多孔板技术领域
本发明涉及多孔板，例如在制造用于熔融聚合物处理的过滤器中使用。这样的过
滤器的示例是用于在聚合物纤维的生产中通过冲模挤出熔融聚合物之前过滤熔融聚合物
的纺丝组件过滤器以及叶盘过滤器。
背景技术
在聚合物挤出，例如在聚合物纤维和薄膜(例如，高等级光学薄膜)的制造中，熔融
聚合物在其穿过挤出冲模之前被过滤。过滤器具有从熔融聚合物移除杂质以及剪切该熔融
聚合物以便于分解其中的凝胶的功能。在聚合物欣慰的挤出中，这样的过滤器被称为纺丝
组件过滤器。
在本领域中已知的是使用放置在过滤膜上的一层沙，如在US5795595中描述的。在
纺丝组件过滤器中的该层沙用来剪切熔融聚合物。缺点在于在沙中形成优先通道，导致不
满意的剪切。沙可以被熔融聚合物携带并且致使质量问题或者挤出性能问题。
可替代的纺丝组件过滤器利用金属粉末层来剪切熔融聚合物，例如在
EP0455492A1中以及在WO12/004108A1中描述的。金属粉末层具有低孔隙率的缺点，因此导
致熔融聚合物的高压降。进而，高压降增强了凝胶、特别是软凝胶的漏过，这对于制造出的
聚合物产品的质量是负面的。
WO2005/025719A1公开了纺丝组件过滤器，其包括多边形横截面的烧结短金属纤
维的多孔结构。短金属纤维用来剪切熔融聚合物。短纤维具有在30与100之间的长度与直径
的比率。WO2005/025719A1进一步公开了用来制造纺丝组件的方法。该方法包括如下步骤：
提供一组短金属纤维、将该组短金属纤维引入到三维成形的模具中、以及烧结该组短金属
纤维以形成烧结纺丝组件过滤器。纺丝组件过滤器可以包括不同的纤维层。
JP5253418A提供了用于熔融聚合物过滤的烧结过滤器。该过滤器设置有第一过滤
纤维层，其通过层压及烧结经加工或切割方法而成的多边形横截面形状的线性金属纤维而
制成。第二过滤纤维层通过层压及烧结经集束拉拔而成的圆形横截面形状的弯曲细小金属
纤维而被制成。该过滤器包括中间金属纤维层(定位在第一过滤层与第二过滤层之间)，其
通过层压及烧结经加工或切割而成的多边形形状的细小直径的金属纤维而被制成。
WO2005/025719A1的短纤维层和JP5253418A的线性金属纤维层向过滤器提供剪切
特性。然而，在WO2005/025719A1和JP5253418A的剪切增强层中使用的过滤器并不允许作为
未结合的(例如，未烧结的)网板进行处理。具有这些纤维的网例如可以在片上被制成及烧
结。过滤器所需的大小从烧结层中切出。过滤器所需的大小可以从用于其他层的板中切出。
具有针对过滤器或纺丝组件过滤器所需的大小的层被放置在彼此的顶上。问题在于，纺丝
组件过滤器的制造过程是冗长且复杂的。
发明内容
本发明的主要目的是提供用于制造用于熔融聚合物处理的过滤器的多孔板。多孔
板有助于制造过滤器，例如纺丝组件过滤器，其具有高剪切特性结合聚合物过滤的低压降。
本发明涉及具有至少0.5m2的表面积的多孔板。优选地，多孔板具有至少0.75m2的
表面积，更有选地具有至少1m2的表面积。多孔板例如可以在制造用于熔融聚合物处理的过
滤器中使用。多孔板包括在8与65μm之间的平均等效直径的第一层金属纤维。优选地，第一
层金属纤维包括非织造金属纤维网或者是非织造金属纤维网。等效直径意指圆的具有与非
圆横截面的该纤维的横截面面积相同的表面积的直径。优选地，纤维的等效直径在8与55μm
之间；优选地在8与50μm之间，更优选地在8与25μm之间，甚至更优选地在8与16μm之间。纤维
的等效直径例如可以在25与40μm之间。纤维的等效直径例如可以在45与60μm之间。第一层
金属纤维的金属纤维的横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边和一个或多个不规则形的
弯曲边。第一层金属纤维的金属纤维具有至少6mm的平均长度。优选地，第一层金属纤维的
金属纤维具有至少8mm的平均长度，更优选地至少10mm，优选地小于25mm，更优选地小于
20mm。第一层金属纤维的金属纤维通过金属结合(bond)被结合到彼此，其中第一层金属纤
维的金属纤维是形成金属结合的结合剂。多孔板包括第二层金属纤维。优选地，第一层金属
纤维包括非织造金属纤维网或者是非织造金属纤维网。第二层金属纤维的金属纤维的平均
等效直径小于第一层金属纤维的金属纤维的平均等效直径。第一层金属纤维和第二层金属
纤维通过金属结合被结合到彼此；其中第一层金属纤维的以及第二层金属纤维的金属纤维
的金属是形成金属结合的结合剂。
两层金属纤维(第一层金属纤维和第二层金属纤维)的特定组分允许层可以被搬
运，例如作为未结合(未烧结，未焊接)的网被滚动及运输。这允许将以网形式的层的大表面
放置在彼此的顶上以烧结或焊接该大表面。以此方式，本发明的多孔板可以被制成。从该多
孔板，用于熔融聚合物过滤的多个过滤器(例如，纺丝组件过滤器)所需的表面大小可以被
切割或冲压。用来制作过滤器(例如，纺丝组件过滤器)的过程步骤的数目可以被大为减小。
由于金属纤维的层的特定组分，所获得的过滤器组合了优异的剪切特性、低压降及长寿命。
为了实现本发明的多孔板的制造，特别是第一层金属纤维的金属纤维的长度(如
在本发明中特定的)被示出为关键的。
多孔板可以在制造用于熔融聚合物的过滤的过滤器中使用。过滤器的功能是在聚
合物处理中(例如在聚合物挤出中)，例如在聚合物薄膜和聚合物纤维的制造中过滤熔融聚
合物。过滤器的第一层金属纤维具有通过剪切而打破包含在熔融聚合物中的凝胶的主要功
能，但第二层金属纤维将基本用作深过滤器以用于从熔融聚合物采集杂质。利用本发明的
多孔板制作的过滤器具有优异的剪切特性并结合有聚合物过滤中的低压降。要相信的是，
第一层金属纤维的金属纤维的横截面形状(具有其坦率的棱角度)，以及在第一层金属纤维
中的纤维的主要二维定位由于它们相对长的长度而产生了协同效应，这导致改进的凝胶剪
切。
本发明的多孔板可以被用来通过从本发明的多孔板切割或冲压出所需大小的过
滤器薄膜而制作过滤器，例如叶盘过滤器的纺丝组件过滤器。
具有夹角小于90°的两个相邻直边以及一个或多个不规则形的弯曲边的金属纤维
可以以如在WO2014/048738A2中描述的方式被制造。
优选地，第二层金属纤维包括具有在2与50μm之间、更优选在8与40μm之间的平均
等效直径。优选地，第二层金属纤维包括具有至少6mm的平均长度。优选地，第二层金属纤维
包括具有至少8mm、更优选是至少10mm、并且优选小于25mm、更优选小于20mm的平均长度的
金属纤维。
也可能的是，第二层金属纤维是金属纤维的多层网，其中多层中的子层具有不同
的等效直径，优选地其中第二层金属纤维的每个子层的等效直径小于第一层金属纤维的金
属纤维的平均等效直径。
在优选的多孔板中，第二层金属纤维包括至少两个子层，其中至少两个子层的金
属纤维在平均等效直径上不同；其中最接近于第一层金属纤维的子层包括平均等效直径比
更远离第一层金属纤维的子层更高的金属纤维。
在优选的多孔板中，第一层金属纤维的金属纤维在等效纤维直径的纤维之间具有
小于等效纤维直径的25％的标准偏差。更优选的是小于等效直径的20％，甚至更优选的是
小于等效直径的15％。
第一层金属纤维的金属纤维的更规则的纤维直径具有在利用这样的多孔板制作
的过滤器的凝胶剪切特性上的进一步协同有利效果。要相信的是，由于更规则的纤维直径，
该效果通过在第一层金属纤维中的不同孔大小分布而被实现。通过做出第一层金属纤维的
横截面，可以观察到的是比起当使用在等效直径中具有更高变化的现有技术的纤维时孔更
加规则。利用相同的平均等效纤维直径但在等效直径上具有高变化而制成的纤维层已经示
出为具有孔大小上的大变化，并且特别是大量的大型孔已经显示为存在。
在本发明的优选实施例中，第一层金属纤维的金属纤维具有在8与20μm之间的平
均等效直径。低等效纤维直径具有改进过滤器的凝胶剪切性能的进一步协同效应。具有在8
与20μm之间的平均等效直径的这样的纤维例如可以由具有等效纤维直径的良好一致性的
金属合金AISI 316制成。
优选的多孔板包括至少1000g/m2的第一层金属纤维，更优选的是至少2000g/m2。
优选的多孔板包括金属丝网，其中金属丝网通过金属结合被结合在多孔板中，例
如通过烧结结合或通过焊接结合(例如，电容放电焊接结合)。金属丝网例如可以是织造金
属丝网或焊接网。金属丝网优选是不锈钢丝网或NiCr合金或FeCrNi合金制成的丝网。优选
的是具有至少40％重量的镍和至少14％重量的铬的NiCr或FeCrNi合金。
在优选实施例中，金属丝网通过金属结合在与第一层金属纤维的侧面相反的第二
层金属纤维的侧面处被结合到第二层金属纤维。
在优选实施例中，第二层金属纤维包括具有如下横截面的金属纤维，该横截面具
有夹角小于90°的两个相邻直边和一个或多个不规则形的弯曲边。这样的纤维可以以与用
于第一层金属纤维的纤维相同的方式被制成。
尽管与多孔板一起制作的过滤器中的第二层金属纤维的功能主要从熔融聚合物
采集杂质，该实施例的优点在于第二层金属纤维提供了从多孔板的过滤器产生的附加的增
强的凝胶剪切特性。优选地，第二层金属纤维的金属纤维在等效纤维直径的纤维之间具有
小于等效纤维直径的25％的标准偏差。更优选的是小于等效直径的20％，甚至更优选的是
小于等效直径的15％。
在优选的多孔板中，第二层金属纤维包括具有六边形横截面的金属纤维。例如为
不锈钢纤维的这种纤维可以通过集束拉拔而被制造，如在US3379000中描述的。
在优选实施例中，金属结合是烧结结合或焊接结合，例如通过电容放电焊接(CDW)
的焊接结合。
在优选实施例中，第一层金属纤维的多孔层在50％与80％之间，优选在60％与
70％之间。针对第一层金属纤维的这种孔隙率范围导致了优化的性能，特别是在过滤器中
使用时关于压降和多孔板的不可压缩性的性能。
在优选实施例中，第二层金属纤维的多孔层在50％与80％之间，优选在60％与
70％之间。针对第二层的这种孔隙率范围导致了优化的性能，特别是在过滤器中使用时关
于压降和多孔板的不可压缩性的性能。
任意类型的不锈钢合金可以用于过滤器的第一层金属纤维和/或第二层的金属纤
维，例如来自AISI 300或AISI 400系列合金或包括铁、铝和铬的合金的不锈钢纤维。可以使
用包括铬、铝和/或镍的以及重量上百分之0.05至0.3的钇、铈、镧、铪或钛(称为
)的不锈钢。可以被使用的不锈钢合金的示例是AISI 316和AISI 304。也可能
的是在第一层金属纤维中和/或在第二层金属纤维中使用NiCr合金纤维和/或FeCrNi合金
纤维。优选的是包括至少40％重量的镍和至少14％重量的铬的NiCr或FeCrNi合金。针对金
属纤维的合适FeNiCr合金的示例是UNSN06601，和/或根据EN10088-1:2005的其等效标示
2.4851：该合金具有重量上58与63％之间的镍含量以及重量上21.0与25.0％之间的铬含
量。合适的NiCr合金的示例是包括重量上21％的铬、重量上16.3％的钼、3.9％的钨以及平
衡镍的UNS N06686。
为了在本发明中使用，任意类型的组合可以制成用于第一层的金属纤维和用于第
二层的金属纤维，例如由所提及的合金制成。然而，优选的是第一层金属纤维的金属纤维和
第二层金属纤维的金属纤维由相同合金组分制成。
在特定有利的多孔板中，第一层金属纤维通过叠加多个金属纤维网而被构建。例
如2至8个、如5个或6个网可以被叠加在彼此的顶上。这样的过程导致多孔板——以及在使
用多孔板制造过滤器时的过滤器中——具有第一层金属纤维，其具有在过滤器的平面中更
多二维定向，其据信有助于过滤器的改进的剪切性能。
在优选实施例中，多孔板在其两个外侧处包括金属丝网，例如织造丝网，例如不锈
丝网，其通过金属结合被结合到多孔板中。金属结合例如可以是烧结结合或焊接结合。这样
的实施例特别适用于在叶盘过滤器的制造中使用。
附图说明
图1示出了根据本发明的多孔板的横截面。
图2-7示出了可以被用于过滤器的第一层金属纤维的金属纤维的纤维横截面的示
例。
图8示出了用于纤维加工的示例性设置以制造至少6mm的平均长度的金属纤维，并
且该纤维的横截面具有两个带有小于90°的夹角的相邻直边以及一个或多个不规则形状的
弯曲边。
图9示出了可以使用根据本发明的多孔板制成的圆形的过滤器。
图10示出了可以使用根据本发明的多孔板制成的具有半月形的过滤器。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的多孔板的横截面10。多孔板包括第一层金属纤维12。第一
层金属纤维的金属纤维具有如下横截面，该横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边和一
个或多个不规则成形的弯曲边。第一层金属纤维的金属纤维具有至少6mm(例如8mm)的平均
长度。第一层12已经通过叠加若干这样的金属纤维的网(例如五个网13)而被构建。然而，清
楚的是，第一层12可以通过使用一个网或通过使用任意其他数目的网在彼此的顶上叠加而
被制成。第一层金属纤维的金属纤维通过金属结合被结合到彼此；例如通过烧结，尽管焊接
也是可以被使用的可替代技术，例如电容放电焊接(CDW)。
多孔板10包括第二层金属纤维15。第二层金属纤维15的金属纤维的平均等效直径
小于第一层12的金属纤维的平均等效直径。在该示例中，第二层15包括两个子层16、17。两
个子层16、17的金属纤维的平均等效直径不同。最接近第一层金属纤维12的子层16包括平
均等效直径比更远离第一层金属纤维的子层17更高的金属纤维。
过滤器10包括金属丝网18。第一层12、第二层15和金属丝网18通过金属结合被结
合到彼此；例如通过烧结，尽管焊接也是可以被使用的可替代技术，例如电容放电焊接
(CDW)。
图2-7示出了可以被用于过滤器的第一层金属纤维的金属纤维的纤维横截面的示
例。纤维横截面具有夹角小于90°的两个相邻直线边110、120以及一个或多个不规则形的弯
曲边130。具有这样的横截面的金属纤维也可以被用在第二层金属纤维中。这样的纤维可以
根据WO2014/048738A2中描述的方法而被制成。用于第一层金属纤维的(以及用于第二层金
属纤维的实施例)这种纤维——具有夹角小于90°的两个相邻直边以及一个或多个不规则
形的弯曲边的横截面的纤维——可以根据包括以下步骤的方法而被制成：
-在车床上固定例如铸锭的金属件(或工件)，金属纤维从其将被切出；
-在工具保持件上安装工具并且沿着车床的轴线以一馈送率滑动工具保持件；
-在工具上施加振动，由此从金属件上切出金属纤维；
-测量车床的旋转速度并且使用测量信号以便于通过电子控制电路而动态地同步
(优选地是操纵及同步)工具的振动频率与车床的旋转速度。
工具的振动可以通过压电电机获得，其频率被控制。该方法导致具有如下横截面
的金属纤维，该横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边和一个或多个不规则形的弯曲边。
这由工具从工件切出纤维的方式产生。在切出纤维期间，之前的切割形成两条直线，第一条
将以不规则形的曲线被形变，第二条保持直线并且形成与新形成的直边小于90°的夹角。后
者通过在刀的切割面上的切割动作而被形成。一个或多个不规则形的弯曲边通过加厚/鼓
胀在切割过程中未与切割工具接触的边而被正被切割的材料中的压缩力形成。
以此方式，金属纤维可以被制成，其在等效纤维直径的多个纤维之间具有低标准
偏差。
不同长度的纤维通过每个振动循环使切割工具离开工具而被制造。该工作方式具
有可以制造长度上低变化的纤维的好处。
优选地，滚珠轴承(更优选的是预拉伸滚珠轴承)被用来沿着车床的轴线滑动工具
保持件。该特征进一步确保在纤维的等效直径的多个纤维之间的低变化。
可替代地，沿着车床的轴线滑动工具保持件可以通过线性电动机的直接驱动而被
实现，这意味着不需要减小电动机速度或离合。
优选地，工具保持件设置和/或工具安装是使得在纤维切割期间由于弯曲工具保
持件导致的工具移位小于5μm，优选小于2μm。该特征改进了被制造的纤维的等效直径的一
致性。
优选地，工具保持件和/或工具被支撑以便于最小化或防止由于切割力而弯曲工
具保持件。
优选地，工具保持件和/或工具由机械支撑件所支撑，更优选地，机械支撑件被连
接到工具保持件被安装到其上的块。工具和/或工具保持件例如可以在衬套中振动。利用该
实施例，获得具有在等效纤维直径的多个纤维之间的更低变化的金属纤维是可能的。
图8示出了用于纤维加工的示例性设置的横截面以制造至少6mm的平均长度的金
属纤维，并且该纤维的横截面具有两个带有小于90°的夹角的两个相邻直边以及一个或多
个不规则形状的弯曲边。块810被提供。块810将沿着车床(在该附图中未示出)的轴线以恒
定速度滑动。滑动移动可以经由预拉伸滚珠轴承而被提供。
壳体815被固定至块810。壳体815包括压电电动机820。几千赫兹的振动频率经由
电子装置(使用合适的控制器)经由车床的旋转速度的测量而与车床的旋转速度同步。工具
保持件830经由连接件840而被连接到压电电动机，因此工具保持件830由于压电电动机的
动作将在衬套845中振动。凿(切割工具)850通过钳具860和螺栓870而被固定到工具保持件
830上。被固定到块810的支撑件880支撑凿850的尖端，因为其在凿850的尖端的位置之下支
撑工具保持件830。
金属纤维的横截面的尺寸可以经由图像分析而被确定。
作为本发明的示例，多孔板已经被制成具有1.5m乘1m的大小。在制作多孔板中，提
供了35μm的平均等效直径的3000g/m2的第一层不锈钢纤维，其横截面具有夹角小于90°的
两个相邻直边以及一个或多个不规则形的弯曲边，其平均长度是8mm并且在等效纤维直径
的多个纤维之间具有等效纤维直径的18.1％的标准偏差。金属纤维的该第一层例如可以通
过叠加每个600g/m2的5个网而被构建。这些网通过干法成网非织造生产过程而被制成，其
中制成了1.2m乘1.5m的板。制造网的卷轴也是可能的。板被放置在彼此的顶上以构建第一
层不锈钢纤维。作为对干法成网非织造的替代品，湿法成网或者任何其他技术可以被使用
以制成不锈钢纤维非织造网。
在第一层中，除了35μm等效直径的纤维之外，可以使用其他等效纤维直径的纤维，
例如50μm、22μm、12μm或8μm；例如以AISI 316钢等级。
第二层不锈钢纤维被提供。第二层包括两个子层。将最接近第一层不锈钢纤维的
子层包括22μm等效直径的450g/m2的不锈钢纤维，并且将被定位为远离第一层不锈钢纤维
的子层包括12μm等效直径的900g/m2不锈钢纤维。两个子层均包括集束拉拔不锈钢纤维以
及因而包括六边形横截面的纤维。然而，可替代地，使用具有如下横截面的不锈钢纤维也是
可能的，该横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边以及一个或多个不规则形的弯曲边，例
如至少6mm的平均长度的纤维。每个子层通过机梳而被制成，其中制成了1.2m乘1.5m的板。
制造网的卷轴也是可能的。针对子层的板已经以正确的顺序被叠加在第一层上。
织造的不锈钢丝网、K网已经被提供并且被放置在第二层的顶上。以此方式，多孔
板被构建。
在将所有层放置在彼此的顶上之后，多孔板通过在烧结炉中烧结而被结合以便于
获得根据本发明的1.5m乘1m大小的板。可替代地，板可以通过电容放电焊接而被结合，其将
不锈钢纤维焊接到彼此并且在接触点上的交叉处焊接到织造丝网。
获得的多孔板以及还有被冲压出来的过滤器具有如在200帕的压力差以及根据
ISO4022测量到的1.75mm的厚度、5650g/m2的、59.8％的孔隙率、42.4升/(dm2*min)的透气
性；以及根据ASTM E128-61测量到的2240帕的泡点压力。测试示出了过滤器提供了优异的
剪切结果。
作为经由叠加及烧结某大小(例如1.5m乘1m)的板制作多孔板的可替代方式；从卷
轴上解绕网层、并与合适的网层一起(如需要)叠加它们以便于指出可以被烧结的多孔板也
是可能的。
如果这种板被制成为连续的长度，连续的烧结或焊接(例如，电容放电焊接)也是
可能的以便于结合叠加的层。在结合之后，多孔层可以被切割为使能其运输的大小，例如切
割为例如1.5m乘1m的板大小。
根据本发明的可替代示例性多孔板包括具有如下横截面的8μm的平均等效直径的
10mm的长度的675g/m2的第一层不锈钢纤维，该横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边以
及一个或多个不规则形的弯曲边。多孔板包括第二层不锈钢纤维，其包括平均等效直径8μm
的具有六边形横截面(经由集束拉拔而制成)的不锈钢纤维的300g/m2的子层；平均等效直
径6.5μm的具有六边形横截面(经由集束拉拔而制成)的不锈钢纤维的150g/m2的子层；以及
平均等效直径4μm的具有六边形横截面(经由集束拉拔而制成)的不锈钢纤维的300g/m2的
子层。
多孔板可以包括不锈钢丝网。第一层不锈钢纤维、第二层不锈钢纤维以及网(如存
在)通过烧结被结合。多孔板还可以在其两侧处包括不锈钢丝网；例如，通过烧结或焊接被
结合在多孔板中。这样的多孔板特别适用于生产用于使用在聚合物薄膜挤出中的叶盘对凝
胶剪切和熔融聚合物的过滤的过滤器。
根据本发明的又一可替代多孔板包括1200g/m2的第一层不锈钢纤维，其包括具有
如下横截面的22μm的平均等效直径的10mm的长度的不锈钢纤维的900g/m2的第一子层，该
横截面具有夹角小于90°的两个相邻直边以及一个或多个不规则形的弯曲边；以及具有如
下横截面的12μm的平均等效直径的10mm的长度的不锈钢纤维的300g/m2的第二子层，该横
截面具有夹角小于90°的两个相邻直边以及一个或多个不规则形的弯曲边。多孔板包括第
二层不锈钢纤维，其包括平均等效直径8μm的具有六边形横截面(经由集束拉拔制成)的不
锈钢纤维的300g/m2的子层。
多孔板可以在其一侧处包括不锈钢丝网。不锈钢丝网例如可以通过金属结合(例
如，烧结结合)而在与第一层不锈钢纤维的侧面相反的第二层不锈钢纤维的侧面处被结合
到第二层不锈钢纤维。多孔板可以在多孔板的两侧处均包括不锈钢丝网。第一层不锈钢纤
维、第二层不锈钢纤维以及一个或多个网(如存在)通过烧结被结合。这样的多孔板特别适
用于生产用于使用在聚合物薄膜挤出中的叶盘对凝胶剪切和熔融聚合物的过滤的过滤器。
在本发明的多孔板之外，各种形状的过滤器可以被切割或冲压。图9示出了从本发
明的多孔板冲压出来的过滤器90，其具有直径D1(例如80mm)的圆形表面形状。图10示出了
从本发明的多孔板冲压出来的过滤器100，其具有半月形状，例如具有H 80mm和B 40mm的尺
寸。针对过滤器的其他形状也是可能的，例如已知的用于聚合物过滤的形状。以此方式制成
的过滤器已经示出为提供了优异的剪切特性以及在过滤熔融聚合物中优异的过滤性能(移
除脏颗粒)。