wǎng)可通過干法工藝過程、紡絲成網(wǎng)工藝、或濕法工藝過程來形成。在某些實施例中， 彈性體非織造網(wǎng)通過熔噴或紡粘過程進(jìn)行制造。
[0041] 熔噴是這樣的工藝過程，其中，聚合物（或多個聚合物）熔化為液態(tài)，并從含有許 多（例如，好幾百個或更多個）小孔的直線模具中擠出。當(dāng)聚合物被擠出時，熱空氣流快速 地吹到聚合物上，快速地伸展和/或衰減擠出的聚合物流而形成極細(xì)的細(xì)絲。空氣流通常 伸展或衰減熔化的聚合物，可達(dá)到好多階的量級。伸展的聚合物纖維被收集為隨機糾纏的 自粘結(jié)的非織造的網(wǎng)。例如，熔噴通常在授予Butin的美國專利No. 3, 849, 241中有描述， 本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0042] 示范的熔噴的彈性體非織造網(wǎng)的SEM成像顯示在圖5A和5B中，且呈兩種放 大倍數(shù)。該網(wǎng)包括聚丙烯基的彈性體（在位于北卡羅來納州大學(xué)中的非織造學(xué)院內(nèi)的 Partner' Lab進(jìn)行熔噴）。該熔噴的纖維自粘結(jié)在一起而形成網(wǎng)。如從圖5A和5B的SEM 成像中可見，該特殊的彈性體非織造網(wǎng)包括帶有相對大纖維尺寸分布的纖維，它們形成具 有大的孔尺寸分布的孔。
[0043] 熔噴通常能夠提供直徑相對小的纖維。通過修改各種過程參數(shù)（例如，模具設(shè)計、 聚合物產(chǎn)量、空氣特征、收集器放置以及網(wǎng)的處理），可定制熔噴纖維的直徑和其他特性。衰 減空氣壓力可影響纖維尺寸，因為較高的壓力通常會產(chǎn)生較細(xì)的纖維（例如，細(xì)度高達(dá)約5 微米，諸如約為1-5微米），而較低的壓力會產(chǎn)生較粗的纖維（例如，細(xì)度高達(dá)約20微米，諸 如約為20-50微米）。在本發(fā)明的某些實施例中，彈性體非織造網(wǎng)包括熔噴纖維，其具有的 平均直徑范圍在：約1至約10微米，例如，約為2至5微米，在某些實施例中，熔噴的彈性體 非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸可以是約為20微米或不到、約為10微米或不到、約為8微米或 不到、約為5微米或不到、約為2微米或不到，約為1微米或不到.
[0044] 紡粘可采用各種類型的纖維織造過程（例如，濕法、干法、熔化或乳化）。熔化織 造是最常使用的，其中，聚合物熔化成液態(tài)，并迫使其通過小孔進(jìn)入冷卻空氣中，根據(jù)小孔 形狀使得聚合物股線固化。由此形成的纖維束然后被曳拉，即，用機械方式伸展（例如，3-5 的量級）而定向該纖維。然后通過將曳拉的纖維沉淀在移動帶上，來形成非織造網(wǎng)。例如， 通用的紡粘工藝過程在以下的專利中有描述：授予Appel等人的美國專利Nos. 4, 340, 563、 授予 Dorschner 等人的 3, 692, 618、授予 Matsuki 等人的 3, 338, 992、授予 Hartmann 的 3, 502, 763、授予Dobo等人的3, 542, 615,本文以參見方式全引入它們內(nèi)容。紡粘通常產(chǎn)生 較大直徑細(xì)絲。例如，在某些實施例中，紡粘產(chǎn)生的纖維具有的平均直徑約為20微米或以 上。
[0045] 各種方法可用來處理多部件的纖維，以獲得具有較小直徑的纖維（例如，小于約5 微米、小于約2微米、小于約1微米、小于約0. 5微米或甚至更小）。因此，可形成具有較小 平均流動孔尺寸的非織造網(wǎng)。盡管這些方法普遍適用于紡粘材料，其通常具有較大的直徑， 但應(yīng)該指出的是，它們也可適用于熔噴材料以及用其它裝置準(zhǔn)備的纖維材料。例如，在某些 實施例中，形成可分裂開的多部件纖維（例如，包括但不限于：分段的餅狀物、帶子、海中島 嶼，或多葉片），其后分裂或原纖維化而提供具有較小直徑的兩個或更多個纖維?？煞至讶?此纖維的裝置是可變化的，并可包括將機械能賦予纖維的各種過程，諸如，水力針刺過程。 例如，在授予Pourdeyhimi等人的美國專利No. 7, 981，226中，描述過用于此過程的示范方 法，本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0046] 在某些實施例中，先生產(chǎn)出多部件的纖維，其后加以處理（例如，使纖維與溶劑接 觸）以除去一個或多個部件。例如，在某些實施例中，可生產(chǎn)海中島嶼的纖維并處理而溶解 掉海部件，留下島嶼的較小直徑的纖維。例如，在授予Koto等人的美國專利No. 4, 612, 228 中，描述過用于此類型過程的示范方法，本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0047] 在某些實施例中，在生產(chǎn)纖維和將纖維沉淀到表面上之后，非織造網(wǎng)可經(jīng)受某種 類型的粘結(jié)（包括但不限于熱融合或粘結(jié)、機械糾纏、化學(xué)粘結(jié)劑，或它們的組合），但在某 些實施例中，網(wǎng)制備過程自身提供了所要的粘結(jié)，而不使用其他的處理。在一個實施例中， 非織造網(wǎng)利用壓延機或空氣通過爐（air-thru oven)來熱粘結(jié)。在其它實施例中，非織造 網(wǎng)經(jīng)受水刺過程，其是一種使用水力用來糾纏和粘結(jié)纖維的機理。例如，通過將非織造纖維 暴露于來自一個或多個水刺集管的水壓力前，水壓力的范圍約為10巴至約100巴，就可進(jìn) 行纖維的水刺。在某些實施例中，利用針刺，其中，使用針來提供纖維之間的物理糾纏。
[0048] 在某些實施例中，選擇粘結(jié)技術(shù)（或多種技術(shù)）可被彈性體非織造網(wǎng)的最終應(yīng)用 所專用。例如，如果非織造網(wǎng)用于過濾大的顆粒，則它在某些實施例中可使用紡粘纖維來制 造，該紡粘纖維是隨機互鎖的。如果需要非織造纖維來過濾較小顆粒，則在某些實施例中， 它可以用熔噴纖維來制造，熔噴纖維通常在熔噴過程中粘結(jié)起來。
[0049] 由此生產(chǎn)出的纖維網(wǎng)可具有變化的厚度。工藝參數(shù)可以修改來改變該厚度。例 如，在某些實施例中，加快其上沉淀有纖維的移動帶的速度導(dǎo)致網(wǎng)較薄。彈性體非織造網(wǎng)的 平均厚度可變化，在某些實施例中，該網(wǎng)可具有約為Imm或不到的平均厚度。在一個實施例 中，彈性體非織造網(wǎng)的基礎(chǔ)重量約為500g/m2或不到、約為400g/m2或不到、約為300g/m 2或 不到、約為200g/m2或不到、約為lOOg/m2或不到，或約為50g/m2或不到。如文中使用的，網(wǎng) 的基礎(chǔ)重量是指每單位面積的纖維材料的質(zhì)量，其可根據(jù)ASTM D3776來測量。
[0050] 作為彈性體非織造網(wǎng)形成的替代方法，可對纖維進(jìn)行擠壓、卷曲，或切割成人造短 纖維，網(wǎng)可由該短纖維來形成，然后，用一個或多個上述方法進(jìn)行粘結(jié)。在某些實施例中，還 可使用人造短纖維或細(xì)絲纖維來形成織造的、針織的或編織的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一實施 例中，可通過織造纖維，將它們切割成短段，并將它們組裝成大捆，來構(gòu)造主要的非織造纖 維。大捆然后可通過濕法工藝過程、空氣鋪設(shè)過程或梳理過程分散在均勻的網(wǎng)內(nèi)，并如上所 述地進(jìn)行粘結(jié)。
[0051] 圖6提供用于本發(fā)明的彈性體非織造網(wǎng)的示范的濕/干曲線，而圖7提供用來比 較的現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)的織造織物的示范的濕/干曲線（諸如圖IA和IB所示）。濕/干曲線 是基于使用毛細(xì)管流動孔隙度計獲得的數(shù)據(jù)，并提供有關(guān)平均流動孔尺寸的資料。將潤濕 液體（這里，是Galwick,其具有15. 9 Dynes/cm的表面張力）施加到過濾器材料上，并允許 填滿小孔。然后，非反應(yīng)的氣體或空氣通過該材料，并允許從小孔中排出液體。測量流過濕 的和干的試樣的氣體壓力和流量并繪圖，基于干曲線來畫出"半干"曲線（干曲線上的每個 數(shù)據(jù)點除以2)。
[0052] 平均流動孔直徑是在平均流動壓力下計算得到的直徑，其是濕曲線與半干曲線相 遇的點。平均流動孔直徑可根據(jù)公式D= (4 Ycose )/p計算求得，其中，D是孔直徑，Y是 液體的表面張力，9是液體的接觸角，以及P是氣體壓差。
[0053] 如圖6所示，熔噴的彈性體非織造網(wǎng)在大約10L/min流量之下顯現(xiàn)出約I PSI的 平均流動壓力。試驗的熔噴材料包括一層纖維結(jié)構(gòu)和相對大的纖維直徑分布，因此，彈性體 非織造網(wǎng)具有大的孔尺寸分布。相比之下，如圖7所示，織造的過濾器介質(zhì)在大約20L/min 流量之下顯現(xiàn)出約0.65 PSI的平均流動壓力?？椩斓倪^濾器介質(zhì)一般地具有窄的孔尺寸 分布。如圖中可見，用于本發(fā)明的典型的彈性體非織造網(wǎng)特征和傳統(tǒng)織造的過濾器結(jié)構(gòu)之 間存在著差異。彈性體非織造網(wǎng)隨著壓力增加提供逐漸增加的流量，而織造的結(jié)構(gòu)實際上 直到達(dá)到一定的壓力才顯現(xiàn)流動。
[0054] 用來加強彈性體非織造網(wǎng)的一層或多層結(jié)構(gòu)支承層，可以是足以加強網(wǎng)的任何類 型的材料。較佳地，結(jié)構(gòu)支承層包括尺寸穩(wěn)定的基底。在某些實施例中，它可以包括網(wǎng)格、 織造網(wǎng)（例如，薄窗簾布或紗布），或非織造的網(wǎng)。如果兩層或多層結(jié)構(gòu)支承層與彈性體非 織造網(wǎng)相連，則多層結(jié)構(gòu)支承層較佳地在非織造網(wǎng)的兩側(cè)上，使得這些結(jié)構(gòu)支承層有效地 將彈性體網(wǎng)夾心在層間。如果使用兩層或多層結(jié)構(gòu)支承層，則它們可以是相同類型或不同 類型的結(jié)構(gòu)支承（例如，是化學(xué)組分、平均流動孔尺寸、纖維直徑等）。
[0055] 結(jié)構(gòu)支承層的組成可以變化，例如，結(jié)構(gòu)支承層可包括一個或多個聚合物、金屬 (例如，金屬絲）、陶瓷或天然材料（例如，天然纖維）。如果結(jié)構(gòu)支承層包括纖維，則纖維可 具有直徑范圍在約20微米至約100微米的平均直徑，但具有較大或較小直徑的纖維不被排 斥在外。在某些實施例中，構(gòu)成結(jié)構(gòu)支承層的纖維的平均直徑大于構(gòu)成彈性體非織造網(wǎng)的 纖維的平均直徑。可使用的某些示范的材料包括但不限于：大纖維的非織造材料，例如，由 Freudenberg、Colbond、Johns Manville,以及Fiberweb或其他公司出品的材料。尤其是， 在某些實施例中，Reemay? (由Fiberweb出品）、Lutradur? (由Freudenberg出品）或 Colback? (由Colbond出品）可被用作為結(jié)構(gòu)支承層。
[0056] 在某些實施例中，結(jié)構(gòu)支承層具有比彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸大的平均 流動孔尺寸是有利的。這在如下情形中尤其是如此，其中，彈性體網(wǎng)和結(jié)構(gòu)支承層構(gòu)造成 這樣：在過濾過程中，在要被過濾的材料與彈性體非織造網(wǎng)接觸之前，首先與結(jié)構(gòu)支承層接 觸。在如此的實施例中，結(jié)構(gòu)支承層可用作表面過濾器，在顆粒到達(dá)彈性體非織造網(wǎng)過濾器 部件之前，先將顆粒篩出。例如，在某些實施例中，結(jié)構(gòu)支承層可具有約為5至約50微米的 平均流動孔尺寸，例如，約為10至約30微米。
[0057] 在某些實施例中，提供兩個結(jié)構(gòu)支承層，其中，這兩個結(jié)構(gòu)支承層是在彈性體非織 造網(wǎng)的外表面上（即，其中，結(jié)構(gòu)支承層有效地將彈性體非織造網(wǎng)夾在其間）。在某些如 此的實施例中，第一和第二結(jié)構(gòu)支承層可具有不同的構(gòu)造，或可以是類似的構(gòu)造（例如，其 中，第一和第二結(jié)構(gòu)支承層都包括織造的/網(wǎng)格構(gòu)造）。較佳地，第二結(jié)構(gòu)支承層（即，被 過濾的材料最后通過的結(jié)構(gòu)支承層，也就是在過濾器使用過程中的下游部分）的平均流動 孔尺寸，小于第一結(jié)構(gòu)支承層（即，被過濾的材料首先通過的結(jié)構(gòu)支承層，也就是在接觸彈 性體非織造網(wǎng)之前）的平均流動孔尺寸。通過提供第二結(jié)構(gòu)支承層，其具有比第一結(jié)構(gòu)支 承層的平均流動孔尺寸小的平均流動孔尺寸，在某些實施例中，可防止彈性體非織造網(wǎng)在 過濾使用過程中使膨脹彈性體非織造網(wǎng)內(nèi)的孔拉長和膨脹，這樣會不利地釋放保留住的顆 粒。
[0058] 彈性體非織造網(wǎng)和一個或多個結(jié)構(gòu)支承層可用行內(nèi)公知的任何方法組合或附連。 彈性體非織造網(wǎng)和一個或多個結(jié)構(gòu)支承層附連起來，使得諸層一起形成可用作單一的過濾 結(jié)構(gòu)的多層構(gòu)造。諸部件有利地層疊起來以提供復(fù)合的材料。例如，在某些實施例中，諸部 件可通過縫合、化學(xué)粘結(jié)、熱粘結(jié)（例如，通過空氣粘結(jié)，或點粘結(jié)/壓延）、超聲粘結(jié)、印刷 粘結(jié)劑粘結(jié)、壓力（例如，使用凹版輥）、水刺或它們的組合等連接起來。也可僅在框架內(nèi)組 合兩個（或多個）片材料，來實現(xiàn)粘結(jié)或附連，諸如圖10中所示的框架。彈性體非織造網(wǎng) 和結(jié)構(gòu)支承層，可通過將一層直接沉淀在另一層上和執(zhí)行層疊（或其他類型的附連）組合 起來。替代地，諸層可分開制備、組合和層疊（或附連）在一起。一般地，彈性體非織造網(wǎng) 在層疊過程中不伸展（即，網(wǎng)不經(jīng)受超過由用來生產(chǎn)層疊的任何機構(gòu)正常提供的力的任何 附加的伸展力）。較佳地，諸層稀疏地附連或粘結(jié)在一起，使彈性體部件能保持一定程度的 運動。
[0059] 盡管如文中所述的本發(fā)明集中在這樣的實施例，其中，一個彈性體非織造網(wǎng)與一 個或多個結(jié)構(gòu)支承層組合，但應(yīng)該指出的是，在某些實施例中，該結(jié)構(gòu)可包括一個或多個附 加層。例如，在某些實施例中，一個以上的彈性體非織造網(wǎng)（其中，彈性體網(wǎng)可以相同或不 相同）可彼此層疊，一個或兩個彈性體非織造網(wǎng)進(jìn)一步附連到一個或多個結(jié)構(gòu)支承層。使 用多個彈性體非織造網(wǎng)的組合可以是一種方便的方法，該方法用來將生成的過濾介質(zhì)的過 濾特征調(diào)整到理想的值，諸如理想的平均流動孔尺寸。這樣，包括單一彈性體非織造網(wǎng)的實 施例和包括一個以上彈性體非織造網(wǎng)的實施例，均被包括在本發(fā)明內(nèi)。在某些實施例中，將 兩個或更多個彈性體非織造網(wǎng)層疊在一起，提供了減小生成的過濾器介質(zhì)的有效孔尺寸的 措施。
[0060] 在某些實施例中，包括一個或多個彈性體非織造網(wǎng)和一個或多個結(jié)構(gòu)支承層的結(jié) 構(gòu)，可起作用于任何類型流體（例如，空氣或液體）的過濾器的功能。在某些實施例中，這 些結(jié)構(gòu)可用作從液體中除去顆粒物質(zhì)的過濾器（例如，用于處理/凈化水，諸如是廢水）。
[0061] 圖8是示出彈性體非織造網(wǎng)10的示意圖，該彈性體非織造網(wǎng)10用作深度過濾器， 可擒獲顆粒16。盡管該圖僅示出彈性體非織造網(wǎng)，但應(yīng)該理解到，根據(jù)本發(fā)明，網(wǎng)通常是結(jié) 合如文中所述的一個或多個結(jié)構(gòu)支承層來提供的。如圖所示，非織造的過濾器介質(zhì)不僅可 保留住大的顆粒，而且可保留住小的顆粒。在某些實施例中，由于某些顆粒和彈性體網(wǎng)孔尺 寸之間的尺寸差別，所以，大顆?？杀Ａ粼趶椥泽w網(wǎng)的表面上。在某些實施例中，結(jié)構(gòu)定位 成：使要被過濾的材料首先與結(jié)構(gòu)支承層接觸，某些顆?？杀唤Y(jié)構(gòu)支承層保留住，并因此可 不通過彈性體網(wǎng)。還有，與結(jié)構(gòu)支承層的孔尺寸相比，顆粒的截留取決于顆粒物質(zhì)的直徑。 同時，如圖所示，較小的顆?？稍谝欢ǔ潭却┩高^彈性體非織造網(wǎng)。由于彈性體非織造網(wǎng)內(nèi) 建立起的蜿蜒曲折路徑，某些顆粒被深度過濾機構(gòu)擒獲。在某些實施例中，本文所述的過 濾器介質(zhì)，其單獨使用或與其他類型過濾器組合使用，均能夠提供過濾的水，其滿足或超過 EPA和/或ANSI/NSF飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
[0062] 有利地，本文所描述的材料可有效地被清潔和再使用。在過濾使用過程中，通過過 濾器介質(zhì)的流動阻力隨沉淀在過濾介質(zhì)上或過濾介質(zhì)內(nèi)的顆粒數(shù)量增加而增加。因此，過 濾器介質(zhì)能夠處理的水體積，隨保留在過濾介質(zhì)上或過濾介質(zhì)內(nèi)的顆粒數(shù)量增加而顯著降 低。因此，定期清洗過濾器以便繼續(xù)使用是有益的。彈性體非織造網(wǎng)的彈性體特性允許網(wǎng) 能承受足夠的壓力，該壓力足以將至少很大部分保留住的顆粒物質(zhì)清洗出網(wǎng)外。在某些實 施例中，該逆洗過程可包括從過濾流動中移去過濾器，并使加壓水逆流（即，與過濾流動方 向相反方向）通過過濾器。在某些實施例中，逆洗過程可結(jié)合表面清洗步驟使用，以確保從 網(wǎng)表面或結(jié)構(gòu)支承層以及從網(wǎng)內(nèi)部材料中除去顆粒物質(zhì)。
[0063] 由于非織造網(wǎng)的彈性體特性，網(wǎng)在斷裂之前顯著地伸展，因此，不會因逆洗深度過 濾器和除去保留住的顆粒所需的壓力而永久地變形。彈性體非織造網(wǎng)內(nèi)的孔尺寸在逆洗過 程中因此增加，允許水有效地清洗掉保留在其中的顆粒。在某些實施例中，一個結(jié)構(gòu)支承層 或多個結(jié)構(gòu)支承層有助于保護(hù)彈性體非織造網(wǎng)，并限制網(wǎng)延伸到某種程度（即，通過限制 彈性體纖維的變形），有助于確保網(wǎng)不會因逆洗過程的壓力而斷裂。過濾器能夠經(jīng)受的絕對 壓力將取決于非織造網(wǎng)的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)以及與其相關(guān)的一個或多個結(jié)構(gòu)支承層。
[0064] 圖9是示出示范的逆洗過程的示意圖，其中，非織造網(wǎng)10被噴嘴20產(chǎn)生的高壓水 射流18逆洗。通過除去顆粒16,包括沉淀在非織造網(wǎng)表面上或結(jié)構(gòu)支承層（未示出）上的 較大顆粒，以及保留在過濾器介質(zhì)內(nèi)的較小顆粒，逆洗過程通?？墒惯^濾器介質(zhì)（即，彈性 體非織造網(wǎng)）10再生。根據(jù)要求的水質(zhì)量和過濾器介質(zhì)特征，逆洗過程一般這樣進(jìn)行，即， 在初始施加的壓降下，恢復(fù)過濾器初始的水滲透性。
[0065] 在某些實施例中，過濾器介質(zhì)（即，彈性體非織造網(wǎng)和一個或多個結(jié)構(gòu)支承層） 被納入到某些類型的外殼內(nèi)。外殼類型可變化；在某些實施例中，過濾器可被裝在諸如圖 10所示的框架類型的外殼內(nèi)。該示意圖不是要加以限制；過濾器材料可以任何方式被納 入到任何類型的外殼內(nèi)。例如，過濾材料可以被納入到框架類型的外殼內(nèi)，該外殼可具有 可變尺寸和形狀（例如，圓形、方形、矩形等）。在某些實施例中，過濾器可以用平面（即， 平的）形式來使用，但也可替代地以滾動的、螺旋形纏繞的或打褶的形式來使用。在某些 實施例中，過濾器可被納入在濾芯內(nèi)或納入在轉(zhuǎn)盤過濾器內(nèi)。過濾器可小規(guī)?；虼笠?guī)模地 使用，例如，便攜式水過濾器、水龍頭用水過濾器、全屋用水過濾器，或水處理設(shè)備內(nèi)。過濾 器可用于重力流、中空流或加壓流的條件下?？蓪⒛壳八霾牧霞{入其中的示范過濾器設(shè) 計包括但不限于以下專利中描述的各種類型的過濾器：授予Danielsson等人的美國專利 Nos. 7, 972, 508、授予Brockmann等人的美國專利Nos. 7, 695, 624,以及Manic等人的美國專 利申請公開No. 2011/0180487,本文以參見方式引入其內(nèi)容。
[0066] 在某些實施例中，本文所述過濾介質(zhì)可結(jié)合一個或多個附加的過濾器介質(zhì)使用。 例如，兩個或多個如文中描述的結(jié)構(gòu)可串聯(lián)使用。在某些實施例中，其他類型的過濾器可與 文中所述結(jié)構(gòu)一起使用，例如，從要被過濾的液體中除去附加的雜質(zhì)。例如，在水處理設(shè)備 中，水通常先通過一個或多個篩網(wǎng)過濾器以除去大的碎粒。在某些實施例中，可在與本文所 述過濾器介質(zhì)接觸之前或之后對水進(jìn)行處理，例如，以調(diào)整PH值，添加化學(xué)品來促進(jìn)各種 污染物凝結(jié)/絮凝，以便消毒水、軟化水，和/或允許沉淀。
[0067] 實驗
[0068] 通過以下的實例，可更完整地說明本發(fā)明的各方面，闡述以下實例是為了說明本 發(fā)明的某些方面，并不認(rèn)為對其限制。
[0069] Vistamaxx? 2330 (ExxonMobil Chemical Company，Houston, TX)是具有 290 溶 化流量（MFR)的丙烯基的彈性體，對Vistamaxx? 2330進(jìn)行熔噴以形成纖維（在北卡羅來 納州的羅利市，北卡羅來納州立大學(xué)，無紡學(xué)院）。為了形成纖維，模具和擠壓機的溫度是 420° F，模具-收集器的距離（D⑶）是7英寸。聚合物產(chǎn)量是0.3和0.6克/孔/分鐘，網(wǎng) 的基礎(chǔ)重量由帶速來控制。由此形成的彈性熔噴網(wǎng)的基礎(chǔ)重量在20和300g/m2之間的范 圍內(nèi)，纖維直徑在約1微米至約10微米的范圍內(nèi)（平均約為3微米）。
[0070] 對這些彈性體熔噴網(wǎng)在不同的基礎(chǔ)重量60、200和300g/m2下的平均流動孔尺 寸和水的滲透性來加以評估。使用毛細(xì)管流動孔隙度儀（由Porous Materials, Inc.， Ithaca，NY出品），在濕/干試驗?zāi)Ｊ较拢瑴y量每個網(wǎng)的平均流動孔尺寸。用Galwick作為潤 濕流體，使表面張力達(dá)到15. 9dyne/cm。例如，在Jena和Gupta的文章"評價復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)的 多試驗技術(shù)的使用"中，描述了使用毛細(xì)管流動孔隙度儀來測量平均流動孔的一般程序，該 文章可根據(jù)網(wǎng)址 http ://www. pmiapp. com/publications/docs/Use_of_Multiple_2002. pdf#page = 3, Jena and Gupta查到，而"過濾介質(zhì)的孔結(jié)構(gòu)的特性（Characterization of Pore Structure of Filtration Media)，'一文可從網(wǎng)址 http ://www. pmiapp. com/ publications/docs/Characterization_of_pore_2002. pdf 查到，本文以參見方式引入它 們。
[0071] 如以上簡要地描述，將升高的壓力施加到濕的過濾器介質(zhì)上，致使孔打開（最終 給出干的試樣）。繪出通過濕過濾器介質(zhì)的流量--施加的壓力的圖表，給出濕曲線圖。然 后，在相同參數(shù)的干的過濾器介質(zhì)上進(jìn)行第二輪試驗，給出干曲線，干曲線可與濕曲線一起 繪出。通過將來自干曲線的數(shù)據(jù)點除以2,可計算出半干曲線，在濕曲線和半干曲線相交的 壓力下，計算平均流動孔尺寸，使用如下公式D = (4 Y cos e )/p進(jìn)行計算，其中，D是孔直 徑，Y是液體的表面張力，9是液體的接觸角，以及p是氣體壓差。
[0072] 用只通一頭（dead - end)的過濾器試驗機來測量這些彈性體熔噴網(wǎng)的水滲透性。 在只通一頭的過濾技術(shù)中，一個流入流（即，饋送流體）與過濾器介質(zhì)接觸，所有比過濾器 介質(zhì)的孔尺寸大的懸浮在饋送的流入流中的顆粒，被保留在過濾器介質(zhì)的表面上。可測量 通過過濾器介質(zhì)的流入流的流動，并用來計算水的滲透性。用于該類型測量的一般程序 可見美國環(huán)境保護(hù)署的"薄膜過濾指導(dǎo)手冊"，其可根據(jù)網(wǎng)址http://www. epa. gov/ogwdw/ disinfection/lt2/pdfs/guide_lt2_membranefiltration_fi nal. pdf 查至丨J,本文以參見方 式引入其內(nèi)容。在該試驗中，有效網(wǎng)面積是13. 3cm2。用氮氣來對網(wǎng)施壓，并采用室溫下的 蒸餾水。用計算機連續(xù)地記錄流過試樣的水流，水滲透性被計算為：在施加的壓力下在特定 試驗時間內(nèi)通過網(wǎng)的水量。示范的熔噴丙烯基網(wǎng)的平均流動孔尺寸顯示在表1中。
[0073] 表1.彈性熔噴網(wǎng)的孔尺寸和水滲透性

【權(quán)利要求】
1. 一種深度過濾器介質(zhì)，該介質(zhì)包括： 包括第一多孔材料的第一結(jié)構(gòu)支承層； 附連到第一結(jié)構(gòu)支承層的彈性體非織造網(wǎng)，其中，彈性體非織造網(wǎng)包括彈性體纖維，并 具有約為15微米或不到的平均流動孔尺寸； 以及其中，所述第一結(jié)構(gòu)支承層具有平均流動孔尺寸，其大于彈性體非織造網(wǎng)的平均 流動孔尺寸。
2. 如權(quán)利要求1所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，還包括第二結(jié)構(gòu)支承層，該支承 層包括具有平均流動孔尺寸的第二多孔材料，該平均流動孔尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平 均流動孔尺寸，所述彈性體非織造網(wǎng)定位在所述第一和第二結(jié)構(gòu)支承層之間。
3. 如權(quán)利要求2所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，第二多孔材料具有小于第一多 孔材料的平均流動孔尺寸的平均流動孔尺寸。
4. 如權(quán)利要求2所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)層選自織造材料 或具有均勻孔尺寸的網(wǎng)。
5. 如權(quán)利要求2所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)支承層的平均流 動孔尺寸約為30微米或不到。
6. 如權(quán)利要求1所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)支承層選自織造 材料或具有均勻孔尺寸的網(wǎng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，所述第一結(jié)構(gòu)支承層的平均流 動孔尺寸約為30微米或不到。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體纖維是熔噴 或紡粘纖維。
9. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體非織造網(wǎng)具 有小于約5微米的平均流動孔尺寸。
10. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體纖維包括 丙烯基的彈性體。
11. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體非織造網(wǎng) 包括層疊在一起的兩個或多個彈性體非織造片。
12. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體非織造網(wǎng) 具有約500g/m2或不到的基礎(chǔ)重量。
13. 如權(quán)利要求12所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，彈性體非織造網(wǎng)具有約200g/ m2或不到的基礎(chǔ)重量。
14. 如權(quán)利要求1所述的深度過濾器介質(zhì)，其特征在于，第一結(jié)構(gòu)支承層包括具有約為 30微米或不到的平均流動孔尺寸的織造材料或網(wǎng)；彈性體非織造網(wǎng)包括單層的彈性體非 織造材料或多層的彈性體非織造材料的堆疊，彈性體非織造網(wǎng)具有約為10微米或不到的 平均流動孔尺寸以及約為200g/m 2或不到的基礎(chǔ)重量。
15. -種深度過濾器包括如權(quán)利要求1至14中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)，還包括 附連到深度過濾器介質(zhì)上的結(jié)構(gòu)框架。
16. 如權(quán)利要求15所述的深度過濾器，其特征在于，深度過濾器適于水的過濾。
17. -種制造深度過濾器的方法，該方法包括： 提供彈性體非織造網(wǎng)，其包括彈性體纖維和具有約為15微米或不到的平均流動孔尺 寸；以及 將彈性體非織造網(wǎng)附連到第一結(jié)構(gòu)支承層以形成深度過濾器介質(zhì)， 其中，所述第一結(jié)構(gòu)支承層是平均流動尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸的 多孔材料。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，提供步驟包括：熔噴或紡粘彈性體纖維。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，附連步驟包括：縫合、化學(xué)粘結(jié)、熱粘結(jié)、 超聲粘結(jié)、印刷粘結(jié)劑粘結(jié)、施壓、水力針刺或它們的組合。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括：在與第一結(jié)構(gòu)支承層相對的一側(cè) 上將第二結(jié)構(gòu)支承層附連到彈性體非織造網(wǎng)，第二結(jié)構(gòu)支承層包括第二多孔材料，其具有 的平均流動孔尺寸大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，提供步驟包括：將兩層或更多層彈性體非 織造材料層疊在一起，以形成彈性體非織造網(wǎng)。
22. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括將結(jié)構(gòu)框架附連到深度過濾器介 質(zhì)。
23. -種過濾液體以從中除去顆粒物質(zhì)的方法，該方法包括： 使包括顆粒物質(zhì)的液體與如權(quán)利要求1至14中任一項所述的深度過濾器介質(zhì)接觸，以 通過深度過濾或深度過濾和表面過濾的組合，來從液體中除去一部分顆粒物質(zhì)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括：逆流沖洗該深度過濾器介質(zhì)，使 得深度過濾器介質(zhì)擒獲的至少一部分顆粒物質(zhì)從深度過濾器介質(zhì)中除去，允許其再使用于 過濾。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，深度過濾器介質(zhì)包括第二結(jié)構(gòu)支承層，該 第二結(jié)構(gòu)支承層包括第二多孔材料，其具有大于彈性體非織造網(wǎng)的平均流動孔尺寸的平均 流動孔尺寸，以及小于第一多孔材料的平均流動孔尺寸的平均流動孔尺寸，所述彈性體非 織造網(wǎng)定位在所述第一和第二結(jié)構(gòu)支承層之間， 其中，液體與深度過濾器介質(zhì)接觸，使得在使用過程中第一結(jié)構(gòu)支承層在上游，而第二 結(jié)構(gòu)支承層在下游。
【文檔編號】B01D39/14GK104321121SQ201380012409
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月4日
【發(fā)明者】B·波爾德希米 申請人:北卡羅來納州立大學(xué)