FI65170B - Foerfarande foer framstaellning av ett soemloest roerformigt filterelement och ett soemloest roerformigt filterelement - Google Patents

Description

ΓβΊ m,KUULUTUSJULKA.SU * r Λ Π n WA lBJ (11) UTLAGGNINGSSKMPT 65170 (45) patent Oii?lat ^ (51) ICv.lk? /IntCL3 B 01 D 39/14 SUOMI—FINLAND (Η) Ρ»*«*ιι*Λ·«*ι-ρκ«««βΐα*.* 770092 (22) H*k*«nl*pilvt — AnaSkninfadag 12.01.77 ' (23) Aik·pilvi—Giltighätadag j^2 oi 77 (41) Tullut (ulltlMfcil — BiMtoffantHg ^ 07 77 pantti· ja relditarihaintm (44) N«httvthaipanon μ km»*Mukm pm.—

Patent- orfl regkterstyrehwi ’ AnaOkan uttagd och ucLakrMt·· puMcurad 30.12.83

(32)(33)(31) *yy*«*r Muolkmi· »«fkd prioritac 114,01.76 USA (US) 6U9OOI

(71) Pall Corporation, 30 Sea Cliff Avenue, Glen Cove, New York, USA(US) (72) David B. Pall, Roslyn Estates, New York, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (514) Menetelmä saumattoman, putkimaisen suodatinelementin valmistamiseksi ja saumaton putkimainen suodatinelementti - Forfarande för framställ-ning av ett sömlöst, rörformigt filterelement och ett sömlöst rörfor-raigt filterelement

Sylinterimäisiä suodatuselementtejä muovataan tavallisesti arkkitavarasta, joka on taivutettu itseänsä vastaan limiin sylinteri-mäiseen muotoon päällekkäin menevät reunat yhteen saatettuina ja liimattuina reunaliimauksena. Arkki voi olla taivutettu aaltoilevaksi suodatinarkin käyttökelpoisen pinnan lisäämiseksi rajoitetussa tilassa. Saumaa muodostettaessa saatetaan yleensä arkin kaksi reunan ulkopintaa yhteen. Toinen tai kumpikin vastakkaisista pinnoista päällystetään liimalla ja liitos muodostetaan kohdistamalla siihen lämpöä liiman kovettamiseksi. Muodostuu sauma, jossa liimakerros ulottuu sauman päästä päähän ja poikki sauman sen ulkopinnalta sisäpinnalle ja tämä liimakerros ulottuu päittäin suodatuselementin päästä päähän. Suodatuselementin osa, joka on sidottu sauman tarttuvaan kerrokseen, ei tietenkään ole huokoinen, ja tämä vähentää suotimen käytettävissä olevaa pinta-alaa.

65170

Erilaisia menetelmiä suodinarkkien sivureunojen liimaamiseksi ja taittamiseksi on esitetty näiden ongelmien välttämiseksi, mutta mikään näistä ei ole ollut täysin menestyksellinen. Kanadalaisessa patentissa no. 742.053 myönnetty 6.9.1966 David B. Pall’ille ja Herbert L. Foreman'ille kuvataan vastakkainen limittyvä sivun reuna-saumaus, jossa vierekkäisten arkkiosien ulkopinnat saatetaan pinta pintaa vasten suhteeseen itsekantavalla liima-ainekaistaleella niiden välissä liittämään arkit yhteen muodostamaan vuotamaton sauma. Kuitenkin myös tämäntapaisessa saumassa liimaava aine edustaa ei-huokoi-sen aineen pinta-alaa, joka ulottuu suodatusarkin sisäpinnalta sen ulkopinnalle.

Valmistettaessa sylinterimäisiä suodatuselementtejä, joilla on ultrahieno poistoteho, on usein edullista käyttää erittäin ohutta suodatinarkkia, koska ohut arkki aiheuttaa pienemmän vastuksen neste-virtaukselle kuin paksumpi. Tällaiset arkit ovat hauraita ja tästä syystä on toivottavaa lujittaa ohut arkki kummaltakin suunnalta puristuksen vaikutuksesta aiheutuvaa mekaanista painetta vastaan ja käsittelyn aiheuttamaa mekaanista vahingoittumista vastaan valmistuksen aikana tai valmistuksen jälkeen ympäröimällä se suhteellisesti paksummilla ja vahvemmilla kerroksilla suurempihuokoisia arkkiaineita. Syntyviä monikerrosrakenteita, joissa on yleensä kaventuvia tai porrastuvia huokosia, on erityisen vaikea saumata yhteen sylinterimäiseen muotoon, koska liima, jonka viskoosisuus on riittävän alhainen tun-keutuakseen karkeisiin kerroksiin, pyrkii nopeasti imeytymään hienompiin kerroksiin hienomman kapillaarisuuden johdosta, sillä seurauksella, että kalleimmista kerroksista poistuu liima ja ne liimautuvat epätäydellisestä toisiinsa. Tästä syystä tällaiset saumaukset yleensä ovat epäluotettavia ja sallivat kiinteiden aineiden kulkemisen suoda-tinelementtien läpi reunavirtauksena päällekkäin liitettyjen karkeampien kerrosten läpi.

Muuan lisävaikeus sivusaumoilla liitetyssä sylinterimäisessä elementeissä on sylinterin avoimissa päissä olevien päätetulppien -hattujen liittämisessä. Liimausjärjestelmät, joita käytetään pääte-tulppien liimaamiseen sivuliimatun pakan päihin, yleensä tarttuvat varsin hyvin suodatinainekerroksiin, koska nämä ovat huokoisia ja näinollen absorboivat jonkinverran liimaa muodostaen hyvän sidoksen. Tämä ei puolestaan taas päde 1ilmakerroksen suhteen, joka pitää sivusauman koossa. Monissa järjestelmissä tartunta päätetulpan ja sivusauman välillä on olematon. Niinpä usein sattuu, että huono tartunta muodostuu 3 651 7ϋ liimakerrokseen, seurauksella, että saattaa muodostua vuotokanavia nestepaineen vaikutuksesta pitkin suodatinelementtiä. Koska liima ulottuu suodatusarkin ulkopinnasta sen sisäpintaan saakka saumaa pitkin, on tästä seurauksena vapaa ohikulkureitti nesteelle, joka ei kulje suotimen läpi.

Tämänkaltainen voimakas vuotokanava ei ole hyväksyttävissä sylinterimäisissä suodatuselementeissä, joissa suodatusarkki on huokoskooltaan sellainen, että suodinta voidaan käyttää ei-toivottavien mikro-organismien, kuten hiivojen tai bakteereiden poissuodattamiseen. Tällaisen vuotokanavan synty käytössä suurilla nestepaineilla aiheuttaa organismin läpimenoa suotimesta, mistä mahdollisesti saattaa olla vahingollisia seuraamuksia.

On melko vaikeaa sylinterin muotoisissa suodatinelementeissä, jotka on muodostettu arkkitavarasta, aikaansaada suodatinhylsy-pat-ruuna, jolla olisi riittävä paksuus aikaansaadakseen syvyyssuodatus-vaikutuksen, ominaisuuden, joka on erityisen haluttu suodatettaessa määrätynlaisia saasteita nesteistä. Yleisesti ottaen on niin, että mitä pitempi ja poikittelevampi suodattimen läpi vietävän nesteen kulku on, sitä paremmat ovat mahdollisuudet kaiken suspendoituneen aineen poistamiseksi, joka on riittävän pientä menemään suodatinonte-loihin. Syynä on, että tällainen aine, vaikkakin se pystyy läpäisemään huokoset, pyrkii kasautumaan rakoihin, soppiin ja koloihin pitkin huokosia. Mitä pitempi ja kiemuraisempi huokonen on, mitä enemmän rakoja, soppia ja koloja sen pituutta pitkin, sitä suurempi on tällaisten osasten poistuva määrä.

Kuitukangasmatot ja -huovat ovat edullisia syväsuodatusaineina, mutta näitä aineita ei voida käyttää sylinterimäisten suodatuselement-tien muodossa, jotka kestäisivät vaihtelevia suurempia paineita näiden aineiden alhaisen vetomurtolujuuden johdosta. On erityisen vaikeaa liittää yhteen kuitukankaasta tehdyn arkin reunoja sivusaumaliitoksel-la. Niinpä tällaisia aineita käytetään tavallisesti sylinterimäisissä suodatinelementeissä ainoastaan tavanomaisten taustasuodattimien yhteydessä, jotka voidaan liittää yhteen reunaliitoksella estämään niiden hiukkasten mahdollinen läpimeno , jotka sattuvat tunkeutumaan syvä-suotimen tai huovan läpi. Mikäli takaisinvirtaus on mahdollinen, vaativat tällaiset matot myös ulkopuolisen tuen, niin että matto on tehokkaasti kahden ympäröivän aineen välissä, joista toinen tai kumpikin voi olla suodatuskerros. Se, että tarvitaan takapidätyssuodatinta, 65170 lisää tällaisten elementtien kalleutta samalla kun se tekee vaikeammaksi eri kerrosten yhteenliittämisen vuotamattomasti päätekappalei-den kanssa.

On myös vaikeata säädellä kuitukangasmattojen ja -huopien tiheyttä ja huokoisuutta. Huokosten koko kuitujen välillä riippuu luonnollisesti kuitujen sijoittumisetäisyydestä toisiinsa, mitä puolestaan valvotaan tiheydellä tai kerroksen puristusasteella. Jos kerros pannaan kahden jäykän kerroksen väliin, on tietenkin mahdollista puristaa kerrosta ja siten päästä säätelemään tiheyttä, mutta tällä tavalla ei ole helppoa päästä yhtenäiseen huokoisuussäätöön suoda-tuselementistä toiseen.

Sylinterimäisiä suodatuselementtejä on tehty myös kiertämällä kuitua tai lankaa vastakkaissuuntaisina päällekkäisinä spiraaleina karan ympärille muodostamaan "wound"- tai ,Honeycomb"-elementti. Ilmaisua "honeycomb" (kennorakenne) käytetään, koska näin tehdyille suotimille on ominaista, että kuitujen välisissä raoissa on vaihdellen pienen tiheyden omaavia eli avoimia alueita ja suuren tiheyden omaa-via eli suljettuja alueita, joilla kuidut peittävät toisensa ja risteilevät, ulottuen koko elementin paksuuden läpi. Tästä syystä tällaiset suotimet osoittautuvat tehottomiksi, koska avoimet alueet laskevat lävitseen suuria hiukkasia ja pyrkivät purkamaan keräytyneet kiintoaineet virtauksien vaihdellessa, kun taas tiheämmillä alueilla on vähäisempi läpäisevyys ja niistä suotautuvan nesteen virtaus on vähäisempi. Kuidut tai lanka jota tällaisia elementtejä varten käytetään, kehrätään suhteellisen karkeista kuiduista, missään kaupallisesti käytetyssä patruunassa ei ole alle n. 12 pm kuituja, useimmat ovat 20 um tai suurempia. Kuidut langassa ovat yhdensuuntaisia tai lähes yhdensuuntaisia toistensa suhteen, mikä edustaa erittäin tehotonta suuntautumista suodatustarkoituksia varten.

Toinen tapa, jolla valmistetaan kaupallisesti saatavia suodatus-elementtejä, on kääriä ennalta valmistettu kuitukangas tai raina vahvistettuna hartsi-lasikuidulla rei’itetyn tuurnan ympärille sylinterin muotoiseksi. U.S. patentissa no. 3.268.4ä2, myönnetty David B. Pall'ille, Sidney Krakauer’ille, Chesterfield Franklin Siebert1ille, Marcel G. Verrando1ille ja Cryil A. Keedwell'ille, patentoitu elokuu 23, 1966, ehdotettiin kuitukangashuopien tiheyden säätämistä huopauttamalla kuitukangas muodostamaan spiraalisesti kiertynyt sylinteri, jossa on kaksi tai useampia tiheydeltään ja läpimitaltaan poikkeavia kerroksia 65170 käyttäen spiraaleissa eri kokoisia kuituja. Tällaisten elementtien tiheys voi olla porrastettu, mutta niillä on se puute, että niihin välttämättä on lisättävä tietty määrä hartsisideainetta lasikuitujen kiinnittämiseksi ja itse asiassa tapahtuu jonkinlaista aineen vaellus-ilmiötä (kuidun irroittumista myötävirtaan) silloinkin, kun käytetään hartsisideainetta, mikä osittain johtuu lasikuidun hauraasta luonteesta. Hartsisideaineen käyttö rajoittaa elementtien käyttökelpoisuutta, koska tähän tarkoitukseen käytettävät hartsit ovat alttiina eri rea-gensseille.

Kaikissa ennen käytetyissä menetelmissä sylinterimäisten suoda-tinhylsyjen valmistamiseksi käytetään rainatuotetta lähtöaineena ja hylsyn mitat tämän johdosta ovat lähtöarkin mittojen rajoittamat. Jos halutaan suodatushylsy, jolla on suuri virtauskapasiteetti ja pinta-ala on tähän erittäin vaikea päästä suodattimen kokoa suurentamalla. Ei voida pelkästään lisätä hylsyn pituutta, mikä johtuu vaikeudesta löytää tämän pituinen arkkimateriaali ja muodostaa pitkästä arkista hylsyjä. Niinpä tällä alalla on ehdotettu käytettäväksi suhteellisen standardipituisia suodatinhylsyjä, liittämällä hylsyt yhteen päittäin ja saumaamalla ne yhteen päistään muodostamaan suodatinhylsy, joka on standardimittaa pitempi. Hylsyjen päistään yhteenliittäminen on tietyissä tapauksissa tyydyttävä ratkaisu, mutta saumat muodostavat lisää uusia vuotokanavia, jotka sitten voivat olla tuotteen käytössä häiriö-lähteenä.

US. patentti 3 801 400, Vogt. Soehngen ja Pölise, 2.4.1974, kuvaa menetelmän, jossa polypropeenia tai muuta kuituamuodostavaa polymeeriä sula-pursotetaan jatkuvana sulana virtauksena, joka useilla kaasuvirtauksilla heikennetään hienoksi säikeeksi ja suunnataan pyörivälle kokoamispinnalle, esimerkiksi karalle. Kokoamisen aikana muutetaan yhden tai useamman kerran ainakin yhtä seuraavista tekijöistä, (i) säiettä muodostavan aineen lämpötila, (ii) pursotusnopeus, (iii) kokoajan pyörintänopeus, (iv) pursottimen ja kokoajan välinen etäisyys tai (v) kokoajalla olevan joututelan paino, niin että muodostetaan rengasmainen kerros, jonka tiheys poikkeaa välittömästi sitä edeltävän kerroksen tiheydestä.

Tuloksena oleva sylinterimäinen, itsesitoutunut, ei-kudottu rakenne vedetään pois karalta ja se on riittävän jäykkä ollakseen itse-kantava poisvetämisen jälkeen. Sylinteri voidaan katkaista sopivan pituisiksi kappaleiksi ja sillä on ennaltamäärätty tiheysprofiili.

65170

Suodatuskäytössä suodatettava neste tulee pienen tiheyden omaavalta puolelta, niin että kiinteät ainekset kasaantuvat kautta koko suodattimen enemmän tai vähemmän tasaisesti eivätkä keräännyt niin paljon ensiksikoskettamalleen kerrokselle, että tämä tulee täysin tukkeutuneeksi ennenkuin muuhun osaan on kasaantunut mitään merkittävää määrää kiinteitä aineksia.

Prosessista on tuloksena jäykkä sylinteri, joka koostuu jatkuvista säikeistä tai katkokuiduista, jotka on kääritty karalle keskeytyksettä ja joiden läpimitat ovat alueella 0,5 - 50 mikronia. Patruunan tiheys missä tahansa kohdassa on pienempi kuin 50 % polymeeri-substraatin tiheydestä ja on pienempi ulkokerroksessa kuin sisäkerroksessa tai päinvastoin taikka vaihtelee kerroksesta toiseen ja myös kuitujen läpimitta vaihtelee oletettavasti johtuen vaihtelevista hei-kentämisasteista ja vaihtelevista prosessiolosuhteista.

Kun muovikuidut kehrätään kehräyssuuttimesta, esimerkiksi sellaisesta kuin on kuvattu julkaisussa Naval Research Laboratory Report No- 111,437, 15.4.1974, kirjoituksessa "Manufacture of Superfine Organic Fibers" tai kuin on kuvattu US. patentissa 3 825 380 ja heikennetty kehruusuuttimesta käyttäen hyvin nopeita ilmasuihkuja, saadaan hyvin hienoja kuituja, joiden keskimääräinen läpimitta on alueella noin kuudesta mikronista niin alas kuin puolesta yhteen mikroniin.

Kun tämän tyyppinen suutin on konstruoitu kehruuaukkojen jatkuvana rivinä (jonona), pituudeltaan useista tuumista useihin jalkoihin ja kuidut kootaan huokoiselle liikkuvalle hihnalle, aiheuttaa ilmasuihku-jen pyörteily sen, että kuidut tulevat keskenään kierretyiksi varsin tasaisella tavalla siihen määrään, että muodostuu raina, joka on riittävän luja toimimaan suodattimena, vaatteiden (pukujen) välivuora-uksena, pyyhkimenä (kuivaimena) jne. Kuitujen pieni läpimitta ja niiden suuntauksen yhdenmukaisuus antaa tuloksena oleville Tainoille erinomaiset suodatusominaisuudet, erittäin hyvät lämpöeristysominai-suudet ja erinomaisen imykyvyn nesteille, kun niitä käytetään pyyhki-minä (edellyttäen että käytetty muovi kostuu nesteellä tai on siten käsitelty, että se kostuu) ja samanlaisissa sovellutuksissa.

Riippumatta käytetyn suuttimen pituudesta on tämän tyyppiselle suuttimelle ominaista, että se on taipuvainen paikallisesti tukkeutumaan, luultavasti johtuen hartsigeelien kulusta käytetyn estesiivilän lävitse ja hienojen aukkojen tukkeutumisesta näillä geeleillä. Kun tällaista paikallista tukkeutumista tapahtuu, tuoteraina, joka on valmistettu käyttämällä tavanomaista päätöntä hihnaa, sisältää jatkuvia 7 65170 pitkittäisiä alueita, joilla on pienempi paino pinta-alayksikköä kohden, jotka ovat ohuempia, heikompia ja suodatusteholtaan huonompia kuin rainan muut osat. Siinäkin tapauksessa, että vähennys hartsin kokonaisläpikulussa on vähäinen, esimerkiksi 1 %, täytyy suutin silloin poistaa, purkaa ja puhdistaa, mikä on hyvin kallis prosessi sekä työkustannuksiltaan että menetettynä tuotantoaikana.

Tukkeutumisesta johtuvat pulmat tulevat olennaisesti lievitetyiksi esillä olevan keksinnön mukaisella prosessilla, jossa raina kootaan pyörivälle karalle ja jatkuvasti vedetään pois karalta latistuneena joustavana putkena. Pyörittämällä karaa nopeasti suhteessa karalta poisvetonopeuteen, esimerkiksi siten, että sen spiraalin nousu, jonka rainaelementti kulkee valmistuksen aikana, on alle noin 1/4 - 1/2 tuumaa, saadaan tasainen raina (matto) siinäkin tapauksessa, että osa suuttimesta on toimimatta; täten tuotanto voi jatkua sellaiseen ajankohtaan saakka, jolloin suuttimen toimimattoman osan suhteellinen osuus tulee liian suureksi, esim 10-30 % tai enemmän.

Esillä olevan keksinnön kohteena on siis menetelmä saumattoman, putkimaisen suodatinelementin valmistamiseksi, joka elementti käsittää läpäisevällä, putkimaisella sydämellä sijaitsevista kesto-muovi langoista valmistetun suodatinkerroksen, sulakehräämällä useita kestomuovilankoja, jotka sitten sijoitetaan suoraan kiertoon saatetulle tuurnalle ja jotka silloin muodostavat suodatinkerroksen mielivaltaisesti suunnatuista, heterogeenisesti verkkoontuneista keh-ruulangoista.

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että suoda-tinkerros kehrätään sydämen päissä myös siellä sijaitseville sydämen jatkeille niin, että kun ne vedetään sydämeltä, muodostuu suodatinkerroksen akselin suuntainen ylimäärä, joka sitten laskostetaan sisäänpäin sydämen päiden ympärille.

Tämän menetelmän erityisenä etuna on se, että se tekee mahdolliseksi kääriä erittäin hienoja kuituja, jotka ovat edullisia sellaisia suodatinelementtejä varten, joissa on hienot huokoset ja avoimen alan suuri suhteellinen osuus. Tällaiset hienot kuidut pyrkivät muodostamaan rainoja (mattoja), jotka ovat niin heikkoja, että on epäkäytännöllistä käsitellä niitä, mutta valmistuksella suoraan sydämelle vältetään tämä pulma. Kuituja, jotka ovat alle 10 mikronia ja voivat olla alueella 0,5 - 0,1 mikronia, voidaan kehrätä ja kääriä pyörivälle putkimaiselle sydämelle.

Muita menetelmän olennaisia piirteitä on esitetty patenttivaatimuksissa 2-5.

8 65170

Jos sydämet ovat ennaltamuodostettuja ja sijoitetaan päit-täinf sydänpituudet voidaan irrottaa toisistaan käärimisen jälkeen leikkaamalla kuitukerroksen poikki. Päät voidaan silloin varustaa päätehatuilla. Kuitukerros leikataan edullisesti siten, että se ulottuu ohi sydämen. Jos on olemassa ulkoneva pääteosa, tuloksena oleva putkimainen suodatinelementti voidaan työntää suodatinkoostu-mukseen ja täällä tiivistää päistään, koska ei tarvita mitään pääty-hattua; sydämen yli käännetyt päätyosat toimivat riittävänä varmistuksena suodattamattoman nesteen vuotoa vastaan, koska vuoto käännettyjen osien lävitse tietysti on suodatettua.

Vaihtoehtoisesti, jos niin halutaan, ylikäännetyt osat toisessa tai molemmissa päissä voidaan vaurstaa päätyhatuilla liimaamalla tai puristustiukalla kiinnityksellä vuotamattoman tiivistyksen varmistamiseksi.

Ulkonevien päätyosien saamiseksi kuhunkin pituuteen, voivat sydänosat olla erotetut toisistaan väliosilla, joiden pituus on kaksi kertaa halutun jatkeen pituus ja suodatinelementtipituudet leikataan sitten irti toisistaan keskellä väliosaa olevasta kohdasta.

Jos sydän muodostetaan in situ, saadaan jatkuvia päättömiä pituuksia, jotka voidaan leikata minkä tahansa valitun yksikköpi-tuuden pituisiksi.

Tuloksena olevan sylinterin tiheyden säätö voidaan saada aikaan sijoittamalla kehruusuuttimen aukot eri etäisyyksille pyöräväs-tä sydämestä ja heikentämällä kuituja ennen niiden käärimistä sydämelle. Kehruusuuttimessa on tietysti joukko tällaisia aukkoja. Jos kehruusuuttimen se pinta, jolla aukot ovat, on järjestetty kulmaan sydämeen nähden, jotkut aukoista ovat suuremmalla etäisyydellä sydämestä kuin toiset. Seurauksena on se, että jotkut kuidut kulkevat pitemmän matkan kuin toiset ennen kuin ne tulevat kootuiksi sydämelle. Mitä lyhyempi on kuitujen kulkuväli aukon ja sydämen välillä, sitä suurempi on sydämelle kootun kerroksen tiheys. Tämän mukaisesti kun järjestetään siten, että ensin kerrostetaan kuidut sydäntä lähinnä olevista aukoista, saadaan suurempi tiheys kerroksen siihen osaan, joka on lähinnä sydäntä kuin siihen osaan, johon kuidut tulevat suuremmalla etäisyydellä sydämestä olevista aukoista. Vaihtoehtoisesti voidaan suurimmalla etäisyydellä sydämestä olevista aukoista tulevat kuidut kerrostaa ensin. Tällä tavoin on mahdollista kerrostaa sylinteri, jossa keskellä on suurempi tai pienempi tiheys, mikä asteittain tai äkillisesti pienenee tai suurenee kohti sylinterin ulkopintaa.

9 65170

Prosessi mahdollistaa rajoittamattoman joustavuuden aukkojen mitoissa ja lukumäärässä sekä niiden väleissä kehruusuuttimella. Suurikokoiset jatkuvat suuttimet ovat vaikeita rakentaa ja tiettyjä kokorajoituksia ei käytännössä voida ylittää, mutta tämän keksinnön mukaisessa prosessissa ei ole mitään rajaa kehruusuuttimien lukumäärälle ja sijoitukselle. Koska samanaikaisesti pyörivän ja aksiaalisesta liikkuvan sydämen jokaiseen elementtiin kuidut törmäävät tasaisesti käytetyn suuttimen jokaisesta osasta riippumatta suuttimen sijainnista, suuttimet voivat olla järjestetyt sydämen ympärille minkälaisten välien päähän tahansa toisistaan ja minkälaiseen suuntaukseen tahansa aikaansaamaan haluttu määrä kuituja kerrostumaan aikayksikössä. Monia kapeita suuttimia, jotka ovat helpompia ja huokeampia rakentaa, voidaan käyttää sellainen määrä, että saadaan aikaan halutun kokoisten suodatinelementtien valmistus halutulla tuo-tantonopeudella.

Useiden kehruusuuttimien käyttäminen tekee mahdolliseksi kerrostaa erilaisia kuituja ennaltamäärätyssä järjestyksessä, kuten esim. eri pehmenemispisteen omaavien kuitujen kerrostamisen ja sitten edelleen niiden sitomisen toisiinsa tai rainan sitomisen toiseen rainaan tai toisiin rainoihin pehmentämällä alemman pehmenemispisteen omaavat kuidut tai on mahdollista käyttää kuituja, joilla on erilainen liukenevuus liuottimiin, niin että tehdään yhden kuitula-jin tai kerroksen pinta tahmaiseksi liuottimena, mutta ei toisen tai voidaan käyttää erilaisen vetolujuuden omaavia kuituja esimerkiksi sylinterin vahvistamiseksi taikka eri läpimittaisia kuituja jne.

Kuidutusprosessia voidaan säädellä hyvin hienojen kuitujen tekemiseksi, esimerkiksi läpimitaltaan 1-1,5 mikronia, mutta nämä pyrkivät tulemaan varsin lyhyiksi, minkä seurauksena siten muodostettu raina (kudos) on varsin heikko. Käyttämällä useita modulaarisia suuttimia voidaan hienot kuidut kerrostaa suhteellisen karkealle (esim. 2-5 mikronia) pohjalle ja haluttaessa jälleen peittää vahvempien karkeampien kuitujen muodostamalla matolla.

Lopullinen sylinteri voidaan katkaista pituuksiksi sydämen pituuden mukaan ja haluttujen suodatinelementtien pituuden mukaan ja tämä voidaan tehdä jatkuvasti kun kuituja kehrätään, niin että suo-datinsylinteriä jatkuvasti muodostetaan yhdessä päässä ja jatkuvasti vedetään pois toisesta päästä samalla kun sydän pyörii. Jos sydämen 10 65170 pituudet ovat ennaltamuodostetut, on vain tarpeen leikata läpi sydämellä olevan kuitukerrosarkin. Itse sydän voi olla tuettu karalle, joka ulottuu ainakin yli kuitujen kerrostusvyöhykkeen ja sydän vedetään pois karalta sen jälkeen kun suodatienelementti on katkaistu.

Ei ole välttämätöntä lisätä sideainetta tai liimaa pitämään kuidut yhdessä tuloksena olevassa ei-kudotussa kuitumatossa. Kuidut tulevat perusteellisesti sotkeutuneiksi toisiinsa sydämelle kerrostamisen aikana ja tulevat pidetyiksi paikallaan matossa tämän toisiinsa sotkeutumisen ansiosta. Jos kuidut ovat pehmeitä ja tarttuvia sinä ajankohtana, kun ne iskevät sydämeen, ne voivat tulla sidotuiksi toisiinsa risteyskohdissa sydämelle käärimisen kuluessa. Prosessia voidaan kuitenkin säätää siten, että kuidut, vaikka ne ovat sulia sinä ajankohtana kun ne tulevat ulos kehruusuuttimen aukoista, kovettuvat, tulevat kiinteiksi eivätkä ole tahmeita tai tarttuvia sinä ajankohtana, kun ne saavuttavat sydämen ja tulevat käärityiksi sydämelle. Tällaisten kuitujen dimensiot tulevat kiinnitetyiksi silloin, kun patruuna muodostetaan ja sen vuoksi saadaan parempi huokosten koon kontrolli, koska kuiduilla on vain vähäinen pyrkimys tai ei lainkaan pyrkimystä vääristyä mielivaltaisella tavalla käärimisen aikana.

Saatua saumatonta sylinteriä voidaan käsitellä halutulla tavalla ja sitten se leikataan halutuiksi pituuksiksi, jos sydän ja kuitukerros ovat suhteellisen jäykkiä ja pitävät sylinterimäisen muotonsa. Pituudet voidaan sitten muodostaa suodatinpatruunoiksi tavanomaisella tekniikalla joko käyttäen ulkopuolisia tukia ja pääty-hattuja tai näitä käyttämättä. Ei-jäykät sylinterit voidaan varustaa sisäpuolisilla tai ulkopuolisilla tuilla tai ne voidaan latistaa ja kiertää spiraalimaisesti tai avata ja käyttää pusseina virtauksen tapahtuessa sisäpuolelta ulos toisen tai molempien päiden ollessa avoimina.

Keksinnön kohteena on myös em. menetelmällä aikaansaatu saumaton, putkimainen suodatinelementti, jossa on putkimainen, läpäisevä sydän, jota peittää mielivaltaisesti suunnatuista, toisiinsa heterogeenisesta yhdistyneistä kehruulangoista muodostunut suodatinkerros, joiden lankojen halkaisija on alle 10 ^um ja jonka kerroksen avoin pinta vähintään 60 %, jolloin suodatinelementin päissä on tiivistä-västi sijoitetut päätyhatut, jotka on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukaisella menetelmällä.

11 65170

Keksinnön mukainen suodatinelementti on tunnettu siitä, että päätyhatuissa on sisäänpäin aukeavat kehäurat, joiden sisäläpimittä on pienempi kuin suodatinelementin paksuus päissä ja joilla ne on asetettu suodatinkerroksen sisään laskostetuille päille.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja sillä valmistettujen tuotteiden edullisia suoritusmuotoja on kuvattu oheisissa piirustuksissa.

Kuvio 1 kuvaa keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuotoa putkimaisten suodatinelementtien valmistamiseksi pyörivälle muodostelmalle toisiinsa lukittuja, modulaarisia, ennaltamuodostettuja putkimaisia sydänpituuksia, leikkaamalla läpi kuitukerroksen muodostamaan suodatinelementtijaksot ja sijoittamalla päätehatut kunkin pituuden molempiin päihin.

Kuvio 1A esittää suurennetussa mittakaavassa yksityiskohtaisesti kahden sydämen ja väliosan yhdistelmää eli osaa 1A kuviossa 1.

Kuvio 1B esittää poikkileikkausta pitkin viivaa 1B-1B kuviossa 1.

Kuvio 1C on yksityiskohtainen kuva suodatinsylinteristä, joka on valmistettu kuviossa 1 kuvatulla prosessilla, päätehatut sijoitettuna paikoilleen sulkemaan sylinterin päät.

Kuvio 2 esittää pitkittäisleikkauksena kuvion 1 kehruusuut-timen yhtä aukkoa, jossa suuttimessa on rivi aukkoja, joita ympäröivät suuttimet kaasupuhalluksen suuntaamiseksi heikentämään ja katkomaan sulia säikeitä, jotka on kehrätty suutinaukon kautta.

Kuvio 3 esittää perspektiivikuvana kuvion 2 kehruusuutinta.

Kuvio 4 kuvaa menetelmän toista suoritusmuotoa, jossa sylin-terimäinen kuitukerros kerrostetaan putkimaiselle reikäiselle sydämelle, jota myös jatkuvasti pursotetaan suuttimen lävitse ja joka itse toimii pysyvänä sydämenä tuloksena oleville suodatinelemen-teille, jotka vastaavasti leikataan suodatinelementtipituuksiksi ja täydennetään yksinkertaisesti varustamalla päätyhatuilla.

Kuvio 5 esittää pituusleikkausta suodatinelementista, joka on saatu kuvion 4 kuvaamalla menetelmällä.

Kuvio 6 esittää poikkileikkausta pitkin viivaa 6-6 kuviossa 4.

Kuvio 7 kuvaa kolmatta suoritusmuotoa, jossa sylinterimäi-nen kuitukerros kerrostetaan putkimaiselle reikäiselle sydämelle, joka on ennaltamuodostettu pursottamalla tai jollakin muulla muo-dostamisprosessilla ja toimii pysyvänä sydämenä tuloksena olevalle suodatinelementille.

12 651 70

Kuvio 8 kuvaa pituusleikkauksena latistettua spiraalimai-sesti käärittyä suodatinelementtiä, joka on valmistettu kuvion 7 kuvaamalla menetelmällä ja tehty suodatinpatruunaksi, joka on tuettu sisäpuoliselle sydämelle.

Kuvio 9 esittää poikkileikkausta pitkin viivaa 9-9 kuviossa 8.

Kuvio 10 kuvaa neljättä suoritusmuotoa, jossa sylinterimäi-nen kuitukerros kerrostetaan putkimaiselle reikäiselle sydämelle, joka on ennaltamuodostettu, yksi sylinteri kerrallaan, jaksottaisella panoksittaisellatoiminnalla, liepeet tuloksena olevan suoda-tinsylinterin päissä.

Kuvio 10A esittää, miten päätyhatut sijoitetaan suodatin-sylinterin päihin ilman side- tai tiivistysainetta ja tästä huolimatta saadaan vuotamaton tiivistys.

Kuvio 11 esittää pituusleikkausta sylinteristä, joka on saatu kuvion 10 kuvaamalla menetelmällä, tehty suodatinpatruunaksi, joka on suljettu päätyhatuilla ja tuettu sisäpuolisella sydämellä, jonka päälle kuitukerros on kerrostettu.

Kuvio 12 kuvaa poikkileikkausta pitkin viivaa 12-12 kuviossa 11.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa mihin tahansa termoplastiseen hartsiaineeseen, joka voidaan kehrätä kehruusuut-timen aukkojen lävitse muodostamaan kuitumatto. Esimerkkeinä termoplastisista hartaineista mainittakoon polyamidit, polyakrylonitriili, lineaariset polyesterit kuten eteeniglykolin ja tereftalihapon ja 1,4-butaanidiolin esterit ja dimetyylitereftalihappo tai tereftali-happo, polyvinyylikloridi, polyvinyylibutyraali, polyvinyyliase-taatti, polystyreeni, lineraariset polyuretaanihartsit, polypropeeni, polyeteeni, polysulfoni, polymetyylipenteeni, polykarbonaatti ja polyisobutyleeni. Tähän kategoriaan kuuluvat myös termoplastiset selluloosaderivaatit, kuten selluloosa-asetaatti, selluloosapropio-naatti, selluloosa-asetaattipropionaatti, selluloosa-asetaatti-butyraatti. Ei-hartsiaineita kuten lasia voidaan prosessoida samalla tavalla.

Menetelmässä käytetään hienoja kuituja. Karkeiden kuitujen läpimitta on 10-50 tai -100 mikronia tai enemmän. Hienojen kuitujen läpimitat ovat alle 6 mikronia ja edullisesti alle 4 mikronia, alaspäin 0,5 mikroniin asti ja tämän allekin. Hienot kuidut antavat 13 651 70 joustavan (taipuisan) ei-kudotun maton, jossa on hienompi huokoskoko ja pehmeä tuntu kun taas karkeat kuidut (säikeet) yleensä antavat vähemmän taipuisan ei-kudotun maton, jossa on suurempi huokoskoko ja karkea tuntu. Hienoilla kuiduilla on paremmat lämpöeristys-ominaisuudet ja pehmeä tuntu myös suhteellisen paksuna ja ne ovat sen vuoksi käyttökelpoisia vaatteiden välivuorina ja muihin lämpö-eristyssovellutuksiin.

Mitä tahansa tavanomaista kehruusuutinta voidaan käyttää. Tällaisia suuttimia on saatavissa ja ne ovat alalla ennestään tunnettuja eivätkä muodosta mitään osaa esilläosevasta keksinnöstä. Termillä kehruusuutin tarkoitetaan tavallisia kehruusuuttimia, säiliöitä, jotka on varustettu levyllä, jossa on joukko halutun kokoisia ja halutussa järjesteyksessä olevia aukkoja ja sentrifugeja tai roottoreita, joiden kehällä on joukko aukkoja, joiden lävitse kuidut kehrätään keskipakovoimalla. Kuiduttajat, pyörivät pyörät ja kiekot ja tämänkaltaiset laitteet kuuluvat myös käsitteen piiriin.

Edullisessa kehruusuuttimen tyypissä on järjestetty aukot yksityisten suutinaukkojen ympärille tai suutinaukkoryhmien ympärille ja ensinmainitut aukot on sovitettu purkamaan kaasua suurella, mutta kontrolloidulla nopeudella pitkin suutinaukon keskiakselia. Kaasupuhallus heikentää kuituja ja pyrkii katkomaan ne, niin että ne tulevat katkotuiksi diskreetteihin pituuksiin, mitä voidaan säätää kaasupuhalluksen nopeudella ja määrällä. Jos käytetään sentrifu-giroottoria, voivat kaasupuhallusaukot rengasmaisesti ympäröidä roottoria. Jos käytetään useita kehruuaukkoja, puhallus voidaan emittoida suihkuista, jotka on sijoitettu yksityisten suihkujen tai suuttimien kehälle. Siinä tapauksessa, että käytetään kehruusuutinta, jossa on joukko aukkoja levyssä, puhallus voidaan emittoida kehruusuuttimen kehältä. Tyypillinen järjestely on kuvattu kuvioissa 2 ja 3, missä on esitetty kehruusuutin.

Kaasupuhallus voi olla kuumennettu, niin että se hidastaa kuitujen jäähtymistä. Kaasupuhallus voi myös olla kylmä puhallus nopeuttaakseen kuitujen jäähtymistä ja siten niiden kiinteytymis-nopeutta. Täten, käyttämällä kaasupuhallusta voidaan säädellä sitä aikaväliä, jona kuidut kovettuvat ja muuttuvat kiinteiksi. Jos kuidut pidetään kuumana pitempään, heikentyminen (ohentuminen) lisääntyy ja jos kuidut jäähdytetään nopeammin, heikentyminen vähenee. Täten voidaan tällä tavoin myös saada aikaan jonkin verran säätelyä kuitujen pituudessa.

14 65170

Polymeeriänne, josta kuidut kehrätään, pidetään sulassa tilassa kehruun aikana. Sulan lämpötila asetellaan siten, että saadaan halutun viskositeetin omaava sula aine sinä ajankohtana, jona aine tulee ulos aukosta. Myös tämä antaa jonkin verran mahdollisuutta kontrolloida heikentymismäärää ja kuitujen pituutta, koska viskoo-simpi aine pyrkii olemaan koheesimpaa ja heikentyy vähemmän kaasu-virtauksen vaikutuksesta ja koska se on yleensä alemmassa lämpötilassa, se myös jäähtyy nopeammin ja sen vuoksi tulee kiinteäksi lyhyemmässä ajassa antaen suhteellisesti suurempiläpimittaista kuitua.

Kehruusuuttimen aukon etäisyyttä pyörivästä sydämestä säädellään siten, että sinä ajankohtana, kun kuidut saavuttavat sydämen, ne ovat riittävästi jäähtyneet säilyttääkseen muotonsa. Ne voivat yhä olla pehmeitä ja sen vuoksi tarttuvia, niin että ne pyrkivät tarttumaan toisiinsa risteyskohdissa. Ne voivat myös olla täysin kiinteitä, niin että ne eivät tartu (liimaudu) toisiinsa, missä tilassa ne paremmin säilyttävät muotonsa. Ne kootaan mielivaltaisesti suunnattuina heterogeenisessä toisiinsa kietoutuneessa järjestelyssä sydämelle, koska ei suoriteta mitään kontrollia sen tien suhteen, jota kuidut noudattavat siirtyessään kehruusuuttimesta sydämelle. Sinä ajankohtana kun kuidut saavuttavat sydämen, ne ovat joko jo katkeilleet epäjatkuviksi pituuksiksi tai ne ovat vielä kiinni aukossa, josta ne kehrätään, osalla joka vielä on sulana. Viimeksimainitussa tapauksessa kuitu on jatkuva.

Heikentävä ilma tulee ulos juuri alle äänen nopeudella, mikä on hyvin paljon suurempi kuin sydämen kokoavan pinnan kehänopeus j tästä johtuen sydämen pyörivä liike vain hyvin vähän heikentää kuituja. Mekaaninen heikentäminen ei tosiasiassa pysty tuottamaan keksinnön mukaisia hienoja kuituja eikä sitä käytetä tämän keksinnön mukaisessa prosessissa.

Kuituaine, joka on koottu pyörivälle sydämelle tai putkelle, pyrkii olemaan muodoltaan laminaarista, kunkin peräkkäisen kierroksen aikana koottu aine muodostaa yhden kääreen. Jos välimatka suut-timesta sydämen tai putken pintaan on pieni noin 3-6 tuumaa (7,5 - 15,0 cm), tulevat viereisten kerrosten kuidut lujasti toisiinsa sotkeutuneiksi, niin että tulee vaikeaksi tai mahdottomaksi havaita tai erottaa toisistaan kerroksia. Jos suuttimen ja kokoamispinnan välimatka on suhteellisen suuri, noin 12-18 tuumaa (30-45 cm), kerrokset voidaan erottaa toisistaan, mutta tarttuminen on riittävä is 65170 tuotteen tekemiseksi hyvin käyttökelpoiseksi moniin suodatussovel-lutuksiin. Kunkin kerroksen paksuus saadussa limitetyssä matossa riippuu sydämen pyörintänopeudesta, mikä käytännössä ei ole kriitillinen laajoissa rajoissa. Sääntönä mainittakoon, että on toivottavaa pyörittää sydäntä sellaisella nopeudella, että kootun putkimaisen maton jokainen osa sislätää kymmenestä kahteenkymmeneen tai enemmän kerroksia, mutta voidaan valmistaa mattoja (rainoja), joissa on vain yksi tai kaksi kerrosta.

Jos etäisyys kehruusuuttimen aukoista putkimaiseen kokoamis-pintaan on suhteellisen suuri ja aukkojen väli suhteellisen karkea, voi ennen kerrostumista tapahtua viereisten aukkojen säikeiden "köysiintymistä" (säikeiden keskenään kiertymistä niin, että muodostuu lanka tai köysi). Jonkin verran "köysiintymistä” voidaan sietää ilman todella haitallista muutosta putken ominaisuuksissa. Kuitenkin kun köysiintyminen lisääntyy, putki alkaa saada hunaja-kennoputken ominaisuuksia, mikä voi olla ei-toivottavaa.

Yleensä kun väli on 3-4 tuumaa (7,5 - 10,0 cm), ei tapahdu köysiintymistä, kun taas etäisyyksillä yli 12 tuumaa (30 cm) köysi intymispulma tulee vakavaksi. Edellä mainittujen välillä olevilla etäisyyksillä, 4-12 tuumaa (10-30 cm), köysiintymistä esiintyy ja etäisyyden kasvaessa se lisääntyy. Etäisyys voidaan täten asetella tarvittavaksi köysiintymisen välttämiseksi tai sen määrän säätelemiseksi .

Nesteiden suodatusta varten kerrostuksen tasaisuus ja yhdenmukaisuus on tärkeää ja välimatka on täten edullisesti 3-5 tuumaa (7,5 - 12,5 cm). Kaasujen suodatusta varten on toivottavaa, että saadaan suuri aukkotilavuus (huokostilavuus) tarkoituksella vähentää paine-eroa ei-kudotun maton yli ja välimatka on täten edullisesti 7-10 tuumaa (17,5 - 25 cm), jotta saataisiin pienemmän tiheyden omaava kerrostuma ja pieni suhteellinen osuus köysiintyneitä säikeitä.

Toinen keino köysiintymisen kontrolloimiseksi on lisätä kehruusuuttimen aukkojen välejä. Tavanomaisessa kehruusuuttimessa aukot ovat varsin lähellä toisiaan ja yleistä on kahdestakymmenestä viiteenkymmeneen aukkoa lineaarista tuumaa kohden. Tämä aukkoväli antaa vakavaa köysiintymistä yli 12 tuuman (30 cm) etäisyyksillä.

Toiselta puolen aukkojen välin kasvu kymmenestä aukosta lineaarisella tuumalla yhteen aukkoon lineaarisella tuumalla tehokkaasti estää joskaan ei eliminoi köysiintymistä. Vaikka tämä lisää 16 651 70 kehruusuuttimen tai -suuttimien kokoa ja pituutta ja siitä voi olla seurauksena juovittumista koneen suunnassa tavanomaisessa järjestelmässä, tämä on täysin hyväksyttävää keksinnön mukaisessa prosessissa .

Sijoittamalla kehruusuutin tai suutinyhdistelmä siten, että sen aukot ovat samalla etäisyydellä pyörivän sydämen ulkopinnasta, so. kokoamispinnasta ja heikentämällä kuituja ennen kerrostamista käyttämällä kaasupuhallusta tai muita heikentämisvälineitä, on mahdollista saada tasainen tiheys sydämellä olevalle matolle. Aukkojen ja kokoamispinnan välinen etäisyys määrää maton tiheyden; mitä lyhyempi on tämä etäisyys, siät suurempi on maton tiheys. Vastaavasti, muuttamalla etäisyyttä, mutta pitämällä kehruusuutin yhdensuuntaisena kokoamispinnan kanssa siihen tapaan kuin kuvioissa on esitetty, voidaan helposti säätää tuloksena olevan maton tiheyttä.

Sylinterimäiset matot tai putket voidaan valmistaa jatkuvalla tavalla.

Jaksottaista (epäjatkuvaa) järjestelmää käytetään sellaisen sydämen yhteydessä, joka on ennalta valmistettu ja ennalta leikattu valittuihin pituuksiin. Sydäntä pyöritetään kuidutussuuttimesta tulevassa kuituvirrassa, kunnes halutun paksuinen sylinteri on rakentunut. Siten muodostettu sylinteri poistetaan sitten yhdessä sydämen kanssa kuituvirrassa. Sen jälkeen rakennetaan sydämelle (tai vaihdetulle sydämelle) uusi sylinteri.

Täten muodostetun putken päät voidaan sitten viimeistää. Tässä pisteessä, jos se on riittävän paksu ollakseen itsekantava, putki muodostaakäyttökelpoisen suodatinelementin. Jos putki on suhteellisen ohutseinäinen, se kuitenkin toimii lopullisena elementtinä, jos se ennen muodostamista tai muodostamisen jälkeen on varustettu reikäisellä sisäpuolisella sydämellä tai ulkopuolisella tuella.

Jatkuva toimintatapa tapahtuu joko käyttäen jonoa ennalta valmistettuja sydämiä taikka silloin, kun sydän muodostetaan pur-sottamalla juuri ennen maton kerrostamista. Sydämelle muodostettua sylinteriä vedetään jatkuvasti pois pyörivältä tuelta. Tällä tavoin voidaan valmistaa halutun pituisia sylintereitä.

Sydämelle kerrostetun maton paksuutta asetellaan jaksottaisessa toimintatavassa sydämen pyörintänopeudella ja läpimitalla, kuitujen pursotusnopeudella, kootun kuiturakenteen tiheydellä ja 17 651 70 kokoamiseen käytetyllä ajalla. Jatkuvassa toimintatavassa paksuutta asetellaan sydämen pyörintänopeudella ja läpimitalla, kuitujen pur-sotusnopeudella, kootun kuiturakenteen tiheydellä ja sillä nopeudella, jolla sylinteriä vedetään pois kerrostamisvyöhykkeestä.

Pyörivää sydäntä, jolle matto kerrostetaan, voidaan pyörittää kiinteässä asennossa, missä tapauksessa lopullinen sylinteri vedetään pois pyörivän tuen päästä käyttäen esimerkiksi vetotelaparia siihen tapaan kuin on kuvattu kuviossa 1 tai kelattuna latistetussa tilassa kuten on kuvattu kuviossa 7. Jotta edistettäisiin patruunan liukumista tuelta, voi tuki olla kartiokas siten, että pienenevä . läpimitta on kohti sitä päätä, mistä patruuna vedetään pois.

Kun valmistetaan suhteellisen paksuseinäisiä putkia, esimerkiksi seinänpaksuuden ollessa yli 1/4 tai 1/2 tuumaa (0,6 tai 0,12 cm), kuidut voivat tulla pehmennetyiksi johtuen pitkäaikaisesta olosta niihin iskevän kuuman kaasun vaikutuksen alaisina. Näin on laita erityisesti silloin, kun etäisyys suuttimesta kokoamispintaan on pieni, esimerkiksi alle 4-7 tuumaa (11,0 - 17,5 cm). Jotta vältettäisiin tästä johtuva tiheyden kasvu ja kutistuminen, on usein toivottavaa käyttää jäähdytystä, mikä voidaan toteuttaa eri tavoin, esimerkiksi sisäpuolisesta jäähdyttämällä kokoamispintaa läpivir-taavalla kylmällä vedellä tai jäähdyttämällä kuitumassaa puhaltamalla kylmää tai huoneenlämpöistä ilmaa siihen ja sen lävitse suut-timen vastakkaiselta puolelta tai puhaltamalla kylmää ilmaa reikäisen sydämen lävitse.

Lopullista sylinteriä voidaan edelleen prosessoida eri tavoin. Se voidaan esimerkiksi impregnoida hartsisideaineella tai impregnointiaineella jäykemmän rakenteen saamiseksi tai huokoisuuden vähentämiseksi. Lisäaineita voidaan lisätä siihen. Esimerkiksi jos patruuna on tarkoitettu käytettäväksi vedenkäsittelyyn, se voidaan impregnoida bakteereja tai sieniä tuhoavalla aineella tai jollakin muulla vedenkäsittelyaineella, joka on tarkoitettu liukenemaan suodattimen lävitse menevään veteen.

Lisäaineita voidaan myös sisällyttää suodattimeen syöttämällä se suutinaukosta tulevaan kuituvirtaukseen ennen kerrostamista. Tällaisiin lisäaineisiin voi sisältyä hiili, piimää, lasi- tai muut orgaaniset tai epäorgaaniset kuidut, pinta-aktiiviset aineet, täyteaineet kuten silikonihartsit, polytetrafluorieteeni, hydrofobinen piidioksidi ja senkaltaiset aineet ja sidehartsit nestepisaroina tai kiinteässä muodossa.

ie 65170

Sylinteri voidaan leikata pituuksiksi ja käsitellä edelleen muodostamaan sylinterimäinen suodatinelementti. Tähän käsittelyyn voi sisältyä sisäpuolisen sydämen lisääminen ja ulkopuolisten kote-lotukien lisääminen, päätehatut sylinterin kuhunkin avoimeen päähän ja päätehattujen kiinnittäminen sylinteriin, sydämeen ja koteloon liima-aineella tai ilman liima-ainetta. Päätehatut voivat olla siten muodostetut, että ne sopivat siihen suodatinkoostumukseen, missä tuloksena olevaa suodatinelementtiä käytetään.

Kuvioissa 1-3 esitettyyn laitteistoon kuuluu kehruusuutin 1, jonka pinnassa 2 on muodostelma aukkoja 3 (ks. kuviot 2 ja 3). Keh-ruusuuttimeen syötetään sulaa termoplastista polymeeriainetta, kuten esimerkiksi polypropeenia säiliöstä 4, jota syötetään tulojohdolla 5, joka siirtää sulaa termoplastista ainetta suulakepuristimesta tai jostakin muusta syöttölähteestä (ei esitetty) ja suutti-meen syötetään lisäksi paineilmaa tai höyryä riittävällä paineella heittämään hartsi suuttimen aukoista ja siten muodostamaan joukko sulia kuituja 10.

Kuidut kulkevat poikki lyhyen ilmavälin 11, jonka kulun aikana niitä heikennetään ja ne jähmettyvät ja ne kootaan pyörivälle järjestelmälle toisiinsa kytkettyjä putkimaisia sydämiä 12, jotka on pyörivästi kytketty toisiinsa välielimillä 13, koko järjestelmän ollessa itsekantava. Järjestelmää pidetään kahdella sarjalla teloja, joissa kummassakin on kolme viistoa telaa 20, 21, joita käytetään sähkömoottorilla (ei esitetty) yhdenmukaisesti samalla nopeudella ja ne pyörittävät sydänten 12 ja välielimien 13 muodostamaa järjestelmää suhteellisen pienellä nopeudella, tässä tapauksessa likimain 3-5 jalkaa sekunnissa. Kuidut tulevat mielivaltaisesti orientoiduiksi ja heterogeenisesti toisiinsa kietoutuneiksi, kun ne kääritään sydämelle, muodostaen yleensä spiraalimaisesti käärityn kerroksen ei-kudottua kuituainetta 15, joka toimii tuloksena olevan suodatin-elementin huokoisena suodatusarkkina.

Kehruusuutin on yhdensuuntainen sydänten 12 kanssa, niin että aukot alapäässä 7 ovat samalla etäisyydellä sydämistä kuin aukot yläpäässä 8. Tämän mukaisesti on sillä osalla 16 ei-kudottua kuitu-mattoa, joka on muodostettu kuiduista, jotka on kerrostettu aukoista päässä 7, sama tiheys on maton osalla 17, joka on muodostettu kuiduista, jotka on kerrostettu aukoista päässä 8.

Kun sylinteriä 15 pyöritetään ja muodostetaan jatkuvasti, sitä myös jatkuvasti vedetään oikealle viistoilla teloissa 20, 21.

19 651 70

Sinä ajankohtana, kun sylinterin elementti on saavuttanut kohdan 17, on se saavuttanut lopullisen paksuutensa.

Sydämen yksikköpituudet 12 on ennaltamuodostettu valittuina pituuksina ja niissä on joukko ulkokehällä olevia pintaharjänteitä 9a, joiden väliin menee kuitukerros 15 niiden välisistä urista 9b ja reiät 9c urien 9b pohjissa ovat nesteen virtaamiseksi sydänten avoimiin sisätiloihin 28 tai sydämen sisätilasta sen ulkopuolelle.

Kussakin sydämen pituudessa 12 on sormimaisesti haarautunut pää, joka kytkeytyy välielimen 13 yhteen päähän ja välielimen 13 toinen pää on samanlaisilla haaroilla lukittu seuraavaan sydänpi-tuuteen 12. Tämä lukitsee sydänosat toisiinsa niin, että ne pyörivät yhtenäisesti ja niitä voidaan myös jatkuvasti vetää oikealle. Kukin sydänosa 12 voidaan kuitenkin aksiaalisesta vetää pois väli-elimestä 13, kuten seuraavasta voidaan nähdä.

Suodatinsylinteri on nyt valmis irrotettavaksi ja lähenee leikkauspyörää 22, jossa kuitukerros 15 katkaistaan likimain keskeltä välielimiä 13, niin että jää lieve 15a ulottumaan ohi sydämen 12 kummassakin päässä, mikä tekee mahdolliseksi vetää suodatin-pituus 23 pois vetämällä sydänosa pois seuraavasta välielimestä 13.

Tuloksena olevia sylinteripituuksia 23 voidaan käyttää suo-datinpatruunoina sijoittamalla suodatinelementti ulkopuoliseen kuoreen 25 ja sitten sijoittamalla hatut 26, 27.

Päätyhatut 26, 27 (esitetty yksityiskohtaisesti kuviossa 1C) on varustettu kapeilla kehäraoilla 26a, 27a, joissa on yhdensuuntaiset sivut ja sellainen leveys, että hattujen ollessa koottuina sy-dänosan 12 päähän ja kuitumaton 15 ollessa taivutettuna sisäänpäin, matto on kokoonpuristettuna noin 1/4 - 3/4jaan sen koko paksuudesta. Toisessa päätyhatussa 26 on keskeinen aukko 14; toinen pääty-hattu 27 on suljettu. Kerros 15 on katkaistuna pitempi kuin sydän 12 ja lieve 15a on käännetty yli sydämen 12 pään ja tungettu sydämen avoimeen päähän 28. Sen jälkeen sijoitetaan päätyhatut 26, 27 siten, että raot (urat) 26a, 27a vastaanottavat liepeen 15a taitetun osan puristaen kerrosta 15 kolmeneljäsosaan tai alle sen normaalista paksuudesta tässä kohdassa ja muodostaen tiiviin tiivistyksen tarvitsematta käyttää sideainetta (sideainetta voidaan kuitenkin haluttaessa käyttää). Kokoonpuristetun osan huokoisuus on pienempi kuin muualla kerroksessa 15, mikä on asianmukaista tiivis-tystarkoituksessa päätehatun kohdalla. Tämän jälkeen on suodatin-patruuna valmis.

20 651 70

Kuvion 4 kuvaamassa prosessijärjestelmässä on tuloksena olevan suodatinelementin sydän 51 valmistettu termoplastisesta po-lymeerlaineesta, mutta tämän aineen ei tarvitse olla kuituamuodos-tavaa ja se pursotetaan jatkuvasti putkimaisessa muodossa varustettuna avoimella keskeisellä tiehyeellä 52, jatkuvana pituutena samalla tavoin kuin suodatinsylinteri, joka kerrostetaan sille.

Järjestelmä sisältää täten pyöritettävän putkimaisen purso-tussuuttimen 53, johon syötetään termoplastista pursotettavaa poly-meeriainetta 54, kuten esimerkiksi polypropeenia syöttösisääntulon 55 kautta, mistä jatkuvasti pyörivä jäykkä putkimainen sydän pursotetaan asemaan, jossa se vastaanottaa kuidut 56, jotka kehrätään kehruusuuttimen 58 aukoista 57. Ennen kuitujen tuomista sydän revitetään tai varustetaan raoilla käyttäen leikkuuvälineita 59, joilla aikaansaadaan joukko aukkoja 60 nesteen kulkua varten sydämen avoimeen keskeiseen tiehyeeseen 52.

Pursotettavana polymeerlaineena voidaan käyttää ei ainoastaan niitä termoplastisia aineita, joita käytetään kuitujen muodostamiseen, vaan lisäksi myös sellaisia aineita, kuten polykarbonaat-teja, polyoksimetyleeniä, polytetraflurieteeniä, polyklooritrifluo-rieteeniä, fenoliformaldehydiä, ureafolmaldehydiä, melamiiniformal-dehydiä, epoksi- ja polyvinyylifluoridipolymeerejä.

Kuidut 56 kehrätään tälle sydämelle 51 samaan tapaan kuin kuviossa 1 ja yhdistetty sydänplussuodatinelementti 65, joka on muodostettu sydämelle, vedetään eteenpäin viistoilla teloilla 61, 62. Valitut pituudet 66 suodatinelementtiä voidaan sitten katkaista katkaisupyörillä 67. Tulokseksi saatu suodatinpatruuna voidaan varustaa ulkopuolisella kuorella 68 ja päätyhatuilla 69, 70, niin että muodostuu kuviossa 5 ja 6 kuvattu lopullinen suodatinelementti. Päätyhatussa 69 on keskiaukko 71 nesteyhteyttä varten sydämen keskeiseen tiehyeeseen 52, kun taas päätyhatussa 70 ei ole mitään aukkoa. Tämän mukaisesti nesteen, joka tulee sisään keskitiehyeeseen 62, täytyy kulkea suodatinarkin lävitse, kun suodatinelementti on sijoitettu suodatinkoostumukseen.

Menetelmässä, joka on kuvattu kuviossa 7, tuloksena olevan suodatinelementin ennaltamuodostettu sydän 71 pursotetaan verkon muodossa, jona on diagonaalinen avosilmäinen verkko termoplastista polymeeriainetta. Koska verkko muodostetaan jatkuvalla pursotuksel-la, se voi olla varsin pitkinä pituuksina. Verkko on putkimaisessa 65170 muodossa, jossa on joukko aukkoja 73 nesteen läpikulkemiseksi sen avoimeen keskitiehyeeseen 74. Verkkoa 71 syötetään jatkuvasti viistojen telojen 79, 80 välitse ja se on tuettu tuurnalla 83, joka päästään voi olla tuettu sydämen pursotussuuttimeen 80. Verkko 71 liikkuu asemaan, jossa se vastaanottaa kuidut 76, jotka on kehrätty kehruusuuttimen 78 aukoista 77.

Pursotettavana polymeeriaineena voidaan käyttää ei ainoastaan jotakin niistä termoplastisista verkkoaineista, joita käytetään kuitujen muodostamiseen, vaan lisäksi myös sellaisia aineita kuin polykarbonaatteja, polyoksimetyleeniä, polytetrafluorietee-niä, polyklooritrifluorieteeniä, fenoliformaldehydiä, ureaform-aldehydiä, melamiiniformaldehydiä, epoksi- ja polyvinyylifluori-dipolymeerejä.

Kuidut 76 kerätään tälle sydämelle 71 samaan tapaan kuin kuviossa 1 ja muodostettu yhdistetty sydän-plus-suodatinelementti 75 vedetään eteenpäin ja latistetaan teloilla 81, 82 ja tuloksena oleva kaksikerroksinen arkki 84 välissä olevine kaksikerrosverk-koineen 71 kääritään sitten varastotelalle 85.

Kuviot 8 ja 9 esittävät spiraalimaisesti käärittyä suoda-tinelementtiä, joka on valmistettu kaksikerroksisesta kokoonla-tistetusta putkimaisesta arkkiaineesta 84, 71, joka on saatu käyttäen kuvion 7 kuvaamaa järjestelmää. Putkessa on kaksi kerrosta 40 ja 41, jotka on niiden reunoista kiinnitetty toisiinsa johtuen arkin putkimaisesta luonteesta.

Kaksikerroksinen putkimainen arkki 84, 71 on spiraalimaisesti kääritty sylinterimäiselle sydämelle 42, joka on varustettu pitkittäisellä raolla 43. Putken 84 yksi pää on kiinnitetty rakoon ja putki on sitten kierretty useita kertoja sydämen ympäri, jolloin väliin jää kaista 45 verkkoa, joka toimii ulkopuolisena väli-elimenä nestevirtausta varten. Sisäpuolinen verkko 71 toimii sisäpuolisena välielimenä nestevirtausta varten. Putkimaisen arkin ul-kopää 46 on suljettu. Neste kulkee reunottaisesti pitkin välissä olevaa ulkopuolista kaistaletta 45, siitä läpi putken seinien 40, 41 putken 84 ulkopuolelle pitkin verkkoa 71 sydämeen 43 ja täten sydämen 42 avoimeen sisäosaan 47, joka toisesta päästä 48 on suljettu, niin että kaikki neste johdetaan läpi toisessa päässä olevan aukon 49. Sydämessä on O-rengastiiviste 50 tiivistä liittämistä varten suodatinkoostumukseen (ei esitetty).

22 651 70

Toisessa muodossa kaistaleet litteää putkimaista mattoa sisäpuolisille putkineen litteää putkimaista verkkoa voivat olla suljetut yhdessä päässä ja toinen pää voi olla kiinnitetty putkiark-kiin joilla useita tällaisia putkia on kytketty yhteen ulostuloon muodostaen suurialaisen "rinnakkaislevy"-suodattimen.

Kuvion 10 esittämä laitteisto on suunnitelut epäjatkuvaa eli panoksittaista toimintaa varten ja siinä sijoitetaan sylinte-rimäinen kuitukerros putkimaiselle reikäiselle sydämelle, yksi tai useampia kerrallaan, mutta pyörittäen vaan ei eteenpäinsiirtäen sydäntä kerrostamisen aikana. Sydän 32 on ennaltamuodostettu ja valmistettu muoviaineesta kuten esim. polypropeenista ja siinä on joukko kehällä olevia sitä ympäröiviä pintaharjänteitä 39a, jotka muodostavat välit siihen kuitukerrokseen, joka kerrostetaan sydämelle uriin 39b, jotka harjanteet rajoittavat väliinsä ja urien 39b pohjissa on aukot 39c nestevirtausta varten sydämen avoimeen sisätilaan 38 ja avoimesta sisätilasta 38 sydämen lävitse sen ulkopuolelle. Välielimet 37 on sijoitettu sydämen 32 molempiin päihin tukemaan liepeitä 15b, jotka ulottuvat ohi sydämen molemmissa päissä.

Kehruusuutin 30 on tässä tapauksessa sijoitettu yhdensuuntaiseksi sydämen kanssa, jota kerrostuksen aikana tuetaan tuurnalla 34, niin että kaikki aukot 31 suuttimen alapäässä ovat samalla etäisyydellä sydämestä. Tuloksena on, että kuiduilla, jotka tulevat päästä 33, on sama kulkumatka ennen kuin ne saavuttavat sydämen 32 ja tämän johdosta kuitukerros tulee kerrostetuksi sydämelle yhtä suuren tiheyden omaavana suodatinsylinterin 32a pinnasta pohjaan, kun sylinteriä muodostetaan.

Kehruusuuttimen 30 pituus vastaa halutun suodatinsylinterin 32a pituutta plus liepeet 15b molemmissa päissä ja kerrostaminen jatkuu kunnes sydämelle on saatu halutun paksuiset kuitukerros 15 ja liepeet 15b.

Siitä johtuen, että kehruusuuttimella on sama pituus kuin sydämellä plus välielimet, kuitukerros peittää sydämen koko pituuden ja ulottuu myös lyhyen matkan verran ohi sydämen pään, kuten parhaiten nähdään kuviosta 11, muodostaen liepeen 15b. Nämä liepeet 15b tekevät mahdolliseksi kiinnittää tuloksena olevaan sylinteriin päätyhatut 26', 27' käyttämättä tiivistysainetta tai side- 23 651 70 ainetta vuotamattoman tiivisteen varmistamiseksi. Halutessa voidaan liepeet viimeistellä sellaiseen pituuteen, että saadaan aikaan sievä sisäinen elementtimuoto ilman ulkonevaa mattoa.

Sen jälkeen kun kerrostaminen on saatettu loppuun, lopullinen suodatinsylinteri vedetään pois tuurnalta 34 ja korvataan toisella sydämellä, minkä jälkeen toiminta toistetaan.

Kuviossa 11 esitettyä muotoa olevat päätyhatut 26' , 27' liitetään sitten suodatinsylinterin päihin. Molempien hattujen sisäpinnassa on viistosyrjäinen ura 26a', 27a', jota rajoittavat ulkonevat osat 26b', 27b' ja 26c', 27c'. Päätyhatun sijoittaminen suodatinsylinteriin taittaa liepeen 15b itsensä ympäri sulloen reunan sydämen sisäpuolelle 38 sydämen pään ympäri ja koska ura on kapeneva, niin kun päätyhatut sijoitetaan paikalleen, huokoinen aine tulee kokoonpuristetuksi kapenevaan osaan sillä tavoin, että kapenevassa urassa olevan kerroksen 15c huokoisuus on pienempi kuin kerroksen muussa osassa, mikä on asianmukaista tiivis-tystarkoituksessa. Kun kuitukerroksen pää on sydämen sisällä ja kuitukerros on riittävästi kokoonpuristettu kapenevassa osassa niin, että suodatinta eivät ohita suuremmat hiukkaset kuin ne, jotka poistetaan aineessa sylinterin päissä, päät ovat tehokkaasti suljetut. Koska suodatinelementti pidetään suodatinkoostumuk-sessa aksiaalisesta suunnatulla päätyhattujen puristuksella, ei hatuilla ole pyrkimystä käytössä siirtyä paikoiltaan. Tämän johdosta ei tarvitse käyttää mitään tiivistys- tai sideainetta eikä sellaista ole käytetty kuvioiden 11 ja 12 mukaisessa rakenteessa, vaikka tietysti haluttaessa voidaan tällaisia aineita käyttää taikka tiivistys voidaan toteuttaa pehmentämällä yhtä tai useampaa osaa ja käyttämällä puristusta taikka ilman puristusta.

Seuraavat esimerkit edustavat keksinän käsityksen mukaan keksinnön edullisia suoritusmuotoja.

Esimerkki 1

Kolme polypropeeniputkea, jotka toimivat sydäminä, ulko-läpimitaltaan 2i tuumaa (6,25 cm) ja pituudeltaan 3 tuumaa (7,5 cm), varustettuna ulkopuolisilla ympyräharjänteillä, joista kukin oli 0,05 tuumaa (0,125 cm) leveä ja kunkin uran pohjassa neljä tasavälistä aukkoa, kukin läpimitaltaan 1/16 tuumaa (0,16 cm), urien leveyden ollessa 0,089 tuumaa (0,22 cm), sijoitettiin tuurnalle kuvion 10 mukaisessa laitteistossa, likimain 5 tuuman 24 651 70 (12,5 cm) etäisyydelle 40 tuumaa (100 cm) leveästä pursotussuut-timesta eli kuiduttimesta, joka oli varustettu kahdellakymmenellä 0,015 tuuman (0,034 cm) läpimittaisella hartsiaukolla lineaari-tuumaa kohden, näiden aukkojen ollessa ympäröityjä kuuman ilman ulostulolla raoista, jotka sijaitsevat suutinaukkojen yläpuolella ja ympärillä. Polypropeeniputkissa oli molemmissa päissä kar-tiokkaat laipat (ks. kuviot 10-12), jotka pitivät putket 1/2 tuuman (1,25 cm) päässä toisistaan.

Polypropeenihartsia porsotettiin aukkojen kautta nopeudella noin 11 naulaa tunnissa (4,62 kg/h) ja ilmavirtaus säädettiin heikentämään kehrätyt kuidut läpimittaan 4 mikronia. Poly-propeeniputkea pyöritettiin noin 40:kierrosta minuutissa ja kerrostaminen jatkui kunnes noin 1/64 tuuman (0,04 cm) paksuinen matto toisiinsa kietoutuneita kuituja oli kasaantunut sydämelle. Tuloksena oleva sylinteri, kuitukerros sydämellä, poistettiin sitten tuurnalta. Ulkoläpimitta oli 2 17/32 tuumaa (6,33 cm) ja sisäläpimitta 2 1/4 tuumaa (5,6 cm). Sylinterin liepeet kerroksen päissä työnnettiin yli putken päiden sen sisään päätyhatuilla, joiden muoto on kuvattu kuviossa 11. Päätyhatut tiivistettiin päihin puristamalla suodatin ainetta niin, että ei tarvittu mitään sideainetta. Suodatinelementti oli luja ja jäykkä. Vaikka leikattujen päiden tutkimuksessa havaittiin laminaarinen ulkonäkö, ei ollut mahdollista aukaista kuitukerrosta ottamalla viimeinen laappi kynsiinsä. Mikroskooppinen tutkimus osoitti varsin tasaista huokosläpimittaa noin 15 mikronia. Kyky poistaa hiukkasia koestettiin edelleen johtamalla lasihelmisuspensio suodatin-koostumuksen lävitse, koe osoitti suurimmaksi huokosläpimitaksi 9,5 mikronia. Suodatinelementti oli käyttökelpoinen kaasujen tai nesteiden suodattamiseen.

Esimerkki 2 Käyttämällä kuvion 4 kuvaamaa järjestelmää pursotettiin polypropeenista putkimainen sydän, jonka sisäläpimitta on 1 tuuma (2,5 cm) ja ulkoläpimitta 1,30 tuumaa (3,25 cm) ja tämä revitettiin jatkuvasti sen tullessa ulos suuttimesta. Polypropeeni-kuituja kehrätään lämpötilassa 630°F (332°C) nopeudella 11 naulaa tunnissa ( 4,62 kg/h) tälle sydämelle, joka pyörii 135 kierrosta minuutissa. Polypropeenikuitujen suodatinsylinteriä vedetään ulos ulkoläpimitan ollessa 2 3/4 tuumaa (6,9 cm). Yhdistet- 25 651 70 tyä suodatinsylinteriä sydämellä vedetään eteenpäin nopeudella 1 1/4 jalkaa minuutissa (38,1 cm/min) ja katkaistaan 9 5/8 tuuman (24 cm) pituuksiksi, mitkä sitten sidotaan päätyhattuihin muodostamaan suodatinpatruunat, jotka ovat käyttökelpoisia sekä kaasujen että nesteiden suodattamiseen.

Esimerkki 3 Käyttäen kuvion 7 kuvaelmaa järjestelmää pursotetaan sydän polypropeeniverkosta, jossa on avosilmäinen jäykkä rakenne vinoneliön muotoisin silmin (aukoin), joiden mitat ovat likimain 0,12 x 0,12 tuumaa (0,3 x 0,3 cm). Tämän verkon sisäläpimitta on 1 tuuma (2,5 cm) ja ulkoläpimitta 1,25 tuumaa (3,1 cm). Polypropeenia kehrätään lämpötilassa 625°F (330°C) nopeudella 11 naulaa tunnissa (4,62 kg/h) tälle sydämelle, joka pyörii 135 kierrosta minuutissa. Polypropeenikuitujen muodostaman suodatinsylinterin ulkoläpimitta on 2,00 tuumaa (5 cm). Yhdistettyä sydämelle olevaa suodatinsylinteriä vedetään eteenpäin nopeudella 21/2 jalkaa minuutissa (76,25 cm/min) ja se katkaistaan 9 5/8 tuuman (24 cm) pituuksiksi, sitten ne varustetaan päätyhatuilla, jolloin saadaan kuvioiden 8 ja 9 esittämiä suodatinpatruunoita.

Nämä ovat käyttökelpoisia sekä kaasujen että nesteiden suodattamiseen.

Esimerkki 4

Muodostelma (jono polypropeeniputkia, jotka toimivat sydä-rainä, kunkin ulkoläpimitta 1 1/2 tuumaa (6,25 cm) ja pituus 3 tuumaa (7,5 cm), sorraihaaroilla varustettujen päiden sopiessa välielimien välityksellä toisiinsa, ulkokehänharjänteiden leveyden ollessa 0,05 tuumaa (0,125 cm) ja kussakin harjanteiden välisessä urassa neljä aukkoa 90° välein, kunkin läpimitta 1/16 tuumaa (0,16 cm), urien ollessa 0,089 tuuman (0,22 cm) levyisiä, sovitettiin yhteen kuvion 1 kuvaamaksi muodostelmaksi ja muodostelmaa pyöritettiin jatkuvasti ja siirrettiin oikealle viistoilla teloissa 20, 21, etäisyydellä likimain 5 tuumaa (12,5 cm) kui-duttimen suuttimesta. Kun loppuun valmistetut sylinterit poistettiin oikeanpuoleisesta päästä, lisättiin tuoreita sydämiä vasemmanpuoleiseen päähän, niin että kerrostaminen voi olla jatkuvaa ja muodostelma tosiasiassa on päättymätön.

Kuidutin oli 40 tuumaa (100 cm) pitkä ja oli varustettu kahdellakymmenellä 0,015 tuuman (0,04 cm) läpimittaisella hartsi- 26 651 70 aukolla lineaarista tuumaa (2,5 cm) kohden. Nämä aukot oli ympäröity kuumaillaan tulolla raoista, jotka sijaitsivat suuttimien yläpuolella ja ympärillä. Välielimet pitivät putket 1/2 tuuman (1,25 cm) päässä toisistaan.

Polypropeenihartsia pursotettiin aukoista nopeudella noin 11 naulaa tunnissa ja ilmavirtaus aseteltiin heikentämään kehrätyt kuidut läpimittaan 4 mikronia. Polypropeeniputki-välielin-muodostelmaa pyöritettiin noin 40 kierrosta minuutissa ja kerrostaminen jatkui, kunnes likimain 1/64 tuuman (0,04 cm) paksuinen matto tai kerros toisiinsa kietoutuneita kuituja oli koottu sydämille. Tuloksena olevat sylinterit, joissa oli kuitukerrok-set sydämillä, poistettiin sitten muodostelmasta, kun ne jättivät telojen 21 välisen puristuskohdan ja katkaistiin leikkaimella 22.

Sylintereiden ulkoläpimitta oli 2 17/32 tuumaa (6,32 cm) ja sisäläpimitta 21/4 tuumaa (6,5 cm). Ne kerroksen osat, jotka ulottuivat välielimien päälle, olivat likimain 1/4 tuuman (0,6 cm) pituiset ja nämä käännettiin sydänputken päiden yli ja futken sisään ja sen jälkeen puristettiin päätyhatut päihin, niin että ylikäännetty osa tuli puristetuksi päätyhattujen kehäuraan. Mitään sideainetta ei käytetty ja tuloksena oleva suodatinkoostumus oli luja ja jäykkä. Mikroskooppinen tutkimus osoitti täysin yhtenäisen huokosläpimitan likimain 15 mikronia.

Suodatinsylinterin ja päätyhattujen välisen tiivistyksen tiiveyttä testattiin saattamalla päätyhatuilla varustetut suoda-tinelementit sellaisen kuplakohtatestin alaisiksi, joka on kuvattu US-patentissa 3 007 334, 30.11.1956. Ensimmäinen kupla ilmeni sylinterillä eikä päätyhatussa, mikä osoitti, että päätyhattujen huokoisuus oli pienempi kuin sylinterin ja tämän vuoksi että päätyhatun tiivistys oli riittävän tiivis. Kyky poistaa hiukkasia tarkistettiin johtamalla lasihelmisuspensio suodatin-elementin lävitse, koe osoitti suurimmaksi huokosläpimitaksi 9,5 mikronia. Suodatinelementti oli käyttökelpoinen kaasujen ja nesteiden suodattamiseen.

Esimerkki 5

Sydämenä toimiva polypropeeniputki, ulkoläpimitta 2 1/2 tuumaa (6,25 cm), pituus 3 tuumaa (7,5 cm), varustettu joukolla kehäharjänteitä, joiden leveys 0,05 tuumaa (0,125 cm), neljä tasavälein sijoitettua 1/16 tuuman (0,16 cm) läpimittaista aukkoa 27 65170 kunkin harjanteiden välisen uran pohjassa, joiden urien leveys 0,089 tuumaa (0,22 cm), varustettiin välielimellä kummassakin päässä ja sijoitettiin tuurnalle kuvion 10 mukaisessa laitteistossa, likimain 5 tuuman (12,5 cm) päähän suuttimista 40 tuuman (100 cm) levyisessä pursotussuulakkeessa tai kuiduttimessa, joka oli varustettu kahdellakymmenellä 0,015 tuuman (0,04 cm) läpimittaisella hartsiaukolla lineaarista tuumaa (2,5 cm) kohden, nämä aukot oli ympäröity kutoman ilman tulolla raoista, jotka sijaitsivat suutinaukkojen yläpuolella ja ympärillä. Polypropeeniput-kella oli kartiokas laippa molemmissa päissä (ks. kuvio 10).

Polypropeenihartsia pursotettiin aukkojen lävitse nopeudella noin 2 naulaa tunnissa ja ilman virtaus aseteltiin heikentämään kehrätyt kuidut läpimittaan 4 mikronia. Polypropeeniputkea pyöritettiin nopeudella noin 40 kierrosta minuutissa ja kerrostaminen jatkui, kunnes noin 1/64 tuuman (0,04 cm) paksuinen matto toisiinsa kietoutuneita kuituja oli koottu sydämelle. Tuloksena oleva sylinteri ja siihen kiinnitetyt välielimet kuitukerroksen ollessa sydämellä ja välielimillä poistettiin sitten tuurnalta ja lieve kummassakin päässä katkaistiin noin 3/8 tuuman (0,38 cm) pituiseksi. Sen jälkeen vedettiin välielimet pois ja kumpaankin päähän jäi katkaistu lieve. Sylinterin ulkoläpimitta oli 2 17/32 tuumaa (6,32 cm) ja sisäläpimitta 2 1/4 tuumaa (6,5 cm). Liepeet työnnettiin sydämen päiden ylitse sydämen sisään päätyhatuilla, joiden muoto on kuvattu kuviossa 11. Päätyhatut tiivistettiin päihin puristamalla suodatinainetta, niin että mitään sideainetta ei tarvittu. Suodatinelementti oli luja ja jäykkä. Vaikka lieve-päiden tutkiminen osoitti laminaarista ulkonäköä, ei ollut mahdollista purkaa kuitukerrosta ottamalla viimeinen laappi kynsiinsä. Mikroskooppinen tutkimus osoitti varsin tasaista huokosläpi-mittaa noin 15 mikronia. Kykyä hiukkasten poistamiseen koestet-tiin edelleen johtamalla lasihelmisuspensio koostumuksen lävitse, mikä osoitti suurimmaksi huokosläpimitaksi 9,5 mikronia. Suodatinelementti oli käyttökelpoinen kaasujen ja nesteiden suodattamiseen.

Suodatinsylinterin ja päätyhattujen välisen tiivistyksen tiiviys koestettiin saattamalla suodatinelementti sellaisen kup-lapistetestin alaiseksi, joka on kuvattu US-patentissa 3 007 334, 30.11.1956. Ensimmäinen kupla ilmeni sylinterillä eikä päätyha-tulla, mikä osoitti, että päätyhattujen kohdalla huokoisuus oli 28 651 70 pienempi kuin sylinterissä ja sen vuoksi että päätyhatun tiivistys oli riittävän tiivis. Kykyä poistaa hiukkasia koestettiin edelleen johtamalla lasihelmisuspensio suodatinelementin lävitse, mikä osoitti suurimman huokosläpimitan olevan 9,5 mikronia. Suo-datinelementti oli käyttökelpoinen kaasujen ja nesteiden suodattamiseen.

Edullisia tyyppejä kehruusuuttimia on kuvattu (1) raportissa Manufacture of Superfine Organic Fibers, U.S. Department of Commerce, Office of Technical Services, Naval Research Laboratory, (2) Van A. Wenten artikkelissa aikakauslehdessä Ind. & Eng. Chem., voi 48, no 8, ss. 1342-1346, elokuu 1956 ja (3) raportissa An Improved Device for the Formation of Superfine Thermoplastic Fibers, Lawrence, Lucas & Young, U.S. Naval Research Laboratory, helmikuu 11, 1959, jotka sisällytetään tähän selitykseen referaatteina. Yksi näiden raporttien kehruusuutintyyppi on kuvattu kuvioissa 2 ja 3.

Claims (9)

29 65170

1. Menetelmä saumattoman, putkimaisen suodatinelementin valmistamiseksi , joka elementti käsittää läpäisevällä, putkimaisella sydämellä sijaitsevista kestomuovilangoista valmistetun suodatinkerroksen, sulakehräämällä useita kestomuovilankoja, jotka sitten sijoitetaan suoraan kiertoon saatetulle tuurnalle ja jotka silloin muodostavat suodatinkerroksen mielivaltaisesti suunnatuista, hetero-geenisesti verkkoontuneista kehruulangoista, tunnettu siitä, että suodatinkerros (15) kehrätään sydämen (28; 32) päissä myös siellä sijaitseville sydämen jatkeille niin, että kun ne vedetään sydämeltä, muodostuu suodatinkerroksen akselin suuntainen ylimäärä (15a? 15b), joka sitten laskostetaan sisäänpäin sydämen päiden ympärille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatinelementtien jatkuvaksi valmistamiseksi, liikutellaan esivalmistettua, irrotettavista ja aksiaalisin välimatkoin toisiinsa yhdistetyistä sydämen osista muodostuvaa sydäntä (28, 32) aksiaalisesti ja suodatinkerros (15) katkotaan ennalta määrättyihin pituuksiin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisään laskostetuille suodatinkerroksen (15) päille asetetaan päätyhatut (26, 27; 26', 27').

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päätyhatut (26, 27; 26', 27') liimataan suodatinkerrok-seen (15).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päätyhatut (26, 27; 26', 27') yhdistetään puristustiuk-kuudella suodatinkerrokseen (15).

6. Saumaton, putkimainen suodatinelementti, jossa on putkimainen, läpäisevä sydän, jota peittää mielivaltaisesti suunnatuista, toisiinsa heterogeenisesti yhdistyneistä kehruulangoista muodostunut suodatinkerros, joiden lankojen halkaisija on alle 10 ^um ja jonka kerroksen avoin pinta vähintään 60 %, jolloin suodatinelementin päissä on tiivistävästi sijoitetut päätyhatut, jotka on valmistettu jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukaisella menetelmällä, tunnettu siitä, että päätyhatuissa (26, 27; 26', 27') on sisäänpäin aukeavat kehäurat (26a, 27a; 26a', 27a'), joiden sisäläpimitta on pienempi kuin suodatinelementin paksuus päissä ja joilla ne on asetettu suodatinkerroksen (15) sisään laskostetuille päille (15a; 15b). 30 6 5 1 70

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatinelementti, tunnettu siitä, että kehäurat (26a‘; 27a') kapenevat sisäänpäin.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatinelementti, tunnettu siitä, että kehäurien (26a, 27a) sisäseinät ovat yhdensuuntaiset.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suodatinelementti, tunnettu siitä, että kehäurien (26a, 27a; 26a', 27a') sisäläpimitta on yhtä suuri kuin sydämen (28; 32) vastaavan pään paksuus lisättynä vähemmällä kuin puolella sisäänpäin laskostetun suodatinkerroksen (15) paksuudesta. 31 651 70