專利名稱：形成具有熔噴芯元件的熔噴濾筒的方法和設(shè)備及由其形成的濾筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及流體過濾領(lǐng)域。特別是，本發(fā)明涉及筒狀可任意使用的濾筒，和制造其的方法和設(shè)備，該濾筒包括芯元件和圍繞芯元件的非織造熔噴過濾介質(zhì)。
本發(fā)明的背景由熔噴不確定(連續(xù))長(zhǎng)度的聚合纖維的非織造團(tuán)形成的濾筒是公知的，它廣泛用于流體過濾。典型的，通過使聚合物穿過與熔噴模相關(guān)的孔口擠壓以形成連續(xù)長(zhǎng)度纖維，并將該連續(xù)長(zhǎng)度纖維引向軸向細(xì)長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)芯軸來制造這種熔噴濾筒。在熔噴期間，惰性氣體(例如空氣)流作用于熔融纖維上，以便將纖維削弱成較細(xì)的直徑并將削弱了的纖維隨機(jī)分布在芯軸上。因此，隨著時(shí)間的過去，非織造隨機(jī)混合的固化纖維的環(huán)形團(tuán)堆積在芯軸上。因此，熔噴纖維的堆積團(tuán)相對(duì)于熔噴模的受控制的軸向運(yùn)動(dòng)允許不確定長(zhǎng)度的筒狀濾筒連續(xù)成形。
這種熔噴濾筒在以前已經(jīng)提出過，它采用連續(xù)制造和不用單獨(dú)的芯元件。例如，無芯熔噴濾筒在授予Szczepanski等人的美國(guó)專利5340479(以后稱之為“Szczepanski等人的’479專利”)中已公知。根據(jù)Szczepanski等人的’479專利，無芯熔噴濾筒由指向旋轉(zhuǎn)芯軸的聚合纖維流形成，在制造過程中，該旋轉(zhuǎn)芯軸用來支承熔噴聚合長(zhǎng)絲。生成的管狀過濾部分隨后從芯軸軸向回縮，并包括非織造聚合長(zhǎng)絲的中心支承區(qū)，和圍繞中心支承區(qū)的非織造聚合長(zhǎng)絲的過濾區(qū)。
具有單獨(dú)的中心芯元件的管狀濾筒也是公知的。在這方面，聚合纖維的變細(xì)流通常熔噴在旋轉(zhuǎn)和軸向平移的芯元件上，在此，纖維允許聚集成非織造纖維團(tuán)。這樣，在制造過程中和后來的當(dāng)濾筒就位工作時(shí)的過濾期間，芯元件形成非織造纖維團(tuán)的整體中心支承結(jié)構(gòu)。然而，這種濾筒與整體芯元件的成形在連續(xù)制造的基礎(chǔ)上有些問題。
在本領(lǐng)域中存在一些建議，涉及在連續(xù)制造的基礎(chǔ)上制造具有整體單獨(dú)的芯元件的濾筒。例如，授予Pall的美國(guó)專利4112159和4116738(以后稱之為“Pall的’159和’738專利”，其全部?jī)?nèi)容在此提供作為參考)公開了借助共軸的相互交叉的間隔件使順序預(yù)成形的芯元件端對(duì)端臨時(shí)相接，因此，在熔噴濾筒連續(xù)制造期間，相接的預(yù)成形芯元件能夠作為一個(gè)單元相對(duì)于熔噴模旋轉(zhuǎn)和軸向平移。熔噴纖維層順序地在間隔件的約中點(diǎn)處切割，以留下在每端延伸超出芯元件的搭接處，從而有可能通過回收下一個(gè)間隔件的芯部分來拉出過濾長(zhǎng)度。推測(cè)起來，從過濾長(zhǎng)度切下的間隔件重新用于Pall的’159和’738專利中所公開的過程。
作為利用預(yù)成形芯元件的一個(gè)替代例子，Pall的’159和’738專利還公開了借助連續(xù)可轉(zhuǎn)動(dòng)管狀擠壓模現(xiàn)場(chǎng)成形的芯元件。這樣，芯元件在連續(xù)地以具有開口中心通道的管狀形式擠壓成連續(xù)長(zhǎng)度。在接收熔噴纖維之前，擠壓的芯元件通過切割裝置開孔或切縫，以提供若干流體從中經(jīng)過的孔，以進(jìn)入芯的中心開口通道。
在Pall的’159和’738專利公開的技術(shù)并非無缺點(diǎn)。例如，當(dāng)將間隔件用作與預(yù)成形的芯元件以端對(duì)端方式連接的裝置時(shí)，必須經(jīng)過熔噴纖維介質(zhì)在間隔件的約中點(diǎn)處切割，以便將濾筒的最大長(zhǎng)度限制在預(yù)成形芯元件的長(zhǎng)度。而且，并非完全貫穿熔噴纖維介質(zhì)和間隔件進(jìn)行切割，否則將導(dǎo)致間隔件的浪費(fèi)，從而增加濾筒的總體制造成本。另一方面，芯元件的連續(xù)擠壓一定與提供的可旋轉(zhuǎn)的擠壓模和芯穿孔裝置有關(guān)，考慮到已經(jīng)預(yù)成形的芯元件，該芯穿孔裝置可能不會(huì)具有成本效率。
最近，制造具有預(yù)成形芯元件的連續(xù)熔噴濾筒的技術(shù)在授予Mozelack等人的美國(guó)專利5653833(以后稱之為“Mozelack等人的’833專利”，其全部?jī)?nèi)容在此提供作為參考)中公開。根據(jù)Mozelack等人的’833專利，預(yù)成形熱塑元件以端對(duì)端的方式共軸摩擦焊接，因此，芯元件整體相互連接。這樣，在不確定長(zhǎng)度的筒狀熔噴濾筒連續(xù)制造期間，整體共軸連接的預(yù)成形芯元件可作為一個(gè)單元相對(duì)于熔噴模旋轉(zhuǎn)和橫移。隨著聚合纖維熔噴到連接的芯元件上，濾筒預(yù)型件可切割成所需的長(zhǎng)度(最好在線完成)。

發(fā)明內(nèi)容
廣義上說，本發(fā)明涉及具有芯元件的濾筒，該芯元件由不確定長(zhǎng)度的連續(xù)合成聚合纖維的非過濾自支承非織造團(tuán)形成，并具有由非織造不確定長(zhǎng)度的連續(xù)合成聚合纖維團(tuán)形成的至少一種環(huán)形過濾區(qū)層，還涉及制造這種濾筒的設(shè)備和方法。
最好，在通過朝向成形芯軸的熔噴合成聚合纖維流制造濾筒期間，非織造芯元件現(xiàn)場(chǎng)成形。形成芯元件的纖維具有足夠的直徑和/或密度，以限定高度敞開的橫截面的非織造母體結(jié)構(gòu)，該母體結(jié)構(gòu)在正常的過濾條件下不具有過濾功能，但還給芯元件賦予充分的軸向和徑向剛度，以便在制造和過濾期間充分支承過濾區(qū)纖維。即，一旦成形，芯元件提供成形芯軸，在該成形芯軸上可堆積隨后熔噴的過濾區(qū)纖維。
重要的是，在其上熔噴過濾區(qū)纖維之前，芯元件的非織造纖維團(tuán)必須完全固化。即，根據(jù)本發(fā)明，過濾區(qū)纖維與形成芯元件的纖維團(tuán)主要靠機(jī)械互鎖，以代替在其上的熔粘。以這種方式，芯元件的相對(duì)敞開的孔結(jié)構(gòu)可保持在完成的濾筒產(chǎn)品內(nèi)(即這樣它不預(yù)形成過濾功能)。
預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒可由不確定長(zhǎng)度的上游濾筒預(yù)型件切割而成，該上游濾筒預(yù)型件具有圍繞熔噴纖維芯元件的非織造熔噴過濾區(qū)纖維的熔噴環(huán)形層。根據(jù)本發(fā)明，通過使預(yù)型件承受強(qiáng)制冷卻空氣以便使顯著的濾筒收縮一直最小(如果不能完全防止的話)，則可獲得非常精確長(zhǎng)度的濾筒。另外，切割器組件側(cè)向安裝在預(yù)型件上，但在切割操作期間能與預(yù)型件速度同步的縱向運(yùn)動(dòng)。以這種方式，可對(duì)預(yù)型件進(jìn)行非常精確的切割，這不一定需要下游修整，以獲得精確的標(biāo)稱濾筒長(zhǎng)度。
下面，通過對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選典型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，本發(fā)明的這些和其它方面和有點(diǎn)將更清楚。


下面參考附圖，其中在不同附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的典型的優(yōu)選設(shè)備的示意性平面布置圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的熔噴分組件的略微放大的平面圖，它用于形成中心芯元件和其上的非織造過濾纖維的環(huán)形區(qū)；圖2B是根據(jù)本發(fā)明的冷卻組件的略微放大的平面圖；圖2C是根據(jù)本發(fā)明的濾筒切割/傳送組件的略微放大的平面圖；圖2D是根據(jù)本發(fā)明的端部修整組件的略微放大的平面圖；圖3是沿圖2A中線3-3截取的如圖2A所示的熔噴組件的放大的橫截面立視圖；圖4是芯成形芯軸和芯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的透視圖；圖5是沿圖2B中線4-4截取的如圖2B所示的冷卻分組件的放大的端立視圖；圖6A-6D是通過切割分組件將濾筒預(yù)型件切割成預(yù)定的濾筒長(zhǎng)度的操作順序的透視圖；圖7A-7D是根據(jù)本發(fā)明利用傳送和端部修整組件的操作順序的透視圖；圖8A-8C是根據(jù)本發(fā)明的傳送和端部修整組件的縱向側(cè)立視圖，它表示基本結(jié)構(gòu)部件的按比例運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)不同修整長(zhǎng)度的濾筒；圖9是第二切分割組件的上游的透視圖，當(dāng)主要的切割系統(tǒng)不工作(例如允許鋸片在主要的切割分組件上變化)時(shí)，該第二切割分組件使上游制造系統(tǒng)能夠工作；和圖10A和10B是根據(jù)下面的例子制造的本發(fā)明的典型的熔噴芯元件的分別放大倍數(shù)為20X和35X的顯微照片。
具體實(shí)施例方式
附圖1表示可用于本發(fā)明的濾筒生產(chǎn)設(shè)備FCA中的優(yōu)選裝置的平面圖。在這方面，設(shè)備FCA通常包括芯元件生產(chǎn)子系統(tǒng)10、過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100、預(yù)型件冷卻子系統(tǒng)200和切割與傳送子系統(tǒng)300。通常，芯元件子系統(tǒng)10用來熔噴大量的非織造纖維，以形成筒狀芯元件。然后，非織造芯元件連續(xù)縱向經(jīng)過過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100，在此，過濾纖維熔噴到連續(xù)旋轉(zhuǎn)和縱向平移的芯元件上，以形成具有足夠徑向厚度的非織造熔噴過濾纖維，作為形成其上的環(huán)形過濾區(qū)。然后，濾筒預(yù)型件連續(xù)穿過冷卻子系統(tǒng)200，在此，冷卻空氣引導(dǎo)到預(yù)型件上，以確保形成預(yù)型件的所有纖維固化和冷卻至使后期收縮顯著最小(如果不能完全防止的話)。然后，冷卻的濾筒預(yù)型件在切割與傳送子系統(tǒng)300內(nèi)精確地切割成預(yù)定長(zhǎng)度。然后，切割成預(yù)定長(zhǎng)度的各個(gè)濾筒可由子系統(tǒng)300傳送到或者產(chǎn)品收集料箱PCB，或者可以如所希望的傳送到下游的修整/包裝站FPS。
附圖2A以略大的詳圖表示芯元件生產(chǎn)子系統(tǒng)10和過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100。針對(duì)芯元件生產(chǎn)子系統(tǒng)10，可以看到縱向取向(即相對(duì)于濾筒預(yù)型件FCP的縱軸線和在制造期間其運(yùn)動(dòng)的軸線方向)芯軸12借助軸承座14在其近端12a以懸臂方式安裝到機(jī)框MF上。芯軸12在所選擇的旋轉(zhuǎn)方向上通過傳動(dòng)帶20旋轉(zhuǎn)，該傳動(dòng)帶20將馬達(dá)(未表示)的輸出鏈輪22與主動(dòng)鏈輪24剛性連接，該主動(dòng)鏈輪24由芯軸12的端12a剛性支承。
熱塑小球通過長(zhǎng)絲擠出機(jī)EC熔化，并借助聚合物管線PL1傳送到長(zhǎng)絲芯模組件DC。如所公知，來自擠出機(jī)EC的熔融聚合物經(jīng)過適當(dāng)尺寸的孔口擠出，以形成借助氣流引向旋轉(zhuǎn)成型芯軸12的纖維，該孔口與熔噴模DC相關(guān)聯(lián)。這樣，從模DC產(chǎn)生的纖維收集在芯軸12上，并利用壓輥30加壓，以形成芯元件(在附圖2A中用參考標(biāo)記CE以假想線表示，還可參見圖4和5)。
壓輥30可借助氣壓缸組件34移向和離開收集的纖維，以便在成形期間給芯元件纖維賦予所需的壓力。而且，壓輥30最好在上游方向略微變細(xì)(即略微成錐形)并相對(duì)于芯軸12的軸線成一定角度，以便當(dāng)由模DC產(chǎn)生的纖維流的積累形成芯元件CE時(shí)，芯軸與該芯元件CE的厚度尺寸相適應(yīng)。這樣，壓輥30的傾斜取向形成壓輥30的上游端和芯軸12的剛好相對(duì)的表面之間的上游間隙，與壓輥30的下游端和芯軸12的對(duì)應(yīng)相對(duì)的表面部分之間的下游間隙相比，該上游間隙的尺寸較小。
如圖2A所示，模DC相對(duì)于壓輥30最好不對(duì)準(zhǔn)(即并非正好相對(duì))。由于這種不對(duì)準(zhǔn)，從模DC產(chǎn)生的纖維流的上游部分開始自由地聚集在芯軸12上，且不與壓輥30接觸。結(jié)果，接著從模DC產(chǎn)生的一些上游纖維的這種初始聚集被迫穿過壓輥30的上游端和芯軸12之間的上游輥隙(即，在成形期間由于芯元件CE的向下游軸向平移)。這樣，這些初始的上游纖維受壓到一定程度，從而當(dāng)完成時(shí)形成芯元件CE的較平滑的內(nèi)表面。通過由模DC收集纖維的區(qū)域提供具有孔的芯軸12有助于這種內(nèi)部平滑的形成。正壓空氣流通過管線12c供給芯軸12的空心內(nèi)，這樣，穿過該區(qū)域中的孔離開，在該區(qū)域，芯元件纖維被收集在芯軸12上。結(jié)果，壓縮空氣有助于由模DC產(chǎn)生的纖維的冷卻和固化和收集在芯軸12上，在軸向平移到過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100期間，這還有助于芯元件CE從芯軸12的自由終端12b離開。
芯元件驅(qū)動(dòng)組件40布置在熔噴模DC的下游。如圖3和4可能更清楚地所示，驅(qū)動(dòng)組件40包括下從動(dòng)輥42，和一對(duì)橫向從動(dòng)輥44。該輥42和該對(duì)輥44繞芯元件CE的外周基本上等間距地相互間隔開。輥42通過軸承座42-1安裝以便旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該軸承座42-1剛性地固定在機(jī)框MF的部件上。另一方面，每個(gè)輥44通過軸承座44-1安裝以便旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這些軸承座44-1依次剛性地固定在安裝板44-2上。安裝板44-2本身通過軸44-3安裝，以便朝向和離開芯元件CE作樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。安裝板44-2與汽缸44-5的致動(dòng)臂44-4連接。這樣，汽缸44-5的致動(dòng)將使板44-2繞相應(yīng)軸線44-3旋轉(zhuǎn)，以便使輥44離開或朝向芯元件CE移動(dòng)。
輥42和44由鏈輪和鏈條組件50驅(qū)動(dòng)，該鏈輪和鏈條組件50依次與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未表示)可操作地連接。輥44的旋轉(zhuǎn)軸線略微傾斜，但有意義地以一種方式迫使芯元件CE在下游方向軸向平移(即向上離開圖3的平面的方向)。這樣，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)成形的芯元件CE以預(yù)定速度(即由輥44的傾角和/或旋轉(zhuǎn)速度確定)從芯軸12的自由終端12b連續(xù)移出，并傳送到下游過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100。即，在子系統(tǒng)100內(nèi)的過濾纖維的熔噴過程中，在驅(qū)動(dòng)組件40的下游，芯元件CE用作成形芯軸和基底支承裝置。球連接聯(lián)接器12c設(shè)置在芯軸12的終端12b與其余的剛性上游成形部段12d(即在子系統(tǒng)10內(nèi)在其上熔噴有芯元件纖維的芯軸12的部段)之間。這樣，球連接聯(lián)接器12c允許終端12b繞垂直于上游成形部段12d的軸線的兩個(gè)軸線自由地成角度地移動(dòng)。在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中，這種運(yùn)動(dòng)的自由度通常非常重要，以允許在啟動(dòng)過程中形成的初始(通常非完整的)芯元件部段與輥42和/或44保持接觸。
如圖10A和10B的顯微照片所示，芯元件CE包括熔噴帶狀索的非織造團(tuán)。即，這些帶狀索包括多個(gè)小直徑連續(xù)長(zhǎng)度的熔噴纖維，這些熔噴纖維沿其相應(yīng)外周表面的至少縱長(zhǎng)部分基本上相互并排聚結(jié)。這樣，術(shù)語“索”意指多個(gè)單根連續(xù)長(zhǎng)度熔噴纖維沿纖維的縱向在各軸向延伸位置相互熔粘，這些單根纖維基本上為并排關(guān)系，并且相互不可分，以形成帶狀(即基本上平面的)多纖維結(jié)構(gòu)。在芯元件CE內(nèi)的這些索在其相應(yīng)交點(diǎn)處還相互熱粘合，因此芯元件CE特別是在冷卻后非常剛性的。
這些帶狀索的標(biāo)稱直徑(即完全圍繞或界定索的橫截面幾何形狀的圓的標(biāo)稱橫截面直徑)在約100至約1500微米之間，最好在約200-900微米之間。這樣，這些非織造索形成相對(duì)開口的母體，該母體具有大于約30％，通常大于約50％的平均空隙率(空隙容積)。特別是，根據(jù)本發(fā)明的芯元件CE的優(yōu)選的平均空隙率(空隙容積)在約30％至約80％之間，較佳的是在約50％至約60％之間。
由于芯元件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的芯元件CE的高度多孔結(jié)構(gòu)和較大的孔徑尺寸，事實(shí)上它不具有過濾功能。即，術(shù)語“過濾”意指在包含百萬分之(ppm)200個(gè)粒子污染物質(zhì)和以2.5加侖/分(gpm)速度流動(dòng)的水在流動(dòng)至少約30分鐘后觀察到的壓差(ΔP)的實(shí)質(zhì)上的增加，在此，體積占至少50％的具有約65微米或更大的平均尺寸的粒子穿過芯元件的芯壁，該芯元件具有1.07英寸內(nèi)徑(ID)×1.5英寸外徑(OD)×10英寸長(zhǎng)度的尺寸。這樣，當(dāng)根據(jù)上面剛提到的條件，在流體流經(jīng)芯元件30分鐘后觀察到實(shí)質(zhì)上無壓差時(shí)，基本上無“過濾”產(chǎn)生。即，因此，基本上無壓差增加表示芯元件纖維母體中表現(xiàn)出最少(即使有的話)截留的微粒。
如上所述，芯元件CE向下游連續(xù)傳送到過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100。特別是，過濾纖維在子系統(tǒng)100熔噴到連續(xù)(和同時(shí))旋轉(zhuǎn)以及軸向平移的芯元件上。最好的是，過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100是根據(jù)授予Barboza等人的美國(guó)專利5591335(其整個(gè)內(nèi)容在此提供作為參考)所述的。即，若干(例如在附圖中表示的實(shí)施例中的情況下為3個(gè))熔噴過濾纖維模DF1-DF3設(shè)有由相應(yīng)擠出機(jī)FE1-FE3產(chǎn)生的熔融熱塑聚合材料。至少一個(gè)附加的熔噴模DF4供以由與其相關(guān)的擠出機(jī)FE4產(chǎn)生的熔融熱塑聚合物的單獨(dú)的分料流。這導(dǎo)致由模DF4產(chǎn)生的長(zhǎng)絲流沖擊傳送輥102，該傳送輥102將模DF4產(chǎn)生的長(zhǎng)絲流傳送到與由模DF1、DF2和DF3產(chǎn)生的至少其中一種纖維流共同定位。例如，在所示的實(shí)施例中，由模DF4形成的纖維實(shí)質(zhì)上與由模DF2形成的纖維共同定位，當(dāng)然可以認(rèn)識(shí)到模DF4的定位可移動(dòng)以改變這種纖維的位置。
這樣，產(chǎn)生的濾筒預(yù)型件(在圖2A中由參考標(biāo)記FCP以假想線表示)最好包括過濾纖維環(huán)形帶或環(huán)形區(qū)，它對(duì)應(yīng)于由模DF1-DF3產(chǎn)生的纖維的纖維特征。在至少其中一種這些環(huán)形帶或環(huán)形區(qū)中，由模DF4產(chǎn)生的附加纖維將與過濾纖維共同定位。因此，最好，由于纖維特征從一個(gè)環(huán)形區(qū)至另一個(gè)環(huán)形區(qū)之間的差別，濾筒預(yù)型件FCP(和下面將詳細(xì)描述的由其切斷而成的濾筒)將呈現(xiàn)深度過濾特征。而且，如果需要，支承纖維可在許多過濾區(qū)共同定位。然而，應(yīng)理解本發(fā)明不限于制造深度濾筒。即，環(huán)形單層過濾纖維可通過單熔噴模熔噴到芯元件CE上。在此可以說大量的修改和等效的濾筒結(jié)構(gòu)能夠由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員利用本發(fā)明的設(shè)備和制造技術(shù)來設(shè)計(jì)就夠了。
實(shí)際上根據(jù)本發(fā)明可使用能夠熔噴的任何熱塑聚合物。這種聚合物例如可以是聚烯烴(例如聚合物和聚乙烯、聚丙烯和類似物的共聚物)，聚酰胺(例如尼龍-6，尼龍6-6和其它尼龍)，聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，聚對(duì)苯二甲酸環(huán)己二亞辛酯等)，乙縮醛二乙醇，含氟聚合物(例如乙烯-氯三氟-乙烯)，聚苯硫醚，生物可降解的聚合物(例如聚-(丙交酯))，液晶聚合物，聚醚醚酮(PEEK)，聚苯乙烯，偏乙烯系單體例如氯乙烯、乙酸乙烯酯、偏氯乙烯和丙烯腈的聚合物，及其混合物。特別優(yōu)選的是聚烯烴，聚酯和尼龍。這些熱塑可熔噴聚合物可以是“原生”聚合物，或者可以是或包含有意義含量的再生聚合物。
在過濾纖維生產(chǎn)子系統(tǒng)100熔噴過濾纖維之后，濾筒預(yù)型件(以后用“FCP”標(biāo)記)連續(xù)地軸向平移進(jìn)入和穿過冷卻子系統(tǒng)200，該冷卻子系統(tǒng)200在附圖2B和5中將詳細(xì)圖示。如所示，濾筒預(yù)型件FCP由一對(duì)橫向(即相對(duì)于預(yù)型件FCP的軸向移動(dòng)來說)間隔開的平行的支撐輥202支撐。風(fēng)管204從傳統(tǒng)的空氣冷卻器(未表示)分別借助過度強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)206，208向預(yù)型件FCP的下側(cè)提供冷卻空氣。
從附圖5中可能更清楚地顯示，強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)208包括相對(duì)的側(cè)壁208a，208b，該側(cè)壁208a，208b向上并向內(nèi)朝著預(yù)型件FCP會(huì)聚，并終止于平行于預(yù)型件的縱軸線定向的排放狹槽208c。這樣，排放狹槽208c布置在支承于輥202上的預(yù)型件FCP的下方。屏蔽件210插入排放噴嘴208c和預(yù)型件FCP之間，以防外物進(jìn)入強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)208。當(dāng)預(yù)型件連續(xù)旋轉(zhuǎn)和沿支承輥202縱向平移時(shí)，冷卻空氣將導(dǎo)致形成預(yù)型件FCP的纖維基本上在進(jìn)一步處理前冷卻。結(jié)果，一旦預(yù)型件FCP離開冷卻子系統(tǒng)200，預(yù)型件FCP和由其切割而成的濾筒將僅進(jìn)行最小的尺寸收縮。
預(yù)型件FCP從冷卻子系統(tǒng)200軸向連續(xù)排放進(jìn)入切割與傳送子系統(tǒng)300，該切割與傳送子系統(tǒng)300在附圖2C和2D中詳細(xì)表示。更具體的是，預(yù)型件FCP的外周與驅(qū)動(dòng)組件302接合。與前述芯元件驅(qū)動(dòng)組件40相同，預(yù)型件驅(qū)動(dòng)組件302包括下支承輥304和一對(duì)輥306。這些輥304和306圍繞濾筒預(yù)型件FCP的外周相互分隔開。輥306借助汽缸306-1和其相應(yīng)致動(dòng)臂306-2可朝向和離開預(yù)型件FCP移動(dòng)。輥304和306象前述輥42和44那樣受到驅(qū)動(dòng)，以便在相同的旋轉(zhuǎn)方向上和以相同的旋轉(zhuǎn)速度使預(yù)型件FCP旋轉(zhuǎn)。而且，輥304和306的軸略微傾斜，但很有意義的是，其相應(yīng)旋轉(zhuǎn)將迫使濾筒預(yù)型件FCP以基本上恒定的速度沿軸向向下游連續(xù)移動(dòng)。
預(yù)型件FCP在驅(qū)動(dòng)組件302的下游由一對(duì)橫向間隔開的支承輥308-1，308-2支承，每個(gè)支承輥受到支承，以便繞其相應(yīng)縱軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。切割組件310布置在輥308-1，308-2的上游端附近，以便將預(yù)型件FCP切割成預(yù)定長(zhǎng)度，并由其形成濾筒。特別是，切割組件310包括安裝在支架組件314上的旋轉(zhuǎn)鋸312，以便指向和離開濾筒預(yù)型件FCP作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)朝向預(yù)型件FCP前進(jìn)時(shí)，鋸312沿橫截預(yù)型件的縱軸線的一個(gè)平面將其切開。已從其上游部段切下的預(yù)型件的下游部段形成濾筒FC(例如見圖7A-7D)，該濾筒FC可進(jìn)一步根據(jù)需要處理(例如通過給其安裝端蓋，給其端部整飾和/或包裝以便分配)。
鋸312由馬達(dá)316高速驅(qū)動(dòng)。鋸312、支架組件314和馬達(dá)316集合地安裝在平臺(tái)318上，以允許整個(gè)組件平行于連續(xù)軸向平移的預(yù)型件FCP軸向移動(dòng)，下面將詳細(xì)描述其目的。
速度傳感器組件320設(shè)置在切割組件310的下游。通常，如下面詳細(xì)所述，速度傳感器組件320感應(yīng)濾筒預(yù)型件FCP的軸向下游平移的速度，然后，使切割組件310和由其承載的鋸312從動(dòng)，并以與預(yù)型件FCP相同的軸向平移速度移動(dòng)。因此，與利用非軸向平移的切割組件相比，以這種方式，可制造非常精確的最終長(zhǎng)度的濾筒。
速度傳感器組件320包括支承框架322，該支承框架322與螺紋控制桿324螺紋連接。因此，在一個(gè)或另一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的控制桿324的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致支承框架322分別平行于不同的上游和下游位置之間的濾筒預(yù)型件FCP的縱軸線移動(dòng)。支承框架322的向前部段322-1還可沿導(dǎo)向桿326單獨(dú)地移動(dòng)。向前部段322-1承載傳感器頭328，該傳感器頭328相對(duì)于濾筒預(yù)型件FCP共軸安裝并在上游方向(即向后)上突出。
這樣，濾筒預(yù)型件FCP的終端借助控制桿324和支承框架322與定位在名義上的下游位置的傳感器頭328接觸，因此，預(yù)型件FCP的連續(xù)軸向平移接著沿導(dǎo)向桿326在軸向下游方向驅(qū)動(dòng)支承框架部段322-1。支承框架部段322-1的軸向移動(dòng)由適當(dāng)?shù)木€性距離傳感器320-1測(cè)量，該線性距離傳感器通過封裝在柔性電纜槽330內(nèi)的電纜向可編程控制器PC傳送位置和速度信號(hào)(見圖1)。然后這些位置和速度信號(hào)由控制器PC使用，以便啟動(dòng)和協(xié)調(diào)切割組件310的運(yùn)動(dòng)，從而確保由預(yù)型件FCP切割出精確長(zhǎng)度的濾筒。
一旦濾筒FC從預(yù)型件FCP切斷而成，它必須傳送離開連續(xù)軸向平移的預(yù)型件的路徑。為實(shí)現(xiàn)這種功能，子系統(tǒng)300設(shè)有若干細(xì)長(zhǎng)傳送臂340，該傳送臂340橫向設(shè)置在預(yù)型件FCP的軸向路徑下。輥308-2安裝在每端以樞轉(zhuǎn)臂348，該臂允許輥308-2在圖2C所示的支承狀態(tài)和非支承狀態(tài)之間樞轉(zhuǎn)，在圖2C所示的支承狀態(tài)中一對(duì)輥308-1，308-2集合地支承其間的濾筒，在非支承狀態(tài)下，輥308-1和308-2之間的空間充分增加，以允許濾筒借助重力下落至傳送臂340的等待夾指340-1(見圖7A)內(nèi)。
然后，將從預(yù)型件FCP切斷而成的濾筒FC傳送到端部修整站350，該端部修整站在附圖2D中更清晰的表示。特別是，剛好在輥308-1，308-2下從其拾取位置承載濾筒FC的傳送臂340繞支承桿342(見圖6A-6D)樞轉(zhuǎn)約180度至修整位置，在該修整位置，濾筒FC布置在軸向相對(duì)的一對(duì)超聲焊頭352,354之間。下游超聲焊頭354安裝到支承框架356上，該支承框架356本身與螺紋控制桿358螺紋連接?？刂茥U358能夠通過適當(dāng)?shù)牟竭M(jìn)馬達(dá)360旋轉(zhuǎn)。然后，當(dāng)控制桿358在一個(gè)或另一個(gè)選定的旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)致超聲焊頭354軸向靠近或進(jìn)一步離開上游焊頭352移動(dòng)?？刂齐娎|可借助柔性電纜槽362輔設(shè)到部件。
如圖6A-6D更清楚的表示，每個(gè)傳送臂340安裝在支承桿342上，以便繞支承桿的縱軸線樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該支承桿取向?yàn)槠叫杏跒V筒預(yù)型件。另外，傳送臂340之間的間隙由控制桿344、346可控制地改變。特別是，其中最下游的一個(gè)傳送臂340與控制桿344螺紋連接，同時(shí)中間的其中一個(gè)傳送臂340與控制桿346螺紋連接。其中最上游的一個(gè)傳送臂340不與控制桿344螺紋連接，而是不管中間和其中最下游的一個(gè)傳送臂340的運(yùn)動(dòng)如何，它均保持在穩(wěn)定(固定)位置。
為了實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的傳送臂340之間的比例間隔，每單位長(zhǎng)度控制桿346的螺紋圈數(shù)是控制桿344的螺紋圈數(shù)的兩倍。另外，每單位長(zhǎng)度控制桿324、344和358的螺紋圈數(shù)相等。因此，對(duì)于螺紋控制桿324、344和358的每轉(zhuǎn)一圈來說，與其螺紋連接的相關(guān)結(jié)構(gòu)沿桿在軸向上平移相同的線性距離。然而，與控制桿324、344和358相比，控制桿346每單位時(shí)間旋轉(zhuǎn)的相同轉(zhuǎn)數(shù)僅導(dǎo)致中間的傳送臂340在軸向上移動(dòng)僅為下游臂340的一半(以及傳感器頭328和超聲焊頭354的線性尺寸的一半)的線性距離。以這種方式，因此，無論由預(yù)型件FCP切斷而成的濾筒FC的長(zhǎng)度尺寸如何，可以理解傳送臂之間的線性間隔保持成比例的恒定。這樣，本發(fā)明能夠?qū)嶋H上適應(yīng)最好可由預(yù)型件FCP切割出的任何長(zhǎng)度的濾筒FC。
附圖6A-6D示意性表示通過上述結(jié)構(gòu)由濾筒預(yù)型件FCP切斷而成具有精確的縱向尺寸的濾筒FC的操作順序。特別是，如圖6A所示，濾筒預(yù)型件FCP在如箭頭A1所示的下游軸向方向以前述方式連續(xù)平移。預(yù)型件FCP的下游終端連續(xù)接近保持在所示的其準(zhǔn)備位置的傳感器頭328。
基本上剛好在接觸傳感器頭328的預(yù)型件FCP的下游終端，使穩(wěn)定器組件370前進(jìn)至與預(yù)型件FCP的上游部段接合。特別是，如圖6B所示，穩(wěn)定器組件370的穩(wěn)定器指狀件372和穩(wěn)定器輥374借助經(jīng)過導(dǎo)向桿370-3的向前運(yùn)動(dòng)，然后借助經(jīng)過導(dǎo)向桿370-4的向下運(yùn)動(dòng)，從而與預(yù)型件FCP的上游部段接合。穩(wěn)定器組件的運(yùn)動(dòng)利用精確電動(dòng)馬達(dá)370-1和370-2最便利的實(shí)現(xiàn)，以控制穩(wěn)定器指狀件372分別沿導(dǎo)向桿370-3和370-4相對(duì)于預(yù)型件FCP的運(yùn)動(dòng)。穩(wěn)定器組件370防止在切割操作期間濾筒預(yù)型件FCP的橫向位移。即，輥374和指狀件372與預(yù)型件FCP之間的接觸通過鋸片312-1的切割作用防止預(yù)型件FCP被橫向推動(dòng)離開其軸向平移路徑，但仍允許預(yù)型件FCP繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)。換句話說，指372提供一圍繞預(yù)型件FCP的外周的穩(wěn)定環(huán)圈，它不會(huì)限制其旋轉(zhuǎn)或軸向運(yùn)動(dòng)。
附圖6C表示傳感器頭328在下游軸向上通過濾筒預(yù)型件FCP的終端的連續(xù)前進(jìn)從而略微連續(xù)位移的狀態(tài)，這可參見以虛線和實(shí)線表示的傳感器頭328的位置之間的位置變化。在該軸向位移期間，傳感器頭328借助與其可操作地相關(guān)聯(lián)的以提供給控制器PC(見圖1)的適當(dāng)?shù)木嚯x測(cè)量傳感器320(見圖2C)產(chǎn)生信號(hào)?？刂破鱌C對(duì)這些距離測(cè)量抽樣，這樣產(chǎn)生表示連續(xù)前進(jìn)預(yù)型件FCP的軸向位移的速度的速度信號(hào)。一旦完成該速度的確定，控制器PC接著致動(dòng)切割器組件310，以便使支架318平行于連續(xù)前進(jìn)預(yù)型件FCP以基本上相同的線性前進(jìn)速度(圖6D中的箭頭A2)運(yùn)動(dòng)。與該軸向位移同時(shí)，控制器還將致動(dòng)切割器組件，以便鋸312和其相關(guān)的鋸片312-1向著預(yù)型件如圖6D中的箭頭A3所示前進(jìn)，并切割該預(yù)型件FCP，從而切斷形成理想長(zhǎng)度的濾筒FC。在每次切割循環(huán)過程中，切割器組件310的該同時(shí)軸向位移確保鋸片312-1可靠和精確地從預(yù)型件切割可再生長(zhǎng)度的濾筒FC。一旦切割操作完成，結(jié)構(gòu)移動(dòng)進(jìn)入如圖6A所示的其停止?fàn)顟B(tài)，以等待另一次切割循環(huán)。
由預(yù)型件FCP切斷而成的濾筒FC將致動(dòng)傳送循環(huán)，這將在圖7A-7D中描述。即，圖7A中的結(jié)構(gòu)部件的狀態(tài)立即緊接著從已經(jīng)描述的預(yù)型件FCP切斷形成濾筒FC。然后，支承輥308-2借助樞轉(zhuǎn)臂348樞轉(zhuǎn)，因此，新的切割的濾筒FC借助重力下落到如圖7B所示的傳送臂340的等待夾指340-1內(nèi)。
可以觀察到夾指340-1將從圖7A所示的張開狀態(tài)移動(dòng)，以接收濾筒FC，并進(jìn)入圖7B所示的閉合狀態(tài)，以便牢固地夾緊濾筒FC。因此，允許濾筒FC初始降落至打開的夾指340-1內(nèi)，隨后閉合，以便牢固夾緊濾筒FC，以允許其隨后傳送。在夾緊前，濾筒FC的相對(duì)端同時(shí)由定位突緣341按壓，以確保濾筒FC相對(duì)于夾指340-1可靠地精確定位。
然后，傳送臂340使夾緊的濾筒FC擺動(dòng)約180度(圖7C中的箭頭A4)，到圖7C所示的超聲焊頭352，354之間的軸向?qū)R的位置。該超聲焊頭前進(jìn)到分別通過電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)352-1、354-1與濾筒FC的每端接合，然后受到致動(dòng)，以便向?yàn)V筒FC提供“整飾”端部(例如去除在切割操作后可能存在的任何碎纖維和/或散纖維)。
一旦濾筒的端部由超聲焊頭352，354“整飾”，執(zhí)行機(jī)構(gòu)352-1，354-1分別使每個(gè)焊頭352，354回縮，且傳送夾指340-1再次移動(dòng)至其打開狀態(tài)。因此，該操作允許端部整飾過的濾筒FC借助重力下落(圖7C中的箭頭A5)，并置放與輸送器380上，該輸送器380將濾筒FC傳送到下游修整/包裝站FPS(見圖1)。作為替換方式，如圖7D所示，反射板382可由汽缸(未表示)提升，因此濾筒FC借助重力滾到傳送板384上，并最后置放于過濾收集料箱FCB內(nèi)(見圖1)。一旦濾筒FC釋放，傳送臂340樞轉(zhuǎn)返回到圖7A所示的其初始的停止位置，夾指340-1處于張開狀態(tài)。
如上面簡(jiǎn)要提示的，在切割與傳送組件300中的結(jié)構(gòu)部件能夠縱向移動(dòng)成比例的線性程度，以適應(yīng)所希望的不同長(zhǎng)度的濾筒。這些部件獲得其功能的方式在圖8A-8C中示意性表示。在這方面，圖8A表示初始不工作狀態(tài)，其中傳感器頭328、傳送臂340和超聲焊頭352、354都處于準(zhǔn)備狀態(tài)。與每個(gè)控制桿324、344、346和358連接的精確電動(dòng)馬達(dá)(未表示)的致動(dòng)將導(dǎo)致每個(gè)控制桿在每個(gè)時(shí)間周期旋轉(zhuǎn)相同的轉(zhuǎn)數(shù)。如此，由于控制桿324、344和358的每單位軸向長(zhǎng)度的螺紋圈數(shù)相同，傳感器頭328、其中最下游的一個(gè)傳送臂340和超聲焊頭354將平行于其相應(yīng)控制桿并平行于細(xì)長(zhǎng)的軸向尺寸的濾筒預(yù)型件FCP移動(dòng)相同的軸向尺寸。然而，與控制桿324、344和358相比，由于控制桿346具有每單位軸向長(zhǎng)度兩倍的圈數(shù)，其中中間的一個(gè)傳送臂340將同時(shí)移動(dòng)一個(gè)軸向尺寸，該軸向尺寸為傳感器頭328、其中最下游的一個(gè)傳送臂340和超聲焊頭354的一半。結(jié)果，傳感器頭328，傳送臂340和超聲焊頭354成比例布置，以便適應(yīng)分別如圖8B和8C所示的較小長(zhǎng)度和較大長(zhǎng)度的濾筒FC’和FC”。
因此，以這種方式，本發(fā)明能夠制造不同長(zhǎng)度的濾筒FC。與不同和各種過濾介質(zhì)的上游能力相關(guān)的該能力意味著可制造具有不同過濾功能的大量完成的濾筒產(chǎn)品。而且，由于在不中間上游過濾介質(zhì)熔融紡絲操作的前提下，濾筒的長(zhǎng)度可改變，這意味著當(dāng)它需要從一種類型的濾筒產(chǎn)品變化到另一種時(shí)，確保很少量的浪費(fèi)。
在切割組件310不工作的情況下(例如當(dāng)鋸片312-1改變/變尖以實(shí)現(xiàn)維護(hù)目的時(shí)發(fā)生)，輔助切割站400設(shè)置在濾筒預(yù)型件輸送路徑的下游端(見圖1)。輔助切割站400如圖9詳細(xì)表示。通常，在切割組件310不工作期間，重要的是不切斷上游處理站10，100和200。在這種情況下，傳感器頭328樞轉(zhuǎn)離開濾筒預(yù)型件FCP的路徑，因此，允許濾筒預(yù)型件FCP軸向平移到輔助切割站400內(nèi)。
濾筒預(yù)型件FCP在輔助切割站400內(nèi)由一對(duì)支承輥402，404支承。具有上環(huán)圈406-1和下固定環(huán)圈406-2的環(huán)圈組件406設(shè)置在切刀408的上游。上環(huán)圈406-1可移動(dòng)朝向和離開下環(huán)圈406-2，同時(shí)下環(huán)圈406-2(以及上環(huán)圈406-1)可滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)向桿410上，以允許環(huán)圈組件406與濾筒預(yù)型件一起軸向移動(dòng)。接觸輥412，414分別設(shè)有每個(gè)上和下環(huán)圈406-1，406-2，以允許預(yù)型件FCP繼續(xù)旋轉(zhuǎn)并由環(huán)圈組件406夾緊。
使用中，當(dāng)濾筒預(yù)型件FCP的終端前進(jìn)到切刀408之外，并由位置傳感器420感應(yīng)時(shí)，控制信號(hào)將由控制器PC發(fā)出，這導(dǎo)致上環(huán)圈406-1向下環(huán)圈406-2移動(dòng)。這樣，上環(huán)圈和下環(huán)圈406-1和406-2可旋轉(zhuǎn)地夾緊濾筒預(yù)型件并在切割順序中由此軸向平移。由于切刀408與環(huán)圈組件406連接，它很可能在軸向上平移。一旦濾筒預(yù)型件FCP由上環(huán)圈和下環(huán)圈406-1和406-2夾緊，控制器PC將向汽缸(未表示)發(fā)出指令信號(hào)，該汽缸與切刀408可操作地連接，從而導(dǎo)致其上升至與濾筒預(yù)型件接觸。切刀408的這一向上運(yùn)動(dòng)和濾筒預(yù)型件FCP的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致前者實(shí)際切割后者，從而由剩余的其上游部分切割出濾筒預(yù)型件FCP的下游部分。濾筒預(yù)型件FCP的切割的下游部分可借助重力下落至等待收集料箱或類似物。
其中下游的一個(gè)位置傳感器將感應(yīng)濾筒預(yù)型件FCP的切斷的下游部分不再出現(xiàn)于剩余的上游部分的路徑中。結(jié)果，控制器PC發(fā)出信號(hào)，以重新設(shè)定環(huán)圈組件406和切刀408的位置，以便為下一循環(huán)做準(zhǔn)備。這個(gè)過程本身可根據(jù)需要重復(fù)，直到主要的切割組件310返回工作，在這種情況下，實(shí)施前述正常的用以獲得濾筒FC的切割過程。在操作期間為了操作者安全的目的，可提供透明遮蔽組件422，以覆蓋環(huán)圈組件和切刀408。
本發(fā)明將參考下面的非限定性的例子得到進(jìn)一步的理解。
例子熔噴芯元件利用傳統(tǒng)的6英寸寬熔噴模制造，該熔噴模包含88個(gè)0.015英寸直徑的聚合物擠出孔口和設(shè)定為0.075英寸的氣隙。該模布置成距離芯元件成形芯軸為8.5英寸的距離。氣刀布置在模組件內(nèi)，因此，模尖端延伸超出模的表面0.01英寸。使用的聚合物是聚丙烯均聚材料，它具有38g/10min的熔融供給流速，和0.904g/cm3(AmocoChemical Company，Grade 7956)的密度。溫度為425°F熔融聚合物通過傳統(tǒng)的擠出機(jī)和計(jì)量泵以155g/min的流動(dòng)速度向模供送。加熱的壓縮氣體還在1.8psi的壓力下和390°F的溫度下供送給模，以便削弱纖維并將其供送給到芯軸。芯軸在172rpm的轉(zhuǎn)速下受到驅(qū)動(dòng)，芯軸與芯元件驅(qū)動(dòng)輥的傾角和速度(172rpm)有關(guān)，假設(shè)芯元件軸向平移速度為37.5英寸/分鐘。
產(chǎn)生的芯的尺寸為1.07英寸內(nèi)徑×1.38英寸外徑和每英寸長(zhǎng)度4.1克的重量。在圖10A和10B中分別顯示了該例子制造的放大倍數(shù)為20X和35X的芯元件的照相圖片。
盡管已經(jīng)結(jié)合當(dāng)前考慮的最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，可以理解本發(fā)明不僅限于所公開的實(shí)施例，相反，它可包括在附后的權(quán)利要求書的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)所包含的各種修改和等效范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于濾筒的熔噴管狀芯元件，該芯元件包括形成開口的非過濾母體的非織造連續(xù)長(zhǎng)度熱塑索的管狀團(tuán)，其中所述索包括多個(gè)熔噴連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑纖維，該熱塑纖維基本上沿其相應(yīng)外周表面的至少長(zhǎng)度部分基本上相互并排聚結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的芯元件，其特征在于，該索具有在約100至約1500微米的標(biāo)稱橫截面直徑。
3.如權(quán)利要求2所述的芯元件，其特征在于，該索具有在約200至約900微米的標(biāo)稱橫截面直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的芯元件，其特征在于，非織造索的母體具有大于約30％的平均空隙率。
5.如權(quán)利要求4所述的芯元件，其特征在于，非織造索的母體具有大于約50％的平均空隙率。
6.如權(quán)利要求1所述的芯元件，其特征在于，非織造索的母體具有在約30％至約80％之間的平均空隙率。
7.如權(quán)利要求6所述的芯元件，其特征在于，非織造索的母體具有在約50％至約60％之間的平均空隙率。
8.如權(quán)利要求1所述的芯元件，其特征在于，非織造索在相應(yīng)交叉位置相互熱粘合。
9.如權(quán)利要求1所述的芯元件，其特征在于，熱塑纖維由熱塑聚合物形成，該熱塑聚合物選自一組由聚烯烴，聚酰胺，聚酯，乙縮醛二乙醇，含氟聚合物，聚苯硫醚，生物可降解的聚合物，液晶聚合物，聚醚醚酮，聚苯乙烯，偏乙烯系單體的聚合物，及其混合物組成的材料。
10.一種濾筒，它包括如上述權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的芯元件，和至少一個(gè)環(huán)形過濾區(qū)，該環(huán)形過濾區(qū)包括圍繞所述芯元件的過濾介質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的濾筒，其特征在于，所述過濾介質(zhì)包括非織造連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑過濾纖維團(tuán)。
12.一種制造熔噴管狀芯元件的方法，它包括朝向軸向旋轉(zhuǎn)芯軸上熔噴連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑纖維，因此，其中多個(gè)相鄰的所述纖維沿其相應(yīng)外周表面的至少縱長(zhǎng)部分相互基本上并排聚結(jié)，以形成多個(gè)連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑索，并將所述索沉積在芯軸上，以形成其管狀非織造團(tuán)，從而限定一個(gè)敞開的非過濾母體。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述芯軸包括表面孔，該方法還包括引導(dǎo)壓縮流體向外穿過表面孔的步驟。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其還包括使沉積在芯軸上的所述索與輥接觸的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，熔噴連續(xù)長(zhǎng)度熱塑纖維的所述步驟包括使熔融熱塑材料流穿過模的孔，以形成連續(xù)長(zhǎng)度熱塑纖維，并將模定位成相對(duì)于輥在上游位置不對(duì)準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便索具有在約100至約1500微米的標(biāo)稱橫截面直徑。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便索具有在約200至約900微米的標(biāo)稱橫截面直徑。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便非織造索的母體具有大于約30％的平均空隙率。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便非織造索的母體具有大于約50％的平均空隙率。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便非織造索的母體具有在約30％至約80％之間的平均空隙率。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便非織造索的母體具有在約50％至約60％之間的平均空隙率。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，實(shí)施所述成形步驟，以便非織造索在相應(yīng)交叉位置相互熱粘合。
23.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述成形步驟還包括擠制熔融的熱塑聚合物，該熱塑聚合物選自一組由聚烯烴，聚酰胺，聚酯，乙縮醛二乙醇，含氟聚合物，聚苯硫醚，生物可降解的聚合物，液晶聚合物，聚醚醚酮，聚苯乙烯，偏乙烯系單體的聚合物，及其混合物組成的材料。
24.一種連續(xù)制造濾筒的方法，其步驟包括(a)形成軸向細(xì)長(zhǎng)的濾筒預(yù)型件，該濾筒預(yù)型件包括相對(duì)于熔噴模組件使芯元件連續(xù)旋轉(zhuǎn)和軸向平移的非織造熔噴連續(xù)長(zhǎng)度過濾纖維的環(huán)形團(tuán)；(b)通過使預(yù)型件連續(xù)軸向平移穿過冷卻子系統(tǒng)，其中使冷卻空氣與其接觸，從而冷卻預(yù)型件；以及接著(c)從冷卻預(yù)型件的下游部段切斷預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在步驟(a)之前，實(shí)施步驟(1)形成芯元件，通過朝軸向旋轉(zhuǎn)芯軸上熔噴連續(xù)長(zhǎng)度熱塑芯纖維，以便其中多個(gè)相鄰的所述芯纖維沿其相應(yīng)外周表面的至少縱長(zhǎng)部分相互基本上并排聚結(jié)，以形成多個(gè)連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑索，從而該芯纖維沉積在該芯元件上，和(2)將所述索沉積在芯軸上，以形成芯元件，該芯元件包括所述索的管狀非織造團(tuán)。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括相對(duì)于預(yù)型件平行和垂直的切割裝置同時(shí)移動(dòng)，且預(yù)型件的同時(shí)旋轉(zhuǎn)和軸向平移，以便切割裝置在選定位置切斷預(yù)型件，從而獲得預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒的步驟。
27.如權(quán)利要求24或26所述的方法，其特征在于，其還包括步驟(d)將濾筒傳送到下游修整站。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括在一對(duì)超聲焊頭之間共軸定位濾筒的步驟。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括使超聲焊頭與濾筒的相應(yīng)端接觸和操作超聲焊頭以修整相應(yīng)端的步驟。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，其還包括從超聲焊頭釋放端部修整濾筒和將端部修整濾筒傳送到下游位置的步驟。
31.一種連續(xù)制造濾筒的方法，其步驟包括(a)形成軸向細(xì)長(zhǎng)的濾筒預(yù)型件，該濾筒預(yù)型件包括非織造熔噴連續(xù)長(zhǎng)度過濾纖維的環(huán)形團(tuán)；和(b)通過使相對(duì)于預(yù)型件平行和垂直的切割裝置同時(shí)移動(dòng)，且預(yù)型件的同時(shí)旋轉(zhuǎn)和軸向平移，以便切割裝置在選定位置切斷預(yù)型件，從而獲得預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒，因此，從預(yù)型件的下游部段切斷形成預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，在步驟(b)之前，實(shí)施冷卻預(yù)型件的步驟(c)。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括確定預(yù)型件的軸向平移速度，然后可控制地使切割裝置平行于以基本上相同的軸向平移速度軸向平移的預(yù)型件移動(dòng)。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述確定預(yù)型件的軸向平移速度的步驟包括使預(yù)型件的終端接觸共軸定位的傳感器頭，以允許該傳感器頭與軸向平移的預(yù)型件同時(shí)軸向位移，并測(cè)量傳感器頭的位移速度，該傳感器頭指示預(yù)型件的軸向平移速度。
35.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，在步驟(b)之前，實(shí)施使預(yù)型件克服橫向運(yùn)動(dòng)而穩(wěn)定的步驟(c)。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，通過使穩(wěn)定器移動(dòng)至與切割裝置的預(yù)型件的上游接觸的步驟來實(shí)施步驟(c)。
37.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，其還包括將濾筒傳送至下游修整站的步驟(c)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括在一對(duì)超聲焊頭之間共軸定位濾筒的步驟。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括使超聲焊頭與濾筒的相應(yīng)端部接觸并操作超聲焊頭以修整相應(yīng)端部的步驟。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，其還包括從超聲焊頭釋放端部修整濾筒和將端部修整濾筒傳送至下游位置的步驟。
41.一種連續(xù)制造濾筒的方法，其步驟包括(a)形成軸向細(xì)長(zhǎng)的濾筒預(yù)型件，它包括非織造熔噴連續(xù)長(zhǎng)度過濾纖維的環(huán)形團(tuán)；(b)從預(yù)型件的下游部段切斷形成預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒；和(c)在一對(duì)超聲焊頭之間共軸定位濾筒和操作超聲焊頭以修整濾筒的相對(duì)的終端。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，在步驟(b)之前，實(shí)施冷卻預(yù)型件的步驟。
43.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述預(yù)型件以預(yù)定的軸向速度在下游方向上平移，且步驟(b)包括以基本上相同的軸向平移速度平行于預(yù)型件移動(dòng)切割裝置，同時(shí)切斷預(yù)型件以獲得濾筒。
44.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，步驟(c)包括用傳送臂夾緊濾筒，然后擺動(dòng)傳送臂和夾緊的濾筒，以便將濾筒傳送至在超聲焊頭之間共軸對(duì)齊的步驟。
45.一種連續(xù)制造濾筒的設(shè)備，該設(shè)備包括熔噴系統(tǒng)，該熔噴系統(tǒng)用于熔噴連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑過濾纖維并收集其非織造團(tuán)，以形成軸向細(xì)長(zhǎng)的濾筒預(yù)型件；驅(qū)動(dòng)組件，該驅(qū)動(dòng)組件用于使預(yù)型件在一個(gè)預(yù)定方向上繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)，并用于使預(yù)型件以一個(gè)預(yù)定的軸向平移速度在下游方向上軸向平移；切割系統(tǒng)，該切割系統(tǒng)布置在熔噴系統(tǒng)的下游，以便用來將預(yù)型件的下游部段切斷和由其獲得濾筒，其中，所述切割系統(tǒng)包括切割裝置和用于該切割裝置的支架組件，以允許切割裝置平行于預(yù)型件的縱軸線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)允許切割裝置垂直于預(yù)型件縱軸線朝向和離開預(yù)型件移動(dòng)。
46.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括布置在所述熔噴系統(tǒng)和切割系統(tǒng)之間的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)用來引導(dǎo)冷卻空氣對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)和軸向平移的預(yù)型件。
47.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括傳送系統(tǒng)，該傳送系統(tǒng)布置在所述切割系統(tǒng)的下游，傳送系統(tǒng)用于將由預(yù)型件切斷而成的濾筒傳送到另一個(gè)位置。
48.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳送系統(tǒng)包括相對(duì)于濾筒橫向布置的傳送臂，并具有一個(gè)遠(yuǎn)端，該遠(yuǎn)端包括在張開和閉合狀態(tài)之間可移動(dòng)的夾指，所述傳送臂可樞轉(zhuǎn)地安裝在其最近端，以便在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，在該第一位置，夾指能夠夾緊濾筒，在該第二位置，夾指和夾緊的濾筒定位在預(yù)型件橫向上的另一個(gè)位置。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括一對(duì)布置在所述另一個(gè)位置的軸向分離的超聲焊頭，所述傳送臂當(dāng)處于所述第二位置時(shí)使夾緊的濾筒與所述成對(duì)超聲焊頭共軸對(duì)齊。
50.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，所述切割系統(tǒng)包括傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)用于確定預(yù)型件的軸向平移速度并發(fā)出信號(hào)，以便以基本上與預(yù)型件的軸向平移速度相同的速度移動(dòng)支架組件以及其所承載的切割裝置.
51.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)包括傳感器頭，該傳感器頭布置成與預(yù)型件的終端共軸相對(duì)，所述傳感器頭與預(yù)型件終端接觸，并在下游方向上隨預(yù)型件的軸向平移同時(shí)位移。
52.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，所述切割系統(tǒng)包括用于穩(wěn)定預(yù)型件以克服橫向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定器組件。
53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其特征在于，所述穩(wěn)定器組件包括一對(duì)穩(wěn)定指狀件，該穩(wěn)定指狀件可在一個(gè)張開狀態(tài)和一個(gè)閉合狀態(tài)之間移動(dòng)，在該張開狀態(tài)其內(nèi)可接收預(yù)型件，在該閉合狀態(tài)，穩(wěn)定指狀件圍繞預(yù)型件形成一個(gè)環(huán)圈。
54.如權(quán)利要求45所述的設(shè)備，其特征在于，熔噴系統(tǒng)包括芯纖維熔噴子系統(tǒng)，和過濾纖維熔噴子系統(tǒng)。
55.如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其特征在于，芯熔噴子系統(tǒng)包括一個(gè)芯軸，該芯軸具有安裝成用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的近端，終止在相鄰的所述驅(qū)動(dòng)組件的遠(yuǎn)端，和其上用于接收熔噴芯纖維的中間部段，所述遠(yuǎn)端與所述中間部段連接，以便相對(duì)于芯軸的縱軸線繞兩個(gè)軸運(yùn)動(dòng)。
56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其特征在于，所述過濾纖維熔噴子系統(tǒng)包括多個(gè)熔噴模，以便分別熔噴不同種類的過濾纖維。
57.一種制造濾筒的設(shè)備，該濾筒由連續(xù)長(zhǎng)度的熱塑纖維的非織造團(tuán)形成，該設(shè)備包括熔噴模，用于向模提供熔融熱塑聚合物以便從中產(chǎn)生熔噴纖維流的擠出機(jī)，和用于接收由模產(chǎn)生的熔融纖維流的芯軸，該芯軸具有軸頸安裝在其軸向固定的上游部段上的終端，所述終端相對(duì)于所述上游部段可自由移動(dòng)。
58.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其特征在于，所述芯軸包括表面孔，該表面孔允許壓縮流體向外排出。
59.如權(quán)利要求57或58所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括輥，該輥用于與在芯軸上接納的熔噴纖維接觸，且所述熔噴模相對(duì)于輥在上游方向上不對(duì)準(zhǔn)。
60.一個(gè)用于傳送細(xì)長(zhǎng)物品的系統(tǒng)，它包括一組傳送臂，每個(gè)傳送臂具有夾指，該夾指可在一種張開狀態(tài)和一種閉合狀態(tài)之間移動(dòng)，在該張開狀態(tài)其中可接收細(xì)長(zhǎng)物品，在該閉合狀態(tài)可夾緊細(xì)長(zhǎng)物品；每個(gè)所述傳送臂安裝成用于在一第一位置和一個(gè)與第一位置間隔開的第二位置之間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在該第一位置，細(xì)長(zhǎng)物品可容納在夾指內(nèi)；其中至少第一和第二所述傳送臂可在平行于細(xì)長(zhǎng)物品的軸向上相對(duì)于所述傳送臂中的第三傳送臂往復(fù)運(yùn)動(dòng)不同的線性距離，以便所述第一、第二和第三傳送臂之間的分開距離可相互成比例變化，因此在其之間保持基本上恒定的分開距離。
61.如權(quán)利要求60所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一傳送臂相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)物品的縱軸線固定。
62.如權(quán)利要求60或61所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二傳送臂安裝成用于在所述軸向上運(yùn)動(dòng)一個(gè)線性距離，該線性距離成比例地小于所述第三傳送臂的線性移動(dòng)距離，因此所述傳送臂中的第二傳送臂和第三傳送臂的同時(shí)運(yùn)動(dòng)保持所述分開距離，該分開距離基本上與所述第一、第二和第三傳送臂之間的分開距離相同。
63.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二傳送臂與相應(yīng)的螺紋控制桿螺紋連接，每單位長(zhǎng)度的該控制桿具有不同的螺紋圈數(shù)。
全文摘要
一種濾筒,其可具有芯元件,該芯元件由不確定長(zhǎng)度的連續(xù)合成聚合芯纖維的非過濾自支承非織造團(tuán)形成,和至少一個(gè)環(huán)形過濾區(qū)層,該環(huán)形過濾區(qū)層由非織造不確定長(zhǎng)度的連續(xù)合成聚合過濾纖維團(tuán)形成。在通過向成形芯軸上熔噴合成聚合芯纖維流來制造濾筒期間,非織造芯元件最好現(xiàn)場(chǎng)成形。非織造芯元件在過濾區(qū)纖維熔噴于其上之前完全固化,因此芯纖維和過濾纖維主要以相互機(jī)械互鎖以代替熔粘于其上。通過使預(yù)型件承受強(qiáng)制冷卻空氣以便使顯著的濾筒收縮一直最小(如果不能完全消除的話),則預(yù)定長(zhǎng)度的濾筒可由不確定長(zhǎng)度的上游濾筒預(yù)型件切割而成。另外,切割器組件可側(cè)向安裝在預(yù)型件橫向上,但在切割操作期間能與預(yù)型件速度同步的縱向運(yùn)動(dòng)。另外,切割器組件可在預(yù)型件的橫向安裝,但在切割操作期間能夠與預(yù)型件速度同步地縱向運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D29/13GK1353624SQ00808300
公開日2002年6月12日 申請(qǐng)日期2000年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者B·莫澤拉克, R·J·施米特, S·D·巴波扎, P·雅納, S·N·恩蕓, R·R·格施萬特納, R·D·康諾, T·W·英林 申請(qǐng)人:Usf過濾及分離集團(tuán)有限公司