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CN102159362A - 用于砂光工具的粉尘收集装置 - Google Patents

用于砂光工具的粉尘收集装置 Download PDF

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CN102159362A CN2009801015209A CN200980101520A CN102159362A CN 102159362 A CN102159362 A CN 102159362A CN 2009801015209 A CN2009801015209 A CN 2009801015209A CN 200980101520 A CN200980101520 A CN 200980101520A CN 102159362 A CN102159362 A CN 102159362A
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Abstract

本发明公开一种用于砂光工具的粉尘收集装置，所述粉尘收集装置包括具有侧壁的纸袋和连接到所述纸袋上的联接器，所述侧壁具有内表面。所述侧壁包括至少一个过滤层和外部支承层。在所述纸袋内设置有套筒，所述套筒具有外表面、套筒侧壁、第一末端、第二末端和位于所述第一末端或所述第二末端处的至少一个间隙，所述套筒的第一末端邻近所述联接器设置，以朝向所述套筒引导进入的空气，并且所述套筒位于所述纸袋内从而在所述外表面与所述内表面之间存在绕开空间。

Description

用于砂光工具的粉尘收集装置
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求提交于2008年12月23日、名称为DustCollection Device For Sanding Tool(《用于砂光工具的粉尘收集装置》)的PCT申请No.US2008/088093的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
砂光工具(例如偏心轨道式砂光机)通常由气动式压缩空气供应源提供动力。气动式砂光机可设计用于形成自生的真空，以便通过废气流中的文氏管运送来自气动马达的废气，形成吸入口，从而收集粉尘和碎屑。进行抽吸时，利用通风磨料制品和具有多个粉尘传送孔的支撑垫屏蔽工件的表面并通向该表面。可以将文氏管后的含尘空气流引向连接到砂光机的排气口(粉尘出口)上的粉尘收集袋。
通常将布制或纸制收集袋连接到与粉尘出口相连的真空管上，或者将袋子直接连接到粉尘出口上，以便过滤废气并收集砂光粉尘和碎屑。尽管可以用布制粉尘袋收集一部分粉尘，但非常细小的粉尘颗粒常常不能收集到布制粉尘袋中。另外，根据砂光粉尘分布的类型和尺寸，布袋中的孔可能会被迅速堵塞，从而大大降低袋子收集更多粉尘和碎屑的效率。一旦堵塞，必须取下布制粉尘袋，倒空并清除残余的粉尘，然后才能继续进行砂光。此外，粉尘收集到布袋中后，粉尘会在袋子中发生变化，从而降低布袋收集更多粉尘的能力。例如，当对竖直表面进行砂光时，布袋内收集的粉尘会部分地结块或阻塞进入布袋的入口，这取决于布袋相对于重力的取向。
发明内容
为了提高砂光工具的粉尘收集能力，需要使用寿命更长、粉尘收集能力更强或砂光竖直表面时粉尘收集能力更好的粉尘收集装置。发明人已经确定，通过利用具有至少三层侧壁构造的粉尘收集装置，可以提高细尘颗粒的收集能力，延长粉尘收集装置的有效使用寿命，而且砂光竖直表面时的粉尘收集能力也有所提高。
在一个方面，本发明涉及用于砂光工具的粉尘收集装置，该粉尘收集装置包括具有侧壁的袋子和连接到袋子上的联接器。侧壁包括第一过滤层、第二过滤层和外部支承层。第一过滤层包括形成非织造纤维网的多条原纤化静电驻极体纤维；第一过滤层具有约1.0至约4.0mmH2O或约0.1至约4.0mm H2O的总压降，并且第一过滤层具有约100至约300g/m2或约50至约450g/m2的总基重。第二过滤层包括熔喷微纤维非织造纤维网；第二过滤层具有约10至约18mm H2O或约5.5至约20.0mmH2O的总压降，并且第二过滤层具有约25至约75g/m2或约15至约75g/m2的总基重。
在另一方面，本发明涉及包括用于砂光工具的粉尘收集装置的套件，其中粉尘收集装置包括具有侧壁的袋子和连接到袋子上并且具有带钩的第一末端的联接器。侧壁包括第一过滤层、第二过滤层和外部支承层。第一过滤层包括形成非织造纤维网的多条原纤化静电驻极体纤维；第一过滤层具有1.0至约4.0mm H2O或约0.1至约4.0mm H2O的总压降，并且第一过滤层具有约100至约300g/m2或约50至约450g/m2的总基重。第二过滤层包括熔喷微纤维非织造纤维网；第二过滤层具有约10至约18mm H2O或约5.5至约20.0mm H2O的总压降，并且第二过滤层具有约25至约75g/m2或约15至约75g/m2的总基重。套件中还包括具有第一螺纹末端和第二内部锥形末端的适配器。套件中还包括将适配器的第一螺纹末端连接到砂光工具的粉尘出口上以及将联接器的带钩的第一末端插入适配器的第二内部锥形末端的说明书。
在另一个实施例中，本发明涉及从砂光工具收集粉尘的方法，该方法包括将粉尘收集装置连接到砂光工具的粉尘出口上。
本发明还公开了，通过在粉尘收集装置内包括套筒，提高了粉尘收集效率。该套筒在一端或两端具有间隙，从而在套筒被堵塞的情况下允许进入的空气转向穿过间隙。该间隙可以作为流动控制阀，随着套筒的穿透性因为收集的碎屑而降低，该流动控制阀分配更多的空气流通过间隙。
在另一方面，本发明涉及用于砂光工具的粉尘收集装置，该粉尘收集装置包括具有侧壁的袋子和连接到袋子上的联接器，侧壁具有内表面。侧壁包括至少一个过滤层和外部支承层。套筒具有外表面、套筒侧壁、第一末端、第二末端和位于第一末端或第二末端处的至少一个间隙。套筒的第一末端邻近联接器设置，以朝向套筒引导进入的空气，并且套筒位于袋子内，从而在外表面与内表面之间存在绕开空间。
本发明人还发现，利用纸袋和纸套筒可以形成环境友好的粉尘收集装置。通过包含纸套筒，出人意料地，可以显著提高典型粉尘收集袋的性能。因为粉尘收集装置主要由纤维素纤维构成，该粉尘收集装置容易降解。
在另一方面，本发明涉及用于砂光工具的粉尘收集装置，该粉尘收集装置包括具有侧壁的纸袋和连接到纸袋上的联接器，侧壁具有内表面。侧壁包括至少一个纸层，套筒具有外表面、套筒侧壁、第一末端、第二末端和位于第一末端或第二末端处的至少一个间隙。第一末端邻近联接器设置，以朝向套筒引导进入的空气，并且套筒位于纸袋内，从而在外表面与内表面之间存在绕开空间。
附图说明
本领域的普通技术人员应当了解，本发明的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本发明的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。
图1示出了具有连接的粉尘收集装置的砂光工具的透视图。
图2示出了从图1的2-2处截取的粉尘收集装置的侧壁的横截面。
图3A和图3B示出了与粉尘收集装置一起使用的适配器的视图。
图4A和图4B示出了用于粉尘收集装置的联接器的视图。
图5示出了粉尘收集装置和几个用于砂光工具的市售粉尘收集袋的粉尘收集效率/时间坐标图。
图6示出了粉尘收集装置的另一实施例的正视图。
图7示出了从图6的7-7处截取的粉尘收集装置的另一实施例的剖视图。
图8示出了对于粉尘收集装置的粉尘收集效率与时间的关系图，该粉尘收集装置包括具有不同面积比率的套筒。
图9示出了对于粉尘收集装置的粉尘收集效率与时间的关系图，该粉尘收集装置包括具有不同间隙的套筒。
在说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本发明相同或类似的部件或元件。
定义
如本文所用，词语“包含”、“具有”和“包括”在法律上是具有等同含义的开放型术语。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其它未列举的元件、功能、步骤或限制。
本文所用的“层”是指形成层的具有基本相同的机械结构和化学组成的材料。
本文所用的“层片”是指各个单独的片。例如，一层面巾纸通常包括两个面巾纸材料层片，形成从纸盒中分发的薄页纸片。
本文所用的“纸”是指基本上利用天然纤维制造的片材，这些纤维包括但不限于从植物(例如树木)获得的纤维。天然纤维通常包括纤维素，例如从木纸浆获得的天然纤维。在一些方面，纸可以包含较少量的合成纤维以改善各种特性；然而，形成纸的纤维多数是由天然纤维构成的。在本发明的多个实施例中，纸可以包含超过80％的天然纤维、或超过90％的天然纤维、或超过95％的天然纤维、或100％的天然纤维。
具体实施方式
参见图1，其中示出了砂光工具10。砂光工具包括附连有磨料制品14的支撑垫12。支撑垫和磨料制品分别含有多个能够使粉尘和碎屑在真空作用下从砂光表面移至粉尘收集装置16的孔。在一个实施例中，砂光工具10包括气动式偏心轨道式砂光机，其可通过空气管道18与压缩空气源连接。在气动式偏心轨道式砂光机内，压缩空气通过可使支撑垫12和磨料制品14旋转和振动的空气马达来传送。马达废气的至少一部分沿着文氏管15传送并由粉尘出口20排出，进入粉尘收集装置16。粉尘收集装置16包括袋子17和联接器38，该联接器用于将粉尘收集装置连接至砂光工具10的粉尘出口20以使得粉尘收集装置与粉尘出口流体连通。使废气通过文氏管传送可以由文氏管效应而形成低压区，而且可以通过导管21将低压区与支撑垫12中的孔相连，在工件附近形成真空，从而将粉尘和碎屑吸入粉尘收集装置16中。
为了定量几种市售气动式砂光机的抽吸能力，将具有粉尘收集孔的支撑垫12放入封闭的容器(顶部具有10.2cm开口的一加仑油漆容器)中。用乙烯基胶带密封容器开口与砂光机覆盖物底部之间的所有漏气处，同时确保支撑垫12能够在封闭的容器内自由旋转。将封闭容器的小密封入口与空气流量计连接，测量通过支撑垫抽出的空气量。在90psig(620kPa)的操作压力下测试四种不同的市售砂光机。测得通过支撑垫的最大自生吸气量在约6.7cfm(190升/分钟)至约13.5cfm(382升/分钟)之间。然后将空气流量计连接到气动式砂光机的粉尘出口20上。当气动式砂光机在90psig(620kPa)下运行时，测得在90psig(620kPa)下粉尘出口20的总空气流量在约21cfm(595升/分钟)至约29cfm(821升/分钟)之间。
根据以上测试，可以确定通过粉尘收集装置16的总空气流量是相当大的。此外，小尺寸的粉尘收集装置16也意味着通过粉尘收集装置16的侧壁19的每单位面积空气流量(如cfm/ft2)相当大。因此，粉尘收集装置16应当可以在没有显著压降、约50至约90psig(345至620kPa)的压力下的高空气流量(例如约15至约35cfm(425至990升/分钟)之间)下操作，同时在砂光过程中从工作表面附近收集的满载污染物的空气流注中捕获极小的粉尘颗粒。
参见图2，其中示出了粉尘收集装置16的横截面。粉尘收集装置16的侧壁19包括四层，即任选的内部支承层22、第一过滤层24、第二过滤层26和外部支承层28。外部支承层28和任选的内部支承层22用于保护过滤层并防止粉尘收集装置在高压下运行时破裂、断裂或撕裂。四个层以面对面的方式设置，从而形成复合侧壁材料29。
第一过滤层24可由含有纤维的膨松有弹性的带电驻极体非织造纤维网制成，其可以是任何合适的带电纤维开孔非织造纤维网。过滤层24可以由授予Van Turnhout的美国专利RE 30,782中所述的分裂原纤化带电纤维形成。美国专利RE 30,782中的驻极体纤维由电晕带电薄膜形成，其通过原纤化而形成带电纤维。这种充电方法可以在纤维成品中提供密度特别高的注入电荷。然后可以通过常用的方法(例如粗梳法或气流成网法)使带电纤维形成非织造过滤纤维网。例如，可以将驻极体纤维进行梳理以形成非织造纤维网，然后对该非织造纤维网进行针刺处理，以提高其完整性。可任选地，可以将原纤化驻极体纤维非织造纤维网连接到支承稀松布上，如授予Nelson的美国专利5,230,800和授予Haskett的美国专利5,792,242中所公开。
当通过针刺操作将原纤化驻极体纤维非织造纤维网与任选的支承稀松布连接在一起时，可以生成物理和性能特性非常均一的过滤介质。有利地，任选的稀松布支承体应是具有大量离散开孔区域的多孔材料，其开孔区域从稀松布的一个表面贯穿至相对的表面。这些离散的开孔区域应具有至少0.25mm2的平均横截面积，最优选地具有至少1.0mm2的平均横截面积，然而，各个开孔区域的尺寸可以在0.1mm2至高达10mm2或更大的范围内。优选地，开孔区域具有通过稀松布的非曲折路径，最优选地，开孔区域从一个表面直接延伸至相对的表面(如，像柱子一样)。
通常，穿过稀松布的开孔区域的平均路径长度与稀松布平均厚度的比率为3至1，优选地为2至1或更小。稀松布开孔区域也可以用术语“有效圆直径”(ECD)描述，它是可置入各个离散开孔区域的最大圆形的直径。平均ECD通常为至少300μm，优选地为至少500μm。尽管稀松布支承材料具有非常稀松的性质，但它应当相当坚固，并且其拉伸强度通常为至少50kg/m，优选地为至少100kg/m。与整个驻极体带电过滤网材料的压降相比，稀松布材料的总压降应较小(例如，小于过滤网压降的50％，优选地小于过滤网压降的30％)，并且在85升/分钟的空气流量下稀松布材料的压降通常会小于1.5mm H2O(水柱)，优选地小于1.0mm H2O，最优选地小于0.5mm H2O，压降通过压降测量测试方法测得。
任选的稀松布材料可以由任何合适的材料形成，例如热塑性聚合物、可延展金属等。优选地，稀松布由热塑性纤维形成，例如稀松布或结网材料，如Amoco以商品名CLAF售出的交叉层压聚乙烯纤维。也可以使用其它交叉层压纤维网，其中可以通过常规技术(例如热、超声波或粘合剂层合)进行层合。
可以通过已知的方法使驻极体纤维带电，例如，通过使用电晕放电电极或高强度电场，或者通过摩擦带电(如授予Brown的美国专利4,798,850所述)。可在形成纤维期间、由纤维形成过滤纤维网之前或形成过程中或者形成过滤纤维网之后，使纤维带电。甚至可以在与稀松布支承层连接之后使形成过滤网的纤维带电。
作为另外一种选择，第一过滤层24可包括膨松有弹性的非织造纤维网，例如粗梳聚酯纤维网、粗梳聚丙烯纤维网或粗梳聚烯烃纤维网。膨松有弹性的非织造纤维网可以任选地带电，以提高其性能。一种合适的第一过滤层材料为得自Precision Textiles，Totowa，N.J的粗梳聚酯非织造纤维网。
第一过滤层24可以由单个层片或以面对面的方式放置的多个层片形成。决定于制造过程的一致性，可能有利的是堆叠多个层片以形成第一过滤层24，而不是形成单个较厚的层。当用作粉尘收集装置16中的第一过滤层时，第一过滤层24的总基重可以在约100至约300g/m2之间、或约115至250g/m2之间、或约125至250g/m2之间、或约140至约200g/m2之间、或约50至约450g/m2之间。通常，在85升/分钟的空气流量下用压降测量测试方法测得的第一过滤层24的合计总压降在约0.1至约4.0mm H2O之间、或约0.15至约4.0mm H2O之间、或约1.0mmH2O至约4.0mm H2O之间、或约1.5至约3.0mm H2O之间、或约1.7至约2.4mm H2O之间、或约0.2至约2.4mm H2O之间、或约0.25至约2.0mmH2O之间。
在0.05psi压力下用3.5英寸直径台板(2001年重新审批的ASTMD5736-95)测得的第一过滤层24的总厚度有利地大于约2.5mm、或在约2.5至约4.5mm之间、或在约3.0至约4.0mm之间、或在约3.0至约8.0mm之间、或在约3.0至约10.0mm之间、或在约3.0至约12.0mm之间、或在约3.0至约20.0mm之间。一般来讲，应提供足够的厚度和基重，以便捕集第一过滤层24的结构内的粉尘和碎屑，而不是层表面上的粉尘和碎屑。此外，第一过滤层24应具有指定范围内的总压降，以使得不会不适当地阻碍空气流从砂光工具中排出，并捕获废气流中的大部分粉尘和碎屑。
第二过滤层26可包括熔喷微纤维非织造纤维网，并可以任选地如授予Winters的美国专利4,917,942所公开地使其带电。据信，带电的第二过滤层26加上带电的第一过滤层24可以更有效地捕集粉尘和碎屑。熔喷非织造纤维网通常通过Wente，Van A.，“SuperfineThermoplastic Fibers”in Industrial Engineering Chemistry，volume 48，pages 1342et seq.，(1956)(Wente，Van A.，超细热塑性纤维，《工业与工程化学》第48卷第1342页及以下各页，1956年)，或者Report No.4364 of the Naval Research Laboratories，published May 25，1954，entitled“Manufacture of SuperfineOrganic Fibers”by Wente，Van A.，Boone，C.D.and Fluharty，E.L.(Wente，Van A.、Boone，C.D.和Fluharty，E.L.，名称为“超细有机纤维的制造”，海军研究实验室报道号4364，发表于1954年5月25日)中提出的方法来形成，其中纤维以无规方式收集，例如收集在打孔的筛筒上或直接收集在支承纤维网上，或以PCT专利申请No.WO95/05232中所述的方式(在两个以不同速度共同旋转形成平坦表面和波状表面的收集筒之间)收集。然后将收集的材料合并并且如果需要的话使其带电，例如以授予Kubik的美国专利4,215,682中所述的方式。形成驻极体的可供选择的充电方法包括美国专利4,375,718或4,592,815或PCT专利申请WO 95/05501中所述的方法。
可以用多种聚合物纤维形成材料形成熔喷微纤维非织造纤维网。聚合物基本上可以是能够提供带电非织造纤维网的任何热塑性纤维形成材料，该材料可保持良好的驻极体特性或电荷分离。优选的聚合物纤维形成材料为室温(22℃)下体积电阻率为1014Ω-cm或更大的非导电树脂。优选地，体积电阻率为约1016Ω-cm或更大。可根据标准化测试ASTM D 257-93测量聚合物纤维形成材料的电阻率。聚合物纤维形成材料还优选地基本上不含诸如抗静电剂等组分，抗静电剂会显著提高导电率或换句话讲，会影响纤维接纳和保持静电电荷的能力。可以用于可带电纤维网的聚合物的一些例子包括含有聚烯烃(例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基-1-戊烯)和环状烯烃共聚物、以及此类聚合物的组合)的热塑性聚合物。其它可以使用但难以带电或会迅速丢失电荷的聚合物包括聚碳酸酯、嵌段共聚物(例如苯乙烯一丁二烯-苯乙烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯)以及其它本领域技术人员熟知的聚合物。优选地用聚-4-甲基-1戊烯或聚丙烯制备纤维。最优选地，用聚丙烯均聚物制备纤维，这是因为聚丙烯均聚物具有保持电荷的能力，尤其是在潮湿环境中。
可以通过多种方式为熔喷微纤维非织造纤维网赋予电荷。这可以通过(例如)如授予Angadjivand等人的美国专利5,496,507中所公开的使纤维网与水接触、如授予Klasse等人的美国专利4,588,537中所公开的电晕处理、(例如)如授予Rousseau等人的美国专利5,908,598中所公开的用水充电、如授予Jones等人的美国专利6,562,112B2和授予David等人的美国专利US2003/0134515A1中所公开的等离子体处理、或者这些方法的组合来实现。
可以在聚合物中加入添加剂，以增强熔喷微纤维非织造纤维网的过滤性能、驻极体充电能力、机械性能、老化性能、着色、表面性能或其它所关注的特性。代表性的添加剂包括填充剂、成核剂(如MILLADTM3988二亚苄基山梨醇，可从Milliken Chemical商购获得)、增强驻极体充电的添加剂(如三硬脂酰三聚氰胺、以及多种光稳定剂，如得自Ciba Specialty Chemicals的CHIMASSORBTM 119和CHIMASSORB 944)、固化引发剂、硬化剂(如聚(4-甲基-1-戊烯))、表面活性试剂和表面处理剂(例如，可提高在油雾环境中的过滤性能的氟原子处理剂，如授予Jones等人的美国专利6,398,847B1、6,397,458B1和6,409,806B1所述)。此类添加剂的类型和用量为本领域技术人员所熟知。例如，增强驻极体充电的添加剂的用量通常小于约5重量％，更通常小于约2重量％。
第二过滤层26可以由单个层片或以面对面的方式放置的多个层片制成。决定于制造过程的一致性，可能有利的是堆叠多个层片以形成层，而不是形成单个较厚的层。当用作与第一过滤层24结合的第二过滤层时，第二过滤层26的总基重可以在约25至约75g/m2之间、或约40至约60g/m2之间、或约15至约75g/m2之间、或约20至约60g/m2之间。通常，在85升/分钟的空气流量下用压降测量测试方法测得的第二过滤层26的总压降在约5.5至约20.0mm H2O之间、或约8至约18mm H2O之间、或约12至约15mm H2O之间、或约8.0至约13.0mm H2O之间。在0.05psi压力下用3.5英寸直径台板(2001年重新审批的ASTMD5736-95)测得的第二过滤层26的总厚度在约0.2至约1.2mm之间、或约0.3至约1.0mm之间、或约0.5至约0.8mm之间、或约0.7至约1.0mm之间。一般来讲，第二过滤层的压降应尽可能低，以便捕集平均粒径为约0.5微米或更大的颗粒。如果第二过滤层过于致密，则它会被快速堵塞，从而使粉尘收集装置无法操作。如果第二过滤层过于稀松，则过多的细小颗粒会通过它进入大气，从而导致粉尘收集装置失效。
形成粉尘收集装置侧壁19的复合材料还具有外部支承层28和任选的内部支承层22。有利地，除了沿着位于袋子17的三个边上的接缝30的粉尘收集装置16周边之外，形成复合侧壁材料29的所有材料层或层片基本上彼此不粘合。作为另外一种选择，可以将各个层或层片粘合到相邻层或层片上，但前提条件是粘合方法不会显著降低通过粉尘收集装置16的复合侧壁材料29的空气流量。
内部支承层22和外部支承层28均可以由非织造或织造纤维材料形成。有利地，出于方便制造以及成本和性能方面的原因，外部支承层28和内部支承层22为至少一部分是由可热密封的或可焊接的热塑性纤维形成的非织造纤维网材料。此类材料的例子包括纺粘纤维网、水刺纤维网以及合并的粗梳纤维网和气纺纤维网。作为另外一种选择，可以用其它方法形成接缝30，例如缝合或粘合法，在这种情况下，内部支承层和外部支承层(22，28)可以是不能热密封的、多孔的纤维材料，例如纸、布等。
内部支承层和外部支承层(22，28)应具有足够的拉伸强度，以便在使用时保护第一过滤层和第二过滤层(24，26)避免在粉尘收集装置16内部存在的极高压力(高达90psig(620kPa))下撕裂。与常规的真空吸尘袋或熔炉过滤器不同，粉尘收集装置16可以在高得多的压力和相当大的流速下运行以过滤空气。
按照ASTM D737进行测量，外部支承层28的透气率通常应为至少约50m3/min/m2、或至少约100m3/min/m2或至少约500m3/min/m2或更大。外部支承层28的基重通常在约10至约100g/m2之间。
除了接缝30区域外，外部支承层28可以粘合或不粘合到第二过滤层26上。然而，如果外部支承层28粘合在第二过滤层26上，则应以不会显著减少复合侧壁材料29的开孔区域的方式进行粘合。可用的粘合方法包括粘合剂、超声波点焊或热粘合等。通常，粘合区域应不超过复合侧壁材料面积的20％，或者通常小于该面积的10％。
按照ASTM D737进行测量，内部支承层22的透气率通常应为至少约50m3/min/m2、或至少约100m3/min/m2或更大。内部支承层22的基重通常在约10至100g/m2之间、或约15至40g/m2之间。内部支承层22的拉伸强度通常为至少约0.10kg/cm、或至少约0.15kg/cm。合适的内部支承层包括热塑性纤维纺粘纤维网、合并的粗梳纤维网，例如聚烯烃(如聚丙烯)短纤维的点粘合粗梳纤维网以及稀松布、结网或网片材料。当接缝30为焊接接缝时，有利的是包括热塑性内部支承层22，以便帮助热密封接缝30；尤其在第一过滤层24非常厚或不容易焊接的情况下。有利地，内部支承层22是具有高渗透性的网或网片型材料，可保护第一过滤层24，提高焊接接缝30的可靠性，并最小程度地限制通过复合侧壁材料29的空气流。
尽管不受理论的束缚，但发明人认为，如以下例子所示，当粉尘收集装置16连接到砂光工具10的粉尘出口20上时，通过选择形成第一和第二过滤层(24，26)的材料可以得到有所改善的结果。具体地讲，第一过滤层24用作粗颗粒和中等颗粒的收集装置，第二过滤层26用作可防止极细颗粒逸出的筛网。因此，为了尽可能延长粉尘收集装置的使用寿命，应仔细选择两个层的性质。如果第一过滤层过于致密，则它会被快速堵塞，从而使第二过滤层变得多余。相反，如果第一过滤层过粗，则只能由第二过滤层保留大部分粉尘和碎屑，这会使第二过滤层被快速堵塞。
其次，希望第一过滤层具有穿过材料的较稀松的曲折空气流动路径，使得当粉尘或碎屑堵塞一个区域时，空气流可以转入边路通过材料到达新的区域。这样，粉尘不会主要集中在材料的表面上，但相反会被吸入填充在形成材料的纤维之间的空隙中的材料并穿过该材料。这样，第一过滤层充当储存大部分砂光碎屑的收集装置，只将非常细小的颗粒送至第二过滤层。由于绝大多数粉尘和碎屑储存在第一过滤材料24的结构中，所以当粉尘收集装置用于竖直取向时，粉尘收集装置储存其它砂光碎屑的效率会有所提高。这样，由于大部分粉尘都被物理地截留在第一和第二过滤层(24，26)的结构中，所以当粉尘收集装置的取向从水平变为竖直时，粉尘收集装置内的碎屑只有较小的位移。
在本发明的另一实施例中，侧壁19可以包括一层或多层纸。当使用纸作为形成侧壁的层时，侧壁可以具有约10至约200g/m2、或约10至约150g/m2、或约15至约100g/m2的总基重。通常，当在85升/分钟的空气流量下通过压降测量测试方法测压降时，该一层或多层纸具有约0.1至约4.0mm H2O、或约0.1至约3.0mm H2O、或约0.1至约1.0mmH2O的总压降。
参见图3A和图3B，其中示出了适配器32。适配器包括第一螺纹末端34和第二内部锥形末端36。第一螺纹末端34的螺距和尺寸可以改变，以便与气动式砂光工具上所用的多种间距的螺纹相匹配。作为另外一种选择，可以没有第一螺纹末端，而提供另一个与砂光工具10的粉尘出口20接合的配合表面。例如，可以将第一螺纹末端34的内孔尺寸设计为与粉尘出口20的外孔轻微过盈配合，以便可拆卸地将适配器32连接到粉尘出口20上。这样，可以提供多种适配器，使得粉尘收集装置16可以用于多种品牌的砂光工具。
可以将适配器32的第二内部锥形末端36的尺寸设计为与图4A和图4B中所示的联接器38过盈配合。第二内部锥形末端36可以任选地包括第一部分，该第一部分在第二末端的锥形部分开始之前并且在紧邻第二末端处不是锥形。联接器38可包括带钩的第一末端40、凸缘42和有棱纹的第二末端44。在一个实施例中，适配器32明显比带钩的第一末端40长，例如，是带钩的第一末端40的长度的约2至约10倍、或约3至约4倍。较长的适配器32允许适配器滑到一些砂光工具的粉尘出口20上，同时使内孔的至少一部分畅通无阻，以便与带钩的第一末端40接合。带钩的第一末端40的尺寸设计为与适配器32的第二内部锥形末端36的内孔过盈配合。在一个实施例中，带钩的第一末端40与第二末端的非锥形第一部分相匹配，以提供更符合的过盈配合。在约90psi(620kPa)或更小的压力下，过盈配合应是基本不透气的。
在一个实施例中，第二内部锥形末端36具有圆形横截面，带钩的第一末端40具有椭圆形横截面，其中，椭圆形横截面中两个相对的扁平侧面和两个相对的弯曲末端与速滑冰场相似。据信，第二内部锥形末端36和带钩的第一末端40具有不同的横截面几何形状可以提供更紧密的过盈配合。为了提高适配器32内联接器38在高压下的夹持能力，上述物品中的一个可以用弹性体材料制成。有利地，适配器32由弹性体材料制成，联接器38由刚性塑性材料制成。在一个实施例中，适配器32是用得自Advanced Elastomer Systems L.P.，Akron，OH的SANTOPRENE 201-80制成的，联接器38由刚性聚丙烯制成。
再参见图4A和图4B，联接器38通过凸缘42连接到复合侧壁材料29上。有利地，将凸缘42热焊接到复合侧壁材料29上。为了方便进行热焊接，连接在外部支承层28上的凸缘42的侧面可包括多个熔融在外部支承层28上的牺牲肋46。连接后，联接器38的有棱纹的第二末端44设置在粉尘收集装置16的袋子17内。有棱纹的第二末端包括多个从有棱纹的第二末端的径向表面50向外突出的夹持肋48。多个夹持肋48能够提高复合侧壁材料29到联接器38的扭矩传递能力。这使得将联接器38压入至适配器32的第二内部锥形末端36中时联接器38易于扭动。如果没有夹持肋48，则复合侧壁材料29更可能会从凸缘42上撕离，复合侧壁材料在该处通过将联接器38插入适配器32的扭转运动进行热密封。如果不使用夹持肋48，则联接器的第二末端可以具有设置在径向表面50上的平面，或者第二末端的形状可以改变为多边形，例如三角形或正方形，以便提高扭矩传递能力。
尽管示出了适配器32和联接器38的具体构型，但也可以用本领域技术人员已知的其它机械连接元件将袋子17连接到粉尘出口20上。例如，可以在侧壁19上提供滑到粉尘出口20的外孔上的凸缘(联接器)。可以用连接在袋子17的一端附近的皮带将袋子的开口端与粉尘出口紧系在一起。可以使用用于空气软管、花园浇水用软管、真空软管等的典型连接器。
在一些实施例中，根据袋子17中收集的材料的重量，有棱纹的第二末端44或联接器的第二末端可以延长，向袋子内延伸较大的距离，以便在使用中支承袋子。有棱纹的第二末端44在袋子17内的长度L与袋子17的内部长度的比率可以在约0.25至约0.9之间、或约0.5至约0.75之间、或约0.4至约0.8之间。当有棱纹的第二末端44或联接器的第二末端的长度增加时，可以沿着有棱纹的第二末端的长度提供孔、狭槽或其它孔，以形成扩散器，使得进入袋子17的材料沿着有棱纹的第二末端44扩散开。
在一个实施例中，粉尘收集装置16可以通过以下步骤制备。通过将形成图2所示的复合侧壁材料的各个层或层片叠加以组装复合侧壁材料29。将每个层或层片剪切成袋子17的所需宽度，长度为袋子17的长度的两倍。在层的几何形状中心附近穿过复合侧壁材料29剪切一个孔，然后将联接器38插入孔中，使得牺牲肋46位于外部支承层28附近。然后将复合侧壁材料29热焊接到凸缘42上。之后将复合侧壁材料29折叠成纵向长度的一半，使得联接器38的带钩的第一末端40设置在袋子17的一个末端处。然后将袋子17的顶部、底部以及与联接器38相背对的末端进行热密封，形成接缝30，从而完成组装步骤。在另一个实施例中，可以通过在热密封之前将一些或全部层一起折叠来加强接缝30。
本发明的另一个实施例涉及向砂光工具的粉尘收集袋使用者出售的套件。该套件包括具有连接到袋子17上的联接器38的粉尘收集装置16、适配器32以及将适配器32的第一螺纹末端34连接到砂光工具10的粉尘出口20上的说明书。该套件可以与其所包括的一个或多个粉尘收集装置一起放入包装物中进行销售。更多步骤包括将联接器38的带钩的第一末端40插入适配器32的第二内部锥形末端36中的说明书。套件中提供的说明书可以是书面文字、图片说明、图示或照片，或者书面文字与图片说明的组合，用以说明套件中各个组件的运作关系以及如何将组件连接到砂光工具上。作为另外一种选择，也可以由向潜在客户展示或销售粉尘收集装置16的销售代表提供口头说明。
现在参考图6和图7，图中示出了粉尘收集装置16的另一个实施例。该粉尘收集装置16包括袋子17和联接器38，该联接器用于将粉尘收集装置16连接至砂光工具10的粉尘出口20。在一个实施例中，粉尘收集装置的侧壁19包括四层，即任选的内部支承层22、第一过滤层24、第二过滤层26和外部支承层28。这四个层以面对面的方式设置，从而形成复合侧壁材料29。形成复合侧壁材料29的各个层可以具有与前面针对粉尘收集装置的第一实施例所述材料特性相同的材料特性。在其它实施例中，套筒52可以与只有外部支承层28的单层袋子相结合，或者与具有外部支承层28和诸如第一过滤层24、第二过滤层26等过滤层的两层袋子相结合。套筒52可以与其它袋子构造一起使用，诸如布袋、如前所述具有一层或多层纸的纸袋、或非织造袋。全部使用纸的使用环境友好的构造(即位于纸质袋子内的纸质套筒)也是可以的。
具有套筒侧壁53、第一末端54和第二末端56的套筒52位于袋子17内部。第一末端54被插在联接器38的有棱纹的第二末端44上。第二末端56设置在位于粉尘收集装置16的与联接器38相反的末端处的端部接缝31附近。套筒52的功能是使进入的含尘空气扩散并且从进入的空气中去除至少一部分粉尘。扩散的意思是指使进入的空气的速度改变，这表示套筒52使进入的空气的速率或方向改变。据信，通过使进入的空气扩散，复合侧壁材料29中的过滤层将更均一地负载污染物，并且可以在复合侧壁中的过滤层被碎屑堵塞之前过滤更多的空气。此外，据信，通过将至少一部分较大的碎屑颗粒收集在套筒中，从而允许复合侧壁材料29收集较细微的颗粒，可以提高粉尘收集装置的效率。
本发明人已经发现在套筒的一端余留开口或间隙是重要的，期望的是在套筒的两端余留开口或间隙。在一个实施例中，在套筒的两端存在间隙，即第一间隙58和第二间隙60。如果将第一末端54密封到联接器的有棱纹的第二末端44上并且将第二末端56密封到端部接缝31上，从而消除任何开口或间隙，那么得到在实例39中测试的过滤袋内过滤袋的构造。该构造只为进入的空气提供串联的流动路径，空气必须先经过套筒52，然后经过复合侧壁材料29。一旦套筒52被堵塞，粉尘收集装置16的效率将大大降低。然而，通过至少在套筒52的一端余留间隙，进入的空气大部分可以遵循先经过套筒然后经过复合材料侧壁29的串联流动路径，直到套筒一定程度上被碎屑堵塞为止。然后，进入的空气可以遵循并行流动路径，此时一部分进入的空气可以直接经过第一或第二间隙并且流出复合侧壁材料29，而另一部分进入的空气经过套筒和复合侧壁材料这两者，这一点在图6中最好地示出。这类流动可以一直继续直到套筒52完全被碎屑堵塞，此时进入的空气大部分可以经过第一或第二间隙并且流出复合侧壁材料29。以这样的方式，(一个或多个)间隙可以作为流动控制阀，随着套筒52的穿透性因为收集的碎屑而降低，该流动控制阀分配更多的空气流通过间隙。
已经发现，如果在套筒的各端存在间隙，则粉尘收集效率会提高；然而，在套筒的第一端或第二端设置单个间隙就足够了。据信，在两端设置间隙将导致在复合侧壁材料29中更均一地负载碎屑。如图7最佳地示出，可以通过将套筒52的尺寸设定为其内周长比带棱纹的第二末端44的外周长更大来形成第一间隙58。通过改变套筒的内周长、或带棱纹的第二末端的外周长、或夹持肋48的高度，可以形成更大或更小的第一间隙58。通过将第二末端56定位在接缝31上而不将第二末端密封在端部接缝31中，或者在粉尘收集装置16的构造期间独立地密封第二末端56，可以形成第二间隙60。因为套筒52的第二末端56没有密封在袋子17的端部上，因此气流在压力下仍然可以经过第二间隙60，然后经过复合侧壁。通过缩短套筒的长度LS从而使套筒背离端部接缝31终止于可测量的距离，可以形成更确定的第二间隙60。通过控制存在于套筒各端的间隙的尺寸，可以控制经过套筒52的进入气流与直接经过复合侧壁材料29的进入气流之间的初始分配关系。
第一间隙58的第一间隙面积等于第一末端54的内周所限定的面积减去带棱纹的第二末端44的外周所限定的面积。第二间隙60具有由第二末端56的内周所限定的第二间隙面积。在本发明的多个实施例中，第一间隙面积与第二间隙面积之和可以在如下范围内：约1cm2至约1240cm2、或约1cm2至约180cm2、或约5cm2至约160cm2、或约5cm2至约100cm2、或约30cm2至约95cm2、或约75cm2至约90cm2、或约5cm2至约800cm2、或约5cm2至约600cm2、或约75cm2至约400cm2。
套筒52由多孔的或可透气的材料制成。多孔材料可以具有适合于使进入的气流扩散的相对开放的纤维构造。通常来说，形成套筒52的多孔材料具有比第二过滤层26更开放的构造。合适的多孔材料例如包括：诸如纺粘单丝材料、熔喷单丝材料、粗梳单丝材料和挤出单丝材料等非织造材料，纸，织造材料，烧结金属，稀松材料，诸如开孔泡沫和闭孔泡沫等泡沫，以及金属或塑料的筛网或结网材料。该材料可以带有静电或者应用诸如粘合剂等添加剂以增强粉尘颗粒收集能力。可以将多种套筒材料相结合以便为套筒侧壁53提供两个或更多个层。例如，可以将诸如筛网材料等可穿透性较高的材料和诸如纺粘材料等可穿透性较低的材料相层叠来形成套筒侧壁53。
套筒侧壁53可以由单个层片或以面对面的关系放置的多个层片构成。决定于制造过程的一致性，可能有利的是堆叠多个层片来形成套筒侧壁53，而非形成单个较厚的层。当用作粉尘收集装置16中的扩散层时，套筒侧壁53的总基重可以在约10至约400g/m2之间、或约30至350g/m2之间、或约40至约250g/m2之间、或约10至150g/m2之间、或约15至约100g/m2之间。通常，在85升/分钟的空气流量下用压降测量测试方法测得的套筒侧壁的合计总压降在约0.05mm H2O至约5.0mmH2O之间、或约0.10至约2.0mm H2O之间、或约0.15mm H2O至约0.8mmH2O之间。
在0.05psi压力下用3.5英寸直径台板(2001年重新审批的ASTMD5736-95)测得的套筒侧壁53的总厚度有利地大于约1.0mm、或在约1.0至约10mm之间、或在约1.0至约15mm之间。一般来讲，应提供足够的厚度和基重，以便捕集套筒侧壁的结构内的较大粉尘和碎屑。如果材料是带褶皱的，则测量打褶之前的材料厚度。
套筒的横截面的形状可以例如包括圆形、椭圆形、星形、三角形、或形成基本中空管形状的长方形。套筒还可以从第一末端54向第二末端56渐缩，或者从第二末端56向第一末端54渐缩。这种渐缩可以与任何横截面形状相结合，从而例如形成锥形的套筒。套筒52可以由一件或缝合在一起的多件形成。在一个实施例中，套筒由大致对半折叠然后沿着与折叠边缘64相反的第一边缘62纵向缝合的单件非织造材料形成。
除了在套筒52的第一末端54和/或第二末端56处的间隙之外，本发明人还发现，套筒表面面积与袋子表面面积的面积比率可以影响粉尘收集装置16的粉尘收集效率。在套筒52的外表面68与复合侧壁材料29的内表面70之间应该存在绕开空间66。绕开空间66是存在于套筒的外表面68与复合侧壁材料的内表面70之间的容积量。据信，绕开空间66允许气流在外表面68与内表面70之间沿着袋子17的长度流动，从而提高粉尘收集效率。如果使套筒52与第一过滤层24具有相同的尺寸，则套筒52实质上成为复合侧壁材料29的另一层，并且不能起到流动控制阀或扩散层的作用，从而导致粉尘收集效率降低。相反，如果套筒52的尺寸太小，那么在进入的空气大部分经过间隙而绕过套筒之前，被套筒捕获的粉尘量相对较小，以至于粉尘收集效率不会提高太多。
对于带褶皱的材料，即使褶皱的顶端接触到复合侧壁材料29的内表面70，也可以具有绕开空间66，这是由于在褶皱的谷部与复合侧壁材料的内表面70之间仍然存在绕开空间66的缘故。如果褶皱是纵向取向的，这允许气流在褶皱的谷部中在外表面68与内表面70之间沿着袋子17的长度流动。对含尘空气进行过滤的袋子的面积AB大约为2×LB×WB。在联接器附近，由于密封到联接器上，袋子的形状稍稍凹入；然而，袋子17是由对半折叠的矩形材料片构成的。对含尘空气进行过滤的套筒的面积AS大约为2×LS×WS。在一个实施例中，套筒呈椭圆形；然而，套筒是由对半折叠然后伸展以配合到联接器上的矩形材料片构成的。如果套筒材料是带褶皱的，那么套筒的面积AS是基于套筒的外部尺寸或总体尺寸，而非形成套筒的带褶皱材料的总表面积。在本发明的多个实施例中，面积比率AS/AB可以在约0.1至约0.9之间、或约0.2至约0.8之间、或约0.3至约0.7之间、或约0.4至约0.6之间。
测试方法
压降测量
用TSI Model 8130高速自动过滤器测试仪(可从TSI Incorporated，St.Paul，Minnesota商购获得)在85升/分钟的流速(即13.8厘米/秒的面速度)下测量粉尘收集装置16的复合侧壁材料29层的压降。在测试过程中使用盐气溶胶喷雾器，并将2％的盐溶液放入盐气溶胶发生器中。测试材料层时，按照与测试仪一起提供的“操作和维修手册”配置、校准和操作TSI Model 8130。
实例
实例1-67中使用了以下材料缩写。
  缩写   说明
AD1       12.7cm(5″)多孔涂覆磨盘，可以商品名“清洁砂光盘360L GRADE P220”(Clean Sanding Disc 360L GRADE P220)从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
AD3       12.7cm(5″)多孔涂覆磨盘，可以商品名“清洁砂光盘236U GRADE P100”(Clean Sanding Disc 236U GRADE P100)从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
AD4       12.7cm(5″)多孔涂覆磨盘，可以商品名“清洁砂光盘236U GRADE P220”(Clean Sanding Disc 236U GRADE P220)从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
AD5       12.7cm(5″)多孔涂覆磨盘，可以商品名“清洁砂光盘735U GRADE P80”(Clean Sanding Disc 735U GRADE P80)从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
FM1       1.6oz./sq.yd.(54gsm)聚丙烯纺粘纤维网，可以商品名“TYPAR”从Fiberweb，Washougal，Washington商购获得。
FM2       根据美国专利6,923,182中实例1所述的方法制备微纤维熔喷非织造纤维网并使其带电，不同的是熔喷纤维网具有25克/平方米的基重。用具有均一孔径的模具制备熔喷纤维网。使用的树脂为以商品名3960得自Total S.A.of Paris，France的聚丙烯树脂。微纤维熔喷非织造纤维网具有大约25g/m2的基重，大约8.4％的固体和大约4.7μm的有效纤维直径。
FM3       根据美国专利6,923,182中实例1所述的方法制备微纤维熔喷非织造纤维网并使其带电。用具有均一孔径的模具制备熔喷纤维网。使用的树脂为以商品名3960得自Total S.A. of Paris，France的聚丙烯树脂。微纤维熔喷非织造纤维网具有大约35g/m2的基重，大约8.4％的固体和大约4.7μm的有效纤维直径。
  FM4       该层为两个FM2层片。
  FM5       该层为两个FM3层片。
FM6       150gsm聚丙烯非织造驻极体织物，可以商品名“3MFILTRETE-G150”从3M Company，St.Paul Minnesota商购获得。
FM7       200gsm聚丙烯非织造驻极体织物，可以商品名“3MFILTRETE-G200”从3M Company，St. Paul Minnesota商购获得。
FM8       90gsm聚丙烯非织造驻极体织物，可以商品名“3MFILTRETE-G90”从3M Company，St.Paul Minnesota商购获得。
FM9       聚丙烯筛网织物，可以商品名“NALTEX 37-4057”从 Nalle Plastics，Austin TX商购获得。(不冲切)
FM10       粗梳聚酯非织造织物，可以商品名“TN3475”从Precision Textiles，Totowa，New Jersey商购获得。
FM11       来自商用纸袋的外纸层(51gsm)，可以商品名“VacuumBaginsert 20338”从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
FM12       来自商用纸袋的薄多孔纸层(15gsm)，可以商品名“Vacuum Bag insert 20338”从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
袋子1       Ingersoll Rand 10.2cm×25.4cm(4英寸×10英寸)纸袋，“PN 49973”是得自Ingersoll Rand，Annandale，New Jersey的4152型偏心轨道式砂光机。
袋子2       Hoover真空袋，部件号4010801Y，得自www.hoover.com，剪切成10.2cm×25.4cm(4.6英寸×12.2英寸)。
袋子3       布制粉尘袋，部件号50694(3×10)，得自DynabradeCorporation，Clarence，New York。
  袋子4       包括FM11外层和FM12内层的纸袋，可以商品名“Vacuum Bag insert 20338”从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
联接器       如图4所示，用于将袋子17连接到砂光工具的粉尘出口上的联接器38。
适配器       如图3所示，用于将联接器连接到砂光工具的粉尘出口上的适配器32。
B1       40gsm基重非织造物，包括超声波接合到聚丙烯非织造驻极体介质上的10gsm聚丙烯稀松结网材料，该聚丙烯非织造驻极体介质可以商品名“3M Fi ltrete-GSU30NE”从3M Company，St.Paul，Minnesota商购获得。
B2       70gsm基重非织造物，包括层合到聚丙烯非织造驻极体介质上的10gsm聚丙烯稀松织网材料，该聚丙烯非织造驻极体介质可以商品名“3M Filtrete-GSB70NE”从3MCompany，St.Paul，Minnesota商购获得。
B3       可以商品名“3M Carpet Bonnet Pad White”从3MCompany，St.Paul，Minnesota商购获得的非织造聚酯垫被冲切为5英寸(12.7cm)直径的圆盘。
B4       P50白色泡沫(White foam)，0.375″厚，可从IllbruckInc，Minneapolis，MN商购获得。
B5       来自3M Company，St.Paul，Minnesota的3MFiltrete-GSU30NE被打褶为具有6mm高的褶皱。
  B6       来自3M Company，St.Paul，Minnesota的3M Filtrete
  -GSU30NE被打褶为具有10mm高的褶皱。
B7       来自3M Company，St.Paul，Minnesota的3M Filtrete-GSB70NE被打褶为具有6mm高的褶皱。
B8       来自3M Company，St.Paul，Minnesota的3M Filtrete-GSU70NE被打褶为具有10mm高的褶皱。
  B9       在两侧具有稀松结网材料的40GSB Filtrete层被层合到被打褶为具有12mm褶皱高度的30gsm的4.7微米喷制微纤维网上。30gsm的4.7微米喷制微纤维网的制造方法与FM2相似，不同在于基重为30gsm。
  B10       按照美国专利No.5,733,825中描述的方法制造的连续细丝纤维网。
  B11       基重为约1.7oz./sq.yd.(58gsm)且厚度为14mm的纺粘聚丙烯稀松材料。Typar Super Scrim可以从FiberwebTM Reemay，Inc商购获得。
  B12       采用3M Spray Supper粘合剂77(3M Spray SupperAdhesive 77)喷涂B3。粘合剂的涂覆重量为约60gsm。
  B13       载有可以商品名“Easy Trap Duster”从3M Company，St.Paul，MN商购获得的短纤维网的压敏粘合剂
  B14       根据2007年3月29日提交的美国专利申请号11/693,186、“Flat-fold Respirator WithMonocomponent Filtration/Stiffening Monolayer(具有微组分过滤/硬化单层的平式折叠呼吸器)”中实例3制备微纤维熔喷非织造纤维网并使其带电。该纤维网具有150gsm的基重和15μm的有效纤维直径。
  B15       可以商品名“HL0212”从Precision Textiles，Totowa，New Jersey商购获得的粗梳聚酯非织造织物
  B16       可以商品名“HL0302”从Precision Textiles，Totowa，New Jersey商购获得的粗梳聚酯非织造织物
  B17       可以商品名“HLO702”从Precision Textiles，Totowa，New Jersey商购获得的粗梳聚酯非织造织物
实例1-6和8
用以下方法制备实例1-6和8：按表1和表2中所示的顺序，以面对面的方式放置材料层。然后成组地将层剪切成24″×4.5″(61cm×11.5cm)的片。然后将片折叠起来，形成中间设置有内部支承层22的封套。实例1-8的封套为12″×4.5″(30.5cm×11.5cm)。用遮蔽带和钉密封每个封套的两个长边缘，形成不透气的接缝。然后将封套的开口端绑到砂光工具的粉尘出口上，并根据测试方法1和2进行测试，结果示于表1和表2中。
实例7和9
实例7和9的制备方式分别与实例1和8相似，不同的是在折叠之前大致在层合物中心的位置处如焊接步骤1所述对层合物进行超声波焊接。在焊接步骤1之后，在焊接点的中心处冲切一个直径1.25″(3.8cm)的孔，获得具有1.25″(3.8cm)开口的2″(2cm)均匀密封材料环。用以商品名“Jet Melt粘合剂3764-PG”(Jet Melt Adhesive3764-PG)得自3M Company，St.Paul，MN的热熔粘合剂连接所得的密封环和联接器。用10磅的力(44.5N)持续5秒进行粘合，并使其冷却至25℃。联接器粘合到层合物上后，将层折叠，形成与实例1和11类似的封套，不同的是如超声波焊接步骤2所述对封套的两个长边缘和短边缘进行超声波焊接。
超声波焊接步骤1：
用得自Dukane Intelligent Assembly Solutions，St.Charles，Illinois的“DUKANE 3000AUTO TRAC 20KHZ超声波焊接机”(DUKANE3000 AUTO TRAC 20KHZ ULTRASONIC WELDER)将圆环焊接到层合物中。焊接条件如下：
焊头：直径3″(7.6cm)、长4.7″(12cm)的铝制圆
柱体
砧：外径2″(5cm)×内径1.25″(3.2cm)的钢盘
层合物：以层4接触焊头的方式取向
增压器：1∶1.5
焊接参数：
方法：用Energy@3000J进行焊接
压力：90psi(620kPa)
保持时间：.5秒
触发力：100lb(445N)
振幅％：100％
暂停时间：8秒
超声波焊接步骤2
用得自Branson Ultrasonics Corp.，Danbury CT、电源为20kHz、4kW、配备有包括直径3英寸(7.6cm)的圆柱体的Branson 2000aed致动器的Branson 2000d将一系列封边焊接到层合物中。采用以下条件：
焊头：Dukane 9.5″宽条焊头，碳化物顶端，贴有“#2”
标签
砧：精细滚花导轨，18″×3mm×0.164″
增压器：1∶1
焊接参数：
方法：用32％的峰值功率焊接
压力：70psi(483kPa)
保持时间：.2秒
触发力：75lb(334N)
振幅％：100％
暂停时间：3秒
真空袋2的制备
将得自www.hoover.com、部件号为4010801Y的Hoover真空吸尘袋剪成4.6″(11.7cm)×12.2″(31cm)的尺寸。用超声波焊接方法密封袋子的三个边。将一个4.6″(11.7cm)的边保持打开状态，以连接到砂光机的末端进行粉尘收集评估。
纸制真空袋1的制备
将Ingersoll Rand砂光套件中部件号为49973的标准纸制真空袋剪成4.6″(11.7cm)×12.2″(31cm)的尺寸。用订书钉密封袋子的三个边。将一个4.6″(11.7cm)的边保持打开状态，以连接到砂光机的末端进行粉尘收集评估。
凝胶涂层砂光测试方法1
将AD1连接到以商品名“3M HOOKIT支撑垫(3M HOOKIT BACKUPPAD)，#20206”得自3M公司的40孔、直径12.7cm(5.0英寸)、厚0.95cm(3/8英寸)的泡沫支撑垫上。然后将支撑垫和盘组件安装到得自AirVantage sander，El Monte，CA 91731、型号为050237的直径12.7cm(5英寸)、中级精加工的双功能定轨砂光机上。将预称重的粉尘收集装置(11.43cm×30.48cm)连接到砂光机的粉尘出口上。用手将盘的研磨表面与得自 White Bear Boat Works，White Bear Lake，Minnesota的预称重的46cm×76cm(18英寸×30英寸)凝胶涂布玻璃纤维强化塑料板接触。在620kPa(90psi)空气管道压力下运行砂光机，并以大约150秒7圈的速度施加10磅(44N)的下压力。与工件的表面呈0度角。每个砂光循环由48个重叠的横向路径组成，总路径长度合计1008英寸(25.16米)，整个板表面上的工具速度为17cm/s(6.7英寸/s)，从而在测试板上形成砂光均匀的区域。
第一个砂光循环之后，用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部，去除可见的粉尘，从而清洁测试板。从砂光机上取下粉尘袋，称量板和粉尘袋的重量。用砂光测试板和粉尘袋的总重量除以测试板和粉尘袋在砂光之前的初始合计重量，然后乘以100，以计算粉尘收集效率。将同一粉尘袋重新安装到砂光机的粉尘出口上，用同一测试板重复150秒的砂光循环。通过用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部以去除可见粉尘，从而再次清洁测试板。第二次从砂光机上取下粉尘袋，并称量测试板和粉尘袋的重量。用砂光测试板和粉尘袋的总重量除以测试板和粉尘袋在砂光之前的初始合计重量，然后乘以100，以计算第二次砂光后的粉尘收集效率。继续如上文所述对每个150秒砂光循环进行测试，直到计算出的粉尘收集效率降至70％以下。
对用该方法进行测试的每个样品进行以下测量，将每个实例的两个测试样品的平均值如下所述记入表1中。
“切削”：从塑料板上移除的重量(克)；
“留存”：样品袋中收集的颗粒重量(克)；以及
“达到70％的时间(分钟)”：达到70％的粉尘收集效率所需的时间。
“粉尘收集效率”为留存/切削的比率乘以100。
表1-凝胶涂层砂光
实例   外部支承层(28)   第二过滤层(26)   第一过滤层(24)   内部支承层(22)   达到70％效率的时间(分钟)
  1   FM1   FM4   FM6   FM9   24.0
  2   FM1   FM3   FM6   无   17.5
  3   FM1   FM5   FM7   无   16.0
  4   FM1   FM3   FM7   无   17.5
  5   FM1   FM3   FM8   无   12.5
  6   FM1   FM2   FM6   无   13.8
  7   FM1   FM4   FM6   FM9   22.0
  袋子1   8.0
  袋子2   7.5
  袋子3   2.5
*用超声波焊接方法制备实例7，并用热熔粘合剂将联接器粘合到袋子上。实例1和7具有相同的内部构造和相同的尺寸。
图5示出了每个砂光间隔后凝胶涂层砂光测试方法1的结果。所绘制的水平线作为70％粉尘收集效率水平的参考。尽管粉尘收集效率已降至70％以下，但一些实例仍要测试较长的一段时间。如图所示，具有第一和第二过滤层(24，26)的实例1-7中的粉尘收集装置的性能大大超过比较例的袋子1、袋子2和袋子3。
硬质枫木砂光测试方法2
将AD3连接到以商品名“3M HOOKIT支撑垫(3M HOOKIT BACKUPPAD)，#20206”得自3M公司的40孔、直径12.7cm(5.0英寸)、厚0.95cm(3/8英寸)的泡沫支撑垫上。然后将支撑垫和盘组件安装到得自AirVantage sander，El Monte，CA 91731、型号为050237的直径12.7cm(5英寸)、中级精加工的双功能定轨砂光机上。将预称重的粉尘收集装置(11.43cm×15.24cm)连接到砂光机的粉尘出口上。用手将盘的研磨表面与得自Woodcrafts Industrial，St.Cloud，MN的预称重的40.6cm×40.6cm(16英寸×16英寸)硬质枫木接触。在620kPa(90psi)空气管道压力下运行砂光机，并以大约150秒7圈的速度施加10磅(44N)的下压力。与工件的表面呈0度角。每个砂光循环由48个重叠的横向路径组成，总路径长度合计1008英寸(25.16米)，整个板表面上的工具速度为17cm/s(6.7英寸/s)，从而在测试板上形成砂光均匀的区域。
第一个砂光循环之后，用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部，去除可见的粉尘，从而清洁测试板。从砂光机上取下粉尘袋，称量板和粉尘袋的重量。用砂光测试板和粉尘袋的总重量除以测试板和粉尘袋在砂光之前的初始合计重量，然后乘以100，以计算粉尘收集效率。将同一粉尘袋重新安装到砂光机的粉尘出口上，用同一测试板重复150秒的砂光循环。通过用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部以去除可见粉尘，从而再次清洁测试板。第二次从砂光机上取下粉尘袋，并称量测试板和粉尘袋的重量。用砂光测试板和粉尘袋的总重量除以测试板和粉尘袋在砂光之前的初始合计重量，然后乘以100，以计算第二次砂光后的粉尘收集效率。继续如上文所述对每个150秒砂光循环进行测试，直到计算出的粉尘收集效率降至70％以下。
对用该方法进行测试的每个样品进行以下测量，将每个实例的两个测试样品的平均值如下所述记入表1中：
“切削”：从塑料板上移除的重量(克)；
“留存”：样品袋中收集的颗粒重量(克)；以及
“达到70％的时间(分钟)”：达到70％的粉尘收集效率所需的时间。
“粉尘收集效率”为留存/切削的比率乘以100。
表2-木材砂光
Figure BPA00001168356600271
Figure BPA00001168356600281
*无粉尘泄漏：在袋子的外表面上未观察到粉尘。
*通过超声波焊接方法制备实例9，并用热熔粘合剂将联接器粘合到袋子上。实例8和实例9具有相同尺寸的相同内部构造。
水平至竖直砂光测试方法3
将5″(12.7cm)直径的P220236L(AD4)多孔磨盘(清洁砂光盘)
连接到以商品名“3M HOOKIT支撑垫(3M HOOKIT BACKUP PAD)，#21033”得自3M公司的40孔、直径5.0英寸(12.7cm)、厚3/8英寸(0.95cm)的泡沫支撑垫上。然后将支撑垫和盘组件安装到得自DynabradeCorporation.，Clarence，New York、型号为21038的直径5英寸(12.7cm)、中级精加工的双功能定轨砂光机上。在90psi(620kPa)的空气管道压力下以每60秒3圈的速度水平运行砂光机。工件为具有DuPont 1140S底漆涂层的汽车板材。与工件的表面呈0度角。第一个砂光循环之后，用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部，去除可见的粉尘，从而清洁测试板。从支撑垫上取下盘，称量测试板和盘的重量。同样，也将袋子从砂光机上取下并称重。将磨盘重新安装到支撑垫上，并将袋子重新连接到砂光机上。用相同的测试板进行第二次水平砂光循环。通过用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部以去除可见粉尘，从而再次清洁测试板。从支撑垫上取下磨盘，称量测试板和磨盘的重量。再次从砂光机上取下袋子并称重。将磨盘重新安装到支撑垫上，并将袋子重新连接到砂光机上。在第2次砂光循环之后，将测试板紧靠墙壁竖直放置，对同一测试板进行第3次(现在是竖直的)砂光应用，其中粉尘袋竖直对准，袋子的粉尘入口设置在袋子主体的下方。通过用压缩空气吹扫整个砂光板的顶部以去除可见粉尘，从而再次清洁测试板。从支撑垫上取下磨盘，称量测试板和磨盘的重量。再次从砂光机上取下袋子并称重。
对用该方法进行测试的每个实例进行以下测量，将每个实例的两个测试样品的平均值如下所述记入表4中：
“切削”：从塑料板上移除的重量(克)；
“留存”：样品袋中收集的颗粒重量(克)；
“DE％袋子”：样品袋中留存/切削的比率乘以100。
表3-水平至竖直砂光
实例   切削1(水平)   DE％1   切削2(水平)   DE％2   切削3(竖直)   DE％3 评价
袋子1 20.1 92 23.09 92 9.13 49   粉尘很多，许多粉尘从袋子中漏出。
袋子2 22.61 86 23.16 29 不适用 不适用   第1次切削结束时出现粉尘-袋子中可能装满粉尘。第2次切削时只收集到极少的粉尘。未尝试竖直砂光。
具有较大袋子(7英寸×9英寸)的袋子3 22.73 91 24.32 71 9.55 74   第1次切削结束时一些粉尘逸出。第2次切削时在空气中和板上观察到粉尘。竖直切削时粉尘很多，并漏出很多粉尘。
实例1 24.77 95 23.37 86 9.22 85   第2次切削结束时，观察到少量粉尘。竖直切削时观察到一些粉尘。竖直切削时没有粉尘漏出。
如表3所示，竖直砂光时实例1达到85％的粉尘收集效率，明显高于比较例。
适配器与联接器之间的压入件使用寿命测试
通过将联接器38旋到适配器32上多达500次并测量摩擦件的气密性和拉伸力(lbf)来测试适配器的使用寿命。所用的拉伸力测试方法为TestWorks MTS简化拉伸测试和ASTM标准机械性能测试。
表4-适配器与联接器测试结果
  旋拧或使用次数   气密性   从联接器上取下适配器的拉伸力   评价
  0   优秀   47.2lbf(210N)   密封性非常好
  50   优秀   17.33lbf(77N)   保持良好
500 优秀 14.4lbf(64N)   摩擦件保持良好
结果显示，使用500次之后，适配器与联接器的摩擦件保持完好和坚固，足以使产品发挥作用。
实例10-65
实例10-65的制备方式与实例7和9相似，不同的是没有使用超声波焊接步骤2并且通过将边缘钉在一起并利用与实例1类似的带子进行密封来制成接缝31。对于没有使用套筒52的实例10、18、22、47、58、59和64，根据需要调节起始材料的尺寸以得到具有表5、表6和表7中指定的尺寸的袋子17。对于其余的实例，在密封袋子17形成接缝30之前将套筒52插在联接器38的带棱纹的第二末端44。通过如下方式形成套筒52：将指定材料切割成具有合适的起始尺寸将材料沿纵向折叠以形成具有表5、表6和表7中指定的尺寸的套筒，然后将纵向边缘钉在一起以密封与折叠边缘64相反的第一边缘62。使用沿着套筒长度的一系列钉来使空气泄漏量最小。在一些实例中，或者第一末端54、或者第二末端56、或者套筒的两端被密封住，以消除第一间隙58、或第二间隙60、或这两个间隙。第一末端54被带子密封于联接器38以消除第一间隙58。第一末端56被沿着第二末端的一系列钉密封住以消除第二间隙60。根据如前所述的凝胶涂层砂光测试方法1测试实例10-21和实例59-65，不同的是AD5是用于测试的研磨制品。根据如前所述的硬质枫木砂光测试方法2测试实例22-58。测试结果列在表5、表6和表7中。
丙烯酸片砂光测试
丙烯酸片砂光测试与凝胶涂层砂光测试方法1相同，不同的是用丙烯酸片(来自Seelye-Eiler Plastics，Bloomington，Minnesota的“丙烯酸塑料(Acrylic Plastic)”片)替代玻璃纤维板。
实例66和67
评估实例66和67以确定具有和不具有内部纸套筒的全纸粉尘收集装置的效率。
实例66是商用集尘纸袋(3M Vacuum Bag Insert“20338”，得自3M，Saint Paul，Minnesota)，其包括一个外纸层(FM11)和一个高可穿透性(类似薄纱)薄内纸层(FM12)，其尺寸减小以便尺寸上与前面的实例相当。以如下方式修改商用袋子：通过利用钉将现有的侧面褶皱紧固以阻隔袋子的多余容积，将袋子宽度减小至5英寸(12.7cm)。通过在纸板安装圈紧上方并且在钉的顶线下方12英寸长度处利用钉将袋子紧固以阻隔袋子的多余容积，将袋子长度减小至12英寸(30.48cm)。
实例67与实例66相同，不同之处在于袋子被修改为包括套筒，该套筒由8英寸宽×8.5英寸长(20.3cm×21.6cm)的一片相同的FM11过滤纸袋材料制成，该片纸袋材料被对半折叠并且用钉固定以形成4英寸(10.2cm)直径×8.5英寸(21.6cm)长的套筒。套筒的一端被配合在粉尘输送管的端部。套筒的另一端保持敞开。利用丙烯酸片砂光测试来测量实例66和67的相对粉尘捕获性能。结果列在表8中。
Figure BPA00001168356600321
Figure BPA00001168356600331
Figure BPA00001168356600361
根据压降测量测试方法来测试实例10-67的套筒材料的压降。根据ASTM D5736-95来测试套筒材料的厚度。在打褶为平坦样品之前测量带褶皱的材料。测试结果列在表9中。
表9：压降/厚度测量结果
材料   压降(mmH2O) 厚度(mm) 评价
  B1   0.33   1.4
  B2   0.65   2.2
  B3   0.47   7.2
  B4   0.24   9.5
  B5   0.34   1.4   打褶之前的平坦测量
  B6   0.34   1.4   打褶之前的平坦测量
  B7   0.66   2.2   打褶之前的平坦测量
  B8   0.66   2.2   打褶之前的平坦测量
  B9   3.50   1.9   打褶之前的平坦测量
  B10   0.06   6.0
  B11   0.09   3.5
  B12   0.47   7.3
  B13   0.19   7.8   3个层片
  B14   3.23   1.7
  B15   0.1   2.9
  B16   0.19   7.4
  B17   0.42   13.4
  FM11   0.26   10.4
  FM12   0.04   2.6
现在参考图8，选择结果绘制成粉尘收集效率与时间的关系图。图8示出了面积比率AS/AB中的变化。实例22没有套筒，实例23具有0.25的AS/AB，实例24具有0.47的AS/AB，实例25具有0.79的AS/AB。如图所示，实例24和25的表现显著地优于比照物，而AS/AB为0.47时的表现最好。
现在参考图9，选择结果绘制成粉尘收集效率与时间的关系图。图9示出了套筒长度中的变化。实例39具有两端密封的套筒(袋中袋)，实例47没有套筒。两者的70％效率的时间都只有16分钟。实例40的LS＝5.5英寸，其70％效率的时间为30分钟，这是没有套筒的实例47的砂光时间的近两倍。一般来说，随着套筒的长度减小，面积比率减小，从而效率降低。实例46的LS＝2.0英寸，其70％效率的时间为18分钟。
参考表8，通过在纸袋内包括纸套筒，并且在套筒的至少一端余留间隙，可以显著延长纸袋粉尘收集装置的寿命。具体地说，由具有套筒的全纸粉尘收集装置所收集的粉尘量是比照物袋的2.5倍，达到70％粉尘收集效率水平的寿命为比照物袋的1.8倍。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，更具体地讲，在不脱离所附权利要求书中所示出的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可以采用本发明的其它修改形式和变型形式。应当理解，多个实施例的各方面可以整体地或部分地与多个实施例的其它方面互换，或与多个实施例的其它方面相结合。以上获得专利证书的专利申请中所有引用的参考文献、专利或专利申请的全文通过一致的方式以引用方式并入本文中。如果包含的参考文献与本专利申请存在不一致或矛盾的地方，以前面具体实施方式中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本发明而之前描述的具体实施方式不应理解为是对本发明的范围的限制，本发明的范围由权利要求书及其所有等同形式所限定。

Claims (13)

1.一种产品，包括：
用于砂光工具的粉尘收集装置，所述粉尘收集装置包括具有侧壁的纸袋和连接到所述纸袋上的联接器，所述侧壁具有内表面；
所述侧壁包括至少一个纸层；
套筒具有外表面、套筒侧壁、第一末端、第二末端和位于所述第一末端或所述第二末端处的至少一个间隙，所述第一末端邻近所述联接器设置，以朝向所述套筒引导进入的空气，并且所述套筒位于所述纸袋内，从而在所述外表面与所述内表面之间存在绕开空间。
2.根据权利要求1所述的产品，其中，
所述侧壁具有约0.1至约1.0mmH2O的总压降以及约10至约200g/m2的总基重。
3.根据权利要求1或2所述的产品，其中，
所述套筒包含非织造材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的产品，其中，
所述套筒包含纸材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的产品，其中，
所述套筒包含带褶皱的材料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的产品，其中，
所述套筒侧壁具有约0.15mmH2O至约0.8mmH2O的总压降。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的产品，其中，
所述套筒侧壁具有约10至约150g/m2的总基重。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的产品，包括位于所述第一末端并具有第一间隙面积的第一间隙、和位于所述第二末端并具有第二间隙面积的第二间隙。
9.根据权利要求8所述的产品，其中，
所述第一间隙面积与所述第二间隙面积之和在约5cm2至约160cm2之间。
10.根据权利要求8所述的产品，其中，
所述第一间隙面积与所述第二间隙面积之和在约1cm2至约1240cm2之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的产品，其中，
所述纸袋具有面积AB，所述套筒具有面积AS，面积比率AS/AB在约0.2至约0.8之间。
12.根据权利要求11所述的产品，其中，
所述面积比率AS/AB在约0.4至约0.6之间。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的产品，其中，
所述联接器包括带钩的第一末端、带棱纹的第二末端、以及安装在所述侧壁上的凸缘，从而使所述带棱纹的第二末端位于所述套筒的第一末端内部。
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