湿法粘结并热粘合的多孔结构制造技术

本发明专利技术提供了一种制备湿法粘结并热粘合的多孔结构的方法，用以生产过滤器中使用的、具有改善的过滤性能的成型多孔介质。该方法包括如下步骤：将天然或者合成纤维组成的基本介质、原纤化纤维组成的湿强度剂以及粘合剂形成浆液；将该浆液真空成型以制得成型介质；用温度低于粘合剂熔化温度的气体干燥成型介质；用温度高于粘合剂熔化温度的气体粘合成型介质；和冷却所述具有导致改善的过滤性能的改进的粘合的成型多孔介质。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及一种制造湿法粘结(wet-felted)并且热粘合的多孔结构的方法，该多孔结构可用作过滤材料。本专利技术还涉及该方法制得的纤维粘结多孔结构。2.相关领域的
技术介绍
诸如过滤器之类的粘结的多孔结构通常通过“堆积(accretion)”方法制备。在堆积方法中，混合被堆积材料的均相浴或浆液，并利用真空成型方法由浆液中的材料制备成型介质。在一个经常使用的真空成型方法中，将带孔的芯轴浸入所述浴或者浆液中，然后在芯轴上形成真空，使材料层堆积在芯轴的外表面上，以形成成型介质。从所述浴或者浆液中抽出芯轴，并干燥所述成型介质。也可根据预期的用途而将成型介质致密化或者切割成所需形状。在一些关于堆积方法的在先申请中，浆液在水中与纤维、热塑性或热固性粘合材料的混合物进行混合。也可以在浆液中加入其它的材料以赋予成型介质所需的过滤特性。可以通过使用真空芯轴以在芯轴上形成成型多孔介质的方法，来实现浆液中材料的堆积。在某些申请中，在真空芯轴上放置一个过滤器芯，并且堆积过程产生覆盖在该过滤器芯上的成型介质。在堆积步骤完成之后，通过将该成型介质加热至高于粘合材料的熔点温度或者固化温度的温度，而干燥和粘合所述成型介质。这一方法干燥了成型介质，并通过熔化或者固化粘合剂而粘合了基本介质和湿强度剂。当成型介质冷却后，粘合材料固化并粘合了所述成型介质。虽然这一方法的很多变化形式在此之前业已公开，但在各个方法中，成型介质的干燥和粘合都是通过在一个步骤中将堆积的成型材料加热到高于粘合剂熔点的温度而实现的。例如，Matchett的美国专利4,032,457中描述了一个多相过滤器，该过滤器通过将纤维与树脂粘合剂和活性颗粒混合而形成不同组成的浆液来制备。Matchett描述的过滤器是这样制备的将带孔芯轴浸入浆液中，在芯轴上形成真空状态以使浆液中的材料堆积在芯轴上，并且在随后的不同组成的浆液中重复上述步骤以形成多相介质。成型之后，在一个步骤中将成型介质加热到高于粘合剂熔点的温度，从而干燥和粘合所述多相介质。在Howery等人的美国专利4,620,932中，描述了一个用亲水性的三元聚合材料使基础基质材料饱和而制备的过滤器。基础材料的饱和是通过喷雾、深层涂敷或者将基础基质浸入亲水性的三元聚合材料中而实现的。然后，先将所述饱和的材料在160～250华氏度的温度下干燥，以除去材料中40～60％的湿气，再在较低的100～160华氏度温度下进行第二阶段的干燥，和在第三阶段的65～90华氏度温度下进行最后的干燥。因此，Howery描述了一种方法，其中先将材料加热到高温，再在随后多个较低温度的步骤中完成干燥。基础纤维材料和粘合材料的组合也用于制备无纺布和其它材料。例如，Heinrich等人的美国专利5,393,601描述了一种将芳族聚酰胺纤维与热塑性芳族聚酰胺熔融粘合剂混合而制备的非织造材料。熔融粘合剂的熔点低于芳族聚酰胺的熔点。芳族聚酰胺纤维和熔融粘合剂在水中混合后，将该水相悬浮液置于筛盘之上，分离其中的水，并将余下的纤维加热到高于熔融粘合剂熔点的温度，从而干燥并粘合所述纤维。在所有现有技术方法中，成型介质开始都是在一个步骤中加热到高于粘合剂熔点的温度。将干燥和粘合在单一步骤中完成的方法有时将导致成型介质中纤维粘合不均匀。当成型介质用作过滤介质时，不均匀的粘合十分不利，因为粘合不均匀将导致过滤性能和质量的下降。因此，本专利技术提供了一种新颖的制备湿法粘结并热粘合的多孔介质的方法，其改善了过滤器质量和性能，从而克服了现有技术中存在的缺陷和不利影响。专利技术概述一方面，本专利技术提供了一种改进的制备湿法粘结和热粘合的多孔介质的方法，而且另一方面，本专利技术还提供了上述方法制备的改进的湿法粘结和热粘合的多孔介质。本专利技术包括这样一种方法，其中基本介质、湿强度剂和粘合剂在液体，通常是水中混合，以形成浆液。也可以在浆液中加入其它的材料以赋予多孔介质所需的特性。采用真空成型方法以使在浆液中的材料堆积成成型介质。然后在两步方法中干燥和粘合所述成型介质。首先在低于粘合剂的熔化或者固化温度的温度下干燥成型介质。也可以在真空状态下实施干燥以有利于迅速干燥。干燥步骤持续足够的时间，以充分除去成型介质中所有的水分。在成型介质干燥以后，通过将其加热到高于粘合剂的熔化或者固化温度的温度，使成型介质粘结。该第二阶段的加热可以在真空条件下进行，使加热的气体穿过多孔介质。如果采用了真空条件，粘合步骤的真空压力可以不同于干燥步骤的真空压力。在第二阶段的加热中，粘合剂熔化或者固化以粘合成型介质。当粘合步骤完成以后，将成型介质冷却，粘合剂再次固化。冷却后，成型介质可以切割成任何所需的形状或者尺寸。本专利技术的一个优点在于可以更好地控制粘合步骤，这使得成型介质的粘合更加均匀，从而相对于先前已知方法所制备的介质而言，提高了成型介质的质量和过滤性能。本领域技术人员很容易即可认识到，通过采用不同的基本介质或湿强度剂，或者通过在浆液中加入其它的组分以获得所需的特性，可以根据需要来改变成型介质的特性。结合下面的附图描述与优选实施方案的详细描述，本专利技术的其它优点将更加显而易见。附图简述参阅如下附图将使本专利技术所属领域的普通技术人员更容易理解本专利技术的方法如何实现附图说明图1的流程图描述了本专利技术的湿法粘结并热粘合的多孔结构的形成方法。图2是在被包覆的聚丙烯核上形成的湿法粘结并热粘合的多孔结构的透视图，其中的一部分已被移走。优选实施方案的详述本专利技术涉及一种新颖的制备可用作过滤器的纤维粘结多孔结构的方法。本专利技术也涉及该方法制备得到的纤维粘结多孔结构。现参阅图1的流程图，该图中以同样的参考数字来表示纤维粘结多孔结构制备方法中相似的步骤。在该方法的步骤20中，制备了浆液，该浆液由至少一种基本介质、湿强度剂和粘合剂组成，通常还包含作为浆液媒质的水。基本介质可包括天然或者合成纤维，例如纤维素、羊毛、聚烯烃、聚酯、聚丙烯、丙烯酸酯、尼龙，或者任何其它本领域技术人员所知的适宜材料。这些纤维的混合物也可以用作基本介质。这些纤维可以以其普通的形式存在，或者它们也可以被纤化。基本介质中也可以使用普通纤维和原纤化纤维的组合。湿法粘结过滤器基质需要一种湿强度剂以保持其形状。在本专利技术中，采用原纤化纤维作为湿强度剂。用于给过滤器提供湿强度的原纤化纤维的量取决于原纤化纤维的长度、直径和细化程度。为提供足够的湿强性，通常需要约10％到25％重量的原纤化纤维。然而本专利技术并不局限于这一点，原纤化纤维的其它含量也可以使用。实际上，原纤化纤维也可作为多孔结构的主要组分，并起到基本介质和湿强度剂的双重功能。选择热塑性或者热固性粘合材料，使该材料的熔化温度(对热塑性材料而言)或者固化温度(对热固性材料而言)低于基本介质和湿强度剂中使用的纤维的熔化温度。例如，熔点低于基本介质和湿强度剂所使用纤维的熔点的热塑性聚合纤维或者粉末可以用作粘合材料。这里以及在权利要求书中采用的术语“粘合温度”是指粘合材料的熔化或者固化温度。使用真空成型方法来由浆液中的材料形成成型介质。如步骤25所示，通常采用的真空成型方法需要将带孔的芯轴浸入浆液中并在芯轴上抽真空，以使浆液中的材料围绕着芯轴堆积，从而获得成型介质。为制备过滤器，可在将芯轴浸入浆液之前，将由聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纤维粘结多孔结构的方法，该方法包括下述步骤：（ａ）制备含有基本介质、湿强度剂和粘合剂的浆液；（ｂ）将浆液真空成型，以制备成型介质；（ｃ）将所述成型介质在低于粘合剂粘合温度的温度下干燥，直到除去成型介质中基本上 所有的水分；（ｄ）通过将所述成型介质加热到高于粘合剂粘合温度的温度，而粘合所述成型介质；和（ｅ）在室温下冷却所述成型介质。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：WC陈，KLK费伊，M希梅尔，
申请(专利权)人：库诺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]