專利名稱：用來過濾空氣流以除去氣流中夾帶的顆粒物質的空氣過濾裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及過濾裝置及其過濾方法。更具體地說，本發(fā)明涉及用于從氣流，例如空氣流中過濾顆粒物質的裝置。本發(fā)明還涉及用于按照要求從這種氣流中除去顆粒物質的方法。
本發(fā)明是本發(fā)明的受讓人明尼蘇達州Minneapolis的Donaldson股份有限公司不斷開發(fā)的成果。本公開內容涉及與美國專利B2 4,720,292、Des 416,308、5,613,992、4,020,783和5,112,372的主題部分相關的連續(xù)的技術開發(fā)。上述各專利也歸明尼蘇達州Minneapolis的Donaldson股份有限公司所有，各專利的全部內容參考結合于此。
本發(fā)明還涉及聚合物材料，這些聚合物材料可制成對熱、濕氣、反應性物質和機械應力等具有改善的環(huán)境穩(wěn)定性。這些材料可用來形成具有改善的穩(wěn)定性和強度的細纖維，如微米纖維和納米纖維材料。隨著纖維尺寸的減小，材料的耐久性日益成為一個問題。這些細纖維可用于各種用途。在一個用途中，過濾器的結構可使用該細纖維技術來制備。本發(fā)明涉及聚合物、聚合物組合物、纖維、過濾器、過濾器結構體和過濾方法。本發(fā)明的應用特別涉及從流體流，例如從氣流和液(例如，非水和水)流中過濾顆粒。描述的技術涉及在過濾介質中具有一層或多層細纖維的結構。組合物及纖維的尺寸要結合其性能和耐久性來進行選擇。
背景技術：
在氣體中懸浮顆粒物質的情況會在許多工業(yè)領域中碰到。在一些工業(yè)中，顆粒物質是有價值的產(chǎn)品，例如要回收的淀粉。對其它工業(yè)，如金屬加工業(yè)而言，顆粒物質可作為粉塵簡易地從空氣中除去。用來凈化載有顆粒物質的空氣或氣流的系統(tǒng)包括具有置于外殼中的過濾部件的空氣過濾裝置。該過濾部件可以是適宜的織物或折疊紙的袋或濾袋。凈化通過周期性地向過濾部件的內部脈沖輸送一短股壓縮空氣來完成，以使空氣流反向通過過濾部件。這些空氣過濾裝置公開于，例如美國專利No.4,218,227和4,395,269中，將這些專利參考結合于此。
文丘里部件有時用來將一股壓縮空氣導入過濾部件中，并隨著空氣離開過濾部件恢復壓能。通常，文丘里部件的進口端位于過濾室的外部或者伸入過濾部件的內部。例如，美國專利No.4,218,227公開了安裝文丘里管，而文丘里部件置于與過濾部件相對的過濾室的隔板一側上。美國專利No.3,942,962公開了具有伸到過濾部件內部中的文丘里管進口部分的文丘里部件。
本發(fā)明涉及具有改善性能的聚合物組合物，它可用于各種用途，包括形成纖維、微米纖維、納米纖維、纖維織物、纖維墊、可滲透的結構如膜、涂層或膜。本發(fā)明的聚合物材料是具有一定物理性能的組合物，這些性能使呈各種物理形狀或形式的聚合物材料具有抗?jié)駳?、熱量、空氣流、化學品和機械應力或沖擊的降解作用。
在制造非織造細纖維過濾介質的過程中，使用了各種材料包括玻璃纖維、金屬、陶瓷以及各種聚合物組合物。各種技術已經(jīng)用于制造小直徑微米纖維和納米纖維。一種方法包括使熔融的或在隨后要蒸發(fā)的溶液中的物質通過細毛細管或孔。纖維也可通過使用一般用來生產(chǎn)合成纖維如尼龍的“噴絲頭”來形成。也已知靜電抽絲的方法。這些技術包括使用皮下注射針、噴嘴、毛細管或活動發(fā)射器。這些結構提供聚合物的液體溶液，該溶液隨后被高壓靜電場吸引到收集區(qū)內。隨著物質從發(fā)射器中拉出并加速通過靜電區(qū)，纖維變得非常細并且可通過溶劑蒸發(fā)形成纖維結構。因為對于過濾介質預期有要求更高的用途，所以需要性能顯著提高的材料來承受100-250°F直到300°F的高溫、10％-90％直至100％RH的高濕度、氣體和液體的高流量，以及過濾微米及亞微米顆粒(約0.01至10微米以上)，并從流體流中除去磨損性和非磨損性以及反應性和非反應性顆粒。
因此，實質上需要能提供用來過濾具有高溫、高濕、高流量和所述微米及亞微米顆粒物質流的性能提高的聚合物材料、微米及納米纖維材料和過濾器結構體。業(yè)已開發(fā)了用來除去顆粒的各種空氣過濾器或氣體過濾裝置?？墒?，一般而言，總是試圖不斷改進。

發(fā)明內容
本文中提供了用于空氣過濾裝置的設計及用途的一般技術。這些技術包括優(yōu)選的過濾介質。一般而言，優(yōu)選的介質涉及空氣過濾器中使用阻擋介質，一般是折疊介質，并且細纖維是有利的。過濾介質至少包括在機械穩(wěn)定的過濾器結構體中微米或納米纖維織物層與基底材料的結合。當流體如氣體或液體通過過濾介質時，這些層一同提供了極好的過濾性、較高的顆粒捕獲性能、以及在最低流量限制下的效率。基底可設置在流體流的上游、下游或內層中。近年來，關于使用用于過濾的過濾介質的各種工業(yè)方法受到了極大的關注，例如，從流體如氣體或液體中除去不需要的顆粒。普通的過濾方法從流體，包括空氣流或其它氣體流中或者從液體流如液壓液、潤滑油、燃料油、水流或其它流體中除去顆粒。這些過濾方法對微米纖維和基底材料的機械強度、化學和物理穩(wěn)定性有要求。該過濾介質可置于寬范圍的溫度條件、濕度、機械振動和沖擊、以及流體流中夾帶的反應性和非反應性、磨損性和非磨損性顆粒中。此外，過濾介質經(jīng)常需要將過濾介質暴露在反向壓力脈沖(流體流的短時間反向用以除去顆粒的表面覆蓋層)作用下的自凈能力或者能從過濾介質表面除去夾帶的顆粒的其它凈化機構。在脈沖凈化之后，該反向凈化能導致顯著改善即減小壓力降。顆粒的捕獲效率一般不能在脈沖凈化之后改善，但是脈沖凈化會減小壓力降，從而節(jié)省用于過濾操作的能量。該過濾介質可使用振動清潔法來清潔，其中，振動介質使集合在表面上的顆粒變松。為了使這些過濾器運行，可將它們拆除，置于水或非水清潔組合物中清洗。該介質通常通過抽出細纖維，然后在多孔基底上形成微米纖維的連結織物來制造。在抽絲過程中，纖維之間可形成物理結合，使纖維墊子連結為完整的層。然后，該材料可構成所需的過濾器形式，如筒、平盤、罐、板、袋和盒。在這些結構中，介質可充分地打褶、輥壓或以其它方式設置于支撐結構上。
本發(fā)明提供了性能改善的聚合物材料。該聚合物具有改善的物理及化學穩(wěn)定性。該聚合物細纖維(0.0001-10微米、0.005-5微米、或者0.01-0.5微米)可制成有用的產(chǎn)品形式。納米纖維是直徑小于200納米(約0.2微米)的纖維。微米纖維是直徑大于0.2微米，但是不超過10微米的纖維。該細纖維可制成改進的多層微濾介質結構的形式。本發(fā)明的細纖維層包含無規(guī)分布的細纖維，它們能結合形成連結織物。過濾的進行很大程度上是細纖維阻礙了顆粒通過的結果。附著細纖維的基底提供了剛性、強度、折疊性等結構性能。細纖維連結網(wǎng)絡具有重要的特征，如呈微米纖維或納米纖維形式的細纖維之間較小的空隙。這些纖維之間的空隙一般約為0.01-25微米或者通常是約0.1-10微米。在選擇了合適基底的情況下，包含細纖維層和纖維素層的過濾產(chǎn)物較薄。對總的細纖維加基底過濾介質，細纖維加上的厚度小于1微米。在使用中，過濾器可防止所帶顆粒通過細纖維層，并且能獲得截留顆粒的相當大表面負載。這些包含粉塵或其它附帶顆粒的顆粒很快地在細纖維表面上形成塵塊，并維持較高的除去顆粒的起始效率及總體效率。即使對于顆粒尺寸約0.01-1微米的較細的污染物，包含細纖維的過濾介質也有非常高的粉塵容量。
本文中公開的聚合物材料具有顯著改善對不利作用，如熱量、濕度、高流量、反向脈沖凈化、操作磨損、亞微米顆粒、使用時過濾器凈化以及其它要求條件的耐受性。改善的微米纖維和納米纖維的性能是形成微米纖維或納米纖維的聚合物材料性能改善的結果。此外，在磨損性顆粒和沒有松散纖維或原纖維的平滑外表面存在條件下，使用本發(fā)明的改善的聚合物材料的過濾介質提供了一些有利的特征，包括較高的效率、較低的流動限制、高耐久性(對于有關的應力或對于有關的環(huán)境)。過濾材料的總體結構提供了總體較薄的介質，它能提高每單位體積介質面積、降低通過介質時的速度、改善介質效率、以及降低流動限制。
本發(fā)明的一種較佳方式是包含第一聚合物和第二、但是不同的聚合物(聚合物的類型、分子量或物理性質不同)的聚合物混合物，它在升高的溫度下進行調節(jié)或處理。聚合物混合物可反應形成單一化學物質或者可通過退火過程用物理方法混合成混合的組合物。退火是指物理變化，像結晶度、應力弛豫或取向的變化。較佳的材料是化學反應成單一聚合物質，使差示掃描量熱計分析揭示其為單一聚合物材料。該材料與較佳的添加劑材料組合時能在微米纖維上形成添加劑的表面涂層，從而提供了與高溫、高濕或困難的操作條件的相關的疏油性、疏水性或其它相關的改善的穩(wěn)定性。該類材料的細纖維的直徑可為2微米至小于0.01微米。這些微米纖維可具有包含添加劑材料獨立層或者添加劑材料外涂層的平滑表面，該添加劑材料在聚合物表面上部分增溶或形成合金，或者同時兩種情況都有?；旌暇酆象w系中使用的較佳的材料包括尼龍6、尼龍66、尼龍6-10、尼龍(6-66-610)共聚物和其它線型的通常是脂肪族尼龍組合物。用端基滴定法分析了一種較佳的尼龍共聚物樹脂(SVP-651)的分子量(J.E.Walz和G.B.Taylor著“尼龍分子量的測定”，化學分析Vol.19，Number 7，第448-450頁(1947))。其數(shù)均分子量(Wn)為21,500-24,800。組成通過約45％的尼龍6、約20％的尼龍66和約25％的尼龍610等三種組分尼龍的熔融溫度的相圖來估算(Melvin Kohan等人編“尼龍塑料手冊”第286頁，Hanser出版社，紐約(1995))。
報道的SVP 651樹脂的物理性能是

水解度為87-99.9+％的聚乙烯醇可用于這些聚合物體系中。它們較好是交聯(lián)的。它們最好是交聯(lián)的，并與大量的疏油和疏水添加劑材料結合。
本發(fā)明的另一個較佳的方式涉及用添加劑組合物結合單一聚合物材料，以改善纖維的壽命或操作性能。用于本發(fā)明的這一方面的較佳聚合物包括尼龍聚合物、聚偏二氯乙烯聚合物、聚偏二氟乙烯聚合物、聚乙烯醇聚合物，特別是當這些所列材料與強疏油和疏水添加劑結合時，結果可形成帶有在細纖維表面上形成涂層的添加劑材料的微米纖維或納米纖維。再者，類似聚合物的混合物，如類似尼龍的混合物、類似聚氯乙烯的聚合物、聚偏二氯乙烯聚合物的混合物可用于本發(fā)明中。此外，本發(fā)明也可考慮不同聚合物的混合物或合金。在這方面，聚合物的相容混合物可用來形成本發(fā)明的微米纖維材料?？墒褂美绶砻婊钚詣?、非離子表面活性劑、低分子量樹脂(例如分子量低于約3000的叔丁基苯酚樹脂)的添加劑組合物。該樹脂以在沒有亞甲基橋聯(lián)基團的條件下在苯酚環(huán)之間的低聚鍵合為特征。羥基和叔丁基的位置可無規(guī)位于環(huán)的周圍。苯酚環(huán)之間的鍵合總是緊鄰羥基發(fā)生，不是無規(guī)的。類似地，聚合物材料可與由雙酚A形成的醇可溶的非線型聚合樹脂結合。該材料與上述叔丁基苯酚樹脂類似，因為它是在不存在橋聯(lián)基團如亞烷基或亞甲基的條件下，使用低聚鍵合直接將芳環(huán)互相連接而形成的。
本發(fā)明的特別好的材料包含直徑約為0.001-2微米的微纖維材料。最好的纖維尺寸在0.05-0.5微米之間。這些具有較佳尺寸的纖維提供了極好的過濾活性、易于逆向脈沖凈化以及其它方面的優(yōu)點。本發(fā)明的較佳聚合物體系具有粘著特性，使之在與纖維質基底接觸時，以足夠的強度粘著在基底上，從而牢固地結合在所述基底上并且可以抵抗逆向脈沖凈化技術和其它機械應力的脫層作用。在這種方式中，所述聚合物材料必須一直粘著在基底上，同時能經(jīng)受基本上相當于除了逆向經(jīng)過過濾結構以外的常規(guī)過濾條件的脈沖凈化輸入。當纖維與基底接觸或者用熱或壓力后處理基底上的纖維時，這種粘著可由纖維成形的溶劑作用產(chǎn)生。但是，聚合物特性，例如類似于氫鍵的特殊化學相互作用、Tg以上或者以下發(fā)生的聚合物和基底之間的接觸、以及包含添加劑的聚合物配方，看上去在決定粘著時起重要的作用。在粘著時用溶劑或水蒸汽增塑的聚合物可以提高其粘著力。
本發(fā)明的一個重要方面是利用該微米纖維或者納米纖維材料形成過濾結構。在這種結構中，本發(fā)明的細纖維材料形成并粘著在過濾基底上?？梢允褂锰烊焕w維和合成纖維基底，如紡粘織物、合成纖維的非織造物以及由纖維素材料、合成和玻璃纖維的混和物制成的非織造物；非織造和織造的玻璃纖維織物；塑性網(wǎng)狀材料如擠出和沖孔材料；有機聚合物的UF和MF薄膜。然后將片狀基底或者纖維素非織造織物制成過濾結構，將其置于包括空氣流或者液流的流體中用于除去流體中懸浮或者夾帶的顆粒。所述過濾材料的形狀和結構要合乎設計工程師的要求。過濾部件形成之后的一個重要參數(shù)是其對熱量、濕度或者兩者的耐受性。本發(fā)明的過濾介質的一個方面是對過濾介質耐受長時間浸沒在溫水中的能力的測試。浸沒測試可以提供關于細纖維耐受濕熱環(huán)境以及耐受在含有大量強清潔表面活性劑和強堿性材料的水溶液中的凈化過濾部件的能力的有價值信息。較佳地，本發(fā)明細纖維材料可以耐受浸沒在熱水中，而保留至少50％的在基底表面上形成的細纖維。保留至少50％的細纖維可以維持相當大的纖維效率，而不損失過濾能力，或不增加背壓。最好的是保留至少75％。


圖1顯示一個典型的用來制造本發(fā)明的細纖維的靜電發(fā)射器驅動設備。
圖2顯示圖1所示的細纖維成形工藝中的設備，用來將細纖維引到過濾器基底上。
圖3是支撐材料的典型內部結構的圖，圖中有微小的即2和5微米顆粒物質作為對比，還分別顯示細纖維材料。
圖4-11是與實施例13有關的分析ESCA能譜。
圖12示出實施例5的本發(fā)明的0.23和0.45微米纖維材料的穩(wěn)定性。
圖13-16示出與未改性的尼龍共聚物溶劑可溶聚酰胺相比，實施例5和6材料的改善的溫度及濕度穩(wěn)定性。
圖17-20證明了兩種共聚物(尼龍均聚物和尼龍共聚物)的混合物經(jīng)熱處理并與添加劑混合后，就形成一種單組分材料，它不顯示兩種分離的聚合物材料的可區(qū)別特征，但是顯示出交聯(lián)或者以其它方式化學結合的單相。
圖21是本發(fā)明的包括過濾部件的空氣過濾系統(tǒng)的一個實施方式的局部斷開側視圖。
圖22是本發(fā)明的包括過濾部件和文丘里部件的空氣過濾系統(tǒng)的另一個實施方式的局部斷開側視圖。
圖23是用于圖21和22的系統(tǒng)中的過濾部件的透視圖。
圖24是沿圖23的線24-24的圖23的過濾部件的截面示意圖。
圖25是密封在圖21或22所示的系統(tǒng)中的圖23和24的過濾部件的放大的截面示意圖。
圖26是具有安裝在其上的文丘里部件，并用于圖22的系統(tǒng)中的過濾部件的一個實施方式的局部截面圖。
圖27是脈沖噴射凈化系統(tǒng)和文丘里部件的平面圖。
具體實施例方式
包含本發(fā)明的含有微米或納米纖維層的細纖維可以是纖維并具有約0.001-2微米、最好是0.05-0.5微米的直徑。一般的細纖維過濾層的厚度約為基重約為0.01-240微克/cm2的纖維直徑的1-100倍。
流體如空氣和氣流中經(jīng)常攜帶有顆粒物質。需要除去流體中的一些或者所有的顆粒物質。例如，進入機動車廂的空氣流，電腦磁盤驅動器中的空氣，HVAC空氣，清潔室換氣以及使用過濾袋、阻擋織布、織造材料的用途、進入機動車或發(fā)電設備的發(fā)動機的空氣，導入燃氣輪機的氣流，和進入各種燃燒爐中的氣流，所有這些空氣流中經(jīng)常包含顆粒物質。車廂空氣過濾器是為了使乘客舒適和/或美觀而除去顆粒物質。至于進入發(fā)動機、燃氣輪機和燃燒爐中的空氣和氣流，需要除去顆粒物質是因為顆粒會對包括各種機構的內部工件產(chǎn)生實質性的損害。在其它情況下，來自工業(yè)過程或者發(fā)動機的生產(chǎn)氣或者排出氣中可含有顆粒物質。在能夠或者應該將這些氣體經(jīng)各種下游設備排入大氣之前，需要充分除去這些流體中的顆粒物質。
考慮以下過濾介質的類型表面負載介質和深度介質，可以對空氣過濾器設計的一些基本原理和問題有一般的認識，對各種這些類型的介質已經(jīng)作了很好的研究并已經(jīng)廣泛地使用。例如，在美國專利No.5,082,476、5,238,474和5,364,456中說明了和它們有關的某些原理。將這三個專利的全部公開內容參考結合于此。
過濾器的“壽命”通常根據(jù)選定的通過過濾器的限制壓力降來限定。通過過濾器的壓力增加限定在應用或設計的限定水平下的壽命。由于這種壓力增加是負載的結果，對相同效率的系統(tǒng)來說，較長的壽命一般直接與較高的能力相關。效率是介質捕獲顆粒而不是通過顆粒的傾向。明顯地，通常過濾介質從氣流中除去顆粒的效率越高，過濾介質一般就越快地接近“壽命”壓力差(假定其它變量保持恒定)。在該應用中，術語“為過濾目的而不改變”是指由于選定的用途需要，維持足夠的效率以從流體流中除去顆粒。在本發(fā)明的過濾器基底上形成的細纖維層應該在過濾性能與纖維位置方面基本上均勻。關于基本上均勻，我們指纖維對基底充分地覆蓋以具有至少一些遍及覆蓋的基底的可測定的過濾效率。充分過濾可用上面添加纖維的各種變化方式產(chǎn)生。因此，細纖維層可在纖維覆蓋層、基重、層厚度或上面添加纖維的其它測定值上改變，并依然較好地保持在本發(fā)明的范圍內。即使上面添加較少的細纖維也能增加總的過濾器結構體的效率。
以非織造及織造的織物、纖維和微米纖維來制造聚合物材料。該聚合材料提供了產(chǎn)品穩(wěn)定性所需的物理性能。這些材料不應在尺寸上有很大的變化，經(jīng)受分子量減小，撓性變差或者在陽光、濕氣、高溫或其它不利的環(huán)境作用下承受應力開裂或物理損壞。本發(fā)明涉及改善的聚合材料，它能在遭受電磁輻射如環(huán)境光、熱、濕氣以及其它物理損害時保持物理性能。
可用于本發(fā)明的聚合組合物的聚合物材料包括加成聚合物和縮合聚合物材料，如聚烯烴、聚縮醛、聚酰胺、聚酯、纖維素醚和酯、聚亞烷基硫醚、聚芳醚、聚砜、改性聚砜聚合物以及它們的混合物。在這些種類中的較佳材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(以及其它丙烯酸樹脂)、聚苯乙烯、以及它們的共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、交聯(lián)和非交聯(lián)形式的有各種水解度(87-99.5％)的聚乙烯醇。較佳的加成聚合物往往是玻璃狀的(Tg大于室溫)。這種情況是針對聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚合物組合物或合金，或者對聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇，結晶度較低。一類聚酰胺縮聚物是尼龍材料。術語“尼龍”是所有長鏈合成聚酰胺的統(tǒng)稱。一般地，尼龍命名包括一系列數(shù)字，如在尼龍-6，6中，數(shù)字表示起始材料是C6二胺和C6二酸(第一個數(shù)字表示C6二胺，第二個數(shù)字表示C6二羧酸化合物)。另一類尼龍通過在少量水存在下ε-己內酰胺的縮聚來制得。該反應形成尼龍-6(由環(huán)內酰胺-也稱為ε-氨基己酸制得)，它是線型聚酰胺。此外，還考慮尼龍共聚物。共聚物可通過在反應混合物中混合各種二胺化合物、各種二酸化合物和各種環(huán)內酰胺結構，然后在聚酰胺結構中形成具有無規(guī)分布的單體材料的尼龍來制得。例如，尼龍6，6-6，10材料是由己二胺以及C6和C10混合的二酸制得的。尼龍6-6，6-6，10是由ε-氨基己酸、己二胺以及C6和C10的二酸材料的共聚合制得的尼龍。
嵌段共聚物也使用在本發(fā)明方法中。使用這些共聚物，溶劑溶脹劑的選擇很重要。選定的溶劑要使兩段都溶解在該溶劑中。一個例子是二氯甲烷溶劑中的ABA(苯乙烯-EP-苯乙烯)或AB(苯乙烯-EP)聚合物。如果有一種組分不溶于該溶劑，它將形成凝膠。這些嵌段共聚物的例子是Kraton型苯乙烯-b-丁二烯和苯乙烯-b-氫化丁二烯(乙烯丙烯)、Pebax型ε-己內酰胺-b-環(huán)氧乙烷、Sympatex聚酯-b-環(huán)氧乙烷以及環(huán)氧乙烷和異氰酸酯的聚氨酯。
加成聚合物如聚偏二氟乙烯、間同立構聚苯乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，無定形加成聚合物如聚丙烯腈及其與丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯及其各種共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及其各種共聚物，可較簡便地進行溶液抽絲，因為它們在低壓和低溫下可溶。但是，如果高結晶聚合物如聚乙烯和聚丙烯要進行溶液抽絲，它們需要高溫、高壓溶劑。因此，聚乙烯和聚丙烯的溶液抽絲非常困難。靜電溶液抽絲是一種制得納米纖維和微米纖維的方法。
我們還發(fā)現(xiàn)在聚合物混合物、合金形式或交聯(lián)的化學鍵合結構中形成包含兩種或多種聚合材料的聚合組合物的顯著優(yōu)點。我們相信該聚合物組合物通過改變聚合物性能如改善聚合物鏈撓性或鏈移動性、增加總的分子量以及通過形成聚合材料的網(wǎng)狀結構而增強來改善物理性能。
在該方面的一個實施方式中，可混合兩種相關的材料使性能更好。例如，高分子量的聚氯乙烯可與低分子量的聚氯乙烯混合。類似地，高分子量的尼龍材料可用低分子量的尼龍材料混合。此外，可混合不同類的普通聚合物種類。例如，高分子量的苯乙烯材料可用低分子量的高耐沖擊聚苯乙烯混合。尼龍-6材料可用尼龍共聚物如尼龍-6、6，6、6，10共聚物混合。此外，具有較低水解度的聚乙烯醇如87％水解的聚乙烯醇可用水解度為98-99.9％及更高的完全或過量水解的聚乙烯醇混合。混合物中的所有這些材料可使用適宜的交聯(lián)劑交聯(lián)。尼龍可使用與酰胺鍵中的氮原子反應的交聯(lián)劑交聯(lián)。聚乙烯醇材料可使用羥基反應性材料比如單醛，如甲醛、脲、密胺-甲醛樹脂及類似物質、硼酸以及其它無機化合物、二醛、二酸、氨基甲酸酯、環(huán)氧化物及其它已知的交聯(lián)劑來交聯(lián)。交聯(lián)技術為人熟知和了解，其中，交聯(lián)劑反應并在聚合物鏈之間形成共價鍵以顯著地提高分子量、耐化學性、總強度和耐機械降解性。
我們發(fā)現(xiàn)這些添加劑材料能顯著地提高呈細纖維形式的聚合物材料的性能。這些添加劑材料的存在，能顯著地提高對熱、濕、機械應力以及其它負面環(huán)境影響的耐受性。我們還發(fā)現(xiàn)在加工本發(fā)明的微米纖維材料時，這些添加劑材料能改善疏油性、疏水性，并能顯示有助于提高材料的化學穩(wěn)定性。我們相信呈微米纖維形式的本發(fā)明的細纖維可通過這些疏油和疏水添加劑的存在而改善，因為這些添加劑形成保護性涂層、燒蝕表面或者滲入表面一定的深度以改善聚合材料的性能。我們相信這些材料的重要特性是最好還具有疏油特性的強疏水基團的存在。強疏水基團包括氟碳基團、疏水烴表面活性劑或嵌段物，以及大量的烴低聚物組合物。這些材料制成一部分分子往往與一般能形成物理結合的聚合物相容或與該聚合物締合的組合物，而強疏水或疏油基團由于添加劑與該聚合物締合，形成位于表面上的保護性表層或者變得與聚合物表層熔合或混合。對具有10％添加劑含量的0.2微米纖維而言，如果添加劑向該表面遷移，則表面厚度計算得約50。由于主體材料中疏油或疏水基團的不相容的性質，相信會產(chǎn)生遷移。50厚度看起來是保護性涂層理想的適當厚度。對0.05微米直徑的纖維而言，50厚度與20質量％相對應。對2微米厚的纖維而言，50厚度與2質量％相對應。較佳地，添加劑質以約2-25重量％的量使用?？膳c本發(fā)明的聚合物材料結合使用的低聚物添加劑包括分子量約500-5000、最好是約500-3000的低聚物，包括含氟化學物質、非離子表面活性劑和低分子量的樹脂或低聚物。用于本發(fā)明的含氟有機濕潤劑是由通式Rf-G表示的有機分子，式中，Rf是含氟脂肪族基團，G是含有至少一個親水基團如陽離子、陰離子、非離子或兩性基團的基團。優(yōu)選非離子材料。Rf是含有至少兩個碳原子的氟化的、單價的、脂肪族有機基團。較佳地，它是飽和的全氟脂肪族單價有機基團。但是，氫或氯原子可作為主鏈上的取代基存在。雖然含有大量碳原子的基團可充分地起作用，但是優(yōu)選含有不超過20個碳原子的化合物，因為與具有較短的主鏈的可能的基團相比，大的基團通常表示較低的氟利用效率。較佳地，Rf含有約2-8個碳原子。
用于本發(fā)明使用的含氟有機試劑的陽離子基團可以包括胺或者季銨陽離子基團，它們可不含氧(例如-NH2)或含有氧(例如氧化胺)。這些胺和季銨陽離子親水基團可具有如下通式-NH2、-(NH3)X、-(NH(R2)2)X、-(NH(R2)3)X或，式中，x是陰離子反離子，如鹵離子、氫氧根、硫酸根、硫酸氫根或羧酸根，R2是H或C1-18烷基，且各個R2可以與其它R2基團相同或不同。較佳地，R2是H或C1-16烷基，X是鹵離子、氫氧根或硫酸氫根。
用于本發(fā)明使用的含氟有機濕潤劑的陰離子基團包括通過電離變成陰離子基的基團。這些陰離子基團可具有以下通式-COOM、-SO3M、-OSO3M、-PO3HM、-OPO3M2或-OPO3HM，式中，M是H、金屬離子、(NR14)+或(SR14)+，R1各自獨立地為H或者取代的或未取代的C1-C6烷基。較佳地，M是Na+或K+。本發(fā)明使用的含氟有機濕潤劑的較佳陰離子基團具有通式-COOM或-SO3M。陰離子含氟有機濕潤劑的基團包括一般由具有側接的氟碳基團附于其上的烯鍵式不飽和羧酸單酸和二酸單體制得的陰離子聚合材料。這些材料包括得自3M公司的稱為FC-430和FC-431的表面活性劑。
用于本發(fā)明使用的含氟有機濕潤劑的兩性基團包括含有至少一個上述陽離子基團以及至少一個上述陰離子基團的基團。
用于本發(fā)明使用的含氟有機濕潤劑的非離子基團包括親水的，但是在正常農(nóng)業(yè)使用條件的pH下不電離的基團。非離子基團可具有以下通式-O(CH2CH2)xOH(式中x大于1)、-SO2NH2、-SO2NHCH2CH2OH、-SO2N(CH2CH2H)2、-CONH2、-CONHCH2CH2OH或-CON(CH2CH2OH)2。這些材料的例子包括具有以下結構的材料F(CF2CF2)n-CH2CH2O-(CH2CH2O)m-H式中，n為2-8，m為0-20。
其它含氟有機濕潤劑包括描述在美國專利No.2,764,602、2,764,603、3,147,064和4,069,158中的那些陽離子含氟化學物質。這些兩性含氟有機濕潤劑包括描述在美國專利No.2,764,602、4,042,522、4,069,158、4,069,244、4,090,967、4,161,590和4,161,602中的那些兩性含氟化學物質。這些陰離子含氟有機濕潤劑包括描述在美國專利No.2,803,656、3,255,131、3,450,755和4,090,967中的那些陰離子含氟化學物質。
這些材料的例子是duPont Zonyl FSN和duPont Zonyl FSO非離子表面活性劑?？捎糜诒景l(fā)明聚合物的另一方面添加劑包括低分子量氟碳丙烯酸酯材料，如具有以下一般結構的3M公司的Scotchgard材料CF3(CX2)n-丙烯酸酯式中，X是-F或-CF3，n為1-7。
此外，包括低級醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、壬基酚乙氧基化物等的非離子烴表面活性劑也可用作本發(fā)明的添加劑材料。這些材料的例子包括TritonX-100和Triton N-101。
用作本發(fā)明組合物中的添加劑材料的有用的材料是叔丁基苯酚低聚物。這些材料可以是分子量較低的芳香族酚樹脂。這些樹脂是通過酶催化氧化偶聯(lián)制得的酚聚合物。亞甲橋的不存在導致了特殊的化學和物理穩(wěn)定性。這些酚樹脂可用各種胺和環(huán)氧化物交聯(lián)，并與各種聚合物材料相容。這些材料通常由以下結構式列出，其特征在于，酚材料的重復單元中不存在具有酚和芳香族基團的亞甲基橋聯(lián)基團， 式中，n為2-20。這些酚材料的例子包括得自Ohio州Columbus的EnzymolInternational公司的Enzo-BPA、Enzo-BPA/苯酚、Enzo-TBP、Enzo-COP以及其它相關的酚。
應該明白，對于各種用途，有相當廣的種類的纖維過濾介質存在。本發(fā)明描述的耐久性納米和微米纖維可加在任何介質上。本發(fā)明描述的纖維還可用來替換這些現(xiàn)有介質的纖維組件，給出改善的性能(改善效率和/或減小壓降)的顯著的優(yōu)點，因為它們的直徑較小，同時顯示更好的耐久性。
雖然已知納米纖維和微米纖維，但是它們的使用很受限制，因為它們在機械應力下易碎裂，并且由于它們的表面積與體積的比例非常高，故易受化學降解。本發(fā)明描述的纖維克服了這些限制，因此，可使用于各種過濾、織物、膜以及其它多種用途。
某些附圖的詳細說明單元中的微米纖維或者納米纖維可由靜電抽絲法形成。在圖1中示出了用于形成纖維的合適裝置。該裝置包括其中裝有形成細纖維的聚合物溶液的儲槽80、泵81以及將聚合物溶液泵出的旋轉型發(fā)射裝置或發(fā)射器40。發(fā)射器40通常由旋轉接頭41、包含許多偏置孔44以及用于連接面向前部件和旋轉接頭的軸43的旋轉部件42。旋轉接頭41用于將聚合物溶液通過中空軸43引到面向前面部件42中。孔44沿著所述面向前部件42的周邊間隔分布?；蛘?，旋轉部件42可以浸沒在由儲槽80和泵81進料的聚合物儲槽中。然后，旋轉部件42從儲槽中獲得聚合物溶液，并且當它在靜電場中旋轉時，溶液液滴就會如下所述被靜電場加速，飛向收集介質70上。
面對發(fā)射器40但與之隔開一段距離的是基本平的柵格60，其上固定有收集介質70(即基底或結合基底)?？諝饪蓮臇鸥裰谐槌?。收集介質70繞著鄰近柵格60兩端的滾筒71和72移動。使用適當?shù)撵o電電壓源61以及分別連接于柵格60和發(fā)射器40的連線62和63，在發(fā)射器40和柵格60之間保持高的靜電電勢。
在使用中，將聚合物溶液從儲槽80抽入旋轉接頭41或者儲槽中。面向前部件42旋轉，此時液體離開孔44或者從儲槽中抽出，并從發(fā)射器的外緣向位于柵格60上的收集介質70移動。具體地說，柵格60和發(fā)射器40之間的靜電電勢使物料帶上電荷，導致液體作為細纖維從中發(fā)射出來，拉向柵格60并收集在基底12或高效層14上。對于溶液形成的聚合物，在他們飛向柵格60時，纖維上的溶劑蒸發(fā)掉；因此，纖維達到基底12或高效層14。粘結在基底纖維上的細纖維首先碰到柵格60。選擇靜電場強度以確保當聚合物材料從發(fā)射器向收集介質70加速時，該加速度足以使聚合物原料形成很細的微米纖維或者納米纖維結構。提高或降低收集介質的行進速度，可以在形成介質上沉積更多或者更少的發(fā)射纖維，由此控制介質上沉積的各層的厚度。旋轉部件42可具有各種有益的位置。旋轉部件42可以置于與收集介質70的表面垂直的旋轉面上，或者以任意角度定位。旋轉介質可以平行定位，或者稍微偏離平行方向定位。
圖2是用于在片狀基底或者介質上形成一層細纖維的裝置和方法的一般示意圖。在圖2中，片狀基底在工位20處退卷。然后，片狀基底20a被導向拼接工位21，在這里為進行連續(xù)操作將許多段基底拼接起來。連續(xù)長度的片狀基底再導向包括圖1的抽絲工藝的細纖維工藝工位22，該抽絲裝置形成細纖維并將細纖維鋪置在片狀基底上形成過濾層。在形成區(qū)域22中的片狀基底上形成細纖維層之后，將細纖維層和基底導向熱處理工位23進行適當?shù)奶幚?。然后在高效監(jiān)控器24(參見美國專利No.5,203,201，為說明方法和監(jiān)控，特別地將其參考結合于此)中測試片狀基底和細纖維層，并且如果需要的話，在夾持工位25處夾持。然后，將片狀基底和纖維層導向適當?shù)木砝@工位，將其卷繞在適當?shù)腻V子上，供進一步的處理26和27。
圖3是顯示直徑約為2和5微米的普通的粉塵顆粒與在普通纖維素介質和普通細纖維結構中孔隙尺寸對比關系的掃描電子顯微圖。在圖3A中，顯示了在孔隙明顯大于普通顆粒直徑的纖維素介質33中的2微米顆粒31和5微米顆粒32。與之形成鮮明對比的是，在圖3B中，2微米顆粒31近似等于或大于在纖維織物35中纖維之間一般的孔隙，而5微米顆粒32大于細纖維織物35中的所有孔隙。
上文中對本發(fā)明聚合物材料的各個方面進行了一般性描述、包括微米纖維和納米纖維的本發(fā)明的細纖維材料以及得自本發(fā)明細纖維材料的有用的過濾結構的構造，提供了對本發(fā)明操作的普通技術原理的了解。以下具體的例舉材料是可用于形成本發(fā)明的細纖維材料的材料的例子，且以下材料公開了最好的方式。以下例舉的材料用下述特征和工藝條件來制造。小于10微米的較小直徑纖維的靜電抽絲通過使用得自強電場的靜電力用作拉力，將聚合物噴射流拉伸成細絲來得到?？稍陟o電抽絲過程中使用聚合物熔體，可是，小于1微米的纖維最好由聚合溶液制得。隨著聚合物拉成較小的直徑，溶劑蒸發(fā)并有助于纖維尺寸減小。溶劑的選擇由于幾個原因很嚴格。如果溶劑干燥太快，則纖維會變得平坦且直徑較大。如果溶劑干燥太慢，則溶劑將再溶解形成的纖維。因此，干燥速度與纖維成形的匹配是很嚴格的。在較高的制造速度下，大量的廢氣流有助于預防可燃氣氛，并減少火災的危險。不燃的溶劑是適用的。在生產(chǎn)環(huán)境中，生產(chǎn)設備需要偶爾進行清潔。安全的低毒性溶劑將工人接觸有害化學品的情況減至最小。靜電抽絲可在每發(fā)射器的流量為1.5ml/分鐘、目標距離為8英寸、發(fā)射器電壓為88kV、發(fā)射器轉速為200rpm，以及相對濕度為45％的條件下進行。
聚合物系統(tǒng)的選擇對給定的用途很重要。對脈沖凈化用途而言，極薄層的微米纖維有助于將壓力損失減至最小并提供外表面用來捕獲和釋放顆粒。優(yōu)選直徑小于2微米、最好是小于0.3微米的一薄層纖維。微米纖維或納米纖維與它們沉積于其上的基底之間的良好的粘著很重要。當過濾器由基底與一薄層微米纖維和納米纖維的復合物制成時，該復合物對于自凈化應用是極好的過濾介質。重復反脈沖凈化該表面，可更新過濾介質。由于在表面上施加著較大的力，對基底的粘著較差的細纖維會在從過濾器的內部經(jīng)基底通向微米纖維的反脈沖作用下脫層。因此，微米纖維之間的良好的粘附以及基底纖維與靜電抽絲纖維之間的良好粘著對成功的應用很關鍵。
滿足上述需要的產(chǎn)品可使用由不同的聚合物材料制成的纖維來得到。具有良好粘著性能的細小纖維可由這些聚合物，如聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇，及包含各種尼龍，如尼龍6、尼龍4，6、尼龍6，6、尼龍6，10的聚合物和共聚物以及它們的共聚物制得。極好的纖維可由PVDF制得，但是要制成足夠細小的纖維直徑需要氯化的溶劑。尼龍6、尼龍66和尼龍6，10可進行靜電抽絲。但是，溶劑如蟻酸、間甲酚、三氟乙醇、六氟異丙醇難以控制或者非常昂貴。優(yōu)選的溶劑包括水、乙醇、異丙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮，因為它們的毒性低。對與這些溶劑體系相容的聚合物進行了廣泛的研究。我們發(fā)現(xiàn)，由PVC、PVDC、聚苯乙烯、聚丙烯腈、PMMA、PVDF制得的纖維需要額外的粘著方式以達到結構性能。我們還發(fā)現(xiàn)，當聚合物溶解在水、乙醇、異丙醇、丙酮、甲醇以及它們的混合物中并且成功地制成纖維時，它們對基底具有極好的粘合性，由此制成極好的過濾介質適用于自凈化應用。當過濾介質用于非常高的粉塵濃度時，通過空氣反脈沖或扭轉的自凈化是有用的。得自醇可溶聚酰胺和聚乙烯醇的纖維已成功地用于這些用途中。醇可溶聚酰胺的例子包括得自Henkel公司的Macromelt 6238、6239和6900，得自duPont公司的Elvamide 8061和8063以及得自Shakespeare Monofilament公司的SVP 637和651。另一類醇可溶性聚酰胺是類型8尼龍、烷氧基烷基改性的尼龍66(參照紐約Hanser出版社1995年出版的Melvin Kohan等人編“尼龍塑料手冊”第447頁)。聚乙烯醇的例子包括得自日本Kuraray公司的PVA-217、224以及得自空氣產(chǎn)品和化學品公司的Vinol540。
我們發(fā)現(xiàn)，過濾器可能置于極限環(huán)境條件下。在沙特阿拉伯沙漠中的過濾器可能置于150°F或者更高的溫度下。安裝在印度尼西亞或者美國Gulf Coast的過濾器可能置于90％RH以上的高濕以及100°F的高溫下?；蛘撸鼈冞€可能置于雨中。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在移動裝置如轎車、卡車、公共汽車、拖拉機以及施工設備的罩蓋下使用的過濾器可能置于高溫(+200°F)、高相對濕度以及其它化學環(huán)境中。我們已經(jīng)開發(fā)了評價惡劣條件下微米纖維系統(tǒng)的耐受性的試驗方法。將所述過濾介質樣品浸泡在熱水(140°F)中5分鐘或者置于高濕度、高溫以及空氣流中。
參照圖21，一般圖示了110的空氣過濾系統(tǒng)或裝置。圖示的系統(tǒng)110顯示在并排裝置中有三個單元或組件構成在一起。該裝置可以是，例如安裝成6英尺×10英尺×10英尺空間的尺寸。
圖21中的系統(tǒng)110包括用來吸收臟的或污染的空氣(例如具有顆粒物質)的進口或導管111。出口或導管112設置為從過濾裝置110中排出清潔的或過濾的空氣。系統(tǒng)110的內部可通過檢修門113進入。
依然參照圖21，圖示了一個斷開的側壁板117以顯示該裝置的各種部件的排列。在本實施方式中，空氣進口111設置在上壁板116中，使得進入的載有粉塵的空氣或其它污染的流體向下引入臟空氣室122中。這樣使該裝置能利用重力將粉塵通過裝置110移向收集區(qū)114中。臟空氣室122由門113、上壁板116、兩對對立的側壁板117(從上壁板向下延伸)、階梯壁結構129、以及一對傾斜表面123、124來確定。傾斜表面123、124部分地確定了裝置底部的收集區(qū)或集塵斗114。
封接在沿各個側壁板117的結構框部件上的是安裝的具有階梯形設計的隔板壁或管板結構128，其上安裝了裝置110的隔開的過濾部件132。管板結構128密封在所有的壁上以密封臟空氣室122使之與清潔空氣室160隔開。安裝在階梯形管板結構128上的過濾部件132位于在臟空氣室122中，以通常與上表面板116的水平面傾斜成一銳角的向下的方向分級或隔開，且部分地相互覆蓋。在該方法中，規(guī)定分布間距133在過濾裝置110的最上部。隨著臟空氣從進口120進入裝置110，它在過濾之前被接收到分布間距133中。
描述的單獨的過濾部件132包括形成為各自具有末端的圓筒形管部件132的折疊介質135。除了下述較佳介質結構以外，各部件132的結構以及如何支撐管板結構128與美國專利No.4,395,269和5,562,746的過濾部件類似，將上述各專利參考結合于此。該過濾部件的詳細結構以及該過濾介質如何制成穩(wěn)定的圓筒形并用端蓋限定描述在美國專利No.4,171,963(Schuler)中，將其參考結合于此。
現(xiàn)在參照圖23和24，示出了一個過濾部件132的透視圖和截面圖。一般來說，過濾部件132包括第一和第二對置端蓋133、134，和在它們之間的管狀、最好是圓筒狀過濾介質135的結構。介質結構135確定了開口過濾器內部138，在使用中，它也相當于清潔空氣導管或壓力通風系統(tǒng)。過濾介質135的管狀結構固定或連結在端蓋133、134上，并且在許多情況下，其模塑在端蓋133、134的聚氨酯材料中。在所示的過濾部件132中，還有內支撐管或襯里136以及外支撐管或襯里137。襯里136、137各自有助于提供結構完整性或對介質135的支撐。
圖25示出了一個所示的具體過濾部件132如何靠在管板128上密封的例子。具體地說，第一端蓋133包括軸向延伸的墊片140。墊片140通過連接部件靠在管板128上壓緊，如美國專利No.5,803,941所述，以形成與管板128的密封141。
再次參照圖21，在所示裝置中，過濾部件132成對排列，呈銜接的關系。最鄰近管板128的各過濾部件132封接在管板128上，而最鄰近階梯板129的各部件132用連接部件封接在階梯板129上。此外，互相鄰接并相互銜接堆疊的各過濾部件132封接在各自端蓋之間的鄰近的過濾部件132上。
圖22示出了空氣過濾系統(tǒng)110′的另一實施方式。圖22的裝置類似于圖21的裝置，包括進口111′、出口112′、檢修門113′、以及側板116′、117′。此外，還有臟空氣室122′、清潔空氣室160′、以及管板128′。管板128′將臟側122′與清潔側160′隔開。安裝在空氣過濾系統(tǒng)110′中并靠在管板128′上的是過濾部件132′。圖22的系統(tǒng)110′與圖21的系統(tǒng)110之間的一個區(qū)別是存在文丘里部件170，如下述。圖26示意性地描述了可操作地安裝在管板128′內并緊靠在它密封的一個過濾部件132′。在端蓋133′上的墊片部件140′靠著在管板128′上壓緊，以與管板128′形成密封141′。
用來凈化各個過濾部件132、132′的系統(tǒng)也設置在清潔空氣室160、160′中。參照圖22，該系統(tǒng)包括許多脈沖型閥門165和噴嘴或吹管197。閥門165和吹管197直接與管板結構128′的出口134(圖26)成一直線排列，以將股壓縮空氣導入一對過濾部件132、132′的開口內部138中。脈沖型閥門(或反脈沖閥門)的類型、吹管、管的排列以提供壓縮空氣、以及對它們的控制和操作在現(xiàn)有技術中已知。
現(xiàn)在參照圖26和27，所示的文丘里部件170包括進口喇叭型部分(或文丘里進口部分)174，以及喉管部分176。在所述實施方式中，還有擴散管部分(或文丘里出口部分)172。喉管部分176插在擴散管部分172與文丘里進口部分174之間并與它們相互連接。當空氣過濾并以正常的過濾空氣流模式(即沒有反脈沖)從臟空氣室122′通過過濾部件132′時，其通過擴散管172離開文丘里部件170進入清潔空氣室160′中。所示的擴散管部分172具有發(fā)散(或擴口)，實質上是直壁177以便于正常過濾條件下壓力的恢復。喉管部分176可在朝向其內部的方向上凹陷，如美國專利5,562,746所述；或者，在圖26所示的一個例子中，其輪廓可以從基線106到出口部分172直徑逐漸減小，如美國專利6,090,173所述。
文丘里部件170位于與過濾部件132′有關的管板結構128′上，使得文丘里進口部分174位于清潔空氣室160′中。
依然參照圖26，可以看到文丘里部件170通過連接基線106和管板128′的適宜的緊固件181固定在管板128′上。文丘里部件170的其它詳細情況描述在美國專利No.5,562,746和6,090,173中，分別參考結合于此。
在圖27中，示意性地示出了脈沖噴射系統(tǒng)的噴嘴或吹管197與文丘里部件170之間的間距182。隨著空氣通過吹管197離開，一股非對稱的空氣完全湍流并表現(xiàn)為無壁的剪切流。對這類空氣流，速度剖面隨著這股空氣離開吹管197擴大并如所示在路徑183處對著進入空氣流移動。文丘里部件170允許來自路徑183的該股空氣按以下方式進入過濾部件132、132′的內部138、138′中使得穿過端蓋133、134之間的過濾介質135、135′的整個長度的氣壓不均勻分布。
文丘里部件170的吹管197和基線106之間的間距182一般小于25英寸，并且大于10英寸。在某些裝置中，間距約為22-23英寸。在其它裝置中，間距為20-21英寸，或者更小。這些類型的裝置產(chǎn)生了基本上沿過濾部件135、135′的延伸部分的整個長度的凈化正壓差。
在操作中，空氣或其它載有顆粒的氣流通過空氣進口120、120′進入臟空氣室122、122′和過濾部件132、132′中。顆粒物質通過過濾介質135、135′從空氣流中除去。如下所述，使用較佳的介質結構以得到優(yōu)良的性能。凈化空氣流入開口過濾器內部138、138′中，并進入清潔空氣室160、160′中。如果存在文丘里部件170，清潔空氣在離開開口過濾器內部138、138′及進入清潔空氣室160、160′時流過文丘里部件170。凈化空氣通過出口112、112′離開空氣凈化器110、110′。
在過濾之后，過濾部件132、132′覆蓋了粉塵或其它顆粒物質。各過濾部件132、132′通過各自的閥門165和從其中排出一定量的壓縮空氣使之進入開口過濾器內部138、138′中的吹管197來脈沖噴射凈化。如果存在文丘里部件170，壓縮空氣導入文丘里部件170的擴散管部分172中。過濾時，噴射流通入開口過濾器內部138中并以與空氣流正常流動方向相反的方向通過介質135、135′。該股脈沖的空氣敲掉過濾介質135、135′外部的粉塵塊及其它顆粒，并利用重力使之進入集塵斗114中。
較佳的介質結構在高溫、高濕環(huán)境(即溫度高于120°F、經(jīng)常是140-300°F，濕度高于30％RH，經(jīng)常是高于50-90％RH)下使用圖21和22中所述類型的空氣凈化器系統(tǒng)時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于介質135、135′的某些介質結構是有利的。一般來說，有關的該類介質是包括至少部分地被一層細纖維覆蓋的基底的折疊過濾介質復合物。較佳地，該基底包含纖維素介質，它用細纖維的分布或涂布來處理。
細纖維過濾器的結構包括一個兩層或多層的結構，此過濾器含有一個或多個與一層或多層合成的、纖維素的或混合的織物結合或者被它們隔開的細纖維層。另一個較好的特點是包括基質中的細纖維或其它纖維的混合物的結構。
我們認為過濾器結構體中的纖維和微米纖維層的重要特性是與耐溫度性、防潮或防濕性以及耐溶劑性相關的，特別是當微米纖維在升高的溫度下與濕氣、水分或溶劑接觸時。此外，本發(fā)明材料的第二個重要性質是與材料與基底結構的粘著性相關的。微米纖維層的粘著是纖維材料的一個重要性質，能制成該材料而使微米纖維層從基底上脫層，微米纖維層和基底可加工成包括有褶的卷壓過的過濾結構和其它結構而沒有顯著的脫層。我們發(fā)現(xiàn)該制造方法的加熱步驟中，溫度升高到在或接近但是恰低于一種聚合物材料的熔融溫度，一般是低于最低熔融溫度的溫度，能顯著改善纖維相互之間以及對基底的粘著。在熔融溫度或者高于熔融溫度時，細纖維會喪失其纖維結構?？刂萍訜崴俾室埠荜P鍵。如果纖維長時間置于其結晶溫度下，它也可能喪失纖維結構。仔細的熱處理也會由于外部添加劑層形成而使聚合物性能改善，因為添加劑材料會遷移到表面上并露出纖維表面上的疏水或疏油基團。
性能的判斷標準是該材料根據(jù)最終用途能在各種操作溫度，例如140°F、160°F、270°F、300°F下1小時或3小時而保持完整，同時保留30％、50％、80％或90％的過濾效率。另一個性能的判斷標準是該材料根據(jù)最終用途能在各種操作溫度，例如140°F、160°F、270°F、300°F下1小時或3小時而保持完整，同時根據(jù)最終用途在過濾層中保留30％、50％、80％或90％的有效細纖維。在這些溫度并在低濕、高濕和水飽和的空氣下的保留性能很重要。本發(fā)明的微米纖維和纖維材料被認為是防潮的，該材料能經(jīng)受在溫度高于160°F的浸泡，而能維持效率超過約5分鐘。類似地，本發(fā)明微米纖維材料和過濾材料的耐溶劑性得自能在70°F與溶劑如乙醇、烴、液壓液或芳香族溶劑接觸超過約5分鐘的時間而保持完整的同時保留50％效率的材料。
本發(fā)明的細纖維材料可用于各種過濾器中，包括用于除塵燃氣輪機和發(fā)動機的進氣或吸氣系統(tǒng)的脈沖凈化和非脈沖凈化的過濾器；燃氣輪機的進氣或吸氣系統(tǒng)、重型發(fā)動機進氣或吸氣系統(tǒng)、輕型車輛發(fā)動機進氣或吸氣系統(tǒng)；車廂空氣；越野車車廂空氣、磁盤驅動器空氣、影印機調色劑去除；用于商業(yè)或住宅過濾用途的HVAC過濾器。
紙過濾部件是廣泛使用的表面負載型介質的形式。通常，紙部件包括與載有顆粒物質的氣流垂直取向的纖維素、合成或其它纖維的致密墊子。紙通常構造成可滲氣流，并且還具有足夠細的孔徑和適宜的孔隙率，以阻止大于選定尺寸的顆粒通過。當氣體(液體)通過濾紙時，濾紙迎著氣流的面經(jīng)擴散和攔截來捕獲及保留來自氣(液)流中的選定尺寸的顆粒。顆粒在濾紙的該面上收集為粉塵塊。一定時間后，該粉塵塊也起過濾器作用，可增加過濾效率。這有時稱為“時效”，即效率提高大于起始效率。
上述的簡易過濾裝置容易產(chǎn)生至少兩類問題。首先是較為簡單的缺陷，例如紙破裂，會導致系統(tǒng)失效。其次是顆粒物質會迅速在過濾器面對氣流的面上堆積，形成薄的粉塵塊或粉塵層，增加壓力降。已經(jīng)使用了各種方法來增加表面負載的過濾系統(tǒng)，如濾紙的壽命。一種方法是提供折疊結構的介質，使得與氣流接觸的介質的表面積比平面非折疊結構的介質大。雖然這樣增加了過濾器的壽命，但是仍然受到很大的限制。為此，表面負載的介質主要應用于通過過濾介質的速度較低，通常不超過約20-30英尺/分鐘，一般約10英尺/分鐘或更低的情況。文中的術語“速度”是通過介質的平均速度(即體積流量/介質面積)。
一般來說，隨著通過折疊紙介質的氣流速度增加，過濾器的壽命按速度的平方遞減。這樣，當折疊濾紙的表面負載過濾系統(tǒng)作為用于需要較大流量的氣體的系統(tǒng)的顆粒過濾器時，需要過濾介質有較大的表面積。例如，一般的公路行駛的柴油機卡車的圓筒形折疊濾紙元件的直徑約為9-15英寸、長約12-24英寸，折疊深度約1-2英寸。這樣，介質的過濾表面積(一個面上)一般為30-300平方英尺。
在許多用途，特別是那些涉及較高流量的用途中，使用有時通常稱為“深度”介質的另一類型的過濾介質。一般的深度介質包括較厚纏結的纖維材料。深度介質通常用其孔隙率、密度或固含量的百分數(shù)來說明。例如，一個固含量為2-3％的介質是纖維的深度介質墊，其總體積的大約2-3％是纖維材料(固體)，其余是空氣或氣體空間。
說明深度介質的另一個有用的參數(shù)是纖維直徑。如果固體百分數(shù)保持不變，但是纖維直徑(尺寸)減小，則孔或纖維間的間隔減??；即纖維變得更有效，將更有效地捕捉較小的顆粒。
一個普通的常規(guī)深度介質過濾器是深的、密度相對恒定(或均勻)的介質，即深度介質的固含量在整個厚度上保持基本恒定的系統(tǒng)。本文中的“基本恒定”是指密度僅有較小的不均勻，即便有，也只能在整個介質的深度上存在。這種不均勻，例如可由過濾介質所處的容器對外部接合表面輕微的壓縮造成。
已經(jīng)開發(fā)了梯度密度深度介質的裝置。一些這樣的裝置描述于美國專利No.4,082,476、5,238,474和5,364,456中。通常，深介質裝置可設計為提供基本上在其整個體積或深度“負載”顆粒材料。這樣，與表面負載系統(tǒng)相比，當達到全部的過濾器壽命時，這些裝置就能設計為負載更大量的顆粒材料?？墒牵捎谕ǔ＿@些裝置所犧牲的是效率，所以為大量負載需要較低固含量的介質。如上述專利中的那些梯度密度系統(tǒng)已設計為能提供較大效率和較長的壽命。在某些情況下，利用表面負載介質作為這些裝置中的“精加工”過濾器。
本發(fā)明的過濾介質結構包括第一層可滲透的粗纖維介質或具有第一表面的基底。第一層細纖維介質固定在第一層可滲透的粗纖維介質的第一表面上。較佳的是，第一層可滲透的粗纖維材料包含平均直徑至少10微米，一般且最好是約12(或14)-30微米的纖維。同時，較佳的是，第一層可滲透的粗纖維材料包含基重不超過約200g/m2、較好是約0.50-150g/m2、最好是至少8g/m2的介質。較佳的是，第一層可滲透的粗纖維介質的厚度至少為0.005英寸(12微米)、一般最好是約0.001-0.030英寸(25-800微米)。
在較佳的裝置中，第一層可滲透的粗纖維材料包含一種材料，如果使用Frazier滲透率測試方法對與結構的其余部分開的該材料進行測試，該材料將顯示至少1m/分鐘、一般最好是約2-900m/分鐘的滲透率。本文中當提到效率時，除非另有說明，是指如本文中所述根據(jù)ASTM-1215-89用0.78μ單分散性聚苯乙烯球粒在20fpm(6.1m/分鐘)速度下測定的效率。
較佳地，固定在可滲透的粗纖維介質層的第一表面上的細纖維材料層是一層納米及微米纖維介質，其中，纖維的平均直徑不超過約2微米、通常較好是不超過約1微米，并且一般最好是纖維直徑小于0.5微米并在約0.05-0.5微米的范圍內。同時，較佳地，固定在第一層可滲透纖維材料的第一表面上的第一層細纖維材料的總厚度不超過約30微米、更好是不超過20微米、最好是不超過約10微米，并且一般最好是該層細纖維平均直徑的約1-8倍(更好是不超過5倍)。
本發(fā)明的某些較佳裝置包括通常在總的過濾器結構體中所述的過濾介質。使用的一些較佳裝置包括以圓筒形、具有一般縱向延伸的折疊的折疊形構造，即沿與圓筒體的縱軸同一方向折疊的介質。對這些裝置而言，介質可嵌入常規(guī)過濾器的兩個端蓋中。視需要，這些裝置可包括用于普通的常規(guī)目的的上游襯里和下游襯里。
在有些用途中，本發(fā)明的介質可與其它類型的介質，例如常規(guī)介質一起使用，以提高總的過濾性能或壽命。例如，本發(fā)明的介質可層壓在常規(guī)介質上，以堆疊排列使用；或者可插入(整體特征)包括常規(guī)介質的一個或多個區(qū)域的介質結構中。本發(fā)明的介質可用在常規(guī)介質的上游，為的是較好的負載；和/或用在常規(guī)介質的下游作為高效的精加工過濾器。
本發(fā)明的某些裝置還可用在液體過濾系統(tǒng)中，即是其中要過濾掉的顆粒材料用液體來承載。同時，本發(fā)明的某些裝置可用在煙霧收集器中，例如用來從空氣中過濾細煙霧的裝置中。
本發(fā)明提供了過濾的方法。這些方法通常包括使用上述介質較好地進行過濾。從以下描述和實施例可以看出，本發(fā)明的介質可特別地設計和構造，以便有利地在較有為效的系統(tǒng)中提供較長的壽命。
各專利中披露的各種過濾裝置公開了與過濾材料一同使用的過濾器結構體的各個方面并對其提出權利要求。Engel等人的美國專利No.4,720,292公開了用于具有一般圓筒形過濾元件設計的過濾裝置的徑向密封設計，該過濾元件被具有圓筒形的、徑向向內的表面的較軟而類似橡膠的端蓋密封。Kahlbaugh等人的美國專利No.5,082,476公開了使用深度介質的過濾器設計，該深度介質包含泡沫材料基底和與本發(fā)明的微米纖維材料結合的折疊形元件。Stifeman等人的美國專利No.5,104,537涉及用于過濾液體的介質的過濾器結構體。液體夾帶進入過濾器外殼中，通過過濾器的外部進入內部環(huán)形芯中，然后返回結構中有效使用。這些過濾器對過濾液壓液非常有用。Engel等人的美國專利No.5,613,992顯示了典型的柴油機進氣過濾結構。該結構從外殼的外部得到可能夾帶或不夾帶濕氣的空氣?？諝馔ㄟ^過濾器而濕氣可通向外殼底部并從外殼排出。Gillingham等人的美國專利No.5,820,646公開了Z過濾器結構體，它使用包括閉塞的通道的特殊折疊形過濾器設計，需要流體通過“Z”形通道中至少一層過濾介質以得到適宜的過濾性能。形成折疊狀Z形樣式的過濾介質可含有本發(fā)明的細纖維介質。Glen等人的美國專利No.5,853,442公開了具有可含本發(fā)明細纖維結構的過濾元件的袋濾捕塵室結構。Berkhoel等人的美國專利No.5,954,849顯示了一種集塵器結構，它用來處理一般是載有大量粉塵的空氣，從氣流中過濾掉粉塵，該氣流中含有大量粉塵是由于工件加工產(chǎn)生的。最后，Gillingham的美國專利No.425,189公開了使用Z過濾器結構體的板式過濾器。
實驗使用以下靜電抽絲過程條件生產(chǎn)以下材料。使用旋轉發(fā)射器系統(tǒng)或者毛細管針系統(tǒng)抽絲制得以下材料。這兩種系統(tǒng)均可生產(chǎn)基本相同的纖維材料。所述流速方每發(fā)射器每分鐘1.5毫升，靶距為8英寸，發(fā)射器電壓為88千伏，相對濕度為45％，旋轉發(fā)射器的轉速為35轉/分。實施例1纖維尺寸的影響用端基滴定法(J.E.Walz和G.B.Taylor著“尼龍分子量的測定”，分析化學Vol.19，Number 7，第448-450頁(1947))分析由尼龍6、66、610尼龍共聚物樹脂(SVP-651)制備的細纖維試樣的分子量。數(shù)均分子量為21,500-24,800。組合物通過約45％的尼龍6、約20％的尼龍66和約25％的尼龍610等三種組分尼龍的熔融溫度相圖(Melvin Kohan等人編“尼龍塑料手冊”第286頁，Hanser出版社，紐約(1995))來估算。報道的SVP 651樹脂的物理性能為

用來生產(chǎn)直徑為0.23和0.45微米的纖維。將試樣浸在室溫的水中，風干并測定其效率。較粗的纖維需要較長的時間降解，且降解程度較低，如圖12中的曲線所示。雖然不希望受到特定理論的限制，但是看上去具有較高的表面/體積比的較細纖維更容易由于環(huán)境的影響而降解?？墒?，較粗的纖維不能用作有效的過濾介質。實施例2尼龍纖維與酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂的交聯(lián)為了提高纖維的耐化學性，試驗了尼龍纖維的化學交聯(lián)。用稱為Georgia Pacific5137的酚醛樹脂混合前述的共聚酰胺(尼龍6、66、610)并抽成纖維。尼龍與酚醛樹脂之比及它們的混合物的熔融溫度表示如下

我們從這些混合物中生產(chǎn)出了可比較的纖維。50∶50的混合物不能通過加熱來交聯(lián)，因為會破壞纖維結構。在90℃以下加熱65∶35的混合物12小時提高了所得纖維的耐化學性，抑制其在醇中的溶解?？墒褂镁埘０放c環(huán)氧樹脂的混合物，如得自Shell的Epon828和Epi-Rez 510。實施例3通過含氟添加劑(Scotchgard)防水劑的表面改性在抽絲之前向聚酰胺中加入了得自3M公司的醇可混溶ScotchgardFC-430和431。加入量為固體的10％。Scotchgard的加入不妨礙纖維的形成。THC臺示出了類似Scotchgard的高分子量防水劑整理不能提高防水性。如制造廠家所建議的，將加入的Scotchgard試樣在300°F加熱了10分鐘。實施例4用偶聯(lián)劑的改性聚合物膜由聚酰胺和得自Kenrich Petrochemicals有限公司的鈦酸酯偶聯(lián)劑來澆注成形。鈦酸酯偶聯(lián)劑包括異丙基三異硬脂酰鈦酸酯(KRTTS)、新戊基(己二烯基)氧三(二辛基)磷酸鈦酸酯(LICA 12)、新戊基(己二烯基)氧三(N-乙二氨基)乙基鋯酸酯(NZ44)。將澆注成形的膜浸在沸水中。不使用偶聯(lián)劑的對比試樣立即喪失了強度，而加入了偶聯(lián)劑的試樣維持其外形直至10分鐘。這些加入偶聯(lián)劑的試樣抽成了纖維(0.2微米的纖維)。實施例5用低分子量的對叔丁基苯酚聚合物的改性分子量為400-1100的對叔丁基苯酚的低聚物購自Ohio州Columbus的Enzymol International公司。這些低分子量的聚合物可溶解在低級醇，如乙醇、異丙醇和丁醇中。將這些聚合物加入前述共聚酰胺中并靜電抽絲成0.2微米的纖維，沒有不利的后果。有些聚合物和添加劑會阻礙靜電抽絲過程。與實施例2中所述的常規(guī)的酚醛樹脂不同，我們發(fā)現(xiàn)這組聚合物不會影響纖維成形過程。
我們發(fā)現(xiàn)這組添加劑防止了細纖維受濕環(huán)境的影響，如曲線所示。圖13-16示出了低聚物在140°F、100％的濕度下提供了非常好的保護，但是在160°F時的性能不是非常好。我們加入了所使用聚合物5-15％的這種添加劑。發(fā)現(xiàn)它們對保護纖維在140°F置于高濕度下是同樣有效的。我們還發(fā)現(xiàn)當纖維在150℃經(jīng)受一小段時間后，它們的性能增加。
表1示出了所處的溫度和時間對含有10％添加劑的聚酰胺纖維的影響。
表1.140°F浸泡之后保留的效率(％)

這是個令人吃驚的結果。我們看到使用這一類添加劑使防水性有了很大的改善。為了明白這組添加劑是如何起作用的，我們使用稱為ESCA的表面分析技術分析了細纖維墊子。是在明尼蘇達大學用ESCA分析了表1所示的10％添加劑試樣，其結果示于表2。
表2.表面組成(聚合物與添加劑之比)

剛開始，發(fā)現(xiàn)添加劑的表面濃度是本體濃度的兩倍以上似乎沒有什么意義?？墒?，我們認為這可通過添加劑的分子量來解釋。約為600的添加劑的分子量遠小于形成主纖維的聚合物的分子量。由于它們的尺寸較小，它們可隨著蒸發(fā)溶劑分子而運動。這樣，就可得到添加劑的較高表面濃度。進一步的處理增加了保護性添加劑的表面濃度?？墒?，在150℃下10分鐘并不能使?jié)舛仍黾?。這樣就可以表明，由于長鏈聚合物有時間在周圍運動，會發(fā)生共聚酰胺與低聚物分子這兩種組分的混合。該分析告訴我們的是適當?shù)剡x擇后處理的時間和溫度能提高性能，而處理太長的時間會有反面的影響。
我們使用稱為Time of Flight SIMS的技術進一步檢查了加入了這些添加劑的微米纖維的表面。這個技術是用電子轟擊物體，并觀察有什么來自于表面。不含添加劑的試樣示出了在用電子轟擊時有有機氮物質出來。這表明聚酰胺物質發(fā)生了斷裂。該結果也顯示了少量雜質，如鈉和硅氧烷的存在。含有添加劑但不進行熱處理的試樣(表面上的添加劑濃度為23％)示出了叔丁基碎片主要物質，并觀察到聚酰胺的小而清晰的峰。同時還觀察到相應于叔丁基苯酚的質量差為148amu的高質量峰。對在150℃處理了10分鐘的試樣(通過ESCA分析得知表面添加劑濃度為50％)，檢查顯示，叔丁基碎片是主要的，并有微弱(如果有的話)的聚酰胺峰。沒有顯示與整個叔丁基苯酚及其聚合物相關的峰。檢查還示出了與C2H3O碎片相關的峰。
ToF SIMS分析顯示，裸露的聚酰胺纖維在受到離子沖擊時會從暴露的聚合物鏈上放出斷裂的氮碎片和表面上的污染物。加入了添加劑但不進行熱處理，則覆蓋不完全，表明添加劑在表面有些部分上沒有覆蓋。叔丁基低聚物在表面上疏松地結合。當離子束撞擊此表面時，整個分子會連同不穩(wěn)定的叔丁基碎片一起放出。若加入了添加劑而又進行了熱處理，就促使了表面上完全覆蓋。另外，分子緊密地排列使得僅有不穩(wěn)定的碎片如叔丁基，以及可能的CH＝CH-OH放出，而叔丁基苯酚的整個分子不放出。ESCA和ToF SIMS是在表面的不同深度處檢查的。ESCA在最深至100埃的較深表面處檢查，而ToF SIMS僅在10埃深度處檢查。這些分析一致。實施例6有表面涂層的共聚物的開發(fā)開發(fā)類型8的尼龍原本是為了制備用于涂料和粘合劑用途的可溶可交聯(lián)樹脂。該類聚合物是在酸存在的條件下聚酰胺66與甲醛和醇反應制得的(參照Cairns，T.L.；Foster，H.D.；Larcher，A.W.；Schneider，A.K.；Schreiber，R.S.著J.Am.Chem.Soc.1949，71，651)。該類聚合物可以靜電抽絲及交聯(lián)?？墒?，該聚合物形成纖維劣于共聚酰胺，且交聯(lián)不易進行。
為了制備類型8的尼龍，按下述比例向10加侖的高壓反應器加料
尼龍66(duPont Zytel)101 10磅甲醇15.1磅水 2.0磅甲醛12.0磅然后，在壓力下用氮氣吹掃該反應器并加熱至至少135℃。當達到所需的溫度后，加入少量酸作為催化劑。酸催化劑包括三氟乙酸、蟻酸、甲苯磺酸、馬來酸、馬來酸酐、鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐、磷酸、檸檬酸以及它們的混合物。也可使用Nafion聚合物作為催化劑。加入催化劑之后，反應進行30分鐘。在此階段形成了粘性均聚物溶液。在規(guī)定的反應時間之后，將高壓容器內的物料轉移到含有甲醇、水和堿如氫氧化銨或氫氧化鈉的浴中使反應速止。在溶液充分淬冷后，將其在去離子水中沉淀，形成松散的顆粒。然后，將聚合物顆粒離心分離，再真空干燥。該聚合物在甲醇、乙醇、丙醇、丁醇以及它們與水不同比例的混合物中可以溶解，也可溶解在不同醇的混合物中。
將這樣形成的烷氧基烷基改性類型8的聚酰胺溶解在乙醇/水的混合物中。此聚合物溶液用描述于Barris美國專利No.4,650,516的方法進行靜電抽絲。聚合物溶液的粘度會隨時間增加。通常已知聚合物粘度對決定纖維尺寸有重要的影響。這樣就難以控制工業(yè)規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的過程。此外，在相同的條件下，類型8聚酰胺不能像共聚酰胺一樣有效地形成微米纖維?？墒?，當溶液制備時添加了酸催化劑，如甲苯磺酸、馬來酸酐、三氟甲烷磺酸、檸檬酸、抗壞血酸等，并且在纖維成形之后對纖維墊子進行仔細地熱處理，所得的纖維具有非常好的耐化學性(圖13)。在交聯(lián)階段必須仔細，不要破壞纖維結構。
在類型8聚酰胺(聚酰胺B)與醇可溶共聚酰胺混合時，我們發(fā)現(xiàn)了一個令人吃驚的結果。用醇可溶共聚酰胺如SVP 637或651(聚酰胺A)、Elvamide 8061替代30重量％的烷氧基烷基改性的聚酰胺66，發(fā)現(xiàn)了協(xié)同效應?；旌衔镄纬衫w維比任一個單獨組分更有效。浸在乙醇中并且測定過濾效率顯示了大于98％的保留過濾效率，THC臺試驗示出了與單獨的類型8聚酰胺類似的結果。這種類型的混合物表明，我們能得到共聚酰胺的有效形成纖維和極好的過濾特性的優(yōu)點，以及交聯(lián)的類型8聚酰胺的極好耐化學性的優(yōu)點。醇浸泡試驗強烈地表明了非可交聯(lián)共聚酰胺參與了交聯(lián)，得以保持了98％的過濾效率。
在聚合物A和B的混合物加熱至250℃(完全交聯(lián))之后，它們的DSC(參見圖17-20)變得與單獨的聚合物A的DSC難以區(qū)分，沒有可區(qū)別的熔融溫度。這強烈地表明了聚合物A和B的混合物此時是通過聚合物B與聚合物A交聯(lián)形成的完整的聚合物。這是全新的一類聚酰胺。
類似地，聚對苯二甲酸乙二酯與聚對苯二甲酸丁二酯的熔融混合物具有類似的性質。在溫度高于各組分的熔融溫度下進行熔融操作的過程中，發(fā)生酯基團交換并形成PET和PBT的共聚物。而且，我們的交聯(lián)溫度低于任一單獨組分的熔融溫度。不會預計到該基團交換在該低溫下發(fā)生。因此，通過類型A和類型B的聚酰胺的溶液混合以及在低于各組分的熔點的溫度下交聯(lián)，我們確信發(fā)現(xiàn)了一類新的聚酰胺。
當我們加入10重量％的叔丁基苯酚低聚物(添加劑7)并在交聯(lián)所需的溫度下進行加熱處理時，我們發(fā)現(xiàn)了更好的結果。我們認為是叔丁基苯酚低聚物的羥基官能團參與了與類型8的尼龍的官能團的反應。我們發(fā)現(xiàn)此組分體系提供了較好的纖維成形，改善了耐高溫和高濕性以及對細纖維層表面的疏水性。
我們制備了聚合物A和聚合物B的混合物試樣(試樣6A)以及另一個聚合物A、聚合物B和添加劑7的混合物試樣(試樣6B)。然后，我們用靜電抽絲法形成了纖維，將纖維墊子置于300°F下10分鐘并用ESCA表面分析測定了表面組成。
下表示出了試樣6A和6B的ESCA分析。

除了氫濃度不能提供外，ESCA能提供有關表面組成的信息。它提供了碳、氮和氧的信息。由于添加劑7不含氮，我們可通過比較氮的濃度來估計含氮的聚酰胺與不含氮的添加劑的比例。其它的定性信息可通過檢測535-527eV之間結合能的O 1s能譜來得到。C＝O鍵的結合能為531eV左右，C-O鍵的結合能為533eV。通過比較這兩個峰的峰高，可估計帶主要的C＝O的聚酰胺以及僅帶C-O基團的添加劑的相對濃度。聚合物B因改性而具有C-O鍵，并且在交聯(lián)時C-O鍵的濃度會下降。ESCA證實該反應確實地發(fā)生了，因為顯示出C-O鍵的相對減少(圖4是沒有進行熱處理的聚合物A和聚合物B的混合物纖維，圖5是進行了熱處理的聚合物A和聚合物B的混合物纖維)。當表面上存在添加劑7的分子時，可期望有更多的C-O鍵。情況確是如此，由圖6和7可見(圖6是聚合物A、聚合物B和添加劑7抽成的混合物纖維，圖7是聚合物A、聚合物B和添加劑7進行了熱處理的混合物纖維)。圖6示出了實施例7的C-O鍵的濃度有提高。這個結果與基于圖8-11的XPS多路譜的表面濃度一致。
叔丁基低聚物分子移向細纖維的表面并形成約50疏水涂層。類型8的尼龍具有官能團如-CH2OH和-CH2OCH3，我們期望它們會與叔丁基苯酚的-OH官能團反應。這樣，就可以期望在纖維表面上看到較少的低聚物分子。結果發(fā)現(xiàn)我們的假設不正確，且共聚物的表面具有一個薄的涂層。
試樣6A、6B和描述于第5節(jié)的重復試樣在100％RH條件下置于160°F的THC臺上。在前節(jié)中，試樣置于140°F和100％RH下。在這些條件下，叔丁基苯酚防止了三元共聚物共聚酰胺降解。可是，如果溫度升高到160°F和100％RH，則叔丁基苯酚低聚物保護下面的三元共聚物共聚酰胺的能力不佳。我們在160°F和100％RH比較了這些試樣。
表置于160°F和100％RH下之后保留的細纖維效率

此表表明試樣6B有助于預防高溫和高濕的影響。
當我們將水滴置于纖維墊子上時，會顯示更為驚人的差別。當我們將DI水滴置于試樣6A的表面上時，水滴立即在纖維墊子上鋪展并且還潤濕基底紙。另一方面，將水滴置于試樣6B的表面上時，該水滴形成水珠在墊子表面上不鋪展。通過加入對叔丁基苯酚的低聚物，我們將試樣16的表面改性為疏水性。該類產(chǎn)品可用作水霧消除器，因為水滴不會通過試樣6B的細纖維表面層。
將試樣6A、6B和第5節(jié)的重復試樣置于溫度設定為310°F的烘箱中。下表表明，試樣6A和6b都保持完整，而第5節(jié)的試樣毀壞嚴重。
表置于310°F后保留的細纖維效率

雖然向聚合物A單獨添加低聚物改善了細纖維層的耐高溫性，而添加劑7的加入對置于高溫并沒有什么效果。
我們已清楚地表明，三元共聚物共聚酰胺、烷氧基烷基改性的尼龍66和叔丁基苯酚低聚物的混合物能提供在惡劣的環(huán)境下保護細纖維的優(yōu)質產(chǎn)品，同時在制造三元共聚物共聚酰胺和叔丁基苯酚低聚物的混合物或者三元共聚物共聚酰胺和烷氧基烷基改性的尼龍66的混合物時能提高生產(chǎn)率。這些兩種組分的混合物比單組分體系也有改進。實施例7聚酰胺和雙酚A聚合物的相容混合物一類新的聚合物可通過酚環(huán)的氧化偶合來制備(Pecora，A；Cyrus，W.的美國專利4,900,671(1990)和Pecora，A；Cyrus，W.；Johnson，M.的美國專利5,153,298(1992))。其中，特別引起興趣的由購自Enzymol公司的雙酚A制得的聚合物。雙酚A的大豆過氧化酶催化的氧化可從雙酚A中兩個-OH基團的任一側開始。與線型的雙酚A系聚碳酸酯不同，該類雙酚A聚合物形成超支化聚合物。由于該類聚合物的超支化性質，它們能降低聚合物混合物的粘度。
我們發(fā)現(xiàn)該類雙酚A聚合物可以是與聚酰胺混合的溶液。報道的尼龍的Hansen溶解度參數(shù)為18.6(“溶解度參數(shù)和其它內聚參數(shù)手冊”第317頁，A.Barton等人編，F(xiàn)lorida州Boca Raton的CRC出版社1985年出版)。如果計算溶解度參數(shù)(“溶解度參數(shù)手冊”第61頁)，則計算的溶解度參數(shù)值為28.0。由于溶解度參數(shù)各不相同，預期它們不會相互混溶?？墒牵覀儼l(fā)現(xiàn)它們非常容易混溶并提供了意外的性能。
在乙醇溶液中制得50∶50的分子量3,000的雙酚A樹脂與共聚酰胺的混合物。在乙醇溶液中的總濃度為10％。單獨用共聚酰胺會產(chǎn)生直徑0.2微米的纖維。而該混合物形成約1微米的纖維的膨松層。分子量7,000的雙酚A與共聚酰胺在一起時不穩(wěn)定，容易沉淀。
50∶50混合物的DSC上看不出熔融溫度。共聚酰胺的熔融溫度在150℃左右，雙酚A樹脂是Tg約100的玻璃態(tài)聚合物。而這兩種物質的混合物沒有明顯的熔化現(xiàn)象。當纖維墊置于100℃下時，該纖維墊消失。該混合物可制成極好的過濾介質，該過濾介質的上限使用溫度不是非常高，但是需要低壓降。該聚合物體系不能以適當?shù)姆绞竭M行交聯(lián)。實施例8雙酚A作為混合物中的溶劑和固體的雙重作用雙酚A聚合物混合物的一個令人吃驚的特征是呈溶液形式的雙酚A聚合物起類似溶劑的作用，而呈固體形式的聚合物則起固體作用。我們發(fā)現(xiàn)雙酚A的這個雙重作用是真正獨特的。
制得以下制劑烷氧基烷基改性的PA 66聚合物B 180g雙酚A樹脂(分子量3,000)聚合物C 108g190級別乙醇 827g丙酮218gDI水167g催化劑 9.3gBrookfield粘度計測得該混合物的粘度為32.6厘泊?？偟木酆衔餄舛葹? 9.2％。含19.2％聚合物B的混合物的溶液，其粘度超過200厘泊。在類似的溶劑中的單有12％聚合物B的粘度在60厘泊左右。這是雙酚A樹脂起類似溶劑作用的明顯例子，因為總溶液的粘度低于預期的值。所得的纖維直徑為0.157微米。如果聚合物B單獨參與纖維成形，則預期的纖維尺寸應小于0.1微米。換句話說，聚合物C也參與纖維成形。我們不知道一個組分有如此驚人雙重作用的任何其它例子。在試樣浸入乙醇中之后，測定過濾效率和纖維尺寸。在醇浸泡后，保留了85.6％的過濾效率且纖維尺寸不變。這表明聚合物C參與了交聯(lián)，起到類似聚合物固體的作用。
另一個聚合物溶液按以下配方制備烷氧基烷基改性的PA 66聚合物B 225g雙酚A樹脂(分子量3,000)聚合物C 135g190級別乙醇 778g丙酮 205gDI水 15.7g催化劑 11.6g該混合物的粘度為90.2厘泊。對24％的固體而言，這是一個非常低的粘度值。再者，這表明在溶液中聚合物C起類似溶劑的作用?？墒牵斣撊芤红o電抽絲成纖維后，纖維直徑為0.438微米。單有聚合物B的15％溶液應產(chǎn)生約0.2微米的纖維。在終態(tài)時，聚合物C起到擴大纖維尺寸的作用。再者，本實施表明，該類支化聚合物在溶液中用作溶劑，而在終態(tài)用作固體。在浸入乙醇溶液后，保留77.9％的過濾效率且纖維尺寸不變。實施例9交聯(lián)聚酰胺/雙酚A聚合物混合物的開發(fā)將樹脂、醇和水混合，在60℃攪拌2小時制備三種不同的試樣。將溶液冷卻至室溫并向其中加入催化劑，再攪拌該混合物15分鐘。隨后，測定溶液的粘度并將其抽成纖維。
下表示出了下列試樣

我們發(fā)現(xiàn)此混合物可有效地產(chǎn)生纖維，與聚合物A的配方相比，產(chǎn)生的纖維質量多于約50％。另外，所得的聚合物微米纖維更耐化學性。在醇中浸泡后，即使本身可交聯(lián)的聚合物僅為固體組合物的44％，由這些纖維制得的過濾器保留大于90％的過濾效率并保持纖維直徑不變。該共聚酰胺、烷氧基烷基改性的尼龍66和雙酚A的三元共聚物組合物生成了優(yōu)良的纖維成形性能和耐化學性的材料。實施例10尼龍66和尼龍46的烷氧基烷基改性的共聚物在一個10加侖的高壓反應器中，進行以下反應，并分析所得的聚合物。在達到反應溫度后，加入催化劑并反應15分鐘。隨后，將聚合物溶液淬冷、沉淀、清洗并干燥。

用尼龍46和尼龍66制得的聚合物的DSC顯示了寬的單一熔融溫度，它低于改性的尼龍46(241℃)或改性的尼龍66(210℃)的熔融溫度。這表明在反應過程中，兩種組分會沿聚合物鏈無規(guī)分布。這樣，我們認為已經(jīng)得到了用烷氧基烷基改性的尼龍46和尼龍66的無規(guī)共聚物。這些聚合物可溶解在醇和醇與水的混合物中。

這兩種尼龍都是高結晶的并且不溶于普通的醇中。來源現(xiàn)代塑料大全1998實施例11共聚酰胺和烷氧基烷基改性尼龍46/66共聚物的共聚體的開發(fā)以及靜電抽絲纖維的形成使用上述方法將聚合物10B和10D(見下表)的試樣制成纖維。單獨用烷氧基烷基改性的尼龍46/66(聚合物D)成功地進行了靜電抽絲。聚合物D與聚合物A的混合可產(chǎn)生下述額外的益處更有效的纖維成形以及能制成更粗纖維而不犧牲聚合物D的交聯(lián)性，如下表所示

纖維的質量比通過纖維的總長度乘以截面積來計算。過濾效率的保留通過將纖維試樣浸入乙醇中來測定。醇中浸泡后纖維尺寸不變。實施例12交聯(lián)的靜電抽絲的PVAPVA粉末購自Aldrich Chemicals公司。這種粉末溶解在水或者甲醇和水的50/50混合物中。在靜電抽絲之前，使其與交聯(lián)劑和甲苯磺酸催化劑混合。在置于THC臺之前，將所得的纖維墊置于150℃的烘爐中交聯(lián)10分鐘。

(a)溫度160°F，濕度100％(b)溫度140°F，濕度100％(c)分子量2000(d)得自Cytec公司的三聚氰胺甲醛樹脂實施例13使用常規(guī)的纖維素空氣過濾介質作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降下的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6％。使用所述方法將實施例1的公稱纖維直徑為0.2微米的細纖維層加到基底表面上。所得復合物的LEFS效率為63.7％，在100％相對濕度下將只是基底的試樣置于140F的空氣1小時后，讓試樣冷卻并干燥，其LEFS效率為36.5％。在100％相對濕度下將復合物置于140F的空氣1小時后，讓試樣冷卻并干燥，則其LEFS效率為39.7％。使用所述數(shù)學公式計算，得到1小時之后保留的細纖維層的效率為13％，保留的有效的細纖維數(shù)目為11％。實施例14使用常規(guī)的纖維素空氣過濾介質作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降下的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6％。使用所述方法將實施例5的公稱纖維直徑為0.2微米的細纖維層加到表面上。所得復合物的LEFS效率為96.0％。在100％相對濕度下將只是基底的試樣置于160F的空氣中3小時后，讓試樣冷卻并干燥，其LEFS效率為35.3％。在100％相對濕度下將復合物置于160F的空氣3小時后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為68.0％。使用所述數(shù)學公式計算，得到3小時之后保留的細纖維層的效率為58％，保留的有效的細纖維數(shù)目為29％。實施例15使用常規(guī)的纖維素空氣過濾介質作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降下的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6％。使用所述方法將實施例6所述的公稱纖維直徑為0.2微米的聚合物A和聚合物B的混合物的細纖維層加到表面上。所得復合物的LEFS效率為92.9％。在100％相對濕度下將只是基底的試樣置于160F的空氣中3小時后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3％。在100％相對濕度下將復合物置于160F的空氣中3小時后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為86.0％。使用所述數(shù)學公式計算，得到3小時之后保留的細纖維層的效率為96％，保留的有效的細纖維數(shù)目為89％。實施例16使用常規(guī)的纖維素空氣過濾介質作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降下的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6％。使用所述方法將實施例6所述的公稱纖維直徑為0.2微米的聚合物A、聚合物B和叔丁基苯酚低聚物的混合物的細纖維層加到表面上。所得的復合物的LEFS效率為90.4％。在100％相對濕度下將只是基底的試樣置于160F的空氣中3小時后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3％。在100％相對濕度下將復合物置于160F的空氣中3小時后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為87.3％。使用所述數(shù)學公式計算，得到3小時之后保留的細纖維層的效率為97％，保留的有效的細纖維數(shù)目為92％。實施例17使用常規(guī)的纖維素空氣過濾介質作為基底。該基底的基重為67磅/3000平方英尺，在0.5英寸水壓降下的Frazier滲透率為16英尺/分鐘，厚度為0.012英寸，LEFS效率為41.6％。使用所述方法將實施例12的公稱纖維直徑為0.2微米的用聚丙烯酸交聯(lián)的PVA的細纖維層加到表面上。所得的復合物的LEFS效率為92.9％。在100％相對濕度下將只是基底的試樣置于160F的空氣中2小時后，讓試樣冷卻及干燥，其LEFS效率為35.3％。在100％相對濕度下將復合物置于160F的空氣中2小時后，讓試樣冷卻及干燥，則其LEFS效率為83.1％。使用所述數(shù)學公式計算，得到2小時之后保留的細纖維層的效率為89％，保留的有效的細纖維數(shù)目為76％。實施例18用實施例1-17所述的方法制得以下過濾介質。
過濾介質的例子

介質的使用形式有平面、波紋、折疊、波紋和折疊、平板、折疊的平板、折疊的圓形過濾器、以及其它過濾器結構體和構形。
試驗方法熱水浸泡試驗使用過濾效率作為在結構中有效地保留功能的細纖維數(shù)目的度量，這要比其它可行的方法如SEM檢測具有一些優(yōu)點。
—過濾測定是對幾平方英寸的介質作出評價，這比SEM顯微鏡照片只能觀察微小區(qū)域(通常小于0.0001平方英寸)能得出更好的平均值。
—過濾測定能確定在結構中保留過濾作用的纖維數(shù)目。那些雖保留，但是成群結合或以其它方式在改變的結構中存在的纖維只是顯示在測得的效率和功能中。
盡管如此，在過濾效率不易測得的纖維結構中，仍可使用其它方法來測定保留的纖維百分數(shù)并相對于50％保留標準評價。說明本試驗是表示過濾介質耐濕性的加速試驗。本試驗使用LEFS試驗臺來測定浸入水中的過濾介質的性能變化。水溫是關鍵性的參數(shù)，根據(jù)研究的介質的耐久性歷程將試驗時間減至最少的要求和試驗區(qū)分介質類型的能力來選擇水溫。一般的水溫為70°F、140°F或160°F。步驟從介質上割下一個4″直徑的試樣。使用0.8μm的乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS(關于LEFS試驗的描述，參見ASTM標準F1215-89)臺中的試驗污染物，計算試樣的顆粒捕獲效率。然后，將試樣浸入(一般是140°F)蒸餾水中5分鐘。將試樣置于干燥架上讓其在室溫下干燥(一般是過夜)。在試樣干燥以后，使用與初始計算相同的條件在LEFS臺上再測試效率。對細纖維支撐用的基底(但沒有細纖維在其上面)重復先前的步驟。由上述結果可以計算僅由于細纖維而導致的效率部分以及由于水的破壞而導致的效率損失。確定了由于細纖維而導致的效率損失后，可計算保留的效率的量。計算細纖維層效率Ei＝起始的復合物效率；Es＝起始的基底效率；Fe＝細纖維層Fe＝1-EXP(Ln(1-Ei-Ln(1-Ex))細纖維層保留的效率Fi＝起始的細纖維層效率；Fx＝浸后的細纖維層效率；Fr＝保留的細纖維Fr＝Fx/Fi具有有效功能的保留細纖維的百分數(shù)也可由下式計算％＝log(1-Fx)/log(1-Fi)合格/不合格標準效率的保留百分數(shù)＞50％在大多數(shù)工業(yè)脈沖凈化過濾器的用途中，如果細纖維效率保留了至少50％，則該過濾器可勝任工作。THC臺(溫度、濕度)說明這個試驗臺的目的是評價在動態(tài)流動條件下細纖維介質對升高的溫度和高濕度作用的耐受性。此試驗用來模擬工業(yè)過濾用途、燃氣輪機進氣用途、或者重型引擎進氣環(huán)境中任何一種極端的操作條件。將試樣取出、干燥并且每隔一段時間進行LEFS測試。此系統(tǒng)主要用于模擬濕熱條件，但是也可用于模擬熱/冷而干的條件。溫度-31至390°F濕度0-100％RH(100％RH下的最高溫度為160°F，在此條件下的最長連續(xù)時間為16小時)流速1-35FPM步驟從介質上割下一塊4″直徑的試樣。使用0.8μm乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS臺中的試驗污染物，用來測試試樣的顆粒捕獲效率。然后，將試樣插入THC介質卡盤中。試驗時間可從幾分鐘到幾天，依試驗條件而定。將試樣置于干燥架上，在室溫下干燥(一般是過夜)。在試樣干燥以后，使用與初始試驗相同的條件在LEFS臺上再測試效率。對細纖維支撐基底(上面沒有細纖維)重復先前的步驟進行測試。由上述測試結果可計算僅由于細纖維而導致的效率部分以及由于醇的破壞而導致的效率損失。一旦確定了細纖維的效率損失，可計算保留的效率的量。合格/不合格標準效率的保留百分數(shù)＞50％。在大多數(shù)工業(yè)脈沖凈化過濾器的用途中，如果細纖維效率保留了至少50％，則該過濾器可勝任工作。醇(乙醇)浸泡試驗說明本試驗使用LEFS試驗臺測定浸在室溫的乙醇中的過濾介質性能的變化。步驟從介質上割下一塊4″直徑的試樣。使用0.8μm的乳膠球作為在20FPM條件下操作的LEFS臺中的試驗污染物，測試試樣的顆粒捕捉效率。然后，將試樣浸入醇中1分鐘。將試樣置于干燥架上，在室溫下干燥(一般是過夜)。在試樣干燥以后，使用與初始試驗相同的條件在LEFS臺上再測試效率。對細纖維支撐基底(上面沒有細纖維)重復先前的步驟進行測試。由上述測試結果可計算僅由于細纖維而導致的效率部分以及由于醇的破壞而導致的效率損失。一旦確定了細纖維的效率損失，可計算保留的效率的量。
合格/不合格標準效率的保留百分數(shù)＞50％。
上述說明、實施例和數(shù)據(jù)對本發(fā)明進行了闡述。但是，對所述本發(fā)明可作許多變化和實施方式。本發(fā)明包括在本文后附的權利要求書中。
權利要求
1.一種空氣過濾裝置，它包含(a)一個外殼，它包括空氣進口、空氣出口、將所述外殼分隔成過濾室和清潔空氣室的隔板壁；所述隔板壁有第一空氣流孔；(b)第一過濾器結構體位于空氣流與所述隔板壁中的第一空氣流孔的連通處所述過濾器結構體包括確定過濾器結構體內部清潔空氣室的折疊過濾介質復合件的延伸部分；(i)所述第一過濾器結構體以與所述隔板壁的第一空氣流孔空氣流連通的所述過濾器內部的清潔空氣室進行定位；(ii)所述折疊過濾介質復合件包括至少部分被一層細纖維覆蓋的基底；(A)所述纖維的直徑約為0.01-0.5微米，使之在相對濕度100％、140°F空氣的試驗條件下放置16小時后，有多于30％的纖維保持不變供過濾之用；(d)一個脈沖噴射凈化系統(tǒng)，它將沖量的空氣導入所述過濾器結構體的內部清潔空氣室中。
2.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于所述細纖維包含聚合物。
3.根據(jù)權利要求2所述的空氣過濾裝置，其特征在于所述聚合物包含縮聚物。
4.根據(jù)權利要求2所述的空氣過濾裝置，其特征在于所述聚合物包含加成聚合物。
5.根據(jù)權利要求4所述的空氣過濾裝置，其特征在于所述加成聚合物包含聚鹵乙烯聚合物。
6.根據(jù)權利要求4所述的空氣過濾裝置，其特征在于所述加成聚合物包含聚偏二鹵乙烯聚合物。
7.根據(jù)權利要求6所述的組合物，其特征在于所述聚偏二鹵乙烯包含聚偏二氯乙烯。
8.根據(jù)權利要求6所述的組合物，其特征在于所述聚偏二鹵乙烯包含聚偏二氟乙烯。
9.根據(jù)權利要求4所述的組合物，其特征在于所述聚合物包含聚乙烯醇。
10.根據(jù)權利要求9所述的組合物，其特征在于所述聚乙烯醇是用約1-40重量％的交聯(lián)劑交聯(lián)的。
11.根據(jù)權利要求10所述的組合物，其特征在于所述交聯(lián)的聚乙烯醇是使用分子量約為1000-3000的聚丙烯酸交聯(lián)的。
12.根據(jù)權利要求10所述的組合物，其特征在于所述交聯(lián)的聚乙烯醇是使用分子量約為1000-3000的密胺一甲醛樹脂交聯(lián)的。
13.根據(jù)權利要求3所述的聚合物，其特征在于所述聚合物包含除了由環(huán)內酰胺和C6-10二胺單體或C6-10二酸單體形成的共聚物以外的縮聚物和樹脂添加劑，該樹脂添加劑包含分子量約500-3000并具有芳香族特性的低聚物，所述添加劑混溶在縮聚物中。
14.根據(jù)權利要求3所述的聚合物，其特征在于所述聚合物包含除了由環(huán)內酰胺和C6-10二胺單體或C6-10二酸單體形成的共聚物以外的縮聚物和樹脂添加劑，該樹脂添加劑包含分子量約500-3000并具有烷基酚芳香族特性的低聚物，所述添加劑混溶在縮聚物中。
15.根據(jù)權利要求14所述的聚合物組合物，其特征在于所述聚合物是一種溶液組分，該溶液包含大比例的含水醇溶劑和約3-30重量％的聚合物組合物。
16.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚對苯二甲酸亞烷基酯。
17.根據(jù)權利要求16所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚萘二甲酸亞烷基酯。
18.根據(jù)權利要求16所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚對苯二甲酸乙二酯。
19.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含尼龍聚合物，該尼龍聚合物是具有衍生自環(huán)內酰胺的重復單元的均聚物。
20.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述尼龍共聚物與分子量或單體組成不同的第二尼龍聚合物組合。
21.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述尼龍共聚物與包含烷氧基烷基改性的聚酰胺的第二尼龍聚合物組合。
22.根據(jù)權利要求20所述的組合物，其特征在于所述第二尼龍聚合物包含尼龍共聚物。
23.根據(jù)權利要求20所述的組合物，其特征在于所述聚合物經(jīng)處理，形成差示掃描量熱計測得為單相材料的單一聚合物組合物。
24.根據(jù)權利要求23所述的組合物，其特征在于所述共聚物和第二聚合物經(jīng)熱處理。
25.根據(jù)權利要求24所述的組合物，其特征在于所述共聚物和第二聚合物在低于聚合物的低熔點的溫度經(jīng)熱處理。
26.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述添加劑是包含叔丁基苯酚的低聚物。
27.根據(jù)權利要求26所述的組合物，其特征在于所述添加劑包括含下式單元的低聚物
28.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述樹脂包括含雙酚A的低聚物。
29.根據(jù)權利要求28所述的組合物，其特征在于所述添加劑包括含下式單元的低聚物
30.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述樹脂包括含二羥基聯(lián)苯的低聚物。
31.根據(jù)權利要求30所述的組合物，其特征在于所述添加劑包括含下式單元的低聚物
32.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述添加劑包含樹脂添加劑和含氟聚合物的混合物。
33.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述添加劑包含氟碳表面活性劑。
34.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述添加劑包含非離子表面活性劑。
35.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚氨酯聚合物。
36.根據(jù)權利要求10所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚氨酯聚合物和聚酰胺聚合物的混合物。
37.根據(jù)權利要求36所述的組合物，其特征在于所述聚酰胺聚合物包含尼龍。
38.根據(jù)權利要求37所述的組合物，其特征在于所述尼龍包含尼龍均聚物、尼龍共聚物或它們的混合物。
39.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含芳香族聚酰胺。
40.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含二胺單體與聚間苯二甲酰間苯二胺的反應產(chǎn)物。
41.根據(jù)權利要求36所述的組合物，其特征在于所述聚酰胺是二胺與聚對苯二甲酰對苯二胺的反應產(chǎn)物。
42.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚苯并咪唑。
43.根據(jù)權利要求14所述的組合物，其特征在于所述縮聚物包含聚丙烯酸酯。
44.根據(jù)權利要求43所述的組合物，其特征在于所述聚丙烯酸酯聚合物包含雙酚A與混合的苯二甲酸的縮聚反應產(chǎn)物。
45.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于，它還包括(a)第一文丘里部件，它安裝在所述隔板壁的第一空氣流孔中并伸入所述第一過濾器結構體內部的清潔空氣室中；其中(i)所述脈沖一噴射凈化系統(tǒng)包括第一吹管，它將沖量的空氣從所述清潔空氣室導入所述第一文丘里部件中并朝向第一過濾器結構體。
46.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于(a)所述第一過濾器結構體包括具有中心孔的第一端蓋；所述過濾介質的延伸部分埋置在所述第一端蓋中。
47.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于(a)所述第一過濾器結構體包括軸向排列的第一和第二過濾部件；(i)所述折疊過濾介質復合件的延伸部分包含所述第一過濾部件中的介質的第一延伸部分和所述第二過濾部件中的介質的第二延伸部分。
48.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于(a)所述隔板壁有第二空氣流孔；其中，該裝置還包括(i)位于空氣流與所述隔板壁中的第二空氣流孔的連通處的第二過濾器結構體；所述第二過濾器結構體包括確定第二過濾器結構體內部清潔空氣室的折疊過濾介質復合件的延伸部分；(A)所述第二過濾器結構體以與所述隔板壁的第二空氣流孔空氣流連通的所述第二過濾器內部的清潔空氣室進行定位；(B)所述第二過濾器結構體的折疊過濾介質復合件包括至少部分被一層細纖維覆蓋的基底。
49.根據(jù)權利要求1所述的空氣過濾裝置，其特征在于(a)所述隔板壁有第二空氣流孔；其中，該裝置還包括(i)位于空氣流與所述隔板壁中的第二空氣流孔的連通處的第二過濾器結構體；所述第二過濾器結構體包括確定第二過濾器結構體內部清潔空氣室的折疊過濾介質復合件的延伸部分；(A)所述第二過濾器結構體以與所述隔板壁的第二空氣流孔空氣流連通的所述第二過濾器內部的清潔空氣室進行定位；(B)所述第二過濾器結構體的折疊過濾介質復合件包括至少部分被一層細纖維覆蓋的基底；(ii)第二文丘里部件，它安裝在所述隔板壁的第二空氣流孔中并伸入所述第二過濾器結構體內部的清潔空氣室中；(iii)第二吹管，它將沖量的空氣從所述清潔空氣室導入所述第二文丘里部件中并朝向第二過濾器結構體。
50.一種過濾空氣的方法，所述空氣的溫度至少為140°F，該方法包括(a)將空氣通過外殼的進口導入過濾室中；所述外殼包括將過濾室和清潔空氣室隔開的隔板壁；所述隔板壁有第一空氣流孔；(b)在空氣導入過濾室之后，將空氣通過第一過濾器結構體的折疊過濾介質復合件的延伸部分導入過濾器結構體內部的清潔空氣室中；第一過濾器結構體位于空氣流與隔板壁中的第一空氣流孔的連通處；折疊過濾介質復合件的延伸部分確定過濾器結構體內部的清潔空氣室；(i)第一過濾器結構體以與隔板壁的第一空氣流孔空氣流連通的過濾器內部的清潔空氣室進行定位；(ii)所述介質復合件包括一基底，所述基底至少部分被一層顯微直徑約0.1-0.5微米的細纖維覆蓋，使得纖維在相對濕度100％、140°F空氣的試驗條件下放置16小時后，有大于30％的纖維保持不變用于過濾；(c)在空氣通過第一過濾器結構體的折疊過濾介質復合件的延伸部分導入過濾器結構體內部的清潔空氣室之后，將空氣導入清潔空氣室并使之離開外殼。
51.根據(jù)權利要求50所述的方法，其特征在于它還包括將沖量的空氣導入過濾器結構體內部的清潔空氣室中，從而至少部分除去收集在折疊過濾介質復合件上的顆粒。
52.根據(jù)權利要求51所述的方法，其特征在于所述引導沖量的空氣進入過濾器結構體內部的清潔空氣室中以至少部分除去收集在折疊過濾介質復合件上的顆粒的步驟包括，將沖量的空氣導入伸入第一過濾器結構體內部清潔空氣室的第一文丘里部件中。
53.根據(jù)權利要求50所述的方法，其特征在于所述外殼隔板壁包括許多過濾器結構體的折疊過濾介質復合件的許多延伸部分，其中，折疊過濾介質復合件的各個延伸部分確定各自過濾器結構體內部的清潔空氣室。
54.根據(jù)權利要求50所述的方法，其特征在于它還包括將沖量的空氣導入各個過濾器結構體內部的清潔空氣室中，至少部分除去收集在各個折疊過濾介質復合件上的顆粒。
55.根據(jù)權利要求51所述的方法，其特征在于所述將沖量的空氣導入各個過濾器結構體內部的清潔空氣室中以至少部分除去收集在各個折疊過濾介質復合件上的顆粒的步驟包括，將沖量的空氣導入許多伸入各自過濾器結構體內部的清潔空氣室的各個文丘里部件中。
56.根據(jù)權利要求50所述的方法，其特征在于它還包括振動該介質，至少部分除去收集在折疊過濾介質復合件上的顆粒。
全文摘要
用于工業(yè)空氣凈化器的過濾裝置包括阻擋介質，它們通常是折疊的，用細纖維附著物來處理。該介質在高溫(大于140°F)操作環(huán)境中特別有利。
文檔編號B01D39/16GK1468135SQ01816828
公開日2004年1月14日 申請日期2001年8月10日 優(yōu)先權日2000年9月5日
發(fā)明者M·A·戈金斯, T·M·維克, M A 戈金斯, 維克 申請人:唐納森公司