專利名稱：：過濾元件及其方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種由多層非織造過濾介質(zhì)形成的過濾元件，該非織造過濾介質(zhì)由于高透過率、效率、負載能力和其它過濾參數(shù)而適合同時去除固體和液體顆粒。該多層過濾介質(zhì)被堆疊以便形成孔徑梯度。該過濾元件能從移動的流體流中除去固體和液體顆粒。該過濾元件具有高強度和可壓縮性。本發(fā)明涉及非織造介質(zhì)層，它能耐受苛刻的操作條件，諸如流速、溫度、壓力和顆粒負載量的變化，同時從流體流中除去大量的顆粒和氣溶膠負載物。可以用多孔的或打孔的支撐物支撐這些層以提供過濾器結構。
背景技術：
：用于許多最終用途包括過濾介質(zhì)的非織造網(wǎng)已經(jīng)生產(chǎn)了很多年。這種結構可以由雙組分材料或核殼材料制成，這些材料在例如以下專利文獻中公開Wincklhofer等人，美國專利第3,616,160號；Sanders,美國專利第3,639,195號；Perrotta，美國專利第4,210,540號；Gessner，美國專利第5,108,827號；Nielsen等人，美國專利第5,167,764號；Nielsen等人，美國專利第5,167,765號；Powers等人，美國專利第5,580,459號；Berger，美國專利第5,620,641號；Hollingsworth等人，美國專利第6,146,436號；Berger，美國專利第6,174,603號；Dong，美國專利第6,251,224號；Amsler，美國專利第6,267,252號；Sorvari等人，美國專利第6,355,079號；Hunter,美國專利第6,419,721號；Cox等人，美國專利第6，419，839號；Stokes等人，美國專利第6,528,439號；Amsler，美國專利第H2，086號，美國專利第5，853，439號；美國專利第6,171,355號；美國專利第6,355,076號；美國專利第6,143,049號；美國專利第6,187,073號；美國專利第6,290,739號；和美國專利第6,540,801號；美國專利第6,530,969號；Chung等人，美國專利第6,743,273號；Chung等人，美國專利第6,924,028號；Chung等人，美國專利第6,955,775號；Chung等人，美國專利第7,070,640號；Chung等人，美國專利第7,090,715號；和Chung等人，美國專利公開第2003/0106294號。本申請通過引用結合2001年9月18日發(fā)布的美國專利第6,290,739號和2000年11月7日發(fā)布的美國專利第6,143,049號。此種結構已經(jīng)通過氣流成網(wǎng)(airlaid)和濕法成網(wǎng)(wetlaid)工藝來施加和制造，并且已經(jīng)用于流體，氣態(tài)和空氣以及水性和非水性液體過濾應用，取得一定程度的成功。具有孔徑梯度的過濾元件在本領域中是已知的，它們有利于原本過濾器的大多數(shù)上游層會發(fā)生堵塞而由此縮短過濾器壽命的顆粒過濾。Varona在美國專利第5,679,042號中公開了一種具有貫穿非織造網(wǎng)的孔徑梯度的過濾器，其中，熱塑性非織造網(wǎng)通過加熱元件選擇性地接觸以便使所選區(qū)域中的孔收縮?；蛘?，過濾元件可以具有不同纖維的區(qū)，各區(qū)具有一組平均的纖維組成；使這些區(qū)受熱，根據(jù)組成和纖度(denier)使一些纖維收縮，導致根據(jù)該區(qū)中纖維組成發(fā)生孔徑收縮和可變收縮。Amsler在U.S.Stat.Inv.Reg.No.H2086中公開用于過濾液體中的顆粒的過濾介質(zhì)，其中，過濾器用至少三層非織造織物制成多組分纖維的第一外部網(wǎng)；第二外部網(wǎng)；和熱塑性微纖維和50。Z或更多諸如紙漿、聚合人造短纖維、顆粒等材料的復合材料網(wǎng)。第一(上游)層優(yōu)選具有較高的孔隙率和較高的膨松性(loft)，并且優(yōu)選由起皺褶的雙組分紡粘纖維構成。Emig等人在美國專利第6,706,086號中公開一種具有高度多孔的背襯材料層和過濾材料層的真空清潔器袋。背襯材料是纖維素纖維和可熔纖維，它是濕法或氣流成網(wǎng)制成并且還可以具有玻璃纖維和/或合成纖維。袋結構中可以具有不止一個背襯材料層。過濾材料是可以熔噴并且可以包含納米纖維的非織造織物。該袋可以具有通過單縫松散連接的層。大量關于過濾元件中的孔徑梯度的現(xiàn)有技術涉及取暖、通風或空調(diào)(HVAC)應用。例如，Arnold等人在美國專利第6,649,547號中公開一種適合用作HVAC應用的過濾器的非織造層制品。該層制品具有微纖維層，該微纖維層的一側與高膨松性的多組分紡粘層結合，另一側與低膨松性的多組分紡粘纖維結合。優(yōu)選這些層是透氣粘結的并且經(jīng)過駐極體處理。Pike等人在美國專利第5,721,180號中公開一種用于HVAC應用的層制品過濾介質(zhì)，其中，第一層是駐極體高膨松性紡粘起皺褶的低密度纖維網(wǎng)，第二層是具有至少一種聚烯烴的駐極體熔噴微纖維層。Cusick等人在美國專利第5,800,586、5,948,344和5,993,501中公開一種具有隨機取向的纖維的起褶復合過濾介質(zhì)，其用于HVAC型應用，例如汽車車內(nèi)空氣過濾。一個或多個加強薄層幫助該結構保留其起褶構造，但是加強層還可以幫助從空氣中過濾塵埃。優(yōu)選沿纖維過濾層的厚度，平均纖維直徑增加，密度減小。Schultink等人在美國專利第7,094,270、6,372,004和6,183,536號中公開一種用于HVAC型應用或真空清潔器袋的多層過濾器。在層制品中，過濾介質(zhì)層粘結在一起。一個實施方式具有這樣的層，該層本身具有高孔隙率或非常脆弱以致它們本身是無用的。一些層可以具有顆粒等以用于過濾氣味或毒素。關于具有孔徑梯度的過濾器的現(xiàn)有技術的另一個領域是油霧過濾。Johnson在美國專利第6,007,608號中公開一種霧過濾器，其具有至少三級預過濾器、中間層和最后層，都是由聚酯纖維組成的。中間層是起褶的。預過濾器意欲捕獲大多數(shù)霧的高負載物以便防止由于起褶介質(zhì)的超負載而引起的帶出。該多層包含孔徑梯度。Hunter在美國專利第6,419,721號中公開一種用于聚結和排出油的油霧過濾器。該過濾器是多層的，具有至少一個聚結層和排出層。這些層未粘結。聚結層由微纖維制成；排出層是用可熔纖維粘結的非織造材料。我們還未發(fā)現(xiàn)任何適合用于重型發(fā)動機過濾應用(其中會遇到極高含量的固體和油狀氣溶膠顆粒)的過濾元件。用于例如柴油發(fā)動機的現(xiàn)有技術過濾器不能解決新一代發(fā)動機呈現(xiàn)的問題，其中，通過過濾器的煙灰含量大大高于上一代發(fā)動機。增壓式柴油發(fā)動機產(chǎn)生"泄漏"氣體，即從燃燒室經(jīng)過活塞泄漏的空氣燃料混合物流。此種"泄漏氣體"通常包含氣相，例如空氣或燃燒尾氣，其中攜帶(a)疏水性流體(例如油，包括燃料氣溶膠)，主要包含0.1-5.0微米的液滴(主要地從數(shù)量上計算)；和(b)來自燃燒的碳污染物，通常包含碳顆粒，其中大多數(shù)是約0.01-1.0微米大小。此種"泄漏氣體"通常從發(fā)動機組通過泄漏出口向外排放。本文中，當使用術語"疏水性流體"指代氣流中夾帶的液體氣溶膠時，是指非水性流體，特別是油。通常，此類材料不能與水混溶。本文中，關于載流流體所用的術語"氣體"或其變化形式指空氣、燃燒尾氣和其它氣溶膠載氣。該氣體可以攜帶大量其它成分。此種成分可以包括例如銅、鉛、硅酮、鋁、鐵、鉻、鈉、鉬、錫和其它重金屬。在諸如卡車、農(nóng)業(yè)機械、輪船、汽車和通常包含柴油發(fā)動機的其它系統(tǒng)中運行的發(fā)動機可能有大量如上所述被污染的氣流。例如，流速可以是約2-50立方英尺/分鐘(cfm)、通常是5-10cfm。在例如渦輪增壓柴油發(fā)動機中的這種氣溶膠分離器中，空氣經(jīng)過空氣過濾器被帶入發(fā)動機，該過濾器能凈化從大氣中帶入的空氣。渦輪將干凈的空氣推入發(fā)動機。空氣通過與活塞和燃料接觸而發(fā)生壓縮和燃燒。在燃燒過程中，發(fā)動機釋放泄漏氣體。過去，柴油發(fā)動機曲軸箱通風氣體被導入大氣中。現(xiàn)在，許多國家的新環(huán)境限令嚴格限制這種排放。處理這個問題的一個解決方案是為閥蓋安排通入過濾元件的出孔，該過濾元件收集發(fā)動機中產(chǎn)生的來自汽缸的泄漏油滴和曲軸箱與閥區(qū)域中的作用產(chǎn)生的霧滴。泄漏物被引導通過過濾元件，過濾元件捕獲油狀氣溶膠并且允許氣流的其余部分穿過。然后，收集的油被排出過濾元件并且回到曲軸箱。濾過的空氣被導向發(fā)動機空氣壓縮機的上游以便通過曲軸箱通風(CCV)過濾元件的任何油在發(fā)動機中燃燒。油必需從空氣中除去以便減少或消除空氣冷卻器壁上的油聚集并且保護各種空氣傳感器免受污染。過濾元件的壽命取決于被收集并且保留在過濾元件過濾介質(zhì)中的纖維上的煙灰或其它物質(zhì)的量。一般發(fā)動機的煙灰水平在油保留在懸浮液(行為類似液體)中的能力范圍內(nèi)。然而，最近生產(chǎn)的柴油發(fā)動機產(chǎn)生過量的煙灰。煙灰的一個來源是由來自發(fā)動機的排氣驅(qū)動的壓縮機。這種排氣的一部分被導入潤滑油(發(fā)動機油)并且回到曲軸箱。因此，含有煙灰的排氣與泄漏物混合，大大增加了泄漏物中的煙灰的量。煙灰聚集在CCV過濾元件的纖維上，最終限制流量。由于煙灰的粒度較小，為0.01-0.1微米，所以煙灰易于聚集在過濾元件的最先幾層上。由于過濾介質(zhì)的最先幾層堵塞，過濾元件的壽命由此而嚴重減少。在過濾應用中，氣溶膠特別具有挑戰(zhàn)性。達到某些過濾屬性如孔徑、基重、厚度、透過率和效率的能力受到用于制造紙層的生產(chǎn)技術和用于此類層的組分的影響。因為氣溶膠的直徑可能小如1nm或大到1mm(W.Hinds，氣溶膠技術氣載微粒的性質(zhì)、行為和測量8(Aeroso1Technology:Properties,Behavior,andMeasurementofAirborneParticles8),第二版，1999J.Wiley&Sons),所以常規(guī)技術不能適當靈活地有效顧及流體流中可能遇到的氣溶膠的粒度范圍。市場上可購買的用于分離空氣中的氣溶膠(諸如泄漏物中存在的氣溶膠)的常規(guī)過濾介質(zhì)的一些例子是來自美國明尼蘇達州圣保羅市(St.Paul,MN)的多孔介質(zhì)公司(PorousMediaCompany)、美國俄亥俄州溫斯堡市(Twinsburg,OH)的凱爾特克技術實驗室(KeltecTechnolab)、臺灣臺北的頗皮爾過濾公司(ProPureFiltrationCompany)的產(chǎn)品和美國俄亥俄州梅菲爾德市(Mayfield,OH)的派克漢尼芬公司(ParkerHannifinCorporation)制造的Finite⑧和Balston;來自意大利PontiroloNuovo的FaiFiltris.r丄、德國Ludwigsburg的曼胡默爾集團(Mann+HummelGroup)和英聯(lián)邦鮑勃恩達勒姆(BowburnDurham)的PSI環(huán)球有限公司(PSIGlobalLtd.)的產(chǎn)品。然而，這些介質(zhì)中沒有一種適合用于在CCV過濾應用中遇到極高煙灰和油狀氣溶膠負載量的柴油發(fā)動機中。因此，迫切需要能夠用于除去流體流特別是空氣流中的多種顆粒物質(zhì)的過濾介質(zhì)、過濾元件和過濾方法。迫切需要能夠過濾空氣流中高含量固體和液體氣溶膠顆粒的過濾介質(zhì)、過濾元件和過濾方法。本發(fā)明提供此類介質(zhì)、過濾結構和方法，并且提供能達到改善的透過率和長過濾壽命的獨特的介質(zhì)或介質(zhì)層組合。希望改善的變量通常涉及以下這些(a)尺寸/效率問題；即希望獲得高效的分離，同時避免需要大的分離器系統(tǒng)；(b)成本/效率；即希望獲得高效率而不是非常昂貴的系統(tǒng)；(C)通用性；即開發(fā)能夠適合各種形狀、應用和用途而無需重大重建的系統(tǒng)；和(d)易凈化性/可再生性；即開發(fā)在長期使用后容易清潔或再生(如果需要)的系統(tǒng)。發(fā)明簡述我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種過濾介質(zhì)和過濾元件以及一種獨特的過濾器結構，它能夠在各種苛刻的條件下有效地從流動的流體流中除去重負載量的一種以上類型的顆粒。本發(fā)明的介質(zhì)兼具高強度和優(yōu)良的過濾性質(zhì)，介質(zhì)和由該介質(zhì)制成的過濾元件的生產(chǎn)也很容易。本發(fā)明包含多種非織造的、熱粘合的過濾介質(zhì)，它們堆疊在外殼中以形成過濾元件。通過合并占大部分的有機或無機介質(zhì)纖維、雙組分熱塑性粘合纖維、任選的樹脂粘結劑、任選的第二纖維如熱塑性纖維、和任選的其它過濾物質(zhì)來制造本發(fā)明的過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)層可以容易地形成各種過濾器結構，諸如板、筒、插入物等。本公開涉及過濾氣體流的介質(zhì)層和方法，希望從該氣體流中同時除去固體和液體顆粒污染物。氣體流可以包括空氣、工業(yè)廢氣、曲軸箱氣體、受控大氣氣體，諸如氮氣、氦氣、氬氣等。液體顆?？梢园ㄋ?、燃料、油、液壓流體、疏水或親水物質(zhì)的乳液或氣溶膠、揮發(fā)性有機化學物質(zhì)(voc)等。固體顆?？梢园焿m、煙灰、粉末，諸如滑石、石棉、碳等，包括固體納米顆粒。本公開還涉及用于從氣體或液體中分離夾帶的顆粒的系統(tǒng)和方法。還提供進行分離的方法。如本文中使用的，"過濾介質(zhì)"指單層過濾材料；"過濾元件"是本發(fā)明的過濾介質(zhì)的堆疊；"過濾器結構"指裝入外殼中、夾在端蓋之間、附在支撐物上、或被裝在任意結構中的過濾元件，其中過濾元件可用于最終用途的應用中。"雙組分纖維"指具有至少一個具有熔點的纖維部分和熔點更低的第二熱塑性部分的熱塑性纖維。我們己經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種獨特的過濾元件結構，它能夠從流體流中除去重負載量的至少兩種不同類型的顆粒。過濾元件包括多個熱粘合片、介質(zhì)、或通過組合多層具有占大部分的介質(zhì)纖維和雙組分熱塑性粘合纖維的不同過濾介質(zhì)制成的過濾器。介質(zhì)可以包含玻璃纖維、不同纖維直徑的介質(zhì)纖維混合物、粘結劑樹脂和雙組分熱塑性粘合纖維。此種介質(zhì)可以用任選的其它纖維和其它添加劑材料來制備。這些組分結合起來形成具有大流量、高透過率和高強度的高強度材料。本發(fā)明的介質(zhì)可以在高壓下長時間維持完整的過濾能力。該過濾介質(zhì)操作時流速高、容量大和效率高。然后，該介質(zhì)被堆疊在多個層中以形成本發(fā)明的過濾元件，其中至少兩個層具有不同的結構。如本文中定義的，當涉及本發(fā)明的過濾介質(zhì)層時，"不同的"指過濾介質(zhì)包含不同的材料、材料的比例不同、制備該介質(zhì)的方法不同、化學添加劑不同、或引起纖維的表面能、孔徑、透過率、膨松性、基本重量、壓降、拉伸性能、纖維取向等不同的任意其它區(qū)別。介質(zhì)可以是相同的或不同的；換句話說，在堆疊設置中可以使用一種介質(zhì)的多層或一種介質(zhì)的單層以便形成本發(fā)明的過濾元件。過濾介質(zhì)可以單獨制備、稍后組合，或同時制備與組合。然而，應該注意，當用于描述被本發(fā)明的過濾器捕獲的物質(zhì)時，"不同的"指平均粒度的不同、顆粒形狀的不同、顆粒相(液體、固體或氣體)的不同、或被本發(fā)明的過濾元件捕獲的物質(zhì)的化學組成不同。通過使用不同的過濾介質(zhì)層，能夠以單個過濾元件容易地解決表面上似乎對立的所需過濾器結構方面的過濾要求。例如，在過濾具有極高固體顆粒負載量的氣體流過程中，具有梯度結構的過濾器(其中介質(zhì)纖維尺寸和孔在下游側變得更小)是有用的。換句話說，從上游側至下游側，纖維尺寸變得更小，孔結構持續(xù)變得密實。結果，待濾除的顆?；蛭廴疚锔鶕?jù)粒度大小能夠滲透至不同的深度。這造成顆粒或污染物分布在過濾材料的整個深度上，減小壓降的累積并且延長過濾器的壽命。如同分離顆粒的過濾器一樣，對于從氣體流中分離出油或水霧的過濾器，有利地使用具有梯度結構的過濾器，其中介質(zhì)纖維直徑在下游側變小。換句話說，從上游側至下游側，多孔結構顯示更高的效率。通常，這在下游區(qū)域中造成更大的纖維表面積。最初，捕獲得的大液滴被推在一起并且合并成更大的液滴。同時，這些下游區(qū)域顯示出更高的效率，捕獲滲透最深的顆粒。本發(fā)明的一個優(yōu)點是，通過使用化學參數(shù)、物理參數(shù)、或參數(shù)的組合改變層，形成能有效地從經(jīng)過它的流體流中捕獲重負載量的固體顆粒(諸如煙灰)與液體顆粒(諸如油狀氣溶膠)的過濾元件。而且，過濾元件可以構造成便于液體氣溶膠聚結并且排出氣體流。過濾元件可以包括至少兩種不同的熱粘合非織造結構形成的多個層。過濾元件可以具有雙層、三層或多層(4-20、4-64、或4-100層)過濾介質(zhì)。此類層可以包括本發(fā)明的負載層過濾介質(zhì)、本發(fā)明的功效層過濾介質(zhì)或它們與其它過濾層、支承結構和其它過濾組件的組合。過濾元件對于多種應用都操作簡便。因為不需要對過濾介質(zhì)層進行特殊的處理，諸如將層粘合在一起，所以本發(fā)明的過濾元件容易組裝。過濾介質(zhì)能容易地切割成所需的形狀，然后可以簡單地堆疊在外殼中和/或用支架固定以便形成過濾器結構。過濾元件可以包含深度負載介質(zhì)，它在經(jīng)受應用條件或轉(zhuǎn)化過程時不會壓縮或撕裂。無論其強度如何，此種介質(zhì)可以具有低密實度(solidity)和高孔隙率。過濾元件可以是過濾介質(zhì)的復合物。一種優(yōu)選的介質(zhì)層是來自濕法成網(wǎng)的片材。它可以按多種方式合并入過濾器設置中，例如通過包裹或盤繞法或通過以板式結構安裝。此種過濾介質(zhì)可以用于濾除曲軸箱氣體中的高負載量油狀液體顆粒。另一種優(yōu)選的介質(zhì)層是來自氣流成網(wǎng)工藝的片材。此種過濾介質(zhì)可以制作成比濕法成網(wǎng)介質(zhì)具有更高的膨松性和孔隙度，提供一種用于捕獲以高含量存在于流體流中的固體顆粒的理想介質(zhì)。根據(jù)本公開，提供優(yōu)選用于過濾來自發(fā)動機曲軸箱的負載大量煙灰和油的泄漏氣體的過濾器結構。本發(fā)明包括使用本發(fā)明的過濾元件過濾流動的氣相的方法，該氣相具有高負載量的固體和液體顆粒。本發(fā)明的一個優(yōu)選的方面包括柴油發(fā)動機曲軸箱通風(CCV)應用中的過濾方法。本發(fā)明的過濾元件可以用于多種過濾器應用中，包括用于集塵的脈沖清洗和非脈沖清洗過濾器、燃氣輪機和發(fā)動機吸氣系統(tǒng)或進氣系統(tǒng)；燃氣輪機吸氣或進氣系統(tǒng)、重型發(fā)動機吸氣系統(tǒng)或進氣系統(tǒng)、輕型汽車發(fā)動機吸氣系統(tǒng)或進氣系統(tǒng)；汽車車內(nèi)空氣；越野汽車車內(nèi)空氣、磁盤驅(qū)動器空氣、影印裝置調(diào)色劑去除；工業(yè)或住宅過濾應用中的HVAC過濾器。通常，本發(fā)明的過濾元件可以用于過濾經(jīng)常攜帶夾帶在其中的顆粒物質(zhì)的空氣或氣體流。在許多情況下，為了連續(xù)操作、舒適或?qū)徝?，需要從此類物流中除去部分或全部顆粒物質(zhì)。例如，進入機動車輛車內(nèi)的空氣吸入流、進入機動車輛發(fā)動機的空氣吸入流、或進入發(fā)電設備中的空氣吸入流；被導入燃氣輪機中的氣體流；和進入各種燃燒爐中的空氣流中經(jīng)常包括顆粒物質(zhì)。在車廂內(nèi)空氣過濾器的情況中，希望為了乘客的舒適和/或?qū)徝蓝ヮw粒物質(zhì)。至于進入發(fā)動機、燃氣輪機和燃燒爐中的空氣和氣體吸入流，因為會對涉及的各種機械的內(nèi)部工作造成大量破壞，所以希望除去顆粒物質(zhì)。在其它情況中，來自工業(yè)過程或發(fā)動機的生產(chǎn)氣體或廢氣可能含有顆粒物質(zhì)。在這些氣體可以或?qū)⑼ㄟ^下游設備排放到大氣中之前，可能希望從這些物流中大量除去顆粒物質(zhì)。這種技術還可以被應用于過濾液體系統(tǒng)。在液體過濾技術中，當通過尺寸排阻除去顆粒時，我們認為收集機構是篩選性的。在單層中，效率就是該層的效率。液體應用中復合物的效率受到效率最高的單層的效率的限制。液體被引導通過本發(fā)明的介質(zhì)，其中的顆粒被截留在篩選機構中。在液體過濾器系統(tǒng)中，即其中將被濾除的顆粒物質(zhì)是液體所攜帶，此種應用包括水性和非水性以及混合的水性/非水性應用，諸如水流、潤滑油、液壓流體、燃料過濾器系統(tǒng)或集霧器。水性物流包括天然的和人為的物流，諸如污水、冷卻水、工藝用水等。非水性物流包括汽油、柴油燃料、石油和合成潤滑劑、液壓流體和其它酯基加工流體、切削油、食品級油等?；旌衔锪靼ò桶退徒M合物的分散體和包含水和非水性組分的氣，本發(fā)明的過濾介質(zhì)將發(fā)揮特別的作用。使用本發(fā)明的過濾介質(zhì)，可以容易地組裝出對所有希望的物質(zhì)具有過濾能力的過濾元件。本發(fā)明的介質(zhì)可設計成具有多元層密實度、厚度、基本重量、纖維直徑、孔徑、效率、透過率、抗拉強度和可壓縮性，以便當用于過濾具體的流動物流時可獲得有效的過濾性質(zhì)。密實度是固體纖維體積除以過濾介質(zhì)的總體積，通常表示成百分率。例如，用于過濾負載灰塵的空氣流的介質(zhì)的密實度可以有別于用于過濾空氣流中的水或油狀氣溶膠的介質(zhì)。本發(fā)明的過濾元件預期具有多元層密實度、厚度、基本重量、纖維直徑、孔徑、效率、透過率、抗拉強度和可壓縮性，以便有效地從給定的流體流中捕獲所有物質(zhì)。因此，可期待通過本發(fā)明實現(xiàn)以單個過濾元件過濾灰塵和油狀氣溶膠。本發(fā)明技術的各種應用得自如下所述的某些操作參數(shù)集。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，過濾元件被構造成最上游的層具有極高的孔隙率、高膨松性和低密實度。這使得來自負載大量煙灰的物流中的煙灰被有效地截留而不會堵塞過濾元件。這個層相對用于捕獲油狀氣溶膠的層較厚，使得煙灰分布到該膨松層的深處并由此增加過濾元件的壽命。增加纖維尺寸和纖維的間距易于增加各層的容量。為了優(yōu)化過濾元件的容量，可以從上游到下游構建一系列的層，以便煙灰均勻地堆積在各層中。下游層由具有更低膨松性和孔隙率的過濾介質(zhì)組成，設計成捕獲和排出液體顆粒。因此，使用單個過濾元件可有利地過濾同時負載大量煙灰和油狀氣溶膠顆粒的物流。為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明預期具有兩個、三個或更多個層的成層的過濾元件，其中各層或各層組可以包含不同的過濾介質(zhì)。層或?qū)咏M從上游側到下游側具有逐步減小的孔徑。理想地，各層相異以便形成梯度排列，從而有效地過濾各種粒度而不產(chǎn)生堵塞，最大限度延長過濾器結構的使用壽命。然而，實用性和經(jīng)濟通常必需限制不同層的數(shù)量。經(jīng)濟地，相同過濾介質(zhì)的幾個層可以堆疊在另一種層的上部，使得過濾元件可以具有50個層但僅有3個不同的層組合。本發(fā)明的過濾元件采用雙組分纖維。使用雙組分纖維能夠形成無單獨的樹脂粘結劑或具有最小量樹脂粘結劑的過濾介質(zhì)。希望大體上消除使用粘結劑，因為粘結劑形成膜，膜繼而減小總孔體積，并且由于樹脂遷移到特定的過濾介質(zhì)層位置(即通過受熱時的熔化或通過重力下的玻璃質(zhì)聚合物流動)而減小過濾介質(zhì)的均勻性。因此，使用雙組分纖維造成壓縮減小、密實度改善、抗拉強度增加、添加到介質(zhì)層或過濾元件中的其它纖維諸如玻璃纖維和其它細纖維材料的利用性改善。而且，雙組分纖維在調(diào)制物配制、片或?qū)拥男纬珊拖掠渭庸?包括厚度調(diào)整、干燥、切割和過濾元件形成)過程中提供改善的加工性能。這些組分以各種比例結合起來形成過濾容量大、透過率高和過濾壽命長的高強度過濾介質(zhì)。本發(fā)明的過濾介質(zhì)可以在大流速下長期保持完整的過濾能力并兼具高效率。本發(fā)明的介質(zhì)還可以采用介質(zhì)纖維。介質(zhì)纖維包括各種具有適當直徑、長度和縱橫比的纖維以用于過濾應用中。一種優(yōu)選的介質(zhì)纖維是玻璃纖維。本發(fā)明介質(zhì)的生產(chǎn)中可以使用高比例的玻璃纖維。玻璃纖維提供孔徑控制并且與介質(zhì)中的其它纖維協(xié)同以獲得大流速、高容量、高效率和高濕強度的介質(zhì)。術語玻璃纖維"來源"指以平均直徑和縱橫比為特征的玻璃纖維組合物，它作為獨特的原材料來制造。一種或多種此類來源的混合物不認為是單來源。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在本發(fā)明的過濾介質(zhì)層中混入各種比例的雙組分和介質(zhì)纖維，可以獲得優(yōu)良的強度和過濾性質(zhì)。而且，當層被堆疊時，混合各種纖維直徑能引起性質(zhì)的改善。濕法或干法成網(wǎng)工藝的組合能用于制造本發(fā)明的過濾元件的各種層。在制造本發(fā)明的介質(zhì)中，使用濕法或干法處理雙組分纖維和介質(zhì)纖維的組合來形成纖維氈。然后，將該纖維氈加熱至使熱塑性材料熔化以便通過粘合纖維來形成介質(zhì)。本發(fā)明的介質(zhì)中使用的雙組分纖維使纖維熔化成機械穩(wěn)定的片、介質(zhì)或過濾器。具有熱粘合外鞘的雙組分纖維使該雙組分纖維與其它雙組分纖維和過濾介質(zhì)層中的介質(zhì)纖維粘合。附圖簡述圖1顯示完整構造的本發(fā)明的過濾器結構。圖2顯示本發(fā)明的過濾器結構的一個不同的方面。圖3是圖2的特寫圖。圖4是本發(fā)明的過濾器結構的一個側視圖。圖5是圖l-4中顯示的過濾器結構的解構視圖。圖6是圖5中顯示的過濾器結構的外殼和過濾元件的特寫圖。圖7是圖1-4中顯示的過濾器結構的一個不同的解構視圖。圖8的曲線顯示經(jīng)過曲軸箱過濾后數(shù)層單種過濾介質(zhì)的過濾效率。圖9的曲線顯示經(jīng)過曲軸箱過濾后數(shù)層本發(fā)明的復合過濾介質(zhì)的過濾效率。發(fā)明詳述"雙組分纖維"指具有至少一個具有熔點的纖維部分和熔點更低的第二熱塑性部分的熱塑性材料。這些纖維的物理構造通常是"并排式"或"鞘-核式"結構。在并排式結構中，兩種樹脂通常在并排式結構中以連接形式擠出。還可以使用葉狀纖維，其中，尖端具有熔點更低的聚合物。"玻璃纖維"是使用各種類型的玻璃制成的纖維。術語"第二纖維"可以包括各種來自天然的、合成的或特種來源的不同纖維。此類纖維用于獲得熱粘合介質(zhì)片、介質(zhì)或過濾器，還可以幫助獲得合適的孔徑、透過率、效率、抗拉強度、壓縮率和其它希望的過濾性質(zhì)。"透過率"指將在0.5英寸水壓降下流過過濾介質(zhì)的空氣的量(立方英尺/分鐘/平方英尺或英尺/分鐘)。通常，透過率(當使用該術語時)通過費雷澤滲透試驗、根據(jù)ASTMD737、使用可從美國馬里蘭州蓋澤斯博格(Gaithersburg)的費雷澤精密儀器有限公司(FrazierPrecisionInstrumentCo.Inc.)購買的費雷澤滲透儀或TexTest3300或TexTest3310(可從美國南卡羅來納斯巴頓博格(Spartanburg)的高級測試儀器公司(AdvancedTestingInstrumentsCorp(ATI))購買)來評估。本公開中使用的"孔徑"或"XY孔徑"指過濾介質(zhì)中纖維之間的理論距離。XY指相對Z方向的表面方向，Z方向是介質(zhì)的厚度方向。這種計算假設介質(zhì)中所有的纖維都與介質(zhì)的表面平行排列、間距相同，當從垂直于纖維長度的截面觀察時，纖維排列成正方形。XY孔徑是正方形相對角上的纖維表面之間的對角線距離。如果介質(zhì)由不同直徑的纖維組成，那么纖維的d2平均值用作直徑。d2平均值是直徑平方的平均值的平方根。本發(fā)明的介質(zhì)涉及非織造的氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)介質(zhì)的層狀復合物，它具有針對過濾性質(zhì)的可成形性、剛性、抗拉強度、低壓縮率、機械穩(wěn)定性，并且顆粒負載容量高、使用時壓降低、具有適用于過濾油狀氣溶膠的孔徑和效率。過濾介質(zhì)采用雙組分纖維，優(yōu)選不包括粘結劑。優(yōu)選地，本發(fā)明的過濾介質(zhì)是濕法成網(wǎng)和氣流成網(wǎng)材料的組合并且由隨機取向的介質(zhì)纖維陣列組成，諸如玻璃纖維或熱塑性纖維和雙組分纖維的組合。這些纖維使用雙組分纖維粘合在一起，但是也可期待另外采用粘結劑樹脂。優(yōu)選使用造紙工藝制造數(shù)層本發(fā)明的過濾介質(zhì)。此類濕法成網(wǎng)工藝特別有用，許多纖維組分都設計成用于水性分散體加工。含有材料的纖維漿料一般被混合以便形成比較均勻的纖維漿料。然后，用濕法成網(wǎng)造紙工藝加工該纖維漿料。在優(yōu)選的濕法成網(wǎng)處理模式中，介質(zhì)由包含纖維狀材料的水性介質(zhì)分散體的水性調(diào)制物制成。該分散體的水性液體通常是水，但是可以包括各種其它物質(zhì)，諸如pH調(diào)節(jié)物質(zhì)、表面活性劑、消泡劑、阻燃劑、粘度調(diào)節(jié)劑、介質(zhì)處理劑、著色劑等。漿料形成濕法成網(wǎng)薄片后，可以使該濕法成網(wǎng)薄片干燥、固化或以其它方式進行加工以便形成干燥的、可滲透的真正的片、介質(zhì)或過濾器。充分干燥并且加工成過濾介質(zhì)后，這些片一般為約0.32至約2.0毫米厚并且具有約33-200克沐2的基本重量。濕法成網(wǎng)薄片制造中使用的機器包括手工薄片成形設備、長網(wǎng)造紙機、圓筒造紙機、斜式造紙機、組合造紙機和其它機器，該其它機器能夠采用適當混合的紙、形成單層或多層的調(diào)制組分、除去流體水性組分以形成濕的薄片。一般在濕法成網(wǎng)制造工藝中，含有材料的纖維漿料通常被混合以便形成比較均勻的纖維漿料。然后，通過從纖維中排除水使該纖維漿料形成濕法成網(wǎng)薄片。然后，可以使該濕法成網(wǎng)薄片干燥、固化或以其它方式進行加工以便形成干燥的可滲透的片、介質(zhì)或過濾器。充分干燥并且加工成過濾介質(zhì)后，這些片一般為約0.25至1.9毫米厚并且具有約20-200克/米2或30-150克/米2的基本重量。對于大規(guī)模生產(chǎn)方法，通常通過使用造紙型機器來加工本發(fā)明的雙組分氈，所述造紙型機器諸如市場上可購買的長網(wǎng)造紙機、絲筒、斯蒂文思成形機(StevensFormer)、羅特成形機(RotoFormer)、英沃成形機(InverFormer)、文貼成形機(VentiFormer)和斜式戴爾特成形機(inclinedDeltaFormermachine)。優(yōu)選使用斜式戴爾特成形機。本發(fā)明的雙組分氈可以通過例如形成漿和玻璃纖維漿料并且在混合槽中合并這些漿料來制備。該方法中使用的水的量可以根據(jù)所用設備的尺寸而變化?？梢詫⒃撜{(diào)制物通入常規(guī)流漿箱中，在其中脫水，并且沉積到運動的篩網(wǎng)上，在那里調(diào)制物通過抽氣或真空而脫水以便形成非織造雙組分網(wǎng)。然后，可以通過常規(guī)方法諸如通過浸沒和提取法使該網(wǎng)涂布一層粘結劑并且使其通過干燥段，干燥段會使氈干燥、使粘結劑固化并且熱粘結片、介質(zhì)或過濾器。所得氈可以聚集成大巻。熱粘結一般通過使部分熱塑性纖維、樹脂或成形的材料的其它部分熔化而發(fā)生。熔化的材料將組分粘結為層。用于制造本發(fā)明的濕法成網(wǎng)過濾介質(zhì)的另一種方法是手抄片法(handsheetprocess)。手抄片可以通過以下方法來制備首先將適當量的玻璃和合成纖維單獨分散在pH己經(jīng)用硫酸調(diào)節(jié)至約3的水中。使纖維在混合物中變成漿料，然后用水以l:5(以體積計)的比例稀釋并且混合至少2分鐘。使用標準手抄片模具(其中載片已經(jīng)定位)使混合的漿料成形為薄片。然后排除漿料中的水，收集載片上的纖維。在提高的溫度下使用平板烘干機使?jié)竦谋∑稍锖驼辰Y，持續(xù)約5分鐘。可以將多個層就位形成元件。本發(fā)明的過濾器結構可以包含至少兩種不同類型的過濾介質(zhì)，它們受到機械穩(wěn)定的打孔的支承結構的支撐?？梢远询B多層不同類型的過濾介質(zhì)。例如，可以連續(xù)堆疊20層一種類型的過濾介質(zhì)，隨后堆疊5層另一種類型的過濾介質(zhì)?？梢圆捎枚喾N類型的過濾介質(zhì)。本領域技術人員將意識到，為具體的應用定制過濾元件非常容易。在本發(fā)明的一些實施方式中，過濾元件的一個或多個層包含不同的過濾介質(zhì)。優(yōu)選地，過濾元件包含多于一個層的堆疊，各層包含至少兩種不同的介質(zhì)。優(yōu)選一個層或多個層是氣流成網(wǎng)介質(zhì)。第一過濾介質(zhì)可以包含1-100重量％、更優(yōu)的20-80重量％的第一纖維，該第一纖維包含直徑為5-50微米、更優(yōu)的10-30微米的雙組分纖維。第一過濾介質(zhì)可以具有0.2-200微米、更優(yōu)的4-200微米、最優(yōu)的50-150微米的孔徑。第一過濾介質(zhì)可以具有1-1000英尺/分鐘、優(yōu)選約50-800英尺/分鐘、最優(yōu)的約140-460英尺/分鐘的透過率。第一過濾介質(zhì)的密實度可以是860帕下2-25%、優(yōu)選860帕下2-10%、更優(yōu)的860帕下3-8%。第一過濾介質(zhì)的基本重量可以是5-1000克/米2、優(yōu)選50-500克/米2、更優(yōu)的150-350克/米2。第一過濾介質(zhì)還可以包含5-50%的第二纖維。第二纖維可以具有0.1-50微米、優(yōu)選0.5-30微米的纖維直徑。第一過濾介質(zhì)的總厚度可以是860帕下0.05-22毫米、優(yōu)選860帕下0.5-11毫米、更優(yōu)的860帕下1-5毫米。第一過濾介質(zhì)可以具有860帕和3860帕之間0.5-1.0、優(yōu)選860帕和3860帕之間0.7-1.0的壓縮率。在本發(fā)明的實施方式中，提供在堆疊的過濾元件中作為一個或多個層的第二過濾介質(zhì)。第二過濾介質(zhì)不同于第一過濾介質(zhì)。當用于描述第二過濾介質(zhì)時，"不同的"指具有不同纖維組成、經(jīng)過表面處理物或不同于第一過濾介質(zhì)的表面處理、具有不同的纖維類型百分率分布、具有不同的過濾介質(zhì)總厚度、或通過不同的技術制成(例如氣流成網(wǎng)對濕法成網(wǎng))。而且，第二過濾介質(zhì)可以在孔徑、透過率、基本重量、密實度、壓縮率、厚度、所用纖維的直徑方面不同，或按一定方式來說不相同，該方式可以是導致第一過濾介質(zhì)與第二過濾介質(zhì)的過濾性質(zhì)不同的任何方式。在本發(fā)明的一些實施方式中，第二過濾介質(zhì)可以具有0.2-200微米、更優(yōu)的約4-200微米、最優(yōu)的約40-70微米的孔徑。第二過濾介質(zhì)可以具有1-1000英尺/分鐘2、優(yōu)選的約50-800英尺/分鐘2、更優(yōu)的約350-650英尺/分鐘2的透過率。第二過濾介質(zhì)可以具有860帕下約2-25。％、優(yōu)選860帕下約2-10%、更優(yōu)的860帕下約5-8%的密實度。'第二過濾介質(zhì)可以具有5-1000克/米2、優(yōu)選約20-120克/米2、更優(yōu)的約30-50克/米2的基本重量。第二過濾介質(zhì)可以具有860帕和3860帕之間約0.5-1.0、優(yōu)選860帕和3860帕之間約0.7-1.0的壓縮率。第二過濾介質(zhì)可以具有860帕下約0.05-22毫米、優(yōu)選860帕下約0.3-3.6毫米、更優(yōu)的860帕下約0.5-0.8毫米的總厚度。第一和/或第二過濾介質(zhì)還可以包含存在于一種或多種纖維上的表面處理物。表面處理物可以在過濾介質(zhì)成形之前施加在纖維上或者在介質(zhì)成形之后施加。表面處理物優(yōu)選但不限于硅酮、含氟化合物、兩性分子、或它們的混合物?？梢酝ㄟ^將過濾片切割成所需的形狀、按一定順序(該順序提供所需的過濾性質(zhì))堆疊至少一層至少第一和第二過濾介質(zhì)來組裝本發(fā)明的過濾元件。因此，組裝具有上述性質(zhì)的第一過濾介質(zhì)，并且單獨組裝第二過濾介質(zhì)，所述第二過濾介質(zhì)具有上述性質(zhì)。因此，可以同時使用氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)技術，或者可以使用單種技術來制造第一和第二過濾介質(zhì)。還可以采用其它過濾介質(zhì)如第三和第四介質(zhì)，其中各層如上所述不盡相同。通過堆疊過濾介質(zhì)層形成過濾元件。優(yōu)選過濾介質(zhì)包含在支承結構中，支承結構使各層在適當?shù)奈恢孟嗷ダ喂痰仨斪 ?yōu)選支架上有孔。在曲軸箱過濾應用中，大量的固體煙灰顆粒和小的液體油顆粒氣溶膠必需在較高的壓力和高體積流體通量下收集。而且，所述油必需收集在過濾元件中并最終從過濾元件排出回到發(fā)動機油槽。因此，本發(fā)明的過濾元件由單層或多層能有效地除去固體顆粒并且允許油狀氣溶膠顆粒通過的過濾介質(zhì)和單層或多層能捕獲油狀氣溶膠并允許收集的油聚結并且排出的過濾介質(zhì)制成。各組層的組成可以變化以便使效率、壓降和排流性能最優(yōu)化。因此，本發(fā)明的一個實施方式是濾除流體流中的顆粒的方法，該方法包括使負載大量顆粒的流體流與本發(fā)明的過濾元件接觸和將顆粒保留在過濾元件中同時允許流體流通過的步驟。流體流可以具有多于一種類型的顆粒，其中所述顆粒具有不同的平均粒度。氣體流可以是空氣、工業(yè)廢氣、曲軸箱泄漏氣體、惰性氣體諸如氮氣、氦氣、氬氣等、或任何其它流體。顆?？梢允遣煌南啵垂腆w顆粒和液體顆粒。固體顆粒可以是例如煙塵、煙灰、滑石、石棉、碳、固體納米顆粒、或固體顆粒的組合。液體顆粒可以是例如水蒸汽、燃料、液壓流體、油如機油、發(fā)動機油、潤滑油等；乳液、疏水性或親水性氣溶膠或液體、揮發(fā)性有機化學物、或液體顆粒的組合。以上的例子是關于能被本發(fā)明的過濾元件的實施方式捕獲的物質(zhì)的種類的說明，不構成限制。較佳地，能被本發(fā)明的過濾元件捕獲的液體顆粒在過濾元件上聚結，然后排出過濾元件。此類實施方式使本發(fā)明的過濾元件具有更長的有效壽命。特別是在捕獲兩種類型的顆粒而一種顆粒是液體的情況下，優(yōu)選至少兩種不同過濾介質(zhì)中的一種捕獲、聚結并且排出液體，而第二種過濾介質(zhì)捕獲第二種顆粒。本發(fā)明的某些優(yōu)選的設置包括，通常定義的過濾介質(zhì)以連續(xù)接觸的關系堆疊在具有多層的整個過濾元件中。因此，在特別優(yōu)選的設置中，具有高膨松性、大孔徑和高透過率的兩種或多種氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)與具有更低膨松性、更小孔徑和更低透過率的多層濕法成網(wǎng)介質(zhì)堆疊在一起，以便產(chǎn)生孔徑梯度。多于一種不同的氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)可以與多于一種不同的濕法成網(wǎng)過濾介質(zhì)堆疊在一起。通過這種方式，可以容易地組裝出寬范圍的孔徑梯度、過濾元件厚度和過濾容量。用于形成堆疊的過濾元件的不同過濾介質(zhì)的至少兩層可以是負載層和功效層，所述各層具有不同的結構和過濾性質(zhì)以便形成復合過濾元件。沿流體路徑方向，功效層跟隨在負載層之后。負載層是高膨松性、高孔隙率層，適合從流體流中捕獲大固體顆粒負載物諸如煙灰，不發(fā)生堵塞。負載層允許氣溶膠通過，不從流體流中濾除明顯量的氣溶膠。功效層是高效層，具有適當?shù)目紫堵?、效率、透過率和其它過濾特征以便在流體通過過濾器結構時從流體流中除去氣溶膠。較佳地，過濾元件的一個或多個層還有助于油狀氣溶膠聚結并且排出過濾元件。固體顆粒通常以保留在過濾器纖維上的方式從流體流中濾除。因此，優(yōu)選提供具有極大有效孔徑的顆粒過濾介質(zhì)，該介質(zhì)還提供足夠表面積以便與流體流中的大多數(shù)顆粒接觸，從而從物流中除去顆粒。大孔徑還有利于通過防止由被捕獲的顆粒引起的堵塞來延長過濾元件的壽命。關于濾除固體顆粒的過濾性能(較低的壓降、高效率)結合關于濾除高負載量的煙灰的空間要求必然需要由開放介質(zhì)組成的較厚的層。通過在上游面和層內(nèi)部提供大表面積以供煙灰沉積而不堵塞設置在層狀結構下游的更細的層，此類結構促進有效的過濾。此類結構可以存在于相互堆疊起來的數(shù)層中，直到在具體的應用中實現(xiàn)有效去除煙灰，或者單個此類高膨松性、低壓降的層足夠用于一些應用。用于從負載煙灰的CCV裝置中捕獲油狀氣溶膠的過濾介質(zhì)應該位于捕獲煙灰的厚開放層的下游。這些下游層應該具有更緊密的、膨松性更低、孔隙率更小的結構，以便捕獲氣溶膠的小顆粒。然而，還希望這些下游層能使液體顆粒覆蓋該層、聚結成液相并且排出過濾器，以便收集的油可以重新被導入柴油發(fā)動機的曲軸箱。單個此類層可能足夠有效地捕獲并且排出油狀氣溶膠，或者幾個層可以相互堆疊以便有效地捕獲并且排出所有油狀氣溶膠。由于過濾系統(tǒng)尺寸的限制，油狀氣溶膠過濾層必需適合平衡分級效率。平衡分級效率定義為過濾元件排出液體的速度等于收集速度時的過濾元件效率。三個性能屬性，初始和平衡分級效率、壓降和排流能力與過濾元件的設計保持平衡以便取得最優(yōu)性能。因此，作為一個例子，高液體負載環(huán)境中單層或僅數(shù)層薄過濾介質(zhì)必需設計成以較快的流速排流。用于收集和排出液體顆粒的過濾介質(zhì)通常垂直排列，這能提高過濾器的排流能力。通過這種取向，任何給定的介質(zhì)組成顯示出的平衡液體高度將是XY孔徑、纖維取向、和液體與纖維表面相互作用(計為接觸角)的函數(shù)。介質(zhì)中液體的聚集將使高度增加到某一點，在該點液體的聚集速度與液體從介質(zhì)排出的速度相平衡。被排出液堵住的任意介質(zhì)部分將不能用于過濾，因而使壓降增加并降低穿過過濾器的效率。因此，最大程度減小保留液體的過濾元件部分是有利的。影響排流速度的三個介質(zhì)因素是XY孔徑、纖維取向、和正在排出的液體與纖維表面的相互作用。所有三個因素可以被更改以便最大程度減小被液體堵住的介質(zhì)部分。過濾元件的XY孔徑可以增加以便提高介質(zhì)的排流能力，但是這種方法具有減小能用于過濾的纖維的數(shù)量從而減小過濾器的效率的效應。為了達到目標效率，因為需要較大的XY孔徑，所以可能需要較厚的結構，通常大于0.125英寸。使用本發(fā)明的過濾元件可以容易地實現(xiàn)這一點，因為許多層可以堆疊在一起以便形成最有效的總厚度。正在排出的液體與纖維表面之間的相互作用可以調(diào)整以便提高排流速度。本發(fā)明的公開支持這種方法。應該理解，兩個層組分可能在具體應用中已足夠；然而，包括更多層組分以便達到更細的有效孔徑梯度可能是有利的。本領域技術人員將意識到，層的組成和各組成的層數(shù)針對具體應用可以變化。一種優(yōu)選的層狀設置提供的過濾元件能夠在過濾元件的最先幾個層中捕獲固體顆粒，其中，液體顆粒通過該最先幾個層并且在沿過濾路徑內(nèi)部更遠和沿過濾孔徑梯度更遠的層中被捕獲。最優(yōu)地，液體氣溶膠還將在其覆蓋過濾纖維時發(fā)生凝聚，最終通過重力排出過濾器，被收集在容器中。通過這種方式，液體與固體顆粒有效地分離并且有利地被收集，實現(xiàn)液體再循環(huán)并延長過濾元件的壽命。通常，當組合獨立的層時，層壓技術導致有用過濾表面積的損失。對于通過用粘結劑覆蓋一個表面、然后使層接觸(無論是以均勻涂層或點圖案的方式來實施)完成的大多數(shù)粘結劑層壓體系，情況都是如此。使用超聲粘結的點結合材料也是如此。在過濾片或過濾材料中使用雙組分纖維時的一個獨特特征是雙組分不僅將單個層的纖維粘結在一起，還能將層粘結在一起。在常規(guī)的熱層壓中以及通過打褶已經(jīng)實現(xiàn)這一點。有利地，本發(fā)明的過濾元件容易地提供梯度結構，對于給定的應用，通過改變具有不同組成的層的數(shù)量和具體的組成以及制備所用過濾元件的方法可容易地達到理想的過濾能力。本發(fā)明的過濾元件通常安裝在過濾平板、筒、或通常用于流體(諸如液體或空氣)過濾的其它裝置中。人們將意識到，本發(fā)明的特征是過濾介質(zhì)片可容易地切割成實際希望的任意形狀并且堆疊在外殼中以便形成過濾元件。因此，可以容易地利用特殊形狀的平板或筒?？赏高^的支承結構能在于壓力下通過介質(zhì)和支架的流體的影響下支撐過濾元件。機械支架可以包括另外數(shù)層打孔支架、金屬絲支架、高滲透性稀松布或其它支架。一種用于形成本發(fā)明的過濾介質(zhì)的纖維是雙組分纖維。該雙組分纖維的第一聚合物組分需要熔化，以便使該雙組分纖維形成粘性骨架結構，該結構在冷卻后能捕獲和粘合許多第二纖維并且與其它雙組分纖維粘合。本發(fā)明可以使用用于雙組分纖維的聚合物的各種組合，但是，重要的是，該第一聚合物組分在低于第二聚合物組分的熔點和通常低于205'C的溫度下熔化。而且，雙組分纖維要完整地混合并且用紙漿纖維均勻地分散。通常使用的雙組分纖維包含鞘-核結構。在鞘-核結構中，低熔點(例如約80至205。C)熱塑性塑料一般繞更高熔點(例如約120至26(TC)的纖維材料擠出。使用時，雙組分纖維通常具有約5-50微米、經(jīng)常地約10-20微米的纖維直徑，一般為通常具有0.1-20毫米、或經(jīng)常地約0.2至約15毫米長度的纖維形式。能具有適當熔點的任意熱塑性塑料都可以用于雙組分纖維的低熔點組分，而熔點更高的聚合物可以用于纖維的更高熔點的"核"部分。此類纖維的截面結構可以是如上所述的"并排式"或"鞘-核式"結構或提供相同熱粘合功能的其它結構。還可以使用葉狀纖維，其中，尖端具有熔點較低的聚合物。雙組分纖維的價值是較低分子量樹脂能夠在片、介質(zhì)或過濾器成形條件下熔化以便使雙組分纖維以及片、介質(zhì)或過濾器制備材料中存在的其它纖維粘合成機械穩(wěn)定的片、介質(zhì)或過濾器。通常，雙組分(核/殼或鞘式和并排式)纖維的聚合物由不同的熱塑性材料制成，諸如聚烯烴/聚酯(鞘/核)雙組分纖維，其中聚烯烴(例如聚乙烯)鞘在低于核(例如聚酯)的溫度下熔化。一般的熱塑性聚合物包括聚烯烴，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和它們的共聚物；聚四氟乙烯；聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯乙酸酯；聚乙烯醇縮丁醛；丙烯酸類樹脂，例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯；聚酰胺，即尼龍；聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚氨酯；纖維素樹脂，即硝酸纖維素、醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、乙基纖維素等；以上任意材料的共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、科騰(Kraton)橡膠等。本發(fā)明中特別優(yōu)選的是鞘-核雙組分纖維，通稱為Advansa271P，一種來自美國紐約州紐約市的EXSA美國公司(EXSAAmericas)的14微米直徑的纖維。其它有用的纖維包括FIT201(來自美國田納西州約翰遜市(JohnsonCity)的纖維創(chuàng)新科技有限公司(FiberInnovationTechnology,Inc.))、KurarayN720(來自日本大阪的可樂麗有限公司(KurarayCo.,Ltd.)和可從市場上購買的類似材料。所有這些纖維在完成頭熔后顯示使鞘聚合物交聯(lián)的特征。這對于應用溫度通常高于鞘熔化溫度的液體應用很重要。如果鞘結晶不完全，那么鞘聚合物會在應用中再次熔化并且覆蓋或破壞下游設備和組件。在雙組分纖維的低熔點部分的熔化溫度下或高于該溫度下成形和熱粘結之后，本發(fā)明的過濾介質(zhì)能夠在高于該熔化溫度的溫度下使用。熱成形后，介質(zhì)在由于纖維的軟化或熔化而應該失去機械穩(wěn)定性的溫度下看來是穩(wěn)定的。我們相信，在粘結的物質(zhì)中存在某種相互作用，它能防止纖維熔化和由此造成的介質(zhì)破壞。因此，介質(zhì)可以在等于雙組分纖維的低熔點部分的熔化溫度或高于該溫度10-100。F的溫度下伴隨流動的氣相或液相使用。此類應用包括液壓流體過濾、潤滑油過濾、烴類燃料過濾、熱工藝氣體過濾等。本發(fā)明的過濾介質(zhì)中還可以采用介質(zhì)纖維。介質(zhì)纖維是能夠幫助過濾或形成結構介質(zhì)層的纖維。此類纖維由一定量親水性、疏水性、親油性和疏油性纖維制成。這些纖維與玻璃纖維和雙組分纖維合作以便形成機械穩(wěn)定的但是又堅固的可透過的過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)能耐受流體物質(zhì)通過的機械應力并且能在使用中維持顆粒負載量。此類纖維通常是單組分的纖維，直徑可以是約0.1至約50微米，能夠由各種材料制成，包括天然存在的棉花、亞麻、羊毛、各種纖維質(zhì)和蛋白質(zhì)性質(zhì)的天然纖維、合成纖維包括人造絲、丙烯酸類、芳族聚酰胺、尼龍、聚烯烴、聚酯纖維。一類第二纖維是粘結劑纖維，它與其它組分合作將材料粘合到片中。另一類結構纖維與其它組分合作，增加材料在干和濕條件下的抗拉強度和爆裂強度。而且，粘合纖維可以包括由諸如聚氯乙烯、聚乙烯醇之類的聚合物制成的纖維。第二纖維還可以包括無機纖維，諸如碳/石墨纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和它們的組合。熱塑性纖維包括但不限于聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯纖維、共聚醚酯纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、聚醚酮酮(PEKK)纖維、聚醚醚酮(PEEK)纖維、液晶聚合物(LCP)纖維和它們的混合物。聚酰胺纖維包括但不限于尼龍6、66、11、12、612和高溫"尼龍"(諸如尼龍46)。其它有用的纖維包括纖維素纖維、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇纖維(包括聚乙烯醇的各種水解產(chǎn)物，諸如88%水解、95%水解、98%水解和99.5%水解的聚合物)、棉花、粘膠人造絲、熱塑性材料(諸如聚酯、聚丙烯、聚乙烯等)、聚乙酸乙烯酯、聚乳酸和其它常見纖維類型。熱塑性纖維通常是細(直徑約0.5-20旦尼爾)、短(長約0.1-5厘米)、切段纖維，可能含有預混合的常規(guī)添加劑，諸如抗氧化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、增韌劑等。而且，熱塑性纖維可以用分散助劑進行表面處理。優(yōu)選的熱塑性纖維是聚酰胺和聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，最優(yōu)選的是聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。優(yōu)選的介質(zhì)纖維包括用于本發(fā)明的介質(zhì)中的玻璃纖維，包括以下列命名而為人所知的玻璃類型A、C、D、E、零硼E(ZeroBoronE)、ECR、AR、R、S、S-2、N等，和通常能夠通過拉絲過程或紡絲過程制成纖維的任何玻璃，拉絲過程用于制造增強纖維，紡絲過程用于制造絕熱纖維。此類纖維通常以約0.1-16微米的直徑和約10-10000的縱橫比(長度除以直徑)使用。這些市場上可買到的纖維用上膠涂料進行特定的上膠。此類涂料造成原本為離子中性玻璃纖維成形并保持束狀。直徑小于約1微米的玻璃纖維不進行上膠。大直徑切段玻璃進行上膠。玻璃纖維生產(chǎn)商一般采用此種尺寸。上膠組合物和陽離子抗靜電劑消除纖維聚集作用并且在槽中的分散體攪拌后使玻璃纖維均勻分散。為了有效地分散于玻璃漿料中，玻璃纖維的典型的量是分散體中固體的50重量％至約90重量％、最優(yōu)的約50-80重量％。玻璃纖維混合物能大大幫助改善材料的透過率。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以不同的比例合并平均纖維直徑為約0.3-0.5微米的玻璃纖維、平均纖維直徑為約1-2微米的玻璃纖維、平均纖維直徑為約3-6微米的玻璃纖維、纖維直徑為約6-10微米的玻璃纖維和纖維直徑為約10-100微米的玻璃纖維能夠大大改善透過率。我們相信，該玻璃纖維混合物能獲得受控的孔徑，該孔徑產(chǎn)生定義的介質(zhì)層透過率。有用的玻璃纖維可從例如美國俄亥俄州托萊多(Toledo)的歐文斯康寧公司(Owens-CorningCorporation)和美國南卡羅來納薩默維爾市的拉切爾纖維國際公司(LauschaFiberInternationalCo.)購買。在本發(fā)明的一些實施方式中，采用粘結劑樹脂可能有用。本發(fā)明的過濾介質(zhì)不一定需要樹脂質(zhì)粘結劑組分來獲得足夠的強度，但是可以有利地使用它。粘結劑樹脂通?？梢园苄曰蛩粜跃酆喜牧稀Ｒ话阋愿稍镄问交蛉軇┗蛩稚Ⅲw提供它的聚合材料。在一種或多種過濾介質(zhì)組分能在使用過程中釋放并且當作為塵埃在空氣中傳播時變成滋擾物的實施方式中，粘結劑樹脂能用于幫助將纖維粘合到機械穩(wěn)定的介質(zhì)層中。粘結劑還可以用于增加本發(fā)明的過濾介質(zhì)的剛性。有用的粘結劑聚合物的例子包括乙酸乙烯酯材料、氯乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、聚乙酰乙烯樹脂(polyvinylacetylresin)、丙烯酸類樹脂、甲基丙烯酸類樹脂、聚酰胺樹脂、聚乙烯乙酸乙烯酯共聚物樹脂、熱固性樹脂(諸如脲苯酚、脲甲酸)、三聚氰胺、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、可固化不飽和聚酯樹脂、聚芳族樹脂、間苯二酚樹脂和類似的彈性體樹脂。用于水溶性或水可分散的粘結劑聚合物的優(yōu)選的材料是水溶性或水可分散性熱固性樹脂，諸如丙烯酸類樹脂、甲基丙烯酸類樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚脲、聚氨酯、三聚氰胺甲醛樹脂、聚酯和醇酸樹脂，通常地并且具體地是水溶性丙烯酸類樹脂、甲基丙烯酸類樹脂、聚酰胺樹脂，它們一般用于造紙工業(yè)中。此類粘結劑樹脂一般覆蓋纖維并且使纖維與最終非織造基質(zhì)中的纖維粘合。足夠的樹脂被加入調(diào)制物中以便完全覆蓋纖維，但是不在形成于片、介質(zhì)或過濾材料中的孔上產(chǎn)生膜。樹脂可以在造紙過程中加入調(diào)制物，或者可以在成形之后施加在介質(zhì)上。膠乳粘結劑的使用量不應大量地形成覆蓋過濾介質(zhì)的孔的膜。粘結劑的使用量應足以將各非織造層中的三維非織造纖維網(wǎng)粘結在一起，或者用作與雙組分纖維賦予的粘合性質(zhì)協(xié)同作用的粘合劑。粘結劑可以選自本領域已知的各種膠乳粘合劑。本領域技術人員會根據(jù)待粘合的纖維素纖維的類型來選擇具體的膠乳粘合劑。膠乳粘合劑可以通過已知的技術如噴霧或起泡來施加。通常，使用具有5-25%固體的膠乳粘合劑?？梢酝ㄟ^使纖維分散、然后添加粘結劑材料或使粘結劑材料分散、然后添加纖維來制備分散體。還可以通過合并纖維的分散體與粘結劑材料的分散體來制備分散體。分散體中總纖維的濃度可以是，基于分散體的總重量，0.01-5或0.005-2重量。％。分散體中粘結劑材料的濃度可以是，基于纖維的總重量，10-50重量%。本發(fā)明的非織造介質(zhì)還可以含有由一定量親水性、疏水性、親油性和疏油性纖維制成的第二纖維。這些纖維與介質(zhì)纖維和雙組分纖維合作以便形成機械穩(wěn)定的、堅固的、可透過的過濾介質(zhì)，該過濾介質(zhì)能耐受流體物質(zhì)通過引起的機械應力并且能在使用中維持顆粒的負載量。第二纖維通常是單組分纖維，直徑可以是約0.1至約50微米，能夠由各種材料制成，包括天然存在的棉花、亞麻、羊毛、各種纖維質(zhì)和蛋白質(zhì)性質(zhì)的天然纖維、玻璃纖維、合成纖維包括人造絲、丙烯酸類樹脂、芳族聚酰胺、尼龍、聚烯烴、聚酯纖維。一類第二纖維是粘合纖維，它與其它組分合作將材料粘合到片中。另一類第二纖維是結構纖維，它與其它組分合作以便增加材料在干和濕條件下的抗拉強度和爆裂強度。第二纖維可以由熱塑性或熱固性材料組成。第二纖維還可以包括無機纖維，諸如碳/石墨纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和它們的組合。熱塑性第二纖維可以由合成聚合材料制成，諸如聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維諸如聚乙烯或聚丙烯纖維、共聚醚酯纖維、聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維、聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維、聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚醚酮酮(PEKK)纖維、聚醚醚酮(PEEK)纖維、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇纖維(包括聚乙烯醇的各種水解產(chǎn)物，諸如88%水解、95%水解、98%水解和99.5%水解的聚合物)、聚丙烯酸酯纖維、液晶聚合物(LCP)纖維、和它們的共聚物和混合物。聚酰胺纖維包括但不限于尼龍6、66、11、12和612。該纖維還可以由天然存在的材料包括纖維素纖維、棉花纖維或粘膠人造絲纖維制成。熱塑性纖維通常是細(直徑約0.5-20旦尼爾)、短(長約0.1-5厘米)、切段纖維，可能含有預混合的常規(guī)添加劑，諸如抗氧化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、增韌劑等。而且，熱塑性纖維可以用分散助劑進行表面處理。優(yōu)選的熱塑性纖維是聚酰胺和聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，最優(yōu)選的是聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。介質(zhì)中纖維的表面特征的親水或疏水改性，諸如增加水或油的接觸角，可以用于提高過濾介質(zhì)的液體結合能力和排流能力，并因此提高過濾器的性能(減小壓降和改善質(zhì)量效率)。各種纖維可用于例如用于低壓過濾器諸如霧過濾器或其它過濾器(最終壓降小于lpsi)的設計中。一種對纖維表面改性的方法是施加表面處理物，諸如含有含氟化合物或硅酮的材料，其含量是介質(zhì)的0.01-5重量％或約0.01-2重量％。我們預先改變濕法成網(wǎng)的層中的纖維的表面特征，該濕法成網(wǎng)層可以包括雙組分纖維、其它第二纖維如合成纖維、陶瓷纖維或金屬纖維，具有或不具有其它樹脂粘結劑。所得介質(zhì)將納入由多層組成的過濾元件結構中。使用表面改性劑會使介質(zhì)結構比未處理的介質(zhì)具有更小的XY孔徑，由此增加使用小纖維時的效率、減小介質(zhì)的厚度以獲得更緊湊的過濾元件、減小過濾元件的平衡壓降。本發(fā)明中使用的用于加入纖維層的含氟化學試劑是由下式代表的分子R廣G其中R/是氟代脂族基，G是含有至少一個親水性基團如陽離子基團、陰離子基團、非離子基團或兩性基團的基。優(yōu)選非離子材料。R/是含有至少兩個碳原子的氟化的、單價的、脂族有機基。優(yōu)選它是飽和的全氟脂族單價有機基。然而，氫或氯原子可以作為取代基存在于主鏈上。雖然含有大量碳原子的基可以充分地發(fā)揮作用，但是優(yōu)選含有不大于約20個碳原子的化合物，因為大的基的氟利用效率通常比具有更短主鏈的基的可能的氟利用效率更低。優(yōu)選R/含有約2-8個碳原子?？捎糜诒景l(fā)明中采用的含氟化學試劑的陽離子基團可以包括胺基或季銨陽離子基團，該胺基或季銨基可以不含氧(例如-NH2)或含有氧(例如氧化胺)。此類胺和季銨陽離子親水性基團可以具有諸如-NH2、-(NH3)X、-(NH(r2)2)X、-(NH(r2)3)X或-N(R2)2—0的結構式，其中x是陰離子抗衡離子，諸如鹵離子、氫氧根、硫酸根、硫酸氫根或羧酸根，W是H或d.18烷基，各112可以與其它112基相同或不同。優(yōu)選W是H或Cw6垸基，X是鹵離子、氫氧根或硫酸氫根。可用于本發(fā)明中采用的含氟有機濕潤劑的陰離子基團可以包括可通過離子化變成陰離子根的基團。該陰離子基團可以具有諸如-COOM、-S03M、-OS03M、-P03HM、-OP03M2或-0P03HM的結構式，其中M是H、金屬離子、(NR、)+或(SR、)+，其中各W獨立地是H或取代的或未取代的d-C6烷基。優(yōu)選M是Na+或K+。用于本發(fā)明中的含氟有機濕潤劑的優(yōu)選的陰離子基團具有結構式-COOM或-S03M。陰離子含氟有機濕潤劑的組中包括通常由烯鍵式不飽和單羧酸和二羧酸單體制造的聚合材料，所述單體上附有側鏈氟碳基?？捎糜诒景l(fā)明中采用的含氟有機濕潤劑的兩性基團包括含有至少一種如上所述的陽離子基團和至少一種如上所述的陰離子基團的基團?；蛘?，還可以采用本領域已知的非離子兩性材料，諸如與數(shù)個環(huán)氧乙烷重復單元結合的硬脂?；？捎糜诒景l(fā)明中采用的含氟有機濕潤劑的非離子基團包括親水的、但是在一般的農(nóng)藝使用pH條件下不發(fā)生離子化的基團。非離子基團可以具有諸如-0(CH2CH2)xOH(其中x大于1)、-S02NH2、-S02NHCH2CH2OH、-S02N(CH2CH2H)2、-CONH2、-CONHCH2CH2OH或-CON(CH2CH20H)2的結構式。這些物質(zhì)的例子包括以下結構的物質(zhì)F(CF2CF2)n-CH2CH20-(CH2CH20)m-H其中n是2-8，m是0-20。其它有用的含氟化學試劑包括例如美國專利第2,764,602、2,764,603、3,147,064和4,069,158中所述的陽離子含氟化合物。此類兩性含氟化學試劑包括例如美國專利第2,764,602、4,042,522、4,069,158、4,069,244、4,090,967、4,161,590和4,161,602中所述的兩性含氟化合物。陰離子含氟化學濕潤劑包括例如美國專利第2,803,656、3,255,131、3,450,755和4,090,967中所述的陰離子含氟化合物。對纖維表面進行改性的方法有多種。改善排流的纖維可以用于制造介質(zhì)?？梢栽诶w維的制造過程中、介質(zhì)的制造過程中或介質(zhì)制造之后作為后處理來實施處理。大量的處理材料可供使用，諸如含氟化合物或含有能增加接觸角的化學品的硅酮?？梢蕴幚砑{入過濾介質(zhì)的大量纖維以便提高它們的排流能力。由聚酯、聚丙烯或其它合成聚合物組成的雙組分纖維也可以被處理。還可以處理玻璃纖維、合成纖維、陶瓷或金屬纖維。此類表面處理材料的代表性的但是非限制性的例子是杜邦ZonylFSN、200880011372.7面活性劑(來自美國特拉華州維明頓的杜邦公司(DuPont))?？捎糜诒景l(fā)明的聚合物的添加劑的另一個方面包括具有以下通用結構的低分子量氟碳丙烯酸酯材料CF3(CX2)n-丙烯酸酯其中X是-F或-CF3，n是l-17。機械屬性包括濕和干抗拉強度、爆裂強度等對過濾介質(zhì)很重要。壓縮率也很重要，因為它是抵抗流體流過介質(zhì)方向上的壓縮或變形的度量。壓縮率必需足夠大以便維持材料的厚度并由此維持其孔結構和過濾流量和顆粒除去性能。使用常規(guī)樹脂飽和度的許多高效濕法成網(wǎng)材料、熔噴材料和其它氣流成網(wǎng)材料缺乏這種抗壓縮強度并且在壓力下崩塌。對于液體過濾器而言，這特別成問題，但是，這也會成為氣體過濾器的問題。本發(fā)明的過濾介質(zhì)具有860帕和3860帕之間大于0.5的壓縮率，優(yōu)選具有860帕和3860帕之間大于0.7的壓縮率，最優(yōu)地具有860帕和3860帕之間大于0.9的壓縮率。以下的實驗進一步闡述非限制性的本發(fā)明的方面，包括最佳模式。實驗部分通用實驗技術1.基本重量基本重量是過濾介質(zhì)片每平方單位面積的重量。通過以下方式測量將介質(zhì)片切割成12x12的正方形，測量重量，然后將比率轉(zhuǎn)換為克/平方米(g/m、單位。該測試重復兩次，測試的平均值記為基本重量。2.壓縮率壓縮率定義為當厚度測量過程中施加的壓力增加時厚度的分數(shù)變化(fractionalchange)。本發(fā)明材料的壓縮率通過獲取兩種不同的壓力下過濾介質(zhì)片厚度的比率來測量。在這些實施例中，兩種壓力是860帕和3860帕；因此，壓縮率表示成3860帕下厚度與860帕下厚度的比率。3.透過率透過率涉及將在0.5英寸水壓降下流過過濾介質(zhì)的空氣的量(立方英尺/分鐘/平方英尺或英尺/分鐘)。通常，透過率(當使用該術語時)通過費雷澤滲透試驗、根據(jù)ASTMD737、使用可從美國馬里蘭州蓋澤斯博格(Gaithersburg)的費雷澤精密儀器有限公司(FrazierPrecisionInstrumentCo.Inc.)購買的費雷澤滲透儀或TexTest3300或TexTest3310(可從美國南卡羅來納斯巴頓博格(Spartanburg)的高級測試儀器公司(AdvancedTestingInstrumentsCorp(ATI))購買)來評估。4.孔徑孔徑或"XY孔徑"指過濾介質(zhì)中纖維之間的理論距離。XY指相對于Z方向的表面方向，Z方向是介質(zhì)的厚度方向。這種計算假設介質(zhì)中所有的纖維都與介質(zhì)的表面平行排列、間距相同，當從垂直于纖維長度的截面觀察時，纖維排列成正方形。XY孔徑是正方形相對角上的纖維表面之間的對角線距離。如果介質(zhì)由不同直徑的纖維組成，那么纖維的d2平均值用作直徑。d2平均值是直徑平方的平均值的平方根。按以下公式計算孔徑介質(zhì)基本重量(質(zhì)量/單位面積^B介質(zhì)厚度=丁纖維的質(zhì)量分數(shù)1=M纖維/單位體積二FXY孔徑二P纖維質(zhì)量/單位長度二m纖維直徑=(1P二[(2F)的平方根]-d其中F=[2((BxM)/(Txin))]"1質(zhì)量分數(shù)指過濾介質(zhì)中纖維物質(zhì)的分數(shù)。因此，如果第一纖維以60重量％存在于介質(zhì)中，那么M二0.6。實施例1根據(jù)以下技術制備濕法成網(wǎng)過濾介質(zhì)。將玻璃和合成纖維單獨分散在1升的水中，該水先用硫酸調(diào)節(jié)pH至約3。通過在沃寧(Waring)2高速混合器(型號7009G，來自美國康涅狄格州托林頓(Torrington)的沃寧產(chǎn)品(WaringProducts))中混合使纖維成漿狀。然后，用4升的水將該纖維漿料稀釋至總共5升并且再混合2分鐘或更久。將混合的槳料轉(zhuǎn)移至標準Formax12x12英寸G-100手抄片模具(來自美國新罕布什爾州多佛爾市的伯克普公司(BescorpInc.))，其中放置著Reemay2200載片(來自美國田納西州舊赫克瑞市的菲比白普力克(Fiberwebplc))。小心注滿該載片以便確定無空氣氣泡吸入。然后使水分排出漿料。使用型號135的愛默生加速干燥器(EmersonSpeedDryer，來自美國密歇根州里奇蘭德的可佐紙化學品公司(KalamazooPaperChemicals,Richland,MI))的平板烘干機使?jié)衿?85。F干燥和粘合5分鐘。使用該技術，形成過濾介質(zhì)FM-l和FM-2。兩種實驗濕法成網(wǎng)過濾介質(zhì)，F(xiàn)M-1和FM-2的組成顯示在表1中。表1中還顯示了這些過濾介質(zhì)的物理性質(zhì)，包括基本重量、兩種不同壓力下的厚度、這兩種壓力之間的壓縮厚度的分數(shù)、孔徑和透過率。表l.實驗濕法成網(wǎng)過濾介質(zhì)的組成和性質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>實施例2本發(fā)明的氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)得自德國波霍特(Bocholt)的坦格爾丁波霍特有限公司(TangerdingBocholtGmbH)。在本實施例和以下實施例中，坦格爾丁參考號TB180-T05被稱為FM-3(過濾介質(zhì)3)。在本實施例和以下實施例中，坦格爾丁參考號FF320-T05-2被稱為FM-4。在本實施例和以下實施例中，坦格爾丁參考號FF180-T05-4NP-0256/2被稱為FM-5。氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)FM-3、FM-4和FM-5的組成顯示在表2中。表2中還顯示了氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)FM-3、FM-4和FM-5的基本重量、兩種不同壓力下的厚度和這兩種壓力之間的壓縮厚度的分數(shù)、計算的XY孔徑和透過率。表2.實驗氣流成網(wǎng)過濾介質(zhì)的組成和性質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>實施例3將來自以上實施例的過濾介質(zhì)切割成21.6cmx14.5cm的矩形片。分層堆疊這些片以形成過濾元件。將過濾元件裝入兩側具有打孔的支架的外殼中，如圖1-4中可看到的。外殼、支架和過濾元件一起形成過濾器結構。使用多層表3中所示的過濾介質(zhì)來構建該過濾器結構。如圖1中所看到的，介質(zhì)背靠著具有菱形圖案的多孔金屬網(wǎng)的下游側。介質(zhì)在過濾器結構上游端和下游端處的打孔支架之間被壓縮為3.4cm。獲得對照過濾器結構FStr-CTRL，用于在測試中與以下實施例4中的FStr-l、-2和-3作比較。FStr-CTRL是市場上銷售用于柴油發(fā)動機的過濾器，可以部件號SO40029從美國明尼蘇達州明尼阿波利斯的唐納森有限公司(DonaldsonCompany,Inc.)購得。表3.由本發(fā)明的過濾介質(zhì)層形成的過濾器結構<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>關于過濾元件結構更詳細的內(nèi)容是，圖1顯示完整結構的過濾器結構10，其具有帶有下游側12和打孔支架13的外殼11，通過打孔支架13可看到層14。圖2顯示過濾器結構10，其具有帶有上游側15的外殼11，通過它能看到上游過濾介質(zhì)層16。圖3是圖2的特寫圖，顯示更詳細的過濾器結構10和外殼11、上游側15和上游過濾介質(zhì)16。圖4是過濾器結構10的側視圖，該過濾器結構具有外殼11和將過濾元件18固定在外殼11內(nèi)的片-槽(tab-and-slot)裝置17。圖5是圖1-4中顯示的過濾器結構10的解構視圖。外殼11的下游側12已經(jīng)被除去，打孔支架13也被除去。下游過濾介質(zhì)14被暴露，還可看到多層的過濾元件18。也可看到固定過濾元件的片-槽裝置的單獨的片17a和槽17b，它們在圖4中顯示為17。圖6是外殼11和過濾元件18的特寫圖?？煽吹教貙懙膶?8a。圖7是過濾器結構IO的第二解構視圖。外殼ll的下游側12已經(jīng)被除去，打孔支架13和下游過濾介質(zhì)14也被除去?？煽吹絻蓪由嫌芜^濾介質(zhì)16和固定過濾元件的片-槽裝置的片17a和槽17b，該片-槽裝置在圖4中顯示為17。實施例4通過將過濾器放置在得自荷蘭DAF卡車公司(DAFTrucksN.V.)的柴油發(fā)動機曲軸箱(型號MX-US)內(nèi)的標準過濾器外殼中，對過濾器結構FStr-l、FStr-2、FStr-3和FStr-CTRL進行曲軸箱通風(CCV)試驗。在標準操作條件下運行該發(fā)動機直到發(fā)現(xiàn)穿過過濾器結構的壓降在250L/分鐘時和環(huán)境溫度下達到2300-4200帕。因此，F(xiàn)Str-CTRL在4200帕時被取出;FStr-l在2300帕時被取出；FStr-2在2300帕時被取出；FStr-3在3200帕時被取出。清除被取出的樣品中的液體油，隨后測試各類單個層的透過率。以立方英尺空氣/分鐘/過濾器表面積平方根(cfm/ft、測定透過率。取出層的方向是從過濾元件上游向下游移動。取出以下沿過濾元件的所測位置處的最先4層，然后再取走一層1/8"、1/4"、3/8"、1/2"、5/8"、3/4"和7/8"。最后兩層也取走。在層的透過率試驗之前，用己烷洗滌被取出用于測試的各層以便除去油，并且進行干燥。FStr-CTRL的測試結果顯示在圖8中。與FM-1單層的初始透過率(為400cfm/ft"相比，該過濾器的第一上游層僅具有約60cfm/ft2的透過率。接下來的幾層具有大得多的透過率，為150cfm/tf和更大。直到層12，透過率接近300cfm/ft2。因此，我們觀察到，因為高壓降造成的過濾器失效實際上主要是由于最先幾層。這些層捕獲存在于曲軸箱中的大量煙灰負載物而快速被堵塞。使用FStr-l、FStr-2和FStr-2代替FStr-CTRL的相同試驗的結果顯示在表4和圖9中。在該試驗中，結果被分離以便反映三組層的過濾效果。因此，如果FM-1或FM-2層保持高透過率，那么氣流成網(wǎng)介質(zhì)FM-3、FM-4、FM-4或FM-5層就在曲軸箱空氣流到達FM-1層之前有效地除去煙灰。然而，如果以FM-1和/或FM-2的高透過率伴隨氣流成網(wǎng)層的低透過率，那么氣流成網(wǎng)層在過濾器結構的最初上游部分中捕獲太多的煙灰，導致不久就形成穿過過濾器的高的總壓降，雖然氣流成網(wǎng)過濾器確實很好地保護了FM-1和FM-2層。表4.FStr-l、FStr-2、FStr-3和FStr-CTRL的CCV測試結果<table>tableseeoriginaldocumentpage38</column></row><table>FM-3層的高透過率和最初幾層FM-2、特別是第一層FM-2產(chǎn)生的低透過率顯示，F(xiàn)Str-l中的過濾介質(zhì)FM-3沒有保護隨后幾層FM-2。透過率降低是煙灰被捕獲在介質(zhì)中的結果。FStr-2中的過濾介質(zhì)FM-4捕獲過量的煙灰，導致FM-4層透過率較低，同時保護FM-2層以便保持高透過率。FStr-3中的過濾介質(zhì)FM-5在其它兩種過濾元件之間，有效地捕獲煙灰顆粒但不發(fā)生堵塞，同時防止下面的用于過濾泄露物流中的油狀氣溶膠的過濾介質(zhì)發(fā)生堵塞。雖然我們已經(jīng)結合具體的實施方式描述本發(fā)明，但是應該理解還可以作進一步修改，本申請意在涵蓋大體上服從本發(fā)明的構思并且包括不同于本公開的差別的任意變化、應用或適應性改變，所述差別是本發(fā)明所屬領域內(nèi)已知的或通常的慣例、可以應用于本文上述的基本特征并且屬于所附權利要求的范圍。權利要求1.一種包括至少兩層非織造過濾介質(zhì)的過濾元件，該過濾元件包括(a)包含1-100重量％第一纖維和5-50重量％第二纖維的第一過濾介質(zhì)，所述第一纖維包含直徑為5-50微米的雙組分纖維，其中，所述第一過濾介質(zhì)具有0.2-200微米的孔徑、1-1000英尺/分鐘的透過率、860帕下約2-25％的密實度、5-1000克/米2的基本重量、以及在860帕和3860帕之間0.5-1.0的壓縮率；和(b)不同于所述第一過濾介質(zhì)的第二過濾介質(zhì)，所述第二過濾介質(zhì)具有0.2-200微米的孔徑、1-1000英尺/分鐘的透過率、860帕下約2-25％的密實度、5-1000克/米2的基本重量、以及在860帕和3860帕之間約0.5-1.0的壓縮率，其中，所述過濾元件能從重負載的流體流中同時濾除固體和液體顆粒。2.如權利要求1所述的過濾元件，其還包括在支架上的介質(zhì)層。3.如權利要求1所述的過濾元件，其包括多層所述第一介質(zhì)。4.如權利要求1所述的過濾元件，其包括多層所述第二介質(zhì)。5.如權利要求1所述的過濾元件，其還包括第三介質(zhì)。6.如權利要求5所述的過濾元件，其包括多層所述第三介質(zhì)。7.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述液體顆粒在過濾介質(zhì)上聚結并且排出該過濾介質(zhì)。8.如權利要求1所述的過濾元件，其具有孔徑梯度。9.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第二纖維包含玻璃。10.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述過濾元件的壓縮率在約860帕至約3860帕的壓差下大于約0.7。11.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的孔徑是約4-200微米。12.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的透過率是約50-800英尺/分鐘。13.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的密實度在860帕下是約2-10%。14.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的基本重量是約50-500克/米2。15.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的雙組分纖維的直徑為約10-30微米。16.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)的第二纖維的直徑為約0.1-50微米。17.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)在860帕下的厚度是約0.05-22毫米。18.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)在860帕下的厚度是約1-5毫米。19.如權利要求l所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)在860帕和3860帕之間的壓縮率是約0.7-1.0。20.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)的孔徑是約40-70微米。21.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)的透過率是約350-650英尺/分鐘。22.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)的密實度在860帕下是約5-8%。23.如權利要求l所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)的基本重量是約30-50克/米2。24.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)在860帕下的厚度是約0.05-22毫米。25.如權利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)在860帕下的厚度是約0.5-0.8毫米。26.如權利要求1所述的過濾介質(zhì)，其特征在于，所述第一過濾介質(zhì)在860帕和3860帕之間的壓縮率是約0.7-1.0。27.—種制備包括至少兩個介質(zhì)層的層狀過濾元件的方法，該方法包括以下步驟(a)形成第一過濾介質(zhì)層，包括以下步驟(i)通過氣流成網(wǎng)技術組裝至少一種雙組分纖維和第二纖維；(ii)壓縮該纖維的組件；(iii)加熱該經(jīng)過壓縮的纖維組件以便形成第一過濾介質(zhì)，該第一過濾介質(zhì)具有0.2-200微米的孔徑、1-1000英尺/分鐘的透過率、860帕下約2-25%的密實度、5-1000克/米2的基本重量、以及在860帕和3860帕之間0.5-1.0的壓縮率；(b)形成不同于所述第一過濾介質(zhì)層的第二過濾介質(zhì)層，所述第二過濾介質(zhì)層具有0.2-200微米的孔徑、1-1000英尺/分鐘的透過率、860帕下約2-25%的密實度、5-1000克/米2的基本重量、以及在860帕和3860帕之間約0.5-1.0的壓縮率。28.如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述第二過濾介質(zhì)是使用濕法成網(wǎng)技術制備的。29.如權利要求27所述的方法，其特征在于，所述過濾介質(zhì)分層堆疊以便具有孔徑梯度。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有多個成形的過濾介質(zhì)層的過濾元件。所述介質(zhì)分層堆疊以便形成孔徑梯度。該過濾元件能從移動的流體流中同時除去固體和液體顆粒。該過濾元件具有高強度和可壓縮性。這些層可以受多孔或打孔支架的支撐以便在過濾操作中提供機械穩(wěn)定性。該過濾介質(zhì)層可以形成多種過濾元件形狀，諸如板、筒、插入物等。文檔編號B01D50/00GK101652168SQ200880011372公開日2010年2月17日申請日期2008年2月20日優(yōu)先權日2007年2月22日發(fā)明者D·E·阿達梅克,E·E·P·B·莫羅,J·卡普恩斯,M·烏揚,R·M·羅杰斯申請人:唐納森公司