專利名稱：改進(jìn)的樹脂浸漬過濾介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的包含織造或者非織造基材的過濾介質(zhì)。
EP-A-0,741,815公開了適合于用作過濾介質(zhì)的織物的制造方法，其包括將網(wǎng)狀聚合物薄膜從剝離片材上涂覆到適當(dāng)?shù)幕纳?。得到的過濾介質(zhì)提供了微孔性的過濾器，其具有良好的耐磨性以及薄膜耐久性。然而，當(dāng)薄膜被磨蝕時，基材易于磨損并且過濾介質(zhì)失去其微過濾能力。
為了改進(jìn)過濾介質(zhì)的有效壽命，希望改進(jìn)濾布、帶子襯套等的耐磨性，并且，如有可能，希望降低過濾能力惡化的速率，當(dāng)對較粗糙的基材進(jìn)行表面處理或者從一邊或者另一邊進(jìn)行部分浸漬時，易于發(fā)生過濾能力的惡化。然而，對于涂覆的涂層，一般傾向于作為分立的層施加到基材上，或者在基材中僅僅滲入較短的距離，因此當(dāng)涂覆的基材經(jīng)受磨擦?xí)r，一旦涂層被磨損，即使僅僅被局部地磨損，過濾介質(zhì)也會迅速損壞。
日本專利申請?zhí)?6301439，公開號08131735，公開了包含兩種類型纖維的共混物的過濾介質(zhì)，所述兩種類型纖維是過濾纖維和可熱熔的纖維。當(dāng)過濾介質(zhì)被加熱和成型時，所述纖維借助于所述可熱熔纖維的部分熔融而連接到一起。增強(qiáng)材料被連接到所述兩種類型纖維的交叉點(diǎn)，所述增強(qiáng)材料可以是例如水溶性的酚醛、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯或者聚酰胺。這類過濾介質(zhì)預(yù)定用于例如圓筒狀筒式過濾器等。但是不清楚所述增強(qiáng)材料是如何引入的，也不清楚如何使其只粘合到所述兩種類型纖維的交叉點(diǎn)。使用包含兩種不同纖維類型的共混物的非織造基材提高了生產(chǎn)成本，因?yàn)樗隼w維必須首先被共混。同時，在所述纖維混合物中存在可熔組分將所述過濾介質(zhì)的實(shí)用性限制于較低溫度的用途，因?yàn)楦邷貢鹂扇劾w維的進(jìn)一步融合，導(dǎo)致過濾孔隙被熔化的纖維材料遮蔽。
本發(fā)明的目的是提供過濾介質(zhì)材料和制造過濾介質(zhì)材料的方法，所述過濾介質(zhì)材料具有改進(jìn)的耐磨性和較高的尺寸穩(wěn)定性，并且其基本上不具有上述缺點(diǎn)。
第一方面，本發(fā)明提供了制造過濾介質(zhì)的方法，其包括用熱固性樹脂浸漬織造或者非織造基材，隨后通過將所述浸漬的基材加熱到適合于所使用的樹脂的固化溫度而使所述樹脂固化，借此所述基材的紗或者纖維被所述樹脂包膠，使得所述紗或者纖維在它們彼此交叉處互相粘合。
在本發(fā)明優(yōu)選的方法中，所述樹脂在施加前與流變改性劑混合，以控制所述樹脂的粘度和流動特性，并且在所述樹脂系統(tǒng)中可以加入低于5％重量、例如3％重量的流變學(xué)改性劑，所述樹脂系統(tǒng)優(yōu)選被稀釋到低于15％的固體含量、例如10％的固體含量?？梢允褂玫牧髯兏男詣┑睦邮橇u乙基纖維素。
第二方面，本發(fā)明提供過濾介質(zhì)，其包括用熱固性樹脂浸漬的織造或者非織造織物的基材，所述熱固性樹脂通過隨后將所述浸漬的基材加熱到適合于所用的樹脂的固化溫度而被固化，所述基材的紗或者纖維被所述樹脂包膠，使得所述紗或者纖維在它們彼此交叉處互相粘合。
所述熱固性樹脂可以是任何一種選自以下的樹脂或者任何兩種或多種選自以下的樹脂的混合物酚醛、環(huán)氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、聚硅氧烷、不飽和聚酯、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者基于交聯(lián)的熱塑性材料的熱固性樹脂體系。
此外，可以將其他已知的添加劑加入所述樹脂以提高其它性能。例子可以包括碳(賦予導(dǎo)電或者抗靜電性能)，接枝粘結(jié)劑，其將PTFE連接到酚端基的鏈終止劑上(改進(jìn)濾餅釋放)，或者抗菌劑例如3-三甲氧基甲硅烷基、聚二甲基十八烷基氯化銨和硅烷季鹽(以最小化結(jié)晶或者菌類的增加)。
所述熱固性樹脂優(yōu)選滲透到基材中達(dá)到一定的深度，這樣可以得到需要的尺寸穩(wěn)定性和柔順性的平衡，并且有效地將織物的浸漬部分中的纖維或者紗包膠或者涂覆，而不阻塞織造或者氈合紗或者纖維之間的孔隙。如果需要，所述孔隙可以用于保持微孔材料，例如絮凝的、凝聚的、發(fā)泡的或者其他微孔性的材料。
所述基材可以是織造的或者非織造的氈，紡粘的、熱粘合的或者熔噴的，包括聚合物紗或者纖維，并且這些可以是聚酯(例如PET)或者聚丙烯或者其他材料、例如聚酰胺(尼龍)或者聚乙烯或者聚氨酯的任何一種或者兩種或多種的共混物。所述基材還可以包括金屬或者陶瓷的網(wǎng)篩或者濾網(wǎng)。
所述樹脂可以作為液體涂覆，借助于已知的手段，例如刀涂、噴涂或者lick涂覆，或者借助于將所述基材織物在涂層材料中浸漬。織物對樹脂液體的暴露優(yōu)選持續(xù)足夠的時間，以保證液體滲透到基材織物中達(dá)到需要的深度。負(fù)載樹脂的液體可以是所述樹脂在液相中的含水或者非水分散體或者乳液等。在固化以前，涂覆的織物任選地經(jīng)過中間加熱，其加熱溫度低于固化溫度，以除去水分或者其他溶劑和使纖維得到包封，這要保證所述樹脂粘合到所述纖維或者紗上并將其“潤濕”，而基本上不遮擋所述織物結(jié)構(gòu)的空隙。然后進(jìn)行樹脂的固化，典型的固化時間為5分鐘到一個小時或更長，和典型的固化溫度為100℃到200℃。中間加熱和固化可以在單程中進(jìn)行；或者所述步驟可以分別地進(jìn)行，并且不一定是緊密銜接的。
現(xiàn)在通過舉例更詳細(xì)地描述本發(fā)明的方法和由其生產(chǎn)的過濾介質(zhì)的實(shí)施例。
實(shí)施例I用含水酚醛熱固性樹脂lick涂覆包括PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)纖維的針刺非織造氈的基材織物。
然后，在接近于100℃的溫度，將所述毛氈加熱10到20分鐘，以通過蒸發(fā)水相將毛氈干燥，并且使樹脂軟化，使其有效地潤濕纖維，借此將纖維包膠在樹脂中。
在干燥步驟完成之后，將涂覆的毛氈加熱到160℃，并且在該溫度下維持10分鐘，借此進(jìn)行熱固性樹脂的固化。
測試說明，與未浸漬的毛氈相比，得到的過濾介質(zhì)只具有略微損害的柔順性和透氣率，此外尺寸穩(wěn)定性和耐磨性得到顯著提高。
實(shí)施例II用含水酚醛熱固性樹脂涂覆包括織造聚丙烯布的基材織物。所述樹脂使用刮刀涂布方法涂覆。
然后，將涂覆的布加熱到大約130℃并在該溫度維持1小時，借此保證所述樹脂有效地潤濕所述纖維，使所述纖維被所述樹脂包封，隨后進(jìn)行樹脂固化。
同樣，與未處理的織物相比，得到的過濾介質(zhì)具有提高的尺寸穩(wěn)定性和耐磨性，只略微損害了柔順性和透氣率。
該方法同樣適用于織造織物，適用于涂覆構(gòu)成該織物的紗或者纖維。


圖1以顯著放大的視圖說明了推測的實(shí)施例I中由非織造毛氈生產(chǎn)的過濾介質(zhì)的浸漬區(qū)域的結(jié)構(gòu)變化。
圖2是上述實(shí)施例I制備的涂覆的聚酯針刺氈的掃描電子顯微照片；圖3是在進(jìn)行上述實(shí)施例II的處理以前未涂覆的聚丙烯布的掃描電子顯微照片；圖4是上述實(shí)施例II的涂覆的織造復(fù)絲聚丙烯的掃描電子顯微照片；圖5是在復(fù)絲紗中二根鄰近的涂覆纖維和粘結(jié)樹脂的彎月面的放大視圖；圖6是在涂覆的織造聚丙烯布中涂覆的復(fù)絲紗橫截面的顯微照片；圖7是顯示本發(fā)明的涂覆處理對滲透率和過濾器通過量的影響的圖形；圖8是顯示通過本發(fā)明涂覆處理的聚丙烯帶材尺寸穩(wěn)定性的改進(jìn)的圖形；和圖9是顯示與未處理的基材相比酚醛樹脂處理的織造聚丙烯的耐磨性的圖形。
如圖1所示，由實(shí)施例1得到的浸漬織物包含一系列隨機(jī)定向的纖維20，其中一些以剖視圖顯示。每根涂覆的纖維包括由纖維本身組成的芯20和熱固性樹脂的涂層或者皮22，其通過樹脂潤濕纖維在實(shí)施例描述的方法的干燥階段產(chǎn)生。當(dāng)纖維20交叉和彼此接觸時，樹脂形成橋或匯聚體24，其將纖維彼此堅(jiān)固地連接。一旦樹脂被固化，該粘合將永久保持。
圖2的掃描電子顯微照片顯示了上述方法1生產(chǎn)的涂覆的聚酯針刺毯的一部分。如所顯示，涂層22傾向于在纖維20的互相交錯區(qū)域在匯聚體24中聚集，其中增厚的皮部分沿著纖維延伸。
圖3顯示聚丙烯布中未涂覆的紗，其在紗之間基本上不具有介質(zhì)，因此不能提供尺寸穩(wěn)定性和防止磨損，通過紗表面上存在原纖維25而得到證明。
圖4顯示了該紗涂覆后的情況，可以注意到原纖化較不明顯，樹脂的橋例如26將紗連接并抑制了它們的相對運(yùn)動，從而提高了穩(wěn)定性和降低了磨損。圖5中顯示了放大的紗之間的樹脂彎月面。
圖6顯示了樹脂在復(fù)絲紗的纖維之間的滲透，該滲透降低了紗中的內(nèi)部磨損。
圖7對比了濾布的過濾通過量(滲透率的度量)，所述濾布是未浸漬的或是通過本發(fā)明方法用酚醛樹脂浸漬的。可以注意到，滲透率的降低是較小的。
圖8類似地對比了處理的和未處理的聚丙烯帶材的尺寸穩(wěn)定性，其通過在緯紗方向上拉伸來測定。
處理的帶材(實(shí)線)比未處理的帶材顯示更大的尺寸穩(wěn)定性，表明需要較大的力來產(chǎn)生相同的“拉伸”。例如，當(dāng)外加應(yīng)力是20kgf/2.5cm時，處理的帶材顯示大約7％的應(yīng)變(或者伸長率)，而未處理的帶材顯示高于12％的應(yīng)變。
最后，圖9顯示了處理的和未處理的織造聚丙烯基材的對比試驗(yàn)結(jié)果。未處理的材料在2000個磨蝕周期后顯示明顯提高的滲透率，表示微過濾的損失，但是處理的材料不顯現(xiàn)顯明的惡化。
這樣生產(chǎn)的粘合提高了尺寸穩(wěn)定性，因此紗移動和彼此摩擦的傾向得到降低，減少了織物內(nèi)部磨損和最終減少了紗線斷裂。在織造基材織物中存在類似的作用，其中紗被涂覆和在織紋絞鏈處形成了匯聚體橋，或者在復(fù)絲紗或者短纖維紗情況下，平行的纖維彼此接觸，同樣存在類似的作用。
另一個好處是，樹脂橋或者匯聚體將纖維互相固定和將纖維之間的開孔固定，這樣提供了更精確和一致的孔徑尺寸。在過濾介質(zhì)的整個使用壽命中孔徑尺寸將保持恒定。
本發(fā)明的過濾介質(zhì)和通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的過濾介質(zhì)的性能可以通過改變條件和材料來控制。
樹脂進(jìn)入基材的速度和滲透度可以通過改變涂料的粘度來控制。涂料的固體含量可以改變，從而改變包膠紗或者纖維的薄膜的厚度。
用于涂覆的樹脂的性能優(yōu)選根據(jù)基材的性質(zhì)借助于稀釋和流變改性劑(其改變樹脂的流動特性)進(jìn)行控制。
在一個實(shí)例中，將373gm-2尼龍66單絲雙層織造布的第一試樣涂覆純凈的(未改性的)樹脂，該樹脂包含60％固體、40％溶劑并且具有200cps的粘度。
發(fā)現(xiàn)具有過量的涂膠量和低的滲透率，這是由于小的單絲紗表面被厚樹脂層包膠。
將該布的第二試樣涂覆稀釋到10％固體、具有較低粘度(大約20cPs)的樹脂。該樹脂滲透通過整個布厚度并且導(dǎo)致不足的涂膠量，紗被不完全地包膠。
該布的第三個試樣涂覆特別制備的樹脂混合物。
該樹脂試樣通過稀釋樹脂到10％固體含量，然后通過添加作為流變改性劑(即改變樹脂的流動特性)的羥乙基纖維素增稠來制備。羥乙基纖維素流變改性劑已經(jīng)預(yù)先按照制造指南進(jìn)行制備，并且在強(qiáng)烈攪拌下緩慢地加入稀釋的樹脂中，在樹脂混合物中達(dá)到3％重量的流變改性劑。涂覆到第三個布試樣的混合物的粘度為4500cps。涂覆的織物以通常的方式在單程中通過160℃的烘箱進(jìn)行固化，停留時間為10分鐘。
通過使用流變改性劑和稀釋樹脂，發(fā)現(xiàn)樹脂體系具有利于提高耐磨性的最佳的固體含量和利于基材滲透的最佳的粘度，同時基材柔順性和滲透率的損失最小。
干燥條件會決定纖維被包膠的方式或者程度，較短的干燥時間使得涂層遷移較小。
相對于例如EPA0,741,815，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括單程可以提供在基材中可變深度的涂覆，并且，如果必要，通過將織物用液相樹脂完全浸漬可以涂覆整個基材基質(zhì)。使用所述歐洲專利的方法，如果要提高織物兩側(cè)的耐磨性，必須用重復(fù)方法將樹脂分別地涂覆到每個側(cè)面。
上述的試驗(yàn)結(jié)果顯示，本發(fā)明方法不顯著地改變過濾介質(zhì)的過濾通過量?？諝夂鸵后w的滲透率只略微降低。此外，本發(fā)明方法由于能夠包封單根纖維，因此可以用于低表面能材料，例如聚丙烯。通過所述歐洲專利的方法涂覆的涂層會容易地從這類表面剝離，因?yàn)槠洳荒苷澈系竭@類表面上。
因?yàn)闈B透深度大，所述涂層是永久性的，在布的使用壽命期間，在涂層和布的整個深度中的殘余涂層將持續(xù)地抵抗磨損。
基布的紗或者纖維之間的孔隙基本上不被涂層阻擋，正如透氣率所證明的，而這些可以被本領(lǐng)域已知的凝聚的、絮凝的或者微孔性泡沫材料填充，以賦予所述過濾介質(zhì)以微孔性。本發(fā)明的過濾介質(zhì)可以用于任何液體或者氣體過濾應(yīng)用，作為濾布用于罐、筒和盤式過濾機(jī)套筒和袋，或者用于其他過濾器，以及運(yùn)輸帶、紙漿脫水帶、波紋板軋機(jī)帶、塔式壓機(jī)帶和壓濾布。
權(quán)利要求
1.用于制造過濾介質(zhì)的方法，其包括用熱固性樹脂浸漬織造或者非織造基材，和隨后通過將所述浸漬的基材加熱到適合于所使用的樹脂的固化溫度而使所述熱固性樹脂固化，借此用所述樹脂包膠所述基材的紗或者纖維，使得所述紗或者纖維在它們彼此接觸處互相粘合。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述樹脂在涂覆以前與流變改性劑混合，以控制所述樹脂的粘度和流動性質(zhì)。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述流變改性劑占所述樹脂組合物的5％重量以下。
4.權(quán)利要求2或者3的方法，其中所述流變改性劑包括羥乙基纖維素。
5.權(quán)利要求2到4任何一項(xiàng)的方法，其中所述樹脂在添加流變改性劑以前被稀釋到低于15％固體含量。
6.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其中所述熱固性樹脂是選自以下的任何一種樹脂或者任何兩種或多種樹脂的混合物酚醛、環(huán)氧、甲醛、氨基呋喃、蜜胺、硅氧烷、不飽和聚醚、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者交聯(lián)的熱塑性塑料基熱固性樹脂體系。
7.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其中所述基材是織造或者非織造織物，其包括紡粘熱粘合或者熔噴聚合物紗或者纖維。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述聚合物紗或者纖維是以下的任何一種或者兩種或多種的共混物聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯或者聚氨酯。
9.權(quán)利要求7或者8的方法，其中所述基材包括金屬或者陶瓷濾網(wǎng)。
10.前述權(quán)利要求任何一項(xiàng)的方法，其中所述涂覆的織物在固化以前經(jīng)過中間加熱，以除去水或者其他溶劑，其中加熱溫度低于所述固化的溫度。
11.一種過濾介質(zhì)，其包括用熱固性樹脂浸漬的織造或者非織造織物的基材，所述熱固性樹脂通過隨后加熱所述浸漬的基材到固化溫度而被固化。
12.權(quán)利要求的過濾介質(zhì)，其中所述樹脂包含流變改性劑以控制所述樹脂的粘度和流動特性。
13.權(quán)利要求12的過濾介質(zhì)，其中所述流變改性劑占所述樹脂組合物的5％重量以下。
14.權(quán)利要求12或者13的過濾介質(zhì)，其中所述流變改性劑包括羥乙基纖維素。
15.權(quán)利要求12、13或者14的過濾介質(zhì)，其中所述樹脂在添加所述流變改性劑以前被稀釋到低于15％的固體含量。
16.按照權(quán)利要求11到15任何一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其中所述熱固性樹脂是選自以下的任何一種樹脂或者任何兩種或多種樹脂的混合物酚醛、環(huán)氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、硅氧烷、不飽和聚醚、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者交聯(lián)的熱塑性塑料基熱固性樹脂體系。
17.權(quán)利要求11到16任何一項(xiàng)的過濾介質(zhì)，其中所述基材是織造或者非織造織物，其包括紡粘、熱粘合或者熔噴聚合物紗或者纖維。
18.權(quán)利要求17的過濾介質(zhì)，其中所述聚合物紗或者纖維是以下的任何一種或者兩種或多種的共混物聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯或者聚氨酯。
19.權(quán)利要求17或者18的過濾介質(zhì)，其中所述基材包括金屬或者陶瓷的濾網(wǎng)。
全文摘要
一種過濾介質(zhì)，其通過用熱固性樹脂涂覆和浸漬織造或者非織造基材，使得該基材的紗或者纖維被包膠并且在其接觸點(diǎn)被粘合來生產(chǎn)。所述樹脂被稀釋到低于15％、例如10％的固體含量，和在涂覆以前在其中加入流變改性劑，例如羥乙基纖維素。所述樹脂通過加熱到高于其固化溫度來固化。所述樹脂可以在涂覆之后但是在固化以前被預(yù)加熱以除去溶劑。
文檔編號B01D39/16GK1531453SQ02808965
公開日2004年9月22日 申請日期2002年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者R·F·阿倫, R F 阿倫 申請人:麥迪遜過濾器有限公司