JPH11506809A

JPH11506809A - フィルタを作る機械および方法

Info

Publication number: JPH11506809A
Application number: JP9501280A
Authority: JP
Inventors: カスマーク，ジェイムズ，ダブリュ，ジュニア
Original assignee: カスマーク，ジェイムズ，ダブリュ，ジュニア
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1999-06-15
Also published as: DE69629682D1; WO1996039259A1; CN1076226C; EP0830215A4; EP0830215A1; EP0830215B1; CN1192169A; US5569489A; DE69629682T2

Abstract

(57)【要約】一様に分散された収着剤粒子（Ｐ）を有するランダム繊維ウェブ（Ｗ）が説明される。ランダム繊維ウェブ（Ｗ）内における収着剤粒子（Ｐ）の一様の分散を達成するために、前記ウェブ（Ｗ）内でその形成間に収着剤粒子（Ｐ）と繊維（Ｆ）とを結合させることが提案される。これら繊維（Ｆ）は、前記収着剤粒子（Ｐ）が一様に分散して前記ウェブ（Ｗ）内で確保されるように、互いに結合される。前記繊維（Ｆ）は、乾燥接着剤、紫外線硬化可能接着剤、低融点繊維、液状接着剤の吹付けまたはニードルパンチ処理を用いて結合される。本発明は、ランダム繊維ウェブ（Ｗ）を作る機械と、臭気および微粒子を除去するための薄ベッドフィルタを作る方法に実施される。

Description

【発明の詳細な説明】フィルタを作る機械および方法発明の分野本発明は、流体フィルタに、そして特に、しかし必ずしも専一的にではなく、ランダム繊維ウェブから成る薄ベッドフィルタであってその全域に一様に分配されて前記ウェブ内に固定された収（吸）着性粒子(sorptive particles)を有するものに、そしてそのようなウェブを作る方法に関係する。発明の背景収着性タイプのフィルタ、すなわち、吸着または吸収によって粒状物質を濾除するもの、の場合、最大の効率および予想耐用命数は、前記収着性粒子がベッド内にいっしょに充填されることによって達成される。薄ベッドフィルタ、すなわち、１．２７ｃｍ（０．５インチ）以下から５．０８ｃｍ（２インチ）以上の厚さのもの、の場合、これは単に２つの互いに離された多孔シート間の空間に、ばらの炭素粒子(loose carbon particles)を充填することに達成され得る。そのようなフィルタ、以下“充填フィルダ”と呼ぶ、はミシガン州チェスターフィールド郡区のＤマーク社およびその他によって製造販売されている。高性能フィルタとして評価されているが、前記粒子が沈降しがちであり、その結果として、炭素ダストのような収着性粒子ダストのチャンネリング(channelling)およびシェディング（shedding）が生じる。シェディングおよびチャンネリングは、米国特許３０１９１２７において開示されているように克服されるが、極めて低い炭素添加量、前記ウェブの単位体積につき概ね４％のオーダーの粒状物質、が結果として生じるにすぎない。シェディングおよびチャンネリングを回避しつつ増加された炭素添加量が、米国特許４２２７９０４に開示されており、そこでは、炭素粒子は多孔基板の表面に接着されて前記基板上に粒子層を形成する。次いで２つのそのような基板がその炭素被覆面を対向させて一緒に配置されそして縁枠端縁に沿って結合されて前記基板を一体的に確保する。その結果として媒質充填製品が得られ、それは相当な商業的成功を享受している。最後に、先行技術におけるチャンネリングおよびその他の欠点を回避する重充填薄ベッドフィルタおよびそれらを製作する方法が、米国特許５１２４１７７および５３３８３４０に開示されている。これらフィルタは、厚さ０．９０ｃｍ（３／８インチ）のマットの場合、０．０９０ｍ²（１ｆｔ²）につき約９０〜１００ｇおよび厚さ１．９０ｃｍ（３／４インチ）のマットの場合、０．０９０ｍ² （１ｆｔ²）につき３００ｇまでの最大充填量を有する。これら充填量は、きわめて満足できる圧力低下を有し、そしてそれらは、ロールコーティング、“ドライビング(driving)”および／またはローリング技法（rolling techniques）によって、取扱いおよび最終組立ての間、最小のシェディングをもって極めて良好な接着を達成することができた。性能の観点から、前記炭素は製造過程間に全面的には封入されず、したがって、きわめて大多数が一次パス吸収(first pass ob sorption)に利用できる。そのようなフィルタは商業的成功を享受しているが、これら製品は前記ウェブまたはパッドの全域にわたって常に必ずしも一様の粒子充填量を有しておらず、そして密度または多孔率は、パッドによって、または同じパッドの全域において、異なり得る。このことは、そのような特許に開示された方法の欠陥ではなく、むしろパッドはその製造業者から受領するごとに異なっている。先行技術は前記問題を解く解決手段を提供せず、そしてパッドにおける一様粒子充填量を提供する。したがって、完成されたフィルタの充填量および密度における一様性を提供しそして充填量の増加を可能にするものである、米国特許５３３８３４０に開示されるフィルタを組立てる異なる一方法が必要とされる。発明の摘要本発明の一目的は、収着性粒子が一様に分散されている繊維ウェブを有する流体フィルタを提供することである。本発明の他の一目的は、繊維ウェブ内に一様に分散された収着剤または収着性粒子を固定する方法を提供することである。さらなる他の一目的は、フィルタを組立てる方法であって炭素微粒および／またはダストのごとき収着性粒子が下流へ流れないもの、炭素捕捉フィルタ層を必要としない一方法、を提供することである。前記目的、利点および特性を達成するため、本発明は、収着剤または収着性粒子を全域に分散されたランダム繊維ウェブを作る方法であって、繊維を空気流内に導入する過程と、収着性粒子を前記空気流内に導入する過程と、前記空気流内で前記粒子と繊維とを混合する過程と、収着剤包含ランダム繊維ウェブを形成するように前記空気流をそれに包含された繊維および収着性粒子と共に有孔コンデンサに対して導く過程とを有する方法に指向される。また本発明は、収着性粒子を接着剤で包む過程と、運動する空気流内に繊維を導入する過程と、前記接着剤付きの収着性粒子を前記空気流内に導入する過程と、前記接着剤付きの収着性粒子と前記繊維とを前記空気流内で混合させる過程と、前記空気流内で前記繊維と前記接着剤付きの収着性粒子とをウェブになるように濃縮する過程と、収着性粒子が前記ウェブに保持されるように用いるため前記接着剤を前記ウェブ内で処理する過程とを有する収着剤包含ランダム繊維ウェブから薄ウェブフィルタを作る方法を開示する。さらに、本発明は、第１および第２側面を有する収着剤包含ランダム繊維ウェブから薄ベッドフィルタを作るための方法であって、運動する空気流内に繊維を導入する過程と、収着性粒子を前記空気流内に導入する過程と、前記収着性粒子および繊維を前記空気流内で混合する過程と、前記繊維および収着性粒子をウェブになるように前記空気流内で濃縮する過程と、前記収着性粒子が前記ウェブ内で保持されるように前記ウェブを処理する過程とを有する方法を開示する。本発明は、さらに、収着剤包含ランダム繊維ウェブを作るための機械を提供する。ここに開示されるのは、前記ウェブが形成されているとき前記ウェブまたはパッド内に前記収着性粒子を挿入することによってフィルタを組立てる方法である。最終製品においてその一様性が達成されるだけではなく、フィルタを１つの連続した工程で作ることができ、最初にウェブを作りそしてその後で炭素を挿入する方式ではない。そのような方式は、もし前記収着性粒子が前記ウェブ内でその形成と同時に結合されるならば回避され得る幾つかの別々の過程を必要とする。それに加えて、前記ウェブ内にその形成時に前記粒子を導入することによって、前記収着剤（炭素またはその他の物質）を増すまたは減らすように調整することができる。この制御方式によって前記フィルタの性能をも制御することができ、“ ゲッタ”型から暖房・換気・空調、医療、産業、自動車、航空機および同様製造物に至る広い範囲の製造物に適応し得る。この改良された製法によれば、一次パス効率および能力を前記フィルタにおいて設計または制御でき、そしてさまざまの収着性粒子サイズを１つの基板に総合できる。異なる複数繊度の繊維を使用することによって、気体の吸収または吸着および有限粒子の除去がともに可能になる。前記開示された方法を実施するため、米国特許３１９４８２２、３９１８１２６、または３９７２０９２が、引用文献として本明細書に援用され、そして本文に開示されるように修正される。特に、そして米国特許３９７２０９２（以下において′０９２特許）を引用して、本発明は、リッカイン（lickerin）３０３を経てダクト３１０を通りそしてダクト３２４を通って通過する空気流内に、ウェブ内に有することが望まれるタイプおよびサイズの収着性粒子を導入する。前記収着性粒子の導入後、そのような粒子は、前記空気流中で繊維と混合せしめられ、そしてエンドレス式コンデンサスクリーンコンベヤ３２６上に収集されて、前記収着性粒子が全域に一様に分散されたランダム配列繊維から成るルーズウェブを形成する。その後、前記ルーズウェブは、前記繊維および内部の前記収着性粒子を固定するように処理される。米国特許３９１４８２２の教示に従って、複式リッカインおよび対応する異なる繊度または長さの繊維が、前記ウェブ内にその特性および／または内部の前記収着性粒子の保留性を変えるように組込まれ得る。様々のタイプおよびサイズの収着性粒子が同じ空気流内に導入されて、形成されつつあるフィルタウェブ内において様々の収着作用を提供し得る。前記繊維を互いに固定しかつ内部の前記収着性粒子を固定するための前記ウェブの処理は、前記ウェブに対する接着剤の吹付けを含み、そしてその後でそのローリングが行われまたは行われず、または前記繊維は前記リッカインに入る前に接着剤を事前塗布されそして、その後、紫外線またはウェブ内の熱によって活性化され得る。ダウ融解繊維を使用することができそして紫外線硬化可能接着剤が導入されそしてその後硬化せしめ得る。また、ウェブに対するニードルパンチ処理が、繊維を互いに固定しかつ内部の収着性粒子を固定するため実施し得る。もし望まれるならば、前記ニードルパンチ処理は、接着剤の塗布と組合わせて実施し得る。図面の簡単な説明図１は本文で説明される方法を実施するため修正された米国特許３９７２０９２の図６に示される機械の一部分の概略図であり；図２は図１に示される装置の一修正形式の概略図であり；図３はエンドレス式コンデンサスクリーンにおける図１または図２の装置の膨張室すなわちダクトの細部を示しており；図４は図３と同様であるが繊維と収着性粒子との混合点にそれらの混合を向上させるため膨張室内で空気流を加速する装置が図示されており；図５は本文に説明される方法を実施するため修正された米国特許３９１４８２２の図１に示される機械の一部分の概略図であり；図５Ａは図５の膨張室の細部を示しており；そして図６は図５の装置の一修正形式を示している。好ましい実施例の簡単な説明図１は、ランダム繊維ウェブＷを形成するための機械の一部分の、米国特許３９７２０９２の図６と同様の概略図を示している。前記機械の構造および動作の細部については、前記特許を参照すべきである。前記ウェブを作るための繊維Ｆが、回転する濃縮（condensing）ロール１４であってその周縁において前記繊維をマット化するため部分真空Ｖによって空気が通過吸引される有孔周縁を有するものと連通しているダクト１２内へと矢印１０の方向に導入される。前記濃縮ロール１４の周縁上の前記マット（図示せず）は、それから剥取（do ffing）棒１６によって離脱されそして送りロール１８によって回転リッカイン２０へと送出される。前記リッカインの歯は、前記繊維を開繊しそして強い遠心力作用を生じる前記リッカインの高速度と、剥取棒２４による剥ぎ取りと、スロート領域２８において前記リッカインの正面上を通過する空気流２６の運動との組み合わせによって前記繊維は前記リッカイン２０から飛び散って前記空気流中に浮遊せしめられる。前記空気流は、前記機械の実質的に全幅を横切って延びている概ねベンチュリ管形状のダクト２２内に封じ込められている。前記リッカインおよびその他のロールは、同一空間に延在している。前記繊維は前記ベンチュリ管形のダクトのスロート領域２８において前記空気流に入る。連行空気中浮遊繊維は、前記空気流と一緒に前記ダクトの膨張領域３０内に移動しそこにおいてホッパ３２から前記ダクトの側壁を貫いて延びている１つまたは複数の送り管３４を通って前記ダクト（すなわち前記機械）の幅を横断方向に横切って前記ダクト内に導入される収着性粒子Ｐと混合する。前記ホッパおよび／または、送り管は、前記粒子の適切な送りを生じさせるように必要に応じて振動せしめ得る。前記収着性粒子の流量を制御するため、可動ゲート３３が前記ホッパの底に設け得る。前記粒子が前記ダクトに入る位置は、所望される通りに変更し得る。例えば、前記送り管は、前記粒子が前記リッカインを不利に汚染しない限り、さらに上方において、前記リッカイン２０により近接して、前記ダクトに入り得る。前記送り管３４の出口に対向して、可動の壁３６が部位３８において枢動されそして、前記繊維と前記収着性粒子との混合を修正するように前記膨張室内における前記空気流の膨張比を変えるため所望の通りに位置付け得る。前記膨張室の下端においてエンドレス式濃縮スクリーンコンベヤ４０であって吸引室４２を有するものが、解放された(loose)ランダム繊維ウェブＷを形成するように前記スクリーンコンベヤに対して前記空気流をその空気中浮遊繊維および収着性粒子と一緒に引き寄せる。前記ウェブのロフトすなわち厚さは、特許′ ０９２に説明されるごとき厚さ制御器４４によって制御し得る。調整空気ジェットまたは大気入口（図３の孔７０参照）が、前記繊維と収着性粒子との適切な混合のため要求に従って、ダクト２２の壁に、その長手方向に１つまたは複数の好適な箇所に設けられている。さらに、前記ホッパ３２は、前記ダクト内への粒子の供給量を変えるためまたは空気が粒子と一緒に前記ダクト内に入るのを制御するため、その内部を望まれる通りに大気圧または大気圧を超える圧力に対して露出せしめられるか大気圧に対して封止される。前記ダクトの側壁３５、３７は、空気流量および前記繊維と収着性粒子との混合を調整するため、互いに近づくまたは遠ざかるように調整自在である。これら壁の調整、前記ダクト壁における補助空気入口の位置、１つまたは複数の粒子管３４の前記ダクト壁における入口箇所の位置は、すべて、最終ウェブが一様に分散された粒子を有するように前記収着性粒子と繊維との一様の混合を達成するという目的と関連している。さらに、前記空気流の流量および導入される収着剤粒子の量のこれら調整は、形成されるウェブの収着剤添加量の変更を可能にする。したがって所定時間間隔内に前記空気流中に供給される収着剤粒子量が大きいほど、結果として得られるウェブ添加量も大きく、そして逆もまた同じである。ここに開示される諸方法によって達成されると期待される前記粒子添加は、おそらく、米国特許５３３８３４０の方法によって達成されるそれらと少なくとも同様でありそして理論的にはいっそうより大きい。特許′０９２において説明されるように、コンデンサ４２からの吸引空気は空気管４６へ戻され、そこから空気はスロット４７を通って出て、分配スクリーン５０、５２を有する供給充気空間（plenum）４８内に入り、それら分配スクリーンを通って前記ダクト２２に入る。前記方法を実行するとき、前記機械の空気系統から微粉を除去するとともに前記装置の繊維送り側で使用される空気、すなわち矢印１０で示すごとき繊維Ｆの給送に使用され前記濃縮ロールおよびリッカイン２０を通って進む空気、を前記充気空間４８およびエンドレス式コンデンサ室４２内を循環する空気から隔離して前記リッカインおよびその他のコンデンサロール１４の汚染を防止するために前記ホッパ３２の充填に先立ってすべての収着性粒子を篩にかけることが望ましい。ここに開示される諸方法において使用できる炭素およびその他の収着性粒子は、４／６または６／１６メッシュから２０／５０粒子のオーダーでよい。３００／４００メッシュの範囲の粉のごとき、極めてより微細な粒子も使用し得る。炭素粒子に関しては、混合によって極めて高い１級パス効率（小さな炭素）を長い寿命、能力、およびより高い滞留性を提供するより大きい炭素粒子と組み合わせ得る。図２は図１のそれと概ね同様である装置を示す。図２においては、簡単のため、充気箱４８はそのスクリーン５０、５２とともに図示されていない。図２におけるプライム付き参照符号は、図１との対応部品を表す。送出管４６′からの空気は、ダクト６０を通って下方へ運動しそして空気分割器６４の先端６２において分かれ、調整分割壁６６とリッカイン２０′との間を繊維Ｆとともに通過する部分は、空気中に浮遊する状態になって混合・膨張室に入る。下方へ運動する空気の他部分は、空気分割器６４と前記ダクトの対立壁６５との間の粒子連行室６８を通過する。１つまたは複数の収着剤粒子送出管３４ ′が前記ダクトに開通している。図２は、前記空気分割器の先端に対し実質的に対向して配置された管３４′を示しているが、前記管は、図３に示されるように、前記ダクトに沿ってより下方に、前記分割器の下端に実質的に対向して位置付け得ることが理解さるべきである。前記空気分割器６４の枢着位置を変えることによって、前記連行室６８の横断面は、前記収着性粒子が前記混合室３０′に入るにつれて、空気速度および収着性剤粒子速度を増加または減少させるように変更でき、該混合室において前記粒子は前記繊維Ｆと互いに混合する。前記壁６６もまた、前記リッカイン２０′ を横切る空気速度を変えそしてそれにより前記混合室内への繊維の導入を変えるように前記先端６２を中心として枢動するように調整し得る。壁３５′および３７′は、前記室３０′内における混合作用を変えるため互いに近づくまたは遠ざかるように調整し得る。図１の実施例の場合と同じように、前記繊維および収着性粒子は、電動機Ｍ′によって駆動されるエンドレス式コンデンサ４０′上に堆積されそれにより解放されたウェブＷを形成し次いでそれは前記繊維を互いに固定しかつそれらの内部に前記収着性粒子を固定するように処理する。図３における修正に示されるように、大気は前記調整口７０において前記ダクト３０”内に導入し得る。図４には、前記収着性粒子を前記空気流中に“押込み ”そして前記繊維との混合を増進する加速バンパ７２、７４が図示されている。米国特許′０９２において指摘されるように、前記繊維流が混合・膨張室を下向きに通過するときその厚さはそれがコンデンサスクリーン４０”に接近するとき約１２〜２５ｍｍを超えるべきでない。図５には、米国特許３９１４８２２に示される種類の装置であって、２つの異なる長さおよび／または、わずかの額の（denier）繊維および２つの異なる寸法および／または、収着性粒子の形式からのウェブの形成を可能にするように修正されたものが図示されている。特許３９１４８２２に開示された機械を理解していると仮定すると、前記異なる繊維は、そのような特許のダクト１０、１２に概ね相当する送入シュート８０、８２を通じて前記機械へと送られる。これら繊維はまずコンデンサロール８４、８６上でマット化されそして前記特許に開示されるごときリッカイン８８、９０へと送られ、そこにおいて、前記繊維は空気分割器９６の反対両側において剥ぎ取られて空気流９２、９４中に入りそして次ぎに混合・膨張室９８に入る。もし前記装置が異なる２つの寸法の炭素粒子を含有するウェブを形成しようとするならば、前記粒子は送り管１０４、１０６を有する２つのビン（bins）１００、１０２のなかに配置される。前記送り管は、図示されるように一方が他方の上方に位置して前記混合室内に開口している。図１の実施例の場合と同じように、前記ホッパ１００、１０２および前記送り管１０４、１０６は振動せしめ得ることができ、そして供給量を制御しかつ適正なメッシュ寸法を保証するため可動ゲートを設置し得る。例えば６／８メッシュの粒子を一方のビン内に配置しそして２０／５０サイズの粒子を他方のビン内に配置し得る。次いでこれら粒子は、単に前記ビンからの送りを制御することによって、望まれるあらゆる比率で、前記繊維と結合せしめ得る。前と同様に、前記ウェブがエンドレス式コンデンサスクリーン４０上に形成されそしてその後それは前記ウェブ中の前記繊維および粒子を固定するように処理される。図５Ａにおいては、図５の前記膨張室の下端部が、空気加速バンパ７２′および７４′の追加によって修正されて図示されており、これらバンパの作用は図４のバンパのそれと同じである。図６は、米国特許３９１８１２６の図５による開示に基づいた装置であって以下説明されるように修正されたものを図示している。この装置は、異なる寸法またはタイプの収着剤を２つの異なる繊維とブレンドして一様の不織フィルタ／収着剤ウェブを形成するように構成されている。収着剤は、関連ホッパすなわちビン１００′、１０２′から収着剤粒子を送出する例えば振動される管１０４′、１０６′によってリッカイン８８′、９０′の下方で空気流に添加される。繊維は、８０′、８２′において前記機械に供給されて、コンデンサロール８４′、８６′へと進みそしてそこからリッカイン８８′、９０′へと進みそしてそこで剥ぎ取られて膨張室９８′内に送られそこでホッパ１００′、１０２′からの収着性粒子と一緒に無作為に混合される。混合を補助するとともに結果として生じる製造物の一様性を向上させるため、加速バンパ７２”、７４”が設置されている。さらに、１１４、１１６でヒンジ取付された壁１１０、１１２は、連行繊維／収着剤空気流の膨張度を変えるため互いに近づくまたは遠ざかるように調整し得る。８０′、８２′から入る繊維とは異なる繊維、すなわち木材パルプまたはその他の繊維質生成物は、事実上いかなる所望特性のランダム繊維ウェブをも供給するため例えば１１８、１２０、１２２および１２４において前記リッカイン８８′、９０′に対して供給し得る。この配列によって可能な繊維の多様性によって、汚染粒子・臭気除去フィルタウェブであって例えばそのなかに微細メッシュ炭素粒子の使用に基づく単一パスフィルタを組込んでいるものを容易に形成し得る。フィルタ業者であれば容易にその他の変種を思いつくであろう。１２６の想像線輪郭で示したものは、管１０４′または１０６′からの収着剤とは異なる収着剤を前記混合室へと送出するのに随意的に使用し得るさらに別の振動管である。すべての管からの収着剤が前記混合室へと同時に送出される必要はなく、むしろ生産されるフィルタウェブの要求に従って選択的に送出し得る。開示された方法および装置においては様々の種類の収着剤が使用され得る。炭素粒子、酸化剤、ゼオライト、過マンガン酸カリウム含浸活性アルミニウム、分子篩、またはこれら材料を組合わせたものであって炭素を有するかまたは有しないものを、特定用途のためにブレンドし得る。炭素、および／または含浸炭素、のブレンドもまた特定用途、効率、または寿命のために使用し得る。前記ウェブが前記エンドレス式コンデンサスクリーン４０上に形成された後、それは極めて脆弱でありしたがって前記繊維を一緒に固定しかつそれらの中の収着剤を固定し、それによりその手扱い、切断およびフィルタにおける使用を可能ならしめるように処理されなくてはならない。前記ウェブ繊維を一緒に固定する作業は、以下説明されるごときいくつかの方法で遂行し得る。前記ウェブ繊維を一緒に固定する一方法によれば、前記ウェブはその片側面に接着剤を吹付けられ、次いで硬化炉に通して処理され、裏返されて反対側面に吹付けを施され、次いで再び同じもしくは第２の炉を通過せしめられる。吹付け技法は、引用文献として本明細書に援用される米国特許５３３８３４０（′３４０特許）に開示されている。この目的にとって好適である接着剤も、前記′３４０特許に開示されている。吹付用途に用いるための一好適接着剤は、ＰＶＡＣ−酢酸ビニルラテックス配合物である。これは約１６２°Ｃ（３２５°Ｆ）で約１分を以て硬化する架橋性ポリマ５０％水分含有物と呼ばれる。前記接着剤は、ナショナル・スターチ社またはサン・ケミカルズ社セクヮ部門から入手できる。それは非織物繊維を結合するため業界で使用されている一般的な物質である。第２の方法において、前記繊維は、前記ウェブの形成に先立って接着剤または樹脂を用いて前記繊維を処理することによって一緒に固定され得る。この目的に好適な接着剤は、顆粒接着剤から粉末接着剤までの様々なサイズとし得る。一実施例においては、オハイオ州シンシナチ市に本拠を置くクオンタムＵ．Ｓ．Ｉ社の製品である“ミクロテン”を使用し得る。ミクロテンは、２０ミクロンから４０ミクロンまでの範囲の球状粒子を有するポリオレフィンを基材とする乾燥接着剤である。ミクロテンは前記収着性粒子と結合し得る。それゆえ、ミクロテン粒子はホッパ３２内に供給することができ、したがって１つまたは複数の送り管３４を通じて運搬し得る。前記送り管は、その後、前記収着性粒子と前記ミクロテン粒子の双方を前記ダクトの膨張領域３０へと運搬し、そこにおいて前記繊維は前記収着性粒子およびミクロテン粒子と混合し得る。ミクロテン粒子の使用にともなう利点は、そのような微粒乾燥接着剤を使用することによって、該接着剤が、比較的稠密な接着剤が沈降しそうな程度まで底へ沈降しないことである。その結果として、前記ミクロテン粒子は、前記ウェブが形成されるにつれて、該ウェブの全域にわたって無作為に分散された状態にとどまっている。硬化過程間に、前記ミクロテンは前記繊維ウェブ内に前記収着性粒子を固定するように接着する。また、乾燥接着剤の使用は、接着剤の吹付けまたはニードルパンチ処理（needling）などの必要性を排除する。要するに、ウェブ形成間における乾燥接着剤の使用は、収着性粒子が繊維マトリックス内に固定されている、より一様に充填されたウェブを生じさせる。前記ウェブが前記収着性粒子を全域に分散されたそのような被処理繊維を使用して形成された後、前記繊維の相互結合およびそれらの内部における粒子の固定は、熱、光線および／または圧力の組み合わせによって実現することができ、そして完成ウェブまたはマットであって吹付けによって作られたものよりも優れたものを製作することができる。この形式の製品は、そのすべての区域における接着剤の量に関してすら一様でありそして改良された一次パス吸収特性およびより低い圧力低下を有する。カーボン上の唯一の接着剤はそれが繊維に接触または結合した点に存在するにすぎないからである。前記繊維を相互に固定する第４の方法は、前記ウェブにニードルパンチ処理を施すことである。この方式は、２０／５０メッシュのごとき比較的小さい炭素粒子と６〜１５デニールの繊維とを使用するものに対し、比較的容易に実行できる。なぜならば、これら粒子は、針がウェブを貫通するにつれて、横方向へ押される傾向があるからである。この方法はいかなる接着剤をも使用する必要がなく、したがって一次パス吸収効率の観点からは最良である。ニードルパンチ処理は圧力低下を増すが、それは最高可能吸収効率を得るためにはおそらく十分に容認可能の範囲内にある。第５の方法においては、例えば米国特許４３００９６８（′９６８特許）に開示されるそれのような、紫外線硬化可能無溶剤初期重合体結合剤組成物が繊維質ウェブに対して使用され得る。前記′９６８特許は引用によって本文に加入される。前記′９６８特許に開示されているように、紫外線初期重合体組成物は、初期重合体と初期重合体用シンナーとの化合物を包含し得る。好適な初期重合体は、低分子量ポリウレタン、ポリエステルまたはポリエポキシ初期重合体を含む。好適なシンナーは、三または四官能アクリル単量体または多官能アクリル低重合体を含む。前記初期重合体結合剤構成物は、被処理繊維質ウェブを紫外線に対して露出することによって硬化し得る。紫外線を使用することの利点の１つは、結合剤が、その原平面において照射と同時に凝固せしめられ、したがってウェブの離層が生じないことである。かくして前記結合剤の使用を容易に制御することができる。本発明の場合、前記紫外線結合剤を前記繊維質ウェブに対して複数段階で適用でき、または代替的に、繊維質ウェブが完全に形成されたときにその外面に対して適用できる。前者の場合、収着性粒子と繊維との混合物を複数段階でコンベヤ上に落下させることができ、したがって全繊維質混合物の一部分のみが一度に釈放される。前記繊維質混合物の各部分釈放後、前記紫外線結合剤が適用されそして直ちに硬化せしめられる。このような２過程部分釈放段階処理は、前記繊維と収着剤粒子との混合物が完全に落下してしまうまで生じる。後者の方法の場合、前記ウェブが完全に形成された後に、前記紫外線結合剤が前記原表面に対して適用されそして硬化せしめられてそれに付加的強度を付与する。一追加的方法においては、前記繊維は、熱によって活性化されたとき他の繊維よりも低い融解温度を有する低融点繊維を包含する。加熱された時、前記低融点繊維は前記収着性粒子内において前記繊維が互いに接合するように接着剤として結合させそして固定する。米国特許４９１７９４３は、球状に絡まった繊維の混合物を所望形状になるように位置させそして前記繊維を一緒に結合させるため繊維包含集合体内で使用する低融点繊維を開示している。前記低融点繊維は、ポリエステル、ポリエチレンおよびポリアミドのごとき低融点熱可塑性物質から作ることができる。米国特許５３０１４００は、繊維質マットを被覆するための熱接着面を有する三次元非織物布の使用を教示している。前記′４００特許は、コード番号Ｄ１３４６をもってデュ・ポン・カナダ社によって発売されている満足すべき低融点ポリエステル繊維の一特定例を示している。本発明は以上において詳細に記述された数個の特定実施例に関して説明された。しかし、それらは単に例示のためであること、そして本発明は必ずしもそれらに制限されないことが理解さるべきである。本開示からは幾つかの修正および変更が明らかでありそして本発明の精神から逸脱することなしに実施され得ることは、当業者によって容易に理解されるであろう。したがって、そのような変更および修正は、本発明の範囲および後記請求の範囲に包含されるとみなされる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１２月１９日【補正内容】請求の範囲１．全域を通じて収着剤粒子が分散されたランダム繊維ウェブを作る方法であって：繊維を空気流内に導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記粒子と繊維を混合させる過程；および収着剤包含ランダム繊維ウェブを形成するように前記空気流を、連行された繊維および収着剤粒子と共に、有孔コンデンサに対して導く過程を有する方法。２．請求項１の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの繊維が前記空気流内に導入される方法。３．請求項１の方法であって、さらに、前記空気流内に擾乱流を生じさせそして前記収着剤粒子を前記擾乱空気流内に注入する過程を有する方法。４．請求項１の方法において、前記空気流内への前記収着剤粒子の導入後、前記空気流内の前記粒子の混合を増進するため前記空気流が加速される方法。５．請求項１の方法において、前記収着剤粒子が多位置において前記空気流内に導入される方法。６．請求項１の方法において、前記空気流内への前記収着剤粒子の導入速度が、形成されつつある前記ウェブの収着剤充填量を改変するため変動される方法。７．請求項１の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの収着剤粒子が、前記空気流内に異なる位置で導入される方法。８．請求項１の方法において、前記繊維が回転リッカインから前記繊維を剥ぎ取ることによって前記空気流内に導入される方法。９．請求項８の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの繊維が、異なる回転リッカインから前記空気流内へと剥ぎ取られる方法。 10．薄ベッドフィルタを作る方法であって：収着剤粒子を接着剤と結合する過程；運動中の空気流内へ繊維を導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する前記空気流内に前記収着剤粒子および接着剤を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子および接着剤を前記繊維と混合させる過程；前記空気流内の前記繊維および収着剤粒子および接着剤を、ウェブになるように濃縮する過程；および前記収着剤粒子が前記ウェブ内に保持せしめられるように前記ウェブ内の前記接着剤を処理する過程を有する方法。 11．請求項１０の方法において、前記接着剤が、ポリオレフィンを基材とする接着剤から構成される群から選択される乾燥接着剤である方法。 12．請求項１１の方法であって、さらに、前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持するため、前記繊維を互いにかつ前記収着剤粒子に付着させるため前記乾燥接着剤を活性化するように前記ウェブを加熱する過程を有する方法。 13．請求項１０の方法において、前記運動中の空気流内に前記繊維を導入する過程が、さらに、前記繊維を回転リッカインから剥ぎ取ることによって前記繊維を分離することを含んでいる方法。 14．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であって：接着剤で被覆された繊維のマットから繊維を剥ぎ取りそしてそれらを空気流内に導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記接着剤で被覆された繊維と収着剤粒子とを前記空気流内で混合させる過程；前記空気流を有孔コンデンサに対して導いてその上に繊維および収着剤を有するウェブを堆積させる過程；および前記収着剤粒子が前記ウェブ内に保持されるように、前記接着剤を塗布された繊維を互いにかつ前記収着剤粒子に付着させるため前記ウェブを処理する過程を有する方法。 15．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であつて：繊維の少なくとも一部分が低融点繊維である繊維を運動中の空気流内に導入する過程；前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する前記空気流内で前記収着剤粒子と繊維を混合させる過程；収着剤包含ランダム繊維ウェブを形成するように前記空気流を、連行された繊維および粒子と共に、有孔コンデンサに対して導く過程；および前記ウェブ内に前記収着剤粒子を固定するように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 16．請求項１５の方法において、前記低融点繊維が、ポリエステル、ポリエチレンおよびポリアミドから構成される群から選択される方法。 17．請求項１５の方法において、前記ウェブを処理する過程が、さらに、前記ウェブ内に前記収着剤粒子を固定するため前記ウェブに接着剤を塗布することを含んでいる方法。 18．請求項１７の方法において、前記ウェブを処理する過程が、さらに、前記接着剤を硬化させて前記収着剤粒子を前記ウェブ内に確保するため前記ウェブを加熱することを含んでいる方法。 19．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であって：運動中の空気流内に繊維を導入する過程；前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子を前記繊維と混合させる過程；前記空気流内で前記繊維および収着剤粒子をウェブになるように濃縮する過程；前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるように紫外線硬化可能初期重合体結合剤組成物を前記ウェブ上に配置する過程；および前記紫外線初期重合体結合剤を紫外線の適用によって硬化させる過程を有する方法。 20．請求項１９の方法において、前記紫外線初期重合体結合剤がさらに：低分子量ポリウレタン、ポリエステルおよびポリエポキシ初期重合体から構成される群から選択された初期重合体、および三官能アクリル単量体、四官能アクリル単量体および多官能アクリル低重合体から構成されるシンナーを含有する方法。 21．収着剤包含ランダム繊維ウェブから薄ベッドフィルタを作る方法であって：接着剤を塗布した繊維を運動中の空気流内に導入する過程；収着剤粒子を前記空気流内に導入する過程前記空気流内で前記収着剤粒子を前記接着剤を塗布した繊維と混合させる過程；前記接着剤を塗布した繊維および収着剤粒子をウェブになるように前記空気流内で濃縮する過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるため前記接着剤を前記ウェブ内で処理する過程を有する方法。 22．第１および第２の側面を有する収着剤包含ランダム繊維ウェブを作る方法であって：運動中の空気流内に繊維を導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の点において、前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子と前記繊維を混合させる過程；前記繊維および収着剤粒子をウェブになるように前記空気流内で濃縮する過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 23．請求項２２の方法において、前記ウェブを処理する過程が、前記ウェブをニードルパンチ処理することを含む方法。 24．請求項２２の方法において、前記ウェブを処理する過程がさらに：前記ウェブの第１の側面に接着剤を吹付けること；前記ウェブの第１の側面上の前記接着剤を硬化させること；前記ウェブの第２の側面に接着剤を吹付けること；および前記ウェブの第２の側面上の前記接着剤を硬化させることを含む方法。 25．請求項２４の方法において、前記接着剤がＰＡＶＣ−酢酸ビニルラテックス製剤である方法。 26．請求項２２の方法において、前記繊維および収着剤粒子をウェブにするための濃縮に続いて、前記ウェブの高さと密度とを制御するため、圧力が前記ウェブに調整しつつ加えられる方法。 27．臭気および微粒子を除去するための薄ベッドフィルタを作る方法であって：異なる回転リッカインから空気流内へと異なる特性の繊維を剥ぎ取る過程にして、少なくとも１つのリッカインからの前記繊維が、空気中浮遊微粒子を除去するようにされている過程；前記繊維の導入位置の下流の点において、前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子と様々の異なる特性の前記繊維とを互いに混合させる過程；前記空気流および連行された繊維および粒子を、ウェブを形成するため有孔コンデンサに対して導く過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に固定するように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 28．収着剤包含ランダム繊維ウェブを作る機械であって：リッカイン・繊維剥ぎ取り機構；前記リッカインへ繊維を給送する装置；入口端、スロートおよび膨張室を有するベンチュリダクト；前記ベンチュリダクトを通過する空気流を発生させる装置；前記ダクトを通る空気流が存在するときベンチュリダクトの前記スロート内へと繊維を剥ぎ取るように構成されたリッカイン・繊維剥ぎ取り機構；収着剤粒状材料の給源であって前記繊維の導入点の下流で前記ベンチュリダクト内にそのような粒子を給送しそして導入するように構成された給源；およびエンドレス式コンデンサであって前記ベンチュリダクトの前記膨張室から空気流を空気中に浮遊する繊維および収着剤粒子と一緒に受取りそして前記収着剤粒子を包含するランダムウェブマットを形成するように構成されたコンデンサを集成して有する機械。 29．請求項２８に記載の発明であって、前記粒状材料の給源が、前記リッカインに隣接するが前記収着剤粒子が前記リッカインと接触しない位置に在って前記ベンチュリダクト内に前記収着剤粒子を導入するように構成されている発明。 30．請求項１、１０、１４または１５に記載の発明において、前記繊維がベンチュリのスロートにおいて前記空気流内に導入される発明。 31．請求項１、１０、１４または１５に記載の発明において、前記収着剤粒子が、前記繊維が導入される点から下流の膨張領域において、前記繊維を包含する前記空気流内に導入される発明。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＤ０４Ｈ 1/60 Ｄ０４Ｈ 1/60

Claims

【特許請求の範囲】１．全域を通じて収着剤粒子が分散されたランダム繊維ウェブを作る方法であって：繊維を空気流内に導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記粒子と繊維を混合させる過程；および収着剤包含ランダム繊維ウェブを形成するように前記空気流を、連行された繊維および収着剤粒子と共に、有孔コンデンサに対して導く過程を有する方法。２．請求項１の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの繊維が前記空気流内に導入される方法。３．請求項１の方法であって、さらに、前記空気流内に擾乱流を生じさせそして前記収着剤粒子を前記擾乱空気流内に注入する過程を有する方法。４．請求項１の方法において、前記空気流内への前記収着剤粒子の導入後、前記空気流内の前記粒子の混合を増進するため前記空気流が加速される方法。５．請求項１の方法において、前記収着剤粒子が多位置において前記空気流内に導入される方法。６．請求項１の方法において、前記空気流内への前記収着剤粒子の導入速度が、形成されつつある前記ウェブの収着剤充填量を改変するため変動される方法。７．請求項１の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの収着剤粒子が、前記空気流内に異なる位置で導入される方法。８．請求項１の方法において、前記繊維が回転リッカインから前記繊維を剥ぎ取ることによって前記空気流内に導入される方法。９．請求項８の方法において、少なくとも２つの異なるタイプの繊維が、異なる回転リッカインから前記空気流内へと剥ぎ取られる方法。 10．薄ベッドフィルタを作る方法であって：収着剤粒子を接着剤と結合する過程；運動中の空気流内へ繊維を導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する前記空気流内に前記収着剤粒子および接着剤を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子および接着剤を前記繊維と混合させる過程；前記空気流内の前記繊維および収着剤粒子および接着剤を、ウェブになるように濃縮する過程；および前記収着剤粒子が前記ウェブ内に保持せしめられるように前記ウェブ内の前記接着剤を処理する過程を有する方法。 11．請求項１０の方法において、前記接着剤が、ポリオレフィンを基材とする接着剤から構成される群から選択される乾燥接着剤である方法。 12．請求項１１の方法であって、さらに、前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持するため、前記繊維を互いにかつ前記収着剤粒子に付着させるため前記乾燥接着剤を活性化するように前記ウェブを加熱する過程を有する方法。 13．請求項１０の方法において、前記運動中の空気流内に前記繊維を導入する過程が、さらに、前記繊維を回転リッカインから剥ぎ取ることによって前記繊維を分離することを含んでいる方法。 14．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であって：接着剤で被覆された繊維のマットから繊維を剥ぎ取りそしてそれらを空気流内に導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記接着剤で被覆された繊維と収着剤粒子とを前記空気流内で混合させる過程；前記空気流を有孔コンデンサに対して導いてその上に繊維および収着剤を有するウェブを堆積させる過程；および前記収着剤粒子が前記ウェブ内に保持されるように、前記接着剤を塗布された繊維を互いにかつ前記収着剤粒子に付着させるため前記ウェブを処理する過程を有する方法。 15．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であって：繊維の少なくとも一部分が低融点繊維である繊維を運動中の空気流内に導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の領域において、前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子と繊維を混合させる過程；収着剤包含ランダム繊維ウェブを形成するように前記空気流を、連行された繊維および粒子と共に、有孔コンデンサに対して導く過程；および前記ウェブ内に前記収着剤粒子を固定するように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 16．請求項１５の方法において、前記低融点繊維が、ポリエステル、ポリエチレンおよびポリアミドから構成される群から選択される方法。 17．請求項１５の方法において、前記ウェブを処理する過程が、さらに、前記ウェブ内に前記収着剤粒子を固定するため前記ウェブに接着剤を塗布することを含んでいる方法。 18．請求項１７の方法において、前記ウェブを処理する過程が、さらに、前記接着剤を硬化させて前記収着剤粒子を前記ウェブ内に確保するため前記ウェブを加熱することを含んでいる方法。 19．収着剤包含ランダム繊維ウェブを有する薄ベッドフィルタを作る方法であって：運動中の空気流内に繊維を導入する過程；前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子を前記繊維と混合させる過程；前記空気流内で前記繊維および収着剤粒子をウェブになるように濃縮する過程；前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるように紫外線硬化可能初期重合体結合剤組成物を前記ウェブ上に配置する過程；および前記紫外線初期重合体結合剤を紫外線の適用によって硬化させる過程を有する方法。 20．請求項１９の方法において、前記紫外線初期重合体結合剤がさらに：低分子量ポリウレタン、ポリエステルおよびポリエポキシ初期重合体から構成される群から選択された初期重合体、および三官能アクリル単量体、四官能アクリル単量体および多官能アクリル低重合体から構成されるシンナーを含有する方法。 21．収着剤包含ランダム繊維ウェブから薄ベッドフィルタを作る方法であって：接着剤を塗布した繊維を運動中の空気流内に導入する過程；収着剤粒子を前記空気流内に導入する過程前記空気流内で前記収着剤粒子を前記接着剤を塗布した繊維と混合させる過程；前記接着剤を塗布した繊維および収着剤粒子をウェブになるように前記空気流内で濃縮する過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるため前記接着剤を前記ウェブ内で処理する過程を有する方法。 22．第１および第２の側面を有する収着剤包含ランダム繊維ウェブを作る方法であって：運動中の空気流内に繊維を導入する過程；前記繊維が導入される点から下流の点において、前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子と前記繊維を混合させる過程；前記繊維および収着剤粒子をウェブになるように前記空気流内で濃縮する過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に保持せしめるように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 23．請求項２２の方法において、前記ウェブを処理する過程が、前記ウェブをニードルパンチ処理することを含む方法。 24．請求項２２の方法において、前記ウェブを処理する過程がさらに：前記ウェブの第１の側面に接着剤を吹付けること；前記ウェブの第１の側面上の前記接着剤を硬化させること；前記ウェブの第２の側面に接着剤を吹付けること；および前記ウェブの第２の側面上の前記接着剤を硬化させることを含む方法。 25．請求項２４の方法において、前記接着剤がＰＡＶＣ−酢酸ビニルラテックス製剤である方法。 26．請求項２２の方法において、前記繊維および収着剤粒子をウェブにするための濃縮に続いて、前記ウェブの高さと密度とを制御するため、圧力が前記ウェブに調整しつつ加えられる方法。 27．臭気および微粒子を除去するための薄ベッドフィルタを作る方法であって：異なる回転リッカインから空気流内へと異なる特性の繊維を剥ぎ取る過程にして、少なくとも１つのリッカインからの前記繊維が、空気中浮遊微粒子を除去するようにされている過程；前記繊維の導入位置の下流の点において、前記繊維を包含する前記空気流内に収着剤粒子を導入する過程；前記空気流内で前記収着剤粒子と様々の異なる特性の前記繊維とを互いに混合させる過程；前記空気流および連行された繊維および粒子を、ウェブを形成するため有孔コンデンサに対して導く過程；および前記収着剤粒子を前記ウェブ内に固定するように前記ウェブを処理する過程を有する方法。 28．収着剤包含ランダム繊維ウェブを作る機械であって：リッカイン・繊維剥ぎ取り機構；前記リッカインへ繊維を給送する装置；入口端、スロートおよび膨張室を有するベンチュリダクト；前記ベンチュリダクトを通過する空気流を発生させる装置；前記ダクトを通る空気流が存在するときベンチュリダクトの前記スロート内へと繊維を剥ぎ取るように構成されたリッカイン・繊維剥ぎ取り機構；収着剤粒状材料の給源であって前記繊維の導入点の下流で前記ベンチュリダクト内にそのような粒子を給送しそして導入するように構成された給源；およびエンドレス式コンデンサであって前記ベンチュリダクトの前記膨張室から空気流を空気中に浮遊する繊維および収着剤粒子と一緒に受取りそして前記収着剤粒子を包含するランダムウェブマットを形成するように構成されたコンデンサを集成して有する機械。 29．請求項２８に記載の発明であって、前記粒状材料の給源が、前記リッカインに隣接するが前記収着剤粒子が前記リッカインと接触しない位置に在って前記ベンチュリダクト内に前記収着剤粒子を導入するように構成されている発明。 30．請求項１、１０、１４または１５に記載の発明において、前記繊維がベンチュリのスロートにおいて前記空気流内に導入される発明。 31．請求項１、１０、１４または１５に記載の発明において、前記収着剤粒子が、前記繊維が導入される点から下流の膨張領域において、前記繊維を包含する前記空気流内に導入される発明。