可用于生成熔融金属过滤器的亲水热成网的聚氨酯泡沫体的制作方法
【专利说明】可用于生成熔融金属过滤器的亲水热成网的聚氨酯泡沬体
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请是依赖于2012年12月7日提交的美国临时专利申请序列号 No. 61/734, 546的优先权的美国非临时专利申请，其全部内容在本文中通过参考引入。
技术领域
[0003] 本发明涉及可用于生成恪融金属过滤器的热成网的（thermal reticulated)聚氨 酯泡沫体。本发明的泡沫体包括全部开孔的结构，该结构来自于热成网工艺。该泡沫体能 在小于约5分钟内吸收水。
【背景技术】
[0004] 使用热成网的聚氨酯泡沫体，生成用于熔融金属的过滤器材料，因为网状泡沫体 引入了开孔结构。应当显而易见的是，对于以合适的方式发挥作用的熔融金属过滤器来说， 该结构应当呈现完全开孔的、互连孔隙结构，以便熔融金属可流经该开放的结构。
[0005] 正如对本领域技术人员来说，应当显而易见的是，生成熔融金属过滤器的一种方 式是在网状聚氨酯泡沫体内浸渍陶瓷浆料。具体地，在陶瓷浆料浸渍网状泡沫体结构内部 的孔隙之后，加热（或烧制）陶瓷，以便陶瓷形成硬质结构。在加热或烧制工艺期间，聚氨 酯从陶瓷浆料中烧掉，从而仅仅留下硬化（或烧制）的陶瓷结构。
[0006] 网状聚氨酯泡沫体的一个问题是它疏水。这意味着水（其具有大于90度的润湿 角）在聚氨酯表面没有倾向于散开。
[0007] 正如对本领域技术人员来说，应当显而易见的是，网状聚氨酯泡沫体的疏水性质 妨碍了熔融金属过滤器的形成，因为制造过滤器所使用的陶瓷浆料典型地为水性的。正因 为如此，陶瓷浆料没有有效地润湿疏水聚氨酯泡沫体的表面。这可导致浆料在聚氨酯表面 上差的铺开和当在加热或烧制期间形成过滤器时形成差的所得支撑件（strut)。
[0008] 为了补偿浆料在泡沫体表面上差的铺开，常见的是在压力下施加陶瓷浆料。假若 网状聚氨酯泡沫体具有疏水性能，则常见的是施加高压，强制陶瓷浆料通过泡沫体的孔隙。
[0009] 或者，可生成亲水聚氨酯泡沫体。例如，可通过"预聚物"法，制备亲水聚氨酯泡 沫体，其中亲水预聚物异氰酸酯端基与水混合并反应。亲水聚氨酯泡沫体描述于美国专利 Nos. 3, 861，993 和 3, 889, 417 中。
[0010] 使用预聚物生成亲水聚氨酯泡沫体具有至少一个已知的缺点。具体地，该方法常 常导致生成没有完全开孔的泡沫结构。经常泡沫体包括在单独的孔隙之间的薄膜，进而在 用陶瓷浆料润湿之后，降低了泡沫体形成金属过滤器的能力。
[0011] 使用亲水泡沫体生成熔融金属过滤器。例如，美国专利No. 3, 833, 386 (下文〃' 386 专利"）公开了通过亲水预聚物技术制造的泡沫体，所述亲水预聚物技术可用于生成熔融 金属过滤器。然而，注意到，在' 386专利中描述的泡沫体只不过是具有常规的开孔结构的 泡沫体，这与具有完全开孔结构的网状泡沫体不同。而且在' 386专利中描述的泡沫体具有 比典型的网状泡沫体高得多的密度。结果，难以（如果不是不可能的话）控制孔度，以建立 充足的孔隙空间以供生成熔融金属过滤器材料。
[0012] 美国专利申请公布No. 2006/0284351描述了一种技术，其中"猝灭"网状泡沫体导 致适合于生成熔融金属过滤器的材料。"猝灭"的网状泡沫体是亲水性大于常规的热成网泡 沫体。然而，"猝灭"工艺比热成网工艺昂贵，且与热成网泡沫体相比，通过猝灭工艺生产的 泡沫体表现差。
[0013] 欧洲专利No. 0412673描述了一种技术，其中用含有粘着剂的陶瓷材料的含水浆 料浸渍聚氨酯泡沫体。干燥浸渍的泡沫体，除去水，并烧制该干燥、浸渍过的泡沫体，烧掉有 机泡沫体，从而留下陶瓷过滤器。
[0014] 欧洲专利No. 0649334描述了一种类似方法，其中使用有机泡沫体，例如聚氨酯泡 沫体，制造用于熔融的金属，特别地轻金属的陶瓷过滤器。
[0015] 美国专利No. 7, 963, 402还描述了由用陶瓷浆料浸渍过的有机塑料泡沫体和长度 为0. 1-5. Omm的纤维，形成恪融金属过滤器。
[0016] 美国专利 Nos. 2, 360, 929, 2, 752, 258, 3, 947, 363, 5, 456, 833,和 5, 045, 511 针对 制造熔融金属所使用的陶瓷过滤器中，提供额外的注释（commentary)，其中使用有机泡沫 体前体制造过滤器。
[0017] 美国专利No. 6, 203, 593描述了网状聚氨酯泡沫体生成过滤熔融金属用陶瓷过滤 器的用途。
[0018] 美国专利No. 4, 866, 011描述了使用含粘合剂的疏水挠性泡沫材料，形成陶瓷过 滤器，以增加泡沫体的挠性和浸渍。
[0019] 美国专利Nos. 4, 342, 664,4, 056, 586,和4, 265,659描述了使用具有定义为 5-100ppi的结构的亲水聚氨酯泡沫体，形成陶瓷过滤器。
[0020] 美国专利Nos. 4, 024, 212和4, 075, 303描述了使用聚酯聚氨酯泡沫体前体，形成 陶瓷过滤器。
[0021] 鉴于前述问题，仍然有使用热成网、亲水聚氨酯泡沫体来改进形成熔融金属过滤 器的空间。
【发明内容】
[0022] 本发明解决了与现有技术有关的一个或多个缺点。
[0023] 在一个所考虑的实施方案中，本发明提供亲水的聚氨酯泡沫体，它由90-110重量 份聚酯多元醇，〇. 9-1. 1重量份酯表面活性剂，3-20重量份亲水表面活性剂，1. 89-2. 31重 量份聚氨酯催化剂，〇. 126-0. 154重量份胺催化剂，3. 348-4. 092重量份水，和46. 98-57. 42 重量份甲苯二异氰酸酯形成。该聚氨酯能在小于或等于约5分钟的时间段内吸收水。该泡 沫体是形成熔融金属过滤器的前体。
[0024] 在其他所考虑的实施方案中，泡沫体可包括3-15重量份，3-10重量份，4-9重量 份，5-8重量份，或6-7重量份亲水表面活性剂。
[0025] 该泡沫体可以成网。如果这样的话，则该泡沫体可以热成网。
[0026] 在一个所考虑的实施方案中，考虑泡沫体内的甲苯二异氰酸酯可包括含2,4_甲 苯二异氰酸酯和2, 6-甲苯二异氰酸酯的至少两种异构体形式。
[0027] 在另一个所考虑的实施方案中，该泡沫体可包括95-105重量份聚酯多元醇， 0. 95-1. 05重量份酯表面活性剂，2. 00-2. 21重量份聚氨酯催化剂，0. 133-0. 147重量份胺 催化剂，3. 534-3. 906重量份水，和49. 60-54. 82重量份甲苯二异氰酸酯。
[0028] 仍然进一步地，考虑该泡沫体可包括98-102重量份聚酯多元醇，0.98-1. 02重 量份酯表面活性剂，2. 06-2. 14重量份聚氨酯催化剂，0. 137-0. 143重量份胺催化剂， 3. 646-3. 794重量份水，和51. 16-53. 24重量份甲苯二异氰酸酯。
[0029] 在另一个所考虑的实施方案中，该泡沫体可包括99-101重量份聚酯多元醇， 0. 99-1. 01重量份酯表面活性剂，2. 08-2. 12重量份聚氨酯催化剂，0. 139-0. 141重量份胺 催化剂，3. 683-3. 757重量份水，和51. 68-52. 72重量份甲苯二异氰酸酯。
[0030] 另外，考虑亲水的表面活性剂可以是聚醚改性的聚硅氧烷。
[0031] 在一个所考虑的实施方案中，亲水表面活性剂可包括聚（氧基-1，2-乙二基）， a-甲基-w-[3-[l，3, 3, 3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基）氧基]二硅氧烷基]丙氧基]， 和二硅氧烷，六甲基。
[0032] 该泡沫体可形成具有密度为约2-100ppi，2-70ppi，5-35ppi，和/或10-30ppi的孔 隙的网状物。
[0033] 考虑吸水的时间段可以小于约4分钟，小于约3分钟，小于约2分钟，和/或小于 约1分钟。
[0034] 另外，考虑该泡沫体的密度可以是约1. 2至31b/ft3(0. 019-0. 048g/cm3)。或者， 该泡沫体的密度可以是约1. 4至I. 91b/ft3(0. 022-0. 030g/cm3)。仍然进一步地，该泡沫体 的密度可以是约 I. 81b/ft3(〃pcf'）（0· 0288g/cm3)。
[0035] 根据以下提供的讨论，本发明的进一步的优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0036] 在没有依赖于任何附图的情况下描述本发明专利。
【具体实施方式】
[0037] 本发明涉及亲水、热成网的聚氨酯泡沫体，它呈现出合适的孔度以供在用陶瓷浆 料润湿之后，形成熔融金属过滤器。该聚氨酯泡沫体形成用浆料，例如陶瓷浆料润湿的网状 物或结构，形成适合于过滤熔融金属的陶瓷过滤器。
[0038] 在一个特别的实施方案中，本发明的聚氨酯泡沫体呈现出其中该泡沫体在小于约 五（5)分钟内被润湿（或者可吸收水）的密度和孔度。在另一个所考虑的实施方案中，本 发明提供聚氨酯泡沫体，它在小于约四（4)分钟内润湿。在再一实施方案中，本发明涵盖在 小于约三（3)分钟内吸收水的聚氨酯泡沫体。进一步考虑的实施方案包括在小于约两（2) 分钟内润湿的聚氨酯泡沫体。本发明还考虑其中聚氨酯泡沫体在小于约1分钟（一（1)分 钟）内吸收水的实施方案。最具体地，本发明的聚氨酯泡沫体在约38秒内润湿。
[0039] 本发明的聚氨酯泡沫体的可润湿性有助于制造熔融金属过滤器。首先，由于可润 湿，因此，该聚氨酯泡沫体自由地吸引（或接受）水性陶瓷浆料到它的网状结构的孔隙内 部。第二，由于该聚氨酯泡沫体可在相对短的时间段内用陶瓷浆料润湿，因此，可在合适地 简短的时间间隔内管理该制造工艺的持续时间，进而尤其改进该制造工艺的商业吸引力。
[0040] 在一个所考虑的实施方