專利名稱：具有包裹過濾材料的熱成型外套的過濾元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于呼吸器、空氣過濾單元和其他過濾裝置的過濾元件。
背景技術(shù)：
過濾元件一般要求可以更換，這樣當(dāng)它到達(dá)使用壽命的終點(diǎn)時(shí)，就可以從使用它的過濾裝置中取出來，并用新的過濾元件替換。過濾元件常常是圓筒形的，并用某種形式的連接機(jī)構(gòu)安裝一個(gè)外套，使圓筒可以固定在使用該元件的過濾裝置中，也可以從中取出。在其他情況下——例如某些類型的呼吸面罩——當(dāng)過濾元件的壽命結(jié)束時(shí)，可以將過濾裝置拋棄，此時(shí)過濾元件可以是過濾裝置整體的組成部分。
過濾筒通常這樣組裝，先形成外套，然后將過濾材料插入外套——例如，可參見美國專利4592350、5063926、5736041、6277178和6248280，以及DE-A-19700340。如上述某些文獻(xiàn)所述，外套可以由兩個(gè)部分構(gòu)成，當(dāng)過濾材料安裝到位后，就將這兩部分合起來。美國專利2922417、2922418、3861381和4790306以及EP-A-0218348還介紹了呼吸面罩，它們的過濾元件是面罩整體的組成部分。
呼吸器中常用吸附微粒，如活性炭作為氣體或蒸汽過濾器。過濾器一般根據(jù)吸附材料在過濾器中負(fù)載的方式進(jìn)行分類，包括堆積床過濾器、負(fù)載無紡過濾器、負(fù)載泡沫過濾器和粘結(jié)吸附劑過濾器。
在堆積床過濾器中，吸附劑微粒用壓力壓縮在容器中，壓力通過覆蓋進(jìn)出口區(qū)域的剛性網(wǎng)格施加在微粒床上并經(jīng)其傳遞。堆積床過濾器常做成圓柱形，厚度或床深恒定不變，進(jìn)出口平坦。在裝填過濾筒時(shí)，通常將吸附劑微粒倒過篩網(wǎng)，微粒在落下的過程中得到分散，得到幾乎堆積到最大密度的水平床。來自約束網(wǎng)格的壓力限制了微粒的運(yùn)動(dòng)，使經(jīng)過堆積床的溝流最小。
堆積床過濾器的一個(gè)例子可見美國專利4543112。此專利介紹了一種吸附過濾裝置，它是通過在罐式殼的圓柱部分依次安置第一彈性多孔板、第一延遲過濾器、吸附床、第二延遲過濾器、第二彈性多孔板和蓋子來制備的。向下推蓋子，壓縮吸附床，并回彈加壓或壓迫第一彈性多孔板。各部分被壓在一起的同時(shí)，圓柱形外殼的環(huán)形邊緣部分卷起來，在圓罐蓋子上形成周邊向外延伸的槽，從而將圓罐密封起來，并且在機(jī)械作用下，各部分壓到一起時(shí)保持它們組裝和壓縮時(shí)的關(guān)系。
由于需要這么多的組成部分和加工步驟，這種過濾器生產(chǎn)復(fù)雜，而且重量重，體積大，成本高。當(dāng)堆積床呼吸器與微粒過濾器串起來用于既含有有害微粒又含有有害蒸汽的環(huán)境中，如在噴漆應(yīng)用中，就會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題。在這種情況下，約束網(wǎng)格將在微粒過濾器內(nèi)部產(chǎn)生非均勻的氣流通道，導(dǎo)致過濾介質(zhì)的利用率下降，整個(gè)過濾器上的壓力降增加。
在形成網(wǎng)的纖維之間含有吸附微粒的負(fù)載無紡網(wǎng)見于過濾性面罩領(lǐng)域。一個(gè)例子可參見美國專利3971373。對(duì)含有分散并粘結(jié)在泡沫結(jié)構(gòu)中的吸附微粒的負(fù)載泡沫材料也有報(bào)道。美國專利4046939介紹了碳浸漬泡沫材料，用于保護(hù)衣物免受有毒化學(xué)物質(zhì)影響。負(fù)載無紡網(wǎng)和負(fù)載泡沫結(jié)構(gòu)都通過邊緣密封到呼吸器組件上，防止未過濾的空氣通過過濾器。已知的密封工具包括黏合劑和墊圈或密封環(huán)，前者如美國專利5063926所述，后者如美國專利5222488所述。負(fù)載結(jié)構(gòu)的一般缺點(diǎn)是其吸附微粒密度小于堆積床。
粘結(jié)吸附劑的發(fā)明相對(duì)于堆積床技術(shù)和負(fù)載網(wǎng)和泡沫結(jié)構(gòu)來說是一大進(jìn)步。在粘結(jié)吸附技術(shù)中，吸附微粒用聚合物微粒模塑成單一結(jié)構(gòu)，所述聚合物微粒將吸附劑微粒粘結(jié)在一起。粘結(jié)吸附結(jié)構(gòu)不像堆積床，它不需要另外的支撐結(jié)構(gòu)。粘結(jié)吸附結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子可參見美國專利5033465(還可參見美國專利6391429B1)。粘結(jié)吸附結(jié)構(gòu)用黏合劑密封到呼吸器上——例如，可參見美國專利5078132；或者用注塑方法密封——例如，可參見美國專利4790306。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新型過濾元件，簡(jiǎn)而言之，它包含以下部分或基本上由它們組成(a)具有至少一個(gè)進(jìn)口和至少一個(gè)出口的外套；(b)包含在外套中的一團(tuán)過濾材料，這樣要過濾的流體就流經(jīng)至少一個(gè)進(jìn)口、過濾材料和至少一個(gè)出口；其中至少部分外套包含在至少部分過濾材料周圍熱成型的片材，以阻止流體在過濾材料與片材之間通過，從而使流體流出外套之前通過過濾材料。
本發(fā)明還提供了制備過濾元件的方法，簡(jiǎn)而言之，它包括如下步驟(i)提供一團(tuán)過濾材料；(ii)提供熱成型片材；(iii)使片材在至少部分過濾材料周圍熱成型，包封過濾材料，并防止流體從過濾材料和片材之間通過，由此防止流體不沿穿過過濾材料的過濾通道流經(jīng)過濾元件。
與本領(lǐng)域已知的過濾元件和過濾筒相比，本發(fā)明可以用較少的組件生產(chǎn)過濾元件，如呼吸器用過濾筒。此外，這種過濾元件的生產(chǎn)步驟也較少。裝過濾材料團(tuán)的外套可通過熱成型的步驟生產(chǎn)，這樣可使外套壁與過濾材料接觸，防止流體從過濾材料和外套側(cè)壁之間通過。因此，外套的生產(chǎn)簡(jiǎn)單、廉價(jià)，同時(shí)提供密封裝置，以確保在過濾元件用于呼吸器時(shí)，幾乎所有的吸入空氣都流經(jīng)過濾元件。熱成型片材還可用作制動(dòng)裝置，將過濾材料固定在外套內(nèi)。這些特點(diǎn)使得為呼吸器生產(chǎn)的過濾筒成為可能，其中過濾筒重量輕、組件最少、生產(chǎn)相對(duì)容易。
術(shù)語“熱成型”是指片材經(jīng)過加熱，并在仍處于高溫時(shí)成型。片材可通過這樣的方式成型例如施用真空(稱作真空成型)、加壓(稱作加壓成型)、放置在成型模具之間(稱作匹配模具成型)，或以任何其他合適的途徑成型。
附圖的簡(jiǎn)要說明下面結(jié)合附圖敘述本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但僅僅是示例

圖1是半呼吸罩1的側(cè)視圖，它含有本發(fā)明的過濾筒5；圖2是圖1所示呼吸罩1的前視圖，面片2上沒有示出過濾筒5和頭帶7、8；圖3是圖1所示面罩用的一種過濾筒5的前視圖；圖4是圖3所示過濾筒5的后視圖；圖5是過濾筒5從圖3所示箭頭5-5所指方向看去的側(cè)視圖；圖6是過濾筒5從圖4所示線6-6所指方向看去的截面圖；圖7是構(gòu)成圖3所示過濾筒5的底座的托盤組件21；圖8是圖7所示托盤組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖9-12是制備本發(fā)明過濾筒的方法的各步示意圖；圖13和14是類似于圖6的改進(jìn)型過濾筒的截面圖；圖15和16是本發(fā)明另一種形式的過濾元件49A、49B各組件的截面圖；圖17是由圖15和16所示組件制成的過濾筒的截面圖；圖18是圖17所示過濾筒沿箭頭18-18所指方向看去的連接面圖；圖19和20分別是本發(fā)明另一種形式的過濾元件的透視圖和截面圖；
圖21是含有本發(fā)明過濾元件的呼吸罩。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明圖1和2所示為一種形式的半呼吸罩，它用于覆蓋佩戴者的鼻子、嘴和下巴。呼吸罩1包含面片2，所述面片可用柔順性材料(例如橡膠材料)注塑而成，其邊緣向內(nèi)翻卷(圖中未示出)。戴上呼吸罩后，翻邊與佩戴者的皮膚形成密封。面片2的中央部分3覆蓋佩戴者的鼻梁，其中裝有呼氣閥4。在呼氣閥4反面，面片上裝有吸氣閥(看不見)，吸氣閥上裝有過濾筒5。面片兩邊是上下頭帶7、8的扣件6(只示出了用于上頭帶的扣件)，上下頭帶構(gòu)成頭套的一部分，頭套還包括托架9，它套在佩戴者的頭頂上。過濾筒5可用卡件連在呼吸罩上，并且容易取下來。卡件在圖1中看不出，但一個(gè)卡件的一部分示于圖2中的10。
在使用中，可調(diào)節(jié)頭帶7、8，使之適應(yīng)佩戴者的頭部，從而將呼吸罩扣在佩戴者的面部。當(dāng)佩戴者吸氣時(shí)，空氣就經(jīng)由過濾筒5被吸進(jìn)呼吸罩1，然后通過面片2上臉頰部分的吸氣閥。當(dāng)佩戴者呼氣時(shí)，空氣就經(jīng)由位于呼吸罩體2中央部分3的呼吸閥4從呼吸罩內(nèi)排出。呼吸罩1的兩個(gè)過濾筒5相同，其結(jié)構(gòu)與下面結(jié)合附圖3-8所介紹的相同。
特別如圖3-6所示，過濾筒5包含含有過濾材料的外套15。過濾材料可包含一層微粒過濾材料17，它靠近一厚層蒸汽吸收過濾材料19(可以是吸附劑或吸收劑)的一個(gè)主表面。過濾材料17的外主表面可為保護(hù)性平紋棉麻織物材料17A覆蓋。吸濾材料19的另一個(gè)主表面(也可為平紋棉麻織物材料19覆蓋，以起保護(hù)作用)位于托盤形底座21中，所述底座構(gòu)成過濾筒外套15的一個(gè)部分。構(gòu)成過濾筒外套15剩余部分的片材23在周圍成型，宜包封兩層過濾材料17、19的兩邊和微粒過濾材料17外部蓋有平紋棉麻織物的主表面的空白部分25。術(shù)語“包封”是指片材包住過濾材料，其程度足以完成生產(chǎn)過濾元件的目標(biāo)，即防止未經(jīng)過濾的流體穿過過濾元件。片材23黏著到微粒過濾材料17外主表面的空白邊25以及底座21上，因而它不僅能夠包封部分過濾材料17、19，還能將過濾材料19固定在底座21上。微粒過濾材料17外主表面的暴露部分27——即空白邊25中未被片材23覆蓋的部分——構(gòu)成過濾筒5的外套15的進(jìn)口，它上面覆蓋著平紋棉麻織物材料，用來保護(hù)過濾材料。底座21將在下面圖7和圖8中作詳細(xì)介紹，它為過濾筒5提供了出口39，以及出口與吸附過濾材料19之間的平面腔37。
空氣經(jīng)進(jìn)口27進(jìn)入過濾筒，通過橫穿微粒過濾材料17和蒸汽吸附過濾材料19的過濾通道，然后進(jìn)入腔37，由此通過出口39、與之相連的吸氣閥，然后進(jìn)入面片2所限定的內(nèi)部氣體空間。過濾筒外套15的熱成型片材23與過濾材料17、19側(cè)邊之間的緊密接觸防止了經(jīng)進(jìn)口27吸入過濾筒5的空氣因從過濾材料周圍泄漏而通過過濾材料(稱作“空過”)，從而當(dāng)它流過過濾筒時(shí)得不到過濾。本說明書所用術(shù)語“防止”是指熱成型片材基本上排出了沿過濾材料側(cè)邊空過的情況。可以有一些空氣的確在此位置從過濾材料通過，但空氣與過濾材料充分接觸，因而其量不大，不至于有很多空氣沒有得到過濾，從而對(duì)佩戴者的安全或健康造成威脅。在此吸氣過程中，腔37的作用是使過濾材料19整個(gè)面積上的壓力降均勻分布，避免吸入的空氣很早就從過濾材料空過。當(dāng)佩戴者呼氣的時(shí)候，過濾筒5的出口39通過與之相連的吸氣閥關(guān)閉，使得呼出的空氣不會(huì)經(jīng)由過濾筒離開面片2，而是通過呼吸罩1中央部分3中的呼吸閥4排出(見圖1)。
在圖3-6所示過濾筒中，進(jìn)氣口27可以是片材23中的孔42，出氣口39可以位于預(yù)成型底座托盤21。作為改進(jìn)形式，進(jìn)氣口27也可以在預(yù)成型外套組件中形成，熱成型片材23緊貼過濾材料17、19的側(cè)邊。本發(fā)明基本上可以采用任何形式或結(jié)構(gòu)的進(jìn)口、出口和外套，只要空氣能夠通過過濾介質(zhì)而不會(huì)發(fā)生空過現(xiàn)象。
圖7和8示出了與過濾筒5相分離的外套底座21。底座21的側(cè)壁29呈階梯或?qū)蛹?jí)排列，形成內(nèi)架31，將吸收蒸汽的過濾材料19支撐在與底座內(nèi)側(cè)底表面33隔開一段距離的位置上。底表面33上豎立的肋條35對(duì)吸收蒸汽的過濾材料19提供了額外的支撐，確保底座中的腔37位于底表面33與過濾材料之間。底座21底部的孔39構(gòu)成過濾筒5外套15的出口，它單獨(dú)配有卡件(未示出)，使得過濾筒5能夠連接到呼吸面罩的面片2上，并可以取下來(圖1和2)。如圖4所示，十字棒39A可位于孔39中——例如借助孔中的推拉件——當(dāng)過濾筒5連接到面片2上時(shí)為面片中的吸氣閥提供支撐。
微粒狀過濾材料17基本上可以是任何已知類型的適合在呼吸器中除去吸入空氣里的微粒物質(zhì)的過濾材料。出于下述原因，過濾材料宜為自支撐型的。合適的微粒過濾材料的一個(gè)例子可以商品名“Filtrete”購自美國明尼蘇達(dá)州St.Paul的3M公司。微粒過濾材料可由帶電微纖維網(wǎng)，如熔噴微纖維網(wǎng)制備。例如，可參見美國專利6406657B1、6375886B1、6119691和5496507。所述纖維也可以是含有原纖維的帶電纖維——可參見美國專利Re.30782和Re.31285。此外，所述纖維表面上可以含有氟原子，以提高它們的耐油膩性。例如，可參見美國專利5432175B1、6409806B1、6398847B1和6397458B1。
吸收蒸汽的過濾材料19可以是已知類型的適合用在呼吸器中除去吸入空氣里的有害蒸汽的過濾材料。像微粒過濾材料一樣，吸收蒸汽的過濾材料也宜為自支撐型的。合適的吸收蒸汽的材料的例子是粘結(jié)吸附材料和吸附劑負(fù)載網(wǎng)材料，前者如粘結(jié)碳，后者如碳負(fù)載無紡網(wǎng)材料。各種粘結(jié)吸附材料及其制備方法見述于美國專利5033465和6391429B1。各種吸附劑負(fù)載網(wǎng)材料及其制備方法見述于美國專利3971373。
過濾筒的底座21(圖6-8)基本上可由任何已知類型的適合形成呼吸器過濾筒外套的材料形成。更一般的情況是，底座可用熱成型(例如真空成型)或注塑等工藝由聚合物材料形成。適用于底座21的材料是聚丙烯膜或薄片材料。
用扣件將過濾筒5連接到呼吸器面片2上并不重要，如果必要的話，可以采用其他連接形式，然后改進(jìn)底座底部中出氣孔39的形式。將過濾筒連接到呼吸器面片上的各種結(jié)構(gòu)見述于美國專利5579761，從該文獻(xiàn)可得到更多的信息。
形成過濾筒外套15剩余部分的片材23基本上可以是任何已知適用于呼吸器過濾筒外套的熱成型材料。更一般地，片材23是熱成型聚合物膜或片(包括多層聚合物膜材料)，但它也可以是(例如)層合材料，該層合材料包含非聚合物膜材料的層，例如金屬或無紡材料。合適的熱成型材料是聚丙烯膜。市售熱成型材料的例子包括威爾士Llantrisant的Ensinger有限公司生產(chǎn)的“Simona 1mm PP-DWST”，英國North Shields的Bay Plastics有限公司生產(chǎn)的“Borealis 1mm BEC 5012”和“Borealis 1.5mm BEC 5012”。
圖9-12示出了制備本發(fā)明過濾筒的方法，其中對(duì)應(yīng)于圖3-6中各組件的組件具有相同的標(biāo)號(hào)。一片微粒過濾材料17和一片吸收蒸汽的過濾材料19均切成合適的形狀，然后放在已經(jīng)成型的底座托盤21中，接著放在真空成型機(jī)的平板40上，并且從開口41抽真空(圖9A)。如圖9B所示，從片材23中切出比過濾材料17的外主表面稍小的孔42，然后在孔上覆蓋一片平紋棉麻織物材料43并沿孔的周緣焊接在片材上。然后將片材23放置到真空成型機(jī)的成型框架44上(圖10)，先抬高壓盤40，將過濾材料17的上表面拉到與片材相平，以保證片材23定位準(zhǔn)確，使孔42位于過濾材料上。然后將板45放置在片23中的孔42上。此板的作用是在用成型工藝進(jìn)行制備的過程中加熱片23時(shí)保護(hù)過濾材料17，同時(shí)在抽真空時(shí)密封孔42。
圖11示出了真空成型機(jī)中的一排加熱器46，將這些加熱器移動(dòng)到板45上面。啟動(dòng)加熱器46，加熱片材，使之變成適合真空成型的柔軟狀態(tài)。在此階段，如前面已經(jīng)提及的，板45可保護(hù)過濾材料17，防止它經(jīng)孔42直接受到加熱器46影響。然后移走加熱器46，稍向下移動(dòng)壓盤40，將平紋棉麻織物材料43壓向板45，開動(dòng)成型機(jī)的真空泵(未示出)，通過壓盤40中的開口41抽走片23下面的空氣(圖12)。軟片23上下面之間產(chǎn)生的壓力差使得片沿著過濾材料側(cè)邊和底座托盤裝置17、19、21向下移動(dòng)。更具體地說，由于真空泵將空氣從過濾材料17、19側(cè)邊抽出，如圖12中箭頭所示，軟片材料23很容易與過濾材料17、19緊密接觸。軟片材料23宜粘著到底座托盤21側(cè)邊上(如上面結(jié)合圖3-6所述及的)，而且為了保證實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須要有一個(gè)通道，讓空氣從底座托盤21下面抽走，如箭頭48所示。舉例來說，這種通道可這樣形成，即在底座托盤21底部和壓盤40之間插入小間隔物(未示出)。
當(dāng)片23冷卻時(shí)，將壓模盤40自板45降下，然后從底座托盤21周圍除去多余的片材，得到過濾筒5成品，只需要添加十字棒39A(圖4)和將過濾筒連接到呼吸器面片上的組件。
在用上述方法制備的過濾筒5(圖1，3-6)中，使片23在過濾材料17、19周圍熱成型的步驟可能引起片材粘結(jié)到過濾材料上(當(dāng)然這并不要緊)。如果需要，可以在熱成型步驟之前在片材23上涂布黏合劑材料或柔性密封材料，使它在過濾元件或過濾筒完成之時(shí)固定在片材和過濾材料之間。
圖13和14示出了圖9-12所示方法的改進(jìn)形式。在此方法中，片材23可以在兩層過濾材料17、19側(cè)面和微粒過濾材料17外主表面的空白區(qū)25周圍進(jìn)行熱成型，但底座托盤21排出在外。熱成型步驟之后，可以切去多余的片材23，留下向外伸的凸緣23a，一個(gè)合適成型的底座22可以固定到該凸緣上(例如通過超聲波焊接)，以提供腔37和過濾筒出口39。圖13具體示出了一個(gè)盤形的底座22，它具有側(cè)壁22A和向外伸出的凸緣22B，凸緣22B焊接到片材23的凸緣23A上。圖14所示為一種改進(jìn)形式，其中底座22包含通過邊緣焊接到凸緣23A的平板，在23B所示熱成型步驟中，片材23延伸到過濾材料19外面，形成腔37。
在圖9-12所示方法的另一種改進(jìn)形式中，吸收蒸汽的過濾材料19和底座托盤21可以是曲面而不是平面，因而所得過濾筒5也具有類似的曲線形式。
上面結(jié)合圖9-12所介紹的方法還可用來制備其結(jié)構(gòu)不同于圖3-6所示結(jié)構(gòu)的過濾筒。示意圖15和16所示為兩個(gè)環(huán)形過濾件49A、49B，它們可通過在過濾材料53環(huán)形片周圍使片材51熱成型來制備，然后用來形成圖17和18所示環(huán)形過濾筒(兩圖中的比例不同)。
圖15所示過濾件49A包含過濾材料層53，它有一個(gè)平紋棉麻織物蓋53A，聚合片材51在其周圍熱成型后，與過濾材料一個(gè)主表面的側(cè)面55和空白區(qū)57接觸，得到靠近另一個(gè)主表面的外伸凸緣59。圖16所示過濾件49B類似于圖15所示過濾件，不同之處是過濾材料層53含有中央孔61，它的壁在熱成型步驟中也覆蓋了聚合片材51。
如圖17所示，過濾件49A、49B可通過(例如)位于它們之間的適當(dāng)間隔材料63在凸緣59上結(jié)合在一起，形成的過濾件在過濾件49A、49B的外主表面上有進(jìn)口65，在過濾件49B中央孔61上有出口。如圖18所示，連接組件67(例如扣件的一部)可在孔61處連接，得到的過濾筒能永久性或非永久性連接到呼吸罩的面片上。
圖19和20所示為適合用作艙室或房間空氣過濾器的過濾元件，所述過濾元件也可這樣制備，即在過濾材料周圍使片材熱成型，形成至少一部分過濾元件外套。在此情況下，過濾材料是微粒過濾材料69，該材料釘在折疊結(jié)構(gòu)上，然后放在真空成型機(jī)中熱成型材料片73里蓋有平紋棉麻織物的孔71上(類似于圖9)。然后如圖20所示，在折疊過濾材料69側(cè)面周圍對(duì)片材進(jìn)行真空成型，切去多余的片材，留下靠近過濾材料底座的外伸凸緣75。
圖21所示為本發(fā)明的過濾元件100，將所述過濾元件100置入呼吸罩101中，呼吸罩可用來罩住佩戴者的頭部。在使用中，呼吸罩宜通過頸部密封帶103罩住佩戴者的頸部。過濾元件100可類似于圖15所示元件，但可以是矩形，而不是環(huán)形。過濾元件100可固定在呼吸罩一個(gè)開口中的吸氣閥上，其方法是直接將熱成型片材51(見圖15)的外伸凸緣59焊接到呼吸罩材料上。呼氣閥(未示出)可安裝在其他地方，一般讓呼出的氣體離開呼吸罩。類似地，本發(fā)明的過濾元件可置入其他防護(hù)服中。
在圖19所示過濾元件的一種改進(jìn)形式中，用于過濾元件的可熱成型片材51也可以是形成呼吸罩自身的材料。這樣，過濾元件可以成為呼吸罩的一個(gè)整體部件。
雖然上面提到在本發(fā)明的過濾元件和過濾筒中使用微粒過濾材料和吸收蒸汽的過濾材料，但應(yīng)當(dāng)理解，也可以采用其他過濾材料，只要它們具有可讓片材在其周圍進(jìn)行熱成型的形式。例如，網(wǎng)材上可以負(fù)載一定量的顆粒，這些顆粒能通過化學(xué)反應(yīng)或融合作用而不是吸附將某種組分從流體中清除，或者可催化有毒物質(zhì)向無害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，或者能將某種組分轉(zhuǎn)移到流體中而不是從流體中除去。用上述方法制備的過濾元件不限于用作空氣或氣體過濾器，還可用于過濾液體。過濾元件可以是剛性的，也可以是彈性的，而且如上面已經(jīng)指出的，它們可以具有曲線形式。
在本發(fā)明的上述實(shí)施方式中用來形成至少部分過濾件外套的可熱成型片材，基本上可以是任何可熱成型材料，只要它能夠與過濾材料接觸，防止它們之間的流體發(fā)生明顯泄漏，從而防止有過多的未過濾流體到達(dá)過濾元件的出口。如前面已經(jīng)介紹的，可熱成型材料可以是無滲透聚合物膜，它在熱成型過程中與鄰近的過濾材料形成某種形式的鍵、連接等。舉例來說，這可通過采用多層膜來實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)層(靠近過濾材料)的熔點(diǎn)低于其他層。但是，根據(jù)過濾元件的結(jié)構(gòu)，要防止未經(jīng)過濾的流體到達(dá)過濾元件的出口，未必總要采用與過濾材料形成實(shí)際連接的無滲透可熱成型材料，或者可熱成型材料。在某些情況下，只要可熱成型材料與過濾材料緊密接觸，或者它壓迫后者的邊緣(例如，如圖15所示的環(huán)形過濾元件)就足夠了。
上面引用的所有專利和專利申請(qǐng)都以其整體形式引入本專利。
本發(fā)明未具體介紹的任何元件都可用于本發(fā)明的合適實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種過濾元件，它包含(a)具有至少一個(gè)進(jìn)口和至少一個(gè)出口的外套；(b)包含在外套中的一團(tuán)過濾材料，這樣，要過濾的流體就流經(jīng)至少一個(gè)進(jìn)口、過濾材料和至少一個(gè)出口；其中至少部分外套包含在至少部分過濾材料團(tuán)周圍熱成型的片材，以阻止流體在過濾材料與片材之間通過，從而使流體流出外套之前流經(jīng)過濾材料。
2.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述片材是不能滲透流體的聚合物材料。
3.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述片材連接到過濾材料上。
4.權(quán)利要求3所述的過濾元件，其特征在于它還包含位于片材和過濾材料之間的密封材料。
5.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于過濾元件的至少一個(gè)進(jìn)口和至少一個(gè)出口當(dāng)中的至少一個(gè)形成于片材內(nèi)。
6.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述過濾材料團(tuán)是自支撐的。
7.權(quán)利要求6所述的過濾元件，其特征在于所述過濾材料團(tuán)包含一個(gè)或多個(gè)層，進(jìn)口的位置靠近過濾材料團(tuán)的外主表面，片材沿所述一個(gè)或多個(gè)層的側(cè)面周圍熱成型。
8.權(quán)利要求7所述的過濾元件，其特征在于所述片材固定在進(jìn)口周圍過濾材料團(tuán)的外主表面上。
9.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述過濾材料團(tuán)包括吸收蒸汽的過濾材料，該過濾材料是粘結(jié)有吸附劑的材料或負(fù)載吸附劑的網(wǎng)材。
10.權(quán)利要求1所述的過濾元件，其特征在于所述過濾材料團(tuán)包含一層微粒狀的過濾材料，排布在一層吸收蒸汽材料的附近，其中沿過濾元件進(jìn)口和出口之間的過濾通道通過的空氣，同時(shí)流經(jīng)微粒狀過濾材料層和吸收蒸汽材料層。
11.用于呼吸罩的過濾筒，它包含權(quán)利要求1所述過濾元件，和一個(gè)使所述過濾元件固定在呼吸罩上的結(jié)構(gòu)。
12.一個(gè)呼吸罩，它包含面片和至少一個(gè)權(quán)利要求1所述的過濾元件，其中所述面片的形狀是使它適合裝到至少人的鼻子和嘴巴上，濾過的空氣通過所述過濾元件能夠被吸入呼吸罩內(nèi)。
13.一個(gè)呼吸罩，它包含面片和至少一個(gè)權(quán)利要求11所述的過濾筒，其中所述面片的形狀是使它適合裝到至少人的鼻子和嘴巴上。
14.一種制備過濾元件的方法，它包括如下步驟(i)提供一團(tuán)過濾材料；(ii)提供可熱成型的片材；(iii)使片材在至少部分過濾材料團(tuán)周圍熱成型，包封過濾材料，并防止流體從過濾材料和片材之間流過，由此防止流體不沿穿過過濾材料的過濾通道流經(jīng)過濾元件。
15.權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述材料團(tuán)以一層或多層的形式提供，所述片材在所述層的側(cè)面周圍熱成型。
全文摘要
適合連接到呼吸罩上的過濾筒(5)，它有一個(gè)外套，該外套包含進(jìn)氣口(27)、出氣口(39)和過濾材料(17、19)，要過濾的空氣從進(jìn)口到出口時(shí)從其中通過。至少部分外套包含一種沿過濾材料側(cè)面熱成型的片材(23)。
文檔編號(hào)A62B23/02GK1681561SQ03822426
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月23日
發(fā)明者A·S·懷納, A·A·康蘭, B·科麥克, M·R·沃森, C·P·享德森, D·T·科蘭, E·I·威廉姆斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司