PL196251B1

PL196251B1 - Urządzenie i sposób do wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, sposób wytwarzania filtra i maski zawierających naładowaną elektrycznie wstęgę oraz wielowarstwowa wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym i maska ją zawierająca

Info

Publication number: PL196251B1
Application number: PL348662A
Authority: PL
Inventors: Michael R. Berrigan; James F. Dyrud; Stanley C. Erickson; Luther E. Erickson
Original assignee: Minnesota Mining & Mfg
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2007-12-31
Also published as: KR20010083924A; WO2000024954A1; US6139308A; DE69910603D1; EP1127183A1; CN1342229A; RU2215075C2; CA2346795A1; KR100571461B1; WO2000024954A9; JP2002528655A; US6492286B1; AU2974399A; ATE247731T1; HK1040536A1; PL348662A1; AU758638B2; DE69910603T2; NZ511273A; NO20012037D0

Abstract

1. Urzadzenie do wytwarzania wstegi z wlókien dmuchanych w stanie roztopionym, znamienne tym, ze zawiera: (i) kolektor (30, 230, 330, 430, 530) posiadajacy cylindryczna po- wierzchnie tworzaca, obracajaca sie wokól osi wzdluznej (32, 232, 332) i równoczesnie przemieszczajaca sie równolegle do osi wzdluznej (32, 232, 332) tak, ze wybrany punkt na powierzchni tworzacej prze- mieszcza sie wzdluz linii srubowej wokól i wzdluz osi wzdluznej od pierwszego konca (31) kolektora do drugiego konca (33) kolektora, przy czym linia srubowa tworzy kat linii srubowej z osia wzdluzna, (ii) zródlo wlókien (38, 238, 338, 438) kierujace wlókna dmu- chane w stanie roztopionym na powierzchnie tworzaca, oraz (iii) separator (270, 370), rozdzielajacy rurowa wstege z wlókien dmuchanych w stanie roztopionym utworzona na powierzchni tworzacej w kierunku równoleglym do kata pochylenia linii srubowej, przetwarzajac rurowa wstege z wlókien dmuchanych w stanie roztopionym w nieruro- wa wstege z wlókien dmuchanych w stanie roztopionym. 5. Sposób wytwarzania wstegi z wlókien dmuchanych w stanie roztopionym, znamienny tym, ze: w kolektorze (30, 230, 330, 430, 530), który zawiera zasadniczo cy- lindryczna powierzchnie tworzaca, obraca sie powierzchnie tworzaca wokól osi wzdluznej (32, 232, 332) i równoczesnie przemieszcza sie te powierzchnie tworzaca w kierunku zgodnym z osia wzdluzna tak, ze wybrany punkt na powierzchni tworzacej przemieszcza sie wzdluz linii srubowej wokól i wzdluz osi wzdluznej od pierwszego konca (31) kolek- tora do drugiego konca (33) kolektora, gdzie ta linia srubowa tworzy kat pochylenia linii srubowej wzgledem osi wzdluznej, przy czym wybrany punkt na powierzchni tworzacej obraca sie wokól osi wzdluznej (32) co najmniej w przyblizeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemiescil sie wzdluz calej dlugosci powierzchni tworzacej,……… PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie i sposób do wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, sposób wytwarzania filtra i maski zawierających naładowaną elektrycznie wstęgę oraz wielowarstwowa wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym i maska ją zawierająca.

Wytwarzanie wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym omówiono w wielu publikacjach, w tym Wente, Van A. Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Industrial Eng. and Chem. 1342-46 (1956); Raport nr 4364 Naval Research Laboratories opublikowany 25 maja 1954 pod tytułem Manufacture of Superfine Organic Fibers, Wente, V.A., Boone, C.D. Fluharty, E.L.; oraz amerykański opis patentowy nr US 3971373 (Braun).

Przy wytwarzaniu wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym zwykle termoplastyczny polimer lub żywicę wytłacza się poprzez szereg małych otworów usytuowanych obok siebie w strumień gazu o dużej prędkości, który snuje włókna z wychodzącego materiału. Ten gazowy strumień wytwarza turbulencje, które splątują przypadkowo włókna, by utworzyć spójną włókninową wstęgę na kolektorze. Kolektorem może być poruszający się płaski pas lub obracające się cylindryczne sito lub bęben. Uzyskana włókninowa wstęga jest przenoszona z kolektora na szpulę do tymczasowego przechowywania.

Znane procesy mają kilka wad, mianowicie jako produkt uboczny procesu może powstawać znaczna ilość odpadów, a ponadto we wstędze mogą pojawiać się niejednorodności.

Odpady zwykle powstają przy krawędziach wstęgi przy wytwarzaniu wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Ich powstawanie jest powodowane tym, że krawędzie wstęgi są zwykle osłabione, to znaczy zwężone i nie mają takiej samej gramatury i gęstości jak środkowa część wstęgi. Osłabienie pochodzi od rozproszenia włókien przy krawędziach wstęgi. Aby usunąć tę różnicę gramatury i gęstości, zwykle krawędzie wstęgi obcina się i wyrzuca jako odpad, podczas gdy środkowa część wstęgi jest podawana do dalszego przetwarzania. Odpady zwiększają koszty procesu, zwłaszcza jeżeli potrzebne jest bezpośrednie wytwarzanie wstęgi.

Znane wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym są zwykle wstęgami jednowarstwowymi, które z definicji mają tylko jedną warstwę. Jednowarstwowe wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym często mają niejednorodności na swym wymiarze poprzecznym, np. spowodowane zmianami średnicy dyszy. Zmiany średnicy dyszy mogą powodować nierównomierne osadzanie włókien, co z kolei powoduje zmiany gramatury w poprzek wstęgi. Gramatura jest to ciężar na jednostkę pola powierzchni jednowarstwowej wstęgi i zwykle ustawia się ją przez zmienianie prędkości wytłaczania polimeru i/lub prędkości kolektora. Przykładowo, jeżeli potrzebna jest większa gramatura, można zmniejszyć prędkość kolektora i/lub zwiększyć prędkość wytłaczania. Odwrotnie, jeżeli potrzebna jest mniejsza gramatura wstęgi, można zwiększyć prędkość kolektora i/lub zmniejszyć prędkość wytłaczania.

Jedno podejście do przezwyciężania zmian gramatury obejmuje laminowanie razem wielu wstęg przy użyciu czynników takich jak kleje lub żywice i/lub przez obróbkę fizyczną, taką jak zgrzewanie. Zmiany w wielu wstęgach uśredniają wtedy korzystnie niejednorodności, tak że na całej laminowanej wstędze uzyskuje się minimalną akceptowaną gramaturę. Wadą takiego podejścia jest to, że niektóre obszary wstęgi mogą mieć nadmierną gramaturę, a zatem niepotrzebne ilości materiału wstęgi. Niepotrzebny materiał, jak również czynniki służące do laminowania i/lub obróbka potrzebna do laminowania wstęg w celu wytworzenia wyrobów wielowstęgowych zwiększają koszty produkcji i stopień skomplikowania. Ponadto czynniki i/lub zgrzewania stosowane do laminowania warstw mogą mieć szkodliwy wpływ na podatność i giętkość uzyskiwanych wyrobów.

Próby wykorzystania procesów wytwarzania rurowej wstęgi z włókien, by uzyskać płaską wstęgę, zwykle obejmowały wytwarzanie rurowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym i ściskanie tej rury, by uzyskać płaską wstęgę bez osłabionych krawędzi. Alternatywnie rurową wstęgę rozcina się wzdłużnie, tak że rura zostaje otworzona, przez co powstaje płaska wstęga z dwiema ciętymi krawędziami. Dwa takie podejścia opisano w amerykańskich opisach patentowych nr US 3909174 (Blair i in.) oraz US 4032 688 (Pall). Wadą tych procesów jest to, że zmiany grubości wstęgi często mogą przebiegać wzdłuż linii śrubowej. W rezultacie rozcinanie wzdłużne wstęgi często powoduje pasemkowe zmiany gęstości wstęgi usytuowane pod kątem, zwanym zwykle kątem nachylenia względem linii środkowej wstęgi.

PL 196 251B1

Celem wynalazku jest przezwyciężenie wymienionych wad znanych sposobów wytwarzania wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Urządzenie do wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera:

(i) kolektor posiadający cylindryczną powierzchnię tworzącą, obracającą się wokół osi wzdłużnej i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca kolektora do drugiego końca kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, (ii) źródło włókien kierujące włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchnię tworzącą, oraz (iii) separator rozdzielający rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym utworzoną na powierzchni tworzącej w kierunku równoległym do kąta pochylenia linii śrubowej, przetwarzając rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w nierurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Urządzenie według wynalazku, posiada pierwszy układ napędowy, obracający powierzchnię tworzącą kolektora wokół osi wzdłużnej i drugi układ napędowy, przemieszczający powierzchnię tworzącą wzdłuż osi wzdłużnej tak, że prędkość obrotowa kolektora może być sterowana niezależnie od prędkości wzdłużnej, by zmieniać kąt pochylenia linii śrubowej.

W urządzeniu źródło włókien posiada dyszę wytłaczającą mikrowłókna oraz w korzystnym wariancie zawiera pomocnicze źródło, kierujące drugi materiał na powierzchnię tworzącą kolektora.

Sposób wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że:

w kolektorze, który zawiera zasadniczo cylindryczną powierzchnię tworzącą, obraca się powierzchnię tworzącą wokół osi wzdłużnej i równocześnie przemieszcza się tę powierzchnię tworzącą w kierunku zgodnym z osią wzdłużną tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca kolektora do drugiego końca kolektora, gdzie ta linia śrubowa tworzy kąt pochylenia linii śrubowej względem osi wzdłużnej, przy czym wybrany punkt na powierzchni tworzącej obraca się wokół osi wzdłużnej co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, kieruje się włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchnię tworzącą, gdy ta powierzchnia tworząca obraca się i przemieszcza wzdłużnie, tworząc rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym na powierzchni tworzącej, oraz rozdziela się rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wzdłuż kierunku równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej, przetwarzając rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w nierurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

W sposobie według wynalazku, włókna dmuchane w stanie roztopionym są mikrowłóknami oraz w mikrowłókna wprowadza się trwały ładunek elektryczny, tworząc wstęgę naładowaną elektrycznie.

Sposób wytwarzania filtra posiadającego naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien wydmuchanych w stanie roztopionym umieszczoną na powierzchni wsporczej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w kolektorze posiadającym cylindryczną powierzchnię tworzącą kolektora, obracającą się wokół osi wzdłużnej i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca kolektora do drugiego końca kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, a wybrany punkt na tej powierzchni obraca się wokół osi wzdłużnej co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, wytwarza się rurową, naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, zawierającą elektrycznie naładowane mikrowłókna, a następnie rozdziela się ją wzdłuż kierunku zasadniczo równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej utworzonej przez wybrany punkt na powierzchni tworzącej, po czym wstęgę umieszcza się na powierzchni wsporczej.

Sposób wytwarzania maski dopasowanej co najmniej na nos i usta użytkownika, posiadającej element filtrujący powietrze przed wdychaniem zawierający naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien wydmuchanych w stanie roztopionym umieszczoną na powierzchni wsporczej, charakteryzuje się tym, że w kolektorze posiadającym cylindryczną powierzchnię tworzącą kolektora, obracającą się wokół osi

PL 196 251B1 wzdłużnej i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca kolektora do drugiego końca kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, a wybrany punkt na tej powierzchni obraca się wokół osi wzdłużnej co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, wytwarza się rurową, naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, zawierającą elektrycznie naładowane mikrowłókna, a następnie rozdziela się ją wzdłuż kierunku zasadniczo równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej utworzonej przez wybrany punkt na powierzchni tworzącej, po czym wstęgę umieszcza się na powierzchni wsporczej z miskowo ukształtowaną porowatą powierzchnią wsporczą.

Wielowarstwowa wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że składa się z wielu połączonych ze sobą warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, posiadających dwie wyodrębnione krawędzie, gdzie co najmniej jedna warstwa zawiera osłabioną krawędź, przy czym osłabiona krawędź jest usytuowana pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami, oraz wyodrębnione krawędzie i osłabiona krawędź są równoległe do siebie.

Korzystnie, włókna dmuchane w stanie roztopionym w każdej z warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym określają kierunek wzdłużny, a ponadto kierunki wzdłużne każdej z warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym są równoległe do siebie.

Korzystnie, wszystkie warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym posiadają osłabioną krawędź, przy czym osłabione krawędzie są równoległe do wyodrębnionych krawędzi wstęgi.

Wielowarstwowa wstęga korzystnie posiada warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawierające co najmniej jedną pośrednią warstwę włókien dmuchanych w stanie roztopionym usytuowaną pomiędzy dwiema różnymi warstwami włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Korzystnie wstęga według wynalazku, zawiera co najmniej trzy warstwy pośrednie pomiędzy pierwszą a drugą warstwą, z których każda zawiera osłabioną krawędź oraz warstwy włókien zawierają elektrycznie naładowane mikrowłókna.

Maska dopasowana co najmniej na nos i usta użytkownika, posiadająca element filtrujący powietrze przed wdychaniem, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że element filtrujący zawiera wielowarstwową wstęgę, posiadającą dwie wyodrębnione krawędzie, złożoną z warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, gdzie co najmniej jedna z warstw posiada osłabioną krawędź usytuowaną równoległe pomiędzy dwoma wyodrębnionymi krawędziami, przy czym warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawierają elektrycznie naładowane mikrowłókna.

Wielowarstwowe wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku są wytwarzane na kolektorze posiadającym powierzchnię tworzącą w kształcie zasadniczo cylindrycznym, przy czym ta powierzchnia tworząca obraca się wokół osi wzdłużnej cylindra. Powierzchnia tworząca obracając się, równocześnie jest przemieszczana równolegle do lub wzdłuż osi wzdłużnej. Na skutek tego dowolny punkt na powierzchni tworzącej porusza się wzdłuż linii śrubowej podczas wytwarzania wstęgi.

Ponieważ powierzchnia tworząca obraca się wokół osi wzdłużnej przy równoczesnym przemieszczaniu się równolegle do osi wzdłużnej, w każdej warstwie włókien dmuchanych w stanie roztopionym powstają osłabione krawędzie wzdłuż linii śrubowej na cylindrycznej powierzchni tworzącej.

Stosowany separator do rozdzielania rurowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, ustawiony jest pod pewnym kątem względem osi wzdłużnej cylindrycznej powierzchni tworzącej. Kąt ten jest równy kątowi pochylenia linii śrubowej tworzonej przez osłabione krawędzie podczas wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Płaska wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym utworzona po rozdzieleniu rurowej wielowarstwowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym pod kątem pochylenia linii śrubowej ma dwie wyodrębnione krawędzie, które mają grubość zasadniczo taką samą jak grubość reszty wstęgi i nie wymaga obcinania ani dalszej obróbki przed użyciem wstęgi w innych procesach.

Podczas rozdzielania rurowej wielowarstwowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w kierunku zasadniczo równoległym do linii śrubowej, w celu wytworzenia płaskiej wielowarstwowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, następują zmiany gęstości lub gramatury wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, spowodowane osłabionymi krawędziami, które są równoległe do krawędzi utworzonej płaskiej wstęgi. Jest to wyraźna różnica w stosunku do znanych rurowych wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, które są rozcinane wzdłużnie, co powoPL 196 251B1 duje, że osłabione krawędzie przebiegają przez wstęgę pod pewnym kątem nachylenia względem linii środkowej płaskiej wstęgi.

Wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku różnią się od znanych wstęg swą wielowarstwową strukturą, w której osłabione krawędzie są zawarte wewnątrz wstęgi i są usytuowane zasadniczo równolegle do wyodrębnionych krawędzi wstęgi. Ponieważ wyroby z włókien dmuchanych w stanie roztopionym są zwykle wytwarzane z wielu warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, można znacznie zmniejszyć zmiany gramatury wprowadzane przez osłabione krawędzie. Warstwy wstęgi, które kończą się w osłabionych krawędziach, stanowią tylko ułamek ogólnej gramatury wstęgi jako całości. Ponadto wszelkie zmiany gramatury wprowadzane przez niejednorodności w poprzek matrycy lub matryc użytych do wytwarzania wyrobów mogą być również zmniejszone dzięki wielowarstwowej naturze tych wyrobów. Śrubowa natura procesu w naturalny sposób przemieszcza takie zmiany na szerokości wstęgi, tak że nie będą one zwykle usytuowane zgodnie ze sobą na grubości wstęgi. Ponieważ proces ten powoduje, że osłabiana krawędź jest zawarta w wynikowej wstędze, zaletą wynalazku jest to, że eliminuje on powstawanie odpadów spowodowanych poprzednio koniecznością usuwania osłabionej krawędzi z wyrobu.

Te i inne właściwości i zalety wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, urządzeń do wytwarzania ich oraz sposobów ich wytwarzania opisano bardziej szczegółowo poniżej.

Objaśnienie stosowanych terminów

W odniesieniu do wynalazku następujące określenia mają następujące definicje: kolektor - oznacza urządzenie do zbierania włókien dmuchanych w stanie roztopionym; osłabiona krawędź - oznacza część warstwy włóknistej wstęgi dmuchanej w stanie roztopionym, w której gęstość i gramatura wstęgi maleje na skutek rozproszenia włókien; powierzchnia kształtująca - oznacza tę część kolektora, na której włókna dmuchane w stanie roztopionym są osadzane po opuszczeniu źródła włókien dmuchanych w stanie roztopionym; wzór śrubowy - oznacza wzór utworzony w kształcie linii śrubowej, inaczej mówiąc zbliżony do drogi gwintu śruby;

kąt linii śrubowej - oznacza kąt tworzony przez wzór śrubowy z płaszczyzną prostopadłą do osi wzdłużnej;

połączone warstwy - oznacza warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym, które są połączone ze sobą na przykład przez splątanie ze sobą włókien pomiędzy różnymi warstwami, czynnik wprowadzony w celu połączenia warstw (na przykład żywica, klej itd.) i/lub obróbkę (na przykład mocowanie szpilkami, zgrzewanie itd.);

warstwa pośrednia - oznacza warstwę włókien dmuchanych w stanie roztopionym usytuowaną pomiędzy pierwszą a drugą warstwą wielowarstwowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym;

oś wzdłużna - oznacza środkową oś, wokół której obraca się cylindryczna powierzchnia tworząca; kierunek wzdłużny - oznacza kierunek ruchu powierzchni tworzącej podczas kształtowania rurowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym; warstwa włókien dmuchanych w stanie roztopionym oznacza, wraz z odmianami tego określenia, włókninę, która zawiera włókna dmuchane w stanie roztopionym i ewentualnie inne składniki utworzone na kolektorze lub innej powierzchni podczas jednego przejścia przy źródle włókien dmuchanych w stanie roztopionym;

wstęga włókien dmuchanych w stanie roztopionym - oznacza włókninę, która zawiera włókna dmuchane w stanie roztopionym i ewentualnie inne składniki i która ma wystarczającą integralność, by można manipulować nią jak matą; a wyodrębniona krawędź - oznacza krawędź wielowarstwowej wstęgi włókien dmuchanych w stanie roztopionym, która jest fizycznie wyodrębniona od drugiej krawędzi wstęgi dowolnym odpowiednim sposobem, na przykład przez rozcięcie, rozdarcie itp.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 jest widokiem perspektywicznym części jednej wielowarstwowej wstęgi 10 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, która ma dwie wyodrębnione krawędzie 12 i 14, fig.2 jest powiększonym przekrojem poprzecznym w rozłożeniu na części wielowarstwowej wstęgi 10 włókien dmuchanych w stanie roztopionym z fig. 1 wzdłuż linii 2-2, fig. 3 jest powiększonym przekrojem poprzecznym w rozłożeniu na części alternatywnej wielowarstwowej wstęgi 110 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, fig. 4 przedstawia maskę 16 respiratora zawierającą wielowarstwową wstęgę włókien dmuchanych w stanie roztopionym jako filtr według

PL 196 251B1 przedmiotowego wynalazku, fig. 5 jest widokiem perspektywicznym urządzenia, które zawiera kolektor 30 użyteczny przy wytwarzaniu wielowarstwowej wstęgi włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, fig. 6 jest widokiem korzystnej powierzchni kształtującej użytej w kolektorze 30 do urządzenia z fig. 5 wzdłuż linii 6-6 z fig. 5, fig. 6A jest powiększonym częściowym przekrojem przedstawiającym układ przenoszenia napędu do obracania pasów 40a i 40b w urządzeniu z fig. 5 i 6, fig. 6B jest schematycznym widokiem końcowym układu przenoszenia napędu użytego do doprowadzania napędu do wałów 42, które obracają pasy 40a i 40b wzdłuż osi wzdłużnej 32 i obracają cały kolektor 30 wokół osi wzdłużnej 32, fig. 6C jest powiększonym częściowym przekrojem zagnieżdżonych pasów 40a i 40b w kolektorze 30 z fig. 5 wzdłuż linii 6C-6C, fig. 7 przedstawia schematycznie rurową wielowarstwową wstęgę 280 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku oraz urządzenie 230 do kształtowania takiej wstęgi według wynalazku, fig. 8A-8C są powiększonymi przekrojami w rozłożeniu na części alternatywnych wielowarstwowych wstęg 210, 210' i 210'' włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, fig. 9 przedstawia schematycznie alternatywną rurową wielowarstwową wstęgę 380 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, fig. 10 przedstawia schematycznie inną rurową wielowarstwową wstęgę 380 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku, fig. 11 przedstawia schematycznie proces wytwarzania wykorzystujący wielowarstwową wstęgę 510 włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku.

Przedmiotowy wynalazek przewiduje wielowarstwowe wyroby wielowarstwowe z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, gdzie warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym mogą kończyć się osłabioną krawędzią, która jest zasadniczo równoległa do kierunku wzdłużnego warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym w wyrobie. Osłabiona krawędź każdej warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym nie musi być obcinana i może być zawarta w wyrobie. W wielu przypadkach wyrób wielowarstwowy z włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest wytwarzany w postaci wstęgi, która ma linię środkową przebiegającą w kierunku wzdłużnym pomiędzy dwiema wyodrębnionymi krawędziami. W wstędze takiej osłabione krawędzie są zasadniczo równoległe do linii środkowej wstęgi.

Włókna dmuchane w stanie roztopionym stosowane według przedmiotowego wynalazku mogą mieć zasadniczo dowolną wielkość lub średnicę, pod warunkiem, że włókna te mogą być dmuchane w stanie roztopionym w celu utworzenia wstęg i wyrobów, jak opisano tu. Korzystnymi włóknami dmuchanymi w stanie roztopionym mogą być mikrowłókna, zależnie od zastosowania. Mikrowłókna są to włókna, które mają średnicę przeciętnie około 10 mikrometrów (mm) lub mniejszą, mierząc zasadniczo poprzecznie do najdłuższego wymiaru włókna. Mikrowłókna mogą oferować lepszą skuteczność filtracji i inne korzystne właściwości przy stosowaniu w różnych wyrobach.

W pewnych zastosowaniach zorientowane włókna dmuchane w stanie roztopionym mogą być pożądane w celu zwiększenia wytrzymałości wstęgi. Przykłady procesów użytecznych przy tworzeniu zorientowanych włókien dmuchanych w stanie roztopionym można znaleźć w amerykańskich opisach patentowych nr US 4 988 560 (Meyer i inni) oraz US 5 141 699 (Meyer i inni). Włókna te mogą być wykonane z jednego jednorodnego materiału polimerowego, albo mogą zawierać jeden lub więcej polimerów, na przykład w postaci dwuskładnikowej, jak opisano w amerykańskich opisach patentowych nr US 4 547 420 (Krueger i inni) lubUS 4 729 371 (Krueger i inni).

Do włóknin z włókien dmuchanych w stanie roztopionym można wprowadzić ładunek elektryczny, jak opisano na przykład w amerykańskim opisie patentowym nr US 5 496 507 (Angadjivand i inni, amerykańskim opisie patentowym nr US 5 057 710 (Nishiura i inni), amerykańskim opisie patentowym nr US 592,815 (Nakao) oraz amerykańskim opisie patentowym nr US 4 215 682 (Kubik i inni).

Włókna, które zawierają polipropylen, mogą być odpowiednie do przyjmowania i trzymania trwałego ładunku elektrycznego. Innym polimerem, który może nadawać się do wytwarzania elektretowych włókien dmuchanych w stanie roztopionym, jest poli(4-metylo-1-penten) sam lub w połączeniu z polipropylenem.

Materiały włókniste mogą zawierać dodatki opisane w amerykańskich opisach patentowych nr US 5 025 052 i US 5 099 026 (Crater i inni), oraz w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr US 08/514 866 (Rousseau i inni) i mogą również mieć małe zawartości ekstrahowanych węglowodorów w celu polepszenia osiągów; na przykład amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US 08/941,945 (Rousseau i inni). Włókniste wstęgi mogą być również wytwarzane tak, aby miały zwiększoną odporność na mgłę olejową, jak opisano w amerykańskich opisach patentowych nr US 5 411 576 i US 5 472 481

PL 196 251B1 ( Jones i inni) oraz w amerykańskich opisach patentowych nr US 08/941 270 i US 08/941 864 (Rousseau i inni), albo też mogą być one wytwarzane jak opisano w amerykańskim opisie patentowym nr US 5-706 804 (Baumann i inni). Jak opisano w wielu patentach wymienionych w tym ustępie, włókna mogą zawierać pewne węglowodory fluorowane nadające się do przetwarzania w stanie roztopionym, na przykład fluorowane oksazolidynony i piperazyny oraz związki i oligomery, które zawierają cząstki nadfluorowane. Stosowanie takich dodatków może być szczególnie korzystne dla jakości naładowanej elektrycznie wstęgi wykorzystywanej jako filtr.

W dalszej części opisu przyjmuje się, że sposoby wytwarzania wstęgi i urządzenia używane przy tym sposobie działają w stałym procesie ciągłym, w którym kolektor porusza się ze stałą prędkością zarówno obrotowo jak i wzdłużnie. Podczas zmian procesu niektóre zależności przestrzenne mogą być jednak utrzymane. Przykładowo, jeżeli kąt linii śrubowej zostaje zmieniony przy zmianach prędkości obrotowej kolektora lub prędkości, z którą rurowa wstęga przemieszcza się wzdłuż kolektora, osłabione krawędzie mogą nie być równoległe do wyodrębnionych krawędzi, aż proces powróci do stanu stałego i zostaną przywrócone zależności przestrzenne. Nawet podczas takich zmian procesu osłabione krawędzie mogą być jednak zasadniczo równoległe do wyodrębnionych krawędzi.

Figura 1 przedstawia część jednej ilustracyjnej wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Wstęga 10 może być wytwarzana w oddzielnym odcinku w kierunku wzdłużnym, albo też może być traktowana jako posiadająca nieskończoną długość w kierunku wzdłużnym podczas wytwarzania.

Wstęga 10 korzystnie zawiera środkową linię 11 i dwie wyodrębnione krawędzie 12 i 14, które są utworzone podczas wytwarzania płaskiej wstęgi 10 ze wstęgi rurowej, jak opisano poniżej. Wyodrębnione krawędzie 12 i 14 są korzystnie zasadniczo równoległe do linii środkowej 11 wstęgi i do siebie. Ponadto kierunek wzdłużny, określony przez ruch wybranego punktu na powierzchni kształtującej kolektora używanego do wytwarzania wstęgi 10, jest również równoległy do środkowej linii 11 i wyodrębnionych krawędzi 12 i 14.

Grubość lub gramatura wstęgi jest korzystnie zasadniczo stała pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami. Ta właściwość wstęg według wynalazku z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wyraźnie różni je od wstęg wytwarzanych w konwencjonalnych procesach, gdzie grubość lub gramatura zasadniczo zmniejsza się przy krawędziach wstęgi.

Wyodrębnione krawędzie 12 i 14 przedstawiono na fig.1 jako linie proste, ale te krawędzie 12 i 14 mogą mieć również inne kształty, takie jak kształt sinusoidalny lub inne kształty falowe. W każdym przypadku jednak krawędzie 12 i 14 wstęgi będą przebiegały zasadniczo w kierunkach równoległych do środkowej linii 11 wstęgi.

Sposoby wykorzystywane do tworzenia wyodrębnionych krawędzi 12 i 14 mogą być różne. W niektórych okolicznościach krawędzie te mogą być cięte sposobami obejmującymi, ale bez ograniczenia, cięcie nożem, laserem, strumieniem wody, cięcie ultradźwiękowe, cięcie gorącym drutem, płomieniem itd. Alternatywnie wobec cięcia krawędzie 12 i 14 wstęgi mogą być tworzone w procesie obrotowego wycinania matrycowego, albo też mogą być tworzone przez kontrolowane rozrywanie wstęgi według określonego wzoru. Przykładowo może być pomocne perforowanie, marszczenie lub inne modyfikowanie rurowej wstęgi przed rozerwaniem, by pomagać w kontrolowaniu kierunku rozrywania.

Figura 2 przedstawia różne warstwy wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Wymiary i właściwości przedstawione na fig. 2 są przesadzone dla celów ilustracji. Wstęga 10 korzystnie zawiera wiele połączonych ze sobą warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, przy czym każda warstwa jest kolejno osadzana, jak to zostanie szczegółowo opisane poniżej.

Warstwami zawartymi we wstędze 10 są pierwsza warstwa 20, pośrednie warstwy 22 i 24 oraz druga warstwa 26. Zarówno pierwsza warstwa 20 jak i druga warstwa 26 zawierają osłabione krawędzie 21 i 27. Te osłabione krawędzie 21 i 27 są wynikiem procesu osadzania włókien dmuchanych w stanie roztopionym, w którym gramatura jest stopniowo zmniejszana do zera przy krawędziach warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym, wytwarzanych przez źródło włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

W znanych procesach wytwarzania płaskiej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym osłabione krawędzie byłyby usytuowane przy zewnętrznych bocznych krawędziach utworzonej wstęgi, gdzie zwykle byłyby obcinane i wyrzucane jako materiał odpadowy. Według przedmiotowego wynalazku osłabione krawędzie 21 i 27 są jednak zawarte w wielowarstwowej wstędze 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w taki sposób, że wytwarza się wstęgę 10 posiadającą dwie wyodręb8

PL 196 251B1 nione krawędzie 12 i 14, co najmniej jedną osłabioną krawędź usytuowaną pomiędzy dwiema wyodrębnionymi krawędziami 12 i 14 i równoległą do tych krawędzi 12 i 14 oraz co najmniej jedną parę złączonych warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

W korzystnej wielowarstwowej wstędze z włókien dmuchanych w stanie roztopionym każda warstwa jest korzystnie połączona przez splątanie włókien z co najmniej warstwą bezpośrednio sąsiadującą. W przedstawionej wstędze 10 dmuchane w stanie roztopionym włókna pierwszej warstwy są korzystnie splątane z dmuchanymi w stanie roztopionym włóknami pośredniej warstwy 22, które z kolei są splątane z dmuchanymi w stanie roztopionym włóknami pośredniej warstwy 24, które są splątane z dmuchanymi w stanie roztopionym włóknami w drugiej warstwie 26. Ponadto warstwy, które nie sąsiadują bezpośrednio ze sobą, mogą również być połączone ze sobą zależnie od grubości warstwy, osadzanych włókien i procesu używanego przy osadzaniu włókien. Przykładowo dmuchane w stanie roztopionym włókna pierwszej warstwy 20 mogą być splątane z dmuchanymi w stanie roztopionym włóknami zarówno w pośredniej warstwie 22 jak i w pośredniej warstwie 24 w niektórych przypadkach, jeśli przykładowo każda warstwa jest wystarczająco cienka, by umożliwić takie splątanie.

Korzystny mechanizm wzajemnego łączenia warstw wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest korzystnie taki sam jak przy tworzeniu oddzielnych warstw. Inaczej mówiąc, proces polega na skierowaniu źródła dmuchanych w stanie roztopionym włókien ku co najmniej jednej już utworzonej warstwie lub warstwom włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Dmuchane w stanie roztopionym włókna różnych warstw 20, 22, 24 i 26 wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym korzystnie zostają splątane ze sobą w takim samym procesie, jaki jest stosowany do splątania ze sobą poszczególnych włókien tworzących każdą warstwę. W rezultacie zwykle nie potrzeba żadnego dodatkowego materiału ani żadnej dodatkowej obróbki do połączenia różnych warstw ze sobą w celu utworzenia końcowej wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Przykładowo nie potrzeba żadnego dodatkowego kleju, żywicy itd. ani żadnej obróbki, takiej jak zgrzewanie punktowe, by mocować ze sobą poszczególne warstwy 20, 22, 24 i 26.

W pewnych okolicznościach dodatkowe czynniki lub etapy obróbki mogą być czasami stosowane, by w sposób zamierzony wspomagać łączenie się ze sobą warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, by utworzyć gotową wstęgę 10. Przykładowo w każdą warstwę lub pomiędzy sąsiednie warstwy można wprowadzać żywicę, klej lub inne czynniki, by wspomagać wzajemne łączenie warstw.

Przekrój pokazany na fig. 2 jest poprowadzony w kierunku linii przecięcia 2-2 poprzez wstęgę 10 (wzdłuż krawędzi 12 i 14), na skutek czego kierunek przekroju pokazanego na fig. 2 jest również zasadniczo zgodny z kierunkiem wzdłużnym. Patrząc w kierunku wzdłużnym przekrój wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym z fig. 2 pokazuje inną właściwość przedmiotowego wynalazku, mianowicie przestrzenną zależność osłabionych krawędzi 21 i 22 względem wyodrębnionych krawędzi 12 i 14. W wielowarstwowej wstędze 10 włókien dmuchanych w stanie roztopionym osłabione krawędzie 21 i 27 są równoległe do wydzielonych krawędzi 12 i 14 wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym (patrz również fig. 1). Jest to wyraźna różnica wobec innych rurowych wstęg, które są rozcinane wzdłużnie, by utworzyć płaską wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. W takich wstęgach osłabione krawędzie, które są tworzone podczas wytwarzania rurowych wstęg, przebiegają pod pewnym kątem poprzez wstęgę, tworząc przez to kąt skosu względem środkowej linii płaskiej wstęgi. Jest to spowodowane wzdłużnym rozcinaniem rurowej wstęgi. Jednakże według przedmiotowego wynalazku rurowa wielowarstwowa wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest rozcinana śrubowo i uzyskiwana płaska wielowarstwowa wstęga 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawiera osłabione krawędzie, które przebiegają równolegle do wyodrębnionych krawędzi 12 i 14.

Inną właściwością wstęg 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest wielowarstwowa struktura gotowej wstęgi 10. Chociaż na fig. 2 pokazano tylko dwie pośrednie warstwy 22 i 24, każda tych pośrednich warstw 22, 24 może być sama utworzona z wielu oddzielnych warstw, tak że wielowarstwowa wstęga 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym może być utworzona z 3-7 lub większej liczby kolejno tworzonych warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, wliczając pierwszą i drugą warstwę oraz co najmniej jedną warstwę pośrednią. Przy tworzeniu wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym procentowe zmiany gęstości lub gramatury na skutek osłabionych krawędzi 21i 27są znacznie zmniejszone.

W przypadku dwóch wstęg mających taką samą gramaturę można korzystnie zastosować większą liczbę warstw, ponieważ zwiększenie liczby warstw zwykle zmniejsza zmiany gramatury wstęgi

PL 196 251B1 w poprzek wstęgi. W takiej konstrukcji gramatura każdej oddzielnej warstwy jest zwykle zmniejszana w celu skompensowania zwiększonej liczby warstw. Przykładowo wielowarstwowa wstęga 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym korzystnie zawiera co najmniej jedną warstwą pośrednią pomiędzy pierwszą, a drugą warstwą 20 i 26. Korzystniej wielowarstwowa wstęga 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawiera około czterech lub więcej warstw pośrednich pomiędzy pierwszą i drugą warstwą 20 i 26. Preferencje zmieniają się jednak w zależności od zamierzonego zastosowania wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym i od wielu różnych innych czynników, takich jak żądana całkowita gramatura, minimalna gramatura każdej warstwy itd.

Jak pokazano na fig. 1 część wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym może być cięta matrycowo, wykrawana lub inaczej oddzielana od wstęgi 10, aby utworzyć wielowarstwowy wyrób 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Takie wyroby 18 mogą mieć właściwości unikatowe dla wielowarstwowych wyrobów 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wytwarzanych z wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Wśród tych właściwości jest taka, że wyrób 18 zawiera wiele warstw, jak opisano powyżej.

Ponadto, niezależnie od kształtu wielowarstwowego wyrobu 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym włókna dmuchane w stanie roztopionym w każdej z tych warstw zwykle wykazują wykrywalny kierunek wzdłużny świadczący o śrubowym ruchu kolektora, na którym wstęga 10 była tworzona. Ponadto kierunki wzdłużne wykazywane przez włókna dmuchane w stanie roztopionym w każdej z warstw w wielowarstwowym wyrobie 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym zwykle są równoległe do siebie, ponieważ warstwy są tworzone na tym samym kolektorze.

Kierunek wzdłużny kolektora, na którym tworzona jest wstęga 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, można określić według jednego sposobu na podstawie wytrzymałości wstęgi na rozciąganie. Wytrzymałość wstęgi 10 na rozciąganie jest zasadniczo większa w kierunku poprzecznym niż w kierunku wzdłużnym (odpowiadającym linii środkowej wstęgi, jak opisano powyżej). W rezultacie ewentualne osłabione krawędzie wielowarstwowego wyrobu 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym będą zorientowane zasadniczo poprzecznie do osi maksymalnej wytrzymałości na rozciąganie.

Kierunek wzdłużny można również określić na podstawie kształtów pęczków włókien w warstwach włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Kiedy tworzone są wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, normalnym zjawiskiem jest, że niektóre włókna sklejają się ze sobą i tworzą pęki włókien. Takie pęki włókien normalnie układają się we wstędze na kształt łuku zwróconym w kierunku wzdłużnym. Badanie wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym lub wyrobu 18 np. na podświetlonym stole, powinno umożliwić wykrycie orientacji pęków włókien.

Zależnie od tego, z której części wstęgi 10 pochodzą wielowarstwowe wyroby 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, wielowarstwowe wyroby 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym mogą również zawierać jedną lub więcej osłabionych krawędzi 21 i 27, zawartych we wstędze 10, jak opisano powyżej. Te osłabione krawędzie 21 i 27 byłyby zasadniczo widoczne jako równoległe do kierunków wzdłużnych określonych przez włókna dmuchane w stanie roztopionym w każdej z warstw tworzących wielowarstwowe wyroby 18 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Figura 3 przedstawia w przekroju poprzecznym inną wielowarstwową wstęgę 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Podobnie jak na fig. 2, również tu przedstawienie jest schematyczne, a różne proporcje zostały przesadzone dla celów ilustracji. Wstęga 110 zawiera pierwszą część 120 włókien dmuchanych w stanie roztopionym i drugą część 122 włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Każda z tych części 120 i 122 korzystnie zawiera osłabioną krawędź z włókien dmuchanych w stanie roztopionym na skrajnych zewnętrznych warstwach w tych częściach wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, jak opisano powyżej w odniesieniu do wielowarstwowej wstęgi 10 włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Te osłabione krawędzie korzystnie przebiegają równolegle do wyodrębnionych krawędzi 112 i 114 wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, jak to również przedstawiono powyżej w odniesieniu do wielowarstwowej wstęgi 10 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Zarówno pierwsza część 120 jak i druga część 122 może zawierać jedną lub więcej kolejno nakładanych warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Pomiędzy pierwszą a drugą częścią wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym usytuowana jest pośrednia część 124 wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Ta pośrednia część 124 może również zawierać jeden lub więcej materiałów innych niż włókna dmuchane w stanie roztopionym. Te inne materiały mogą być w rodzaju folii, cząstek, włókien, cieczy i ich połączenia. Przykładowo pośrednia część 124 może zawierać węgiel aktywny, aby poma10

PL 196 251B1 gać w usuwaniu zanieczyszczeń gazowych i/lub parowych (patrz np. w amerykański opis patentowy nr US 3971373 Braun). W innej odmianie pośrednia część 124 może zawierać membranę posiadającą żądane właściwości, takie jak ograniczona przenikalność itd. Pośrednia część 124 wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym może zawierać lub zawiera zasadniczo te inne materiały, albo też pośrednia warstwa 124 może zawierać takie dodatkowe materiały/warstwy oprócz jednej lub większej liczby warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Wstęga 110 może również zawierać jeden lub więcej elementów takich jak włókno lub nić 128, która przebiega zasadniczo równolegle do wyodrębnionych krawędzi 112 i 114 wstęgi 110. Przykłady odpowiednich elementów 128 obejmują sznury jednowłóknowe, tkane nici, paski itd. Te dodatkowe elementy 128 mogą być przewidziane w celu polepszenia wytrzymałości wstęgi 110 lub utworzenia linii, wzdłuż której wstęgę 110 można rozrywać, zaginać itd.

Jeśli materiały inne niż włókna dmuchane w stanie roztopionym w pośredniej części 124 i/lub elementach 128 nie łączą się spójnie ze sobą lub z włóknami dmuchanymi w stanie roztopionym w reszcie wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, może być pożądane zastosowanie jednego lub więcej czynników albo przeprowadzenie innych etapów procesu (takich jak zgrzewanie), aby pomóc w spajaniu włókien dmuchanych w stanie roztopionym z tymi materiałami. Przykładowo może być pożądane zastosowanie klejów, żywic itd., aby pomóc w uzyskaniu wystarczającego mocowania warstw 120 i 122 włókien dmuchanych w stanie roztopionym do materiałów innych niż włókna dmuchane w stanie roztopionym w pośredniej części 124 i/lub elementach 128. Alternatywnie lub dodatkowo wobec tych czynników część pośrednia 124 wielowarstwowej wstęgi 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym może zawierać przynajmniej trochę włókien dmuchanych w stanie roztopionym, by wspomagać chwytanie, spajanie lub splątywanie z różnymi materiałami innymi niż włókna dmuchane w stanie roztopionym w wielowarstwowej wstędze 110 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Wielowarstwowe wyroby z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według wynalazku, takie jak wyrób 18 przedstawiony na fig. 1 powyżej, mogą być zawarte w wielu różnych produktach, w których mogą być wykorzystywane właściwości wyrobów według wynalazku. Jednym rodzajem wyrobu, w którym mogą być zawarte wielowarstwowe wyroby z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, jest maska zakładana na drogi oddechowe człowieka, by uniemożliwić dostawanie się zanieczyszczeń do dróg oddechowych użytkownika i/lub chronić inne osoby lub przedmioty przed patogenami lub innymi skażeniami wydychanymi przez użytkownika takiej maski oddechowej. Określenie -maska- użyte w związku z przedmiotowym wynalazkiem oznacza urządzenie przeznaczone do spełniania jednego z tych celów i obejmuje respiratory i maski filtrujące na twarz.

Figura 4 przedstawia jedno wykonanie maski 16, która zawiera porowaty korpus 17 i mocujące paski 19. Korpus 17 maski może stanowić wielowarstwowy wyrób z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według wynalazku jako element filtrujący cząstki. Korpus maski zawiera zasadniczo strukturę wsporczą, taką jak warstwa kształtująca, która wspiera element filtrujący. W innych respiratorach zasadnicza część korpusu maski jest wykonana z materiału, który zasadniczo nie przepuszcza powietrza (patrz np. amerykański opis patentowy nr US 5 062 421 Burns i in., gdzie opisano element twarzowy z elastomerycznego kauczuku lub patent US Re 35 062, Brostrom in.). W maskach tych wielowarstwowe wyroby z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według wynalazku mogą być wykorzystywane jako filtr zatrzymujący cząstki, który jest wsparty na wkładach filtrujących. Maski posiadające kształt miskowy, pokazany na fig. 4, opisano przykładowo w amerykańskim opisie patentowym nr US 5307 796 (Kronzer i In.) w amerykańskim opisie patentowym nr US 4 807 619 (Dyrud i in.) oraz w amerykańskim opisie patentowym nr US 4536 440 (Berg). Maski według wynalazku mogą mieć inne kształty, takie jak maski płaskie, alternatywne maski w kształcie miski oraz maski zawierające zespoły filtracyjne. Patrz przykładowo amerykański opis patentowy nr US Re 28.102 (Mayhew); US 3 971 373 (Braun); US 4 215 682 (Kubik i in.); US 4 419 993 (Peterson); 4 547 420 (Krueger i in.); US 4729 371 (Krueger i in.); US 4795668 (Krueger i in.); oraz 4 827 924 (Japtunich).

Figura 5 przedstawia część urządzenia do wytwarzania wielowarstwowych wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Część urządzenia przedstawionego na fig. 5 zawiera kolektor 30, który stanowi zasadniczo cylindryczną powierzchnię obrotową wokół wzdłużnej osi 32 w kierunku 34. Oprócz obracania się wokół osi wzdłużnej 32 powierzchnia tworząca kolektora 30 porusza się również korzystnie wzdłuż długości wzdłużnej osi 32 w kierunku oznaczonym strzałką 36. W rezultacie dowolny wybrany punkt na powierzchni tworzącej kolektora 30 porusza się zasadniczo wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż wzdłużnej osi 32 od pierwszego końca 42 kolektora do drugiego końca 44 kolektora.

PL 196 251B1

Przedstawione urządzenie zawiera również źródło 38 włókien dmuchanych w stanie roztopionych, które jest skierowane na powierzchnię tworzącą kolektora 30. To źródło 38 korzystnie przebiega wzdłuż przynajmniej części długości kolektora 30, przy czym jeden koniec źródła 38 jest usytuowany w pobliżu pierwszego końca 31 kolektora, a przeciwny koniec źródła 38 jest usytuowany dalej na długości kolektora 30, bliżej drugiego końca 33 kolektora.

Korzystnym źródłem 38 włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest dysza, chociaż zasadniczo rozważane jest dowolne inne źródło włókien dmuchanych w stanie roztopionym, obejmujące, ale bez ograniczenia, kapilary, filiery itd. Korzystna dysza kieruje włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchnię tworzącą kolektora 30 zasadniczo wzdłuż linii prostej, która jest zasadniczo równoległa do osi wzdłużnej 32.

Włókna mogą być kierowane na kolektor 30 za pomocą znanych technik, takich jak opisane w publikacji Wente, Van. A., Superfine Thermoplastic Fibers, Industrial Engineering and Chemistry, wol. 48, s. 1342-1346 (1956), Raport nr 4364 Naval Research Laboratories, opublikowany 25 maja 1954 pod tytułem Manufacture of Superfine Organic Fibers, Wente, V.A.; Boone, C.D.; i Fluharty, E.L. oraz amerykański opis patentowy nr US 3971373 (Braun). Zwykle włókna są kierowane na kolektor 30 przez strumień gazu (zwykle powietrze) o dużej prędkości, który snuje włókna z wytłaczanego materiału.

Korzystny kolektor 30 zawiera powierzchnię tworzącą, która zawiera wiele obracających się pasów. Pasy te obracają się tak, że wstęgi utworzone na kolektorze 30 poruszają się w kierunku do drugiego końca 33 kolektora.

Figura 6 przedstawia kolektor 30 z fig. 5 z widoku wzdłuż linii 6-6 z fig. 5. Powierzchnia tworząca kolektora 30 zawiera pewną liczbę obracających się pasów 40a i 40b, a wszystkie te pasy obracają się w kierunku oznaczonym strzałką 36 na zewnątrz kolektora 30. Inaczej mówiąc, pasy 40a i 40b obracają się od pierwszego końca 31 kolektora do drugiego końca 33 kolektora.

Jak pokazano na fig. 6A, powierzchnia tworząca kolektora 30 jest złożona z szeregu umieszczonych na przemian długich pasów 40a i krótkich pasów 40b, aby zapewnić przestrzeń potrzebną elementom przenoszenia napędu, by przenosić napęd na rolki napędzające 41a i 41b, wspierające odpowiednio końce długich pasów 40a i 40b. Te pasy 40a i 40b są przedstawione w planarnym układzie sąsiadującym, inaczej mówiąc tak, jak gdyby cylinder został rozwinięty, aby lepiej przedstawić elementy przenoszenia napędu.

Jak pokazano tu, każdy wał wejściowy 42 napędu zawiera zewnętrzne napędzające koło łańcuchowe 43 i służy do dostarczania energii do pierwszej prostokątnej przekładni 44, która zawiera wyjściowy wał 45 napędzający rolkę napędową 41a. Przekładnia 44 zawiera również drugi wyjściowy wał 46 napędzający pasek synchronizujący 49, który przekazuje napęd na przenoszący wał 48. Przenoszący wał 48 napędza drugą prostokątną przekładnię 50, która zawiera wyjściowy wał 51 obracający napędową rolkę 41b, która napędza krótki pas 40b. Na skutek tego każdy z wejściowych wałów 12 napędza jeden z długich pasów 40a oraz sąsiedni krótki pas 40b w korzystnym urządzeniu kolektorowym 30.

Elementy służące do przenoszenia napędu na wejściowe wały 42 i odpowiednie koła łańcuchowe 43 przedstawiono na fig. 6B, gdzie widok końcowy pokazuje rozmieszczenie wejściowych wałów 42 i napędowych kół łańcuchowych 43 w kolektorze 30. Napędowe koła łańcuchowe 43 są umieszczone wokół wzdłużnej osi 32 kolektora 30, jak pokazano na fig. 6B. Koło 54 napędu pasa obraca się wokół wzdłużnej osi 32 i 30 przenosi napęd na poszczególne napędowe koła łańcuchowe 43 poprzez dwa łańcuchy 55i 56, które obracają się wraz z obrotem koła 54. Koło 54 napędu pasa jest korzystnie dołączone funkcjonalnie do napędowego koła łańcuchowego 57, które jest napędzane przez silnik 58 napędu pasa za pomocą oddzielnego łańcucha 59. Gdy silnik 58 napędzał łańcuch 59, napędowe koło łańcuchowe 57 obraca się i z kolei powoduje obrót koła 54 napędu pasa. Koło 54 napędu pasa napędza łańcuchy 55 i 56, które napędzają wejściowe wały 42 poprzez napędowe koła łańcuchowe 43.

Zestaw pasów 40a i 40b tworzących cylindryczny kolektor 30 obraca się wokół wzdłużnej osi 32 wykorzystując główne napędowe koło łańcuchowe 60, które otrzymuje napęd z głównego silnika napędowego 62 poprzez napędowy łańcuch 61. Główne napędowe koło łańcuchowe 60 jest dołączone funkcjonalnie do środkowego wału 52, którego środek jest usytuowany zgodnie z wzdłużną osią 32. Koło 54 napędu pasa i napędowe koło łańcuchowe 57 są korzystnie osadzone na środkowym wale 52, ale obracają się niezależnie od niego dzięki zastosowaniu łożysk usytuowanych pomiędzy środkowym wałem 52 a kołem 54 napędu pasa i napędowym kołem łańcuchowym 57.

PL 196 251B1

Ponieważ kolektor 30 zawiera oddzielne układy napędzania pasów 40a i 40b wzdłuż wzdłużnej osi 32 i równoczesnego obracania kolektora 30 wokół wzdłużnej osi 32, kąt pochylenia linii śrubowej ruchu wybranego punktu na powierzchni tworzącej kolektora może być kontrolowany. Alternatywnie można zastosować pojedynczy układ napędowy do napędzania zarówno obrotu pasów 40a i 40b jak i obrotu kolektora 30 wokół wzdłużnej osi 32, przy czym zmiany względnych prędkości ruchu przeprowadzane są przez regulację przełożenia. Zastosowanie dwóch oddzielnych układów napędowych zapewnia jednak możliwość dokonywania szybkiej zmiany tej zależności bez zatrzymywania maszyny.

Pasy 40a i 40b są korzystnie umieszczone ze stosunkowo niewielką szczeliną pomiędzy ich sąsiednimi krawędziami, tak że gdy włókna dmuchane w stanie roztopionym są kierowane na powierzchnię tworzącą kolektora 30 ze źródła 38, wówczas są one zdolne do tworzenia samonośnej warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Maksymalna szczelina pomiędzy krawędziami sąsiednich pasów 40a i 40b ma szerokość korzystnie około 3 mm lub mniej. Większe szczeliny mogą być również możliwe w zależności od materiałów tworzących włókna dmuchane w stanie roztopionym, wymiarów włókien dmuchanych w stanie roztopionym, prędkości osadzania na powierzchni tworzącej, odległości pomiędzy źródłem włókien dmuchanych w stanie roztopionym a powierzchnią tworzącą, temperatury powierzchni tworzącej itd.

Aby uzyskać tę małą szczelinę pomiędzy sąsiednimi pasami 40a i 40b pasy są korzystnie zagnieżdżone jeden w drugim. Jak pokazano na fig. 6C w powiększonym wyrwaniu kolektora 30 wzdłuż linii 6C-6C z fig. 5, krótkie pasy 40b są usytuowane częściowo wewnątrz długich pasów 40a po wewnętrznej stronie cylindra tworzonego przez pasy.

Liczba warstw w wielowarstwowej wstędze z włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest w urządzeniu zawierającym tylko jedno źródło 38 włókien dmuchanych w stanie roztopionym funkcją względnej prędkości obrotu kolektora 30 wokół osi 32, prędkości ruchu translacyjnego powierzchni tworzącej kolektora 30 w kierunku 36 i wymiaru wzdłuż osi 32, na którym źródło 38 osadza włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchni tworzącej kolektora 30. Przykładowo, jeżeli pożądana jest wielowarstwowa wstęga włókien dmuchanych w stanie roztopionym, posiadająca w przybliżeniu sześć warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, wówczas względna prędkość obrotu kolektora 30 wokół osi 32 w porównaniu z prędkością ruchu translacyjnego 36 będzie korzystnie taka, że dowolny punkt na powierzchni kolektora 30 przechodzi pomiędzy źródłem 38, a powierzchnią tworzącą kolektora 30w przybliżeniu sześć razy podczas jego ruchu śrubowego wokół i wzdłuż kolektora 30. Zmiana jednego lub większej liczby wymienionych powyżej czynników może mieć wpływ na liczbę warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, występujących w dowolnej wielowarstwowej wstędze z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wytwarzanej przy użyciu urządzenia i sposobu według przedmiotowego wynalazku.

Figura 7 przedstawia schematycznie jedną rurową wielowarstwową wstęgę 280 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym i cylindryczny kolektor 230, na którym jest tworzona ta wstęga. Fig. 7 przedstawia źródło 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym i separator 270 oprócz rurowej wstęgi 280. Rurowa wstęga 280 jest korzystnie tworzona na kolektorze 230 podobnym do kolektora 30 opisanego powyżej. Rurowa wstęga 280 jest przemieszczana wzdłuż osi wzdłużnej 232 w kierunku 236 z równoczesnym obrotem wokół osi 232 podczas tworzenia na kolektorze. Równoczesny ruch obrotowy i wzdłużny kolektora 230 poniżej źródła 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym tworzy osłabione krawędzie 221 i 227, jak pokazano na fig. 7, na rurowej wstędze 280 włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Śrubowa natura pierwszej osłabionej krawędzi 221 przedstawiona jest na fig. 7, gdzie powyżej źródła 238 pierwsza osłabiona krawędź 221 przebiega od skrajnej zewnętrznej lub skrajnej lewej części źródła 238, natomiast po obróceniu wokół kolektora ta sama pierwsza osłabiona krawędź 221 jest usytuowana w pewnej odległości na długości źródła 238 (wzdłuż osi 232). Podobnie przy skrajnym prawym lub przeciwległym końcu źródła 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym druga osłabiona krawędź 227, związana z płaską wielowarstwową wstęgą 210 włókien dmuchanych w stanie roztopionym przedstawiona jest jako przebiegająca od źródła 238 w kierunku wierzchu rurowej wstęgi 280.

Figura 7 przedstawia również separator 270, który rozdziela rurową wstęgę 280 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym na płaską wstęgę 210, posiadającą dwie wyodrębnione krawędzie 212 i 214. Kąt q, to znaczy kąt, przy którym separator 270 działa na rurową wstęgę 280 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, jest zasadniczo równy kątowi linii śrubowej określonemu przez zależność pomiędzy ruchem kolektora 230 i uzyskiwanej rurowej wstęgi 280 wokół wzdłużnej osi 232 w połączeniu

PL 196 251B1 z translacyjnym ruchem 236 wzdłuż osi wzdłużnej 232. Kąt linii śrubowej jest również kątem, według którego przebiegają osłabione krawędzie 221 i 227 względem osi 232.

Chociaż separator 270 jest przedstawiony jako usytuowany blisko końca kolektora 230 na fig. 7, separator 270 może być usytuowany w oddaleniu od kolektora 230 według przedmiotowego wynalazku. Nawet, gdy jest usytuowany w oddaleniu od kolektora 230, separator 270 rozdziela korzystnie rurową wielowarstwową wstęgę 280 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wzdłuż kierunku zasadniczo równoległego do kąta linii śrubowej, jak omówiono powyżej.

W rezultacie płaska wielowarstwowa wstęga 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym będzie miała zasadniczo stałą szerokość pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami 212 i 214. Ponadto ta wielowarstwowa wstęga 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawiera również osłabione krawędzie tworzone przez źródło 238, które w innym przypadku byłyby odcinane od wstęgi i wyrzucane. Druga osłabiona krawędź 227 jest widoczna na fig. 7, a pierwsza osłabiona krawędź jest usytuowana na przeciwległej powierzchni wielowarstwowej wstęgi 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

Po operacji rozdzielania przeprowadzanej przez separator 270 płaska wielowarstwowa wstęga 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym może być albo zwijana na szpulę do wykorzystania w innych procesach, albo też wstęga 210 może być przenoszona bezpośrednio do procesu produkcyjnego, w którym wykorzystywana jest wielowarstwowa wstęga 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Ponieważ wstęga 210 ma dwie wyodrębnione krawędzie 212 i 214, nie ma potrzeby dalszego obcinania krawędzi lub manipulowania materiałem odpadowym, jak omówiono powyżej, przez co ułatwione jest jej wykorzystywanie w takim bezpośrednim procesie produkcyjnym.

Separator 270 może być wytwarzany w wielu różnych postaciach i zasadniczo w ramach wynalazku rozważane jest dowolne urządzenie, które nadaje się do rozdzielania wstęgi. Przykłady odpowiednich separatorów 270 w postaci rozcinaczy obejmują, ale bez ograniczenia, noże, lasery, strumienie wody, źródła sygnału ultradźwiękowego, gorące druty, płomienie itd. Inne rozważane separatory mogą obejmować obrotowe matryce, lasery, strumienie wody lub płynu i inne urządzenia lub operacje przeznaczone do rozdzielania rurowej wielowarstwowej wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wzdłuż linii śrubowej.

Figura 7 przedstawia również źródło 290 podciśnienia dołączone do przewodu rozgałęźnego 292 usytuowanego przy jednym końcu kolektora 230. Ten przewód rozgałęźny 292 jest dołączony do źródła 290 podciśnienia przewodem 294. Przewód rozgałęźny 292 jest korzystnie usytuowany przy jednym końcu zasadniczo cylindrycznej powierzchni tworzącej kolektora 230. Wstęga 280 korzystnie jest utworzona na kolektorze 230 pod niewielkim podciśnieniem powietrza wytwarzanym przez źródło 290 podciśnienia, aby pomagać w usuwaniu powietrza i innych gazów zwykle używanych przy kierowaniu włókien dmuchanych w stanie roztopionym ku powierzchni tworzącej kolektora 230. Powierzchnia tworząca korzystnie jest przepuszczalna i na skutek tego stan podciśnienia w objętości tworzonej przez powierzchnię tworzącą może być połączony poprzez powierzchnię tworzącą.

Płaska wielowarstwowa wstęga 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym tworzona na kolektorze 230 zawiera wiele warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, w których osłabione krawędzie 221 i 227 są zawarte we wstędze 210 pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami 212 i 214. Dokładne miejsce usytuowania osłabionych krawędzi 221 i 227 jest jednakże zmienne w zależności od pewnej liczby czynników.

Figury 8A-8C przedstawiają różne zależności możliwe wewnątrz płaskiej wielowarstwowej wstęgi 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wytwarzanej przez działanie urządzenia kolektora 230. Szerokość każdej warstwy tworzonej przez źródło 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym (mierzona na osi wzdłużnej 232) powinna być co najmniej równa wymiarowi, na którym punkt na powierzchni tworzącej wędruje w jednym pełnym obrocie powierzchni tworzącej. Wymiar ten, inaczej mówiąc wymiar, na którym punkt na powierzchni tworzącej wędruje w jednym pełnym obrocie powierzchni tworzącej, czasami nazywany jest stopniem precesji. Jeżeli szerokość każdej warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest mniejsza niż stopień precesji, wówczas pomiędzy warstwami w kierunku wzdłużnym będą wytwarzane szczeliny. Dla uproszczenia dalszego opisu przyjęte zostanie, że szerokość warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest równa długości źródła 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Rzeczywista szerokość warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym na powierzchni tworzącej może jednak być zmieniana od długości źró14

PL 196 251B1 dła 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym przy różnych technikach wytwarzania w związku z kierunkiem przepływu powietrza itd.

Zależności przestrzenne pomiędzy osłabionymi krawędziami, a miejscem usytuowania osłabionych krawędzi pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami może zmieniać się zgodnie z zależnością pomiędzy długością źródła 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym wzdłuż osi wzdłużnej 232 w porównaniu z maksymalną szerokością w płaskiej wielowarstwowej wstęgi 210 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami, gdzie maksymalna szerokość wstęgi 210 jest określona przez stopień precesji kolektora. Maksymalna szerokość wstęgi 210 jest omawiana ze zrozumieniem, że wstęga 210 może być rozdzielana na dwie lub więcej węższych wstęg pod warunkiem, że łączna szerokość tych węższych wstęg nie może przewyższyć maksymalnej szerokości w, która jest funkcją stopnia precesji przy stabilnych warunkach działania.

Wstęga 210 przedstawiona na fig. 8A zawiera osłabione krawędzie 221 i 227 usytuowane bezpośrednio jedna nad drugą na grubości wstęgi 210. W układzie tym stosunek długości l (patrz fig. 7) źródła 237 (fig. 7) do szerokości w wstęgi 210 jest stosunkiem liczb całkowitych, inaczej mówiąc l : w wynosi w przybliżeniu 1:1, 2:1, 3:1 itd.

Figura 8B pokazuje, że zgodne usytuowanie osłabionych krawędzi 221' i 227' może występować w dowolnym punkcie na szerokości wstęgi 210' i jest określone tylko przez pierwotne usytuowanie separatora 270, za pomocą którego realizowane jest rozdzielanie rurowej wstęgi 280. Wstęga 210' jest również tworzona przez system, w którym stosunek długości źródła włókien dmuchanych w stanie roztopionym do szerokości w' wstęgi 210' jest stosunkiem liczb całkowitych, inaczej mówiąc, wynosi 1:1, 2:1, 3:1 itd.

Tam, gdzie długość źródła włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest mniejsza niż szerokość rozdzielonej wstęgi, otrzymuje się inną zależność pomiędzy osłabionymi krawędziami. Jak pokazano na fig. 8C, wielowarstwowa wstęga 210'' z włókiendmuchanych w stanie roztopionym zawiera osłabione krawędzie 221'' i 227'', które są rozdzielone na szerokości wstęgi 210''. Aby otrzymać wstęgę 210'' z wyodrębnionymi osłabionymi krawędziami 221''/227'', szerokość w' ' wstęgi jest mniejsza niż długość źródła włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Osłabione krawędzie 221''/227'' nie są pionowo usytuowane zgodnie na szerokości wstęgi 210'', ponieważ stosunek długości źródła 238 włókien38 dmuchanych w stanie roztopionym (fig. 7) do szerokości w'' wstęgi 210'' nie jest stosunkiem liczb całkowitych. Inaczej mówiąc, stosunek ten wynosi przykładowo 1,6:1; 2,2:1; 3,1:1; itd.

Chociaż przedstawiono różne urządzenia i sposoby, przykładowo zastosowanie pojedynczego źródła włókien dmuchanych w stanie roztopionym, przedmiotowy wynalazek może być również realizowany w praktyce z więcej niż jednym źródłem włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Ponadto w wielowarstwowych wstęgach z włókien dmuchanych w stanie roztopionym według przedmiotowego wynalazku mogą być zawarte różne inne materiały przez dodanie innych źródeł innych materiałów.

Jedna taka odmiana jest przedstawiona na fig. 9, gdzie źródło 238 włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest wykorzystywane do osadzania włókien dmuchanych w stanie roztopionym na obracającym się poprzecznym kolektorze 330. Pokazano również pomocnicze źródło 390 osadzające inną warstwę 392 na części tworzącej powierzchni kolektora 330. Ponieważ część rurowej wielowarstwowej wstęgi 380 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym została już osadzona na powierzchni kolektora 330, dodatkowy materiał lub materiały 392 dostarczane przez pomocnicze źródło 390 są korzystnie umieszczane na wierzchu co najmniej jednej warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Ponadto, ponieważ pomocnicze źródło 390 kończy się tuż przy prawym końcu głównego źródła 338 włókien dmuchanych w stanie roztopionym, zewnętrzna warstwa włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest osadzana na wierzchu warstwy 392, gdy przechodzi ona pod źródłem 338 włókien dmuchanych w stanie roztopionym, przynajmniej jeszcze jeden raz przed osiągnięciem separatora 370, gdzie rurowa wstęga 380 jest rozdzielana wzdłuż linii śrubowej, by utworzyć płaską wielowarstwową wstęgę 310 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym posiadającą wyodrębnione krawędzie 312 i 314.

Urządzenie i proces przedstawiony na fig. 9 nadają się do wytwarzania wstęg podobnych do wstęgi 110 pokazanej na fig. 3. W takiej sytuacji materiał lub materiały dostarczane przez pomocnicze źródło 390 mogą być inne niż włókna dmuchane w stanie roztopionym dostarczane przez główne źródło 338. Przykładowo pomocnicze źródło mogłoby osadzać węgiel aktywowany, materiały potrzebne do tworzenia membrany wewnątrz rurowej wstęgi 380 itd. Alternatywnie pomocnicze źródło 390 może również dawać tylko włókna dmuchane w stanie roztopionym, by wspomagać wytwarzanie wielowarPL 196 251B1 stwowych wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym posiadających zwiększoną liczbę warstw w kolektorach o mniejszych długościach. Inne odmiany, które można wprowadzić do wielowarstwowych wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, wytwarzanych przy użyciu jednego lub więcej źródeł włókien dmuchanych w stanie roztopionym, obejmują zmiany barwy wstęg, zmiany składu włókien, zmiany wielkości włókien i/lub rozłożenia włókien na grubości wstęgi oraz inne zmiany.

Jedno podejście do wytwarzania wielowarstwowej wstęgi 410 o stopniowanej gęstości z włókien dmuchanych w stanie roztopionym przedstawiono na fig. 10, gdzie kolektor 430 jest wykorzystywany w połączeniu z trzema źródłami 438a, 438b i 438c włókien dmuchanych w stanie roztopionym (łącznie oznaczone jako źródła 438). Każde z tych źródeł 438 jest skierowane na inną część kolektora 430 i tworzy inną warstwę włókien dmuchanych w stanie roztopionym na rurowej wielowarstwowej wstędze 480 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym. Chociaż wszystkie źródła 438 mogą dawać włókna dmuchane w stanie roztopionym o takich samych właściwościach, może być korzystne, by każde ze źródeł 438 dawało włókna dmuchane w stanie roztopionym o innych właściwościach. W takiej sytuacji warstwy tworzone przez każde ze źródeł 438 mogą mieć różne gęstości, różne składy włókien, albo inne właściwości. Tam, gdzie każda warstwa włókien dmuchanych w stanie roztopionym ma inną gęstość niż sąsiednie warstwy, urządzenie 430 może być używane do wytwarzania wielowarstwowej wstęgi 410 o stopniowanej gęstości z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, w której osłabiona krawędź wytworzona przez każde ze źródeł 438 włókien dmuchanych w stanie roztopionym jest zawarta w samej wstędze 410, jak omówiono powyżej.

Ciągła natura procesów tworzenia wielowarstwowych wstęg z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, opisana tu, jest korzystna, gdy wstęgi mają być bezpośrednio przetwarzane. Jeden taki system przedstawiono na fig. 11, gdzie kolektor 530 jest wykorzystywany w połączeniu ze stanowiskami 540 i 550 przetwarzania. Wstęga 510 wytwarzana przez kolektor 530 jest prowadzona bezpośrednio do pierwszego stanowiska 540 przetwarzania, gdzie przeprowadzana jest jedna lub więcej operacji przetwarzania, a następnie do stanowiska 550 przetwarzania, gdzie przeprowadzana jest jedna lub więcej dodatkowych operacji przetwarzania, by wytworzyć wielowarstwowe wyroby 518 z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, takie jak maski lub inne wyroby w procesie bezpośrednim.

Powyższe specyficzne wykonania ilustrują praktyczną realizację wynalazku. Wynalazek ten można odpowiednio realizować w praktyce bez elementu nie opisanego szczegółowo w niniejszej publikacji. Niniejsze zgłoszenie powołuje się na pełne opisy wszystkich patentów, zgłoszeń patentowych i publikacji przywołanych tu.

Dla fachowca oczywiste są różne modyfikacje i zmiany niniejszego wynalazku bez odchodzenia od jego zakresu i należy rozumieć, że wynalazek ten nie jest niepotrzebnie ograniczany przez przytoczone tu ilustracyjne przykłady realizacji.

Claims

1. Urządzenie do wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, znamienne tym, że zawiera:

(i) kolektor (30, 230, 330, 430, 530) posiadający cylindryczną powierzchnię tworzącą, obracającą się wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej (32, 232, 332) tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca (31) kolektora do drugiego końca (33) kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, (ii) źródło włókien (38, 238, 338, 438) kierujące włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchnię tworzącą, oraz (iii) separator (270, 370), rozdzielający rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym utworzoną na powierzchni tworzącej w kierunku równoległym do kąta pochylenia linii śrubowej, przetwarzając rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w nierurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada pierwszy układ napędowy, obracający powierzchnię tworzącą kolektora wokół osi wzdłużnej i drugi układ napędowy, przemieszczający powierzchnię tworzącą wzdłuż osi wzdłużnej tak, że prędkość obrotowa kolektora może być sterowana niezależnie od prędkości wzdłużnej, by zmieniać kąt pochylenia linii śrubowej.

PL 196 251B1

3. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że źródło włókien (38) posiada dyszę wytłaczającą mikrowłókna.

4. Urządzenie według zastrz. 1albo 2, albo 3, znamienne tym, że zawiera pomocnicze źródło (390, 438a, 438b, 438c), kierujące drugi materiał na powierzchnię tworzącą kolektora.

5. Sposób wytwarzania wstęgi z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, znamienny tym, że: w kolektorze (30, 230, 330, 430, 530), który zawiera zasadniczo cylindryczną powierzchnię tworzącą, obraca się powierzchnię tworzącą wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) i równocześnie przemieszcza się tę powierzchnię tworzącą w kierunku zgodnym z osią wzdłużną tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca (31) kolektora do drugiego końca (33) kolektora, gdzie ta linia śrubowa tworzy kąt pochylenia linii śrubowej względem osi wzdłużnej, przy czym wybrany punkt na powierzchni tworzącej obraca się wokół osi wzdłużnej (32) co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, kieruje się włókna dmuchane w stanie roztopionym na powierzchnię tworzącą, gdy ta powierzchnia tworząca obraca się i przemieszcza wzdłużnie, tworząc rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym na powierzchni tworzącej, oraz rozdziela się rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym wzdłuż kierunku równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej, przetwarzając rurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym w nierurową wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że włókna dmuchane w stanie roztopionym są mikrowłóknami.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że w mikrowłókna wprowadza się trwały ładunek elektryczny, tworząc wstęgę naładowaną elektrycznie.

8. Sposób wytwarzania filtra posiadającego naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien wydmuchanych w stanie roztopionym umieszczoną na powierzchni wsporczej, znamienny tym, że w kolektorze (30, 230, 330, 430, 530) posiadającym cylindryczną powierzchnię tworzącą kolektora, obracającą się wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej (32, 232, 332) tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca (31) kolektora do drugiego końca (33) kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, a wybrany punkt na tej powierzchni obraca się wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, wytwarza się rurową, naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, zawierającą elektrycznie naładowane mikrowłókna, a następnie rozdziela się ją wzdłuż kierunku zasadniczo równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej utworzonej przez wybrany punkt na powierzchni tworzącej, po czym wstęgę umieszcza się na powierzchni wsporczej.

9. Sposób wytwarzania maski dopasowanej co najmniej na nos i usta użytkownika, posiadającej element filtrujący powietrze przed wdychaniem zawierający naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien wydmuchanych w stanie roztopionym umieszczoną na powierzchnie wsporczej, znamienny tym, że w kolektorze (30, 230, 330, 430, 530) posiadającym cylindryczną powierzchnię tworzącą kolektora, obracającą się wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) i równocześnie przemieszczającą się równolegle do osi wzdłużnej (32, 232, 332) tak, że wybrany punkt na powierzchni tworzącej przemieszcza się wzdłuż linii śrubowej wokół i wzdłuż osi wzdłużnej od pierwszego końca (31) kolektora do drugiego końca (33) kolektora, przy czym linia śrubowa tworzy kąt linii śrubowej z osią wzdłużną, a wybrany punkt na tej powierzchni obraca się wokół osi wzdłużnej (32, 232, 332) co najmniej w przybliżeniu dwa razy w czasie potrzebnym, by ten wybrany punkt przemieścił się wzdłuż całej długości powierzchni tworzącej, wytwarza się rurową, naładowaną elektrycznie wstęgę z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, zawierającą elektrycznie naładowane mikrowłókna, a następnie rozdziela się ją wzdłuż kierunku zasadniczo równoległego do kąta pochylenia linii śrubowej utworzonej przez wybrany punkt na powierzchni tworzącej, po czym wstęgę umieszcza się na powierzchni wsporczej z miskowo ukształtowaną porowatą powierzchnią wsporczą.

10. Wielowarstwowa wstęga z włókien dmuchanych w stanie roztopionym, znamienna tym, że składa się z wielu połączonych ze sobą warstw (10, 110) włókien dmuchanych w stanie roztopionym, posiadających dwie wyodrębnione krawędzie (12, 14, 112, 114, 212, 214), gdzie co najmniej jedna warstwa zawiera osłabioną krawędź (21, 27, 221, 227),

PL 196 251B1 przy czym osłabiona krawędź (21, 27, 221, 227) jest usytuowana pomiędzy wyodrębnionymi krawędziami, oraz wyodrębnione krawędzie i osłabiona krawędź są równoległe do siebie.

11. Wstęga według zastrz. 10, znamienna tym, że włókna (128) dmuchane w stanie roztopionym w każdej z warstw (120, 122) włókien dmuchanych w stanie roztopionym określają kierunek wzdłużny, a ponadto kierunki wzdłużne każdej z warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym są równoległe do siebie.

12. Wstęga według zastrz. 10 albo 11, znamienna tym, że wszystkie warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym posiadają osłabioną krawędź, przy czym osłabione krawędzie są równoległe do wyodrębnionych krawędzi wstęgi.

13. Wstęga według zastrz. 10 albo 11, albo 12, znamienna tym, że warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawierają co najmniej jedną pośrednią warstwę włókien dmuchanych w stanie roztopionym usytuowaną pomiędzy dwiema różnymi warstwami włókien dmuchanych w stanie roztopionym.

14. Wstęga według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera co najmniej trzy warstwy pośrednie pomiędzy pierwszą a drugą warstwą, z których każda zawiera osłabioną krawędź.

15. Wstęga według zastrz. 10, znamienna tym, że warstwy włókien zawierają elektrycznie naładowane mikrowłókna.

16. Maska dopasowana co najmniej na nos i usta użytkownika, posiadająca element filtrujący powietrze przed wdychaniem, znamienna tym, że element filtrujący zawiera wielowarstwową wstęgę, posiadającą dwie wyodrębnione krawędzie, złożoną z warstw włókien dmuchanych w stanie roztopionym, gdzie co najmniej jedna z warstw posiada osłabioną krawędź usytuowaną równoległe pomiędzy dwoma wyodrębnionymi krawędziami, przy czym warstwy włókien dmuchanych w stanie roztopionym zawierają elektrycznie naładowane mikrowłókna.