硬化织物及其制备方法、过滤装置及其制造方法，过滤设备、过滤方法以及其使用制造方法及图纸

一种用于制备耐热纤维或耐热纤维线优选耐热纤维纺织线制成的硬化织物的组合物，所述组合物包括产物A和产物B的混合物。所述产物A通过碳水化合物单体的聚合反应获得，所述碳水化合物单体是天然的或合成的，优选为糖类，更优选为糖，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等。所述产物B由至少一种添加剂例如粘合剂组成。一种制备上述组合物的方法，一种耐热纤维硬化织物的制备方法，制造过滤装置的方法，获得的过滤装置，其在金属过滤中的使用，以及与所述过滤装置相关的设备和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利申请要求2014年1月23日提交的、申请号为61/930,800的美国临时专利申请的优先权，在此结合引用该美国临时专利申请的全部内容。
本专利技术涉及用于制备耐热纤维制成的硬化织物(rigidifiedfabric)的组合物(composition)，特别是耐热纤维制成的纺织线织物(fabricofwoventhreads)。优选地，所述耐热纤维可由玻璃纤维或硅纤维组成。本专利技术还涉及用于制造(manufacture)所述耐热纤维制成的硬化织物的组合物的制备方法，特别是所述耐热纤维制成的纺织线织物。本专利技术还涉及耐热纤维制成的硬化织物的制备方法，特别是所述耐热纤维制成的纺织线织物，以由此获得的硬化织物。本专利技术还涉及用于液态金属(如铝)或其合金的过滤的过滤器的制造方法，所述过滤器由上述硬化织物制成。本专利技术还涉及上述定义的过滤器用于过滤液态金属(如铝)或其合金，优选所述过滤是在低压铸造工艺中进行。本专利技术还涉及上述定义的过滤器在过滤液态金属(如铝)或其合金中的使用，特别是在低压铸造工艺中的使用。本专利技术还涉及过滤液态金属(如铝)或其合金的方法，特别是在低压铸造工艺中，所述方法包括使用上述定义的过滤器过滤所述液态金属的步骤。本专利技术还涉及用于在低压铸造工艺中过滤液态金属或其合金的新型过滤装置，所述低压铸造工艺可用于低压铸造设备(lowpressurecastinginstallation)中的模制品的形成，且所述过滤装置由上述硬化织物制成。本专利技术还涉及上述过滤装置，所述过滤装置还具有磁性材料制成的插入件，所述插入件允许具有磁性的工具操纵(handle)所述过滤装置。本专利技术还涉及上述新型过滤装置的制造方法。本专利技术还涉及上述新型过滤装置在过滤液态金属(如铝)或其合金中的使用，特别是在低压铸造设备中进行的低压铸造工艺中的使用。本专利技术还涉及过滤液态金属(如铝)或其合金的方法，特别是在低压铸造设备中进行的低压铸造工艺中，所述方法包括使用任一上述定义的新型过滤器过滤所述液态金属的步骤。本专利技术还涉及用于模塑液态金属或其合金的低压铸造设备，所述低压铸造设备包括上述过滤装置的过滤器。本专利技术还涉及在低压铸造设备中形成模制品的低压铸造方法，其中所述低压铸造方法包括采用上述新型过滤装置过滤液态金属(如铝)或其合金的步骤。
技术介绍
在本领域中已经建议在纤维制成的织物或用纤维制成的线上施加保护涂层(coating)。更特别的是，在冶金工业中，提供这样的保护涂层，用于保护在液态金属，如铝的铸造过程中使用的玻璃纤维织物制成的过滤器。耐热纤维或耐热纤维构成的线所制成的硬化织物组成的过滤器是具备经济效益的。实际上，铝块是通过将铝制品在模具中铸造形成的。包含过滤器的铝块将导入模具中的液态金属过滤。由此可以重新获得铝块并且接着将其熔化以进行回收。当铝块液化时，与将沉积在熔炉底部的钢线制成的过滤器不同，耐热纤维或耐热纤维构成的线所制成的织物将浮在液态铝或铝合金的顶部，因此可以将他们很容易地取出。已经做出一些尝试，在将液态金属(如液态铝或铝合金)倒入模具之前，采用织物纤维对其进行过滤。已知耐热纤维或耐热纤维构成的线所制成的织物，且他们具有涂覆上浆剂(如淀粉)的纤维(如玻璃纤维)。所述已知织物可以由无纺纤维或耐热纤维构成的线所制成(以形成耐热纤维毡(felt))，这些线可以根据本领域技术人员众所周知的纺织技术纺织到一起。根据现有技术，可以通过在其上施加硬化材料将该织物硬化，从而使得其足够坚硬因此不会因为通过其开口的液态金属(特别是液态铝)的压力导致变形。然而，在耐热纤维的上浆剂上施加硬化材料将产生严重的弊端，进而妨碍本领域技术人员以这样的方式制备过滤器。申请人的美国专利6,254,810涉及耐热纤维制成的织物的覆盖、保护和硬化方法。所述方法包括以下步骤：a)制备钙硅石(wollastonite)、硅胶(colloidalsilica)、糖和水的水悬浮液，所述水悬浮液具有足够的黏度以覆盖所述织物的纤维且同时避免堵塞所述纤维之间的自由空间，所述悬浮液具有无机部分和有机部分；b)沉积在步骤a)中制备的悬浮液到所述织物上以浸渍所述织物的纤维，且消除多余的所述悬浮液以避免堵塞所述织物的所述纤维之间的自由空间；c)在130-160℃的温度范围内干燥步骤b)中获得的所述织物，其中所述温度低于所述糖的熔化温度；d)通过将步骤c)中获得的所述干燥织物在160-200℃的软化温度范围经历热成型处理以定形(givingaform)所述织物；以及e)将在步骤d)中获得的所述热成型织物在200℃以上且高达400℃的温度范围内进行加热处理以将所述悬浮液的有机部分转换成聚合碳和/或完全消除所述有机部分。同样地，申请人的美国专利6,270,717涉及熔化金属的过滤和分配装置。该装置是以包(bag)的形式，其具有固体的耐热织物制成的部分和开放的纺织耐热织物制成的开放区域，其中，至少某些固体的耐热织物制成的部分由可模塑或可热成型的组合物制成的刚性部分取代，所述可模塑或可热成型的组合物由嵌入到耐热无机材料制成的基质(matrix)的开放纺织耐热织物组成，所述耐热无机材料与所述开放纺织耐热织物兼容(compatible)，其中所述基质从浆剂形式的可模塑耐火组合物制备，其包括：8-25％质量分数的磷酸水溶液，所述磷酸水溶液的磷酸的浓度范围为40到85％的质量分数，通过蛭石中和，所述磷酸具有高达50％的原发性酸性功能反应；以及75-92％质量分数的钙硅石和水悬浮液混合物，所述钙硅石和水悬浮液的重量比范围为0.5-1.2，所述水悬浮液含20-40％质量分数的硅胶。美国专利8,273,289涉及熔化金属过滤器，包括涂覆有耐火涂层的硅布(silicacloth)，所述耐火涂层包括耐火颗粒和硅胶粘合剂。优选地，所述硅布是纺织的。此外，本美国专利8,273,289还涉及制造熔化金属过滤器的方法，包括提供硅布过滤材料；采用包括耐火颗粒和硅胶粘合剂的耐火涂层涂覆所述硅布过滤材料的至少一部分。优选地，该方法进一步包括在涂覆步骤之前形成所述硅布过滤材料。然而，如上所述，目前涂层存在一些缺点，其会使得本领域技术人员不会想到使用这样的过滤器来过滤液态金属例如液态铝或铝合金。实际上，获得的织物的纤维上的涂层显示以下缺点，即在线之间形成开口的阻塞和/或部分堵塞(即降低织物过滤器的筛孔尺寸)。同时，保护/硬化涂层通常是脆性的，从其脱落的颗粒可能污染液态铝，特别是当其施加到纤维的上浆剂(sizingagent)时，更是如此。并且，现有的提供有保护/硬化涂层的耐热纤维的织物制成的过滤器显示的一些缺点将使得本领域技术人员不会考虑使用这样的过滤器来过滤液态金属例如液态铝或铝合金。实际上这些涂层可以阻塞和/或部分堵塞线之间的开口(即降低织物过滤器的筛孔尺寸(meshsize))。并且，已知使用金属线制成的过滤装置在低压铸造工艺中过滤液态金属或其合金。然而，到目前为止，采用硬化耐热纤维(例如玻璃纤维或硅纤维)的织物制成的过滤器替换该种过滤器的尝试仍然未能成功。的确与金属线织物制成的过滤装置相反，现有的硬化耐热纤维或耐热纤维线的织物制成的过滤装置没本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备耐热纤维或耐热纤维线优选耐热纤维纺织线制成的硬化织物的组合物，其特征在于，所述组合物包括产物A和产物B的混合物：‑所述产物A通过碳水化合物单体的聚合反应获得，所述碳水化合物单体是天然的或合成的，优选为糖类，更优选为糖，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等；及‑所述产物B由至少一种添加剂例如粘合剂组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 US 61/930,8001.一种用于制备耐热纤维或耐热纤维线优选耐热纤维纺织线制成的硬化织物的组合物，其特征在于，所述组合物包括产物A和产物B的混合物：-所述产物A通过碳水化合物单体的聚合反应获得，所述碳水化合物单体是天然的或合成的，优选为糖类，更优选为糖，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等；及-所述产物B由至少一种添加剂例如粘合剂组成。2.一种用于制备耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物的组合物，其特征在于，所述组合物包括产物A和产物B的混合物：-所述产物A通过混合物M的焦糖化反应获得，所述混合物M包括：·蔗糖·水；和·可选的至少一种添加剂；-所述产物B由至少一种无机胶体粘合剂组成。3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述硬化织物由耐热纤维纺织线制成。4.根据权利要求2或3所述的组合物，其特征在于，所述至少一种添加剂选自酸、无机润湿剂和酸式磷酸盐粘合剂构成的物质组。5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述至少一种添加剂是磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸或其中至少两者的混合物；所述无机润湿剂是硫酸铝铵、硫酸镁、硫酸钙或其中至少两者的混合物；所述酸式磷酸盐粘合剂是磷酸钙、磷酸镁、磷酸铝或其中至少两者的混合物。6.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的组合物，其特征在于，所述至少一种无机胶体粘合剂是硅胶、胶体氧化铝、胶体氧化锆或其中至少两者的混合物。7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述硅胶是二氧化硅胶。8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述二氧化硅胶在碱性
\t水溶液中是以小球形式的亚微米级硅颗粒胶体分散系。9.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述混合物M包括：·30％至70％质量分数的蔗糖；·70％至30％质量分数的水；·0％至1.8％质量分数的磷酸；·0％至1.7％质量分数的硫酸铝铵；和·0％至2.0％质量分数的磷酸二氢钙。10.根据权利要求9所述的组合物，其特征在于，所述混合物M包括：·55％质量分数的蔗糖；·41.5％质量分数的水；·1.1％质量分数的磷酸；·1.0％质量分数的硫酸铝铵；和·1.4％质量分数的磷酸二氢钙。11.根据权利要求10所述的组合物，其特征在于，所述磷酸来自75％质量分数的H3PO4和25％质量分数的水的混合物，所述硫酸铝铵包括AlNH4(SO4)2*2H2O，所述磷酸二氢钙包括Ca(H2PO4)2*2H2O。12.根据权利要求2-11中任一权利要求所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括50％至85％质量分数的产物A，和15％至50％质量分数的产物B。13.根据权利要求12所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括66％质量分数的产物A，和34％质量分数的产物B。14.根据权利要求2-13中任一权利要求所述的组合物，其特征在于，所述焦糖化作用通过在100-103℃之间的温度，加热混合物M约5分钟，然后使得获得的产物A冷却进行。15.根据权利要求2-14中任一权利要求所述的组合物，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维、硅纤维或其混合物。16.根据权利要求15所述的组合物，其特征在于，所述玻璃纤维由E-玻璃、S-玻璃或者高硅玻璃制成。17.一种用于制造耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物的组合物的制备方法，其特征在于，所述组合物包括产物A和产物B的混合物：-所述产物A通过碳水化合物单体的聚合反应获得，所述碳水化合物单体是天然的或合成的，优选为糖类(saccharide)，更优选为糖(sugar)，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖等；及-所述产物B由至少一种添加剂例如粘合剂组成；所述方法包括以下步骤：-聚合所述碳水化合物单体以获得聚合碳水化合物；以及-将产物A和产物B混合。18.一种用于制造耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物的组合物的制备方法，其特征在于，所述组合物包括产物A和产物B的混合物：所述产物A通过焦糖化反应混合物M的获得，所述混合物M包括：蔗糖、水和可选的至少一种添加剂；所述产物B由至少一种无机胶体粘合剂组成；所述方法包括以下步骤：-加热包括蔗糖、水和可选的至少一种添加剂的所述混合物M以实现所述混合物M的焦糖化反应，接着将其冷却以获得产物A；-将产物A和产物B混合。19.根据权利要求18所述方法，其特征在于，所述至少一种添加剂选自酸、无机润湿剂和酸式磷酸盐粘合剂构成的物质组。20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述至少一种添加剂是磷酸、硫酸、柠檬酸、乙酸或其中至少两者的混合物；所述无机润湿剂是硫酸铝铵、硫酸镁、硫酸钙或其中至少两者的混合物；所述酸式磷酸盐粘合剂是磷酸钙、磷酸镁、磷酸铝或其中至少两者的混合物。21.根据权利要求18-20中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述至少一种无机胶体粘合剂是硅胶、胶体氧化铝、胶体氧化锆或其中至少两者的混合物。22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述硅胶是二氧化硅胶。23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅胶在碱性
\t水溶液中是以小球形式的亚微米级硅颗粒胶体分散系。24.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述混合物M包括：·30％至70％质量分数的蔗糖；·70％至30％质量分数的水；·0％至1.8％质量分数的磷酸；·0％至1.7％质量分数的硫酸铝铵；和·0％至2.0％质量分数的磷酸二氢钙。25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述混合物M包括：·55％质量分数的蔗糖；·41.5％质量分数的水；·1.1％质量分数的磷酸；·1.0％质量分数的硫酸铝铵；和·1.4％质量分数的磷酸二氢钙。26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述磷酸来自75％质量分数的H3PO4和25％质量分数的水的混合物，所述硫酸铝铵包括AlNH4(SO4)2*2H2O，所述磷酸二氢钙包括Ca(H2PO4)2*2H2O。27.根据权利要求18-26中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述组合物包括50％至85％质量分数的产物A，和15％至50％质量分数的产物B。28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述组合物包括66％质量分数的产物A，和34％质量分数的产物B。29.根据权利要求18-28中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述混合物M的焦糖化作用在100-103℃之间的温度，加热约5分钟进行。30.根据权利要求18-29中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维、硅纤维或其混合物。31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述玻璃纤维由E-玻璃、S-玻璃或者高硅玻璃制成。32.一种耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)采用根据权利要求1-16中任意一项定义的组合物浸渍耐热纤维制成的织物或耐热纤维线制成的织物以获得由所述组合物浸渍的织物，所述耐热纤维基本无有机聚合物组成的一种或多种上浆剂；b)将步骤a)中获得的由所述组合物浸渍的织物在约101-160℃的温度下进行加热处理以将所述织物中浸渍的所述组合物置于软化热塑性状态，并可选允许冷却获得的织物；c)可选将步骤b)中获得的所述织物成形为所需的形状并且可选的允许将获得的织物冷却；以及d)通过将其加热到热固温度对步骤b)或c)中获得由所述组合物浸渍的织物进行热固处理，从而将所述织物中浸渍的热塑性组合物热固，进而通过交联所述耐热纤维或所述线的耐热纤维硬化所述织物。33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，将步骤b)中获得的所述织物成形为所需的形状是通过模铸，可选通过加热和/或加压实现的。34.根据权利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维、硅纤维或其混合物。35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维；所述玻璃纤维由E-玻璃、S-玻璃或者高硅玻璃制成。36.根据权利要求32-35中任一权利要求所述的方法，其特征在于，基本无所述一种或多种上浆剂的所述耐热纤维织物是通过对具有由一种或多种上浆剂覆盖的线的耐热纤维织物进行加热处理以可选在存在氧的情况下烧尽定义所述一种或多种上浆剂的所述有机聚合物而获得的；所述一种或多种上浆剂由有机聚合物组成。37.一种耐热纤维或耐热纤维线制成的热塑性织物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a)采用根据权利要求1-16中任意一项定义的组合物浸渍耐热纤维或耐热纤维线制成的织物以获得由所述组合物浸渍的织物，所述耐热纤维基本无有机聚合物组成的一种或多种上浆剂；b)将步骤a)中获得的由所述组合物浸渍的织物在约101-160℃的温度下进
\t行加热处理以将所述织物中浸渍的所述组合物置于软化热塑性状态，并可选允许冷却获得的织物；c)可选将步骤b)中获得的所述织物成形为所需的形状以形成成形织物，并且可选的允许将所述成形织物冷却；以及通过在热固温度经历热固处理以将所述织物中浸渍的热塑性组合物热固以通过交联所述耐热纤维或所述线的耐热纤维硬化所述织物，将步骤b)或c)中获得所述热塑性织物热固成硬化织物。38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，将所述热塑性织物成形为所需的形状是通过模铸，可选通过加热和/或加压实现的。39.根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维、硅纤维或其混合物。40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，所述耐热纤维是玻璃纤维；所述玻璃纤维由E-玻璃、S-玻璃或者高硅玻璃制成。41.根据权利要求37-41中任一权利要求所述的方法，其特征在于，基本无有机聚合物组成的上浆剂的耐热纤维或耐热纤维线制成的所述织物是通过将其耐热纤维由有机聚合物组成的一种或多种上浆剂覆盖的耐热纤维或耐热纤维线制成的织物进行加热处理，以可选在存在氧的情况下烧尽定义所述一种或多种上浆剂的所述有机聚合物而获得的。42.一种耐热纤维热塑性织物，其特征在于，所述热塑性织物从根据权利要求37-41中任一权利要求所述的方法获得。43.一种耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物的制备方法，其特征在于，所述方法包括通过将其加热到热固温度对权利要求42所述的热塑性织物进行热固处理，从而将所述织物中浸渍的热塑性组合物热固，进而通过交联所述耐热纤维或所述线的耐热纤维硬化所述织物。44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，在将所述热塑性织物进行热固处理之前，将所述热塑性织物形成所需的形状并且可选允许其冷却。45.一种耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物，其特征在于，所述硬化织物从根据权利要求32-36、43和44中任一权利要求所述的方法获得。46.一种用于过滤液态金属或其合金的过滤装置，其特征在于，所述过滤装置由根据权利要求43所述的耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物制成。47.根据权利要求46所述的过滤装置，其特征在于，所述液态金属或其合金是液态铝或其合金。48.根据权利要求47所述的过滤装置，其特征在于，所述液态金属或其合金的过滤是在低压铸造工艺中进行的。49.一种低压铸造设备，其特征在于，包括：·包含所述液态金属或其合金的存储器；·具有型腔、填充入口以及装配成覆盖所述填充入口的分流器的模具；·所述过滤装置；·升液管，所述升液管具有：○下端，所述下端具有浸入包含在所述存储器中的所述液态金属或其合金的下部开口；○上端，所述上端具有与所述模具的所述填充入口连接的上部开口，以及环绕所述上部开口的坐位部分；以及○连接所述上部开口和所述下部开口，以在当所述上部开口与所述填充入口连接且所述过滤装置接触所述分流器时，将所述存储器和所述模具的所述入口流体连通的升液管道；以及·用于通过所述升液管的所述升液管道、所述过滤装置以及所述填充入口传送一定量的包含在所述存储器中的所述液态金属或其合金以填充所述型腔的传送装置；其中所述过滤装置是由至少一层根据权利要求45所述的耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物制成。50.一种在低压铸造设备中过滤液态金属或其合金的方法，其特征在于，所述低压铸造设备，包括：·包含所述液态金属或其合金的存储器；·具有型腔、填充入口以及装配成覆盖所述填充入口的分流器的模具；·所述过滤装置；·升液管，所述升液管具有：○下端，所述下端具有浸入包含在所述存储器中的所述液态金属或其合金的下部开口；○上端，所述上端具有与所述模具的所述填充入口连接的上部开口，以及环绕所述上部开口的坐位部分；以及○连接所述上部开口和所述下部开口，以在当所述上部开口与所述填充入口连接且所述过滤装置接触所述分流器时，将所述存储器和所述模具的所述入口流体连通的升液管道；以及·用于通过所述升液管的所述升液管道、所述过滤装置以及所述填充入口传送一定量的包含在所述存储器中的所述液态金属或其合金以填充所述型腔的传送装置；其中所述方法包括采用根据权利要求46所述的过滤装置过滤所述液态金属或其合金的步骤。51.根据权利要求46所述的过滤装置在液态金属或其合金的所述过滤中的使用。52.根据权利要求51所述的使用，其特征在于，所述液态金属或其合金是液态铝或其合金。53.根据权利要求51或52所述的使用，其特征在于，所述液态金属或其合金的过滤是在低压铸造工艺中进行的。54.一种在低压铸造工艺中过滤液态金属或其合金的过滤装置，所述低压铸造工艺可用于低压铸造设备中的模制品的形成，其特征在于；所述过滤装置是由至少一层根据权利要求45所述的耐热纤维或耐热纤维线制成的硬化织物制成；其中所述过滤装置具有结构形状和定向，且包括：下表面、上表面、外周边缘、主体部分，以及环绕所述主体部分的外围部分；其中所述主体部分和所述外围部分的一部分定位成覆盖所述低压铸造设备的升液管的上部开口；所述主体部分定位成抵靠分流器，所述分流器覆盖所述低压铸造设备的模
\t具的填充入口定位；所述外围部分在所述上表面形成凸边，且在所述下表面形成凹腔，所述凹腔定向成朝向所述升液管的所述上部开口；且所述外周边缘抵...

【专利技术属性】
技术研发人员：马塞拉·高尔，莫里斯·拉卡斯，
申请(专利权)人：派罗特克高温工业材料有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA