專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)紡過(guò)濾器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)紡的流體過(guò)濾器，一方面，本發(fā)明涉及了氣體過(guò)濾器，特別是由熔噴法非織造纖維網(wǎng)制成的香煙過(guò)濾嘴，另一方面，本發(fā)明涉及了生產(chǎn)由熔噴法非織造纖維制成的過(guò)濾器和粗紗的方法及其設(shè)備。
熔噴法非織造產(chǎn)品是無(wú)紡材料的一種特殊的類(lèi)型，它包括熱熔性無(wú)規(guī)則聚集在一起的，微小的熱塑性纖維，它的標(biāo)準(zhǔn)平均直徑范圍在1至10微米之間。由于這種產(chǎn)品具有小的細(xì)孔尺寸，在隨機(jī)聚集纖維中，這種產(chǎn)品可用于制造纖維網(wǎng)，圓筒或粗紗并產(chǎn)生出特別良好的過(guò)濾器。
然而，由熔噴無(wú)紡材料制成的香煙過(guò)濾嘴并沒(méi)有獲得特殊的成功，把無(wú)紡織物生產(chǎn)成具有小尺寸圓柱，并且有所希望的過(guò)濾性和透氣性的香煙過(guò)濾嘴是困難的。
美國(guó)專(zhuān)利第3，595，245公開(kāi)了一種聚丙烯熔噴法非織物的香煙過(guò)濾嘴，這種過(guò)濾嘴是一種由圓形熔噴模具生產(chǎn)的粗紗，這種圓形模具價(jià)格昂貴并不易操作，另外，也不能連續(xù)地生產(chǎn)出所要求質(zhì)量的香煙過(guò)濾嘴。由于這些原因，由圓形模具生產(chǎn)出的熔噴法非織造粗紗的香煙過(guò)濾嘴沒(méi)有顯著的商業(yè)用途。
除了用熔噴法非織造粗紗外，人們?cè)谟脽o(wú)紡材料制造香煙過(guò)濾嘴方面已經(jīng)作了很多努力。美國(guó)專(zhuān)利第3，346，682公開(kāi)了用聚合薄片制成的香煙過(guò)濾嘴，這種薄片被軋光機(jī)軋光并切成帶材。然后，把每條帶子膨松并以香煙過(guò)濾嘴的相適應(yīng)的形式聚集在一起。
美國(guó)專(zhuān)利第3，888，610公開(kāi)了一種用于生產(chǎn)香煙過(guò)濾嘴的無(wú)紡粗紗的方法，每一粗紗分別由一單獨(dú)的噴絲板紡制。
美國(guó)專(zhuān)利第4，059，121公開(kāi)了用許多聚丙烯無(wú)紡纖維填充制成的小的過(guò)濾嘴的圓盤(pán)部分。
加拿大專(zhuān)利第841，368公開(kāi)了由丙烯腈微纖維制成的香煙過(guò)濾嘴，制造這種纖維的方法是蒸掉丙烯腈溶液的溶劑并凝聚成聚合物。
美國(guó)專(zhuān)利第3，444，863和第3，704，192公開(kāi)了用于香煙過(guò)濾嘴的噴霧長(zhǎng)絲并捻的單纖維，這種單纖維的直徑在10微米至60微米的范圍內(nèi)，并且這些纖維的透氣性取決于在這些單纖維中的最大直徑的單纖維透氣性的變化。
美國(guó)專(zhuān)利第4，189，511公開(kāi)了利用在纖維基質(zhì)中的斷裂薄膜的碎片纖維來(lái)達(dá)到過(guò)濾嘴的壓力降和過(guò)濾性的平衡。
上述很多專(zhuān)利，特別是第4，189，511號(hào)美國(guó)專(zhuān)利提出了過(guò)濾性和壓力降的平衡問(wèn)題，例如，一種很致密的過(guò)濾嘴在相對(duì)高的壓力降下，提供了有效的過(guò)濾，但是，對(duì)于吸煙者來(lái)說(shuō)，吸這種香煙是非常困難的。因此，香煙過(guò)濾嘴必須在相對(duì)低的壓力降下，具有有效的過(guò)濾性。
本發(fā)明的過(guò)濾嘴通過(guò)如下方法制造，即將無(wú)規(guī)則纖維的無(wú)紡纖維網(wǎng)制成流體過(guò)濾器或粗紗(或絲束)，然后，再進(jìn)一步將其制成過(guò)濾嘴，這種過(guò)濾器因在容許的壓力范圍內(nèi)具有著良好的透氣性，因此，它特別適用于香煙過(guò)濾嘴。
這種圓柱型的過(guò)濾嘴包括了無(wú)規(guī)則包裹的，膨松的纖維網(wǎng)的褶裥，這些褶裥沿著圓柱體的軸向延展，這些褶裥由取向排列的縱向纖維和交叉纖維組成，通過(guò)主褶裥中次級(jí)褶裥的形成和交叉纖維提供了膨化變形，該交叉纖維含有伸出的部分或從頂層和底層的向外突起的表面部分。該表面定義為縱向纖維。如下面詳細(xì)描述的那樣，通過(guò)包裹褶裥，這種膨化變化提供了均勻的透氣性。
最好，無(wú)紡纖維網(wǎng)是熔噴法非織造纖維網(wǎng)，它包括無(wú)規(guī)則纏繞的熱塑性纖維，它的平均直徑在1至10微米之間，一般在2至8微米之間。
制造這種過(guò)濾嘴的方法是約束纖維網(wǎng)的平直部分并收斂地牽引著纖維網(wǎng)，通過(guò)一個(gè)小孔型收斂器(如漏斗形筒)，在此，同時(shí)加熱受約束端和漏斗形筒之間的纖維網(wǎng)的中間部分，最好是漏斗形筒的內(nèi)徑大約為香煙過(guò)濾嘴的外徑或略小于香煙過(guò)濾嘴的外徑，以允許過(guò)濾嘴有一定的回彈，在纖維網(wǎng)的平直受約束部分至漏斗形筒之間，纖維網(wǎng)逐漸收斂，其夾角在10°至30°之間。牽引纖維網(wǎng)，通過(guò)漏斗形筒時(shí)將纖維進(jìn)行拉伸使其成形為棒狀或粗紗，然后該粗紗經(jīng)進(jìn)一步的加工形成過(guò)濾嘴。另外，該系統(tǒng)包括了將漏斗形筒中生產(chǎn)的棒狀纖維束或粗紗直線排列的裝置，或在該裝置的下游直接生產(chǎn)過(guò)濾棒的直線排列的裝置。
拉伸使許多纖維沿機(jī)械方向取向，并在機(jī)械方向上排列和包裝這些纖維，在機(jī)械方向上排列并拉伸取向的纖維在此稱(chēng)為縱向纖維。收斂纖維網(wǎng)使纖維網(wǎng)形成了許多的褶裥和次級(jí)的褶裥，當(dāng)牽引纖維，使之通過(guò)漏斗形筒時(shí)，褶裥和次級(jí)褶裥被無(wú)規(guī)則地包裹在一起形成粗紗，當(dāng)纖維網(wǎng)收斂時(shí)，交叉纖維縱向卷曲和/或彎曲并卷在一起，從所在層向外突起的端部被定義為縱向纖維。這樣就膨松了纖維網(wǎng)并提供了包裹在一起的褶裥的透氣性，加到纖維網(wǎng)上的熱量軟化了纖維并增加了沿機(jī)械方向取向的縱向纖維，同時(shí)增加了交叉纖維的縱向卷曲和卷曲，當(dāng)進(jìn)一步地把纖維網(wǎng)拉伸到漏斗形筒口附近時(shí)，在主褶裥的每個(gè)腳端開(kāi)始形成了次級(jí)褶裥，當(dāng)牽引纖維網(wǎng)，使之通過(guò)漏斗形筒口時(shí)，次級(jí)褶裥進(jìn)一步地減少了彎曲阻力，并增加了褶裥的無(wú)規(guī)則的折疊，包繞和包裹。
本發(fā)明的一個(gè)重要特征是通過(guò)交叉纖維提供了膨化效應(yīng)，可以相信，加熱和拉伸形成了褶裥和微小的褶裥(次級(jí)褶裥)，因此，包裹產(chǎn)生了無(wú)規(guī)則捆扎在一起的褶裥，試驗(yàn)表明，本發(fā)明的過(guò)濾嘴具有著使吸煙者滿(mǎn)意的有效的壓力降。


圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明工藝的設(shè)備的側(cè)視圖。
圖2是圖1設(shè)備部分的俯視圖，它表示了纖維網(wǎng)形成的狀態(tài)，并且它是沿著圖1的線2-2的剖面剖開(kāi)的設(shè)備部分的局部視圖。
圖3是圖2中纖維網(wǎng)的部分的放大俯視圖。
圖4是在圖3中沿平行于機(jī)械方向的4-4剖面剖開(kāi)的纖維網(wǎng)的剖面圖，它表示了普通的直絲，未膨化的纖維網(wǎng)。
圖5是圖2所示纖維網(wǎng)一部分的放大圖。
圖6是圖5中沿著與機(jī)械方向成銳角的剖面6-6剖開(kāi)的纖維網(wǎng)的剖視圖，它說(shuō)明了褶裥的構(gòu)成和纖維的膨化。
圖7是圖6所示的一段纖維網(wǎng)部分的放大了的側(cè)視圖(平行于機(jī)械方向)，它更加詳細(xì)地說(shuō)明了，在膨松了纖維網(wǎng)后，纖維的纏結(jié)和伸出。
圖8是在纖維網(wǎng)加熱和拉伸后，沿圖2所示的剖面8-8剖開(kāi)的一段纖維網(wǎng)部分的放大了的平視圖。
圖9是沿圖2剖面9-9剖開(kāi)的通過(guò)漏斗形筒的過(guò)濾嘴剖面圖。
圖10是用本發(fā)明的方法生產(chǎn)并與香煙裝接在一起的過(guò)濾嘴的透視圖。
圖11是用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的一個(gè)過(guò)濾嘴或粗紗斷面放大的局部視圖。
圖12是用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的香煙過(guò)濾嘴的帶有展開(kāi)部分的透視圖。該圖的展開(kāi)部分說(shuō)明了褶裥和微小褶裥的結(jié)構(gòu)。
圖13是纖維網(wǎng)未沿機(jī)械方向進(jìn)行拉伸，而使之通過(guò)漏斗形筒，生產(chǎn)出的一種粗紗的橫剖面的放大圖。
本發(fā)明將描述圓柱型香煙過(guò)濾嘴。把用本發(fā)明生產(chǎn)的過(guò)濾器和租紗應(yīng)用于其它的過(guò)濾系統(tǒng)、如色譜產(chǎn)品和吸收產(chǎn)品，也是可以理解的。
如圖10所示，本發(fā)明的香煙過(guò)濾嘴10是圓柱型的、并且它包括由無(wú)紡纖維網(wǎng)制成的一束無(wú)規(guī)則褶裥11及包裹褶裥束的包裹材料12(如紙)。褶裥11無(wú)規(guī)則地包裹在一起，形成了圓柱型，并且通常它沿著圓柱型的軸線方向縱向延展。如圖11所示，其中由于膨化變化，褶裥的形狀和纖維的排列提供了壓力降和透氣性所需的平衡。應(yīng)該注意的是，雖然煙霧組分能擴(kuò)散到膨松了的纖維網(wǎng)的粗紗中，但是如圖10中的箭頭所示，通過(guò)過(guò)濾嘴10的空氣氣流，一般來(lái)說(shuō)仍平行于縱向延展的褶裥11。
根據(jù)圖1和圖2所示的裝置描述生產(chǎn)過(guò)濾嘴10的加工步驟，根據(jù)圖3至圖9所示的纖維描述無(wú)紡纖維網(wǎng)的加工步驟所產(chǎn)生的效果。
本發(fā)明的設(shè)備包括四個(gè)主要部分;(a)在一般的平面上分布無(wú)紡纖維網(wǎng)的裝置;(b)孔口收斂器(如漏斗形筒);(c)牽引纖維網(wǎng)通過(guò)漏斗形筒并把沿機(jī)械方向的拉力或牽引力施加到纖維網(wǎng)上，使纖維拉伸取向的裝置;及(d)在漏斗形筒前，加熱纖維網(wǎng)的中間部分的加熱裝置。所述的平面的用語(yǔ)意為平直的，如若是彎曲的，則不能起皺。
通過(guò)牽引無(wú)紡纖維網(wǎng)，使之通過(guò)漏斗形筒口，來(lái)制成過(guò)濾嘴或粗紗，這樣，可使纖維網(wǎng)收斂形成主褶裥和次級(jí)褶裥。當(dāng)牽引纖維網(wǎng)進(jìn)入漏斗形筒形成圖11所示的結(jié)構(gòu)時(shí)，主褶裥和小褶裥(次級(jí)褶裥)被無(wú)規(guī)則地包裹在一起。
如圖1所示，無(wú)紡纖維網(wǎng)16的輥15，通過(guò)輥軸17被安裝在設(shè)備的機(jī)架20上，軸17的兩端安裝在機(jī)架20上開(kāi)的垂直槽中(如21)，以使輥15能在垂直槽21中自由移動(dòng)。安裝在機(jī)架20上的阻尼輥18靠在輥15的下表面上，驅(qū)動(dòng)輥19與阻尼輥18以齒輪連接，驅(qū)動(dòng)輥19由帶有齒輪減速裝置的變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，來(lái)控制輥18的轉(zhuǎn)速，因此控制分散在纖維輥15上的纖維網(wǎng)的喂入速度。
輥15傳送著纖維網(wǎng)16，并且纖維網(wǎng)16繞過(guò)導(dǎo)輪22，導(dǎo)輪22的相對(duì)的兩端通過(guò)軸23與機(jī)架進(jìn)行軸頸連接。纖維網(wǎng)16繞過(guò)導(dǎo)輪并穿過(guò)小孔(漏斗形筒24)，皮帶裝置26牽引著纖維網(wǎng)16，使之通過(guò)漏斗形筒。用于生產(chǎn)香煙過(guò)濾嘴的漏斗形筒24是收斂性的漏斗形筒，它包括有錐形前端24a和收斂部分24b，漏斗形筒也可具有變化的橫截面的特點(diǎn)，在開(kāi)始工作階段，漏斗形筒前端使纖維網(wǎng)容易進(jìn)入，如帶有變化的直線段的座圈軌道。24b的部分定義為收斂器，它的內(nèi)徑小于或大約等于香煙過(guò)濾嘴的直徑。如圖1所示，漏斗形筒24固定在機(jī)架20上。
當(dāng)纖維網(wǎng)穿過(guò)漏斗形筒24時(shí)，纖維網(wǎng)16被加工成圓型粗紗線(或棒形)25，與粗紗25的兩個(gè)邊接觸的皮帶裝置26牽引著被拉伸的纖維網(wǎng)穿過(guò)漏斗形筒，皮帶裝置26包括了安裝在輥28、29、30上傳動(dòng)的非彈性皮帶27和31，其中輥30支撐在機(jī)架20上。輥28和32分別由帶有適當(dāng)齒輪減速器的變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得皮帶27按照?qǐng)D1所示以要求的線速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。包繞于輥32和33的皮帶31與皮帶27要上下對(duì)齊。安裝在皮帶27上的橫向橡膠楔子34緊夾住粗紗25并施以牽引力。因此，皮帶27和31與粗紗25的兩端邊接觸，因此當(dāng)皮帶27轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使粗紗如圖1所示向右移動(dòng)。
皮帶27和31具有適當(dāng)?shù)膶挾?，使得它們與粗紗25充分地接觸。
粗紗儲(chǔ)存在適當(dāng)?shù)娜萜?5中，以進(jìn)行后續(xù)的過(guò)濾嘴的加工。
把加熱箱36安裝在機(jī)架20上，當(dāng)纖維網(wǎng)從輥22至漏斗形筒24收斂地移動(dòng)時(shí)，加熱箱36對(duì)纖維網(wǎng)16進(jìn)行加熱。纖維網(wǎng)穿過(guò)入口槽37進(jìn)入熱箱36，并經(jīng)過(guò)槽38離開(kāi)熱箱36。由爐和鼓風(fēng)機(jī)所提供的加熱空氣在入口39處進(jìn)入熱箱36，并通過(guò)空氣出口40被回收?；厥盏目諝馑腿霠t中循環(huán)。熱箱36中裝有折流板，它使得在熱箱36中的空氣形成螺旋形氣流。另外，空氣以垂直于纖維網(wǎng)的每個(gè)表面的方向?qū)?垂直的方向)，加熱的空氣與熱箱36中的頂層和底層纖維網(wǎng)16接觸。也可用其它類(lèi)型的加熱器如電加熱器。
對(duì)于圖2來(lái)說(shuō)，牽引纖維網(wǎng)16，使之從很平的約束端16a收斂地穿過(guò)加熱箱36，并穿過(guò)漏斗形筒24，形成圓柱型粗紗，或根據(jù)漏斗形筒24的橫截面形狀形成其它形狀。纖維網(wǎng)16連續(xù)地通過(guò)三個(gè)不同的區(qū)域，這三個(gè)區(qū)域把平的纖維網(wǎng)16a轉(zhuǎn)變成圓柱型或相似于橢圓型的致密粗紗25。在區(qū)域16b中，纖維網(wǎng)16以大褶裥的形式存在，在區(qū)域16c中，纖維網(wǎng)16被加熱到軟化纖維的溫度下，這樣就加快了纖維網(wǎng)沿機(jī)械方向的拉伸，并在橫向變窄，在區(qū)域16d中，把纖維網(wǎng)會(huì)聚到漏斗形筒24的同時(shí)，褶裥的纖維形成了無(wú)規(guī)則地包裹在一起的次級(jí)褶裥。
對(duì)于許多聚合物來(lái)說(shuō)，加熱區(qū)的適當(dāng)溫度范圍在45℃至200℃之間(對(duì)于許多聚烯烴來(lái)說(shuō)，最好在100℃至175℃之間)，最好，所提供的熱量可把纖維網(wǎng)的溫度升高到或接近該聚合物的彈性狀態(tài)下的溫度(即在10℃的范圍內(nèi))所用的聚合物的溫度至少為20℃范圍，最好至少為35℃范圍內(nèi)。更好為至少是50℃范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，在某些應(yīng)用中，如直線纖維的生產(chǎn)和加工過(guò)程中，從無(wú)紡纖維的收集器輸送出的熱纖維在加熱區(qū)域內(nèi)僅被加熱10℃至20℃，使該聚合物在彈性狀態(tài)下。
如圖3和圖4所示，一般來(lái)說(shuō)，直的纖維網(wǎng)16a的纖維45，在纖維網(wǎng)16的平面內(nèi)無(wú)規(guī)則伸長(zhǎng)，為了描述的方便，“X”指機(jī)械方向(MD)，“Y”指橫向(TD)，“Z”指垂直方向(VD)。
雖然，熔噴法非織造纖維網(wǎng)通常被認(rèn)為是由連續(xù)的單纖維組成的許多纖維，在這里，為了描述的方便，單纖維將指為取向纖維，因此，在纖維網(wǎng)中，切斷了的連續(xù)的單纖維被認(rèn)為是纖維的聚集。
如圖4所示，在16a處，機(jī)械方向上受拉伸的纖維網(wǎng)在X-Y平面上基本上是平直的。當(dāng)纖維網(wǎng)16進(jìn)入?yún)^(qū)域16b時(shí)，受拉伸的纖維16的端部收斂，并且形成主褶裥。
當(dāng)打了褶的16b區(qū)域內(nèi)的平面纖維網(wǎng)通常進(jìn)入?yún)^(qū)域16c時(shí)，纖維網(wǎng)被加熱并被拉長(zhǎng)、纖維42呈現(xiàn)出了不同的方向，纖維45a的大部分被牽引并沿著機(jī)械方向(X方向)排列成為縱向纖維，該縱向纖維帶有一些被壓縮，被彎曲的且與縱向纖維交叉的纖維45b。(圖5表示了縱向纖維45a和交叉纖維45b)。圖6中，表示了由纖維的排列方向產(chǎn)生的大褶裥和在區(qū)域16c內(nèi)轉(zhuǎn)變過(guò)程引起的大褶裥，在機(jī)械方向上拉伸了的縱向纖維45a的排列方向?qū)е铝私徊胬w維45b的折疊，并且45b向頂層和底層表面突起，這些表面在Z軸的方向上被定義為縱向纖維45a，圖4和圖6的比較表明了由交叉纖維45a產(chǎn)生的膨化變形的程度，值得注意的是被定義為縱向纖維45a的纖維網(wǎng)的厚度(Z2)小于被定義為交叉纖維45b的纖維網(wǎng)的厚度(Z3)這是因?yàn)?，膨松的交叉纖維45b輕微地拉伸了縱向纖維的排列，并且向定義為縱向纖維45a的厚度方向輕微地突起，圖4的Z1和Z2是近似于相等的。圖7實(shí)際上是一種放大了的顯微照片(400倍)，它表明了在形成膨化變形的過(guò)程中，交叉纖維45b的形狀。如圖所示，膨化變形是由于在Z軸方向上交叉纖維的折疊并向縱向纖維45a的外部突起。
當(dāng)收斂的纖維網(wǎng)16通過(guò)區(qū)域16c時(shí)，加熱軟化了纖維45a和45b，使縱向纖維45a進(jìn)一步沿機(jī)械方向取向，并進(jìn)一步地加快了交叉纖維45b的彎曲/或折疊，當(dāng)纖維網(wǎng)繼續(xù)收斂時(shí)，如圖8所示，在纖維網(wǎng)16的大褶裥上的次級(jí)褶裥為波紋形狀，因此，當(dāng)纖維網(wǎng)進(jìn)入臨界區(qū)域16d時(shí)，易彎曲的交叉纖維45b和次級(jí)褶裥使得纖維網(wǎng)16無(wú)規(guī)則地彎曲，折疊。當(dāng)牽引纖維網(wǎng)通過(guò)漏斗形筒時(shí)，易彎曲的交叉纖維45b和次級(jí)褶裥致密地結(jié)合在一起。次級(jí)褶裥和主褶裥一起加入了纖維網(wǎng)16的膨化變形。如圖11所示，這是縱向彎曲作用和膨化變形作用的結(jié)合，通過(guò)加熱纖維和拉伸纖維，增加了收斂纖維的彎曲性并提供了均勻一致結(jié)構(gòu)的纖維。
圖11說(shuō)明了在成品粗紗25中，膨化了的纖維網(wǎng)16無(wú)規(guī)則地包裹。每個(gè)褶裥中的次級(jí)褶產(chǎn)生了許多彎曲，以致當(dāng)纖維網(wǎng)被拉入漏斗形筒24時(shí)，纖維網(wǎng)能容易地與漏斗形筒的圓柱外形相一致。每個(gè)次級(jí)褶裥給收斂纖維網(wǎng)提供了一個(gè)潛在的彎曲場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)纖維網(wǎng)接近漏斗形筒口時(shí)，由次級(jí)褶裥所提供的潛在的彎曲場(chǎng)所的纖維使主褶裥重疊，當(dāng)主褶裥和次級(jí)褶裥包裹在一起，進(jìn)入漏斗形筒口時(shí)，從主褶裥中不易分辨出次級(jí)褶裥，它們以無(wú)規(guī)則的螺旋形式彎曲和折疊。
如圖11所示，由于重疊了的主褶裥和次級(jí)褶裥的卷曲結(jié)構(gòu);重疊的主褶裥和次級(jí)褶裥就提供了許多的氣體通道46，值得特別注意的是，通過(guò)過(guò)濾嘴的通道46的氣體流通常與褶裥平行。并且膨松了的纖維大大地保存著過(guò)濾嘴的透氣性。已確信，次級(jí)褶可以具有無(wú)大的不均勻的氣體空間的均勻一致透氣性的致密的包裝。
如上所述，纖維網(wǎng)16的膨化變形指在Z軸方向上，交叉纖維的伸長(zhǎng)和突起，并且在主褶上，次級(jí)褶裥的重疊，軟好地，膨化變形至少為20%，更好為30%，最好為50%，這樣最好把纖維網(wǎng)16的厚度Z4至少增加至超過(guò)Z1的30%，最好超過(guò)Z1的50%。雖然膨化變形的上限取決于幾個(gè)因素，但是約為200%至300%的膨化變形是可能的。
實(shí)驗(yàn)表明，若纖維不經(jīng)過(guò)膨化變形，纖維網(wǎng)的褶會(huì)很緊密地包裹在一起，以致氣體不能在可滿(mǎn)意的不同壓力下，流過(guò)過(guò)濾嘴。圖13是用沒(méi)有膨松的纖維制成的過(guò)濾嘴的橫剖面的放大圖?？梢钥吹?，雖然它存在著主褶，但是缺乏次級(jí)褶裥，也就是說(shuō)，如果在纖維網(wǎng)16中，不形成次級(jí)褶裥的話(huà)，纖維網(wǎng)的彎曲就產(chǎn)生不了不均勻的眼子針，如在47處。
如上所述，本發(fā)明的方法包括三個(gè)主要的步驟(a)分配大體平展排列的纖維網(wǎng)(即在16a處);(b)牽引纖維網(wǎng)通過(guò)孔口收斂裝置，孔口收斂裝置的直徑大約等于過(guò)濾嘴的直徑;(c)在16a和孔口收斂裝置24之間一段中間區(qū)域內(nèi)加熱纖維網(wǎng)。
牽引受約束的纖維網(wǎng)16通過(guò)收斂裝置24時(shí)，對(duì)纖維網(wǎng)進(jìn)行了拉伸，當(dāng)纖維網(wǎng)收斂時(shí)，形成了褶裥。加熱步驟使纖維41松施，這樣就增加了纖維沿機(jī)械方向的伸長(zhǎng)和取向。最終橫向的收縮促進(jìn)了小褶裥的形成和纖維網(wǎng)16中交叉纖維45b的彎曲和膨松。
本發(fā)明重要問(wèn)題是材料參數(shù)和操作參數(shù)材料參數(shù)熔噴法非織造纖維網(wǎng)所用的特殊類(lèi)型的熔噴法非織造纖維網(wǎng)，在單位重量和尺寸兩方面，對(duì)本發(fā)明目的是至關(guān)重要的。
熔噴法是生產(chǎn)無(wú)紡纖維網(wǎng)的方法，該無(wú)紡纖維網(wǎng)包括了在兩個(gè)方向上通常無(wú)規(guī)則排列的微纖維(即在X-Y平面內(nèi))，簡(jiǎn)單地說(shuō)，熔噴的加工方法涉及了從一排排帶有小孔的模子中擠出熔化了的樹(shù)脂的方法。從小孔擠出的纖維經(jīng)過(guò)帶有一排小孔的模子的對(duì)邊傳送過(guò)來(lái)的熱空氣加熱后，伸長(zhǎng)并變細(xì)。這種纖維被放下，自身粘合，并以無(wú)規(guī)則的形式聚集在收集輥上或在運(yùn)輸帶上。(典型地如圖3和圖4所示)。制造熔噴法非織造纖維的設(shè)備和方法在美國(guó)專(zhuān)利第4，818，463和第3978，185中已公開(kāi)。在這里可以參考這兩篇專(zhuān)利所公開(kāi)的內(nèi)容。
熔噴法非織造加工方法的改變生產(chǎn)出了各種種類(lèi)和尺寸的纖維網(wǎng)。由于在纖維網(wǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，收集器的位置，結(jié)構(gòu)和其它加工參數(shù)，通過(guò)利用氣體排出量的配合，可增加纖維網(wǎng)的表面積和纖維網(wǎng)的膨松結(jié)構(gòu)。對(duì)于特殊應(yīng)用，本專(zhuān)業(yè)的熟練技術(shù)人員，為了特殊的最終用途，這些改變是很容易進(jìn)行優(yōu)選的。以下描述，用于本發(fā)明的熱塑性聚合物和纖維網(wǎng)。
熱塑性樹(shù)脂有聚烯烴(包括聚乙烯，聚丙烯，它們的共聚物和三元共聚物)、聚酯，尼龍，己烯-醋酸乙烯共聚物。合成橡膠、聚酰胺、聚苯乙烯、聚三氟氯己烯，和這些物質(zhì)的混合物。最好的樹(shù)脂聚烯烴，它包括聚丙烯家族的均聚物和共聚物。聚乙烯和高分子聚烯烴，更好樹(shù)脂為乙烯和丙烯的均聚物和共聚物，聚乙烯包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯，液體低密度聚乙烯(LLDPE)和密度很低的一種聚乙烯。聚乙烯是所用的最普通的樹(shù)脂，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，熔噴樹(shù)脂的制造和分子量是公知的。
熱塑性纖維網(wǎng);下面為用于本發(fā)明的熔噴法非織造纖維網(wǎng)的物理特性粗略的 較好的 最好的范圍 范圍 范圍纖維的尺寸 0.5～20微米 1-10微米 2-8微米
(平均直徑)纖維網(wǎng)的厚度 1-25密耳 2-15密耳 3-8密耳纖維網(wǎng)的寬度 6-60英寸 12-60英寸 16-40英寸纖維網(wǎng)的縱橫比＊ 240～60，000 800～24，000 2000-13000纖維網(wǎng)的單位重量 2-52克/米24-26克/米25-17克/米2＊纖維網(wǎng)的寬度與厚度的比值上面所示的纖維尺寸，縱橫比(取決于厚度和寬度)和纖維網(wǎng)的單位重量的數(shù)值是可變換的。
微小尺寸的纖維是適用于過(guò)濾的理想材料，這些纖維與其它纖維相比，可生產(chǎn)出重量密度很低的纖維網(wǎng)。如上所述，在本發(fā)明的生產(chǎn)條件下，微小尺寸的纖維可迅速地進(jìn)行膨化。
纖維網(wǎng)16的厚度對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)是很重要的。若纖維網(wǎng)的厚度大于25密耳時(shí)，把纖維膨松是困難的。因此，它就不能在漏斗形筒的包裝時(shí)，形成需要的褶裥。若纖維網(wǎng)的厚度不大于15密耳時(shí)，可得很好的性能，更好地是纖維網(wǎng)的厚度不大于8密耳。
在聚合物或纖維網(wǎng)中，可以使用添加劑，它增加了聚合物或纖維網(wǎng)的過(guò)濾性和吸收作用。
工藝條件工藝條件包括收斂角，伸長(zhǎng)量、熱量的利用和為了保持粗紗25的直徑任選的設(shè)備的應(yīng)用。其中收斂角為在16a處平幅(如圖2所示)到漏斗形筒24處的最小尺寸之間形成的角度。
粗略的 較好的 最好的范圍范圍 范圍收斂角(A) 10°～30° 12°～25° 15°～20°漏斗形筒的內(nèi)徑(英寸)＊ 0.1～0.7 0.15～0.4 0.2～0.35
漏斗形筒的面積(平方英寸)0.01～1.0 0.02～0.5 0.03～0.3沿機(jī)械方向的拉長(zhǎng)率(%) 15～300 20～100 40～75溫度(℃) 45～250 100～200 120～175＊最小尺寸當(dāng)然，上述工藝條件的有效值在一定程度上取決于纖維的特性，溫度和操作速度，可以很容易地修改纖維網(wǎng)的工藝條件，以達(dá)到最佳的條件，上述的值是可以變換的。
操作纖維網(wǎng)輥15放入槽21中，纖維網(wǎng)16繞過(guò)輥22并被喂入漏斗形筒24(實(shí)際上，漏斗形筒24具有著分離的結(jié)構(gòu)，在操作開(kāi)始階段，讓漏斗形筒張開(kāi)，插入纖維網(wǎng)，然后合上漏斗形筒)，粗紗25布置在皮帶27和31之間，并輸入到收集器35內(nèi)。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)輥18和28達(dá)到所要求的速度時(shí)，開(kāi)始操作，加熱空氣流過(guò)熱箱36。
當(dāng)受拉的未加熱的纖維網(wǎng)在區(qū)域16b處收斂時(shí)，在纖維網(wǎng)中形成了主褶。
當(dāng)加熱的纖維網(wǎng)16在16c和漏斗形筒24之間被拉伸時(shí)，大部分纖維沿機(jī)械方向排列并形成縱向纖維45a，剩下的纖維45b被膨化成交叉纖維，該交叉纖維沿著與機(jī)械方向橫向的方向伸長(zhǎng)，除了收斂作用外，在橫向的方向上的纖維網(wǎng)16變窄。
圖6和圖7表示了在區(qū)域16c中，拉伸帶有主褶裥的纖維網(wǎng)的初始效果，當(dāng)纖維變窄時(shí)，縱向纖維45a在機(jī)械方向上排列，交叉纖維45b被膨化(彎曲)分散在交叉纖維45b的縱向纖維45a緊緊地包裹在一起。交叉纖維45b折疊并沿Z軸方向膨松纖維網(wǎng)向外(在Z軸方向)突起。
當(dāng)纖維網(wǎng)16繼續(xù)留在加熱的區(qū)域內(nèi)，由于大量的次褶的形成，褶裥的數(shù)量增加，褶裥的波幅減少，在漏斗形筒24的上游，褶的數(shù)量立刻達(dá)到了最大值。
在進(jìn)入漏斗形筒24時(shí)，如圖11所示，褶裥無(wú)規(guī)則地分布于粗紗25之中，膨化變形在平行于褶裥的方向上提供了透氣性。若褶裥48不被膨化，如圖13所示，它們將緊緊地靠在一起，而沒(méi)有氣體流動(dòng)的空間(即通常的緊密的結(jié)構(gòu))。
當(dāng)粗紗離開(kāi)了漏斗形筒24時(shí)，它通常具有著良好的穩(wěn)定性，而只有少量的回彈23。然而，通過(guò)以下方法可增加尺寸的穩(wěn)定性，(a)加熱棒的圓周，至少使纖維的一部分溶化或;(b)通過(guò)在漏斗形筒處或在其下游，把粘接劑加入到粗紗25中或(C)用紙或薄膜包裹粗紗25，(d)在漏斗形筒內(nèi)，加熱棒式(e)用上述方法的組合。把粗紗25收集起來(lái)并在后續(xù)過(guò)程中把它切成用于香煙時(shí)的適當(dāng)長(zhǎng)度。
香煙過(guò)濾嘴如圖11和圖12所示，香煙過(guò)濾嘴由許多的膨松的和打了褶的部分48和49組成，它們以無(wú)規(guī)則的螺旋形式包裹在一起并相對(duì)于過(guò)濾嘴的軸向縱向延展，在過(guò)濾嘴中的每個(gè)褶的波幅在寬度范圍內(nèi)的變化取決于以下幾個(gè)因素，它們包括纖維網(wǎng)的厚度、組織、寬度，縱橫比和伸長(zhǎng)量。然而，波幅范圍通常是2至15倍纖維網(wǎng)的厚度。例如，對(duì)于厚度為3至8密耳的纖維網(wǎng)來(lái)說(shuō)，褶裥的波幅將在大約6至80密耳的范圍內(nèi)變化，雖然，次級(jí)褶裥在主褶裥上的重疊從圖11上不是很容易看清楚，但是圖12表示出了這種情況，如圖12所示，當(dāng)撕開(kāi)過(guò)濾嘴11的纖維網(wǎng)16的端部時(shí)，大的主褶裥確定了纖維網(wǎng)16的卷曲排列，對(duì)于主褶裥48的每個(gè)腿來(lái)說(shuō)，次級(jí)褶裥49形成了卷曲的形狀。在主褶裥11的每個(gè)腿上，通常由5至25個(gè)次級(jí)褶裥49組成。
應(yīng)用于香煙的過(guò)濾嘴10應(yīng)具有下列特性參數(shù)粗略的范圍 最好的范圍過(guò)濾率% 50～95 60～90壓力降(毫米水柱) 45～95 55～90試驗(yàn)準(zhǔn)備一卷用于香煙過(guò)濾嘴的熔噴法非織造纖維網(wǎng)，該纖維的種類(lèi)如下材料聚丙烯纖維尺寸 7-10微米(平均直徑)寬度 20英寸厚度 0.004英寸單位重量 13克/米2由上述纖維生產(chǎn)出的熔噴法非織造香煙過(guò)濾嘴在不同的拉伸速率下分別加工，生產(chǎn)出了具有過(guò)濾性和壓力降性能的兩個(gè)等級(jí)的過(guò)濾嘴，該過(guò)濾嘴在工業(yè)中為“普通型”和“輕量型”，熔噴法非織造纖維卷15放在如圖1所示的設(shè)備上，收斂角大約為17°，漏斗形筒口裝置的直徑為6毫米(0.24英寸)，在加熱區(qū)域內(nèi)，吹在纖維網(wǎng)16上的空氣溫度為140℃。
對(duì)于熔噴非織造普通纖維來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)纖維網(wǎng)阻尼輥18和皮帶傳動(dòng)裝置26，使通過(guò)裝置26的粗紗25的線速度比繞在輥15上的纖維網(wǎng)16的線速度大50%，這樣，就在機(jī)械方向上提供了纖維網(wǎng)50%的伸長(zhǎng)量。纖維網(wǎng)大部分的伸長(zhǎng)量發(fā)生在加熱區(qū)內(nèi)。
對(duì)于熔噴非織造“輕型”纖維來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)纖維阻尼輥18和皮帶驅(qū)動(dòng)裝置26，使通過(guò)裝置26的粗紗25的線速度比繞在輥上的纖維網(wǎng)的線速度大25%，這樣，就在機(jī)械方向上提供了纖維網(wǎng)25%的伸長(zhǎng)量，所生產(chǎn)出的過(guò)濾嘴具有著在“輕型”類(lèi)型中的過(guò)濾性和壓力降?！拜p型”在較高的壓力降下，通常只有較好的過(guò)濾效果。纖維網(wǎng)的絕大部分的伸長(zhǎng)量在加熱區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。
收集粗紗25，把它切成大約25毫米的長(zhǎng)度，并把它插入一個(gè)不透氣的塑料筒的孔中，塑料筒模仿著香煙過(guò)濾嘴的形狀，其直徑為8毫米。
根據(jù)本發(fā)明，把取自普通商用牌號(hào)的普通型和輕型香煙棒(即去掉過(guò)濾嘴的香煙)，插入塑料管，把該香煙分別與“普通型”和“輕型”熔噴法非織造的過(guò)濾嘴的兩個(gè)樣品密封在一起，為了避免空氣對(duì)過(guò)濾效率的特性的沖淡，不允許空氣滲入過(guò)濾嘴。用于與熔噴法非織造纖維制成的過(guò)濾嘴相對(duì)比的商用過(guò)濾嘴也不利用沖淡的作用。分別對(duì)商用帶過(guò)濾嘴的香煙樣品和熔噴法非織造纖維制成的過(guò)濾嘴與煙棒相接樣品進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試他們的過(guò)濾效率和壓力降把每個(gè)帶過(guò)濾嘴的香煙樣品與抽煙機(jī)的真空管相連，在香煙過(guò)濾嘴和原之間，該抽煙機(jī)有一個(gè)0.225微米(額定含孔尺寸)的隔膜過(guò)濾閥。每種樣品抽吸8至9次，噴煙時(shí)間為2.5秒，在氟菜則(Frazier)空氣機(jī)中，在額定空氣流速15CC/秒的條件下，測(cè)試通過(guò)去掉香煙棒每個(gè)過(guò)濾嘴的壓力降。濾除顆粒的效率(PRZ)用下面的公式求出。
PRE＝(duf/dwf+dwt)×100其中dwf為在每一試驗(yàn)期間，過(guò)濾嘴重量的變化量，
dwt為在試驗(yàn)期間，過(guò)濾閥的重量變化量因此濾除顆粒的效率為過(guò)濾嘴，捕捉到的顆粒量與過(guò)濾嘴和過(guò)濾閥上收集的總顆粒量之比。
表1給出了試驗(yàn)中濾除顆粒的效率和壓力降。
表1試驗(yàn) 濾除顆粒的效率 壓力降 比率% 毫米水柱 (PRE/PD)1、商用普通型過(guò)濾嘴 54 59 0.912、商用輕型過(guò)濾嘴 67 83 0.813、普通型熔噴非織造 66 55 1.20過(guò)濾嘴4、輕型熔噴非織造 88 87 1.01過(guò)濾嘴5、在機(jī)械方向不伸長(zhǎng)的 51 55 0.93熔噴非織造過(guò)濾嘴＊壓力降是在通過(guò)過(guò)濾嘴的額定空氣流為15CC/秒的條件下，測(cè)定的。
值得特殊注意的是普通型熔噴非織造纖維的濾除顆粒效率為66%，與之相比商用普通型過(guò)濾嘴和在機(jī)械方向上不伸長(zhǎng)的過(guò)濾嘴的濾除顆粒的效率分別為54%和51%。輕型熔噴法非織造過(guò)濾嘴的濾除顆粒的效率為88%，而商用輕型過(guò)濾嘴的濾除顆粒的效率為67%，也應(yīng)該看到熔噴非織造過(guò)濾嘴的壓力降與相應(yīng)的商用的過(guò)濾嘴的壓力降是類(lèi)似的，把第3個(gè)試驗(yàn)和第4個(gè)試驗(yàn)與第五個(gè)試驗(yàn)相比，可以看出在過(guò)濾效果上，沿機(jī)械方向伸長(zhǎng)的影響。
濾除顆粒效率和壓力降的平衡(在這里稱(chēng)為比率)被表示為濾除顆粒效率與壓力降的比值。如表1所示，本發(fā)明的過(guò)濾嘴的這種比率不小于1，而所有其它過(guò)濾嘴的比率小于1，由于普通型和輕型過(guò)濾嘴的壓力降不同，所以它們的比率也是不同的。普通型過(guò)濾嘴的壓力降小于輕型過(guò)濾嘴的壓力降。
對(duì)于本發(fā)明的普通型過(guò)濾嘴來(lái)說(shuō)(壓力降為70或更小)，它較好的比率為0.95或更大，更好為1.0或更大。對(duì)于本發(fā)明的輕型過(guò)濾嘴來(lái)說(shuō)(壓力降為70以上)，它較好比率為0.85和0.85以上，更好為0.9或0.9以上。正如表1的數(shù)值所示，很清楚，現(xiàn)有的商用過(guò)濾嘴不能達(dá)到這些比率。
我們已描述了本發(fā)明，特別是提到的熔噴非織造纖維網(wǎng)特性，它是較好的，然而，要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明也可考慮用其它無(wú)紡纖維網(wǎng)(無(wú)規(guī)則聚集在一起的纖維)，特別是紡粘纖維網(wǎng)，若其它的無(wú)紡纖維網(wǎng)在機(jī)械方向能達(dá)到所需的伸長(zhǎng)量并能夠產(chǎn)出具有在這里所描述的過(guò)濾特性的過(guò)濾嘴的話(huà)，這種無(wú)紡網(wǎng)也可以使用。
在不違背本發(fā)明的原則的情況下，本發(fā)明可以進(jìn)行很多改變。例如，可利用其它機(jī)理(如對(duì)熔噴法非織物香煙過(guò)濾嘴來(lái)說(shuō)，用稀釋的機(jī)理來(lái)增加過(guò)濾性。
同樣，當(dāng)牽引纖維網(wǎng)通過(guò)漏斗形筒時(shí)，在加熱區(qū)域和漏斗形筒之間，可以冷卻(或允許冷卻)加熱成褶裥的纖維網(wǎng)并保存著纖維網(wǎng)的小褶裥。
另一些改變是用于本發(fā)明的帶有無(wú)紡纖維的傳輸線的變化，其中纖維網(wǎng)直接地取自于收集器并按照本發(fā)明進(jìn)行加工。
另外的一些變化包括在無(wú)紡纖維收集器隔板上的特殊形狀，這樣就產(chǎn)生出了不光滑的纖維或在纖維網(wǎng)的表面上生產(chǎn)出脆纖維，該纖維網(wǎng)的表面注定了所打的小褶裥的折疊，例如這種形狀可生產(chǎn)出周期性橫向偏移的縱向纖維，提供了沿過(guò)濾嘴周期性軸向流動(dòng)的通道。
最后，本發(fā)明制造出的粗紗可用在其它類(lèi)型的過(guò)濾器中，在過(guò)濾器中的氣流是在褶裥和小褶裥的方向上橫向流動(dòng)的。若粗紗以圓形結(jié)構(gòu)放在油過(guò)濾器或空氣過(guò)濾器中，那么過(guò)濾器中的流體的流動(dòng)是沿著粗紗的軸向流動(dòng)的。
權(quán)利要求
1.一種制造用于流體過(guò)濾器的過(guò)濾粗紗的方法包括a)收斂地把熱塑性的無(wú)紡纖維網(wǎng)分布在平面位置上。b)牽引所分布的纖維網(wǎng)，陸續(xù)地通過(guò)加熱區(qū)域和小孔，生產(chǎn)出粗紗，其中小孔具有圓形或橢圓形的橫截面，所約束的纖維和小孔之間的纖維網(wǎng)收斂的角度在10°至30°之間，在機(jī)械方向上離開(kāi)小孔的粗紗移動(dòng)的速度至少比在機(jī)械方向上纖維網(wǎng)的分布速度快15%，因此纖維網(wǎng)的纖維被取向并且在機(jī)械方向上纖維網(wǎng)至少被拉伸15%。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于無(wú)紡纖維網(wǎng)是一種熔噴法非織造纖維網(wǎng)并且熱塑性無(wú)紡纖維網(wǎng)是聚烯烴。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚烯烴選自于乙烯和丙烯的均聚物和共聚物。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，牽引纖維網(wǎng)通過(guò)加熱區(qū)域，使纖維網(wǎng)至少膨松30%。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于熔噴法非織造纖維網(wǎng)的寬度在6至10英寸的范圍內(nèi)，纖維網(wǎng)的縱橫比在240至60，000范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，無(wú)紡纖維網(wǎng)的纖維的平均直徑為1微米至10微米之間。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，加熱區(qū)的溫度保持在熱塑性物質(zhì)的彈性區(qū)的溫度范圍內(nèi)或接近該溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，加熱區(qū)域的溫度至少為低于彈性區(qū)溫度的10℃范圍內(nèi)，并且不大于彈性區(qū)最高溫度。
9.一種生產(chǎn)過(guò)濾用粗紗的方法，包括a)從儲(chǔ)纖維網(wǎng)處分布平的熱塑性熔噴法非織造纖維網(wǎng);b)傳送纖維網(wǎng)以平的狀態(tài)通過(guò)支撐裝置;c)從平的維持裝上，收斂地傳送纖維網(wǎng)ⅰ)通過(guò)未加熱區(qū)域，使纖維網(wǎng)形成主褶裥，ⅱ)通過(guò)加熱區(qū)域，軟化纖維，形成加在主褶裥上的次級(jí)褶，和ⅲ)通過(guò)小孔，使主褶裥和次級(jí)褶裥無(wú)規(guī)則地包裹成粗紗，在機(jī)械方向通過(guò)小孔的纖維移動(dòng)速度至少比在機(jī)械方向上從儲(chǔ)纖維網(wǎng)處纖維的分布速度快20%。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，加熱區(qū)域的溫度至少高于在儲(chǔ)存纖維處纖維溫度的20℃，因此，打褶至少使纖維網(wǎng)膨松了20%。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，收斂角在10°至30°之間。
12.一種生產(chǎn)粗紗的方法，包括a)從一個(gè)輥上分布一科熔噴法非織造纖維網(wǎng)，b)牽引所分布的纖維網(wǎng)，陸續(xù)地(ⅰ)通過(guò)平的位置上的支撐纖維的裝置(ⅱ)收斂地通過(guò)一個(gè)未加熱區(qū)域在此形成主褶裥。(ⅲ)收斂地通過(guò)一個(gè)加熱區(qū)域，在此纖維網(wǎng)的纖維在機(jī)械方向上取向，并且在主褶裥上形成了次級(jí)褶裥;和(ⅳ)通過(guò)漏斗形筒形成了粗紗，平的纖維網(wǎng)和漏斗形筒之間的收斂角度為10°至30°之間，在機(jī)械方向上通過(guò)漏斗形筒的纖維網(wǎng)的移動(dòng)速度比纖維的分配速度快20%至10%之間。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，熔噴法非織造纖維網(wǎng)為聚烯烴。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的聚烯烴為乙烯或丙烯的聚合物或共聚物，聚烯烴的寬度為12至60英寸之間，縱橫比為800至24，000之間。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，纖維的平均直徑在1微米至10微米之間，纖維的單位重量在4至26克/平方米之間。
16.一種制造用于香煙過(guò)濾嘴的粗紗的方法，包括a)在平的位置上限制地分配熔噴熱塑性纖維網(wǎng)，纖維的平均直徑在1至10微米之間，纖維網(wǎng)的寬度在12至48英寸之間，纖維網(wǎng)的厚度在2至15密耳之間，單位重量在4至26克/平方米之間。b)牽引纖維網(wǎng)收斂地穿過(guò)非加熱區(qū)域，加熱區(qū)域和小孔，加熱區(qū)域的溫度至少高于纖維網(wǎng)環(huán)境溫度35℃以上，以軟化并且加快纖維網(wǎng)的取向，形成粗紗的孔的尺寸等于用于香煙過(guò)濾嘴的直徑尺寸，通過(guò)小孔的纖維網(wǎng)的移動(dòng)速度比所分布纖維網(wǎng)的速度快15%至75%。
17.一種過(guò)濾器，包括a)由許多打了褶的熔噴法非織造熱塑性纖維組成的圓柱體，該纖維在圓柱體內(nèi)，無(wú)規(guī)則地包裹在一起，其中褶裥沿著圓柱的軸平行地延展，其特征在于，圓柱體有取向的縱向纖維的膨松了的交叉纖維，交叉纖維從縱向纖維厚度向外伸長(zhǎng)，并使纖維網(wǎng)膨化，因此提供了流體的透氣性;和b)一種不滲透流體的薄膜至少沿著圓柱體的縱向圓周部分包覆，因此，使通過(guò)圓柱體的流動(dòng)的流體軸向地通過(guò)褶裥和褶與褶之間。
18.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于，熔噴法非織造纖維是由聚烯烴組成，其中過(guò)濾嘴的直徑在0.16至0.35英寸之間。
19.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于，熔噴法非織造纖維網(wǎng)的平均直徑在1至10微米之間。
20.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于過(guò)濾器為一種香煙過(guò)濾器，它具有著以下的無(wú)稀釋過(guò)濾的特征去除顆粒的效率與每25毫米長(zhǎng)度的過(guò)濾嘴的壓力降的比率ⅰ)在壓力降為70毫米水柱或更小的情況下，該比率為0.95或0.95以上，ⅱ)在壓力降大于70毫米水柱的情況下，該比率為0.85或0.85以上。
21.如權(quán)利要求20所述的過(guò)濾嘴，其特征在于在所有的過(guò)濾嘴的壓力降下，比率為1.0或1.0以上。
22.如權(quán)利要求17所述的過(guò)濾器，其特征在于，熔噴法非織造纖維網(wǎng)是由聚烯烴纖維組成。
23.如權(quán)利要求22所述的過(guò)濾器，其特征在于，聚烯烴選自于乙烯和丙烯的均聚物和共聚物及它們的混合物。
24.一種香煙過(guò)濾嘴包括由一束重疊的螺旋式熔噴法非織造纖維網(wǎng)部分組成的圓柱體，該纖維網(wǎng)部分沿圓柱體的軸向伸長(zhǎng)，所述的纖維網(wǎng)包括取向伸長(zhǎng)的縱向纖維和交叉纖維，交叉纖維沿著縱向纖維橫向伸長(zhǎng)，并且交叉纖維部分以所定義的縱向纖維的纖維網(wǎng)厚度上向外突出，所述的突起的交叉纖維的存在，膨化了纖維網(wǎng)，所述的縱向纖維和交叉纖維的平均直徑在0.5至20微米的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求24所述的香煙過(guò)濾嘴，其特征在于，螺旋式熔噴法非織造纖維網(wǎng)包括在平直的排列內(nèi)，防止重疊部分彼此連接在一起的次級(jí)褶裥，因此，次級(jí)褶裥提供了軸向地通過(guò)香煙過(guò)濾嘴的煙霧通道。
26.從無(wú)紡纖維網(wǎng)制成粗紗的設(shè)備包括a)從無(wú)紡纖維網(wǎng)的儲(chǔ)存處限制地分布纖維網(wǎng)的裝置，b)在平面位置上支撐著一部分所分布的纖維網(wǎng)的裝置。c)把纖維網(wǎng)包裹成粗紗的一個(gè)漏斗形筒d)在粗紗上，從平的位置支撐裝置上，牽引纖維網(wǎng)通過(guò)漏斗形筒的操作裝置，收斂角為10°至30°之間，在此，形成了主褶裥。
27.一種過(guò)濾嘴包括，a由打了褶的熔噴法非織造熱塑性纖維網(wǎng)組成的圓柱體，該纖維網(wǎng)具有許多主褶裥和在每個(gè)主褶裥上形成的許多次級(jí)褶裥，所述的纖維網(wǎng)被包裹在一起，其特征在于，主褶裥部分被重疊在一起并沿著平行于圓柱體的軸向延展，并且次級(jí)褶裥膨化了纖維網(wǎng)，因此，提供了流體的透氣性;b)沿著圓柱體的縱向部分的圓周包覆的包裹物，從而使通過(guò)圓柱體的流動(dòng)的流體軸向地通過(guò)褶裥和褶與褶之間。
全文摘要
用于一種香煙煙霧過(guò)濾的一種過(guò)濾嘴的制造方法為，讓平的受約束的纖維網(wǎng)陸續(xù)地通過(guò)加熱區(qū)域和漏斗形筒，以形成粗紗，該粗紗可用來(lái)加工成過(guò)濾嘴，該方法將產(chǎn)生纖維的縱向牽引取向及由于橫向纖維而得到膨化。主褶在纖維網(wǎng)中所形成的最初的褶裥和次級(jí)褶裥被包裹成圓柱形粗紗，褶裥引起了纖維網(wǎng)的膨化變形，并提供了通過(guò)過(guò)濾嘴的流體的透氣性。
文檔編號(hào)A24D3/04GK1056805SQ91103598
公開(kāi)日1991年12月11日 申請(qǐng)日期1991年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1990年5月4日
發(fā)明者小·查爾斯·伯納德·哈森鮑勒 申請(qǐng)人:小·查爾斯·伯納德·哈森鮑勒