專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于在hepa過(guò)濾元件中應(yīng)用的層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于在HEPA過(guò)濾元件中應(yīng)用的層。
背景技術(shù)：
：滿(mǎn)足HEPA要求的過(guò)濾元件由現(xiàn)有技術(shù)已知。HEPA過(guò)濾元件可設(shè)計(jì)成懸浮物過(guò)濾器，其用于從空氣中濾掉超過(guò)99.9%的大于O.ljim至0.3fim的所有顆粒。這種顆?？砂ú《尽⒛鼙晃肴梭w肺泡區(qū)的灰塵、塵螨及其排泄物、花粉、煙霧顆粒、細(xì)菌、各種有毒塵埃和氣溶膠。另外，HEPA過(guò)濾元件還可用在醫(yī)用領(lǐng)域中、特別是用在手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室和化驗(yàn)室中。此外還已知在潔凈室中和在核技術(shù)中的多種應(yīng)用。用于HEPA過(guò)濾元件的分級(jí)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)是具有過(guò)濾級(jí)別H10至H14(HEPA)的DINEN1822標(biāo)準(zhǔn)。已知，尺寸為O.lnm至(Ujim的顆粒最難分離出。在確定條件下分別最難分離出的顆粒的顆粒尺寸以術(shù)語(yǔ)MPPS("最容易穿透粒徑")來(lái)分級(jí)。因此HEPA過(guò)濾元件在其關(guān)于顆粒尺寸的效率方面借助于測(cè)試用氣溶膠(Prtifaerosol)來(lái)分級(jí)。所述測(cè)試用氣溶膠為所謂的DEHS(癸二酸二辛酯/二(2-乙基己基)癸二酸酯)。雖然由現(xiàn)有技術(shù)已知的過(guò)濾元件經(jīng)常展示出越來(lái)越好的過(guò)濾效率，然而它們可能由對(duì)人體健康有害的材料制成。例如已知具有大量玻璃纖維的HEPA過(guò)濾元件。玻璃纖維可能會(huì)從由其制成過(guò)濾元件的層中出來(lái)而損害人體組織。此外，已知的用于HEPA過(guò)濾元件的層不能亳無(wú)困難地打褶，因?yàn)椴ＡЮw維在打褶過(guò)程中被強(qiáng)機(jī)械加載并容易折斷。打褶的過(guò)濾元件是低彈性的且易于形成斷裂部位。所述斷裂部位形成孔洞或穿孔，其不利地對(duì)過(guò)濾效率具有負(fù)面影響。這種過(guò)濾器不能再滿(mǎn)足HEPA要求，因?yàn)椴幌Ｍ念w粒能穿過(guò)所形成的損壞部位。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)造一種用于在HEPA過(guò)濾元件中應(yīng)用的層，所述層能在具有高過(guò)濾效率的同時(shí)毫無(wú)問(wèn)題地打褶。根據(jù)本發(fā)明，前述目的通過(guò)一具有權(quán)利要求1的特征的層來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)此所述層包括含聚丙烯纖維的、用于穩(wěn)定性的第一承載層和含聚丙烯纖維的第二分離層，其中所述分離層的聚丙烯纖維至少部分地靜電充電，所述承載層和分離層設(shè)計(jì)成至少局部沒(méi)有玻璃纖維的無(wú)紡織物。根據(jù)本發(fā)明可知，應(yīng)用由聚丙烯纖維制成的無(wú)紡織物可實(shí)現(xiàn)具有合適的孔隙度的、高彈性的、能打褶的層的設(shè)計(jì)。此外還可知，減少或不用玻璃纖維可提高所述層的彈性和避免損壞部位。根據(jù)本發(fā)明可避免由于所述層的過(guò)高的脆性(而產(chǎn)生)的斷裂部位。最后可知，由聚丙烯纖維制成的無(wú)紡織物可毫無(wú)問(wèn)題地這樣彼此熱連接，使得彼此連接的承載層和分離層可在各個(gè)分層幾乎不彼此相對(duì)移動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)打褶。由此實(shí)現(xiàn)開(kāi)頭所述的目的。在此背景下可具體設(shè)想，承載層和分離層都不具有玻璃纖維，即承載層和分離層都無(wú)玻璃纖維地形成。通過(guò)這種具體實(shí)施方案可形成未包含對(duì)人體有害的材料的層。承載層能夠具有70g/i^至200g/n^的單位面積重量。單位面積重量的選擇使所述層能夠足夠穩(wěn)定，以便使所述層打褶。此外，單位面積重量的選擇可實(shí)現(xiàn)非常薄的且高滲透的分離層，所述分離層本身具有僅較小的剛度，對(duì)所述層的總剛度沒(méi)有貢獻(xiàn)。承載層的聚丙烯纖維能夠靜電充電。這種具體實(shí)施方案使得承載層能用作預(yù)分離器或預(yù)過(guò)濾器。分離層能夠具有10g/m2至80g/m2的單位面積重量。這種區(qū)域令人吃驚地被證明特別適合滿(mǎn)足HEPA要求。在此孔隙度可根據(jù)纖維的纖度來(lái)調(diào)節(jié)。所應(yīng)用的纖維越纖細(xì)，單位面積重量就可以選擇得越小，以滿(mǎn)足相應(yīng)過(guò)濾級(jí)別的要求。在此背景下可設(shè)想，分離層具有納米纖維，所述納米纖維由聚酰胺、聚丙烯腈或聚碳酸酯制成。此外可設(shè)想，將由上述材料制成的納米纖維的分層涂覆到所述分離層上。納米纖維使得能夠分離出最細(xì)微的顆粒，并能顯著地提高在此所描述的層的過(guò)濾效率。所述層可具有含聚丙烯纖維的第三分層，所述第三分層具有8g/m2的單位面積重量，所述第三分層與承載層一起以?shī)A心的形式包圍分離層。這種具體實(shí)施方案適合于以熔噴工藝來(lái)制造所述層。此外所述第三分層為用于保護(hù)分離層不磨損和不放電的保護(hù)層。所述第三分層使得空氣能沒(méi)有顯著阻力地通過(guò)，因此在通過(guò)熔噴工藝涂覆分離層時(shí)，所述第三分層特別適合作為襯底。在此，分離層的通過(guò)熔噴工藝涂覆的聚丙烯纖維通過(guò)與第三分層的纖維粘接而與所述第三分層以材料結(jié)合的方式相連接。在此背景下，承載層的聚丙烯纖維可包括皮芯纖維，所述皮芯纖維具有由茂金屬聚丙烯制成的外皮和由純聚丙烯制成的芯。這種具體實(shí)施方案允許外皮熔化，其中芯在其聚合物結(jié)構(gòu)方面沒(méi)有損壞。通過(guò)熔化外皮，各皮芯纖維不僅能彼此結(jié)合而且能與分離層的聚丙烯纖維相結(jié)合。十分具體地可以設(shè)想，承載層預(yù)制地與分離層和第三分層通過(guò)超聲波焊接相連接。分離層的聚丙烯纖維可設(shè)計(jì)成具有12jim的平均直徑的熔噴纖維。這種具體實(shí)施方案使得能實(shí)現(xiàn)具有非常小的孔的無(wú)紡織物。由于細(xì)微的孔隙度，可分離出非常細(xì)微的顆粒，從而使所述層滿(mǎn)足HEPA要求。第三分層的聚丙烯纖維可逐點(diǎn)地彼此熱連接。具體地，第三分層的聚丙烯纖維可通過(guò)"點(diǎn)密封(PointSeal)"法彼此連接。在此聚丙烯纖維的各個(gè)逐點(diǎn)式的區(qū)域^L熔接，并在其聚合物結(jié)構(gòu)方面如此改變，使得所述區(qū)域是脆的。但是，不同聚丙烯纖維的彼此熔接的脆的區(qū)域僅以逐點(diǎn)的方式存在，從而使第三分層可不破碎地作為平面構(gòu)型物整體上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和變形。承載層、分離層和第三分層可通過(guò)超聲波焊接的區(qū)域或者激光焊接的區(qū)域這樣彼此熱連接，使得所述層能夠打褶。所述超聲波焊接或激光焊接的區(qū)域能夠以線條圖樣或點(diǎn)圖樣的形式來(lái)設(shè)置。由此確保了，在各個(gè)焊接區(qū)域之間存在可不被破壞地彎曲或折疊的未焊接區(qū)域。所述焊接區(qū)域由于熱加載而經(jīng)常是脆的。在此背景下可設(shè)想，焊接區(qū)域這樣使全部三個(gè)分層彼此連接，使得在各分層中的聚丙烯纖維熔化并彼此熔合成使所述分層相接合的結(jié)合部。所述層可具有160g/n^的單位面積重量、0.92mm的厚度，以及在所述層的入流側(cè)與出流側(cè)之間的壓差為200Pa時(shí)具有315dm3/m2s的透氣度。令人吃驚地顯示出，具有這個(gè)厚度和這個(gè)單位面積重量的層在所述壓差時(shí)為所述透氣度。這種層特別適于用在室內(nèi)空氣濾清器中，因?yàn)樗鍪覂?nèi)空氣濾清器能夠用小的耗電功率來(lái)工作。就這點(diǎn)而言，可節(jié)約地、成本經(jīng)濟(jì)地驅(qū)動(dòng)室內(nèi)空氣濾清器。所述層在待過(guò)濾的氣態(tài)介質(zhì)的入流速度為15cm/s時(shí)能夠引起從入流側(cè)到出流側(cè)的最高為100Pa的壓力降/壓差。這種層以特別的方式適于用在將空氣從第一室吸入第二室中的設(shè)備中。入流側(cè)到出流側(cè)的小的壓力降使得能夠節(jié)約地驅(qū)動(dòng)所述吸取設(shè)備，因?yàn)樗鑫≡O(shè)備只須完成少量的工作，就能將待過(guò)濾的氣態(tài)介質(zhì)吸過(guò)所述層。在此背景下可設(shè)想，所述壓力降在入流速度為5cm/s時(shí)小于40Pa、在入流速度為10cm/s時(shí)小于80Pa。具有這種特性的層特別適于用在電驅(qū)動(dòng)的過(guò)濾器裝置中、特別是室內(nèi)空氣濾清器中。所述層在氣態(tài)介質(zhì)的入流速度最高為8cm/s時(shí)可具有至少為85%的過(guò)濾效率。十分具體地可以考慮，將根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)DINEN1822的測(cè)試用氣溶膠DEHS用作氣態(tài)介質(zhì)。當(dāng)這種測(cè)試用氣溶膠以8cm/s(的速度)撞到所述層的入流側(cè)上時(shí)，分離出至少85%的最難分離的顆粒。這些最難分離的顆粒具有一定的顆粒尺寸，即MPPS("最容易穿透粒徑，，)。具有這種特性的層適于用在HEPA過(guò)濾元件中，因?yàn)樗鰧訚M(mǎn)足了過(guò)濾級(jí)別為H10的過(guò)濾器的要求。過(guò)濾元件可包括一波玟膜(Faltenbalg),其中所述波紋膜由打褶的層制成，所述波紋膜安裝在一過(guò)濾門(mén)中。這種過(guò)濾元件適合于作為模塊用于室內(nèi)空氣濾清器，因?yàn)樗鲞^(guò)濾元件可與過(guò)濾門(mén)一起安裝到一已有的布置結(jié)構(gòu)中。如果波紋膜由一在此所述的層制成，則所述過(guò)濾元件設(shè)計(jì)成HEPA過(guò)濾元件。所述過(guò)濾門(mén)具有穿孔的底部，所述底部配設(shè)有至少部分環(huán)繞的框架，所述框架包圍所述波故膜。通過(guò)這種具體實(shí)施方案，所述波紋膜可粘接到框架中，由此避免了在框架區(qū)域中的開(kāi)口或縫隙。通過(guò)在底部中的穿孔確保了，待過(guò)濾介質(zhì)透過(guò)穿孔并穿過(guò)波紋膜的打褶的層。通過(guò)粘接波紋膜防止了待過(guò)濾介質(zhì)流過(guò)在波玟膜和框架之間的開(kāi)口或縫隙?，F(xiàn)在給出了以有利的方式實(shí)施和改進(jìn)本發(fā)明理論的不同的可能性。對(duì)此一方面參照后附的權(quán)利要求，另一方面參照隨后借助附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的闡述。通過(guò)借助附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的闡述，還一般性地闡述了本理論的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案。在附圖中圖l示出層的示意圖，所述層具有三個(gè)分層，圖2示出一波紋膜的剖視圖，所述波紋膜由根據(jù)圖1的打褶的層制成，圖3示出根據(jù)圖2的波紋膜的俯視圖，圖4示出一過(guò)濾門(mén)的俯視圖，根據(jù)圖3的波紋膜安裝在該過(guò)濾門(mén)中，圖5示出層的入流側(cè)和出流側(cè)之間的壓力降隨入流速度變化的曲線圖，以及圖6以雙對(duì)數(shù)示出待分離的顆粒的穿透率隨入流速度變化的曲線圖。具體實(shí)施例方式圖1示出了一用于在過(guò)濾元件中應(yīng)用的層，所述層包括含聚丙烯纖維的、用于穩(wěn)定性的第一承載層1和含聚丙烯纖維的第二分離層2。分離層2的聚丙烯纖維至少部分地靜電充電。承載層1同樣可靜電充電并用作預(yù)分離器或預(yù)過(guò)濾器。承載層1和分離層2設(shè)計(jì)成無(wú)玻璃纖維的無(wú)紡織物。承載層l具有110g/i^的單位面積重量，由聚丙烯纖維制成。承載層1的聚丙烯纖維設(shè)計(jì)成皮芯纖維，該皮芯纖維具有一由茂金屬聚丙烯制成的外皮和一由純聚丙烯制成的芯。分離層具有36g/n^的單位面積重量，由聚丙烯纖維制成。所述聚丙烯纖維設(shè)計(jì)成駐極體微纖維。分離層2的聚丙烯纖維通過(guò)熔噴工藝涂覆到第三分層3上，該第三分層具有14g/n^的單位面積重量。第三分層3同樣由聚丙烯纖維制成，并起一村底保護(hù)作用，在該襯底上在熔噴工藝期間涂覆有所述分離層2的聚丙烯纖維。第三分層3具有聚丙烯纖維，所述聚丙烯纖維通過(guò)"點(diǎn)密封"法逐點(diǎn)地彼此熱連接。第三分層3和承載層1將分離層2以?shī)A心的方式包圍在其間。具體地，在之前所述的具體實(shí)施例中，承載層1、分離層2和第三分層3只包含聚丙烯纖維而完全不含有玻璃纖維。因此，在此具體描述的層幾乎可完全灰化并易于被清除。在具體實(shí)施例中描迷的層具有160g/ii^的單位面積重量和0.92mm的厚度。在設(shè)定在所述層的入流側(cè)與出流側(cè)之間的壓差為200Pa時(shí)，該層的透氣度為315dm3/m2s。在下面的表格中給出了入流速度、壓力降、各MPPS的效率、穿透率以及顆粒尺寸MPPS。所述測(cè)量結(jié)果通過(guò)在具體實(shí)施例中所描述的層處的、根據(jù)DINEN1822標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量得出。表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>圖5示出了所述層的隨入流速度變化的、從入流側(cè)到出流側(cè)的壓力降?？蓮膱D5中明確地看出，在入流速度為15cm/sec時(shí)，壓力降最高為110Pa。就這點(diǎn)而言，根據(jù)本發(fā)明的層表現(xiàn)出用于待過(guò)濾介質(zhì)的、突出的透氣度，由此使吸取設(shè)備的電機(jī)可成本經(jīng)濟(jì)地和節(jié)約地被驅(qū)動(dòng)。在圖5中示出了由測(cè)量得出的回歸度?？蓮膱D5中明確地看出，至少直到入流速度為15cm/sec為止，壓力降和入流速度之間都具有線性關(guān)系。圖6示出了最難分離的顆粒的隨入流速度變化的穿透率。從上述表中獲悉，在入流速度為1.3cm/sec時(shí)，最難分離的顆粒的直徑為0.071jim。這顯示出穿透率為1.2%。這就是說(shuō)，在入流速度為1.3cm/sec時(shí)，最難分離的顆粒的98.8%能通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的層被分離。在入流速度為5.3cm/sec時(shí)，89.5%的最難分離的顆粒能被分離。就這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的層展顯示出^f吏其適合于在HEPA過(guò)濾元件中應(yīng)用的過(guò)濾特性。圖2示出一波玟膜4，所述波玟膜由在此所迷類(lèi)型的層制成。使所述層打褶并具有70個(gè)雙褶。圖3示出了波紋膜4的俯視圖。波紋膜4配設(shè)有條帶形元件5，所述條帶形元件與折紋背部連接。所述條帶形元件5^f吏折紋背部、進(jìn)而佳:折紋間隔開(kāi)。由此特別是在穿流時(shí)防止折紋粘合或聯(lián)接。圖4示出一過(guò)濾門(mén)6，根據(jù)圖3的波故膜4粘接到所述過(guò)濾門(mén)中。所述過(guò)濾門(mén)6利用框架7包圍波紋膜4，其中在框架7和波紋膜4之間裝入粘合劑，以防止形成開(kāi)口或縫隙。過(guò)濾門(mén)6具有底部8，在此通過(guò)部分地切除波紋膜4而使所述底部露出。所述底部8具有穿孔9，待過(guò)濾的介質(zhì)可經(jīng)由該穿孔流入。此外，過(guò)濾門(mén)6具有止動(dòng)銷(xiāo)10,所述止動(dòng)銷(xiāo)可利用室內(nèi)空氣濾清器的容納部來(lái)卡鎖定位。由此，過(guò)濾門(mén)6可與波故膜4一起作為模塊來(lái)安裝。在此所述的層或者在此所述的過(guò)濾元件可用作空氣濾清器，以便從污染空氣中濾掉;敞生物。在此，所述層或過(guò)濾元件顯示出過(guò)濾效率和壓力降的特別有利的比率。在此所述的層和在此所述的過(guò)濾元件顯示出，微纖維不會(huì)從所述層中釋放到周?chē)諝庵?。就這點(diǎn)而言，所述層和過(guò)濾元件可安裝在過(guò)敏癥患者在其中活動(dòng)的區(qū)域中。疏水性纖維、即聚丙烯纖維的應(yīng)用防止了細(xì)菌、真菌和類(lèi)似的有害物質(zhì)在所述層或過(guò)濾元件的表面上生長(zhǎng)。此外所述層可完全灰化?；谠诖怂龅奶匦?，所述層特別適合于應(yīng)用在用于室內(nèi)空氣濾清器的空氣過(guò)濾元件中或應(yīng)用在醫(yī)院中的空氣過(guò)濾元件中。關(guān)于本發(fā)明理論的其他有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案，一方面參照說(shuō)明書(shū)的公開(kāi)部分，另一方面參照所附權(quán)利要求。最后要明確地強(qiáng)調(diào)，此前純粹是任意選擇的實(shí)施例僅用于探討根據(jù)本發(fā)明的理論，然而本發(fā)明的理論并不局限于所述實(shí)施例。權(quán)利要求1.一種用于在HEPA過(guò)濾元件中應(yīng)用的層，所述層包括含聚丙烯纖維的、用于穩(wěn)定性的第一承載層(1)和含聚丙烯纖維的第二分離層(2)，其中所述分離層(2)的聚丙烯纖維至少部分地靜電充電，所述承載層(1)和分離層(2)設(shè)計(jì)成至少局部沒(méi)有玻璃纖維的無(wú)紡織物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層，其特征在于，所述承載層(1)具有70g/m2至200g/m2的單位面積重量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的層，其特征在于，所述承載層(1)的聚丙烯纖維被靜電充電。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述分離層(2)具有10g/m2至80g/m2的單位面積重量。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述層具有含聚丙烯纖維的第三分層(3)，所述第三分層具有至少8g/i^的單位面積重量，所述第三分層與所述承載層(1)一起以?shī)A心的形式包圍所述分離層(2)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述承載層(1)的聚丙烯纖維包括皮芯纖維，所述皮芯纖維具有由茂金屬聚丙烯制成的外皮和由純聚丙烯制成的芯。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述分離層(2)的聚丙烯纖維設(shè)計(jì)成平均直徑為1至2jim的熔噴纖維。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所迷的層，其特征在于，所述第三分層(3)的聚丙烯纖維逐點(diǎn)地彼此熱連接。9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述承載層(1)、分離層(2)和第三分層(3)只包含聚丙烯纖維。10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述承載層(1)、分離層(2)和第三分層(3)通過(guò)超聲波焊接的區(qū)域或激光焊接的區(qū)域這樣彼此熱連接，使得所述層能夠打褶。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，所述層具有160g/m2的單位面積重量、0.92mm的厚度，以及在所述層的入流側(cè)與出流側(cè)之間的壓差為200Pa時(shí)具有315dm3/m2s的透氣度。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，在待過(guò)濾的氣態(tài)介質(zhì)的入流速度為15cm/s時(shí)從入流側(cè)到出流側(cè)的最高為100Pa的壓力降。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的層，其特征在于，在氣態(tài)介質(zhì)的入流速度最高為8cm/s時(shí)至少為85%的過(guò)濾效率。14.一種過(guò)濾元件，包括波紋膜(4),其中所述波紋膜(4)由才艮據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的打褶的層制成，其中所述波玟膜(4)安裝在一過(guò)濾門(mén)(6)中。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過(guò)濾元件，其特征在于，所述過(guò)濾門(mén)(6)具有穿孔的底部(8)，所述底部配設(shè)有至少部分環(huán)繞的框架(7)，所述框架包圍所述波玟膜(4)。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于在HEPA過(guò)濾元件中應(yīng)用的層，所述層包括含聚丙烯纖維的、用于穩(wěn)定性的第一承載層(1)和含聚丙烯纖維的第二分離層(2)，其中所述分離層(2)的聚丙烯纖維至少部分地靜電充電，所述承載層(1)和分離層(2)設(shè)計(jì)成至少局部沒(méi)有玻璃纖維的無(wú)紡織物。所述層能在具有高過(guò)濾效率的同時(shí)毫無(wú)問(wèn)題地打褶。文檔編號(hào)B01D39/16GK101622047SQ200780052011公開(kāi)日2010年1月6日申請(qǐng)日期2007年12月3日優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日發(fā)明者A·格賴(lài)納,H·沃席沙卡,J·阿道夫,K·維瑟爾,T-H·江申請(qǐng)人:卡爾弗羅伊登柏格兩合公司