可用于生成熔融金屬過濾器的親水熱成網(wǎng)的聚氨酯泡沫體的制作方法
【專利說明】可用于生成熔融金屬過濾器的親水熱成網(wǎng)的聚氨酯泡沬體
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請是依賴于2012年12月7日提交的美國臨時專利申請序列號 No. 61/734, 546的優(yōu)先權(quán)的美國非臨時專利申請，其全部內(nèi)容在本文中通過參考引入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及可用于生成恪融金屬過濾器的熱成網(wǎng)的（thermal reticulated)聚氨 酯泡沫體。本發(fā)明的泡沫體包括全部開孔的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)來自于熱成網(wǎng)工藝。該泡沫體能 在小于約5分鐘內(nèi)吸收水。
【背景技術(shù)】
[0004] 使用熱成網(wǎng)的聚氨酯泡沫體，生成用于熔融金屬的過濾器材料，因為網(wǎng)狀泡沫體 引入了開孔結(jié)構(gòu)。應(yīng)當顯而易見的是，對于以合適的方式發(fā)揮作用的熔融金屬過濾器來說， 該結(jié)構(gòu)應(yīng)當呈現(xiàn)完全開孔的、互連孔隙結(jié)構(gòu)，以便熔融金屬可流經(jīng)該開放的結(jié)構(gòu)。
[0005] 正如對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，應(yīng)當顯而易見的是，生成熔融金屬過濾器的一種方 式是在網(wǎng)狀聚氨酯泡沫體內(nèi)浸漬陶瓷漿料。具體地，在陶瓷漿料浸漬網(wǎng)狀泡沫體結(jié)構(gòu)內(nèi)部 的孔隙之后，加熱（或燒制）陶瓷，以便陶瓷形成硬質(zhì)結(jié)構(gòu)。在加熱或燒制工藝期間，聚氨 酯從陶瓷漿料中燒掉，從而僅僅留下硬化（或燒制）的陶瓷結(jié)構(gòu)。
[0006] 網(wǎng)狀聚氨酯泡沫體的一個問題是它疏水。這意味著水（其具有大于90度的潤濕 角）在聚氨酯表面沒有傾向于散開。
[0007] 正如對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，應(yīng)當顯而易見的是，網(wǎng)狀聚氨酯泡沫體的疏水性質(zhì) 妨礙了熔融金屬過濾器的形成，因為制造過濾器所使用的陶瓷漿料典型地為水性的。正因 為如此，陶瓷漿料沒有有效地潤濕疏水聚氨酯泡沫體的表面。這可導(dǎo)致漿料在聚氨酯表面 上差的鋪開和當在加熱或燒制期間形成過濾器時形成差的所得支撐件（strut)。
[0008] 為了補償漿料在泡沫體表面上差的鋪開，常見的是在壓力下施加陶瓷漿料。假若 網(wǎng)狀聚氨酯泡沫體具有疏水性能，則常見的是施加高壓，強制陶瓷漿料通過泡沫體的孔隙。
[0009] 或者，可生成親水聚氨酯泡沫體。例如，可通過"預(yù)聚物"法，制備親水聚氨酯泡 沫體，其中親水預(yù)聚物異氰酸酯端基與水混合并反應(yīng)。親水聚氨酯泡沫體描述于美國專利 Nos. 3, 861，993 和 3, 889, 417 中。
[0010] 使用預(yù)聚物生成親水聚氨酯泡沫體具有至少一個已知的缺點。具體地，該方法常 常導(dǎo)致生成沒有完全開孔的泡沫結(jié)構(gòu)。經(jīng)常泡沫體包括在單獨的孔隙之間的薄膜，進而在 用陶瓷漿料潤濕之后，降低了泡沫體形成金屬過濾器的能力。
[0011] 使用親水泡沫體生成熔融金屬過濾器。例如，美國專利No. 3, 833, 386 (下文〃' 386 專利"）公開了通過親水預(yù)聚物技術(shù)制造的泡沫體，所述親水預(yù)聚物技術(shù)可用于生成熔融 金屬過濾器。然而，注意到，在' 386專利中描述的泡沫體只不過是具有常規(guī)的開孔結(jié)構(gòu)的 泡沫體，這與具有完全開孔結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀泡沫體不同。而且在' 386專利中描述的泡沫體具有 比典型的網(wǎng)狀泡沫體高得多的密度。結(jié)果，難以（如果不是不可能的話）控制孔度，以建立 充足的孔隙空間以供生成熔融金屬過濾器材料。
[0012] 美國專利申請公布No. 2006/0284351描述了一種技術(shù)，其中"猝滅"網(wǎng)狀泡沫體導(dǎo) 致適合于生成熔融金屬過濾器的材料。"猝滅"的網(wǎng)狀泡沫體是親水性大于常規(guī)的熱成網(wǎng)泡 沫體。然而，"猝滅"工藝比熱成網(wǎng)工藝昂貴，且與熱成網(wǎng)泡沫體相比，通過猝滅工藝生產(chǎn)的 泡沫體表現(xiàn)差。
[0013] 歐洲專利No. 0412673描述了一種技術(shù)，其中用含有粘著劑的陶瓷材料的含水漿 料浸漬聚氨酯泡沫體。干燥浸漬的泡沫體，除去水，并燒制該干燥、浸漬過的泡沫體，燒掉有 機泡沫體，從而留下陶瓷過濾器。
[0014] 歐洲專利No. 0649334描述了一種類似方法，其中使用有機泡沫體，例如聚氨酯泡 沫體，制造用于熔融的金屬，特別地輕金屬的陶瓷過濾器。
[0015] 美國專利No. 7, 963, 402還描述了由用陶瓷漿料浸漬過的有機塑料泡沫體和長度 為0. 1-5. Omm的纖維，形成恪融金屬過濾器。
[0016] 美國專利 Nos. 2, 360, 929, 2, 752, 258, 3, 947, 363, 5, 456, 833,和 5, 045, 511 針對 制造熔融金屬所使用的陶瓷過濾器中，提供額外的注釋（commentary)，其中使用有機泡沫 體前體制造過濾器。
[0017] 美國專利No. 6, 203, 593描述了網(wǎng)狀聚氨酯泡沫體生成過濾熔融金屬用陶瓷過濾 器的用途。
[0018] 美國專利No. 4, 866, 011描述了使用含粘合劑的疏水撓性泡沫材料，形成陶瓷過 濾器，以增加泡沫體的撓性和浸漬。
[0019] 美國專利Nos. 4, 342, 664,4, 056, 586,和4, 265,659描述了使用具有定義為 5-100ppi的結(jié)構(gòu)的親水聚氨酯泡沫體，形成陶瓷過濾器。
[0020] 美國專利Nos. 4, 024, 212和4, 075, 303描述了使用聚酯聚氨酯泡沫體前體，形成 陶瓷過濾器。
[0021] 鑒于前述問題，仍然有使用熱成網(wǎng)、親水聚氨酯泡沫體來改進形成熔融金屬過濾 器的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明解決了與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的一個或多個缺點。
[0023] 在一個所考慮的實施方案中，本發(fā)明提供親水的聚氨酯泡沫體，它由90-110重量 份聚酯多元醇，〇. 9-1. 1重量份酯表面活性劑，3-20重量份親水表面活性劑，1. 89-2. 31重 量份聚氨酯催化劑，〇. 126-0. 154重量份胺催化劑，3. 348-4. 092重量份水，和46. 98-57. 42 重量份甲苯二異氰酸酯形成。該聚氨酯能在小于或等于約5分鐘的時間段內(nèi)吸收水。該泡 沫體是形成熔融金屬過濾器的前體。
[0024] 在其他所考慮的實施方案中，泡沫體可包括3-15重量份，3-10重量份，4-9重量 份，5-8重量份，或6-7重量份親水表面活性劑。
[0025] 該泡沫體可以成網(wǎng)。如果這樣的話，則該泡沫體可以熱成網(wǎng)。
[0026] 在一個所考慮的實施方案中，考慮泡沫體內(nèi)的甲苯二異氰酸酯可包括含2,4_甲 苯二異氰酸酯和2, 6-甲苯二異氰酸酯的至少兩種異構(gòu)體形式。
[0027] 在另一個所考慮的實施方案中，該泡沫體可包括95-105重量份聚酯多元醇， 0. 95-1. 05重量份酯表面活性劑，2. 00-2. 21重量份聚氨酯催化劑，0. 133-0. 147重量份胺 催化劑，3. 534-3. 906重量份水，和49. 60-54. 82重量份甲苯二異氰酸酯。
[0028] 仍然進一步地，考慮該泡沫體可包括98-102重量份聚酯多元醇，0.98-1. 02重 量份酯表面活性劑，2. 06-2. 14重量份聚氨酯催化劑，0. 137-0. 143重量份胺催化劑， 3. 646-3. 794重量份水，和51. 16-53. 24重量份甲苯二異氰酸酯。
[0029] 在另一個所考慮的實施方案中，該泡沫體可包括99-101重量份聚酯多元醇， 0. 99-1. 01重量份酯表面活性劑，2. 08-2. 12重量份聚氨酯催化劑，0. 139-0. 141重量份胺 催化劑，3. 683-3. 757重量份水，和51. 68-52. 72重量份甲苯二異氰酸酯。
[0030] 另外，考慮親水的表面活性劑可以是聚醚改性的聚硅氧烷。
[0031] 在一個所考慮的實施方案中，親水表面活性劑可包括聚（氧基-1，2-乙二基）， a-甲基-w-[3-[l，3, 3, 3-四甲基-1-[(三甲基甲硅烷基）氧基]二硅氧烷基]丙氧基]， 和二硅氧烷，六甲基。
[0032] 該泡沫體可形成具有密度為約2-100ppi，2-70ppi，5-35ppi，和/或10-30ppi的孔 隙的網(wǎng)狀物。
[0033] 考慮吸水的時間段可以小于約4分鐘，小于約3分鐘，小于約2分鐘，和/或小于 約1分鐘。
[0034] 另外，考慮該泡沫體的密度可以是約1. 2至31b/ft3(0. 019-0. 048g/cm3)?；蛘撸?該泡沫體的密度可以是約1. 4至I. 91b/ft3(0. 022-0. 030g/cm3)。仍然進一步地，該泡沫體 的密度可以是約 I. 81b/ft3(〃pcf'）（0· 0288g/cm3)。
[0035] 根據(jù)以下提供的討論，本發(fā)明的進一步的優(yōu)點將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0036] 在沒有依賴于任何附圖的情況下描述本發(fā)明專利。
【具體實施方式】
[0037] 本發(fā)明涉及親水、熱成網(wǎng)的聚氨酯泡沫體，它呈現(xiàn)出合適的孔度以供在用陶瓷漿 料潤濕之后，形成熔融金屬過濾器。該聚氨酯泡沫體形成用漿料，例如陶瓷漿料潤濕的網(wǎng)狀 物或結(jié)構(gòu)，形成適合于過濾熔融金屬的陶瓷過濾器。
[0038] 在一個特別的實施方案中，本發(fā)明的聚氨酯泡沫體呈現(xiàn)出其中該泡沫體在小于約 五（5)分鐘內(nèi)被潤濕（或者可吸收水）的密度和孔度。在另一個所考慮的實施方案中，本 發(fā)明提供聚氨酯泡沫體，它在小于約四（4)分鐘內(nèi)潤濕。在再一實施方案中，本發(fā)明涵蓋在 小于約三（3)分鐘內(nèi)吸收水的聚氨酯泡沫體。進一步考慮的實施方案包括在小于約兩（2) 分鐘內(nèi)潤濕的聚氨酯泡沫體。本發(fā)明還考慮其中聚氨酯泡沫體在小于約1分鐘（一（1)分 鐘）內(nèi)吸收水的實施方案。最具體地，本發(fā)明的聚氨酯泡沫體在約38秒內(nèi)潤濕。
[0039] 本發(fā)明的聚氨酯泡沫體的可潤濕性有助于制造熔融金屬過濾器。首先，由于可潤 濕，因此，該聚氨酯泡沫體自由地吸引（或接受）水性陶瓷漿料到它的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙內(nèi) 部。第二，由于該聚氨酯泡沫體可在相對短的時間段內(nèi)用陶瓷漿料潤濕，因此，可在合適地 簡短的時間間隔內(nèi)管理該制造工藝的持續(xù)時間，進而尤其改進該制造工藝的商業(yè)吸引力。
[0040] 在一個所考慮的實施方