NO322853B1

NO322853B1 - Filter for fjerning av partikler innblandet i en gass og forbedret stovsugerpose med dette filteret

Info

Publication number: NO322853B1
Application number: NO20005639A
Authority: NO
Inventors: Bas Schultink; Jan Schultink
Original assignee: Airflo Europe Nv
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2006-12-11
Also published as: HUP0104320A2; NO20005639L; CZ20004184A3; PT960645E; EP0960645A3; DK0960645T3; PL194345B1; ATE248014T1; NO20064254L; DE69910660T2; AU753631B2; WO1999058041A2; CA2331636A1; MXPA00011001A; PT1258277E; DE69912653T2; BR9910389A; IL139539A0; AU3623599A; DE69910660D1

Description

Denne oppfinnelsen vedrører et filter for fjerning av partikler i en gass som angitt i det selvstendige patentkrav 1. Oppfinnelsen vedrører videre en støvsugerpose omfattende dette filteret som angitt i det selvstendige patentkrav 21.

I løpet av de få siste år har et antall firmaer utviklet råmaterialer og komponenter for støvsugerposer som skal erstatte de eldre ett-lagspapirposer og de velkjente to-lagsposer som har et nedstrøms filterpapir og et oppstrøms silkepapir med poser som har oppstrøms lag av enten våtlagt materiale eller fiberholdig fleece som for eksempel smelteblåst (MB) ultrafine vevnader som her fra tid til annen betegnes som "filtreringskvalitet MB fleece". Noen produsenter av støvsugere har til og med markedsført poseløse støvsugere for å unngå omkostningene for poser. Imidlertid har denne type støvsuger mindre sugevirkning og rommet som inneholder støvet må tømmes manuelt, noe som i høy grad opphever fordelene ved denne type støvsugere ved at arbeideren og omgivelsene blir utsatt for det konsentrerte støv. Ikke desto mindre har poseløse støvsugere bidratt til at produsenter fortsetter å forbedre de samlede egenskaper ved poser. I tillegg angår oppfinnelsen fiberkomponenter som er tilfeldig lagt i tre dimensjoner ved tørt-leggings- og våt-leggingsteknologier for å få til lav tetthet og høyt volum for nye filtre med større luftgjennomtrengelighet og kapapisitet til å holde partikler tilbake.

Dette problem ved frembringelse av støvsugerpose med forbedret filtreringsevne er tidligere omhandlet. US-patent nr. 5.080.702, Home Care Industries, Inc., beskriver en beholderlignende filterpose for engangsbruk som omfatter en samling av på hverandre liggende lag, nemlig et indre og et ytre lag av luftgjennomtrengelig materiale. US-patent nr. 5.647.881 (EPO 0 822.755 Bl) beskriver et tre-lags sammensatt materiale for et ytre bærelag, et midtre ladet fiberholdig filterlag med spesielle egenskaper og et indre diffusjonslag som er ubundet med unntak av minst en søm til det fiberholdige filterlag. Diffusjonslaget sies å gi filterposen sin hovedfunksjon med motstand mot sjokkbelastning. EPO 0 338 479 tilhørende Gessner beskriver en støvfilterpose med et fibrillert fleece-foret ytre lag av filterpapir. Det fibrillerte fleece-lag av filtreringskvalitet ligger på oppstrømssiden av filterpapiret.

US 5,647,881 og WO 97/30772 beskriver støvsugerposer bestående av flere lag der det er kjent at et av lagene er et ikke-vevet materiale.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebragt et filter for fjerning av partikler innblandet i en gass som angitt i det selvstendige krav 1. Det er også tilveiebragt en støvsugerpose omfattende et slikt filter som angitt i det selvstendige krav 21.

Fordelaktige utførelsesformer av filteret for fjerning av partikler innblandet i en gass fremgår av de uselvstendige kravene 2 til 20.

Med utviklingen av elektrostatisk ladet MB-fleece, er det blitt mulig å produsere poselaminater med filtreringseffektiviteter i størrelsesordenen 99,8-99,9% for fint støv ved en moderat luftstrøm. Vanlige MB-materialbaner er imidlertid stort sett flate filtre. Som følge av dette vil filterstrukturer som benytter MB-materialbaner hurtig bli fylt opp med støv, noe som reduserer luftens sugevirkning og fører til at støvsugeren far redusert evne til støvopptak. I dag har standard støvsugerposer en luftgjennomtrengelighet på 200 til 400 l/(m<2> x s). Det er ønskelig å ha en kombinasjon av papirtyper og andre foringer innbefattende MB-foringer som ville gi en høy virkningsgrad på opptil 99,0% og også muliggjøre en høy strøm med minimale trykkgradientøkninger målt etter DIN 44946-2 prøven.

En hovedhensikt med denne oppfinnelse er å komme frem til en ny sammensetning av en støvsugerpose, der denne byr på en ekstremt høy filtreringseffektivitet ovenfor fint støv og på maksimal ytelse for en støvsuger når det gjelder kontinuerlig høy sugevirkning for opptak av støv uten særlig økning i trykkfallet inntil posen er fylt.

Et annet formål med denne oppfinnelse er å utvikle en pose med en sammensetning slik at den far den rette stivhet til å kunne fremstilles og formes på vanlig utstyr til produksjon av støvsugerposer.

Et tredje formål med denne oppfinnelse er å konstruere et materiale for støvsugerposer som med sin ypperlige filtreringseffektivitet og store gjennomslipningsevne, høy luftstrømytelse, vil være særlig egnet for den nye europeiske trend med små støvsugere med naturligvis mindre støvsugerposer.

Disse og andre formål med denne oppfinnelse vil fremgå for en fagman på dette området av den følgende beskrivelse.

"The Nonwoven Fabrics Handbook of the Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 1992" er det her vist til i sin helhet som referanse.

Det ble utviklet en støvsugerpose for engangsbruk som har en gjennomslipning større enn 400 L/(m<2> x s). Dette ble oppnådd ved å plassere et filterpapir på oppstrømssiden av en MB-fleece av filtreringskvalitet/spinnebundet to-lagskomponent i stedet for å plassere et filterpapir på utsiden (dvs. på nedsiden av luftstrømmen) i posen slik det som regel gjøres. Det skal imidlertid påpekes at tidligere kjente posekonstruksjoner ofte har et lettvekts (som regel 13 g/m<2>) fleece-materiale på oppstrømssiden av MB-fleece-materialet som understøttelse og for å beskytte MB-fleecet mot avslitning. Dette lettvekts fleece-materialet filtrerer bare noen av de største støvpartikler.

I den nye konstruksjon av støvsugerpose er det mulig å benytte et grovt filterpapir fra tid til annen, her betegnet som "høy støvsamlekapasitet", "flerbruks" eller "kapasitets"-papir eller lag som det lag som ligger lengst på oppstrømssiden i posen. Denne oppfinnelse gjør det også mulig å velge bruk av lettvekts fleece-materiale, netting eller lerretsstrie på innsiden av det lag som ligger på oppstrømssiden av filterpapiret. Dermed blir store støvpartikler fjernet av det grove filterpapir (og eventuelt i mindre utstrekning av det lettvekts fleece-materialet om dette benyttes). Filtreringskvalitet MB-delen av posematerialet kan tjene mer effektivt som et filter uten å bli tilstoppet siden det ikke behøver holde på størstedelen av støvet. Om det ønskes, kan et våtlagt materiale også benyttes foran det grove papir. Denne konstruksjon skiller seg meget fra de tidligere konstruksjoner som benytter MB-foringer på innsiden av posen og som er avhengig av MB-materialet for både å samle støv og for filtrering. Videre gir papiret posen den stivhet som er nødvendig for fremstilling og forming av det nye posematerialet på vanlig utstyr til fremstilling av støvsugerposer.

Den nye støvsugerpose omfatter således et flatt komposittmateriale av et grovt filterlag av minst et av (a) et våtlagt papir med høy støvsamleevne, (b) et tørrlagt papir med høy støvsamleevne, (c) et fyldig materiale som er smelteblåst og ikke vevet, (d) et spinneblåst (modulært) ikke-vevet materiale, og (e) et mikrodenier spinnebundet ikke-vevet materiale anbrakt på oppstrømssiden i luftstrømmens retning i et filtreringskvalitet smelteblåst fleece-lag formet til en pose som har minst en anordning utført som et luftinnløp i det flate komposittmaterialet og minst en søm som former det flate komposittmaterialet til posen. Det filterlag som er virksomt i henhold til denne oppfinnelse og som er plassert på nedstrømssiden av det grove kapasitetslag er her noen ganger betegnet som et "sekundært" lag eller "høyeffektivt filtrerings"-lag.

Det er også beskrevet en støvsugerpose med bedre egenskaper omfattende et flerbruks filtreringslag som fra tid til annen er betegnet som papir med "høy støvsamleevne", "grovt" papir eller "kapasitetspapir" eller lag som er plassert på oppstrømssiden i luftstrømmens retning i forhold til et andre filtreringslag som er valgt fra (a) et våtlagt filterpapir med en basisvekt på omtrent 30-100 g/m<2> og luftgjennomslippelighet på omtrent 100-3000 L/(m<2> x s), og (b) et termisk bundet spinnebundet ikke-vevet materiale med en basi vekt på omtrent 10-100 g/m<2> og luftgjennomtrengelighet på omtrent 500-10000 L/(m<2> x s), og fortrinnsvis omtrent 2000-6000 L(m<2> x s).

Et foretrukket eksempel er et termisk bundet tørrlagt papir med høy støvsamleevne inneholdende en blanding av dun- eller fnuggmasse, to-komponents fibre (for termisk binding) og elektrostatisk ladede splittede filmfibre. Ifølge et trekk har i utgangspunktet den nye komposittkonstruksjon med forbedret ytelse for støvsugerposer et vått- eller tørt-lagt kapasitetspapir med en luftgjennomslippelighet på omtrent 8000 L/(m<2> x s) foran et våtlagt filterpapir med luftgjennomslippelighet opptil omtrent 3000 L/(m<2> x s).

I et annet trekk beskrives en valgfri innføring av et smelteblåst fleece-mellomlag som har en basisvekt på omtrent 10-50 L/(m2 x s) og en luftpermeabilitet på omtrent 100-1500 L/(m<2> x s) anbrakt mellom det filtrerende flerbrukslag og det andre filtreringslag. I en variant kan det eventuelle smelteblåste fleece-mellomlag være elektrostatisk ladet.

En lerretsstrie på som regel omtrent 13 g/m<2> basisvekt kan anbringes på en eller begge sider av det filtrerende flerbrukslag/andre lag av filtrerende par for forbedret slitemotstand og for enkel fremstilling av posene. Lerretsstrien er fortrinnsvis anbrakt som det lag som ligger lengst ut i oppstrømsretningen i konstruksjonen. Dessuten kan noen eller alle lagene i de nye posekonstruksjoner med forbedret ytelse føyes sammen med varmtsmeltende bindemidler, lim eller ved termisk eller ultralydbinding, eller ved en kombinasjon av disse lamineringsmetoder.

En støvsugerpose som har det beskrevne filteret har vist seg å ha filtreringseffektiv ytelse som med fordel kan sammenlignes med andre konstruksjoner av støvsugerposer. Konstruksjonene med forbedret ytelse har i alminnelighet bedre enn 95% effektivitet etter DIN 44956-2 prøven og kan til vanlig gjennomgå to til tre ganger så mange DIN-støvsamlesykler som sammenlignbare posekonstruksjoner. De kan også ha opp til fem ganger DIN-samlesykler som vanlige posekonstruksjoner, kjennetegnet enten ved en lerretsstrie foran et standard våtlagt papir eller ved et MB-filter-fleece foran et standard våtlagt papir. Med det eventuelt elektrostatisk ladede MB-mellomlag har de nye konstruksjoner en overlegen høy filtreringseffektivitet for fint støv ned til 0,1-0,3 um NaCl-partikler.

Høyfiltrerende grad fleece-materialer som for eksempel elektrostatisk ladet MB, spinnebundet modulært materiale og mikrodenier spinnebundede materialer er også beskrevet. Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt gjennom en vanlig konstruksjon av en støvsugerpose bestående av våtlagt materiale (posens innside) og filterpapir (luftutløpssiden). Fig. 2 er et skjematisk snitt gjennom en to-lags støvsugerpose, der posens innside med MB-ultrafint fiber-fleece tjener både som støvsamlekomponent og filtreringskomponent. Fig. 3 er et skjematisk snitt gjennom en tre-lags støvsugerpose, der et våtlagt fleece-materiale med meget liten støvsamlekapasitet er tilføyet for å beskytte MB-fleecet mot nedslitning. Fig. 4 er et skjematisk snitt gjennom en tre-lags støvsugerposekonstruksjon ifølge oppfinnelsen, der et spesielt fyldig MB-materiale er anbrakt foran et filtreringskvalitet MB-fleece og det spinnebundede lag er plassert på posens utside. Fig. S er et skjematisk snitt gjennom en tre-lags støvsugerposekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen der et våtlagt kapasitetspapir er anbrakt foran filtreringskvalitet MB-fleece materiale. Det ytre lag kan være et spinnebundet, våtlagt, tørtlagt, hydrofiltet ikke-vevet materiale, netting eller en hvilken som helst annen type på ikke-vevet eller vevet

lerretsstrie.

Fig. 6 er et skjematisk snitt fra en tre-lags støvsugerposekonstruksjon i henhold til oppfinnelsen, der et tørrlagt kapasitetspapir er anbrakt foran smelteblåst fleece. Det ytre lag kan være spinnebundet, våtlagt, tørtlagt, hydrofiltet materialet eller en annen type ikke-vevet strie. Fig. 7 er et skjematisk snitt fra en støvsugerpose ifølge eksempel 7, der et fleece/karbonlag er plassert som et luktabsorberende lag med hovedsakelig samme filtreringsegenskaper som en filterkombinasjon som bare filtrerer støv. Fig. 8A er et skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 88 er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8C er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8D er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8E er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8F er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8G er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8H er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 81 er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8J er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8K er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8L er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8M er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8N er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 80 er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8P er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8Q er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8R er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8S er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8T er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8U er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8V er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8W er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8X er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8Y er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8Z er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av støvsugerposekonstruksjonen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8AA er et annet skjematisk snitt fra en utførelse av konstruksjonen av støvsugerpose i henhold til oppfinnelsen. Fig. 9 er en kurve som viser trykkfallet (mbar) over støvsugerposer i forhold til fin støvfylling (PTI/fint) ifølge DIN 44956-2 som utført på eksemplene 1-3 og 5-7. Fig. 10 er en kurve som viser trykkfallet (mbar) over støvsugerposer i forhold til fin støvfylling (PTI/fint) ifølge DIN 44956-2 som utført på eksempel 4, luftstrøm, og eksempel 2, 3M. Fig. 11 er en graf som viser en sammenligning av luftstrøm i forhold til finstøvsamling (PTI/fin). Fig. 12 er et skjematisk snitt gjennom en tradisjonell konstruksjon av en støvsugerpose.

Fig. 13 er et skjematisk snitt fra en annen konstruksjon av støvsugerpose.

Fig. 14 er et skjematisk snitt fra en utførelse av posestruktur med forbedrede egenskape som har et smelteblåst mellomlag ifølge denne oppfinnelse. Fig. 15 er et skjematisk snitt fra en annen utførelse av posestruktur med forbedrede egenskaper med et lateksbundet fnuggmasse tørtlagt flerbruks fiberlag med høy støvkapasitet på oppstrømssiden av et våtlagt andre papirfiltrerende lag ifølge oppfinnelsen. Fig. 16 er et skjematisk snitt fra en annen utførelse av en posestruktur med forbedrede egenskaper, som har et termisk bundet tørtlagt flerbruks lag med høy støvkapasitet anbrakt på oppstrømssiden av et våtlagt andre papirfiltrerende lag ifølge oppfinnelsen. Fig. 17 er en kurve over trykkfall over valgte støvsugerposestrukturer i forhold til samling av fint støv. Fig. 18A-I 8P er skjematiske snitt fra valgte utførelser av posestrukturer med forbedrede egenskaper i henhold til oppfinnelsen, der et våtlagt papirlag er det lag som ligger lengst nedstrøms. Fig. 19Q-19AF er skjematiske snitt fra valgte utførelser av posestrukturer med forbedrede egenskaper i henhold til oppfinnelsen, der et spinnebundet fleece-lag ligger lengst nedstrøms. Fig. 20AG-20BL er skjematiske snitt fra valgte utførelser av posestruktururer med forbedrede egenskaper i henhold til oppfinnelsen, der sammenstående lag er bundet med varmsmeltebindemiddel.

Filterstrukturene i denne oppfinnelse benyttes i støvsugerposer, og mer generelt for sugefiltre. Med "sugefilter" menes en filterstruktur som er innrettet til å virke ved føring av en gass, fortrinnsvis luft, som bringer med seg som regel tørre faste partikler gjennom strukturen. Denne konvensjon er blitt adoptert i denne sak for å henvise til sider og lag i strukturen i forhold til luftstrømmens retning. Dette betyr at filterets innløpsside er "oppstrøms" og filterets utløpsside er "nedstrøms" som eksempel. I blant er uttrykkene "foran" og "bak" blitt benyttet for å angi de relative posisjoner for strukturlagene som henholdsvis oppstrøms og nedstrøms. Naturligvis vil det finnes trykkgradienter, noen ganger betegnet som "trykkfall", over filteret under filtrering. Støvsugere benytter som regel poseformede filtre. Normalt er oppstrømssiden for et sugeposefilter innsiden og nedstrømssiden er utsiden.

DIN 44956-2: DIN 44956-2 ble benyttet for å bestemme økningen i trykkfall for fem forskjellige eksempler på støvsugerposekonstruksjoner etter støvsamling av fint støv på de følgende nivåer: 0, 0,5,1,0,1,5,2,0 og 2,5 g.

Luftgjennomtrengelighet etter prøve på fin støvsamling:

Støvsamledelen ved DIN 44956-2 ble utført med 0,5 g trinn fra 0 til 2,5 g/m<2>/s på syv poser i hvert eksempel. Imidlertid ble verdiene for trykkfall ikke registrert på nytt. De maksimale verdier for luftgjennomtrengelighet som kunne opprettholdes ble så bestemt for posene som hadde de angitte nivåer av støvsamling.

Typene på papir som er omhandlet i denne patentansøkning blir beskrevet mer i detalj i det følgende:

Standard filterpapir for støvsugerposer:

Denne type papir er tradisjonelt blitt benyttet som et enkelt lag der dette sørger for filtrering og oppbevaring av støv så vel som styrke og den slitemotstand som er nødvendig for en støvsugerpose. Dette papir er også stivt nok til å muliggjøre enkel fabrikasjon på standard produksjonsutstyr for støvsugerposer. Papiret er hovedsakelig dannet av ubleket tremasse med 6-7% syntetisk fiber som for eksempel poly[etylentereftalat] (PET) type polyester og produseres ved våtlegningsprosessen. Standard papir har vanligvis en basisvekt på omtrent 30-80 g/m<2> og som regel omtrent 50 g/m<2>. PET-fibrene har vanligvis en finhet på 1,7 dtex og lengder på 6-10 mm. Dette papir har en luftgjennomslippelighet i området på omtrent 200-500 L/(m<2> x s) og en gjennomsnittlig porestørrelse på omtrent 30 nm. Effektiviteten slik den bestemmes med Din 44956-2-prøven er imidlertid bare omtrent 86%. En annen ulempe er at porene blir hurtig tilstoppet med støv og støvsamlekapasiteten blir videre begrenset av den meget tynne papirtykkelse på bare omtrent 0,20 mm.

Spinnebundet ikke-vevet materiale

Et ikke-vevet materiale av spinnebundede polymerfibre kan legges ut som et andre filtreringslag plassert på nedstrømssiden av det grove lag. Fibrenen kan være av en hvilket som helst polymer som kan spinnebindes som for eksempel polyamider, polyestere eller polyolefiner. Basisvekten for det spinnebundede ikke-vevede materialet bør være omtrent 10-100 g/m<2> og fortrinnsvis omtrent 30-40 g/m<2>. Det spinnebundede ikke-vevede materialet bør ha en luftgjennomtrengelighet på omtrent 500-10000 L(m<2> x s), og fortrinnsvis ca. 2000-6000 L(m<2> x s) som målt etter DIN 53887. Det spinnebundede materialet kan også bli elektrostatisk ladet.

Strie eller bærende fleece

Strie viser generelt til et lettvekts, meget åpent porøst papir eller ikke-vevet bane. Basisvekten for strien er som regel omtrent 10-30 g/m<2>, og ofte omtrent 13-17 g/m<2>. Strien, som noen ganger betegnes som en bærende fleece, har som regel en luftgjennomslippelighet på omtrent 500-10000 L(m2 x s). Det blir hovedsakelig benyttet til å beskytte flerbrukslaget som har høy støvkapasitet mot nedslitning. Strien kan også filtrere meget store partikler. Strien, så vel som et helst lag av posen, kan lades elektrostatisk under forutsetning av at materialet har passende dielektriske egenskaper.

Våtlagt papir med høy støvkapasitet:

Våtlagt papir med høy støvkapasitet, her ofte betegnet som "våtlagt kapasitetspapir" er mer fyldig, tykkere og mer gjennomtrengelig enn standard filterpapir for støvsugerposer. Dets rolle er som forfilter i støvsugerposens sammensatte materiale og har flere funksjoner. Disse innbefatter motstand mot sjokkbelastning, filtrering av store smusspartikler, filtrering av en betydelig del av små støvpartikler, holde på store mengder partikler mens luft lett kan strømme gjennom for derved å skape et lite trykkfall ved stor partikkelfylling, noe som forlenger støvsugerposens levetid.

Det våtlagte kapasitetspapir omfatter som regel en fiberblanding av tremassefibre og syntetiske fibre. Som regel inneholder det opptil 70% tremasse og tilsvarende mer syntetisk fiber som for eksempel PET enn det standard papir som er beskrevet ovenfor. Det har en større tykkelse enn standardpapiret på 0,32 mm og en typisk basisvekt på 50 g/m<2>. Porestørrelsen er meget større ved at gjennomsnittlig porestørrelse kan være større enn 160 um. Dermed er papiret i stand til å holde meget mer støv i porene før de blir tilstoppet. Basisvekt for det våtlagte kapasitetspapir er som regel omtrent 30-150 g/m<2 >og fortrinnsvis omtrent 50-80 g/m<2>.

Det våtlagte kapasitetspapir har en filtreringseffektivitet for fine støvpartikler på omtrent 66-67% bestemt etter DIN 44956-2. Det er viktig at det våtlagte kapasitetspapir har en luftgjennomtrengelighet som er høyere enn for standard filterpapir.

Gjennomtrengelighetens nedre grense bør således fortrinnsvis være minst 500 L(m<2> x s) og fortrinnsvis minst omtrenet 1000 L(m<2> x s) og særlig fortrinnsvis minst 2000 L(m<2> x s). Den øvre grense for gjennomtrengelighet er bestemt for å sikre at papiret filtrerer og holder en vesentlig del av støvpartiklene som er større enn omtrent 10 um. Som følge av dette, er det nedstrøms sekundære høyeffektive filtermedium i stand til å filtrere ut og inneholde fine partikler meget lenger før det vises tegn på en betydelig økning i trykkfallet over filteret. Som følge av dette bør luftgjennomtrengeligheten for det våtlagte kapasitetspapir fortrinnsvis være høyst omtrent 8000 L(m<2> x s), fortrinnsvis høyst 5000 L(m<2> x s), og særlig fordelaktig høyst omtrent 4000 L(m<2> x s). Det sees således at det våtlagte kapasitetspapir er særlig velegnet som et flerbruks filtreringslag som skal plasseres oppstrøms for det sekundære høyeffektive filtreringslag.

Tørrlagt papir med høy støvkapasitet

Før denne oppfinnelse var tørrlagt papir med høy støvkapasitet, her noen ganger betegnet som "tørrlagt kapasitetspapir", ikkeblitt benyttet som et filter i støvsugerposer. Tørrlagt papir blir ikke dannet fra en vannoppslemning, men produseres med luftieggeteknologi, og fortrinnsvis ved en fhuggmasseprosess. Hydrogenbinding som spiller en stor rolle ved tiltrekning av molekylkjedene til hverandre vil ikke virke ved fravær av vann. Dermed er, ved samme basisvekt, tørrlagt kapasitetspapir som regel meget tykkere enn standard papir og våtlagt kapasitetspapir. For en typisk vekt på 70 g/m<2> er tykkelsen for eksempel 0,90 mm.

De tørrlagte kapasitetspapirbaner kan bindes hovedsakelig med to metoder. Den første metode er lateksbinding, der lateksbinderen kan påføres fra vannbaserte dispergeringer. Metningsteknikker så som sprøyting eller dypping og krysting (foulard-rullepåføring), i begge tilfeller etterfulgt av en tørke- og varmeherdeprosess kan benyttes. Lateksbinderen kan også påføres i begrensede mønstre som for eksempel prikker, firkanter, kryss eller bølgelinjer med gravyreruUe etterfulgt av tørking og herding.

Den andre fremgangsmåte er termisk binding, for eksempel ved å benytte bindefibre. Bindefibre som noen ganger her betegnes som "termisk bindbare smeltefibre" er definert i "Nonwoven Fabric Handbook" (utgave 1992) som "Fibers with lower softening points than other fibers in the web. Upon the application of heat and pressure, these act as an adhesive." Disse termisk bindbare smeltende fibre smelter i alminnelighet fullstendig på steder der tilstrekkelig varme og trykk utøves på banen, hvorved matrisefibrene bindes sammen i deres krysningspunkter. Eksempler innbefatter kopolyesterpolymerer som, når de varmes opp, kleber til et omfattende område av fiberholdige materialer.

I en foretrukket utførelse kan termisk binding utføres ved tilføyelse av minst 20%, fortrinnsvis opp til 50%, av en to-komponents ("B/C") polymerfiber til den tørrlagte bane. Eksempler på B/C-fibre omfatter fibre med en kjerne av polypropylen ("PP") og en hylse av mer varmefølsomt polyetylen ("PE"). Uttrykket "varmefølsomt" betyr at de termoplastiske fibre mykner og blir klebrige eller varmesmeltbare ved en temperatur på 3-5°C under smeltepunktet. Hylsepolymeren bør fortrinnsvis ha et smeltepunkt i området på omtrent 90-160°C og kjernepolymeren bør ha et høyere smeltepunkt, fortrinnsvis minst omtrent 5°C høyere enn smeltepunktet for hylsepolymeren. For eksempel smelter PE ved 121°C og PP smelter ved 161-163°C. Dette bidrar til binding av den tørrlagte bane når denne føres gjennom klemmeområdet i en termisk glittemaskin eller inn i en ovn med luftgjennomstrømning, ved oppnåelse av termisk bundede fibre med mindre varme og trykk for å frembringe en mindre sammenpakket, mer åpen og pustende struktur. I en mer foretrukket utførelse er kjernen i kjernen/hylsen for B/C-fibrene plassert eksentrisk i hylsen. Jo mer kjernen er plassert mot en side av fiberen, jo større er sannsynligheten for at B/C-fiberen vil krympe under det termiske bindingstrinn og dermed øke fyldigheten i det tørrlagte materialet. Dette vil naturligvis forbedre dets støvsamlekapasitet. I enda en ytterligere foretrukket utførelse er kjernen og hylsen anbrakt ved siden av hverandre i B/C-fiberen og bindingen foregår i en ovn med luftgjennomstrømning. En termisk glittemaskin som ville trykke sammen banen mer enn binding ved luftgjennomstrømning er mindre fordelaktig i dette tilfellet. Andre polymerkombinasjoner som kan benyttes i kjerne/hylse eller B/C-fibre som ligger ved siden av hverandre omfatter PP med kopolyester lavtsmeltende polymerer og polyester med nylon 6. Det tørrlagte høykapasitetslag kan også være dannet stort sett fullstendig av to-komponentfibre.

Generelt sett vil gjennomsnittlig porestørrelse for det tørrlagte kapasitetslag ligge mellom porestørrelsen for standardpapiret og det våtlagte kapasitetspapir. Filtreringseffektiviteten, slik den er bestemt etter DIN 44956-2-prøven, er tilnærmet 80%. Det tørrlagte kapasitetspapir bør ha omtrent samme basisvekt og samme gjennomtrengelighet som det våtlagte kapasitetspapir som er beskrevet ovenfor, dvs. i området på omtrent 500-8000 L(m<2> x s), fortrinnsvis omtrent 1000-5000 L(m<2> x s), og særlig fordelaktig omtrent 2000-4000 L(m<2> x s). Det har ypperlig støvsamlekapasitet og den fordel at det er meget mer ensartet i vekt og tykkelse enn våtlagte papirer.

Et antall foretrukne utførelser av tørrlagt kapasitetspapir er påtenkt. En er en lateksbundet fnuggmasse fibersammensetning. Det betyr at fibrene som danner papiret hovedsakelig består av fnuggmasse. Uttrykket "fnuggmasse" betyr en ikke-vevet komponent av støvsugerposen ifølge oppfinnelsen, som er frembrakt med mekanisk slipende ruller, dvs. fiberholdig materiale av tre, og deretter aerodynamisk transport av massen til banedannende komponenter av luftleggende eller tørrformende maskiner. En Wiley-mølle kan benyttes til maling av massen. Såkalte "Dan Web" eller "M" og "J"-maskine er hensiktsmessige for tørrforming. En muggmassekomponent og de tørrlagte lag av fnuggmasse er isotropiske og er derved kjennetegnet ved tilfeldig fiberorientering i retning av alle ortogonale dimensjoner. Det betyr at de har en stor del av fibre orientert bort fra planet for den ikke-vevede bane og særlig perpendikulært på planet sammenlignet med tre-dimensjonale anisotropiske ikke-vevede baner. Fibrene i muggmassen som benyttes i denne oppfinnelse er fortrinnsvis fra omtrent 0,5-5 mm lange. Fibrene holdes sammen med en lateksbinder. Binderen kan påføres enten som pulver eller emulsjon. Binderen finnes i det tørrlagte kapasitetspapir i området på omtrent 10-30 vekt-% og fortrinnsvis omtrent 20-30 vekt-% fast bindermateriale basert på fibrenes vekt.

En annen foretrukket utførelse av det tørrlagte kapasitetspapir omfatter en termisk bundet blanding av fnuggmasseflbre og minst en av splittede filmfibre og to-komponent polymerfibre. Særlig fordelaktig er blanding av fnuggmassefibre som omfatter fhuggmassefibre og to-komponent polymerfibre.

Splittede filmfibre er hovedsakelig flate, rektangulære fibre som kan lades elektrostatisk før eller etter de innføres i komposittstrukturen ifølge oppfinnelsen. Tykkelsen på de splittede filmfibre kan ligge i området fra 2-100 mikrometer, bredden kan ligge fra 5 mikrometer til 2 millimeter, og lengden kan være i området fra 0,5 til 15 mm. Imidlertid er de foretrukne dimensjoner på splittede filmfibre en tykkelse på 5 til 20 um, en bredde på omtrent 15 til 60 um, og en lengde på omtrent 0,5 til 3 mm.

De splittede filmfibre ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis laget av et polyolefin, som for eksempel polypropylen (PP). Imidlertid kan en hvilken som helst polymer som er egnet til fremstilling av fibre benyttes for de splittede filmfibre i komposittstrukturene ifølge oppfinnelsen. Eksempler på egnede polymerer omfatter, men er ikke begrenset til, polyolefiner som homopolymerer og kopolymerer av polyetylen, polytereftalater, slik som poly(etylentereftalat) (PET), poly(butylentereftalat) (PBT), poly(cykloheksyl-dimetylentereftalat) (PCT), polykarbonat og polyklortrifluoretylen (PCTFE). Andre egnede polymerer omfatter nyloner, polyamider, polystyrener, poly-4-metylpenten-l, polymetylmetakrylater, polyuretaner, silikoner, polyfenylensulfider. De splittede filmfibre kan også omfatte en blanding av homopolymerer eller kopolymerer. I den foreliggende ansøkning er det som eksempel på oppfinnelsen benyttet splittfilmfibre laget av polypropylen.

Bruken av PP-polymerer med forskjellige molekylvekter og morfologier i laminatfilmstrukturer har vist seg å produsere filmer med en riktig balanse mellom mekaniske egenskaper og sprøhet slik det kreves for å produsere splittfilmfibre. Disse PP-splittiflmfibre kan senere gis et ønsket nivå med krymping. Alle dimensjoner for splittfilmfibre kan naturligvis varieres under fremstillingen av fibrene.

En fremgangsmåte til produksjon av splittfibre er beskrevet i US-patent nr. 4.178.157, som det her vises til som referanse. Polypropylen smeltes og ekstruderes til en film som så blåses opp til et stort rør (ballong), der omgivende luft innføres eller kan komme inn i henhold til vanlig teknologi for blåsestrekning. Oppblåsning av ballongen med luft tjener til å bråkjøle filmen og til biaksialt å orientere molekylstrukturen for PP-molekylkjedene, noe som gir større styrke. Ballongen bringes så til å falle sammen og filmen strekkes mellom to eller flere par ruller, der filmen holdes i klemmeområdet mellom to kontaktroller, med utøvelse av varierende trykk mellom de to kontaktruller. Dette resulterer i en ytterligere strekning i maskinretningen, noe som oppnås ved å drive det andre sett med ruller med høyere overflatehastighet enn det første sett. Resultatet er en enda sterkere molekyloirentering i filmen i maskinretningen, noe som senere vil bli lengdedimensjonen for de splittede filmfibre.

Filmen kan lades elektrostatisk før eller etter at den er blitt.nedkjølt. Selv om forskjellige elektrostatiske ladeteknikker kan anvendes for å lade filmen, har to metoder vist seg å være særlig fordelaktige. Den første metode går ut på å føre filmen omtrent midtveis i et gap på omtrent 38 til 76 mm mellom to likestrøms corona-elektroder. Corona-stavene med sendetapper av metalltråd kan benyttes, der en en corona-eletrode har en positiv likespenning på omtrent 20-30 kV og den motstående elektrode har en negativ likespenning på omtrent 20-30 kV.

Den andre foretrukne metode gjør bruk av de elektrostatiske ladeteknologier som er beskrevet i US-patent nr. 5.401.446 (Wadsworth og Tsai, 1995), som blir betegnet som Tantret, TM, Teknikk I og teknikk II, som her vil bli beskrevet videre. Det har vist seg at teknikk II der filmen henges opp på isolerte ruller idet filmen passerer rundt den innvendige omkrets av to negativt ladede metallskall med en positiv corona-tråd i hvert skall vil gi de høyeste spenningspotenialer for filmen. I alminnelighet vil med teknikk II positive 1000 til 3000 volt eller mer virke på en side av filmene med tilsvarende verdier for negative volt på den andre side av den ladede film.

Teknikk I, der filmene er i kontakt med en metallrulle med en likespenning på -1 til -10 kV og en tråd som har en likespenning på +20 til +40 kV er anbrakt fra 25 til 50 mm over den negativt forspente rulle med hver side av filmen i rekkefølge utsatt for denne rulle/trådladeutforming resulterer i lavere spenningspotenialer som målt på filmenes overflater. Med teknikk I vil spenninger på 300 til 1500 volt på filtflaten med stort sett like, men motsatte polariteter på hver side bli resultatet. De høyere overflatepotentialer som oppnås med teknikk II har imidlertid ikke vist seg å resultere i bedre målbare filtreringsvirkninger for de baner som er fremstilt av splittfilmfibrene. Av den grunn og fordi det er lettere å stille opp og føre filmen gjennom anordningen for teknikk I, er denne metode nå overveiende benyttet for å lade filmer før splitteprosessen.

Den avkjølte og strukkede film kan lades elektrostatisk varm eller kald. Filmen blir så samtidig strukket og splittet opp i smale bredder, som regel opp til omtrent 50 (am. De splittede flate filamenter blir så samlet til et tau som krympes et styrt antall ganger krympinger pr. centimeter og deretter skåret til den ønskede stabile lengde.

I en særlig foretrukket utførelse blir det tørrlagte papir som har høy støvkapasitet laget av en blanding av alle fnuggmassefibre, to-komponent polymerfibre og elektrostatisk ladede splittfilmfibre. Fmiggmassefibrene foreligger fortrinnsvis med 5-85 vekt-%, fortrinnsvis omtrent 10-70 vekt-%, og mer fordelaktig omtrent 40 vekt-%, to-komponentsfibrene med omtrent 10-60 vekt-%, fortrinnsvis omtrent 10-30 vekt-%, og mest fordelaktig omtrent 20 vekt-%, og de elektrostatisk ladede splittfilmfibre foreligger med omtrent 20-80 vekt-% og mer, fortrinnsvis omtrent 40 vekt-%. Dette tørrlagte materialet med høy støvkapasitet kan bindes termisk, fortrinnsvis ved en høy temperatur på 90-160 EC, fortrinnsvis en temperatur lavere enn 110 EC, og særlig fordelaktig ved omtrent 90 EC.

Andre foretrukne utførelser av det tørrlagte kapasitetspapir omfatter et termisk bundet papir med 100% "blandede elektrostatiske fibre", en blanding på 20-80% blandede elektrostatiske fibre og 20-80% B/C-fibre og en blanding av 20-80% blandede elektrostatiske fibre, 10-70% fnuggmasse og 10-70% B/C-fibre. "Blandede elektrostatiske fibre"-filtre lages ved blanding av fibre med meget forskjellige triboelektriske (friksjonselektriske) egenskaper og ved gnidning av disse mot hverandre eller mot metalldeler av maskiner som for eksempel tråder på kardesylindre under karding. Dette gjør en av fibertypene mer positivt eller negativt ladet i forhold til den andre fibertype og forbedrer den coulombiske tiltrekning av støvpartikler. Produksjonen av filtre med disse typer blandede elektrostatiske fibre er omhandlet i US-patent nr. 5.470.485 og europeisk patentansøkning nr. EP 02 246 811 A2.

I US-patent nr. 5.470.485 består filtermaterialet av en blanding av (I) polyolefinfibre og (II) polyakrylonitrilfibre. Fibrene (I) er to-komponents PP/PE-fibre av kjerne/hylsetypen eller side-ved-side-typen. Fibrene (\II er "halogenfrie". (I)-fibrene har også noen "halogen-substituerte polyolefiner", mens akrylonitrilfibrene ikke har noe halogen.

Patentet angir at fibrene må være godt vasket med uionisk vaskemiddel med alkali eller oppløsningsmiddel, og deretter godt renset før de blir blandet sammen slik at de ikke

har noe smøremiddel eller antistatisk middel. Selv om patentet angir at fibermatten som produseres bør bli nålepunktert, kunne disse fibre også kuttes til lengder på 5-20 mm og blandet med tilsvarende lengder av to-komponents termiske bindefibre og også med den mulige tilsetning av fnuggmasse, slik at det tørrlagte termisk bundede papir kan benyttes i denne oppfinnelse.

EP 0 246 811 beskriver den triboelektriske virkning ved gnidning av to forskjellige fibertyper sammen. Det omhandler bruk av samme typer fibre som i US-patent nr. 5.470.485 med unntak av at -CN-gruppene i polyakrylonitrilfibrene kan substitueres med halogen (fortrinnsvis fluor eller klor). Etter en tilstrekkelig mengde substituering av -CN med -Cl-grupper, kan fibrene betegnes som "modakryle", hvis kopolymeren omfatter fra 35 til 85 vekt-% akrylonitrilenheter. EP 0 246 811 går ut på at forholdet mellom polyolefin og substituert akrylonitril (fortrinnsvis modakryl) kan ligge fra 30:70 til 80:20 med overflateareal og fortrinnsvis fra 40:50 til 70:30. På tilsvarende måte går US-patent nr. 5.470.485 ut på at forholdet mellom polyolefin og polyakrylonitrilfibre ligger i området 30:70 til 80:20, når det gjelder en overflate av filtermateriale. Disse områder for forhold mellom polyolefin og akryl eller modakrylfibre kan således benyttes i de ovenfor angitte forhold i det tørrlagte termisk bundede kapasitetspapir.

Smelteblåst fleece

En smelteblåst fleece av syntetisk polymerfiber kan eventuelt legges som et mellomlag mellom fierbrukslaget og det andre filtreringslag. Mellomlaget av smelteblåst fleece øker den samlede filtreringseffektivitet ved å fange opp noen partikler som slipper gjennom det filtrerende flerbrukslag. Mellomlaget av smelteblåst fleece kan eventuelt også lades elektrostatisk for å bidra til filtrering av fine støvpartikler. Innlegg av et mellomlag av smelteblåst fleece medfører en økning i trykkfall ved en gitt støvsamling sammenlignet med komposittmaterialer som ikke har et mellomlag av smelteblåst fleece.

Den smelteblåste fleece har fortrinnsvis en basisvekt på omtrent 10-50 g/m<2> og luftgjennomslippelighet på omtrent 100-1500 L(m<2> x s).

Meget fyldig smelteblåst ikke-vevet materiale

En annen oppdagelse fra denne forskning for å komme frem til forbedrede støvsugerposer var utviklingen av en meget fyldig smelteblåst MB-materialbane som kunne benyttes oppstrøms for filtreringskvalitet MB-fleece som et forfilter i stedet for det våtlagte kapasitetspapir eller tørrlagte kapasitetspapir. Det meget fyldige MB-forfilter kan fremstilles i en smelteblåseprosess ved bruk av nedkjølt bråkjøleluft ved en temperatur på omtrent 10 EC. I motsetning til dette benytter vanlig smelteblåsing (MB) normalt romluft med en omgivende temperatur på 35-45 EC. Dessuten er oppsamlingsavstanden fra smelteblåsedysens utløp til transportøren som samler opp banen øket til 400-600 mm i MB-prosessen for å få god fyldighet. Denne avstand er normalt omtrent 200 mm for vanlig MB-produksjon. I tillegg blir det meget fyldige MB-ikke levende materialet fremstilt ved bruk av en lavere dempning av lufttemperatur på omtrent 215-235 EC i stedet for den normale dempning av lufttemperatur på 280-290 EC og en lavere MB-smeltetemperatur på 200-225 EC sammenlignet med 260-280 EC for MB-produksjon av filtreringskvalitet. Den kaldere bråkjøleluft, lavere dempning av lufttemperatur, lavere smeltetemperatur og den større samleavstand kjøler ned MB-filamentene mer. Fjernelse av varme resulterer i mindre nedtrekning av filamentene og dermed i større fiberdiametre enn det som vil finnes i MB-baner av filtreringskvalitet. De kjøligere filamenter er langt mindre utsatt for termisk sammensmelting når de avlegges på samleren. På denne måte vil det meget fyldige smelteblåste ikke-vevede materialet fa mer åpent areal. Selv med en basisvekt på 120 g/m<2>, er luftgjennomtrengeligheten i det meget fyldige smelteblåste ikke-vevede materialet 806 L(m<2> x s). I motsetning til dette hadde en meget lettere (for eksempel 22 g/m<2>) MB PP bane av filtreringskvalitet en maksimal luftgjennomslippelighet på bare 450 L(m<2> x s). Filtreringseffektiviteten for det meget fyldige MB ikke-vevede materialet som bestemt ved DIN 44956-2-prøven var 98%. Når de to ble ført sammen med det meget fyldige MB ikke-vevede materialet på innsiden av posen, var luftgjennomtrengeligheten fremdeles 295 L(m<2> x s), og filtreringseffektiviteten for paret var 99,8%. Det meget fyldige smelteblåste ikke-vevede materialet kan være uladet eller eventuelt lades

ly

elektrostatisk under forutsetning av at det ikke-vevede materialet har egnede dieelektriske egenskaper.

Det meget fyldige MB ikke-vevede materialet ifølge oppfinnelsen må skjelnes fra "filtreringskvalitet MB" som også anvendes i flerlags vakuumfilterstruktur i denne beskrivelse. Filtreringskvalitet MB-bane er et vanlig smelteblåst ikke-vevet materiale som generelt er kjennetegnet ved en lav basisvekt som regel omtrent 22 g/m<3> og en liten porestørrelse. I tillegg er typiske egenskaper ved filtreringskvalitet MB ikke-vevet materiale av polypropylen vist i tabell I. Et foretrukket meget fyldig MB ikke-vevet materiale av polypropylen inneholder optimalt omtrent 5-20 vekt-% etylenvinylacetat. Filtreringskvalitet MB ikke-vevet materiale har som regel høy støvfjemeeffektivitet, dvs. mer enn 99%.

Det meget fyldige MB ikke-vevede materialet har samme filtereffektivitet som tørrlagt og våtlagt kapasitetspapir som nevnt ovenfor. Dermed er meget fyldig MB ikke-vevet materiale velegnet til å fjerne store mengder grove støvpartikler og til å holde store støvmengder. Som følge av dette, er meget fyldig MB ikke-vevet materiale egnet for anbringelse oppstrøms for, og som et forfilter for, MB-banen av filtreringskvalitet i en vakuumfilterstruktur ifølge oppfinnelsen.

Spinneblåst (modulært) ikke-vevet materiale

En ny type smelteblåseteknologi som er beskrevet av Ward, G., Nonwovens World, sommer 1998, s. 37-40, er her tatt med i sin helhet som referanse og er tilgjengelig til fremstilling av et spinneblåst (modulært) ikke-vevet materiale som er egnet til bruk som det grove filterlag i foreliggende oppfinnelse. Eventuelt kan det spinneblåste ikke-vevede materialet benyttes som smelteblåst fleece-lag av filtreringskvalitet slik det er behov for i den nye struktur for støvsugerpose. Spesifikasjoner for det spinneblåste (modulære) ikke-vevede materialet er gitt i tabell II.

Prosessen for fremstilling av det spinneblåste modulære (ikke-vevede) materialet er i alminnelighet en smelteblåseprosedyre med en mer robust modulær dyse og med bruk av kaldere dempeluft. Disse betingelser fører til en grovere smelteblåst bane med større styrke og luftgjennomtrengelighet sammenlignet med tilsvarende basisvekt for vanlige smelteblåste baner.

Mikrodenier spinnebundet ikke-vevet materiale

Et spinnebundet ("SB") ikke-vevet materiale fra tid til annen her betegnet som mikrodenier spinnebundet materiale kan også benyttes i denne oppfinnelse som det grove filterlag eller det smelteblåste fleece-lag av filtreringskvalitet. Spesifikasjoner for mikrodenier spinnebundet materiale er gjengitt i tabell II. Mikrodenier spinnebundet materiale er særlig kjennetegnet ved filamenter med mindre enn 12 um diameter som tilsvarer 0,10 denier for polypropylen. Til sammenligning har vanlige spinnebundede baner for poser til engangsbruk som regel filamentdiametre med et gjennomsnitt på 20 um. Mikrodenier spinnebundet materiale kan fåes fra Reifenhauser GmbH (Reicofil III), Koby Steel, Ltd., (Kobe-Kodoshi Spunbond Technology) og Ason Engineereing, Inc. (Ason Spunbond Technology).

Det vises nå til tegningene og figurene. Fig. 1 til fig. 3 representerer eksisterende konstruksjoner for kommersielt tilgjengelige støvsugerposer. Fig. 1 viser en tradisjonell struktur bestående av våtlagt fleece 24 vev på innsiden (oppstrømssiden) av posen og filterpapir 25 på utsiden (nedstrømssiden) av posen. Fleece-vevet danner et forfilter som bare fjerner de største støvpartikler. Filterpapiret filtrerer som regel ut og holder i sin porestruktur partikler som er større enn 10-20 nm.

Fig. 2 viser konstruksjon av en to-lags støvsugerpose der et smelteblåst (MB) fleece 26 tjener både som et forfilter, grovt filter og fint filter ved å fjerne partikler under 5 um i diameter. MB-fleece har imidlertid meget mindre porer enn typisk filterpapir for støvsugere og kan ikke holde støv like effektivt. Videre blir MB-fleece ofte elektrostatisk ladet for å forbedre filtreringseffektiviteten. Når MB-fibrene blir dekket med støv, kan det elektrostatiske felt i høy grad bli redusert. Tidligere utførelser som benytter denne oppbygning er europeisk patentansøkning nr. 89312886.8, publikasjonsnr. 0 375 234 Bl og 0 375 234 Al. Det spinnebundede (SB) lag 27 danner hovedsakelig understøttelse for MB-fleecen og forbedrer slitasjemotstanden på posens utside. Andre tilsvarende kjente utførelser er omhandlet i US-patent nr. 4.589-894 (3M) og europeisk patentansøkning nr. 85302485.9 (publikasjonsnr. 0 161 790) overdratt til 3M. 14.589.894-patentet og i europeisk patentansøkning nr. 85302485.9 er et SB-lag også benyttet på innsiden av posen og tjener til ytteligere å understøtte og beskytte MB-fleecen.

Fig. 3 viser konstruksjonen av en tre-lags støvsugerpose, der det våtlagte bærende fleece 28 er tilføyet for å tjene som et forfilter bare for meget store partikler av støv og til å beskytte MB-fleecen mot nedslitning. MB-fleecen 29 tjener til å filtrere ut små og store partikler og har dermed tilbøyelighet å bli tilstoppet meget hurtig, hvorved trykkfallet øker hurtigere enn i tradisjonelt filterpapir. Det ytre lag av filterpapir 30 er egentlig overflødig for filtrering og tjener hovedsakelig som understøttelse for toppflaten av MB-fleece, til å styrke posen og til å forbedre slitestyrken på posens utside. Eksempler på tidligere kjente utførelser av samme type er beskrevet i europeisk patentansøkning nr. 89106843.9 (Gessner) og US-patentnr. 5.080.702 (Home Care Industries), som er omhandlet ovenfor. I det sistnevnte ble det ikke benyttet noen mellomforing av fleece. Fig. 4 viser den nye tre-lagsstruktur for støvsugerfilter, der et våtlagt kapasitetspapir, tørtlagt kapasitetspapir eller annen egnet type av ikke-vevet grovt filter 10 er anbrakt oppstrøms for en MB-fleece 11 av filtreringskvalitet. Dette oppstrømslag tjener til å fjerne store støvpartikler og til å holde støvet i sin struktur. Dette lag bør fortrinnsvis ha en meget mindre tett, mer fyldig struktur som er i stand til å holde en større mengde støv uten at trykkfallet øker. Et eget fyldig MB ikke-vevet materiale er vist på figuren som bane 10. Det er fordelaktig at den indre MB-banen er luftigere og mer åpen enn bane 11 slik at det også kan inneholde mer støv uten økning i trykkfallet. Fig. 5 viser den nye konstruksjon av støvsugerpose med en 3-lags utførelse, der et våtlagt kapasitetspapir 31 er anbrakt foran MB-fleece 32 av filtreringskvalitet og et spinnebundet (SB) ikke-vevet materiale 33 er anbrakt på utsiden av posestrukturen. Det indre lag 31 kan være et våtlagt, tørtlagt, spinneblåst (modulært) mikrodenier spinnebundet eller annen type ikke-vevet filter som har den rette porøsitet og støvsamlekapasitet. Det er fordelaktig at det har en høyere porøsitet og støvsamlekapasitet enn det standard filterpapir som benyttes i tidligere kjente støvsugerposer. Det ytre grove filterlag kan være et spinnebundet, våtlagt, tørtlagt eller hydrosammenfiltet ikke-vevet materiale, netting eller annen type strie eller ikke-vevet materiale. Fig. 6 viser en støvsugerpose med samme konstruksjon som er vist på fig. 5 med unntak av at et tørrlagt kapasitetspapir 34 er anbrakt foran MB-fleecen 35 og det spinnebundede laget 36 er igjen anbrakt på utsiden av posen. De våtlagte eller tørtlagte filterpapirer ble anbrakt på innsiden av posestrukturen for å bidra til å understøtte MB-fleecen og for å filterer ut og holde middels store og store støvpartikler, slik at MB-fleecen på effektiv måte kunne filtrere ut de mindre partikler uten å bli tilstoppet. Fig. 7 viser den nye konstruksjon av en støvsugerpose, der en fleece/karbon-kombinasjon 214+215 med henholdsvis 50 g/m<2> og 150 g/m<2> som funksjonerer som et luktabsorberende lag har erstattet SB 33 på fig. 5. Det viktige i denne konstruksjon er at fleecen 214 nedstrøms for de aktiviserte karbonfibre hindrer disse aktiviserte karbonfibre i å komme inn i poserommet for støvsugeren og derfor bør denne fleece fortrinnsvis være elektrostatisk ladet. Fig. 8A-8AA viser et antall påtenkte utførelser av den nye konstruksjon for støvsugerposer. På fig. 8A danner et spinnebundet lag 37 det ytre lag av posen og tjener til å forsterke denne og til å beskytte den indre MB-fleece 38 av filtreringskvalitet. Det elektrostatisk ladede smeltebundede (MB) fleece-lag fjerner på en effektiv måte partikler som er mindre enn 0,1 um i diameter. Støvsugerposens filterpapir 39 understøtter MB-fleecen og filtrerer og holder middels og store støvpartikler i sin struktur. Dette papir skaper også den nødvendige stivhet for konstruksjonen til at den lett kan produseres i støvsugerposer på standard fremstillingsutstyr for slike poser. Lagene på fig. 8A er ikke bundet til hverandre.

Strukturen på fig. 8B er den samme som på fig. 8A med unntak av at det understøttende våtlagte fleece-lag 43 er anbrakt oppstrøms for papiret 42. Det understøttende fleece-vev filtrerer ut bare meget store støvpartikler.

Strukturen på fig. 8C er den samme som på fig. 8A med unntak av at en nettingstrie 47 er termisk eller med bindemiddel (med for eksempel lim) forseglet på oppstrømssiden til det grove filterpapir 46. Dette betyr at strien og det grove filterpapir er bundet sammen fortrinnsvis permanent. Minst hvilke som helst to sammenstøtende lag av posen kan være bundet. Med "permanent bundet" menes at bindingen er beregnet på å være effektiv under hele den normale levetid for posen. Bindingen kan utføres med en hvilken som helst egnet metode som for eksempel med kjemisk bindemiddel, termisk binding og ultralydbinding.

På fig. 8D er det ytre spinnebundede (SB) ytre lag 48, det smeltebundede fleece-lag 49 av filtreringskvalitet og det spinnebundede bærende lag 50 bundet sammen. Laget 51 av filterpapir er anbrakt oppstrøms for SB/MB/SB-laminatet og øker også stivheten i posekonstruksjonen slik at den lett kan fremstilles på standard produksjonsutstyr for støvsugerposer.

På fig. 8E er SB-laget 53, MB-laget 55 og filterpapirlaget 57 bundet sammen med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 54 og 56. Fig. 8F er den samme som fig. 8E med unntak av at understøttende våtlagt fleece-vev 64 er bundet til konstruksjonen med et varmtsmeltende bindemiddel 63. Fig. 8G er det samme som fig. 8D med unntak av at filterpapiret 69 er bundet med et varmsmeltende bindemiddel 68 til det bundede SB 65, MB 66 og SB 67 laminatet. Fig. 8H er det samme som fig. 8G med unntak av at den våtlagte fleece-vev 76 er bundet til konstruksjonen med varmtsmeltende bindemiddel 75. Fig. 81 er den samme som fig. 8E med unntak av at netting 82 er forseglet til konstruksjonen uten bruk av et varmtsmeltende bindemiddel.

Alle strukturer som er vist på fig. 8J til 8AA inneholder et fleece/karbonkomposittlag som virker som et luktabsorberende lag. Komposittlaget omfatter et aktivisert karbonfiberlag oppstrøms for støttelaget av fleece. På fig. 8J danner en fleece/karbonkombinasjon 83 + 84 det ytre lag som ligger lengst på nedstrømssiden av posen, mens MB-fleece 85 av filtreringskvalitet på effektiv måte filtrerer ut partikler mindre enn 1 nm i diameter og det grove filterpapir 86 filtrerer ut og holder i sin struktur støvpartikler av middels og stor størrelse.

Fig. 8K er det samme som fig. 8J med unntak av at et understøttende våtlagt fleece-lag 91 er anbrakt oppstrøms for det grove filterpapir 90. Det understøttende fleece-lag filtrerer ut bare meget store støvpartikler. Fig. 8L er det samme som fig. 8K med unntak av at en nettingstrie 96 er forseglet til det grove filterpapir 95. På fig. 8M er SB-laget 99, MB-laget 100 og SB-laget 101 bundet sammen og dette øker stivheten i posekonstruksjonen. På fig. 8N er fleece/karbon 103-104 bundet til MB-fleecen 106 av filtreringskvalitet med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 105. Det grove filterpapir 108 er bundet på samme måte til MB 106 med varmtsmeltende bindemiddel 107. Fig.

80 viser en tilsvarende konstruksjon der den understøttende fleece 116 er bundet til filterpapiret 114 med et porøst varmtsmeltende bindemiddel ved 115. Fig. 8P er en annen konstruksjon med varmtsmeltende bindemiddel ved 119 og 123. SB 120 og 122 lagene er bundet på motstående sider av MB-fleecen 121 av filtreringskvalitet for å øke konstruksjonens stivhet.

Fig. 8Q er det samme som fig. 8P, men med et porøst varmtsmeltende bindemiddel ved 133 og med en understøttende fleece 134 tilføyet oppstrøms for det grove filterpapir 132.

Strukturen på fig. 8R omfatter en nettingstrie 143 som er festet til oppstrømssiden av et grovt filterpapir 142. På fig. 8S er karbon/fleece 146 + 147 blitt flyttet nedstrøms for det grove filterpapir 148 og oppstrøms for MB-fleecen 145 av filtreringskvalitet. MB 145 og SB 144 lagene er flittet til utsiden slik det er vist i mange av de gjengitte utførelser. Fig. 8T er det samme som fig. 8S med en understøttende fleece 154 anbrakt oppstrøms for det grove filterpapir 153. På fig. 8U er den understøttende fleece på fig. 8T byttet ut med en nettingstrie 160 som er forseglet til det grove filterpapir 159.

Strukturen på fig. 8V har et ytre lag av spinnebundet materiale 161, en smeltebundet

fleece 162 av filtreringskvalitet og spinnebundet lag 163 som er forseglet sammen med karbon/fleece 164+ 165 liggende mellom de forseglede lag og det grove filterpapir 166. Lagene 161,162 og 163 er fortrinnsvis termisk punktbundet med et samlet bundet areal på 5-50%, og fortrinnsvis 10-20%. Som et alternativ kan disse lag bindes ved bruk av et bindemiddel. Lagene 164 og 165 er fortrinnsvis bundet sammen med lim. Komposittmaterialet av de tre lag 161/162/163 og komposittmaterialet av de to lag 164/165 er fortrinnsvis ikke bundet til hverandre.

På fig. 8W er SB 169 og filtreringskvalitets MB fleece 171 bundet sammen med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 170, og karbon/fleecen er bundet til det grove filterpapir og MB-laget med varmtsmeltende bindemiddellag 172 og 175. Fig. 8X har samme struktur som fig. 8W med unntak av at en ekstra støttefleece 186 er bundet til det grove filterpapir 184 med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 185. Fig. 8Y viser et ytre komposittlag av SB 187, MB 188 og SB 189 som er forseglet sammen. Karbon/fleece 191/192 er bundet til dette forseglede ytre lag og det grove filterpapir med porøse og varmtsmeltende bindemidler 190 og 193. Fig. 8Z viser samme struktur som fig. 8Y, men med en bærende fleece 204 bundet til det grove filterpapir 202 med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 203.

Sluttlig viser fig. 8AA SB 205 og MB-fleece 207 av filtreringskvalitet bundet sammen med et porøst varmtsmeltende bindemiddel 206. Karbon/fleece 209 + 210 er bundet på samme måte til MB 207. Det grove filterpapir 206 er festet med varmtsmeltende bindemiddel 211 og en nettingstrie 213 er forseglet til det grove filterpapir 212.

Det aktiviserte karbonfiberlag kan ha følgende utforming: Karbonkorn mellom lag av ikke-vevet (fleece) materiale, papir med aktivisert karbonfibre, papir med aktivisert karbonkuU, aktivisert karbontekstil (ikke-vevet), aktivisert karbontekstil (vevet materiale), aktivisert smelteblåst materiale laget av bek og aktiviserte karbonfibre blåst inn i et smeltebundet lag. Det aktiviserte karbonlag har fortrinnsvis et overflateareal på 500-3000 g/m<2> (BET N2-metoden) en vekt i området på omtrent 25-500 g/m<2> og en luftgjennomtrengelighet på omtrent 500-3000 L/(m2 x s) etter DIN 53887.

I en annen utførelse omfatter posen, som har forbedrede egenskaper, et flerbruks filtreringslag anbrakt oppstrøms for et andre filtreringslag. Flerbruks filtreringslaget kan være enten et tørtlagt papir med høy støvkapasitet eller et våtlagt papir med høy støvkapasitet, et meget fyldig smelteblåst materiale, et spinneblåst (modulært) materiale eller et mikrodenier spinnebundet materiale. Det andre filtreringslag kan være et våtlagt filterpapir, et tørtlagt filterpapir eller et spinnebundet materiale som kan lades elektrostatisk, fortrinnsvis før posen fremstilles.

Uttrykket "flerbruks filtreringslag" er benyttet for å angi at forfilterlaget av tørtlagt kapasitetspapir eller våtlagt kapasitetspapir er i stand til å utføre flere funksjoner samtidig. Dette lag beskytter det andre nedstrøms filtreringslag mot støtbelastninger ved å blokkere plustelige samlinger av smussparakler som kan være av en størrelse mye større enn 10 um. I tillegg filtrerer flerbrukslaget ut mindre partikler på omtrent 10 mm størrelse. Dets porøsitet og tykkelse er tilstrekkelig stor til at dette lag får en kapasitet til å holde tilbake i laget en stor mengde smuss og støvpartikler, mens luftstrøm kan trenge gjennom laget med høy hastighet uten dramatisk økning i trykkfallet gjennom komposittstrukturen. Av den grunn kan posen fortsette å arbeide med maksimal luftgjennomstrømning for støvsuging i tider som er tilstrekkelige lange til at posen kan nå sin kapasitet for oppsamling av partikler. Sagt på annen måte, renser flerbruks filtreringslaget luften for de fleste partikler annet enn de fine støvpartikler som blir fjernet av det andre filtreringslag.

Uttrykket "andre filtreringslag" angir et filterlag som har til formål å fjerne fra den luft som passerer flerbrukslaget en tilstrekkelig mengde fine støvpartikler til å skape en meget høy samlet filtreringseffektivitet fortrinnsvis over 99%. Det andre filtreringslag er mindre porøst enn flerbrukslaget Det kan ha en moderat porøsitet fordi flerbruks filtreringslaget utfører en overveldende del av filtreringsoppgaven og etterlater seg derved bare den lille mengde av fine støvpartikler som skal fjernes av det høyeffektive filterlag. Dette er særlig tilfellet når flerbruks filterlaget omfatter elektrostatisk ladede splittfilmfibre eller der det benyttes et elektrostatisk ladet meget fyldig smelteblåst materiale, spinneblåst modulært materiale eller mikrodenier spinnebundet materiale. I disse tilfeller er oppstrømlagene effektive når det gjelder å fjerne i det minste en del av de fine støvpartikler så vel som de store partikler. Dette lar til og med mindre fint støv til å bli fjernet av det andre filtreringslag.

De forskjellige lag i posen med forbedrede egenskaper er festet til tilstøtende lag ved posens innløp og utløp og noen ganger ved posens sømmer. De kan være løse over andre deler av posestrukturen i forhold til tilstøtende lag eller være festet med forskjellige metoder. For eksempel kan lagene festes med lim, termisk binding, ultralydbinding eller en kombinasjon av disse.

EKSEMPLER

Metodeformer og prøvemetoder

I de følgende eksempler er basisvekten, hvis ikke annet sies, bestemt ved I.S.O. 536, tykkelsen ved DIN 53 105 (0,2 bar), luftgjennomtrengelighet ved DIN 53 8887, strekkfasthet i maskinretning (MD) og på tvers av maskinretning (CD) ved DIN 53 112, Mullens brysttrykk (MBP) ved DIN 53 141 og filtreringsegenskaper ved T.S.I. 8160 filtertester. I figurene er luftstrømmens retning vist med piler.

DIN 44956-2 (april 1980) prøven ble benyttet for å kjennetegne egenskapene ved kompositter for støvsugefiltre når det gjelder filtrering av fine støvpartikler. Prøven gikk hovedsakelig ut på filtrering av en 500 mg mengde SAE fint prøvestøv gjennom et sirkulært 200 cm2 filtermedium som ble prøvet ved bruk av en luftstrøm på 10 liter pr. sekund i en periode på 30 sekunder. Trykkfallet gjennom prøvefiltermediet blir målt før og etter filtrering. En absoluttfilter blir benyttet for å fange opp partikler som passerer prøvefilteret. En tilbakeholdelseskoeffisient uttrykt som en prosentdel blir beregnet ut fra kvotienten av vekten av samlet mengde med prøvefilteret dividert med det totale av vekten av samlet mengde med prøvefilteret og vekten av mengede som ble fanget opp av det absolutte filter.

Prøve for luftgjennomtrengelighet etter samling av fint støv: Støvsamlingsdelen av DIN 44956-2 ble utført med 0,5 g trinn med syv poser av hver prøve. Trykkfallverdiene ble imidlertid ikke registrert på nytt. De maksimale stabile verdier for luftgjennomtrengelighet ble bestemt for posene som hadde de spesifiserte verdier for støvmengde.

En TSI-modell 8110 filterprøver ble benyttet til måling av medienes filtreringseffektivitet. Med modell 8110 prøveren ble en 2% natriumkloirdløsning (20 g NaCl i 1 liter vann) frembrakt som aerosol med en aerosolgenerator. NaCl-vanndråpene i aerosolen ble varmet opp og NaCl-krystaller med en diameter på 0,1 um ble dannet. Massekonsentrasjonen av NaCl i luften var 101 mg/m<3>. Fotometri ble benyttet for å påvise volumkonsentrasjonen av luft i oppstrømsvolumet for mediene (Cu) og volumkonsentrasjonen for luft i nedstrømsvolumet for mediene (Cd). Inntrengningsevnen for NaCl-partiklene ble beregnet som:

Inntrengning = P = [Cd/Cu] (100%)

Cu = konsentrasjon oppstrøm og Cd = konsentrasjon nedstrøm

Eksempler 1-7

Prøver på forskjellige støvsugerposekonstruksjoner som vist på fig. 1-3 og 4-7 ble klargjort og prøvet. Eksempler 1,2 og 3 er typiske tidligere kjente konstruksjoner og eksemplene 4, 5, 6 og 7 representerer støvsugerposer i henhold til oppfinnelsen. Egenskapene ved lagene i de tidligere kjente og nye posekonstruksjoner ble bestemt og er gjengitt i tabeller III og IV. Vekt, tykkelse, luftgjennomtrengelighet, porediameter og gjennomtrengelighetsnivå for filtrering for de samlede kompositter er vist i tabell V. Tabell V viser også trykkfallet og luftstrømmen gjennom komposittmaterialet ved samling av fint støv målt i trinn på 0 til 2,5 g eter DIN 44956-2. Trykkfalldataene fra tabell V er opptegnet på fig. 9 og 10. Luftstrømdata er gjengitt som graf på fig. 11.

Fig. 9 viser at de tre vanlige konstruksjoner, eksemplene 1,2 og 3 begynte med en merkbar økning i trykkfallet allerede etter bare 1 g støvsamling. De tidligere kjente eksempler 2 og 3 som begge inneholder smelteblåste tekstiler, resulterte i meget lavere økninger i trykkfallet med støvsamling opp til 1,5 g støv. Etter dette punkt øker trykkfallet for begge eksempler 2 og 3 betydelig med økende støvsamling, fordi de forholdsvis små porer i de smelteblåste tekstiler ble tilstoppet med støvpartikler og støvkaker.

Eksemplene 5, 6 og 7 ifølge oppfinnelsen viste meget lite trykkfall selv etter en maksimum samling av 2,5 g med støv. Videre ble de opprinnelige filtreringseffektiviteter i eksemplene 5-7 minst så høye som de tidligere kjente prøver som inneholder smelteblåste tekstiler ved 99,6%. Eksempel 1 som ikke inneholdt noe smelteblåst materiale hadde en lavere filtreringseffektivitet på 96% og hadde det største trykkfall med støvsamling. En avgjørende forskjell mellom eksempel 2 og 3 og eksemplene 5 og 7 er at det grove filterpapir var på oppstrømssiden av den smelteblåste fleece i de tre siste eksempler. Dette setter filterpapiret i stand til å filtrere og holde støvpartiklene, særlig større støvpartikler, slik at den smelteblåste fleece med filtreringskvalitet kan filtrere ut de mindre støvpartikler uten å tilstoppe porene selv med en fylling på 2,5 g/m<2>.

Videre er både det smelteblåste materialet og filterpapiret som benyttes i eksemplene 4, 5,6 og 7 merkbart mer åpne enn de tilsvarende materialer som benyttes i eksempel 1, 2 og 3. Det spesielle grove filterpapir er meget mer åpent, noe som vises med de høye verdier for luftgjennomslippelighet. På denne måte er det spesielle filterpapiret i stand til å holde mer støv. Likeledes er luftgjennomslippeligheten for det smelteblåste materialet i eksemplene 4, 5, 6 og 7 meget høyere og det meget fyldige smelteblåste ikke-vevede materialet er meget luftigere og mindre tett. Dette er oppnådd på en rekke forskjellige måter under fremstillingen av det smelteblåste materialet, men oftere gjøres dette ved å øke dyse-til-samleravstanden for å muliggjøre større bråkjøling av de smelteblåste filamenter, slik at de halvsmeltelde filamenter vil få bedre tid til å kjøles ned og størkne fullstendig før de avsettes på samleren. Vanndusjtåker eller nedkjølt bråkjøleluft kan også benyttes for å akselerere kjølingen av de ekstruderte smelteblåste filamenter.

Forskjellene i smelteblåste materialer er videre fremhevet på fig. 10. Eksempel 2 fra fig.

9 er igjen tegnet opp på fig. 10 og merket som "3M". Det nye eksempel, merket som "eksempel 4, Airflo", ble konstruert ved først å fremstille en meget porøs, meget luftig og meget fyldig smelteblåst ikke-vevet bane med en vekt på 120 g/m<2>, som ble benyttet som det mest oppstrøms lag. Denne smelteblåste bane var luftigere og mer porøs enn de vanlige smelteblåste materialer som var benyttet i eksempel 2 og 3. Som følge av dette, sørget det for å filtrere ut og holde en stor mengde av støvpartikler. Det er bemerkelsesverdig at selv med den spesielle 120 g/m<2> smelteblåste innvendige foring og et 22 g/m<2> sentrumslag, resulterte Airflo eksempel 4 i ubetydelig økning i trykkfallet med støvsamling opp til den maksimale støvsamling på 2,5 g/m<2>.

Selv om eksempel 1 ikke inneholdt noe smelteblåst fleece, og hadde mindre økning i trykkfall enn eksempel 2 og 3, hadde det fremdeles betydelig større økning i trykkfall ved fylling enn eksemplene 5 og 6 som hadde smelteblåste fleece. Det skal påpekes at vekten av smelteblåst propylenbane som ble benyttet i tre av eksemplene var på 22 g/m<2>. Ikke desto mindre resulterte den riktige plassering av det grove filterpapir og det smelteblåste fleece av filtreringskvalitet i eksemplene 5 og 6 i dramatisk lavere økning av trykkfall fordi dette satte filterpapiret i stand til å fjerne og holde de store og middels partikler, og den smelteblåste fleece av filtreringskvalitet bare behøvde å filtrere og inneholde de finere partikler. Det var liten forskjell mellom eksemplene 5 og 6 når det gjelder trykkfall selv med den høyeste støvsamling på 2,5 g. Trykkfallet var noe større med det våtlagte papir fordi hydrogenbindingen mellom cellulosens molekylkjeder under våtprosessen gjør det våtlagte papir tettere med noe mindre porer ved samme vekt.

Fig. 11 viser resultatene som ytterligere dramatiserer de beundringsverdige forbedringer som oppnås ved å anbringe et grovt filterpapir oppstrøms for den smelteblåste fleece av filtreringskvalitet (på innsiden av posen) ifølge oppfinnelsen. Enkeltvise poser fra eksempel 1-3 og 5-7 ble fylt med fint støv i trinn på 0,5 g, dvs. 0,0,5,1,0,1,5,2,0 og 2,5 g med støv. De seks poser med forskjellige grader av støvfylling ble underkastet en prøve på luftgjennomslippelighet der den maksimalt varige mengde luft ble ledet gjennom hver pose. Som det sees på fig. 11, hadde den nye posekonstruksjon representert med eksempel 6, en maksimum varig luftstrøm uten støvfylling på 445 L/(m<2> x s) sammenlignet med bare 225 L/(m<2> x s) for det tidligere kjente eksempel 3. Med støvfylling på 1,5 g hadde eksempel 6 en varig luftstrøm på 265,4 L/(m<2> x s) sammenlignet med bare 34,9 L/(m<2> x s) med det vanlige eksempel 3 og ved fylling på 2,5 g var forskjellene i egenskaper enda mer fremtredende, nemlig 199,8 og 21,9 L/(m<2 >x s). Eksempel 2 hadde en maksimal varig luftstrøm på 411 L/(m<2> x s), men allerede ved fylling med 1,0 g støv falt disse verdier til de som gjelder vanlige posekonstruksjoner.

En vanlig støvsugerpose har som mangel en forholdsvis liten luftstrøm som vises med 18,14,9 og 21,9 L/(m2 x s) for eksempel 1,2 og 3 på fig. 11 etter den 6. støvfylling. Det er nesten umulig å tilføye et ytterligere lag materiale ved disse konstruksjoner uten dramatisk reduksjon av luftstrømmen. I eksemplene 5 og 6 på fig. 11 er det med de ypperlige egenskaper ved de nye konstruksjoner oppnådd en mulighet til å legge inn flere funksjoner i støvsugerposen. I dagens støvsugere benyttes det et antall forskjellige filtre, blant dem aktive karbonfibre som absorberer lukt. Meget ofte anvendes det 3-5 forskjellige filtre i en støvsuger der hvert filter har sitt eget tjenesteliv.

På grunn av den høye luftstrøm ved foreliggende oppfinnelse, er det mulig å øke funksjonaliteten for eksempel ved å tilføye et ekstra lag med aktivt karbonfiber i posekonstruksjonen uten behov for et eget filterelement. Denne konstruksjon har en rekke fordeler, nemlig: 1. Enklere bruk av støvsugere for sluttbrukeren, idet egne luftfiltre ikke behøver byttes ut. 2. Filtre i deres nåværende form har en negativ innvirkning på luftstrømmen og reduserer noen ganger støvsugerens samlede effekt dramatisk. 3. Karbonfiltre er montert i et eget støpt hus av plast som kan elimineres med karbonlaget i støvsugerposen. 4. På grunn av tjenestelivet for en støvsugerpose kan man forvente den optimale funksjon av de aktive fibre i løpet av den tid da støvsugerposen benyttes. 5. Siden det separate hus av plast ikke lenger er nødvendig, blir konstruksjonen av støvsugeren enklere og derfor billigere. 6. Mengden av aktive karbonfibre kan optimaliseres til tjenestetiden for støvsugerposen. 7. På grunn av den begrensede plass i en støvsuger er de aktive karbonfiberfiltre forholdsvis små og har ofte ikke tilstrekkelig stor overflate til å absorbere luktene

tilfredsstillende.

8. Ved å legge til et ekstra lag av aktive karbonfibre i den nye posekonstruksjonen, er problemet med den begrensede filterflate løst.

Sammenlignende eksempel 1

Fig. 12 viser et snitt gjennom en kommersielt tilgjengelig støvsugerposestruktur Sl' bestående av en våtlagt fleece-vevforing 52' på innsiden (oppstrømssiden) av posen og et standard våtlagt filterpapir 53<*> på utsiden (nedstrømssiden) av posen. Egenskapene for de enkelte lag og komposittstruktur er gjengitt i tabell VI. Foringen beskytter i første rekke det våtlagte filterpapir mot nedslitning, men forfiltrerer også noen av de største partikler. Det våtlagte filterpapir filtrerer ut i alminnelighet partikler som er større enn omtrent 10 jam og noen mindre partikler.

Sammenlignende eksempel 2

Fig. 13 viser et snitt gjennom en vanlig tre-lags støvsugerposestruktur 54', der en våtlagt understøttende fleece-vev 55<*> med meget liten støvsamlekapasitet er tilføyet på oppstrømssiden av en smelteblåst fleece 56' for å beskytte dette mot nedslitning og et våtlagt filterpapir 5 7" er plassert på utsiden (nedstrøms) for å beskytte posen mot nedslitning, for å forbedre stivheten for produksjon av posen og for å forbedre ytterligere luftfiltrering. Egenskaper ved de enkelte lag 6g komposittstnikturen er gjengitt på tabell VI.

Eksempler 8-10

Fig. 14 viser en ny tre-lags støvsugerposekomposittstruktur 58' i eksempel 8 med et våtlagt papirlag 59<*> med høy støvkapasitet på innsiden (oppstrøms luftsiden) foran et smelteblåst filterlag 60<*>. Et meget luftgjennomtrengelilg våtlagt filterpapirlag 61' ligger på utsiden (nedstrøms luftsiden). Fig. 15 viser en ny komposittstruktur 62<*> for en støvsugerpose i henhold til oppfinnelsen, eksempel 9, der et tørrlagt papir 63' med høy støvkapasitet bestående av 100% fhuggmassefibre holdt sammen med 20 vekt-% lateks bindemiddel er plassert på det indre lag og et vanlig våtlagt filterpapir 64<*> er det ytre lag. Fig. 16 viser en ny konstruksjon 65<*> for en støvsugerpose, eksempel 10, bestående av et termisk bundet tørtlagt papir 66' med høy støvkapasitet i oppstrøm luftstUling inne i posen med et meget gjennomtrengelig våtlagt filterpapir 67' på posens utside. Fiberinnholdet i det tørtlagte papir 66' med høy støvkapasitet består av en blanding av 40% fhuggmassefibre, 40% splittede filmfibre og 20% to-komponents polymerfibre.

Egenskapene ved de enkelte lag og komposittstrukturene er gjengitt i tabell VI som sammenligner filtreringsegenskapene for forskjellige komposittstrukturer ved luftstrøm på 100 l/min. Data i tabell VI viser at strukturene i eksemplene 8 og 10 førte til dramatisk øket filtreringseffektivitet i forhold til sammenlignende eksempel 1 med bare en svak økning i trykkfall. Dessuten førte eksempel 8 til noe bedre filtreringseffektivitet ved samme trykkfall som sammenlignende eksempel 2. Eksempel 9 falt heldig ut ved sammenligning med kommersielt tilgjengelig sammenlignende eksempel 1 struktur.

Hvert av de ovenfor beskrevne eksempler på strukturer ble prøvet med fylling av fint støv og resultatene er gjengitt i tabell VI. Fig. 17 er en opptegning av trykkfallet over posestrukturen i forhold til antall gram av fint støv i fyllingen, der kurvene A-E representerer de sammenlignende eksempler 1 og 2 (A og B), og eksemplene 8-10 (C, D og E). Opptegningen viser at vanlige posestrukturer fikk høye trykkfall hurtig med hver av de lave fyllinger (dvs. omtrent 100 mbar ved mindre enn 2,5 g). Eksempel 8 fikk et tilsvarende høyt trykkfall etter fylling med 3,5 g støv, noe som er en forbedring på tilnærmet 40%. Eksemplene 9 og 10 ga bemerkelsesverdig gode resultater ved fylling med fint støv ved å få omtrent 100 mbar trykkfall ved omtrent 10 g og 12,5 g fylling med støv og med trykkfall som ikke oversteg 30 mbar ved fylling med 6,5 g fint støv og omtrent 40 mbar inntil omtrent 7,5 g. Disse resultater viser omtrent 300-400% forbedring over vanlige filterkonstruksjoner. Det skal påpekes at eksemplene 9 og 10 ikke innbefatter smelteblåst filtermellomlag mellom oppstrømssidens flerbrukslag med høy støvkapasitet og nedstrømssiden andre filtreringslag.

Ytterligere eksempler på komposittstrukturer i støvsugerposer med forbedrede egenskaper som faller innenfor definisjonen av foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 18-20. Særlig viser 18A en to-lags struktur der flerbrukslaget på oppstrømssiden er en tørtlagt filtersammensetning utelukkende av fhuggmassefibre holdt sammen med en tørket lateksbinder eller av en blanding av to-komponents polymerfibre og fhuggmassefibre som er termisk bundet. Flerbrukslaget har høy luftgjennomtrengelighet og god støvsamlekapasitet. Fig. 18B viser en to-lags struktur der flerbrukslaget er en tre-komponentblanding av fhuggmassefibre, to-komponents polymerfibre og elektrostatisk ladede splittfilmfibre. Også her blir blandingen holdt sammen ved termisk binding, hovedsakelig med den lavtsmeltende to-komponents polymerfibersammensetning. Fig. 18C viser en annen to-lags struktur med spesielt utviklet våtlagt filterpapir med høy støvsamlekapasitet i oppstrømsstillingen. Fibrene i det våtlagte papir er en blanding av syntetiske fibre og naturlige fibre, dvs. tremassefibre. De syntetiske fibre er fortrinnsvis polyester og særlig fordelaktig polyetylentereftalat. Fibrene er bundet med en lateksbinder med omtrent 10-30 vekt-% tørt bindemiddel basert på fibervekten. Fig. 18D viser en to-lags struktur der flerbrukslaget på oppstrømssiden omfatter polyolefin, og fortrinnsvis polypropylenfibre. Dette lag er elektrostatisk ladet. Fortrinnsvis med Tantret (TM) teknologi. Fig. 18E-I 8H viser hvorledes strukturer som er de samme som de som er vist på fig. 18A-18D med unntak av en eventuelt smelteblåst fleece-mellomlag er innlagt mellom flerbruksfilterlaget og det andre filtreringslag. Fig. 18I-18P viser strukturer som svarer til fig. 18A-18H med unntak av at en eventuell fleece-strie er blitt tilføyet på den side av tøvsugerposen som vender mot luftstrømmen for å beskytte det neste lag mot nedslitning og for å filtrere ut noen av de meget store støvpartikler. Fig. 19A-19AF viser strukturer som svarer til fig. 18A-18P med unntak av at en eventuell spinnebundet fleece er plassert i den lengst nedstrøms lagposisjon og derfor er på utsiden av tøvsugerposen. Fig. 20AG-20BL viser strukturer som svarer til fig. 18A-19AF med unntak av at sammenstøtende lag i kompositten er bundet med et varmtsmeltende bindemiddel. Det varmtsmeltende bindemiddel kan også byttes ut eller benyttes i tilknytning til alle kjente metoder til laminering, innbefattende lim og termisk og ultralydbinding. Selv om figurene bare viser utførelser der et bindemiddel finnes mellom sammenliggende lag, er det tatt sikte på at ikke alle lag behøver være forbundet på denne måte, dvs. at noen lag i kompositten vil være bundet med klebenuddel og andre ikke er det.

Claims

1.

1. Filter for fjerning av partikler innblandet i en gass, karakterisert ved at den omfatter: et grovt filterlag posisjonert oppstrøms i retning av luftstrømningen, og omfattende minst en av (a) et våtlags høykapasitetspapir (31; 217), som har en luftpermeabilitet på 500-8000 liter/(m<2> x s) og en basisvekt på 30-150 g/m<2>(b) et tørt lagt høykapasitespapir (34), som har en luftpermeabilitet på 500-80001 /(m<2> x s) og en basisvekt på 30-150 g/m<2>, (c) et meget fyldig smelteblåst ikke-vevd materiale (10) som har en luftpermeabilitet på 300-8000 liter/(m<2> x s) og en basisvekt på 30-180 g/m<2>, og (d) et spinneblåst (modulært) ikke-vevd materiale som har en luftpermeabilitet på 200-4000 l/(m<2> x s) og en basisvekt på 20-150 g/m<2>, og et smelteblåst fleece-lag (11; 32; 35; 217) av filtreringskvalitet.

2. Filter ifølge krav 1 der det smelteblåste fleece-lag av filtreringskvalitet har en basisvekt på omtrent 10 til 50 g/m<2> og en luftpermeabilitet på omtrent 100-1500 L/(m<2> x s).

3. Filter ifølge krav 2, karakterisert ved at det våtlagte høystøvskapasitespapiret har en porestørrelse på minst omtrent 160 um.

4. Filter ifølge krav 1 som ytterligere omfatter nedstrøms av det smelteblåste fleecelaget av filtreringskvalitet minst et ytre lag som omfatter minst en av følgende: (i) et spinnebundet, våtlagt, tørrlagt eller hydrofiltet ikke-vevd materiale (10; 33; 36) eller nett som har en basisvekt på omtrent 6 til 80 g/m<2> og en luftpermeabilitet på omtrent 500-12000 l/(m<2> x s) og (ii) en luktabsorberende kompositt som omfatter et aktivisert karbonfiberlag (215) som har en basisvekt på omtrent 25 til 500 g/(m<2> x s) og en luftpermeabilitet på omtrent 500-3000 l/(m<2> x s) oppstrøms et støttelag av fleece (14) som har en basisvekt på omtrent 15 til 100 g/m og en luftpermeabilitet på omtrent 2000 til 5000 l/(m2 x s)

5. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytterligere omfatter et støttelag (43; 64; 76; 91; 134; 154; 186; 204) og oppstrøms av det smelteblåste fleecelaget av filterkvalitet.

6. Filter ifølge krav 5, karakterisert ved at støttelaget er et spinnebundet ikke-vevd materiale.

7. Filter ifølge krav 5, karakterisert ved at støttelaget er oppstrøms det grove filterlaget (46; 81; 95; 142; 159; 212) og er et av følgende: (i) en nettingstrie (47; 82; 96; 143; 160; 213) bundet til det grove filterlaget eller (ii) en våtlagt vevfleece (43; 64; 76; 91; 116; 134; 154; 186; 204).

8. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at minst et lag er et materiale med egnede dielektriske egenskaper og som er elektrostatisk ladd.

9. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at minst et lag er bundet til et tilliggende filterlag.

10. Filter ifølge krav 9, karakterisert ved at alle tilliggende krav er bundet med et porøst varmsmeltet festemtddel.

11. Filter ifølge krav 9, karakterisert ved at alle tilliggende lag er bundet sammen.

12. Filter ifølge krav 4, karakterisert ved at det ytre laget er spinnebundet ikke-vevd materiale som har en basisvekt på 20 g/m<2>, og det grove filterlaget er et meget fyldig smelteblåst ikke-vevd materiale som har en basisvekt på omtrent 30-180 g/m<2>.

13. Filter ifølge krav 4, karakterisert ved at det ytre laget er spinnebundet ikke-vevd materiale som har en basisvekt på omtrent 10-40 g/m<2>, og grovfilterlaget er et våtlagt høystøvskapasitetspapir som har luftpermeabilitet på omtrent 500-8000 l/(m<2> x s).

14. Filter ifølge krav 4, karakterisert ved at det ytre laget er spinnebundet ikke-vevd materiale som har en basisvekt på omtrent 10-40 g/m<2>, og det grove filterlaget er et tørrlagt høystøvkapasitetspapir som har luftpermeabilitet på omtrent 500-8000 L/(m<2> x s).

15. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at det tørrlagte høykapasitetspapiret omfatter biokomponentfibre som har et ark av en polymer og en kjerne av en annen polymer som har et smeltepunkt som er høyere enn den ene polymeren.

16. Filter ifølge krav 15, karakterisert ved at biokomponentfibrene omfatter omtrent 25-50 % av det tørrlagte høystøvskapasitets-papiret.

17. Filter ifølge krav 15, karakterisert ved at kjernen er polypropylen og arket er polyetylen.

18. Filter ifølge krav 15, karakterisert ved at kjernen er anbragt ikke-sentralt i forhold til arket.

19. Filter ifølge krav 15 der biokomponentfibrene har en polymer ved siden av en annen polymer.

20. Filter ifølge krav 1, karakterisert ved at det fyldige smelteblåste ikke-vevde materialet er elektrostatisk ladd.

21. En støvsugerpose omfattende et filter i et hvilket som helst av kravene 1 til 20.