專利名稱：具有用于表面過濾的涂層的過濾元件的制作方法
具有用于表面過濾的涂層的過濾元件5 本發(fā)明涉及一種自身穩(wěn)定的、多孔流的過濾元件，該過濾元件在其匯流面上具有一層用于表面過濾的多孔涂層。這種過濾元件已知具有很多不同結(jié)構(gòu)的涂層。10 本發(fā)明的目的是得到一種有效的具有表面過濾涂層的過濾元件，該表面過濾涂層對增加溫度和/或提高化學(xué)侵蝕的抵抗力是很有 效的。為了實現(xiàn)上述目的，過濾元件上的涂層包括 (a) —種含有顆粒和/或纖維的主要組分； 15 (b) —種無機(jī)粘結(jié)劑組分，使得主要組分中的顆粒和/或纖維相互結(jié)合；(C) 一種膠粘劑，用來粘結(jié)多孔涂層和過濾元件的剩余部分； (d)和一種抗膠粘組分，用來降低濾出物與多孔涂層之間的粘 附力并且使得過濾元件容易清潔。 20 涂層和過濾元件剩余部分的粘結(jié)并不限于使用膠粘劑來實現(xiàn)， 但是膠粘劑要有相當(dāng)?shù)姆至縼磉_(dá)到這種粘結(jié)。另一方面，膠粘劑也 可以參與主要組分中的顆粒和/或纖維的相互結(jié)合。優(yōu)選地，主要組分中的顆粒選自硅藻土顆粒、沸石顆粒、聚乙 烯吡咯烷酮顆粒和它們的混合物；這些物質(zhì)中，更優(yōu)選的是硅藻土 25顆粒。優(yōu)選地，主要組分中的纖維是陶瓷纖維。上述提到的優(yōu)選物 質(zhì)不必占到主要組分組成的100%;當(dāng)主要組分含有一種或多種上
述提到的優(yōu)選物質(zhì)有相當(dāng)?shù)姆至烤妥銐蛄恕Ａ硪环矫?，?yōu)選地，主 要組分大體上僅包括一種上述提到的優(yōu)選物質(zhì)或它們的混合物。然 而，作為一種可供選擇的方案，優(yōu)選地，也可以采用陶瓷纖維和一 種或多種上面提到的優(yōu)選顆粒的混合物。 5 粘結(jié)劑組分可以包含或僅含水玻璃?？墒?，優(yōu)選地，粘結(jié)劑組分并不是水玻璃。粘結(jié)劑組分優(yōu)選是溶膠基粘結(jié)劑。優(yōu)選地，粘結(jié)劑組分包括交聯(lián)Si02或交聯(lián)Si02的衍生物或交聯(lián)Ti02或交聯(lián)Ti02 的衍生物或交聯(lián)Zr02或交聯(lián)Zr02的衍生物或者前面提到的多種物 質(zhì)的混合物。其中，最優(yōu)選的是交聯(lián)Si02。關(guān)于粘結(jié)劑組分，同樣 io不必含有100%的上面提到的優(yōu)選的一種物質(zhì)或者多種這些物質(zhì)的 混合物。但是，優(yōu)選地，粘結(jié)劑組分基本上含有上面提到的優(yōu)選的 一種物質(zhì)或者多種這些物質(zhì)的混合物。眾所周知，Si02的衍生物除 了硅原子和氧原子之外還含有某些有機(jī)物質(zhì)。Ti02和Zr02的衍生 物也是類似的。15 優(yōu)選地，膠粘劑是一種有機(jī)分散的膠粘劑，特別優(yōu)選的是含水的分散體。優(yōu)選地，抗膠粘組分是聚四氟乙烯(以下簡寫為PTFE)禾口/或 硅樹脂。最優(yōu)選的是PTFE，而且特別優(yōu)選的是抗膠粘組分基本上 只含有PTFE。本發(fā)明中一個特別有效的實施例提供了用溶膠一凝 20膠法來涂布涂層。本發(fā)明中一個更有效的實施例是涂層(基本上)包含作為主要 組分的硅藻土 (僅含)和(基本上)作為抗膠粘組分的PTFE (僅 含)的重量比為1: 1到1: 2。過濾元件的主體，也就是，過濾元件位于涂層之下的基本結(jié)構(gòu)，25優(yōu)選地由燒結(jié)的塑料顆粒組成。聚乙烯顆粒尤為合適。根據(jù)本發(fā)明對過濾元件的改進(jìn)，涂層的主要組分為顆粒時，過
濾元件特別適用于液體過濾或從氣流中分離油霧。冷卻潤滑劑的過 濾在這方面受到特別關(guān)注；特別地，冷卻潤滑劑在水中被用于對工 件進(jìn)行機(jī)械的、打磨的、切削的或其它移除物料(例如火花電蝕) 的工作(加工)中時，其是潤滑物質(zhì)的油狀液體或乳液。冷卻潤滑 5劑通常以循環(huán)的方式用泵抽吸，并且當(dāng)離開工件加工的地方時，冷 卻潤滑劑還包括加工工件被打磨、切削或移除的顆粒。這些顆粒在 冷卻潤滑劑循環(huán)到再次到達(dá)工件之前必須過濾掉。優(yōu)選地，采用本 發(fā)明中的過濾元件進(jìn)行過濾，僅需要將過濾元件簡單地浸漬在冷卻 潤滑劑的槽內(nèi)。過濾出的雜質(zhì)顆粒會粘附在過濾元件外表面的涂層 10上，過濾后的冷卻潤滑劑從過濾元件內(nèi)部抽走。由于需要定期清洗 過濾元件，泵的循環(huán)每隔一段合適的時間會及時的暫時中斷，由反 方向的清潔后的冷卻潤滑劑的短時液流進(jìn)行置換，所以，堆積在涂 層外表面上的過濾出的雜質(zhì)顆粒，會向下滑落到冷卻潤滑劑槽內(nèi)， 并例如用淤泥排出的方法從槽中移走。 15 在本發(fā)明教導(dǎo)的基礎(chǔ)上，制造的過濾元件基本上可以從液體中完全過濾出大于5 ii m的雜質(zhì)顆粒，更優(yōu)選地是大于3 u m的雜質(zhì) 顆粒。如果是冷卻潤滑劑，能夠有效實現(xiàn)工件加工精度的大幅提高， 因為流過加工位置的冷卻潤滑劑是非常純凈的。根據(jù)本發(fā)明制造的 過濾元件用于氣體的過濾，基本上可以完全過濾出大于3"m的雜20質(zhì)顆粒，更優(yōu)選地是過濾出大于lum的雜質(zhì)顆粒都是有可能的。 根據(jù)本發(fā)明對過濾元件的改進(jìn)，涂層的主要組成是纖維(主要 組成或大體上作為唯一組成)時，過濾元件尤其適合氣體過濾。總而言之，本發(fā)明的過濾元件特別適用于對耐高溫和/或防止化 學(xué)侵蝕有很高的要求的情形。過濾元件可以設(shè)計成能夠抵御在18025 'C的溫度下持久使用，或者也可以設(shè)計成能夠抵御在15(TC的溫度 下持久使用，或者設(shè)計成能夠抵御在12(TC的溫度下持久使用。例 如，在前述的冷卻潤滑劑中就會發(fā)生化學(xué)侵蝕。另一個包括化學(xué)侵 蝕的應(yīng)用就是過濾燃燒過程中的廢氣。耐高溫的應(yīng)用例子可以是過 濾燃燒過程中的廢氣、過濾從氣流中分離的產(chǎn)品(如噴霧干燥，食 品行業(yè)中的干燥)和過濾從氣流中循環(huán)的物質(zhì)(如流化床反應(yīng)器中 5的催化劑)。下面用實施例來詳細(xì)解釋本發(fā)明及其優(yōu)選的改進(jìn)。圖l示出了過濾元件中某片段的剖面圖；圖2示出了另一個實施例的過濾元件中某片段的剖面圖。10

圖1所示的是過濾元件2中的一個片段，主要組成包括在接觸 部位6燒結(jié)在一起的聚乙烯顆粒4。顆粒4之間的孔隙8的平均尺 寸為10到60um。過濾元件的涂層IO大體上包括硅藻土顆粒12和PTFE顆粒18，15用交聯(lián)Si0214來粘結(jié)硅藻土顆粒12，在硅藻土顆粒12與聚乙烯顆 粒4的接觸部位用有機(jī)分散膠粘劑16來粘結(jié)硅藻土顆粒12和主體。 硅藻土顆粒12很小以致于它們之間孔隙的平均尺寸都小于3 U m。 制造圖1中的過濾元件2，首先制備主體部分，然后在匯流表面上 涂布涂層，對于濃度很稀的液體或者很稠的甚至是膏狀的液體都是20 —樣的，例如用噴霧、滾壓、刷涂等方法。使用的涂層物質(zhì)基本上 包括硅藻土顆粒、Si02溶膠、PTFE顆粒、有機(jī)分散膠粘劑、水和 少量的表面活性劑、潤濕助劑或抑泡劑。所有的這些組分都可以很 容易的在市場上買到。涂層物質(zhì)是穩(wěn)定的乳劑。在涂布涂層物質(zhì)的 時候，采用溶膠一凝膠反應(yīng)，通常緩慢地增加溫度，然后蒸發(fā)所有25的水分，涂層就形成固體聚合的狀態(tài)。在溶膠一凝膠反應(yīng)和蒸發(fā)水分的時候，Si02相的交聯(lián)和硅藻土顆粒之間的粘結(jié)同時發(fā)生。 硅藻土和PTFE的重量比在1: l到l: 2的范圍內(nèi)能達(dá)到很好 的效果。如圖2所示的過濾元件2的一個片段與圖1中的過濾元件不同 之處在于涂層10不同。在該實施例中，制成的涂層IO基本上包括 5陶瓷纖維22、交聯(lián)Si0224、有機(jī)分散膠粘劑26和PTFE顆粒28。 硅藻土顆粒12的加入量最好比圖1中的少。關(guān)于涂層物質(zhì)涂布的 狀態(tài)，圖1實施例中相關(guān)的表述(附加組分、濃度等)仍然是可以 適用的。陶瓷纖維22之間的孔隙基本上與圖1實施例中硅藻土顆粒12 io之間的孔隙大小相同。陶瓷纖維22典型的具有直徑為幾個"m并 且長度為？ 0到30ym，從化學(xué)的角度來說，它們基本上含有 Si02/Al203。硅藻土是一種物質(zhì)常用的名稱，它包括70-90%的不定形的硅酸 禾口 3-12%的水。15 如果用硅樹脂作為抗膠粘組分，繪出的圖形基本上沒有變化。假如用水玻璃作為無機(jī)粘結(jié)劑組分，繪出的圖形基本上也沒有變 化。
權(quán)利要求
1、 一種自身穩(wěn)定的、多孔流的過濾元件(2)，該過濾元件在其 匯流面上具有一層用于表面過濾的多孔涂層(10)，所述的涂層(10)5包括(a) —種含有顆粒(12)和/或纖維(22)的主要組分；(b) —種無機(jī)粘結(jié)劑組分(14; 24)，使得主要組分中的顆粒 (12)和/或纖維(22)相互結(jié)合；(c) 一種膠粘劑(16; 26)，用來粘結(jié)多孔涂層(10)和過濾10元件的剩余部分；(d) 和一種抗膠粘組分(18; 28)，用來降低濾出物與多孔涂層之間的粘附力并且使得過濾元件容易清潔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于，所述的主要 組分包括一種選自硅藻土顆粒(12)、沸石顆粒、聚乙烯吡咯垸酮15顆粒和它們的混合物的物質(zhì)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾元件，其特征在于，所述的主要 組分包括硅藻土顆粒(12)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的過濾元件，其特征在于， 所述的主要組分包括陶瓷纖維(22)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的過濾元件，其特征在于，所述的粘結(jié)劑組分包括一種選自交聯(lián)Si02 (14; 24)、交聯(lián)Si02的 衍生物、交聯(lián)Ti02、交聯(lián)Ti02的衍生物、交聯(lián)Zr02、交聯(lián)Zr02的 衍生物和它們的混合物的物質(zhì)。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾元件，其特征在于，所述的粘結(jié) 25劑組分含有交聯(lián)Si02 (14; 24)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的過濾元件，其特征在于, 所述的膠粘劑是一種有機(jī)分散膠粘劑(16; 26)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的過濾元件，其特征在于， 所述的抗膠粘組分是聚四氟乙烯(PTFE) (18; 28)和/或硅樹脂。
9、根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的過濾元件，其特征在于，用溶膠一凝膠法來涂布所述的涂層(10)。
10、根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的過濾元件，其特征在 于，所述涂層(10)包括重量比為l: l到l: 2的作為主要組分的 硅藻土 (12)和作為抗膠粘劑組分的PTFE (18; 28)。
11、根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的過濾元件，其特征在于，所述過濾元件(2)的主體是由燒結(jié)的塑料顆粒(4)組成。
12、根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的過濾元件的應(yīng)用，包 括作為涂層(10)的主要組分的顆粒(12)，用于液體過濾或油霧 分離。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)用，用于冷卻潤滑劑的過濾。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的應(yīng)用，其中基本上可以完全 過濾出大于5u m的雜質(zhì)顆粒。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的過濾元件的應(yīng)用，包 括作為涂層(10)的主要組分的纖維(22)，用于氣體過濾。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的應(yīng)用，其中基本上可以完全過濾出大于2ixm的雜質(zhì)顆粒。
全文摘要
一種自身穩(wěn)定的、多孔流的過濾元件(2)，該過濾元件在其匯流面上具有一層用于表面過濾的多孔涂層(10)，所述的涂層(10)包括 (a)一種含有顆粒(12)和/或纖維(22)的主要組分； (b)一種無機(jī)粘結(jié)劑組分(14；24)，使得主要組分中的顆粒(12)和/或纖維(22)相互結(jié)合； (c)一種膠粘劑(16；26)，用來粘結(jié)多孔涂層(10)和過濾元件的剩余部分； (d)和一種抗膠粘組分(18；28)，用來降低濾出物與多孔涂層之間的粘附力并且使得過濾元件容易清潔。
文檔編號B01D39/20GK101146588SQ200680008675
公開日2008年3月19日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者B·邁因德爾, K·帕爾茲, R·蒂勞夫, S·哈耶克, U·赫爾丁, W·拉伯 申請人:赫爾丁過濾技術(shù)有限公司