申请日2014.12.12
公开(公告)日2016.08.03
IPC分类号D21H13/36; F01N3/28; F16L5/04
摘要
本发明提供了一种制备适用于污染控制设备中或用作挡火物的非织造纤维材料的方法，其中所述方法包括：提供第一浆液，所述第一浆液包含水、第一无机纤维、第一有机粘结剂以及第一中性pH絮凝剂;从所述第一浆液去除第一废水;任选地由所述第一浆液形成第一非织造纤维材料;提供第二浆液，所述第二浆液包含一定量的所述第一废水、任选量的相对洁净的水、第二无机纤维、第二有机粘结剂和第二絮凝剂，所述第二絮凝剂与所述第一浆液中使用的絮凝剂相同和/或不同;并由所述第二浆液形成第二非织造纤维材料。在所述第二浆液中添加所述第一废水不会不利地影响所述第二浆液中所述第二有机粘结剂的所述絮凝。
摘要附图
权利要求书
1.一种制备适用于污染控制设备中或用作挡火物的非织造纤维材料的方法，所述方法包括：
提供第一浆液，所述第一浆液包含水、第一无机纤维、第一有机粘结剂和第一中性pH絮凝剂;
将第一废水从所述第一浆液去除;
任选地由所述第一浆液形成第一非织造纤维材料;
提供第二浆液，所述第二浆液包含一定量的所述第一废水、任选量的相对洁净的水、第二无机纤维、第二有机粘结剂以及第二絮凝剂，所述第二絮凝剂与所述第一浆液中使用的絮凝剂相同和/或不同;以及
由所述第二浆液形成第二非织造纤维材料，
其中在所述第二浆液中添加所述第一废水不会不利地影响所述第二浆液中所述第二有机粘结剂的絮凝。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二絮凝剂包含第二中性pH絮凝剂，所述第二中性pH絮凝剂与所述第一浆液中使用的絮凝剂相同或不同，并且所述方法还包括：
从所述第二浆液去除一定量的第二废水;
提供第三浆液，所述第三浆液包含一定量的所述第二废水、任选量的相对洁净的水、第三无机纤维、第三有机粘结剂以及第三中性pH絮凝剂;以及
由所述第三浆液形成第三非织造纤维材料，
其中在所述第三浆液中添加所述第二废水不会不利地影响所述第三浆液中所述第三有机粘结剂的絮凝。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中对于每种另外的第N浆液，所述方法还包括：
提供第N浆液，所述浆液包含从先前浆液去除的一定量的废水、任选量的相对洁净的水、第N无机纤维、第N有机粘结剂以及第N中性pH絮凝剂;
由所述第N浆液形成第N非织造纤维材料，
其中N为大于或等于4的整数，并且在所述第N浆液中添加所述第N-1废水不会不利地影响所述第N浆液中所述第N有机粘结剂的絮凝。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中至少一种浆液中的所述有机粘结剂包含至少一种具有阴离子基团的聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中至少一种中性pH絮凝剂包含具有阳离子基团的有机聚合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中至少一种中性pH絮凝剂包含金属阳离子。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中至少一种浆液表现出在约5.5至至多并且包括约8.5的范围内的pH。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中包含废水的每种浆液具有包含从至少约10%的范围内的总含水量。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述形成为浆液模塑工艺。
10.根据实施方案1至9中任一项所述的方法，其中每种非织造纤维材料为单独模塑的非织造纤维材料结构的形式，所述结构具有二维或三维形状。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中至少一种非织造纤维材料的形式为(a)至少一种安装垫，所述安装垫经操作地调整以用于在污染控制设备中安装污染控制元件，(b)至少一种端锥隔离物，所述端锥隔离物经操作地调整以用于隔离污染控制设备的端锥区域，(c)至少一种挡火物。
12.一种根据权利要求1至11中任一项所述的方法制备的非织造纤维材料。
13.一种非织造纤维材料，当根据材料pH测试进行测试时，所述非织造纤维材料表现出在约5.5至至多并且包括约8.5的范围内的pH。
14.一种污染控制设备，所述污染控制设备包括外壳、设置在所述外壳内的污染控制元件;以及根据权利要求12或13所述的非织造纤维材料，所述非织造纤维材料设置在所述外壳内。
15.一种挡火物，所述挡火物包含根据权利要求12或13所述的非织造纤维材料。
16.一种用于制备非织造纤维材料的浆液，所述浆液包含：
从第一浆液去除的一定量的第一废水，所述第一浆液包含水、第一无机纤维、第一有机粘结剂和第一中性pH絮凝剂;
任选量的相对洁净的水;
第二无机纤维;
第二有机粘结剂;以及
任选的第二中性pH絮凝剂，
其中所述第一中性pH絮凝剂使得所述第一废水保持相对中性的pH。
17.根据权利要求16所述的浆液，其中至少所述第一中性pH絮凝剂包含具有阳离子基团的有机聚合物。
18.根据权利要求16或17所述的浆液，其中至少所述第一中性pH絮凝剂还包含金属阳离子。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的浆液，其中所述絮凝剂选自絮凝剂1至絮凝剂30以及它们的任意组合。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的浆液，其中每种浆液表现出在约5.5至至多并且包括约8.5的范围内的pH。
21.一种使用根据权利要求16至20中任一项所述的浆液形成的非织造纤维材料。
说明书
使用可再循环的废水来制备适用于污染控制设备或挡火物中的非织造纤维材料
本发明涉及使用含水浆液制备含无机纤维的非织造纤维材料(例如用在污染控制设备、挡火物应用等中)，具体地讲，涉及如下这类工艺，该工艺包括从之前用过的浆液回收至少一部分废水，更为具体地讲，涉及制备非织造纤维材料的这类工艺，例如可在污染控制设备(例如安装垫和隔热系统)中以及挡火物应用(例如毯子、包裹物和带材的形式)中使用的那些，以及通过该方法制成的非织造纤维材料。
背景技术
包含无机纤维的含水浆液在过去已用于制备用在各种应用中的多种非织造纤维材料。使用此类含水浆液制备非织造纤维材料的工艺包括，例如，湿法成网造纸技术，类似在美国专利No.6,224,835中公开的技术，以及真空模塑工艺，类似在美国专利No，5,800,875中公开的工艺。
在典型的湿法成网造纸工艺中，将此类含水浆液倒入筛网或多孔网的一面并在筛网另一面上去除废水(例如通过重力、施加真空或两者)，由此在筛网或多孔网的一面留下润湿的非织造纤维材料。随后将所得润湿的非织造纤维材料干燥(例如通过空气干燥、烘烤或两者)形成连续网或片状非织造纤维材料，该网或片状非织造纤维材料可被进一步处理或转变(例如通过模具或激光切割)成所需形状(例如垫、条带、2维端锥形等)。
在典型的真空模塑工艺中，将形成的带有筛网或以其他方式穿孔的表面的模具浸入该类含水浆液中，并且通过孔将废水从模具吸出，由此在模具的穿孔表面留下润湿的非织造纤维材料。然后从模具移除所得润湿模塑纤维材料并对其进行干燥(例如通过空气干燥、烘烤或两者)，以形成具有和模具对应的形状(例如端锥隔离物的截头圆锥体形状)的非织造纤维材料。
在使用这类含水浆液制备非织造纤维材料的现有技术工艺中，废水被丢弃。由于环境原因，这类废水必须经受水处理过程，然后才能被丢弃。这类废水的处理程度可根据不同管辖区尤其是不同国家而有所不同。在美国，这类经处理的废水的pH水平通常需要在约5至至多并且包括9或甚至11的范围内，然后才允许将废水转移到公共水系统中(例如城市下水道系统)中。
这类非织造纤维材料已经被制成示例性制品，诸如用在污染控制设备(例如催化转化器、柴油微粒过滤器和柴油捕集器)中的安装垫和隔热系统，以及诸如用在挡火物应用中的毯子、包裹物和带材。
一直存在改进这类工艺的需要。本发明旨在提供这样的一种改进。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了用于制备适用于污染控制设备中或用作挡火物的非织造纤维材料的方法。该方法包括：提供第一浆液，所述第一浆液包含水、第一无机纤维、第一有机粘结剂以及第一中性pH絮凝剂;从第一浆液去除第一废水;任选地由第一浆液形成第一非织造纤维材料;提供第二浆液，所述第二浆液包含一定量的第一废水、任选量的相对洁净的水、第二无机纤维、第二有机粘结剂和第二絮凝剂，该第二絮凝剂与第一浆液中使用的絮凝剂相同和/或不同;以及由第二浆液形成第二非织造纤维材料。在第二浆液中添加第一废水不会不利地影响第二浆液中第二有机粘结剂的絮凝。本发明还提供根据这类方法制备的非织造纤维材料。
在本发明另外的方面，提供了非织造纤维材料，在根据本文所述的材料pH测试进行了测试时，该非织造纤维材料表现出在约5.5至至多并且包括约8.5的范围内的pH。
在本发明的另外的方面，提供了污染控制设备，该污染控制设备包括外壳、设置在外壳内的污染控制元件;以及设置在外壳内的根据本发明的非织造纤维材料。
在本发明的另一方面，提供了挡火物，该挡火物包含根据本发明的非织造纤维材料。
在本发明的另外的方面，提供了用于制备非织造纤维材料的浆液。该浆液包含从第一浆液去除的一定量的第一废水，该第一浆液包含水、第一无机纤维、第一有机粘结剂和第一中性pH絮凝剂。该浆液包含第二无机纤维、第二有机粘结剂以及任选的第二中性pH絮凝剂。该浆液还可包含任选数量的相对洁净的水。第一中性pH絮凝剂使得第一废水保持相对中性的pH。本发明还提供使用根据本发明的浆液形成的非织造纤维材料。
本发明的这些和其他方面、特征和/或优点在本文的附图和详细描述中进一步示出和描述，其中类似的参考数字用于表示相似的部件。然而，应当理解，附图和描述只是出于说明的目的，而不应理解为是对本发明范围的不当限制。
上述的“发明内容”并非意图描述本发明的每个公开的实施方案或每种实施方式。以下描述更具体地举例说明示例性实施方案。通观申请全文，在几个部分用实施例列表提供指导，列表中的实施例可按不同方式组合使用。在每种情况下，引用的列表都只用作代表性的组，并且不应理解为排它性列表。
