CN100379482C - 用于过滤器和过滤介质的非织造布层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于过滤器、特别是用于真空吸尘器袋的非织造布层，其特征在于，非织造布层的至少一个具有预定厚度和预定面积的区域具有小于50μm的平均孔隙尺寸并且包括许多纤维，这些纤维粘接在一起以抑制纤维在平行于层表面的方向上相对运动。本发明进一步涉及一种特别用于真空吸尘器袋的过滤介质，其包括一个过滤结构，其中该过滤结构的一个表面或者一个界面上设置一个过滤纸层，该过滤纸层具有比过滤结构小的表面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于过滤器和过滤介质、特别是用于真空吸尘器袋的非织造布层。
背景技术
目前，许多真空吸尘器袋包括是非织物材料的复合材料而不是传统的过滤纸的过滤结构，这些复合材料显示出高的过滤效率和能力。
EP 0 960 645披露了这样一种现有技术的真空吸尘器袋。该现有技术结构由三层组成，亦即，在气流的方向上的厚重的熔喷层、(过滤等级)熔喷棉网层(fleece)和纺粘层或射流喷网层。上游的厚重的熔喷层位于袋的内侧，用于去除大量的灰尘颗粒，将灰尘保持在其结构上，并阻止熔喷棉网接触较大的灰尘颗粒。
现有技术的过滤结构具有高的过滤效率。然而，实际使用中现有技术导致具有小直径的细长颗粒或物体例如头发(具有大约70.2±12.3μm的直径)有穿透过滤器的趋势。这种穿透主要出现在真空吸尘器的气流与过滤器袋壁相遇之处。细长物体像矛一样穿透过滤结构。尽管这些细长物体通常不会离开过滤袋，但其中许多粘附在袋的最外层上。因此，可以从外部看到这些物体，在美学上有碍观瞻。
发明内容
有鉴于此，本发明的根本问题是提供一种适于用在过滤器和过滤介质中，特别是用于真空吸尘器袋的材料，这种材料对细长颗粒和物体具有更好的保持性。
此问题是通过用于过滤器的非织造布层来解决的，该非织造布层具有权利要求1的特征。因此，本发明提供一种用于过滤器、特别是用于真空吸尘器袋的非织造布层，其中非织造布层的至少一个区域(该区域具有预定的厚度和预定的面积)具有小于50μm的平均孔隙尺寸并包括许多纤维，这些纤维相互粘接在一起从而抑制其相互之间在平行于层表面的方向上的运动。
令人吃惊的是，已经发现具有这些特征的非织造布层减少了上述的穿透问题，同时将所需的透气性保持在高的水平上。该至少一个区域可以选择为只对应于气流与非织造布层相遇的面积。作为选择，该至少一个区域可以是非织造布层的整个面积。该区域的厚度可以在一根纤维直径的厚度量级到非织造布层的整个厚度之间的范围内变化。
这种许多纤维的粘接具有以下效果：抑制甚至阻止撞击非织造布层的细长物体在纤维平行于层表面的方向上移动。没有以这种方式粘接的松散纤维将会发生这种情况。因此，减少或者阻止了细长物体的穿透。
然而，两种纤维不必在相互接触或者交叉的每一点上都相互粘接在一起。在某些情况下如果纤维只是在某些交叉点上粘接在一起也已经足够。
按照一种优选实施例，非织造布层可以是气流成网和/或梳理成网非织造布层、纺粘非织造布层或射流喷网非织造布层或者熔喷非织造布层。
有利地，任何上面描述的非织造布层可以具有在10和100g/m2之间的标准重量，而纺粘布纤维或射流喷网布纤维可以具有0.6到12但尼尔的平均细度，熔喷布纤维可以具有1μm到15μm的平均直径，而梳理成网布纤维可以具有1-16.7但尼尔的平均细度。这些直径确保优越的过滤性和透气性特性。
按照上面描述的非织造布层的一种优选实施例，至少一个区域可以包括粘接剂。该粘接剂使得纤维以一种非常有效的方式粘接。
按照一种优选实施例，该粘接剂可以是热熔胶、冷胶、干粘接剂和/或热塑性聚合物，优选为一种粉末聚合物。在热熔胶的情况下，优选地在有粘性的热熔胶上覆盖一个附加层。热塑性粉末聚合物的一个例子是粉末聚烯烃。
在一种有利的实施例中，热熔胶的量可以在1到10g/m2之间。在更优选的实施例中，热熔胶的标准重量近似为3-5g/m2。这个标准重量一方面保证穿透的大量减少，另一方面还保证足够的透气性。
按照一种作为选择的有利实施例，该至少一个区域可以是热压延(hot calendered)区域。
上述的非织造布层可以在形式为附加层的过滤器复合材料中实施。作为选择，已经在过滤器中存在的层，例如过滤层(例如熔喷层)，支撑层(例如纺粘层)或者类似物上可以设置粘接在一起的纤维，这样就抑制了纤维的运动。
本发明还提供一种用于过滤器，特别是用于真空吸尘器袋的复合材料层，其包括：
按照前述非织造布层中的一种的第一非织造布层，和
在第一非织造布层上部的第二非织造布层，
其中在第一和第二非织造布层之间的界面上设置一种粘接剂，这样第一和/或第二非织造布层的纤维粘接在一起，并且抑制了第一和/或第二非织造布层中的纤维在平行于层表面的方向上的相对运动。
因此，这种复合材料层中的纤维在一层中、每一层中和/或两层之间粘接在一起。
按照一种优选实施例，第一或第二非织造布层是纺粘非织造布层，另一个非织造布层是熔喷非织造布层，而粘接剂是热熔胶。这种结构确保了优良的过滤性能，这是因为熔喷层可以作为过滤器，而纺粘层可以作为支撑层，这两层的组合避免了细长物体穿透该结构。
本发明进一步提供一种制造如上所述的非织造布层的方法，其包括：
处理非织造布层的至少一个区域，该区域具有预定的厚度和预定的面积，这样该非织造布层具有小于50μm的平均孔隙尺寸并且纤维粘接在一起，从而抑制了纤维在平行于层表面的方向上的相对运动。
按照该优选实施例，处理步骤包括如下步骤：
喷洒热熔胶、冷胶、干粘接剂和/或热塑性聚合物，优选为粉末聚合物，以及
施加压力以实现纤维的粘接。
按照一种作为选择的有利方法，该处理步骤包括热压延的步骤。
本发明还提供一种用于制造如上所属的复合材料层的方法，其包括如下步骤：
提供第一非织造布层，
在第一非织造布层上涂粘接剂，以及
提供第二非织造布层，
其中粘接剂位于第一和第二非织造布层之间的界面上，这样第一和/或第二非织造布层上的纤维粘接在一起，并且抑制了第一和/或第二非织造布层上的纤维在平行于层表面的方向上的相对运动。
按照一种优选实施例，这种方法进一步包括施加压力以实现纤维粘接的步骤。以这种方式，可以实现改进的纤维粘接。
另外，本发明提供一种特别用于真空吸尘器袋的过滤介质，其包括一种过滤结构，其中过滤结构的一个表面或者一个界面上设置一个过滤纸层，该过滤纸层具有比该过滤结构小的表面积。
过滤结构可以由一个单独的过滤层组成，或者可以包括几个相邻的层。在一种复合材料结构中，例如，其中一层可以作为粗过滤器而另一层可以用于过滤并保持纤细的灰尘。当然，其它多层结构也是可能的。
过滤纸层可以设置在过滤结构的一个表面上。作为选择，在多层结构中，过滤纸层还可以设置在两层之间的界面上，亦即，在结构中其中一层的一个表面上。
过滤纸层设置在过滤介质的一个区域上，这样在工作中，被过滤的气流或者其主要或最强部分遇到过滤介质，换言之，过滤纸层设置在直接暴露在被过滤气流下的区域。如此前已经指出的，过滤介质上可以设置过滤纸层，这样气流首先遇到过滤纸层，或者作为选择，气流在遇到过滤纸层之前穿过一个或几个其它层。
然而，如果过滤介质包括一层以上，并且如果过滤纸层不是设置在这些层之间而是设置在复合材料的某一个表面上，则可以以改进的方式来利用不同层的特定过滤能力。
过滤纸层具有两个功能。一方面，其增强了过滤介质从而降低了在过滤纸层区域内穿过过滤介质的细长颗粒数量。另一方面，由于在特定区域上的附加纸层，降低了过滤介质在该区域上的透气性。这意味着在过滤介质表面的这个区域上遇到过滤介质的气流发生部分偏离，因此，减少了在该区域上的气流并且气流中夹带的颗粒以降低的速度与过滤器相遇。由于这个原因，过滤器对细长颗粒和物体具有更好的保持力。
过滤纸层具有比过滤结构更小的表面积以便在总的过滤介质上保持高的透气性。如果在过滤结构的整个表面上设置过滤纸层，则过滤介质的透气性降低，导致较差的过滤效率。过滤纸层可以具有任意形状例如曲线形或者多边形。
优选地，过滤纸层可以粘接在过滤结构上。这确保在过滤介质的使用过程中过滤纸层的位置保持稳定。
按照一种优选实施例，过滤纸层可以使用一种粘接剂例如热熔胶、冷胶、干胶粘接剂和/或热塑性聚合物来粘接。
有利地，过滤纸层可以在不连续的区域上粘接到过滤结构上。换言之，不是过滤纸层的整个表面粘接在过滤结构上。可以只在过滤纸层的不连续的区域上例如以点的形式涂粘接剂。这样，由于粘接面积而造成的透气性的降低保持在小的幅度上。
优选地，过滤结构可以包括一个非织造布层。术语“非织造布”按照欧洲非织造布协会(EDANA)的定义应当理解为除纸以外的。非织造布层可以是干法成网非织造布层或者湿法成网非织造布层。优选地，非织造布层可以是气流成网、纺粘、射流喷网或者熔喷层。作为选择或者另外，过滤结构可以包括高灰尘保持能力纸，例如在EP 0960645中披露的。可以选择层的特定类型以提供所需的过滤能力，例如过滤效率和灰尘保持能力。
优选地，过滤结构可以包括至少两个非织造布层。
在上述过滤介质的一种有利的实施例中，过滤结构可以包括一个纺粘/熔喷/纺粘结构。优选地，过滤结构可以连续地包括纺粘、气流成网、纺粘、熔喷和纺粘层。这样，可以获得具有优良的过滤特性的非常有利的五层复合材料。这里，术语“连续地”只是指在过滤结构中不同层的顺序。在连续层之间的附加层也是可能的，并没有排除在此表达之外；特别是，过滤纸层可以设置在连续层之间的一个界面上。
优选地，前述过滤介质中的纺粘和/或熔喷层的可以包括聚丙烯(PP)纤维。气流成网层可以包括双组分的纤维(PP/PE)或者绒毛浆纤维或者其混合物。
按照所有前述的过滤介质的一种优选实施例，过滤纸层可以具有至少约为250l/m2/s的透气率，优选地至少约为500l/m2/s，最优选地至少约为600l/m2/s。
如上文已经描述的，过滤纸层的一个目的是使遇到过滤介质的气流的主要部分发生偏移。过滤纸层的透气性越低，空气偏移越大。然而，如果透气性太低，几乎所有的气流发生偏移，这样大多数的气流在过滤纸层区域的周围区域遇到过滤介质，这将导致细长物体在过滤纸层的周围发生穿透。过滤纸层透气性的上述下限值为细长颗粒的保持力提供极好的效果。
有利地，前述过滤介质的过滤纸层可以具有在20到100g/m2之间的标准重量，更优选地在35和50g/m2之间。过滤纸层的这些标准重量的限制确保非常有利的过滤质量，即提高的细长颗粒保持力。
本发明还提供一种由前述过滤介质组成的真空吸尘器袋。
优选地，过滤纸层可以设置在过滤结构表面的一个区域上，这样在工作中，该区域直接暴露在进入袋中的气流下。这意味着气流在进入袋中后是在这个区域遇到过滤介质。
按照一种有利的实施例，真空吸尘器袋可以包括两部分过滤介质，其中这两部分在外边缘上粘接在一起，并且其中第一部分包括一个空气入口而第二部分在与空气入口相对的区域上包括过滤纸层。因此，在工作中气流通过该入口进入真空吸尘器袋中后，直接遇到(亦即没有发生偏移和反射)位于与入口相反处的过滤介质区域，该过滤介质区域上设置过滤纸层。
过滤介质各部分的粘接可以在标准方法例如超声波粘接的帮助下或者使用例如粘接剂得以实现。过滤介质的各部分可以是粘接在一起的单独的过滤介质(例如，单独的多层复合材料)。作为选择，各部分可以是折叠在一起的单独过滤介质的一部分，然后，其边缘粘接在一起产生一个封闭的容积。例如，一个矩形过滤介质可以折叠起来从而该过滤介质的两部分(同样具有矩形形状)相互压在一起。通过对这两部分的粘接可以得到一个袋。
优选地，过滤纸层可以设置在袋的内表面或者外表面上。换言之，有利地，过滤纸层不设置在过滤介质内的界面上。
本发明的其它特征和优点将参照附图进行描述。
附图说明
图1示出了按照本发明的一种复合材料层的第一个例子的剖面视图；
图2示出了按照本发明的一种复合材料层的第二个例子的剖面视图；
图3A示出了按照本发明的过滤介质的一个例子的横截面；
图3B示出了按照本发明的过滤结构的另一个例子的横截面；
图4A示出了包括按照本发明的过滤介质的真空吸尘器袋的正视图；
图4B示出了包括按照本发明的过滤介质的真空吸尘器袋的横截面视图。
具体实施方式
图1示出了三层复合材料的一个例子的截面。气流的方向由箭头表示。第一上游层是一个靠近熔喷棉网102的厚重的熔喷层或者气流成网层101。其下游设置熔喷棉网102、纺粘层103。在熔喷棉网102和纺粘层103之间的分界面上设置热熔胶104。由于热熔胶，纺粘层103和熔喷层102的纤维粘接在一起，因而保持在相对固定的位置上。进入的细长物体例如头发可以穿透厚的熔喷布101和熔喷布102。在熔喷布102和纺粘布103之间的分界面上，每一层内的和两层之间的纤维由于热熔胶而粘接在一起。由于其粘接在一起，粘接纤维区域内的孔隙尺寸小于50μm，优选小于15μm。因此，抑制甚至阻止了纤维在界面处的相对运动；避免了头发的进一步穿透。在该例子中，被处理区域在非织造布层的整个区域上延伸。该区域的厚度非常小；只有位于界面上的纤维被粘接在一起。因此，厚度为某些纤维直径的数量级。当然，如果希望或者必需，被处理区域的厚度可以增加。
在图2中示出了另外一个例子。复合材料的结构与第一个例子(厚的熔喷布201、熔喷棉网202、纺粘层203)中相同。然而，其中没有热熔胶。取代热熔胶的是对纺粘布203进行热压延。这种热压延形成改进的区域205，纤维在该区域205上粘接在一起。按照一种优选实施例，纺粘布203是具有标准重量近似为65g/m2而平均细度约为2.5但尼尔或者标准重量近似为25g/m2而平均细度约为0.9但尼尔的聚丙烯。然后，压延步骤的优选加工参数是压力为5巴，温度为160℃，速度为10-20m/min。在该例子中，只处理纺粘布的选定区域。然而该区域的厚度与纺粘层203的整个厚度一致。因此，在最终的真空吸尘器袋中，该区域优选地布置在所进入的气流冲击袋之处。
应当理解按照本发明的非织造布层还可以使用在其它复合材料结构中。
图3A示出了五层过滤介质的横截面，该五层过滤介质可以用于真空吸尘器袋。该过滤结构连续地包括纺粘层301、气流成网层302、纺粘层303、熔喷层304和另一个纺粘层305。过滤介质工作中气流的方向由箭头表示。在过滤介质的第一纺粘层301的上游设置一个过滤纸层306。因此，该过滤纸层306设置在过滤介质的五层复合材料的一个表面上。如果该过滤介质用在真空吸尘器袋中，该表面将事实上成为袋的内表面。正如图中可以看出，过滤纸层306具有小于过滤结构的表面积。
按照本发明的过滤介质的另一个例子在图3B中示出。在该例子中，过滤介质包括与图3A中相似的五层复合材料，特别是，还包括一个由层301、304和305形成的纺粘/熔喷/纺粘结构。在图3B的例子中，过滤纸层306设置在五层复合材料的与图3A中不同的另一个表面上，该过滤纸层306将成为真空吸尘器袋的外表面，正如可以从箭头的方向上看到的一样。
图3A和3B中示出的五层复合材料结构在可以购买到的CAPAFIL 50(标准)真空吸尘器袋中被实现。这种CAPAFIL 50袋的形状在图4A和4B中示出。在CAPAFIL 50袋中，内部的纺粘层301的标准重量为17g，气流成网层302的标准重量为50g，纺粘层303的标准重量为17g，熔喷层304的标准重量为24g，外部的纺粘层305的标准重量为25g。
使用这样一种真空吸尘器袋来检验本发明的效果。这些检验结果在表I中示出。在这些检验中，以MIELE真空吸尘器S511电子仪检验了一个CAPAFIL 50(290×260mm)真空吸尘器袋。检验材料是50g的人的头发、50g稻谷(干)和150g标准灰尘(按照国际电工委员会IEC 312的矿物灰尘)的混合物。检验材料经过真空吸尘器打扫，然后该真空吸尘器工作15分钟。在此之后，数出伸出袋外的头发数量。在更长工作时间的情况下(例如表I中的后两列)，真空吸尘器工作几倍于15分钟的时间，在间隔中间有停顿。
在第一次检验中，在不加附加过滤纸层的情况下使用CAPAFIL50真空吸尘器袋。其结果在表I的第一列中示出。
然后，设置具有不同特性的尺寸为150×150mm的方形过滤纸层。过滤纸层放置在与包括气流入口的部分相对的过滤介质部分的中心、离袋的下边缘45mm处。该过滤纸层在袋的内侧和外侧分别粘接在五层复合材料上。使用了以下类型的过滤纸。
标准过滤纸
作为标准过滤纸，使用了由MB Papeles Especiales S.A.生产的VACFILT 50 MRL。按照制造商的特性表，该纸具有50g/m2的标准重量(DIN EN ISO 536)和315l/m2/s的透气率(2毫巴时DIN EN ISO9237)。设置在袋的内侧和外侧的这种纸的检验结果在表I的第2和3列中给出。
VE 45 MU纸
另一类纸是由FiberMark Gessner生产的VE 45 MU纸。按照制造商的技术数据表，这种纸具有45g/m2的标准重量(ISO 536)和400l/m2/s的透气率(200帕时EN ISO 9237)。设置在袋的内侧和外侧的这种纸的相应检验结果在表I的4和5列中示出。
VACFILT 35/7 MB
另一种检验纸是由MB Papeles Especiales S.A.生产的VACFILT35/7 WHITE。按照制造商的规格表，这种纸具有35g/m2的标准重量(DIN EN ISO 536)和大于700l/m2/s的透气率(2毫巴时DIN EN ISO9237)。相应的检验结果在表I的6和7列中示出。
正如可以在表I的1列中看到，没有任何附加的过滤纸层，在经过15分钟的检验时间后，伸出袋的头发的大概数量大于60。进一步，在使用标准过滤纸层或者VE 45 MU纸的情况下，当在袋的外侧上设置过滤纸层时，与在袋的内侧设置过滤纸层相比，头发的数量大幅下降。在使用VACFILT 35/7 MB纸的情况下，甚至在240分钟的检验时间之后，也没有头发伸出袋外，并且与过滤纸层设置在袋的内侧还是外侧无关。
图4A是按照本发明的真空吸尘器袋407的正视图。所示出的袋的形状与检验的CAPAFIL 50袋一致。在该图中，示出了过滤介质的前面部分408，该前面部分408上设置一个空气入口409。过滤介质的前面和后面部分在外边缘410处缝合在一起。
图4B示出了图4A中的袋在工作中的横截面。空气(由箭头表示)通过空气入口409进入袋中。由于空气压力，过滤介质的前面和后面部分都变弯曲。在该图中，过滤纸层412设置在后面部分(外侧)的外表面上。作为选择，过滤纸层可以设置在袋的内侧上或者设置在过滤介质内(在相邻层之间的界面上)。
设置一个方形过滤纸层406。在图4B中，过滤纸层406粘接在过滤介质上在这样一个位置上，即使得进入入口段408的空气在设置过滤纸层的区域上冲击过滤层复合材料，这将提供一种对夹带在气流中的细长颗粒的改进的保持力。
应当指出附图不代表正确的尺寸。进一步，应当理解这些例子仅仅用作图示而不是作为限制。特别是，任何过滤层复合材料可以用于本发明。进一步，真空吸尘器袋不限于特定的几何形状，而是可以具有不同的形状。
表1
| 无过滤纸层 | 标准内侧 | 标准外侧 | VE 45 MU内侧 | VE 45 MU外侧 | VACFILT35/7内侧 | VACFILT35/7外侧 | |
| 头发数量(大概) | ＞60 | ＞40 | 20-30 | ＞40 | 10-15 | 0 | 0 |
| 检验时间(分) | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 240 | 240 |
Claims (14)
1.用于真空吸尘器袋的过滤介质，其包括一种过滤结构，其特征在于，过滤结构的一个表面或界面上设置一个过滤纸层，该过滤纸层具有小于过滤结构的表面积。
2.如权利要求1所述的过滤介质，其中过滤纸层粘接在过滤结构上。
3.如权利要求2所述的过滤介质，其中使用粘接剂粘接过滤纸层。
4.如权利要求3所述的过滤介质，其中所述粘接剂为热熔胶、冷胶、干胶粘接剂和/或热塑性聚合物。
5.如权利要求2或3所述的过滤介质，其中过滤纸层粘接在过滤结构的不连续的区域上。
6.如权利要求1所述的过滤介质，其中过滤结构包括一个非织造层。
7.如权利要求1所述的过滤介质，其中过滤结构连续地包括纺粘、气流成网、纺粘、熔喷和纺粘层。
8.如权利要求1所述的过滤介质，其中过滤纸层具有至少为250l/m2/s的透气率。
9.如权利要求8所述的过滤介质，其中过滤纸层具有至少为500l/m2/s的透气率。
10.如权利要求9所述的过滤介质，其中过滤纸层具有至少为600l/m2/s的透气率。
11.包括如权利要求1-10中任一项所述的过滤介质的真空吸尘器袋。
12.如权利要求11所述的真空吸尘器袋，其中过滤纸层设置在过滤结构表面的一个区域上，这样在工作中，该区域直接暴露在进入袋中的气流下。
13.如权利要求11或12所述的真空吸尘器袋，其包括过滤介质的两个部分，其中这两个部分在外边缘处粘接在一起，并且其中第一部分包括一个空气入口，第二部分在与空气入口相对的区域上包括过滤纸层。
14.如权利要求13所述的真空吸尘器袋，其中过滤纸层设置在袋的内表面或者外表面上。
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