CN106413836A

CN106413836A - 表面改性的过滤介质

Info

Publication number: CN106413836A
Application number: CN201580034199.2A
Authority: CN
Inventors: 斯内赫·斯瓦米纳坦; 霍华德·于
Original assignee: Hollingsworth and Vose Co
Current assignee: Hollingsworth and Vose Co
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-02-15
Also published as: EP3142767A1; EP3142767A4; US20190336888A1; US10195542B2; WO2015175877A1; CN113262564A; US20150328565A1

Abstract

提供了表面改性的过滤介质，包括具有提高的性能特征的表面改性的过滤介质。在一些实施方案中，过滤介质可包括两个或更多个设计成提高流体分离效率的层。所述层中的一个或更多个可具有至少一部分被改性的表面以改变和/或提高表面相对于特定流体的可湿性。在涉及包括多于一个表面改性层的过滤介质的某些实施方案中，至少一个表面改性层可具有较另一表面改性层更大的空气渗透率和/或平均流量孔径。在所有其他因素都相同的情况下，与不包括这样的改性层或层构造的过滤介质相比，这样的层构造可得到具有提高的流体分离特性的介质。过滤介质可以很好地适用于各种应用，包括过滤燃料、空气和润滑油。

Description

表面改性的过滤介质

技术领域

本实施方案一般地涉及表面改性的过滤介质，并且具体地涉及具有提高的性能特征的表面改性的过滤介质。

背景技术

过滤元件可在多种应用中用于除去污染物。这样的元件可包括可以由纤维网形成的过滤介质。纤维网提供了允许流体(例如，气体、液体)流过介质的多孔结构。流体中所包含的污染物颗粒(例如，灰尘颗粒、煤烟颗粒)可以被捕获在纤维网上或纤维网中。取决于应用，过滤介质可以被设计成具有不同的性能特性(例如，提高的流体分离效率，例如燃料/水分离效率)。

在一些应用中，过滤介质可包括具有至少一个改性表面的层。尽管存在许多表面改性的过滤介质，但是介质中的层的性能特征(例如，效率)的改进将是有益的。

发明内容

提供了具有提高的性能特征的表面改性的过滤介质，以及与其有关的相关部件、系统和方法。在一些情况下，本申请的主题涉及相关产品、特定问题的替代解决方案，和/或结构和组合物的多种不同用途。

在一个实施方案中，提供了一种过滤介质。过滤介质包括非织造网，所述非织造网包括具有疏水表面的第一层。所述第一层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。过滤介质还包括具有疏水表面的第二层。所述第二层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间，并且其中所述第二层的透气率与所述第一层的透气率不同。过滤介质还包括第三层，其中所述第三层的表面涂覆有亲水材料。所述第三层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。

在另一个实施方案中，过滤介质包括非织造网，所述非织造网包括具有亲水表面的第一层。第一层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。过滤介质还包括具有亲水表面的第二层。第二层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。第一层和第二层中的至少一者的表面涂覆有亲水材料。第二层的透气率与第一层的透气率不同。过滤介质还包括具有疏水表面的第三层。第三层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。

在另一个实施方案中，过滤介质包括非织造网，所述非织造网包括含有具有第一表面粗糙度的第一表面的第一层。所述第一层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。过滤介质还包括含有具有第二表面粗糙度的第二表面的第二层，其中第二表面粗糙度大于第一表面粗糙度，并且其中当通过ASTM D5946-04测量时，第二表面的接触角大于90°。第二层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。

在另一个实施方案中，提供了过滤介质。所述过滤介质包括非织造网，所述非织造网包括具有疏水表面的第一层。所述第一层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间。过滤介质还包括第二层，其中第二层的表面涂覆有亲水材料。第二层的基重在0.1g/m²与100g/m²之间，厚度在0.05mm与3mm之间，并且透气率在0.3CFM与800CFM之间，并且其中第二层的透气率与第一层的透气率不同。

提供了包括上述和本文所述的过滤介质的过滤元件。还提供了使用上述和本文所述的过滤介质过滤流体(例如，含有燃料-水混合物或其他油-水混合物或乳液的液体)的方法。

当结合附图考虑时，本发明的其他优点和新特征将由以下本发明的多个非限制性实施方案的详细描述而变得明显。在本说明书和通过引用并入的文件包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应当以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文件包含彼此相冲突和/或不一致的公开内容，则应当以具有较晚生效日期的文件为准。

附图说明

将参考附图通过实例的方式描述本发明的非限制性实施方案，附图是示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单一数字表示。为清楚起见，并非每个部件都在每个图中标出，在图示不是本领域普通技术人员理解本发明所必需的情况下，也未示出本发明的每个实施方案的每个部件。在附图中：

图1A-B是(A)示出具有改性表面的过滤介质层的截面的示意图和(B)示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图。

图2是示出根据一组实施方案的包括多个层和层中的一者的改性表面的过滤介质的截面的示意图；

图3是示出根据一组实施方案的包括多个层和层中的一者的改性表面的过滤介质的截面的示意图；

图4是示出根据一组实施方案的包括亲水层和疏水层的过滤介质之截面的示意图；

图5是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图6是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图7是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图8是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图9是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图10是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图；

图11是示出根据一组实施方案的过滤介质的截面的示意图。

具体实施方式

提供了表面改性的过滤介质，包括具有提高的性能特征的表面改性的过滤介质。在一些实施方案中，过滤介质可以包括两个或更多个设计成提高流体分离效率(例如，燃料-水分离效率)的层。所述层中的一个或更多个可以具有至少一部分被改性以改变和/或提高表面相对于特定流体(例如，待分离的流体)的润湿性的表面。在涉及包括多于一个表面改性层的过滤介质的某些实施方案中，至少一个表面改性层可以具有较另一表面改性层更大的透气率和/或平均流量孔径。例如，上游表面改性层可以具有较下游表面改性层更大的透气率和/或平均流量孔径。在所有其他因素相同的情况下，与不包括这样的改性层或层构造的过滤介质相比，层的这样的构造可以导致介质具有提高的流体分离特性(例如，提高的流体聚结和/或脱落)。本文所述的过滤介质可以特别地适用于涉及过滤燃料、空气(例如，空气过滤器，空气-油聚结过滤器)和润滑油的应用，然而该介质也可用于其他应用(例如，液压应用)中。

如本文所述，表面改性层可用于过滤介质中以提供高流体分离效率。在一些情况下，可以通过具有使层聚结和/或排斥待与过滤流体(例如，液压流体、燃料、水、空气)分离的流体(例如，水、液压流体、油)的表面改性来实现增加的流体分离。在另一些实施方案中，表面改性使得层仅通过待分离的流体，使得流体可在下游层中分离。在一些情况下，用材料对层的表面进行改性可以赋予仅使用纤维难以实现或不能实现的润湿特性。例如，在一些实施方案中，加工条件可限制具有相对高的疏水性材料形成纤维的能力，从而防止仅使用纤维形成相对高的疏水表面。然而，通过对现有纤维网的表面进行改性，可以使用多种疏水材料来提供定制的疏水程度的疏水表面。类似地，某些加工和/或应用约束可能限制某些纤维形式的亲水材料的使用；然而，对现有纤维网的表面进行改性可以允许使用某些亲水材料来赋予表面期望的亲水性。

在一些实施方案中，包括两个或更多个设计成提高流体分离效率(例如，燃料-水分离效率)的层的过滤介质可以包括至少两个表面改性层。在某些实施方案中，与具有一个或不具有表面改性层的过滤介质相比，包括两个或更多个表面改性层的过滤介质可具有提高的流体分离效率。在一些实施方案中，包括两个或更多个设计成提高流体分离效率(例如，燃料-水分离效率)的层的过滤介质可以包括至少一个表面改性层(例如，两个或更多个表面改性层)和至少一个固有亲水或疏水的层。在某些实施方案中，与具有一个或不具有表面改性层的过滤介质相比，包括至少一个表面改性层和至少一个固有亲水或疏水的层的过滤介质可以具有提高的流体分离效率。

在一些实施方案中，表面改性层与从过滤介质的上游侧到下游侧的透气率、纤维直径分布、疏水性/亲水性程度和/或平均流量孔径的趋势(例如，增加、减少、交替)的组合使用可以进一步提高流体分离效率。在另一些实施方案中，这样的趋势不存在或不必需，并且主要由于表面改性层彼此组合而提高了流体分离效率。

如本文使用的术语“湿”和“润湿”可以指流体与表面相互作用以使得流体相对于表面的接触角小于90度的能力。因此，术语“相斥”和“排斥”可以指流体与表面相互作用以使得流体相对于表面的接触角大于或等于90度的能力。

表面改性层和包括表面改性层的过滤介质的实例可见于图1A至B。如图1A示例性所示，层10可以具有用材料15进行改性的表面12。在一些实施方案中，可对层(例如，层的表面)进行改性以改变和/或提高所述层的至少一个表面相对于特定流体的润湿性(例如，使层更亲水或更疏水)。在一个实例中，可将水接触角为60°的亲水表面改性为水接触角为15°。在另一个实例中，可将水接触角为100°的疏水表面改性为水接触角为150°或更大。在一些实施方案中，接触角大于或等于150℃的表面可以被称为“超疏水表面”。超疏水表面也可以具有低的接触角滞后性。在一些实施方案中，表面改性可以改变层的至少一个表面的亲水性或疏水性，使得所述层分别具有相反的亲水性或疏水性。例如，相对疏水的层的表面可以用亲水材料(例如，带电材料、有机亲水材料、无机材料如氧化铝、二氧化硅、金属)进行改性，使得改性表面为亲水的。或者，在某些实施方案中，相对亲水的层的表面可以用疏水材料进行改性，使得改性表面为疏水的。在一些实施方案中，层可以具有一个改性表面(例如，上游表面)和一个未改性表面(例如，下游表面)。在另一个实施方案中，层可以具有两个或更多个改性表面(例如，上游表面和下游表面)。在一些实施方案中，可以对整个层进行改性。例如，可以对层的内部和表面进行改性。

在一些实施方案中，如图1B中示例性示出的，过滤介质20(以截面示出)可以包括在其表面上具有材料30的第一表面改性层25，在其表面上具有材料40的第二表面改性层35，以及一个或更多个任选的层(例如，45、50)。在一些实施方案中，一个或更多个层的表面可以被改性为朝向待分离的流体润湿。在一些这样的实施方案中，润湿表面可以用于使待分离的流体的液滴的至少一部分聚结，使得液滴具有为了在随后的层上除去所需的尺寸和/或使得聚结的液滴能够在润湿表面上分离(例如，通过重力)。在一些实施方案中，可以对一个或更多个层的表面进行改性以排斥待分离的流体。例如，排斥表面可以基本上阻挡待分离的流体的液滴输送，使得可以抑制一定尺寸的液滴流过具有排斥表面的层并与过滤流体分离(例如，脱落)。

在一些实施方案中，过滤介质可以包括至少一个具有如上所述润湿表面或排斥表面的表面改性层。在某些实施方案中，过滤介质可以包括具有润湿表面的表面改性层和具有排斥表面的表面改性层两者。

在一些实施方案中，一个或更多个任选的层可以在一个或更多个表面改性层的上游和/或下游，如图1B所示。一个或更多个任选的层可以任选地是具有润湿或排斥表面的表面改性层；然而，非表面改性的任选层也是可能的。例如，在一些实施方案中，一个或更多个任选的层可以是分隔层、排水层、稀松布(scrim)、效率层、容量层和/或具有润湿或排斥表面的层。在某些实施方案中，分隔层可以用作待分离的流体的排出通道。

在一些实施方案中，不管层的表面如何被改性为亲水的或疏水的，过滤介质可包括两个或更多个具有不同的透气率、纤维尺寸分布、基重、厚度和/或平均流量孔径的层(例如，表面改性层)。在某些实施方案中，上游层可以具有较下游层更大的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径。在一些这样的实施方案中，下游层可以用于聚结和/或除去未被上游层聚结和/或除去的流体液滴。例如，上游层可以被设计成聚结和/或除去相对大的液滴，而下游层可以被设计成聚结和/或除去绕过上游层的较小的液滴。这可以例如通过以下来实现：将介质设计为包括透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径小于一个或更多个上游表面改性层的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径的下游表面改性层。例如，在一组实施方案中，每个下游表面改性层可以具有较上游表面改性层更低的透气率、平均纤维直径和/或更小的平均流量孔径。在另一个实例中，可以布置过滤介质使得表面改性层的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径从上游到下游降低。在另一些实施方案中，上游层可以具有较下游层更低的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径。

具有提高的流体分离效率的示例性过滤介质构造(构造1至9)描述于下表1中并示于图2至图10中。尽管该表包括疏水层和亲水层的具体构造，以及透气率、基重和厚度范围的特定范围，但是应当理解，其他构造和范围是可能的。

表1：多种过滤介质构造

在一些实施方案中，如图2所示，设计成除去相对亲水的流体(例如，水、极性液体)85的液滴的过滤介质60可以包括在透气率和/或平均流量孔径方面变化的多个疏水表面改性层。在某些实施方案中，过滤介质60可包括在表面改性层65、70和75上游的任选层80(例如，稀松布层、网(例如，线、塑料、环氧树脂)、排水层)，如图2所示。在一些实施方案中，表面改性层的透气率和/或平均流量孔径可从上游到下游降低。在一些这样的实施方案中，下游层可以较一个或更多个上游层脱落更小的液滴，如图所示。通常，从过滤流体中除去的流体可以在安装到过滤元件的收集容器上收集或自动排出。在一些实施方案中，过滤介质60可以具有表1中的构造1所示的特征。

或者，如图3所示，设计成聚结亲水流体液滴95的过滤介质90可以包括多个表面改性的亲水层，所述亲水层在透气率和/或平均流量孔径方面不同。过滤介质可以包括在表面改性层110、115和120上游的任选层100(例如，稀松布层)，如图3所示。在一些实施方案中，表面改性层的透气率和/或平均流量孔径可以从上游到下游降低。在一些这样的实施方案中，下游层可以聚结较一个或更多个上游层更小的液滴。在一些实施方案中，过滤介质90可以具有表1中的构造2所示的特征。

在一些实施方案中，过滤介质可以被设计为同时聚结和脱落流体液滴。例如，如图4至图8所示，过滤介质可包括一个或更多个具有改性以润湿待分离的流体的表面的层和一个或更多个具有改性以排斥待分离的流体的表面的层。在某些实施方案中，设计成从过滤流体中分离亲水流体135的过滤介质130可以包括在多个亲水表面改性层(例如，155，160，165)上游的多个疏水表面改性层(例如，140，145，150)，如图4所示。上游疏水表面改性层可用于除去亲水液滴(例如，通过脱落)，并且下游亲水表面改性层可用于聚结和除去(例如，通过重力)过滤流体中的剩余亲水流体的至少一部分。例如，较大的亲水流体液滴可以在上游通过疏水表面改性层脱落，并且剩余的亲水流体液滴可以在亲水表面改性层上聚结以形成通过重力除去的较大液滴。在一些实施方案中，过滤介质130可以具有表1中的构造3所示的特征。

或者，如图5所示，设计成从过滤流体中分离亲水流体175的过滤介质170可以包括在多个疏水表面改性层(例如，195，200，205)上游的多个亲水表面改性层(例如，180，185，190)。上游亲水表面改性层可用于聚结和除去(例如，通过重力)亲水液滴，并且下游疏水表面改性层可用于除去过滤流体中的剩余亲水流体的至少一部分。例如，亲水流体液滴可以在亲水表面改性层上聚结以形成通过重力或在下游通过疏水表面改性层除去的更大的液滴。在一些实施方案中，多个疏水改性层的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径和/或多个亲水改性层的透气率、平均纤维直径和/或平均流量孔径可以从上游到下游降低。在一些实施方案中，过滤介质170可以具有表1中的构造4所示的特征。

在一些实施方案中，包括一个或更多个具有改性以润湿待分离的流体的表面的层和一个或多个具有改性以排斥待分离的流体/流体液滴的表面的层的过滤介质或过滤器布置可以如图6至图8中所示布置。在一些实施方案中，表面改性层可以布置成以润湿性交替。例如，如图6和图7所示，过滤介质(例如，图6的过滤介质210)或过滤器布置(例如，图7的过滤器布置240)可以包括位于两个疏水表面改性层(例如，220和225，250和255)之间的亲水表面改性层(例如，215，245)。在一些这样的实施方案中，上游疏水表面改性层可以排斥和除去具有相对大直径的亲水液滴，使得相对大的液滴的至少一部分不干扰具有相对小直径的液滴在中间亲水表面改性层上聚结。下游亲水层可以用于排斥和除去至少一部分聚结液滴。在一些实施方案中，过滤介质210可以具有表1中的构造5所示的特征。

在另一个实例中，过滤介质或过滤器布置可以包括位于两个亲水表面改性层之间的疏水表面改性层。在一些这样的实施方案中，上游亲水表面改性层可以预聚结具有相对小直径的液滴的至少一部分以形成可以在中间疏水表面改性层上脱落的较大液滴。至少一部分的剩余液滴可以在下游亲水表面改性层上聚结并除去(例如，通过重力)。

在某些实施方案中，如图7和8所示，过滤器布置可以在上游阶段中具有至少一个上游表面改性层(例如，250，265)，所述上游表面改性层通过例如中间层与下游阶段中的另一表面改性层(例如，245，255，270)分离。在一些这样的实施方案中，上游层可用于在过滤流体到达下游过滤介质或阶段(例如，高颗粒效率介质、高颗粒效率阶段)之前聚结或排斥过滤流体中的待分离的流体(例如，具有相对大直径的液滴)的至少一部分。在一些实施方案中，过滤器布置240可以具有表1中的构造6所示的特征。在某些实施方案中，过滤器装置260可以具有表1中的构造7所示的特征。

在某些实施方案中，如图7和图9所示，双级过滤器布置(例如，240，280)可以包括至少一个表面改性层(例如，250，285)，其通过一个或更多个中间层或通过间隔与两个或更多个表面改性层(例如，245和255，290和295)分离。在一些这样的实施方案中，分离的表面改性层(例如，250，285)可以在包括两个或更多个表面改性层(例如，245和255，290和295)的阶段的上游。在一些应用中，上游阶段可以包括疏水表面改性层，在另一些应用中，所述层可以是亲水表面改性层。在一些实施方案中，过滤器布置280可以具有表1中的构造8所示的特征。

在一些实施方案中，设计成提高流体分离效率的过滤介质可以是如图10和图11中示例性示出的双相过滤介质(例如，在层之间包括纤维混合的介质和/或其中层的清晰划分不明显的介质)。在某些实施方案中，介质的上游阶段可以经表面改性为亲水的或疏水的。在一些这样的实施方案中，可以选择下游相使得相之间的界面为天然亲水的或疏水的。如图10所示，双相介质310可以包含具有亲水表面改性的上游相320和天然亲水的下游相325。在这样的实施方案中，双相过滤介质的表面和相之间的界面均可以用于聚结待分离的流体的液滴315。在另一实例中，如图11所示，双相介质330可以包含具有疏水表面改性的上游相340和天然亲水的下游相345。在这样的实施方案中，双相过滤介质的表面可以脱落待分离的流体的液滴335，并且相之间的亲水界面可以用于聚结和通过重力除去待分离的流体的剩余液滴的至少一部分。在一些实施方案中，过滤介质310可以具有表1中的构造9所示的特征。在某些实施方案中，过滤介质330可以具有表1中的构造10所示的特征。

应当理解，图中所示的层的构造仅仅是示例性的，以及在另一些实施方案中，包括层的其他构造的过滤介质也是可能的。例如，尽管在图1至图9中以特定顺序示出了第一和第二(以及任选的第三、第四等)层，但在另一些实施方案中，任选的第三层可以位于第一层和第二层之间。在另一些实施方案中，第一层可以位于第二层和任选的第三层之间。在又一些实施方案中，一个或更多个中间层(例如非表面改性层)可存在于两个层之间。其他布置也是可能的。另外，应当理解，如本文使用的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”层是指介质中的不同层，并且不意味着限制关于该层的特定功能。例如，尽管在一些实施方案中，“第一”层可以被描述为用于提高聚结的层，但是在另一些实施方案中，“第一”层可以用于描述用于提高流体除去(例如，脱落)的层。同样地，“第二”、“第三”和“第四”层中的每一个可以独立地用于描述用于提高流体液滴聚结或除去的层。此外，在一些实施方案中，除了图中示出的层之外，还可以存在另外的层(例如，“第五”、“第六”或“第七”层)。例如，在一些实施方案中，过滤介质或过滤器布置可以包括多达约二十层。还应当理解，在一些实施方案中并非需要存在图中示出的所有部件。例如，在一些实施方案中，至少一些水平的聚结可以发生在最后一个下游层之后。

还应当理解，对于上述实施方案，表面改性层可以用相对于特定流体固有地具有期望的润湿特性并且缺少表面改性的层替换。然而，在一些实施方案中，需要表面改性(例如，粗糙度、材料)以获得期望的润湿特性。

如上所述，本文所述的过滤介质可以包括至少两个表面改性层。通常，可以使用用于对层的表面进行改性的任何合适的方法。在一些实施方案中，可以通过使用熔体添加剂涂覆表面的至少一部分和/或改变表面的粗糙度来对层的表面进行改性。

在一些实施方案中，表面改性可以是涂层。在某些实施方案中，涂覆过程涉及将分散在溶剂或溶剂混合物中的树脂或材料(例如，疏水材料、亲水材料)引入预成型纤维层(例如，通过熔喷法形成的预成型纤维网)中。涂覆方法的非限制性实例包括使用气相沉积(例如，化学气相沉积、物理气相沉积)；逐层沉积；蜡固化；自组装；溶胶-凝胶处理；缝模涂布机；凹版涂覆；丝网涂覆；施胶压榨涂覆(例如，双辊型或计量刀片型施胶压榨涂布机)；薄膜压榨涂覆；刮涂；辊刮涂覆；气刀涂覆；辊涂；泡沫涂覆；逆向辊涂；棒涂；幕涂；复合涂覆(champlex coating)；刷涂；比尔刮涂；短驻留刮涂；唇涂；门辊涂覆；门辊施胶压榨涂覆；实验室施胶压榨涂覆；熔涂；浸涂；刀辊涂覆；旋涂；喷涂(例如，电喷涂)；有缺口的辊涂覆、辊转移涂覆、衬垫饱和涂覆和饱和浸渍。其他涂覆方法也是可能的。在一些实施方案中，可以使用非压缩涂覆技术将亲水或疏水材料施加到纤维网上。非压缩涂覆技术可以涂覆纤维网而不显著减小网的厚度。在另一些实施方案中，可以使用压缩涂覆技术将树脂施加到纤维网上。

在一组实施方案中，本文所述的表面使用化学气相沉积进行改性，例如，表面或层可包括化学气相沉积涂层。在化学气相沉积中，纤维网暴露于在高能级激发(例如热、微波、UV、电子束或等离子体)下沉积到纤维网上的来自气体或液体蒸气的气态反应物。任选地，可以使用载体气体，例如氧气、氦气、氩气和/或氮气。

其他气相沉积方法包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)或等离子体增强化学气相沉积(PEDVD)、激光化学气相沉积(LCVD)、光化学气相沉积(PCVD)、化学气相浸渗(CVI)和化学束外延(CBE)。

在物理气相沉积(PVD)中，薄膜通过汽化形式的期望膜材料的冷凝而沉积到基底上。该方法涉及物理过程，例如高温真空蒸发与随后的冷凝，或等离子体溅射轰击，而不是化学反应。

在将涂层施加到纤维网上之后，涂层可通过任何合适的方法干燥。干燥方法的非限制性实例包括使用光干燥器、红外干燥器、热空气炉蒸汽加热筒，或本领域普通技术人员熟知的任何合适类型的干燥器。

在一些实施方案中，可以涂覆层(例如，表面改性的)的纤维的至少一部分而基本上不阻塞纤维网的孔。在一些情况下，可以涂覆基本上所有的纤维而基本上不阻塞孔。在一些实施方案中，可以使用本文所述的方法(例如，通过使一种或更多种材料溶解和/或悬浮于溶剂中以形成树脂)用相对高重量百分比的树脂或材料涂覆纤维网而不阻塞层(例如，表面改性的)的孔。

在一些实施方案中，可以使用熔体添加剂对表面进行改性。熔体添加剂是在挤出工艺期间添加到热塑性塑料纤维中的功能化学品，其可致使在形成后表面上的物理和化学特性与热塑性塑料本身的物理和化学特性不同。

在一些实施方案中，材料可以在被施加于层之后经历化学反应(例如，聚合)。例如，层的表面可以涂覆有一种或更多种在涂覆后聚合的单体。在另一个实例中，层的表面可以包含由于熔体添加剂而在纤维网形成之后聚合的单体。在一些这样的实施方案中，可以使用线上(in-line)聚合。线上聚合(例如，线上紫外聚合)是在足以诱发聚合的条件下(例如，在UV照射下)使单体或液体聚合物溶液在基材上固化的方法。

在逐层(LBL)沉积中，具有交替静电荷的分子被用于形成含有具有交替静电荷的层的材料。简言之，LBL材料通过以下形成：使具有第一电荷的分子(例如，聚阳离子)沉积到表面上以形成第一带电分子层并使带相反电荷的分子(例如，聚阴离子)沉积到所述第一带电分子层上以形成第二带电分子层。可以重复该过程以形成具有期望层数的材料。通常，LBL材料可以特别地适用于将表面改性为亲水的。在某些实施方案中，可以对LBL材料进行进一步改性以使LBL表面疏水。在一些实施方案中，可以将颗粒(例如，纳米颗粒)并入LBL材料中以提高粗糙度效果。

术语“自组装单层”(SAM)是指可以通过将合适的基材浸入活性表面活性剂在有机溶剂中的溶液中以产生疏水或亲水表面而自发形成的分子组装。

在蜡固化中，将层浸入在90℃下加热的熔融烷基烯酮二聚体(AKD)中，然后于室温下在干燥的N₂气体气氛中冷却。AKD在其固化并改善基材的疏水时经历分形生长。

在一些实施方案中，可以通过使层表面或层表面上的材料粗化来对表面进行改性。在一些这样的情况下，表面改性可以是粗化的表面或材料。层表面或层表面上的材料的表面粗糙度可以微观上和/或宏观上粗化。用于提高粗糙度的方法的非限制性实例包括用某些纤维对表面进行改性，混合具有不同直径的纤维以及光刻。在某些实施方案中，具有不同直径的纤维(例如，短纤维、连续纤维)可以混合或用于提高或减小表面粗糙度。在一些实施方案中，可单独使用静电纺丝或与其他方法(例如，化学气相沉积)组合来产生施加的表面粗糙度。在一些实施方案中，可以使用光刻来使表面粗化。光刻涵盖将设计从母版转移到表面上的许多不同类型的表面处理。通常，粗糙表面的接触角可由用于均匀表面的Wenzel方程或用于不均匀表面(例如，平坦固体顶部和平坦气隙的复合表面)的Cassie Baxter方程给出。粗糙度比可以通过使用Wenzel方程得到。粗糙度比被定义为固体表面的真实面积与表观面积的比，并且是表面粗糙度如何影响均匀表面的量度。对于相同介质中的不同表面粗糙度，计算润湿的固体表面积的不同分数。

通常，可以使用任何合适的材料来改变层(例如，表面改性的)的表面化学性质，从而改变其润湿性。在一些实施方案中，材料可以是带电的。在一些这样的实施方案中，如本文更详细描述的，层(例如，表面改性的)的表面电荷可以进一步促进聚结和/或提高水分离效率。例如，在某些实施方案中，具有带电的亲水改性表面的第二层可以具有较具有不带电的亲水改性表面或未改性表面的第二层更大的燃料-水分离效率和/或产生更大的聚结液滴。在另一些实施方案中，层(例如，表面改性的)的表面电荷使得表面亲水，但是可以不另外促进聚结和/或提高水分离效率。

通常，改性表面的净电荷可以为负的、正的或中性的。在一些情况下，改性表面可以包含带负电的材料和/或带正电的材料。在一些实施方案中，可以用静电中性材料对表面进行改性。可用于对表面进行改性的材料的非限制性实例包括聚电解质(例如，阴离子的、阳离子的)；低聚物；聚合物(例如，全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯、聚己内酯、聚[双(三氟乙氧基)磷腈]、具有羧酸部分的聚合物、具有胺部分的聚合物、多元醇)；小分子(例如，含有羧酸酯/盐的单体、具有含胺单体的聚合物、多元醇)；离子液体；单体前体；金属(例如，金、铜、锡、锌、硅、铟、钨)，和气体及其组合。

在一些实施方案中，阴离子聚电解质可用于对层(例如，表面改性的)的表面进行改性。例如，可以将一种或更多种阴离子聚电解质喷涂或浸涂到层(例如，表面改性的)的至少一个表面上。可用于对表面进行改性的阴离子聚电解质的非限制性实例包括聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸-共聚-丙烯腈)、聚(丙烯酸)、聚茴香脑磺酸(polyanetholesulfonic)、聚(4-苯乙烯磺酸钠)、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚(4-苯乙烯磺酸)、聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)、聚(乙烯基硫酸酯/盐)、和聚(乙烯基磺酸，钠)及其组合。

在一些实施方案中，阳离子聚电解质可用于对层(例如，表面改性的)的表面进行改性。可用于对表面进行改性的阳离子聚电解质的非限制性实例包括聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚烯丙胺盐酸盐、聚(丙烯酰胺-共聚-二甲基氨基乙基丙烯酸酯甲基)、聚(丙烯酰胺-共聚-二烯丙基二甲基铵)、聚(4-乙烯基吡啶)，和具有离子化主链的紫罗烯型的两亲性聚电解质及其组合。

在另一些实施方案中，表面改性层可以包含用于对层的表面进行改性的不带电材料。

在一些实施方案中，可以使用小分子(例如，单体、多元醇)来对层的至少一个表面进行改性。例如，可以使用多元醇(例如，甘油、季戊四醇、乙二醇、丙二醇、蔗糖)，一元羧酸，不饱和二羧酸和/或含有一种或更多种胺的小分子来对层的至少一个表面进行改性。在某些实施方案中，小分子可以用作熔体添加剂。在另一个实例中，小分子可以通过涂覆(例如，化学气相沉积)沉积在层(例如，表面改性的)的至少一个表面上。在一些实施方案中，不管改性方法如何，层(例如，表面改性的)表面上的小分子可以在沉积之后聚合。

在某些实施方案中，可以使用小分子(例如一元羧酸和/或不饱和二羧酸(二元酸))来对层的至少一个表面进行改性。例如，在一些情况下，一元羧酸和/或不饱和二羧酸(二元酸)可在沉积后使用线上紫外聚合进行聚合。可用于对层的至少一个表面进行改性的一元羧酸的非限制性实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、当归酸、香茅酸(cytronellicacid)、蓖麻毒酸(ricin acid)、棕榈油酸(palmitooleic acid)、芥酸、4-乙烯基苯甲酸、山梨酸、香叶酸、亚麻酸和脱氢香叶酸及其组合。可用于对层的至少一个表面进行改性的不饱和二羧酸(二元酸)的非限制性实例包括马来酸、衣康酸、乙炔二羧酸和马来酸单酰胺酸及其组合。

在某些实施方案中，小分子可以是含胺的小分子。含胺的小分子可以是伯胺、仲胺或叔胺。在一些这样的情况下，含胺的小分子可以是单体。可用于对层(例如，表面改性的)的至少一个表面进行改性的含胺的小分子(例如，含胺单体)的非限制性实例包括烯丙胺、2-氨基苯基二硫化物、4-氨基苯基炔丙基醚、1，2，4，5-苯四甲酰胺、1，2，4，5-苯四胺、4，4’-(1，1’-联苯-4，4’-二基二氧基)二苯胺、2，2-双(氨基乙氧基)丙烷、6-氯-3，5-二氨基-2-吡嗪甲酰胺、4-氯-邻苯二胺、1，3-环己烷双(甲胺)、1，3-二氨基丙酮、1，4-二氨基蒽醌、4，4’-二氨基苯酰替苯胺、3，4-二氨基二苯甲酮、4，4’-二氨基二苯甲酮、2，6-二氨基-4-氯嘧啶-1-氧化物、1，5-二氨基-2-甲基戊烷、1，9-二氨基壬烷、4，4’-二氨基八氟联苯、2，6-二氨基嘌呤、2，4-二氨基甲苯、2，6-二氨基甲苯、2，5-二氯-对苯二胺、2，5-二甲基-1，4-苯二胺、2-二甲基-1，3-丙二胺、4，9-二氧杂-1，12-十二烷二胺、1，3-二氨基戊烷、2，2’-(亚乙二氧基)双(乙胺)、4，4’-(六氟亚异丙基)双(对亚苯基氧基)二苯胺、4，4’-(六氟亚异丙基)二苯胺、5，5’-(六氟亚异丙基)二邻甲苯胺、4，4’-(4，4’-亚异丙基二苯基-1，1’-二基二氧基)二苯胺、4，4’-亚甲基双(2-氯苯胺)、4，4’-亚甲基双(环己胺)、4，4’-亚甲基双(2，6-二乙基苯胺)、4，4’-亚甲基双(2，6-二甲基苯胺)、3，3’-亚甲基二苯胺、3，4’-氧二苯胺、4，4’-(1，3-亚苯基二亚异丙基)二苯胺、4，4’-(1，4-亚苯基二亚异丙基)二苯胺、4，4’-(1，3-亚苯基二氧基)二苯胺、(1，4-丁二醇)双(4-氨基苯甲酸酯)低聚物、2，3，5，6-四甲基对苯二胺、2，4，6-三甲基间苯二胺、4，7，10-三氧杂-1，13-十三烷二胺、三(2-氨基乙基)胺、对二甲苯二胺、大环多胺(cyclen)、N，N’-二乙基-2-丁烯-1，4-二胺、N，N，-二异丙基乙二胺、N，N’-二异丙基-1，3-丙二胺、N，N’-二甲基-1，3-丙二胺、N，N’-二苯基对苯二胺、2-(戊-4-炔基)-2-唑啉、1，4，8，12-四氮杂环十五烷、1，4，8，11-四氮杂环十四烷-5，7-二酮、1-[双[3-(二甲基氨基)丙基]氨基]-2-丙醇、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、1，6-二氨基己烷-N，N，N’，N’-四乙酸、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇、N，N，N’，N”，N”-五甲基二亚乙基三胺、N，N，N’，N’-四乙基-1，3-丙二胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，4-丁二胺、N，N，N’，N’-四甲基-2-丁烯-1，4-二胺、N，N，N’，N’-四甲基-1，6-己二胺、1，4，8，11-四甲基-1，4，8，11-四氮杂环十四烷，和1，3，5-三甲基六氢-1，3，5-三嗪及其组合。在某些实施方案中，含胺单体可以是一种或更多种上述含胺的小分子(例如，丙烯酰胺)的衍生物，其具有一个或更多个能够与其他分子反应形成聚合物的官能团(例如，不饱和碳-碳键)。

在一些实施方案中，小分子可以是无机或有机疏水分子。非限制性实例包括烃(例如，CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₆H₆)；碳氟化合物(例如，CF₄、C₂F₄、C₃F₆、C₃F₈、C₄H₈、C₅H₁₂、C₆F₆)；硅烷(例如，SiH₄、Si₂H₆、Si₃H₈、Si₄H₁₀)；有机硅烷(例如，甲基硅烷、二甲基硅烷、三乙基硅烷)；硅氧烷(例如，二甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷)；ZnS；CuSe；InS；CdS；钨；碳化硅；氮化硅；氮氧化硅；氮化钛；碳；硅-锗，和以烷基封端的疏水丙烯酸类单体及其卤代衍生物(例如，2-乙基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈)。在某些实施方案中，用于对层的表面进行改性的合适的烃可以具有式C_xH_y，其中x是1至10的整数且y是2至22的整数。在某些实施方案中，用于对层的表面进行改性的合适的硅烷可以具有式Si_nH_2n+2，其中任何氢可以被卤素(例如，Cl、F、Br、I)取代，并且其中n是1至10的整数。

如本文使用的“小分子”是指天然或人工产生的(例如，通过化学合成)具有相对低的分子量的分子。通常，小分子是有机化合物(即，其含有碳)。小的有机分子可以含有多个碳-碳键、立构中心和其他官能团(例如，胺、羟基、羰基和杂环等)。在某些实施方案中，小分子的分子量为至多约1,000g/mol、至多约900g/mol、至多约800g/mol、至多约700g/mol、至多约600g/mol、至多约500g/mol、至多约400g/mol、至多约300g/mol、至多约200g/mol或至多约100g/mol。在某些实施方案中，小分子的分子量为至少约100g/mol、至少约200g/mol、至少约300g/mol、至少约400g/mol、至少约500g/mol、至少约600g/mol、至少约700g/mol、至少约800g/mol、或至少约900g/mol、或至少约1,000g/mol。上述范围的组合(例如，至少约200g/mol且至多约500g/mol)也是可能的。

在一些实施方案中，聚合物可用于对层的至少一个表面进行改性。例如，可以通过涂覆方法将一种或更多种聚合物施加到层的表面的至少一部分上。在某些实施方案中，聚合物可以由一元羧酸和/或不饱和二羧酸(二元酸)形成。在某些实施方案中，聚合物可以是接枝共聚物并且可以通过将聚合物或低聚物接枝到纤维和/或纤维网中的聚合物(例如，树脂聚合物)上而形成。接枝聚合物或低聚物可以包含可用于在接枝与纤维和/或纤维网中的聚合物之间形成化学键的羧基部分。纤维和/或纤维网中的可用于形成接枝共聚物的聚合物的非限制性实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和尼龙及其组合。可以通过化学和/或放射化学(例如，电子束、等离子体、电晕放电、UV照射)方法引发接枝聚合。在一些实施方案中，聚合物可以是具有包含胺的重复单元的聚合物(例如，聚丙烯胺、聚乙烯亚胺、聚唑啉)。在某些实施方案中，聚合物可以是多元醇。

在一些实施方案中，气体可用于对层(例如，表面改性的)的至少一个表面进行改性。在一些这样的情况下，气体中的分子可以与层(例如，表面改性的)表面上的材料(例如，纤维、树脂、添加剂)反应以形成官能团(例如带电的部分)和/或增加层表面上的氧含量。官能团的非限制性实例包括羟基、羰基、醚、酮、醛、酸、酰胺、乙酸酯/盐、磷酸酯/盐、亚硫酸酯/盐、硫酸酯/盐、胺、腈和硝基。可与层(例如，表面改性的)的至少一个表面反应的气体的非限制性实例包括CO₂、SO₂、SO₃、NH₃、N₂H₄、N₂、H₂、He、Ar和空气及其组合。

在一些实施方案中，层的粗糙度可用于对层相对于特定流体的润湿性进行改性。在一些情况下，粗糙度可改变或提高层表面的润湿性。例如，粗糙度可用于将固有亲水表面转变为疏水表面。在一些情况下，粗糙度可用于提高固有疏水表面的疏水性。本领域普通技术人员将知晓改变纤维网表面的粗糙度的方法。

在一些实施方案中，层表面的粗糙度可以大于或等于约50SU、大于或等于约100SU、大于或等于约150SU、大于或等于约200SU、大于或等于约250SU、大于或等于约300SU、大于或等于约350SU、大于或等于约400SU、或者大于或等于约450SU。在一些情况下，层的粗糙度可以小于或等于约470SU、小于或等于约450SU、小于或等于约400SU、小于或等于约350SU、小于或等于约300SU、小于或等于约250SU、小于或等于约200SU、小于或等于约150SU、或者小于或等于约100SU。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50SU且小于或等于约470SU、大于或等于约100SU且小于或等于约450SU)。粗糙度可以使用Sheffield平滑度测试测定。在一些实施方案中，Sheffield平滑度测试可用于测量宏观尺度粗糙度。简言之，平滑度测试仪通过使空气在试样和接触试样顶侧的两个加压同心环形带之间流动来测量纸和纸板的平滑度。单位是Sheffield单位(SU)。将16平方英寸的方形样品安装在机器的环形环之间的基座上，并将测量头降低到样品顶部上。向环形环之间的样品提供空气。从环和样品表面之间流动的空气量(流速)是表面平滑度的间接度量。

在一些实施方案中，层表面的粗糙度可以大于或等于约1微米、大于或等于约2微米、大于或等于约3微米、大于或等于约4微米、大于或等于约5微米、大于或等于约6微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10微米、或者大于或等于约12微米。在一些情况下，层的粗糙度可以小于或等于约15微米、小于或等于约14微米、小于或等于约12微米、小于或等于约10微米、小于或等于约8微米、小于或等于约6微米、小于或等于约5微米、小于或等于约4微米、或者小于或等于约3微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约15微米、大于或等于约2微米且小于或等于约14微米)。可以使用Parker印刷-表面(PPS)测试测定粗糙度。在一些实施方案中，Parker印刷-表面(PPS)测试可用于测量宏观尺度粗糙度。简言之，Parker印刷-表面(PPS)测试仪是空气泄漏测试仪，其中粗糙度是夹持压力的函数。该仪器包括一个内部气流限制器，其压降与流动特性密切相关。通过将经过测量头和纸测试表面的压降与经过流量限制器的压降进行比较来计算空气流量。在该测试中，在1000kPa下在16平方英寸的样品上记录PPS粗糙度值。PPS测试仪使用高夹持压力并使用窄的计量面以防止空气流过纸张内部或从背面泄漏从而允许将纸的粗糙度表示为几何单位(在这种情况下为微米)。

如本文所述，在一些实施方案中，可以将表面改性为亲水的。如本文使用的术语“亲水”可以指水接触角小于90度的材料。因此，“亲水表面”可以指水接触角小于90度的表面。在一些实施方案中，可以将表面改性为亲水的使得水接触角小于90度、小于或等于约80度、小于或等于约75度、小于或等于约70度、小于或等于约65度、小于或等于约60度、小于或等于约55度、小于或等于约50度、小于或等于约45度、小于或等于约40度、小于或等于约35度、小于或等于约30度、小于或等于约25度、小于或等于约20度、或者小于或等于约15度。在一些实施方案中，水接触角大于或等于约0度、大于或等于约5度、大于或等于约10度、大于或等于约15度、大于或等于约20度、大于或等于约25度、大于或等于约35度、大于或等于约45度、或者大于或等于约60度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0度且小于90度、大于或等于约0度且小于约60度)。水接触角可以使用ASTM D5946-04测量。接触角是当液滴停留在平固体表面上时基材表面与在三相点处画到水滴表面的切线之间的角度。接触角测量仪或测角仪可用于该测定。

如本文所述，在一些实施方案中，可以将表面改性为疏水的。如本文使用的术语“疏水”可以指水接触角大于或等于90度(例如，大于或等于120度、大于或等于150度)的材料。因此，“疏水表面”可以指水接触角大于90度的表面。在一些实施方案中，可以将表面改性为疏水的使得水接触角大于90度、大于或等于100度、大于或等于105度、大于或等于110度、大于或等于115度、大于或等于120度、大于或等于125度、大于或等于130度、大于或等于135度、大于或等于145度、大于或等于150度、大于或等于155度、或者大于或等于160度。在一些这样的实施方案中，表面的接触角可以大于或等于约150度。在一些情况下，水接触角小于或等于约180度、小于或等于约175度、小于或等于约165度、小于或等于约150度、小于或等于约135度、小于或等于约120度、或者小于或等于约105度。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于90度且小于约180度、大于或等于约105度且小于约180度)。

在一些实施方案中，用于对层的表面进行改性的分子的分子量可以大于或等于2g/mol、大于或等于10g/mol、大于或等于16g/mol、大于或等于20g/mol、大于或等于50g/mol、大于或等于100g/mol、大于或等于300g/mol、大于或等于500g/mol、大于或等于1,000g/mol、大于或等于5,000g/mol、大于或等于10,000g/mol、大于或等于50,000g/mol、大于或等于100,000g/mol、大于或等于250,000g/mol、大于或等于500,000g/mol、或者大于或等于750,000g/mol。在一些情况下，用于对层的表面进行改性的分子之分子量可以小于或等于约1,000,000g/mol、小于或等于约750,000g/mol、小于或等于约500,000g/mol、小于或等于约250,000g/mol、小于或等于约100,000g/mol、小于或等于约50,000g/mol、小于或等于约25,000g/mol、小于或等于约5,000g/mol、小于或等于约1,000g/mol、小于或等于约500g/mol、小于或等于约200g/mol、小于或等于约100g/mol、或者小于或等于约50g/mol。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约2g/mol且小于约1,000,000g/mol的分子量、大于或等于约16g/mol且小于约1,000,000g/mol的分子量、大于或等于约10g/mol且小于约1,000g/mol的分子量、大于或等于约20g/mol且小于约1,000g/mol的分子量)。其他范围也是可能的。应当理解，聚合物的分子量是指数均分子量。

通常，用于对层的至少一个表面进行改性的材料相对于该层的总重量的重量百分比可以大于或等于约0.0001重量％、大于或等于约0.0005重量％、大于或等于约0.001重量％、大于或等于约0.005重量％、大于或等于约0.01重量％、大于或等于约0.05重量％、大于或等于约0.1重量％、大于或等于约0.5重量％、大于或等于约1重量％、大于或等于约2重量％、大于或等于约4重量％、大于或等于约6重量％、或者大于或等于约8重量％。在一些情况下，用于对层的至少一个表面进行改性的材料相对于该层的总重量的重量百分比可以小于或等于约10重量％、小于或等于约8重量％、小于或等于约5重量％、小于或等于约3重量％、小于或等于约1重量％、小于或等于约0.5重量％、小于或等于约0.1重量％、小于或等于约0.05重量％、小于或等于约0.01重量％、或者小于或等于约0.005重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，材料的重量百分比大于或等于约0.0001重量％且小于约10重量％、大于或等于约0.0001重量％且小于约5重量％)。其他范围也是可能的。层(例如，表面改性的)中的材料的重量百分比是基于该层的干固体。

也可以在表面改性之前和之后使用异丙醇(IPA)/水等级测试测定表面的相对疏水性或亲水性。(IPA)/水等级测试是改进的AATCC TM 193测试。为了进行该测试，可以使用10μL的液滴大小，同时将温度控制在60°F与80°F之间。IPA/水等级可以通过以最低编号的测试液体开始(见表2)，将一滴测试液体置于表面改性网的表面上的三个位置上来进行。用更高编号的液体重复该过程直至达到在10秒后不在表面上扩散或通过毛细作用吸入表面的最高数字。等级-1表明表面是亲水的，例如，水滴扩散并完全渗入纤维网。等级0或更高表明表面是疏水的，最高值(例如，19)表示高于较低值的疏水程度。

表2：用于IPA/水等级的液体

在一些实施方案中，本文所述的层(例如，表面改性层)的IPA/水等级可以为至少1、至少3、至少5、至少8、至少12、至少15、或至少为17。所述层的IPA/水等级可以小于或等于19、小于或等于16、小于或等于12、小于或等于8、小于或等于5、或者小于或等于3。上述范围的组合也是可能的。

诸如本文所述的表面改性层的层可以具有某些性能特征，例如透气率。例如，在一些实施方案中，层(例如，表面改性层)的透气率可以大于或等于约0.1CFM、大于或等于约0.3CFM、大于或等于约0.5CFM、大于或等于约2CFM、大于或等于约5CFM、大于或等于约10CFM、大于或等于约25CFM、大于或等于约50CFM、大于或等于约100CFM、大于或等于约200CFM、大于或等于约300CFM、大于或等于约400CFM、大于或等于约500CFM、大于或等于约600CFM、或者大于或等于约700CFM。在一些情况下，层(例如，表面改性层)的透气率可以小于或等于约800CFM、小于或等于约700CFM、小于或等于约600CFM、小于或等于约500CFM、小于或等于约400CFM、小于或等于约300CFM、小于或等于约200CFM、小于或等于约100CFM、小于或等于约50CFM、小于或等于约25CFM、小于或等于约10CFM、小于或等于约5CFM、小于或等于约1CFM、或者小于或等于约0.3CFM。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.5CFM且小于或等于约800CFM、大于或等于约2CFM且小于或等于约400CFM)。透气率的其他值也是可能的。透气率可以根据标准TAPPI T-215使用38cm²的测试面积和125Pa的压降(0.5英寸水柱)来测定。

平均流量孔径可以根据需要选择。例如，在一些实施方案中，层(例如，表面改性层)的平均流量孔径可以大于或等于约0.1微米、大于或等于约1微米、大于或等于约2微米、大于或等于约5微米、大于或等于约10微米、大于或等于约20微米、大于或等于约30微米、大于或等于约40微米、或者大于或等于约50微米。在一些情况下，层(例如，表面改性层)的平均流量孔径可以小于或等于约60微米、小于或等于约50微米、小于或等于约40微米、小于或等于约30微米、小于或等于约20微米、小于或等于约10微米、或者小于或等于约5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约60微米、大于或等于约0.1微米且小于或等于约30微米)。平均流量孔径的其他值也是可能的。平均流量孔径可根据标准ASTM E1294(2008)(M.F.P.)测定。

诸如本文所述的表面改性层的层可具有某些结构特性，例如基重和厚度。例如，在一些实施方案中，层(例如，表面改性层)的基重可以大于或等于约0.01g/m²、大于或等于约0.05g/m²、大于或等于约0.1g/m²、大于或等于约1g/m²、大于或等于约5g/m²、大于或等于约10g/m²、大于或等于约20g/m²、大于或等于约30g/m²、大于或等于约50g/m²、大于或等于约60g/m²、大于或等于约80g/m²、大于或等于约100g/m²、大于或等于约200g/m²、大于或等于约300g/m²、或者大于或等于约400g/m²。在一些情况下，层(例如，表面改性层)的基重可以小于或等于约500g/m²、小于或等于约400g/m²、小于或等于约300g/m²、小于或等于约200g/m²、小于或等于约100g/m²、小于或等于约80g/m²、小于或等于约60g/m²、小于或等于约50g/m²、小于或等于约40g/m²、小于或等于约30g/m²、小于或等于约20g/m²、小于或等于约10g/m²、小于或等于约5g/m²、小于或等于约1g/m²、或者小于或等于约0.5g/m²。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10g/m²且小于或等于约100g/m²、大于或等于约1g/m²且小于或等于约60g/m²)。基重的其他值也是可能的。基重可以根据标准TAPPI T-410测定。

在一些实施方案中，层(例如，表面改性层)的厚度可以大于或等于约0.0002mm、大于或等于约0.0005mm、大于或等于0.001mm、大于或等于约0.005mm、大于或等于约0.01mm、大于或等于0.05mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约1.5mm、大于或等于约2mm、大于或等于约2.5mm、大于或等于约3mm、大于或等于约4mm、大于或等于约5mm、大于或等于约6mm、大于或等于约7mm、或者大于或等于约8mm。在一些情况下，层(例如，表面改性层)的厚度可以小于或等于约10mm，小于或等于约9mm，小于或等于约8mm，小于或等于约6mm、小于或等于约5mm、小于或等于约4mm、小于或等于约3mm、小于或等于约2.5mm、小于或等于约2mm、小于或等于约1.5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约0.1mm、小于或等于约0.05mm、小于或等于约0.01mm、小于或等于约0.005mm、小于或等于约0.001mm、或者小于或等于约0.0005mm。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约0.05mm且小于或等于约10mm、大于或等于约0.05mm且小于或等于约3mm、大于或等于约0.05mm且小于或等于约2.5mm)。厚度的其他值是可能的。介质层的厚度可以根据标准TAPPI T411测定。

如本文所述的过滤介质可以具有有利的性能特征，包括颗粒效率、透气率、压降和容尘量。在一些实施方案中，表面改性层可用于提高包括所述表面改性层的过滤介质和/或过滤器布置的总平均流体分离效率。不管待分离的流体如何，在一些实施方案中，平均流体(例如，燃料-水)分离效率可以在约20％至约99％或更高(例如，约30％至约99％、约60％至约99％)范围内变化。例如，在某些实施方案中，平均流体分离效率可以至少为约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％、或至少约99％。在一些情况下，平均流体分离效率可以小于或等于约99.9％、小于或等于约99％、小于或等于约99.9％、小于或等于约99％、小于或等于约98％、或者小于或等于约95％。上述范围的组合是可能的(例如，至少约60％且小于或等于约99％)。其他范围也是可能的。

在某些实施方案中，初始流体分离效率可以至少为约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％、或者至少约99.9％。在一些情况下，初始流体分离效率可以小于或等于约99.9％、小于或等于约99％、小于或等于约98％、或者小于或等于约95％。上述范围的组合是可能的(例如，至少约60％且小于或等于约99.99％)。其他范围也是可能的。

如本文使用的平均燃料-水分离效率和初始燃料-水分离效率使用SAEJ 1488测试测量。该测试涉及通过泵使具有受控的水含量(2500ppm)的燃料(超低硫柴油燃料)样品以0.069cm/秒的面速度穿过介质。将水乳化成细小液滴并送入以考验介质。水是聚结的或脱落的或两者，并且在壳体的底部收集。通过卡尔·费歇尔滴定在介质的上游和下游测量样品的水含量。效率是从燃料-水混合物中除去的水的量。燃杆水分离效率计算为(1-C/2500)＊100，其中C是水的下游浓度。在测试的前10分钟计算初始效率，并且平均效率计算为在150分钟结束时的效率的平均值。为了测量如本文所述的平均燃料-水分离效率，在测试开始后10分钟进行介质上游和下游的样品的第一次测量。然后，每20分钟进行介质下游的样品的测量。

在一些实施方案中，可以通过如下获得更高的平均燃料-水分离效率和初始燃料-水分离效率：使用多层本文所述的介质，通过包括多个过滤介质阶段(例如，多个交替的疏水阶段和亲水阶段)，和/或通过控制层和/或阶段的孔径、基重、厚度和/或表面化学性质。

本文所述的过滤介质还可以具有不同的颗粒效率。在用于测量过滤介质的颗粒效率的典型测试(例如，根据标准ISO 19438)中，可以在测试时间内等分的十个点处取得层或介质上游和下游的颗粒尺寸x(例如，其中x为1、3、4、5、7、10、15、20、25或30微米)的颗粒计数(颗粒/毫升)。通常，颗粒尺寸x意指x微米或更大的颗粒将以给定的效率被层或介质捕获。可以在选定的颗粒尺寸下取得上游和下游颗粒计数的平均值。由上游平均颗粒计数(注入-C₀)和下游平均颗粒计数(通行-C)，所选定的颗粒尺寸的过滤效率测试值可以通过关系[(1-[C/C₀])＊100％]确定。如本文所述，可以根据标准ISO 19438测量效率。在一些实施方案中，x为4微米使得以下效率范围适合于过滤出4微米或更大的颗粒。在另一些实施方案中，以下效率范围适合于过滤1、3、4、5、7、10、15、20、25或30微米或更大的颗粒。

在一些实施方案中，颗粒效率可以在约5％至约99.999％或更高(例如，约20％至约99.999％)范围内变化。例如，在某些实施方案中，颗粒效率可以大于或等于约5％、大于或等于约10％、大于或等于约20％、大于或等于约40％、大于或等于约60％、大于或等于约80％、大于或等于约90％、大于或等于约95％、大于或等于约96％、大于或等于约97％、大于或等于约98％、大于或等于约99％、或者大于或等于约99.9％。在一些情况下，过滤介质的效率可以小于或等于约99.999％、小于或等于约99.99％、小于或等于约98％、小于或等于约97％、小于或等于约96％、或者小于或等于约90％。上述范围的组合也是可能的。过滤介质的颗粒效率的其他值也是可能的。颗粒效率可以根据标准ISO 19438测定。

在一些实施方案中，整个过滤介质的透气率可以大于或等于约0.3CFM、大于或等于约0.6CFM、大于或等于约0.8CFM、大于或等于约1CFM、大于或等于约2CFM、大于或等于约5CFM、大于或等于约10CFM、大于或等于约20CFM、大于或等于约30CFM、大于或等于约40CFM、大于或等于约50CFM、大于或等于约60CFM、大于或等于约75CFM、或大于或等于约90CFM。在一些情况下，整个过滤介质的透气率可以小于或等于约100CFM、小于或等于约90CFM、小于或等于约80CFM、小于或等于约70CFM、小于或等于约60CFM、小于或等于约50CFM、小于或等于约40CFM、小于或等于约30CFM、小于或等于约20CFM、小于或等于约10CFM、小于或等于约5CFM、或者小于或等于约1CFM。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约2CFM且小于或等于约100CFM、大于或等于约2CFM且小于或等于约90CFM)。透气率的其他值也是可能的。透气率可以使用TAPPI T-251测定。

在一些实施方案中，整个过滤介质的容尘量可以大于或等于约5g/m²、大于或等于约10g/m²、大于或等于约20g/m²、大于或等于约50g/m²、大于或等于约100g/m²、大于或等于约150g/m²、大于或等于约200g/m²、大于或等于约250g/m²、或者大于或等于约300g/m²。在一些情况下，容尘量可以小于或等于约400g/m²、小于或等于约350g/m²、小于或等于约300g/m²、小于或等于约250g/m²、小于或等于约200g/m²、小于或等于约150g/m²、小于或等于约100g/m²、小于或等于约50g/m²、小于或等于约25g/m²、或者小于或等于约10g/m²。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约10g/m²且小于或等于约350g/m²、大于或等于约10g/m²且小于或等于约250g/m²。DHC的其他值是可能的。容尘量可以使用ISO 19438测定。

在一些实施方案中，整个过滤介质的基重可以大于或等于约5g/m²、大于或等于约10g/m²、大于或等于约25g/m²、大于或等于约50g/m²、大于或等于约100g/m²、大于或等于约150g/m²、大于或等于约200g/m²、大于或等于约250g/m²、大于或等于约300g/m²、大于或等于约350g/m²、大于或等于约400g/m²、或者大于或等于约450g/m²。在一些情况下，过滤介质的基重可以小于或等于约500g/m²，小于或等于约450g/m²、小于或等于约400g/m²、小于或等于约350g/m²、小于或等于约300g/m²、小于或等于约250g/m²、小于或等于约200g/m²、小于或等于约150g/m²、小于或等于约100g/m²、小于或等于约50g/m²、小于或等于约25g/m²、小于或等于约10g/m²、或者小于或等于约5g/m²。上述范围的组合是可能的(例如，大于或等于约10g/m²且小于或等于约500g/m²、大于或等于约20g/m²且小于或等于约300g/m²)。其他值的基重是可能的。基重可以根据标准TAPPI T410测定。

在一些实施方案中，整个过滤介质的厚度可以大于或等于约0.02mm、大于或等于约0.05mm、大于或等于约0.1mm、大于或等于约0.2mm、大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约3mm、大于或等于约5mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、或者大于或等于约12mm、大于等于约15mm。在一些情况下，过滤介质的厚度可以小于或等于约15mm、小于或等于约12mm、小于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约5mm、小于或等于约3mm、小于或等于约1mm、或者小于或等于约0.5mm。上述范围的所有组合都是可能的(例如，大于或等于约0.2mm且小于或等于约15mm、大于或等于约0.2mm且小于或等于约3mm)。其他值的过滤介质厚度是可能的。整个过滤介质的厚度可以根据标准TAPPI T411测定。

在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层(例如，表面改性层)可以包含合成纤维。合成纤维可以包括任何合适类型的合成聚合物。合适的合成纤维的实例包括短纤维；聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯)；聚碳酸酯；聚酰胺(例如，各种尼龙聚合物)；芳族聚酰胺；聚酰亚胺；聚乙烯；聚丙烯；聚醚醚酮；聚烯烃；丙烯酸树脂；聚乙烯醇；再生纤维素(例如，合成纤维素如莱赛尔、人造丝、丙烯酸树脂)；聚丙烯腈；聚偏二氟乙烯(PVDF)；聚乙烯和PVDF的共聚物；聚醚砜及其组合。在一些实施方案中，合成纤维是有机聚合物纤维。合成纤维还可以包括多组分纤维(即，具有多种成分的纤维，例如双组分纤维)。过滤介质以及过滤介质中的每个层(或子层)还可以包含多于一种类型的合成纤维的组合。应当理解，也可以使用其他类型的合成纤维类型。

在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层的合成纤维的平均直径可以例如大于或等于约0.05微米、大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.3微米、大于或等于约0.5微米、大于或等于约1微米、大于或等于约2微米、大于或等于约3微米、大于或等于约4微米、大于或等于约5微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10微米、大于或等于约12微米、大于或等于约15微米、或者大于或等于约20微米。在一些情况下，合成纤维的平均直径可以小于或等于约30微米、小于或等于约20微米、小于或等于约15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约7微米、小于或等于约5微米、小于或等于约4微米、小于或等于约1.5微米、小于或等于约1微米、小于或等于约0.8微米、或者小于或等于约0.5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约5微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。

在一些情况下，合成纤维可以是连续的(例如，熔喷纤维、熔纺纤维、纺粘纤维、电纺纤维、离心纺丝纤维等)。例如，合成纤维的平均长度可以大于或等于约1英寸、大于或等于约50英寸、大于或等于约100英寸、大于或等于约300英寸、大于或等于约500英寸、大于或等于约700英寸、或者大于或等于约900英寸。在一些情况下，合成纤维的平均长度可以小于或等于约1000英寸、小于或等于约800英寸、小于或等于约600英寸、小于或等于约400英寸、或者小于或等于约100英寸。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约50英寸且小于或等于约1000英寸)。平均纤维长度的其他值也是可能的。

在另一些实施方案中，合成纤维不是连续的(例如，短纤维)。例如，在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层(或子层)中的合成纤维的平均长度可以大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约4mm、大于或等于约6mm、大于或等于约8mm、大于或等于约10mm、大于或等于约12mm、或者大于或等于约15mm。在一些情况下，合成纤维的平均长度可以小于或等于约25mm、小于或等于约20mm、小于或等于约15mm、小于或等于约12mm、小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约4mm、或者小于或等于约2mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1mm且小于或等于约4mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。

在层(例如，表面改性层)中包含合成纤维的一些实施方案中，层(例如，表面改性层)中的合成纤维的重量百分比可以大于或等于约0.2重量％、大于或等于约0.5重量％、大于或等于约1重量％、大于或等于约2重量％、大于或等于约20重量％、大于或等于约40重量％、大于或等于约60重量％、大于或等于约80重量％、大于或等于约90重量％、或者大于或等于约95重量％。在一些情况下，层中的合成纤维的重量百分比可以小于或等于约100重量％、小于或等于约98重量％、小于或等于约85重量％、小于或等于约75重量％、小于或等于约50重量％、小于或等于约25重量％、小于或等于约10重量％、或者小于或等于约5重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约2重量％且小于或等于约100重量％)。层(例如，表面改性的)中的合成纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中，层包含100重量％的合成纤维。在另一些实施方案中，层可以包含0重量％的合成纤维。在一些实施方案中，纤维网包含相对于所述网中的纤维总量的上述范围的合成纤维。

在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层(例如，表面改性层)可以包含一种或更多种纤维素纤维，例如软木纤维；硬木纤维，硬木纤维和软木纤维的混合物；再生纤维素纤维(例如，人造丝、原纤化合成纤维素纤维如莱赛尔纤维)；微纤化纤维素和机械浆纤维(例如，磨木浆、化学处理的机械浆和热机械浆)。示例性软木纤维包括获得自以下的纤维：丝光南方松(例如，丝光南方松纤维或“HPZ纤维”)、北方漂白软木牛皮浆(例如，获得自Robur Flash的纤维(“Robur Flash纤维”))、南方漂白软木牛皮浆(例如，获得自不伦瑞克(Brunswick)松的纤维(“不伦瑞克松木纤维”))、或化学处理的机械浆(“CTMP纤维”)。例如，HPZ纤维可获得自田纳西州孟菲斯(Memphis，TN)的Buckeye技术公司；Robur Flash纤维可获得自瑞典斯德哥尔摩的Rottneros AB；以及不伦瑞克松纤维可获得自佐治亚州亚特兰大(Atlanta，GA)的Georgia-Pacific。示例性硬木纤维包括获得自桉树的纤维(“桉树纤维”)。桉树纤维可由例如以下市售：巴西Suzano的Suzano集团(“Suzano纤维”)，(2)葡萄牙Cacia的Group Portucel Soporcel(“Cacia纤维”)，(3)加拿大魁北克Temiscaming的Tembec公司(“Tarascon纤维”)，(4)德国杜塞尔多夫(Duesseldorf)的Kartonimex Intercell(“Acacia纤维”)，(5)康涅狄格州斯坦福(Stamford，CT)的Mead-Westvaco(“Westvaco纤维”)，以及(6)佐治亚州亚特兰大的Georgia-Pacific(“Leaf River纤维”)。

过滤介质中的一个或更多个层中的纤维素纤维的平均直径可以例如大于或等于约1微米、大于或等于约2微米、大于或等于约3微米、大于或等于约4微米、大于或等于约5微米、大于或等于约8微米、大于或等于约10微米、大于或等于约15微米、大于或等于约20微米、大于或等于约30微米、或者大于或等于约40微米。在一些情况下，纤维素纤维的平均直径可以小于或等于约50微米、小于或等于约40微米、小于或等于约30微米、小于或等于约20微米、小于或等于约15微米、小于或等于约10微米、小于或等于约7微米、小于或等于约5微米、小于或等于约4微米、或者小于或等于约2微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1微米且小于或等于约5微米)。其他值的平均纤维直径也是可能的。

在一些实施方案中，纤维素纤维可以具有平均长度。例如，在一些实施方案中，纤维素纤维的平均长度可以大于或等于约0.5mm、大于或等于约1mm、大于或等于约2mm、大于或等于约3mm、大于或等于约4mm、大于或等于约5mm、大于或等于约6mm、或者大于或等于约8mm。在一些情况下，纤维素纤维的平均长度可以小于或等于约10mm、小于或等于约8mm、小于或等于约6mm、小于或等于约4mm、小于或等于或等于约2mm、或者小于或等于约1mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1mm且小于或等于约3mm)。平均纤维长度的其他值也是可能的。

不管纤维素纤维的类型如何，在一些实施方案中，一个或更多个层(例如、表面改性层)中的纤维素纤维的重量百分比可以大于或等于约1重量％、大于或等于约5重量％、大于或等于约10重量％、大于或等于约15重量％、大于或等于约45重量％、大于或等于约65重量％、或者大于或等于约90重量％。在一些情况下，一个或更多个层中的纤维素纤维的重量百分比可以小于或等于约100重量％、小于或等于约85重量％、小于或等于约55重量％、小于或等于约20重量％、小于或等于约10重量％、或者小于或等于约2重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约1重量％且小于或等于约20重量％)。一个或更多个层中的纤维素纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中，一个或更多个层包含100重量％的纤维素纤维。在另一些实施方案中，一个或更多个层可以包含0重量％的纤维素纤维。在一些实施方案中，纤维网包含相对于所述网中的纤维总量的上述范围的纤维素纤维。

在这样的实施方案中：其中层包含原纤化纤维(例如，原纤化再生纤维素(例如，人造丝、莱赛尔)；微纤化纤维素；原纤化合成纤维(例如，由合成聚合物(例如聚酯、聚酰胺、聚芳酰胺、对位芳族聚酰胺、间位芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃、尼龙和/或丙烯酸树脂)形成的原纤化纤维)；原纤化天然纤维(例如，硬木、软木)，不管原纤化纤维的类型如何，层(例如，表面改性层)中的原纤化纤维的重量百分比可以大于或等于约0.5重量％、大于或等于约1重量％、大于或等于约5重量％、大于或等于约10重量％、大于或等于约20重量％、大于或等于约30重量％、大于或等于约40重量％、或者大于或等于约60重量％。在一些情况下，层(例如，表面改性层)中的原纤化纤维的重量百分比可以小于或等于约70重量％、小于或等于约60重量％、小于或等于约50重量％、小于或等于约35重量％、小于或等于约20重量％、或者小于或等于约10重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0重量％且小于或等于约50重量％)。层中的原纤化纤维的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中，层可以包含0重量％的原纤化纤维。在一些实施方案中，层可以包含100重量％的原纤化纤维。在一些实施方案中，纤维网包含相对于所述网中的纤维总量的上述范围的原纤化纤维。

原纤化水平可以根据许多合适方法来测量。例如，原纤化纤维的原纤化水平可根据加拿大标准游离度(CSF)测试来测量，其由纸浆的TAPPI测试方法T 227om 09游离度规定。该测试可以提供平均CSF值。

在一些实施方案中，用于一个或更多个层(例如，表面改性层)的原纤化纤维的平均CSF值可以在约10mL与约750mL之间变化。在某些实施方案中，用于一个或更多个层的原纤化纤维的平均CSF值可以大于或等于1mL、大于或等于约10mL、大于或等于约20mL、大于或等于约35mL、大于或等于约45mL、大于或等于约50mL、大于或等于约65mL、大于或等于约70mL、大于或等于约75mL、大于或等于约80mL、大于或等于约100mL、大于或等于约150mL、大于或等于约175mL、大于或等于约200mL、大于或等于约250mL、大于或等于约300mL、大于或等于约350mL、大于或等于约500mL、大于或等于约600mL、大于或等于约650mL、大于或等于约700mL、或者大于或等于约750mL。

在一些实施方案中，用于一个或更多个层的原纤化纤维的平均CSF值可以小于或等于约800mL、小于或等于约750mL、小于或等于约700mL、小于或等于约650mL、小于或等于约600mL、小于或等于约550mL、小于或等于约500mL、小于或等于约450mL、小于或等于约400mL、小于或等于约350mL、小于或等于约300mL、小于或等于约250mL、小于或等于约225mL、小于或等于约200mL、小于或等于约150mL、小于或等于约100mL、小于或等于约90mL、小于或等于约85mL、小于或等于约70mL、小于或等于约50mL、小于或等于约40mL、或者小于或等于约25mL。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约10mL且小于或等于约300mL)。其他范围也是可能的。用于一个或更多个层的原纤化纤维的平均CSF值可以基于一种类型的原纤化纤维或多于一种类型的原纤化纤维。

在一些实施方案中，过滤介质中的一个或更多个层(例如，表面改性层)可以包含玻璃纤维(例如，微玻璃纤维、短切玻璃纤维或其组合)。微玻璃纤维可以是细的或粗的。如本文使用的细微玻璃纤维的直径小于或等于1微米，而粗微玻璃纤维的直径大于或等于1微米。通常，短切玻璃纤维的平均纤维直径可以大于微玻璃纤维的直径。

在一些实施方案中，玻璃纤维的平均直径可以小于或等于约30微米、小于或等于约25微米、小于或等于约15微米、小于或等于约12微米、小于或等于约10微米、小于或等于约9微米、小于或等于约7微米、小于或等于约5微米、小于或等于约3微米、或者小于或等于约1微米。在一些情况下，玻璃纤维的平均纤维直径可以大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.3微米、大于或等于约1微米、大于或等于约3微米、大于或等于约7微米、大于或等于约9微米、大于或等于约11微米、或者大于或等于约20微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0.1微米且小于或等于约9微米)。平均纤维直径的其他值也是可能的。

在一些实施方案中，玻璃纤维的长度可以在约0.08英寸与约1英寸(例如，约0.125英寸至约1英寸、约0.25英寸、或约0.5英寸)的范围内。在一些实施方案中，短切玻璃纤维的平均长度可以小于或等于约1英寸、小于或等于约0.8英寸、小于或等于约0.6英寸、小于或等于约0.5英寸、小于或等于约0.4英寸、小于或等于约0.3英寸、小于或等于约0.2英寸、小于或等于约0.1英寸、或者小于或等于约0.08英寸。在某些实施方案中，短切玻璃纤维的平均长度可以大于或等于约0.06英寸、大于或等于约0.08英寸、大于或等于约0.1英寸、大于或等于约0.125英寸、大于或等于约0.2英寸、大于或等于约0.4英寸、大于或等于约0.5英寸、大于或等于约0.6英寸、或者大于或等于约0.8英寸。上述范围的组合也是可能的(例如，平均长度大于或等于约0.125英寸且小于约1英寸或者大于或等于约0.1英寸且小于约0.3英寸的玻璃纤维)。其他范围也是可能的。

在一些实施方案中，表面改性层基本上不含玻璃纤维(例如，小于1重量％的玻璃纤维)。例如，层可以包含0重量％的玻璃纤维。在某些实施方案中，如本文所述，可以通过对层的表面进行改性以赋予表面亲水性来避免在层中使用玻璃纤维(尽管有利于提高亲水性)。基本上不含玻璃纤维的过滤介质和布置对于某些应用(例如，燃料系统中的燃料-水分离、颗粒分离)可能是有利的，因为玻璃纤维可能脱落和浸出钠离子(例如，Na⁺)，其可导致物理磨损和皂形成。例如，玻璃纤维脱落例如在高压共轨应用中可导致燃料喷射器堵塞。在另一些实施方案中，层(例如，表面改性层)可任选地包含玻璃纤维(例如，微玻璃和/或短切玻璃纤维)。例如，在一些实施方案中，玻璃纤维的重量百分比可以大于或等于约0重量％、大于或等于约10重量％、大于或等于约25重量％、大于或等于约50重量％、或者大于或等于约75重量％。在一些情况下，层中的玻璃纤维的重量百分比可以小于或等于约100重量％、小于或等于约75重量％、小于或等于约50重量％、小于或等于约25重量％、小于或等于约5重量％、或者小于或等于约2重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于约0重量％且小于或等于约50重量％)。层中的玻璃的重量百分比的其他值也是可能的。在一些实施方案中，层包含100重量％的玻璃纤维。在一些实施方案中，纤维网包含相对于所述网中的纤维总量的上述范围的玻璃纤维。

本文所述的纤维网可用于整体过滤布置或过滤元件中。在一些实施方案中，介质层可以是打褶的，用芯包裹或不用芯包裹，缠绕在燃料水分离器中的打褶介质周围。在某些实施方案中，收集碗或其他合适的部件可以设置在介质的上游、下游或者上游和下游两者。收集碗是在水从介质上脱落/分离/聚结之后用于收集其的容器。收集碗可以是过滤元件或过滤器壳体的一部分。

在一些实施方案中，纤维网中包括一个或更多个附加层或部件(例如，邻近纤维网布置、接触纤维网的一侧或两侧)。附加层的非限制性实例包括熔喷层、湿法成网层、粗纤维驻极体介质、纺粘层、梳理层、气流成网层、水刺(spunlace)层或电纺丝层。附加层可以经表面改性或未经改性。在一些实施方案中，根据本文所述的实施方案的多根纤维网可以层叠在一起形成供过滤介质或元件使用的多层板。

如本文所述，在一些实施方案中，网的两个或更多个层可以单独形成并通过任何合适的方法(例如层压、整理)或通过使用粘合剂组合。可以使用不同的方法或相同的方法来形成两个或更多个层。例如，可以通过湿法成网法、非湿法成网法(例如，熔喷法、熔融纺丝法、离心纺丝法、静电纺丝法、干法成网法、气流成网法)或任何其他合适的方法独立地形成每个层。

在一些实施方案中，可以通过相同的方法形成两个或更多个层。在一些情况下，可以同时形成两个或更多个层。

可以通过任何合适的方法使不同的层粘附在一起。例如，层可以通过粘合剂粘附和/或在任一侧上彼此熔融粘合。也可以使用层压和压延法。在一些实施方案中，可以通过增加的流浆箱或涂布机由任何类型的纤维或纤维共混物形成附加层并且使其适当地粘附到另一层上。

纤维网或过滤介质可以包括任何合适数量的层，例如，至少2层、至少3层、至少4层、至少5层、至少6层、至少7层。在一些实施方案中，纤维网或过滤介质可以包括多达20层。

在某些实施方案中，纤维网可以包括通过纤维网厚度的部分中的一个或更多个特性的梯度。在不存在特性的梯度的纤维网部分中，所述特性在网的该部分中可以是基本上恒定的。如本文所述，在一些情况下，特性的梯度涉及跨纤维网的厚度的组分(例如，纤维类型如原纤化纤维、用于对层表面进行改性的材料、添加剂、粘合剂)的不同比例。在一些实施方案中，组分可以以不同于纤维网的另一部分的量或浓度存在。在另一些实施方案中，组分存在于纤维网的一部分中，但在纤维网的另一部分中不存在。其他布置也是可能的。

在一些实施方案中，纤维网在所述纤维网的两个或更多个区域中具有一个或更多个特性的梯度。例如，包括三层的纤维网可以具有跨第一层和第二层的一个性质的梯度，以及跨第二层和第三层的另一个性质的第二梯度。所述第一梯度和第二梯度在一些实施方案中可以相同，或者在另一些实施方案中不同(例如，特征在于跨纤维网的厚度的特性的渐变对突变)。其他布置也是可能的。

本文所述的纤维网可以使用合适的方法制造，例如使用湿法成网或非湿法成网法。通常，湿法成网法包括将一种或更多种类型的纤维混合在一起；例如，可以将一种类型的纤维素纤维与另一种类型的纤维素纤维和/或与不同类型的纤维(例如，合成纤维和/或玻璃纤维)混合在一起以提供纤维浆料。浆料可以是例如基于水性的浆料。在某些实施方案中，将纤维在混合在一起之前任选地单独或组合储存在多个收集罐中(例如，以在混合物中实现更大程度的均匀性)。

例如，可将第一纤维在一个容器中混合在一起并制浆，并且可将第二纤维在单独的容器中混合并制浆。可随后将第一纤维和第二纤维组合在一起成为单一纤维混合物。可在混合到一起之前和/或之后通过碎浆机对合适的纤维进行加工。在一些实施方案中，在混合到一起之前通过碎浆机和/或收集罐对纤维的组合进行加工。可以理解，也可以将其他组分引入混合物中。此外，应当理解，纤维类型的其他组合可用于纤维混合物中，例如本文所述的纤维类型。

在某些实施方案中，通过湿法成网法形成包含两层或更多层或相的介质，例如双相介质。例如，可将溶剂(例如，水性溶剂如水)中的包含纤维的第一分散体(例如，浆)施加到造纸机(例如，长网造纸机或圆网造纸机)中的丝网输送带上以形成由丝网输送带支撑的第一层。将溶剂(例如，水性溶剂如水)中的含有纤维的第二分散体(例如，另一种浆)同时或在使第一层或相沉积在丝网上之后施加到第一层或相上。在上述过程期间，连续地将真空施加于纤维的第一和第二分散体以从纤维中除去溶剂，从而得到包含第一层和第二层或相的制品。然后将如此形成的制品干燥，并且如果需要的话，通过使用已知方法进一步加工(例如，压延)以形成多层纤维网。在一些实施方案中，这样的工艺可导致跨两个或更多个层或相的厚度的至少一个特性的梯度。在某些实施方案中，在双相介质中层的清晰划分不明显。例如，可存在两个层或相之间的纤维的混合。

可以使用用于产生纤维浆料的任何合适的方法。在一些实施方案中，将其他添加剂添加到浆料中以有助于加工。也可以将温度调节至合适的范围，例如在33°F与100°F之间(例如，在50°F与85°F之间)。在一些情况下，保持浆料的温度。在一些情况下，不主动调节温度。

在一些实施方案中，湿法成网工艺使用与常规造纸工艺中类似的设备，例如，水力碎浆机、成型机或流浆箱、干燥器和任选的转化器。在一些情况下，纤维网也可以用实验室手抄纸模具制成。如上所述，可以在一个或更多个碎浆机中制备浆料。在碎浆机中适当地混合浆料之后，可以将浆料泵送到流浆箱中，在所述流浆箱中可以将浆料与其他浆料组合或不与其他浆料组合。可以添加或不添加其他添加剂。也可以用另外的水稀释浆料，使得纤维的最终浓度在合适的范围内，例如，在约0.1重量％与0.5重量％之间。

湿法成网法可特别适合于在纤维网(例如本文所述的那些)中形成一个或更多个性质的梯度。例如，在一些情况下，将相同的浆料泵送到单独的流浆箱中以在纤维网中形成不同的层和/或梯度。在另一些情况下，可以将两种或更多种不同的浆料泵送到单独的流浆箱中以在纤维网中形成不同的层和/或梯度。对于实验室样品，第一层可由纤维浆料形成，排水并干燥，然后可由纤维浆料在顶部形成第二层。在另一些实施方案中，可以形成第一层，并且可以在顶部形成第二层，排水并干燥。

在一些情况下，可以根据需要调节纤维浆料的pH。例如，浆料的纤维可以在通常中性的条件下分散。

在将浆料送至流浆箱之前，可以使浆料任选地通过离心清洁器和/或压力筛以除去未纤维化的材料。可以使浆料通过或不通过另外的设备(例如精炼机或疏解机)以进一步提高纤维分散。例如，疏解机可用于平滑或除去可能在纤维浆料形成期间的任何点处出现的结块或突起。然后可以使用任何合适的设备(例如，长网造纸机，圆网造纸机、滚筒或斜网长网造纸机)以合适的速率将纤维收集到筛网或丝网上。

如本文所述，在一些实施方案中，将树脂添加到纤维层(例如，通过湿法成网法形成的预成型纤维网)。例如，当纤维层沿着适当的筛网或丝网传递时，使用合适的方法将包含在树脂中的不同组分(例如，聚合物粘合剂、除酸剂和/或其他组分)(其可以是分离的乳液的形式)添加到纤维层中。在一些情况下，在与其他组分和/或纤维层组合之前，将树脂的每种组分作为乳液混合。可以使用例如重力和/或真空拉动包含在树脂中的组分通过纤维层。在一些实施方案中，可以用软化水稀释包含在树脂中的一种或更多种组分并将其泵送入纤维层中。在一些实施方案中，可以在将浆料引入到流浆箱之前将树脂施加于纤维浆料。例如，可以将树脂引入(例如，注入)到纤维浆料中并用纤维浸渍和/或沉淀到纤维上。在一些实施方案中，可以通过溶剂饱和方法将树脂添加到纤维网中。

在另一些实施方案中，非湿法成网法(例如，干法成网法、气流成网法、纺丝法如静电纺丝或离心纺丝、熔喷法)用于形成纤维网的全部或一部分。例如，在气流成网法中，可以将合成纤维与纤维素纤维一起混合，同时将空气吹送到输送机上，然后施加树脂。在梳理工艺中，在一些实施方案中，在施加粘合剂之前，通过辊和与辊有关的延伸部(例如，钩、针)操作纤维。在一些情况下，通过非湿法成网工艺形成纤维网可更适合于生产高度多孔的介质。如上所述，干纤维网可以用任何合适的树脂浸渍(例如，通过浸透、喷涂等)。

在形成纤维网期间或之后，可以根据多种已知方法对纤维网进行进一步加工。例如，本文所述的涂覆方法可用于使纤维网中包含树脂。另外地或替代地，可以使用涂覆或其他方法对如本文所述的层的表面进行改性。任选地，可以形成附加层和/或使用例如层压、共打褶或叠片的方法将附加层添加到纤维网上。例如，在一些情况下，通过如上所述的湿法成网工艺使两层形成复合制品，然后通过任何合适的工艺(例如，层压、共打褶或叠片)将所述复合制品与第三层组合。可以理解，通过本文所述方法形成的纤维网或复合制品不仅可以基于每个纤维层的组分而且根据使用适当组合的不同性质的多根纤维层以形成具有本文所述特征的纤维网的效果来适当地定制。

在一些实施方案中，进一步加工可涉及使纤维网打褶。例如，两层可以通过共打褶工艺连接。在一些情况下，纤维网或其多个层可以通过在彼此分开适当间隔的距离处形成划线而适当地打褶，从而允许折叠纤维网。在一些情况下，过滤介质可围绕芯缠绕在彼此周围，或者一层可围绕打褶层缠绕。应当理解，可以使用任何合适的打褶方法。

在一些实施方案中，可以对纤维网进行后处理，例如经受起皱工艺以增加网中的表面积。在另一些实施方案中，可以对纤维网进行压印。

应当理解，除了本文所述的一个或更多个层之外，纤维网还可以包含其他部件。在一些实施方案中，进一步加工包括并入一个或更多个结构特征和/或加强元件。例如，纤维网可以与另外的结构特征如聚合物网和/或金属网组合。在一个实施方案中，筛网背衬可设置在纤维网上，提供另外的刚度。在一些情况下，筛网背衬可帮助保持褶皱构造。例如，筛网背衬可以是拉制金属丝或挤出塑料网。

在一些实施方案中，本文所述的纤维网可以是非织造网。非织造网可包含非定向纤维(例如，网中的随机排列的纤维)。非织造网的实例包括通过如本文所述的湿法成网工艺或非湿法成网工艺制造的网。非织造网还包括纸，例如基于纤维素的网。

在一些实施方案中，可将用作过滤介质的纤维网并入多种过滤元件中供多种过滤应用使用。示例性类型的过滤器包括液压移动过滤器、液压工业过滤器、燃料过滤器(例如，汽车燃料过滤器)、油过滤器(例如，润滑油过滤器或重型润滑油过滤器)、化学处理过滤器、工业处理过滤器、医用过滤器(例如，用于血液的过滤器)、空气过滤器和水过滤器。在一些情况下，本文所述的过滤介质可用作聚结器过滤介质。过滤介质可适用于过滤气体或液体。

可将本文公开的纤维网和过滤介质并入多种过滤元件中供包括如下的多种应用使用：除其他之外包括燃料应用、润滑油应用、空气应用的液压和非液压过滤应用。液压过滤器(例如，高压过滤器、中压过滤器和低压过滤器)的示例性用途包括可移动过滤器和工业过滤器。

在使用期间，当流体流过过滤介质时，纤维网机械地将颗粒捕获在层上或层中。纤维网不需要带电以提高污染物的捕获。因此，在一些实施方案中，过滤介质不带电。然而，在一些实施方案中，过滤介质可以带电。

实施例

以下实施例旨在举例说明本发明的某些实施方案，但这些实施例不应解释为限制性的并且不例示本发明的全部范围。

实施例1

该实施例描述了如图2和表1的构造1的过滤介质。过滤介质被设计成从低界面张力燃料-水混合物(例如，15-19达因/cm)中脱水并且包括三个疏水表面改性层，所述疏水表面改性层被布置成使得所述疏水表面改性层的透气率从上游到下游递减。表面改性提高了层的天然疏水性。过滤介质具有相对高的初始燃料-水分离效率和平均燃料-水分离效率并且能够脱落多种直径的水滴。

过滤介质通过将三个表面改性的熔喷层层合在一起而形成。第一层(即，层1)是基重为约8磅/令(lb/r)且透气率为约1,500CFM的聚酯稀松布上的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔喷纤维网，其基重为约16磅/令且透气率为约255CFM。第二层(即，层2)是基重为约16磅/令且透气率为约160CFM的PBT熔喷纤维网。第三层(即，层3)是基重为约20lb/r且透气率为约48CFM的PBT熔喷纤维网。使用化学气相沉积法用1H，1H，2H，2H-丙烯酸全氟辛酯对各层的表面进行改性。

如本文所述，在表面改性之前和之后使用异丙醇(IPA)/水等级测试测定PBT熔喷纤维网的相对疏水性。液滴大小为10μL，并将温度控制在60°F与80°F之间。IPA/水等级通过以最低编号的测试液体(见表2)开始，将一滴测试液体置于表面改性的熔喷纤维网的表面上的三个位置上来进行。用更高编号的液体重复该过程，直至达到在10秒后不在表面上扩散或通过毛细作用吸入表面的最高数字。对PBT熔喷纤维网进行表面改性提高了纤维网的疏水性。在表面改性后，PBT熔喷纤维网的疏水性从IPA/水等级为3增加到IPA/水等级为16。

使用SAE J1488标准，对包括三个疏水表面改性层的过滤介质的平均燃料水分离效率和初始燃料水分离效率进行测定。用2500ppm的水考验过滤介质，使用泵将其在燃料中乳化以获得可控的液滴尺寸分布。燃料-水混合物的界面张力为15达因/cm且乳化的水-燃料混合物的表面速度为0.069cm/s。通过卡尔费歇尔滴定法测量介质上游和下游两处的含水量。效率是从燃料中的水中除去的水的量，即1-[C/C₀]＊100％，其中C是下游水浓度且C₀是注入水浓度，在该实施例中C₀为2500ppm。总测试时间为150分钟。如本文所述，在测试的前10分钟计算初始效率，并且平均效率计算为在150分钟结束时的效率的平均值。燃料-水混合物中的水滴在上游脱落并在壳体的底部收集。初始效率为约73％且平均效率为约69％。

认为，疏水表面改性层的透气率梯度帮助脱落具有如图2中示意性所示的不同直径分布的水滴85。还认为，较大的液滴在透气率和/或平均流量孔径较高的上游排出，而较小的液滴在透气率和/或平均流量孔径较低的下游排出。

实施例2

该实施例描述了如图3和表1的构造2的过滤介质。过滤介质被设计成从燃料-水混合物中聚结水并包括三个亲水表面改性层，所述亲水表面改性层被布置成使得所述亲水表面改性层的透气率从上游到下游递减。层的表面为天然疏水的并且表面改性改变润湿性，使得每个层的至少一个表面为亲水的。过滤介质具有相对高的初始燃料-水分离效率和平均燃料-水分离效率，并且能够聚结多种直径的水滴并通过重力除去液滴。

使用类似于实施例1中描述的方案形成过滤介质，不同之处在于每个层的表面用丙烯酸进行改性。

表面改性工艺将固有疏水的PBT熔喷纤维网表面改变为亲水表面。IPA/水等级测试如实施例1所述进行，并且在表面改性后IPA/水等级从3变为-1。IPA/水等级为-1表明水滴扩散并完全渗入纤维网中。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料-水分离效率。初始效率为约68.4％且平均效率为约68％。认为，亲水表面改性层的透气率梯度帮助合并如图3所示的较小尺寸的水滴95成为由于重力而在过滤介质下游排出的较大的液滴。

实施例3

该实施例描述了如图4和表1的构造3的过滤介质。将来自实施例1和实施例2的表面改性层叠片在一起以形成单一过滤介质。过滤介质被布置成使得疏水表面改性层在上游而亲水表面改性层在下游。疏水表面改性层和亲水表面改性层的透气率的趋势与实施例1和实施例2中相同。这种构造的优点是聚结和脱落均发生在单个过滤介质阶段中。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料水分离效率。初始效率为约77％且平均效率为约74％。在上游侧和下游侧收集水滴135。认为，较大的液滴在上游在疏水表面改性层上脱落，如图4所示，然后疏水表面改性层未脱落的液滴在亲水表面改性层上聚结以形成由于重力而排出的较大液滴。

实施例4

该实施例描述了如图5和表1的构造4的过滤介质。将来自实施例1的疏水表面改性层置于下游阶段，而将来自实施例2的亲水表面改性层置于上游阶段。疏水表面改性层和亲水表面改性层的透气率的趋势与实施例1和实施例2中相同。这种构造的优点是太小而不能仅通过脱落阶段(即，包含疏水表面改性过滤介质的阶段)除去的非常小的水滴(例如，小于约10微米)聚结成具有待通过聚结阶段(即，包含亲水表面改性层的阶段)除去的必需尺寸的液滴。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料-水分离效率。在该双级系统中，如图5所示，认为，水滴175排出主要发生在聚结阶段的下游，并且排水也发生在聚结阶段与脱落阶段之间。对于双级介质，初始效率为约70％且平均效率为约68％。

实施例5

该实施例描述了如图6和表1的构造5的过滤介质。过滤介质被设计成聚结来自燃料-水混合物中的水并包括两个疏水表面改性层和一个亲水表面改性层，所述层被布置成使得亲水表面改性层位于两个疏水表面改性层之间。过滤介质通过将三个表面改性的熔喷层叠片在一起而形成。第一层(即，层1)是基重为约8磅/令且透气率为约1,500CFM的聚酯稀松布上的PBT熔喷纤维网，其基重为约16磅/令且透气率为约255CFM。第二层(即，层2)和第三层(即，层3)是基重为约20磅/令且透气率为约48CFM的PBT熔喷纤维网。如实施例1所述，将第一层和第三层的至少一个表面改性为疏水的。如实施例2所述，将第二层的表面改性为亲水的，不同之处在于使用氦气作为丙烯酸的载气。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料-水分离效率。在该布置中，上游疏水表面改性层排斥并除去相对大直径的亲水液滴，使得相对大的液滴不干扰相对小直径的液滴在中间亲水表面改性层处聚结。下游亲水层用于排斥并除去在中间亲水层上聚结的液滴。认为，水滴230主要在层1和3的表面上排出，如图6所示，并且水滴也在层1与层2之间排出。过滤介质的初始效率为75％且平均效率为68％。

实施例6

该实施例描述了如图7和表1的构造6的双级过滤器布置。过滤器装置包括上游疏水表面改性层以及包括亲水表面改性层和疏水表面改性层的下游过滤介质。将过滤器布置成使得亲水表面改性层在疏水表面改性层之间。这种构造的优点是在到达下游阶段之前在上游脱落较大的液滴(例如，大于10微米、约30微米、约60微米)。在下游阶段，剩余的较小液滴分别在亲水表面改性层和疏水表面改性层上聚结和脱落。

过滤器布置包括放置在一起的三个表面改性的熔喷层。第一层(即，层1)是基重为约8磅/令且透气率为约1,500CFM的聚酯稀松布上的PBT熔喷纤维网，其基重为约10磅/令至50磅/令且透气率为约30CFM至200CFM。第二层(即，层2)和第三层(即，层3)是基重为约10磅/令至30磅/令且透气率为约1CFM至100CFM的PBT熔喷纤维网。如实施例1所述，将第一层和第三层的至少一个表面改性为疏水的。如实施例2所述，将第二层的表面改性为亲水的。

预期在该构造中，水滴225将主要在层1和3的表面上排出，如图7所示。然而，水滴也可以在层2与层3之间排出。

实施例7

该实施例描述了如图8和表1的构造7的双级过滤器布置。该过滤器布置包括上游亲水表面改性层和下游疏水表面改性层。这种构造的优点是由于太小而不能仅通过疏水表面改性的过滤介质除去的非常小的水滴(例如，小于约10微米)聚结成具有待被除去的必需尺寸的液滴。

过滤器布置包括放置在一起的两个表面改性的熔喷层。第一层(即，层1)是基重为约8磅/令且透气率为约1,500CFM的聚酯稀松布上的PBT熔喷纤维网，其基重为约5磅/令至100磅/令且透气率为约20CFM至200CFM。第二层(即，层2)是基重为约5磅/令至100磅/令且透气率为约1CFM至100CFM的PBT熔喷纤维网。如实施例2所述，将第二层的表面改性为亲水的。如实施例1所述，将第一层的表面改性为疏水的。

预期在该构造中，水滴275将主要在层2的表面上排出，如图8所示。然而，水滴也可以在层1与层2之间排出。

实施例8

该实施例描述了如实施例7中的双级过滤器布置，不同之处在于下游阶段包括亲水表面改性层和疏水表面改性层。过滤器被布置成使得两个亲水表面改性层在疏水表面改性层的上游。这种构造的优点是由于太小而不能仅通过疏水表面改性层除去的非常小的水滴(例如，小于约10微米)通过两个亲水表面改性层聚结成具有待被除去的必需尺寸的液滴。

预期在该构造中，水滴300将主要在层3的表面上排出，如图9所示。

实施例9

该实施例描述了如图10和表1的构造9的过滤介质。过滤介质被设计成从燃料-水混合物中除去水并包括具有亲水表面改性的双相合成纤维素纤维网。过滤介质具有相对高的初始燃料：水分离效率和平均燃料：水分离效率，并且能够在双相介质的上游侧和下游聚结水滴。

双相过滤介质在具有二级流浆箱的长网造纸机上形成。双相介质具有由纤维素、丙烯酸树脂和聚酯纤维制成的底部相和由原纤化的莱赛尔纤维制成的顶部层。使用化学气相沉积用丙烯酸涂覆基重为约100磅/令且透气率为约2CFM的双相过滤介质。

表面改性过程将固有疏水的纤维网表面改变为亲水表面。如实施例1所述进行IPA/水等级测试，并且在表面改性后IPA/水等级从3变为-1。IPA/水等级为-1表明水滴扩散并完全渗入纤维网中。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料-水分离效率。初始效率和平均效率为约51％。如图10所示，亲水表面改性的双相过滤介质帮助将较小尺寸的水滴315合并成为由于重力而排出的较大液滴。

实施例10

该实施例描述了如图11和表1的构造10的过滤介质。该过滤介质被设计成从燃料-水混合物中脱水并包括具有疏水表面改性的双相合成纤维素纤维网。单独的过滤介质具有相对高的初始燃料-水分离效率和平均燃料-水分离效率，并且能够在双相介质的上游侧脱落水滴并在双相介质的下游侧聚结。在一些情况下，双相介质可以是有利的，因为双相介质的整个截面中的平均纤维直径、粗糙度和密度梯度促进介质的寿命延长，和/或主过滤器和预过滤器可以在一种介质中。

如实施例9所述形成双相过滤介质。使用化学气相沉积用1H，1H，2H，2H-丙烯酸全氟辛酯涂覆双相介质。

表面改性过程提高了固有疏水的纤维网表面。如实施例1所述进行IPA/水等级测试，并且在表面改性后IPA/水等级从3变为6。

如实施例1所述测试过滤介质的燃料：水分离效率。初始水分离效率为61.7％且平均水分离效率为约53％。亲水表面改性的双相过滤介质脱落多种直径的水滴355，如图11所示。

尽管实施例仅具有一个或两个阶段，但通过增加另外的阶段和/或介质层(例如，多个交替的疏水阶段和亲水阶段和/或层)和控制层和/或阶段的孔尺寸、基重、厚度和/或表面化学性质，可以预期更高的效率。

已如此描述了本发明的至少一个实施方案的多个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在是本公开内容的一部分并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，前述描述和附图仅是示例性的。

Claims

1.一种过滤介质，包括：

非织造网，包括：

具有疏水表面的第一层，

其中所述第一层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM；

具有疏水表面的第二层，

其中所述第二层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM，并且其中所述第二层的透气率与所述第一层的透气率不同；以及

第三层，其中所述第三层的表面涂覆有亲水材料，

其中所述第三层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM。

2.一种过滤介质，包括：

非织造网，包括：

具有亲水表面的第一层，

具有亲水表面的第二层，

其中所述第二层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM，

其中所述第一层和所述第二层中至少一者的表面涂覆有亲水材料，

并且其中所述第二层的透气率与所述第一层的透气率不同；以及

具有疏水表面的第三层，

3.一种过滤介质，包括：

非织造网，包括：

包含具有第一表面粗糙度的第一表面的第一层，

其中所述第一层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM；以及

包含具有第二表面粗糙度的第二表面的第二层，其中所述第二表面粗糙度大于所述第一表面粗糙度，并且其中当通过ASTM D5946-04测量时，所述第二表面的接触角大于90°，并且

其中所述第二层的基重为0.1g/m²至100g/m²，厚度为0.05mm至3mm，且透气率为0.3CFM至800CFM。

4.根据权利要求1或2中所述的过滤介质，其中所述疏水表面包含含有有机材料的疏水材料。

5.根据权利要求1或2中所述的过滤介质，其中所述疏水表面包含含有小有机分子的亲水材料。

6.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一层的表面涂覆有疏水材料。

7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第三层的表面涂覆有疏水材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一层的透气率大于所述第二层的透气率。

9.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一层位于所述第二层和所述第三层之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第三层位于所述第一层和所述第二层之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第二层位于所述第一层和所述第三层之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述疏水表面的水接触角大于或等于约105度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述疏水表面的水接触角大于或等于约120度。

14.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述亲水表面的水接触角小于或等于约75度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述亲水表面的水接触角小于或等于约60度。

16.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一层的平均流量孔径大于所述第二层的平均流量孔径。

17.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述第一层在所述第二层的上游。

18.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其中所述亲水材料是带电的。

19.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其平均燃料-水分离效率为至少50％。

20.根据前述权利要求中任一项所述的过滤介质，其平均燃料-水分离效率为至少70％。