CN1213786C - 静电纤维过滤网及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驻极体无纺过滤介质，它包括由在无纺过滤网上分布的多个点处相互超声连接的充有静电的原纤化纤维形成的无纺过滤网，由所述点占据的总表面小于所述无纺过滤网表面的5%，并且每平方厘米的点数至少为2个。本发明还提供了一种生产驻极体无纺过滤介质的方法。

Description

静电纤维过滤网及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种已经在多个点处超声波巩固化的驻极体无纺过滤网介质。本发明还涉及用于生产该无纺过滤介质的方法。

背景技术

由驻极体纤维构成的无纺网通常由松散相连的纤维形成。这些纤维可以在形成为无纺网之前、期间或之后充上静电。在美国再公告专利No.30782(Van Turnhout等人)中披露了一种形成无纺驻极体纤维过滤器的特别有效的方法。在该专利中的驻极体纤维由电晕充电薄膜形成，所述薄膜原纤化以形成充电纤维。然后可以通过普通的方法例如梳理或气流成网使充电纤维形成无纺网。这种充电方法提供了特别高密度的注入电荷。但是，在从这些预先充电的原纤化纤维中形成网方面存在问题。这些纤维通常相当大并且无卷曲。它们还具有抗弯曲性。部分由于这些性能，这些纤维尤其在低基重下抵抗变形成均匀粘结网。美国专利No.5230800提出了将原纤化纤维的过滤网针刺成形为一种加强稀松布以便生产出一种在整个网上具有基本均匀性能的过滤器。但是，在该方法中强制使用加强稀松布会导致过滤器出现额外的压降。还有，所获得的均匀性也有待进一步的改进。而且，由于该针刺方法，使得该过滤介质的生产速度明显受到限制。

美国专利No.4363682提供一种制作更均匀的网的替代方法。为了提供一种更粘结的网以及耐脱落纤维的网，该专利提出了一种后压花处理方法。该后压花处理将外表面纤维焊接在一起，从而提供一种用作面罩的据称更粘结且舒适的网。但是，该处理还将会导致一种更加密实的网，该网会增加在过滤器上的压力损失。

美国专利No.5143767披露了一种热点压花步骤，用来强化由充有静电并且原纤化的介电纤维形成的无纺网以便获得没有自身灰尘的高强度网。在该美国专利中所述的压花比率为该过滤器的总表面的2-35％。美国专利No.5143767还提及，可以考虑使用超声波焊接来代替无纺网的热压花。但是，根据美国专利No.5143767，很难并且不可能制作出薄过滤器。还有，该过滤器据说韧性较差。而且，由于超声波设备通常限制在宽度相当窄的网，所以在生产尺寸超过通常超声波设备宽度的过滤网时会出现其他问题。

美国专利No.5900305教导了使用超声波焊接技术来点层压多个由熔融吹制纤维形成的无纺过滤网以形成一种高效过滤器，并且披露了相邻设置几个超声波装置以便能够在其全部宽度上焊接该层压件。然后通过单个控制器向不同的装置提供能量。显然，这种装置不适用于使无纺过滤网巩固化以便形成一种在其表面上具有均匀性能的过滤器。

美国专利No.5436064披露了进行压花、超声波焊接和针刺以将由驻极体部分裂解膜形成的网状绒头织物网络连接在一起，从而改善该驻极体过滤器的尺寸稳定性。但是，没有给出这些方法的任何具体细节。

相应地，本发明的目的在于提供一种制造驻极体无纺过滤介质的进一步方法，该介质在其表面上具有均匀的性能，而且可以以更高的速度并且因此以更低的成本生产出。还需要提供一种驻极体无纺过滤介质，它可以很容易用最小的制造工作量转变成褶裥过滤器。该驻极体无纺过滤介质优选可以在宽范围的基重上生产出，并且优选具有低压降。优选的是，该过滤介质的性能在例如过滤介质的过滤效率和颗粒负载能力方面得到了改进。

发明概述

在一个方面中，本发明提供了一种驻极体无纺过滤介质，它包括在该无纺过滤网上分布的多个点处相互超声波连接在一起的由带静电原纤化纤维形成的无纺过滤网。由这些点所占据的总表面小于该无纺过滤网的表面的5％，优选的是，由这些点所占据的表面为0.2-2％，更优选为0.5-1.5％。这些点的形状没有具体限制，但是通常为方形、矩形或圆形。每个单独点的尺寸通常小于10^-2cm²，并且优选在10^-3cm²至10^-2cm²的范围。每cm²的点数量至少为2个，通常为2-5个，优选至少为8个。每cm²所必需的点数量通常取决于该无纺过滤网的基重，并且基重越低则需要更多的点，基重越高通常则需要更少的点。本发明还提供宽度和长度都为30cm或更大的驻极体无纺过滤介质。

已经发现，根据本发明的驻极体无纺过滤介质在所述网上具有非常均匀的过滤性能，并且可以相对于采用针刺的方法以更高的速度生产，从而减小了制造成本。另外，不必使用稀松布层来保持均匀的过滤性能，并且该驻极体无纺过滤介质可以方便地用来通过将结网超声波焊接在该过滤介质上来制造褶裥过滤器，所述结网将为该介质提供必要的刚性以便能够使该过滤介质打褶。还发现该驻极体无纺过滤介质具有良好的强度和尺寸稳定性，从而使得它适用于多种过滤用途。例如，已经发现，对于基重至少为50g/m²的网而言，进行超声波焊接就足以获得一种尺寸稳定的网，而无须添加任何支撑层例如结网或稀松布，从而导致压降降低。

在本发明的另一个方面，提供了一种生产如上所述的过滤介质的方法。根据用于生产该过滤介质的本发明方法，生产出充有静电的介电原纤化纤维。这可以很容易地通过在美国再公告专利No.30782(VanTurnhout等人)和美国再公告专利No.31285(Van Turnhout等人)中所披露的方法来实现。在这些专利中所披露的方法包括：输送由高分子量非极性物质形成的薄膜；拉伸该薄膜；通过电晕放电元件将该拉伸薄膜充上同极性电荷；并且使该拉伸充电薄膜原纤化。合适的成膜材料包括聚烯烃例如聚丙烯、线性低密度聚乙烯、聚-1-丁烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯；或聚氯乙烯；芳香族聚芳烃，例如聚苯乙烯；聚碳酸酯；聚酯；以及其共聚物和掺合物。优选的是没有支化的烷基基团的聚烯烃和其共聚物。特别优选的是聚丙烯和聚丙烯共聚物。该领域已知的各种功能性添加剂可以与介电聚合物或共聚物混合，例如US4874399所教导的聚(4-甲基-1-戊烯)，如US4789504所公开的脂肪酸金属盐，或如US4456648所述的微粒。

可以采用任何已知的方法对该薄膜充电。例如，可以通过装载在薄膜每一侧上但是具有相反电势的电晕放电元件来对该薄膜进行局部双面充电。由此，对该薄膜充上的电荷几乎是在一个相同电晕放电电压下通过单面充电方法所充上的电荷的两倍。可以采用几种方法对该充电的聚合物薄膜材料进行原纤化。例如，可以使用具有压靠在薄膜上运行的金属针的针辊。之后，可以将连续的纤维切割成所需的长度。

然后可以通过梳理或气流成网或任意其他成网工艺将所获得的充有静电的纤维形成为无纺网层。为了增加无纺过滤网的基重，还可以对它进行无规化操化或交叉铺网操作。

为了使该无纺过滤网巩固化，在多个点(每cm²至少2个)处将这些纤维相互超声波连接，这些点占据了该无纺过滤网的至少5％的表面。为了进行该巩固化，通常将该无纺过滤网输送穿过在超声波震动装置和超声波装置配套工具之间的间隙。在使无纺过滤网巩固化时，该间隙即在震动装置和该超声波装置配套工具之间的距离通常保持恒定。“恒定”在这里表示该间隙应该不偏离所要求数值的20％以上，优选不大于10％。如果该无纺过滤网尺寸超过30cm-50cm，则优选的是，沿着该网与其输送方向垂直的方向设置几个相互平行的超声波装置。虽然目前可以得到其宽度大约为60cm的砧角，但是这些砧角不能提供所要求的均匀性。为了在两个或多个砧角平行放置时生产出均匀的网，优选单独地控制每个单独超声波装置(砧角-砧座结构)中的间隙。也就是说，与另一个超声波装置中的间隙无关地控制在每个超声波装置中的间隙。

特别适用于用在本发明中的超声波装置在WO96/14202中有披露并且可以从德国的Herrmann Ultraschalltechnik公司买到。这种超声波装置包括刚性安装的震动装置和优选为旋转鼓轮的配套工具。在震动装置(焊接砧角)和配套工具(砧座)之间保持有间隙，并且该间隙可以在超声波焊接操作之前和期间通过也是刚性安装的调节装置来进行调节。通过一个控制装置来使配套工具和震动装置之间的间隙保持恒定，所述控制装置响应于表示变化间隙的测量值来操纵调节装置。例如，可以通过安装在旋转的砧座鼓轮上的感应工作的传感器来控制该间隙。来自该传感器的信号被无线地传送给控制装置，该控制装置检测相对于目标值的差异并且通过调节装置来补偿任何变化。或者，可以将力传感器装在该震动装置中，用来以规律的间隔测量焊接力，例如砧座鼓轮每转动一圈测量一次。然后该控制装置可以将所测量的力与目标值进行比较，并且必要时通过调节装置来调节该间隙。该方法可以被称为间隙的力控制。在该力控制方法中，因为焊接力将取决于网的厚度以及砧角和砧座之间的距离，所以该间隙会波动。由于网的厚度变化，使得该间隙会波动以保持目标焊接力。力控制在本发明中是优选的方法。电压控制是可以用来保持该间隙恒定的另一种方法。在该方法中，震动装置和配套工具是低压电路的一部分。在震动装置将接触砧座鼓轮之前不久，该电路将关闭并且控制装置将接收信号以通过调节装置使震动装置回缩到程序控制的位置。然后，该震动装置自动地再次逐步下降直到必须进行下一次回缩。该循环确保了在砧角和砧座之间保持精确的小间隙。

如上所述，配套工具即超声波装置的砧座优选为旋转鼓轮。使该旋转鼓轮的表面形成图案以在无纺过滤网中形成所要求的点图案，在这些点处使该网的纤维巩固化。该图案可以是不规则图案，由此使这些点在该网上不规则分布。该图案也可以是规则的或重复的不规则图案。在下面的附图中显示出可使用图案的实施例。

在需要稀松布层的情况下可以在稀松布层上将该无纺过滤网输送穿过震动装置和该超声波装置配套工具之间的间隙。该稀松布材料通常包括热塑性材料，从而可以在这些点处将稀松布层超声波粘结在无纺过滤网上，同时在这些点处使该无纺过滤网巩固化。该稀松布层材料可以是任意公知的加强稀松布、纺织的或无纺的。无纺稀松布通常在成本和开口度方面是优选的。该稀松布材料还优选为聚合物，并且为了可循环使用的目的，优选由可以与驻极体无纺网的材料超声粘接在一起的聚合物形成。无纺材料稀松布通常经过处理以提高拉伸性能，例如经过热压花、砑光(calandaring)、声波粘接、粘接纤维等处理。典型的稀松布材料可以是一种纺粘聚丙烯无纺网。在美国专利No.5800769中披露可用在本发明中的替代稀松布层。在该后面的专利中所披露的稀松布具有横断面积均匀的单独开口区域，其面积从过滤介质的平面看至少为0.25mm²，通常在0.25mm²至10mm²之间。该稀松布的重量通常为0.1g/m²-0.4g/m²。在美国专利No.5800769中所披露的优选用在本发明中的稀松布是一种由聚乙烯纤维形成的交叉层压网，它可以很容易地超声粘接在本发明的过滤介质上。当该无纺过滤网在稀松布层上输送时，后者通常位于过滤网下面。但是，在两层或多层无纺网层之间还可以设置一稀松布层，从而可以使这些无纺网层巩固化并且粘接在超声波装置中的稀松布层上。

或者，该无纺过滤也可以在不受超声波焊接操作影响的纸网上输送。该纸网可以在超声波焊接操作之后重新回收，从而留下没有稀松布层的超声波巩固化过滤网。

如果需要可打褶的驻极体无纺过滤介质的话，则可以将结网层压到无纺过滤介质上以提供必要的刚度，从而使得它能够进行打褶。本发明所述术语结网指的是一种由相当厚纤维形成的高度开口的网络。一般来说，结网的纤维厚度为0.5-1.5mm，在它们之间形成有其平均横断面积为1mm²-20mm²的形状大体上规则的开口区域。本发明制造方法的另一个优点在于，这种结网可以在该网进行超声波巩固化的同时层压在无纺过滤介质上。具体地说，该结网通常包括热塑性材料，并且该结网可以与无纺过滤网一起输送穿过这些超声波装置的间隙，在那里该网的纤维可以在多个点处相互超声连接在一起。同时，该热塑性结网将在这些点处超声粘接在该无纺过滤网上。这样获得的驻极体无纺过滤介质可以通过任何已知的打褶技术进行打褶，因此适用于制造褶裥过滤器。因此，可以以一种普通且节约成本的方式生产出具有均匀性能的可打褶驻极体无纺过滤介质。具体地说，本发明的方法比现有技术更加方便且节约成本，而现有技术中该结网材料必须在单独的层压步骤中胶粘或以其它方式层压在过滤网上。

本发明的驻极体无纺过滤介质还可以层压在其它过滤层上。例如，该驻极体无纺过滤介质可以与由熔融吹制微纤维(BMF层)形成的无纺过滤层层压在一起。这种层压件的优点在于，该驻极体无纺过滤介质可用作用于由熔融吹制微纤维形成的无纺过滤层的预过滤器，否则该过滤层容易变得堵塞。因此，本发明的驻极体无纺过滤介质通常为一种更加打开的结构，然后BMF层将收集所要过滤的流体中的大颗粒，并且BMF将过滤掉以其它方式通过本发明的驻极体无纺过滤介质的颗粒。本发明的方法能够方便地、成本节约地并且可靠地生产出这种层压件，因为BMF层可以超声焊接在无纺过滤网上同时使后者进行超声巩固化。另外已经发现本发明的过滤网效率得到提高，因此生成一种更有效的预过滤器，从而导致包括这种预过滤器在内的过滤器装置的使用寿命更长。

附图的简要说明

下面将参照以下附图对本发明进行进一步的说明，但是并不是想要对本发明进行限制：

图1为包括震动装置和旋转鼓轮形式的配套工具的超声波装置的局部示意图；

图2为图1中所示的旋转鼓轮的局部放大图；

图3为旋转鼓轮的第二实施方案的示意图；

图4为包括图3中所示旋转鼓轮的超声波装置的第二实施方案的放大部分示意图；

图5为通过使用包括图1和2旋转鼓轮结构的超声波装置而获得的超声波连接的无纺驻极体过滤介质的平面图；

图6为通过使用包括图3和4旋转鼓轮结构的超声波装置而获得的超声波连接的无纺驻极体过滤介质的平面图；

图7为用于对图1中的无纺驻极体过滤介质进行超声连接的设备的侧视图；

图8为用于将无纺驻极体过滤介质和热塑结网超声波连接在一起的第二实施方案的侧视图；

图9为用于将无纺驻极体过滤介质和热塑结网超声波连接在一起的第三实施方案的侧视图；

图10为在图1中的超声波装置的侧视图，它包括几个并排布置的超声波震动装置；

图11显示出图10中超声波装置之一的侧视图，显示出间隙控制的一种方法；

图12显示出本发明的无纺过滤介质与针刺过滤介质相比的效率随灰尘颗粒尺寸变化的曲线图。

优选实施方案的详细说明

图1表示用于超声波连接驻极体无纺过滤介质12的装置10。该装置的基本部件是由驱动单元驱动的焊接砧角形式的振动单元14、16。通常，几个焊接砧角14、16彼此相邻设置，从而对较宽的驻极体无纺过滤介质12进行超声波连接。焊接砧角14、16与配套工具或砧座配合操作，其中该配套工具或砧座在本实施方案中是旋转鼓轮18的形式。在图1中只显示了鼓轮18自身以及它的轴20。旋转鼓轮18外部具有基本圆柱形的表面22，该表面设有多个突起24。在超声波连接过程中，驻极体无纺过滤介质沿着箭头26的方向移动，旋转鼓轮沿着箭头28的方向移动。焊接砧角14、16以及旋转鼓轮18的突起24的设置方式是能够形成小的间隙(过滤介质放置在焊接砧角14、16与旋转鼓轮的突起24之间)，该间隙如此之小，以至于在突起24的点处能量密度足够高而可以实现超声波焊接。

图2表示旋转鼓轮18的表面22以及突起24的放大视图。这些突起通过已知的方法与旋转鼓轮18的表面22整体形成，例如通过机械加工方法、火花焊接方法等。旋转鼓轮长度高达一米或更大，直径为几分米。

图3和4中显示了替代实施方案。从图3中可以看出，带有轴20的旋转鼓轮18设有螺旋沟槽30。通过传统的已知方法，例如机械加工或冲压的方法，单独地制造相当长度的金属带32。通常，给定宽度34的带从供应辊上解绕，并经过冲压设备。冲压出如图3和4所示的结构，产生一系列可能具有梯形截面的突起36。图4与图1类似地显示了旋转鼓轮18的具有螺旋缠绕沟槽(未显示)的一部分，该沟槽内插入有带32。这是按照使突起36其上表面38形成类似于图2所示图案的方式来进行的，其中在图2中突起24已经在旋转鼓轮18的表面22上产生了。

带32螺旋状缠绕在旋转鼓轮18的沟槽内，而形成如图4所示的突起36的交错结构。其目的是使一排中的两个相邻的突起40、42按照使得下一排突起38设置在突起40和42之间的方式来设置，优选使得突起38设置在这两个突起的中间。从图5和6中可以看出得到的滤网上的焊接图案。图5表示带有基本规则设置的焊接点46的超声波连接驻极体无纺过滤介质44的平面图。图6表示按照略微不规则但是具有重复图案的方式设置焊接点的相应过滤介质48。由于带32的螺旋缠绕，例如焊接点50不会正好设置在相邻排的焊接点52、54之间。因此，利用图3和4的旋转鼓轮制造的过滤介质48的外观是不同的。对于驻极体过滤介质的功能来说，这不太重要。

图1和2的突起24的尺寸和数量，以及图3和4的突起36、38的尺寸和数量是使得突起所占据的总表面小于旋转鼓轮的表面的5％，这导致在超声波连接的无纺过滤介质上具有大约相同的百分比。根据本发明，在无纺过滤介质上的每平方厘米焊接点的数量应当大于2。在图3和4的情况中，例如，带32宽度为0.6-1.0mm、优选0.8mm。另外，在突起36、38端部的表面可以是圆形的、椭圆形的、方形的、矩形的或其他形状。在特定实施方案中，优选是与带的宽度具有相同尺寸的正方形结构，也就是0.6-1.0mm、优选0.8mm。两个相邻突起例如图4中的突起40和42之间的距离可以是6-10mm的数量级，优选是7mm，相邻带之间的距离可以是4-6mm，优选是5mm。这就是在图3所示的螺旋沟槽中两个相邻匝之间的距离。原则上，这同样适用于图1和2所示的实施方案，其中突起是通过机械加工、火花腐蚀或其他方法产生的。其尺寸基本相同。上述给出的数据仅是作为优选结构的一种一般指导，但是决定性的特征在于，突起的接触部分的总表面积小于旋转鼓轮的表面的5％，优选是小于2％，并且每平方厘米的点的数量至少是2。

图7-9表示用于对静电无纺过滤介质的纤维或其他成分进行超声波连接的实施方案的侧视图。过滤介质12由通常已知的设备60制成，该设备生产由充有静电的原纤化纤维制成的无纺过滤网。这些纤维引导至超声波设备10中，如图1-4所示以及如上所述。焊接砧角14形式的振动单元由包括产生超声波振动所必须的所有特征以及控制间隙的部件的单元62驱动。焊接砧角14对应于具有旋转鼓轮18形状的配套工具或砧座，其沿方向28转动，如前面所述。经超声波处理的网44由辊64收取。超声波处理的网44经过一对辊66、68，这些辊同时或者附加具有切割网44的功能，例如在没有焊接或者无用的两侧上切割，另外，沿着网44的宽度方向还可以具有另外的切割刀，从而形成较小部分的超声波处理的网，它们由辊64卷起。

在放大截面A中更详细地显示了未处理的网12进入超声波单元10的入口。可以看出，焊接砧角14通过其下端70与旋转鼓轮18上的突起24而形成间隙72。另外，可以看出，进入的网12明显比出来的超声波处理的网44厚。当进入间隙72中时，进入的网12被压缩，这从部分74和76即可看出。该压缩可以是自动进行的，或者是在另外的引导装置(未显示)的帮助下进行的。另外，焊接砧角14可以明显比突起24宽。在焊接砧角14的下表面70上通常没有任何结构。

在放大部分B中显示了超声波处理的网44的截面结构。网44的纤维已经在部分78处超声波连接，在网44的焊接部分和普通部分之间具有平滑的过渡区80和82。另外，可以看出，因为超声波处理，超声波处理的网44的厚度明显比原始的网12小。也可以看出，焊接部分78在两侧也就是上侧和下侧具有凹痕，尽管只有突起24是与网12在下侧接触的，但是产生了总体压缩，这导致了上部被压缩，从而在两侧80和82上观察到过渡区。

图8表示超声波设备的替代结构。同样，原始的网12由单元60获得，并引导至按相反结构画出的超声波10。旋转鼓轮18处于上侧，而焊接砧角14和相应的驱动单元62处于下侧。除了原始的未处理的网之外，主要的差别是通过使用分配辊86和两个引导辊88和90将第二层84引导至超声波设备10上。该附加的层84是一个结网，所述网可以通过超声粘接于其上。结网84和网12相连接，从而形成结构92，它由收取辊64以及引导辊66和68收取。

相对于图7所示实施方案的差异可以由放大部分C和D看出。原始网12以及结网84引导至焊接砧角和鼓18的突起24之间产生的间隙中，以形成层状体92。同样，可以在点74和76看见网12的引导和压缩。压缩主要发生在原始网12上，在超声波焊接过程中，结网84只发生轻微的压缩。放大视图D表示了与图7的视图B类似的结构，也显示了通过超声波焊接压缩的部分78以及过渡区域80和82。

图9表示超声波设备的第三种结构，其附图标记与前面的图相同。此处所增加的特征是从辊96提供的第三层94。这是稀松布层。在这种情况下，超声波设备10再次设置成与图7相同，这主要取决于加工中的可行性。部分E基本上分别与图7和8的部分A和C相似，部分F显示了具有三层结构，其中结网84、滤网12以及稀松布94全结合在一起而形成层状体98，它被辊64按照与上述同样的方式收取。应当指出，存在三种典型结构，但是可以考虑多种其他变化，例如含有纺粘纤维层或融吹纤维层的多个层。

图10提供了前述图的超声波设备的侧视图，显示了旋转鼓轮18，其轴20在下侧上，焊接砧角14以及驱动单元62在上侧上，它们所有都被设置成使得网12可以穿过其间。超声设备包括四个单独的超声振动设备100、102、104、106，它们彼此独立操作。它们中的每一个装在驱动单元62中，带有用于监测砧角和砧座之间间隙的传感器108以及驱动器110。传感器108和驱动器110通过电线112和114电连接至电气控制单元116，该单元确保间隙72保持在足够小的公差范围内，从而确保网44或层状体92、98的部件的超声波连接，另外防止砧角和砧座彼此接触。这些控制相对于每个单独的超声振动系统100、102、104、106独立操作。然后将控制单元116连接至中央电力供应单元118。

图11显示了单独的超声波振动系统，例如图10中的部件100。可以采用不同类型的控制，最优选的是所谓的力控制。该设备的两个主要目的是产生用于超声焊接的振动，并确保控制旋转鼓轮18和焊接砧角14之间的间隙72。如图10所示，驱动单元62包括传感器108和驱动器110。为了说明对间隙72的控制，图11中显示了详细的细节。驱动器110为焊接砧角14提供振动。另外，力传感器108与驱动器10接触或直接与焊接砧角14接触。其目的是为了检测焊接砧角对待连接材料的驱动力。该传感器可以是任何类型，例如某些压电传感器。该力信号通过电连接112传输至电气控制单元116。如果电气控制单元116识别出所测量的力小于预设的阈值，则整个系统包括驱动器110和传感器108在内通过由电线122电连接至电气控制单元116的驱动部件120而向下移动。驱动器110通过线路系统124连接，其连接方式是使得控制单元116和驱动器110之间可以相对移动。焊接砧角14也通过同样是弹性的线路126电连接至电气控制单元。旋转鼓轮18在其轴20上通过线路128连接至电气控制单元116。只要砧角14与突起或旋转鼓轮18的任何其他部分相接触，就会产生电短路，并通过线路126、128而得以检测。然后电气控制单元116确保恢复到最小间隙72。

根据本发明的方法，要超声波连接的材料经过间隙72(未显示，参见前图)，控制机构按照如下方式操作：如果传感器109检测到力太低，则驱动器110通过驱动部件120向下移动，直至达到该力的阈值。当力过高时，按照相反方向进行同样操作。因此通过使用传统的电气控制系统，可以确保对间隙72的连续控制。另外，对焊接砧角14与旋转鼓轮18之间导电率的附加控制确保保持最小间隙，从而可以避免砧角和砧座彼此接触。

控制间隙的一种替代方法是通过设置在旋转鼓轮18内的传感器检测焊接砧角14以及旋转鼓轮18的表面之间的距离。控制间隙的方法的进一步细节参见WO96/14202。

实施例

下面将通过以下实施例和测试结果对本发明进行进一步的说明。

实施例1

使用这样一种稀松布层94(参见图9)，它包括一种采用已知方式由多次热粘接和随机排列的纤维生产出的无纺纺粘材料。该无纺纺粘材料的基重为10g/m²。该纺粘网与由驻极体过滤材料形成的无纺材料结合，所述驻极体过滤材料由在侧视图中其通常尺寸为10×40微米的充有静电的介电原纤化或分裂纤维构成。该无纺材料的基重大约为30g/m²。对于这种驻极体过滤层的材料而言，可以使用由Minnesota，Mining and Manufacturing公司以3M Filtrete^TM的商标销售的产品。然后采用如图8中所示的工艺利用其中所述的具有一个旋转鼓轮的设备来将两层即基重为10g/m²的稀松布层和基重为30g/m²的驻极体过滤层超声连接在一起，所述旋转鼓轮具有图3和4中上面给定的尺寸，并且条带32的顶面积38为0.81×0.81mm且两个相邻凸起38之间的间距为6.9mm，并且在2个连续行之间的间距为4.83mm。这导致占旋转鼓轮中总面积1.5％的过滤网的一部分超声连接区域对应于网中的大约2％的面积，这是由于超声连接纤维的部分面积稍大于旋转鼓轮的部分。每cm²的点数量大约为2.3。将由过滤介质和稀松布形成的这样粘接的层压件粘接在热塑结网或网状支撑结构上。该结网由直径大约为0.45mm的纤维构成。该支撑结构的开口为菱形，并且其尺寸为3.6×4.1mm。该支撑结构的厚度大约为0.85mm。这些纤维由聚丙烯或其它聚合物构成。利用普通的粘合剂将该结网或网状支撑结构粘接在纤维介质和稀松布的层压件上。然后将这样获得的结构打褶并且形成为这样一种过滤器，其褶裥高度25mm，褶裥间隔为9.4mm并且总过滤器尺寸为290×100mm，从而导致31个褶裥。然后通过胶粘或插入模制将这种结构适当地安装进框架中。

实施例2

该实施例与实施例1的区别之处只在于，驻极体无纺过滤介质的基重选择为40g/m²，从而与10g/m²的稀松布一起，可以获得大约为50g/cm²的总基重。

实施例3

实施例3类似于实施例2，不同的是在稀松布层之外还将结网超声焊接在基重为50g/cm²的网上。这种结构是根据在图9中所示的工艺超声焊接的。

实施例4

实施例4与实施例3的不同之处在于，省却了稀松布。该网的基重选择为50g/cm²，结网为如上所述的结网，并且如图8中所述一样进行超声波处理。

对比例

采用与实施例1-4相同的方式形成更多的比较例，其主要不同之处在于，采用针刺工艺来代替超声粘接。为了进行比较，选择具有与实施例1-4相同的压降的对比试样。对基本上具有相同初始性能的过滤器进行比较。

在上述试样过滤器中，进行比较测量。

按照测试标准DIN 71 461第一部分对测量其效率。

如下进行效率的测量：按照DIN 71 460的§4.4引入基于DIN ISO5011的试验用粉剂“粗粒”。在穿过所要测试的过滤器进入之前和之后用颗粒计数器测量该粉剂。这些颗粒计数器能够确定出至少在0.5-15微米的不同颗粒尺寸的颗粒。在该颗粒范围内的比率即为百分比效率。要考虑按照DIN 71 460，§1-4.4.2的所有规定。尤其重要的是，所要测试的过滤器对于不同实施例而言在如上所述的尺寸和结构方面是相同的。

可以从图12中获得这些结果。该图显示出与对比例相比较的实施例1、2和4。可以看出，对于颗粒尺寸在0.1-10微米的测试范围而言，效率可以提高10个百分点。

另外，与参考实施例相比针对所有4个实施例确定出所捕获的灰尘。同样在此情况下，根据试验标准DIN 71 460第一部分进行这些试验。

如下进行对捕获灰尘的测试。要考虑与捕获灰尘的确定相关的DIN 71 460第一部分的所有规定，尤其是§6.3。从初始压降开始进行该测量直到该压降分别增加到25、50、75和100Pa的水平上。在测试之前和之后对这些过滤器进行称重。在该特定情况下，要考虑实施例1-4和对比例之间的比值，并且确定出捕获灰尘相对于对比例的增加百分比。对于称重而言，还需适用DIN ISO 5011。

在表1中列出了这些结果，该表显示出与针型对比例相比的额外负载。不同步骤分别导致20、50、75和100Pa的压降增加。可以看出，实施例4获得了最显著的改进，该实施例不含稀松布层。

表1

加载步骤：压降增加(Pa)	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					初始(+0Pa)	100％	100％	100％	100％
+25Pa	162％	148％	117％	260％
					+50Pa	139％	134％	109％	217％
+75Pa	148％	139％	113％	229％
					+100Pa	152％	139％	112％	234％
平均	150％	140％	113％	235％

Claims (13)

1.一种驻极体无纺过滤介质，包括由充有静电的原纤化纤维形成的无纺过滤网，其中所述的原纤化纤维在所述无纺过滤网上分布的多个点处相互超声连接，由所述点占据的总表面小于所述无纺过滤网表面的5％，并且每平方厘米的点数至少为2个。

2.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中每平方厘米的点数至少为8个。

3.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中由所述点占据的总表面为所述无纺过滤网总表面的0.2％-2％。

4.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中每个所述点的尺寸不大于10^-2cm²。

5.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中所述过滤介质还包括在所述点处超声粘接在所述无纺过滤网上的稀松布层。

6.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中所述过滤介质还包括在所述点处超声粘接在所述无纺过滤网上的结网。

7.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其中所述过滤介质还包括由在所述点处超声粘接在所述无纺过滤网上的无纺熔融吹制微纤维形成的层。

8.如权利要求1所述的驻极体无纺过滤介质，其宽度和长度都为30cm或更大。

9.一种制造驻极体无纺过滤介质的方法，包括以下步骤：

(a)对聚合物薄膜充静电；

(b)使所得的充有静电的薄膜原纤化以形成充有静电的原纤化纤维；

(c)将充有静电的介电原纤化纤维形成为无纺过滤网；

(d)通过在所述无纺过滤网上分布的多个点处使所述介电原纤化纤维相互超声波焊接在一起来使所述无纺过滤网巩固化，从而由所述点占据的总表面小于所述无纺过滤网的表面的5％，并且每平方厘米点的数量至少为2。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述方法包括将所述无纺过滤网输送穿过超声波焊接站的步骤，所述超声波焊接站包括沿着与输送无纺过滤网的方向相垂直的方向相互并排布置的两个或多个超声波装置，所述无纺过滤网输送穿过一超声波震动装置和该超声波装置的配套工具之间的间隙，并且在所述两个或多个超声波装置中的所述间隙的尺寸相互独立地加以控制。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述配套工具是具有形成图案的表面的旋转鼓轮，以在所述无纺过滤网上形成所述点的所要求图案。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述无纺过滤网形成在一稀松布层上，并且同时所述介电原纤化纤维在所述点处相互连接在一起，所述无纺网层也在所述点处与所述稀松布层连接。

13.如权利要求9所述的方法，其中在对所述介电原纤化纤维进行超声连接的同时将一结网连接在所述无纺过滤网上。

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