用于熔融聚合物過(guò)濾的過(guò)濾器的制造方法
【專利摘要】用于熔融聚合物的凝膠剪切和粒子過(guò)濾的過(guò)濾器包括在8μm與65μm之間的平均等效直徑的第一層金屬纖維。金屬纖維的橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。金屬纖維具有至少6mm的平均長(zhǎng)度。金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此；其中第一層的金屬纖維的金屬是形成金屬結(jié)合的結(jié)合劑。過(guò)濾器包括第二層金屬纖維。第二層的金屬纖維的平均等效直徑小于第一層的金屬纖維的平均等效直徑。
【專利說(shuō)明】
用于熔融聚合物過(guò)濾的過(guò)濾器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于熔融聚合物過(guò)濾的過(guò)濾器。這種過(guò)濾器的示例是:紡絲組件(spin pack)過(guò)濾器，用于在聚合物纖維的生產(chǎn)中，在將熔融聚合物通過(guò)模具擠出之前過(guò)濾熔融聚 合物;或者例如葉盤過(guò)濾器形式的，用于在聚合物膜的擠出之前過(guò)濾熔融聚合物的過(guò)濾器。
【背景技術(shù)】
[0002] 在聚合物擠出中，例如在經(jīng)由聚合物擠出的聚合物纖維和聚合物膜(例如高級(jí)光 學(xué)膜)的生產(chǎn)中，在熔融聚合物穿過(guò)擠出模具之前，過(guò)濾熔融聚合物。過(guò)濾器具有從熔融聚 合物移除雜質(zhì)和剪切熔融聚合物以便分解熔融聚合物中的凝膠的功能。在聚合物纖維擠出 中，這種過(guò)濾器被稱為紡絲組件過(guò)濾器。
[0003] 已知的是，如例如在US5795595中公開(kāi)的那樣，使用放置在過(guò)濾膜上的砂層。紡絲 組件過(guò)濾器中的砂層作用于剪切熔融聚合物。缺點(diǎn)是，在砂中形成優(yōu)先通道，從而導(dǎo)致不能 令人滿意的剪切。砂可能被熔融聚合物帶走并且引起質(zhì)量問(wèn)題和/或擠出性能問(wèn)題。
[0004] 備選的紡絲組件過(guò)濾器利用金屬粉層來(lái)剪切熔融聚合物，例如EP0455492A1和 TO12/004108A1。金屬粉層具有如下缺點(diǎn)，具有低的孔隙率并且因此導(dǎo)致熔融聚合物的高的 壓力下降。此外，高的壓力下降增強(qiáng)凝膠(特別是軟凝膠)的漏過(guò)，這對(duì)所生產(chǎn)的聚合物產(chǎn)品 的質(zhì)量是不利的。
[0005] W02005/025719A1公開(kāi)了包括燒結(jié)的短金屬纖維的多孔結(jié)構(gòu)的紡絲組件過(guò)濾器， 燒結(jié)的短金屬纖維具有多邊形橫截面。短金屬纖維作用于剪切熔融聚合物。短纖維具有在 30與100之間的長(zhǎng)度與直徑比率。紡絲組件過(guò)濾器可以包括不同的纖維層。
[0006] JP5253418A提供了用于熔融聚合物過(guò)濾的燒結(jié)過(guò)濾器。該過(guò)濾器被提供有通過(guò)層 疊和燒結(jié)(通過(guò)機(jī)械加工或者切割方法制作的）多邊形橫截面形狀的線性金屬纖維制作的 第一過(guò)濾纖維層。第二過(guò)濾纖維層通過(guò)層疊和燒結(jié)(通過(guò)捆綁拉伸制作的）圓形橫截面形狀 的彎曲的細(xì)金屬纖維來(lái)制作。過(guò)濾器包括通過(guò)層疊和燒結(jié)(通過(guò)機(jī)械加工或者切割制作的） 多邊形形狀的細(xì)直徑的金屬纖維制作的中間金屬纖維層(位于第一和第二過(guò)濾層之間）。燒 結(jié)的層各自被切割成形并且放在彼此的頂部上。
[0007] W02005/025719A1的短纖維層和JP5253418A的線性金屬纖維層向過(guò)濾器提供剪切 性質(zhì)。然而，在W02005/025719A1和JP5253418A的這些剪切增強(qiáng)層中使用的纖維不允許作為 未結(jié)合(例如未燒結(jié)）的網(wǎng)面板來(lái)處理。因此，可以制作（例如在板上)和燒結(jié)具有這些纖維 的網(wǎng)。過(guò)濾器所要求的尺寸可以從燒結(jié)的層中切割出來(lái)。過(guò)濾器所要求的尺寸從用于其它 層的面板中切割出來(lái)。具有如過(guò)濾器或者紡絲組件過(guò)濾器所要求的尺寸的層被放在彼此的 頂部上。問(wèn)題是，紡絲組件過(guò)濾器的制造過(guò)程冗長(zhǎng)并且復(fù)雜。
[0008] 還有的問(wèn)題是，現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)濾器未提供最佳的凝膠剪切性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的主要目的是提供具有改善的剪切性質(zhì)的用于熔融聚合物過(guò)濾的過(guò)濾器。 本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供具有最佳剪切性質(zhì)、可以以更簡(jiǎn)單的工藝制造的過(guò)濾器。
[0010]本發(fā)明的第一方面是用于熔融聚合物的凝膠剪切和粒子過(guò)濾的過(guò)濾器。過(guò)濾器包 括在8μπι與65μπι之間的平均等效直徑的第一層金屬纖維。優(yōu)選地，第一層金屬纖維包括或者 是非編織金屬纖維網(wǎng)。使用等效直徑意指具有與具有非圓形橫截面的纖維的橫截面表面積 相同的表面積的圓的直徑。優(yōu)選地，纖維的等效直徑在8μηι與55μηι之間；優(yōu)選地在8μηι與50μηι 之間，更優(yōu)選地在8μηι與25μηι之間，甚至更優(yōu)選地在8μηι與16μηι之間。纖維的等效直徑可以例 如在25μπι與40μπι之間。纖維的等效直徑可以例如在45μπι與60μπι之間。第一層金屬纖維的金 屬纖維的橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。 第一層金屬纖維的金屬纖維具有至少6_的平均長(zhǎng)度。優(yōu)選地，第一層的金屬纖維具有至少 8mm的平均長(zhǎng)度，更優(yōu)選地具有至少10mm的平均長(zhǎng)度，并且優(yōu)選地小于25mm，更優(yōu)選地小于 20mm。第一層金屬纖維的金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此，其中第一層的金屬纖 維的金屬是形成金屬結(jié)合的結(jié)合劑。過(guò)濾器包括第二層金屬纖維。優(yōu)選地，第二層金屬纖維 包括或者是非編織的金屬纖維網(wǎng)。第二層金屬纖維的金屬纖維的平均等效直徑小于第一層 金屬纖維的金屬纖維的平均等效直徑。
[0011]過(guò)濾器的功能是例如在聚合物膜和聚合物纖維的生產(chǎn)中，在聚合物擠出中過(guò)濾熔 融聚合物。過(guò)濾器的第一層金屬纖維具有通過(guò)剪切包含在熔融聚合物中的凝膠而將凝膠分 解的主要功能，然而第二層金屬纖維將基本上充當(dāng)用于捕獲來(lái)自熔融聚合物的雜質(zhì)的深度 過(guò)濾器。
[0012] 本發(fā)明的好處是，提供用于熔融聚合物的過(guò)濾器，該過(guò)濾器在聚合物過(guò)濾中具有 高的剪切性質(zhì)結(jié)合低的壓力降低。相信，第一層金屬纖維的金屬纖維的橫截面形狀一一通 過(guò)其直率的成角度性一一和第一層金屬纖維中的纖維的主要二維定位（由于它們相對(duì)長(zhǎng)的 長(zhǎng)度)創(chuàng)建了協(xié)同效應(yīng)，從而導(dǎo)致改善的凝膠剪切。
[0013] 進(jìn)一步的好處是，本發(fā)明的用于熔融聚合物的凝膠剪切和粒子過(guò)濾的過(guò)濾器可以 以更簡(jiǎn)單的方式來(lái)制造。金屬纖維的兩個(gè)層(第一層金屬纖維和第二層金屬纖維）的特定組 成允許層可以作為未結(jié)合(未燒結(jié)、未焊接）的網(wǎng)被處理(例如滾動(dòng)和運(yùn)輸）。這允許以網(wǎng)形 式將層的大表面放在彼此的頂部上并且燒結(jié)這一大表面。這樣，可以制作本發(fā)明的多孔面 板。從多孔面板可以切割或者沖壓出用于熔融聚合物過(guò)濾的過(guò)濾器(例如紡絲組件過(guò)濾器） 所要求的表面尺寸。制作過(guò)濾器(例如紡絲組件過(guò)濾器)的工藝步驟的數(shù)目大大減少。為了 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多孔面板的生產(chǎn)，特別是第一層金屬纖維的金屬纖維的長(zhǎng)度一一如本發(fā)明中 指定的一一示出是關(guān)鍵性的。
[0014] 具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊的金屬纖維 可以以如在W02014/048738A2中描述的方式制造。
[0015] 優(yōu)選地，第二層金屬纖維的金屬纖維的平均等效直徑在2μπι與50μπι之間，更優(yōu)選地 在8μηι與40μηι之間。優(yōu)選地，第二層金屬纖維的金屬纖維具有至少6mm的平均長(zhǎng)度。優(yōu)選地， 第二層金屬纖維的金屬纖維具有至少8mm、更優(yōu)選地至少10mm、并且優(yōu)選地小于25mm，更優(yōu) 選地小于20mm的平均長(zhǎng)度。
[0016]還可能的是，第二層金屬纖維是金屬纖維的多層網(wǎng)，在不同等效直徑的多層中具 有子層，優(yōu)選地其中第二層的每個(gè)子層的等效直徑小于第一層的金屬纖維的平均等效直 徑。
[0017] 在優(yōu)選的過(guò)濾器中，第二層金屬纖維包括至少兩個(gè)子層，其中至少兩個(gè)子層的金 屬纖維的平均等效直徑不同；其中比起距離第一層金屬纖維更遠(yuǎn)的子層，最靠近第一層金 屬纖維的子層包括更高的平均等效直徑的金屬纖維。
[0018] 在優(yōu)選的過(guò)濾器中，第一層金屬纖維和第二層金屬纖維被定位為一個(gè)層在另一個(gè) 層的頂部上，而在第一層金屬纖維的金屬纖維與第二層金屬纖維的金屬纖維之間沒(méi)有物理 化學(xué)結(jié)合。
[0019] 在優(yōu)選的過(guò)濾器中，第一層金屬纖維和第二層金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合 至彼此;其中第一層金屬纖維和第二層金屬纖維的金屬纖維的金屬是形成金屬結(jié)合的結(jié)合 劑。這樣的結(jié)合可以借助于燒結(jié)或者借助于焊接(例如借助于電容放電焊接(CDW))來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0020] 在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，過(guò)濾器周界由夾持元件(例如，由金屬制成的，優(yōu)選地 由鋁或鋁合金制成的）包圍，夾持元件密封過(guò)濾器的側(cè)面并且將第二層金屬纖維夾持到第 一層金屬纖維上。如果過(guò)濾器包括一個(gè)或多個(gè)(例如兩個(gè)）網(wǎng)（例如編織絲網(wǎng)，例如由金屬絲 制成的，優(yōu)選地由不銹鋼絲制成的），一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)可以借助于通過(guò)夾持元件的夾持而集成 在過(guò)濾器中。如果存在兩個(gè)絲網(wǎng)，例如它們可以存在于過(guò)濾器的兩個(gè)外側(cè)，使得一個(gè)網(wǎng)處于 用于待過(guò)濾的熔融聚合物的過(guò)濾器的輸入側(cè)且一個(gè)網(wǎng)處于該過(guò)濾器的輸出側(cè)。在這樣的實(shí) 施例中，優(yōu)選地在第一層的金屬纖維與第二層的金屬纖維之間不存在金屬結(jié)合。然而，還可 能甚至當(dāng)?shù)谝粚咏饘倮w維和第二層金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此時(shí)使用這樣 的夾持元件。
[0021] 在優(yōu)選的過(guò)濾器中，第一層金屬纖維的金屬纖維在等效纖維直徑的纖維之間具有 等效纖維直徑的小于25%的標(biāo)準(zhǔn)差。更優(yōu)選地，等效直徑的小于20%的標(biāo)準(zhǔn)差，甚至更優(yōu)選 地等效直徑的小于15 %的標(biāo)準(zhǔn)差。
[0022] 第一層金屬纖維的金屬纖維的更規(guī)則纖維直徑具有對(duì)過(guò)濾器的凝膠剪切性質(zhì)更 有益的協(xié)同效應(yīng)。相信，由于更規(guī)則的纖維直徑，這一效應(yīng)是通過(guò)第一層金屬纖維中的不同 孔尺寸分布實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)制作第一層金屬纖維的橫截面，可以觀察到，比起使用具有高的等 效直徑變化的現(xiàn)有技術(shù)纖維時(shí)，孔更加規(guī)則。使用相同的平均等效纖維直徑但是具有高的 等效直徑變化的金屬纖維制作的纖維層示出具有大的孔尺寸變化，并且特別地示出存在更 重要的若干大孔。
[0023]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一層金屬纖維的金屬纖維具有在8μπι與20μπι之間的平均等效 直徑。更小的等效纖維直徑具有進(jìn)一步改善過(guò)濾器的凝膠剪切性能的協(xié)同效應(yīng)。具有在8μπι 與20μπι之間的平均等效直徑的這種纖維可以例如由具有好的等效纖維直徑均勻性的不銹 鋼合金A1S1 316制成。
[0024] 優(yōu)選的過(guò)濾器包括至少1000g/m2、更優(yōu)選地至少2000g/m2的第一層金屬纖維。
[0025] 優(yōu)選的過(guò)濾器包括金屬絲網(wǎng)。優(yōu)選地，其中金屬絲網(wǎng)借助于金屬結(jié)合(例如借助于 燒結(jié)結(jié)合或者借助于焊接結(jié)合(例如經(jīng)由電容器放電焊接））被結(jié)合在過(guò)濾器中。金屬絲網(wǎng) 可以例如是編織的金屬絲網(wǎng)或者焊接網(wǎng)。金屬絲網(wǎng)優(yōu)選地是不銹鋼絲網(wǎng)，或者由NiCr合金 或者FeCrNi合金制成的絲網(wǎng)。優(yōu)選的是具有按重量計(jì)的至少40 %的鎳和按重量計(jì)的至少 14%的鉻的NiCr或者FeCrNi合金。作為借助于金屬結(jié)合將鋼絲網(wǎng)結(jié)合在過(guò)濾器中的備選方 案，網(wǎng)可以借助于夾持元件集成在過(guò)濾器中。
[0026]在優(yōu)選的實(shí)施例中，第二層金屬纖維的金屬纖維的橫截面具有夾角小于90°的兩 個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。雖然第二纖維層的功能主要是捕獲來(lái)自 熔融聚合物的雜質(zhì)，這一實(shí)施例的好處是，第二層提供附加的增強(qiáng)的凝膠剪切性質(zhì)。優(yōu)選 地，第二層的金屬纖維在等效纖維直徑的纖維之間具有等效纖維直徑的小于25%的標(biāo)準(zhǔn) 差。更優(yōu)選地等效直徑的小于20%的標(biāo)準(zhǔn)差，甚至更優(yōu)選地等效直徑的小于15%的標(biāo)準(zhǔn)差。 [0027]在優(yōu)選的過(guò)濾器中，第二層金屬纖維的金屬纖維具有六邊形橫截面。這種纖維可 以借助于捆綁拉伸制造，如例如在US3379000中描述的那樣。
[0028]在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一層金屬纖維的孔隙率在50%與80%之間，優(yōu)選地在60% 與70%之間。第一層金屬纖維的這種孔隙率范圍產(chǎn)生了最佳性能，特別是就當(dāng)在過(guò)濾器中 使用時(shí)的多孔面板的壓力下降和非可壓縮性而言。
[0029]在優(yōu)選的實(shí)施例中，第二層金屬纖維的孔隙率在50 %與80 %之間；優(yōu)選地在60 % 與70%之間。第二層金屬纖維的這種孔隙率范圍產(chǎn)生了最佳性能，特別是就當(dāng)在過(guò)濾器中 使用時(shí)的多孔面板的壓力下降和非可壓縮性而言。
[0030]任何類型的不銹鋼合金都可以用于過(guò)濾器的第一層的金屬纖維和/或第二層金屬 纖維，例如來(lái)自A1S1 300或者A1S1 400系列合金或者包括鐵、鋁、以及鉻的合金的不銹鋼纖 維?？梢允褂冒ㄣt、鋁和/或鎳、以及按重量計(jì)的百分之0.05至百分之0.3的釔、鈰、鑭、鉿 或者鈦的不銹鋼（稱為Fecral loyR>)?？梢允褂玫牟讳P鋼合金的示例為Al s 1 316和Al s 1 304。還可能使用NiCr合金纖維和/或FeCrNi合金纖維作為第一層金屬纖維和/或第二層金 屬纖維中的金屬纖維。優(yōu)選的是包括按重量計(jì)的至少40%的鎳和按重量計(jì)的至少14%的鉻 的NiCr或者FeCrNi合金。用于金屬纖維的合適FeNiCr合金的示例是UNSN06601，和/或根據(jù) EN10088-1:2005的其等效名稱2.4851:這一合金具有按重量計(jì)在58 %與63 %之間的鎳含量 和按重量計(jì)在21.0%與25.0%之間的鉻含量。合適的NiCr合金的示例是UNS N06686，其包 括按重量計(jì)的21 %的鉻、按重量計(jì)的16.3 %的鉬、3.9 %的鎢、以及剩余的鎳。
[0031 ]對(duì)于在本發(fā)明中的使用而言，由用于第一層金屬纖維的金屬纖維和用于第二層金 屬纖維的金屬纖維(例如從上述合金)可以制作任何類型的組合。然而，優(yōu)選的是第一層金 屬纖維的金屬纖維和第二層金屬纖維的金屬纖維來(lái)自相同的合金成分。
[0032] 在特別有益的過(guò)濾器中，第一層金屬纖維通過(guò)疊加若干金屬纖維網(wǎng)建立。例如2至 8個(gè)、例如5個(gè)或者6個(gè)網(wǎng)可以被疊加在彼此的頂部上。這種工藝得到了如下過(guò)濾器，該過(guò)濾 器具有第一層金屬纖維，第一層金屬纖維包括具有在過(guò)濾器的平面內(nèi)的更加二維化的定向 的金屬纖維，相信這有助于過(guò)濾器的改善的剪切性能。
[0033] 本發(fā)明的第二方面是紡絲組件過(guò)濾器，其包括如本發(fā)明的第一方面中的過(guò)濾器。
[0034] 本發(fā)明的第三方面是葉盤過(guò)濾器，其包括如本發(fā)明的第一方面中的過(guò)濾器。這種 葉盤過(guò)濾器可以例如在聚合物膜的擠出中使用。優(yōu)選地，在葉盤過(guò)濾器中，過(guò)濾器的第一層 金屬纖維和第二層金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此；由此第一層金屬纖維和第二 層金屬纖維的金屬纖維的金屬是形成金屬結(jié)合的結(jié)合劑。這種結(jié)合可以例如是燒結(jié)結(jié)合或 焊接結(jié)合(例如使用電容放電焊接(CDW))。在進(jìn)一步優(yōu)選的葉盤中，例如編織絲網(wǎng)的絲網(wǎng)被 設(shè)置(例如結(jié)合)在葉盤過(guò)濾器的兩側(cè)。這一結(jié)合可以優(yōu)選地經(jīng)由燒結(jié)結(jié)合或經(jīng)由焊接結(jié)合 (例如使用電容放電焊接(CDW))來(lái)進(jìn)行。
[0035] 本發(fā)明的第四方面是用于過(guò)濾聚合物擠出中的熔融聚合物的方法，其中使用如本 發(fā)明的第一方面中的過(guò)濾器;或者其中使用如本發(fā)明的第二方面中的紡絲組件過(guò)濾器;或 者其中使用如本發(fā)明的第三方面中的葉盤過(guò)濾器;用于分解凝膠并且用于經(jīng)由過(guò)濾將粒子 和/或雜質(zhì)從熔融聚合物移除。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1至圖6示出了可以被用于過(guò)濾器的第一層金屬纖維的金屬纖維的纖維橫截面 的示例。
[0037] 圖7示出了用于纖維機(jī)械加工以制造金屬纖維的示例性設(shè)置，金屬纖維具有至少 6mm的平均長(zhǎng)度并且具有如下橫截面，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè) 或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。
[0038] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的具有圓形形狀的過(guò)濾器。
[0039] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的具有半月形形狀的過(guò)濾器。
[0040] 圖10示出了圖8的過(guò)濾器的橫截面。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 圖1至圖6示出了可以用于過(guò)濾器的第一層金屬纖維的金屬纖維（例如不銹鋼纖 維）的纖維橫截面的示例。纖維橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直線邊110、120和一 個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊130。具有這種橫截面的金屬纖維還可以用于第二層金屬纖 維中。這種纖維可以根據(jù)在W02014/048738A2中描述的方法制作。用于第一層（以及用于第 二層的實(shí)施例）的這種纖維一一具有如下橫截面的纖維，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè) 相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊一一可以根據(jù)包括以下步驟的方法制作：
[0042] -將例如鑄塊的金屬件(或者工件）固定在機(jī)床上，將從金屬件(或者工件)切割金 屬纖維；
[0043] -在工具保持器上安裝工具并且沿著機(jī)床的軸以進(jìn)給速率滑動(dòng)工具保持器；
[0044] -在工具上施加振動(dòng)，從而從金屬件切割金屬纖維；
[0045] -測(cè)量機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度并且使用測(cè)量信號(hào)，以便借助于電子控制電路將工具的振 動(dòng)頻率與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度動(dòng)態(tài)同步(優(yōu)選地操縱和同步）。工具的振動(dòng)可以借助于其頻率受 控的壓電馬達(dá)獲得。這一方法得到了具有如下橫截面的金屬纖維，該橫截面具有夾角小于 90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。這由工具從工件切割出纖維的 方式產(chǎn)生。前一切割在切割纖維期間形成兩條直線，第一條直線將變形為不規(guī)則成形的曲 線，第二條直線保持直的并且與新形成的直邊緣形成小于90°的夾角。新形成的直邊緣是通 過(guò)刀具的切割平面上的切割動(dòng)作形成的。一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊是通過(guò)在切割工 藝期間不與切割工具接觸的邊的鐓鍛/膨脹、通過(guò)被切割的材料中的壓縮力形成的。
[0046] 這樣，可以制作在等效纖維直徑的纖維之間具有低標(biāo)準(zhǔn)差的金屬纖維。離散長(zhǎng)度 的纖維是通過(guò)在工具的每個(gè)振動(dòng)周期退出切割工具產(chǎn)生的。這種工作方式具有如下好處， 即可以產(chǎn)生具有小的長(zhǎng)度變化的纖維。
[0047] 優(yōu)選地滾珠軸承，并且更優(yōu)選地預(yù)加張力的滾珠軸承，被用于沿著機(jī)床的軸滑動(dòng) 工具保持器。這一特征進(jìn)一步保證了纖維中的等效直徑的纖維之間的小的變化。
[0048] 備選地，工具保持器沿著機(jī)床的軸的滑動(dòng)借助于通過(guò)線性馬達(dá)方式的直接驅(qū)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)，這意味著不需要降低馬達(dá)速度也不需要離合器。這樣的方法有助于產(chǎn)生具有小的變化 的金屬纖維。
[0049] 優(yōu)選地，工具保持器設(shè)置和/或工具安裝使得由工具保持器在纖維切割期間的彎 曲造成的工具位移小于5μπι，優(yōu)選地小于2μπι。這一特征改善了所切割的纖維的等效直徑的 一致性。更優(yōu)選地，工具保持器和/或工具被支撐以便最小化或者防止由切割力造成的工具 保持器的彎曲。優(yōu)選地，通過(guò)機(jī)械支撐物來(lái)支撐工具保持器和/或工具，優(yōu)選地，機(jī)械支撐物 連接到工具保持器安裝到其上的塊。工具和/或工具保持器可以例如在襯套(bush)中振動(dòng)。 這樣，可能獲得在等效纖維直徑的纖維之間具有甚至更低的變化的金屬纖維。
[0050] 圖7示出了用于纖維機(jī)械加工以制造金屬纖維的示例性設(shè)置，金屬纖維具有至少 6mm的平均長(zhǎng)度并且具有如下橫截面，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè) 或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。塊710將沿著機(jī)床(未在圖中示出）的軸以恒定速度滑動(dòng)?；瑒?dòng) 移動(dòng)可以經(jīng)由預(yù)加張力的滾珠軸承提供。殼體715被固定到塊710。殼體715包括壓電馬達(dá) 720。經(jīng)由對(duì)機(jī)床的回轉(zhuǎn)速度的測(cè)量，經(jīng)由電子手段(使用適當(dāng)?shù)目刂破?將幾千赫茲的振動(dòng) 頻率與機(jī)床的回轉(zhuǎn)速度同步。工具保持器730經(jīng)由連接740連接到壓電馬達(dá)，因此由于壓電 馬達(dá)的動(dòng)作，工具保持器730將在襯套745中振動(dòng)。鑿子(切割工具）750借助于夾子760和螺 栓770被固定到工具保持器730上。被固定到塊710的支撐件780支撐鑿子750的頂端，因?yàn)樗?支撐在鑿子750的頂端位置之下的工具保持器730。金屬纖維的橫截面的尺寸可以經(jīng)由圖像 分析確定。
[0051] 可以以不同的形狀提供本發(fā)明的過(guò)濾器。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的具有圓形表面形 狀的過(guò)濾器80,該圓形表面形狀具有例如80mm的直徑D1。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的具有半月形 形狀的過(guò)濾器90,該半月形形狀例如具有H 80mm和B 40mm的尺寸。過(guò)濾器的其它形狀是可 能的，例如已知的且使用中用于聚合物過(guò)濾的形狀。
[0052]圖10示出了圖8的過(guò)濾器的橫截面。過(guò)濾器包括金屬纖維的第一層12。第一層金屬 纖維的金屬纖維具有如下橫截面，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或 者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。第一層金屬纖維的金屬纖維具有至少6mm(例如8mm)的平均長(zhǎng) 度。第一層12通過(guò)疊加這種金屬纖維的若干網(wǎng)（例如五個(gè)網(wǎng)13)而建立。然而，清楚的是，第 一層12可以通過(guò)使用一個(gè)網(wǎng)或者通過(guò)使用疊加在彼此的頂部上的任何其它數(shù)目的網(wǎng)來(lái)制 作。第一層12的金屬纖維通過(guò)金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此;例如借助于燒結(jié)，但是焊接是可以 使用的備選技術(shù)，例如電容放電焊接(CDW)。過(guò)濾器包括金屬纖維的第二層15。第二層15的 金屬纖維的平均等效直徑小于第一層12的金屬纖維的平均等效直徑。在示例中，第二層15 包括兩個(gè)子層16、17。兩個(gè)子層16、17的金屬纖維的平均等效直徑不同。比起距離金屬纖維 的第一層更遠(yuǎn)的子層17,最靠近金屬纖維的第一層12的子層16包括更高平均等效直徑的金 屬纖維。過(guò)濾器包括金屬絲網(wǎng)18。雖然不一定，第一層12、第二層15、以及金屬絲網(wǎng)18可以通 過(guò)金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此;例如借助于燒結(jié)，但是焊接是可以用于創(chuàng)建金屬結(jié)合的備選 技術(shù)，例如電容放電焊接(CDW)。過(guò)濾器周界可以由金屬夾持元件19(例如，由鋁或鋁合金制 成的）包圍，金屬夾持元件19密封過(guò)濾器的側(cè)面并且將金屬纖維的第二層15夾持到金屬纖 維的第一層12上。
[0053]為了制作具有如圖8或圖9中的尺寸的過(guò)濾器，制作尺寸為1.5m乘以lm的多孔面 板，從該多孔面板，可以通過(guò)沖壓出要求的過(guò)濾器的正確尺寸的方式來(lái)制作如圖8和圖9所 示的數(shù)目為多個(gè)的過(guò)濾器。
[0054]提供35μπι的平均等效直徑的不銹鋼纖維的3000g/m2的第一層，該不銹鋼纖維具有 如下橫截面，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的 曲邊，該不銹鋼纖維具有8mm的平均長(zhǎng)度并且在等效纖維直徑的纖維之間具有等效纖維直 徑的18.1 %的標(biāo)準(zhǔn)差。第一層可以例如通過(guò)疊加各自600g/m2的5個(gè)網(wǎng)來(lái)建立。該網(wǎng)是借助 于干法非編織生產(chǎn)工藝制作的，其中制作了 1.2m乘以1.5m的面板。還可能制造網(wǎng)卷。面板被 放在彼此的頂部上以建立第一層不銹鋼纖維。作為干法非編織的備選方案，可以使用濕法 網(wǎng)或者任何其它技術(shù)來(lái)制作不銹鋼纖維非編織網(wǎng)。在第一層中，代替35μπι等效直徑的纖維， 可以使用其它等效纖維直徑的纖維，例如22μπι、12μπι、或者8μπι ;例如在A1S1 316鋼級(jí)。提供 第二層不銹鋼纖維。第二層包括兩個(gè)子層。將最靠近第一層不銹鋼纖維的子層包括22μπι等 效直徑的450g/m 2的不銹鋼纖維，并且將距離第一層不銹鋼纖維更遠(yuǎn)定位的子層包括12μπι 等效直徑的900g/m2的不銹鋼纖維。兩個(gè)子層都包括捆綁拉伸的不銹鋼纖維，并且因此包括 六邊形橫截面的纖維。子層中的每個(gè)子層借助于梳理制作，其中制作了 1.2m乘以1.5m的面 板。還可能制造網(wǎng)卷。用于子層的面板以正確的順序被疊加在第一層上。提供編織不銹鋼絲 網(wǎng)(K網(wǎng)）并且將其放在第二層的頂部上。這樣，建立了多孔面板。在將所有的層都放在彼此 的頂部上之后，多孔面板在燒結(jié)爐中借助于燒結(jié)進(jìn)行結(jié)合，以便獲得根據(jù)本發(fā)明的1.5m乘 以lm尺寸的面板。備選地，可以借助于電容放電焊接，通過(guò)在交叉接觸點(diǎn)處將不銹鋼纖維彼 此焊接并且焊接到編織絲網(wǎng)，來(lái)對(duì)面板進(jìn)行結(jié)合。
[0055] 在200Pa的差壓下并且根據(jù)IS04022測(cè)量的，所獲得的多孔面板--以及還有從其 沖壓出來(lái)的過(guò)濾器--具有1.75mm的厚度、5650g/m2的重量、59.8%的孔隙率、42.4升/ (dm%iin)的空氣滲透率；以及如根據(jù)ASTM E128-61測(cè)量的2240Pa的泡點(diǎn)壓力。測(cè)試示出，過(guò) 濾器提供了優(yōu)秀的剪切結(jié)果。
[0056]作為經(jīng)由疊加和燒結(jié)某個(gè)尺寸(例如1.5m乘以lm)的面板來(lái)制作多孔面板的備選 方案;還可能將金屬纖維網(wǎng)層從卷展開(kāi)，并且將它們疊加一一如果需要的話，將它們與適當(dāng) 的網(wǎng)層疊加在一起一一以便制作可以燒結(jié)的多孔面板。備選地，還可能將金屬纖維網(wǎng)層從 卷展開(kāi)，并且將它們疊加 一一如果需要的話，將它們與適當(dāng)?shù)木W(wǎng)層疊加在一起一一以便制 作多孔面板。如果以連續(xù)的長(zhǎng)度制作這種多孔面板，連續(xù)的燒結(jié)或者焊接(例如電容放電焊 接)是可能的，以便結(jié)合所疊加的層。在結(jié)合之后，多孔面板可以被切割成實(shí)現(xiàn)其運(yùn)輸?shù)某?寸，例如切割成例如1.5m乘以lm的面板尺寸。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾器的另一示例包括8μπι的平均等效直徑的不銹鋼纖維的675g/ m2的第一層，該不銹鋼纖維具有如下橫截面和10mm的長(zhǎng)度，該橫截面具有夾角小于90°的兩 個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。過(guò)濾器包括第二層不銹鋼纖維，第二層 包括:具有8μπι平均等效直徑的(經(jīng)由捆綁拉伸制作的)六邊形橫截面的不銹鋼纖維的300g/ m 2的子層;具有6.5μπι平均等效直徑的（經(jīng)由捆綁拉伸制作的）六邊形橫截面的不銹鋼纖維 的150g/m2的子層；以及具有4μπι平均等效直徑的(經(jīng)由捆綁拉伸制作的)六邊形橫截面的不 銹鋼纖維的300g/m 2的子層。過(guò)濾器可以包括鋼絲網(wǎng)。第一層不銹鋼纖維、第二層不銹鋼纖 維、以及網(wǎng)一一如果存在的話一一借助于燒結(jié)進(jìn)行結(jié)合。這種過(guò)濾器組成特別適合于在聚 合物膜擠出中使用葉盤的熔融聚合物的凝膠剪切和過(guò)濾。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾器的另一示例包括1200g/m2的不銹鋼纖維的第一層，該第一層 包括:22μπι的平均等效直徑的不銹鋼纖維的900g/m2的第一子層，該不銹鋼纖維具有如下橫 截面和10mm的平均纖維長(zhǎng)度，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多 個(gè)不規(guī)則成形的曲邊；以及12mi的平均等效直徑的不銹鋼纖維的300g/m2的第二子層，該不 銹鋼纖維具有如下橫截面和l〇mm的平均纖維長(zhǎng)度，該橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰 的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊。過(guò)濾器包括第二層不銹鋼纖維，第二層不銹鋼 纖維包括:具有8μπι平均等效直徑的（經(jīng)由捆綁拉伸制作的)六邊形橫截面的不銹鋼纖維的 300g/m 2的子層。過(guò)濾器可以包括鋼絲網(wǎng)。第一層不銹鋼纖維、第二層不銹鋼纖維、以及 網(wǎng)一一如果存在的話一一借助于燒結(jié)進(jìn)行結(jié)合。這種過(guò)濾器組成特別適合于用于在聚合物 膜擠出中的熔融聚合物的凝膠剪切和過(guò)濾的葉盤過(guò)濾器。
[0059]也可以制造不具有在第一層金屬纖維與第二層金屬纖維之間的金屬結(jié)合的根據(jù) 本發(fā)明的過(guò)濾器?？梢岳缃?jīng)由疊加若干網(wǎng)并且燒結(jié)第一層金屬纖維來(lái)制作第一層金屬纖 維?？梢岳缃?jīng)由疊加若干網(wǎng)并且燒結(jié)第二層金屬纖維來(lái)制作第二層金屬纖維。從第一層 金屬纖維，并且從第二層金屬纖維，切割或沖壓制作過(guò)濾器所要求的尺寸。切割或沖壓的部 分被放在彼此的頂部上。這一組件可以例如被燒結(jié)以創(chuàng)建在第一金屬纖維層的金屬纖維與 第二金屬纖維層的金屬纖維之間的金屬結(jié)合。例如經(jīng)由燒結(jié)，一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)可以被添加在 這一組件中。作為燒結(jié)的備選方案，可以經(jīng)由例如電容放電焊接的焊接來(lái)形成金屬結(jié)合。當(dāng) 在第一金屬纖維層的金屬纖維與第二金屬纖維層的金屬纖維之間未創(chuàng)建金屬結(jié)合時(shí)，過(guò)濾 器的不同層(第一層金屬纖維、第二層金屬纖維、以及一一如果存在的話一一一個(gè)或多個(gè) 網(wǎng)）可以借助于金屬夾持元件被組合在過(guò)濾器中，金屬夾持元件包圍過(guò)濾器周界，夾持第一 層和第二層，以便密封過(guò)濾器的側(cè)面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于熔融聚合物的凝膠剪切和粒子過(guò)濾的過(guò)濾器，包括： 在8μπι與65μπι之間的平均等效直徑的第一層金屬纖維； 其中所述第一層的金屬纖維具有如下橫截面，其中所述橫截面具有夾角小于90°的兩 個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不規(guī)則成形的曲邊； 并且其中所述第一層的金屬纖維具有至少6_的平均長(zhǎng)度； 其中所述第一層的金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此；由此所述第一層的金屬 纖維的金屬是形成所述金屬結(jié)合的結(jié)合劑； 第二層金屬纖維;其中所述第二層的金屬纖維的平均等效直徑小于所述第一層的金屬 纖維的平均等效直徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述第一層金屬纖維和所述第二層金屬纖維被 定位為一個(gè)層在另一個(gè)層的頂部上，其中在所述第一層金屬纖維的金屬纖維與所述第二層 金屬纖維的金屬纖維之間沒(méi)有物理化學(xué)結(jié)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾器，其中所述第一層金屬纖維和所述第二層金屬纖維借 助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此;其中所述第一層的金屬纖維的金屬和所述第二層的金屬纖 維的金屬是形成所述金屬結(jié)合的結(jié)合劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的過(guò)濾器，其中所述金屬結(jié)合是燒結(jié)結(jié)合或者焊接結(jié)合。5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器周界由夾持元件包 圍，所述夾持元件密封所述過(guò)濾器的側(cè)面并且將所述第二層金屬纖維夾持到所述第一層金 屬纖維上。6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述第一層金屬纖維的金屬纖維 在等效纖維直徑的纖維之間具有等效纖維直徑的小于25%的標(biāo)準(zhǔn)差。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器包括金屬絲網(wǎng)。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述第二層金屬纖維的金屬纖維 具有如下橫截面，其中所述橫截面具有夾角小于90°的兩個(gè)相鄰的直邊和一個(gè)或者多個(gè)不 規(guī)則成形的曲邊。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述第二層金屬纖維的金屬纖維 具有六邊形橫截面形狀。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述第一層金屬纖維的孔隙率 在50 %與80 %之間。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器，其中所述第二層金屬纖維包括至少 兩個(gè)子層，其中所述至少兩個(gè)子層的金屬纖維的平均等效直徑不同；其中比起距離所述第 一層金屬纖維更遠(yuǎn)的子層，最靠近所述第一層金屬纖維的子層包括更高的平均等效直徑的 金屬纖維。12. -種紡絲組件過(guò)濾器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器。13. -種葉盤過(guò)濾器，包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的葉盤過(guò)濾器，其中所述過(guò)濾器的所述第一層金屬纖維和所 述第二層金屬纖維借助于金屬結(jié)合而被結(jié)合至彼此;其中所述第一層的金屬纖維的金屬和 所述第二層的金屬纖維的金屬是形成所述金屬結(jié)合的結(jié)合劑。15. -種用于過(guò)濾聚合物擠出中的熔融聚合物的方法，其中使用根據(jù)權(quán)利要求1至10中 的任一項(xiàng)所述的過(guò)濾器;或者其中使用根據(jù)權(quán)利要求11所述的紡絲組件過(guò)濾器;或者其中 使用根據(jù)權(quán)利要求12或者13所述的葉盤過(guò)濾器;用于分解凝膠并且用于經(jīng)由過(guò)濾將粒子從 所述熔融聚合物移除。
【文檔編號(hào)】B01D39/20GK106068152SQ201580012564
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日 公開(kāi)號(hào)201580012564.X, CN 106068152 A, CN 106068152A, CN 201580012564, CN-A-106068152, CN106068152 A, CN106068152A, CN201580012564, CN201580012564.X, PCT/2015/54499, PCT/EP/15/054499, PCT/EP/15/54499, PCT/EP/2015/054499, PCT/EP/2015/54499, PCT/EP15/054499, PCT/EP15/54499, PCT/EP15054499, PCT/EP1554499, PCT/EP2015/054499, PCT/EP2015/54499, PCT/EP2015054499, PCT/EP201554499
【發(fā)明人】F·弗夏維, J·德貝德梅克
【申請(qǐng)人】貝卡爾特公司