制備薄過濾介質的方法
【技術領域】
[0001] 本公開整體涉及過濾，更具體地講，涉及制備在濾芯、過濾組合件或濾筒中用于去 除流體流（如空氣和液體）中的污染物的薄過濾介質的方法，以及制備此種薄過濾介質的 方法。
【背景技術】
[0002] 流體流（如空氣流、氣流和液體流）中經常會含有污染物。例如，流向發(fā)動機、燃 氣輪機、燃燒爐、發(fā)動機潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻劑系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)的流體流攜帶有粒狀 污染物，這些粒狀污染物應該被濾掉。
[0003]目前可使用纖維組成和加工方法不同的過濾介質來去除此種流體流中的某些或 全部污染物。過濾介質通常是多孔材料，在捕捉介質中的污染物的同時能夠讓流體從介質 中流過。特別是，目前已經針對褶狀濾芯開發(fā)了寬泛范圍的介質，這些濾芯擴展能夠捕捉污 染物的介質的有效表面積。除了具有良好的粒狀污染物去除特性之外，合適的褶狀過濾介 質通常具有高強度，并在制造、存儲和使用中保持了（或基本保持了）過濾介質的褶皺。
[0004] 近年來，已經開發(fā)出了褶狀構型的替代品，結合一系列介質槽紋形片材使用，當從 濾芯的上游（"臟"）側流到濾芯的下游（"干凈"）側時，流體從一個片材流到另一個片材。 這種流體一般被稱為"z流體"，帶有槽紋形介質的過濾器有時稱為"z流體元件"。z流體 元件實例公開于已轉讓給Donaldson Company, Inc.的美國專利No. 8, 241，383中。在某些 z流體結構中，槽紋的特征為具有獨特的形狀，包含如在相鄰槽紋峰之間的槽紋形介質中形 成的槽紋銳鋒和/或脊等特征。
[0005] 盡管具有結構化槽紋的介質是很多應用所需的介質，但是現(xiàn)有的很多空氣過濾介 質可能難以形成結構化槽紋，在使用中會由于振動而劣化（例如因為撕裂而劣化），或者在 成型后和/或在介質使用過程中槽紋中的峰和脊（或其他結構）不能充分保持其形狀。

【發(fā)明內容】

[0006] 因此，存在改善過濾介質的需求，需要能夠滿足如下條件的過濾介質：在沒有破裂 或撕裂的情況下易于成型為結構化槽紋；在存儲和使用時能夠將槽紋形狀維持在所需水 平；適用于需要槽紋的峰之間有銳鋒和脊的介質結構，以及其他成型結構元件的過濾應用。
[0007] 上述目的以及將顯而易見的其他方面，通過提供用于制備濕法成網纖維網形式的 薄而輕的過濾介質的特定方法實現(xiàn)。這種方法要求定義名稱為濕Mullen比的變量。濕 Mullen比是介質中樹脂固化百分比的指示，這一固化百分比受下游轉化器所需的加工條件 控制。應用于過濾介質的濕Mullen比依賴于最終用戶的需求。如果需要一種無需進一步 加工或加熱（即無需進一步固化）的過濾介質，則60%至80 %的濕MulIen比（優(yōu)選的是 60 % -75 %，更優(yōu)選的是60 %至70 % )已能夠確保介質柔韌卻足夠強壯，因而在介質繞成卷 時介質仍能夠保持槽紋結構，并且這種比率已能夠容許對介質進行進一步加工。然而，如果 在成褶/開槽工藝中進行了額外的固化，則可以使用更低的Mullen比。通過這一工藝，可易 于獲得具有如下特性的薄過濾介質：厚度為15密耳（0. 38mm)或更?。▋?yōu)選的是介于6至 15密耳（0. 15-0. 38mm)之間），更優(yōu)選的是介于8至15密耳（0. 20-0. 38mmm)之間；總重為 約35至45鎊/3000平方英尺（57-73g/m2);縱向抗撕強度為至少每16層50克（490mN)， 橫向抗撕強度為至少每16層60克（590mN);足夠多孔，能夠在阻擋不良污染物的同時實現(xiàn) 至流體的合適滲透性。
[0008] 實現(xiàn)上述特性的過濾介質包括占過濾介質重量的重量百分比為70重量％至92重 量％ (優(yōu)選的是81重量％至87重量％ )的纖維共混物，以及樹脂粘結劑；其中樹脂粘結劑 優(yōu)選地包括具有交聯(lián)劑的酚醛樹脂粘結劑，并且樹脂粘結劑占過濾介質重量的重量百分比 為8重量％至30重量％ (優(yōu)選的是13重量％至19重量％ )。
[0009] 過濾介質中的纖維共混物包括纖維素纖維和合成纖維，其中，纖維素纖維占纖維 共混物重量的重量百分比為約80重量％至100重量％ (優(yōu)選的是約82. 5重量％至約96 重量％ )，合成纖維占纖維共混物重量的重量百分比為〇重量％至20重量％ (優(yōu)選的是 約4重量％至約17. 5重量％ )。纖維共混物的纖維素纖維成分包括卷曲軟木漿料和硬木 漿料，其中，卷曲軟木漿料占纖維共混物纖維素成分重量的重量百分比為約50重量％至 約100重量％，硬木漿料占纖維共混物纖維素成分的重量百分比為不超過50重量％。卷 曲軟木漿料滿足如下條件：當成型為重量為601b/3000sq. ft(98gm/m2)、厚度為16-26密耳 (0. 41-0. 66mm)(更優(yōu)選的是介于16-23密耳（0. 41-0. 66mm)之間）的手抄紙時，手抄紙的 透氣性為l〇〇-175cfm(508-8891/m2s)。合成纖維是優(yōu)選的聚酯纖維，丹尼爾為1至3,長度 為 1/4 至 1/2 英寸（6. 35-12. 7mm)。
[0010] 過濾介質可利用傳統(tǒng)濕法成網造紙設備生產，包括但不限于具有傾斜線材、扁平 長網造紙機金屬絲、雙絲或真空圓網抄紙機的設備。首先利用這些設備對纖維配料進行脫 7K，形成濕網，然后進行額外加工，包括加熱、冷卻、涂覆樹脂粘結劑，然后固化。根據(jù)本文所 公開的方法，形成的纖維配料的纖維組成為80重量％至100重量％ (優(yōu)選的是80重量％至 95重量％ )的纖維素纖維，以及0重量％至20重量％ (優(yōu)選的是5重量％至20重量％ ) 的合成纖維。纖維配料的纖維素纖維含量包含至少50重量％的一種卷曲軟木漿料，這種卷 曲軟木漿料滿足如下條件：當僅將其成型為重量為每3, 000平方英尺（98g/m2) 60鎊、厚度 為16-26密耳（0. 41-0. 66mm)的手抄紙時，手抄紙的透氣性為100-175cfm(508-8891/m2s)。 纖維配料中的纖維素纖維還包括不超過纖維共混物纖維素成分的50重量％的硬木漿料， 優(yōu)選的是20重量％至50重量％。纖維配料中的纖維可能是經機械研磨引起原纖化。纖維 配料稀釋為固體量為〇. 05重量％至0. 3重量％，優(yōu)選的是0. 05重量％至0. 2重量％，噴射 于造紙機上形成網狀材料。接著對網狀材料進行干燥，形成干燥片材，并將樹脂粘結劑制劑 以片材重量的8重量％ -30重量％、優(yōu)選的是13重量％ -19重量％涂覆于干燥片材上。樹 脂粘結劑制劑優(yōu)選為具有交聯(lián)劑的酚醛樹脂粘結劑。然后對片材進行干燥和固化，達到所 需的固化狀態(tài)，即不到完全固化狀態(tài)。
[0011] 也可在介質中添加額外的纖維和材料，并且用其他纖維和材料代替上文公開的纖 維和材料，為介質賦予其他特性。當結合下列附圖考慮優(yōu)選實施例的【具體實施方式】時，本公 開和本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
【附圖說明】
[0012] 圖1是生產過濾介質的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0013] 利用本文所述的方法生產的過濾介質具有所需的改善的過濾、強度、抗撕裂性和 透氣性特點，形式為相對薄且輕的濕法成網纖維網。這種纖維網可能會在后續(xù)步驟中固化， 也可能不固化，其具有20%至90% (優(yōu)選的是30%至80%，更優(yōu)選的是60%至80%)的 濕Mullen比，以確保介質足夠柔韌，能成型為槽紋結構，并且具有適當?shù)臒岢尚托院蛷姸龋?繞成卷時保持槽紋結構，容許進行進一步加工。因此，這種過濾介質可以用于多種多樣的過 濾元件，包括需要槽紋形介質的z流體元件、層流濾芯和任何其他需要部分固化的薄介質 的應用。
[0014] 術語"濕Mullen比"用于指示介質的固化程度，需要該程度來維持槽紋、波紋或褶 狀結構的形狀，并且介質仍然具有進一步纏繞于芯子周圍并組裝成濾芯或濾筒的柔韌性。 本發(fā)明所形成的介質的濕Mullen比（部分固化至所需的不完全固化的固化狀態(tài)）的計算 方法：用形成的部分固化介質樣品的濕Mullen破裂強度除以在烘箱中350 °F (177°C)下 固化了 5分鐘的完全固化介質樣品的濕Mullen破裂強度，然后乘以100,確定百分率。過濾 介質的完全固化樣品將顯示具有樣品所能呈現(xiàn)的最高濕Mullen破裂強度。
[0015] 濕Mullen破裂強度指示刺穿纖維網所需的壓力，以及纖維網的承載能力。在這 個測試中，樣品被切成至少2. 5X2. 5英寸（64X64_)，利用非離子表面活性劑濃度量為約 〇. 03重量％的水讓樣品飽和，將其夾到Mul