CN106999817B - 特别可用作滤油器介质的自支撑可起褶纤维性幅材和包含其的滤油器 - Google Patents

特别可用作滤油器介质的自支撑可起褶纤维性幅材和包含其的滤油器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于热油过滤的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质包含非织造纤维性幅材，所述非织造纤维性幅材含有合成纤维以及基于所述纤维性幅材的总重量计至少约15重量％的选自热固性粘合剂树脂和/或粘合剂纤维的粘合剂组分。所述纤维性幅材中的所述合成纤维含有基于所述纤维性幅材中纤维的总重量计约2重量％至约65重量％、例如约10重量％至约50重量％的平均直径小于5μm的热塑性合成微纤维。所述合成纤维与所述粘合剂组分粘合在一起，形成所述纤维性幅材，所述纤维性幅材能够形成自支撑的起褶滤油器介质，所述起褶滤油器介质在与温度在内燃机中的温度范围内的油接触时保持褶皱。

Description

特别可用作滤油器介质的自支撑可起褶纤维性幅材和包含其 的滤油器
相关申请的交互参引
本申请基于以下专利申请并按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求以下专利申请的本国优先权权益：2014年10月31日提交的美国临时申请序列号62/073,066；并且还按照美国法典第35卷第119条(a)款的规定要求以下专利申请的优先权：2014年11月28日提交的芬兰专利申请No.20146043；并且可被认为与2015年10月30日提交的PCT申请No.PCT/EP2015/075318有关，所述申请每篇的全部内容均通过援引加入的方式明确地纳入本文。
技术领域
本文所公开的实施方案一般而言涉及用于滤油器的幅材(web)。具体地讲，本文所公开的实施方案涉及由合成纤维和至少一种热固性粘合剂形成的过滤介质，其中纤维与热固性粘合剂粘合以形成幅材，并且涉及制备这种幅材的方法以及用该幅材制备的自支撑起褶滤油器。
背景技术
旨在用于内燃机中的滤油器通常包含具有由木浆获得的纤维的过滤介质。这种木浆纤维通常为1至7毫米长，直径为15至45微米。天然木浆由于其成本相对低、可加工性、各种机械和化学性能以及在最终应用中的耐久性而在很大程度成为用于制造过滤介质的优选原料。该过滤介质被起褶以增大横向于油流动方向的过滤表面积。
常规的滤油器通常包含过滤介质的起褶片材和背衬结构。常规过滤介质表现出相对低的刚度，并且在抗拉强度和破裂强度(burst strength)方面的机械强度不佳。因此，常规滤油器的过滤介质片材与金属网或其它类型的支撑结构一起使用，所述金属网或其它类型的支撑结构形成了用于过滤介质片材的背衬并且有助于在最终应用中使用时保持褶皱形状。然而，考虑到机械强度低，过滤介质片材在暴露于温度为内燃机中通常的温度(例如约125℃至约135℃)的发动机机油时往往会随时间推移而破裂。
虽然主要用木浆生产的过滤介质产品仍然是大多数汽车和重型滤油应用的优异选择，但对当介质暴露于最终应用环境中的各种化学、热和机械应力时随时间推移表现出增加的强度和耐久性的滤油产品的市场需求正日益增长。这种需求源于介质所暴露的更严苛的最终应用条件以及对能够在最终应用中安全使用越来越长时间量而不会发生破裂或失效的过滤介质的增加的需求。
长期以来广泛用于应对这一需求的解决方案是以约5至20重量％的量掺入一些少量的合成纤维，通常是聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))。以这种方式强化纤维配料的结果是当介质暴露于最终应用环境时实现了更高的介质强度以及增强的化学和机械耐久性，这归因于合成纤维本身优良的化学、热和机械耐久性。通过掺入这些少量的合成PET纤维，介质性能稍微增强，同时仍然能够制备既可起褶又自支撑的介质。
在空气过滤器和/或燃料过滤介质领域中，当前已知的现有技术没有公开这样一种过滤介质：当被构造成起褶结构时其能够形成自支撑滤油器，并且其能够在与内燃机相关的严苛条件(例如，约125℃至约135℃的温度)下正常工作。
事实上，含有高百分比合成纤维的已知过滤介质本身不可起褶或者自支撑，并且必须利用某种附加机械支撑层(例如，塑料或金属丝网背衬)来共同起褶且增强。用高含量的合成纤维制成的介质通常往往会表现出悬垂性，并且缺乏足够的刚度和硬度，从而致使褶皱在没有附加支撑的情况下坍塌。此外，由于合成纤维的热性能和机械性能，100％合成介质的现有提案无法保持切槽图案，如波纹或褶皱结构。
因此，非常想要提供一种纤维性过滤介质，其可以在被构造成起褶结构时形成自支撑滤油器，并且拥有必要的物理性能以便能够在用于内燃机时遇到的严苛条件(例如，约125℃至约135℃的温度)下正常工作。因此，本文所公开的实施方案是为了实现这些想要的属性。
发明内容
根据一个方面，本文所公开的实施方案提供一种用于热油过滤的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质包含非织造纤维性幅材，所述非织造纤维性幅材包含合成纤维和基于所述纤维性幅材的总重量计至少约15重量％的选自热固性粘合剂树脂和粘合剂纤维的粘合剂组分。该纤维性幅材的合成纤维包含基于该纤维性幅材中纤维的总重量计约2重量％至约65重量％——例如约10重量％至约50重量％——的平均直径小于5μm的热塑性合成微纤维。合成纤维与粘合剂组分粘合在一起，形成纤维性幅材，所述纤维性幅材能够形成自支撑的起褶滤油器介质，所述起褶滤油器介质在与温度在内燃机中的温度范围内的油接触时保持褶皱。
该纤维性幅材可具有25μm或更小(例如，20μm或更小)的平均流通孔径(mean flowpore size)以及在140℃的热油中144小时之后测得的至少20psi——例如至少约25psi(例如，约25至约50psi或更大)——的热油破裂强度。
纤维性幅材的一些实施方案包含基于所述纤维性幅材的总重量计至少约10重量％的纤维素短纤维，例如lyocell短纤维。
可存在于纤维性幅材中的粘合剂纤维优选地选自双组分粘合剂纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)粘合剂纤维和聚乙烯醇(PVOH)粘合剂纤维。某些实施方案具有以基于纤维性幅材的总重量(即，一种或多种纤维组分和一种或多种粘合剂组分的总重量)计0.1至25重量％——例如约1至约20重量％——的量存在的粘合剂纤维。
通常存在用于将纤维彼此粘合的粘合剂树脂。在某些实施方案中，纤维性幅材包含基于纤维性幅材的总重量(即，一种或多种纤维组分和一种或多种粘合剂组分的总重量)计约15重量％至约30重量％的量的热固性粘合剂树脂。热固性粘合剂树脂可为选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺类树脂和丙烯酸类树脂中的至少一种。
合成纤维可另外包含平均纤维直径大于5μm的基础(basic)热塑性短纤维。这些基础热塑性纤维可为选自聚酯、聚烯烃、聚丙烯腈、聚酰胺以及它们的混合物中的一种或多种，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙-6、尼龙6,6、尼龙-6,12以及它们的组合中的一种或多种。
纤维性幅材可不含玻璃(即，不包含任何玻璃纤维)，或者可含有一定量的玻璃纤维，例如，约2.5重量％至约20重量％，或甚至不高于约50重量％的玻璃纤维。如果存在，玻璃纤维可为平均直径为约0.2μm至约5μm的微纤维。
纤维性幅材的某些实施方案具有约0.6mm至约1.5mm的平均厚度、50至400gsm的基重、约2至约600cfm/sf之间的透气度以及在温度为140℃的热油中144小时之后至少20psi的热油破裂强度。
纤维性幅材的一个具体实施方案包含：
基于纤维的总重量计约10重量％至约50重量％的热塑性微纤维；
基于纤维的总重量计至少约10重量％的纤维素纤维；以及
基于纤维性幅材的总重量计约15重量％至约30重量％(例如约25重量％)的选自酚醛树脂、环氧树脂和三聚氰胺树脂的热固性粘合剂树脂。
本文所公开的实施方案的纤维性幅材可通过常规的湿法成网片材技术制备，通过所述常规的湿法成网片材技术对包含合成纤维的纤维性浆料进行脱水，所述合成纤维具有基于片材中纤维的总重量计约2重量％至约65重量％(例如，约10至约50重量％)的平均直径小于5μm的热塑性合成微纤维。随后，可将粘合剂树脂饱和加入到湿法成网片材中并固化以使合成纤维彼此粘合并形成纤维性幅材，所述纤维性幅材能够形成自支撑的起褶滤油器介质，所述自支撑的起褶滤油器介质在与温度在内燃机中的温度范围(例如，通常约125℃至约135℃的温度)内的油接触时保持褶皱。
根据本发明的各种实施方案的这些属性和其它属性将通过参照下面对其的详细描述得到更好的理解。
附图说明
附图1描绘了根据本文所公开的本发明实施方案的示例性非限制性起褶自支撑纤维性幅材。
定义
如本文和所附权利要求中所用，以下术语旨在具有以下定义。
“纤维(fiber)”是具有高长径比(即长度与直径之比)的纤维状或丝状结构。
“短纤维”是指天然具有一定的相对短片段或单独长度或者已经被切割或进一步加工成一定的相对短片段或单独长度的纤维。
“纤维性(fibrous)”是指主要由纤维和/或短纤维构成的材料。
术语“非织造”或“幅材”是指幅材或垫中的一堆纤维和/或短纤维，其随机地彼此互锁、缠结和/或粘合以形成自支撑结构元件。
术语“合成纤维”和/或“人造纤维”是指由形成纤维的物质制成的纤维，所述形成纤维的物质包括由化学化合物合成的聚合物、经改性或转化的天然聚合物以及硅质(玻璃)材料。此类纤维可通过常规的熔融纺丝、溶液纺丝、溶剂纺丝和类似的丝生产技术来生产。
“纤维素纤维”是由纤维素构成或衍生自纤维素的纤维。
术语“饱和干燥固化”或“SDC”是指用粘合剂树脂(优选地，热固性粘合剂树脂)饱和的介质，其经过空气干燥或加热干燥足够的时间以使溶剂从树脂中蒸发，并且在热空气烘箱中固化，例如在350℉(177℃)下固化5分钟。
术语“自支撑可起褶幅材”或“自支撑起褶过滤器介质”意在指这样一种幅材或过滤器介质，其当起褶时包含具有足够刚度的褶皱，这些褶皱在经受在内燃机中通常遇到的油压时没有过度坍塌或弯曲。在一个优选实施方案中，该幅材可设置有褶皱，这些褶皱具有小于30°、特别地小于25°的锐角。通常，“可起褶的”幅材能够形成褶皱并保持褶皱，优选地在过滤器的作业服务的整个时间内保持褶皱。
术语“波纹”或“切槽”具有本领域中通常所用的与交替的脊或槽构成的表面结构有关的含义，并且通常沿垂直于褶皱方向的方向施加以进一步增大幅材的有效表面积，而无需增大幅材的外部尺寸。优选地，波纹深度(或切槽深度)为约0.1至0.6mm。“波纹深度”涉及介质的平片材的卡尺读数(或厚度)与使所述介质成波纹后的所述片材的厚度之差。波纹在起褶过滤器的卷绕过滤器布置中特别重要，其中褶皱平行于卷绕过滤器布置的中心轴线延伸。随着给定体积内褶皱的数量增加，褶皱变得彼此紧密邻接，特别是在过滤器的流出侧上，从而降低了待过滤的介质的流速，因此增大了过滤器布置的流动阻力。因此，与非波纹过滤器相比，波纹因增大了流速而可使得待过滤的介质不受干扰地更均匀流动。
术语“热塑性”是指在特定温度以上变得柔韧或可模塑并且在冷却后恢复到固态的塑料。适用于本发明实施方案的示例性热塑性纤维包括聚酯(例如聚对苯二甲酸亚烷基酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯等)、聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺(尼龙，例如尼龙-6、尼龙6,6、尼龙-6,12等)。优选的是表现出良好的耐化学性和耐热性的PET纤维，耐化学性和耐热性对于介质用作滤油器的用途而言是重要的特性。
术语“硅质”纤维主要是指“玻璃”纤维，例如玻璃微纤维。这种纤维通常是短纤维，并且一般具有约200至约1000或更大的长径比(长度与直径之比)。因此，优选的玻璃微纤维具有约0.1μm至约5μm(通常约0.4μm至约2.6μm)的平均直径，以及20μm至约5mm的平均长度。可采用不同直径的玻璃微纤维的混合物，例如具有约2.5μm±约0.1μm的平均直径的相对较大的玻璃微纤维与具有约0.5μm±约0.1μm的平均直径的相对较小的玻璃微纤维的混合物。
具体实施方式
在图1中示出根据本文所公开的实施方案的示例性起褶自支撑纤维性幅材10。幅材10的褶皱可形成小于30°、特别地小于25°的相对尖锐的角度。幅材10包含如下所述的组分或由如下所述的组分组成。
A.合成纤维
纤维性幅材必须包含合成纤维，所述合成纤维包含基于所述纤维性幅材中纤维的总重量计约5重量％至约65重量％、例如约10重量％至约50重量％的平均直径小于5μm的热塑性微纤维；所述热塑性微纤维必须在本文所述的纤维性幅材中使用。在优选实施方案中，热塑性微纤维可为横截面形状基本上是圆形的微纤维，所述微纤维具有约2.5μm的平均直径和约1.0至约2.0mm——典型地约1.5mm——的长度。所述热塑性微纤维可为如在美国专利No.8,179,199和No.8,513,147以及美国公布的专利申请No.2012/0175298中更完整地描述的那些，所述文献每一篇的全部内容均通过援引加入的方式明确地纳入本文。
可在本文所公开的纤维性幅材中使用的一种特别优选的热塑性微纤维可从Eastman Chemical Company(Kingsport，TN)以商品名CYPHREXTM10001PET微纤维商购获得。这种优选的热塑性微纤维具有基本上圆形的2.5μm直径横截面和1.5mm的长度。
也可将其它更大尺寸的热塑性短纤维(即，平均直径大于5.0μm的热塑性短纤维，以下称为“基础合成短纤维”)以基于纤维性介质中纤维的总重量计约10重量％至约65重量％、通常约14重量％至约45重量％的量与热塑性微纤维混合使用。
适用于本发明实施方案的纤维性介质的示例性热塑性纤维包括聚酯(例如，聚对苯二甲酸亚烷基酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯等)、聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺(尼龙，例如尼龙-6、尼龙6,6、尼龙-6,12等)。
优选用作基础合成短纤维的是具有约5.0μm至约15μm(通常约5.5μm至约12.5μm)的平均纤维直径且具有约5mm至约10mm(通常约5mm至约6.5mm)的短纤维长度的PET纤维。也可有利地采用具有不同平均纤维直径的PET纤维的混合物。例如，可采用包含以下组分的PET短纤维的混合物：(a)约5重量％至约25重量％、通常约15重量％至约20重量％的具有约5.5μm的平均纤维直径的PET短纤维，(b)约2重量％至约15重量％、通常约5重量％至约10重量％的具有约9.0μm的平均纤维直径的PET短纤维，和(c)约10重量％至约40重量％、通常约15重量％至约25重量％的具有约12.4μm的平均纤维直径的PET短纤维，所有重量百分比均基于纤维总重量计。
可令人满意地用作本文的纤维性介质中的基础合成短纤维的优选PET短纤维是市售可得的，例如，可从William Barnet and Son，LLC(Spartenburg,South Carolina)商购获得的具有0.3旦尼尔和约5mm的短纤维长度的那些PET短纤维以及具有0.8旦尼尔和约6mm的短纤维长度的PET短纤维，以及可从Reliance Industries Limited(Mumbai,India)商购获得的具有1.5旦尼尔和约1/4英寸的短纤维长度的
Figure GDA0002606424480000071
PET短纤维。
所述合成纤维还可包含约15重量％至约50重量％、通常30重量％至约40重量％的再生纤维素纤维，优选lyocell短纤维。纤维素短纤维最优选具有约25μm或更小、通常15μm或更小、例如约10μm至约15μm的平均直径。纤维素短纤维的平均长度通常为约1mm至约8mm、或约2mm至约6mm、或约3mm至约4mm。
优选的lyocell纤维可以商品名
Figure GDA0002606424480000081
lyocell纤维从Engineered FibersTechnology,LLC(Shelton,CT)商购获得，这种lyocell纤维具有约1.7旦尼尔和约4mm的短纤维长度。
玻璃微纤维也可任选地以足以提高纤维性介质作为过滤器的效率的量与如前所述的其它合成纤维混合存在。通常，如果存在，以基于纤维性介质中纤维的总重量计最多约40重量％、通常最多约22重量％的量使用玻璃微纤维。可采用平均纤维直径为约0.2μm至约5μm、通常约0.5μm至约2.5μm±约0.1μm的玻璃微纤维。用于本文所述实施方案的纤维性介质的优选玻璃微纤维可以是从Lauscha Fiber International(Summerville,SC)商购获得的C06玻璃纤维(平均纤维直径为0.65μm)和C26玻璃纤维(平均纤维直径为2.6μm)。
B.粘合剂组分
纤维性幅材10还必须包含由粘合剂树脂和/或粘合剂纤维构成的粘合剂组分。在优选实施方案中，同时采用粘合剂树脂和粘合剂纤维。
事实上，用于在过滤介质中采用的任何粘合剂树脂都可以在本文所公开的实施方案的纤维性幅材中使用。可采用的粘合剂树脂的合适实例包括聚合物(例如，苯乙烯丙烯酸类、丙烯酸类、聚乙烯氯乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇衍生物、淀粉聚合物、环氧化物、酚醛树脂以及它们的组合，包括含水型或溶剂型两种)。在一些情况下，粘合剂树脂可以是胶乳形式(例如水基乳液)。
优选的树脂粘合剂包括酚醛树脂、丙烯酸树脂(例如，乙烯基丙烯酸类胶乳树脂)、三聚氰胺树脂、有机硅树脂、环氧树脂等。可采用的一种酚醛(苯酚甲醛)树脂包括可从Momentive Specialty Chemicals Inc.(Louisville,KY)商购获得的
Figure GDA0002606424480000082
SL161A。可采用的一种合适的胶乳类树脂粘合剂是可从HB Fuller Co.(St.Paul,MN)商购获得的PD0458M1(分散在甲醛中的聚氧亚甲基壬基酚支化醚磷酸酯)。合适的三聚氰胺粘合剂树脂可以是可从Momentive Specialty Chemicals Inc.(Louisville,KY)商购获得的
Figure GDA0002606424480000091
Celrez PA-70甲基化三聚氰胺树脂体系。合适的丙烯酸类树脂包括可从BASF公司商购获得的
Figure GDA0002606424480000092
不含甲醛的水基丙烯酸类树脂。
树脂粘合剂可以纤维性幅材的饱和干燥固化(SDC)重量的约5重量％至约40重量％的量存在、优选地基于纤维性幅材的总饱和干燥固化(SDC)重量计约10重量％至约20重量％的量存在。特别优选的实施方案包含纤维性幅材的总SDC重量的约15重量％至约25重量％的量的树脂粘合剂。
为了进一步改善纤维性幅材中的合成纤维之间的内部粘合，可采用合适的粘合剂纤维。这种纤维通常可包括双组分热塑性纤维，所述双组分热塑性纤维包含被熔点比形成芯的材料低的热塑性聚合物的可熔性皮层围绕的热塑性芯纤维。皮层的低熔点热塑性聚合物可因此在纤维性幅材的加工过程期间受热而软化或部分熔化时充当热塑性粘合剂，从而粘附到纤维性幅材的纤维上。形成芯的较高熔点材料可充当结构材料。
作为另外一种选择或除此之外，可采用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚乙烯醇(PVOH)形成的粘合剂纤维。这些粘合剂纤维通常具有比配料中的其它合成纤维低的熔点，从而当其在纤维性幅材的加工过程中受热而软化或部分表面熔化时充当粘合剂。部分表面熔化或软化的粘合剂纤维因此能够通过粘附到纤维上并在结构上加固由此获得的纤维性幅材而使纤维性幅材的纤维在内部粘合。作为另外一种选择，这些粘合剂纤维不熔化，而是开始部分溶解在用于制造工艺的溶剂(即水)中并变得发粘。因此，发粘或软化的粘合剂纤维能够通过粘附到纤维上并在结构上加固由此获得的纤维幅材而使所述幅材的纤维在内部粘合。PVOH粘合剂纤维的一个优选来源是从Kuraray America,Inc.(HoustonTexas)商购获得的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)纤维。
粘合剂纤维的平均纤维直径可优选为约2至20μm(例如约10μm)，并且粘合剂纤维的平均纤维长度可为约2至12mm(例如，约3至约6mm，如约4mm)。这种双组分粘合剂纤维在纤维性幅材中的量可为基于纤维的总重量计约0.1重量％至约25重量％，例如约1重量％至约20重量％(例如，约2重量％至约10重量％)。
C.任选存在的添加剂
纤维性过滤介质还可含有常规用于湿法成网过滤介质中的添加剂，例如，湿强度添加剂、荧光增白剂、纤维保留剂、着色剂、分离助剂(例如，有机硅添加剂和相关催化剂)、阻燃剂或防火剂等。如果存在，这些添加剂的含量可为基于树脂粘合剂组合物的总固体含量计不高于约50重量％，优选地不高于约45重量％，例如约0.5重量％至约40重量％。
D.制备方法
本文所述的纤维性介质可通过任何常规的“湿法成网”造纸技术制备。因此，例如，可将预定量的合成纤维和热塑性微纤维(连同任何任选存在的组分，例如玻璃纤维、基础热塑性纤维和/或添加剂)和水置于碎浆机或打浆机中。用碎浆机或打浆机将纤维均匀地混合并分散在水中以形成浆料批料。还可对纤维执行一些机械作业以影响物理参数(例如，渗透性、表面特性和纤维结构)。此后，可将浆料批料转移到其中另外添加了水的混浆槽中并将纤维均匀混合。然后，可将经混合的浆料转移到成浆池中，在所述成浆池中可组合一个或多个浆料批料，从而允许从一个批料转移到连续工艺。通过搅拌来限定并保持浆液稠度，以确保纤维均匀分散。就这一点而言，浆料可任选地通过精磨机以调节物理参数。
然后，将浆料转移到移动的金属网筛，在所述移动的金属网筛中利用重力和抽吸去除水。去除水之后，纤维形成具有由许多工艺变量确定的特性的纤维性非织造幅材或片材，这些工艺变量包括例如浆料流速、机器速度和排水参数。所形成的片材可任选地在仍然湿润时被压缩，以便压紧纸张和/或改变其表面特性。然后，使湿纸垫移动经过包括加热辊的干燥部分(或本领域中的“罐(cans)”)，在所述干燥部分处去除大部分剩余的夹带水。然后，可利用任何常规方式(例如，浸渍、喷涂、辊涂(凹版印刷)施用等)在经干燥的幅材上施用粘合剂树脂。随后，可进行后续加热以干燥幅材。
如果用作起褶过滤介质，则经干燥的幅材可有利地通过使用配合的凸/凹辊进行纵向方向(纵向)开槽。如果被采用，则该介质可具有每200mm的介质宽度约50个纵向延伸的槽。因此，每个槽优选地具有约4mm的标称宽度。典型的带槽滤油器介质具有诸如约42密耳的整体SD(饱和并且干燥，但未固化)卡尺读数、约15密耳的SD槽深以及约35密耳的SD光学卡尺读数A(一个槽中介质厚度的光学测量值，因此表示相应的平坦厚度)这些尺寸。
然后，可将成品(任选地带槽的)过滤介质卷绕在辊上以进一步加工成最终的过滤器产品。例如，可将一个或多个成品过滤介质片材与一个或多个其它材料片材(例如，至少一个另外的过滤介质层、支撑层等)层合以实现所需的物理特性和性能特性。过滤介质也可起褶并形成圆柱形过滤器滤芯，然后可将所述圆柱形过滤器滤芯作为内燃机过滤单元的组成部分提供，所述过滤单元例如为美国专利No.3,288,299和/或No.3,912,631所示的过滤单元，这两篇专利的全部内容通过援引加入的方式明确地纳入本文。
成品过滤介质的基重不是关键的。因此，成品滤油器介质可具有至少约50克/平方米(gsm)、更优选地至少约100gsm至约250gsm的基重。本文所述的过滤介质的一些实施方案可拥有约140gsm至约220gsm的基重。
将通过本发明的以下非限制性实例进一步说明本发明。
实施例
1.程序
使用实验室用湿法成网手工片材(hand sheet)模具制备样品。将配方中所述的配料与2升自来水混合，并利用标准实验室破碎机(Noram)破碎1500转。然后，将配料倒入湿法成网模具中，用大约25升自来水进行稀释，用踏板式搅拌器(pedal stir)搅拌3次，并且通过标准造纸机网排水。
然后，将手工片材通过用伏辊(couching roller)滚过3次来进行挤压干燥，在平板速度烘箱(flat bed speed oven)中于350℉下预干燥5分钟，随后在烘箱中于350℉下干燥5分钟。在对烘箱干燥(OD)片材进行烘箱干燥后，立即取得原始物理数据(例如，原始基重、卡尺读数、透气度)。
然后，将样品用标准酚醛树脂(得自Momentive Specialty Chemicals，Inc.的161A)以基于总片材重量计25重量％的含量(树脂浴的浴固体在作为溶剂的甲醇中占18％)饱和。然后，将样品在环境条件下空气干燥24小时，并固化以在350℉下达到SDC(饱和干燥固化)水平5分钟。固化后，立即记录SDC基重，随后测量其它SDC数据(例如，SDC卡尺读数和SDC透气度)。
下表中以实例1至实例8示出了具有不同含量的玻璃纤维和热塑性微纤维的示例性纤维性幅材的组成，并将其与不含热塑性微纤维的对照介质样品相对比。
2.测试方法
使用以下测试方法获得了下表中记录的数据。
基重：根据TAPPI标准T 410om-02对烘箱干燥(OD)不饱和介质以及饱和干燥固化(SDC)介质样品测量基重(BWT)，并以克每平方米(gsm)为单位进行记录。
透气度：通过使用Textest AG(型号FX3300)根据TAPPI标准T251cm-85(“AirPermeability of Porous Paper,Fabric and Pulp Handsheets”)以0.5英寸(2.7mm)水位差(water differential)测量介质的透气度，并作为以立方英尺每分钟每平方英尺样品面积为单位的空气流速(cfm/sf)(有时进一步简称为cfm)进行记录。
平均流通孔(MFP)径：ASTM F-316
抗拉强度：TAPPI标准T494。
破裂强度：通过使用
Figure GDA0002606424480000121
破裂强度测试仪根据TAPPI标准T403测量使介质样品破裂所需的压力。结果以介质破裂时的磅每平方英寸(psi)为单位进行记录。
卡尺读数(Caliper)：通过使用得自Thwing-Albert Instrument Company的89-100厚度测试仪根据TAPPI标准T411“Thickness(caliper)of paper,paperboard andcombined board”(通过援引加入的方式完全纳入本文)测量SDC介质的卡尺读数(厚度)。
刚度：通过使用GURLEYTM抗弯曲测试仪MOD 4171D(Gurley PrecisionInstruments)根据TAPPI T489 om-92获得OD和SDC介质的刚度。
抗撕强度：TAPPI标准T-414
热油破裂强度：介质样品的热油破裂强度是当将受控且不断增大的压力施加通过面积为7.07cm2的橡胶膜片时导致介质样品破裂所需的最大静水压力。通过将介质样品(尺寸14cm×10cm)放置在保持140℃±约0.1℃的典型发动机机油(例如MOBIL 1TM机油)的油浴中144小时，确定热油破裂强度。然后，将介质样品从热油浴中取出，冷却约5分钟，吸出介质样品中多余的油。然后，通过使用
Figure GDA0002606424480000131
破裂强度测试仪测试不含水分的样品，将结果以介质破裂时的力每单位面积(即磅每平方英寸(psi))为单位进行记录。
Figure GDA0002606424480000141
以上数据表明，热油破裂强度因一定含量的直径小于5μm的热塑性微纤维取代平均孔径与其相当的玻璃微纤维而增大。也就是说，纤维性过滤介质可被赋予增大的过滤效率(即，因具有相当的平均流通孔径)，同时还实现了增大的热油破裂强度。此外，热塑性微纤维含量的增加使得能够制备100％不含玻璃的纤维性幅材以提供自支撑介质。
**********************
虽然已经结合目前认为是最实用且优选的实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方案，而是相反地，旨在涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改形式和等效布置。

Claims (22)

1.用于热油过滤的单层纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质包含不含玻璃的非织造纤维性幅材，所述不含玻璃的非织造纤维性幅材包含：
合成纤维；以及
基于所述纤维性幅材的总重量计至少15重量％至约30重量％的选自热固性粘合剂树脂的粘合剂组分，其中所述热固性粘合剂树脂选自酚醛树脂、环氧树脂和三聚氰胺树脂，其中
所述合成纤维包含基于所述纤维性幅材中纤维的总重量计约10重量％至约50重量％的平均直径小于5μm的热塑性合成微纤维和基于所述纤维性幅材的总重量计至少10重量％的纤维素纤维，其中
所述合成纤维与所述粘合剂组分粘合在一起，形成所述纤维性幅材，并且其中
所述纤维性幅材能够形成自支撑的起褶滤油器介质，所述起褶滤油器介质在与温度在内燃机中的温度范围内的油接触时保持褶皱。
2.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质具有25μm或更小的平均流通孔径。
3.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质具有具有20μm或更小的平均流通孔径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质具有在140℃的热油中144小时之后测得的至少20psi的热油破裂强度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维性过滤介质，其中所述合成纤维包含约15重量％至约50重量％的再生纤维素纤维。
6.根据权利要求5所述的纤维性过滤介质，其中所述再生纤维素纤维为lyocell短纤维。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维性过滤介质，其中所述合成纤维包括平均纤维直径大于5μm的基础热塑性短纤维。
8.根据权利要求7所述的纤维性过滤介质，其中所述热塑性纤维选自聚酯、聚烯烃、聚丙烯腈、聚酰胺以及它们的混合物。
9.根据权利要求7所述的纤维性过滤介质，其中所述基础热塑性纤维选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、尼龙-6、尼龙6,6、尼龙-6,12以及它们的组合。
10.根据权利要求7所述的纤维性过滤介质，其中所述基础热塑性纤维为(i)平均纤维直径为约5.0μm至约15μm且短纤维长度为约5mm至约10mm的PET纤维，或者(ii)包含以下组分的PET短纤维的混合物：(a)约5重量％至约25重量％的具有约5.5μm的平均纤维直径的PET短纤维，(b)约2重量％至约15重量％的具有约9.0μm的平均纤维直径的PET短纤维，和(c)约10重量％至约40重量％的具有约12.4μm的平均纤维直径的PET短纤维，所有重量百分比均基于纤维总重量计。
11.根据权利要求10所述的纤维性过滤介质，其中所述基础热塑性纤维为(i)平均纤维直径为约5.0μm至约15μm且短纤维长度为约5mm至约6.5mm的PET纤维。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维性过滤介质，其中所述纤维性幅材具有约0.6mm至约1.5mm的平均厚度。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维性过滤介质，其中所述纤维性幅材具有50至400gsm的基重、约2至约600cfm/sf的透气度以及在温度为140℃的热油中144小时之后至少20psi的热油破裂强度。
14.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质还包含选自湿强度添加剂、荧光增白剂、纤维保留剂、着色剂、燃料-水分离助剂以及防火剂或阻燃剂中的至少一种添加剂。
15.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，所述纤维性过滤介质包含纵向延伸且纬向分离的槽。
16.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，其中所述过滤介质起褶。
17.根据权利要求1所述的纤维性过滤介质，其中所述单层纤维性过滤介质与至少一个其它材料片材层合。
18.根据权利要求17所述的纤维性过滤介质，其中所述至少一个其它材料片材包括至少一个另外的过滤介质层。
19.用于内燃机的滤油器单元，所述滤油器单元包含根据前述权利要求中任一项所述的纤维性过滤介质。
20.制造根据权利要求1至18中任一项所述的用于热油过滤的单层纤维性过滤介质的方法，所述方法包括：
(a)由包含(i)合成纤维和(ii)基于所述纤维性幅材的总重量计至少10重量％的纤维素纤维的含水纤维性浆料形成湿法成网片材，其中所述合成纤维包含基于所述片材中纤维的总重量计约10重量％至约50重量％的平均直径小于5μm的热塑性合成微纤维；
(b)将基于所述纤维性幅材的总重量计约15重量％至约30重量％的选自酚醛树脂、环氧树脂和三聚氰胺类树脂的热固性粘合剂树脂添加到所述湿法成网片材中以使所述合成纤维彼此粘合并形成纤维性幅材，所述纤维性幅材能够形成自支撑的起褶滤油器介质，所述起褶滤油器介质在与温度在内燃机中的温度范围内的油接触时保持褶皱；以及
(c)任选在所述纤维性幅材中形成纵向延伸且纬向分离的槽；和/或使所述纤维性幅材起褶。
21.根据权利要求1至18中任一项所述的纤维性过滤介质或根据权利要求19所述的滤油器单元用于过滤油的用途。
22.根据权利要求21所述的用途，其中所述根据权利要求1至18中任一项所述的纤维性过滤介质或根据权利要求19所述的滤油器单元用于过滤内燃机中的油。
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