专利名称：改进的树脂浸渍过滤介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及改进的包含织造或者非织造基材的过滤介质。
EP-A-0,741,815公开了适合于用作过滤介质的织物的制造方法，其包括将网状聚合物薄膜从剥离片材上涂覆到适当的基材上。得到的过滤介质提供了微孔性的过滤器，其具有良好的耐磨性以及薄膜耐久性。然而，当薄膜被磨蚀时，基材易于磨损并且过滤介质失去其微过滤能力。
为了改进过滤介质的有效寿命，希望改进滤布、带子衬套等的耐磨性，并且，如有可能，希望降低过滤能力恶化的速率，当对较粗糙的基材进行表面处理或者从一边或者另一边进行部分浸渍时，易于发生过滤能力的恶化。然而，对于涂覆的涂层，一般倾向于作为分立的层施加到基材上，或者在基材中仅仅渗入较短的距离，因此当涂覆的基材经受磨擦时，一旦涂层被磨损，即使仅仅被局部地磨损，过滤介质也会迅速损坏。
日本专利申请号06301439，公开号08131735，公开了包含两种类型纤维的共混物的过滤介质，所述两种类型纤维是过滤纤维和可热熔的纤维。当过滤介质被加热和成型时，所述纤维借助于所述可热熔纤维的部分熔融而连接到一起。增强材料被连接到所述两种类型纤维的交叉点，所述增强材料可以是例如水溶性的酚醛、环氧树脂、不饱和聚酯或者聚酰胺。这类过滤介质预定用于例如圆筒状筒式过滤器等。但是不清楚所述增强材料是如何引入的，也不清楚如何使其只粘合到所述两种类型纤维的交叉点。使用包含两种不同纤维类型的共混物的非织造基材提高了生产成本，因为所述纤维必须首先被共混。同时，在所述纤维混合物中存在可熔组分将所述过滤介质的实用性限制于较低温度的用途，因为高温会引起可熔纤维的进一步融合，导致过滤孔隙被熔化的纤维材料遮蔽。
本发明的目的是提供过滤介质材料和制造过滤介质材料的方法，所述过滤介质材料具有改进的耐磨性和较高的尺寸稳定性，并且其基本上不具有上述缺点。
第一方面，本发明提供了制造过滤介质的方法，其包括用热固性树脂浸渍织造或者非织造基材，随后通过将所述浸渍的基材加热到适合于所使用的树脂的固化温度而使所述树脂固化，借此所述基材的纱或者纤维被所述树脂包胶，使得所述纱或者纤维在它们彼此交叉处互相粘合。
在本发明优选的方法中，所述树脂在施加前与流变改性剂混合，以控制所述树脂的粘度和流动特性，并且在所述树脂系统中可以加入低于5％重量、例如3％重量的流变学改性剂，所述树脂系统优选被稀释到低于15％的固体含量、例如10％的固体含量。可以使用的流变改性剂的例子是羟乙基纤维素。
第二方面，本发明提供过滤介质，其包括用热固性树脂浸渍的织造或者非织造织物的基材，所述热固性树脂通过随后将所述浸渍的基材加热到适合于所用的树脂的固化温度而被固化，所述基材的纱或者纤维被所述树脂包胶，使得所述纱或者纤维在它们彼此交叉处互相粘合。
所述热固性树脂可以是任何一种选自以下的树脂或者任何两种或多种选自以下的树脂的混合物酚醛、环氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、聚硅氧烷、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者基于交联的热塑性材料的热固性树脂体系。
此外，可以将其他已知的添加剂加入所述树脂以提高其它性能。例子可以包括碳(赋予导电或者抗静电性能)，接枝粘结剂，其将PTFE连接到酚端基的链终止剂上(改进滤饼释放)，或者抗菌剂例如3-三甲氧基甲硅烷基、聚二甲基十八烷基氯化铵和硅烷季盐(以最小化结晶或者菌类的增加)。
所述热固性树脂优选渗透到基材中达到一定的深度，这样可以得到需要的尺寸稳定性和柔顺性的平衡，并且有效地将织物的浸渍部分中的纤维或者纱包胶或者涂覆，而不阻塞织造或者毡合纱或者纤维之间的孔隙。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、发泡的或者其他微孔性的材料。
所述基材可以是织造的或者非织造的毡，纺粘的、热粘合的或者熔喷的，包括聚合物纱或者纤维，并且这些可以是聚酯(例如PET)或者聚丙烯或者其他材料、例如聚酰胺(尼龙)或者聚乙烯或者聚氨酯的任何一种或者两种或多种的共混物。所述基材还可以包括金属或者陶瓷的网筛或者滤网。
所述树脂可以作为液体涂覆，借助于已知的手段，例如刀涂、喷涂或者lick涂覆，或者借助于将所述基材织物在涂层材料中浸渍。织物对树脂液体的暴露优选持续足够的时间，以保证液体渗透到基材织物中达到需要的深度。负载树脂的液体可以是所述树脂在液相中的含水或者非水分散体或者乳液等。在固化以前，涂覆的织物任选地经过中间加热，其加热温度低于固化温度，以除去水分或者其他溶剂和使纤维得到包封，这要保证所述树脂粘合到所述纤维或者纱上并将其“润湿”，而基本上不遮挡所述织物结构的空隙。然后进行树脂的固化，典型的固化时间为5分钟到一个小时或更长，和典型的固化温度为100℃到200℃。中间加热和固化可以在单程中进行；或者所述步骤可以分别地进行，并且不一定是紧密衔接的。
现在通过举例更详细地描述本发明的方法和由其生产的过滤介质的实施例。
实施例I用含水酚醛热固性树脂lick涂覆包括PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)纤维的针刺非织造毡的基材织物。
然后，在接近于100℃的温度，将所述毛毡加热10到20分钟，以通过蒸发水相将毛毡干燥，并且使树脂软化，使其有效地润湿纤维，借此将纤维包胶在树脂中。
在干燥步骤完成之后，将涂覆的毛毡加热到160℃，并且在该温度下维持10分钟，借此进行热固性树脂的固化。
测试说明，与未浸渍的毛毡相比，得到的过滤介质只具有略微损害的柔顺性和透气率，此外尺寸稳定性和耐磨性得到显著提高。
实施例II用含水酚醛热固性树脂涂覆包括织造聚丙烯布的基材织物。所述树脂使用刮刀涂布方法涂覆。
然后，将涂覆的布加热到大约130℃并在该温度维持1小时，借此保证所述树脂有效地润湿所述纤维，使所述纤维被所述树脂包封，随后进行树脂固化。
同样，与未处理的织物相比，得到的过滤介质具有提高的尺寸稳定性和耐磨性，只略微损害了柔顺性和透气率。
该方法同样适用于织造织物，适用于涂覆构成该织物的纱或者纤维。
图1以显著放大的视图说明了推测的实施例I中由非织造毛毡生产的过滤介质的浸渍区域的结构变化。
图2是上述实施例I制备的涂覆的聚酯针刺毡的扫描电子显微照片；图3是在进行上述实施例II的处理以前未涂覆的聚丙烯布的扫描电子显微照片；图4是上述实施例II的涂覆的织造复丝聚丙烯的扫描电子显微照片；图5是在复丝纱中二根邻近的涂覆纤维和粘结树脂的弯月面的放大视图；图6是在涂覆的织造聚丙烯布中涂覆的复丝纱横截面的显微照片；图7是显示本发明的涂覆处理对渗透率和过滤器通过量的影响的图形；图8是显示通过本发明涂覆处理的聚丙烯带材尺寸稳定性的改进的图形；和图9是显示与未处理的基材相比酚醛树脂处理的织造聚丙烯的耐磨性的图形。
如图1所示，由实施例1得到的浸渍织物包含一系列随机定向的纤维20，其中一些以剖视图显示。每根涂覆的纤维包括由纤维本身组成的芯20和热固性树脂的涂层或者皮22，其通过树脂润湿纤维在实施例描述的方法的干燥阶段产生。当纤维20交叉和彼此接触时，树脂形成桥或汇聚体24，其将纤维彼此坚固地连接。一旦树脂被固化，该粘合将永久保持。
图2的扫描电子显微照片显示了上述方法1生产的涂覆的聚酯针刺毯的一部分。如所显示，涂层22倾向于在纤维20的互相交错区域在汇聚体24中聚集，其中增厚的皮部分沿着纤维延伸。
图3显示聚丙烯布中未涂覆的纱，其在纱之间基本上不具有介质，因此不能提供尺寸稳定性和防止磨损，通过纱表面上存在原纤维25而得到证明。
图4显示了该纱涂覆后的情况，可以注意到原纤化较不明显，树脂的桥例如26将纱连接并抑制了它们的相对运动，从而提高了稳定性和降低了磨损。图5中显示了放大的纱之间的树脂弯月面。
图6显示了树脂在复丝纱的纤维之间的渗透，该渗透降低了纱中的内部磨损。
图7对比了滤布的过滤通过量(渗透率的度量)，所述滤布是未浸渍的或是通过本发明方法用酚醛树脂浸渍的。可以注意到，渗透率的降低是较小的。
图8类似地对比了处理的和未处理的聚丙烯带材的尺寸稳定性，其通过在纬纱方向上拉伸来测定。
处理的带材(实线)比未处理的带材显示更大的尺寸稳定性，表明需要较大的力来产生相同的“拉伸”。例如，当外加应力是20kgf/2.5cm时，处理的带材显示大约7％的应变(或者伸长率)，而未处理的带材显示高于12％的应变。
最后，图9显示了处理的和未处理的织造聚丙烯基材的对比试验结果。未处理的材料在2000个磨蚀周期后显示明显提高的渗透率，表示微过滤的损失，但是处理的材料不显现显明的恶化。
这样生产的粘合提高了尺寸稳定性，因此纱移动和彼此摩擦的倾向得到降低，减少了织物内部磨损和最终减少了纱线断裂。在织造基材织物中存在类似的作用，其中纱被涂覆和在织纹绞链处形成了汇聚体桥，或者在复丝纱或者短纤维纱情况下，平行的纤维彼此接触，同样存在类似的作用。
另一个好处是，树脂桥或者汇聚体将纤维互相固定和将纤维之间的开孔固定，这样提供了更精确和一致的孔径尺寸。在过滤介质的整个使用寿命中孔径尺寸将保持恒定。
本发明的过滤介质和通过本发明方法生产的过滤介质的性能可以通过改变条件和材料来控制。
树脂进入基材的速度和渗透度可以通过改变涂料的粘度来控制。涂料的固体含量可以改变，从而改变包胶纱或者纤维的薄膜的厚度。
用于涂覆的树脂的性能优选根据基材的性质借助于稀释和流变改性剂(其改变树脂的流动特性)进行控制。
在一个实例中，将373gm-2尼龙66单丝双层织造布的第一试样涂覆纯净的(未改性的)树脂，该树脂包含60％固体、40％溶剂并且具有200cps的粘度。
发现具有过量的涂胶量和低的渗透率，这是由于小的单丝纱表面被厚树脂层包胶。
将该布的第二试样涂覆稀释到10％固体、具有较低粘度(大约20cPs)的树脂。该树脂渗透通过整个布厚度并且导致不足的涂胶量，纱被不完全地包胶。
该布的第三个试样涂覆特别制备的树脂混合物。
该树脂试样通过稀释树脂到10％固体含量，然后通过添加作为流变改性剂(即改变树脂的流动特性)的羟乙基纤维素增稠来制备。羟乙基纤维素流变改性剂已经预先按照制造指南进行制备，并且在强烈搅拌下缓慢地加入稀释的树脂中，在树脂混合物中达到3％重量的流变改性剂。涂覆到第三个布试样的混合物的粘度为4500cps。涂覆的织物以通常的方式在单程中通过160℃的烘箱进行固化，停留时间为10分钟。
通过使用流变改性剂和稀释树脂，发现树脂体系具有利于提高耐磨性的最佳的固体含量和利于基材渗透的最佳的粘度，同时基材柔顺性和渗透率的损失最小。
干燥条件会决定纤维被包胶的方式或者程度，较短的干燥时间使得涂层迁移较小。
相对于例如EPA0,741,815，本发明的优点包括单程可以提供在基材中可变深度的涂覆，并且，如果必要，通过将织物用液相树脂完全浸渍可以涂覆整个基材基质。使用所述欧洲专利的方法，如果要提高织物两侧的耐磨性，必须用重复方法将树脂分别地涂覆到每个侧面。
上述的试验结果显示，本发明方法不显著地改变过滤介质的过滤通过量。空气和液体的渗透率只略微降低。此外，本发明方法由于能够包封单根纤维，因此可以用于低表面能材料，例如聚丙烯。通过所述欧洲专利的方法涂覆的涂层会容易地从这类表面剥离，因为其不能粘合到这类表面上。
因为渗透深度大，所述涂层是永久性的，在布的使用寿命期间，在涂层和布的整个深度中的残余涂层将持续地抵抗磨损。
基布的纱或者纤维之间的孔隙基本上不被涂层阻挡，正如透气率所证明的，而这些可以被本领域已知的凝聚的、絮凝的或者微孔性泡沫材料填充，以赋予所述过滤介质以微孔性。本发明的过滤介质可以用于任何液体或者气体过滤应用，作为滤布用于罐、筒和盘式过滤机套筒和袋，或者用于其他过滤器，以及运输带、纸浆脱水带、波纹板轧机带、塔式压机带和压滤布。
权利要求
1.用于制造过滤介质的方法，其包括用热固性树脂浸渍织造或者非织造基材，和随后通过将所述浸渍的基材加热到适合于所使用的树脂的固化温度而使所述热固性树脂固化，借此用所述树脂包胶所述基材的纱或者纤维，使得所述纱或者纤维在它们彼此接触处互相粘合。
2.权利要求1的方法，其中所述树脂在涂覆以前与流变改性剂混合，以控制所述树脂的粘度和流动性质。
3.权利要求2的方法，其中所述流变改性剂占所述树脂组合物的5％重量以下。
4.权利要求2或者3的方法，其中所述流变改性剂包括羟乙基纤维素。
5.权利要求2到4任何一项的方法，其中所述树脂在添加流变改性剂以前被稀释到低于15％固体含量。
6.前述权利要求任何一项的方法，其中所述热固性树脂是选自以下的任何一种树脂或者任何两种或多种树脂的混合物酚醛、环氧、甲醛、氨基呋喃、蜜胺、硅氧烷、不饱和聚醚、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者交联的热塑性塑料基热固性树脂体系。
7.前述权利要求任何一项的方法，其中所述基材是织造或者非织造织物，其包括纺粘热粘合或者熔喷聚合物纱或者纤维。
8.权利要求7的方法，其中所述聚合物纱或者纤维是以下的任何一种或者两种或多种的共混物聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯或者聚氨酯。
9.权利要求7或者8的方法，其中所述基材包括金属或者陶瓷滤网。
10.前述权利要求任何一项的方法，其中所述涂覆的织物在固化以前经过中间加热，以除去水或者其他溶剂，其中加热温度低于所述固化的温度。
11.一种过滤介质，其包括用热固性树脂浸渍的织造或者非织造织物的基材，所述热固性树脂通过随后加热所述浸渍的基材到固化温度而被固化。
12.权利要求的过滤介质，其中所述树脂包含流变改性剂以控制所述树脂的粘度和流动特性。
13.权利要求12的过滤介质，其中所述流变改性剂占所述树脂组合物的5％重量以下。
14.权利要求12或者13的过滤介质，其中所述流变改性剂包括羟乙基纤维素。
15.权利要求12、13或者14的过滤介质，其中所述树脂在添加所述流变改性剂以前被稀释到低于15％的固体含量。
16.按照权利要求11到15任何一项的过滤介质，其中所述热固性树脂是选自以下的任何一种树脂或者任何两种或多种树脂的混合物酚醛、环氧、甲醛、氨基/呋喃、蜜胺、硅氧烷、不饱和聚醚、聚氨酯、聚酰胺、氟碳化合物或者交联的热塑性塑料基热固性树脂体系。
17.权利要求11到16任何一项的过滤介质，其中所述基材是织造或者非织造织物，其包括纺粘、热粘合或者熔喷聚合物纱或者纤维。
18.权利要求17的过滤介质，其中所述聚合物纱或者纤维是以下的任何一种或者两种或多种的共混物聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯或者聚氨酯。
19.权利要求17或者18的过滤介质，其中所述基材包括金属或者陶瓷的滤网。
全文摘要
一种过滤介质，其通过用热固性树脂涂覆和浸渍织造或者非织造基材，使得该基材的纱或者纤维被包胶并且在其接触点被粘合来生产。所述树脂被稀释到低于15％、例如10％的固体含量，和在涂覆以前在其中加入流变改性剂，例如羟乙基纤维素。所述树脂通过加热到高于其固化温度来固化。所述树脂可以在涂覆之后但是在固化以前被预加热以除去溶剂。
文档编号B01D39/16GK1531453SQ02808965
公开日2004年9月22日 申请日期2002年2月19日 优先权日2001年2月27日
发明者R·F·阿伦, R F 阿伦 申请人:麦迪逊过滤器有限公司