中和酸的过滤介质制造技术

本发明专利技术提供中和酸的过滤介质，包括与小粒度的强碱相结合的过滤介质纤维，该强碱有高的表面积并附着和固定到过滤介质纤维上；本发明专利技术还涉及其工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液体过滤系统中的液体过滤器用的中和酸的过滤介质，所述的液体过滤器包括柴油润滑油过滤器。
技术介绍
本专利技术是在针对柴油润滑油过滤器的不断的努力开发而产生的，所述的柴油润滑油过滤器用于从柴油机润滑油循环系统循环的润滑油中除去燃烧酸(combustion acid)，但是本专利技术有更广泛的应用。已知在现有技术中，在发动机润滑油循环系统中，给过滤器提供强碱以与含有被弱碱中和生成中性盐的燃烧酸的润滑油反应，例如通过引用并入本文的美国专利4,906,389所述的。现有技术中，在油中用弱碱中和燃烧酸。被中和的酸被转移到含有强碱的过滤器中，在那里在过滤器上酸把溶液中的弱碱交换为强碱，并形成不溶的、中性的、固定地盐沉积物保留在过滤器上。被置换的弱碱返回到循环系统再次用于中和其它的燃烧酸，例如在活塞环区域。然后循环继续，也就是说弱碱中和燃烧酸以形成中性盐，该盐从活塞环区域随着润滑油转移并循环通过包括过滤器的润滑油循环系统，过滤器中强碱置换弱碱并将燃烧生成的酸作为固定的沉积物保留在过滤介质上。本专利技术开发展自为改进强碱对过滤介质的附着而进行的持续努力。
技术实现思路
图1表示内燃机，例如柴油发动机3用的液体过滤系统2，包括如箭头5所示的从发动机接收润滑油的过滤器4，并将过滤后的清洁润滑油返回发动机，如箭头5所示。如在引入的专利‘389中所述的，内燃机(尤其是柴油发动机)最适宜的工作条件要求燃料燃烧酸(例如带有或没有烷基基团的羧酸、硝酸、亚硝酸、硫酸、亚硫酸)在其第一次接触润滑油的地方被中和，也就是说，在活塞/环带状区域。没有酸中和，润滑油会劣化，其粘度迅速增大，出现腐蚀并形成发动机沉积物。这会增大油耗及发动机的磨损。通常使用含有金属的(即含有灰分的)清洁剂(例如高碱性的磺酸、水杨酸、或苯酚的钡、钙、或镁盐)以中和燃烧酸(例如参考，美国专利2,316,080；2,617,049；2,647,889；2,835,688)。在不存在金属清洁剂时，例如在无灰分油中，使用聚乙烯胺(polyethyleneamine)基分散剂进行中和(例如参考，美国专利3,172,892，该专利文献的内容通过引用并入本文)。可是，因为聚乙烯胺比含灰分的清洁剂的成本效率低，而且一般不能保持足够的TBN(总碱值)，所以在润滑油中一般不用不含灰分的清洁剂。已知在现有技术中提供润滑油过滤器或其它合适的含有强碱的设备以延长常规柴油润滑油的寿命，并和含有特定的胺化合物的无灰分润滑油联合使用。在油的寿命受TBN限制的应用中，这种设置对于与低灰分或无灰分柴油润滑油一起使用是有吸引力的。已经发现将中和酸的强碱附着并固定到过滤介质上是必须要克服的挑战。已经发现某些特别理想并能用的附着方法。一方面，已经发现使用粒径尺寸小于10μm(微米)、进一步优选小于5μm的中和酸的碱是特别理想的。中和酸的碱应该有大于10m2/gm(平方米每克)的比表面积。其也应该在水中和在油中不溶或微溶，以获得具有高的表面积和对过滤介质有强的粘附力的均匀涂层。在液体中其还应该是比弱碱更强的碱。强碱的预处理应最优化其性能。例如适度的加热预处理能减少粉尘和介质的移动。但是，通常采用的高温加热会导煅烧，所述煅烧降低碱的表面积和化学活性。在过滤介质是纸、并进一步优选纤维素、并且用于造纸工艺中时，结合起来是特别理想的。优选碱选自金属氧化物、金属氢氧化物、金属的碳酸盐、金属的重碳酸盐、路易斯碱(Lewis base)、牺牲金属、及其混合物，更优选金属氧化物选自MgO、CaO、MnO、MnO2、ZnO、BaO、TiO2，氢氧化物和碳酸盐选自Mg(OH)2、MgCO3、Ca(OH)2、CaCO3、NaAlO2、Na2CO3、NaOH、Al(OH)3、NaHCO3。如所述的，碱可以是提供牺牲阳极反应的牺牲金属，例如锌(Zn)、镁(Mg)。当使用牺牲金属的时候，应谨慎以最小化金属对油的催化氧化。小的粒度的理想方面包括高的化学活性、高的表面积、和从介质中再夹带的碱物质和纤维少。尽管选择具有与细的粒度和高的表面积相结合的高化学活性的碱物质是理想的，但在过滤介质上固定这些粒子同样是挑战。两相(液相/固定的固相)系统中的化学活性是可用表面积的函数。粒度越小，表面积就越大，将这些固体固定到纤维上就更具有挑战性。这里关键的特征是以最大化化学活性并最小化介质移动的方式，将尺寸为小于5μm到10μm的小粒子结合到纤维上的手段。因为较低的成本和易于使用已知造纸机技术制造，许多液体过滤应用选择纤维素。例如如在通过引用并入本文的美国专利4,334,994中所示的，过滤器4可以是堆叠的盘式过滤器，其具有用传统的长网造纸机(Fourdrinier paper machine)制造的纤维素过滤介质盘。也可以使用其它类型的过滤器，例如旋装式(spin-on)过滤器、筒式过滤器、壁流(wall-flow)过滤器及其它的过滤器。本专利技术为液体过滤系统提供将中和酸的碱附着到过滤介质上的方法，包括提供过滤介质材料例如优选形式的纤维素纤维的浆料，将碱物质混入浆料中，把碱物质吸引并结合附着到过滤介质材料上，并将浆料干燥成过滤介质，其具有固定于其上的中和酸的碱。此外在优选的实施方式中，使用两个化学系统以改进细粒子在纸形成时的含水状态下，在形成的介质的干燥状态下，和使用过滤器的油湿润状态下的保持力(retention)。为改进在介质形成时优选以细粉末的形式加入到浆料中的碱物质细粒子的湿保持力，第一个化学手段使用加入到浆料中的离子型添加剂以在过滤介质和碱物质之间产生极性差异，也就是说，碱物质或过滤介质中的一方带正电荷另一方带负电荷。离子型添加剂优选选自硫酸铝铵、硫酸镁、铵、和硫酸铝，但是也可以使用其它的离子型添加剂。没有离子型添加剂时，带负电的羟基支配纤维素，而负电荷同样也支配各种碱物质例如氧化镁。因此，介质和碱物质一般不互相吸引，而且系统的pH将大于pH7。加入带有适当阳离子的离子型添加剂例如镁、铝、或铵后，因为介质和碱粒子对阳离子的吸附亲合保持力不同，介质和碱粒子带有相反的电荷，并且形成絮状物。或者，也可以降低浆料的pH以实现同样的效果。在一个实施方式中，监测过滤介质和碱物质的混合物的pH，且如果pH为约9以上，就将离子型添加剂加入混合物中以将pH降低到小于约9。当仍然在pH7以上，只需要浆料的pH降低小量，其可以为约0.5时，观察到好的絮状物。这会影响纤维素纤维上的羟基官能度的必要的电荷反转。当碱物质和纤维带有相反的电荷时，提高了碱物质粒子的湿保持力而且碱物质更均匀地涂到纤维上。可以使用动电法例如电泳或流动电势测定物质上的电荷和优化条件。单独的第一化学手段不会赋予充分的干强度也不会赋予充分的油中强度。第二化学手段中，使用粘合剂(adhesive binder)，例如丙烯酸胶乳、原纤化丙烯酸纤维、或其它粘合剂，增强干强度和在油中的强度，以便于在制造时操作。优选的实施方式进一步包括在浆料中加入粘合剂以增强在浆料干燥后在干态下碱物质的保持力，并改进在油湿润状态下粘合剂的粘附力。粘合剂优选选自丙烯酸胶乳(acryliclatex)、酚醛树脂(phenolic)、丁二烯共聚物、乙烯基共聚物、胶乳(latexes)、异氰酸酯、酚醛清漆(novolacs)本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于液体过滤器的中和酸的过滤介质，包括直径大于１μｍ的过滤介质纤维、与直径小于所述的过滤介质纤维直径的二分之一并附着和固定到所述过滤介质上的中和酸的碱物质粒子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉C哈伯坎普，戴维M斯泰豪沃，巴里M韦德甘，
申请(专利权)人：弗利特加尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]