[发明专利]形成具有熔喷芯元件的熔喷滤筒的方法和设备及由其形成的滤筒

说明书

                     本发明的领域

本发明通常涉及流体过滤领域。特别是，本发明涉及筒状可任意使用的滤筒，和制造其的方法和设备，该滤筒包括芯元件和围绕芯元件的非织造熔喷过滤介质。

                     本发明的背景

由熔喷不确定(连续)长度的聚合纤维的非织造团形成的滤筒是公知的，它广泛用于流体过滤。典型的，通过使聚合物穿过与熔喷模相关的孔口挤压以形成连续长度纤维，并将该连续长度纤维引向轴向细长的旋转芯轴来制造这种熔喷滤筒。在熔喷期间，惰性气体(例如空气)流作用于熔融纤维上，以便将纤维削弱成较细的直径并将削弱了的纤维随机分布在芯轴上。因此，随着时间的过去，非织造随机混合的固化纤维的环形团堆积在芯轴上。因此，熔喷纤维的堆积团相对于熔喷模的受控制的轴向运动允许不确定长度的筒状滤筒连续成形。

这种熔喷滤筒在以前已经提出过，它采用连续制造和不用单独的芯元件。例如，无芯熔喷滤筒在授予Szczepanski等人的美国专利5340479(以后称之为“Szczepanski等人的’479专利”)中已公知。根据Szczepanski等人的’479专利，无芯熔喷滤筒由指向旋转芯轴的聚合纤维流形成，在制造过程中，该旋转芯轴用来支承熔喷聚合长丝。生成的管状过滤部分随后从芯轴轴向回缩，并包括非织造聚合长丝的中心支承区，和围绕中心支承区的非织造聚合长丝的过滤区。

具有单独的中心芯元件的管状滤筒也是公知的。在这方面，聚合纤维的变细流通常熔喷在旋转和轴向平移的芯元件上，在此，纤维允许聚集成非织造纤维团。这样，在制造过程中和后来的当滤筒就位工作时的过滤期间，芯元件形成非织造纤维团的整体中心支承结构。然而，这种滤筒与整体芯元件的成形在连续制造的基础上有些问题。

在本领域中存在一些建议，涉及在连续制造的基础上制造具有整体单独的芯元件的滤筒。例如，授予Pall的美国专利4112159和4116738(以后称之为“Pall的’159和’738专利”，其全部内容在此提供作为参考)公开了借助共轴的相互交叉的间隔件使顺序预成形的芯元件端对端临时相接，因此，在熔喷滤筒连续制造期间，相接的预成形芯元件能够作为一个单元相对于熔喷模旋转和轴向平移。熔喷纤维层顺序地在间隔件的约中点处切割，以留下在每端延伸超出芯元件的搭接处，从而有可能通过回收下一个间隔件的芯部分来拉出过滤长度。推测起来，从过滤长度切下的间隔件重新用于Pall的’159和’738专利中所公开的过程。

作为利用预成形芯元件的一个替代例子，Pall的’159和’738专利还公开了借助连续可转动管状挤压模现场成形的芯元件。这样，芯元件在连续地以具有开口中心通道的管状形式挤压成连续长度。在接收熔喷纤维之前，挤压的芯元件通过切割装置开孔或切缝，以提供若干流体从中经过的孔，以进入芯的中心开口通道。

在Pall的’159和’738专利公开的技术并非无缺点。例如，当将间隔件用作与预成形的芯元件以端对端方式连接的装置时，必须经过熔喷纤维介质在间隔件的约中点处切割，以便将滤筒的最大长度限制在预成形芯元件的长度。而且，并非完全贯穿熔喷纤维介质和间隔件进行切割，否则将导致间隔件的浪费，从而增加滤筒的总体制造成本。另一方面，芯元件的连续挤压一定与提供的可旋转的挤压模和芯穿孔装置有关，考虑到已经预成形的芯元件，该芯穿孔装置可能不会具有成本效率。

最近，制造具有预成形芯元件的连续熔喷滤筒的技术在授予Mozelack等人的美国专利5653833(以后称之为“Mozelack等人的’833专利”，其全部内容在此提供作为参考)中公开。根据Mozelack等人的’833专利，预成形热塑元件以端对端的方式共轴摩擦焊接，因此，芯元件整体相互连接。这样，在不确定长度的筒状熔喷滤筒连续制造期间，整体共轴连接的预成形芯元件可作为一个单元相对于熔喷模旋转和横移。随着聚合纤维熔喷到连接的芯元件上，滤筒预型件可切割成所需的长度(最好在线完成)。

                      发明内容

广义上说，本发明涉及具有芯元件的滤筒，该芯元件由不确定长度的连续合成聚合纤维的非过滤自支承非织造团形成，并具有由非织造不确定长度的连续合成聚合纤维团形成的至少一种环形过滤区层，还涉及制造这种滤筒的设备和方法。