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双组分纤维和包括双组分纤维的过滤介质

阅读:945发布:2020-05-11

专利汇可以提供双组分纤维和包括双组分纤维的过滤介质专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且提供一种双组分 纤维 。 双组分纤维 包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高 玻璃化 转变聚酯形成的芯。外层的PPS材料具有比芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点。芯被至少部分结晶化,由此,芯的高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比外层的PPS材料的 软化 点高的软化点。,下面是双组分纤维和包括双组分纤维的过滤介质专利的具体信息内容。

1.一种双组分纤维,包括:
外层,其由聚苯硫醚(PPS)形成;以及
芯,其由高玻璃化转变聚酯形成,
所述外层的PPS材料具有比所述芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且所述芯被至少部分结晶化,由此,所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比所述外层的所述PPS材料的软化点高的软化点。
2.根据权利要求1所述的双组分纤维,其中,所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
3.根据权利要求1所述的双组分纤维,其中,所述芯包括无机填料
4.根据权利要求1所述的双组分纤维,其中,所述芯包括酸盐添加剂。
5.一种过滤介质,包括:
多根双组分纤维,每根双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯,所述外层的PPS材料具有比所述芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且所述芯被至少部分结晶化,由此,所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比所述外层的所述PPS材料的软化点高的软化点;以及
多孔薄膜,所述多根双组分纤维固定地附接至所述多孔薄膜。
6.根据权利要求5所述的过滤介质,其中,每根双组分纤维的所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
7.根据权利要求5所述的过滤介质,其中,每根双组分纤维的所述芯包括无机填料。
8.根据权利要求7所述的过滤介质,其中,所述无机填料包括、碳酸和玻璃中的至少一种或多种。
9.根据权利要求5所述的过滤介质,其中,所述多孔薄膜包括聚四氟乙烯(PTFE)。
10.根据权利要求5所述的过滤介质,其中,所述多根双组分纤维被布置为用于形成层压至所述多孔薄膜的毛毡材料。
11.根据权利要求10所述的过滤介质,其中,所述毛毡材料是经过针刺加工的。
12.根据权利要求5所述的过滤介质,还包括设置在所述多根双组分纤维之间的稀松织物。
13.一种在过滤来自燃锅炉的烟气时使用的过滤元件,所述过滤元件包括根据权利要求5所述的过滤介质。
14.一种形成过滤介质的方法,包括:
制造多根双组分纤维,每根双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯,所述外层的PPS材料具有比所述芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且所述芯被至少部分结晶化,由此,所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比所述外层的所述PPS材料的软化点高的软化点;
将所述多根双组分纤维组装制成毛毡材料;以及
将所述毛毡材料层压到多孔薄膜上。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述多根双组分纤维的所述制造包括使每根双组分纤维的冷却过程延迟,以使所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料结晶。
16.根据权利要求14所述的方法,其中,所述多根双组分纤维的所述制造包括向所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料添加无机填料。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述无机填料包括氧化钛、碳酸钙和玻璃中的至少一种或多种。
18.根据权利要求14所述的方法,其中,所述组装包括针刺成毡。
19.根据权利要求14所述的方法,还包括将稀松织物设置在所述多根双组分纤维之间。
20.根据权利要求14所述的方法,其中,将所述毛毡材料层压到所述多孔薄膜上包括热层压过程。
21.一种毛毡,包括:
多根双组分纤维,每根双组分纤维包括:
外层,其由聚苯硫醚(PPS)形成;以及
芯,其由高玻璃化转变聚酯形成,
所述外层的PPS材料具有比所述芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且所述芯被至少部分结晶化,由此,所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比所述外层的所述PPS材料的软化点高的软化点。
22.根据权利要求21所述的毛毡,其中,每根双组分纤维的所述芯的所述高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
23.根据权利要求21所述的毛毡,其中,每根双组分纤维的所述芯包括无机填料。
24.根据权利要求21所述的毛毡,还包括设置在所述多根双组分纤维之间的稀松织物。

说明书全文

双组分纤维和包括双组分纤维的过滤介质

技术领域

[0001] 在此公开的主题涉及双组分纤维,并且更具体地涉及具有双组分纤维的过滤介质。

背景技术

[0002] 近来已可得到一种高玻璃化转变温度聚酯,其由环己烷二甲醇和对苯二酸得到,以形成聚(环己二甲醇酯),并且其通常被称为PCT。该材料具有足够的耐温性,以用于各种应用,包括但不限于用于电站及废弃物能源市场的滤布材料。然而,实际上,已发现PCT缺乏耐酸特性。发明内容
[0003] 根据本发明的一个方面,提供一种双组分纤维。双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯。外层的PPS材料具有比芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点。芯被高度结晶化,由此,芯的高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比外层的PPS材料的软化点高的软化点。
[0004] 在双组分纤维的特定实施例中,芯的高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
[0005] 在双组分纤维的特定实施例中,芯包括无机填料
[0006] 在双组分纤维的特定实施例中,芯包括酸盐添加剂。
[0007] 根据本发明的另一方面,提供一种过滤介质,并且所述过滤介质包括多根双组分纤维和所述多根双组分纤维固定地附接至的多孔薄膜。每根双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯。外层的PPS材料具有比芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且芯被高度结晶化,由此,芯的高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比外层的PPS材料的软化点高的软化点。
[0008] 在过滤介质的特定实施例中,每根双组分纤维的芯的高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
[0009] 在过滤介质的特定实施例中,每根双组分纤维的芯包括无机填料。
[0010] 在过滤介质的特定实施例中,无机填料包括、碳酸和玻璃中的至少一种或多种。
[0011] 在过滤介质的特定实施例中,多孔薄膜包括聚四氟乙烯(PTFE)。
[0012] 在过滤介质的特定实施例中,多根双组分纤维被布置为用于形成层压至多孔薄膜的毛毡材料。
[0013] 在过滤介质的特定实施例中,毛毡材料是经过针刺加工的。
[0014] 在过滤介质的特定实施例中,在多根双组分纤维之间设置有稀松织物。
[0015] 在一个实施例中,前述过滤介质能用在过滤元件中,该过滤元件在过滤来自燃锅炉的烟气时使用。
[0016] 根据本发明的又一方面,提供一种形成过滤介质的方法。方法包括制造多根双组分纤维、将多根双组分纤维组装制成毛毡材料和将毛毡材料层压到多孔薄膜上。每根双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯。外层的PPS材料具有比芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点,并且芯被高度结晶化,由此,芯的高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比外层的PPS材料的软化点高的软化点。
[0017] 在特定的方法中,多根双组分纤维的制造包括使每根双组分纤维的冷却过程延迟,以使芯的高玻璃化转变聚酯材料结晶。
[0018] 在特定的方法中,多根双组分纤维的制造包括向芯的高玻璃化转变聚酯材料添加无机填料。
[0019] 在特定的方法中,无机填料包括氧化钛、碳酸钙和玻璃中的至少一种或多种。
[0020] 在特定的方法中,其中,组装包括针刺成毡。
[0021] 在特定的方法中,方法还包括将稀松织物设置在多根双组分纤维之间。
[0022] 在特定的方法中,将毛毡材料层压到多孔薄膜上包括热层压过程。
[0023] 根据本发明的又一方面,提供一种毛毡,并且所述毛毡包括多根双组分纤维。每根双组分纤维包括由聚苯硫醚(PPS)形成的外层和由高玻璃化转变聚酯形成的芯。外层的PPS材料具有比芯的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点。芯被高度结晶化,由此,芯的高玻璃化转变聚酯材料显著地具有比外层的PPS材料的软化点高的软化点。
[0024] 在特定的毛毡中,每根双组分纤维的芯的高玻璃化转变聚酯材料包括由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯。
[0025] 在特定的毛毡中,每根双组分纤维的芯包括无机填料。
[0026] 在特定的毛毡中,毛毡包括设置在多根双组分纤维之间的稀松织物。
[0027] 这些及其他的优点和特征将从以下结合附图的说明变得更加明显。

附图说明

[0028] 被视为是本发明的主题在对说明书进行归纳的权利要求中特别指出并明确要求保护。本发明的前述及其他的特征和优点将从以下结合附图的详细说明显而易见,其中:
[0029] 图1是根据实施例的双组分纤维的轴向视图;
[0030] 图2是包括根据实施例的多根双组分纤维的毛毡材料的侧视图;以及[0031] 图3是具有包括图2的毛毡材料的过滤介质的过滤器的示意性侧视图。
[0032] 详细说明参考附图通过实例解释了本发明的实施例,以及特征和优点。

具体实施方式

[0033] 双组分纤维具有由聚苯硫醚(PPS)形成的外层(sheath)和由聚(环己二甲醇酯)PCT聚合物形成的芯。这样的纤维具有与源于PPS聚合物的耐化学性和足以用于过滤应用的耐温性相关的优点。然而,存在的问题是,PCT聚合物具有比PPS聚合物低的软化温度。实际上,PCT聚合物在大约205℃的温度软化,然而PPS聚合物在大约220℃或更高的温度软化。当将双组分纤维用于过滤应用时,由于这样的应用通常低于205℃进行,所以这通常不是问题。然而,如果将纤维或由这些纤维制成的毛毡热层压至例如聚四氟乙烯(PTFE)的多孔层的另一精细过滤层,则层压过程可能在对于纤维太热以致不能维持其结构完整性的温度下进行。
[0034] 热层压的过程包括将纤维或毛毡加热至高于其软化点的温度和然后使其与精细过滤层结合。因此,为了热层压在此讨论的双组分纤维,需要将毛毡加热至高于220℃、并且在有些情况下高于230℃的温度。由于如上所述PCT聚合物的软化点大约为205℃,所以热层压过程可导致双组分纤维的变形及其强度特性的损失。
[0035] 以下提供的说明涉及由PPS聚合物外层和PCT聚合物芯制成的双组分纤维,所述双组分纤维提供高于与热层压相关的温度的耐温性。因此,能避免双组分纤维的上述变形。
[0036] 参考图1,提供一种双组分纤维10,并且所述双组分纤维10具有其中芯20沿着其轴向长度被外层30周边地包围的芯-外层结构。外层30由聚苯硫醚(PPS)形成,并且芯20由用于形成PCT聚合物的高玻璃化转变(温度)聚酯(诸如由环己烷二甲醇和对苯二酸得到的聚酯)形成。根据实施例,外层30的PPS聚合物材料具有比芯20的高玻璃化转变聚酯材料高的熔点。另外,芯20被高度结晶化(即,芯20具有至少部分结晶度)。这给芯
20的PCT聚合物材料提供比外层30的PPS聚合物材料的软化点显著高的软化点。同样地并且如以下将描述地,该构造允许双组分纤维10用于各种各样的应用。例如,可将多根双组分纤维10热层压至薄膜,以形成用于燃煤电站的过滤器的过滤介质。
[0037] 为了提高芯20的结晶度,双组分纤维10还可设置有帮助成核的附加材料。根据实施例,芯20可包括无机填料21。作为示例,无机填料21可以是氧化钛(TiO2)、碳酸钙(CaCO3)或能给双组分纤维10提供提高的温度稳定性的某种形式的玻璃纤维。
[0038] 参考图2,提供一种过滤介质40,并且所述过滤介质40包括大致如上所述形成的多根双组分纤维10和多根双组分纤维10中的每根双组分纤维固定地附接至的多孔薄膜50。在有些情况下,所述多根双组分纤维10经过针刺加工和处理,以形成层压(例如,热层压)至多孔薄膜50的毛毡材料60。根据实施例,多孔薄膜50的材料可包括PTFE或某种其他合适的材料。为了提高的强度并为了针刺毛毡材料60的结构支撑,在多根双组分纤维
10之间可设置有由PPS聚合物纤维形成的稀松织物70。
[0039] 参考图3,过滤介质40可设置用于过滤燃煤锅炉80中的烟气。在这样的应用中,烟气在燃煤锅炉81中产生,并经由设置在燃煤锅炉81下游的烟囱82排出至大气。在燃煤锅炉81与烟囱82的出口之间可设置有包括过滤介质40的过滤元件83,以收集污染物和灰尘。
[0040] 根据另外的方面,过滤介质40可通过将多根双组分纤维10组装制成毛毡材料60并将毛毡材料60层压(例如,热层压)到多孔薄膜50上制成。芯20的PCT聚合物的结晶度的提高能通过使双组分纤维10中的每根双组分纤维的冷却(淬火)过程延迟并在有些情况下经由无机填料增加成核位置来实现。
[0041] 芯20的PCT聚合物的结晶提供了芯20的高的软化点。这继而允许多根双组分纤维10在高于外层30的PPS聚合物材料的软化点的温度热层压到多孔薄膜50,但不会冒多根双组分纤维10中的每根双组分纤维的结构退化或变形的险。
[0042] 上述双组分纤维10可具有大约40%的PCT聚合物和大约60%的PPS聚合物(按重量计算)的聚合物比率。在制造期间,双组分纤维10被切割成短纤维长度,并且然后经2
由针刺成毡过程转化成无纺结构。毛毡材料60可具有15oz/yd的单位重量,并且稀松织
2
物70可具有3oz/yd的单位重量。毛毡材料60可在大约450℉的温度热层压至一层多孔薄膜50(即,展开的PTFE薄膜)。为了进一步减少芯20的PCT聚合物的损伤,可能有益的是,立即用冷冻冷却的辊将层压材料淬火。冷冻辊应保持在大约40℉的温度。
[0043] 由双组分纤维10形成的过滤介质40可具有4.7ft3/ft2/min.@1/2"H2O的透气度、520psi的顶破强度、利用动态热机械分析所确定的0.15的蠕变百分比和大约0的VDI排放。在过滤介质40由包括无机填料21的双组分纤维10形成的情况下,过滤介质40可具
3 2
有5.7ft/ft/min.@1/2"H2O的透气度、500psi的顶破强度、利用动态热机械分析所确定的
0.10的蠕变百分比和大约0的VDI排放。
[0044] 尽管仅已结合有限数量的实施例详细描述了本发明,但应容易理解的是,本发明不限于这样公开的实施例。相反地,本发明可变型,以并入此前未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、改变、置换或等同布置。另外,尽管已描述了本发明的各种实施例,但应理解的是,本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些实施例。因此,本发明被视为不由前述说明限定,而是仅由所附权利要求的范围限定。
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