專利名稱：制造用于內燃機空氣過濾器中的熔吹過濾介質的方法以及產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于內燃機的空氣過濾器，尤其涉及一種制造適用于這種空氣過濾器中過濾介質的方法。
背景技術：
諸如空氣和天然氣的流體流通常帶有顆粒物質。因為希望將所述顆粒物質從所述流體流中除去，所以在所述顆粒物質到達發動機之前，通常需要對流到內燃(“簡稱IC”)機中的氣流進行過濾。在汽車中，空氣過濾器用于過濾空氣流，并且所述空氣過濾器通常用在汽車發動機的上游。
空氣過濾器含有通常由無紡材料制成的過濾介質。一種無紡材料過濾介質可由常規的包括熔吹、紡粘法、梳理、空中壓條和濕法成網等等的無紡技術在一個網狀物中形成。熔吹無紡材料網通常可由記載在下述文件中的方法來形成，即，《Industrial Engineering Chemistry》1956年第48卷1342-1346頁中的由Wente，Van A.撰稿的題目為《SuperfineThermoplastic Fibers》的出版物和1954年5月25日出版的《Report No.4364of the Naval Research Laboratories》中由Wente，Van A.，Boone，C.D.和Feluharty，E.L撰稿的題目為《Manufacture of Superfine Organic Fibers》的出版物(Wente，Van A.，“Superfine Thermoplastic Fibers”in IndustrialEngineering Chemistry，Volume 48，Pages 1342-1346(1956)，或者ReportNo.4364 of the Naval Research Laboratories，published May 25，1954，entitled“Manufacture of Superfine Organic Fibers”by Wente，Van A.，Boone，C.D.and Feluharty，E.L)。典型地，所述熔吹法可生產直徑小于10微米的細纖維，并且用所述熔吹法可使得所述無紡材料僅在一個步驟中形成，即從樹脂到熔吹無紡材料。
我們發現，熔吹材料在廣泛的使用中具有實用性。例如，公知的將熔吹細絲用于蓄電池隔板的預加工、電纜包裹物、電容絕緣紙中，同樣作為包裝材料、服裝里襯、尿布里襯，還用于繃帶和衛生棉等等的制造中。熔吹材料還可用作空氣過濾器中的過濾介質。
應用梳理、空中壓條和濕法成網技術來制造無紡材料過濾介質需要幾個加工工序。出于此原因，在現有技術領域的這些技術上需要一種改進的技術來制造適用于內燃機空氣過濾器的過濾介質。所需技術應利用最少的設備，且能節省時間、能源和金錢。
發明內容
考慮到上述現有技術中制造過濾介質所存在的固有缺陷，本發明提供了一種利用熔吹法制造適用于內燃機空氣過濾器的過濾介質的方法，其中，所述過濾介質含有尺寸在3微米到12微米之間的微孔。本發明還提供一種適用于內燃機空氣過濾器的過濾介質。
所有上述的技術都可用于制造無紡材料過濾介質，在此將描述熔吹法所具有的優點。應用熔吹法制造無紡材料過濾介質只在一個步驟中就完成了，即從樹脂到最后的熔吹材料，而應用梳理、空中壓條和濕法成網技術制造無紡材料過濾介質則需要幾個加工工序。所以，應用熔吹技術來制造應用于內燃機空氣過濾器的過濾介質是有優勢的，這是因為其只需最少量的設備、時間、能源和金錢。
在本發明的一個實施例中，制造一種適用于內燃機空氣過濾器的過濾介質的方法包括以下步驟加熱一種熱塑性塑料以形成一種熔融物，通過一個擠出機機頭的若干個孔道擠出所述熔融物，將一股熱流體流射往擠出的所述熔融物上以形成大量的纖維，再將所述纖維吹到一個運動的收集裝置上，該收集裝置具有包括三維型面輪廓的表面，在所述收集裝置的表面上收集所述纖維，并且利用所述型面輪廓將所述纖維塑成最后所得到的具有尺寸在3微米到12微米之間的微孔的過濾介質，所述過濾介質。所述方法還包括一個從所述型面輪廓上移走所述過濾介質的步驟。
在本發明的另一實施例中，提供了一種熱塑性聚合物過濾介質。所述過濾介質適用于內燃機空氣過濾器，并且包括一個三維網，該網界定有至少一個褶曲，并且界定有若干個尺寸在3微米到12微米之間微孔。
下面的結合附圖，對本發明實施例的描述將使本發明的上述及其它特征、發明目的及實現發明目的及特征的方法變得更清楚，而且本發明本身也將變得更易于理解，其中圖1為本發明所述方法的一個實施例的示意圖；圖2為本發明所述方法的第二實施例的示意圖；圖3為應用于本發明所述方法中的以用來塑成所述過濾介質的一個型面輪廓的放大視圖；圖4為本發明所述過濾介質的第二實施例的透視圖；和圖5為本發明所述過濾介質的兩個實施例中任選的一個實施例的透視圖。
在所有附圖中，相應的附圖標記指代相應的部件。盡管附圖描述了本發明的實施例，但是附圖不一定都是按比例進行繪制的，為了更好地描述和解釋本發明，可能對某些特征進行了放大。本文敘述的例證以幾種形式對本發明的實施例進行了說明，但是不能將這些例證以任何方式作為對本發明保護范圍的限制。
具體實施例方式
下面所揭示的實施例并不旨在詳盡敘述本發明，或者在下面的詳細描述中僅將本發明限制在明確的形式中。相反，對所選擇的實施例進行描述可以使本領域的其它技術人員利用它們的知識實施本發明。
參考附圖，所示為利用熔吹法制造適用于內燃機空氣過濾器的過濾介質的方法。下文中運用“適合的”一詞意味著所述過濾介質適用于內燃機空氣過濾器中并且被制成適合使用該過濾介質的內燃機空氣過濾器的規格。下文中將一種“內燃機空氣過濾器”定義成一種用于內燃機的空氣過濾器，該空氣過濾器用于過濾進入所述內燃機中的空氣。圖1所示為本發明所述方法的一個實施例。擠出機10包括擠出機料斗11和一個含有一個螺桿的加熱桶(未圖示)。擠出機10與金屬印模12相連。金屬印模12包括進料通道(未圖示)，擠出機機頭14和一空氣歧管13。空氣歧管13包括空氣上氣道13a和空氣下氣道13b。空氣歧管13通過上、下氣道13a、13b將高速加熱空氣供應到擠出機機頭14處。該高速加熱空氣通常由空氣壓縮機產生。擠出機機頭14由一中空、呈錐形的寬外殼組成，該外殼具有若干排沿其長度延伸的孔道。
根據本發明的方法，加熱一種熱塑性聚合物形成一熔融物。通常，在現有技術領域中公知的用于熔吹纖維的前處理中的任何熱塑性聚合物或其混合物可用于該方法，并且用于本發明的過濾介質以形成一熔融物。合適的熱塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、尼龍6、尼龍11、聚碳酸酯、聚-4-甲基戊烯-1、聚苯乙烯等等。在熱塑性聚合物顆粒送入擠出機料斗11之后，該顆粒又送入到在擠出機10的加熱桶中旋轉的所述螺桿處。所述螺桿在加熱桶中的旋轉使聚合物顆粒成為熔融狀，并且將該熱塑性熔融物送往印模12處。然后，該熱塑性聚合物的熔融物傳送到進料通道中，其控制送到擠出機機頭14處的熔融物的流量。接下來，通過擠出機機頭14中的孔道，擠出所述熔融物。圖1中未圖示的計量泵通常用于熔吹工序中，使傳送到印模12處的熔融物的量均勻。
當熱塑性聚合物的熔融物通過機頭14中的孔道擠出時，從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來的加熱氣流直接朝向擠出的熔融物，并且一經接觸就對從擠出機機頭14的孔道中出來的熔融物施以拉伸和沿展(即，拉細)的作用。對熔融物的拉細形成了大量的纖維，該纖維的粗細取決于以下幾個因素，例如，包括所用的熱塑性聚合物的特性和其它諸如溫度、壓力、氣流速度等因素。在拉細之后，所述熔吹熱塑性纖維由氣流從印模12處帶離到橫向隔開設置的收集筒20處。
收集筒20具有表面22，該表面22上界定有若干個小孔，并且包括多個在表面22上彼此相互隔開設置的三維狀型面輪廓24。如圖3的放大視圖所示，型面輪廓24包括若干個呈網狀布局的小孔。型面輪廓24還界定有在收集筒20的表面22下延伸的褶曲25。當含有纖維的加熱氣流移動到收集筒20時，所述氣流帶動大量的用于冷卻和固化所述纖維的周圍空氣。然后，這些固化的，但仍然具有韌性的纖維以無規則取向的方式沉積在表面22的型面輪廓24上。如圖中所示的，當所述纖維被收集在表面22上時，所述收集筒20以順時針方向旋轉。在收集筒20的內部利用真空把熱空氣從表面22處移走。
從擠出機機頭14處可以設置收集筒20用于得到所需的纖維沉積。如圖4中所示，型面輪廓24的功能是將纖維塑成過濾介質34。然后，把過濾介質34從型面輪廓24處移開。過濾介質34具有與型面輪廓24的褶曲25相對應的褶曲35，并且過濾介質34界定有若干個尺寸在3到12微米之間的微孔。
在圖3所示的本發明的一個實施例中，收集筒20的表面22界定型面輪廓24。在本發明的該實施例中，型面輪廓24是表面22的完整部分，并且不可以從表面22處拆掉。在纖維被收集在型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質34之后，過濾介質34或者從表面22處剝離或者被壓印。
在圖4所示的本發明的另一實施例中，型面輪廓24通過一膠粘扣、鉤扣或環狀卡子等附著到表面22上。在將纖維收集到型面輪廓24上之后，型面輪廓24將纖維塑成過濾介質34。然后，型面輪廓24可以從表面22處拆走，接著可從型面輪廓24上移走過濾介質34型面輪廓。在本發明的該實施例中，型面輪廓24可具有不同的形狀以塑成不同形狀的過濾介質34，而不需更換收集筒20的表面22。
在本發明的又一實施例中，擠出機機頭14是可移動的，而收集筒20是固定的。在本發明的該實施例中，當纖維從機頭14中吹出并且在表面22的型面輪廓24上以無規則取向的方式沉積時，收集筒20不旋轉。
在本發明的另一實施例中，擠出機機頭14和傳送機26是固定的。在本發明的該實施例中，從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來的加熱氣流可以適當的角度朝向擠出的熔融物，以朝著收集筒20的表面28吹細纖維。
圖2中再次圖示了本發明所述的方法。擠出機10垂直地設置在傳送機26的上方并與其相隔設置。如前文中所述，將熱塑性聚合物顆粒送入到擠出機料斗11中，并又將其送到擠出機10的加熱桶中的旋轉螺桿處。所述螺桿在加熱桶中的旋轉使聚合物顆粒成為熔融狀，并且將該熱塑性熔融物送往印模12處。然后，該熱塑性聚合物的熔融物進入到進料通道中，并通過機頭14中的孔道擠出。機頭14從印模12向下伸出，以便向下擠出纖維。當熱塑性聚合物的熔融物通過擠出機機頭14中的孔道擠出時，加熱的氣流從空氣歧管13的上、下氣道13a、13b中出來，并且直接朝向擠出的熔融物。一經與熔融物接觸，氣流就會拉細所述熔融物以形成大量的纖維。然后，所述熔吹熱塑性纖維被向下帶到傳送機26處。
傳送機26包括界定有若干個小孔的表面28和多個在表面28上彼此相互隔開設置的三維狀型面輪廓24。含有所述纖維的加熱氣流朝著傳送機26移動，并且帶有大量的用于冷卻和固化纖維的周圍空氣，所以所述纖維以無規則取向的方式沉積在表面28的型面輪廓24上。當纖維沉積在表面28上時，傳送機26被驅動并沿著向西的方向移動。傳送機26可以根據擠出機10的布置而確定向東或向西移動。當從擠出機機頭14處擠出的熱塑性纖維在它們從機頭14到傳送機26的過程中冷卻的時候，所述纖維仍能保持足夠的柔軟度和粘著性，所以它們可彼此相互粘附結合在一起并附著到型面輪廓24上。可以將抽風箱30應用在傳送機26的下方，以從表面28處移走熱空氣。
可從機頭14處設置傳送機26以用于得到所需的纖維沉積。如圖4中所示，型面輪廓24的功能是將纖維塑成過濾介質34。然后，把過濾介質34從型面輪廓24處移開。過濾介質34界定兩個褶曲35和若干個尺寸在3到12微米之間的微孔。
在本發明這種方法的一種形式中，傳送機26的表面28限定了型面輪廓24。如圖3所示，型面輪廓24是表面28的完整部分，并且不能從表面28處拆去。在纖維被收集在型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質34之后，過濾介質34可以從表面28處移走。
在本發明這種方法的另一實施例中，型面輪廓24(如圖4所示)通過一膠粘扣、鉤扣或者環狀卡子等附著到表面28上。在將纖維收集到型面輪廓24上并且型面輪廓24將纖維塑成過濾介質34之后，型面輪廓24可從表面28處移走。在本發明的該實施例中，型面輪廓24可具有不同的形狀以塑成不同形狀的過濾介質34，而不需更換傳送機26的表面28。
在本發明的又一實施例中，擠出機機頭14是可移動的，而傳送機26是固定的。在本發明的該實施例中，當纖維從機頭14中吹出并且在表面28的型面輪廓24上以無規則取向的方式沉積時，傳送機26不運動。
在本發明的另一實施例中，機頭14和傳送機26是固定的。在本發明的該實施例中，從氣道13a、13b中出來的熱氣流可以適當的角度朝向擠出的熔融物，以朝著傳送機26的表面28吹細纖維。
圖5中圖示了根據本發明的所述方法形成過濾介質34的可選實施例。過濾介質34是適用于內燃機空氣過濾器中的三維網材料。下文中使用的“網”一詞是指一種纖維網狀網絡。圖5A中所示的過濾介質34呈矩形。圖5B和圖5C中圖示的過濾介質34呈圓形或正方形。
盡管以一典型的設計對本發明進行了描述，但是本發明在上文描述中所揭示的要旨和范圍中可做出其它變化。所以，本申請旨在覆蓋任何應用本發明的總原則的變化、使用、或者修改。而且，本申請旨在覆蓋這種本發明的變化，即，該變化來自于本發明所屬的公知的或慣例的現有領域中。
權利要求
1.一種用于制造適用于內燃機空氣過濾器的多孔過濾介質的方法，所述方法包括以下步驟加熱一種熱塑性聚合物以形成一種熔融物；通過一個擠出機機頭上的若干個孔道擠出所述熔融物；將一股或多股熱流體射往所述的擠出熔融物而形成大量的纖維，然后將所述纖維吹到一個收集裝置上，所述收集裝置包括一個具有三維型面輪廓的表面；在所述收集裝置的表面上收集所述纖維，然后利用所述型面輪廓將所述纖維塑成所述過濾介質，所述過濾介質至少具有一個褶曲；和將所述過濾介質從所述型面輪廓上移走。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述過濾介質界定有若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述收集裝置的表面界定了所述型面輪廓，所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于至少有一個型面輪廓是可移動地附著在所述收集裝置的表面上的，并且所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個可旋轉的滾筒。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時旋轉所述滾筒的步驟。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個傳送機。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時驅動所述傳送機的步驟。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱流體是空氣。
10.一種生產適用于內燃機空氣過濾器的熱塑性聚合物過濾介質的方法，所述方法包括以下步驟熔吹一種熱塑性聚合物以形成熔吹纖維，將所述纖維收集到一種收集裝置上，所述收集裝置包括一個具有三維型面輪廓的表面，利用所述型面輪廓將所述纖維塑成所述過濾介質，所述過濾介質界定至少一個褶曲和若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔，然后從所述收集裝置上移走所述過濾介質。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于所述熔吹方法包括以下步驟，加熱一種熱塑性聚合物以形成一種熔融物；通過一個擠出機機頭的若干個孔道擠出所述熔融物；將一股或多股熱流體流射往擠出的所述熔融物上以形成大量的纖維，然后將所述纖維吹到所述收集裝置上。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置的表面界定了所述型面輪廓，所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于至少有一個型面輪廓是可移動地附著在所述收集裝置的表面上的，并且所述型面輪廓至少具有一個褶曲。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個可旋轉的滾筒。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時旋轉所述滾筒的步驟。
16.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述收集裝置是一個傳送機。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述方法還包括一個收集所述纖維時驅動所述傳送機的步驟。
18.如權利要求11所述的方法，其特征在于所述熱流體是空氣。
19.一種多孔的過濾介質，所述過濾介質包括一個三維的熱塑性聚合物網材料至少界定一個褶曲，并且界定若干個尺寸在3微米到12微米之間的微孔。
20.如權利要求19所述的過濾介質，其特征在于所述過濾介質適用于內燃機的空氣過濾器。
全文摘要
本發明包括一種利用熔吹方法來制造一種界定有尺寸在3微米到12微米之間的微孔的過濾介質。上述過濾介質由熱塑性聚合物制成，并且適用于內燃機的空氣過濾器中。一種用在上述熔吹方法中的型面輪廓，該型面輪廓將熔吹纖維塑成上述過濾介質。
文檔編號D04H1/00GK1570244SQ20041000698
公開日2005年1月26日 申請日期2004年3月3日 優先權日2003年3月3日
發明者洛特魯·Q.·阮 申請人:阿文技術有限公司