CN107075758B - 含苯乙烯的共聚物纤维、过滤介质、元件及方法 - Google Patents

含苯乙烯的共聚物纤维、过滤介质、元件及方法 Download PDF

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Abstract

特别用于液体过滤应用的纤维、过滤介质和过滤器元件，所述纤维、过滤介质和过滤器元件包括含苯乙烯的共聚物，特别是苯乙烯‑马来酸酐共聚物、苯乙烯‑马来酰亚胺共聚物、苯乙烯‑马来酸酯共聚物或其组合。

Description

含苯乙烯的共聚物纤维、过滤介质、元件及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年10月1日提交的美国临时申请序列号62/058,271的优先权，所述申请通过引用以其全文结合在此。
背景技术
在液体过滤的某些环境中，特别是在油过滤中，要求耐化学性。
发明内容
本披露提供了特别用于液体过滤应用的纤维、过滤介质和过滤器元件。此类纤维、过滤介质和过滤器元件包括含苯乙烯的共聚物，特别是苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物、或其组合(即，其混合物或共混物)。由于所述含苯乙烯的共聚物的存在，使得所述纤维、过滤介质和过滤器元件更化学上耐受例如热的二醇。
在本披露的某些实施例中，所述纤维是包括含苯乙烯的共聚物的多组分(例如双组分)纤维，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物、和其组合。例如，所述含苯乙烯的共聚物可以存在于芯-皮双组分纤维的最外面的皮中，或者它可以存在于并列双组分纤维的一侧中。可替代地(或附加地)，所述含苯乙烯的共聚物可以存在于下面的纤维上的涂层中，所述下面的纤维本身可以是任选地包括选自以下项的含苯乙烯的共聚物的多组分纤维：苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物、及其组合。
在本披露的某些实施例中，所述纤维是包括芯和最外面的皮的多组分(例如双组分)纤维，所述皮包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物、和其组合。在某些实施例中，所述芯包括缩聚物。在某些实施例中，所述芯的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合(即，其混合物、共混物或共聚物)。
在本披露的某些实施例中，所述纤维是包括含苯乙烯的共聚物的并列纤维，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
在某些实施例中，本披露的多组分纤维用于包括任选的支撑层的过滤介质中。
在某些实施例中，本披露的过滤介质包括：过滤层，所述过滤层包括多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中每根多组分粘合纤维包括芯和最外面的皮，所述皮包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
如上所述，单独的纤维可以在其上具有涂层，所述涂层包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。对于单独涂覆的纤维可替代地(或附加地)，纤维(例如，在预制网中)的过滤层可以在其上具有涂层，所述涂层包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
在某些实施例中，本披露的过滤介质包括：过滤层，所述过滤层包括多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中所述多组分粘合纤维在其上具有涂层，所述涂层包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
在某些实施例中，本披露的过滤介质包括：过滤层，所述过滤层包括多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中所述过滤层包括涂层，所述涂层包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
在某些实施例中，所述过滤介质包括支撑层。当形成褶皱式过滤器元件时，支撑层典型地是必需的。在某些实施例中，所述支撑层包括纤维，所述纤维具有至少5微米、并且在某些实施例中至少10微米的平均直径。在某些实施例中，所述支撑层具有100克或更多、并且在某些实施例中300克或更多的刚度。
在本披露的某些实施例中，提供有一种过滤器元件、特别是液体过滤器元件，所述过滤器元件包括壳体和如在此所述的纤维过滤介质。
在本披露的某些实施例中，提供有一种过滤液体的方法，所述方法包括引导所述液体通过如在此所述的过滤介质或过滤器元件。
在此，使用以下定义：
术语“二醇可降解的”指的是在一段时间(例如，1-3天)内在乙二醇中溶解或降解(例如，形成裂纹)的聚合物或纤维，或者在某些优选的实施例中，根据在实例部分中描述的热二醇浸泡测试在一段时间(例如，1-3天)内二醇可降解的聚合物或纤维在热(150℃)的乙二醇中溶解或降解。
术语“多组分纤维”指的是在一根纤维中由至少两种聚合物形成的纤维。术语“双组分纤维”指的是在一根纤维中由至少两种聚合物形成的纤维。例如，一种组分可以是呈在下面的单组分纤维上的涂层的形式。双组分纤维的另一个实例包括两种聚合物，这两种聚合物被安排在跨越所述双组分纤维的横截面的基本上恒定定位的不同区域中并且沿着所述双组分纤维的长度连续延伸。此种双组分纤维的构型可以是例如芯-皮构型，其中一种聚合物被另一种聚合物包围，或者是并列构型。对于两组分纤维，聚合物可以按75/25、50/50、25/75的比率、或任何其他希望的比率存在。可以将常规添加剂(诸如颜料和表面活性剂)结合到一个或两个聚合物流中，或施用到单纤维表面上。
术语“聚合物”包括但不限于有机均聚物、共聚物，例如像嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等、以及其共混物和改性物。此外，除非另外特别限制，术语“聚合物”应包括物质的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规立构的对称性。
术语“包含(comprises)”及其变体在这些术语出现在说明书和权利要求书中的情况下不具有限制性意义。此类术语将被理解为隐含包括陈述的步骤或元素或一组步骤或元素，但不排除任何其他步骤或元素或任何其他组的步骤或元素。通过“由......组成”是指包括并且限于短语“由......组成”之后的任何内容。因此，短语“由......组成”表明所列元素是必需的或强制性的，并且可能不存在其他元素。通过“基本上由......组成”是指包括在所述短语之后列出的任何元素，并且限于不妨碍或有助于本披露中对于所列元素指定的活性或作用的其他元素。因此，短语“基本上由......组成”表明所列元素是必需的或强制性的，但是其他元素是任选的，并且可以存在或者可以不存在，取决于它们是否实质性地影响所列元素的活性或作用。
单词“优选的(preferred)”和“优选地(preferably)”指的是在某些情况下可以提供某些益处的本披露的实施例。然而，在相同的或其他情况下，其他实施例也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施例的叙述不隐含其他实施例是没有用的，并且不旨在将其他实施例排除在本披露的范围之外。
术语“一个/一种(a)”、“一个/一种(an)”和“所述(the)”不旨在仅指单数实体，而是包括可能用于说明的特定实例的一般类别。术语“一个/一种(a)”、“一个/一种(an)”和“所述(the)”与术语“至少一个/一种(at least one)”可互换使用。
其后跟有列表的短语“...中的至少一个/一种(at least one of)”和“包含...中的至少一个/一种(comprises at least one of)”指的是所述列表中的项目中的任何一个以及所述列表中的两个或更多个项目的任何组合。
术语“或”一般以其包括“和/或”的通常意义采用，除非内容另外明确指出。术语“和/或”是指所列出的元素中的一个或全部或所列出的元素的任何两个或更多个的组合。
另外在此，假定所有数字被术语“约”修饰，并且优选地被术语“精确地”修饰。如在此结合所测量的量使用的，术语“约”指的是如将由进行测量并且运用与测量目的和所使用的测量设备的精密度相称的注意水平的熟练的业内人士所能预期的测量的量的变化。
另外在此，通过端点叙述数值范围包括归入所述范围内的所有数字以及端点(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。在此，“最高达”数字(例如，最高达50)包括所述数字(例如，50)。
贯穿本说明书提及的“一个实施例(one embodiment)”、“一个实施例(anembodiment)”、“某些实施例”或“一些实施例”等是指结合所述实施例描述的具体特征、构型、组成、或特性包括在本披露的至少一个实施例中。因此，在贯穿本说明书中的各处出现此类短语不一定指的是本披露的同一个实施例。此外，在一个或多个实施例中，具体的特征、构型、组成、或特性可以按任何合适的方式组合。
本披露的以上概述不旨在描述本披露的每个所披露的实施例或每种实现方式。下面的描述更具体地示例了示意性实施例。在贯穿本申请的若干地方中，通过实例的列表提供指导，所述实例可以按各种组合使用。在每个例子中，所叙述的列表仅用作代表性组，并且不应被解释为排他性列表。
附图说明
可以结合以下附图来更全面地理解本披露。
图1(A)-(C)是示出热二醇浸泡测试对未涂覆的介质的影响的SEM。
图2(A)-(F)是示出热二醇浸泡测试对涂覆有含苯乙烯共聚物的介质的影响的SEM。
示意性实施方式的详细说明
本披露提供了特别用于液体过滤应用的纤维、过滤介质和过滤器元件。此类纤维、过滤介质和过滤器元件包括含苯乙烯的共聚物，特别是苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物、或其组合(例如，此类共聚物的共混物或混合物)。
可以按各种方式将含苯乙烯的共聚物结合到纤维或过滤介质中或上。当所述纤维或过滤介质包括在某些条件下经受降解或溶解的纤维组分时，所述含苯乙烯的共聚物提供更大的耐化学性。例如，可以将含苯乙烯的共聚物结合到纤维中(例如作为芯-皮纤维安排中的最外面的皮或作为并列双组分纤维中的一种组分)，所述纤维包括一种或多种二醇可降解的聚合物。
与如果含苯乙烯的共聚物不存在相比，由于含苯乙烯的共聚物的存在，使得纤维更化学上耐受例如热的二醇。通过此，是指含有所述含苯乙烯的共聚物(例如，作为纤维的主要组分，诸如芯组分或皮组分，或作为并列纤维组分中的至少一种)的纤维通常保持它们的形状，并且没有由于所述二醇可降解的聚合物组分的溶解或降解的完全物理地降解或***开。
作为另一个实例，如果含苯乙烯的共聚物是在包括一种或多种二醇可降解的纤维的纤维或纤维层上的涂层，其将使下面的纤维或纤维层更化学上耐受(例如，对热二醇)。通过此，是指与不存在含苯乙烯的共聚物涂层的相同的纤维或纤维层相比，下面的纤维或纤维层更耐受降解或溶解或以其他方式瓦解。
作为另一个实例，含有所述含苯乙烯的共聚物的纤维可以与不包括所述含苯乙烯的共聚物以及经受降解或溶解(例如，经受热二醇)的其他二醇可降解的纤维共混。当经受降解所述二醇可降解的纤维的条件时，尽管所述可降解的纤维可能降解，但含苯乙烯的共聚物将不会降解。因此，与没有含有所述含苯乙烯的共聚物的纤维的相同纤维材料相比，共混的纤维材料的结构将至少在有限程度上更容易维持其完整性。
如此，纤维和纤维层以及过滤介质适合用于过滤液体，诸如油和液压燃料。
在一个实施例中，纤维是包括芯和最外面的皮的多组分(例如双组分)纤维，所述皮包括含苯乙烯的共聚物。特别地，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其混合物。所述芯典型地是由含有所述含苯乙烯的共聚物的最外面的皮保护的二醇可降解的材料(尽管这不是必要的要求)，诸如缩聚物(例如，聚酯)。所述皮还可以包括与所述含苯乙烯的共聚物共混的二醇可降解的材料。在此类实施例中，基于共混物的总重量，所述含苯乙烯的共聚物典型地以按重量计大于或等于40％的量存在于所述共混物中。
在一个实施例中，纤维是包括并列构型的多组分(例如双组分)纤维，所述构型包括含苯乙烯的共聚物。特别地，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其混合物。所述并列纤维的另一种组分典型地是二醇可降解的材料，诸如缩聚物(例如聚酯)。在降解所述二醇可降解的材料的条件下存在所述含苯乙烯的共聚物组分允许纤维总体上保持其形状，并且不完全物理地降解或***开。
在一个实施例中，所述含苯乙烯的共聚物是单独纤维上的涂层。下面的纤维可以是单组分或多组分(例如双组分)纤维(包括共挤出的并列纤维或芯-皮纤维)。下面的纤维还可以包括或还可以不包括含苯乙烯的共聚物。例如，下面的纤维可以包括二醇可降解的聚合物和不是二醇可降解的聚合物(即，耐二醇聚合物，其可以是含苯乙烯的共聚物)的并列排列(涂覆有含苯乙烯的共聚物)。下面的纤维还可以包括芯-皮纤维，其中所述皮包括二醇可降解的聚合物(所述芯可以是二醇可降解的或可以不是)以及外涂层，所述外涂层包括含苯乙烯的共聚物。
不管纤维的取向和含苯乙烯的共聚物的位置(例如，在并列纤维中、在芯-皮纤维中、或作为涂层)，所述含苯乙烯的共聚物可以与一种或多种其他聚合物(例如，二醇可降解的聚合物)共混。在此类实施例中，基于共混物的总重量，所述含苯乙烯的共聚物典型地以按重量计大于或等于40％的量存在于所述共混物中。
在本披露的某些实施例中，提供有一种过滤介质，所述过滤介质包括：过滤层，所述过滤层包括多组分粘合纤维(其可以包括或可以不包括含苯乙烯的共聚物)；和任选的支撑层；其中所述过滤层包括涂层，所述涂层包括含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。所述涂层可以是在所述过滤层上或在所述单独的纤维上，特别是在不降解所述含苯乙烯的共聚物的条件下经受降解的纤维上。
包括纤维的共混物或纤维网的层的过滤介质也在本披露的范围内。例如，包括选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合的含苯乙烯的共聚物的纤维可以与不包括此种含苯乙烯的共聚物的其他纤维(例如，纤维素纤维、玻璃纤维、金属纤维或不包括此种含苯乙烯的共聚物的合成聚合物纤维、或其组合)进行共混。另外，可以将含苯乙烯的共聚物纤维的纤维网与如在此所述的不包括含苯乙烯的共聚物纤维的纤维网(例如，包括纤维素纤维、玻璃纤维、金属纤维、或不包括此种含苯乙烯的共聚物的合成聚合物纤维、或其组合的纤维网)堆积成层或者附接到(例如，层压到)其上。
苯乙烯-马来酸酐共聚物的实例是对应地以名称SMA Resins和Xiran由克雷威利产品公司(CrayValleyProducts)和Polyscope Polymers BV可商购的。
苯乙烯-马来酰亚胺共聚物的实例是以名称SMA Imide Resins从克雷威利产品公司可商购的。
苯乙烯-马来酸酯共聚物的实例是以名称SMAEster Resin从克雷威利产品公司可商购的。
如果需要的话，此类含苯乙烯的共聚物的各种组合可以用于相同的纤维或不同的纤维中、用于相同的层或不同的层中、用于相同的涂层或不同的涂层中。
在某些实施例中，纤维可以是包括含苯乙烯的共聚物和缩聚物的芯-皮纤维或并列纤维。如果所述含苯乙烯的共聚物是在皮中，则它对于为芯中的缩聚物提供保护是特别有效的。在某些实施例中，所述芯的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合(即，其混合物、共混物或共聚物)。在某些实施例中，所述芯包括具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
在某些实施例中，芯-皮纤维的最外面的皮包括缩聚物和含苯乙烯的共聚物的共混物。典型地，基于所述共混物的总重量，含苯乙烯的共聚物以按重量计大于或等于40％的量存在于所述共混物中。在某些实施例中，所述最外面的皮的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合(即，其共混物、混合物或共聚物)。在某些实施例中，所述最外面的皮包括具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
如以上所讨论的，在某些实施例中，纤维或纤维层可以包括含苯乙烯的共聚物的涂层(不同于纤维的共挤出的皮或并列组分)。可以在可降解的单组分或多组分纤维或包括二醇可降解的材料的纤维层上涂覆此种共聚物。
例如，此类多组分纤维(典型地双组分纤维)可以包括双组分纤维，所述双组分纤维是具有低熔点聚合物(例如，缩聚物，诸如聚酯)皮和更高熔点聚合物(例如，缩聚物，诸如聚酯)芯的芯-皮纤维。较低熔点的聚合物可以对与其混合的其他纤维(例如，含玻璃的纤维)提供结合能力。此类粘合纤维典型地具有至少10微米的纤维直径并且包括在网中以便将其他纤维例如含玻璃的纤维结合在一起。在某些实施例中，较高熔点聚合物可以是或可以不是二醇可降解的，但皮的较低熔点聚合物是二醇可降解的，其在某些条件下通过含苯乙烯的共聚物涂层被保护免于降解。
在一个实施例中，用含苯乙烯的共聚物涂覆包括粘合纤维的过滤层。在一个此类的实施例中，所述粘合纤维包括低熔点聚酯皮和更高熔点聚酯芯。此种过滤层还可以包括除了多组分纤维和含玻璃的纤维之外的聚酯纤维。如果存在的话，可以使用具有小于2微米、并且在某些实施例中小于1微米的平均直径的玻璃纤维。在某些实施例中，所述玻璃纤维具有至少0.01微米、在某些实施例中至少0.1微米的平均直径。
在某些实施例中，过滤层中的粘合纤维用于避免使用任何粘合树脂；然而，可以添加此种树脂以进一步改进其强度。合适的粘合树脂的实例包括溶剂基或水基乳胶树脂、水基苯乙烯丙烯酸树脂、溶剂基酚醛树脂、和溶剂基非酚醛树脂，诸如以商品名HYCAR 26138由俄亥俄州克里夫兰的路博润公司(Lubrizol of Cleveland,OH)可获得的。典型地，如果使用的话，粘合树脂可以以基于过滤层的总重量，最高达1wt-％、最高达5wt-％、或最高达10wt-％的量存在于过滤层中。优选地，在过滤层(或过滤介质的任何层)中不使用粘合树脂。此类过滤层的实例包括在美国专利号7,309,372、7,314,497、7,985,344、8,057,567、和8,268,033、以及美国公开号2006/0242933和2008/0245037中描述的那些。
将含苯乙烯的共聚物涂覆在单独的纤维或含纤维的层诸如过滤层上的方法是常规的，并且是本领域技术人员熟知的。例如，可以使用浸涂、乳液涂覆、喷涂、凹版涂覆、和本领域已知的其他方法。在涂覆过程中可以使用溶解或乳化含苯乙烯的共聚物的溶剂，诸如醇(例如乙醇)、酯(例如甲基乙基酮)、环醚(例如四氢呋喃、二噁烷)。典型的涂层重量为至少0.5wt-％、并且经常不超过3wt-％，其中重量百分比为聚合物在溶剂中的重量百分比。更高的量可以使用，但是可能影响所得纤维层的渗透性，例如通过在介质的孔中成膜。
含苯乙烯的共聚物过滤层(例如，具有含苯乙烯的共聚物的皮的芯-皮纤维、或在其上具有含苯乙烯的共聚物的涂层的二醇可降解的纤维或二醇可降解的过滤层)可以与各种其他过滤层和/或支撑层一起使用，诸如纺粘层和熔喷过滤层。每个过滤层和支撑层可以是多个层的复合物。例如，熔喷过滤层可以是两个或更多个不同的熔喷纤维层的复合物，在组成和/或纤维直径任一项上不同。此类层的相对取向可以取决于复合介质的用途而变化。
在某些实施例中，过滤介质还包括支撑层(即，基底)。这允许过滤介质是可起皱的和/或可打褶的。相对于通过过滤器的流体(例如，液体、气体)流，支撑层可以定位在含苯乙烯的共聚物过滤层的上游或下游。所述支撑层可以具有各种多孔材料中的任一种，包括纤维材料、金属网格等。典型地，用于支撑层的纤维材料由天然纤维和/或合成纤维制成。在某些实施例中，所述支撑层包括具有至少5微米、或者至少10微米的平均直径的纤维。在某些实施例中，所述支撑层可以包括具有最高达250微米的平均直径的纤维。在某些实施例中，所述支撑层为至少0.005英寸(125微米)厚，并且经常为至少0.01英寸(250微米)厚。在某些实施例中，所述支撑层是最高达0.03英寸(750微米)厚。在某些实施例中，所述支撑层具有100克或更多的格利(Gurley)刚度。
用于所述支撑层(即基底)的合适材料的实例包括纺粘、湿铺、梳理或熔喷非织造物。合适的纤维可以是纤维素纤维、玻璃纤维、金属纤维、或合成聚合物纤维或组合。纤维可以呈织造物或非织造物的形式。挤出和穿孔两种的塑料或金属筛网状材料是过滤器基底的其他实例。合成非织造物的实例包括聚酯非织造物、尼龙非织造物、聚烯烃(例如聚丙烯)非织造物、聚碳酸酯非织造物、或其共混的或多组分非织造物。片状基底(例如，纤维素、合成和/或玻璃或组合网)是过滤器基底的典型实例。合适基底的其他优选实例包括纺粘型织物中的聚酯或双组分聚酯纤维(如在此对于含玻璃的层所描述的)或聚丙烯/聚乙烯对苯二甲酸酯、或聚乙烯/聚乙烯对苯二甲酸酯双组分纤维。
过滤层和支撑层中的每一个的厚度可以相同或不同。应注意，厚度对过滤特性具有影响。希望最小化介质的总厚度，而不显著影响其他介质特性，诸如灰尘负载能力、效率和渗透性。这允许元件中的更多褶皱，例如，优选地使得过滤器元件包括最大量的介质，而没有不利地影响过滤器元件特性和性能(例如，效率、压降或灰尘负载能力)。
在某些实施例中，粗布可以用于从含玻璃层的下游产生层，以捕获从所述含玻璃层释放的任何玻璃纤维，用于预防或减少将玻璃纤维引入经过滤的流体中。用于所述粗布(即，用于玻璃纤维的过滤层)的有用材料典型地具有高渗透性(即“perm”)(例如大于1600l/m2/s)并且是薄的(例如，小于0.005英寸)因此对平片或过滤器元件性能有最小的影响。此类粗布材料的实例包括以商品名FINON C303NW和FINON C3019NW由在俄亥俄州辛辛那提的中西部过滤材料公司(Midwest Filtration in Cincinatti,OH)可获得的那些。其他的描述在例如美国专利公开2009/0120868中。
典型地，在本披露的过滤介质中，过滤层、并且优选过滤层和支撑层用粘合剂通过热粘合或超声波粘合、通过使用粘合纤维或使用此类技术的组合粘着在一起。优选的方法包括使用粘合剂、粘合纤维或其组合。特别优选的方法是通过使用以包括例如粉末涂覆、喷涂的各种技术施用的粘合剂(压敏粘合剂、热熔粘合剂)，或使用预成型的粘合剂网。典型地，粘合剂处于连续层中，或者它可以被图案化(如果希望如此)，只要过滤介质在处理或使用期间不层离。示例性粘合剂包括热熔粘合剂，诸如聚酯、聚酰胺、丙烯酸酯、或其组合(共混物或共聚物)。
如果使用粘合剂，粘合剂的量可以容易地由本领域技术人员确定。希望的水平是在所述层之间提供合适的结合而没有不利地影响通过介质的流体流的水平。
为了增加刚度并且在元件中提供更好的流动通道，可以使过滤介质起皱。因此，本披露的优选的过滤介质应该具有经受住典型的热起皱工艺而没有介质损坏(所述损坏经常使介质性能劣化)的特性。优选的过滤介质还应具有贯穿进一步加工、储存、运输和使用维持折皱的深度(例如，0.020-0.035英寸，0.5mm至0.9mm)的能力。典型地，在折皱形成(作为在进一步加工、储存、运输和使用期间处理的结果)之后，应该不存在超过20％的折皱深度的减少、或超过30％的折皱深度的减少、或超过50％的折皱深度的减少。这些特性典型地与介质组成、以及材料强度和刚度有关。
有或没有折皱，过滤介质可以被折叠成多个皱褶或褶皱，并且然后安装在过滤器壳体或框架中。平片或起皱的片的打褶可以使用任何数目的打褶技术进行，包括但不限于旋转打褶、刀片打褶等。起皱的介质可以具有应用于如在美国专利号5,306,321中描述的打褶介质上的若干褶皱支撑机构中的任一种。对于不起皱的介质，其他打褶分离方法可用于在此所述的任何介质上，诸如涉及在褶皱之间添加热熔粘合剂珠的那些，或使用梳状分离器。打褶的材料可以形成为圆柱体或“管”，并且然后例如像通过使用粘合剂(例如，基于氨基甲酸乙酯的热熔的粘合剂等)或超声波焊接而结合在一起。
在特定的用途中，包括含苯乙烯的共聚物的本披露的过滤介质优选用于液体过滤***(例如，用于过滤油和燃料，诸如液压燃料)，虽然它们可以用于各种空气过滤***。它们特别适合于与压缩机过滤***一起使用。
本披露的过滤介质可以制造成过滤器元件(即，过滤元件)，包括例如平板过滤器、筒式过滤器或其他过滤部件。此类过滤器元件的实例描述于美国专利号6,746,517；6,673,136；6,800,117；6,875,256；6,716,274；和7,316,723中。可以使过滤介质起皱。示例性折皱是处于0.020至0.035英寸(0.5mm至0.9mm)的深度。然后，如本领域中已知的，典型地可以将起皱的过滤介质打褶以形成褶皱包，然后放置并且密封到壳体中。
示例性实施方式
实施例1是多组分纤维，所述多组分纤维包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
实施例2是实施例1的纤维，其中所述含苯乙烯的共聚物在下面的纤维上形成涂层。
实施例3是实施例1的纤维，所述纤维包含芯和最外面的皮，所述皮包含所述含苯乙烯的共聚物。
实施例4是实施例3的纤维，其中所述最外面的皮包含与一种或多种二醇可降解的聚合物共混的含苯乙烯的共聚物。
实施例5是实施例3的纤维，其中所述最外面的皮包含缩聚物和所述含苯乙烯的共聚物的共混物，其中所述含苯乙烯的共聚物以基于所述共混物的总重量按重量计大于或等于40％的量存在于所述共混物中。
实施例6是实施例5的纤维，其中所述最外面的皮的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合。
实施例7是实施例3至6中任一项的纤维，其中所述芯包含缩聚物。
实施例8是实施例7的纤维，其中所述芯的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合。
实施例9是实施例8的纤维，其中所述芯包含具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
实施例10是实施例1的纤维，所述纤维包含并列双组分纤维，其中所述含苯乙烯的共聚物存在于所述纤维的至少一侧中。
实施例11是实施例10的纤维，其中所述并列纤维进一步包含缩聚物。
实施例12是实施例11的纤维，其中所述缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合。
实施例13是实施例12的纤维，其中所述缩聚物包含具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
实施例14是过滤介质，所述过滤介质包含过滤层和任选的支撑层，其中所述过滤层包含实施例1的纤维和任选的二醇可降解的纤维。
实施例15是过滤介质，所述过滤介质包含过滤层和任选的支撑层，其中所述过滤层包含实施例2的纤维和任选的二醇可降解的纤维。
实施例16是过滤介质，所述过滤介质包含过滤层和任选的支撑层，其中所述过滤层包含实施例3至9中任一项的纤维和任选的二醇可降解的纤维。
实施例17是过滤介质，所述过滤介质包含过滤层和任选的支撑层，其中所述过滤层包含实施例10至13中任一项的纤维和任选的二醇可降解的纤维。
实施例18是过滤介质，所述过滤介质包含：过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中每根多组分粘合纤维包含芯和最外面的皮，所述皮包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
实施例19是实施例18的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
实施例20是实施例18或19的过滤介质，其中所述多组分纤维是双组分纤维，其中所述芯包含缩聚物。
实施例21是实施例20的过滤介质，其中所述芯的缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合。
实施例22是实施例21的过滤介质，其中所述芯包含具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
实施例23是实施例18至22中任一项的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含不同于所述多组分粘合纤维的聚酯纤维。
实施例24是过滤介质，所述过滤介质包含：过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中所述多组分粘合纤维在其上具有涂层，所述涂层包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
实施例25是实施例24的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
实施例26是实施例24或25的过滤介质，其中所述多组分粘合纤维包含双组分粘合纤维。
实施例27是实施例26的过滤介质，其中所述双组分粘合纤维是芯-皮纤维。
实施例28是实施例27的过滤介质，其中所述芯-皮纤维包含聚酯芯和聚酯皮，其中所述皮的聚酯具有比所述芯的聚酯更低的熔点。
实施例29是过滤介质，所述过滤介质包含：过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维；和任选的支撑层；其中所述过滤层包含涂层，所述涂层包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
实施例30是实施例29的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
实施例31是实施例29或30的过滤介质，其中所述多组分粘合纤维包含双组分粘合纤维。
实施例32是实施例31的过滤介质，其中所述双组分粘合纤维是芯-皮纤维。
实施例33是实施例32的过滤介质，其中所述芯-皮纤维包含聚酯芯和聚酯皮，其中所述皮的聚酯具有比所述芯的聚酯更低的熔点。
实施例34是过滤器元件，所述过滤器元件包含壳体和实施例14至33中任一项的过滤介质。
实施例35是过滤液体的方法，所述方法包括引导所述液体通过实施例34的过滤器元件。
实例
通过以下实例进一步说明本披露的目的和优点，但是在这些实例中叙述的具体材料及其量以及其他条件和细节不应被解释为过度限制本披露。
介质制备
制备介质手工片(handsheet)，使得聚酯双组分纤维和玻璃纤维的重量组成相等(50/50)。对于所述手工片，聚酯纤维包括聚酯芯和作为TJ04BN双组分PET纤维从帝人公司(Teijin)(日本大阪)可得到的类型的TEIJIN共聚酯更高温皮(Tm＝150℃)。所使用的玻璃纤维是来自劳沙纤维国际公司(Lauscha Fiber Interanational)(德国劳沙)的LauschaB04玻璃纤维。所述介质以类似于美国专利号7,314,497中实例6的方式的方式进行制备(使用任何可商购的表面活性剂(例如肥皂)来帮助将纤维分散并且悬浮在冷自来水中)。在准备就绪使用前将所述手工片压制并加热至280°F持续10分钟。
热二醇浸泡测试
将以矩形(3英寸×4英寸)形式切割的涂覆和未涂覆的介质手工片的样品浸入在铝反应容器中的乙二醇中。所述容器具有带有垫圈以预防泄漏的坚固的顶部。然而，提供呈小开口形式的通风孔以使压力的累积最小化。然后将具有所述样品的容器置于加热至150℃的烘箱中。为了预防交叉污染，分开处理涂覆和未涂覆的(对照)样品。将样品以规则的间隔(1天、3天等)从所述容器中取出，用水冲洗，并且如果需要的话用醇冲洗，然后烘干。然后使用扫描电子显微镜(SEM)观察样品以追踪潜在的纤维降解。
实例1
将如上所述的介质手工片用苯乙烯-马来酸酐聚合物涂覆。对于涂覆溶液，选择以从克雷威利产品公司获得的商品名称SMA 1000可获得的苯乙烯-马来酸酐聚合物作为所述聚合物(来自克雷威利工业公司(CrayValley Industries))。所述聚合物具有Mw＝5500克/摩尔，其中Tg＝155℃以及苯乙烯：马来酸酐的摩尔比＝1:1。将所述聚合物溶于二氧戊环和乙醇的50:50重量比的混合物中。选择浓度为2％重量/体积。一旦所述聚合物溶解，通过将手工片(8英寸×8英寸)浸入所述SMA溶液中直到所述手工片完全润湿浸涂所述手工片。通常这个时间范围是从30秒至1分钟。将润湿的手工片取出并且风干过夜，并且然后在80℃下短暂烘干持续10分钟。然后将所述手工片切成矩形(3英寸×4英寸)并且经受上述的热二醇浸泡测试。
实例2
重复实例1，除了在用作对照样品的未涂覆的介质手工片上进行热二醇浸泡测试。
结果
图1示出了热二醇浸泡测试对未涂覆的介质的影响。观察到在热二醇(150℃)中3天后的介质处理是不可能的，因为它容易***开。特别地，浸泡的和随后的水/醇冲洗的介质的SEM图像示出缺乏强度的原因。图1(A)示出对照介质，而图1(B)和图1(C)示出热二醇浸泡对双组分聚酯纤维的影响。浸泡一天后，纤维呈现出沿着所述双组分纤维的长度以规则的间隔跨越所述纤维的许多裂纹(图1(B))。在热浸泡3天之后，纤维被清楚地破碎成较小的段(图1(C))，这解释了缺乏介质强度，导致在处理期间的介质撕裂。
相比之下，涂覆的介质手工片(涂有SMA 1000含苯乙烯的共聚物)示出在热二醇中的显著的稳定性(图2(A)-2(F))。图2(F)没有示出所述涂覆的双组分聚酯纤维的裂纹形成或降解的证据，即使在150℃下的热二醇中连续浸泡16天后。据信耐热二醇性是存在SMA1000含苯乙烯的共聚物的直接结果。
在此引用的专利、专利文献和出版物的完整披露内容如同各自单独地并入一样通过引用以其全部内容并入。在不背离本披露的范围和精神的情况下，对本披露的各种修改和变更对于本领域技术人员将变得显而易见。应当理解，本披露不旨在由在此所阐明的示意性实施例和实例过度限制，并且此类实例和实施例仅通过举例的方式呈现，其中本披露的范围旨在仅由在此如以下阐明的权利要求限制。

Claims (22)

1.一种过滤介质，包含：
过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维，所述多组分粘合纤维的纤维直径为至少10微米；和
任选的支撑层；
其中每根多组分粘合纤维包含芯和最外面的皮，所述皮包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
2.如权利要求1所述的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
3.如权利要求1所述的过滤介质，其中所述多组分粘合纤维是双组分纤维，其中所述芯包含缩聚物。
4.如权利要求3所述的过滤介质，其中所述芯的所述缩聚物选自芳香族聚酯、脂肪族聚酯、芳香族聚酰胺、脂肪族聚酰胺及其组合。
5.如权利要求4所述的过滤介质，其中所述芯包含具有至少110℃的熔点的芳香族或脂肪族聚酯。
6.如权利要求1所述的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含不同于所述多组分粘合纤维的聚酯纤维。
7.一种过滤介质，包含：
过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维，所述多组分粘合纤维的纤维直径为至少10微米；和
任选的支撑层；
其中所述多组分粘合纤维在其上具有涂层，所述涂层包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
8.如权利要求7所述的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
9.如权利要求7所述的过滤介质，其中所述多组分粘合纤维包含双组分粘合纤维。
10.如权利要求9所述的过滤介质，其中所述双组分粘合纤维是芯-皮纤维。
11.如权利要求10所述的过滤介质，其中所述芯-皮纤维包含聚酯芯和聚酯皮，其中所述皮的所述聚酯具有比所述芯的所述聚酯更低的熔点。
12.一种过滤介质，包含：
过滤层，所述过滤层包含多组分粘合纤维，所述多组分粘合纤维的纤维直径为至少10微米；和
任选的支撑层；
其中所述过滤层包含涂层，所述涂层包含含苯乙烯的共聚物，所述含苯乙烯的共聚物选自苯乙烯-马来酸酐共聚物、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物和其组合。
13.如权利要求12所述的过滤介质，其中所述过滤层进一步包含玻璃纤维。
14.如权利要求12所述的过滤介质，其中所述多组分粘合纤维包含双组分粘合纤维。
15.如权利要求14所述的过滤介质，其中所述双组分粘合纤维是芯-皮纤维。
16.如权利要求15所述的过滤介质，其中所述芯-皮纤维包含聚酯芯和聚酯皮，其中所述皮的所述聚酯具有比所述芯的所述聚酯更低的熔点。
17.一种过滤器元件，包含壳体和如权利要求1所述的过滤介质。
18.一种过滤液体的方法，所述方法包括引导所述液体通过如权利要求17所述的过滤器元件。
19.一种过滤器元件，包含壳体和如权利要求7所述的过滤介质。
20.一种过滤液体的方法，所述方法包括引导所述液体通过如权利要求19所述的过滤器元件。
21.一种过滤器元件，包含壳体和如权利要求12所述的过滤介质。
22.一种过滤液体的方法，所述方法包括引导所述液体通过如权利要求21所述的过滤器元件。
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