專利名稱：可變聚結(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維介質(zhì)聚結(jié)器，并且更具體地，更特別地涉及 一種具有可變性質(zhì)的聚結(jié)器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中纖維介質(zhì)聚結(jié)器是已知的，用于聚結(jié)并且分離具有 兩種不能混合的形態(tài)，即連續(xù)形態(tài)和分散形態(tài)的介質(zhì)。例如在引擎 曲柄軸箱通風(fēng)系統(tǒng)和其它空氣-油分離系統(tǒng)中，連續(xù)形態(tài)為空氣，并且 分散形態(tài)為油；在燃料-水分離系統(tǒng)，例如燃料過(guò)濾器中，燃料是連續(xù) 形態(tài)，并且水是分散形態(tài)；在水-油分離系統(tǒng)中，水是連續(xù)形態(tài)，并且 油是分散形態(tài)。本發(fā)明特別地適合用于引擎曲柄軸箱通風(fēng)應(yīng)用，但是 可被用于具有不能混合的流體例如空氣-油、燃料-水、水-油等的其它 分離系統(tǒng)。
在對(duì)聚結(jié)器及其制造方法的不懈的研發(fā)努力中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。


圖1是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的聚結(jié)器的方法的概略透視圖2類似圖l并且示出另外的實(shí)施例；
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的聚結(jié)器特征的圖表。
具體實(shí)施例方式
在優(yōu)選實(shí)施例中，本系統(tǒng)使用熔噴技術(shù)以用于制造根據(jù)本發(fā)明的 聚結(jié)器。用于微粒過(guò)濾器的熔噴技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，例如通 過(guò)引用而被結(jié)合于此的美國(guó)專利6， 860， 917、 3， 755， 527。參考圖 1，并且也注意在結(jié)合于此的美國(guó)專利6， 860， 917第3欄第25+行中的說(shuō)明，熱塑性聚合物例如聚酯、聚丙烯、聚醚酯、聚酰胺、聚亞安 酯、聚苯硫醚、尼龍、乙烯-丙烯酸共聚物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸 甲酯、聚碳酸酯、硅樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯或者其摻合物或者混 合物的小球被引入擠出器2的小球接受器1。利用驅(qū)動(dòng)器或者熔體泵4，
熱塑性聚合物被迫通過(guò)擠出器2進(jìn)入模頭3中。模頭3可含有能夠控 制模頭3中的溫度的加熱裝置5。熱塑性聚合物然后被迫離開(kāi)模頭3中 的一行模具開(kāi)口6，也稱作噴絲頭，進(jìn)入將熱塑性聚合物減細(xì)成纖維7 的氣流，在移動(dòng)收集裝置8例如旋轉(zhuǎn)心軸或者滾筒9上收集纖維以形 成連續(xù)網(wǎng)10。通過(guò)氣體噴口 11和12供給減細(xì)熱塑性聚合物的氣流， 對(duì)此可進(jìn)一步參考上述的被結(jié)合于此的美國(guó)專利3， 755， 527的圖2。 通過(guò)氣體管線13和14向氣體狹槽11和12供給熱氣體，優(yōu)選地為空 氣。還參考通過(guò)引用而被結(jié)合于此以示出熔噴過(guò)程的美國(guó)專利3， 978， 185。熔噴包括有時(shí)稱為熔融紡絲和熱壓粘合的過(guò)程。通常，如此制造 熔噴濾筒，將聚合物擠出與熔噴模具關(guān)聯(lián)的空隙以形成被導(dǎo)向收集器 的纖維。在熔噴期間，惰性氣體(例如空氣)流作用在瑢融纖維上從 而將纖維減細(xì)為相對(duì)細(xì)小的直徑并且將被減細(xì)的纖維隨機(jī)地分布到收 集器。大量非紡織、隨機(jī)混合固化纖維在收集器上聚集。由選擇心軸9 提供的收集器8收集并且將纖維巻成環(huán)形濾輥15。
在一個(gè)方面中，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于通過(guò)熔噴過(guò)程生產(chǎn)基本連續(xù) 的、長(zhǎng)聚合物纖維的方法，所述纖維具有變化的直徑。纖維被纏繞為 確定形狀的形式以生產(chǎn)具有分級(jí)纖維直徑和孔隙度特征的聚結(jié)器元 件。聚結(jié)器聚結(jié)具有兩種不能混合的形態(tài)，即連續(xù)形態(tài)和分散形態(tài)的 介質(zhì)。連續(xù)形態(tài)從上游流動(dòng)到下游。如此提供聚結(jié)器元件，即纖維介 質(zhì)捕獲分散形態(tài)的小滴，小滴以聚結(jié)方式增長(zhǎng)為更大的液滴，該更大 的液滴進(jìn)一步聚結(jié)并且增長(zhǎng)以形成被排泄的液池。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 中，令人期望的是聚結(jié)器介質(zhì)性質(zhì)作為深度的函數(shù)變化。在聚結(jié)器應(yīng) 用例如曲柄軸箱通風(fēng)聚結(jié)器、薄霧消除過(guò)濾器、燃料水聚結(jié)器和油水 分離器中，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中令人期望的是孔隙度和/或纖維直徑隨 著進(jìn)入介質(zhì)中的距離增加而減小，在中間深度即在上游和下游端部之間的一定位置處達(dá)到最小值，并且然后隨著從中間深度到下游，以接 近下游面的進(jìn)入介質(zhì)中的距離進(jìn)一步增加，孔隙度和/或纖維直徑增加 并且變得更加開(kāi)放。下面進(jìn)一步描述該U形輪廓，例如圖3，從上游 到中間深度提供減小的纖維直徑和/或孔隙度，并且然后從中間深度到 下游纖維直徑和/或孔隙度增加。減小的孔隙度和纖維直徑在聚結(jié)器上 游部分中形成較小的限制。最小纖維直徑和/或孔隙度使得在此處獲得 最大消除效率。隨后孔隙度和纖維直徑從中間深度到下游的增加便于 從聚結(jié)器排泄并且釋放被捕獲的小滴。
各種方法已被用于作為深度的函數(shù)改變聚結(jié)器介質(zhì)性質(zhì)。例如， 不同的介質(zhì)層可堆疊到一起以獲得這種效果。聚結(jié)過(guò)濾器例如由內(nèi)部 高效率聚結(jié)層和外部粗排泄層構(gòu)成。在一些應(yīng)用中，多個(gè)層例如可能 多達(dá)七個(gè)不同的層被用于實(shí)現(xiàn)所述益處。通常，這可通過(guò)在層中將不 同的介質(zhì)薄片巻，或者褶疊到一起，或者通過(guò)在彼此頂部之上熔噴包 括熔融紡絲不同的層而實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)層可由在生產(chǎn)中獲得和處理的不 同的材料構(gòu)成。每一個(gè)層可能要求不同的步驟和/或配件以用于處理和 生產(chǎn)。在層之間的過(guò)渡部分趨于突然變化或者呈現(xiàn)階躍函數(shù)變化，這 可在液流中形成相應(yīng)的不連續(xù)性并且可能引起增加的限制性和縮短的 壽命與容量。
在本申請(qǐng)的一個(gè)方面中，提供一種用于生產(chǎn)聚結(jié)器元件的方法， 包括用于曲柄軸箱通風(fēng)和薄霧消除聚結(jié)器，和用于使用纖維聚結(jié)器介 質(zhì)的其它類型的聚結(jié)器，其中希望作為進(jìn)入聚結(jié)器的深度的函數(shù)改變 纖維直徑和/或孔隙度。通過(guò)從例如上述的那些適當(dāng)熱塑性聚合物進(jìn)行 熔噴而形成具有基本連續(xù)長(zhǎng)度的纖維。纖維被收集到轉(zhuǎn)動(dòng)/繞轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)心 軸或者具有適當(dāng)截面形狀，例如圓形、卵形、橢圓形、跑道、三角形、
長(zhǎng)方形、菱形、梯形、星形等的其它適當(dāng)收集器上。在一個(gè)方面中， 各個(gè)纖維的直徑改變，因?yàn)樗鼈儽簧a(chǎn)以形成在沿著它們的長(zhǎng)度的不 同的位置處具有不同的直徑的長(zhǎng)纖維。在進(jìn)一步的方面中，在生產(chǎn)它 們時(shí)相對(duì)于在心軸上形成的聚結(jié)器介質(zhì)的厚度控制纖維直徑從而生成具有例如纖維直徑和/或孔隙度作為深度函數(shù)變化的聚結(jié)器介質(zhì)性質(zhì)的 聚結(jié)器元件。在另一方面，收集器或者心軸以及熔噴模具以一維、兩 維或者三維方式相對(duì)于彼此移動(dòng)。
圖1概略示意所述方法。它示出一種熔噴過(guò)程，包括含有聚合物
小球的所述接受器l、熔體泵4、空氣管線13， 14、模具3、心軸9、 纖維7和所形成的聚結(jié)器元件15。還示意出具有相互正交的X、 Y和Z 軸的一種三維坐標(biāo)系統(tǒng)，其中由旋轉(zhuǎn)心軸9提供的收集器8圍繞Z軸 線旋轉(zhuǎn)并且沿著X軸線與模具3相間隔。從模具3沿著Z軸線的長(zhǎng)度 通常小于元件15從而允許模具3和收集器心軸9在生產(chǎn)元件15期間 相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不顯著過(guò)量地噴射纖維7。提供如下方法在生產(chǎn)纖維期間纖 維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化改變通過(guò)沿著X和/或Y方向相對(duì)于彼此移 動(dòng)模具和收集器/心軸在模具和收集器/心軸之間的距離；和/或控制模具 和收集器/心軸沿著X、 Y和Z方向關(guān)于彼此的相對(duì)位置；和/或控制聚 合物通量；和/或控制空氣壓力和/或流速；和/或控制心軸速度，例如通 過(guò)沿著X、 Y和/或Z方向相對(duì)于彼此移動(dòng)模具和收集器心軸和/或控制 心軸圍繞Z軸線的旋轉(zhuǎn)速度；和/或聚合物溫度。這些因素還影響聚結(jié) 器介質(zhì)的孔隙度和纖維定向。例如，通過(guò)沿著Z方向前后移動(dòng)模具和 收集器的相對(duì)位置，在收集器或者模具這樣改變方向時(shí)，纖維定向被 反轉(zhuǎn)。這形成增加了所形成的元件的結(jié)構(gòu)一體性的互鎖纖維的交叉圖 案，并且便于排泄聚結(jié)的液體，例如在通過(guò)引用而被結(jié)合于此的于2005 年9月20日提交的共同擁有的未審定美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/230， 694中 所述。
還可通過(guò)向介質(zhì)施加壓力控制孔隙度。圖2類似圖1并且在適當(dāng) 之處使用與之相似的引用數(shù)字以便理解。通過(guò)使用壓縮輥?zhàn)?6提供一 種控制孔隙度的方法。通過(guò)以受控方式使用壓縮輥?zhàn)?6以在聚結(jié)器元 件15上施加壓力并且通過(guò)控制壓縮輥?zhàn)?6抵靠元件15滾動(dòng)的壓力/ 作用力，在生產(chǎn)元件期間孔隙度可被控制。作為深度的函數(shù)控制纖維 直徑和/或孔隙度而不使用提供復(fù)合或者分層結(jié)構(gòu)的不同介質(zhì)的不同的層。
纖維直徑也是被引入接受器中的熱塑性聚合物類型的函數(shù)。這可 有利地被用于形成更好性能的聚結(jié)器元件。例如，通過(guò)在接受器中混 合兩種或者更多不同類型的兼容聚合物，例如具有不同的熔點(diǎn)的兩種 聚酯的小球，并且熔噴所形成的混合物，兩種或者更多不同直徑化學(xué) 和物理特征的纖維可以被同時(shí)熔噴并且關(guān)于在元件中的深度被放置在 相同位置處。如果例如該兩種聚合物具有不同的熔點(diǎn)， 一個(gè)將比另一 個(gè)更快冷卻，并且具有最低熔點(diǎn)的一個(gè)將強(qiáng)烈粘附到另一個(gè)類型并且 增加介質(zhì)的總體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)一體性，同時(shí)形成雙模態(tài)纖維直徑分布， 每一種模態(tài)的纖維直徑在生產(chǎn)纖維期間變化。類似地，限制和消除例 如通過(guò)將產(chǎn)生大直徑纖維的小百分比的聚合物與產(chǎn)生較細(xì)纖維的更高 百分比的聚合物相混合可以被優(yōu)化?？商娲?，例如，通過(guò)將產(chǎn)生大 直徑強(qiáng)壯纖維的小百分比的聚合物與產(chǎn)生更加適于捕獲細(xì)小污染物但 是缺乏結(jié)構(gòu)一體性的較細(xì)纖維的更高百分比的聚合物相混合可以增強(qiáng) 元件的結(jié)構(gòu)一體性。通過(guò)將相對(duì)高潤(rùn)濕性聚合物與相對(duì)非潤(rùn)濕性聚合 物相混合可實(shí)現(xiàn)聚結(jié)液體從聚結(jié)器的排泄和降低的限制性。為了進(jìn)一 步優(yōu)化聚結(jié)器介質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制在接受器中的或者被泵送到模具的 不同聚合物的相對(duì)數(shù)量，可以作為深度的函數(shù)改變不同類型纖維的相 對(duì)數(shù)量。其組合生產(chǎn)特別地適用于聚結(jié)器應(yīng)用的元件，包括曲柄軸箱 通風(fēng)過(guò)濾器、薄霧消除過(guò)濾器、燃料水聚結(jié)器和油水分離器。這種元 件聚結(jié)并且從液流消除污染物小滴。它們實(shí)現(xiàn)高的消除效率以便排泄 聚結(jié)的液體污染物，從而具有大的污染物容量和長(zhǎng)的服務(wù)壽命。
作為一個(gè)實(shí)例，在第一聚結(jié)器實(shí)施例中，具有至少雙模態(tài)纖維直 徑分布的纖維作為單一薄片被繞成巻但是在元件巻15中有效地提供多 個(gè)層以實(shí)現(xiàn)作為深度函數(shù)變化的孔隙度。根據(jù)效率要求，在纖維分布
中用于較小纖維的平均直徑在0.05到10um的范圍中。這些纖維的功 能在于高效消除細(xì)小污染物。較粗纖維具有從20到100"m的直徑以 便排泄。這些元件被制成為具有10mm的最小厚度的深度類型元件。
18為了使得元件在物理上是穩(wěn)固的并且同時(shí)產(chǎn)生具有兩種不同直徑的纖 維，使用兩種不同類型的聚合物，例如使用95%的PBT (聚對(duì)苯二甲 酸丁二醇酯)聚合物和5。/。的PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)聚合物。平 均纖維密度為1.38克每立方米，并且平均元件孔隙度高于80%。結(jié)合 使用細(xì)的和粗的纖維，即在沿著其長(zhǎng)度的不同位置處具有不同直徑的 各個(gè)纖維，產(chǎn)生高的效率，良好的排泄性質(zhì)和低的小滴再次夾帶。在 用于曲柄軸箱通風(fēng)的柴油機(jī)測(cè)試中，對(duì)于超細(xì)油霧和煤煙，新元件的 消除效率高于90%。油霧的小滴尺寸范圍從小于0.03um到10"m， 而平均直徑范圍為0.4到l.Oixm。即使對(duì)聚結(jié)過(guò)程中的油飽和階段而 言，也獲得了高于80%的效率。在第二聚結(jié)器實(shí)施實(shí)例中，相同聚合物混合物被用于實(shí)現(xiàn)雙模態(tài) 分布，然而在開(kāi)始生產(chǎn)聚結(jié)器元件時(shí)模具和收集器心軸之間的距離減 小(例如靠近環(huán)形元件15鄰近心軸的中心15a)，然后靠近元件生產(chǎn) 的中部，例如介質(zhì)中間深度15b逐漸增加，并且然后靠近元件生產(chǎn)的 端部，例如在環(huán)形元件的外部15c處再次減小。這可通過(guò)沿著X方向 相對(duì)于彼此移動(dòng)模具3和心軸9而實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，模具3和心軸9可相 對(duì)于彼此沿著Z方向移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所需的纖維定向。這導(dǎo)致靠近過(guò)濾器 正面15a具有兩種類型的較粗纖維的元件結(jié)構(gòu)以便當(dāng)用于從內(nèi)向外流 幾何形狀中時(shí)，在元件上游側(cè)處消除較粗污染物，而非較細(xì)污染物。 纖維直徑在區(qū)域15a和15c處最大，并且在區(qū)域15b處最小。纖維直徑 從區(qū)域15a到15b減小，并且然后從區(qū)域15b到區(qū)域15c增加?？紫抖?在區(qū)域15a和15c處最大，并且在區(qū)域15b處最小。孔隙度從區(qū)域15a 到區(qū)域15b減小，并且然后從區(qū)域15b到區(qū)域15c增加。纖維直徑和孔 隙度作為從心軸9向外的距離的函數(shù)變化，即作為從區(qū)域15a到區(qū)域 15b和從區(qū)域15b到區(qū)域15c的過(guò)濾器深度的函數(shù)變化。這在圖3中示 意出，其中示出從心軸中心沿著橫坐標(biāo)或者水平軸線的距離，該距離 是元件15的徑向深度，并且示出沿著縱坐標(biāo)或者豎直軸線的相對(duì)纖維 直徑和相對(duì)孔隙度。纖維直徑和孔隙度從區(qū)域15a到15b減小的所述變 化在下坡17、 18處示出，并且在中間深度區(qū)域15b處的纖維直徑和孔隙度在19、 20處示出，并且從中間深度區(qū)域15b到下游區(qū)域15c的增 加的纖維直徑和孔隙度在21、 22處示出，從而形成U形輪廓23。
所述U形輪廓23，圖3，形成通過(guò)聚結(jié)器元件總限制性降低的網(wǎng)。 所述變化的纖維直徑，在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿著縱坐標(biāo)的纖維 直徑的圖3中的曲線中具有U形輪廓23，并且在所述中間深度15b處 在U的曲線19處具有最小纖維深度直徑。類似地，所述變化的孔隙度 在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中具有U形輪 廓，并且在所述中間深度15b處在U的曲線處具有最小孔隙度。纖維 直徑和孔隙度從區(qū)域15a到區(qū)域15b減小，在區(qū)域15b處對(duì)于兩個(gè)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)了最小值，在該點(diǎn)處消除和限制最高。從該最小值開(kāi)始，纖維直 徑和孔隙度從區(qū)域15b到區(qū)域15c再次增加以減小限制并且便于從聚結(jié) 器排泄被捕獲的聚結(jié)液體。纖維直徑和孔隙度的逐漸變化避免了在具
有不同介質(zhì)材料的不同的層或者薄片和/或不同的纖維直徑的不同的層 或者薄片和/或不同的孔隙度的不同的層或者薄片的多介質(zhì)元件中固有
的流動(dòng)不連續(xù)性和污染物積聚不連續(xù)性。相反，在本系統(tǒng)中例如沿著 所述各個(gè)連續(xù)纖維的纖維直徑和孔隙度的逐漸變化消除了階躍變化的 不連續(xù)性并且減小了限制并且增加了聚結(jié)器的服務(wù)壽命。在聚結(jié)器中， 毛細(xì)管壓力將小滴保持到位。如果遇到階躍變化，例如大孔降到小孔， 則小滴運(yùn)動(dòng)反作用于毛細(xì)管壓力以使得小滴移動(dòng)到更小的孔中，這顯 著增加了限制。在本系統(tǒng)中通過(guò)提供逐漸變化避免了這種不理想的特 征，例如避免形成不同的層并且試圖迫使小滴通過(guò)這些層。對(duì)于分散 形態(tài)潤(rùn)濕介質(zhì)，這在所述U形輪廓23的上坡部分21、 22中是特別顯 著的。對(duì)于分散形態(tài)非潤(rùn)濕介質(zhì)，這在所述U形輪廓23的下坡部分 17、 18中是特別顯著的。本系統(tǒng)從第一環(huán)形區(qū)域中的第一直徑到第二 環(huán)形區(qū)域中的第二直徑逐漸改變相同的這種給定的各個(gè)纖維的纖維直 徑(例如從15a到15b和/或從15b到15c)以在它們之間提供逐漸過(guò)渡， 消除突然的階躍函數(shù)變化和相應(yīng)的不連續(xù)性，包括流體流速和壓降特 征，否則這將增加限制并且降低服務(wù)壽命和容量。以上的實(shí)例指出具有閉環(huán)形狀，例如圓形、卵形、橢圓形跑道、
三角形、長(zhǎng)方形、菱形、梯形、星形等的環(huán)形元件巻。在一些應(yīng)用中， 包裝或者其它原因可能決定其它形狀或者開(kāi)放形狀，例如平板構(gòu)形。
這些可通過(guò)沿著平行于環(huán)面軸線的平面軸向切割或者分裂所形成的元 件而從所述閉環(huán)環(huán)形形狀制成以提供面板元件等或者獲得所需截面。
在本系統(tǒng)中，聚結(jié)器的各個(gè)纖維的直徑被控制并且沿著纖維長(zhǎng)度 變化。纖維直徑、孔徑大小和/或孔隙度作為在聚結(jié)器元件中的深度的 函數(shù)變化并且使用相同介質(zhì)和相同介質(zhì)薄片實(shí)現(xiàn)，即相同介質(zhì)和介質(zhì) 薄片被用于獲得大范圍的性質(zhì)。纖維直徑、孔徑大小和/或孔隙度可以 連續(xù)和逐漸變化，消除介質(zhì)性質(zhì)的作為深度函數(shù)的所述階躍變化并且 避免在該元件中流體流速和壓降特征的相應(yīng)的不連續(xù)性，從而產(chǎn)生更 加耐用的元件?？赏ㄟ^(guò)改變并且控制包括例如在模具和心軸/收集器之 間的距離、模具和心軸相對(duì)彼此的位置、聚合物通量、空氣壓力、流 速、心軸/收集器速度和溫度的熔噴生產(chǎn)參數(shù)而實(shí)現(xiàn)所述逐漸連續(xù)變化。 可通過(guò)沿著X、 Y和/或Z方向相對(duì)彼此移動(dòng)模具和收集器改變并且控 制作為深度函數(shù)的介質(zhì)性質(zhì)。該系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)其中纖維直徑、孔徑大 小和/或孔隙度作為深度函數(shù)變化以給出性能優(yōu)點(diǎn)的聚結(jié)器的概念。無(wú) 需以序列方式生產(chǎn)分離的多個(gè)層，無(wú)論每一層由不同的熔噴機(jī)器獨(dú)立 生產(chǎn)并且在機(jī)器之間轉(zhuǎn)移未完成的元件，或者通過(guò)沿著Z方向以序列 方式對(duì)準(zhǔn)多個(gè)模具并且連續(xù)生產(chǎn)沿著相同Z方向增大或者增長(zhǎng)的管狀 元件而實(shí)現(xiàn)層壓，并且在最后的模具之后，所完成的元件被切割成一 定長(zhǎng)度，其中在該序列中的每一個(gè)模具生產(chǎn)具有其自身性質(zhì)的不同的層。
本系統(tǒng)提供一種通過(guò)將多個(gè)聚合物纖維7熔噴到收集器8上，并 且在熔噴期間，沿著它們的長(zhǎng)度改變各個(gè)纖維的直徑從而各個(gè)纖維在
沿其長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑而制造聚結(jié)器元件15的方法。從 模具3熔噴纖維7，模具3通過(guò)噴絲頭6射出熔融聚合物以生產(chǎn)纖維。 在生產(chǎn)纖維期間，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化。收集器8與模具3相間隔，并且在一個(gè)實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變?cè)谑占? 和模具3之間的間隔，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化。當(dāng)收集器8在該
實(shí)施例中為旋轉(zhuǎn)心軸9時(shí)，在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變模具3和心軸9 相對(duì)于彼此沿著X和Y軸的至少一個(gè)的相對(duì)位置，纖維直徑沿著纖維 長(zhǎng)度變化。在另一實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變聚合物通過(guò) 噴絲頭6的通量，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化。如上所述，聚合物通 過(guò)噴絲頭6被噴射為加壓氣流以生產(chǎn)纖維7。在另一實(shí)施例中，在生產(chǎn) 纖維期間，通過(guò)改變氣體壓力和氣體流速中的至少一個(gè)，纖維直徑沿 著纖維長(zhǎng)度變化。在當(dāng)收集器8為旋轉(zhuǎn)心軸9時(shí)的另一實(shí)施例中，在 生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變心軸9的旋轉(zhuǎn)速度，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度 變化。在另一實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變?nèi)廴诰酆衔锏臏?度纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化。在另一實(shí)施例中，在模具中同時(shí)使用 兩種聚合物以產(chǎn)生雙模態(tài)纖維分布，其中每一種模態(tài)的纖維直徑如上 所述那樣變化。在一個(gè)實(shí)施例中，該兩種聚合物具有不同的熔點(diǎn)。在 所述方法的優(yōu)選實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期間，當(dāng)從模具3熔噴纖維時(shí)， 纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化。
當(dāng)收集器8為旋轉(zhuǎn)心軸9時(shí)，旋轉(zhuǎn)心軸收集并且將纖維7巻成環(huán) 形元件巻15，它在心軸處具有內(nèi)部區(qū)域15a，并且具有以元件巻的徑向 厚度從區(qū)域15a徑向向外間隔的外部區(qū)域15c。元件巻15具有沿著這 種徑向厚度的深度尺寸。在生產(chǎn)纖維期間，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變 化從而纖維直徑作為元件深度的函數(shù)變化。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所 述，在生產(chǎn)纖維期間，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化以提供具有第一纖 維直徑的第一環(huán)形區(qū)域例如15a，和具有不同于第一纖維直徑的第二纖 維直徑并且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第二環(huán)形區(qū)域例如15b和/或 15c。從模具3熔噴各個(gè)纖維。這種各個(gè)纖維被巻在心軸9上以形成所 述第一環(huán)形區(qū)域。相同的這種給定的各個(gè)纖維被巻在第一環(huán)形區(qū)域上 以形成第二環(huán)形區(qū)域例如15b，并且相同的這種給定的各個(gè)纖維被進(jìn)一 步巻在第二環(huán)形區(qū)域15b上以形成第三環(huán)形區(qū)域例如15c等。給定的各 個(gè)纖維以所述第一直徑在第一環(huán)形區(qū)域15a中巻繞，然后相同的這種給
22定的各個(gè)纖維的纖維直徑逐漸變化為第二直徑，并且然后相同的這種 給定的各個(gè)纖維以這種第二纖維直徑在第二環(huán)形區(qū)域15b中巻繞等。 給定的各個(gè)纖維能夠在其它環(huán)形區(qū)域中在順序步驟中巻繞但是仍然巻 繞相同的這種給定的各個(gè)纖維，因此提供所述連續(xù)性和逐漸變化并且 避免如上所述的階躍變化不連續(xù)性。在熔噴期間，給定的各個(gè)纖維的 直徑逐漸地變化，并且沿著元件的徑向厚度和深度在區(qū)域間的變化是 逐漸的。
內(nèi)部和外部區(qū)域15a和15c中的一個(gè)處于上游表面，并且內(nèi)部和 外部區(qū)域15a和15c的另一個(gè)處于下游表面。流動(dòng)方向從上游到下游。 例如，在從內(nèi)向外流幾何形狀中，區(qū)域15a位于上游表面，并且區(qū)域 15c位于下游表面。在從外向內(nèi)流幾何形狀中，外部區(qū)域15c位于上游 表面，并且內(nèi)部區(qū)域15a位于下游表面。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所述， 在生產(chǎn)纖維期間纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化以作為元件深度的函數(shù)改 變纖維直徑，從而纖維直徑隨著沿流動(dòng)方向進(jìn)入元件的深度增加而減 小。進(jìn)一步，在這種實(shí)施例中，纖維被巻繞為使得孔隙度也隨著沿流 動(dòng)方向進(jìn)入元件的深度增加而減小。在另一實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期 間，纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化以作為元件深度的函數(shù)改變纖維直徑， 從而纖維直徑隨著沿流動(dòng)方向進(jìn)入元件的深度增加而增加。進(jìn)一步， 在這種實(shí)施例中，纖維被巻繞為使得孔隙度也隨著沿流動(dòng)方向進(jìn)入元 件的深度增加而增加。在另一實(shí)施例中，在生產(chǎn)纖維期間，纖維直徑 沿著纖維長(zhǎng)度變化以作為元件深度的函數(shù)改變纖維直徑從而纖維直徑 隨著沿流動(dòng)方向從上游到中間深度15b進(jìn)入元件的深度增加而減小， 并且然后隨著沿流動(dòng)方向從中間深度15b到下游進(jìn)入元件的深度增加 而增加。在U形輪廓23處，這些特征被示于圖3中。進(jìn)一步，在這種 實(shí)施例中，纖維被巻成使得孔隙度隨著沿流動(dòng)方向從上游到中間深度 15b進(jìn)入元件的深度增加而減小，并且然后隨著沿流動(dòng)方向從中間深度 15b到下游進(jìn)入元件的深度增加而增加。通常，纖維直徑和孔隙度相對(duì) 于元件深度遵循相同增加或者減小趨勢(shì)，然而并非必需如此。例如， 元件可具有減小的纖維直徑而孔隙度增加，或者反之。該系統(tǒng)進(jìn)一步提供一種通過(guò)將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集器上， 并且在熔噴期間，例如通過(guò)如上所述改變纖維直徑和/或通過(guò)所述巻繞 以可控方式改變由纖維形成的聚結(jié)器孔隙度從而制造聚結(jié)器的方法。 在一個(gè)實(shí)施例中，孔隙度隨著進(jìn)入聚結(jié)器的深度增加而減小。在另一 實(shí)施例中，孔隙度隨著進(jìn)入聚結(jié)器的深度增加而增加。在另一實(shí)施例 中，孔隙度隨著從上游到中間深度15b進(jìn)入聚結(jié)器的深度增加而減小， 并且然后隨著從中間深度15b到下游進(jìn)入聚結(jié)器的深度增加而增加， 見(jiàn)圖3。在另外的實(shí)施例中，通過(guò)在其形成期間提供在區(qū)域15c處在外 表面接合并且朝向聚結(jié)器元件巻15施加壓力的壓縮輥?zhàn)?6而以可控
方式改變孔隙度。在另外的實(shí)施例中，改變孔隙度以提供具有第一孔
隙度的第一環(huán)形區(qū)域例如15a，具有不同于第一孔隙度的第二孔隙度并 且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第二環(huán)形區(qū)域例如15b，以及具有不同于
第一和/或第二孔隙度的第三孔隙度并且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第 三環(huán)形區(qū)域例如15c等。從模具3熔噴給定的各個(gè)纖維。這種給定的各 個(gè)纖維被巻在心軸9上以形成第一環(huán)形區(qū)域15a，并且相同的這種給定 的各個(gè)纖維被巻在第一環(huán)形區(qū)域15a上以形成第二環(huán)形區(qū)域15b等。
本系統(tǒng)和方法提供具有多個(gè)熔噴纖維的聚結(jié)器，其中各個(gè)纖維的 直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化，從而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處 具有不同的直徑。纖維的直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化，從而各個(gè)纖維在沿 著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同的直徑，從而這種各個(gè)纖維的纖維 直徑作為聚結(jié)器深度的函數(shù)變化。聚結(jié)器包括具有第一纖維直徑的第 一區(qū)域例如15a，具有不同于第一纖維直徑的第二纖維直徑并且具有相 同的各個(gè)熔噴纖維的第二區(qū)域例如15b等。如上所述，纖維直徑逐漸 地變化以避免在其中固有的所述不連續(xù)性和階躍變化以及所述缺點(diǎn)。 在一個(gè)實(shí)施例中，纖維直徑沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度變化以作為元件深度 的函數(shù)改變纖維直徑，從而沿著各個(gè)纖維的纖維直徑隨著進(jìn)入元件的 深度增加而減小。進(jìn)一步，在這種實(shí)施例中，孔隙度也優(yōu)選地隨著進(jìn) 入元件的深度增加而減小。在另一實(shí)施例中，纖維直徑沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度變化以作為元件深度的函數(shù)改變纖維直徑從而沿著各個(gè)纖維的 纖維直徑隨著進(jìn)入元件的深度增加而增加。在這種實(shí)施例中，孔隙度 也優(yōu)選地隨著進(jìn)入元件的深度增加而增加。在另一實(shí)施例中，纖維直 徑沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度變化以作為元件深度的函數(shù)改變纖維直徑，從 而沿著各個(gè)纖維的纖維直徑隨著從上游到中間深度15b進(jìn)入元件的深 度增加而減小，并且然后隨著從中間深度15b到下游進(jìn)入元件的深度 增加而增加，見(jiàn)圖3。在這種實(shí)施例中，孔隙度也優(yōu)選地隨著從上游到 中間深度15b進(jìn)入元件的深度增加而減小，并且然后隨著從中間深度 15b到下游進(jìn)入元件的深度增加而增加。該系統(tǒng)提供通過(guò)所述制造聚結(jié) 器的方法生產(chǎn)的聚結(jié)器，該方法包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集器 上，并且在熔噴期間，沿著它們的長(zhǎng)度改變各個(gè)纖維的直徑，從而各 個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同的直徑。
該系統(tǒng)和方法還提供一種具有多個(gè)熔噴纖維的聚結(jié)器，其中該聚 結(jié)器具有在它們之間以深度尺寸與下游表面相間隔的上游表面，其中
該聚結(jié)器包括具有第一孔隙度的第一深度區(qū)域，和位于第一深度區(qū)域 下游的第二深度區(qū)域，該第二深度區(qū)域具有不同于第一孔隙度的第二 孔隙度并且具有與第一區(qū)域相同的各個(gè)熔噴纖維。如上所述，變化是 逐漸的以避免不連續(xù)性或者階躍變化的所述缺點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中， 孔隙度隨著進(jìn)入聚結(jié)器元件的深度增加而減小。在另一實(shí)施例中，孔 隙度隨著進(jìn)入元件的深度增加而增加。在另一實(shí)施例中，孔隙度隨著
從上游到中間深度15b進(jìn)入元件的深度增加而減小，并且然后隨著從 中間深度15b到下游進(jìn)入元件的深度增加而增加，見(jiàn)圖3。該系統(tǒng)提供 一種通過(guò)所述制造聚結(jié)器的方法生產(chǎn)的聚結(jié)器，這是通過(guò)將多個(gè)聚合 物纖維熔噴到收集器上，并且在熔噴期間，以可控方式改變由纖維形 成的聚結(jié)器的孔隙度。
期望以上的多種技術(shù)也可被應(yīng)用于顆粒過(guò)濾器。例如，在固體過(guò) 濾器實(shí)施例中，相同的聚合物混合物可被用于實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)分布，并且 在區(qū)域15a處開(kāi)始生產(chǎn)元件時(shí)在模具3和心軸9之間的距離增加，然后當(dāng)元件直徑和介質(zhì)厚度從區(qū)域15a到區(qū)域15b和15c增加時(shí)逐漸減小。 如在以上的實(shí)例中那樣，這是通過(guò)相對(duì)于彼此沿著X和Z方向移動(dòng)模 具3和心軸9實(shí)現(xiàn)的。這形成在區(qū)域15a中具有兩種類型的較細(xì)纖維的 元件結(jié)構(gòu)以便對(duì)于從外向內(nèi)流幾何形狀在元件下游側(cè)處消除細(xì)小顆 粒，并且在這種從外向內(nèi)流幾何形狀中在上游側(cè)15c處通過(guò)粗纖維消除 粗顆粒和濾渣。纖維直徑在區(qū)域15a處最小并且逐漸增加到在區(qū)域15b 處增加的纖維直徑并且繼續(xù)增加至在區(qū)域15c處的最大纖維直徑。孔隙 度在區(qū)域15a處最小并且增加至在區(qū)域15b處的更高孔隙度并且繼續(xù)增 加至在區(qū)域15c處的最大孔隙度。纖維直徑和孔隙度因此作為距心軸9 的距離的函數(shù)，即作為徑向厚度和過(guò)濾器深度尺寸的函數(shù)改變。這導(dǎo) 致通過(guò)過(guò)濾器元件的總限制降低，因?yàn)楫?dāng)流體進(jìn)一步滲入該元件時(shí)限 制和效率逐漸增加。纖維直徑和孔隙度的逐漸變化避免了在具有不同 的纖維直徑和/或孔隙度的不同的過(guò)濾器介質(zhì)的多個(gè)層或者薄片的多介 質(zhì)過(guò)濾器中固有的流動(dòng)和污染物積聚不連續(xù)性。所述逐漸變化消除了 階躍變化不連續(xù)性并且減小了限制并且增加了服務(wù)壽命。
承認(rèn)在所附權(quán)利要求的范圍中各種等價(jià)形式，可替代形式和修改 都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種制造聚結(jié)器的方法，包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集器上，并且在所述熔噴期間，沿著它們的長(zhǎng)度改變各個(gè)纖維的直徑從而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從模具熔噴所述纖維，所述模具通過(guò)噴絲頭射出熔融聚合物以生產(chǎn)所述纖維，并且包括在生產(chǎn)纖維期 間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述收集器與所述模具相間隔， 并且包括在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變?cè)谒鍪占骱退瞿＞咧g的 間隔而沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括具有相互正交的X、 Y、 Z軸線 的坐標(biāo)系統(tǒng)，其中所述收集器包括圍繞所述Z軸線旋轉(zhuǎn)并且沿著所述 X軸線從所述模具間隔的旋轉(zhuǎn)心軸，并且包括在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò) 沿著所述X和Y軸線中的至少一個(gè)改變所述模具和所述心軸相對(duì)于彼 此的位置而沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變聚合 物通過(guò)所述噴絲頭的通量而沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述聚合物通過(guò)所述噴絲頭被噴 射為加壓氣流以生產(chǎn)所述纖維，并且包括，在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改 變氣體壓力和氣體流速中的至少一個(gè)而沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述收集器包括旋轉(zhuǎn)心軸，并且 包括在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變所述心軸的旋轉(zhuǎn)速度而沿著纖維長(zhǎng)度 改變纖維直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在生產(chǎn)纖維期間，通過(guò)改變所述 熔融聚合物的溫度而沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在所述模具中同時(shí)使用兩種聚合物以產(chǎn)生雙模態(tài)纖維直徑分布，其中在生產(chǎn)纖維期間改變每一種模態(tài) 的纖維直徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述聚合物中的一種是潤(rùn)濕的， 并且所述聚合物中的另一種是非潤(rùn)濕的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述兩種聚合物具有不同的熔點(diǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括在生產(chǎn)纖維期間，當(dāng)從所述模 具熔噴所述纖維時(shí)，沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述收集器為收集并且將所述 纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外 表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括在生產(chǎn)纖維期間，沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑從而纖維直徑作 為所述深度的函數(shù)變化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括在生產(chǎn)纖維期間，沿著纖維長(zhǎng) 度改變纖維直徑以提供具有第一纖維直徑的第一環(huán)形區(qū)域，和具有不 同于第一纖維直徑的第二纖維直徑并且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第 二環(huán)形區(qū)域。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，包括從所述模具熔噴給定的各個(gè)纖維；在所述心軸上巻繞所述給定的各個(gè)纖維以形成所述第一環(huán)形區(qū)域；在所述第一環(huán)形區(qū)域上巻繞相同的所述給定的各個(gè)纖維以形成所 述第二環(huán)形區(qū)域。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，包括在所述第一環(huán)形區(qū)域中以所述 第一直徑巻繞所述給定的各個(gè)纖維，然后將相同的所述給定的各個(gè)纖 維的纖維直徑改變?yōu)樗龅诙睆?，然后在所述第二環(huán)形區(qū)域中以所 述第二纖維直徑巻繞相同的所述給定的各個(gè)纖維。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括從所述第一環(huán)形區(qū)域中的所述 第一直徑到所述第二環(huán)形區(qū)域中的所述第二直徑逐漸改變所述相同的 所述給定的各個(gè)纖維的所述纖維直徑以在它們之間提供逐漸過(guò)渡，從 而消除突然的階躍函數(shù)變化和相應(yīng)的不連續(xù)性，包括流體流速和壓降 特性，否則將增加限制并且減少壽命和容量。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，包括在序列步驟中在至少一個(gè)其它 環(huán)形區(qū)域中巻繞所述給定的各個(gè)纖維，所述序列步驟選自包括以下步 驟的組在巻繞所述給定的各個(gè)纖維的步驟之前的步驟，用于形成所 述第一環(huán)形區(qū)域；在巻繞所述給定的各個(gè)纖維的步驟之后的步驟，用 于形成所述第一環(huán)形區(qū)域；以及在巻繞所述給定的各個(gè)纖維的步驟之 后的步驟，用于形成所述第二環(huán)形區(qū)域。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上 游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括在生產(chǎn)纖維期間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑，從而纖維直徑隨著沿所 述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而減小。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，包括巻繞所述纖維從而孔隙度也隨 著沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而減小。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括在生產(chǎn)纖維期間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑，從而纖維直徑隨著沿所 述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而增加。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，包括巻繞所述纖維從而孔隙度也隨 著沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而增加。
23. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上 游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括在生產(chǎn)纖維期間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑，從而纖維直徑隨著從上 游到中間深度沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而減小，并且 然后隨著從中間深度到下游沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加 而增加。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，包括在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿 著縱坐標(biāo)的纖維直徑的曲線中沿著U形輪廓改變纖維直徑，其中在U 曲線處的最小纖維直徑位于所述中間深度處。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著 從上游到中間深度沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述過(guò)濾器的深度增加而減 小，并且然后隨著從中間深度到下游沿所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述過(guò)濾器 的深度增加而增加。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的方法，包括在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中沿著U形輪廓改變孔隙度，其中在U曲線 處的最小孔隙度位于所述中間深度處。
27. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上 游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著沿著所 述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而減小。
28. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上 游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著沿著所 述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而增加。
29. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述內(nèi)和外表面中的一個(gè)是上 游表面，并且所述內(nèi)和外表面中的另一個(gè)是下游表面，并且其中流動(dòng) 方向是從上游到下游，并且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著從上游 到中間深度沿著所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增加而減小，并且 然后隨著從中間深度到下游沿著所述流動(dòng)方向進(jìn)入所述元件的深度增 加而增加。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的方法，包括在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿 著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中沿著U形輪廓改變孔隙度，其中在U曲線 處的最小孔隙度位于所述中間深度處。
31. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述環(huán)形元件具有從包括圓形、 卵形、橢圓形、跑道、三角形、長(zhǎng)方形、菱形、梯形和星形的組中選 擇的閉環(huán)形狀。
32. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括沿著平行于環(huán)面的軸線的平面 切割所述環(huán)形元件以提供面板元件。
33. —種制造聚結(jié)器的方法，包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集 器上，并且在所述熔噴期間，以可控方式改變由所述纖維形成的聚結(jié) 器的孔隙度。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述收集器是收集并且將所述纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外 表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著進(jìn)入所述元件的深度增加而減 小。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述收集器是收集并且將所述 纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外 表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著進(jìn)入所述元件的深度增加而增 加。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述收集器是收集并且將所述 纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括巻繞所述纖維從而孔隙度隨著從上游到中間深度進(jìn)入所述元件 的深度增加而減小，并且然后隨著從中間深度到下游進(jìn)入所述元件的 深度增加而增加。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36的方法，包括在沿著橫坐標(biāo)的元件深度對(duì)沿 著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中沿著U形輪廓改變孔隙度，其中在U曲線 處的最小孔隙度位于所述中間深度處。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述收集器是收集并且將所述 纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括通過(guò)在其形成期間提供在所述外表面處接合并且朝向所述元件 施加壓力的壓縮輥?zhàn)佣钥煽胤绞礁淖兛紫抖取?br> 39. 根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述收集器是收集并且將所述 纖維巻繞成環(huán)形元件的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形元件在所述心軸處具有內(nèi)表 面，并且具有以所述元件的徑向厚度從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外表面，所述元件具有沿著沿所述徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并 且包括在所述巻繞期間改變孔隙度以提供具有第一孔隙度的第一環(huán)形 區(qū)域，以及具有不同于所述第一孔隙度的第二孔隙度并且具有相同的 各個(gè)熔噴纖維的第二環(huán)形區(qū)域。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中從模具熔噴所述纖維，所述模 具通過(guò)噴絲頭射出熔融聚合物以生產(chǎn)所述纖維，并且包括從所述模具熔噴給定的各個(gè)纖維；在所述心軸上巻繞所述給定的各個(gè)纖維以形成所述第一環(huán)形區(qū)域；在所述第一環(huán)形區(qū)域上巻繞相同的所述給定的各個(gè)纖維以形成所 述第二環(huán)形區(qū)域。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40的方法，包括從所述第一環(huán)形區(qū)域到所述第 二環(huán)形區(qū)域逐漸改變所述孔隙度以在它們之間提供逐漸過(guò)渡，從而消 除突然的階躍函數(shù)變化和相應(yīng)的不連續(xù)性，包括流體流速和壓降特性， 否則將增加限制并且減少壽命和容量。
42. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中所述環(huán)形過(guò)濾器具有從包括圓形、卵形、橢圓形、跑道、三角形、長(zhǎng)方形、菱形、梯形和星形的組 中選擇的閉環(huán)形狀。
43. 根據(jù)權(quán)利要求39的方法，包括沿著平行于環(huán)面的軸線的平面切割所述環(huán)形元件以提供面板元件。
44. 一種聚結(jié)器，包括多個(gè)熔噴聚合物纖維，其中沿著纖維長(zhǎng)度 改變各個(gè)纖維的直徑從而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有 不同直徑。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44的聚結(jié)器，其中所述聚結(jié)器具有上游表面， 所述上游表面以沿著上游表面和下游表面之間的深度尺寸的深度與下 游表面相間隔，并且其中纖維直徑沿著纖維長(zhǎng)度變化以提供在沿著它 的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑的各個(gè)纖維，從而所述各個(gè)纖維的 纖維直徑作為所述深度的函數(shù)變化。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45的聚結(jié)器，其中所述聚結(jié)器包括具有第一纖 維直徑的第一區(qū)域，以及具有不同于所述第一纖維直徑的第二纖維直 徑并且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第二區(qū)域。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46的聚結(jié)器，其中相同的所述給定各個(gè)纖維的 纖維直徑從所述第一區(qū)域中的所述第一直徑到所述第二區(qū)域中的所述 第二直徑逐漸改變以在它們之間提供逐漸過(guò)渡，從而消除突然的階躍 函數(shù)變化和相應(yīng)的不連續(xù)性，包括流體流速和壓降特性，否則將增加 限制并且減少壽命和容量。
48. 根據(jù)權(quán)利要求45的聚結(jié)器，其中沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑，從而沿著所述各個(gè)纖維 的纖維直徑隨著進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而減小。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48的聚結(jié)器，其中孔隙度也隨著進(jìn)入所述聚結(jié) 器的深度增加而減小。
50. 根據(jù)權(quán)利要求45的聚結(jié)器，其中沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑，從而沿著所述各個(gè)纖維 的纖維直徑隨著進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而增加。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50的聚結(jié)器，其中孔隙度也隨著進(jìn)入所述聚結(jié) 器的深度增加而增加。
52. 根據(jù)權(quán)利要求45的聚結(jié)器，其中沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度改變纖 維直徑以作為所述深度的函數(shù)改變纖維直徑從而沿著所述各個(gè)纖維的 纖維直徑隨著從上游到中間深度進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而減小， 并且然后隨著從中間深度到下游進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而增加。
53. 根據(jù)權(quán)利要求52的聚結(jié)器，其中在沿著橫坐標(biāo)的聚結(jié)器深度 對(duì)沿著縱坐標(biāo)的纖維直徑的曲線中沿著U形輪廓改變纖維直徑，其中 在U曲線處的最小纖維直徑位于所述中間深度處。
54. 根據(jù)權(quán)利要求52的聚結(jié)器，其中孔隙度隨著從上游到中間深 度進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而增加，并且然后隨著從中間深度到下 游進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而增加。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54的聚結(jié)器，其中在沿著橫坐標(biāo)的聚結(jié)器深度 對(duì)沿著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中沿著U形輪廓改變孔隙度，其中在U 曲線處的最小孔隙度位于所述中間深度處。
56. 根據(jù)權(quán)利要求44的聚結(jié)器，其中所述聚結(jié)器是具有從包括圓 形、卵形、橢圓形、跑道、三角形、長(zhǎng)方形、菱形、梯形和星形的組 中選擇的閉環(huán)形狀的環(huán)形元件。
57. 根據(jù)權(quán)利要求44的聚結(jié)器，其中所述聚結(jié)器是面板元件。
58. 根據(jù)權(quán)利要求44的聚結(jié)器，通過(guò)一種制造聚結(jié)器的方法生產(chǎn)， 該方法包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集器上，并且在所述熔噴期間， 沿著它們的長(zhǎng)度改變各個(gè)纖維的直徑從而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的 不同的點(diǎn)處具有不同直徑。
59. —種聚結(jié)器，包括多個(gè)熔噴聚合物纖維，所述聚結(jié)器具有上 游表面，所述上游表面以沿著上游表面和下游表面之間的深度尺寸的 深度與下游表面相間隔，所述聚結(jié)器包括具有第一孔隙度的第一深度 區(qū)域，以及位于所述第一深度區(qū)域下游并且具有不同于所述第一孔隙 度的第二孔隙度并且具有與所述第一區(qū)域的各個(gè)熔噴纖維相同的各個(gè) 熔噴纖維的第二深度區(qū)域。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59的聚結(jié)器，其中孔隙度隨著進(jìn)入所述聚結(jié)器 的深度增加而減小。
61. 根據(jù)權(quán)利要求59的聚結(jié)器，其中孔隙度隨著進(jìn)入所述聚結(jié)器 的深度增加而增加。
62. 根據(jù)權(quán)利要求59的聚結(jié)器，其中孔隙度隨著從上游到中間深 度進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而減小，并且然后隨著從中間深度到下 游進(jìn)入所述聚結(jié)器的深度增加而增加。
63. 根據(jù)權(quán)利要求62的聚結(jié)器，其中在沿著橫坐標(biāo)的聚結(jié)器深度 對(duì)沿著縱坐標(biāo)的孔隙度的曲線中沿著U形輪廓改變孔隙度，其中在U 曲線處的最小孔隙度位于所述中間深度處。
64. 根據(jù)權(quán)利要求59的聚結(jié)器，通過(guò)一種制造聚結(jié)器的方法生產(chǎn)，該方法包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集器上，并且在所述熔噴期間， 以可控方式改變由所述纖維形成的聚結(jié)器的孔隙度。
65. —種制造過(guò)濾器的方法，包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集 器上，并且在所述熔噴期間，沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度改變它們的直徑從 而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑，從模具熔噴 所述纖維，所述模具通過(guò)噴絲頭射出熔融聚合物以生產(chǎn)所述纖維，并 且包括在生產(chǎn)纖維期間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑，并且在所述模具 中同時(shí)提供兩種聚合物以產(chǎn)生雙模態(tài)纖維直徑分布，其中在生產(chǎn)纖維 期間改變每一種模態(tài)的纖維直徑。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中所述收集器是收集并且將所述纖維巻繞成環(huán)形過(guò)濾器巻的旋轉(zhuǎn)心軸。
67. —種過(guò)濾器，根據(jù)權(quán)利要求65的方法生產(chǎn)。
68. —種制造過(guò)濾器的方法，包括將多個(gè)聚合物纖維熔噴到收集 器上，并且在所述熔噴期間，沿著各個(gè)纖維的長(zhǎng)度改變它們的直徑從 而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑，從模具熔噴 所述纖維，所述模具通過(guò)噴絲頭射出熔融聚合物以生產(chǎn)所述纖維，并 且包括在生產(chǎn)纖維期間沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑，其中所述收集器 是收集并且將所述纖維巻繞成環(huán)形過(guò)濾器巻的旋轉(zhuǎn)心軸，該環(huán)形過(guò)濾 器巻在所述心軸處具有內(nèi)表面，并且具有以所述過(guò)濾器巻的徑向厚度 從所述內(nèi)表面徑向向外間隔的外表面，所述過(guò)濾器巻具有沿著沿所述 徑向厚度的深度尺寸的一定深度，并且包括在生產(chǎn)纖維期間，沿著纖 維長(zhǎng)度改變纖維直徑從而纖維直徑作為所述深度的函數(shù)變化，并且包 括在生產(chǎn)纖維期間，沿著纖維長(zhǎng)度改變纖維直徑以提供具有第一纖維 直徑的第一環(huán)形區(qū)域，以及具有不同于所述第一纖維直徑的第二纖維 直徑并且具有相同的各個(gè)熔噴纖維的第二環(huán)形區(qū)域，并且包括從所述 模具熔噴給定的各個(gè)纖維，在所述心軸上巻繞所述給定的各個(gè)纖維以形成所述第一環(huán)形區(qū)域，在所述第一環(huán)形區(qū)域上巻繞相同的所述給定 的各個(gè)纖維以形成所述第二環(huán)形區(qū)域，在所述第一環(huán)形區(qū)域中以所述 第一直徑巻繞所述給定的各個(gè)纖維，然后將相同的所述給定的各個(gè)纖 維的纖維直徑改變?yōu)樗龅诙睆?，然后在所述第二環(huán)形區(qū)域中以所 述第二纖維直徑巻繞相同的所述給定的各個(gè)纖維，并且從所述第一環(huán) 形區(qū)域中的所述第一直徑到所述第二環(huán)形區(qū)域中的所述第二直徑逐漸 改變所述相同的所述給定的各個(gè)纖維的所述纖維直徑以在它們之間提 供逐漸過(guò)渡，從而消除突然的階躍函數(shù)變化和相應(yīng)的不連續(xù)性，包括 流體流速和壓降特性，否則將增加限制并且減少壽命和容量。
全文摘要
一種具有可變特征的聚結(jié)器，該可變特征包括各個(gè)纖維沿著它們的長(zhǎng)度的可變直徑，從而各個(gè)纖維在沿著它的長(zhǎng)度的不同的點(diǎn)處具有不同直徑，并且包括可變孔隙度。
文檔編號(hào)D04H1/04GK101310064SQ200680042433
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者克里斯托弗·E·霍爾姆, 吳國(guó)林, 埃里克·A·雅尼科夫斯基, 塔德茲·雅羅茲扎克, 威廉·C·哈伯坎普, 巴里·M·韋德甘, 布賴恩·W·施萬(wàn)特, 捷克·保達(dá)森斯基, 維塔里斯·魯民斯基, 羅格·L·佐奇, 雷恩·格拉頓 申請(qǐng)人:弗利特加爾公司