壓縮式納米纖維復合介質制造技術

本發明專利技術涉及用于分離燃料中乳化的游離水的聚結介質，其包括包含襯底層和親水細纖維層的壓縮式復合過濾介質。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及一種過濾介質，尤其涉及一種包括襯底和細纖維的壓縮式復合介質以及制造其的方法。
技術介紹
烴燃料，例如柴油、噴氣燃料和汽油，可能夾帶少量的水。水可能例如通過滲漏、意外污染、或大氣冷凝而被引入烴燃料中。在室溫下，烴燃料可以溶解約75-150百萬分之一份(ppm)水。溫度每升高1° F，水的溶解度可以增加約lppm，溫度每降低1°，水的溶解度可能降低約lppm。由于溫度隨時間變化，過量的水或未溶解的水可能在燃料處理系統的下部聚集。未溶解的水可能對發動機有害。柴油發動機噴油嘴可能由于蒸汽形成而受損，渦 輪噴氣發動機可能突然冒火，且汽油發動機可能會遇到點火問題。已開發了許多水分離設備和過濾器以自燃料除去未溶解的水或游離的水并防止這樣的發動機問題。如果游離水以不連續的第二相的形式存在，則基于重力或離心力分離的簡單的機械設備就足夠了。然而，游離水通常被泵和閥乳化，可能保持穩定的乳液的形式，特別是在柴油或噴氣燃料中。兩階段聚結器/分離器被設計用于除去水乳液。聚結器通過纖維材料例如玻璃纖維的優先潤濕而破壞乳液。水聚集成為大的液滴，并通過疏水性分離器材料例如涂覆PTFE的金屬絲布或浸潰硅酮的紙而通過重力分離。潤濕劑或表面活性劑的存在可能會干擾水乳液的聚結，特別是在柴油或噴氣燃料中。用于從燃料乳液捕獲和除去水的包括疏水性氟聚合物細纖維的聚結器公開于Ferrer等的Fluoropolymer Fine Fiber,第2009/0032475號美國專利申請公布。包括使用靜電紡絲工藝形成的細纖維的過濾介質也已公知。這樣的現有技術包括Filter Material Construction and Method (過濾材料構造和方法)，第 5，672，399 號美國專利；Cellulosic/Polyamide Composite (纖維素 / 聚酸胺復合物)，第 2007/0163217號美國專利公布；Filtration Medias, Fine Fibers UnderlOONanometers, AndMethods (過濾介質、100納米以下的細纖維及方法),第60/989，218號美國臨時專利申請；Integrated Nanofiber Filter Media(結合式納米纖維過濾介質)，第61/047，459號美國臨時專利申請；Filter Media Having Bi-Component Nanofiber Layer(具有雙組分納米纖維層的過濾介質)，第61，047，455號美國臨時專利，這些現有技術的全部公開內容通過在此引用被包含于此。如這些參考文獻中所示，納米纖維被通常地鋪設在拋光的預成型過濾介質襯底上。本專利技術提供改良型聚結介質和制備該聚結介質的方法。本專利技術的這些和其他優點以及其他創造性特征將由在此提供的本專利技術的描述中顯而易見。
技術實現思路
根據本專利技術各實施方案的壓縮式納米纖維復合過濾介質包括至少一個襯底和由其承載的細纖維。優選地，壓縮式過濾介質包括多個襯底層，各襯底層承載細纖維。將多個襯底和細纖維層一起壓縮以形成壓縮式復合過濾介質。根據本專利技術各實施方案的壓縮式過濾介質特別適于用于聚結多種烴燃料中的水的聚結介質。然而，壓縮式過濾介質還可以被用于其他過濾應用中。例如，壓縮式過濾介質可以形成非常有效的水過濾元件。優選地，所使用的襯底層是具有粗纖維的相對開放的材料，以提供支持，同時對于流體流動不會過于限制性，特別是當層被堆疊和/或壓縮時。此結構將納米纖維隔開，并且賦予了在每正方單位面積提供高得多的總納米纖維覆蓋率的能力，同時不會過于限制性。此外，可以使用相對薄的襯底(并且使用壓縮)，使得整個介質的細纖維被相對靠近地隔開，且足夠近以有助于聚結；并且整個介質的厚度適于聚結過濾應用和過濾器元件安排。許多實施方案還使用吸引水而不是排斥水的親水性細纖維。通過以足夠的覆蓋率使用多層細纖維，水分子或細小液滴在此結構中生長并被有效地聚結成流體流。 可以且優選地將多個襯底層和細纖維一起壓縮以形成聚結過濾介質。由此，聚結過濾介質被壓緊且堅固性高，并且包括足夠的細纖維覆蓋率以提供足夠的纖維表面積用以聚結烴燃料流中的乳化的水。細纖維優選地為由親水性材料例如聚酰胺-6形成的靜電紡絲(eletrospun)納米纖維。此外,親水性細纖維還促進水滴的形成的生長。在一個實施方案中和在本專利技術的創造性方面，提供了形成聚結過濾介質的方法。所述方法包括以下步驟靜電紡絲平均直徑小于I微米的細纖維，將所述細纖維施用至包含平均直徑大于I微米的粗纖維的襯底，并且將所述細纖維和粗纖維一起壓緊。所述方法還包括以下步驟通過壓緊過程產生充足的纖維覆蓋率和緊密度以將水滴自流體流聚結，并使粗纖維和細纖維結構化為可被操作用于自流體流除去水的聚結過濾介質。在一些實施方案中，襯底包含結合在一起的纖維纏結物，其中在施用細纖維的步驟中細纖維被沉積至襯底之上。襯底可以為由包含高熔點組分和低熔點組分的雙組分纖維形成的稀松織物(scrim)，其中細纖維被沉積在稀松織物的表面并由稀松織物承載。壓緊步驟可以包括將多層承載細纖維的稀松織物層壓，并使用一組壓延輥將多層稀松織物和細纖維壓縮。可以將多層稀松織物和細纖維加熱至低熔點組分的熔化溫度或加熱至接近低熔點組分的熔化溫度，其中所述低熔點組分熔化或軟化，以起到用于使多個層結合在一起的粘合劑的作用。在一些實施方案中，在壓縮前將多層加熱。例如，可以在烘箱中加熱多層并隨后通過一組壓延輥將其壓縮。在這樣的實施方案中，在加熱期間，層壓的多層的厚度可以隨著稀松織物膨脹(expand)和膨松(Ioft)而增加。膨松多層的隨后壓縮降低了膨松厚度，然而，壓縮的多層的最終厚度可以小于、等于、或大于加熱前的層壓的多層的原始厚度。在其他實施方案中，可以將多層同時地加熱和壓縮。例如，可以使用一組加熱的壓延輥將多層加熱和壓縮。在另一個實施方案中，可以首先將多層壓縮，隨后加熱，其中在加熱期間壓縮的多層的厚度可能增加。此外，一些實施方案可以包括多于一個加熱步驟。例如，可以在壓縮前加熱多層，并且通過一組加熱的壓延輥在壓縮期間進一步加熱多層。在一個實施方案中，將各自承載細纖維的10層稀松織物層壓并一起壓縮。各稀松織物層承載約O. 075g/m2至.225g/m2的相對高的細纖維覆蓋率的細纖維。當組裝至具有重疊的細纖維覆蓋率的堆疊結構時，聚結過濾介質的總細纖維覆蓋率可以為約O. 75g/m2至2. 25g/m2。將多層稀松織物和細纖維一起壓縮以形成厚度為約3/16"至1/2"的聚結過濾介質。在一些實施方案中，將承載細纖維的稀松織物折疊成多折并壓縮，以形成聚結過濾介質。在這樣的實施方案中，聚結過濾介質可以包括細纖維-細纖維的層壓表面和稀松織物-稀松織物的層壓表面。在另一個實施方案中，襯底為包含粗纖維的松散纏結物的粗纖維的網(web)，其中在施用細纖維的步驟期間將細纖維施用至粗纖維的松散纏結物。施用有細纖維的粗纖維的網可以被折疊成多個折并且一起壓縮，其中細纖維和粗纖維整合以形成單獨的整合聚結介質。 形成根據不同實施方案的聚結過濾介質的方法包括以下步驟靜電紡絲平均直徑小于I微米的細纖維的網，將細纖維施用至由結合在一起的平均纖維直徑大于I微米的粗纖維形成的襯底，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：L·李，T·B·格林，
申請(專利權)人：克拉考公司，
類型：
國別省市：