改進的樹脂浸漬過濾介質的製作方法
2023-10-26 00:37:02 1
專利名稱：改進的樹脂浸漬過濾介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及改進的包含織造或者非織造基材的過濾介質。
EP-A-0,741,815公開了適合於用作過濾介質的織物的製造方法，其包括將網狀聚合物薄膜從剝離片材上塗覆到適當的基材上。得到的過濾介質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，當薄膜被磨蝕時，基材易於磨損並且過濾介質失去其微過濾能力。
為了改進過濾介質的有效壽命，希望改進濾布、帶子襯套等的耐磨性，並且，如有可能，希望降低過濾能力惡化的速率，當對較粗糙的基材進行表面處理或者從一邊或者另一邊進行部分浸漬時，易於發生過濾能力的惡化。然而，對於塗覆的塗層，一般傾向於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，因此當塗覆的基材經受磨擦時，一旦塗層被磨損，即使僅僅被局部地磨損，過濾介質也會迅速損壞。
日本專利申請號06301439，公開號08131735，公開了包含兩種類型纖維的共混物的過濾介質，所述兩種類型纖維是過濾纖維和可熱熔的纖維。當過濾介質被加熱和成型時，所述纖維藉助於所述可熱熔纖維的部分熔融而連接到一起。增強材料被連接到所述兩種類型纖維的交叉點，所述增強材料可以是例如水溶性的酚醛、環氧樹脂、不飽和聚酯或者聚醯胺。這類過濾介質預定用於例如圓筒狀筒式過濾器等。但是不清楚所述增強材料是如何引入的，也不清楚如何使其只粘合到所述兩種類型纖維的交叉點。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成本，因為所述纖維必須首先被共混。同時，在所述纖維混合物中存在可熔組分將所述過濾介質的實用性限制於較低溫度的用途，因為高溫會引起可熔纖維的進一步融合，導致過濾孔隙被熔化的纖維材料遮蔽。
本發明的目的是提供過濾介質材料和製造過濾介質材料的方法，所述過濾介質材料具有改進的耐磨性和較高的尺寸穩定性，並且其基本上不具有上述缺點。
第一方面，本發明提供了製造過濾介質的方法，其包括用熱固性樹脂浸漬織造或者非織造基材，隨後通過將所述浸漬的基材加熱到適合於所使用的樹脂的固化溫度而使所述樹脂固化，藉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。
在本發明優選的方法中，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，並且在所述樹脂系統中可以加入低於5％重量、例如3％重量的流變學改性劑，所述樹脂系統優選被稀釋到低於15％的固體含量、例如10％的固體含量。可以使用的流變改性劑的例子是羥乙基纖維素。
第二方面，本發明提供過濾介質，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後將所述浸漬的基材加熱到適合於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、環氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、聚矽氧烷、不飽和聚酯、聚氨酯、聚醯胺、氟碳化合物或者基於交聯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(賦予導電或者抗靜電性能)，接枝粘結劑，其將PTFE連接到酚端基的鏈終止劑上(改進濾餅釋放)，或者抗菌劑例如3-三甲氧基甲矽烷基、聚二甲基十八烷基氯化銨和矽烷季鹽(以最小化結晶或者菌類的增加)。
所述熱固性樹脂優選滲透到基材中達到一定的深度，這樣可以得到需要的尺寸穩定性和柔順性的平衡，並且有效地將織物的浸漬部分中的纖維或者紗包膠或者塗覆，而不阻塞織造或者氈合紗或者纖維之間的孔隙。如果需要，所述孔隙可以用於保持微孔材料，例如絮凝的、凝聚的、發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，並且這些可以是聚酯(例如PET)或者聚丙烯或者其他材料、例如聚醯胺(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篩或者濾網。
所述樹脂可以作為液體塗覆，藉助於已知的手段，例如刀塗、噴塗或者lick塗覆，或者藉助於將所述基材織物在塗層材料中浸漬。織物對樹脂液體的暴露優選持續足夠的時間，以保證液體滲透到基材織物中達到需要的深度。負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，塗覆的織物任選地經過中間加熱，其加熱溫度低於固化溫度，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並將其「潤溼」，而基本上不遮擋所述織物結構的空隙。然後進行樹脂的固化，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行；或者所述步驟可以分別地進行，並且不一定是緊密銜接的。
現在通過舉例更詳細地描述本發明的方法和由其生產的過濾介質的實施例。
實施例I用含水酚醛熱固性樹脂lick塗覆包括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。
然後，在接近於100℃的溫度，將所述毛氈加熱10到20分鐘，以通過蒸發水相將毛氈乾燥，並且使樹脂軟化，使其有效地潤溼纖維，藉此將纖維包膠在樹脂中。
在乾燥步驟完成之後，將塗覆的毛氈加熱到160℃，並且在該溫度下維持10分鐘，藉此進行熱固性樹脂的固化。
測試說明，與未浸漬的毛氈相比，得到的過濾介質只具有略微損害的柔順性和透氣率，此外尺寸穩定性和耐磨性得到顯著提高。
實施例II用含水酚醛熱固性樹脂塗覆包括織造聚丙烯布的基材織物。所述樹脂使用刮刀塗布方法塗覆。
然後，將塗覆的布加熱到大約130℃並在該溫度維持1小時，藉此保證所述樹脂有效地潤溼所述纖維，使所述纖維被所述樹脂包封，隨後進行樹脂固化。
同樣，與未處理的織物相比，得到的過濾介質具有提高的尺寸穩定性和耐磨性，只略微損害了柔順性和透氣率。
該方法同樣適用於織造織物，適用於塗覆構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施例I中由非織造毛氈生產的過濾介質的浸漬區域的結構變化。
圖2是上述實施例I製備的塗覆的聚酯針刺氈的掃描電子顯微照片；圖3是在進行上述實施例II的處理以前未塗覆的聚丙烯布的掃描電子顯微照片；圖4是上述實施例II的塗覆的織造復絲聚丙烯的掃描電子顯微照片；圖5是在復絲紗中二根鄰近的塗覆纖維和粘結樹脂的彎月面的放大視圖；圖6是在塗覆的織造聚丙烯布中塗覆的復絲紗橫截面的顯微照片；圖7是顯示本發明的塗覆處理對滲透率和過濾器通過量的影響的圖形；圖8是顯示通過本發明塗覆處理的聚丙烯帶材尺寸穩定性的改進的圖形；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，由實施例1得到的浸漬織物包含一系列隨機定向的纖維20，其中一些以剖視圖顯示。每根塗覆的纖維包括由纖維本身組成的芯20和熱固性樹脂的塗層或者皮22，其通過樹脂潤溼纖維在實施例描述的方法的乾燥階段產生。當纖維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生產的塗覆的聚酯針刺毯的一部分。如所顯示，塗層22傾向於在纖維20的互相交錯區域在匯聚體24中聚集，其中增厚的皮部分沿著纖維延伸。
圖3顯示聚丙烯布中未塗覆的紗，其在紗之間基本上不具有介質，因此不能提供尺寸穩定性和防止磨損，通過紗表面上存在原纖維25而得到證明。
圖4顯示了該紗塗覆後的情況，可以注意到原纖化較不明顯，樹脂的橋例如26將紗連接並抑制了它們的相對運動，從而提高了穩定性和降低了磨損。圖5中顯示了放大的紗之間的樹脂彎月面。
圖6顯示了樹脂在復絲紗的纖維之間的滲透，該滲透降低了紗中的內部磨損。
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定性，其通過在緯紗方向上拉伸來測定。
處理的帶材(實線)比未處理的帶材顯示更大的尺寸穩定性，表明需要較大的力來產生相同的「拉伸」。例如，當外加應力是20kgf/2.5cm時，處理的帶材顯示大約7％的應變(或者伸長率)，而未處理的帶材顯示高於12％的應變。
最後，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結果。未處理的材料在2000個磨蝕周期後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顯明的惡化。
這樣生產的粘合提高了尺寸穩定性，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，其中紗被塗覆和在織紋絞鏈處形成了匯聚體橋，或者在復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。在過濾介質的整個使用壽命中孔徑尺寸將保持恆定。
本發明的過濾介質和通過本發明方法生產的過濾介質的性能可以通過改變條件和材料來控制。
樹脂進入基材的速度和滲透度可以通過改變塗料的粘度來控制。塗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。
用於塗覆的樹脂的性能優選根據基材的性質藉助於稀釋和流變改性劑(其改變樹脂的流動特性)進行控制。
在一個實例中，將373gm-2尼龍66單絲雙層織造布的第一試樣塗覆純淨的(未改性的)樹脂，該樹脂包含60％固體、40％溶劑並且具有200cps的粘度。
發現具有過量的塗膠量和低的滲透率，這是由於小的單絲紗表面被厚樹脂層包膠。
將該布的第二試樣塗覆稀釋到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並且導致不足的塗膠量，紗被不完全地包膠。
該布的第三個試樣塗覆特別製備的樹脂混合物。
該樹脂試樣通過稀釋樹脂到10％固體含量，然後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製備。羥乙基纖維素流變改性劑已經預先按照製造指南進行製備，並且在強烈攪拌下緩慢地加入稀釋的樹脂中，在樹脂混合物中達到3％重量的流變改性劑。塗覆到第三個布試樣的混合物的粘度為4500cps。塗覆的織物以通常的方式在單程中通過160℃的烘箱進行固化，停留時間為10分鐘。
通過使用流變改性劑和稀釋樹脂，發現樹脂體系具有利於提高耐磨性的最佳的固體含量和利於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。
乾燥條件會決定纖維被包膠的方式或者程度，較短的乾燥時間使得塗層遷移較小。
相對於例如EPA0,741,815，本發明的優點包括單程可以提供在基材中可變深度的塗覆，並且，如果必要，通過將織物用液相樹脂完全浸漬可以塗覆整個基材基質。使用所述歐洲專利的方法，如果要提高織物兩側的耐磨性，必須用重複方法將樹脂分別地塗覆到每個側面。
上述的試驗結果顯示，本發明方法不顯著地改變過濾介質的過濾通過量。空氣和液體的滲透率只略微降低。此外，本發明方法由於能夠包封單根纖維，因此可以用於低表面能材料，例如聚丙烯。通過所述歐洲專利的方法塗覆的塗層會容易地從這類表面剝離，因為其不能粘合到這類表面上。
因為滲透深度大，所述塗層是永久性的，在布的使用壽命期間，在塗層和布的整個深度中的殘餘塗層將持續地抵抗磨損。
基布的紗或者纖維之間的孔隙基本上不被塗層阻擋，正如透氣率所證明的，而這些可以被本領域已知的凝聚的、絮凝的或者微孔性泡沫材料填充，以賦予所述過濾介質以微孔性。本發明的過濾介質可以用於任何液體或者氣體過濾應用，作為濾布用於罐、筒和盤式過濾機套筒和袋，或者用於其他過濾器，以及運輸帶、紙漿脫水帶、波紋板軋機帶、塔式壓機帶和壓濾布。
權利要求
1.用於製造過濾介質的方法，其包括用熱固性樹脂浸漬織造或者非織造基材，和隨後通過將所述浸漬的基材加熱到適合於所使用的樹脂的固化溫度而使所述熱固性樹脂固化，藉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.權利要求1的方法，其中所述樹脂在塗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。
3.權利要求2的方法，其中所述流變改性劑佔所述樹脂組合物的5％重量以下。
4.權利要求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.權利要求2到4任何一項的方法，其中所述樹脂在添加流變改性劑以前被稀釋到低於15％固體含量。
6.前述權利要求任何一項的方法，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、環氧、甲醛、氨基呋喃、蜜胺、矽氧烷、不飽和聚醚、聚氨酯、聚醯胺、氟碳化合物或者交聯的熱塑性塑料基熱固性樹脂體系。
7.前述權利要求任何一項的方法，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、聚醯胺、聚乙烯或者聚氨酯。
9.權利要求7或者8的方法，其中所述基材包括金屬或者陶瓷濾網。
10.前述權利要求任何一項的方法，其中所述塗覆的織物在固化以前經過中間加熱，以除去水或者其他溶劑，其中加熱溫度低於所述固化的溫度。
11.一種過濾介質，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後加熱所述浸漬的基材到固化溫度而被固化。
12.權利要求的過濾介質，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.權利要求12的過濾介質，其中所述流變改性劑佔所述樹脂組合物的5％重量以下。
14.權利要求12或者13的過濾介質，其中所述流變改性劑包括羥乙基纖維素。
15.權利要求12、13或者14的過濾介質，其中所述樹脂在添加所述流變改性劑以前被稀釋到低於15％的固體含量。
16.按照權利要求11到15任何一項的過濾介質，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、環氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、矽氧烷、不飽和聚醚、聚氨酯、聚醯胺、氟碳化合物或者交聯的熱塑性塑料基熱固性樹脂體系。
17.權利要求11到16任何一項的過濾介質，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.權利要求17的過濾介質，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、聚醯胺、聚乙烯或者聚氨酯。
19.權利要求17或者18的過濾介質，其中所述基材包括金屬或者陶瓷的濾網。
全文摘要
一種過濾介質，其通過用熱固性樹脂塗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並且在其接觸點被粘合來生產。所述樹脂被稀釋到低於15％、例如10％的固體含量，和在塗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於其固化溫度來固化。所述樹脂可以在塗覆之後但是在固化以前被預加熱以除去溶劑。
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 優先權日2001年2月27日
發明者R·F·阿倫, R F 阿倫 申請人:麥迪遜過濾器有限公司