专利名称：静电耗散过滤介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体过滤介质，并且更具体而言涉及被设计成使静电荷耗散的流体过 滤介质。
背景技术：
在许多过滤流体系统中，当流体通过过滤器时静电荷将聚集。例如，在用于机动车 和固定的发电厂设施的燃料系统中，当燃料通过燃料过滤器时静电荷将聚集。需要将过滤 器处的静电荷耗散，使得它不会引起静电事故诸如电火花，电火花会导致过滤介质出现空 隙或潜在的安全问题。在现有的燃料过滤器中，已经利用许多方法实现静电荷的耗散，这些 方法需要额外的部件或更高成本的材料，因而增加了过滤器的成本。可替代地，需要用于满足流体过滤介质的静电耗散需求的较低成本的选择。
发明内容
描述了 一种流体过滤介质，该流体过滤介质结合有静电耗散介质层，该静电耗散 介质层用于使流体通过该过滤介质时所聚集的静电荷耗散。所述过滤介质可以用于许多流 体，例如燃料(诸如无铅燃料或柴油机燃料)、液压流体、润滑油、尿素以及其他流体(液态 和气态)，当所述流体通过所述过滤介质时，静电荷聚集是个问题。在一个实施方式中，所述过滤介质包括静电耗散介质层和适合过滤流体的滤料。 该静电耗散介质层的表面电阻率大小在大约lX105ohmS/Sq至lX1012ohmS/Sq之间，根据 静电放电(ESD)协会将所述介质层分类为静电耗散型。对于燃料应用，目前人们相信所述 表面电阻率大小应该在大约lX105ohms/sq至lX108ohms/sq之间。在一个实施方式中，所述静电耗散介质层包括由不导电纤维和分布有该不导电纤 维的静电耗散纤维构成的热压粘合无纺布。该静电耗散纤维可以包括不导电组分和导电组 分。所述滤料可以是适于过滤所讨论的流体的任何一种滤料。在被过滤流体是燃料的 情况下，所述滤料可以是深度(cbpth)介质，该深度介质包括多层熔喷介质，该熔喷介质的 各层具有不同的孔隙率。当使用深度滤料时，所述静电耗散介质层优选地邻近具有最大电 子剥离(即具有最低孔隙率)的过滤层设置。在某些实施方式中，可以设置承载(carrier)层以支撑所述滤料和所述静电耗散 介质层。
图1是可以结合本文所述的过滤介质的具有泵模块的机动车燃料箱的示意性侧 视图；图2是过滤介质的一个实施方式的局部放大剖视图；图3是过滤介质的另一个实施方式的局部放大剖视图；图4是过滤介质的又一个实施方式的局部放大剖视图；图5是过滤介质的又一个实施方式的局部放大剖视图；图6是过滤介质的又一个实施方式的局部放大剖视图。
具体实施例方式本文所描述的过滤介质可以用于过滤许多流体，这些流体包括但不限于燃料(诸 如无铅燃料或柴油机燃料)、液压流体、润滑油、尿素以及其他流体(液态和气态)，当流体 通过过滤介质时，静电荷聚集是个问题。为了方便起见，过滤介质在本文将被描述为供燃料 过滤用。为有助于描述过滤介质的概念，图1示出了本文描述的过滤介质可以用于其中的 机动车的燃料箱内装的燃料模块。过滤介质可以结合在位于燃料模块的顶侧的串联过滤器 10内。燃料箱内装的燃料模块的结构和操作在本领域是众所周知的。过滤介质当然可能有 其他用途，包括在其他类型的燃料过滤器中、燃料箱内部和外部中使用。参看图2，示出了过滤介质20的实施方式。过滤介质20包括适合过滤燃料的滤料 22、静电耗散介质层24以及承载层26。流体流过介质20的方向由箭头示出。滤料22可以是适于过滤与过滤介质20 —起使用的流体的任何介质。在被过滤流 体是燃料的情况下，滤料22可以是本领域技术人员已知的足以过滤燃料的许多介质中的 任何一种。例如，滤料22可以是梯度(gradient)深度滤料，该梯度深度滤料包括由熔喷 细丝构成的多个无纺层22a、22b、22c。这些层22a_22c优选地通过在燃料流动的方向上减 少细丝和孔隙的尺寸来布置以提供颗粒物质的分级过滤。结果，层22a具有第一孔隙率，层 22b具有较低的孔隙率，而层22c具有最低的孔隙率。梯度密度、熔喷滤料层的示例在本领 域中是众所周知的，在美国专利申请公报No. 2006/0266701和美国专利No. 6，613，227中公 开了梯度密度、熔喷滤料的适当的示例，这些专利的全部内容以引用方式并入本文。在图5 所示的替代性实施方式中，滤料22是单层滤料。静电耗散介质层24可以是具有静电耗散特性的任何一种介质。如本文使用的，术 语“静电耗散”和“静电耗散介质”指的是由静电放电协会(ESD Association)分类为静电耗 散的那类材料。根据静电放电协会，当材料具有等于或大于1 X IO5 Ω /sq但小于1 X IO12 Ω / sq的表面电阻率或者等于或大于1 X IO4 Ω -cm2但小于1 X IO11 Ω -cm2的体积电阻率时，该材 料被分类为静电耗散型。对于静电耗散材料，与导电材料相比电荷更缓慢地并且以某种程 度上更可控的方式流到地。重要的是要认识到有的材料可以耗散静电然而未被分类为静电 耗散型。根据静电放电协会被分类为导电的许多材料满足这个标准。在示例性实施方式中，静电耗散介质层24是一层热压粘合无纺布介质，该热压 粘合无纺布介质包括不导电树脂纤维和分布有不导电纤维的静电耗散纤维。美国专利 5，368，913公开了适当的纺粘静电耗散纤维的示例，该美国专利的全部公开内容以引用方
4式并入本文。通过使用静电耗散介质而不是导电介质，需要在静电耗散介质中使用的导电 纤维的量较少，这降低了静电耗散介质的成本。用于层24的热压粘合无纺布优选地具有大约0. 5-0. 6盎司/平方码的重量，并且 静电耗散纤维与不导电纤维的比是1 5或更大。对于用来过滤燃料的燃料过滤器，热压 粘合无纺布的表面电阻率大约在1 X 105ohmS/Sq至1 X 108ohms/sq之间，并且静电耗散纤维 具有大约在lX105ohms/sq至lX108ohms/sq之间的表面电阻率。静电耗散纤维可以包括单组分材料诸如碳纤维或金属纤维。在适当的情况下，可 以使用碳粉末或颗粒或者金属粉末或颗粒，就像可以使用固有的耗散聚合物一样。在另一个实施方式中，静电耗散纤维可以包括不导电组分和导电组分。这种多组 分结构可以提供比使用单组分导电细丝更强的强度。优选地，多组分纤维将具有位于纤维 的表面上的固体导电材料，诸如在不导电细丝旁带有导电细丝的纤维。纤维也可以完全由 导电组分构成，或者它们可以结合双组分聚合物，其中基础聚合物填充有导电材料构成的 外部固体，诸如长条(或多个长条)、外壳或它们的组合。在提交该申请时，人们相信将导电 材料作为材料的芯或偏置芯是不可接受的。偏置芯是导电材料被封装在非耗散材料内但在 非耗散材料中并不居中的情况。由于芯和偏置芯，纤维的表面不是耗散的，仅仅导电材料被 露出的切开端是耗散的。在应用于燃料的情况下，通常并不认为静电耗散层24对过滤介质20的过滤性能 有何贡献。然而，如果燃料中的微粒的尺寸足够大，那么这些微粒就可以通过静电耗散层24 去除。虽然示出了单个静电耗散层24，但是也可以使用一个或更多个附加的静电耗散 层。另外，静电耗散层24可以以不同于图2所示的形式进行分层。例如，当与深度过滤介 质一起使用时，推荐使静电耗散层24邻近于最高电子剥离的源，即位于具有最小孔径尺寸 的过滤层处。这在图3和图4中示出，其中图3示出了邻近于层22c并且在该层22c的下 游的静电耗散层24，图4示出了邻近于层22c并且在该层22c的上游的静电耗散层24。应注意的是，虽然在图中的层之间显示有间隙，但是这是为了便于描述过滤介质 20。在实际操作中，各种层之间将不存在间隙(或存在至少最小的间隙)。静电耗散层24 可以与过滤层22a-22c共同卷在一起并且利用热、机械焊接、胶水或粘合剂粘合到过滤层 22a-22c上。同样，可以利用热、机械焊接、胶水或粘合剂将过滤层22a_22c粘合到承载层 26上。承载层26可以是适合于用作滤料22用的承载结构的任何一种材料。优选的是， 承载层是无纺纤维素材料。然而，也可以使用其他承载层，诸如纺织物、挤压金属丝网筛等。 在某些实施方式中不需要承载层26。例如，如图6所示，如果滤料22可以通过例如利用连 接至该滤料的模具(例如塑料模具)或通过使滤料22打褶而构造成自支撑的，则可以除去 承载层26。静电耗散层24被用作供静电荷从过滤器流到接地点的路径。静电耗散层24将被 连接至适当的导电结构。该导电结构将部分地取决于使用过滤器的环境。对于燃料箱内装 过滤器，静电耗散层可以经由燃料泵或通过使用连接至介质的导电塑料或静电耗散塑料或 接地线或夹子或销而连接至地。可替代地，类似于美国专利6，099，726公开的那样，静电耗 散层可以经由壳体的导电端盖连接至地，其中燃料过滤器设置在该壳体中。
本文所描述的过滤介质可以以其他形式实施而不偏离本本发明的精神或特征。所 描述的实施方式在各个方面都仅被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围 由随附的权利要求书表示而不是由前面的描述表示。落在权利要求书的含义和等同物范围 内的所有变化都被包含在权利要求的范围内。
权利要求
一种过滤介质，该过滤介质包括适合过滤流体的滤料；和静电耗散介质层，该静电耗散介质层具有大约在1×105ohms/sq至1×1012ohms/sq之间的表面电阻率。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中，所述静电耗散介质层包括由不导电纤维和 分布有该不导电纤维的导电纤维构成的热压粘合无纺布。
3.根据权利要求2所述的过滤介质，其中，所述导电纤维包括静电耗散纤维。
4.根据权利要求3所述的过滤介质，其中，所述静电耗散纤维与所述不导电纤维的比 是1 5或更大。
5.根据权利要求3所述的过滤介质，其中，所述静电耗散纤维包括不导电组分和导电 组分。
6.根据权利要求3所述的过滤介质，其中，所述表面电阻率的大小在大约IXlO5Ohms/ sq至1 X 108ohms/sq之间，并且所述静电耗散纤维具有在大约1 X 105ohms/sq至 1 X 108ohms/sq之间的表面电阻率。
7.根据权利要求1所述的过滤介质，其中，所述滤料被构造成用于过滤燃料、液压流 体、润滑油、尿素和其它流体，当这些流体通过所述过滤介质时静电荷会聚集在这些流体 上。
8.根据权利要求1所述的过滤介质，其中，所述滤料包括多层熔喷介质，该熔喷介质的 各层具有不同的孔隙率并且布置成提供梯度密度深度过滤，并且所述静电耗散介质层设置 成邻近于所述喷熔介质层中的一层。
9.根据权利要求8所述的过滤介质，其中，所述静电耗散介质层设置成邻近于具有最 低孔隙率的所述喷熔介质层。
10.根据权利要求1所述的过滤介质，该过滤介质还包括承载层。
11.根据权利要求10所述的过滤介质，其中，所述承载层包括纤维素材料。
12.一种燃料过滤器，该燃料过滤器包括权利要求1至6和8至11中任一项所述的 过滤介质，其中，所述滤料适于过滤燃料，所述静电耗散介质层的表面电阻率的大小在大约 lX105ohms/sq 至 1 X 108ohms/sq 之间。
13.一种使由燃料通过燃料过滤器的燃料滤料而产生的静电荷耗散的方法，该方法包 括邻近于所述燃料滤料将静电耗散介质层结合到所述燃料过滤器中，该静电耗散介质层的 表面电阻率的大小在大约lX105ohms/sq至lX108ohms/sq之间。
14.根据权利要求13所示的方法，其中，所述燃料滤料是多层深度介质，并且该方法包 括邻近于所述深度介质的具有最大电子剥离的层结合所述静电耗散介质层。
全文摘要
一种过滤介质，该过滤介质结合有用于使在流体诸如燃料通过所述过滤介质时聚集的静电荷耗散的静电耗散介质层。所述过滤介质包括适合过滤流体的滤料和所述静电耗散介质层。所述静电耗散介质层的表面电阻率大小足以将该介质层归类为静电耗散型而不是导电型。
文档编号B01D39/00GK101983096SQ200980112172
公开日2011年3月2日 申请日期2009年2月3日 优先权日2008年4月3日
发明者加里·L·里克尔, 朱莉·格拉贝, 迈克尔·J·莫南 申请人:康明斯过滤Ip公司