使用可再循環(huán)的廢水來制備適用于污染控制設(shè)備或擋火物中的非織造纖維材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種制備適用于污染控制設(shè)備中或用作擋火物的非織造纖維材料的方法，其中所述方法包括：提供第一漿液，所述第一漿液包含水、第一無機(jī)纖維、第一有機(jī)粘結(jié)劑以及第一中性pH絮凝劑；從所述第一漿液去除第一廢水；任選地由所述第一漿液形成第一非織造纖維材料；提供第二漿液，所述第二漿液包含一定量的所述第一廢水、任選量的相對潔凈的水、第二無機(jī)纖維、第二有機(jī)粘結(jié)劑和第二絮凝劑，所述第二絮凝劑與所述第一漿液中使用的絮凝劑相同和/或不同；并由所述第二漿液形成第二非織造纖維材料。在所述第二漿液中添加所述第一廢水不會不利地影響所述第二漿液中所述第二有機(jī)粘結(jié)劑的所述絮凝。
【專利說明】使用可再循環(huán)的廢水來制備適用于污染控制設(shè)備或擋火物中 的非織造纖維材料
[0001] 本發(fā)明設(shè)及使用含水漿液制備含無機(jī)纖維的非織造纖維材料(例如用在污染控制 設(shè)備、擋火物應(yīng)用等中），具體地講，設(shè)及如下運類工藝，該工藝包括從之前用過的漿液回收 至少一部分廢水，更為具體地講，設(shè)及制備非織造纖維材料的運類工藝，例如可在污染控制 設(shè)備(例如安裝墊和隔熱系統(tǒng)）中W及擋火物應(yīng)用(例如毯子、包裹物和帶材的形式）中使用 的那些，W及通過該方法制成的非織造纖維材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 包含無機(jī)纖維的含水漿液在過去已用于制備用在各種應(yīng)用中的多種非織造纖維 材料。使用此類含水漿液制備非織造纖維材料的工藝包括，例如，濕法成網(wǎng)造紙技術(shù)，類似 在美國專利No . 6，224，835中公開的技術(shù)，W及真空模塑工藝，類似在美國專利No，5，800， 875中公開的工藝。
[0003] 在典型的濕法成網(wǎng)造紙工藝中，將此類含水漿液倒入篩網(wǎng)或多孔網(wǎng)的一面并在篩 網(wǎng)另一面上去除廢水(例如通過重力、施加真空或兩者），由此在篩網(wǎng)或多孔網(wǎng)的一面留下 潤濕的非織造纖維材料。隨后將所得潤濕的非織造纖維材料干燥(例如通過空氣干燥、烘烤 或兩者)形成連續(xù)網(wǎng)或片狀非織造纖維材料，該網(wǎng)或片狀非織造纖維材料可被進(jìn)一步處理 或轉(zhuǎn)變(例如通過模具或激光切割)成所需形狀(例如墊、條帶、2維端錐形等）。
[0004] 在典型的真空模塑工藝中，將形成的帶有篩網(wǎng)或W其他方式穿孔的表面的模具浸 入該類含水漿液中，并且通過孔將廢水從模具吸出，由此在模具的穿孔表面留下潤濕的非 織造纖維材料。然后從模具移除所得潤濕模塑纖維材料并對其進(jìn)行干燥(例如通過空氣干 燥、烘烤或兩者），W形成具有和模具對應(yīng)的形狀(例如端錐隔離物的截頭圓錐體形狀)的非 織造纖維材料。
[0005] 在使用運類含水漿液制備非織造纖維材料的現(xiàn)有技術(shù)工藝中，廢水被丟棄。由于 環(huán)境原因，運類廢水必須經(jīng)受水處理過程，然后才能被丟棄。運類廢水的處理程度可根據(jù)不 同管轄區(qū)尤其是不同國家而有所不同。在美國，運類經(jīng)處理的廢水的抑水平通常需要在約5 至至多并且包括9或甚至11的范圍內(nèi)，然后才允許將廢水轉(zhuǎn)移到公共水系統(tǒng)中（例如城市下 水道系統(tǒng)）中。
[0006] 運類非織造纖維材料已經(jīng)被制成示例性制品，諸如用在污染控制設(shè)備(例如催化 轉(zhuǎn)化器、柴油微粒過濾器和柴油捕集器）中的安裝墊和隔熱系統(tǒng)，W及諸如用在擋火物應(yīng)用 中的毯子、包裹物和帶材。
[0007] -直存在改進(jìn)運類工藝的需要。本發(fā)明旨在提供運樣的一種改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引在本發(fā)明的一個方面，提供了用于制備適用于污染控制設(shè)備中或用作擋火物的非 織造纖維材料的方法。該方法包括:提供第一漿液，所述第一漿液包含水、第一無機(jī)纖維、第 一有機(jī)粘結(jié)劑W及第一中性抑絮凝劑;從第一漿液去除第一廢水;任選地由第一漿液形成 第一非織造纖維材料;提供第二漿液，所述第二漿液包含一定量的第一廢水、任選量的相對 潔凈的水、第二無機(jī)纖維、第二有機(jī)粘結(jié)劑和第二絮凝劑，該第二絮凝劑與第一漿液中使用 的絮凝劑相同和/或不同；W及由第二漿液形成第二非織造纖維材料。在第二漿液中添加第 一廢水不會不利地影響第二漿液中第二有機(jī)粘結(jié)劑的絮凝。本發(fā)明還提供根據(jù)運類方法制 備的非織造纖維材料。
[0009] 在本發(fā)明另外的方面，提供了非織造纖維材料，在根據(jù)本文所述的材料抑測試進(jìn) 行了測試時，該非織造纖維材料表現(xiàn)出在約5.5至至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。
[0010] 在本發(fā)明的另外的方面，提供了污染控制設(shè)備，該污染控制設(shè)備包括外殼、設(shè)置在 外殼內(nèi)的污染控制元件；W及設(shè)置在外殼內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料。
[0011] 在本發(fā)明的另一方面，提供了擋火物，該擋火物包含根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材 料。
[0012] 在本發(fā)明的另外的方面，提供了用于制備非織造纖維材料的漿液。該漿液包含從 第一漿液去除的一定量的第一廢水，該第一漿液包含水、第一無機(jī)纖維、第一有機(jī)粘結(jié)劑和 第一中性抑絮凝劑。該漿液包含第二無機(jī)纖維、第二有機(jī)粘結(jié)劑W及任選的第二中性pH絮 凝劑。該漿液還可包含任選數(shù)量的相對潔凈的水。第一中性抑絮凝劑使得第一廢水保持相 對中性的pH。本發(fā)明還提供使用根據(jù)本發(fā)明的漿液形成的非織造纖維材料。
[0013] 本發(fā)明的運些和其他方面、特征和/或優(yōu)點在本文的附圖和詳細(xì)描述中進(jìn)一步示 出和描述，其中類似的參考數(shù)字用于表示相似的部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖和描述只是出 于說明的目的，而不應(yīng)理解為是對本發(fā)明范圍的不當(dāng)限制。
[0014] 上述的"
【發(fā)明內(nèi)容】
"并非意圖描述本發(fā)明的每個公開的實施方案或每種實施方式。 W下描述更具體地舉例說明示例性實施方案。通觀申請全文，在幾個部分用實施例列表提 供指導(dǎo)，列表中的實施例可按不同方式組合使用。在每種情況下，引用的列表都只用作代表 性的組，并且不應(yīng)理解為排它性列表。
【附圖說明】
[001引在附圖中；
[0016] 圖1是示例性污染控制設(shè)備的剖視圖，該示例性污染控制設(shè)備使用根據(jù)本發(fā)明的 非織造纖維材料的不同實施方案。
【具體實施方式】
[0017] 在描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案時，為清楚起見，將使用具體的術(shù)語。然而，本發(fā)明 并非意圖受如此所選特定術(shù)語的限制，并且每個如此所選術(shù)語都包括相似地工作的所有技 術(shù)等同物。
[0018] 通過端點表述的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)所包含的所有數(shù)值（例如，1至5包括1、 1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)和該范圍內(nèi)的任何范圍。
[0019] 如本說明書和所附權(quán)利要求書中所用，單數(shù)形式"一"、"一個(或一種)"及"該(或 所述r涵蓋具有多個指代物的實施方案，而用語"或"通常在包含"和/或"的意義上使用，除 非文中清楚地另外指明。本文所用的"一種(個r、"所述(該)"、"至少一種(個)"W及"一種 (個)或多種(個r可互換使用。術(shù)語"和/或"意指所列要素的一個或全部，或者所列要素的 任何兩個或更多個的組合。
[0020] 術(shù)語"聚合物"應(yīng)理解為包括聚合物、共聚物(例如，使用兩種或更多種不同單體形 成的聚合物）、低聚物和它們的組合，W及可形成為可混容共混物的聚合物、低聚物或共聚 物。
[0021] 術(shù)語"包括"及其變型形式在說明書和權(quán)利要求中出現(xiàn)運些術(shù)語的地方不具有限 制的含義。
[0022] 詞語"優(yōu)選的"和"優(yōu)選地"指在某些情況下可提供某些有益效果的本發(fā)明實施方 案。然而，在相同的情況下或其他情況下，其他實施方案也可能是優(yōu)選的。此外，述及一個或 多個優(yōu)選的實施方案并非暗示其他實施方案不可用，也并非旨在將其他實施方案排除在本 發(fā)明的范圍之外。
[0023] 在根據(jù)本發(fā)明制備非織造纖維材料的一種示例性方法中，通過先向容器加注一定 量的適合用于漿液制備的水(例如住宅或商用自來水），可制備根據(jù)本發(fā)明的初始漿液。漿 液通常包含大于約65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％或95重 量％的水。然后將水?dāng)埌?例如通過共混操作），并且在攬拌水時，將一定量的無機(jī)纖維和有 機(jī)粘結(jié)劑添加至攬拌的水中。然后將中性抑絮凝劑添加至攬拌的水中W將有機(jī)粘結(jié)劑析出 到無機(jī)纖維上并析出其他任選的漿液固體成分。稍后會詳細(xì)描述中性抑絮凝劑的含義。有 機(jī)粘結(jié)劑的形式可為有機(jī)粘結(jié)劑小滴、顆?；蚨叩囊后w分散體或懸浮液。在水中包括任 選成分可為可取的。添加至漿液的運類任選成分可包括，例如一定量的絮凝劑的任一種或 任意組合，該絮凝劑并非中性抑絮凝劑、消泡劑、有機(jī)纖維、無機(jī)顆粒(例如膨脹材料顆粒、 膠態(tài)二氧化娃顆粒、研磨顆粒、摩擦引發(fā)顆粒等）、填料和其他傳統(tǒng)添加劑。所得混合物的攬 拌趨于使得成分在整個漿液中均勻分布或均質(zhì)。
[0024] 可用的無機(jī)纖維可包括，例如玻璃纖維、陶瓷纖維、非氧化物無機(jī)纖維，諸如石墨 纖維或棚纖維W及它們的混合物。
[0025] 可用的陶瓷纖維可包括，例如，侶棚娃酸鹽纖維、娃侶酸鹽纖維、氧化侶纖維、它們 的經(jīng)熱處理的版本W(wǎng)及它們的混合物。適用的侶棚娃酸鹽纖維的示例包括可W商品名 "肥XWL 312陶瓷纖維"（肥XWL 312CERAMIC FIB邸S)、。肥XWL 440陶瓷纖維"（肥XWL 440 CERAMIC FIB邸S)和"肥XWL 550陶瓷纖維"（肥XWL 550 CERAMIC FIB邸S)從明尼蘇 達(dá)州圣保羅市3M公司（3M，St.Paul ,MN)商購獲得的那些。適用的娃侶酸鹽纖維的示例包括 可W商品名叩1邸RFRAf ' 7000M從紐約尼亞加拉瀑布城奇耐聯(lián)合纖維公司化nifrax Corp.， Niagara Fal Is ,New York)商購獲得、W商品名"CERAFIBER"從喬治亞州奧古斯塔的 Thermal Ceramics公司（Thermal Ceramics ,Augusta ,Georgia)商購獲得 W及 W商品名 ('SNSC Typel260 Dl"從日本東京鋼鐵化學(xué)公司（化卵 on Steel Qiemical Company ,Tokyo, 化pan)商購獲得的那些。適用的可商購獲得的氧化侶纖維的示例包括可W商品名"SAFFIL" 購自英格蘭威德尼斯Saf fi 1公司（Saf fi 1 ,Widnes，England)的多晶氧化侶纖維。
[0026] 其他適用無機(jī)纖維的示例可包括:石英纖維、高二氧化娃含量非晶態(tài)和晶態(tài)纖維、 氧化侶纖維和高氧化侶纖維、非晶態(tài)和晶態(tài)氧化侶-二氧化娃纖維、氧化物和非氧化物纖 維、金屬纖維、通過吹制形成的纖維、由烙融溶膠凝膠旋轉(zhuǎn)和拉拔形成的無機(jī)纖維、從有機(jī) 前體形成的纖維、玻璃纖維、漸濾的玻璃纖維、低生物持久性（即可生物降解的）纖維，例如 美國專利No. 5,714,421中提出的那些，W及其他實質(zhì)上為無機(jī)組合物的纖維。每種運類無 機(jī)纖維的表面的一些、大部分或全部涂覆有機(jī)和/或無機(jī)材料或通過該有機(jī)和/或無機(jī)材料 確定尺寸對于運類無機(jī)纖維可為有利的。適用的無機(jī)纖維可單獨使用或結(jié)合其他適用的無 機(jī)纖維使用。
[0027] -般而言，包含大量注塑物(shot)的無機(jī)纖維成本比無注塑物或部分凈化的無機(jī) 纖維低。然而，無注塑物的無機(jī)纖維一般來講提供更具彈性的制品（例如網(wǎng)、片材、墊）。用運 類無注塑物無機(jī)纖維制成的安裝墊可在所有溫度下保持更好的固定力，包括回到室溫的情 況。因此，對于根據(jù)本發(fā)明的無機(jī)纖維材料可能有利的是基于無機(jī)纖維材料的總干重計包 含小于75重量％、70重量％、65重量％、60重量％、55重量％、50重量％、45重量％、40重 量％、35重量％、30重量％、25重量％、20重量％、15重量％或甚至小于10重量％或更少的注 塑物。
[0028] 可用的有機(jī)粘結(jié)劑可包括，例如包含丙締酸類聚合物、乙締基聚合物(例如包含乙 締和乙酸乙締醋的單體的共聚物）、聚氨醋和具有陰離子基團(tuán)（例如端基團(tuán)和/或側(cè)鏈基團(tuán)） 的有機(jī)娃聚合物中的一種或多種或任意組合的那些。有機(jī)粘結(jié)劑的形式可為陰離子穩(wěn)定化 的含水聚合物乳液（例如膠乳），盡管在某些情況下可使用基于溶劑的聚合物粘結(jié)劑或 100%固體的聚合物粘結(jié)劑。有機(jī)粘結(jié)劑聚合物可具有小于30°C、0°C、-10°C、-20°C、-30°C 或甚至小于-40°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但并非必須如此。有機(jī)粘結(jié)劑聚合物可包括彈性體。 形式為含水聚合物乳液(包括膠乳乳液)的可用有機(jī)粘結(jié)劑可包括，例如丙締酸類聚合物乳 液、聚氨醋乳液、有機(jī)娃聚合物乳液、環(huán)氧樹脂聚合物乳液、下基橡膠乳液、乙締基聚合物乳 液W及醋酸乙締醋聚合物乳液的任一種或任意組合，它們適合向無機(jī)纖維材料提供所需的 強(qiáng)度和柔初性。適用的可商購獲得的含水聚合物乳液的示例可包括，例如美國賓夕法尼亞 州費城的羅口哈斯公司（Rohm and化as ,PMIadelphia ,PennsyIvania)銷售的商品名為 "畑OPLEX HA-8" (44.5重量％固體的丙締酸類共聚物含水乳液）的那些產(chǎn)品W及由賓夕法 尼亞州艾倫鎮(zhèn)的空氣產(chǎn)品公司（Air Products ,AlIentown ,PennsyIvania)銷售的商品名為 "AIRFLEX600BP"(55%固體的乙締醋酸乙締醋共聚物）的那些產(chǎn)品中的任一種或任意組合。 有機(jī)粘結(jié)劑還可包括至少一種或多種增塑劑。增塑劑趨于軟化聚合物基體，并由此有助于 無機(jī)纖維材料的柔初性和模制性能。有機(jī)粘結(jié)劑還可包括例如一種或多種增粘劑或增粘樹 月旨，W有助于將無機(jī)纖維材料固定在一起。一種適用的增粘劑的可行示例為可W商品名 "SN0WTACK810心'商購自加拿大多倫多化a Nobel公司化ka Nobel, Inc. ,Toronto ,Canada) 的增粘劑。
[0029] 將絮凝劑用作漿液中的成分對于使得有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)纖維彼此吸引是有利的。 通常在將有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)纖維混合足夠長的時間W在整個漿液中均勻分布后，向運類漿 液添加絮凝劑。由此，使用絮凝劑可有助于確保當(dāng)將廢水從漿液去除時(例如在無機(jī)纖維材 料形成期間），有足夠的有機(jī)粘結(jié)劑保持附著至無機(jī)纖維和漿液的其他固體成分(例如膨脹 材料、填料、增強(qiáng)成分等），從而可處理所得無機(jī)纖維材料或者所得無機(jī)纖維材料將W其他 方式表現(xiàn)出所需的結(jié)構(gòu)完整性。如本文所用，術(shù)語"廢水"是指在形成漿液一段時間后(例如 當(dāng)無機(jī)纖維材料形成時或漿液形成后的另外一段時間）從漿液去除的漿液的水和其他成 分。
[0030] 在制備用于污染控制設(shè)備(例如安裝墊和隔熱系統(tǒng)）、擋火物或其他此類用途的非 織造無機(jī)纖維材料的傳統(tǒng)技術(shù)中，通常會在漿液中使用抓絮凝劑。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，此類抓絮 凝劑表現(xiàn)出酸性pH，并且當(dāng)從此類漿液去除的廢水用在后續(xù)含有抓絮凝劑或其他酸性絮凝 劑的漿液中時，后續(xù)漿液中的抓絮凝劑看起來變得無效。例如，所得非織造無機(jī)纖維材料可 能無法表現(xiàn)出所需的特性(例如結(jié)構(gòu)完整性），因為沒有足夠的無機(jī)纖維和其他固體漿液成 分（例如膨脹材料顆粒、填料等)通過存在于無機(jī)纖維材料中的足夠有機(jī)粘結(jié)劑固定在一 起。
[0031] 盡管無意于受理論的束縛，但是據(jù)信后續(xù)漿液中的此類絮凝失效(例如由所得非 織造無機(jī)纖維材料缺乏結(jié)構(gòu)完整性所指出的那樣)是由于廢水中的殘余反應(yīng)性絮凝劑引起 后續(xù)漿液中的有機(jī)粘結(jié)劑過早絮凝，使得有機(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)纖維和其他固體漿液成分沒有 機(jī)會均勻地分布在后續(xù)漿液中所造成。如本文所用，過早絮凝是指按重量計大于20%、 25%'30%'35%'40%'45%'50%'55%'60%'65%'70%'75%'80%'85%'90%或95% 的 有機(jī)粘結(jié)劑已絮凝或W其他方式沉淀出，而沒有先均勻地分布（即在有機(jī)粘結(jié)劑能夠被混 合W均勻地分布在漿液中之前)和沉積在無機(jī)纖維W及其他任選的漿液固體成分上。
[0032] 還存在表現(xiàn)出堿性pH的絮凝劑(例如巧、氨氧化巧和娃酸鋼）。據(jù)信使用此類堿性 抑絮凝劑將使得使用此類堿性抑絮凝劑制成的漿液的廢水表現(xiàn)出堿性pH，并且當(dāng)將從此類 漿液去除的廢水用在包含相同或另一種堿性pH絮凝劑或者可能甚至是酸性pH絮凝劑的后 續(xù)漿液中時，后續(xù)漿液中的絮凝劑將同樣變得無效。據(jù)信漿液的此類絮凝失效(例如所得無 機(jī)纖維材料缺乏結(jié)構(gòu)完整性)也是由于堿性抑廢水中殘余量的反應(yīng)性絮凝劑引起后續(xù)漿液 中的有機(jī)粘結(jié)劑過早絮凝，使得有機(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)纖維和其他固體漿液成分沒有機(jī)會均勻 地分布在后續(xù)漿液中所造成。相似地，還據(jù)信，如果在使用堿性pH絮凝劑或相同或另一種酸 性抑絮凝劑的后續(xù)漿液中使用了酸性抑廢水(即包含足量殘余反應(yīng)性絮凝劑W讓廢水具有 酸性抑），則酸性pH廢水的反應(yīng)性可導(dǎo)致有機(jī)粘結(jié)劑過早絮凝，如上所述，并且導(dǎo)致后續(xù)漿 液中的絮凝劑同樣變得無效。
[0033] 本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一些絮凝劑用在無機(jī)纖維、有機(jī)粘結(jié)劑和水的漿液中時，漿液 (例如當(dāng)用于制備無機(jī)纖維材料時）中產(chǎn)生的廢水可再循環(huán)到后續(xù)漿液中，而不會導(dǎo)致后續(xù) 漿液中的有機(jī)粘結(jié)劑明顯過早絮凝或沉淀。此類絮凝劑可讓相應(yīng)廢水的pH保持為或變?yōu)橹?性，并且如果此類中性pH廢水用于具有相同或相似絮凝劑的后續(xù)漿液中，則該中性pH廢水 可導(dǎo)致用于后續(xù)漿液中的絮凝劑在生成商業(yè)上可接受的無機(jī)纖維材料上保持充分有效。即 所得無機(jī)纖維材料表現(xiàn)出所需的特性(例如結(jié)構(gòu)完整性），因為足夠數(shù)量（即按重量計大于 50 %、55 %、60 %、65 %、70 %、75 %、80 %、85 %、90 %或95 % )的無機(jī)纖維和其他固體漿液成 分通過存在于無機(jī)纖維材料中的足量有機(jī)粘結(jié)劑保持在一起(例如足量的有機(jī)粘結(jié)劑絮凝 或W其他方式沉淀并粘附至足量的固體漿液成分）。據(jù)信此類中性抑廢水可用于形成后續(xù) 漿液，在該后續(xù)漿液中添加任意類型的絮凝劑（即酸性抑絮凝劑、堿性抑絮凝劑或中性pH絮 凝劑），不會不利地影響后續(xù)漿液中絮凝劑的效果。
[0034] 盡管無意于受理論的束縛，但是據(jù)信此類中性pH廢水不會不利地影響后續(xù)漿液， 因為中性pH廢水不含足W引起后續(xù)漿液中有機(jī)粘結(jié)劑的明顯過早絮凝或其他沉淀的殘余 反應(yīng)性絮凝劑。即有機(jī)粘結(jié)劑的明顯絮凝直到有機(jī)粘結(jié)劑W及漿液的固體成分有機(jī)會均勻 地分布在漿液中并且將絮凝劑添加至漿液中之后才會發(fā)生。因此，如本文所用，術(shù)語"中性 pH廢水"不一定僅限于表現(xiàn)出中性抑的廢水，而是其中殘余反應(yīng)性絮凝劑含量足夠低，從而 中性pH廢水的使用不會引起后續(xù)漿液中有機(jī)粘結(jié)劑的明顯過早絮凝或其他沉淀的任何廢 水。按存在于用于形成廢水的漿液中的反應(yīng)性絮凝劑的量計，廢水中的殘余反應(yīng)性絮凝劑 的量可在從約0%開始，并且W1%為增量，至至多約50%的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任 何范圍（例如，1 %至40%、5%至30%等）內(nèi)。
[00對因此，如本文所用，術(shù)語"中性抑絮凝劑"將指生成"中性抑廢水"的任何絮凝劑，無 論絮凝劑表現(xiàn)的pH為多少。本發(fā)明的中性pH絮凝劑也可被視為滿足如下條件的任何絮凝 劑：該絮凝劑允許相應(yīng)中性pH廢水按體積計的至少約10% (體積％ )，并且W5體積％為增 量，至至多并且包括約100 % (即按體積計的至少約10 %、15 %、20 %、25 %、30 %、35 %、 40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95% 或 100%)再循環(huán)至后 續(xù)漿液，而不會不利地W任何明顯程度(例如通過影響由漿液制成的無機(jī)纖維材料的結(jié)構(gòu) 完整性)影響后續(xù)漿液中的絮凝(例如在有機(jī)粘結(jié)劑均質(zhì)地或均勻地分布在整個漿液中之 前過早絮凝）。希望要被再循環(huán)的中性抑廢水的量具有商業(yè)意義。例如，當(dāng)在丟棄廢水前不 必再預(yù)處理該量的廢水而節(jié)省的成本是具有商業(yè)意義的時，中性pH廢水的再循環(huán)量被視為 具有商業(yè)意義。對于后續(xù)漿液而言可為商業(yè)上優(yōu)選的是包含至少約25%、30%、35%、40%、 45 %、50 %、55 %、60 %、65 %或70 %的再循環(huán)的中性抑廢水。此外，當(dāng)從后續(xù)漿液形成的所 得無機(jī)纖維材料表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)完整性(例如機(jī)械完整性）W及在其預(yù)期用途(例如在污染控制 設(shè)備的安裝和/或隔離應(yīng)用中，隔離排放系統(tǒng)的其他組件、擋火物應(yīng)用等）中起作用所需的 其他特性時，不認(rèn)為絮凝的程度受到使用廢水的不利影響。當(dāng)所用的中性抑絮凝劑使廢水 的pH保持相對中性時，得到有利的結(jié)果。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，中性pH絮凝劑可為本身表現(xiàn)出相對中性pH，尤其是在和傳統(tǒng)抓絮凝 劑相較時表現(xiàn)出相對中性抑的絮凝劑。即使如此，當(dāng)絮凝劑在絮凝上如此有效，從而沒有足 夠的反應(yīng)性絮凝劑留下或W其他方式保留在提取的廢水中而使得廢水W任何明顯的程度 不利地影響廢水制成的后續(xù)漿液的絮凝(例如通過使得廢水制成的后續(xù)漿液過早絮凝)時， 本身表現(xiàn)出相對酸性pH或堿性抑的絮凝劑根據(jù)本發(fā)明仍可用作中性pH絮凝劑。因此，中性 抑絮凝劑可W是滿足如下條件的任何絮凝劑:使用該絮凝劑時，（a)使得相應(yīng)廢水的抑保持 相對中性和/或(b)使得或至少有助于相應(yīng)廢水不會在將廢水添加至后續(xù)漿液時不利地影 響后續(xù)絮凝。因此，如果根據(jù)本發(fā)明將中性抑絮凝劑的至少一些實施方案用在漿液中，則提 取自漿液的所得廢水，尤其是在和使用傳統(tǒng)抓絮凝劑得到的廢水比較時，可表現(xiàn)出相對中 性的抑。
[0037] 據(jù)信，因為傳統(tǒng)抓絮凝劑如此無效，所W需要更多的抓絮凝劑才能產(chǎn)生所需程度 的絮凝，使得過量未反應(yīng)的（即反應(yīng)性)抓絮凝劑留在廢水中。過量反應(yīng)性絮凝劑的存在可 導(dǎo)致所得廢水具有相對酸性的抑和/或W其他方式導(dǎo)致用包含反應(yīng)性絮凝劑的廢水制成的 后續(xù)漿液中發(fā)生過早絮凝。還發(fā)現(xiàn)獲得足夠絮凝所需的傳統(tǒng)抓絮凝劑的量可為使用根據(jù)本 發(fā)明的至少一些中性pH絮凝劑時所需量的十（10)倍或更多倍。因此，根據(jù)本發(fā)明的中性pH 絮凝劑(例如Mid South 9307C)可包括足夠有效從而可使用相對較少的量(尤其是在和傳 統(tǒng)抓絮凝劑比較時)仍然產(chǎn)生足夠絮凝的那些絮凝劑。
[0038] 在本發(fā)明的上下文中，如果將商業(yè)意義量的來自之前或初始漿液的廢水添加至后 續(xù)漿液不會導(dǎo)致在有機(jī)粘結(jié)劑和固體成分混合并均勻地分布在后續(xù)漿液中之前漿液中的 有機(jī)粘結(jié)劑過早絮凝或沉淀，則將廢水的抑視為中性。如果廢水是充分中性抑的廢水，則從 后續(xù)漿液形成的無機(jī)纖維材料(例如W平整或彎曲片材、一塊或多塊截頭圓錐體或任何其 他期望的二維或=維形狀的形式)在結(jié)構(gòu)上可行(例如可在不分離的情況下處理和安裝)或 者W其他方式在商業(yè)上可行(例如可用作安裝墊、隔熱系統(tǒng)片材、端錐插件或其他適合預(yù)期 用途(例如用在污染控制設(shè)備中或用作擋火物)的二維或=維纖維結(jié)構(gòu)）。
[0039] 可用作中性pH絮凝劑的絮凝劑可包括包含具有陽離子基團(tuán)的有機(jī)聚合物的那些 絮凝劑。盡管并非必須的，此類絮凝劑聚合物可具有水溶脹性、可溶于水或可在水中分散。 適用中性抑絮凝劑的示例可包括聚(二締丙基二甲基氯化錠）（下文稱為PMDMAC) W及二甲 胺和表氯醇的共聚物的溶液(通常含水)或分散體。任選地，中性pH絮凝劑還可包含金屬陽 離子(例如侶），該金屬陽離子可W解離的絡(luò)合物(例如水合物、氯化物或氨氯酸鹽)形式或 者聚合物形式(例如為聚(金屬氧化物)或氯氧化物)存在。
[0040] 適合用作中性抑絮凝劑的市售絮凝劑的示例可包括得自W下公司的那些:加利福 利亞州伯靈頓的加拉特卡拉漢公司（Garratt Ca 11址an，Bur 1 ington，Ca 1 i f ornia)，商品名 為 "FORMULA 7644" (PDADMAC的含水溶液）、"FORMULA 7643"、"FORMULA 7642"、'中ORMULA AH-423"、"FORMULA 7602"、"FORMULA 7603"、"FORMULA 7552"、"FORMULA 7622"、"FORMULA 7655"或"FORMULA 756滬；路易斯安那州Ringold的中南化工公司（Mid-South Chemical， 1^叫〇1(1，1^〇11131曰11曰），商品名為1^ 9307"(被認(rèn)為是二甲胺和表氯醇的共聚物的含水溶 液）；紐約州柏油村的汽己特殊化學(xué)品公司（Uba Specialty化emicals Jar巧town,化W 化rk)，商品名為"ZETAG 7125" (PDADMAC的含水溶液）、"ZETAG 7127" (PDADMAC的含水溶 液）；W及得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的霍金斯公司化awkins，St .Paul ,Minnesota)，商品名為 "ARCTICFL0C AF12104"(PDADMAC的含水溶液）、"AQUA HAWK 2987"(聚侶徑基氯化物 (polyaluminum hydroxychloride)和陽離子有機(jī)聚合物的含水溶液）、"AQUA HAWK ior (聚侶徑基氯化物和聚(季胺)的含水溶液）、"AQUA HAWK 427"(聚侶徑基氯化物和聚(季胺） 的含水溶液）、"AQUA HAWK 2757"(侶基無機(jī)聚合物和陽離子有機(jī)聚合物的含水溶液）W及 它們的組合。應(yīng)當(dāng)理解存在于含水介質(zhì)中的聚胺通過質(zhì)子化的（即陽離子和多陽離子)形式 平衡。
[0041] 存在于漿液中的絮凝劑的百分比，無論為抓絮凝劑還是中性pH絮凝劑，均基于漿 液中固體元素(例如，粘結(jié)劑、纖維、填料、膨脹材料等）的重量計。例如，當(dāng)制備非膨脹非織 造纖維材料時，所用中性pH絮凝劑的百分比可主要基于漿液的有機(jī)粘結(jié)劑和無機(jī)纖維內(nèi)容 物的重量計。當(dāng)制備非膨脹非織造纖維材料時，所用中性抑絮凝劑的百分比可主要基于漿 液的有機(jī)粘結(jié)劑、無機(jī)纖維和膨脹型材料內(nèi)容物的重量計。在漿液中使用的水量可影響所 需的中性抑絮凝劑量。一般來講，隨著漿液水含量的增加，對于給定的漿液固體(例如有機(jī) 粘結(jié)劑和無機(jī)纖維)量需要更多絮凝劑。據(jù)信，運是因為漿液中絮凝劑的濃度在將額外的水 添加至漿液時減少。
[0042] -般來講，W可有效絮凝所用有機(jī)粘結(jié)劑(例如乳化的有機(jī)聚合物粘結(jié)劑）的量使 用中性抑絮凝劑。即使所用的中性抑絮凝劑的量遠(yuǎn)小于常規(guī)使用的抓絮凝劑的量，也獲得 了期望的結(jié)果。盡管也可使用其他量，但有利的是中性pH絮凝劑(基于固體計）W遠(yuǎn)低于通 常使用的常規(guī)抓絮凝劑的量存在于漿液中。例如，基于漿液成分的干重計，所用中性抑絮凝 劑的量可在從至少約0.2%開始，并且WO. 1%為增量，至至多并且包括約5%，并且甚至可 至至多約10%的范圍內(nèi)，并且可在介于其間的任何范圍內(nèi)（例如在從至少約0.25%至至多 并且包括約5%、4%、3%、2%或1%的范圍內(nèi)）。相比之下，需要使用的傳統(tǒng)抓絮凝劑的量從 至少大于5%可能至至多甚至50%。在典型的應(yīng)用中，W約20%的量使用了抓絮凝劑，并W 約1 %的量使用了中性抑絮凝劑。
[0043] 表1(下方)列出了根據(jù)本發(fā)明可用作中性抑絮凝劑的絮凝劑。
[0044] 表 1
[0045]
[0046]
[0047]
[004引在本發(fā)明之前，用傳統(tǒng)方法由漿液制備無機(jī)纖維材料所產(chǎn)生的廢水必須被丟棄 (例如進(jìn)入膽存池、在允許的情況下進(jìn)入下水道等），或者經(jīng)受成本高昂的水處理后才能被 再利用或處置。本發(fā)明使得所有、大多數(shù)或至少大量廢水得到再利用或再循環(huán)，W形成至少 約10%，并且W增量1.0%至至多并且包括可能甚至約100%(例如10%、15%、20%、25%、 30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90% 或 95%，并且可 能甚至100%)的用于制備漿液的水。漿液所需的水的其余部分，如果有，是一定量的相對潔 凈的水(即非廢水），例如來自類似住宅或商用自來水源的來源。
[0049] 所用的廢水量可取決于控制和維持所得漿液組合物的一致性的能力。漿液組合物 的一致性可影響所得無機(jī)纖維材料的特性從一批漿液到下一批漿液是否一致。無機(jī)纖維材 料的每個批次或批量的特性的一致性可具有商業(yè)意義。此外，由于其pH保持相對中性，廢水 可更容易處置或丟棄，無需或者至少需要更少的特殊或昂貴的水處理。例如，將根據(jù)本發(fā)明 生產(chǎn)的中性pH廢水直接處置到大多數(shù)城市下水道系統(tǒng)，或者至多先通過一定量的相對潔凈 的水(即非廢水)稀釋中性pH廢水，然后再將其處置到下水道系統(tǒng)中可為可接受的。
[0050] 任選地，根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料可包含一種或多種膨脹材料，具體取決于 所需的最終用途。膨脹材料可為未膨脹狀、部分膨脹狀或它們的混合的狀態(tài)。例如，對于在 高于約500°C的溫度下使用的情況，未膨脹的賠石材料是適用的，因為它們在從約300°C至 約34(TC的溫度范圍內(nèi)開始膨脹。運在填充催化轉(zhuǎn)化器中膨脹金屬外殼和整塊材料之間的 膨脹間隙中可為有用的。對于在低于約500°C的溫度下使用的情況，例如在柴油整塊材料 (diesel monoliths)或微粒過濾器中，可膨脹石墨、或可膨脹石墨和未膨脹賠石材料的混 合物可為可取的，因為可膨脹石墨在約210°C時開始膨脹。經(jīng)處理的賠石也是可用的，并且 通常在約290°C的溫度下膨脹。
[0051] 潛在可用的膨脹材料的示例包括未膨脹的賠石薄片或礦石、經(jīng)處理的未膨脹的賠 石薄片或礦石、部分脫水的賠石礦石、可膨脹的石墨、可膨脹的石墨與經(jīng)處理的或未經(jīng)處理 的未膨脹的賠石礦石的混合物、水黑云母、美國專利齡.3,001，571化曰*油）中所述的吸水膨 脹合成四娃氣型云母、美國專利No.4,521，333(Graham等人）中所述的堿金屬娃酸鹽顆粒、 經(jīng)處理的可膨脹的娃酸鋼(例如可W商品名巧XPANTRO。'商購自3M公司（3M Company)的不 可溶娃酸鋼），W及它們的混合物?？缮藤彨@得的可膨脹石墨材料的示例為可W商品名 "GRAFOIL Grade 338-50"可膨脹石墨片得自俄亥俄州克利夫蘭的UCAR化rbon公司化CAR 化rbon Co. ,Cleveland,Ohio)的石墨材料。經(jīng)處理的未膨脹的賠石薄片或礦石可包括經(jīng)過 諸如通過與離子交換鹽進(jìn)行離子交換等的工藝處理的未膨脹的賠石，所述離子交換鹽諸如 憐酸二氨錠、硝酸錠、氯化錠、氯化鐘或其他本領(lǐng)域已知的適用化合物。
[0052] 形成根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料的步驟可使用任何適用的技術(shù)來進(jìn)行，所述技 術(shù)包括例如傳統(tǒng)的濕法成網(wǎng)方法。用于使用漿液形成非織造纖維材料的一種此類工藝可為 傳統(tǒng)的濕法成網(wǎng)非織造造紙技術(shù)。簡而言之，此類工藝可包括將漿液成分混合在一起并將 所得漿液沉積(例如傾倒)至絲網(wǎng)、篩網(wǎng)或其他多孔表面來去除大多數(shù)水。通常得到二維片 材，然后進(jìn)行干燥W形成非織造纖維材料。然后可將非織造纖維材料轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕淖罱K形 式諸如片材和墊（例如通過模切、激光切割等）。其他濕法成網(wǎng)類型的成形工藝可包括使用 具有模具腔的模具，在其中傾倒或W其他方式沉積漿液并去除廢水(例如通過使用真空來 抽吸或拉動廢水通過網(wǎng)眼、篩網(wǎng)或其他限定模具腔體的至少部分的多孔或穿孔表面）。此類 模具可用于形成具有初始形式或最終期望形式(例如二維或=維形狀)的非織造纖維材料。 此類成形工藝可W步進(jìn)式、分批和/或連續(xù)方式中的任一種或任意組合執(zhí)行。
[0053] 在制備漿液時，更高密度的材料，諸如任選的膨脹材料W及更高密度的填料(如果 使用）均可在較小體積的混合容器中W恒定速率剛好在沉積步驟之前添加至漿液。包含此 類材料的漿液被充分?jǐn)埌?，從而防止運些形式通常為顆粒的更高密度的材料在混合罐中、 在將漿液沉積(例如傾倒)至網(wǎng)眼或篩網(wǎng)上之前或進(jìn)入模具之前沉析。此類漿液通常應(yīng)當(dāng)幾 乎立即部分脫水，或在沉積于網(wǎng)眼或篩網(wǎng)上或進(jìn)入模具不久之后脫水，從而防止更高密度 的材料不期望的沉降。對漿液進(jìn)行真空脫水可為可取的。進(jìn)一步脫水或干燥的可用方法可 包括例如通過壓縮或壓力漉濕壓脫水的漿液，然后使所得非織造纖維材料通過任選的加熱 漉，然后是本領(lǐng)域中已知的熱風(fēng)鼓風(fēng)干燥。如果使用了模具來制備非織造纖維材料或其結(jié) 構(gòu)，脫水的漿液可在母型模具的腔體中形成，接著在施加的壓力下將配對公型模具插入模 具腔體來濕壓脫水的漿液W形成所得非織造纖維材料，該所得非織造纖維材料具有初始形 式或最終期望的形式(例如二維或=維形狀）。作為另外一種選擇，可在公型模具表面上形 成脫水的漿液，然后在施加的壓力下配對進(jìn)入母型模具腔體，從而濕壓脫水的漿液W形成 所得非織造纖維材料，該所得非織造纖維材料具有初始形式或最終期望的形式(例如二維 或=維形狀）。
[0054] 此類擠壓操作也可減小所得非織造纖維材料的厚度和/或增大其密度。所得非織 造纖維材料可制備成具有所需的厚度和/或密度，方法是當(dāng)非織造纖維材料處于壓縮狀態(tài) 時，在纖維材料中使用可W固化或凝固的有機(jī)粘結(jié)劑(例如通過讓有機(jī)粘結(jié)劑交聯(lián)和/或硬 化）。例如，當(dāng)有機(jī)粘結(jié)劑為熱固化型時，可向壓縮的非織造纖維材料施加熱，W促使必要程 度的固化。一旦將有機(jī)粘結(jié)劑固化，纖維材料就可保持期望的厚度和/或密度，即使在擠壓 操作完成并且非織造纖維材料被移除后也一樣。
[0055] 根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料按干重計可包含在從約30%開始，并且W約0.5% 為增量，至至多并且包括約99.5%的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如按重量 計從約40至約98.5%、按重量計從約50至約98%、按重量計從約60至約97.5%或按重量計 從約70至約97 % )的無機(jī)纖維。非織造纖維材料還可包含有機(jī)粘結(jié)劑，該有機(jī)粘結(jié)劑按重量 計可在從約0.5%開始，并且W約0.5%為增量，至至多并且包括約15重量％的范圍內(nèi)，并且 可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如按重量計從約0.5、1.0或1.5至至多并且包括約3、4、5、6、 7、8、9、10、11、12、13、14或15%)。對于擋火物應(yīng)用，有機(jī)粘結(jié)劑含量甚至可能更高。任選地， 非織造纖維材料可包含按重量計在從約15%開始，并且W約1%為增量，至至多并且包括約 70%的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約20%至至多并且包括約60% )的 膨脹材料。但是使用在運些范圍之外的組合物也可為可取的。在不包括膨脹材料和其他此 類材料的實施方案中，基于干重計，可期望無機(jī)纖維的百分比為至少約85重量％ (例如至少 90、91、92、93、94、95重量％或更高），但也可使用更低的重量％。
[0056] 本發(fā)明的非織造纖維材料可任選地包含一種或多種無機(jī)填料、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī) 纖維W及它們的任意組合或混合物?？捎玫奶盍系氖纠砂▌冸x的賠石、中空玻璃微球 體、珍珠巖、氧化侶=水合物、六水合憐酸儀、碳酸巧W及它們的混合物。填料可W如下含量 存在于非織造纖維材料中，即按非織造纖維材料的干重計在從0 %開始，并且W1 %為增量， 至至多并且包括約50%的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如至至多并且包括 10、15、20、25、30、35、40、45或50%)。可用無機(jī)粘結(jié)劑的示例可包括云母顆粒、高嶺±粘±、 膨潤±粘±^及其他粘±類礦物質(zhì)。無機(jī)粘結(jié)劑可W如下含量存在于非織造纖維材料中， 即按非織造纖維材料的干重計在從0開始，并且W1%為增量，至至多并且包括約50%的范 圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如至至多并且包括約10、15、20、25、30、35、40、45 或50%)。任選地，有機(jī)纖維(例如短纖維或原纖化纖維)可包含在本發(fā)明的非織造纖維材料 中，例如用于提供處理期間的濕強(qiáng)度W及其預(yù)期用途(例如在罐裝或W其他方式安裝在污 染控制設(shè)備中之前，作為墊或片材安裝材料）中的干強(qiáng)度和彈性。然而一般來講，期望盡可 能減小有機(jī)纖維和其他有機(jī)材料的含量，尤其是對于污染控制設(shè)備應(yīng)用，因為有機(jī)成分在 高于它們的燃燒溫度的溫度下使用期間燒化時，可導(dǎo)致不良的結(jié)果(例如煙和臭味）?？砂?含在根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料中的其他添加劑或加工助劑可包括消泡劑、表面活性 劑、分散劑、潤濕劑、輔助沉淀的鹽、殺真菌劑W及殺菌劑。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料被配制成具有適合其預(yù)期用途(例如用在污染控制 設(shè)備中）的物理特性，盡管如果需要也可配制成具有不同的物理特性。例如，可期望非織造 纖維材料具有足夠的柔初性W通過使用忍軸的柔初性測試(如下文所述），該忍軸具有6英 寸（15.24cm)、5 英寸（12.70cm)、4 英寸（10.16cm)、3 英寸（7.62cm)、2 英寸（5.08cm)、1 英寸 (2.54cm)、3/4英寸（1.91cm)或甚至1/2英寸（1.27cm)的直徑。此外，可期望本發(fā)明的非織造 纖維材料具有根據(jù)拉伸強(qiáng)度測試（如下文所述）為至少7.3磅每平方英寸或PSi(SOkPa)、 10.7ps K 75kPa)或 14. Spsi(IOOkPa)的拉伸強(qiáng)度。
[0058] 根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料還可包括邊緣保護(hù)材料。合適的邊緣保護(hù)材料的示 例包括如美國專利No.5,008,086(Mer巧）中所述的包裹在邊緣周圍的不誘鋼絲網(wǎng)，W及如 美國專利No.4，156,533(Close等人）中所述的編織或繩狀陶瓷纖維編織材料或金屬絲材 料。邊緣保護(hù)劑也可由（例如化P 639 701 AUHoworth等人）、EP 639 702 Al巧〇*〇的11等 人)和EP 639 700 Al(Stroom等人）中描述的具有玻璃顆粒的組合物形成。合適邊緣保護(hù)材 料的其他示例包括如美國專利No. 5，882，608 (Sanocki等人）中所述的包含多晶和其他非織 造纖維材料的條帶。
[0059] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料的示例性用途。即諸如催化轉(zhuǎn)化器的污 染控制設(shè)備10。污染控制設(shè)備10包括外殼12,該外殼具有通常稱為端錐區(qū)域的大體成錐形 的入口 14和出口 16。通常稱為罐或殼體的外殼12-般由金屬(例如不誘鋼)制成。單體結(jié)構(gòu) 18通常設(shè)置在外殼12中，該單體結(jié)構(gòu)由可涂覆有催化劑的陶瓷或金屬材料制成。用絕熱安 裝材料的墊22纏繞單體結(jié)構(gòu)18然后將其安裝在外殼12內(nèi)。單體結(jié)構(gòu)18可為，例如催化轉(zhuǎn)化 器元件或柴油微粒過濾元件。根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料可用作墊22。金屬外殼12的入 口 14和出口 16端錐區(qū)域中的每個包括內(nèi)端錐外殼28和外端錐外殼26。形成入口 14和出口 16 的端錐外殼可具有相同或不同的構(gòu)造。絕緣材料30可定位在內(nèi)端錐外殼28和外端錐外殼26 之間。根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料可用作絕緣材料30。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的形式為安裝墊22的非織造纖維材料可設(shè)置在單體18W及外殼12之 間，其方式與用于催化轉(zhuǎn)化器或用于柴油微粒過濾器的方式類似。其例如可通過用安裝墊 22纏繞單體18并將纏繞過的單體插入外殼12來完成。同樣，端錐型非織造纖維材料30可先 定位在每個內(nèi)端錐外殼28上，然后將外端錐外殼26設(shè)置在絕緣物30上方并焊接至內(nèi)端錐外 殼內(nèi)的適當(dāng)位置。許多污染控制設(shè)備在本領(lǐng)域中是已知的，包括例如催化轉(zhuǎn)化器、端錐子組 件W及柴油微粒捕集器和過濾器。關(guān)于運種裝置的更多細(xì)節(jié)可W在例如美國專利No. 5， 882，608(Sanocki等人）W及美國公布專利申請No. 2006/0154040 Al (Merry)中找到。
[0061] 根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料可具有適合其預(yù)期用途的任何尺寸和/或厚度。然 而，對于在污染控制設(shè)備中使用而言，根據(jù)厚度(caliper)測量一般程序(如下文所公開）， 示例性非織造纖維材料的厚度通常在從約0.1英寸(0.3cm)，并且W約0.1英寸(0.3cm)為增 量，至至多并且包括約2英寸(5.Ocm)的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約 0.1英寸（0.3cm)、0.15英寸（0.38cm)或0.2英寸（0.5cm)至至多并且包括0.3英寸（0.8cm)、 0.5英寸（1.3cm)、0.7英寸（1.8cm)或1英寸(2.5cm))或更大。對于在污染控制設(shè)備中使用而 言，根據(jù)本發(fā)明的非織造纖維材料通常按干重計在從約400克/平方米（gsm)，并且W約 100gsm為增量，至至多并且包括約ISOOOgsm的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例 如從約700、1000、1500或2000至至多并且包括約5000、10000或ISOOOgsm)。根據(jù)本發(fā)明的非 膨脹型非織造纖維材料通常按干重計在從約400gsm，并且W約100gsm為增量，至至多并且 包括約2500gsm的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約1000 gsm至至多并且 包括約1500gsm)。根據(jù)本發(fā)明的膨脹型非織造纖維材料通常按干重計在從約1200gsm，并且 W約100gsm為增量，至至多并且包括約ISOOOgsm的范圍內(nèi)，W及其間的任何范圍（例如從約 2400gsm至至多并且包括約SOOOgsm)。
[006。測試方法
[00創(chuàng)柔初性測試(斷裂測試)
[0064]通過稍微在兩側(cè)彎曲并目視檢查來驗證要測試的試樣是否尚未斷裂。不應(yīng)使用斷 裂的試樣。使用不誘鋼刀模將1英寸寬的待測試的試樣條帶(一個或多個)切割成至少4英寸 (IOcm)長。使用必要的最小力，圍繞6英寸（15.24cm)直徑的圓柱形忍軸（長度至少為2英寸 (5. Icm))輕輕纏繞條帶的一面180度(一半），確保條帶圍繞忍軸并且保持條帶至少30秒。目 視檢查條帶是否有纖維分離或斷裂。重復(fù)使用直徑漸進(jìn)減小的忍軸，運些直徑為5英寸、4英 寸、3英寸、2英寸、1英寸、0.75英寸、0.5英寸（12.70cm、10.16cm、7.62cm、5.08cm、2.54畑1、 1.91cm、1.27cm)，直至觀察到纖維分離或斷裂。繼續(xù)操作，直至肉眼可觀察到斷裂。如果除 了無關(guān)緊要或表面的斷裂，肉眼沒有觀察到纖維分離或斷裂，則試樣通過柔初性測試。
[0065] 拉伸強(qiáng)度測試
[0066] 在根據(jù)厚度測量程序（如上所述）測量厚度后，將待測試的試樣切割為一英寸 (2.5cm)寬X屯英寸（18cm)長的條帶。將一根條帶的末端夾在適當(dāng)?shù)妮d荷框架內(nèi)的一平方 英寸的氣動夾持件中，使得在夾持件末端之間存在六英寸（15cm)的條帶，該載荷框架能夠 在樣板斷裂點記錄峰值拉伸載荷。然后Wl英寸(2.54cm)/分鐘的速度拉開條帶，并且記錄 斷裂之前樣品所支撐的峰值載荷。拉伸強(qiáng)度定義為峰值載荷除W橫截面積，該橫截面積通 過將樣品的寬度乘W厚度得出。
[0067] 厚度測量一般程序
[0068] 校準(zhǔn)了數(shù)字測微器W在置于圓柱形重物上時讀出零英寸（Ocm),該重物置于光滑 的金屬底板上。圓柱形重物的基部直徑為2.5英寸（6.35cm)并且具有足夠的重量來施加 0.71化si(4.9kPa)的壓力。然后將圓柱形重物置于正在測量的試樣（例如片材)上方，并且 試樣的厚度通過將校準(zhǔn)的數(shù)字測微器置于重物上來確定。
[0069] 制備非織造纖維材料的示例性程序
[0070] 實施例1
[0071] 將4000ml自來水加入一加侖的瓦林(Waring)共混機(jī)。將70g的CERAFI邸R(購自喬 治亞州奧古斯塔的T^ermal Ceramics公司（Thermal Ceramics，Augusta，Georgia))添加至 共混機(jī)(纖維先前已清潔為約20%的注塑物(shot)含量并在1050°C下退火）。共混機(jī)W低速 工作5秒鐘。將所得的漿液倒入混合容器并用空氣混合器W中等速度持續(xù)攬拌，保持固體懸 浮。添加1.7 3 g的消泡劑（F 0 a m a S t e r 111，購自新澤西州愛迪生鎮(zhèn)的漢高公司化e n k e 1， Edison New Jersey))，接著添加9.Og的乙締-醋酸乙締 S元共聚物膠乳（商品名AIRFLEX 600BP ,55%重量的固體，購自空氣產(chǎn)品公司（Air Products))。在混合約1分鐘之后添加 1.5g的絮凝劑(MP9307C，購自中南化工公司(Mid South化emical))?；旌铣掷m(xù)1至3分鐘。 取下混合器并將內(nèi)容物傾倒至8英寸X8英寸（20.3cmX20.3cm)的片材成型器(former)或 模具中并排水。片材成型器可具有，例如四個固體側(cè)壁(尺寸為內(nèi)部8英寸X8英寸）W及穿 孔的底部(例如通過篩網(wǎng)形成），其中穿孔的尺寸被設(shè)定成能夠保留最多的（如果并非全部） 來自漿液的固體，而允許水穿過。將一對吸墨紙的片材鋪設(shè)在經(jīng)排水的片材上方，并用擇爭棒 娠壓該經(jīng)排水的片材3次后再取出，然后再將其置于吸墨紙之間Wl3-14psi(90-97kPa)的 表面壓力按壓五分鐘。然后在鼓風(fēng)烘箱中W15(TC干燥該片材10-15分鐘，并在測試前于環(huán) 境空氣中暴露一夜進(jìn)行平衡。
[00。] 表2(實施例1成分的重量％)
[0073]
[0074] 實施例2
[0075] 如W上實施例1所述制備了纖維片材，不同的是使用2000ml自來水和2000ml廢水。 如實施例1所述通過制備漿液獲得廢水，但是沒有將漿液倒入片材塑模機(jī)，而是通過濾袋對 該漿液進(jìn)行過濾，W濾出大多數(shù)或所有固體。通過PH紙測量廢水的PH，得到的值為約7.36。
[0076] 如上文實施例1所述制備了實施例3、5、7、9、11、13和15，不同之處如表3和表4中所 示。如上文實施例2所述制備了實施例4、6、8、10、12和14，不同之處如表3和表4中所示。
[0077] 表3(組成)
[007引
[(
[0080] *-清潔并退火
[0081 ] **-侶酸鋼/抓(第一個數(shù)字為侶酸鋼，第二個數(shù)字為抓）
[00劇表4(測試結(jié)果)
[0083]
[
[0085] *-4"上斷裂測試結(jié)果正常
[0086] 林-燒化的有機(jī)物數(shù)量
[0087] *林-侶酸鋼和抓 [00則其他實施方案
[0089] 制備非織造纖維材料實施方案的方法
[0090] 1.-種制備非織造纖維材料的方法，該方法包括：
[0091] 提供第一漿液，所述第一漿液包含水(例如廢水、相對潔凈的水(例如常規(guī)居民用 自來水、商用自來水或在商業(yè)上可接受用于漿液中并且并非廢水的任何其他水））、一種或 多種類型的第一無機(jī)纖維、一種或多種第一有機(jī)粘結(jié)劑W及第一中性抑絮凝劑；
[0092] 分離或W其他方式從第一漿液去除（例如對第一漿液使用重力、擠壓和/或施加真 空或其他抽吸力)一定量的第一廢水(例如在形成第一非織造纖維材料之前、期間或之后去 除，或W其他方式從第一漿液去除）；
[0093] 任選地由第一漿液(例如通過濕法成網(wǎng)造紙工藝、模塑工藝等)形成第一非織造纖 維材料(例如W平整或彎曲片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二 維或=維形狀的形式）；
[0094] 提供第二漿液，該第二漿液包含一定量的第一廢水(例如在形成第一非織造纖維 材料之前、期間或之后去除的，或W其他方式從第一漿液去除的）；任選數(shù)量的相對潔凈的 并非廢水的水;一個或多個類型的第二無機(jī)纖維，該第二無機(jī)纖維和第一漿液中所用的那 些相同和/或不同；一種或多種第二有機(jī)粘結(jié)劑，該第二有機(jī)粘結(jié)劑與第一漿液中使用的那 些相同和/或不同；W及第二絮凝劑，該第二絮凝劑與第一漿液中使用的絮凝劑相同和/或 不同；并且
[00M]由第二漿液(例如通過濕法成網(wǎng)造紙工藝、模塑工藝等)形成第二非織造纖維材料 (例如W平整或彎曲片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或= 維形狀的形式）；
[0096] 其中在第二漿液中添加第一廢水不會不利地影響第二漿液中第二有機(jī)粘結(jié)劑的 絮凝。例如當(dāng)由于在第二漿液中使用第一廢水，第二漿液沒有表現(xiàn)出第二有機(jī)粘結(jié)劑的明 顯過早絮凝時，第二漿液中的第一廢水可被視為沒有不利地影響第二漿液中第二有機(jī)粘結(jié) 劑的絮凝。
[0097] 優(yōu)選地，使用第一中性pH絮凝劑使得第一廢水保持相對中性的pH。據(jù)信第二廢水 的中性抑完全或絕大程度上源自第二中性抑絮凝劑，并且第一中性抑絮凝劑在維持第二廢 水的中性pH上幾乎沒有或完全沒有幫助。非織造纖維材料可為，例如平整或彎曲片材或墊 形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀的形式。此外，非織 造纖維材料能夠操作地調(diào)整（即設(shè)定尺寸、構(gòu)成和/或構(gòu)造），W適用于各種應(yīng)用。一般來講， 所得非織造纖維材料可適合用作隔熱系統(tǒng)、隔音物等。由于其無機(jī)材料含量，可期望在高溫 應(yīng)用中使用非織造纖維材料，例如用在污染控制設(shè)備(例如作為安裝墊、隔熱系統(tǒng)片材或端 錐插件等）中，或用作擋火物或擋火物制品的組件。然而，本發(fā)明的非織造纖維材料不一定 僅限于如本文所述或所確定的那樣使用。
[0098] 2.根據(jù)實施方案1的方法，還包括由第一漿液形成第一非織造纖維材料。
[0099] 3.根據(jù)實施方案2的方法，其中在由第一漿液形成第一非織造纖維材料期間，將一 定量的第一廢水分離，或W其他方式從第一漿液去除，同時將第一無機(jī)纖維形成為第一非 織造纖維材料。
[0100] 4.根據(jù)實施方案1至3中任一項的方法，其中第二漿液包含一定量的相對潔凈的 水。
[0101] 5.根據(jù)實施方案1至4中任一項的方法，其中第二絮凝劑包含第二中性抑絮凝劑， 該第二中性抑絮凝劑和第一漿液中使用的絮凝劑相同和/或不同，并且該方法還包括：
[0102] 從第二漿液分離或W其他方式去除一定量的第二廢水(例如在形成第二非織造纖 維材料之前、期間或之后去除，或W其他方式從第二漿液去除）。
[0103] 6.根據(jù)實施方案5的方法，其中在由第二漿液形成第二非織造纖維材料期間，將一 定量的第二廢水分離，或W其他方式從第二漿液去除，同時將第二無機(jī)纖維形成為第二非 織造纖維材料。
[0104] 7.根據(jù)實施方案1至6中任一項的方法，其中第二絮凝劑包含第二中性抑絮凝劑， 該第二中性抑絮凝劑與第一漿液中使用的絮凝劑相同或不同。
[0105] 8.根據(jù)實施方案1至6中任一項的方法，其中第二絮凝劑包含第二中性抑絮凝劑， 該第二中性抑絮凝劑與第一漿液中使用的絮凝劑相同或不同，并且該方法還包括：
[0106] 從第二漿液分離或W其他方式去除一定量的第二廢水(例如在形成第二非織造纖 維材料之前、期間或之后去除，或W其他方式從第二漿液去除）；
[0107] 提供包含一定量的第二廢水(例如在形成第二非織造纖維材料之前、期間或之后 去除的，或W其他方式從第二漿液去除的）的第=漿液;任選數(shù)量的相對潔凈的并非廢水的 水;一個或多個類型的第=無機(jī)纖維，該第=無機(jī)纖維和第二漿液中所用的那些相同和/或 不同；一種或多種第=有機(jī)粘結(jié)劑，該第=有機(jī)粘結(jié)劑和第二漿液中使用的那些相同和/或 不同；W及第S中性抑絮凝劑，該第S中性抑絮凝劑與第二漿液中使用的絮凝劑相同和/或 不同；并且
[0108] 由第=漿液(例如通過濕法成網(wǎng)造紙工藝、模塑工藝等)形成第=非織造纖維材料 (例如W平整或彎曲片材形式、截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀的形 式)；
[0109] 其中在第=漿液中添加第二廢水不會不利地影響第=漿液中第=有機(jī)粘結(jié)劑的 絮凝。例如當(dāng)由于在第=漿液中使用第二廢水，第=漿液沒有表現(xiàn)出第=有機(jī)粘結(jié)劑的明 顯過早絮凝時，第=漿液中的第二廢水可被視為沒有不利地影響第=漿液中第=有機(jī)粘結(jié) 劑的絮凝。
[0110] 優(yōu)選地，使用第二中性pH絮凝劑使得第二廢水保持相對中性的pH。據(jù)信第S廢水 的中性pH完全或絕大程度上源自第=中性抑絮凝劑，并且第一和第二中性抑絮凝劑在維持 第=廢水的中性抑上幾乎沒有或完全沒有幫助。
[0111] 9.根據(jù)實施方案8的方法，其中第=漿液包含一定量的相對潔凈的水。
[011 ^ 10.根據(jù)實施方案8或9的方法，還包括：
[0113] 從第=漿液分離或W其他方式去除一定量的第=廢水(例如在形成第=非織造纖 維材料之前、期間或之后去除，或W其他方式從第=漿液去除）。
[0114] 11.根據(jù)實施方案10的方法，其中分離發(fā)生在由第=漿液形成第=非織造纖維材 料期間（即當(dāng)?shù)?無機(jī)纖維形成為第=非織造纖維材料時）。
[0115] 12.根據(jù)實施方案8至11中任一項的方法，其中第S中性抑絮凝劑和第二中性抑絮 凝劑相同。
[0116] 13.根據(jù)實施方案8至12中任一項的方法，其中對于每種另外的第N漿液，該方法還 包括：
[0117] 提供包含從先前漿液或第N-I漿液去除的一定量的廢水(例如在形成先前非織造 纖維材料之前、期間或之后去除的，或W其他方式從先前漿液去除的）的第N漿液;任選數(shù)量 的相對潔凈的并非廢水的水;一個或多個類型的第N無機(jī)纖維，其與任何先前漿液中所用的 那些相同和/或不同；一種或多種第N有機(jī)粘結(jié)劑，其與任何先前漿液中使用的有機(jī)粘結(jié)劑 相同和/或不同；W及第N中性抑絮凝劑，其與任何先前漿液或第N-I漿液中使用的絮凝劑相 同和/或不同；
[0118] 由第N漿液（例如通過濕法成網(wǎng)造紙工藝、模塑工藝等）形成第閑自織造纖維材料 (例如W平整或彎曲片材形式、截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀的形 式)。
[0119] 其中N為大于或等于4的整數(shù)，并且在第N漿液中添加第N-I廢水不會不利地影響第 N漿液中第N有機(jī)粘結(jié)劑的絮凝。
[0120] 例如當(dāng)由于在第N漿液中使用第N-I廢水，第N漿液沒有表現(xiàn)出第N有機(jī)粘結(jié)劑的明 顯過早絮凝時，第N漿液中的第N-I廢水可被視為不會不利地影響第N漿液中第N有機(jī)粘結(jié)劑 的絮凝。優(yōu)選地，使用第N-I中性抑絮凝劑使得第N-I廢水保持相對中性的pH。據(jù)信第N廢水 的中性抑完全或絕大程度上源自第N中性pH絮凝劑，并且使用的先前中性抑絮凝劑在維持 第N廢水的中性抑上幾乎沒有或完全沒有幫助。
[0121] 14.根據(jù)實施方案13的方法，其中第N漿液包含一定量的相對潔凈的水。
[0122] 15.根據(jù)實施方案13或14的方法，還包括：
[0123] 從第N漿液分離或W其他方式去除一定量的第N廢水(例如在形成第閑自織造纖維 材料之前、期間或之后去除，或W其他方式從第N漿液去除）。
[0124] 16.根據(jù)實施方案15的方法，其中在由第N漿液形成第閑自織造纖維材料期間，將一 定量的第N廢水分離，或W其他方式從第N漿液去除，同時將第N無機(jī)纖維形成為第閑自織造 纖維材料。
[0125] 17.根據(jù)實施方案13至16中任一項的方法，其中第N中性抑絮凝劑和先前使用的中 性抑絮凝劑(例如第N-I中性抑絮凝劑)相同。
[0126] 18.根據(jù)實施方案1至17中任一項的方法，其中每種漿液中的無機(jī)纖維包含玻璃纖 維、無機(jī)可生物降解的纖維、耐火陶瓷纖維W及其他陶瓷纖維中的至少一種或多種或任意 組合。
[0127] 19.根據(jù)實施方案1至18中任一項的方法，其中每種漿液還包含一定量的膨脹材 料。此類膨脹材料可包括，例如，未膨脹的賠石和石墨中的至少一種或多種或任意組合。
[0128] 20.根據(jù)實施方案1至19中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部，為膨脹材料。
[0129] 21.根據(jù)實施方案1至20中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部，包含按重量計在從約15%開始，并且W約1%為增量，至至多 并且包括約70 %的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約20 %至至多并且包 括約60%)的膨脹材料。
[0130] 22.根據(jù)實施方案1至21中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部，為非膨脹材料。
[0131] 23.根據(jù)實施方案1至22中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部，包含按重量計在從約30%開始，并且W約1%為增量，至至多 并且包括至少約85%的范圍內(nèi)（例如按重量計至至多并且包括至少約86、87、88、89、90、91、 92、93、94、95、96、97、98或99%或更高）的無機(jī)纖維，但是也可使用更低重量％。
[0132] 24.根據(jù)實施方案1至23中任一項的方法，其中至少一種或多種、或大多數(shù)、或全部 所用漿液中的有機(jī)粘結(jié)劑包含至少一種具有陰離子基團(tuán)（例如端基團(tuán)和/或側(cè)鏈基團(tuán)）的聚 合物。例如，有機(jī)粘結(jié)劑可包含丙締酸類聚合物、乙締基聚合物(例如包含乙締和乙酸乙締 醋的單體的共聚物）、聚氨醋和具有陰離子基團(tuán)（例如陰離子端基團(tuán)和/或側(cè)鏈基團(tuán)）的有機(jī) 娃聚合物中的一種或多種或任意組合。有機(jī)粘結(jié)劑聚合物還可包括單體共聚物，運些單體 包含乙締和乙酸乙締醋的一種或多種或任意組合。
[0133] 25.根據(jù)實施方案1至24中任一項的方法，其中至少一種或多種、或大多數(shù)、或全部 所用漿液中的有機(jī)粘結(jié)劑的形式為含水陰離子穩(wěn)定化的聚合物乳液(例如膠乳）。
[0134] 26.根據(jù)實施方案1至25中任一項的方法，其中至少一種或多種、或大多數(shù)、或全部 所用漿液中的有機(jī)粘結(jié)劑具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，該溫度在從約-6〇°c開始，并且Wrc為增 量，至至多約30°C的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從-40°C至至多1 (TC)。
[0135] 27.根據(jù)實施方案I至26中任一項的方法，其中至少一種或多種，或者大多數(shù)，或者 全部所用非織造纖維材料的無機(jī)粘結(jié)劑含量按重量計在從約0.5%開始，并且W約0.5%為 增量，至至多并且包括約15 %的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約0.5、 1.0或1.5%至至多并且包括約3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15%)。
[0136] 28.根據(jù)實施方案1至27中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部所具有的總無機(jī)成分重量按重量計在從約0.5 %開始，并且W 約0.5%為增量，至至多并且包括約15%的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如 從約0.5、1.0或1.5%至至多并且包括約3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15%)。該總有 機(jī)成分重量可部分或完全由所用有機(jī)粘結(jié)劑提供。
[0137] 29.根據(jù)實施方案1至28中任一項的方法，其中所用非織造纖維材料的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部具有的總有機(jī)成分重量小于或等于其無機(jī)纖維的總重量或非 織造纖維材料總重量的9%。
[0138] 30.根據(jù)實施方案1至29中任一項的方法，其中所用中性抑絮凝劑中的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部(形式相同或不同的絮凝劑)包含具有陽離子基團(tuán)的有機(jī)聚合 物。
[0139] 31.根據(jù)實施方案1至30中任一項的方法，其中所用中性抑絮凝劑中的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部W如下量存在于其相應(yīng)的漿液中，該量按有機(jī)粘結(jié)劑聚合物的 重量計在從至少約1%開始，并且W1%為增量，至至多并且包括約100%的范圍內(nèi)，并且可 在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如至少約5%、10%、15%和20% )?？善谕w維材料中的中性 抑絮凝劑的重量％基于干重計小于20%。
[0140] 32.根據(jù)實施方案1至31中任一項的方法，其中所用有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種或多 種，或者大多數(shù)，或者全部包含有機(jī)聚合物，該有機(jī)聚合物與其相應(yīng)中性pH絮凝劑形成反應(yīng) 產(chǎn)物。
[0141] 33.根據(jù)實施方案1至32中任一項的方法，其中所用中性抑絮凝劑中的至少一種或 多種，或者大多數(shù)，或者全部(例如形式為相同或不同的絮凝劑)包含金屬陽離子(例如侶陽 離子）。
[0142] 34.根據(jù)實施方案1至33的方法，其中所用中性pH絮凝劑中的至少一種或多種，或 者大多數(shù)，或者全部選自絮凝劑1至絮凝劑30, W及它們的任意組合。
[0143] 35.根據(jù)實施方案1至34中任一項的方法，其中所用漿液中的至少一種或多種，或 者大多數(shù)，或者全部表現(xiàn)出在約5.5并且^約0.1為增量（即5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、 6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、 8.1、8.2、8.3、8.4)至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)的抑。該 實施方案舉例說明了在描述指定范圍時使用短語......為增量"的意圖。
[0144] 36.根據(jù)實施方案1至35中任一項的方法，其中包含廢水的漿液中的至少一種或多 種，或者大多數(shù)，或者全部所具有的總水含量在從至少約10%起，并且W約1%為增量，至多 并且包括約100 %的范圍內(nèi)（例如至少約10 %、15 %、20 %、25 %、30 %、35 %、40 %、45 %、 50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或更多的用于制備漿液的水為廢水）。
[0145] 37.根據(jù)實施方案1至36中任一項的方法，其中成形工藝為濕法成網(wǎng)造紙工藝。
[0146] 38.根據(jù)實施方案1至37中任一項的方法，其中非織造纖維材料中的至少一種或多 種、或大多數(shù)、或者每種為連續(xù)平整或彎曲片材或網(wǎng)的形式。在形成之后，可期望片材或網(wǎng) 根據(jù)成形工藝連續(xù)轉(zhuǎn)化為各個部件，或者先纏繞成卷，然后解繞并轉(zhuǎn)化。
[0147] 39.根據(jù)實施方案1至38中任一項的方法，其中成形工藝還包括將非織造纖維材料 中的至少一種或多種、或大多數(shù)、或者每種轉(zhuǎn)化為多種非織造纖維材料結(jié)構(gòu)，其中每種非織 造纖維材料結(jié)構(gòu)具有二維形狀(例如安裝墊，C形端錐隔離物或帶凹口的環(huán)形端錐隔離物的 形式）。
[0148] 40.根據(jù)實施方案1至36中任一項的方法，其中成形工藝為漿液模塑工藝。
[0149] 41.根據(jù)實施方案1至36和40中任一項的方法，其中非織造纖維材料中的至少一種 或多種、或大多數(shù)、或者每種的形式為單獨模塑的非織造纖維材料結(jié)構(gòu)，其中每種非織造纖 維材料結(jié)構(gòu)具有二維或=維形狀。可制備任何期望的二維或=維形狀結(jié)構(gòu)，包括例如二維 墊或片材形式的結(jié)構(gòu)(例如舌狀和溝槽狀安裝墊、平整圓形部件等）、一件式=維截頭圓錐 體形端錐隔離物、多件式截頭圓錐體形端錐隔離物、管形部件(例如管形安裝墊）。
[0150] 42.根據(jù)實施方案1至41中任一項的方法，其中非織造纖維材料中的至少一種或多 種、或大多數(shù)、或者每種的形式為至少一種或多種經(jīng)操作地調(diào)整（即設(shè)定尺寸、構(gòu)成和/或構(gòu) 造)的安裝墊，W用于在污染控制設(shè)備的外殼內(nèi)安裝污染控制元件。
[0151] 43.根據(jù)實施方案1至41中任一項的方法，其中非織造纖維材料中的至少一種或多 種、或大多數(shù)、或者每種的形式為至少一種或多種端錐隔離物或其他隔離物，運些隔離物經(jīng) 操作地調(diào)整W用在污染控制設(shè)備中。
[0152] 44.根據(jù)實施方案1至41中任一項的方法，其中非織造纖維材料中的至少一種或多 種、或大多數(shù)、或者每種的形式為至少一種或多種擋火物。
[0153] 45.根據(jù)實施方案1至44中任一項的方法，其中由包含中性抑絮凝劑的漿液形成的 非織造纖維材料中的至少一種或多種，或者大多數(shù)，或者每一種表現(xiàn)出如下抑，當(dāng)根據(jù)材料 抑測試進(jìn)行測試時，該pH在約5.5并且^約0.1為增量（即5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、 6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、 8.2、8.3、8.4)至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)。
[0154] 材料抑測試
[01巧]材料pH測試設(shè)及將50克非織造纖維材料的樣品切割為12mmX 12mm尺寸的塊或更 小的塊，同時將塊置于包含300ml潔凈水的500ml燒杯中。將運些塊浸入水下直至飽和，并且 保持在水中至少一個小時，或直至無機(jī)纖維上大部分水溶性漿液成分溶解在水中。然后通 過使用抑計或者通過將抑指示條(例如colorpHast?)浸入包含浸潰的樣品塊的水中，由此 測試包含每個樣品的水的抑。在pH指示條仍然潤濕時，將抑指示條與印制在抑指示條容器 上的色碼比較。該測得的pH讀數(shù)為樣品非織造纖維材料的材料抑測試結(jié)果。
[0156] 46.根據(jù)實施方案1至45中任一項的方法，其中該方法為其中每種漿液單獨形成的 間歇工藝。
[0157] 47.根據(jù)實施方案1至46中任一項的方法，其中每種漿液的配制基于相同配方。即 使基于相同配方，每種漿液的組成仍有所不同，具體取決于例如廢水組成的變化W及用于 每種漿液的廢水量的變化。
[0158] 48.根據(jù)實施方案1至47中任一項的方法，其中每種漿液的配制基于不同配方（即 每種漿液的組成不同）。
[0159] 非織造纖維材料實施方案
[0160] 49.根據(jù)實施方案1至48中任一項的方法制備的一種非織造纖維材料(例如W平整 或彎曲片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀的形 式)。
[0161] 50.根據(jù)實施方案49的非織造纖維材料，當(dāng)根據(jù)材料抑測試進(jìn)行測試時，該非織造 纖維材料表現(xiàn)出在約5.5至至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。
[01創(chuàng)污染控制裝置實施方案
[0163] 51.-種污染控制設(shè)備，該污染控制設(shè)備包括外殼、設(shè)置在外殼內(nèi)的污染控制元 件；W及根據(jù)實施方案49或50的非織造纖維材料，該非織造纖維材料設(shè)置在外殼內(nèi)或其外。
[0164] 52.根據(jù)實施方案51的污染控制設(shè)備，其中非織造纖維材料中的至少一種或多種、 或大多數(shù)、或者每種的形式為安裝墊，該安裝墊設(shè)置在外殼和污染控制元件之間的間隙內(nèi)。
[0165] 53.根據(jù)實施方案51或52的污染控制設(shè)備，其中外殼包括入口端錐區(qū)域W及出口 端錐區(qū)域，至少一個或每個端錐區(qū)域包括內(nèi)端錐外殼和外端錐外殼，非織造纖維材料中的 至少一種或多種、或大多數(shù)、或者每種的形式為端錐隔離物，該端錐隔離物設(shè)置在內(nèi)端錐外 殼和外端錐外殼之間的間隙內(nèi)。
[01W 擋火物實施方案
[0167] 54. -種包含根據(jù)實施方案49或50的非織造纖維材料的擋火物。
[01側(cè)漿液實施方案
[0169 ] 55.在根據(jù)實施方案1至48中任一項的方法中使用的任一種漿液。
[0170] 56. -種用于制備非織造纖維材料的漿液(例如適用于污染控制設(shè)備中或用作擋 火物的那些），該漿液包含：
[0171] 從第一漿液去除的一定量的第一廢水，該第一漿液包含水(例如廢水、相對潔凈的 水(例如常規(guī)居民用自來水或商用自來水））、一種或多種類型的第一無機(jī)纖維、一種或多種 第一有機(jī)粘結(jié)劑W及第一中性抑絮凝劑；
[0172] 任選量的相對潔凈的水(即非廢水）；
[0173] -種或多種類型的第二無機(jī)纖維，該第二無機(jī)纖維和第一漿液中所用的那些相同 或不同；
[0174] -種或多種第二有機(jī)粘結(jié)劑，該第二有機(jī)粘結(jié)劑和第一漿液中所用的那些相同或 不同；W及
[0175] 任選的第二中性抑絮凝劑，該第二中性抑絮凝劑和第一漿液中所用的那些相同或 不同（例如為相同或不同絮凝劑的形式），
[0176] 其中第一中性抑絮凝劑使得第一廢水保持相對中性的抑。據(jù)信廢水的中性抑受中 性抑絮凝劑的使用的影響。還據(jù)信第一中性抑絮凝劑可能在保持第二廢水的中性抑上沒有 幫助。非織造纖維材料可為，例如平整或彎曲片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任 何其他所需的二維或=維形狀的形式。此外，非織造纖維材料能夠被操作地調(diào)整，從而適用 于污染控制設(shè)備(例如作為安裝墊、隔熱系統(tǒng)片材或端錐插件等)或用作擋火物。
[0177] 57.根據(jù)實施方案55或56的漿液，其中每種漿液中的無機(jī)纖維包含玻璃纖維和陶 瓷纖維的至少一種或多種或任意組合。
[0178] 58.根據(jù)實施方案55至57中任一項的漿液，其中每種漿液還包含一定量的膨脹材 料。此類膨脹材料可包括，例如，未膨脹的賠石和石墨中的至少一種或多種或任意組合。
[0179] 59.根據(jù)實施方案55至58中任一項的漿液，其中至少第一有機(jī)粘結(jié)劑，或者第一和 第二有機(jī)粘結(jié)劑中的每一個，包含至少一種具有陰離子基團(tuán)（例如端基團(tuán)和/或側(cè)鏈基團(tuán)） 的聚合物。例如，有機(jī)粘結(jié)劑可包含丙締酸類聚合物、乙締基聚合物(例如包含乙締和乙酸 乙締醋的單體的共聚物）、聚氨醋和具有陰離子基團(tuán)（例如陰離子端基團(tuán)和/或側(cè)鏈基團(tuán)）的 有機(jī)娃聚合物中的一種或多種或任意組合。有機(jī)粘結(jié)劑聚合物還可包括單體共聚物，所述 單體包含乙締和乙酸乙締醋的一種或多種或任意組合。
[0180] 60.根據(jù)實施方案55至59中任一項的漿液，其中第一有機(jī)粘結(jié)劑，或者第一和第二 有機(jī)粘結(jié)劑中的每一個的形式為含水陰離子穩(wěn)定化的聚合物乳液(例如膠乳）。
[0181] 61.根據(jù)實施方案55至60中任一項的漿液，其中第一有機(jī)粘結(jié)劑，或者第一和第二 有機(jī)粘結(jié)劑中的每一個可具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，該溫度例如在從約-6〇°c開始，并且Wrc 為增量，至至多約30°C的范圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從-40°C至至多15 °(：或至至多I(TC)。
[0182] 62.根據(jù)實施方案55至61中任一項的漿液，其中至少第一中性抑絮凝劑，或者第一 和第二中性抑絮凝劑中的每一個(形式相同或不同的絮凝劑)包含具有陽離子基團(tuán)的有機(jī) 聚合物。
[0183] 63.根據(jù)實施方案55至62中任一項的漿液，其中至少第一中性抑絮凝劑，或者第一 和第二中性抑絮凝劑中的每一個可存在于其相應(yīng)的漿液中，存在的量按漿液固體成分干重 計（即并非水)為從至少約0.1%開始，并且WO. 1%為增量，至至多并且包括約15%，并且可 在處于其間的任何范圍內(nèi)（例如從約0.5%至至多約10%)。
[0184] 64.根據(jù)實施方案55至63中任一項的漿液，其中至少第一有機(jī)粘結(jié)劑，或者第一和 第二有機(jī)粘結(jié)劑中的每一個包含有機(jī)聚合物，該有機(jī)聚合物用其相應(yīng)中性pH絮凝劑形成反 應(yīng)產(chǎn)物。
[0185] 65.根據(jù)實施方案55至64中任一項的漿液，其中至少第一中性抑絮凝劑，或者第一 和第二中性抑絮凝劑中的每一個(形式相同或不同的絮凝劑)還包含金屬陽離子(例如侶陽 離子）。
[0186] 66.根據(jù)實施方案55至65中任一項的漿液，其中絮凝劑選自絮凝劑1至絮凝劑30 W 及它們的任意組合。
[0187] 67.根據(jù)實施方案55至66中任一項的漿液，其中每種漿液表現(xiàn)出的抑在約5.5并且 W 約 0.1 為增量（即 5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7.0、 7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4)至多并且包括約8.5的范 圍內(nèi)，并且可在處于其間的任何范圍內(nèi)。
[0188] 68.根據(jù)實施方案55至67中任一項的漿液，其中包含廢水的每種漿液所具有的總 水含量在從至少約10%，并且W約1%為增量，至多并且包括約100%的范圍內(nèi)（例如至少約 10%、15%'20%'25%'30%'35%、40%'45%'50%'55%'60%'65%'70%'75%'80%或 更多的用于制備漿液的水為廢水）。
[0189] 69.根據(jù)實施方案55至68中任一項的漿液，該漿液還包含一定量的相對潔凈的水 (即非廢水）。
[0190] 70.根據(jù)實施方案55至69中任一項的漿液，該漿液還包含第二中性抑絮凝劑，該第 二中性抑絮凝劑和第一漿液中使用的絮凝劑相同或不同。
[0191] 非織造纖維材料實施方案
[0192] 71. -種使用根據(jù)實施方案55至70中任一項的漿液形成的非織造纖維材料(例如 W平整或彎曲片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀 的形式）。
[0193] 72.根據(jù)實施方案71的非織造纖維材料，該非織造纖維材料的形式為平整或彎曲 片材形式、一件或多件式截頭圓錐體形式或任何其他所需的二維或=維形狀的形式。
[0194] 73.根據(jù)實施方案71或72的非織造纖維材料，當(dāng)根據(jù)材料抑測試進(jìn)行測試時，該非 織造纖維材料表現(xiàn)出在約5.5至至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。
[0195] 在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和更改。因此， 本發(fā)明并不局限于上述實施方案，而是受下述權(quán)利要求及其任何等同形式中提及的限制的 約束。本發(fā)明可在不存在本文中未具體描述的任一元件的情況下適當(dāng)?shù)貙嵤?br>【主權(quán)項】
1. 一種制備適用于污染控制設(shè)備中或用作擋火物的非織造纖維材料的方法，所述方法 包括： 提供第一漿液，所述第一漿液包含水、第一無機(jī)纖維、第一有機(jī)粘結(jié)劑和第一中性pH絮 凝劑； 將第一廢水從所述第一漿液去除； 任選地由所述第一漿液形成第一非織造纖維材料； 提供第二漿液，所述第二漿液包含一定量的所述第一廢水、任選量的相對潔凈的水、第 二無機(jī)纖維、第二有機(jī)粘結(jié)劑以及第二絮凝劑，所述第二絮凝劑與所述第一漿液中使用的 絮凝劑相同和/或不同；以及 由所述第二漿液形成第二非織造纖維材料， 其中在所述第二漿液中添加所述第一廢水不會不利地影響所述第二漿液中所述第二 有機(jī)粘結(jié)劑的絮凝。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二絮凝劑包含第二中性pH絮凝劑，所述第二 中性pH絮凝劑與所述第一漿液中使用的絮凝劑相同或不同，并且所述方法還包括： 從所述第二漿液去除一定量的第二廢水； 提供第三漿液，所述第三漿液包含一定量的所述第二廢水、任選量的相對潔凈的水、第 三無機(jī)纖維、第三有機(jī)粘結(jié)劑以及第三中性pH絮凝劑；以及 由所述第三漿液形成第三非織造纖維材料， 其中在所述第三漿液中添加所述第二廢水不會不利地影響所述第三漿液中所述第三 有機(jī)粘結(jié)劑的絮凝。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中對于每種另外的第N衆(zhòng)液，所述方法還包括： 提供第N漿液，所述漿液包含從先前漿液去除的一定量的廢水、任選量的相對潔凈的 水、第N無機(jī)纖維、第N有機(jī)粘結(jié)劑以及第N中性pH絮凝劑； 由所述第N衆(zhòng)液形成第N非織造纖維材料， 其中N為大于或等于4的整數(shù)，并且在所述第N衆(zhòng)液中添加所述第N-1廢水不會不利地影 響所述第N衆(zhòng)液中所述第N有機(jī)粘結(jié)劑的絮凝。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中至少一種漿液中的所述有機(jī)粘結(jié)劑包 含至少一種具有陰離子基團(tuán)的聚合物。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中至少一種中性pH絮凝劑包含具有陽離 子基團(tuán)的有機(jī)聚合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中至少一種中性pH絮凝劑包含金屬陽離 子。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其中至少一種漿液表現(xiàn)出在約5.5至至多 并且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其中包含廢水的每種漿液具有包含從至少 約10%的范圍內(nèi)的總含水量。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其中所述形成為漿液模塑工藝。10. 根據(jù)實施方案1至9中任一項所述的方法，其中每種非織造纖維材料為單獨模塑的 非織造纖維材料結(jié)構(gòu)的形式，所述結(jié)構(gòu)具有二維或三維形狀。11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其中至少一種非織造纖維材料的形式為 (a)至少一種安裝墊，所述安裝墊經(jīng)操作地調(diào)整以用于在污染控制設(shè)備中安裝污染控制元 件，（b)至少一種端錐隔離物，所述端錐隔離物經(jīng)操作地調(diào)整以用于隔離污染控制設(shè)備的端 錐區(qū)域，（C)至少一種擋火物。12. -種根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法制備的非織造纖維材料。13. -種非織造纖維材料，當(dāng)根據(jù)材料pH測試進(jìn)行測試時，所述非織造纖維材料表現(xiàn)出 在約5.5至至多并且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。14. 一種污染控制設(shè)備，所述污染控制設(shè)備包括外殼、設(shè)置在所述外殼內(nèi)的污染控制元 件；以及根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的非織造纖維材料，所述非織造纖維材料設(shè)置在所述外 殼內(nèi)。15. -種擋火物，所述擋火物包含根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的非織造纖維材料。16. -種用于制備非織造纖維材料的漿液，所述漿液包含： 從第一漿液去除的一定量的第一廢水，所述第一漿液包含水、第一無機(jī)纖維、第一有機(jī) 粘結(jié)劑和第一中性pH絮凝劑； 任選量的相對潔凈的水； 第二無機(jī)纖維； 第二有機(jī)粘結(jié)劑；以及 任選的第二中性pH絮凝劑， 其中所述第一中性pH絮凝劑使得所述第一廢水保持相對中性的pH。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的漿液，其中至少所述第一中性pH絮凝劑包含具有陽離子基 團(tuán)的有機(jī)聚合物。18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的漿液，其中至少所述第一中性pH絮凝劑還包含金屬陽 離子。19. 根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的漿液，其中所述絮凝劑選自絮凝劑1至絮凝劑 30以及它們的任意組合。20. 根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的漿液，其中每種漿液表現(xiàn)出在約5.5至至多并 且包括約8.5的范圍內(nèi)的pH。21. -種使用根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項所述的漿液形成的非織造纖維材料。
【文檔編號】F16L5/04GK105829606SQ201480068230
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月12日
【發(fā)明人】理查德·P·梅里, 伊恩·R·I·哈丁, 格雷·F·豪沃恩
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司