專利名稱：制造用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器中的熔吹過濾介質(zhì)的方法以及產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的空氣過濾器，尤其涉及一種制造適用于這種空氣過濾器中過濾介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
諸如空氣和天然氣的流體流通常帶有顆粒物質(zhì)。因?yàn)橄Ｍ麑⑺鲱w粒物質(zhì)從所述流體流中除去，所以在所述顆粒物質(zhì)到達(dá)發(fā)動機(jī)之前，通常需要對流到內(nèi)燃(“簡稱IC”)機(jī)中的氣流進(jìn)行過濾。在汽車中，空氣過濾器用于過濾空氣流，并且所述空氣過濾器通常用在汽車發(fā)動機(jī)的上游。
空氣過濾器含有通常由無紡材料制成的過濾介質(zhì)。一種無紡材料過濾介質(zhì)可由常規(guī)的包括熔吹、紡粘法、梳理、空中壓條和濕法成網(wǎng)等等的無紡技術(shù)在一個網(wǎng)狀物中形成。熔吹無紡材料網(wǎng)通?？捎捎涊d在下述文件中的方法來形成，即，《Industrial Engineering Chemistry》1956年第48卷1342-1346頁中的由Wente，Van A.撰稿的題目為《SuperfineThermoplastic Fibers》的出版物和1954年5月25日出版的《Report No.4364of the Naval Research Laboratories》中由Wente，Van A.，Boone，C.D.和Feluharty，E.L撰稿的題目為《Manufacture of Superfine Organic Fibers》的出版物(Wente，Van A.，“Superfine Thermoplastic Fibers”in IndustrialEngineering Chemistry，Volume 48，Pages 1342-1346(1956)，或者ReportNo.4364 of the Naval Research Laboratories，published May 25，1954，entitled“Manufacture of Superfine Organic Fibers”by Wente，Van A.，Boone，C.D.and Feluharty，E.L)。典型地，所述熔吹法可生產(chǎn)直徑小于10微米的細(xì)纖維，并且用所述熔吹法可使得所述無紡材料僅在一個步驟中形成，即從樹脂到熔吹無紡材料。
我們發(fā)現(xiàn)，熔吹材料在廣泛的使用中具有實(shí)用性。例如，公知的將熔吹細(xì)絲用于蓄電池隔板的預(yù)加工、電纜包裹物、電容絕緣紙中，同樣作為包裝材料、服裝里襯、尿布里襯，還用于繃帶和衛(wèi)生棉等等的制造中。熔吹材料還可用作空氣過濾器中的過濾介質(zhì)。
應(yīng)用梳理、空中壓條和濕法成網(wǎng)技術(shù)來制造無紡材料過濾介質(zhì)需要幾個加工工序。出于此原因，在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的這些技術(shù)上需要一種改進(jìn)的技術(shù)來制造適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)。所需技術(shù)應(yīng)利用最少的設(shè)備，且能節(jié)省時(shí)間、能源和金錢。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述現(xiàn)有技術(shù)中制造過濾介質(zhì)所存在的固有缺陷，本發(fā)明提供了一種利用熔吹法制造適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)的方法，其中，所述過濾介質(zhì)含有尺寸在3微米到12微米之間的微孔。本發(fā)明還提供一種適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)。
所有上述的技術(shù)都可用于制造無紡材料過濾介質(zhì)，在此將描述熔吹法所具有的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用熔吹法制造無紡材料過濾介質(zhì)只在一個步驟中就完成了，即從樹脂到最后的熔吹材料，而應(yīng)用梳理、空中壓條和濕法成網(wǎng)技術(shù)制造無紡材料過濾介質(zhì)則需要幾個加工工序。所以，應(yīng)用熔吹技術(shù)來制造應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)是有優(yōu)勢的，這是因?yàn)槠渲恍枳钌倭康脑O(shè)備、時(shí)間、能源和金錢。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，制造一種適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)的方法包括以下步驟加熱一種熱塑性塑料以形成一種熔融物，通過一個擠出機(jī)機(jī)頭的若干個孔道擠出所述熔融物，將一股熱流體流射往擠出的所述熔融物上以形成大量的纖維，再將所述纖維吹到一個運(yùn)動的收集裝置上，該收集裝置具有包括三維型面輪廓的表面，在所述收集裝置的表面上收集所述纖維，并且利用所述型面輪廓將所述纖維塑成最后所得到的具有尺寸在3微米到12微米之間的微孔的過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)。所述方法還包括一個從所述型面輪廓上移走所述過濾介質(zhì)的步驟。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提供了一種熱塑性聚合物過濾介質(zhì)。所述過濾介質(zhì)適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器，并且包括一個三維網(wǎng)，該網(wǎng)界定有至少一個褶曲，并且界定有若干個尺寸在3微米到12微米之間微孔。


下面的結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的描述將使本發(fā)明的上述及其它特征、發(fā)明目的及實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的及特征的方法變得更清楚，而且本發(fā)明本身也將變得更易于理解，其中圖1為本發(fā)明所述方法的一個實(shí)施例的示意圖；圖2為本發(fā)明所述方法的第二實(shí)施例的示意圖；圖3為應(yīng)用于本發(fā)明所述方法中的以用來塑成所述過濾介質(zhì)的一個型面輪廓的放大視圖；圖4為本發(fā)明所述過濾介質(zhì)的第二實(shí)施例的透視圖；和圖5為本發(fā)明所述過濾介質(zhì)的兩個實(shí)施例中任選的一個實(shí)施例的透視圖。
在所有附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指代相應(yīng)的部件。盡管附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是附圖不一定都是按比例進(jìn)行繪制的，為了更好地描述和解釋本發(fā)明，可能對某些特征進(jìn)行了放大。本文敘述的例證以幾種形式對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是不能將這些例證以任何方式作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式
下面所揭示的實(shí)施例并不旨在詳盡敘述本發(fā)明，或者在下面的詳細(xì)描述中僅將本發(fā)明限制在明確的形式中。相反，對所選擇的實(shí)施例進(jìn)行描述可以使本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員利用它們的知識實(shí)施本發(fā)明。
參考附圖，所示為利用熔吹法制造適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的過濾介質(zhì)的方法。下文中運(yùn)用“適合的”一詞意味著所述過濾介質(zhì)適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器中并且被制成適合使用該過濾介質(zhì)的內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的規(guī)格。下文中將一種“內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器”定義成一種用于內(nèi)燃機(jī)的空氣過濾器，該空氣過濾器用于過濾進(jìn)入所述內(nèi)燃機(jī)中的空氣。圖1所示為本發(fā)明所述方法的一個實(shí)施例。擠出機(jī)10包括擠出機(jī)料斗11和一個含有一個螺桿的加熱桶(未圖示)。擠出機(jī)10與金屬印模12相連。金屬印模12包括進(jìn)料通道(未圖示)，擠出機(jī)機(jī)頭14和一空氣歧管13?？諝馄绻?3包括空氣上氣道13a和空氣下氣道13b。空氣歧管13通過上、下氣道13a、13b將高速加熱空氣供應(yīng)到擠出機(jī)機(jī)頭14處。該高速加熱空氣通常由空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生。擠出機(jī)機(jī)頭14由一中空、呈錐形的寬外殼組成，該外殼具有若干排沿其長度延伸的孔道。
根據(jù)本發(fā)明的方法，加熱一種熱塑性聚合物形成一熔融物。通常，在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中公知的用于熔吹纖維的前處理中的任何熱塑性聚合物或其混合物可用于該方法，并且用于本發(fā)明的過濾介質(zhì)以形成一熔融物。合適的熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、尼龍6、尼龍11、聚碳酸酯、聚-4-甲基戊烯-1、聚苯乙烯等等。在熱塑性聚合物顆粒送入擠出機(jī)料斗11之后，該顆粒又送入到在擠出機(jī)10的加熱桶中旋轉(zhuǎn)的所述螺桿處。所述螺桿在加熱桶中的旋轉(zhuǎn)使聚合物顆粒成為熔融狀，并且將該熱塑性熔融物送往印模12處。然后，該熱塑性聚合物的熔融物傳送到進(jìn)料通道中，其控制送到擠出機(jī)機(jī)頭14處的熔融物的流量。接下來，通過擠出機(jī)機(jī)頭14中的孔道，擠出所述熔融物。圖1中未圖示的計(jì)量泵通常用于熔吹工序中，使傳送到印模12處的熔融物的量均勻。
當(dāng)熱塑性聚合物的熔融物通過機(jī)頭14中的孔道擠出時(shí)，從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來的加熱氣流直接朝向擠出的熔融物，并且一經(jīng)接觸就對從擠出機(jī)機(jī)頭14的孔道中出來的熔融物施以拉伸和沿展(即，拉細(xì))的作用。對熔融物的拉細(xì)形成了大量的纖維，該纖維的粗細(xì)取決于以下幾個因素，例如，包括所用的熱塑性聚合物的特性和其它諸如溫度、壓力、氣流速度等因素。在拉細(xì)之后，所述熔吹熱塑性纖維由氣流從印模12處帶離到橫向隔開設(shè)置的收集筒20處。
收集筒20具有表面22，該表面22上界定有若干個小孔，并且包括多個在表面22上彼此相互隔開設(shè)置的三維狀型面輪廓24。如圖3的放大視圖所示，型面輪廓24包括若干個呈網(wǎng)狀布局的小孔。型面輪廓24還界定有在收集筒20的表面22下延伸的褶曲25。當(dāng)含有纖維的加熱氣流移動到收集筒20時(shí)，所述氣流帶動大量的用于冷卻和固化所述纖維的周圍空氣。然后，這些固化的，但仍然具有韌性的纖維以無規(guī)則取向的方式沉積在表面22的型面輪廓24上。如圖中所示的，當(dāng)所述纖維被收集在表面22上時(shí)，所述收集筒20以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在收集筒20的內(nèi)部利用真空把熱空氣從表面22處移走。
從擠出機(jī)機(jī)頭14處可以設(shè)置收集筒20用于得到所需的纖維沉積。如圖4中所示，型面輪廓24的功能是將纖維塑成過濾介質(zhì)34。然后，把過濾介質(zhì)34從型面輪廓24處移開。過濾介質(zhì)34具有與型面輪廓24的褶曲25相對應(yīng)的褶曲35，并且過濾介質(zhì)34界定有若干個尺寸在3到12微米之間的微孔。
在圖3所示的本發(fā)明的一個實(shí)施例中，收集筒20的表面22界定型面輪廓24。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，型面輪廓24是表面22的完整部分，并且不可以從表面22處拆掉。在纖維被收集在型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質(zhì)34之后，過濾介質(zhì)34或者從表面22處剝離或者被壓印。
在圖4所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，型面輪廓24通過一膠粘扣、鉤扣或環(huán)狀卡子等附著到表面22上。在將纖維收集到型面輪廓24上之后，型面輪廓24將纖維塑成過濾介質(zhì)34。然后，型面輪廓24可以從表面22處拆走，接著可從型面輪廓24上移走過濾介質(zhì)34型面輪廓。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，型面輪廓24可具有不同的形狀以塑成不同形狀的過濾介質(zhì)34，而不需更換收集筒20的表面22。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，擠出機(jī)機(jī)頭14是可移動的，而收集筒20是固定的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，當(dāng)纖維從機(jī)頭14中吹出并且在表面22的型面輪廓24上以無規(guī)則取向的方式沉積時(shí)，收集筒20不旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，擠出機(jī)機(jī)頭14和傳送機(jī)26是固定的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來的加熱氣流可以適當(dāng)?shù)慕嵌瘸驍D出的熔融物，以朝著收集筒20的表面28吹細(xì)纖維。
圖2中再次圖示了本發(fā)明所述的方法。擠出機(jī)10垂直地設(shè)置在傳送機(jī)26的上方并與其相隔設(shè)置。如前文中所述，將熱塑性聚合物顆粒送入到擠出機(jī)料斗11中，并又將其送到擠出機(jī)10的加熱桶中的旋轉(zhuǎn)螺桿處。所述螺桿在加熱桶中的旋轉(zhuǎn)使聚合物顆粒成為熔融狀，并且將該熱塑性熔融物送往印模12處。然后，該熱塑性聚合物的熔融物進(jìn)入到進(jìn)料通道中，并通過機(jī)頭14中的孔道擠出。機(jī)頭14從印模12向下伸出，以便向下擠出纖維。當(dāng)熱塑性聚合物的熔融物通過擠出機(jī)機(jī)頭14中的孔道擠出時(shí)，加熱的氣流從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來，并且直接朝向擠出的熔融物。一經(jīng)與熔融物接觸，氣流就會拉細(xì)所述熔融物以形成大量的纖維。然后，所述熔吹熱塑性纖維被向下帶到傳送機(jī)26處。
傳送機(jī)26包括界定有若干個小孔的表面28和多個在表面28上彼此相互隔開設(shè)置的三維狀型面輪廓24。含有所述纖維的加熱氣流朝著傳送機(jī)26移動，并且?guī)в写罅康挠糜诶鋮s和固化纖維的周圍空氣，所以所述纖維以無規(guī)則取向的方式沉積在表面28的型面輪廓24上。當(dāng)纖維沉積在表面28上時(shí)，傳送機(jī)26被驅(qū)動并沿著向西的方向移動。傳送機(jī)26可以根據(jù)擠出機(jī)10的布置而確定向東或向西移動。當(dāng)從擠出機(jī)機(jī)頭14處擠出的熱塑性纖維在它們從機(jī)頭14到傳送機(jī)26的過程中冷卻的時(shí)候，所述纖維仍能保持足夠的柔軟度和粘著性，所以它們可彼此相互粘附結(jié)合在一起并附著到型面輪廓24上?？梢詫⒊轱L(fēng)箱30應(yīng)用在傳送機(jī)26的下方，以從表面28處移走熱空氣。
可從機(jī)頭14處設(shè)置傳送機(jī)26以用于得到所需的纖維沉積。如圖4中所示，型面輪廓24的功能是將纖維塑成過濾介質(zhì)34。然后，把過濾介質(zhì)34從型面輪廓24處移開。過濾介質(zhì)34界定兩個褶曲35和若干個尺寸在3到12微米之間的微孔。
在本發(fā)明這種方法的一種形式中，傳送機(jī)26的表面28限定了型面輪廓24。如圖3所示，型面輪廓24是表面28的完整部分，并且不能從表面28處拆去。在纖維被收集在型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質(zhì)34之后，過濾介質(zhì)34可以從表面28處移走。
在本發(fā)明這種方法的另一實(shí)施例中，型面輪廓24(如圖4所示)通過一膠粘扣、鉤扣或者環(huán)狀卡子等附著到表面28上。在將纖維收集到型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質(zhì)34之后，型面輪廓24可從表面28處移走。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，型面輪廓24可具有不同的形狀以塑成不同形狀的過濾介質(zhì)34，而不需更換傳送機(jī)26的表面28。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，擠出機(jī)機(jī)頭14是可移動的，而傳送機(jī)26是固定的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，當(dāng)纖維從機(jī)頭14中吹出并且在表面28的型面輪廓24上以無規(guī)則取向的方式沉積時(shí)，傳送機(jī)26不運(yùn)動。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，機(jī)頭14和傳送機(jī)26是固定的。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，從氣道13a、13b中出來的熱氣流可以適當(dāng)?shù)慕嵌瘸驍D出的熔融物，以朝著傳送機(jī)26的表面28吹細(xì)纖維。
圖5中圖示了根據(jù)本發(fā)明的所述方法形成過濾介質(zhì)34的可選實(shí)施例。過濾介質(zhì)34是適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器中的三維網(wǎng)材料。下文中使用的“網(wǎng)”一詞是指一種纖維網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。圖5A中所示的過濾介質(zhì)34呈矩形。圖5B和圖5C中圖示的過濾介質(zhì)34呈圓形或正方形。
盡管以一典型的設(shè)計(jì)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明在上文描述中所揭示的要旨和范圍中可做出其它變化。所以，本申請旨在覆蓋任何應(yīng)用本發(fā)明的總原則的變化、使用、或者修改。而且，本申請旨在覆蓋這種本發(fā)明的變化，即，該變化來自于本發(fā)明所屬的公知的或慣例的現(xiàn)有領(lǐng)域中。
權(quán)利要求
1.一種用于制造適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的多孔過濾介質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟加熱一種熱塑性聚合物以形成一種熔融物；通過一個擠出機(jī)機(jī)頭上的若干個孔道擠出所述熔融物；將一股或多股熱流體射往所述的擠出熔融物而形成大量的纖維，然后將所述纖維吹到一個收集裝置上，所述收集裝置包括一個具有三維型面輪廓的表面；在所述收集裝置的表面上收集所述纖維，然后利用所述型面輪廓將所述纖維塑成所述過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)至少具有一個褶曲；和將所述過濾介質(zhì)從所述型面輪廓上移走。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述過濾介質(zhì)界定有若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述收集裝置的表面界定了所述型面輪廓，所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于至少有一個型面輪廓是可移動地附著在所述收集裝置的表面上的，并且所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個可旋轉(zhuǎn)的滾筒。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時(shí)旋轉(zhuǎn)所述滾筒的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個傳送機(jī)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時(shí)驅(qū)動所述傳送機(jī)的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述熱流體是空氣。
10.一種生產(chǎn)適用于內(nèi)燃機(jī)空氣過濾器的熱塑性聚合物過濾介質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟熔吹一種熱塑性聚合物以形成熔吹纖維，將所述纖維收集到一種收集裝置上，所述收集裝置包括一個具有三維型面輪廓的表面，利用所述型面輪廓將所述纖維塑成所述過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)界定至少一個褶曲和若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔，然后從所述收集裝置上移走所述過濾介質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述熔吹方法包括以下步驟，加熱一種熱塑性聚合物以形成一種熔融物；通過一個擠出機(jī)機(jī)頭的若干個孔道擠出所述熔融物；將一股或多股熱流體流射往擠出的所述熔融物上以形成大量的纖維，然后將所述纖維吹到所述收集裝置上。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置的表面界定了所述型面輪廓，所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于至少有一個型面輪廓是可移動地附著在所述收集裝置的表面上的，并且所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個可旋轉(zhuǎn)的滾筒。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時(shí)旋轉(zhuǎn)所述滾筒的步驟。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個傳送機(jī)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時(shí)驅(qū)動所述傳送機(jī)的步驟。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述熱流體是空氣。
19.一種多孔的過濾介質(zhì)，所述過濾介質(zhì)包括一個三維的熱塑性聚合物網(wǎng)材料至少界定一個褶曲，并且界定若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔。
20.如權(quán)利要求19所述的過濾介質(zhì)，其特征在于所述過濾介質(zhì)適用于內(nèi)燃機(jī)的空氣過濾器。
全文摘要
本發(fā)明包括一種利用熔吹方法來制造一種界定有尺寸在3微米到12微米之間的微孔的過濾介質(zhì)。上述過濾介質(zhì)由熱塑性聚合物制成，并且適用于內(nèi)燃機(jī)的空氣過濾器中。一種用在上述熔吹方法中的型面輪廓，該型面輪廓將熔吹纖維塑成上述過濾介質(zhì)。
文檔編號D04H1/00GK1570244SQ20041000698
公開日2005年1月26日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月3日
發(fā)明者洛特魯·Q.·阮 申請人:阿文技術(shù)有限公司