CN108744720B - 一种应用于高粘度场合的滤芯及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于高粘度场合的滤芯及其生产方法，滤芯由内至外包括内芯、中间过滤层和外层，所述内芯为由双组份纤维无纺滤膜热熔卷绕而成的空心柱芯结构，所述中间过滤层卷绕在内芯外表面，所述中间过滤层由玻璃纤维膜卷绕而成，所述外层卷绕在中间过滤层外表面，所述外层由聚丙烯无纺膜卷绕而成；生产所述滤芯的方法包括以下步骤：一、制备内芯；二、制备中间过滤层；三、制备外层；四、边封裁切。本发明制备的滤芯外松内紧，由内到外过滤效率逐步增大，对高粘度化学品进行过滤时，具有耐压性更好，纳污量更大，过滤效率更高的效果。
Description
技术领域
本发明涉及过滤滤芯的生产制造技术领域，尤其涉及一种应用于高粘度场合的滤芯及其生产方法。
背景技术
微电子行业的化学品如光刻胶属于高粘度的高纯化学品，由于微电子行业的高精密度要求，这些高纯化学品需要经过多级过滤，才能使用于制程。
高粘度化学品是指粘度远大于水的流态，如化学纤维的高聚物溶液的粘度可达几十泊至上百泊。它在过滤过程中往往表现出与低粘度液体不同的特性，因为随着分子量的增加，其粘度大幅度升高。高粘度化学品的表观粘度一般随着剪切速率的增加而降低。高粘度化学品的过滤目的主要是除去其中的粒状杂质，这些杂质大部分是多种形态的胶粒和半胶粒、非均质性杂质及来自原料的固体颗粒，杂质的粒度一般为1μm～100μm，大部分小于20μm，极易堵塞过滤介质孔隙。过滤时，这些杂质在过滤介质上先形成滤饼，并逐渐堵塞过滤介质，或沉积在孔道中，或穿过滤孔。高粘度化学品的过滤历来是过滤领域的难题，因为设计和选择适合于高粘度液体的过滤介质和过滤器比较困难。一是必须考虑过滤液体的粘度，以及可能造成的堵塞程度；二是要考虑过滤液体的侵蚀性、过滤精度要求和过滤液体的成本；三是要考虑过滤速率、压力的极限，以及杂质排放和过滤介质易于清洗再生等。
影响过滤器性能的主要有以下三个方面：1、过滤介质的设计和选择；2、过滤元件的设计和加工；3、过滤器的结构设计。
过滤介质决定了流速和对聚合物中杂质的截留能力。例如，不锈钢丝网，可在低的压差下截留颗粒杂质；烧结金属纤维(无纺介质)，具有高达50％～90％的孔隙率，截留能力很高，寿命也长，过滤精度可达1μm；金属粉末烧结网和陶瓷烧结滤芯，则属深层过滤介质，过滤精度可达0.1μm，但价格较高，孔隙率低，对高粘度液体滤阻较大，会导致过滤介质或过滤器的损坏。深层过滤是指被过滤的杂质截留在结构内部，捕获机理基本上基于吸附压紧，而表面过滤则属于直接截拦。现有高粘度液体过滤使用的滤芯大多存在体积大，耐压低，纳污量少，易堵塞，维护费用高等问题，不利于生产的连续进行。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种应用于高粘度场合的滤芯，该滤芯外松内紧，由内到外过滤效率逐步增大，对高粘度化学品进行过滤时，具有耐压性更好，纳污量更大，过滤效率更高的效果。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种应用于高粘度场合的滤芯，所述滤芯呈外松内紧结构，所述滤芯由内至外包括内芯、中间过滤层和外层，所述内芯为由双组份纤维无纺滤膜通过热熔卷绕形成的中空柱芯结构，所述中间过滤层卷绕在内芯外表面，所述中间过滤层由玻璃纤维膜卷绕形成，所述外层卷绕在中间过滤层外表面，所述外层由聚丙烯无纺膜卷绕形成。
进一步，所述双组份纤维无纺滤膜是由双组份纤维组成，所述双组份纤维是以聚丙烯材料为纤维芯、聚乙烯材料为纤维壳的皮芯式纤维结构。
进一步，所述滤芯的直径尺寸为63～70mm。
本发明的另一个目的是提供一种生产所述的应用于高粘度场合的滤芯的方法，包括以下步骤：
内芯制备：将双组份纤维无纺滤膜导入滤芯卷绕机中的卷绕辊上，并用压辊压住，通入循环热风，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，卷绕的同时，卷绕机上的计米仪测量卷绕的长度，卷绕长度达到0.2～1.2m时，暂停卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，得到内芯；
中间过滤层制备：将玻璃纤维膜一端导入卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使玻璃纤维膜在卷绕辊上进行卷绕，计米仪测量卷绕的长度新增加0.02～0.3m时，暂停卷绕，裁断玻璃纤维膜，即在内芯外形成中间过滤层；
外层制备：将聚丙烯无纺膜一端导入卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使聚丙烯无纺膜在卷绕辊上进行卷绕，检测光电开关开启时，滤芯卷绕结束，即在中间过滤层外形成外层，得到滤芯毛坯；
边封切割：用焊接丝对卷绕形成的滤芯毛坯的卷边进行边封，取出并用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断，制得滤芯。
制备内芯时，由于双组分纤维无纺滤膜的纤维壳表面微熔化，在卷绕过程中，双组分纤维无纺滤膜会一层层粘紧，形成紧密柱芯结构，而中间过滤层和外层均采用普通卷绕方式卷绕在内芯外，卷绕较松弛，使得制得的滤芯形成外松内紧的结构。
进一步，所述内芯制备步骤中通入的循环热风的温度为90～100℃。由于PE材料的熔点为92℃左右，PP材料的熔点为170℃左右，将循环热风的温度设置在90～100℃之间，既能使双组分纤维无纺滤膜的纤维壳PE材料表面微熔化，又不会对双组分纤维膜的纤维芯造成损伤。
进一步，所述内芯制备步骤中设定的线速度为0.05～0.7m/min、张力值为6～10N。
进一步，所述中间过滤层制备步骤中设定的线速度为0.05～0.5m/min、张力值为10～20N。
进一步，所述外层制备步骤中设定的线速度为0.05～0.7m/min、张力值为6～10N。
进一步，所述外层制备步骤中检测到卷绕直径达到63～70mm时光电开关开启。
进一步，所述滤芯呈外松内紧结构，所述滤芯应用于高粘度流体的过滤。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明的内芯采用双组分纤维无纺滤膜热熔卷绕形成，双组分纤维膜为以聚丙烯材料为纤维芯、聚乙烯材料为纤维壳的皮芯式纤维结构，过滤精度在1-10μm之间，绝对过滤效率在95％以上；内芯的制备过程中通入了90-100℃的循环热风，在此温度下，聚丙烯纤维芯不会受到任何损伤，而外层的聚乙烯纤维壳处于微熔状态，在卷绕过程中，微熔粘接形成卷绕紧密的内芯，本发明的内芯可耐压差8bar以上，不仅可以对滤芯起到强度支撑作用，而且由于PE微熔化，纤维之间交织，拦截效率更高，可以过滤终端的细微刚性颗粒，材料精度和过滤效率选用得当的情况下，可以进一步提高绝对过滤效果。
(2)玻璃纤维膜具有高过滤性和高污垢承载能力，能对胶体颗粒进行吸附，但玻璃纤维膜材料成本较高，采用普通折叠方式，寿命较短，成本激增，而本发明的滤芯在中间卷绕一层至两层的玻璃纤维膜，玻璃纤维膜过滤精度在1-10μm之间，既可以充分发挥玻璃纤维膜的过滤作用，又能节约生产成本；普通聚丙烯无纺膜过滤效率不高，但其经层层卷绕后，能起到深层过滤的作用，本发明在滤芯的外层卷绕过滤精度为1-10μm的聚丙烯无纺膜，可将大部分大颗粒截留于外层中。
(3)本发明的滤芯通过先热熔卷绕，再无力卷绕的方式制备形成，其结构外松内紧，耐压强度大；外层松散，几乎无过滤死角，可以最大限度的过滤掉高粘度产品里的大部分杂质，内层紧密，可有效过滤终端的细微刚性颗粒，而中间过滤层可以进行高效截留，从而使得滤芯由内到外逐级过滤、缓慢渗透，纳污量多，过滤效率逐步增大。
附图说明
图1是本发明一种应用于高粘度场合的滤芯的正视图；
图2是本发明一种应用于高粘度场合的滤芯的俯视图；
其中，内芯1、中间过滤层2、外层3。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
如图1和图2所示，本发明的一种应用于高粘度场合的滤芯，由内至外包括内芯1、中间过滤层2和外层3，内芯1为由双组份纤维无纺滤膜通过热熔卷绕形成的中空柱芯结构，双组份纤维无纺滤膜是由双组份纤维组成，双组份纤维是以聚丙烯材料(PP)为纤维芯、聚乙烯材料(PE)为纤维壳的皮芯式纤维结构，中间过滤层2卷绕在内芯1外表面，中间过滤层2由玻璃纤维膜卷绕形成，外层3卷绕在中间过滤层2外表面，外层3由聚丙烯无纺膜卷绕形成；采用的双组份纤维无纺滤膜、玻璃纤维膜、聚丙烯无纺膜的过滤精度均为1-10μm，且双组份纤维无纺滤膜的绝对过滤效率在95％以上。
本发明的一种应用于高粘度场合的滤芯的具体生产方法如实施例一至实施例四所示。
实施例一
一种应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备内芯：将门幅为1m的双组分纤维无纺滤膜一端导入卷绕机的卷绕辊中，并利用压辊压紧，通循环热风，循环热风的温度为90℃，使双组分纤维无纺滤膜的纤维壳PE材料表面微熔化；开启卷绕机，设置线速度为0.05m/min，设定张力值保持在6N，双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，形成卷绕膜；当卷绕机上的计米仪计数为1m时，卷绕膜的长度达到1m，卷绕机停止卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，制成内芯；
(2)制备中间过滤层：将门幅为1m的玻璃纤维膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.05m/min，设设定张力值保持在10N；当卷绕机上的计米仪累计计数1.3m时，玻璃纤维膜在内芯外表面卷绕0.3m，卷绕机停止卷绕，裁断玻璃纤维膜，在内芯外表面形成中间过滤层；
(3)制备外层：将门幅为1m的聚丙烯无纺膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.05m/min，设定张力值保持在6N，当卷绕直径为63mm时，检测卷绕直径的光电开关开启，卷绕机停止卷绕，裁断聚丙烯无纺膜，在中间过滤层外表面形成外层，滤芯毛坯制备完成。
(4)边封切割：利用焊接丝对卷绕辊上卷绕的滤芯毛坯的卷边进行边封，取下边封好的滤芯毛坯，利用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断并将滤芯裁成10英寸长度的小段滤芯。
实施例二
一种应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备内芯：将门幅为1.2m的双组分纤维无纺滤膜一端导入卷绕机的卷绕辊中，并利用压辊压紧，通循环热风，循环热风的温度为92℃，使双组分纤维无纺滤膜的纤维壳PE材料表面微熔化；开启卷绕机，设置线速度为0.5m/min，设定张力值保持在7N，双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，形成卷绕膜；当卷绕机上的计米仪计数为0.2m时，卷绕膜的长度达到0.2m，卷绕机停止卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，制成内芯；
(2)制备中间过滤层：将门幅为1.2m的玻璃纤维膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.5m/min，设定张力值保持在15N；当卷绕机上的计米仪累计计数0.3m时，玻璃纤维膜在内芯外表面卷绕0.1m，卷绕机停止卷绕，裁断玻璃纤维膜，在内芯外表面形成中间过滤层；
(3)制备外层：将门幅为1.2m的聚丙烯无纺膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.5m/min，设定张力值保持在7N，当卷绕直径为67mm时，检测卷绕直径的光电开关开启，卷绕机停止卷绕，裁断聚丙烯无纺膜，在中间过滤层外表面形成外层，滤芯毛坯制备完成。
(4)边封切割：利用焊接丝对卷绕辊上卷绕的滤芯毛坯的卷边进行边封，取下边封好的滤芯毛坯，利用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断并将滤芯裁成20英寸长度的小段滤芯。
实施例三
一种应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备内芯：将门幅为2m的双组分纤维无纺滤膜一端导入卷绕机的卷绕辊中，并利用压辊压紧，通循环热风，循环热风的温度为100℃，使双组分纤维无纺滤膜的纤维壳PE材料表面微熔化；开启卷绕机，设置线速度为0.7m/min，设定张力值保持在10N，双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，形成卷绕膜；当卷绕机上的计米仪计数为1.2m时，卷绕膜的长度达到1.2m，卷绕机停止卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，制成内芯；
(2)制备中间过滤层：将门幅为2m的玻璃纤维膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.7m/min，设定张力值保持在20N；当卷绕机上的计米仪累计计数1.22m时，玻璃纤维膜在内芯外表面卷绕0.02m，卷绕机停止卷绕，裁断玻璃纤维膜，在内芯外表面形成中间过滤层；
(3)制备外层：将门幅为2m的聚丙烯无纺膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.7m/min，设定张力值保持在10N，当卷绕直径为70mm时，检测卷绕直径的光电开关开启，卷绕机停止卷绕，裁断聚丙烯无纺膜，在中间过滤层外表面形成外层，滤芯毛坯制备完成。
(4)边封切割：利用焊接丝对卷绕辊上卷绕的滤芯毛坯的卷边进行边封，取下边封好的滤芯毛坯，利用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断并将滤芯裁成30英寸长度的小段滤芯。
实施例四
一种应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，包括以下步骤：
(1)制备内芯：将门幅为1.5m的双组分纤维无纺滤膜一端导入卷绕机的卷绕辊中，并利用压辊压紧，通循环热风，循环热风的温度为90℃，使双组分纤维无纺滤膜的纤维壳PE材料表面微熔化；开启卷绕机，设置线速度为0.7m/min，设定张力值保持在8N，双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，形成卷绕膜；当卷绕机上的计米仪计数为1.2m时，卷绕膜的长度达到1.2m，卷绕机停止卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，制成内芯；
(2)制备中间过滤层：将门幅为1.5m的玻璃纤维膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.2m/min，设设定张力值保持在6N；当卷绕机上的计米仪累计计数1.26m时，玻璃纤维膜在内芯外表面卷绕0.06m，卷绕机停止卷绕，裁断玻璃纤维膜，在内芯外表面形成中间过滤层；
(3)制备外层：将门幅为1.5m的聚丙烯无纺膜一端导入卷绕机上卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧；开启卷绕机，设置线速度为0.05m/min，设定张力值保持在10N，当卷绕直径为65mm时，检测卷绕直径的光电开关开启，卷绕机停止卷绕，裁断聚丙烯无纺膜，在中间过滤层外表面形成外层，滤芯毛坯制备完成。
(4)边封切割：利用焊接丝对卷绕辊上卷绕的滤芯毛坯的卷边进行边封，取下边封好的滤芯毛坯，利用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断并将滤芯裁成10英寸长度的小段滤芯。
对实施例一、实施例二、实施例三和实施例四制得的滤芯进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1
另外，经使用测试发现，通过以上方法制得的滤芯与传统滤芯相比，其使用寿命至少增加137％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (9)
1.一种应用于高粘度场合的滤芯，其特征在于，所述滤芯呈外松内紧结构，所述滤芯由内至外包括内芯、中间过滤层和外层，所述内芯为由双组分 纤维无纺滤膜通过通入循环热风热熔卷绕形成的中空柱芯结构，所述中间过滤层卷绕在内芯外表面，所述中间过滤层由玻璃纤维膜卷绕形成，所述外层卷绕在中间过滤层外表面，所述外层由聚丙烯无纺膜卷绕形成，所述双组分 纤维无纺滤膜是由双组分纤维组成，所述双组分 纤维是以聚丙烯材料为纤维芯、聚乙烯材料为纤维壳的皮芯式纤维结构。
2.根据权利要求1所述的一种应用于高粘度场合的滤芯，其特征在于，所述滤芯的直径尺寸为63～70mm。
3.一种如权利要求1-2任一项所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
内芯制备：将双组分 纤维无纺滤膜导入滤芯卷绕机中的卷绕辊上，并用压辊压住，通入循环热风，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使双组分纤维无纺滤膜在卷绕辊上进行卷绕，卷绕的同时，卷绕机上的计米仪测量卷绕的长度，卷绕长度达到0.2～1.2m时，暂停卷绕，裁断双组分纤维无纺滤膜，得到内芯；
中间过滤层制备：将玻璃纤维膜一端导入卷绕有内芯的卷绕辊上，并利用压辊压紧，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使玻璃纤维膜在卷绕辊上进行卷绕，计米仪测量卷绕的长度新增加0.02～0.3m时，暂停卷绕，裁断玻璃纤维膜，即在内芯外形成中间过滤层；
外层制备：将聚丙烯无纺膜一端导入卷绕有内芯和中间过滤层的卷绕辊上，并利用压辊压紧，开启卷绕机，设定线速度和张力值，使聚丙烯无纺膜在卷绕辊上进行卷绕，检测光电开关开启时，滤芯卷绕结束，即在中间过滤层外形成外层，得到滤芯毛坯；
边封切割：用焊接丝对卷绕形成的滤芯毛坯的卷边进行边封，取出并用滤芯切割机将滤芯毛坯两端的毛边裁断，制得滤芯。
4.根据权利要求3所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，其特征在于，所述内芯制备步骤中通入的循环热风的温度为90～100℃。
5.根据权利要求4所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，所述内芯制备步骤中设定的线速度为0.05～0.7m/min、张力值为6～10N。
6.根据权利要求5所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，所述中间过滤层制备步骤中设定的线速度为0.05～0.5m/min、张力值为10～20N。
7.根据权利要求6所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，所述外层制备步骤中设定的线速度为0.05～0.7m/min、张力值为6～10N。
8.根据权利要求7所述的应用于高粘度场合的滤芯的生产方法，所述外层制备步骤中检测到卷绕直径达到63～70mm时光电开关开启。
9.一种如权利要求8所述的生产方法生产出的滤芯，其特征在于，所述滤芯呈外松内紧结构，所述滤芯应用于高粘度流体的过滤。
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