[发明专利]无纺过滤器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种无纺的流体过滤器，一方面，本发明涉及了气体过滤器，特别是由熔喷法非织造纤维网制成的香烟过滤嘴，另一方面，本发明涉及了生产由熔喷法非织造纤维制成的过滤器和粗纱的方法及其设备。

熔喷法非织造产品是无纺材料的一种特殊的类型，它包括热熔性无规则聚集在一起的，微小的热塑性纤维，它的标准平均直径范围在1至10微米之间。由于这种产品具有小的细孔尺寸，在随机聚集纤维中，这种产品可用于制造纤维网，圆筒或粗纱并产生出特别良好的过滤器。

然而，由熔喷无纺材料制成的香烟过滤嘴并没有获得特殊的成功，把无纺织物生产成具有小尺寸圆柱，并且有所希望的过滤性和透气性的香烟过滤嘴是困难的。

美国专利第3,595,245公开了一种聚丙烯熔喷法非织物的香烟过滤嘴，这种过滤嘴是一种由圆形熔喷模具生产的粗纱，这种圆形模具价格昂贵并不易操作，另外，也不能连续地生产出所要求质量的香烟过滤嘴。由于这些原因，由圆形模具生产出的熔喷法非织造粗纱的香烟过滤嘴没有显著的商业用途。

除了用熔喷法非织造粗纱外，人们在用无纺材料制造香烟过滤嘴方面已经作了很多努力。美国专利第3,346,682公开了用聚合薄片制成的香烟过滤嘴，这种薄片被轧光机轧光并切成带材。然后，把每条带子膨松并以香烟过滤嘴的相适应的形式聚集在一起。

美国专利第3,888,610公开了一种用于生产香烟过滤嘴的无纺粗纱的方法，每一粗纱分别由一单独的喷丝板纺制。

美国专利第4,059,121公开了用许多聚丙烯无纺纤维填充制成的小的过滤嘴的圆盘部分。

加拿大专利第841,368公开了由丙烯腈微纤维制成的香烟过滤嘴，制造这种纤维的方法是蒸掉丙烯腈溶液的溶剂并凝聚成聚合物。

美国专利第3,444,863和第3,704,192公开了用于香烟过滤嘴的喷雾长丝并捻的单纤维，这种单纤维的直径在10微米至60微米的范围内，并且这些纤维的透气性取决于在这些单纤维中的最大直径的单纤维透气性的变化。

美国专利第4,189,511公开了利用在纤维基质中的断裂薄膜的碎片纤维来达到过滤嘴的压力降和过滤性的平衡。

上述很多专利，特别是第4,189,511号美国专利提出了过滤性和压力降的平衡问题，例如，一种很致密的过滤嘴在相对高的压力降下，提供了有效的过滤，但是，对于吸烟者来说，吸这种香烟是非常困难的。因此，香烟过滤嘴必须在相对低的压力降下，具有有效的过滤性。

本发明的过滤嘴通过如下方法制造，即将无规则纤维的无纺纤维网制成流体过滤器或粗纱(或丝束)，然后，再进一步将其制成过滤嘴，这种过滤器因在容许的压力范围内具有着良好的透气性，因此，它特别适用于香烟过滤嘴。

这种圆柱型的过滤嘴包括了无规则包裹的，膨松的纤维网的褶裥，这些褶裥沿着圆柱体的轴向延展，这些褶裥由取向排列的纵向纤维和交叉纤维组成，通过主褶裥中次级褶裥的形成和交叉纤维提供了膨化变形，该交叉纤维含有伸出的部分或从顶层和底层的向外突起的表面部分。该表面定义为纵向纤维。如下面详细描述的那样，通过包裹褶裥，这种膨化变化提供了均匀的透气性。

最好，无纺纤维网是熔喷法非织造纤维网，它包括无规则缠绕的热塑性纤维，它的平均直径在1至10微米之间，一般在2至8微米之间。

制造这种过滤嘴的方法是约束纤维网的平直部分并收敛地牵引着纤维网，通过一个小孔型收敛器(如漏斗形筒)，在此，同时加热受约束端和漏斗形筒之间的纤维网的中间部分，最好是漏斗形筒的内径大约为香烟过滤嘴的外径或略小于香烟过滤嘴的外径，以允许过滤嘴有一定的回弹，在纤维网的平直受约束部分至漏斗形筒之间，纤维网逐渐收敛，其夹角在10°至30°之间。牵引纤维网，通过漏斗形筒时将纤维进行拉伸使其成形为棒状或粗纱，然后该粗纱经进一步的加工形成过滤嘴。另外，该系统包括了将漏斗形筒中生产的棒状纤维束或粗纱直线排列的装置，或在该装置的下游直接生产过滤棒的直线排列的装置。