ES2920610T3 - Procedimiento para filtrar un fluido calentado - Google Patents

Abstract

La fibra de aglutinante de bicomponente termoplástico se puede combinar con otros medios, fibras y otros componentes de filtración para formar un medio de filtración térmicamente unido. Los medios de filtración se pueden usar en unidades de filtro. Dichas unidades de filtro se pueden colocar en la corriente de un fluido móvil y pueden eliminar una carga particular de la transmisión móvil. La combinación única de fibra de medios, fibra de aglutinante bicomponente y otros aditivos y componentes de filtración proporcionan un medio de filtración que tiene propiedades únicas en las solicitudes de filtración. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para filtrar un fluido calentado

Campo de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para filtrar un fluido calentado como se define en la reivindicación 1. También se describe en el presente documento una capa formada, un medio o medios de filtración y un filtro que tiene resistencia, compresibilidad y alta capacidad para eliminar material particulado de una corriente de fluido en movimiento (aire, gas o líquido). El filtro y el medio filtrante comprenden un entramado no tejido adecuado para la eliminación de material particulado de líquidos y gases móviles usando permeabilidad, eficacia, carga y otros parámetros de filtración. También se describen en el presente documento capas de medios no tejidos que obtienen suficiente resistencia a la tracción, resistencia en húmedo, resistencia al estallido y otras propiedades para sobrevivir a las condiciones operativas comunes, tales como la variación en el caudal, la temperatura, la presión y la carga de material particulado mientras se eliminan cargas sustanciales de material particulado de la corriente de fluido. También se describen en el presente documento estructuras de filtro que comprenden una o más capas del medio de eliminación de material particulado con otras capas de medios similares o diferentes. Estas capas pueden estar soportadas sobre un soporte poroso o perforado y pueden proporcionar estabilidad mecánica durante las operaciones de filtrado. Estas estructuras se pueden formar en cualquiera de muchas formas de filtro tales como paneles, cartuchos, insertos, etc. Esta divulgación se refiere a capas de medios y a procedimientos de filtración de gas y líquidos acuosos o no acuosos. Las corrientes gaseosas pueden incluir aire y gases residuales industriales. Los líquidos pueden incluir agua, combustibles, aceite, hidráulicos y otros. La divulgación también se refiere a sistemas y procedimientos para separar material particulado arrastradas del gas o líquido. También se describen en el presente documento fluidos hidrófobos (tales como aceites o una emulsión de aceite acuoso u otra mezcla de aceite) que son arrastrados como aerosoles, desde corrientes de gas (por ejemplo, aerosoles transportados por el aire o aerosoles en gases del cárter). Las disposiciones preferentes también prevén la filtración de otros contaminantes finos, por ejemplo material de carbono, de las corrientes de gas. También se proporcionan procedimientos para llevar a cabo las separaciones.

Antecedentes de la invención

Durante muchos años se han fabricado telas no tejidas para muchos usos finales, incluyendo medios de filtración. Dichas estructuras pueden fabricarse a partir de materiales bicomponente o de núcleo y cubierta, como se divulga en, por ejemplo, Wincklhofer et al., patente de EE. UU. n.° 3.616.160; Sanders, patente de ^{E e .} UU. n.° 3.639.195; Perrotta, patente de EE. UU. n.° 4.210.540; Gessner, patente de EE. UU. n.° 5.108.827; Nielsen et al., patente de EE. UU. n.° 5.167.764; Nielsen et al., patente de EE. UU. n.° 5.167.765; Powers et al., patente de Estados Unidos n.° 5.580.459; Berger, patente de EE. ^{u U .} n.° 5.620.641; Hollingsworth et al., patente de ^{E e .} UU. n.° 6.146.436; Berger, patente de EE. UU. n.° 6.174.603; Dong, patente de EE. UU. n.° 6.251.224; Amsler, patente de EE. UU. n.° 6.267.252; Sorvari et al., patente de Estados Unidos n.° 6.355.079; Hunter, patente de EE. UU. n.° 6.419.721; Cox et al., patente de EE. UU. n.° 6.419.839; Stokes et al., patente de EE. UU. n.° 6.528.439; Amsler, patente de EE. UU. n.°. H2.086, patente de EE. UU. n.°. 5.853.439; patente de EE. UU. n.° 6.171.355; patente de EE. UU. n.° 6.355.076; patente de EE. UU. n.° 6.143.049; patente de EE. UU. n.° 6.187.073; patente de EE. UU. n.° 6.290.739; y patente de Estados Unidos n.° 6.540.801; patente de EE. UU. n.° 6.530.969. La patente de EE. UU. n.° 5.580.459 divulga una estructura de filtración que comprende un soporte y un entramado fibroso depositado en húmedo, unido térmicamente. El entramado está formado por una fibra bicomponente que comprende un componente formador de estructura y un componente termoadherible. Dichas estructuras han sido aplicadas y fabricadas tanto por procesamiento depositado con aire como depositado por vía húmeda y han sido usadas en aplicaciones de filtración de fluidos, tanto gaseosos como de aire y líquidos acuosos y no acuosos, con cierto grado de éxito. A este respecto, se ha descubierto que los entramados no tejidos que se usan para la eliminación de material particulado de fluidos móviles a menudo presentan una serie de desventajas.

Se han realizado muchos intentos para obtener dichas estructuras no tejidas con soportes perforados adecuados. En muchos materiales fundidos por soplado y capas hechas con técnicas de laminación térmica, las estructuras resultantes a menudo obtienen tamaños de poro incorrectos, eficacia reducida, permeabilidad reducida, falta de resistencia u otros problemas que hacen que el medio o la estructura de filtro sean insuficientes para aplicaciones útiles de filtración de fluidos. Existe una necesidad sustancial de medios de filtración, estructuras de filtro y procedimientos de filtración que puedan usarse para eliminar materiales particulados de corrientes de fluidos y, en particular, corrientes gaseosas tales como aire, líquidos acuosos y no acuosos tales como aceites lubricantes y fluidos hidráulicos. La invención proporciona dichos procedimientos. También se describe en el presente documento un medio único o combinaciones de capas de medio que logran una permeabilidad sustancial, una alta resistencia del medio, una eficacia sustancial y una larga vida útil de filtración.

Determinadas corrientes de gas, tales como los gases de escape del cárter de los motores diésel, transportan cantidades sustanciales de aceites arrastrados en su interior, en forma de aerosol. La mayoría de las gotas de aceite dentro del aerosol generalmente tienen un tamaño de 0,1 a 5,0 pm. Además, dichas corrientes de gas también transportan cantidades sustanciales de contaminantes finos, tales como contaminantes de carbono. Dichos contaminantes generalmente tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,5-3,0 pm. Es preferente reducir la cantidad de dichos contaminantes en estos sistemas. Una variedad de esfuerzos se han dirigido a los tipos de preocupaciones anteriores. Las variables hacia las que se desean mejoras generalmente se refieren a las siguientes: (a) problemas de tamaño/eficacia; es decir, un deseo de una buena eficacia de separación mientras que al mismo tiempo se evita el requisito de un gran sistema separador; (b) coste/eficacia; es decir, un deseo de buena o alta eficacia sin el requisito de sistemas sustancialmente caros;

(c) versatilidad; es decir, desarrollo de sistemas que puedan adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones y usos, sin una reingeniería significativa; y,

(d) facilidad de limpieza/regenerabilidad; es decir, el desarrollo de sistemas que puedan limpiarse (o regenerarse) fácilmente si así se desea, después de un uso prolongado.

Breve descripción de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para filtrar un fluido calentado como se define en la reivindicación 1. Se ha descubierto un medio o medios filtrantes y una estructura de filtro única capaz de eliminar eficazmente material particulado de una corriente de fluido móvil bajo una variedad de condiciones. El medio combina alta resistencia con excelentes propiedades de filtración. También se describe en el presente documento una lámina unida térmicamente, un medio filtrante o un filtro que contiene un medio moldeado o conformado. Combinando proporciones sustanciales de una fibra de medio orgánico o inorgánico, una fibra aglutinante termoplástica bicomponente, opcionalmente un aglutinante de resina, una fibra secundaria u otros materiales de filtración en una capa conformada, se obtienen estos materiales de lámina. El uso de la fibra bicomponente permite la formación de una capa de medio o elemento filtrante que se puede formar sin aglutinante de resina separado o con cantidades mínimas de un aglutinante de resina que reduce sustancialmente o evita la formación de película a partir de la resina aglutinante y también evita falta de uniformidad en el medio o elemento debido a la migración de la resina a una localización particular de la capa de medio. El uso de la fibra bicomponente permite una compresión reducida, mejora la solidez, aumenta la resistencia a la tracción y mejora la utilización de la fibra de medio tal como fibra de vidrio y otros materiales de fibra fina añadidos a la capa de medio o al elemento filtrante. La fibra de medio es aquella fibra que proporciona propiedades de filtración al medio, tales como tamaño de poro controlable, permeabilidad y eficacia. Además, la fibra bicomponente obtiene una procesabilidad mejorada durante la formulación de la pasta, la formación de láminas o capas y el procesamiento posterior, incluido el ajuste del espesor y el secado, el corte y la formación de elementos filtrantes. Estos componentes se combinan en diversas proporciones para formar un material de alta resistencia que tiene una capacidad de filtración, una permeabilidad y una vida útil de filtración sustanciales. El medio puede mantener, intacta, la capacidad de filtración durante periodos de tiempo sustanciales a caudales sustanciales y eficacia sustancial.

Se ha descubierto un medio filtrante y una estructura de filtro única capaz de eliminar material particulado de una corriente de fluido. El medio comprende una lámina, un medio o un filtro unidos térmicamente fabricados combinando una proporción sustancial de una fibra de medio y una fibra aglutinante termoplástica bicomponente. El medio puede comprender fibra de vidrio, una mezcla de fibras de diferentes diámetros de fibra, una resina aglutinante y una fibra aglutinante termoplástica bicomponente. Dicho medio puede fabricarse con fibras secundarias opcionales y otros materiales aditivos. Estos componentes se combinan para formar un material de alta resistencia que tiene una capacidad de flujo sustancial, permeabilidad y alta resistencia. El medio de la invención puede mantener intacta la capacidad de filtración a alta presión durante un período de tiempo sustancial. El medio y el filtro funcionan con un caudal sustancial, alta capacidad y eficacia sustancial.

En el presente documento se describe un medio de filtración o un medio que tiene una estructura no tejida unida térmicamente.

También se describe en el presente documento un medio o medios de filtración bicapa, tricapa o multicapa (4-20, 4­ 64 o 4-100 capas). En un modo de realización, el medio comprende el fluido móvil que pasa primero a través de una capa que comprende una capa de carga y posteriormente a través de otra capa que comprende una capa de eficacia. Una capa es una región del material que contiene una estructura fibrosa diferente que se puede lograr cambiando la cantidad de fibra, los tamaños o la cantidad de fibras diferentes usadas, o cambiando las condiciones del proceso. Las capas pueden fabricarse por separado y combinarse más tarde o simultáneamente.

También se describe en el presente documento una estructura de filtro. La estructura puede comprender una capa de medio o puede comprender una capa de medio de filtración de 2 a 100 como se describe anteriormente. Dichas capas pueden comprender un medio de filtración de capa de carga como se describe en el presente documento, y un medio de filtración de capa de eficacia como se describe en el presente documento o combinaciones de los mismos combinados también con otras capas de filtración, estructuras de soporte y otros componentes de filtro.

También se describe en el presente documento que tener un alto rendimiento de filtración comprende un medio de carga profunda que no se comprime ni se rasga cuando se somete a condiciones de aplicación o procesos de conversión. Dicho medio puede tener una baja solidez como resultado de un bicomponente de espaciado relativamente grande y una fibra de filtro.

La invención comprende un procedimiento para filtrar la fase fluida móvil que tiene una carga de material particulado usando los aspectos de filtración que se describen en el presente documento. La estructura de soporte permeable puede soportar el medio bajo la influencia del fluido a presión que pasa a través del medio y el soporte. El soporte mecánico puede comprender capas adicionales del soporte perforado, soporte de alambre, una malla de alta permeabilidad u otro soporte. Este medio comúnmente se aloja en un elemento filtrante, panel, cartucho u otra unidad comúnmente usada en la filtración de líquidos no acuosos o acuosos.

También se describe en el presente documento un procedimiento de filtrado con filtros de ventilación del cárter (CCV) preferentes. Se refiere particularmente al uso de medios filtrantes ventajosos, en disposiciones para filtrar gases del cárter. El medio preferente se proporciona en forma de lámina a partir de un proceso de deposición en húmedo. Puede incorporarse en disposiciones filtrantes, en una variedad de formas, por ejemplo, mediante un enfoque de envoltura o enrollado o proporcionando una construcción de panel. De acuerdo con la presente divulgación, se proporcionan construcciones de filtro para usos preferentes para filtrar los gases de escape de los cárteres del motor. Se proporcionan construcciones de ejemplo. También se proporcionan elementos filtrantes preferentes o disposiciones de cartuchos que incluyen el tipo de medio preferente. Además, se proporcionan procedimientos.

Los materiales del medio, tal como se describen en el presente documento, se pueden usar en una variedad de aplicaciones de filtro, incluyendo filtros de limpieza por pulsos y sin limpieza por pulsos para recogida de polvo, turbinas de gas y sistemas de inducción o admisión de aire del motor; sistemas de inducción o admisión de turbinas de gas, sistemas de admisión o inducción de motores de trabajo pesado, sistemas de admisión o inducción de motores de vehículos ligeros; aire de la cabina de vehículos; aire de cabina de vehículos todoterreno, aire de unidad de disco, extracción de tóner de fotocopiadora; Filtros HVAC en aplicaciones de filtración comerciales o residenciales. Los elementos filtrantes de papel son formas ampliamente usadas de medios de carga superficial. En general, los elementos de papel comprenden esteras densas de celulosa, fibras sintéticas u otras fibras orientadas a través de una corriente de gas que transporta material particulado. El papel se construye generalmente para ser permeable al flujo de gas, y también para tener un tamaño de poro suficientemente fino y una porosidad apropiada para inhibir el paso a su través de partículas mayores que un tamaño seleccionado. A medida que los gases (fluidos) pasan a través del papel de filtro, el lado corriente arriba del papel de filtro funciona mediante difusión e interceptación para capturar y retener partículas de tamaño seleccionado de la corriente de gas (fluido). Las partículas se recogen como una torta de polvo en el lado corriente arriba del papel de filtro. Con el tiempo, la torta de polvo también comienza a funcionar como un filtro, aumentando la eficacia.

En general, la invención se puede usar para filtrar corrientes de aire y gas que a menudo portan material particulado arrastrado en su interior. En muchos casos, la eliminación de parte o la totalidad del material particulado de la corriente es necesaria para las operaciones continuas, la comodidad o la estética. Por ejemplo, las corrientes de entrada de aire a las cabinas de los vehículos motorizados, a los motores de los vehículos motorizados o a los equipos de generación de energía; corrientes de gas dirigidas a turbinas de gas; y, las corrientes de aire a diversos hornos de combustión, a menudo incluyen material particulado en su interior. En el caso de los filtros de aire de cabina, es deseable eliminar la materia particulada por comodidad de los pasajeros y/o por estética. Con respecto a las corrientes de entrada de aire y gas a motores, turbinas de gas y hornos de combustión, es deseable eliminar el material particulado porque puede causar daños sustanciales al funcionamiento interno de los diversos mecanismos involucrados. En otros casos, los gases de producción o los gases de escape de procesos industriales o motores pueden contener material particulado. Antes de que dichos gases puedan ser, o deban ser, descargados a través de diversos equipos corriente abajo o a la atmósfera, puede ser deseable obtener una eliminación sustancial de material particulado de esas corrientes. En general, la tecnología se puede aplicar para filtrar sistemas líquidos. En las técnicas de filtrado de líquidos, se cree que el mecanismo de recogida es el tamizado cuando las partículas se eliminan a través de exclusión por tamaño. En una capa única la eficacia es la de la capa. La eficacia compuesta en una aplicación líquida está limitada por la eficacia de la capa única con la mayor eficacia. Los líquidos se dirigirían a través de los medios de acuerdo con la invención, con materiales particulados atrapados en su interior en un mecanismo de tamizado. En los sistemas de filtrado de líquidos, es decir, en los que el material particulado a filtrar es transportado en un líquido, dichas aplicaciones incluyen aplicaciones acuosas y no acuosas y mixtas acuosas/no acuosas tales como corrientes de agua, aceite lubricante, fluido hidráulico, sistemas de filtrado de combustible o colectores de niebla. Las corrientes acuosas incluyen corrientes naturales y artificiales, tales como efluentes, agua de refrigeración, agua de proceso, etc. Las corrientes no acuosas incluyen gasolina, combustible diésel, petróleo y lubricantes sintéticos, fluido hidráulico y otros fluidos de trabajo a base de éster, aceites de corte, aceite de calidad alimentaria, etc. Las corrientes mixtas incluyen dispersiones que comprenden composiciones de agua en aceite y de aceite en agua y aerosoles que comprenden agua y un componente no acuoso.

El medio usado en el procedimiento de la invención comprende una cantidad eficaz de una fibra aglutinante bicomponente. "Fibra bicomponente" significa un material termoplástico que tiene al menos una porción de fibra con un punto de fusión y una segunda porción termoplástica con un punto de fusión menor. La configuración física de estas fibras está típicamente en una estructura "paralela" o de "envoltura y núcleo". En una estructura paralela, las dos resinas se extruyen típicamente en una forma conectada en una estructura paralela. También se podrían usar fibras lobuladas donde las puntas tienen un polímero de punto de fusión más bajo. La "fibra de vidrio" es fibra hecha usando vidrio de diversos tipos. El término "fibras secundarias" puede incluir una variedad de fibras diferentes de fuentes naturales sintéticas o especiales. Dichas fibras se usan para obtener una lámina de medio unida térmicamente, medio o filtros y también pueden ayudar a obtener la permeabilidad de los poros, la eficacia, la resistencia a la tracción, la compresibilidad y otras propiedades de filtro deseables apropiadas. El medio usado en el procedimiento de la invención está diseñado para obtener la solidez, el espesor, el peso base, el diámetro de fibra, el tamaño de poro, la eficacia, la permeabilidad, la resistencia a la tracción y la compresibilidad apropiados para obtener propiedades de filtración eficaces cuando se usa para filtrar una determinada corriente móvil. La solidez es el volumen de fibra sólida dividido entre el volumen total del medio filtrante, normalmente expresado como un porcentaje. Por ejemplo, el medio usado para filtrar una corriente de aire cargada de polvo puede ser diferentes del medio usado para filtrar un aerosol de agua o aceite de una corriente de aire. Además, el medio usado para eliminar materiales particulados de una corriente líquida puede ser diferente del medio usado para eliminar materiales particulados de una corriente gaseosa. Cada aplicación de la tecnología de la invención se obtiene a partir de un determinado conjunto de parámetros operativos, como se analiza a continuación.

El medio de la invención puede fabricarse a partir de una fibra de medio. Las fibras de medio incluyen una amplia variedad de fibras que tienen el diámetro, la longitud y la relación de aspecto correctos para su uso en aplicaciones de filtración. Una fibra de medio preferente es una fibra de vidrio. Se puede usar una proporción sustancial de fibra de vidrio en la fabricación del medio de la invención. La fibra de vidrio proporciona control del tamaño de los poros y coopera con las otras fibras en el medio para obtener un medio de caudal sustancial, alta capacidad, eficacia sustancial y alta resistencia en húmedo. El término "fuente" de fibra de vidrio significa una composición de fibra de vidrio caracterizada por un diámetro promedio y relación de aspecto que se pone a disposición como una materia prima distinta. Las combinaciones de una o más de dichas fuentes no se leen en fuentes únicas,

Se ha descubierto que mezclando diversas proporciones de bicomponente y fibra de medio se puede obtener una resistencia y una filtración sustancialmente mejoradas. Además, la combinación de diversos diámetros de fibra puede dar como resultado propiedades mejoradas. Se pueden usar procesos de deposición en húmedo o en seco. En la fabricación del medio, se forma una estera de fibra usando el procesamiento en húmedo o bien en seco. La estera se calienta para fundir materiales termoplásticos para formar el medio adhiriendo internamente las fibras. La fibra bicomponente usada en el medio permite que la fibra se fusione en una lámina, medio o filtro mecánicamente estable. La fibra bicomponente que tiene una envoltura exterior de unión térmica hace que la fibra bicomponente se una con otras fibras en la capa del medio. La fibra bicomponente se puede usar con una resina acuosa o a base de solvente y otras fibras para formar el medio.

En el procesamiento de deposición en húmedo preferente, el medio se fabrica a partir de una pasta acuosa que comprende una dispersión de material fibroso en un medio acuoso. El líquido acuoso de la dispersión es, en general, agua, pero puede incluir otros diversos materiales tales como materiales de ajuste de pH, tensioactivos, antiespumantes, retardantes de la llama, modificadores de viscosidad, tratamientos de medios, colorantes y similares. El líquido acuoso normalmente se drena de la dispersión realizando la dispersión sobre un tamiz u otro soporte perforado que retiene los sólidos dispersos y haciendo pasar el líquido para proporcionar una composición de papel húmeda. La composición húmeda, una vez formada sobre el soporte, normalmente se deshidrata más mediante vacío u otras fuerzas de presión y se seca aún más evaporando el líquido restante. Después de que se retira el líquido, la unión térmica tiene lugar típicamente fundiendo alguna porción de la fibra termoplástica, resina u otra porción del material formado. El material fundido une el componente en una capa.

El medio se puede fabricar en equipo de cualquier escala, desde tamices de laboratorio hasta fabricación de papel de tamaño comercial. Para un proceso a escala comercial, las esteras bicomponente de la invención se procesan, en general, a través del uso de máquinas de fabricación de papel tales como Fourdrinier, cilindro de alambre, Stevens Former, Roto Former, disponibles comercialmente. máquinas Inver Former, Venti Former y

Delta Former inclinada. Preferentemente, se usa una máquina Delta Former inclinada. El proceso general implica fabricar una dispersión de fibras bicomponente, fibras de vidrio u otro material de medio en un líquido acuoso, drenar el líquido de la dispersión resultante para producir una composición húmeda y añadir calor para formar, unir y secar la composición no tejida húmeda para formar el medio útil.

Descripción detallada de la invención

El medio usado en el procedimiento de la invención se refiere a un medio compuesto, no tejido, depositado al aire o depositado en húmedo que tiene conformabilidad, rigidez, resistencia a la tracción, baja compresibilidad y estabilidad mecánica para las propiedades de filtración; alta capacidad de carga de material particulado, baja caída de presión durante el uso y un tamaño de poro y eficacia adecuados para su uso en la filtración de fluidos. Preferentemente, el medio de filtración típicamente se deposita en húmedo y está compuesto de una agrupación orientada aleatoriamente de una fibra de vidrio y una fibra bicomponente. Estas fibras se unen entre sí usando la fibra bicomponente y, a veces, con la adición de una resina aglutinante a la invención. Los medios que se pueden usar en el procedimiento de la invención contienen una fibra inorgánica, una fibra aglutinante bicomponente, un aglutinante y otros componentes. La fibra de medio de la invención puede incluir fibras orgánicas tales como fibras naturales y sintéticas que incluyen fibras de poliolefina, poliéster, nailon, algodón, lana, etc. La fibra de medio puede incluir fibra inorgánica tal como fibras de vidrio, metal, sílice, poliméricas y otras fibras relacionadas.

La estructura de filtro preferente comprende al menos una capa de medios soportada sobre una estructura de soporte perforada mecánicamente estable. El medio y el soporte a menudo se empaquetan en un panel, cartucho u otro formato de filtro. La capa de medio puede tener un tamaño de poro definido con el fin de eliminar materiales particulados de corrientes de fluido que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0,01 a 100 pm, de corrientes de gas que contienen líquidos en forma de niebla que tienen un tamaño de gota de aproximadamente 0,01 a 100 |jm, de corrientes acuosas que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0,1 a 100 |jm, de corrientes no acuosas que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0,05 a 100 jm o de corrientes de combustible, lubricante o hidráulicas que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0,05 a 100 jim.

Los atributos mecánicos son importantes para el medio filtrante, incluyendo la resistencia a la tracción en húmedo y en seco, la resistencia al estallido, etc. La característica de compresibilidad es importante. La compresibilidad es la resistencia (es decir) a la compresión o deformación en el sentido del flujo de fluido a través del medio. Esto debe ser suficiente para mantener el espesor de un material y, de este modo, mantener su estructura de poros y el flujo de filtración y el rendimiento de eliminación de material particulado. Muchos materiales depositados en húmedo de alta eficacia que usan saturación de resina convencional, materiales fundidos por soplado y otros materiales depositados por aire carecen de esta resistencia a la compresión y se repliegan bajo presión. Esto es especialmente un problema con los filtros de líquido, pero también puede ser un problema con los filtros de gas. Además, los medios que están plisados deben tener suficiente resistencia a la tracción para procesarlos a un filtro terminado con una estructura plisada integrada. Por ejemplo, plisado, corrugado, enrollado, roscado, desenrollado, laminado, revestimiento, soldadura ultrasónica, abollonado u otras operaciones de productos laminados. Los materiales sin suficiente resistencia a la tracción pueden romperse durante estos procesos.

La resistencia a la compresión se define aquí como el cambio porcentual en el espesor cuando se incrementa la presión aplicada durante la medición del espesor. Las resistencias a la compresión típicas de los materiales fabricados por la invención son las siguientes:

* Resistencia a la compresión cuando la presión varió de 879 kg-m2 a 28111 kg-m2 (1,25 lb-pul-2 a 40 lb-pul-2) 8 % a 40 %

* Resistencia a la compresión cuando la presión varió de 87,9 kg-m2 a 439 kg-m2 (0,125 lb- pul- 2 a 0,625 lb- pul- 2) 10 % a 20 %

La resistencia a la tracción se define aquí como la carga máxima que típicamente se expresa como una carga máxima por anchura de medio seco cuando se ejecuta una prueba de fuerza-deformación. La resistencia a la tracción variará normalmente con la orientación de la lámina. La orientación de interés para las operaciones con productos laminados es la dirección de la máquina. El intervalo de resistencia a la tracción en la dirección de la máquina para estas láminas bicomponente es de 0,036 kg/(mm de anchura) a 40 kg/(mm de anchura) (2 lb/(pul de anchura) a 40 lb/(pul de anchura)) o 0,089 kg/(mm de anchura) a 0,625 kg/(mm de anchura) (5 lb/(pul de anchura) a 35 lb/(pul de anchura)). Obviamente, esto variará con el espesor y la cantidad de fibras bicomponente.

Un filtro con una estructura de gradiente donde los poros del medio se vuelven más pequeños en el lado corriente abajo a menudo es útil. En otras palabras, la estructura porosa se vuelve continuamente más densa yendo desde el lado corriente arriba al corriente abajo. Como resultado, las partículas o contaminantes que se van a filtrar pueden penetrar a profundidades variables dependiendo del tamaño de partícula. Esto provoca que las partículas o contaminantes se distribuyan por toda la profundidad del material filtrante, reduciendo la acumulación de la caída de presión y prolongando la vida útil del filtro.

En otros casos, por ejemplo, cuando se filtran nieblas de aceite o agua de las corrientes de gas, a menudo es ventajoso usar un filtro con una estructura de gradiente donde los poros del medio se hacen más grandes en el lado de corriente abajo. En otras palabras, la estructura porosa se vuelve menos densa yendo desde el lado corriente arriba al corriente abajo. En general, esto da como resultado una menor superficie de fibra en las regiones corriente abajo. Como resultado, las gotas capturadas se ven obligadas a unirse y fusionarse en gotas más grandes. Al mismo tiempo, estas regiones corriente abajo son más abiertas y permiten que las gotas ahora más grandes se drenen del material filtrante. Estos tipos de estructuras de gradiente se pueden fabricar en una sola capa estratificando las fibras más finas corriente abajo o corriente arriba, o formando y combinando varias capas discretas aplicando una serie de diferentes pastas. A menudo, cuando se combinan capas discretas, las técnicas de laminación dan como resultado la pérdida de área útil de superficie de filtración. Esto es cierto para la mayoría de los sistemas de laminación con adhesivo que se realizan revistiendo una superficie con adhesivo y, a continuación, poniendo en contacto las capas, ya sea que se haga en un revestimiento homogéneo o en un patrón de puntos. Lo mismo ocurre con el material unido por puntos mediante unión ultrasónica. Un rasgo característico único cuando se usan fibras bicomponente en la lámina o material filtrante es que el bicomponente no solo une las fibras de las capas individuales entre sí, sino que también puede actuar para unir las capas entre sí. Esto se ha logrado en la laminación térmica convencional, así como a través del plisado.

El medio filtrante usado en el procedimiento de la presente invención típicamente es adecuado para propiedades de filtración de alta eficacia, de modo que los fluidos, incluyendo el aire y otros gases, el combustible acuoso y no acuoso, el lubricante hidráulico u otros fluidos similares, pueden filtrarse rápidamente para eliminar materiales particulados contaminantes.

Los motores diésel cargados a presión a menudo generan gases de escape, es decir, un flujo de mezcla de aire y combustible que se filtra a través de los pistones desde las cámaras de combustión. Dichos "gases de fuga" generalmente comprenden una fase gaseosa, por ejemplo aire o gases de escape de la combustión, que porta en su interior: (a) fluido hidrófobo (por ejemplo, aceite que incluye aerosol de combustible) que comprende principalmente gotas de 0,1-5,0 pm (principalmente, en número); y, (b) contaminante de carbono de la combustión que típicamente comprende partículas de carbono, la mayoría de las cuales tienen un tamaño de aproximadamente 0,1-10 pm. Dichos "gases de fuga" generalmente se dirigen hacia el exterior desde el bloque motor, a través de un respiradero de fuga. En el presente documento, cuando se usa el término fluidos "hidrófobos" en referencia al aerosol líquido arrastrado en el flujo de gas, se hace referencia a fluidos no acuosos, especialmente aceites. En general, dichos materiales son inmiscibles en agua. En el presente documento, el término "gas" o variantes del mismo, usado en relación con el fluido portador, se refiere al aire, los gases de escape de la combustión y otros gases portadores para el aerosol. Los gases pueden transportar cantidades sustanciales de otros componentes. Dichos componentes pueden incluir, por ejemplo, cobre, plomo, silicona, aluminio, hierro, cromo, sodio, molibdeno, estaño y otros metales pesados. Los motores que funcionan en sistemas tales como camiones, maquinaria agrícola, botes, autobuses y otros sistemas que generalmente comprenden motores diésel, pueden tener flujos de gas significativos contaminados como se describe anteriormente. Por ejemplo, los caudales pueden ser de aproximadamente 0,61 a 15,24 metros por minuto (2 a 50 pies cúbicos por minuto (cfm)), típicamente de 1,524 a 3,048 metros por minuto (de 5 a 10 cfm). En dicho separador de aerosol en, por ejemplo, un motor diésel turbocargado, el aire se lleva al motor a través de un filtro de aire, que limpia el aire tomado de la atmósfera. Un turbo empuja aire limpio al interior del motor. El aire sufre compresión y combustión al acoplarse con pistones y combustible. Durante el proceso de combustión, el motor emite gases de escape. Una disposición filtrante está en comunicación de flujo de gas con el motor y limpia los gases de fuga que regresan al sistema de admisión o inducción de aire. Los gases y el aire son nuevamente arrastrados por el turbo y hacia el motor. Se proporciona la disposición filtrante en comunicación de flujo de gas que se usa para separar una fase líquida hidrófoba de una corriente gaseosa (a veces denominada en el presente documento como disposición coalescedora/separadora). En funcionamiento, un flujo de gas contaminado se dirige a la disposición coalescedora/separadora. Dentro de la disposición, la fase de aceite fino o fase de aerosol (es decir, fase hidrófoba) se fusiona. La disposición está construida de modo que, a medida que la fase hidrófoba se fusiona en gotas, drenará como un líquido de modo que pueda recogerse y eliminarse fácilmente del sistema. Con las disposiciones preferentes que se describen a continuación, el coalescedor o coalescedor/separador, especialmente con la fase oleosa parcialmente cargada sobre él, funciona como un filtro para otros contaminantes (tales como el contaminante de carbono) transportados en la corriente de gas. De hecho, en algunos sistemas, a medida que el aceite se drena del sistema, proporcionará cierta autolimpieza del coalescedor porque el aceite transportará una porción del contaminante de carbono atrapado. Los principios de acuerdo con la presente descripción pueden implementarse en disposiciones de una sola fase o disposiciones de múltiples fases. En muchas de las figuras; se representan disposiciones de múltiples fases. En las descripciones generales, se explicará cómo se pueden variar las disposiciones a una disposición de una sola fase, deseada.

Se ha descubierto, en un modo de realización, que dos medios filtrantes de esta descripción se pueden combinar en un modo de realización. Se puede usar una capa de carga y una capa de eficacia, teniendo cada una de dichas capas estructuras y propiedades de filtración distintas, para formar una capa compuesta. La capa de carga es seguida en una trayectoria fluida por una capa de eficacia. La capa de eficacia es una capa altamente eficaz que tiene una porosidad, eficacia, permeabilidad y otras características de filtración adecuadas para eliminar cualquier material particulado dañino restante de la corriente de fluido a medida que el fluido pasa a través de la estructura de filtro. El medio de filtración de carga de la invención tiene un peso base de 30 a 100 g-m-2. La capa de eficacia tiene un peso base de 40 a 150 g-m-2. La capa de carga tiene un tamaño promedio de poro de 5 a 30 pm. La capa de eficacia tiene un tamaño de poro más pequeño que la capa de carga que varía entre 0,5 y 3 pm. La capa de carga tiene una permeabilidad que varía entre 15,24 y 60,96 m-min-1 (50 a 200 pies-min-1). La capa de eficacia tiene una permeabilidad de 1,52 a 9,14 m-s-1 (5 a 30 pies-min-1). La capa de carga o la capa de eficacia de la invención tiene una resistencia al estallido en húmedo superior a 0,351 kg-cirr2 (5 lb-pul-2), típicamente de 0,703 a 1,758 kg-cirr2 (de 10 a aproximadamente 25 lb-pul’2). La capa de filtración combinada tiene una permeabilidad de 1,22 a 6,10 m-min’1 (4 a 20 pies-min’1); una resistencia al estallido en húmedo de 0,703 a 1,406 kg-cm-2 (10 a 20 lb-pul-2) y un peso base de 100 a 200 g-m-2.

Diversas combinaciones de polímeros para la fibra bicomponente pueden ser útiles, pero es importante que el primer componente de polímero se funda a una temperatura menor que la temperatura de fusión del segundo componente de polímero y típicamente por debajo de 205 °C. Además, las fibras bicomponente se mezclan de manera integral y se dispersan uniformemente con las fibras de pulpa. La fusión del primer componente de polímero de la fibra bicomponente es necesaria para permitir que las fibras bicomponente formen una estructura pegajosa a modo de esqueleto que, al enfriarse, captura y une muchas de las fibras secundarias, así como también se une a otras fibras bicomponente.

En la estructura de envoltura y núcleo, el termoplástico de punto de fusión bajo (por ejemplo, aproximadamente 80 a 205 °C) se extruye típicamente alrededor de una fibra del material con punto de fusión mayor (por ejemplo, aproximadamente 120 a 260 °C). En uso, las fibras bicomponente tienen típicamente un diámetro de fibra de aproximadamente 5 a 50 pm, a menudo aproximadamente 10 a 20 pm, y típicamente en una forma de fibra, en general, tienen una longitud de 0,1 a 20 milímetros o a menudo tienen una longitud de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 15 milímetros. Dichas fibras pueden fabricarse a partir de una variedad de materiales termoplásticos que incluyen poliolefinas (tales como polietilenos, polipropilenos), poliésteres (tales como tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, PCT), náilones, incluido nailon 6, nailon 6,6, nailon 6,12, etc. Cualquier termoplástico que pueda tener un punto de fusión apropiado se puede usar en el componente de bajo punto de fusión de la fibra bicomponente, mientras que los polímeros de mayor punto de fusión se pueden usar en la porción de “núcleo” de punto de fusión más alto de la fibra. La estructura de la sección transversal de dichas fibras puede ser, como se analiza anteriormente, la estructura "paralela" o de "envoltura y núcleo" u otras estructuras que proporcionen la misma función de unión térmica. También se podrían usar fibras lobuladas donde las puntas tienen un polímero de punto de fusión más bajo. El valor de la fibra bicomponente es que la resina de peso molecular relativamente bajo puede fundirse en condiciones de formación de láminas, medios o filtros para actuar para unir la fibra bicomponente y otras fibras presentes en el material de fabricación de láminas, medios o filtros en una lámina medio o filtro mecánicamente estable.

Típicamente, los polímeros de las fibras bicomponente (núcleo/cubierta o envoltura y paralela) se componen de diferentes materiales termoplásticos, tales como por ejemplo, fibras bicomponente de poliolefina/poliéster (envoltura y núcleo) con lo que la poliolefina, por ejemplo, la envoltura de polietileno, se funde a una temperatura más baja que el núcleo, por ejemplo, poliéster. Los polímeros termoplásticos típicos incluyen poliolefinas, por ejemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno y copolímeros de los mismos, politetrafluoroetileno, poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polietileno, acetato de polivinilo, acetato de cloruro de polivinilo, butiral de polivinilo, resinas acrílicas, por ejemplo, poliacrilato y polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, poliamidas, concretamente nailon, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, poliestireno, alcohol polivinílico, poliuretanos, resinas celulósicas, concretamente, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, butirato de acetato de celulosa, etilcelulosa, etc., copolímeros de cualquiera de los materiales anteriores, por ejemplo, copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-ácido acrílico, copolímeros de bloques de estireno-butadieno, cauchos Kraton y similares. En particular preferente en la presente invención es una fibra bicomponente conocida como 271P disponible de DuPont. Otras fibras incluyen FIT201, Kuraray N720 y Nichimen 4080 y materiales similares. Todos estos demuestran las características de reticulación de la envoltura polimérica una vez completada la primera fusión. Esto es importante para aplicaciones líquidas en las que la temperatura de aplicación típicamente es superior a la temperatura de fusión de la envoltura. Si la envoltura no cristaliza completamente, el polímero de la envoltura se volverá a fundir en la aplicación y revestirá o dañará los equipos y componentes corriente abajo.

Las fibras de medio son fibras que pueden ayudar en la filtración o en la formación de una capa de medio estructural. Dicha fibra está hecha de varias fibras hidrófilas, hidrófobas, oleófilas y oleófobas. Estas fibras cooperan con la fibra de vidrio y la fibra bicomponente para formar un medio de filtración permeable mecánicamente estable, pero resistente, que puede soportar la tensión mecánica del paso de materiales fluidos y puede mantener la carga de material particulado durante el uso. Dichas fibras típicamente son fibras monocomponente con un diámetro que puede variar entre 0,1 y 50 pm y pueden fabricarse a partir de una variedad de materiales que incluyen algodón, lino, lana de origen natural, diversas fibras naturales celulósicas y proteicas, fibras sintéticas que incluyen fibras de rayón, acrílicas, de aramida, de nailon, de poliolefina, de poliéster. Un tipo de fibra secundaria es una fibra aglutinante que coopera con otros componentes para unir los materiales en una lámina. Otro tipo, una fibra estructural, coopera con otros componentes para incrementar la resistencia a la tracción y al estallido de los materiales en condiciones secas y húmedas. Además, la fibra aglutinante puede incluir fibras hechas de polímeros tales como cloruro de polivinilo y alcohol polivinílico. Las fibras secundarias también pueden incluir fibras inorgánicas tales como fibra de carbono/grafito, fibra metálica, fibra cerámica y combinaciones de las mismas.

Las fibras termoplásticas incluyen, pero no se limitan a, fibras de poliéster, fibras de poliamida, fibras de polipropileno, fibras de copolieteréster, fibras de tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polibutileno, poliétercetonacetona (PEKK), fibras de polieteretercetona (PEEK), fibras de polímero cristalino líquido (LCP) y mezclas de las mismas. Las fibras de poliamida incluyen, pero no se limitan a, nailon 6,66, 11, 12, 612 y "náilones" de alta temperatura (tales como el nailon 46) que incluyen fibras celulósicas, acetato de polivinilo, fibras de alcohol polivinílico (que incluyen diversas hidrólisis de alcohol polivinílico tales como un 88 % de polímeros hidrolizados, un 95 % de hidrolizados, un 98 % de hidrolizados y un 99,5 % de hidrolizados), algodón, rayón viscosa, termoplástico tal como poliéster, polipropileno, polietileno, etc., acetato de polivinilo, ácido poliláctico y otros tipos de fibras comunes. Las fibras termoplásticas son generalmente finas (aproximadamente 0,55-22,2 dtex (aproximadamente 0,5-20 denier) de diámetro), cortas (aproximadamente 0,1-5 cm de longitud), cortadas, que posiblemente contienen aditivos convencionales previos a la formulación, tales como antioxidantes, estabilizantes, lubricantes, endurecedores, etc. Además, las fibras termoplásticas se pueden tratar en la superficie con un agente dispersante. Las fibras termoplásticas preferentes son fibras de poliamida y tereftalato de polietileno, siendo las más preferentes las fibras de tereftalato de polietileno.

La fibra de medio comprende una fibra de vidrio y puede incluir tipos de vidrio conocidos por las denominaciones: A, C, D, E, boro cero E, ECR, AR, R, S, S-2, N y similares, y, en general, cualquier vidrio que se pueda convertir en fibras mediante procesos de extracción usados para la fabricación de fibras de refuerzo o bien mediante procesos de hilatura usados para fabricar fibras de aislamiento térmico. Dicha fibra se usa típicamente como un diámetro de aproximadamente 0,1 a 10 pm y una relación de aspecto (longitud dividida entre el diámetro) de aproximadamente 10 a 10000. Estas fibras disponibles comercialmente están dimensionadas de forma característica con un revestimiento de dimensionamiento. Dichos revestimientos hacen que las fibras de vidrio, que de otro modo serían icónicamente neutras, se formen y permanezcan en haces. La fibra de vidrio con un diámetro inferior a aproximadamente 1 micrómetro no está dimensionada. Se dimensiona vidrio troceado de gran diámetro.

Los fabricantes de fibras de vidrio suelen emplear tamaños tales como este. La composición de dimensionamiento y el agente antiestático catiónico elimina la aglomeración de fibras y permite una dispersión uniforme de las fibras de vidrio al agitar la dispersión en el depósito. La cantidad típica de fibras de vidrio para una dispersión eficaz en la suspensión de vidrio está dentro del intervalo del 50 % a aproximadamente el 90 %, y más preferentemente aproximadamente el 50-80 %, en peso de los sólidos en la dispersión. Las combinaciones de fibras de vidrio pueden ayudar sustancialmente a mejorar la permeabilidad de los materiales. Se ha descubierto que combinar una fibra de vidrio que tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 0,3 a 0,5 pm, una fibra de vidrio que tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 1 a 2 pm, una fibra de vidrio que tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 3 a 6 pm, una fibra de vidrio con un diámetro de fibra de aproximadamente 6 a 10 pm y una fibra de vidrio con un diámetro de fibra de aproximadamente 10 a 100 pm en proporciones variables pueden mejorar sustancialmente la permeabilidad. Se cree que las combinaciones de fibra de vidrio obtienen un tamaño de poro controlado que da como resultado una permeabilidad definida en la capa de medio. Las resinas aglutinantes pueden comprender típicamente materiales poliméricos solubles en agua o sensibles al agua. Sus materiales poliméricos se proporcionan típicamente en forma seca o en dispersiones acuosas. Dichos materiales poliméricos útiles incluyen polímeros acrílicos, polímeros de etilenvinilacetato, alcohol etilenvinilpolivinílico, polímeros de alcohol etilenvinílico, polímeros de polivinilpirrolidona y cauchos y resinas naturales útiles en solución acuosa.

Sorprendentemente, se ha descubierto que los medios tienen una propiedad térmica sorprendente. Los medios después de la formación y la unión térmica a o por encima de la temperatura de fusión de la porción de fusión más baja de la fibra bicomponente, se pueden usar a temperaturas superiores a esa temperatura de fusión. Una vez formado térmicamente, el medio parece ser estable a temperaturas a las que el medio debería perder estabilidad mecánica debido al reblandecimiento o la fusión de la fibra. Se cree que existe alguna interacción en la masa unida que evita la fusión de la fibra y el fallo resultante del medio. En consecuencia, el medio se puede usar con una fase gaseosa o líquida móvil a una temperatura igual a o de 5,5 a 55 °C (10 a 100 °F) por encima de la temperatura de fusión de la porción de fusión más baja de la fibra bicomponente. Dichas aplicaciones incluyen filtración de fluidos hidráulicos, filtración de aceite lubricante, filtración de combustibles de hidrocarburos, filtración de gas de proceso caliente, etc.

Las resinas aglutinantes se pueden usar para ayudar a unir la fibra en una capa de medio mecánicamente estable. Dichos materiales de resina aglutinante termoplástica se pueden usar como un polvo seco o un sistema disolvente, pero típicamente son dispersiones acuosas (un látex o una de varias redes) de resinas termoplásticas de vinilo. No es necesario un componente aglutinante resinoso para obtener la resistencia adecuada para los papeles de la presente invención, pero se puede usar. La resina usada como aglutinante puede estar en forma de polímero soluble o dispersable en agua añadido directamente a la dispersión de fabricación de papel o en forma de fibras aglutinantes termoplásticas del material de resina entremezcladas con aramida y fibras de vidrio para activarse como aglutinante mediante calor aplicado después de que se haya formado el papel. Las resinas incluyen materiales de acetato de vinilo, resinas de cloruro de vinilo, resinas de alcohol polivinílico, resinas de acetato de polivinilo, resinas de acetilo de polivinilo, resinas acrílicas, resinas metacrílicas, resinas de poliamida, resinas de copolímero de etileno y acetato de polivinilo, resinas termoendurecibles tales como urea fenol, urea formaldehído, melamina, resina epoxídica, poliuretano, resinas de poliéster insaturadas endurecibles, resinas poliaromáticas, resinas de resorcinol y resinas elastoméricas similares. Los materiales preferentes para el polímero aglutinante soluble o dispersable en agua son resinas termoendurecibles solubles o dispersables en agua tales como resinas acrílicas, resinas metacrílicas, resinas de poliamida, resinas epoxi, resinas fenólicas, poliureas, poliuretanos, resinas de melamina formaldehído, poliésteres y resinas alquídicas, en general, y en particular, resinas acrílicas hidrosolubles, resinas metacrílicas, resinas de poliamida, que son de uso común en la industria papelera. Dichas resinas aglutinantes típicamente cubren la fibra y adhieren fibra a fibra en la matriz no tejida final. Se añade suficiente resina a la pasta para cubrir completamente la fibra sin provocar una película sobre los poros formados en la lámina, el medio o el material filtrante. La resina se puede añadir a la pasta durante la fabricación del papel o se puede aplicar al medio después de la formación.

El aglutinante de látex usado para unir entre sí el entramado tridimensional no tejido de fibra en cada capa no tejida, o usado como adhesivo adicional, se puede seleccionar de diversos adhesivos de látex conocidos en la técnica. El experto en la técnica puede seleccionar el adhesivo de látex particular dependiendo del tipo de fibras celulósicas que se van a unir. El adhesivo de látex se puede aplicar mediante técnicas conocidas tales como pulverización o formación de espuma. En general, se usan adhesivos de látex que tienen de un 15 a un 25 % de sólidos. La dispersión se puede hacer dispersando las fibras y a continuación añadiendo el material aglutinante o dispersando el material aglutinante y a continuación añadiendo las fibras. La dispersión se puede hacer, también, combinando una dispersión de fibras con una dispersión del material aglutinante. La concentración de fibras totales en la dispersión puede variar de un 0,01 a un 5 o de un 0,005 a un 2 por ciento en peso en base al peso total de la dispersión. La concentración de material aglutinante en la dispersión puede variar de un 10 a un 50 por ciento en peso en base al peso total de las fibras.

Los medios no tejidos pueden contener fibras secundarias hechas de varias fibras hidrófilas, hidrófobas, oleófilas y oleófobas. Estas fibras cooperan con la fibra de vidrio y la fibra bicomponente para formar un medio de filtración permeable mecánicamente estable, pero resistente, que puede soportar la tensión mecánica del paso de materiales fluidos y puede mantener la carga de material particulado durante el uso. Las fibras secundarias típicamente son fibras monocomponente con un diámetro que puede variar entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 50 pm y pueden fabricarse a partir de una variedad de materiales que incluyen algodón, lino, lana de origen natural, diversas fibras naturales celulósicas y proteicas, fibras sintéticas que incluyen fibras de rayón, acrílicas, de aramida, de nailon, de poliolefina, de poliéster. Un tipo de fibra secundaria es una fibra aglutinante que coopera con otros componentes para unir los materiales en una lámina. Otro tipo de fibra secundaria, una fibra estructural que coopera con otros componentes para incrementar la resistencia a la tracción y al estallido de los materiales en condiciones secas y húmedas. Además, la fibra aglutinante puede incluir fibras hechas de polímeros tales como cloruro de polivinilo y alcohol polivinílico. Las fibras secundarias también pueden incluir fibras inorgánicas tales como fibra de carbono/grafito, fibra metálica, fibra cerámica y combinaciones de las mismas.

Las fibras termoplásticas secundarias incluyen, pero no se limitan a, fibras de poliéster, fibras de poliamida, fibras de polipropileno, fibras de copolieteréster, fibras de tereftalato de polietileno, fibras de tereftalato de polibutileno, fibras de poliétercetonacetona (PEK^k ), fibras de polieteretercetona (PEE^k ), fibras de polímero cristalino líquido (LCP) y mezclas de las mismas. Las fibras de poliamida incluyen, pero no se limitan a, nailon 6, 66, 11, 12, 612 y "náilones" de alta temperatura (tales como el nailon 46) que incluyen fibras celulósicas, acetato de polivinilo, fibras de alcohol polivinílico (que incluyen diversas hidrólisis de alcohol polivinílico tal como un 88 % de polímeros hidrolizados, un 95 % de hidrolizados, un 98 % de hidrolizados y un 99,5 % de hidrolizados), algodón, rayón viscosa, termoplástico tal como poliéster, polipropileno, polietileno, etc., acetato de polivinilo, ácido poliláctico y otros tipos de fibras comunes. Las fibras termoplásticas son, en general, finas (5,55 -22,2 dtex (aproximadamente 0,5-20 denier) de diámetro), cortas (aproximadamente 0,1-5 cm de longitud), cortadas, que posiblemente contienen aditivos convencionales previos a la formulación, tales como antioxidantes, estabilizantes, lubricantes, endurecedores, etc. Además, las fibras termoplásticas se pueden tratar en la superficie con un agente dispersante. Las fibras termoplásticas preferentes son fibras de poliamida y tereftalato de polietileno, siendo las más preferentes las fibras de tereftalato de polietileno.

Los agentes humectantes fluoroorgánicos útiles en la presente invención para adición a las capas de fibra son moléculas orgánicas representadas por la fórmula

Rf-G

en la que Rf es un radical fluoroalifático y G es un grupo que contiene al menos un grupo hidrófilo tal como grupos catiónicos, aniónicos, no iónicos o anfóteros. Los materiales no iónicos son preferentes. Rf es un radical orgánico alifático, monovalente, fluorado que contiene al menos dos átomos de carbono. Preferentemente, es un radical orgánico monovalente perfluoroalifático saturado. Sin embargo, los átomos de hidrógeno o cloro pueden estar presentes como sustituyentes en la cadena del esqueleto. Si bien los radicales que contienen un gran número de átomos de carbono pueden funcionar adecuadamente, se prefieren los compuestos que no contienen más de 20 átomos de carbono, ya que los radicales grandes generalmente representan una utilización menos eficaz del flúor que la que es posible con cadenas esqueléticas más cortas. Preferentemente, Rf contiene aproximadamente de 2 a 8 átomos de carbono.

Los grupos catiónicos que se pueden utilizar en los agentes fluoroorgánicos empleados en la presente invención pueden incluir una amina o un grupo catiónico de amonio cuaternario que puede estar libre de oxígeno (por ejemplo, -NH2) o contener oxígeno (por ejemplo, óxidos de amina). Dichos grupos hidrófilos catiónicos de amina y amonio cuaternario pueden tener fórmulas tales como -NH² -(NH3)X, (NH(R2)²)X, -(NH(R2)3)X, o -N(R²)²-O, donde x es un contraión aniónico tal como haluro, hidróxido, sulfato, bisulfato o carboxilato, R2 es H o un grupo alquilo C^1-18, y cada R2 puede ser igual o diferente de otros grupos R2. Preferentemente, R2 es H o un grupo alquilo C^1-16 y X es haluro, hidróxido o bisulfato.

Los grupos aniónicos que se pueden utilizar en los agentes humectantes orgánicos fluorados empleados en esta invención incluyen grupos que por ionización pueden convertirse en radicales de aniones. Los grupos aniónicos pueden tener fórmulas tales como -COOM, -SO³M, -OSO³M, -PO³HM, -OPO³M² o -OPO³HM, donde M es H, un ion metálico (NR14)+ o (SR14)+, donde cada R1 es independientemente H o alquilo C¹-C⁶ sustituido o no sustituido. Preferentemente, M es Na+ o K+. Los grupos aniónicos preferentes de los agentes humectantes fluoroorgánicos usados en la presente invención tienen la fórmula -COOM o -SO³M. Incluidos dentro del grupo de agentes humectantes aniónicos fluoroorgánicos están los materiales poliméricos aniónicos fabricados típicamente a partir de monómeros carboxílicos mono y diácidos etilénicamente insaturados que tienen grupos fluorocarbonados colgantes. Dichos materiales incluyen tensioactivos obtenidos de 3M Corporation conocidos como FC-430 y FC-431.

Los grupos anfóteros que se pueden utilizar en el agente humectante orgánico fluorado empleado incluyen grupos que contienen al menos un grupo catiónico como se define anteriormente y al menos un grupo aniónico como se define anteriormente.

Los grupos no iónicos que se pueden utilizar en los agentes humectantes fluoroorgánicos empleados incluyen grupos que son hidrófilos pero que en condiciones de pH de uso agronómico normal no se ionizan. Los grupos no iónicos pueden tener fórmulas tales como -O(CH²CH²)xOH donde x es mayor que 1, -SO²NH² , -SO²NHCH²CH²OH, -SO²N(CH²CH²H)² , -CONH² , -CONHCH²CH²OH o - CON(CH²CH²OH)². Ejemplos de dichos materiales incluyen materiales de la siguiente estructura:

F(CF2CF2)n-CH2CH2O-(CH2CH2O)m-H

en la que n es de 2 a 8 y m es de 0 a 20.

Otros agentes humectantes fluoroorgánicos incluyen los fluoroquímicos catiónicos descritos, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 2.764.602; 2.764.603; 3.147.064 y 4.069.158. Dichos agentes humectantes fluoroorgánicos anfóteros incluyen los productos químicos fluorados anfóteros descritos, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 2.764.602; 4.042.522; 4.069.158; 4.069.244; 4.090.967; 4.161.590 y 4.161.602. Dichos agentes humectantes fluororgánicos aniónicos incluyen los fluoroquímicos aniónicos descritos, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. n.° 2.803.656; 3.255.131; 3.450.755 y 4.090.967.

Existen numerosos procedimientos para modificar la superficie de las fibras. Las fibras que mejoran el drenaje se pueden usar para fabricar los medios. Se pueden aplicar tratamientos durante la fabricación de las fibras, durante la fabricación de los medios o después de la fabricación de los medios como tratamiento posterior. Hay numerosos materiales de tratamiento disponibles, tales como fluoroquímicos o productos químicos que contienen silicona que aumentan el ángulo de contacto. Un ejemplo serían los fluoroquímicos de DuPont Zonyl tales como 8195. Numerosas fibras incorporadas en los medios filtrantes pueden tratarse para mejorar su capacidad de drenaje. Se pueden tratar fibras bicomponente compuestas de poliéster, polipropileno u otros polímeros sintéticos. También se pueden tratar fibras de vidrio, fibras sintéticas, cerámicas o fibras metálicas. Se están utilizando diversos fluoroquímicos tales como #8195, #7040 y #8300 de DuPont. El grado de los medios se compone de un 50 % en masa de fibra bicomponente 271P de DuPont cortada a 6 mm de largo, un 40 % en peso de poliéster 205 WSD de DuPont cortado a 6 mm y un 10 % en masa de DS-9501-11W Advantex de Owens Coming cortado a 6 mm. Este grado de medios se produjo usando el proceso de deposición en húmedo sobre un alambre inclinado que optimiza la distribución de las fibras y la uniformidad del medio. El medio se trata posteriormente en forma de medio o elemento con una mezcla diluida de Zonyl que incorpora un agente humectante fugitivo (alcohol isopropílico) y agua desionizada. El paquete de elementos envueltos y tratados se seca y se cura a 240 F para eliminar el líquido y activar el fluoroquímico.

Ejemplos de dichos materiales son los tensioactivos no iónicos Zonyl FSN de DuPont y Zonyl FSO de DuPont. Otro aspecto de los aditivos que se pueden usar en los polímeros de la invención incluye materiales de acrilato de fluorocarbono de bajo peso molecular tales como el material Scotchgard de 3M que tiene la estructura general:

CF3(CX2)n-acrilato

en la que X es -F o -CF³ y n es 1 a 7.

La siguiente tabla establece los parámetros útiles de las capas de los medios usados en el procedimiento de la invención:

TABLA 1

*1 lb/(pulaada de andiura"i equivale a Q.Q0571 N/m

*~pies-min ' es igual a 0.3043 m min '

Se ha descubierto tecnología mejorada de unión interna mejorada entre fibra y fibra del medio filtrante. La fibra bicomponente se puede usar para formar una capa de fibra. Durante la formación de la capa, se puede usar una resina líquida. En el proceso de saturación de resina del medio, la resina aglutinante de líquido puede migrar a los lados exteriores del medio filtrante haciendo que las fibras internas del medio se desunan relativamente. Durante el proceso de plisado, las regiones no unidas provocan una degradación de la rigidez y durabilidad del medio y un exceso de desechos de fabricación. En la presente invención se usaron fibras aglutinantes bicomponente y de homopolímero para mejorar la unión interna entre fibra y fibra del medio filtrante. Las fibras bicomponente se coextruyen con dos polímeros diferentes en la sección transversal; pueden ser de envoltura y núcleo concéntricas, de envoltura y núcleo excéntricas o paralelas, etc.

Las fibras bicomponente usadas en este trabajo son de envoltura y núcleo concéntricas: TJ04CN Teijin Ltd. (Japón) 2,2 DTEX x 5 mm envoltura y núcleo PET/PET3380 Unitika Ltd. (Japón) 4,4 DTEX x 5 mm envoltura y núcleo p Et /PET

La fibra aglutinante de homopolímero 3300 se pega a 130 °C y tiene unas dimensiones de 6,6 DTEX x 5 mm. Las temperaturas de fusión de la envoltura de TJ04CN y 3380 son de 130 °C; y las temperaturas de fusión del núcleo de estas fibras aglutinantes son de 250 °C. Al calentarse, el componente de fibra de la envoltura comienza a fundirse y extenderse, adhiriéndose a la matriz de fibra; y el componente de fibra del núcleo permanece en el medio y funciona para mejorar la resistencia y flexibilidad del medio. Las láminas de prueba sin prensar se hicieron en el laboratorio Corporate Media Lab de Donaldson. También se prepararon láminas de prueba prensadas y se prensaron a 150 °C (302 °F) durante 1 minuto. En la descripción de la invención, se presentarán algunos códigos y porcentajes de suministro de las láminas de prueba y los resultados de las pruebas de resistencia de la unión interna. Los resultados muestran que las fibras aglutinantes Teijin y Unitika mejorarían la resistencia de la unión interna en los medios sintéticos.

En este trabajo se crearon ocho formulaciones de pasta. A continuación se encuentran las informaciones sobre las formulaciones de pasta. Johns Manville 108B y Evanite 710 son fibras de vidrio. Teijin TJ04CN, Unitika 3380 y Unitika 3300 son fibras aglutinantes. Poliéster LS Código 63025-LS está fabricado por MiniFibers, Inc.

El procedimiento de la lámina de prueba incluye un pesaje inicial de las fibras individuales. Se colocaron aproximadamente seis gotas de Emerhurst 2348 en 100 ml de agua y se apartaron. Se colocaron aproximadamente 7,57 litros (2 galones) de agua del grifo limpia y fría en un recipiente de 22,73 litros (5 galones) con 3 ml. de la solución de Emerhurst y se mezclaron. Se añadieron las fibras sintéticas y se dejaron mezclar durante al menos 5 minutos antes de añadir fibras adicionales. Se llena la licuadora Waring con agua de A a % llena, se añaden 3 ml. de ácido sulfúrico al 70 %. Se añaden las fibras de vidrio. Se mezcla a la velocidad más baja durante 30 segundos. Se añade a las fibras sintéticas en el cubo. Se mezcla durante 5 minutos más. Se añaden las fibras aglutinantes al recipiente. Se limpia y enjuaga el receptáculo antes de usarlo. Se inserta el tamiz de lámina de prueba y se llena hasta la primera parada. Se retira el aire atrapado debajo del tamiz tirando hacia arriba del émbolo. Se añade la pasta al receptáculo, se mezcla con el émbolo y se escurre. Se crea el vacío de la lámina de prueba con la ranura de vacío. Si no es necesario presionar, retire la lámina de prueba del tamiz y séquela a 250.

Láminas de prueba prensadas a 0,689 MPa (100 psi)

A continuación se encuentran los datos físicos de las láminas de prueba prensadas que se fabricaron entre el 1 de septiembre de 2005 y el 14 de septiembre de 2005 en base a las formulaciones de pasta anteriores. Las láminas de prueba se prensaron a 0,689 MPa (100 psi).

Se fabricó una lámina de prueba sin tener Unitika 3300. Resultados: de los Ejemplos 6 n.° 1 y 6 n.° 2 mostraron que las láminas de prueba sin Unitika 3300 tenían malas resistencias de la unión interna.

Los datos de unión interna muestran que las resistencias de la unión serán óptimas con la presencia de 15 %-20 % de Unitika 3300 en la pasta.

Los resultados de los Ejemplos 4 n.° 1, 4 n.° 2, 7 n.° 1, 7 n.° 2, 8 n.° 1 y 8 n.° 2 muestran que Unitika 3300 funciona mejor que Teijin TJ04CN y Unitika 3380 en la creación de resistencias de la unión interna en las láminas de prueba.

Láminas de prueba sin prensar

Se prepararon dos muestras de lámina de prueba 4 n.° 3 y 4 n.° 4 sin prensar. Después de secarlas en el fotosecador; las muestras se colocaron en el horno durante 5 minutos a 148,9 °C (300 °F).

En comparación con las muestras 4 n.° 1 y 4 n.° 2 (lámina de prueba prensada), las muestras sin prensar 4 n.° 3 y 4 n.° 4 tenían resistencias de unión interna mucho más bajas.

Láminas de prueba prensadas a 0,345 MPa (50 psi)

Se prepararon dos muestras de lámina de prueba 4 n.° 5 y 4 n.° 6 y se prensaron a 0,345 MPa (50 psi). A continuación se muestran las propiedades físicas de las láminas de prueba.

Los resultados de los ejemplos 4 n.° 1-4 n.° 6 muestran que los aglutinantes son más eficaces con el prensado.

Láminas de prueba prensadas y saturadas

Se prepararon dos láminas de prueba de ejemplo 4 n.° 7 y 6 n.° 3. En primer lugar, las láminas de prueba se secaron en el fotosecador; a continuación se saturaron en la solución de Rhoplex TR-407 al 95 % (Rohm & Haas) y Cymel 481 al 5 % (Cytec) sobre una base de resina seca. A continuación, las láminas de prueba se prensaron a 689,5 kPa (100 psi) y se sometieron a prueba. A continuación se muestran las propiedades físicas de las láminas de prueba saturadas. Los resultados muestran que la solución de resina puede disminuir las resistencias de la unión interna.

Los resultados muestran que las fibras aglutinantes Teijin TJ04CN, Unitika 3380 y Unitika 3300 mejorarían la resistencia de la unión interna en los medios sintéticos y Unitika 3300 funciona mejor entre las fibras aglutinantes. Las láminas de prueba sin Unitika 3300 tenían poca resistencia de la unión interna. Las láminas de prueba tenían resistencias de la unión óptimas con la presencia de un 15 %-20 % de Unitika 3300 en la pasta. Las láminas de prueba prensadas tenían mayores resistencias de la unión interna que las láminas de prueba sin prensar. La resina de látex no proporciona resistencia de la unión interna a las fibras de poliéster. La resina de látex se puede usar junto con las fibras aglutinantes, pero las fibras aglutinantes producirían resistencias de la unión interna más eficaces sin resina de látex.

Los medios de lámina se fabrican típicamente usando procesos de fabricación de papel. Dichos procesos de deposición en húmedo son particularmente útiles y muchos de los componentes de fibra están diseñados para procesamiento en dispersión acuosa. Sin embargo, el medio de la invención se puede fabricar mediante procesos con deposición al aire que usan componentes similares adaptados para el procesamiento con deposición al aire. Las máquinas usadas en la fabricación de láminas por deposición en húmedo incluyen equipos de láminas de deposición manual, máquinas de fabricación de papel Fourdrinier, máquinas de fabricación de papel cilíndricas, máquinas de fabricación de papel inclinadas, máquinas de fabricación de papel de combinación y otras máquinas que pueden tomar un papel mezclado adecuadamente, formar una capa o capas de los componentes de la pasta, retirar los componentes acuosos fluidos para formar una lámina húmeda. Una suspensión de fibras que contiene los materiales se mezcla típicamente para formar una suspensión de fibras relativamente uniforme. La suspensión de fibras se somete a continuación a un proceso de fabricación de papel con deposición en húmedo. Una vez que se forma la suspensión en una lámina depositada en húmedo, la lámina depositada en húmedo se puede secar, endurecer o procesar de otro modo para formar una lámina, medio o filtro permeable seco, pero real. Una vez suficientemente secas y procesadas en medios de filtración, las láminas tienen típicamente un espesor de aproximadamente 0,25 a 1,9 milímetros, con un peso base de aproximadamente 20 a 200 o de 30 a 150 g-m-2. Para un proceso a escala comercial, las esteras bicomponente de la invención se procesan, en general, a través del uso de máquinas de fabricación de papel tales como Fourdrinier, cilindro de alambre, Stevens Former, Roto Former, Inver Former, Venti Former y Delta Former inclinadas disponibles comercialmente. Preferentemente, se usa una máquina Delta Former inclinada. Una estera bicomponente de la invención se puede preparar formando suspensiones de pulpa y fibra de vidrio y combinando las suspensiones en depósitos de mezcla, por ejemplo. La cantidad de agua usada en el proceso puede variar dependiendo del tamaño del equipo usado. La pasta se puede pasar a una caja de cabeza convencional donde se deshidrata y deposita en un tamiz de alambre en movimiento donde se deshidrata por succión o vacío para formar un entramado bicomponente no tejido. A continuación, el entramado se puede recubrir con un aglutinante por medios convencionales, mediante un procedimiento de inundación y extracción, y pasar a través de una sección de secado que seca la estera y endurece el aglutinante, y une térmicamente la lámina, el medio o el filtro. La estera resultante se puede recoger en un rollo grande.

El medio o medios pueden formarse en láminas sustancialmente planas o formarse en una variedad de formas geométricas usando moldes para retener la composición húmeda durante la unión térmica. La fibra de medio incluye vidrio y puede incluir metal, sílice, polímero y otras fibras relacionadas. Al formar medios moldeados, cada capa o filtro se forma dispersando fibras en un sistema acuoso y formando el filtro sobre un mandril con la ayuda de vacío. A continuación, la estructura formada se seca y se une en un horno. Al usar una suspensión para formar el filtro, este proceso brinda la flexibilidad para formar varias estructuras; tales como cilindros tubulares, cónicos y ovalados.

Determinadas disposiciones preferentes determinado la presente invención incluyen medios filtrantes como se definen en general, en una construcción de filtro global. Algunas disposiciones preferentes para dicho uso comprenden el medio dispuesto en una configuración plisada cilíndrica con los pliegues que extendiéndose en general longitudinalmente, es decir, en la misma dirección que un eje longitudinal del patrón cilíndrico. Para dichas disposiciones, el medio se puede incrustar en las tapas terminales, como con filtros convencionales. Dichas disposiciones pueden incluir revestimientos corriente arriba y revestimientos corriente abajo si se desea, para propósitos convencionales típicos. La permeabilidad se refiere a la cantidad de aire (m3-min'1'min'2 o m-min-1)(pie3 -min-1-o pie-2 min-1) que fluirá a través de un medio filtrante a una caída de presión de 12,7 mm (0,5 pulgadas) de agua. En general, la permeabilidad, como se usa el término, se evalúa mediante la prueba de permeabilidad de Frazier de acuerdo con la norma ASTM D737 usando un probador de permeabilidad de Frazier disponible de Frazier Precision Instrument Co. Inc., Gaithersburg, Maryland o un TexTest 3300 o TexTest 3310 disponible de TexTest 3300 o TexTest 3310 disponible de Advanced Testing Instruments Corp (ATI), 243 East Black Stock Rd. Suite 2, Spartanburg, So. Carolina 29301. (864)989-0566, www.aticorporation.com. El tamaño de poro al que se hace referencia en esta divulgación significa el diámetro de poro de flujo medio determinado usando un instrumento de porómetro de flujo capilar como el Modelo APP1200 a Ex SC vendido por Porus Materials, Inc., Cornell University Research Park Bldg.

4,83 Brown Road, Ithaca, Nueva York 14850-1298, 1-800-825-5764, www.pmiapp.com.

Los filtros de ventilación del cárter preferentes del tipo caracterizado en el presente documento incluyen al menos una fase de medio que comprende medio depositado en húmedo. El medio depositado en húmedo se forma en forma de lámina usando un procesamiento en húmedo y, a continuación, se sitúa sobre/en el cartucho filtrante. Típicamente, la lámina de medio depositada en húmedo se usa al menos como una fase de medio apilada, envuelta o enrollada, normalmente en múltiples capas, por ejemplo, en forma tubular, en un cartucho utilizable. En uso, el cartucho utilizable se situaría con la fase de medio orientada para un drenaje cómodo verticalmente. Por ejemplo, si el medio tiene una forma tubular, el medio típicamente estaría orientado con un eje longitudinal central que se extiende en general verticalmente.

Como se indica, se pueden usar múltiples capas, de múltiples envueltas o bobinados. Se puede proporcionar un gradiente en una fase de medio, aplicando primero una o más capas de medio depositado en húmedo de primer tipo y aplicando, a continuación, una o más capas de un medio (típicamente un medio depositado en húmedo) de un segundo tipo diferente. Típicamente, cuando se proporciona un gradiente, el gradiente implica el uso de dos tipos de medios que se seleccionan por las diferencias de eficacia. Esto se analiza adicionalmente a continuación.

En el presente documento, es importante distinguir entre la definición de la lámina de medio usada para formar la fase de medio y las definiciones de la propia fase de medio general. En el presente documento, el término "lámina depositada en húmedo", "lámina de medio" o variantes de los mismos, se usa para referirse al material de lámina que se usa para formar la fase de medio en un filtro, en contraposición a la definición general de la fase de medio total en el filtro. Esto será evidente a partir de algunas de las siguientes descripciones.

En segundo lugar, es importante comprender que una fase de medio puede ser principalmente para coalescencia/drenaje, tanto para coalescencia/drenaje como para filtración de material particulado, o principalmente para filtración de material particulado. Las fases de medio del tipo de preocupación principal en el presente documento se usan al menos para coalescencia/drenaje, aunque típicamente también tienen una función de eliminación de material particulado y pueden comprender una porción de una fase de medio general que proporciona tanto coalescencia/drenaje como la eficacia deseada de eliminación de material particulado sólido.

En la disposición de ejemplo descrita anteriormente, se describieron, en las disposiciones representadas, una primera fase opcional y una segunda fase. Los medios depositados en húmedo de acuerdo con las presentes descripciones se pueden utilizar en cualquier fase. Sin embargo, típicamente los medios se utilizarían en una fase que forma, en las disposiciones mostradas, las fases de medio tubulares. En algunos casos, cuando se usan materiales de acuerdo con la presente divulgación, la fase rápida de medio, caracterizada anteriormente como la fase rápida opcional en relación con las figuras, se puede evitar por completo, con ventaja.

El medio puede formularse para tener un % de eficacia de DOP (a 3,2 m-min'1 (10,5 fpm) para partículas de 0,3 pm), dentro del intervalo del 3-18 %, típicamente 5-15 %. El medio puede comprender al menos el 30 % en peso, típicamente al menos el 40 % en peso, a menudo al menos el 45 % en peso y generalmente dentro del intervalo del 45-70 % en peso, en base al peso total del material filtrante dentro de la lámina, material de fibra bicomponente de acuerdo con la descripción general proporcionada en el presente documento. El medio puede comprender del 30 al 70 % (típicamente del 30 al 55 %) en peso, en base al peso total del material de fibra dentro de la lámina, de material de fibra secundario que tiene dimensiones transversales promedio más grandes (el diámetro promedio es redondo) de al menos 1 micrómetro, por ejemplo dentro del intervalo de 1 a 20 pm. En algunos casos será de 8-15 pm. Las longitudes promedio son típicamente de 1 a 20 mm, a menudo de 1-10 mm, según se define. Este material de fibra secundaria puede ser una mezcla de fibras. Típicamente se usan fibras de poliéster y/o de vidrio, aunque son posibles alternativas.

Típica y preferentemente, la lámina de fibras (y la fase de medio resultante) no incluye ningún aglutinante añadido aparte del material aglutinante contenido dentro de las fibras bicomponente. Si está presente una resina o un aglutinante añadido, preferentemente no está presente en más del 7 % en peso del peso total de fibra, y más preferentemente en no más del 3 % en peso del peso total de fibra. Típica y preferentemente, el medio depositado en húmedo se prepara con un peso base de aproximadamente 40 a 350 g-m2 o de aproximadamente 20 a 100 g-m2. Típica y preferentemente, el medio depositado en húmedo se prepara con una permeabilidad de Frazier (metros por minuto) (pies por minuto) de 1,524-152,4 m-min'1 (5-500 pies por minuto), típicamente 1,524-60,96 m-min'1 (5-200 pies por minuto). Para los pesos base del orden de aproximadamente 18-45,4 kg/278,7 tt2 (40 lbs/3000 pies cuadrados -100 lbs./3000 pies cuadrados), las permeabilidades típicas serían de aproximadamente 60-120 m-min_1 (200-400 pies por minuto). El espesor de la(s) lámina(s) de medio depositado en húmedo usadas para formar posteriormente la fase de medio descrita en el filtro a 861,8 Pa (0,125 psi) típicamente será de al menos 0,25 mm (0,01 pulgadas), a menudo del orden de aproximadamente 0,45 - 1,53 mm. (0,018 pulgadas a 0,06 pulgadas); típicamente 0,45 - 0,76 mm (0,018 - 0,03 pulgadas).

El medio de acuerdo con las definiciones generales proporcionadas en el presente documento, incluyendo una mezcla de fibra bicomponente y otras fibras, se puede usar como cualquier fase de medio en un filtro. Típica y preferentemente se utilizará para formar la fase tubular. Cuando se usa de esta manera, típicamente se envuelve alrededor de un núcleo central de la estructura de filtro, en múltiples capas, por ejemplo, a menudo al menos 20 capas y típicamente de 20 a 70 capas, aunque son posibles alternativas. Típicamente, la profundidad total de la envuelta será de aproximadamente 6 - 51 mm (0,25 - 2 pulgadas), normalmente 12,7 - 38,1 mm (0,5-1,5 pulgadas) dependiendo de la eficacia general deseada. La eficacia general se puede calcular en base al número de capas y la eficacia de cada capa. Por ejemplo, la eficacia a 3,2 m/min’1 (10,5 pies por minuto) para partículas de 0,3 pm DOP para la fase de medio que comprende dos capas de medio deposito en húmedo, cada una con una eficacia del 12 %, sería del 22,6 %, es decir, 12 % 0,12 x 88.

Típicamente, se usarían suficientes láminas de medio en la fase de medio final para proporcionar a la fase de medio una eficacia general medida de esta manera de al menos el 85 %, típicamente el 90 % o más. En algunos casos, sería preferente tener una eficacia del 95 % o más. En el contexto, el término "fase de medio final" se refiere a una fase resultante de enrollamientos o bobinas de la(s) lámina(s) de medio depositado en húmedo.

En los filtros de ventilación del cárter, en general es útil un tamaño de poro calculado dentro del intervalo de 12 a 80 pm. Típicamente, el tamaño de poro está dentro del intervalo de 15 a 45 pm. A menudo, la porción del medio que primero recibe el flujo de gas con líquido arrastrado para los diseños caracterizados en los dibujos, la porción adyacente a la superficie interna de la construcción del medio tubular, a través de una profundidad de al menos 0,25 pulgadas (6,4 mm), tiene un tamaño de poro promedio de al menos 20 pm. Esto se debe a que en esta región se producirá un primer porcentaje mayor de coalescencia/drenaje. En las capas externas, en las que se produce un drenaje menos coalescente, en algunos casos puede ser deseable un tamaño de poro más pequeño para un filtrado más eficaz de las partículas sólidas. El término tamaño de poro X-Y y variantes del mismo, cuando se usa en el presente documento, se refiere a la distancia teórica entre fibras en un medio de filtración. X-Y se refiere a la dirección de la superficie frente a la dirección Z, que es el espesor del material. El cálculo asume que todas las fibras en el medio están alineadas paralelamente a la superficie del medio, espaciadas equitativamente y ordenadas como un cuadrado cuando se ven en sección transversal perpendicular a la longitud de las fibras. El tamaño de poro X-Y es una distancia entre la superficie de la fibra en las esquinas opuestas del cuadrado. Si el medio está compuesto por fibras de diversos diámetros, se usa como diámetro la media d2 de la fibra. La media d2 es la raíz cuadrada del promedio de los diámetros al cuadrado. Se ha descubierto que es útil tener tamaños de poro calculados en el extremo superior del intervalo preferente, típicamente de 30 a 50 pm, cuando la fase de medio en cuestión tiene una altura vertical total, en el filtro de ventilación del cárter de menos de 7 pulgadas (178 mm); y, los tamaños de poro en el extremo más pequeño de aproximadamente 15 a 30 pm, a veces son útiles cuando el cartucho filtrante tiene una altura en el extremo más grande, típicamente de 7-12 pulgadas (178 - 305 mm). Una razón para esto es que las fases filtrantes más altas proporcionan una cabeza de líquido más alta durante la coalescencia, lo que puede forzar el flujo de líquido coalescente, bajo la gravedad, hacia abajo a través de poros más pequeños, durante el drenaje. Los poros más pequeños, por supuesto, permiten una mayor eficacia y menos capas. Por supuesto, en una operación típica en la que se construye la misma fase de medio para su uso en una variedad de tamaños de filtro, típicamente para al menos una porción del medio depositado en húmedo usados para la coalescencia/drenaje en la separación inicial, será útil un tamaño de poro promedio de aproximadamente 30-50 pm.

La solidez es la fracción de volumen de medio ocupada por las fibras. Es la relación del volumen de fibras por unidad de masa dividido por el volumen del medio por unidad de masa. Los materiales depositados en húmedo típicos preferentes para su uso en fases de medio de acuerdo con la presente divulgación, especialmente como la fase de medio tubular en disposiciones como las descritas anteriormente en relación con las figuras, tienen un porcentaje de solidez a 861,8 Pa (0,125 psi) inferior al 10 %, y típicamente por debajo del 8 %, por ejemplo, 6-7 %. El espesor del medio utilizados para fabricar paquetes de medio de acuerdo con la presente divulgación, se mide típicamente usando un comparador de cuadrante tal como un Ames #3W (BCA Melrose MA) equipado con un pie de presión redondo, una pulgada cuadrada. Se aplica un total de 56,7 g (2 onzas) de peso sobre el pie de presión. Las láminas típicas de medio depositado en húmedo que se pueden envolver o apilar para formar disposiciones de medio de acuerdo con la presente divulgación tienen un espesor de al menos 0,25 mm (0,01 pulgadas) a 861,8 Pa (0,125 psi), hasta aproximadamente 1,53 mm (0,06 pulgadas), de nuevo a 861,8 Pa (0,125 psi). Normalmente, el espesor será de 0,44 - 0,76 mm (0,018 -0,03 pulgadas) en condiciones similares.

La compresibilidad es una comparación de dos mediciones de espesor realizadas con el comparador de cuadrante; siendo la compresibilidad la pérdida relativa de espesor de un peso total de 56,7 g (2 onzas) a 255,2 g (9 onzas) (0,125 psi - 0,563 psi o 8,6 milibares - 38,8 milibares). Los medios depositados en húmedo típicos (con un peso base de aproximadamente 40 lbs/3.000 pies cuadrados (18 kg/278,7 m2)) utilizables envueltas de acuerdo con la presente divulgación, exhiben una compresibilidad (cambio porcentual de 0,125 psi a 0,563 psi o 8,6 milibares - 38,8 milibares) de no más del 25 %, y típicamente del 12-16 %.

Los medios tienen una eficacia de DOP preferente de 3,20 m-min-1 (10,5 pies/minuto) para partículas de 0,3 pm para capas o láminas de medio depositado en húmedo. Este requisito indica que típicamente se requerirá una cantidad de capas de medio depositado en húmedo para generar una eficacia general deseable para la fase de medio de típicamente al menos un 85 % o, a menudo, un 90 % o más, en algunos casos un 95 % o más. En general, la eficacia de DOP es una eficacia fraccional de una partícula de DOP (ftalato de dioctilo) de 0,3 pm que estimula el medio a 3 m.min-1 (10 fpm). Se puede usar un banco TSI modelo 3160 (TSI Incorporated, St. Paul, Minnesota) para evaluar esta propiedad. Las partículas dispersas modelo de DOP se dimensionan y neutralizan antes de estimular el medio. El medio de filtración depositado en húmedo logra resistencia mediante la utilización de aglutinantes añadidos. Sin embargo, esto comprende la eficacia y la permeabilidad, y aumenta la solidez. Por tanto, como se indicó anteriormente, las láminas y fases de medio depositado en húmedo de acuerdo con las definiciones preferentes en el presente documento típicamente no incluyen aglutinantes añadidos, o si el aglutinante está presente, está en un nivel no superior al 7 % del peso total de fibra, típicamente no superior al 3 % del peso total de fibra. Cuatro propiedades de resistencia definen, en general, las clasificaciones de los medios: rigidez, tracción, resistencia a la compresión y tracción después del plegado. En general, la utilización de fibras bicomponente y la evitación de aglutinantes poliméricos conduce a una menor rigidez con una resistencia a la compresión dada o similar y también a una buena tracción y tracción después del plegado. La resistencia a la tracción después del plegado es importante para la manipulación de medios y la preparación de cartuchos filtrantes del tipo que se usa en muchos filtros de ventilación del cárter. La tracción en la dirección de la máquina es la resistencia a la rotura de una tira delgada de medio evaluada en la dirección de la máquina (DM). La referencia es a Tappi 494. La tracción en la dirección de la máquina después del plegado se lleva a cabo después de plegar una muestra 180° con respecto a la dirección de la máquina. La tracción es una función de las condiciones de prueba como sigue: anchura de la muestra, 25,4 mm (1 pulgada); longitud de la muestra, espacio de 101,6 mm (4 pulgadas); se pliega 180° una muestra de 25,4 mm (1 pulgada) de anchura sobre una varilla de 3,2 mm (0,125 pulgadas) de diámetro, se retira la varilla y se coloca un peso de 4,54 kg (10 libras) sobre la muestra durante 5 minutos. Se evalúa la tracción; tasa de tracción: 50,8 mm/minuto (2 pulgadas/minuto).

Ejemplo 9 (REFERENCIA)

El ejemplo 9, EX1051, es un material laminar utilizable, por ejemplo, como fase de medio en un filtro y puede usarse en capas para proporcionar eficacias utilizables de filtración general. El material drenará bien y con eficacia, por ejemplo, cuando se use como una construcción de medio tubular que tenga una altura de 100-300,5 mm (4 pulgadas - 12 pulgadas). El medio se puede proporcionar en múltiples envueltas, para generar dicho paquete de medio. El medio comprende una lámina depositada en húmedo hecha de una mezcla de fibras de la siguiente manera: 50 % en peso de poliéster bicomponente 271P de DuPont cortado a 6 mm de longitud; 40 % en peso. De poliéster 205 WSD de DuPont, cortado a 6 mm de longitud; y 10 % en peso de fibras de vidrio DS-9501- 11 W Advantex de Owens Coming, cortadas a 6 mm. La fibra bicomponente 271P de DuPont tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 14 pm. La fibra de poliéster 205 WSD de DuPont tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 12,4 pm. La DS-9501-11 W de Owens Corning tiene un diámetro de fibra promedio de aproximadamente 11 pm. El material se fabricó con un peso base de aproximadamente 18,14 kg-278,71 ^itt 2 (40,4 libras/3.000 pies cuadrados). El material tenía un espesor a 0,862 KPa (0,125 psi), de 0,69 mm (0,027 pulgadas) y a 3,88 KPa-(0,563 psi) de 0,584 mm (0,023 pulgadas). Por tanto, el cambio porcentual total (compresibilidad) de 0,862 a 3,88 KPa (0,125 a 0,563 psi) fue solo del 14 %. A 10,3 KPa (1,5 psi), el espesor del material fue de 0,533 mm (0,021 pulgadas). La solidez del material a 0,862 KPa (0,125 psi) fue del 6,7 %. La permeabilidad (frazier) fue de 210,92 m-min-1 (392 pies por minuto). La tracción de plegado en DM fue de 0,047 kg mm-1 (2,6 lbs./pulgada) de anchura. La dirección X-Y de poro calculada fue de 43 pm. La eficacia de DOP de 3,20 m-min’1 (10,5 pies por minuto) por partículas de 0,43 pm fue del 6 %.

Ejemplo 10

El ejemplo 10, EX1050, se fabricó a partir de una mezcla de fibras que comprendía el 50 % en peso de bicomponente de poliéster 271P DuPont cortado a 6 mm de longitud; y el 50 % en peso de microfibra de vidrio BS0R de Lauscha. La microfibra de vidrio tenía longitudes del orden de aproximadamente 3-6 mm. Nuevamente, el bicomponente de poliéster 271P de DuPont tenía un diámetro promedio de 14 micrómetros. La BSOR de Lauscha tenía un diámetro promedio de 1,6 pm y una media d2 de 2,6 pm.

La muestra se fabricó con un peso base de 17,37 kg-278 m-2 (38,3 lbs./3.000 pies cuadrados). El espesor del medio a 0,862 KPa (0,125 psi), 0,508 mm (0,020 pulgadas) y a 3,88 KPa (0,563 psi) fue de 0,432 mm (0,017 pulgadas). Por tanto, el porcentaje que cambió de 0,862 KPa a 3,88 KPa (0,125 psi a 0,563 psi) fue del 15 %, es decir, 15 % de compresibilidad. A 10,34 KPa (1,5 psi), la muestra tenía un espesor de 0,016 pulgadas. La solidez del material medida a 0,862 KPa (0,125 psi) fue del 6,9 %. La permeabilidad del material fue de aproximadamente 62,18 m-min-1 (204 pies/minuto). La tracción de plegado en la dirección de la máquina se midió a 0,0696 kg-mm-1 (3,9 libras/pulgada de anchura). La dirección X-Y de tamaño de poro calculada fue de 18 pm. La eficacia de DOP a 3,2 m-min-1 (10,5 pies/minuto) para partículas de 0,3 |jm fue del 12 %. El material sería eficaz cuando se usa como una capa o una pluralidad de capas para filtrado de abrillantado. Debido a su mayor eficacia, se puede usar solo o en múltiples capas para generar una alta eficacia en el medio.

Ejemplo 11

El ejemplo 11, EX1221, es un material laminar utilizable, por ejemplo, como fase de medio en un filtro y puede usarse en capas para proporcionar eficacias utilizables para filtración general. El material no drenará tan bien como en el ejemplo 9 o 10 pero exhibirá una eficacia mucho mayor. Es útil para aplicaciones de niebla donde la tasa de carga es más baja y la construcción del elemento permite una construcción plisada de mayor altura de pliegue, tal como 10 pulgadas. El medio se fabricó a partir de una mezcla de fibras que comprendía el 50 % en peso de bicomponente de poliéster 271P de DuPont cortado a 6 mm de longitud; y el 12,5 % en peso de microfibra de vidrio B50R de Lauscha y el 37,5 % de B26R de Lauscha. La microfibra de vidrio tenía longitudes del orden de aproximadamente 3-6 mm. Nuevamente, el bicomponente de poliéster 271P de DuPont tenía un diámetro promedio de 14 jm . La B50R de Lauscha tenía un diámetro promedio de 1,6 jm y una media d2 de 2,6 jm .

La muestra se fabricó con un peso base de 35,74 kg-278,71 m-2 (78,8 lbs./3.000 pies cuadrados). El espesor del medio a 0,862 KPa (0,125 psi), 1,27 mm (0,050 pulgadas) y a 3,88 KPa (0,563 psi) fue de 0,991 mm (0,039 pulgadas). Por tanto, el porcentaje que cambió de 0,862 KPa a 3,88 KPa (0,125 psi a 0,563 psi) fue del 22%, es decir, 22% de compresibilidad. A 10,34 KPa (1,5 psi), la muestra tenía un espesor de 0,889 mm (0,035 pulgadas). La solidez del material medida a 0,862 KPa (0,125 psi) fue del 5,6%. La permeabilidad del material fue de aproximadamente 104 mmin-1 (68 pies/minuto). La tracción de plegado en la dirección de la máquina se midió a 0,121 kgmm--1 (6,8 libras/pulgada) de anchura. La dirección X-Y de tamaño de poro calculada fue de 16 jm . La eficacia de DOP a 3,20 m-min-1 (10,5 pies/minuto) para partículas de 0,3 jm fue del 26%. El material sería eficaz cuando se usa como una capa o una pluralidad de capas para filtrado de abrillantado. Debido a su mayor eficacia, se puede usar solo o en múltiples capas para generar una alta eficacia en el medio;

Una mayor modificación hidrófila de las características de la superficie de las fibras en el medio, tal como el aumento del ángulo de contacto, debería mejorar la retención de agua y la capacidad de drenaje del medio de filtración y, por tanto, el rendimiento de un filtro (caída de presión reducida y eficacia de masa mejorada). Se usan diversas fibras en el diseño de, por ejemplo, medios de filtración usados para filtros de baja presión, tales como filtros de niebla u otros (menos de 6,89 KPa (1 psi) de caída de presión terminal). Un procedimiento para modificar la superficie de las fibras es aplicar un tratamiento superficial tal como un fluoroquímico o un material que contenga silicona, del 0,001 al 5 % o aproximadamente del 0,01 al 2 % en peso del medio. Se anticipa la modificación de las características de la superficie de las fibras en una capa depositada en húmedo que puede incluir fibras bicomponente, otras fibras secundarias tales como fibras sintéticas, cerámicas o metálicas con y sin aglutinante de resina adicional a aproximadamente del 0,001 al 7 % en peso cuando se usa. Los medios resultantes se incorporarían en estructuras de elementos filtrantes con un espesor generalmente superior a 1,27 mm (0,05 pulgadas), a menudo de aproximadamente 2,54 mm a 6,35 mm (0,1 a 0,25 pulgadas). Los medios tendrían un tamaño de poro XY más grande que los medios de aire convencionales, generalmente más de 10, a menudo de aproximadamente 15 a 100 jm , y estarían compuestos por fibras de mayor tamaño, generalmente más de 6 jm , aunque en determinados casos se podrían usar fibras pequeñas para mejorar la eficacia. El uso de modificadores de superficie debería permitir la construcción de medios con tamaños de poro XY más pequeños que los medios no tratados, lo que aumenta la eficacia con el uso de fibras pequeñas, reduce el espesor de los medios para elementos más compactos y reduce la caída de presión de equilibrio del elemento.

En el caso de filtración de niebla, el sistema debe estar diseñado para drenar los líquidos recogidos; de lo contrario, la vida útil del elemento es antieconómicamente corta. Los medios tanto en el prefiltro como en el elemento principal se sitúan de modo que el líquido pueda drenarse de los medios. Las principales propiedades de rendimiento de estos dos elementos son: eficacia fraccional inicial y de equilibrio, caída de presión y capacidad de drenaje. Las principales propiedades físicas de los medios son el espesor, la solidez y la resistencia.

Los elementos típicamente están alineados verticalmente, lo que mejora la capacidad de drenaje del filtro. En esta orientación, cualquier composición de medio dada exhibirá una altura de líquido de equilibrio que estará en función del tamaño de poro XY, la orientación de las fibras y la interacción del líquido con la superficie de las fibras, medida como ángulo de contacto. La recogida de líquido en el medio aumentará la altura hasta un punto equilibrado con la tasa de drenaje de líquido del medio. Cualquier porción del medio que esté obstruida con líquido de drenaje no estaría disponible para la filtración, lo que aumentaría la caída de presión y disminuiría la eficacia en el filtro. Por tanto, es ventajoso minimizar la porción del elemento que retiene líquido.

Los tres factores del medio que afectan a la tasa de drenaje, el tamaño de poro XY, la orientación de la fibra y la interacción del líquido que se drena con la superficie de la fibra, pueden modificarse para minimizar la porción del medio que se obstruye con líquido. El tamaño de poro XY del elemento se puede aumentar para mejorar la capacidad de drenaje del medio, pero este enfoque tiene el efecto de reducir el número de fibras disponibles para la filtración y, por tanto, la eficacia del filtro. Para lograr la eficacia objetivo, puede ser necesaria una estructura de elementos relativamente gruesa, típicamente mayor de 3,175 mm (0,125 pulgadas), debido a la necesidad de un tamaño de poro XY relativamente grande. Las fibras se pueden orientar con la dirección vertical del medio, pero este enfoque es difícil de lograr en un escenario de fabricación. La interacción del líquido que está siendo drenado con la superficie de las fibras se puede modificar para mejorar la tasa de drenaje. Esta divulgación de la invención apoya este enfoque.

En una aplicación, las aplicaciones de filtración del cárter, las pequeñas partículas de aceite se capturan, se recogen en el elemento y finalmente se drenan del elemento de regreso al sumidero de aceite del motor. Los sistemas de filtración instalados en el respiradero del cárter de los motores diésel pueden estar compuestos por múltiples elementos, un prefiltro que elimina partículas grandes generalmente mayores de 5 micrómetros y un filtro principal que elimina la mayor parte de la contaminación residual. El elemento principal puede estar compuesto por una o múltiples capas de medio. La composición de cada capa se puede variar para optimizar la eficacia, la caída de presión y el rendimiento de drenaje.

Debido a las limitaciones de tamaño del sistema de filtración, los elementos principales y previos deben diseñarse para una eficacia fraccional de equilibrio. La eficacia fraccional de equilibrio se define como la eficacia del elemento una vez que el elemento está drenando líquido a una tasa igual a la tasa de recogida. Las tres propiedades de rendimiento, eficacia fraccional inicial y de equilibrio, caída de presión y capacidad de drenaje, se equilibran con el diseño del elemento para lograr un rendimiento óptimo. Por tanto, como ejemplo, los elementos cortos en un entorno de alta carga de líquido deben diseñarse para drenar a una tasa relativamente rápida.

El rendimiento de filtración (caída de presión relativamente baja, alta eficacia y la capacidad de drenar) junto con los requisitos de espacio requieren elementos cortos compuestos de medios abiertos relativamente espesos. Como ejemplo, el elemento Spiracle pequeño sería un cilindro de medio de filtración situado verticalmente con un DI de 50 mm (2") y un espesor de 20,57 mm (0,81 pulgadas). La altura de los medios disponibles para filtración sería de solamente 119,89 mm (4,72").

Se están evaluando diversas configuraciones de elementos. El prefiltro está compuesto por dos capas de medio de poliéster de alta densidad depositado en seco. El elemento principal se compone de múltiples envueltas de EX1051, de 42 a 64 capas, dependiendo de las dimensiones de diámetro exterior disponibles. Se han evaluado estructuras tales como 32 envueltas de EX1051 y 12 envueltas de EX1050 separadas con metal expandido. Se pueden usar diversos pesos base para lograr un espesor de elemento equivalente. Los elementos se están sometiendo a prueba en carcasas de filtro de escape de motores estándar, flujo inverso (elementos cilíndricos con el flujo de adentro hacia afuera). Se anticipan modificaciones a las carcasas para mejorar el drenaje de aceite. También se prevé que el elemento principal podría ser una envuelta interior. Se prevén otras configuraciones de medio de elementos primarios y previos, tales como VTF depositado en seco, el uso de otras calidades de medio depositado en seco que utilicen fibras bicomponente u otras combinaciones de fibras usando el proceso de deposición en húmedo.

Este mismo enfoque se puede usar en aplicaciones donde las restricciones de altura no son tan estrictas pero la tasa de drenaje del medio es la principal preocupación. Como ejemplo, la filtración de aire industrial utiliza medios que recogen partículas de niebla generadas a partir de los fluidos refrigerantes usados en corte de máquinas herramienta. En este caso, la altura del material situado en dirección vertical es de 254 mm (10 pulgadas) a más de 762 mm (30 pulgadas). Por tanto, se puede usar un tamaño de poro XY más pequeño, pero un drenaje mejorado mejorará el rendimiento del elemento, la eficacia de equilibrio y la caída de presión. Se ha evaluado una segunda calidad de medios. La calidad de medios, EX1050, se compone de un 50 % en masa de bicomponente de poliéster 271P de DuPont cortado a 6 mm y un 50 % en masa de microfibra de vidrio B50R Lauscha (véanse los datos físicos del medio adjuntos). Se han evaluado calidades adicionales de medios que incorporan pequeñas microfibras de vidrio.

Se anticipa que alguna combinación de tamaño de fibra, solidez que dé como resultado un tamaño de poro XY junto con la modificación de la superficie producirá un rendimiento superior, mientras que un tamaño de poro XY mucho más pequeño producirá un rendimiento inferior.

El rendimiento de los medios se evaluó en forma de elementos. Múltiples envueltas de medio EX1051-40, aproximadamente 42, se enrollaron alrededor de un núcleo central. Dos capas de un prefiltro, EN0701287, un medio impregnado de látex depositado en seco compuesto de fibras de poliéster grandes y poros grandes, se cortaron en forma de círculo y se colocaron en un extremo del núcleo central. Se encapsularon ambos extremos y se situó el elemento en una carcasa de modo que el aire de estimulación se dirigiera a través del prefiltro y, a continuación, hacia el interior del núcleo envuelto y a través del medio hacia el exterior del cilindro.

El aceite de estimulación, aceite mineral 6358 de Mallinckrodt N.F. se crea usando un atomizador Laskin y/o TSI. Tanto el número de boquillas como la presión del aire varían para generar partículas y mantener el flujo másico. Se produce una relación de masa de 2/1 entre los atomizadores Laskin y TSI para evaluar elementos CCV de tamaño pequeño y mediano. Ambas boquillas se usan para igualar las distribuciones de partícula esperadas exhibidas en la ventilación del cárter del motor diésel.

Las evaluaciones de elementos se iniciaron en la condición de prueba alta/alta sin remojo previo, para modelizar las peores condiciones de campo. Cada 24 horas de funcionamiento se lleva a cabo un balance de masa para determinar la eficacia del elemento. La condición de flujo y tasa de alimentación de aceite se mantiene hasta que el elemento alcanza el equilibrio, definido cuando la masa de aceite drenado es igual a la masa de aceite capturado (> 95 % del equilibrio). A continuación se obtiene una curva de caída de presión/flujo obteniendo la diferencia de presión a diversos flujos.

Bajo caudal y flujo bajos (0,61 metros por minuto (2 cfm) y 79,65 gm/h/m2 (7,4 gm/h/pies cuadrados)), la caída de presión de equilibrio para un elemento de ventilación del cárter de un motor diésel de tamaño pequeño (DI: 50,8 mm (2 pulgadas) de agua, DE: 91,95 mm (3,62") altura del medio 133,35 mm (5,25")) utilizando material EX1051-40 sin tratar (~ 42 envueltas de 18,14 kg/278,71 m2 (40 lb/3.000 pies cuadrados)) fue de 48,26 mm (1,9") de agua. Eficacia de masa de equilibrio del 92,7 %. Un medio tratado con aproximadamente el 2,5 % de Zonly 7040, un fluoroquímico, y usado para construir un elemento equivalente exhibió una caída de presión de equilibrio de 68,58 mm (2,7") de agua pero una eficacia de masa del 98,8 %.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para filtrar un fluido calentado, el procedimiento comprende las etapas de:

(a) hacer pasar una fase fluida móvil que contiene un contaminante a través de un medio filtrante, teniendo el medio un espesor de aproximadamente 0,2 a 50 mm, comprendiendo el medio una lámina unida térmicamente, comprendiendo la lámina:

(i) aproximadamente del 20 al 80 % en peso de una fibra aglutinante bicomponente que tiene un primer componente con un punto de fusión y un segundo componente con un punto de fusión más bajo, teniendo la fibra un diámetro de fibra de aproximadamente 5 a 50 micrómetros y una longitud de fibra de aproximadamente 0,1 a 15 cm; y

(ii) aproximadamente del 20 al 80 % en peso de una fibra de vidrio que tiene un diámetro de fibra de aproximadamente 0,1 a 30 micrómetros y una relación de aspecto de aproximadamente 10 a 10.000; en el que el medio tiene una solidez de aproximadamente el 2 al 25 %,

un peso base de aproximadamente 10 a 1000 g-irr2,

un tamaño de poro de aproximadamente 0,5 a 100 micrómetros y

una permeabilidad de aproximadamente 1,524 a 152,4 m-min-1 (5 a 500 pies-min-1), teniendo la fase fluida móvil una temperatura superior al punto de fusión del segundo componente; y

(b) eliminar el contaminante.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la fibra bicomponente tiene una estructura de envoltura y núcleo, con el polímero termoplástico de punto de fusión más bajo extruido alrededor de una fibra del material de punto de fusión más alto.

3. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el segundo componente tiene un punto de fusión por debajo de 205 °C.

4. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 2, en el que el primer componente tiene un punto de fusión de 120 a 260 °C y el segundo componente tiene un punto de fusión de 80 a 205 °C.

5. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras bicomponente tienen un diámetro de fibra de aproximadamente 10 a 20 micrómetros.

6. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las fibras bicomponente están hechas de poliésteres termoplásticos tales como tereftalato de polietileno.

7. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 1, en el que las fibras bicomponente son poliolefina/poliéster (envoltura y núcleo).

8. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la lámina unida térmicamente contiene fibras secundarias, siendo dichas fibras secundarias fibras monocomponente con un diámetro en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 50 micrómetros, preferentemente en el que la fibra secundaria es una fibra aglutinante que coopera con otros componentes para unir los materiales en una lámina.

9. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 8, en el que la fibra secundaria es una fibra termoplástica.

10. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 9, en el que la fibra secundaria es una fibra de tereftalato de polietileno.

11. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la fase fluida móvil tiene una temperatura igual a o de 5,5 a 55 °C (10 a 100 °F) por encima de la temperatura de fusión de la porción de fusión inferior de la fibra bicomponente.

12. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el fluido calentado es fluido hidráulico, aceite lubricante, combustible de hidrocarburo o gas de proceso caliente.

13. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 7, en el que la poliolefina es uno o más de polietileno, polipropileno, polibutileno y copolímeros de los mismos, politetrafluoroetileno.

14. El procedimiento como se reivindica en la reivindicación 7, en el que el poliéster es tereftalato de polietileno.

15. El procedimiento como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio comprende además una resina aglutinante.