JP2008501511A - 空気／油セパレータで使用する媒体、装置、製造プロセス - Google Patents

Abstract

水ベースの樹脂系から供給された樹脂を有する媒体構造を調製するための技術が記載されている。通常、媒体は、不織マトリックス中に配置された繊維を含む。好ましい樹脂構造、樹脂の適用条件、乾燥条件、および硬化条件が供給される。また、好ましい記載に基づいて作られた媒体パックを含む媒体含有配置が記載されている。

Description

本発明は、例えば、合体ステージ、排出ステージまたはそれらの両方のような空気／油セパレータ（分離器）に使用可能な媒体に関する。特に、本発明は、繊維間を結合するために水ベース（水基）樹脂系を使用する、樹脂の水溶性スラリーから形成されるような媒体に関する。

本発明は、２００４年６月４日に出願された米国仮特許出願第６０／５５７，０６７号の記載を編集し追加したものを含んでいる。米国仮特許出願第６０／５５７，０６７号は参照として本明細書に合体される。さらに、米国仮特許出願第６０／５５７，０６７号に対する優先権の資格が適切な範囲まで主張される。

種々の空気／油セパレータの構造が知られている。いくつかは、例えば、以下の参考文献、米国特許第５，６０５，５５５号，同第６，０９３，２３１号、同第６，１３６，０７６号、同第６，４８５，５３５号および２００３年１２月１７日に出願されたＰＣＴ出願第ＵＳ０３／４０６９１号に記載されており、その全体は参照により本明細書で合体される。

一般に、そのような空気／油セパレータは、不織の繊維状材料を含む媒体ステージ（media stage）を含んでいる。通常、その構造物は合体ステージ（coalescing stage）と排出ステージ（drain stage）とを含む。少なくとも合体ステージの媒体は、媒体パック（形成された媒体）を形成するために、水性の繊維スラリーからマンドレル上に真空吸引で繊維を付けることによって形成される。最終的に、媒体パックは樹脂で飽和され硬化される。

多くの系（system）において、樹脂の準備は、有機溶媒系からであり、多くの場合、アセトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メタノール、イソプロパノールおよび／または種々の二塩基エステルの混合物である。

通常のプロセスは、媒体中への樹脂の容易な浸透を促進するために、溶媒中に樹脂を溶解または希釈してスラリーを形成する工程を含んでいる。飽和（saturation）は、樹脂／溶媒の溶液のバットに、形成された媒体を例えば、約５分間沈めることによってなされる。飽和された媒体は、次に、媒体のポアから過剰の樹脂を取り除くために、例えば、１２時間までの排出を許容して除去される。低い蒸気圧のため、溶媒は樹脂がゲル化するよりも早く蒸発する傾向がある。これにより、媒体のポアを通る膜形成の速度が最小となる。このプロセスは、良好の最終的な媒体構造を生成するが、このプロセスの蒸気は、火災、健康環境問題を生む。
米国特許第５，６０５，５５５号 米国特許第６，０９３，２３１号 米国特許第６，１３６，０７６号 米国特許第６，４８５，５３５号 国際特許出願第ＵＳ０３／４０６９１号

一般に、このプロセスでの有機溶媒の使用を避けるために、水ベースの（水基）系（water-based system）への移行が望まれている。これを実行するためのいくつかの方法が、例えば、２００３年４月４日に出願された米国仮出願６０／４６０，３７５号に記載されている。それは、表題「樹脂バインダーを含む水性系で調製されたフィルター媒体」として２００４年４月２日に出願され、ＷＯ０４／０８９５０９として現在公開されている、ＰＣＴ出願に対して優先権を主張している。米国仮出願とＰＣＴ出願の全体の明細書は参照として本明細書に合体される。

形成された媒体を水ベースの（水基）樹脂系（water-based resin system）に浸漬して飽和させ、次に、繊維マトリックス中にバインダー系を形成する飽和プロセスにおいて使用する水ベースの系を開発するための改善が望まれている。

本明細書では、水ベースの（水基）系で供給される樹脂を含む繊維ベースのマトリックスを生成する工程が記載されている。結果物であるマトリックスは、例えば、空気／油セパレータ（分離器）等のガス／液体セパレータの媒体ステージとして使用可能である。

この技術は、一般的に、（ａ）このようなプロセスで使用するための好ましい水ベースの樹脂と、（ｂ）マトリックス中に樹脂を合体させるための好ましい条件に関する。本明細書で記載される好ましい材料と技術を適用する効果は、マトリックス中での樹脂のクリープまたは移動が受け入れられるレベルである、形成されたマトリックスであり得る。

繊維マトリックス中での樹脂移動を受け入れられるレベル以下にする制御は、樹脂を硬化する前に、水系からの樹脂の充填条件、樹脂系（樹脂凝集）からの水の乾燥条件の部分に関する。

上記記載された技術に基づいて形成された少なくとも１つの媒体を含むガス／液体セパレータ、使用方法もまた記載されている。

種々の技術と条件が本明細書に記載されている。本発明に基づいて改良される材料とプロセスのために、本明細書に記載された全条件を満たす必要はない。

Ｉ．水ベースの（水基）樹脂系の識別（identification）
本明細書に記載された原理は、一部、空気／油セパレータ構造で使用可能な繊維状媒体を、有機溶媒を多量に使用しないで生成するための好ましい条件の識別に関する。好ましい識別条件は、現在使用可能な水ベースの樹脂系の使用に関して開発されたが、他の樹脂系を使用することはできる。評価される樹脂は、以下の種類である。
Ａ：水ベースのラテックス
Ｂ：水ベースのポリウレタン分散物
Ｃ：水ベースのエポキシ樹脂
Ｄ：水ベースのフェノール樹脂

Ａ：水ベースのラテックス
使用可能な水ベースのラテックスは、限定されないが、以下の供給者からの以下の種類の水ベースのラテックスを含む。
１．アクロナールＳ８８８Ｓ、Ｓ８８６およびＮＸ５８１８、これらは、ＢＡＳＦ，シャーロッテ、ニューカロライナ州から入手できる、商業的に入手可能なスチレン・アクリルポリマーである。
２．アクロナール２３４８、ＢＡＳＦ，シャーロッテ、ニューカロライナ州から入手できる、架橋剤として複塩基アルコールを用いて組み立てられた置換されたポリカルボン酸の溶液。
３．アクロデュール９５０Ｌ、ＢＡＳＦ，シャーロッテ、ニューカロライナ州から入手できる、多価アルコール架橋剤を含む、修飾されたポリカルボン酸共重合体。
４．カーボセットＧＡ１０８７，ノヴェロン、クリーブラント、オハイオ洲から入手できるスチレン・アクリル酸共重合体懸濁液。
５．カーボセットＧＡ１１６６、ノヴェロン、クリーブラント、オハイオ洲から入手できるアクリル酸分散物。
６．カーボセットＴＳＲ−７２、ノヴェロン、クリーブラント、オハイオ洲から入手できアクリル酸分散物。
７．ＰＤ２０８５−Ａ２、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ミネソタ州から入手可能なアクリル酸とウレタン懸濁液。
８．ＰＤ−８１７６、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ミネソタ州から入手可能な自己架橋アクリル酸ラテックス。
９．ＰＤ３８０８、ＰＤ２０４５−Ｈ、および３１６０Ｋ、全ては、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ＭＮ州から入手可能なアクリル酸ラテックス。
１０．ＮＦ−３、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ミネソタ州から入手可能な合成ポリマー。
１１．エアーフレックス４５３０と８１０、エアープロダクツ、アーリンタウン、ペンシルベニア州から入手可能なラテックス。

２つの追加の使用可能なアクリル酸溶液は、ＮＦ−４とＰＤ−０４６６であり、両方はＨ．Ｂ．フューラーから入手可能である。ＮＦ−４は、自己架橋アクリル酸溶液ポリマーであり、１００℃のＴｇを有し、２００℃で熱硬化する。ＰＤ−０４６６は、自己架橋ホルムアルデヒドフリーの、アクリル酸とエポキシ機能基（group）のアクリル酸ラテックスであり、４１℃Ｔｇ、４２％の固体とｐＨ３をもつ。ＰＤ−０４６６は、１３０℃で完全に架橋することができる。

Ｂ：水ベースのポリウレタン分散物
使用可能なポリウレタンの２つの一般的なファミリー、すなわち、脂肪族と芳香族がある。脂肪族ポリウレタンは、通常、脂肪族イソシアン酸（たとえば、ＨＰＩとＩＰＤＩ）と、主としてポリエステルおよび／またはアクリル酸フェノールに基づいている。芳香族ポリウレタンは通常芳香族イソシアン酸（たとえば、ＭＤＩとＴＤＩ）と、主としてポリエステルポリオルに基づいている。

使用可能な水ベースのポリウレタンは、限定されないが、以下のものを含んでいる。
１．サンキュア２７１５，ノヴェロン、クリーブラント、オハイオ洲から入手できるポリエステルベースのカルボキシル化されたウレタン分散物。
２．サンキュア１３０７７，ノヴェロン、クリーブラント、オハイオ洲から入手できるポリエステルベースのカルボキシル化されたウレタン分散物。
３．ソリュコート１０８７と１０１２，ソリュオール・ケミカル．Ｃｏ、ウェストワーウィック、ＲＩ州から入手可能なポリウレタン分散物。
４．ウィチコボンドＷ−２９０ＨＳＣ、Ｗ−２９０ＨＳＣ、Ｗ−３２０、それぞれは、クロンプトンコープーユニローヤル・ケミカルズ、ミドルベリー、コネチカット州から入手可能な脂肪族ポリウレタンである。
５．ＰＤ４００９，４０４４および２１０４は、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ミネソタ州から入手可能な水性ポリエレタン分散物。

Ｃ：水ベースのエポキシ
使用可能な水ベースのエポキシは、限定されないが、以下のものを含む。
１．ウォータボーンＥＰＩ−ＲＥＺ樹脂３５１０−Ｗ−６０，３５１５−Ｗ−６０および３５１９−Ｗ−５０、それぞれは、シェル・ケミカル、ヒューストン、テキサス州から入手可能であり、リソリューション・パフォーマンス・ケミカルによって配給されている。
２．ＰＮ２０７２Ｔ４、Ｈ．Ｂ．フューラー、セントポール、ミネソタ州から入手可能なエポキシ派生物。

Ｄ：フェノール樹脂
フェノール樹脂は一般的に、フェノール−ホルムアルデヒド、尿素−ホルムアルデヒド、メラミン−ホルムアルデヒドである。２つの主要な商業的に入手可能なフェノール−ホルムアルデヒドの樹脂系、すなわち、レゾールとノヴォラックがある。レゾールは、アルカリ性の条件下で、ホルムアルデヒドのフェノールに対するモル比が１より大きい酸性条件下で、フェノールとホルムアルデヒドの反応により得られる。

入手可能なフェノール樹脂は、限定はされないが、以下のものを含む。
１．レジ−マットＧＰ２９２８、２９４８および２９８１、ジョージア・パシフィック・レジン・インク、デカチュール、ジョージア州から入手可能である。
２．ＧＰ２３５Ｇ１０，ジョージア・パシフィック・レジン・インク、デカチュール、ジョージア州から入手可能である。
３．アロフェンＤＲ５２０，５７１，Ｔ２１５５−Ｗ−５５およびアロタップＲ−１−Ｗ−１５０、アッシュランド・ケミカル・Ｃｏ、コロンバス、オハイオ州から入手可能である。

樹脂の選択は、究極的には入手可能なコストと取り扱い易さに基づく選択事項である。一般に、フェノール樹脂は、最も安価であり、このファクターに対しては好ましい。しかしながら、フェノール樹脂から放出され、環境問題を提供する、好ましくないレベルのフリー・フェノールが存在し得る。

Ｈ．Ｂ．フューラーから入手可能な合成ポリマーＮＦ−３、ＮＦ−４およびＰＤ−０４６６は、含まれるホルムアルデヒドの放出が０であるため、いくつかの工業的な応用においてフェノール樹脂の代替物として利用可能である。

一般に、フェノールおよびホルムアルデヒドを放出しないエポキシは、選択対象の樹脂である。しかしながら、通常、エポキシは、他の同一のものと見なされる樹脂の多くと比較するとかなり高価である。

ＩＩ．ラテックスまたはポリウレタンを使用する飽和プロセス
Ａ．形成された媒体マトリックスで飽和プロセスを実行するための水ベースの樹脂系
樹脂は、通常、製造業者／プロバイダーから受け取り、２〜１０重量％（通常５〜１０％）の固体含有量に水で希釈される。希釈前の樹脂の固体含有量は、メトラー・トレド、トレド、オハイオ州で製造されたような水分分析器を用いて決定された。その代わりに、次のプロセスで含有量は決定することができる。
１．「湿った試料の重量」を得るために市販溶液の試料の重量を計る。
２．その試料を全ての液体が乾燥するまで１５０℃のオーブンで乾燥する。乾燥された試料の重量を計り、「乾燥された試料重量」を得る。
３．次の式で希釈されていない樹脂の固体含有量を計算する。
固体含有量（％）＝（乾燥試料の重量／湿った試料重量）×１００

いったんサプライヤーから材料の樹脂含有量がわかると、その量は、飽和プロセスで使用するための２〜１０重量％（通常、５〜１０％）固体含有量組成物を生成するためにどの位の水を使用すべきかを決定するために使用される。商業的に供給されるように、樹脂は通常、２１〜６５％の不揮発成分の範囲の樹脂含有量を含む溶液として得られる。

以下に記載される技術を使用して、樹脂は形成された媒体マトリックス中に供給される。通常、飽和プロセスの後で、形成された媒体マトリックス中の樹脂含有量は約４〜２０重量％である（すなわち、最終的に樹脂を充填した媒体マトリックスの約４〜２０％は樹脂または硬化した樹脂である。）。

使用可能な真空引きは、２８インチ水銀で約５５０フィート³／分（ＣＦＭ）の容積、すなわち、０．９５Ｂａｒで１５．６ｍ³を真空引きするポンプによって供給することができるが、代わりのものは可能である。媒体を通って吸引される樹脂の量を制御するために、バルブが流れを調整するために真空ライン中に設置される。ある実施例のバルブ開口は、１〜１００％にスケールされ、１〜２０％の間の開口をセットすることによって、媒体中の樹脂含有量１〜６０重量％の範囲が得られる。

Ｂ．ラテックスとポリウレタン樹脂を使用する飽和プロセスへのアプローチ
１．単なる浸漬
以下に特徴づけられるように作られた媒体マトリックス（形成された媒体）は、簡単に約５分間の間溶液に浸漬される。次に、媒体マトリックスは、排出するために取り出される。最後に、媒体マトリックスは、樹脂を硬化するために熱処理される。

一般に、このアプローチは、好ましくないものである。というのは、水の飽和蒸気圧に達するために必要な温度は、ラテックス樹脂のゲル化温度に達するのに必要な温度より高いため、従って、水が完全に蒸発する前に樹脂の臨界膜形成温度を超えてしまうからである。このことは、そのようにポアをつぶすと、空気／油セパレータ中の媒体成分として繊維マトリックスの好ましさを低減するから好ましいものではない。

５分間、水に媒体を単に浸漬し、次に排水のために取り出すことの別の問題は、その水が排出されるときに媒体が変形することである。このことは、本明細書において、媒体の「だれ（sagging）」として随時、言及される。

２．真空引きを用い媒体を通して樹脂系の吸引、オーブン乾燥
だれを起こす期間を短縮しかつ膜形成が起こらないようにするために、５分間溶液中に媒体を浸漬する代わりに、媒体は樹脂溶液に浸漬され、（ａ）樹脂溶液は、上記定義されたような真空源を用いて、少なくとも１０秒（例えば、１０〜２００秒の範囲の間の時間）形成された媒体（真空引き下で）を通って真空引きされる。媒体は、次に、溶液から取り出され、真空源で続いて少なくとも別の１０秒（例えば、１０〜２００秒）間、適用される。これは迅速に過剰の樹脂溶液を媒体パックから排出し、だれの発生を禁じる。飽和した樹脂は、次に、完全に１２０℃以下、通常８０℃〜１１０℃、のオーブン中に配置され、水を蒸発し、未硬化の樹脂を凝固する。使用可能な期間は少なくとも４５分であるが、別の条件も可能である。次に、乾燥された媒体パックは、樹脂の硬化のために高温のオーブン温度に、典型的には少なくとも１１５℃、普通は少なくとも１５０℃、例えば、１５０℃〜１８０℃で樹脂を硬化するのに十分な時間、通常は少なくとも数分、しばしば、０．５〜３時間さらされる。

このプロセスを通常使用するとき、（ａ）ラテックス溶液は種々のアクリル樹脂、ビニル・アセテート、ビニル・アクリレートを含み、（ｂ）ポリウレタン樹脂は乾燥／硬化ステップの間移動する傾向がある。結果物は、通常、結果物である媒体パックの外部表面上に固い外層とこの位置から樹脂の損失によるかなり柔らかい中央部となる。

３．樹脂飽和のための真空引きステップの使用、室温乾燥
このアプローチで、樹脂溶液もまた、真空源の助けで、形成された媒体パックを通して約５〜３００秒間吸引され、次に、媒体パックは水ベースの系中の浸漬から取り外され、真空源は少なくとも別の１０秒間（通常、１０〜２００秒）媒体パックから過剰の樹脂を吸引するために連続して適用される。飽和した媒体パックは次に、硬化時間は変更可能であるが、樹脂を乾燥し凝固するために室温で、通常２４時間、ラック上にセットされる。

一般に、このプロセスが実行されると、もし試料が乾燥ステップの後の硬化ステップの前に断面をスライスにされると、極めてわずかの樹脂の移動が、もしあった場合に観測される。硬化ステップの後で検査されると、樹脂の移動は（上記のプロセス２．に比較して）特に、スチレン−ブチル・ジエンのラテックスで、およびアセテート、アクリル樹脂およびポリウレタン樹脂で、かなり低減されることが観測される。

しかしながら、あるアクリル樹脂、ビニル・アセテートおよびビニル・アクリレートの分散物からのラテックスは、移動して表面に固い膜の外層を形成する傾向がある。移動を避けることができる量は、樹脂製造機、その商業的に利用可能な組成で使用された特別の界面活性剤に依存すると仮定することができる。

以下の供給者から供給される次の樹脂は、室温での乾燥工程で好ましくない程度の移動を示す傾向がある、すなわち、ノヴェロンのＧＡ１１６６ＨＳ、エアープロダクツのエアーフレックス４５３０と８１０、Ｈ．Ｂ．フュラーのＰＤ８１７６とＢＡＳＦのＳ８８ＳとＮＸ５８１８である。上記供給された水ベースのラテックスのリストにおける他のラテックスは、室温の乾燥で好ましくないレベルの移動を示さない。

４．媒体を飽和するために真空吸引、低温条件での乾燥
このアプローチにおいて、樹脂溶液は、少なくとも５秒の吸引（通常、５〜３００秒）で、上記の２．３．で説明したのと類似の手順で、繊維マトリックス中に充填され、次に、媒体は溶液から取り出され、真空引きが過剰の樹脂組成物を低減するために、別の期間、通常、少なくとも約１０秒（通常１０〜２００秒）行われる。飽和した媒体は、次に、１０℃以下の環境温度で、好ましくは０℃以下、例えば、−７℃〜−１８℃の範囲の温度での低温乾燥に、樹脂を凝固するために十分な乾燥期間、通常、少なくとも１２時間、曝される。試料は、次に、通常、少なくとも１時間、室温に置かれ、次に、１１０℃〜１８０℃の硬化オーブンに十分に硬化する時間、通常、少なくとも１５０℃で少なくとも数分から５時間までの間、配置される。

このアプローチで、識別された樹脂の全てに膜の形成が観測されず、移動は視覚的に観測されなかった。

樹脂移動の視覚的観察を簡単にするために、カラー染料が媒体を飽和する前に溶液に使用された。移動を示す媒体の断面は、系内のある特定の位置、通常、媒体表面で染料濃度の移動が起こることを示している。

Ｃ．水ベースのエポキシ樹脂とフェノール樹脂を用いる飽和プロセスのアプローチ
Ｉ．一般的な背景
一般に、エポキシ樹脂とフェノール樹脂は、ラテックスとポリウレタンのように同じ固体含有量に、すなわち２〜１０％（通常５〜１０％）の固体含有量に希釈される。硬化剤はエポキシ樹脂溶液に、硬化剤の固体部分の樹脂の部分に対して重量で１：１００〜２０：１００の範囲で加えられる。試験された硬化剤はエポキシ樹脂のゲル化時間を短縮する。評価される硬化剤は、シェル・ケミカルとハンツマン・ケミカルズによって供給される脂肪族および環状脂肪族アミンと、サッケム、オースチン、テキサス州によって供給されるテトラブチル・アンモニウム・ブロマイド（ＴＢＡＢ）である。

使用されたシェル・ケミカルの硬化剤はＥＰＩ−ＣＵＲＥ３２９５であり、低粘性の脂肪族アミン付加物である。

評価されたエポキシ樹脂はＥＰＩ−ＲＥＺ樹脂３５１０−Ｗ−６０、ＥＰＩ−ＲＥＺ樹脂３５１９−Ｗ−５０であり、それぞれシェル・ケミカルによって供給される。

フェノール樹脂溶液は硬化剤なしで使用された。フェノール樹脂溶液は通常ラテックスのように同じ比率に、すなわち、プロセスで使用するために５〜１０％の固体含有量に希釈された。

（ａ）真空吸引とオーブン乾燥を伴う飽和
上記Ｂ．２で記載されたプロセス条件は、エポキシ樹脂とフェノール樹脂に使用された。目立った膜形成または移動はなかった。フェノール樹脂は、フェノール−ホルムアルデヒドの残留臭気を生成する傾向があった。

（ｂ）媒体を飽和するための真空吸引、室温または低温度での乾燥
エポキシ樹脂溶液とフェノール樹脂は、Ｂ．３とＢ．４で上記記載されたような同様のアプローチが適用された。フェノール樹脂はフェノールとホルムアルデヒドの残留付加物を生成した。

２．更なる水ベースのエポキシ樹脂に関して
水ベースのエポキシ樹脂系が通常使用のために選択される。それらは良好の化学的耐性と溶媒耐性を示した。好ましくは、使用された水ベースのエポキシ樹脂は、ホルムアルデヒド・フリー（すなわち、全固体重量に対してホルムアルデヒドを０．００１重量％以下含む）のものである。好ましくは、このエポキシ樹脂は、かなり高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、通常、Ｔｇは１００℃より高い。

使用可能な、通常の水ベースのエポキシ樹脂のクラスは、液体ビスフェノールＡ・エポキシ樹脂の分散体、ウレタン改質ビスフェノールＡ・エポキシ樹脂の分散体、エポキシ化されたｏ−クレゾール・ノボラック樹脂、ビスフェノールＡ・ノボラック樹脂の分散体、ＣＴＢＮ（ブタジエン−アクリロニトリル）改質エポキシ樹脂の分散体、およびそれらの混合物から本質的になる群より選択されたエポキシ樹脂である。それぞれはｐＨ２〜１１に調整され得る。この樹脂は、次に少量の硬化剤、通常、水に溶解可能なまたは水に相溶性のアミンベースの化合物または臭化物ベースの化合物と混合される。これらの化合物は、例えば、脂肪族アミン付加物、改質された環状脂肪族アミン、アミドーアミンまたはテトラ・アンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）である得る。

上記識別されたシェル・ケミカルのエポキシ樹脂は使用可能であり、満足なものである。

水ベースのエポキシ樹脂を用いて、真空吸引を用いてマンドレルまたは他の構造物上にエポキシ樹脂を充填するステップの後で、繊維状材料とエポキシ樹脂をその上に含むユニットは、溶液から引き出され、室温の空気を媒体を通しながら真空吸引で少なくとも２０秒間吸引される。媒体は、次に、通常１００℃で少なくとも１時間乾燥される。硬化ステップは、通常１５０℃で少なくとも１５分間（０．２５時間）実行される。

ＩＩＩ．空気／油セパレータに使用する媒体形成のための一般的なプロセス
上記のセクションＩＩ．で特徴付けられた一般的なアプローチに基づいて、以下に空気／油セパレータで使用するために形成された媒体パックの一般的な形成プロセスが開発された。

形成された媒体マトリックスは、一般的に繊維、通常、ほうけい酸ガラス繊維などの水性懸濁液から調製される。懸濁液は一般的に、繊維が供給される水性系を撹拌することによって調製される。系のｐＨは通常、硫酸、酢酸または硝酸などの酸で約２．５〜４．０に調整される。しかしながら、ｐＨ１１．０までの高いｐＨは可能である。

繊維は、一般に５μｍ以下、通常、３μｍ以下の直径に選択される。繊維長さは一般に、１０ｍｍ以下に、通常５ｍｍ以下となるように選択される。繊維は通常４〜８グラム／ガロン水の範囲の重量で供給される。

繊維マトリックスを調製するために真空源に取り付けられたマンドレルは、マンドレル上に形成された媒体マトリックスの所望の深さを発生するために、十分な時間、真空吸引でスラリー中に浸積される。

次に、マンドレル（マンドレルに取り付けられた真空吸引とマンドレル上に形成された繊維層とを有する）は、樹脂で媒体を飽和するために十分な時間、通常５〜３００秒、真空吸引しながら水性樹脂溶液中に浸積される。

マンドレル（マンドレルに取り付けられた真空吸引とマンドレル上に形成された繊維層とを有する）は、過剰の水と樹脂を取り除くために十分な時間、マンドレルを通る空気の吸引に曝される。通常、その時間は約１０〜２００秒である。

製造中、マンドレルと繊維の結合は真空源により生成され、次に、次のステップでの使用のために、別のあるいは同じ真空源に取り付けられて使用される。更に、繊維マトリックスは、マンドレルから取り除かれて第２のマンドレル上に搭載され得るが、これは、通常好ましいものではない。

この飽和したマトリックスは、次に、マンドレルから分離されあるいは必要ならマンドレル上に残され、種々の特徴付けられた条件下で処理される。好ましい処理は以下の通りである。

１．樹脂がエポキシ樹脂とフェノール樹脂である場合の系に対して：
過剰に存在する水を蒸発させ、樹脂を好ましいレベルの移動に留めながら凝固させるために十分な時間で、１２０℃以下（好ましくは１００℃以下）の温度で乾燥する工程、および、引き続き、通常、１１０℃〜１８０℃以内の温度範囲で、通常、１５０℃〜１８０℃で樹脂を硬化させるためのオーブン処理を行う。通常、硬化は、オーブンに５時間以下の時間で成し遂げられ得る。

２．水ベースのエポキシ樹脂、水ベースのフェノール樹脂、ポリウレタンおよびラテックスのグループの樹脂に対して：
（ａ）室温（２４℃）を超えない、好ましくは１０℃以下、より好ましくは０℃以下、通常および好ましくは約−５℃、の環境温度で、過剰の水分を取り除き、樹脂を好ましいレベルの移動に留めながら樹脂を凝固するのに十分な時間、乾燥する。

（ｂ）通常少なくとも１１０℃で、通常１５０℃〜１８０℃で、適切な時間オーブン中での樹脂の硬化を引き続き行う。

本明細書で、乾燥がある温度で、あるいは、室温以下の温度などのある温度以下で、実行されると記載されているとき、それは、ユニットが高温の温度条件に曝されていないことを意味するものではない。（例えば、通常の操作において、ユニットは水浴から取り外されたとき室温となる。）むしろ、それは、実質的な乾燥が起こって樹脂が移動する前に、定められた温度条件下で、受け入れられないレベルの樹脂の移動を起こさずに乾燥時間と樹脂の凝固の大部分が起きることを確実にするために、実質的な樹脂の移動の前に、識別された好ましい温度環境中にユニットを供給することを意味する。

ＩＶ．媒体を有する通常の空気／油セパレータ
このようなセパレータの１つの種類は、コンプレッサーシステムで空気／油を分離するために一般に使用される種類である。通常、セパレータは修理可能なコンポーネントである、すなわち、ハウジング中に挿入され、使用したときにハウジングから取り除かれる。セパレータは、一般に次のコンポーネント、（ａ）取付アセンブリ、（ｂ）合体ステージ、（ｃ）排出ステージを含んでいる。

合体ステージと排出ステージは、セパレータ中に統合して一体的に配置する、あるいは、分離しているが全体のセパレータユニット内に組み立てられることができる。通常の構造において、少なくとも合体ステージの層は、本明細書で特徴付けられたように形成された媒体を有する。いくつかの例において、合体ステージと排出ステージの両方はそのような媒体を有する。

使用され得る種々の種類の構造物は、例として、円筒状の媒体構造物、楕円形の媒体構造物、円錐形の媒体構造物を含む。媒体は、外から内（out-to-in）の流れ操作または内から外（in-to-out）の流れ操作のために形成される。外から内の流れ操作システムにおいて、一般に合体ステージは排出ステージを取り囲む。内から外の流れ操作システムにおいて、一般に排出ステージは合体ステージを取り囲む。これは、通常の操作、セパレータによって作用されるべき空気は、最初に合体ステージに向けられ、２番目に排出ステージを通るからである。

種々の取付構造と媒体パックの構成が使用され得るが、その中には、米国特許第５，６０５，５５５号，同第６，０９３，２３１号、同第６，１３６，０７６号、同第６，４８５，５３５号および２００３年１２月１７日に出願されたＰＣＴ出願第ＵＳ０３／４０６９１号に記載されたものも含まれ、それらの全体は参照により本明細書で合体される。

油があふれるロータリー・スクリュー・エアー・コンプレッサーにおいて、圧縮された空気は、オイルミストとともにくみ出される。空気／油セパレータは、圧縮された空気が末端ユーザに供給するサービス・ラインに放出される前に、空気の流れから油を除去する。空気／油セパレータを離れる空気は通常２ｐｐｍの油を含んでいる。空気／油セパレータによって耐えられる通常の操作条件は、１７０〜２２５°Ｆ（７６．７〜１０７．２℃）の温度、６０〜１９０ｐｓｉｇ（４．１〜１３．１Ｂａｒ）の圧力範囲である。空気／油セパレータの性能仕様は、通常セパレータを離れるときに２ｐｐｍの油含有と起動時の圧力低下が２ｐｓｉｄ（０．１３８Ｂａｒ）である。

通常の空気／油セパレータ４０は、図１−３に例示されている。使用時に、セパレータ４０は、圧縮されるエアーベッセル内にベッセル・リッドで留められるフランジ４１を用いてつるす。圧縮された空気は、セパレータ４０を通ってサービスラインに通過する。セパレータ４０は空気の流れからオイルミストを除去する。図の空気／油セパレータ４０に対して、空気は外側から内側に通過するが代替の物も可能である。すなわち、上記に記載された樹脂を適用するプロセスは、外側から内側へ流れるセパレータと同様に内側から外側へ流れるセパレータ用に作られた媒体用に使用することができる。

図で、セパレータ４０を構成する部品は以下で記載される。

図２を参照すると、ガスケット４９が示される。２つのガスケット４９は通常セパレータ・フランジ５０の対向する端部に取り付けられる。フランジ５０は、媒体に直接的に鋳込まれた金属かプラスチックであり、金属のフランジが示されている。これらのガスケットは、セパレータ４０が設置されたとき、レシーバータンクを密閉する。上部ガスケット４９ａはレシーバ・リッドとセパレータ・フランジ４１の間を密閉する。下部ガスケット４９ｂは、セパレータ４０をつるすレシーバのリップとセパレータ・フランジ４１の間を密閉する。ガスケット４９は、例えば、ゴム、コルク、シリコン、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂のような弾性化合物を含む、多くの材料のいずれかから作製し得る。また、２００３年１２月１７日に出願され、参照により本明細書に合体されるＰＣＴ出願ＵＳ０３／４０６９１に記載されたような適所に鋳込まれた（mold-in-place）ガスケットも使用することができる。

図３を参照すると、オープションの外部ロゴ・ラップは５８で使用される。オープションの外部ロゴ・ラップは５８で、通常、顧客のロゴで印刷された高浸透性の材料である。それは、ポリエステルあるいは他の重合材料または処理されたボール紙で作られる。

図２，３において、端部キャップ６７が示されている。端部キャップ６７は、空気がフランジ４１の出口ホール６８からのみ逃げられるような栓（プラグ）として機能する。それはまた、コンプレッサーの油戻り構造によって合体された油を集め掃除するリザーバ６９を提供する。端部キャップ６７は密閉壁７０を有し、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂のような弾性化合物が合体および排出ステージの媒体チューブを密閉するためにその中に注がれる。端部キャップ６７は媒体に直接的に鋳込まれた金属またはプラスチックスである。金属のものが図示されている。

図１，２において、フランジ・アセンブリ４１が示されている。フランジ・アセンブリ４１は、密閉壁４１ａを有し、フランジ４１が媒体に直接的に鋳込まれない場合に、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂のような弾性化合物が合体および排出ステージの媒体チューブを密閉するためにその中に注がれる。

図２，３において、媒体アセンブリ９０が示されている。媒体アセンブリ９０は、空気／油セパレータ４０のための合体ステージ９１を含む。示された例は、オープションの外部ライナー９２とガラス繊維媒体９１と穴を開けられた金属の媒体支持管９３を含む。示された外部ライナー９２は拡張された金属（expanded metal）であるが、代替物も使用可能である。外部ライナー９２は、外部のロゴ・ラップが供給される周囲に均一な表面を提供するために使用される。ガラス媒体９１は油滴を集める分離媒体として機能し、容積中で合体し成長するための表面を提供する。ガラス媒体９１は、上記の記載に基づいて調製された媒体である。穴のあいた媒体支持管（中央ライナー）はガラス媒体に構造的な支持を提供する。

図２と３において、媒体層１０４が示される。媒体１０４はセパレータの主要な排液媒体である。媒体層１０４は合体ステージ９１を離れる大きな油滴を取り除き、端部キャップ６７のスカベンジ・リザーバ６９中に排出する。媒体層１０４は、不織のポリエステル材料、金属繊維、ガラスまたは他の重合体材料で凝集された金属繊維あるいは結合されたガラス繊維で作ることができる。

図２と３において、媒体層が１０５で使用される。この媒体層は、排液媒体１０４を逃げて再び気流に乗せられた油滴を捕集するためのスクリムとして使用される。それは、通常および好ましくはスパンボンドのポリエステル材料で作られる。

図２と３において、スクリーンが１１２でオープションに使用される。このアルミニウムで作られた１１２のスクリーンは、顧客仕様におけるアセンブリにおいて配置される。空気から油滴を分離する機能はない。

図２と３において、インナー・ライナー１１３が示されている。このインナー・ライナー１１３は拡張された金属管で作られているが、プラスチックのものも使用可能である。それは排液媒体のための支持管である。

通常の、例示のシステムにおいて、セパレータ４０の長さは２４７．６±３ｍｍであり、フランジ４１の外径は約２００．２ｍｍであり、端部キャップ６７の外径は１７４．８ｍｍであり開口６８の内径は９６．８ｍｍであり、フランジ４１の領域４１ｂは内径約１６９．９ｍｍで高さが１４．２ｍｍであり、媒体９０は約２２８．６ｍｍの長さを有する。金属フランジ４１は約１．６３ｍｍの厚さでそれぞれのガスケットは約１．５ｍｍ厚さである。もちろん異なる寸法も使用することができる。

図に記載されたものに対して多くの種々の代替構成物が使用可能である。図は、本発明に基づいて作られる媒体を使用することができるように構成された、簡単なセパレータ・アセンブリ、特に外側から内側に流れるセパレータ、に対する通常のコンポーネント部品を示している。示された円筒状の構成物の代替の形状を使用することができる。上記示されたような内側から外側に流れるセパレータを使用することができる。そのような構成物は、通常フランジ５０を使用しないでむしろスピゴットまたは類似の構造を使用することができ、例えば、２００４年１１月１６日に出願され、参照として本明細書に合体されるＰＣＴ出願ＵＳ０４／３８３６９に示されている。

セパレータ中に２つの主要な分離媒体がある。油は合体ステージで合体され、排出ステージ中に空気流れから重力で排出される。本明細書で記載されたプロセスで作られた媒体とコンポーネントは、これらの２つのステージのいずれかあるいは両方で使用され得る。圧縮された空気は合体ステージを通過し、油のエアロゾルは合体してより大きな液滴を形成する。大きな液滴は、更に排出ステージで合体し、空気で運ばれるために残るには大きすぎるようになる。それらは排出ステージの媒体上に残るが清浄な空気はセパレータから出る。図は合体ステージを９１で示している。それは穴のあいた金属で作られた支持管１１３、合体媒体、および拡張された金属で作られた外部ライナーを含んでいる。これは、エアー・コンプレッサー内部の通常の空気／油セパレータへの応用である。

合体媒体は空気からオイルミストを分離するための他の応用にもまた使用することができる。それは、エアー・コンプレッサーの下流で空気の質を更に高めるためのフィルタとして使用することができる。この応用は、圧縮された空気ライン中の後処理のための「イン−ライン合体器（in-line coalescer）」または「ポイントオブユース合体器（point of use coalescer）」として参照される。これらもまたセパレータであるが、時には合体器と呼ばれる。これらの合体器は、エアー・コンプレッサーのサービスラインの下流に接続されている。これらの合体器の機能は、圧縮された空気ライン中の油の含有量をさらに低減することである。圧縮された空気がコンプレッサーの空気／油セパレータから離れた後、熱交換器に入って冷却される。熱交換器を離れる圧縮された空気は、次に、インーライン合体器の水分除去システムを通過し、次に、末端ユーザのサービスラインの中に出る。インーライン合体器のように、媒体は、空気／油セパレータと同様のやり方で機能する。媒体は、低い温度（通常１６０°Ｆまたはそれ以下、すなわち７１．１℃またはそれ以下）でかつより少ない上流側の挑戦（charange）で、空気からオイルミストを分離する。このポイントでの上流側の挑戦は通常２ｐｐｍ以下であるが、コンプレッサーの空気／油セパレータの上流側の挑戦は数千ｐｐｍであり得る。これらのインーライン合体器はそれ自身のハウジングを有し、空気／油セパレータは通常エアーコンプレッサー上の受け取りタンク中に収容される。いくつかの空気／油セパレータはスピンオンタイプのものであり、エアーコンプレッサーのパイプ上のヘッド上に突き通されるように容器の中に収容されている。インーライン合体器と他のセパレータの他の違いは、空気ラインから取り除かれた油がどのように移送されるかである。図２のような空気／油セパレータにおいて、分離された油は油循環ライン中にパイプで戻される。インーライン合体器では、合体された油は非常に容積が小さいのでそれは通常捨てられエアーコンプレッサー中のラインに戻る油はない。

一般に、本発明に基づいて、空気／油セパレータ用の媒体パック（イン−ライン合体器、コンプレッサーシステムのセパレータあるいはないし他のもの）は提供される。媒体マトリックスは一般に水ベースの樹脂系を含むガラス繊維マトリックスを含む。

本発明の原理に基づく媒体ステージを含む空気／油セパレータの平面図である。 図１の線２−２に沿って得られる断面図である。 図２の部分拡大概略図である。

Claims (16)

1. 少なくとも第１媒体ステージを含む空気／油セパレータを作製する方法であって、
   （ａ）真空吸引の下で、繊維状の媒体パックを通して水ベースの樹脂系を吸引することにより、前記媒体パックを樹脂で飽和する工程と、
   （ｂ）工程１（ａ）の後、真空吸引の下で、前記媒体パックを通して空気を吸引する工程と、
   （ｃ）工程１（ｂ）の後、前記媒体パックを更に乾燥する工程と、
   （ｄ）少なくとも１１５℃の周囲温度に少なくともいくらか曝して、前記媒体パック中の樹脂を硬化する工程と、
   （ｅ）前記空気／油セパレータ内に前記第１媒体ステージを内蔵させる工程と、
   を有することを特徴とする方法。
2. （ａ）前記水ベースの樹脂系は、水ベースのエポキシ系であり、全固体重量の０．００１％以下のホルムアルデヒド含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （ａ）前記真空吸引の下で、前記媒体パックを通して空気を吸引する工程は、少なくとも１０秒間行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. （ａ）前記真空吸引の下で、前記媒体パックを通して空気を吸引する工程は、１０〜２００秒の範囲内の期間で行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. （ａ）前記媒体パックを更に乾燥する工程は、８０℃〜１１０℃の範囲内の温度で行われることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. （ａ）前記媒体パックを更に乾燥する工程は、１時間行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. （ａ）前記樹脂を硬化する工程は、少なくとも１５０℃の温度に曝して行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. （ａ）前記樹脂を硬化する工程は、少なくとも１５０℃の温度に少なくとも０．２５時間曝して行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. （ａ）前記水ベースのエポキシ系は、液体ビスフェノールＡ・エポキシ樹脂の分散体、ウレタン改質ビスフェノールＡ・エポキシ樹脂の分散体、エポキシ化されたｏ−クレゾール・ノボラック樹脂、ビスフェノールＡ・ノボラック樹脂の分散体、ブタジエン−アクリロニトリル改質エポキシ樹脂の分散体、およびそれらの混合物から本質的になる群より選択されたエポキシの分散体を含むことを特徴とする請求項２乃至請求項８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. （ａ）前記水ベースのエポキシ系は、水ベースのエポキシ樹脂と水ベースのフェノール樹脂とから選択されたものであり、
    （ｂ）前記更に乾燥する工程１（ｃ）は、１１０℃以下の周囲温度に曝して行われることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. （ａ）前記更に乾燥する工程１（ｃ）は、２４℃以下の周囲温度で前記媒体パックを処理することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. （ａ）前記更に乾燥する工程１（ｃ）は、１０℃以下の周囲温度の乾燥工程に、前記樹脂で飽和された繊維マトリックスを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. （ａ）前記更に乾燥する乾燥工程１（ｃ）は、０℃以下の周囲温度の乾燥工程に、前記樹脂で飽和された繊維マトリックスを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. （ａ）前記更に乾燥する工程１（ｃ）は、−５℃以下の周囲温度の乾燥工程に、前記樹脂で飽和された繊維マトリックスを提供する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
15. 請求項１乃至請求項１４のうちの少なくもいずれか１項の方法により作製されたことを特徴とする空気／油セパレータ。
16. 請求項２乃至請求項９のうちの少なくとものいずれか１項の方法により作製されたことを特徴とする空気／油セパレータ。

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