KR101805323B1

KR101805323B1 - 필터 매체 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR101805323B1
Application number: KR1020167001771A
Authority: KR
Inventors: 브렌트 스톡스
Original assignee: 에프엘스미쓰 에이/에스
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2017-12-05
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: WO2014209698A1; KR20160022901A; CN105358230A; US20160144308A1; EP3013450A4; EP3013450A1

Abstract

여과 매체는 부직 섬유 물질(10, 110)의 층, 소결된 다공성 물질(30)의 층, 및 부직 섬유 물질(10, 110)의 층과 소결된 다공성 물질(30)의 층 사이의 결합 물질(20)의 웹을 포함한다. 바람직하게는, 부직 섬유 물질(10, 110)은 결합 물질의 웹(20)에 부착되어 제1 적층체(60, 160)를 형성하고, 소결된 다공성 물질(30)은 제1 적층체(60, 160)의 결합 물질의 웹(20)에 부착된다. 필터 매체(70, 170)는 가혹한 산업적 진공 여과 환경을 견뎌내도록, 층간박리에 저항하도록, 및 대규모 산업용 진공 필터에 사용되도록 구성된다. 또한, 필터 매체의 제조 방법도 개시된다.

Description

필터 매체 및 그의 제조 방법 {FILTER MEDIA AND METHODS OF MANUFACTURING THEREOF}

<관련 출원의 상호 참조>

본 출원은 2013년 6월 26일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 61/839,573의 우선권을 주장하는 PCT 출원이다.

본 발명은 여과 장치를 위한 필터 매체 및 필터 매체의 제조 방법에 관한 것이다. 한 실시양태에서는, 습윤 슬러리 유체로부터 액체를 추출하기 위한, 및 슬러리 중의 고체 물질의 실질적으로 건조된 필터 케이크를 제조하기 위한 적층된 여과 매체가 제공된다. 필터 매체는 적용된 결합 물질의 웹을 갖는 지지된 또는 비지지된 부직 섬유 물질을 사용할 수 있다. 부직 섬유 물질은 단일성분 또는 다성분 섬유, 예컨대 이성분 또는 삼성분 섬유로 이루어진 펠트를 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질의 시트, 예컨대 1종 이상의 소결된 중합체 입자로 구성된 중합체 시트를 결합 물질의 웹에 적용하여 부직 섬유 물질 및 소결된 다공성 물질의 시트를 함께 접합시켜, 필터 매체 생성물을 형성한다.

전형적으로 액체에 현탁된 고체 미립자를 함유하는 슬러리는 종종 많은 산업적 공정에서 제조된다. 종종, 처리되는 물질의 처분 또는 사용이 경제적일 뿐만 아니라 환경적으로 효과적이도록 하는 방식으로 각 물질을 처리할 수 있도록 슬러리 내의 고형물을 슬러리 내의 액체로부터 분리하는 것이 필요하게 된다. 대부분의 이러한 공정 또는 시스템에서는, 벨트 프레스 필터, 압력 필터 (예를 들어, 공기압 필터, 누체(Nutsche) 필터, 플레이트 필터 프레스, 리프(leaf) 필터, 캔들(candle) 필터, 뉴마프레스(PNEUMAPRESS)® 자동 압력 필터 등) 또는 진공 필터 (예를 들어, 진공 벨트 필터, 테이블(table) 필터, 팬(pan) 필터, 트레이 필터, 드럼 필터, 프리-코트(pre-coat) 필터, 디스크 필터 등)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 형태를 취할 수 있는 필터 장치에 슬러리 물질이 공급된다. 후자 (즉, 진공 여과 시스템)의 한 형태에서는, 내부 진공 힘에 의해, 슬러리 조 내에서 회전하는 동안에 드럼의 외부 부분 상에 케이크를 형성하는, 필터 매체로 덮인 드럼을 포함하는 대형 드럼 필터가 제공될 수 있다. 드럼을 덮는 필터 매체는, 슬러리의 고형물이 드럼의 내부 부분으로 이동하는 것을 차단하고, 슬러리의 액체 분획이 드럼의 내부 부분으로 통과하도록 허용함으로써 고형물로부터 액체를 분리한다. 필터 매체는 필터 매체의 마모 및 블라인딩(blinding)을 피하기 위해 예비 코팅될 수 있지만; 이 예비 코트는 일반적으로 여과액 흐름, 탈수율 및 케이크 처리량을 제한한다. 액체가 슬러리로부터 예비 코트 및 필터 매체를 통해 드럼의 내부 부분 안으로 통과하여, 필터 매체/예비 코트의 외부 부분 상에 축적된 슬러리의 고형물 분획을 남긴다. 충분한 양의 슬러리가 처리되어 고체 물질이 축적되고 충분한 양의 슬러리로부터 충분한 양의 액체가 제거된 후, 케이크가 형성된다. 케이크의 추가 가공/수거를 위해 블레이드 또는 등가 수단으로 필터 매체/예비 코트로부터 케이크를 제거함으로써 탈수된 고형물을 제거한다. 전형적으로, 필터 매체는 마모 또는 미세물에 의한 직조 필터 매체의 막힘에 의해 야기되는 "블라인딩" 때문에 주기적으로 교체되며, 따라서 새로운 깨끗한 필터 매체로 여과 공정이 반복될 수 있다. 액체 (여과액) 및 고체 (케이크)는 허용가능한 방식으로 개별적으로 사용되거나, 처리되거나, 또는 처분된다.

또한, 필터 매체에 의해 슬러리 물질로부터 유체를 추출하기 위해서는 가압 기체 및 진공 여과가 사용된다. 필터 장치에 사용되는 다른 기술에서는 챔버 내의 엘라스토머 격막이 사용되어 왔으며, 여기서 격막은 유압에 의해 (또는 공기압에 의해) 작동되어 압력차를 생성하며, 이는 고체 함유 슬러리로부터 액체를 압착한다. 이러한 시스템은 유압 격막 압착 후에 압축 공기 (때때로, "공기-플러프"라고 부름)를 사용하여 틈새의 액체를 내보낼 수 있다. 이 격막 및 공기 압착 시스템은 일반적으로 여과 사이클에 시간을 추가하여, 더 낮은 생산율을 초래한다.

상이한 여과 시스템, 슬러리 여과 시스템, 또는 유체 내에 현탁된 고체 미립자를 분리시키기 위한 여과 시스템에 사용될 수 있는 필터 매체의 예는 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0256984, 미국 특허 번호 2,839,158, 3,044,957, 4,111,815, 4,130,487, 5,318,831, 6,110,249, 6,648,147 및 6,663,684, 독일 특허 번호 DE 3628187C, 중국 특허 공개 번호 202179905U 및 1943840A 및 인도 특허 번호 211488B로부터 알 수 있다. 종종, 필터 매체는 베이스 물질의 여과 용량을 개선하는 것을 돕는 적층체로 덮인 물질로 이루어진다. 예를 들어, 미국 특허 번호 6,663,684는 분진 수집 필터 천의 베이스 필터 천에 부착하기 위한 폴리페닐렌 술피드의 용도를 개시한다. 그러나, 적층체가 마모 또는 열화되기 때문에 이러한 필터 매체를 상대적으로 빨리 교체할 필요가 있을 수 있다. 적층체 표면이 마모될 때, 매체는 함유된 고형물을 갖는 유체를 여과함에 있어서 훨씬 덜 효과적일 수 있다. 다른 경우에서는, 적층체가 베이스 필터 천에서 전단되어 ("층간박리") 필터 매체를 비효과적이게 할 수 있다. 미국 특허 번호 6,409,787은 각 물질이 상이한 활성화 온도를 갖는 상이한 두 물질로 이루어진 필터 요소를 제안한다. 그러나, 이러한 유형의 필터 매체는 층간박리 없이 심한 산업적 사용을 견뎌낼 수 없다. 미국 특허 번호 8,141,717은 펜 및 잉크 어플리케이터 (예를 들어, 마커 팁) 및 소형 성형된 피펫 필터의 제조에 사용되는 조성물을 제안한다. 게다가, 미국 특허 번호 6,030,558; 6,399,188; 7,674,517; 7,795,346; 7,833,615; 7,985,343; 8,187,534; 및 8,349,400 및 미국 특허 출원 공개 번호 2003/0029789, 2004/0238440; 2008/0017569, 2009/0136705, 2010/0176210, 2012/0318139는 다양한 다공성 중합체 조성물을 제시하지만, 이들 조성물은 단독으로는 고용량 산업용 필터 장비, 예컨대 드럼 필터 등에서 필터 매체로 사용가능하지 않을 것이다. US-5,318,831, 칼럼 1, 라인 48-53은 실리콘을 사용한 필터 천의 이전의 처리가 양호하지 않은 결과를 생성했음을 나타낸다. US-2,839,158, 페이지 3, 라인 5-10은 실온에서 20 센티스트로크 초과의 점도를 갖는 실리콘 액체의 응용을 제안하고, 여기서는 필터 매체로서 펠트의 사용 동안에 실리콘 액체가 경화되지 않는다. 비경화된 실리콘은 분진 여과 응용에서 미세한 미립자를 포획하는 역할을 한다. US-6,663,684 (페이지 2, 라인 25-29)는 펠트로부터 분진 제거를 위해 증가된 윤활성을 갖도록 하기 위해, 실리콘 수지 또는 플루오로수지로 코팅된 니들-펀치드 펠트를 제안한다. 공개 CN202179905U는 고온 하에서 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 히드록시 실리콘, 또는 흑연 에멀젼 "코팅"을 피복하여 필터 매체를 형성하는 것을 제안한다. CN1943840A는 PTFE에 의해 분산된 액체 테플론 및 실리콘 오일 에멀젼에 물을 첨가하고 거기에 펠트를 침지함으로써 필터 매체를 제조하는 펠트의 "침지 코팅 가공"을 제안한다. IN211488B는 메틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트 및 전분을 포함하는 "비-경화(no-cure) 수지"를 블렌딩된 경목 섬유 및 연목 섬유로 이루어진 필터 매체에 함침시키는 것을 제안한다. US-6,648,147은 응고된 중합체의 외부 면에 플루오로중합체의 층을 형성하는 것을 제안한다. DE3628187C는 3차원화된 가교된 실리콘 엘라스토머 층을 논의한다. US-4,130,487은 결합제로 함침된 부직 미세다공성 유리 섬유 필터 물질의 주름이 잡힌 실린더형 시트를 제안한다. 결합제는 실리콘, 폴리우레탄, 페놀 수지, 또는 에폭시 수지일 수 있고, 이때 결합제로 함침시킨 함침된 유리 섬유 필터 물질은 팽창 금속과 접촉하게 마운팅된다. US-4,111,815는 미네랄 울의 층 및 개구가 있는 시트를 포함하는 액체용 필터 요소를 제안하고, 여기서는 합성 수지, 예컨대 실리콘 또는 폴리우레탄을 사용하여 이들 두 시트를 함께 결합시킨다. US-3,044,957은 인터-펠티드 랜덤 배향 섬유를 제안하고, 이러한 섬유는 시트로 형성되고, 15-30 중량%의 페놀-포름알데히드 또는 에폭시 수지 및 0.5-3%의 실리콘 수지로 함침함으로써 발수성이 된다. 또한, 실리콘 및 중합체로 코팅된 실, 표면 코팅된 플루오로중합체, 및 필터 매체 표면 처리가 알려져 있지만, 본 발명과 크게 상이하다.

전분, 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 수산화마그네슘, 및 도시 폐수 관리 공정에서, 제조 플랜트의 98% 초과가 일반적으로 1 mil 정도 두께의 직조된 천 필터 매체에 의존할 수 있다. 이러한 통상적인 직조된 필터 매체는 쉽게 손상되어 여과액에 높은 고체 함량을 야기한다. 여과액 고형물이 과량일 때, 일부 플랜트에는 (예를 들어, 안료 산업에서) 큰 벌금 및 처벌이 부과될 수 있다 (예를 들어, 때때로 1일 ＄50000 USD 초과). 게다가, 많은 상황에서, 블라인딩은 이러한 공정에서 여과 효율을 방해하여, 더 큰 제조간접비, 더 긴 유지보수 휴지기간, 및 더 높은 제조 비용을 초래할 수 있다. 예를 들어, 통상적인 직조된 천 필터를 사용하는 경우에는 여과액의 대략 0.25-0.5 세제곱피트/분 (CFM)의 여과율이 전형적일 수 있다. 이러한 이유로, 일부 플랜트는 이익을 내는데 필요한 큰 처리량 및 높은 제조 요건을 수용하기 위해 거대한 여과 회로 (예를 들어, 직경 12 ft 및 길이 40 ft를 초과할 수 있는 6-8개 초과의 드럼 필터)를 필요로 할 수 있다.

현재, 지금까지 대규모 산업용 제조 필터, 예컨대 벨트 필터, 디스크 필터, 플레이트 및 프레임 필터 프레스, 및 드럼 필터를 드레싱하도록 구성된 가요성 여과 직물의 성분으로서 소결된 다공성/미세다공성 시트 (예를 들어, UHMWPE 입자로부터 형성됨)를 사용하는 다른 필터 매체 제조업체, 필터 장비 제조업체, 또는 필터 제조업체는 없다. 따라서, 신규 개선된 필터 매체 및 그의 제조 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 예를 들어 통상적인 직조된 필터 천에 대해서는 가혹한 전분, 탄산칼슘, 이산화티타늄 및 수산화마그네슘 공정에서 쉽게 블라인딩 또는 막힘이 발생할 수 없는 필터 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 대규모 산업적 진공 및 압력 여과 공정 내에서 구조적 완전성, 안정성 및 내구성을 유지하도록 구성된 필터 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 산업용 필터에 마운팅될 때 감소된 층간박리 가능성을 나타내고, 연마성 슬러리 고형물을 직조된 섬유로 절단하거나 또는 잡아당기는것에 대해 덜 취약한 필터 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 장력 및 마찰의 큰 국소적 변화를 취급하도록 적합화된, 롤러 둘레의 침식성 굴곡부에 견디는 필터 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적은 일부 여과 산업 및 공정에서 통상의 필터 매체에 비해 10 내지 20배 높은 여과율을 제공할 수 있는 필터 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 필터 매체 및 거기에 함유된 베이스 물질의 강도, 내구성 및 여과 용량을 증진하는 필터 매체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

일부 본원의 바람직한 실시양태 및 그를 실시하는 일부 본원의 바람직한 방법에 대한 다음 설명이 계속해서 진행되기 때문에, 본 발명의 다른 세부 사항, 목적 및 이점이 명백해질 것이다.

대규모 산업용 여과 장치를 위한 필터 매체의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은 부직 섬유 물질의 층과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계 및 결합 물질의 웹에 소결된 다공성 물질의 층을 접합시키는 단계를 포함한다. 일부 경우에서, 부직 섬유 물질의 층과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 제1 적층체를 형성하는 적층 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계를 제1 적층체와 소결된 다공성 물질의 층을 적층하는 것을 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질의 층과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 부직 섬유 물질의 층과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계 후에 일어날 수 있다.

일부 바람직한 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층은 적어도 1종의 중합체를 포함한다. 적어도 1종의 중합체는 비제한적으로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 폴리카르보네이트, 폴리카르보네이트 알로이, 나일론 6, 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리에테르술폰 (PES), 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소결된 다공성 물질의 적어도 1종의 중합체는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 또는 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE)을 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질의 층은 제1 중합체의 입자 및 제2 중합체의 입자로부터 형성될 수 있다. 제1 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르술폰, 폴리스티렌, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 및/또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 제2 중합체는 열가소성 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌, 폴리부텐, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌-부텐 공중합체, 폴리에틸렌-옥텐 공중합체, 폴리에틸렌-헥센 공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 클로로-술폰화 폴리에틸렌, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌, 폴리우레탄과 폴리에스테르 또는 폴리에테르를 갖는 다블록 공중합체, 1,3-디엔, 및/또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 열가소성 엘라스토머를 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질의 층은 대략 20 내지 80%의 평균 기공률을 갖는 망상 구조를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층은 약 15 파운드 미만의 ASTM D747에 따른 강성을 구성할 수 있다. 부직 섬유 물질은 비지지된 또는 스크림-지지된 니들링(needling)된 펠트일 수 있다. 게다가, 부직 섬유 물질은 상이한 중합체 물질의 코어 및 시스를 갖는, 예를 들어 폴리프로필렌 코어 및 고밀도 폴리에틸렌 시스를 갖는 이성분 섬유를 포함할 수 있다. 부직 섬유 물질은 추가로 다성분 섬유를 포함할 수 있고, 여기서 다성분 섬유는 폴리에틸렌 (PE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 글리콜-개질된 PET (PETG), 폴리프로필렌 (PP), 폴리락트산 (PLA), 폴리페닐렌 술피드 (PPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (폴리에스테르/PET), 코폴리에스테르 (CoPET), 및/또는 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종의 상이한 중합체 물질에 의해 형성될 수 있다. 다성분 중합체 섬유는 비제한적으로 삼성분 섬유일 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 결합 물질의 웹은 중합체, 예컨대 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 우레탄, 올레핀 중합체, 및/또는 그의 복합물 (예를 들어, 시어(sheer) 폴리올레핀 시트)를 포함할 수 있다. 부직 섬유 물질과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 융합 벨트 적층기를 사용하여 수행될 수 있다.

부직 섬유 물질과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 대략 1 내지 10 미터/분의 속도 및 더 바람직하게는 대략 4.5 내지 5.5 미터/분 (예를 들어, 약 4.9 m/초)의 속도로 수행될 수 있다. 부직 섬유 물질과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 대략 0.1 내지 2.5 mm 및 더 바람직하게는 대략 0.9 내지 1.5 mm (예를 들어, 약 1.2 mm)의 높이 압축을 포함할 수 있다. 부직 섬유 물질과 결합 물질의 웹을 접합시키는 단계는 적층의 일부, 대부분, 모든 적층 대역 상에서 대략 100 내지 150℃, 또는 더 바람직하게는 대략 120 내지 130℃ (예를 들어, 약 125℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 제1 적층체와 소결된 다공성 물질의 층을 적층하는 단계는 대략 0.5 내지 5 미터/분, 또는 더 바람직하게는 대략 2.0 - 2.5 미터/분의 속도로 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 적층체와 소결된 다공성 물질의 층을 적층하는 단계는 또한 융합 벨트 적층기를 사용하여 수행될 수 있다. 제1 적층체와 소결된 다공성 물질의 층을 적층하는 단계는 대략 0.1 내지 5 mm, 또는 더 바람직하게는 대략 2.2 내지 2.8 mm (예를 들어, 약 2.5 mm)의 높이 압축을 포함할 수 있다. 제1 적층체와 소결된 다공성 물질의 층을 적층하는 단계는 적층 대역 상에서 대략 100 내지 150℃의 온도에서 수행될 수 있거나, 또는 더 바람직하게는 일부, 대부분, 모든 적층 대역 상에서 대략 120 내지 130℃ (예를 들어, 약 125℃)의 온도에서 수행될 수 있다.

게다가, 또한, 상기 방법에 의해 제조된 필터 매체도 구상된다. 필터 매체의 실시양태는 부직 섬유 물질의 층, 소결된 다공성 물질의 층, 및 부직 섬유 물질의 층과 소결된 다공성 물질의 층 사이의 결합 물질의 웹을 포함할 수 있다. 부직 섬유 물질은 결합 물질의 웹에 결합될 수 있고, 또한, 소결된 다공성 물질의 층도 결합 물질의 웹에 결합될 수 있다. 필터 매체는 가혹한 산업적 진공 여과 환경을 견뎌내도록, 층간박리에 저항하도록, 및/또는 대규모 산업용 여과 장치에 사용되도록 구성될 수 있다.

부직 섬유 물질의 층은 (비지지될 수 있거나 또는 스크림으로 지지될 수 있는) 중합체 펠트를 포함할 수 있고, 소결된 다공성 물질의 층은 소결된 중합체 입자를 포함할 수 있고, 결합 물질의 웹은 시어 중합체 시트를 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질(30)을 형성하는데 사용되는 중합체 입자는 하기 중 1종 이상을 포함할 수 있다: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 폴리카르보네이트, 폴리카르보네이트 알로이, 나일론 6, 열가소성 폴리우레탄, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 및/또는 그의 복합물. 소결된 중합체 입자는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 또는 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE)을 포함할 수 있다. 중합체 펠트는 균질한 섬유, 다성분 섬유 (예를 들어, 유사한 또는 상이한 중합체 물질의 코어 및 시스를 갖는 이성분 섬유 또는 삼성분 섬유) 및/또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 이성분 섬유는 폴리에틸렌 (PE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 글리콜-개질된 PET (PETG), 폴리프로필렌 (PP), 폴리락트산 (PLA), 폴리페닐렌 술피드 (PPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (폴리에스테르/PET), 코폴리에스테르 (CoPET), 및/또는 그의 다양한 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종의 상이한 중합체 물질을 포함할 수 있다.

시어 중합체 시트는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 우레탄, 올레핀 중합체, 및/또는 그의 복합물을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 시어 중합체 시트는 대략 0.25 내지 0.75 온스/제곱야드 물질의 중량을 갖는 폴리올레핀 섬유의 접착 웹을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 섬유 물질의 층은 대략 10 내지 150 mil 두께일 수 있고, 소결된 다공성 물질의 층은 대략 0.5 내지 25 mil 두께일 수 있고, 결합 물질의 웹은 대략 10 내지 150 mil 두께일 수 있다. 필터 매체의 전체 두께는 대략 75 내지 150 mil 두께, 및 더 특히 대략 95 내지 130 mil 두께, 및 훨씬 더 특히 대략 105 내지 120 mil 두께 (예를 들어, 약 113 mil 두께)일 수 있다.

일부 본원의 바람직한 실시양태 및 그것을 실시하는 일부 본원의 바람직한 방법에 대한 다음 설명이 계속 진행되기 때문에, 본 발명의 다른 세부사항, 목적 및 이점이 명백해질 것이다.

기술되고 있는 설명을 보충하기 위해서 및 본 발명의 특징을 더 잘 이해하는데 도움을 줄 목적으로, 바람직한 여과 매체 및 이러한 여과 매체의 제조 방법을 도시하는 한 세트의 도면을 본 명세서에 그의 일체를 이루는 부분으로서 첨부하고, 여기서는 다음을 예시적이고 비제한적 특성으로 묘사하였다. 도면에 사용되는 비슷한 참조 부호는 비슷한 성분을 식별할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 필터 매체의 제조 방법의 제1 예시 실시양태를 도시하는 개략도.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 필터 매체의 제조 방법의 제2 예시 실시양태의 제1 단계 및 제2 단계를 도시하는 개략도.
도 3은 일부 실시양태에 따른 필터 매체의 제조에 사용되는 소결된 다공성 중합체 물질의 확대된 단편적 도면.
도 5는 일부 실시양태에 따른 필터 매체의 제조에 사용되는 부직 물질을 형성하는 이성분 섬유의 확대된 단편적 도면.
도 6은 일부 실시양태에 따른 필터 제조 방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일부 실시양태에 따른 필터 매체를 포함하는 진공 벨트 필터의 투시도.
도 8은 본 발명에 따른 필터 매체를 포함하는 드럼 필터의 내부를 보여주는 도면.
도 9는 본 발명의 일부 실시양태에 따른 필터 매체를 포함하는 디스크 필터의 내부를 보여주는 도면.
도 10은 본 발명의 일부 실시양태에 따른 필터 매체를 포함하는 "플레이트-앤드-프레임" 유형 필터 프레스의 측면도.
도 11은 본 발명의 일부 실시양태에 따른 필터 매체를 포함하는 뉴마프레스® 자동 압력 필터의 투시도.
도 12-16은 다양한 실시양태에 따른 다양한 다성분 섬유의 단면도.
도 17 및 18은 융합 벨트 적층기를 사용하여 필터 매체를 제조하는 예시 방법을 나타낸 도면.
이하에서 예시 실시양태와 함께 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 기술할 것이다.

도 1 내지 도 2의 (b)를 참조하면, 하나 이상의 유형의 슬러리, 예컨대 액체 및 미립자, 예컨대 철 및 비철 광물, 안료, 도시 폐수 슬러지/고형물, 또는 식품 요소, 예컨대 옥수수 전분을 포함하는 슬러리를 포함하는 여과 작업에 사용하기 위한 필터 매체(70, 170)를 생성할 수 있다. 필터 매체(70, 170)의 실시양태가 또한 기체, 예컨대 동반유입된 고체 입자를 갖는 공기를 여과하는데도 사용될 수 있다고 생각된다. 필터 매체는 고체 미립자가 그것을 통과하지 못하게 물리적으로 차단해서 고체 미립자를 동반유입하는 유체로부터 고체 미립자를 분리하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

필터 매체 형성 장치를 사용하여 필터 매체(70)를 형성할 수 있다. 제1 방법(1)에 따르면, 필터 매체 형성 장치는 상부 제1 롤러(40), 하부 제1 롤러(42), 상부 제2 롤러(50) 및 하부 제2 롤러(52)를 포함할 수 있다. 상부 제1 롤러(40)와 하부 제1 롤러(42) 사이로 부직 섬유 물질(10)의 층 및 결합 물질의 웹(20)을 통과시킴으로써 부직 섬유 물질(10)의 층을 결합 물질의 웹(20)에 미리 부착할 수 있다. 그 다음, 결과적으로 얻은 제1 적층체(60)를 소결된 다공성 물질(30)의 층과 함께 상부 제2 롤러(50)와 하부 제2 롤러(52) 사이로 통과시킬 수 있고, 여기서 소결된 다공성 물질(30)의 층이 제1 적층체(60)에 결합 물질의 웹(20)에 향하는 면에서 접합될 수 있다. 결과적으로 얻은 필터 매체(70)를 제거해서 나중의 조립 및/또는 제조를 위해 (예를 들어, 롤 상에) 포장할 수 있다.

제1 단계(100A) 및 제2 단계 (100B)를 포함하는 제2 방법(100)에 따르면, 대안적 필터 매체 형성 장치를 사용하여 필터 매체(170)를 형성할 수 있다. 제1 단계(100A) 동안에는, 제1 필터 매체 형성 장치의 상부 제1 롤러(140)와 하부 제1 롤러(142) 사이로 부직 섬유 물질(110)의 층 및 결합 물질의 웹(120)을 통과시킴으로써 결합 물질의 웹(120)에 부직 섬유 물질(110)의 층을 미리 부착할 수 있다. 그 다음, 결과적으로 얻은 제1 적층체(160)를 제2 필터 매체 형성 장치로 이동시킬 수 있다. 제2 단계(100B) 동안에는, 제1 적층체(160)를 소결된 다공성 물질(130)의 층과 함께 상부 제2 롤러(150)와 하부 제2 롤러(152) 사이로 통과시킬 수 있다. 바람직하게는, 소결된 다공성 물질(130)의 층이 제1 적층체(160)에 결합 물질의 웹(120)에 향하는 면에서 접합된다. 결과적으로 얻은 필터 매체(170)를 제거해서 나중의 조립 및/또는 제조를 위해 (예를 들어, 롤 상에) 포장할 수 있다. 일부 실시양태(나타내지 않음)에서는, 제2 단계(100B)가 상부 제2 롤러(150) 및 하부 제2 롤러(152) 대신에 상부 롤러(140) 및 하부 롤러(142)를 재사용하여 제1 적층체(160) 및 소결된 다공성 층(130)을 접합할 수 있다.

일부 실시양태에서는, 부직 섬유 물질(10)의 층이 바람직하게는 스크림-지지된 또는 비지지된 펠트로 이루어진다. 펠트는 바람직하게는 하나 이상의 유형의 중합체 섬유를 포함하는 중합체 유형이다. 섬유는 균질한 모노필라멘트 섬유, 이성분 섬유 또는 삼성분 섬유를 포함할 수 있다. 이성분 섬유 및 삼성분 섬유는 상이한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 다수의 상이한 유형의 모노필라멘트 섬유가 부직 섬유 물질(10)에 포함될 수 있다. 이하에서 기술될 도 12-16은 비제한적으로 본 발명과 함께 실시될 수 있는 일부 이성분 섬유 및 삼성분 섬유의 단면도를 개략적으로 도시한다. 일부 실시양태에서는, 코어(814) 및 시스(812) 구조를 갖는 이성분 섬유(810)가 부직 섬유 물질(10)의 층에 사용되는 펠트에 사용하기에 바람직하다. 부직 섬유 물질(10)의 층 내에 섬유 유형들의 다양한 혼합물이 본 발명자에 의해 예상된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 부직 섬유 물질(10)의 층의 대략 20-40% (예를 들어, 25%)가 이성분 섬유를 포함할 수 있고, 반면 모노필라멘트 섬유가 부직 섬유 물질(10)의 층의 나머지를 구성할 수 있다. 이성분 섬유의 상대 비율은 변할 수 있지만, 바람직한 실시양태에서는, 이성분 섬유에서 제2 물질에 대한 제1 물질의 비가 대략 15 내지 85% (예를 들어, 약 25%)일 수 있다. 부직 섬유 물질(10)의 층에 사용되는 섬유는 단독중합체 아크릴, 메타 아라미드, 폴리에틸렌 (PE, HDPE, LDPE, UHMWPE), 폴리에스테르 (PET), 폴리이미드 (PI), 폴리프로필렌 (PP), 폴리페닐렌 술피드 (PPS), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 및 그의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 섬유 물질(10)의 층에 사용되는 섬유는 위에서 언급한 물질 중 2 개, 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 및 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 부직 섬유 물질(210)은 일련의 유사한 이성분 섬유를 포함할 수 있고, 각 섬유는 코어(216), 시스(212), 및 그 사이의 많은 보이드(214)를 갖는다.

일부 실시양태에서, 접착 웹(20)은 바람직하게는 랜덤하게 배열된 중합체 스트랜드의 시어 시트로 이루어진다. 중합체 스트랜드는 단량체 또는 공중합체로 형성될 수 있고, 중합체 스트랜드의 시어 시트는 단일 유형의 중합체 스트랜드를 포함할 수 있거나, 또는 여러가지 상이한 유형의 중합체 스트랜드를 포함할 수 있다. 임의의 1종 이상의 중합체 스트랜드는 비제한적으로 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 엘라스토머 섬유, 우레탄 섬유, 올레핀 중합체 섬유, 또는 위에서 언급한 물질의 조합을 포함하는 섬유를 포함할 수 있다. 일부 더 바람직한 경우에서는, 스펀패브(Spunfab)® 상표의 접착 웹이 사용될 수 있다. 다른 유형의 접착 웹, 예컨대 WO03064153, WO05097482, 또는 WO06096170에 개시된 생성물의 임의의 1종 이상의 조합이 사용될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 결합 물질의 웹(220)은 시어 시트를 형성하는 많은 스트랜드(226)를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합 물질의 접착 웹(220)은 거의 무시할 수 있을 정도의 두께 (예를 들어, 0.1-1 mil 두께)를 갖는 시트로 제공될 수 있고, 1 그램 내지 0.5 온스/제곱야드 물질의 중량을 갖는다.

일부 바람직한 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 함께 소결된 다수의 입자로 이루어질 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 소결되어 소결된 다공성 물질(30)의 층을 형성하는 입자는 천공구멍(232) 사이에 일련의 기공 또는 보이드(234)를 형성할 수 있고 - 이렇게 함으로써, 어느 정도 양의 기공률 및 가요성을 갖는 소결된 다공성 물질(30)의 층을 제공한다. 소결된 입자는 1종 이상의 유리한 화학적 및 기계적 성질 (예를 들어, 예컨대 내마모성, 내용매성, 증가된 가요성 및 낮은 마찰 계수)을 입증하는 중합체 물질을 얼마든지 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우에서, 소결된 입자는 1종 이상의 엘라스토머 및 1종 이상의 플라스틱의 조합 (예를 들어, 적어도 1종의 플라스틱 입자 및 다수의 상이한 엘라스토머성 입자, 또는 다수의 상이한 유형의 플라스틱 입자 및 적어도 한 유형의 엘라스토머성 입자)을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 엘라스토머는 소결된 다공성 물질(30)의 층의 약 10 내지 90 중량%를 구성할 수 있다. 예를 들어, 소결된 다공성 물질(30)의 층의 대략 20-80 중량%, 30-70 중량%, 또는 40-60 중량%가 엘라스토머성 입자를 포함할 수 있다. 일부 비제한적 실시양태에서는, 소결된 다공성 물질(30)의 층의 대략 50 중량%가 엘라스토머성 입자를 포함할 수 있다. 소결되어 소결된 다공성 물질(30)의 층을 형성하는 입자는 균일한 형상일 수 있거나 또는 랜덤한 형상일 수 있다. 게다가, 소결된 입자의 크기 분포는 층(30)의 일부 또는 전체에 걸쳐서 균일할 수 있거나 또는 랜덤화될 수 있다. 입자 크기 분포가 소결된 다공성 물질(30)의 층의 폭을 따라서 증가하거나 또는 감소하는 경우에는, 구배 기공률 기능성 (예를 들어, 웹(20) 및 섬유 물질(10) 쪽으로 향하는 영역에서는 감소된 기공률 및 웹(20) 및 섬유 물질(10)로부터 더 먼 층(30)의 영역에서는 증가된 기공률)을 갖는 "기능적으로 등급화된" 층이 제공될 수 있다.

소결되어 소결된 다공성 물질(30)의 층을 형성하는 입자는 각각 단일의 균질한 물질, 다수 유형의 물질, 또는 1종 이상의 복합 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공성 물질(30)의 층 내의 소결된 입자는 1종 이상의 단량체, 중합체, 플라스틱, 엘라스토머 및/또는 그의 조합을 미리 결정된 비로 포함할 수 있다. 층(30)은 임의의 원하는 형상 또는 형태, 예컨대 시트 또는 필름을 취할 수 있거나, 또는 하나 이상의 얇은 시트 또는 필름으로 "슬라이싱된" 소결된 다공성 물질의 블럭으로부터 세공될 수 있다. 한 특별한 실시양태에서는, 소결된 다공성 물질의 층이 개선된 가요성을 나타내기 위해 및 접착 웹(20)에 의해 부직 섬유 물질(10)의 층에 적층 및/또는 접합되도록 구성되기 위해 얇게 제작된다. 일부 실시양태에서는, 소결된 다공성 물질(30)의 층이 소결된 다공성 물질의 다수의 층을 함께 융합함으로써 형성될 수 있다.

본원에서 사용되는 플라스틱은 비제한적으로 가요성 플라스틱 및 경질 플라스틱을 포함할 수 있고, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 경질 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카르보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르술폰, 폴리스티렌, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰 및 그의 조합/공중합체를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서는, 폴리올레핀 플라스틱이 소결된 다공성 물질(30)의 층에 사용되는 물질로서 선택될 수 있다. 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및/또는 그의 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 폴리에틸렌이 사용될 수 있고, 이것은 약 0.92 g/㎤ 내지 약 0.97 g/㎤ 범위의 밀도 또는 약 50 내지 약 90 범위의 결정도 정도 (밀도로부터의 %)를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 소결된 다공성 물질(30)의 층에 사용되는 폴리에틸렌이 1000000 초과의 분자량을 갖는 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE)을 포함할 수 있다.

적어도 1종의 플라스틱에 추가하여, 소결된 다공성 물질(30)의 층 내에 제공되는 소결된 중합체 물질 중 일부는 적어도 1종의 엘라스토머, 예컨대 열가소성 엘라스토머 (TPE), 예를 들어 폴리우레탄 또는 열가소성 폴리우레탄 (TPU)을 포함할 수 있다. 열가소성 폴리우레탄은 폴리에스테르 또는 폴리에테르, 및 폴리우레탄을 포함하는 다블럭 공중합체를 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 소결된 다공성 물질(30)의 층을 형성하는데 사용되는 엘라스토머가 비제한적으로 폴리이소부틸렌, 폴리부텐, 부틸 고무 및/또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 엘라스토머는 에틸렌 및 다른 중합체의 공중합체, 예컨대 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체 (EPM), 에틸렌-부텐 공중합체, 폴리에틸렌-옥텐 공중합체, 및 폴리에틸렌-헥센 공중합체를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 엘라스토머는 염소화 폴리에틸렌 또는 클로로-술폰화 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 본 발명의 소결된 다공성 물질(30)의 층에 사용하기에 적당한 엘라스토머가 1,3-디엔 및 그의 유도체를 포함할 수 있다. 1,3-디엔은 스티렌-1,3-부타디엔 (SBR), 불포화된 카르복실산을 갖는 스티렌-1,3-부타디엔 삼원공중합체 (카르복실화된 SBR), 아크릴로니트릴-1,3-부타디엔 (NBR 또는 니트릴 고무), 이소부틸렌-이소프렌, 시스-1,4-폴리이소프렌, 1,4-폴리(1,3-부타디엔), 폴리클로로프렌을 포함하고, 또한 이소프렌 또는 1,3-부타디엔과 스티렌의 블록 공중합체, 예컨대 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 (SEBS)도 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 엘라스토머는 폴리알켄 옥시드 중합체, 아크릴, 또는 폴리실록산 (실리콘), 및/또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 소결된 다공성 물질(30)의 층에 사용하기에 적당한 상업적으로 입수가능한 엘라스토머의 예는 비제한적으로 포르프렌(FORPRENE)®, 라프렌(LAPRENE)®, 스카이펠(SKYPEL)®, 스카이탄(SKYTHANE)®, 신프렌(SYNPRENE)®, 림플렉스(RIMFLEX)®, 엘렉사르(Elexar), 플렉스알로이(FLEXALLOY)®, 테크론(TEKRON)®, 덱스플렉스(DEXFLEX)®, 타이플락스(Typlax), 우세플렉스(Uceflex), 인게이지(ENGAGE)®, 헤르쿠프렌(HERCUPRENE)®, 하이-팩스(Hi-fax), 노발렌(Novalene), 크라톤(Kraton), 머티-플렉스(Muti-Flex), 에보프렌(EVOPRENE)®, 하이트렐(HYTREL)®, 노르델(NORDEL)®, 비톤(VITON)®, 벡터(Vector), 실라스틱(SILASTIC)®, 산토프렌(Santoprene), 엘라스맥스(Elasmax), 어피니티(Affinity), 어테인(ATTANE)® 및 사르링크(SARLINK)®를 포함할 수 있다.

소결된 다공성 물질(30)의 층에서 기공률은 약 10% 내지 약 90%의 범위일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 적어도 1종의 플라스틱 및 적어도 1종의 엘라스토머를 포함할 수 있고, 약 20% 내지 약 80% (예를 들어, 약 30% 내지 약 70%) 범위의 기공률을 가질 수 있다. 추가의 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 적어도 1종의 플라스틱 및 적어도 1종의 엘라스토머를 포함할 수 있고, 대략 40% 내지 60% (예를 들어, 50% 개방 공간) 범위의 기공률을 가질 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층은 마이크로 기공률 또는 층 전체에 걸쳐서 다른 기공률의 영역을 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 범위의 평균 기공 크기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 비제한적 실시양태에서, 기공 크기는 약 2 ㎛ 내지 150 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 일부 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층(30)은 약 1 ㎛ 미만 (예를 들어, 약 0.1 - 1 ㎛)의 평균 기공 크기를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 기공 크기는 200 ㎛를 초과할 수 있다. 한 특별한 비제한적 실시양태에서, 적어도 1종의 플라스틱 및 적어도 1종의 엘라스토머를 포함하는 소결된 다공성 물질은 약 200 ㎛ 내지 약 500 ㎛ 또는 약 500 ㎛ 내지 약 1 mm 범위의 평균 기공 크기를 가질 수 있다.

소결된 다공성 물질(30)의 층은 대략 0.1 g/㎤ 내지 1 g/㎤ 및 더 특히 대략 0.2 g/㎤ 내지 0.8 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 일부 경우에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층의 밀도는 0.4 내지 0.6 g/㎤(예를 들어, 약 0.5 g/㎤)에 속할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 소결된 다공성 물질의 층은 적어도 1종의 플라스틱 및 적어도 1종의 엘라스토머를 포함할 수 있고, 약 1 g/㎤ 초과의 밀도를 나타낼 수 있다. 훨씬 더 추가의 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 약 0.1 g/㎤ 미만의 밀도를 가질 수 있다. 본원에 기술된 소결된 다공성 물질은 추가로 약 15 파운드 미만, 예를 들어 약 10 파운드 미만의 ASTM D747 (즉, "Standard Test Method for Apparent Bending Modulus of Plastics by Means of a Cantilever Beam")에 따른 강성을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층의 강성은 약 5 파운드 미만, 예를 들어 약 1 파운드 미만일 수 있다. 소결된 다공성 물질(30)의 층의 인장 강도는 ASTM D638에 따라서 측정할 때 약 10 내지 약 5000 psi의 범위일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 인장 강도는 ASTM D638에 따라서 측정할 때 약 50 내지 3000 psi 또는 100 내지 1000 psi의 범위에 속할 수 있다. 일부 실시양태에서, 적어도 1종의 엘라스토머성 입자와 함께 소결된 적어도 1종의 플라스틱 입자를 포함하는 소결된 다공성 물질(30)의 층은 10% 내지 500%의 신율을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 1/4" 미만 및 1/16" 초과, 예를 들어 약 1/8" 또는 약 0.07 내지 0.09 인치 두께로 제공될 수 있다.

사용시, 소결된 다공성 물질(30)의 층은 여과 고형물을 멈추게 하거나, 수용하거나 또는 방해한다. 소결된 다공성 물질(230) 내의 보이드(234)는 여과 고형물의 이동이 층(30)을 통해 침투하는 것을 방지하도록 구성될 뿐만 아니라, 그 다음 층 (즉, 섬유 물질(10) 및/또는 결합 웹(20))을 통한 여과 고형물의 이동을 방지하거나, 지체하게 하거나 또는 방해하도록 구성될 수 있다. 추가로, 소결된 다공성 물질(30)의 층의 강성 및 인성은 고형물 (보이드(234)에 갇힐 수 있음)이 통상적인 직조된 천 필터 매체의 경우에 흔히 보이는 마이크로 운동 및 그로 인한 마모를 경험하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 결합 물질의 웹(220)은 필터 매체(70, 170)가 날카로운 코너, 작은 도르래를 가로지르고, 필터 작업 동안에 및/또는 처음에 여과 장치에 설치하는 동안에 높은 인장력 및 전단력을 경험할 때, 부직 섬유 물질(10)의 층으로부터 소결된 다공성 물질(30)의 층의 층간박리를 방지하는데 도움이 된다. 부직 섬유 물질(10) 내의 이성분 섬유의 시스(212)는 층간박리의 위험을 추가로 경감시키기 위해서 웹(220)의 물질 및/또는 소결된 다공성 물질(230)과 가장 상용성이 있도록 선택될 수 있다.

도 6을 참조해서, 필터 매체의 제조 방법(1000)의 실시양태를 나타낸다. 예시 방법(1000)은 부직 섬유 물질을 제공하는 단계(1002), 결합 물질의 웹을 제공하는 단계(1004), 부직 섬유 물질에 웹을 미리 부착하여 제1 적층체를 형성하는 단계(1006), 소결된 다공성 물질의 시트를 제공하는 단계(1008), 및 소결된 다공성 물질을 제1 적층체에 적층하는 단계(1010)를 비제한적으로 포함한다. 추가의 단계 및/또는 상기 단계의 변화가 예상된다.

도 7-11은 본원에 개시된 필터 매체가 유리하게 사용될 수 있는 몇 가지 기계를 묘사한다. 본원에 개시된 필터 매체는 또한 나타내지 않은 장치에도 사용될 수 있고, 본원에 개시된 여과 장치가 본원에 개시된 필터 매체의 비포괄적 응용이라는 것을 이해해야 한다. 도 7은 본 발명에 따른 필터 매체(370)를 포함하는 진공 벨트 필터(300)의 투시도이고, 여기서는 필터 매체(30)가 일련의 진공 팬 트레이를 통과하도록 구성된 벨트 형태로 제공될 수 있다. 도 8은 필터 매체(470)를 포함하는 드럼 필터(400)의 내부를 보여주는 도면이다. 도 9는 일부 실시양태에 따른 필터 매체(570)를 포함하는 디스크 필터(500)의 내부를 보여주는 도면이고, 여기서는 필터 매체(570)가 큰 원형 또는 파이형 세그먼트로 제공될 수 있다. 도 10은 본 발명에 따른 필터 매체(670)를 포함하는 "플레이트-앤드-프레임"(plate-and-frame) 유형 필터 프레스(600)의 측면도이다. 필터 매체(670)에 중앙 슬러리 공급-파이프 개구가 제공될 수 있고, 필터 매체(670)의 외부 주변은 정사각형 또는 일반적으로 직사각형 형상을 포함할 수 있다. 도 11은 본 발명에 따른 필터 매체(770)를 포함하는 뉴마프레스® 자동 압력 필터(770)의 투시도이다. 자동 압력 필터(770)의 필터 매체(770)는 개개의 여과 모듈을 위한 다수의 더 작은 개개의 벨트로서 제공될 수 있다 (예를 들어, 뉴마프레스® 스택형 필터). 별법으로, 자동 프레스 필터(770)의 필터 매체(770)는 구불구불한 유형의 압력 필터 기계 (나타내지 않음)와 함께 사용하도록 맞춰진 구성을 갖는 단일 대형 벨트로서 제공될 수 있다.

도 12-16은 본 발명의 실시양태를 실시할 때 부직 섬유 물질(10)에 사용될 수 있는 다양한 다성분 섬유의 단면을 나타낸다. 도 12는 이성분 섬유(800)가 제1 조성을 갖는 제1 성분 및 제2 조성을 갖는 제2 성분을 포함하고, 여기서 제1 성분 및 제2 성분이 하나 이상의 인접하는 면 부분에서 접합된 경우를 나타낸다. 제1 조성은 제1 중합체(802)를 포함할 수 있고, 제2 성분의 제2 조성은 제2 중합체(804)를 포함할 수 있다. 제1 중합체(802) 및 제2 중합체(804)는 유사하거나 또는 상이한 물질일 수 있다. 도 13은 이성분 섬유(810)가 제1 조성을 갖는 제1 성분 및 제2 조성을 갖는 제2 성분을 포함하고, 여기서 제1 성분 및 제2 성분이 동심형으로 접합된 경우를 나타낸다. 예를 들어, 제1 성분은 코어를 포함할 수 있고, 제2 성분은 시스를 포함할 수 있다. 코어의 제1 조성은 제1 중합체(812)를 포함할 수 있고, 시스의 제2 조성은 제2 중합체(814)를 포함할 수 있다. 제1 중합체(812) 및 제2 중합체(814)는 유사하거나 또는 상이한 물질일 수 있다. 도 14는 삼성분 섬유(820)가 제1 조성을 갖는 제1 성분, 제2 조성을 갖는 제2 성분, 및 제3 조성을 갖는 제3 성분을 포함하고, 여기서 제2 성분 및 제3 성분이 제1 성분 둘레에서 직조된 경우를 나타낸다. 제1 성분은 코어를 포함할 수 있고, 제2 성분 및 제3 성분은 직조된 시스의 부분을 포함할 수 있다. 제1 조성은 제1 중합체(822)를 포함할 수 있고/거나, 제2 조성은 제2 중합체(824)를 포함할 수 있고/거나, 제3 조성은 제3 중합체(826)를 포함할 수 있다. 제1 중합체(822), 제2 중합체(824) 및/또는 제3 중합체(826)는 다양한 구성의 유사한 또는 상이한 물질일 수 있다. 도 15는 삼성분 섬유(830)가 제1 조성을 갖는 제1 성분, 제2 조성을 갖는 제2 성분, 및 제3 조성을 갖는 제3 성분을 포함하고, 여기서 제2 성분 및 제3 성분이 공동으로 제1 성분 둘레에 시스를 형성한 경우를 나타낸다. 제1 성분은 코어를 포함할 수 있고, 제2 성분 및 제3 성분은 임의의 비 (즉, 1:1의 비가 제시됨)의 시스의 클램쉘(clamshell) 부분을 포함할 수 있다. 제1 조성은 제1 중합체(832)를 포함할 수 있고/거나, 제2 조성은 제2 중합체(834)를 포함할 수 있고/거나, 제3 조성은 제3 중합체(836)를 포함할 수 있다. 제1 중합체(832), 제2 중합체(834) 및/또는 제3 중합체(836)는 임의의 구성으로 서로 유사하거나 또는 상이할 수 있다. 도 16은 삼성분 섬유(840)가 제1 조성을 갖는 제1 성분, 제2 조성을 갖는 제2 성분, 및 제3 조성을 갖는 제3 성분을 포함하고, 여기서 제1 성분, 제2 성분 및 제3 성분이 나란히 있는 방식으로 층화된 (도 1에서 나타내고 기술된 것과 유사함) 경우를 나타낸다. 제1 성분은 코어를 포함할 수 있고, 제2 성분 및 제3 성분은 제1 성분의 부분들을 삽입할 수 있다. 제1 조성은 제1 중합체(842)를 포함할 수 있고, 제2 조성은 제2 중합체(844)를 포함할 수 있고, 제3 조성은 제3 중합체(846)를 포함할 수 있다. 제1 중합체(842), 제2 중합체(844) 및/또는 제3 중합체(846)는 어떠한 구성으로든 서로 유사하거나 또는 상이할 수 있다.

도 17 및 18은 일부 실시양태에 따른 융합 벨트 적층기를 사용하여 필터 매체(970)를 제조하는 제3 방법(900)을 총괄적으로 나타내는 개략도이다. 제3 방법(900)은 제1 단계(900A) 및 제2 단계(900B)를 포함할 수 있다. 제1 단계(900A)는 부직 섬유 물질(910)과 결합 물질의 웹(920)을 융합 벨트 적층기로 접합시키는 것을 포함할 수 있다. 부직 섬유 물질(910) 및 결합 물질의 웹(920)이 가열된 다음 상부 벨트(980)와 하부 벨트(990) 사이에서 프레싱될 때, 그것들이 기계적으로 접합된다. 결과적으로 얻은 복합 제1 적층체(960)는 나타낸 바와 같이 상부 벨트(980)와 하부 벨트(990) 사이에서 계속 압력을 받는 동안 냉각될 수 있다. 상부 벨트(980) 및 하부 벨트(990)는 상부 제1 롤러(940) 및 하부 제1 롤러(942); 상부 제2 롤러(950) 및 하부 제2 롤러(952); 및 상부 제3 롤러(944) 및 하부 제3 롤러(946)에 의해 지지될 수 있고, 벨트(980, 990) 사이에 동등하게 균일한 또는 점진적 높이의 압축 간극 간격을 생성하도록 이격될 수 있다. 제1 단계(900A)가 완료된 후, 제1 적층체(960)는 제2 단계(900B)에서 소결된 다공성 물질(930)의 층과 접합될 수 있다. 제2 단계(900B)는 제1 적층체(960)와 소결된 다공성 물질(930)의 층을 적층하는 것을 포함할 수 있고, 여기서는 제1 적층체(960)의 결합 물질의 웹(920)이 소결된 다공성 물질(930)의 층에 가장 인접한다. 결과적으로 얻는 적층체는 최종 또는 중간 필터 매체(970) 생성물을 포함할 수 있다.

필터 매체의 한 실시양태로 시험을 수행하였다. 시험은 본원에 개시된 필터 매체의 실시양태들이 통상적인 직조된 필터 매체보다 더 양호한 결과를 냈고, 비록 그것이 약간 더 높은 비용으로 제조될 수 있을지라도, 그것이 고객 및 전반적 가치 제안을 위해 시간에 대한 비용 편익을 상당히 개선했음을 나타내었다. 또 다른 예로서, 본 발명의 필터 매체의 실시양태가 실질적으로 더 양호한 내화학성을 갖는다는 것이 발견되었고, 다른 통상의 필터 매체보다 식품 등급 사용에 더 적합할 것이다. 본 발명의 필터 매체의 추가의 실시양태는 다른 통상적인 직조된 필터 매체와 비교할 때 시어 및 층간박리에 대한 개선된 저항성 뿐만 아니라 더 양호한 투과성, 실질적으로 개선된 내열성, 및 연마성 고체로부터의 마모에 대한 저항성을 허용하였다.

추가로, 통상의 필터 매체와 비교해서 본 발명의 필터 매체의 실시양태의 사용으로부터 더 높은 처리량 및 더 높은 고형물 포획을 얻었다. 예를 들어, 액체 클리어(clear) 시간이 통상의 필터 매체에 비해 많이 개선되었다. 추가로, 통상의 필터 매체가 슬러리의 여과에 사용될 때에 비해 본 발명의 필터 매체의 실시양태가 사용될 때 이산화티타늄, 수산화마그네슘 및 전분 고형물이 훨씬 더 높은 비율로 포획되었다. 추가로, 본 발명의 필터 매체의 큰 이점은 그것이 일부 공정의 경우에 많이 개선된 여과를 나타낸다는 것임을 발견하였다. 예를 들어, 시험 샘플은 다양한 도전적 여과 산업 (예를 들어, 이산화티타늄, 수산화마그네슘, 도시 폐수 및 전분 공정)에서 5 세제곱피트/분 (CFM) 이하의 여과율을 나타낸 반면, 통상적인 직조된 필터 매체는 단지 0.25 내지 0.5 CFM을 달성할 수 있었다. 탈수율의 이 큰 증가는 최고급 여과 장비 및 큰 차지공간 작업의 필요를 실질적으로 감소시키고, 전력 소비를 감소시키고, 생산 할당에 도달하지 못하는 기회를 최소화한다. 게다가, 또한, 여과된 고형물의 방출도 본 발명의 필터 매체의 실시양태의 사용에 의해 개선되었고, 필터 매체에 포획된 고형물을 방출하는데 필터 매체의 실질적으로 더 적은 긁어내기 또는 세척을 필요로 한다는 것을 발견하였다.

시험 동안에 형성된 필터 매체의 한 예가 아래에 있다. 아래의 예는 본 발명의 예시적인 가르침을 사용하여 형성될 수 있는 필터 매체의 한 특별한 예시 실시양태를 제공하는 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 상기 필터 매체를 형성하는 다른 필터 매체 및 방법이 개시물 전체에 따라서 사용될 수 있을 것으로 예상된다.

실시예

이성분 동심형 시스 섬유로 이루어진 스크림-지지된 부직 니들드(needled) 폴리프로필렌 펠트를 제공하였다. 이성분 섬유는 펠트 중에 대략 1:4 비의 총 섬유를 포함하였고, 폴리프로필렌 코어를 둘러싸는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 시스를 포함하였다. 니들드 펠트는 70 인치 폭 스톡(stock) (예를 들어, 서던 펠트(Southern Felt) 제품 번호 PP-13.5/TT-UP)으로부터 트리밍된 대략 35 인치 폭의 플레인 피니쉬(plain finish)로 제공되었다.

또한, 홑겹 또는 다겹 폴리올레핀 접착성 필름의 얇은 웹을 제공하였다. 웹은 직물 연화제 시트 두께의 대략 1/2인 것 같았다. 사용된 얇은 웹은 대략 0.50 온스/제곱야드 물질의 중량을 갖는 스펀패브(Spunfab)® 상표 폴리올레핀 섬유 (제품 번호 POF4002)였다 (스펀패브®는 큐첼 어소스., 인크.(Keuchel Assoc., Inc.))의 등록 상표임).

융합 벨트 적층기에서 대략 4.9 미터/분의 공급률, 대략 1.2 mm 높이 압축 간극 설정 및 모든 적층 대역 상에서 대략 125℃ 온도로 폴리올레핀 접착성 필름의 얇은 웹을 이성분 HDPE/PP 니들드 펠트와 결합시켰다. 결합된 얇은 접착 웹 및 니들드 펠트는 이성분 HDPE/PP 니들드 펠트와 거의 동일한 두께이고 이성분 HDPE/PP 니들드 펠트보다 단지 약간 더 큰 중량의 제1 적층체를 형성하였다.

추가로, 소결된 다공성 물질을 비압축성 결정질 고밀도 폴리에틸렌 HDPE (예를 들어, 포렉스(POREX)® 상표 스타일(Style) EPN-01523)의 미세다공성 시트 방식으로 제공하였다. 미세다공성 시트는 대략 28.75 인치 폭으로 제공되었다. 미세다공성 시트는 대략 10 내지 20 ㎛의 평균 기공 크기를 가졌고, 응력을 받지 않을 때 180℉(82℃) 이하의 온도에서 연속적 서비스(service) 사용 및 240℉(116℃)에서 간헐적 서비스 사용에 적당하였다. 미세다공성 시트는 진한 산, 알칼리 및 많은 유기 용매에 내성이 있는 필터 매체의 강하고 경량이고 질긴 외부층을 형성하였다.

미세다공성 시트, 및 니들드 펠트 및 결합 물질의 웹의 제1 적층체를 넓은 융합 벨트 적층기를 사용하여 대략 2.3 미터/분의 공급률로 대략 2.3 mm의 높이 압축 간극 및 적층의 모든 대역에서 유지되는 대략 125℃의 온도로 함께 융합시켰다. 완성된 생성물은 큰 헤비-듀티(heavy-duty) 여과 환경에 튼튼하고, 블라인딩 및 연마에 덜 민감하고, 심지어 날카로운 코너/굽은 곳, 구불구불한 마운팅 특징, 및 국소적 벨트 장력의 피로시키는 국소적 변화에서도 층간박리 경향이 더 적은 대략 113 mil 두께의 필터 매체 생성물을 포함하였다.

계약자 또는 다른 독립체(entity)는 나타내고 기술한 바와 같이 필터 매체를 제공할 수 있거나, 필터 매체의 제조 장치를 제조할 수 있거나, 또는 제조 장치를 전부 또는 일부 작동할 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 계약자는 필터 매체 설계 또는 필터 매체의 제조 장치 작동에 관한 프로젝트의 입찰 요청서를 접수할 수 있거나, 또는 계약자는 거래처에게 이러한 필터 매체 시스템 또는 방법을 설계하겠다고 제안할 수 있다. 그 다음, 계약자는 예를 들어 위에서 논의된 실시양태에 나타내고/거나 기술된 장치 또는 그의 특징 중 어떠한 하나 이상을 제공할 수 있다. 계약자는 그 장치를 매도함으로써 또는 그 장치를 매도하겠다고 제안함으로써 이러한 장치를 제공할 수 있다. 계약자는 특별한 거래처 또는 고객의 설계 기준을 충족시키도록 하는 크기를 갖고/거나, 이러한 형상을 갖고/거나, 그 밖에, 이러한 구성을 갖는 다양한 실시양태를 제공할 수 있다. 계약자는 특별한 거래처 또는 고객의 설계 기준을 충족시킬 수 있는 다양한 물질을 선택할 수 있다. 계약자는 개시된 장치의 성분, 또는 상기 장치를 제공하거나 또는 제조하는데 사용되는 다른 장치의 제작, 배달, 판매 또는 설치를 하청할 수 있다. 또한, 계약자는 장치를 제조하는데 사용되는 물질을 쌓아 놓기 위해 또는 장치 및/또는 그의 성분을 보관하기 위해 부지를 답사하고 하나 이상의 구역을 설계하거나 또는 지정할 수 있다. 또한, 계약자는 제공된 장치를 유지할 수 있거나, 변경할 수 있거나 또는 업그레이드할 수 있다. 계약자는 이러한 업무를 하청함으로써 또는 상기 유지보수 또는 변경을 위해 필요한 서비스 또는 성분을 직접 제공함으로써 이러한 유지보수 또는 변경을 제공할 수 있고, 일부 경우에서 계약자는 기존의 압력 필터 또는 다른 제조 장치, 또는 그의 부품을 "개조 키트"(retrofit kit)로 변경해서 본원에서 논의되는 시스템 및 방법의 하나 이상의 방법 단계, 장치, 성분 또는 특징을 포함하는 변경된 장치를 달성할 수 있다.

비록 본 발명을 특별한 실시양태 및 응용 면에서 기술하였을지라도, 이 가르침에 비추어서 관련 분야의 통상의 기술자는 청구된 발명의 정신으로부터 벗어나지 않거나 또는 그 범위를 초과하지 않고서 추가의 실시양태 및 변경을 생성할 수 있다.

예를 들어, 일부 실시양태에서는, 또한 자체 지지된 이성분 니들드 펠트 (스크림을 포함하지 않음)를 사용할 수 있다. 게다가, 본 발명의 일부 실시양태는 일반적으로 10 내지 20 ㎛인 평균 기공 크기를 갖는 소결된 다공성 물질의 층을 포함하는 반면, 어떤 물질이 사용되는지에 의존해서 5 내지 150 ㎛ 및 심지어 300 ㎛ 이하 범위의 공칭 기공 크기 값을 갖는 것이 가능할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 섬유 물질은 폴리에스테르 섬유, 및 이성분 폴리에틸렌 시스로 둘러싸인 폴리에스테르의 블렌드를 포함할 수 있고, 여기서 소결된 다공성 물질은 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE)을 포함한다. 별법으로, 일부 실시양태에서는, 부직 섬유 물질이 폴리에스테르 섬유 및 이성분 폴리에틸렌 시스로 둘러싸인 폴리프로필렌 섬유의 블렌드를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 섬유 물질은 폴리에스테르 섬유, 이성분 폴리에틸렌 시스로 둘러싸인 폴리프로필렌 섬유, 및 이성분 폴리에틸렌 시스로 둘러싸인 폴리프로필렌 섬유의 블렌드를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 다공성 소결된 물질은 저밀도 유형 (LDPE), 고밀도 유형 (HDPE), 및 초고분자량 유형 (UHMWPE)을 포함하는 하나 이상의 유형의 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.

본원에서 논의된 이성분 섬유는 폴리프로필렌 코어 및 고밀도 폴리에틸렌 시스를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이성분 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체 (CoPET) 시스 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단독중합체 (PET) 코어를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이성분 섬유는 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 시스 및 PET 코어를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, HDPE 시스 및 폴리프로필렌 (PP) 코어가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 폴리페닐렌 술피드 (PPS) 시스 및 PET 코어가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이성분 섬유는 PET 시스 및 폴리락티드/열가소성 지방족 폴리에스테르 (PLA) 코어를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, PET 시스 및 폴리아미드 (예를 들어, PA6) 코어가 사용될 수 있다. PET, PPS, PA, PE 또는 PE를 포함하는 단일 모노필라멘트 섬유가 단독으로 또는 이성분 섬유와 함께 부직 섬유 물질 내에 제공될 수 있다. 부직 섬유 물질 (10)은 비제한적으로 폴리아미드 P84®, 듀폰(DuPont)에서 제조한 노멕스(NOMEX)® 중합체, 갈색 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 또는 백색 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)를 포함하는 조성을 갖는 섬유를 포함할 수 있다.

여과 매체, 여과 매체의 제조 장치 및 그의 제조 방법 및 사용 방법의 일부 본원의 바람직한 실시양태를 위에서 나타내고 기술하였지만, 본 발명이 그것에 제한되지 않고, 다음 특허청구범위의 범위 내에서 다른 방식으로 다양하게 구현되고 실시될 수 있다는 것을 명백히 이해해야 한다.

1: 제1 방법
10: 부직 섬유 물질
20: 결합 물질의 웹
30: 소결된 다공성 물질
40: 상부 제1 롤러
42: 하부 제1 롤러
50: 상부 제2 롤러
52: 하부 제2 롤러
60: 제1 적층체
70: 필터 매체
100: 제2 방법
100A: 제1 단계
100B: 제2 단계
110: 부직 섬유 물질
120: 결합 물질의 웹
130: 소결된 다공성 물질
140: 상부 제1 롤러
142: 하부 제1 롤러
150: 상부 제2 롤러
152: 하부 제2 롤러
160: 제1 적층체
170: 필터 매체
210: 부직 섬유 물질
212: 시스
214: 보이드
216: 코어
220: 결합 물질의 웹
226: 스트랜드
230: 소결된 다공성 물질
232: 천공구멍
234: 기공
300: 진공 벨트 필터
370: 필터 매체
400: 진공 드럼 필터
470: 필터 매체
500: 진공 디스크 필터
570: 필터 매체
600: 필터 프레스
670: 필터 매체
700: 자동 압력 필터
770: 필터 매체
800: 이성분 섬유
802: 제1 중합체
804: 제2 중합체
810: 이성분 섬유
812: 제1 중합체
814: 제2 중합체
820: 삼성분 섬유
822: 제1 중합체
824: 제2 중합체
826: 제3 중합체
830: 삼성분 섬유
832: 제1 중합체
834: 제2 중합체
836: 제3 중합체
840: 삼성분 섬유
842: 제1 중합체
844: 제2 중합체
846: 제3 중합체
900: 제3 방법
900A: 제1 단계
900B: 제2 단계
910: 부직 섬유 물질
920: 결합 물질의 웹
930: 소결된 다공성 물질
940: 상부 제1 롤러
942: 하부 제1 롤러
944: 상부 제3 롤러
946: 하부 제3 롤러
950: 상부 제2 롤러
952: 하부 제2 롤러
960: 제1 적층체
970: 필터 매체
980: 상부 벨트
990: 하부 벨트
1000: 제3 방법
1002: 제1 단계
1004: 제2 단계
1006: 제3 단계
1008: 제4 단계
1010: 제5 단계

Claims

액체를 슬러리로부터 추출하며 슬러리로부터 필터 케이크를 생산하도록 구성된 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법이며,
부직 섬유 물질(10, 110)의 층을 제공하는 단계;
결합 물질의 웹(20)을 제공하는 단계;
소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 제공하는 단계;
부직 섬유 물질(10, 110)의 층과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계; 및
부직 섬유 물질(10, 110)의 층과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계 이후, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 결합 물질의 웹(20)에 접합시키는 단계를 포함하고,
부직 섬유 물질(10, 110)은 비지지된 또는 스크림-지지된 니들드 펠트를 포함하고,
결합 물질(20)의 웹은 중합체 스트랜드의 시어 시트를 포함하고, 중합체 스트랜드는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 우레탄, 올레핀 중합체, 또는 그의 복합물을 포함하는, 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제1항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)의 층과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 제1 적층체(60, 160)를 형성하는 적층 단계를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제2항에 있어서, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 것을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
삭제
제1항에 있어서, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층이 적어도 1종의 중합체를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제5항에 있어서, 적어도 1종의 중합체가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 에틸 비닐 아세테이트, 폴리카르보네이트, 폴리카르보네이트 알로이, 나일론 6, 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 폴리에테르술폰 (PES), 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 중 적어도 1종을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제6항에 있어서, 적어도 1종의 중합체가 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE) 또는 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE)을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제5항에 있어서, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층이 제1 중합체의 입자 및 제2 중합체의 입자를 포함하며,
여기서 상기 제1 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르술폰, 폴리스티렌, 폴리에테르 이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 제2 중합체는 열가소성 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌, 폴리부텐, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌-부텐 공중합체, 폴리에틸렌-옥텐 공중합체, 폴리에틸렌-헥센 공중합체, 염소화 폴리에틸렌, 클로로-술폰화 폴리에틸렌, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌, 폴리우레탄과 폴리에스테르 또는 폴리에테르를 갖는 다블록 공중합체, 1,3-디엔, 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제1항에 있어서, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층이 20 내지 80%의 평균 기공률을 갖는 망상 구조를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제1항에 있어서, 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층이 15 파운드 미만의 ASTM D747에 따른 강성을 구성하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
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제1항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)이 상이한 중합체 물질의 코어 및 시스를 갖는 이성분 중합체 섬유를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제12항에 있어서, 상기 이성분 중합체 섬유가 폴리프로필렌 코어 및 고밀도 폴리에틸렌 시스를 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제1항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)이 다성분 섬유를 포함하며, 여기서 다성분 섬유는 폴리에틸렌 (PE), 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 글리콜-개질된 PET (PETG), 폴리프로필렌 (PP), 폴리락트산 (PLA), 폴리페닐렌 술피드 (PPS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (폴리에스테르/PET), 코폴리에스테르 (CoPET), 및 그의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 2종의 상이한 중합체 물질을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제14항에 있어서, 다성분 중합체 섬유가 삼성분 섬유인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
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제1항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 융합 벨트 적층기를 사용하여 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제19항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 1 내지 10 미터/분의 속도로 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제20항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 4.5 내지 5.5 미터/분의 속도로 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제19항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 0.1 내지 2.5 mm의 높이 압축을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제22항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 0.9 내지 1.5 mm의 높이 압축을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제19항에 있어서, 부직 섬유 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 100 내지 150℃의 온도에서 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제24항에 있어서, 부직 펠트 물질(10, 110)과 결합 물질의 웹(20)을 접합시키는 단계가 모든 적층 대역 상에서 120 내지 130℃의 온도에서 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제3항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 융합 벨트 적층기를 사용하여 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제3항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 0.5 내지 5 미터/분의 속도로 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제27항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 2.0 내지 2.5 미터/분의 속도로 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제3항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 0.1 내지 5 mm의 높이 압축을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제29항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 2.2 내지 2.8 mm의 높이 압축을 포함하는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제3항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 적층 대역 상에서 100 내지 150℃의 온도에서 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제31항에 있어서, 제1 적층체(60, 160)와 소결된 다공성 중합체 물질(30)의 층을 적층하는 단계가 모든 적층 대역 상에서 120 내지 130℃의 온도에서 수행되는 것인 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법.
제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제10항, 제12항 내지 제15항 및 제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따른 대규모 산업용 여과 장치용 필터 매체(70, 170)의 제조 방법에 의해 제조된 필터 매체 제품.
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