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DE20023273U1 - Composite filter for e.g. vacuum cleaner bag, comprises several non-prebonded tiers, each comprising filtration material, with tiers bonded together to form unitary stratified structure having boundary surfaces - Google Patents

Composite filter for e.g. vacuum cleaner bag, comprises several non-prebonded tiers, each comprising filtration material, with tiers bonded together to form unitary stratified structure having boundary surfaces

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DE20023273U1
DE20023273U1 DE20023273U DE20023273U DE20023273U1 DE 20023273 U1 DE20023273 U1 DE 20023273U1 DE 20023273 U DE20023273 U DE 20023273U DE 20023273 U DE20023273 U DE 20023273U DE 20023273 U1 DE20023273 U1 DE 20023273U1
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polymer
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Airflo Europe NV
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Abstract

The composite filter comprises several non-prebonded tiers, each comprising at least one filtration material and are distinct from the adjacent tiers. The tiers are bonded together to form a unitary stratified structure having a boundary surface adapted to receive particulates entrained in air and another boundary surface adapted to discharge filtered air. An independent claim is also included for the production of the composite filter.

Description

EINZUTRAGENDE FASSUNG Mehrlagiger Filter und Verfahren zum Herstellen desselbenVERSION TO BE ADDRESSED Multilayer filter and method for producing the same

Gebiet der ErfindungField of the invention

Diese Erfindung betrifft poröse Filtermedien zum Entfernen von festen Partikeln bzw. Teilchen, die in einem bewegten Gasstrom mitgerissen werden. Genauer betrifft sie eine Filterzusammensetzung, die eine Mehrzahl von nicht vorgebondeten Filtermateriallagen umfasst, die in vorher ausgewählter Nebeneinandeiage angeordnet sind und zusammengebondet sind, um eine einheitliche Lagenstruktur zu bilden, die zum Filtern von Partikeln aus Luft nützlich ist.This invention relates to porous filter media for removing solid particles entrained in a moving gas stream. More particularly, it relates to a filter composition comprising a plurality of non-prebonded filter material layers arranged in preselected juxtaposition and bonded together to form a unitary layer structure useful for filtering particles from air.

Hintergrundbackground

In der letzten Zeit wurde die Technik zum Filtern von Partikeln aus Gasen sowohl in herkömmlichen Anwendungen, wie verbraucherorienticirtem Staubsaugen von Schmutz und Staub, als auch in sehr anspruchsvollen industriellen Anwendungen, wie ein Entfernen von spezifischen Teilchengrößenanteilen einer brer.en Vielzahl von Verschmutzungen, von inert bis biochemisch empfindlich, sehr hoch entwickelt. Es ist nun sehr anerkannt, dass die verschmutzenden Partikel in einem Gasstiom eine große Vielfalt von Größen, geometrischen Formen, z.B. länglich und sphärisch, und chemischen und physischen Zusammensetzungen, z.B. geruchsfreie und geruchsabgebende Partikel, haben können. Recently, the technology for filtering particles from gases has become highly advanced both in conventional applications such as consumer-oriented vacuuming of dirt and dust and in very demanding industrial applications such as removal of specific particle size fractions of a wide variety of contaminants from inert to biochemically sensitive. It is now well recognized that the contaminant particles in a gas stream can have a wide variety of sizes, geometric shapes, e.g. elongated and spherical, and chemical and physical compositions, e.g. odorless and odor-emitting particles.

Folglich hat sich die Filtrationstechnologie entwickelt, um Filtermedien bereitzustellen, die zum optimalen Filtern von spezifischen Anteilen der verschmutzenden Partikel angepasst sind. Auch hat diese Technologie Techniken zum Maximieren verschiedener Leistungscharakteristika von Filtern entwickelt, wie sin Aufrechterhalten eines geringen Druckabfalls über den Filter und ein Erhöhen der Fiterlebensdauer, um so die Zeitdauer zwischen dem Austauschen von Filterelementen erweitert wird.Consequently, filtration technology has evolved to provide filter media that is customized to optimally filter specific portions of contaminating particles. This technology has also developed techniques for maximizing various performance characteristics of filters, such as maintaining a low pressure drop across the filter and increasing filter life, thereby extending the time between filter element replacements.

Der herkömmliche Ansatz, um diese Ziele zu erreicien, bestand darin, ein mehrschichtiges Filtermedium bereitzustellen, das aus getrennten, individuell entworfenen Schich-The traditional approach to achieve these goals has been to provide a multi-layer filter media consisting of separate, individually designed layers.

ten zusammengesetzt ist, die jede für sich für das Erzielen in erster Linie einer und manchmal mehrerer spezifischer Filterfunktionen vorgesehen waren. Beispielsweise wird ein sehr offenes poröses und dünnes Scrim häufig verwendet, um darunter liegende Filterschichten vor Abrasion durch sich schnell bewegende, große und harte Partikel zu schützen; eine poröse und voluminöse Schicht wird typischerweise verwendet, um wesentliche Mengen an hauptsächlich großen Partikeln einzufangen bzw. zu speichern, und eine Schicht mit geringer Porosität und aus Filamenten mit ultrafeinem Durchmesser wird üblicherweise zum Entfernen der kleinsten Partikel zum Erhöhen der Filtrationseffizienz vorgesehen. Aus der großen verfügbaren Auswahl werden separate Filterschichten ausgewählt und in einer vorher ausgewählten Anordnung kombiniert, dann als Gruppe angeordnet, um einen mehrschichtigen und daher multifunktionalen Filter zu bilden. Die eine oder mehreren benachbarten Schichten können aneinander gebondet sein, oder die Schichten können ungebondet sein. Wahlweise können die einzelnen Schichten zwischen Abdeckungen, typischerweise aus Papier, für strukturelle Integrität und einfache Handhabung angeordnet sein.ten, each of which was designed to achieve primarily one and sometimes several specific filter functions. For example, a very open porous and thin scrim is often used to protect underlying filter layers from abrasion by fast moving, large and hard particles; a porous and bulky layer is typically used to capture or retain substantial amounts of mainly large particles, and a layer of low porosity and of ultrafine diameter filaments is usually designed to remove the smallest particles to increase filtration efficiency. From the wide selection available, separate filter layers are selected and combined in a preselected arrangement, then arranged as a group to form a multilayer and therefore multifunctional filter. The one or more adjacent layers may be bonded to one another, or the layers may be unbonded. Optionally, the individual layers may be sandwiched between covers, typically of paper, for structural integrity and ease of handling.

Ein Nachteil des zuvor genannten Mehrschichtsystems zum Konstruieren von multifunktionalen Filtern besteht darin, dass ein wiederholtes Bearbeiten der Filtermedien vorhanden ist, was übermäßig sein kann. Das heißt, das Filtermaterial in einer gegebenen Schicht wird zuerst verarbeitet, um die einzelne Schicht zu bilden, dann wird es bearbeitet, um diese Schicht in dem mehrlagigen Filter zusammenzusetzen. Jeder Schritt führt zu einer weiteren Verdichtung und Abdeckung bzw. Bedeckung, selbst nur geringen, des finalen Filterprodukts. Dies neigt dazu, den Druckabfall durch den Filter zu erhöhen und die Staubspeicherkapazität zu reduzieren, wodurch die Lebensdauer eingeschränkt wird. Es ist wünschenswert, einen multifunktionalen Mehrkomponentenfilter zu haben, der mit einem Minimum an Filtermediumverdichtung und -abdeckung hergestellt werden kann.A disadvantage of the aforementioned multi-layer system for constructing multifunctional filters is that there is repeated machining of the filter media, which can be excessive. That is, the filter material in a given layer is first processed to form the single layer, then it is machined to assemble that layer into the multi-layer filter. Each step results in further compaction and coverage, even slight, of the final filter product. This tends to increase the pressure drop through the filter and reduce the dust holding capacity, thereby limiting the service life. It is desirable to have a multifunctional multi-component filter that can be manufactured with a minimum of filter media compaction and coverage.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung nun einen mehrlagigen Filter gemäß Anspruch 1 bereit.Accordingly, the present invention now provides a multilayer filter according to claim 1.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Inline-Prozesses zum Herstellen eines mehrlagigen Filters gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a schematic representation of an inline process for manufacturing a multilayer filter according to a preferred embodiment of the present invention.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der neuen Filterzusammensetzung mit einer einheitlichen Lagenstruktur aus zwei Lagen zeigt.Fig. 2 is a schematic diagram showing a cross-section of an embodiment of the novel filter composition having a unitary layer structure of two layers.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen Filterzusammensetzung mit einer einheitlichen Lagenstruktur aus drei Lagen zeigt.Fig. 3 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel filter composition having a unitary three-layer layer structure.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen Filterzusammensetzung mit einer einheitlichen Lagenstruktur aus vier Lagen zeigt.Fig. 4 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel filter composition having a unitary four-layer layer structure.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen Filterzusammensetzung mit einer einheitlichen Lagenstruktur aus fünf Lagen zeigt.Fig. 5 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel filter composition having a unitary layer structure of five layers.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen zweilagigen Filterzusammensetzung aus Fig. 2 in Kombination mit einer daran anliegenden Filterschicht zeigt.Fig. 6 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel two-layer filter composition of Fig. 2 in combination with an adjacent filter layer.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen dreilagigen Filterzusammensetzung von Fig. 3 in Kombination mit einer daran anliegenden Filterschicht zeigt.Fig. 7 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel three-layer filter composition of Fig. 3 in combination with an adjacent filter layer.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen vierlagigen Filterzusammensetzung von Fig. 4 in Kombination mit einer daran anliegenden Filterschicht zeigt.Fig. 8 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel four-layer filter composition of Fig. 4 in combination with an adjacent filter layer.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels der neuen fünftägigen Filterzusammensetzung von Fig. 5 in Kombination mit einer daran anliegenden Filterschicht zeigt.Figure 9 is a schematic diagram showing a cross-section of another embodiment of the novel five-day filter composition of Figure 5 in combination with an adjacent filter layer.

Fig. 10 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die die zweilagige Filterzusammensetzung von Fig. 6, gebondet an eine anliegende Filterschicht mit einem Klebemittel oder einer mittels Ultraschall gebondeten Schicht, zeigt.Figure 10 is a schematic cross-sectional view showing the two-layer filter composition of Figure 6 bonded to an adjacent filter layer with an adhesive or ultrasonically bonded layer.

Fig. 11 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die die dreitägige Filterzusammensetzung von Fig. 7, gebondet an eine anliegende Filterschicht mit einem Klebemittel oder einer mittels Ultraschall gebondeten Schicht, zeigt.Figure 11 is a schematic cross-sectional view showing the three-day filter composition of Figure 7 bonded to an adjacent filter layer with an adhesive or ultrasonically bonded layer.

Fig. 12 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die die vierlagige Filterzusammensetzung von Fig. 8, gebondet an eine anliegende Filterschicht mit einem Klebemittel oder einer mittels Ultraschall gebondeten Schicht, zeigt.Figure 12 is a schematic cross-sectional view showing the four-layer filter composition of Figure 8 bonded to an adjacent filter layer with an adhesive or ultrasonically bonded layer.

Fig. 13 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die die fünftägige Filterzusammensetzung von Fig. 9, gebondet an eine anliegende Filterschicht mit einem Klebemittel oder einer mittels Ultraschall gebondeten Schicht, zeigt.Figure 13 is a schematic cross-sectional view showing the five-day filter composition of Figure 9 bonded to an adjacent filter layer with an adhesive or ultrasonically bonded layer.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Die Erfindung stellt im Wesentlichen eine neue Filterzusammensetzung aus einer Mehrzahl von gestapelten Lagen aus Filtrationsmaterial bereit, die zusammengebondet sind, um eine einheitliche Lagenstruktur zu bilden. Die Zusammensetzung von Filtrationsmaterial in jeder gegebenen Lage ist vorausgewählt, um eine gewünschte Filterfunktion durchzuführen. Beispielsweise können feine (d.h. mit kleinem Durchmesser) und dichtgepackte Fasern ausgewählt werden, um sehr kleine Staubpartikel, wie solche von etwa 5 Mikrometern oder kleiner, einzufangen bzw. zu halten. Elektrostatisch geladenen Fasern können auch verwendet werden, um den Durchgang dieser und selbst kleinerer Partikel zu stoppen. In gleicherweise können voluminöse ("bulky"), hochporöse Medien, die entwickelt wurden, um eine große Staubspeicherkapazität zu haben, verwendet werden, um Schmutzpartikel mittlerer und großer Größe zu halten bzw. fassen.The invention essentially provides a new filter composition comprising a plurality of stacked layers of filtration material bonded together to form a unitary layer structure. The composition of filtration material in any given layer is preselected to perform a desired filtering function. For example, fine (i.e., small diameter) and closely packed fibers may be selected to capture very small dust particles, such as those of about 5 microns or smaller. Electrostatically charged fibers may also be used to stop the passage of these and even smaller particles. Likewise, bulky, highly porous media designed to have a large dust holding capacity may be used to capture medium and large sized dirt particles.

Die neue Filterzusammensetzung hat die auszeichnende Charakteristik, dass wenigstens eine und vorzugsweise alle der Lagen vor dem und während des Stapeins nicht vorgebondet sind. Der Begriff "vorgebondet" bedeutet hier, dass eine Filtermediumzusammensetzung, wie thermisch bondbare Schmelzfasern oder mit Klebemitteln bindbare Fasern, in einer solchen Weise behandelt wird, dass der Verbindemechanismus aktiviert wird, um auf diese Weise ein separates, freistehendes, zusammenhängendes und typischerweise selbsttragendes Vlies dieser Filterzusammensetzung zu bilden. Ein solches vorgebondetes Vlies kann mechanisch durch Prozesse, wie Aufwickeln auf eine Rolle, Abwickeln von einer Rolle, Schneiden und Ähnliches mechanisch verarbeitet werden. Damit wird unter einem Aspekt dieser Erfindung das Bonden der wenigstens einen und vorzugsweise aller der Lagen, um die einheitliche Struktur zu bilden, erst begonnen, nachdem das Stapeln aller Lagen einer bestimmten gewünschten mehrlagigen Filterstruktur vollendet wurde. Die resultierende Struktur ist ein einzelner Körper, der aus verschiedenen Arten von Filtrationsmaterial zusammengesetzt ist, die als unterschiedliche Lagen erscheinen, wenn man durch die Filterzusammensetzung im Querschnitt blickt, wie unten in der Beschreibung und den Zeichnungen weiter erklärt wird.The novel filter composition has the distinguishing characteristic that at least one and preferably all of the layers are not prebonded prior to and during stacking. The term "prebonded" as used herein means that a filter media composition, such as thermally bondable fusible fibers or adhesively bondable fibers, is treated in such a manner that the bonding mechanism is activated to thereby form a separate, free-standing, continuous and typically self-supporting web of said filter composition. Such a prebonded web can be mechanically processed by processes such as winding onto a roll, unwinding from a roll, cutting and the like. Thus, in one aspect of this invention, bonding of the at least one and preferably all of the layers to form the unitary structure is not begun until after stacking of all of the layers of a particular desired multi-layer filter structure has been completed. The resulting structure is a single body composed of different types of filtration material that appear as different layers when looking through the filter composition in cross section, as further explained in the description and drawings below.

Wie erwähnt wird die einheitliche Struktur gebildet, indem ein Stapel von Lagen aus ausgewählten Filtrationsmaterialien gebildet wird. Da die Lagen nicht vorgebondet sind, werden die Komponenten jeder Lage, d.h. Fasern, Körnchen bzw. Granulat etc., im Allgemeinen lose durch mechanische oder Air-Laying-Verfahren auf die darunter liegende Schicht abgelegt. Innerhalb einer Lage ist die Zusammensetzung an Filtermaterial größtenteils gleichmäßig, und es gibt eine "verschwommene" ("fuzzy") Grenzfläche zwischen den Lagen, wie die Grenzfläche 36A in Fig. 2 und in gleicherweise als gestrichelte Linie in Fig. 3-13 dargestellt. Da es erwünscht ist, eine einheitliche Struktur bereitzustellen, ist es ein Merkmal dieser Erfindung, dass aneinanderliegende Lagen in einem Stapel unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Trotzdem kann eine Zusammensetzung einer Lage in dem Stapel wiederholt werden, wobei wenigstens eine Lage einer anderen Zusammensetzung zwischen den Lagen der gleichen Zusammensetzung sein muss.As mentioned, the unitary structure is formed by forming a stack of layers of selected filtration materials. Since the layers are not prebonded, the components of each layer, i.e., fibers, granules, etc., are generally loosely laid down on the underlying layer by mechanical or air-laying techniques. Within a layer, the composition of filter material is largely uniform and there is a "fuzzy" interface between the layers, such as interface 36A in Fig. 2 and similarly shown as a dashed line in Figs. 3-13. Since it is desirable to provide a unitary structure, it is a feature of this invention that adjacent layers in a stack have different compositions. Nevertheless, a composition of a layer may be repeated in the stack, with at least one layer of a different composition being between layers of the same composition.

Diese Struktur unterscheidet sich von der herkömmlicher mehrlagiger Filtrationsmedien, die durch Schichten einer Mehrzahl von individuellen Filtermediumschichten, die jeweils vorgebondet wurden, um ein selbsttragendes Vlies vor dem Bilden der mehrlagigen Schichtstruktur zu bilden, gebildet sind. Der Begriff "Lage" bedeutet hier ein Band, dasThis structure differs from that of conventional multi-layer filtration media, which are formed by laminating a plurality of individual filter media layers, each of which has been pre-bonded to form a self-supporting web prior to forming the multi-layered structure. The term "layer" here means a tape that

aus nicht vorgebondetem Filtermaterial als eine Lage einer einheitlichen Lagenstruktur gebildet ist. Im Gegensatz dazu bedeutet eine "Schicht" ein separates, vorgebondetes, selbsttragendes Vlies aus Filtermaterial.made of non-prebonded filter material as one layer of a uniform layer structure. In contrast, a "layer" means a separate, prebonded, self-supporting web of filter material.

Die einheitliche Lagenstruktur der neuen Filterzusammensetzung stellt eine Zahl signifikanter Vorteile gegenüber herkömmlichen Filtermedien bereit. In einem Aspekt kann die einheitliche Lagenstruktur voluminöser gemacht werden, um eine größere Staubspeicherkapazität als eine Schichtstruktur aus einzelnen vorgebondeten Schichten mit Zusammensetzungen, die jeweils den Lagen der einheitlichen Struktur entsprechen, bereitzustellen. Dies liegt daran, dass jeder Teil des herkömmlichen Filtermediums wenigstens zweimal komprimiert wird: einmal, wenn die einzelne Schicht durch Bonden gebildet wird und zweites Mal, wenn die einzelnen Schichten geschichtet werden, um den Filter zu bilden.The unitary layer structure of the new filter composition provides a number of significant advantages over conventional filter media. In one aspect, the unitary layer structure can be made more bulky to provide greater dust holding capacity than a layered structure of individual prebonded layers having compositions corresponding to the layers of the unitary structure, respectively. This is because each part of the conventional filter media is compressed at least twice: once when the individual layer is formed by bonding and a second time when the individual layers are layered to form the filter.

In einem weiteren Aspekt kann die neue Struktur weniger Klebemittel als herkömmliche Filter aufweisen. Dies kommt von der Fähigkeit, aufeinanderfolgende Lagen auf den Stapel trockenzulegen ("dry lay") ohne Klebemittel bei den Grenzflächen zu verwenden. Auch wenn Klebemittel, wie Latexklebemittel bzw. -klebstoffe, typischerweise sparsam angewendet werden, trägt jede zusätzliche Anwendung, selbst wenn noch sowenig, zu der Bedeckung bei. Je mehr Klebemittel verwendet wird, desto höher ist folglich im Allgemeinen der Druckabfall über den Filter und desto schneller kann erwartet werden, dass ein Filter mit Staub und Schmutzpartikeln verstopft wird.In another aspect, the new structure may have less adhesive than conventional filters. This comes from the ability to dry lay successive layers on the stack without using adhesive at the interfaces. Although adhesives, such as latex adhesives, are typically used sparingly, each additional application, however small, adds to the coverage. Thus, in general, the more adhesive used, the higher the pressure drop across the filter and the faster a filter can be expected to become clogged with dust and dirt particles.

In einem weiteren Aspekt umfasst die neue Struktur vorzugsweise eine oder mehrere Lagen, die jeweils sehr locker sind. Das heißt, sie haben eine so hohe Porosität oder haben eine so geringe Menge an festem Filtermaterial, dass die Lage nicht selbsttragend ist. Mit anderen Worten fehlt der Zusammensetzung der Lage ausreichend eigene strukturelle Integrität, um ein separates, freistehendes Vlies zu bilden, das in einer herkömmlichen mehrschichtigen Schichtstruktur verwendet werden könnte. Daher stellt die neue Filterzusammensetzung die Fähigkeit bereit, eine oder mehrere einzeln lockere, aber hochfunktionale Lagen in einer einheitlichen Zusammensetzung zu umfassen. Aufgrund dieser einheitlichen Struktur hat die Zusammensetzung eine geeignete Festigkeit, Steifheit und weitere Eigenschaften, um als Filter nützlich zu sein. Beispielsweise kann eine sehr hochporöse und daher einzeln lockere Lage in einem Stapel der neuen Filter-In a further aspect, the new structure preferably comprises one or more layers, each of which is very loose. That is, they have such a high porosity or have such a small amount of solid filter material that the layer is not self-supporting. In other words, the composition of the layer lacks sufficient structural integrity of its own to form a separate, free-standing web that could be used in a conventional multi-layered layered structure. Therefore, the new filter composition provides the ability to comprise one or more individually loose but highly functional layers in a uniform composition. Due to this uniform structure, the composition has suitable strength, stiffness and other properties to be useful as a filter. For example, a very highly porous and therefore individually loose layer in a stack of the new filter

zusammensetzung umfasst sein, um eine hohe Staubspeicherkapazität bereitzustellen, selbst wenn eine eigenständige Schicht der gleichen Zusammensetzung für eine Verwendung in einer herkömmlichen Schichtstruktur nicht hergestellt werden könnte. In gleicher Weise kann eine sehr dünne, strukturell schwache Lage aus ultrafeinen Fasern in einem Stapel umfasst sein, um eine hochwertige Feinstaubfiltration zu erzeugen, obwohl die gleiche Zusammensetzung zu schwach sein könnte, um selbst eine Schicht zu bilden.composition to provide high dust holding capacity even though a standalone layer of the same composition could not be made for use in a conventional layered structure. Similarly, a very thin, structurally weak layer of ultrafine fibers may be included in a stack to produce high quality fine dust filtration even though the same composition may be too weak to form a layer by itself.

Die Lockerheit einer Lage kann wie folgt geprüft werden. Wenn die Substanz der Lage nicht auf einen Träger abgelegt, dann auf eine Rolle gewickelt und von der Rolle abgewickelt werden kann, wird die Substanz als locker in der Bedeutung dieser Erfindung bezeichnet.The looseness of a layer can be tested as follows. If the substance of the layer cannot be laid on a carrier, then wound onto a roll and unwound from the roll, the substance is said to be loose within the meaning of this invention.

Die Filterzusammensetzungen dieser Erfindung können in Staubsaugerbeuteln und allgemeiner in Vakuumfiltern verwendet werden. Unter "Vakuumfilter" ist eine Filterstruktur gemeint, die zum Betrieb vorgesehen ist, indem ein Gas, vorzugsweise Luft, das üblicherweise trockene, feste Partikel mit sich reißt, durch die Struktur geführt wird. In dieser Anmeldung wurde die Konvention angenommen, die Seitenlagen und Schichten der Struktur bezüglich der Richtung des Luftstroms zu zeichnen. Das heißt beispielsweise, die Filtereinlassseite ist "stromaufwärts" und die Filterauslassseite bzw. Filterentladeseite ist "stromabwärts". Manchmal werden hier die Begriffe "vor" und "hinter" verwendet, um die relativen Positionen von Strukturelementen als stromaufwärts bzw. stromabwärts zu bezeichnen. Natürlich wird es einen Druckgradienten über den Filter während der Filtration geben, der manchmal als "Druckabfall" bezeichnet wird. Staubsauger verwenden üblicherweise beuteiförmige Filter. Normalerweise ist die Stromaufwärtsseite eines Staubsaugerbeutelfilters die Innenseite, und die Stromabwärtsseite ist außen.The filter compositions of this invention can be used in vacuum cleaner bags and more generally in vacuum filters. By "vacuum filter" is meant a filter structure designed to operate by passing a gas, preferably air, which usually entrains dry, solid particles, through the structure. In this application, the convention has been adopted to draw the side faces and layers of the structure with respect to the direction of air flow. That is, for example, the filter inlet side is "upstream" and the filter outlet side or discharge side is "downstream". Sometimes the terms "before" and "behind" are used herein to refer to the relative positions of structural elements as upstream and downstream, respectively. Of course, there will be a pressure gradient across the filter during filtration, sometimes referred to as "pressure drop". Vacuum cleaners commonly use bag-shaped filters. Typically, the upstream side of a vacuum cleaner bag filter is the inside and the downstream side is the outside.

Zusätzlich zu Staubsaugerbeuteln kann die neue Filterzusammensetzung in Anwendungen wie Heizungsventilations- und Klimatisier-(HVAC)-Systemen, Fahrzeugkabinenluftfilter, Hocheffizienz- (sogenannte „HEPA") und Reinraumfilter, Emissionskontrollbeutelhausfilter, Atemfilter, Operationsgesichtsmasken und Ähnliches verwendet werden. Optional kann die Filterzusammensetzung in solchen Anwendungen mit einem zusätzlichen Kohlefilter oder Teilchen enthaltenden Schicht in Reihe mit der neuen Filterzusammensetzung verwendet werden, z.B. um Gerüche oder toxische Verunreinigungen zu absor-In addition to vacuum cleaner bags, the new filter composition can be used in applications such as heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems, vehicle cabin air filters, high efficiency (so-called "HEPA") and clean room filters, emission control bag house filters, respiratory filters, surgical face masks and the like. Optionally, the filter composition can be used in such applications with an additional carbon filter or particle-containing layer in series with the new filter composition, e.g. to absorb odors or toxic contaminants.

bieren. Weiterhin können gewisse Anwendungen, wie HEPA- und Reinraumfilter zusätzliche Schichten in Reihe mit der neuen Zusammensetzung verwenden, wie eine Polytetrafluorethylen-(PTFE)-Membran mit geringer Porosität, angeordnet an einer Randoberfläche einer geeigneten einheitlichen Lagenstruktur als zusammengesetzter Filter.Furthermore, certain applications such as HEPA and clean room filters may utilize additional layers in series with the new composition, such as a low porosity polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane disposed on an edge surface of a suitable unitary layer structure as a composite filter.

In diesem Text werden die Notationen "x" und "&Lgr;" verwendet, um Multiplikation bzw. Exponentialoperation zu bezeichnen.In this text, the notations "x" and "�Lgr;" are used to denote multiplication and exponential operations, respectively.

Der DIN 44956-2-Test wird verwendet, um die Zunahme an Druckabfall von fünf unterschiedlichen Beispielen an Staubsaugerbeutelkonstruktionen nach einer Staubladung mit feinem Staub mit den folgenden Graden zu bestimmen: 0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 und 2,5 Gramm.The DIN 44956-2 test is used to determine the increase in pressure drop of five different examples of vacuum cleaner bag designs after a dust load of fine dust at the following levels: 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 and 2.5 grams.

Luftdurchlässigkeit nach Feinstaubbeladungstest: Der Staubbeladungsteil von DIN 44956-2 wird mit 0,5 Gramm Zuwächsen von 0 bis 2,5 g/(mA2 &khgr; s) für sieben Beutel jeder Probe durchgeführt. Die Druckabfallwerte wurden jedoch nicht nochmals aufgezeichnet. Die maximalen andauernden Luftdurchlässigkeitswerte wurden dann bei den Beuteln bestimmt, welche die bestimmten Staubbeladungsgrade aufweisen.Air permeability after fine dust loading test: The dust loading part of DIN 44956-2 is carried out with 0.5 gram increments from 0 to 2.5 g/(m A 2 x s) for seven bags of each sample. However, the pressure drop values were not recorded again. The maximum sustained air permeability values were then determined for the bags exhibiting the specified dust loading levels.

Filtermaterialzusammensetzungen, auf die in dieser Patentanmeldung Bezug genommen wird, werden im Folgenden ausführlicher beschrieben:Filter material compositions referred to in this patent application are described in more detail below:

StandardstaubsaugerfilterpapierStandard vacuum cleaner filter paper

Dieses Material, das manchmal als "Standardpapier" bezeichnet wird, wurde herkömmlicherweise als eine einzelne Schicht verwendet, bei der es Staubfiltration und -einschließung sowie die Festigkeit und den Abrasionswiderstand bereitstellt, wie es für einen Staubsaugerbeutel erforderlich ist. Dieses Material ist auch fest genug, um eine einfache Herstellung auf einer Standardbeutelherstellungsvorrichtung zu ermöglichen. Dieses Papier setzt sich überwiegend aus ungebleichtem Wood-Pulp mit 6-7 % einer synthetischen Faser, wie Polyethylenterephthalat] (PET)-artiger Polyester, zusammen, und wird durch das Nasslegeverfahren hergestellt. Das Standardpapier hat typischerweise ein Flächengewicht von 30-80 g/mA2 und häufig etwa 50 g/mA2. Die PET-Fasern haben typischerweise eine Feinheit von 1,7 dtex und Längen von 6-10 mm. Dieses Pa-This material, sometimes referred to as "standard paper", has traditionally been used as a single layer where it provides dust filtration and containment as well as the strength and abrasion resistance required for a vacuum cleaner bag. This material is also strong enough to allow easy manufacture on standard bag making equipment. This paper is composed predominantly of unbleached wood pulp with 6-7% of a synthetic fibre such as polyethylene terephthalate (PET)-type polyester and is manufactured by the wet-laid process. The standard paper typically has a basis weight of 30-80 g/m A 2 and often around 50 g/m A 2. The PET fibres typically have a fineness of 1.7 dtex and lengths of 6-10 mm. This pa-

pier hat eine Luftdurchlässigkeit in dem Bereich von etwa 200-500 l/(mA2 &khgr; s) und eine mittlere Porengröße von etwa 30 mm. Die Leistung, bestimmt nach dem DIN 44956-2-Test, beträgt jedoch nur etwa 86 %. Ein weiteres Charakteristikum ist, dass die Poren schnell mit Staub verstopfen und die Staubspeicherkapazität weiter durch die sehr dünne Papierdicke von nur etwa 0,20 mm beschränkt ist.pier has an air permeability in the range of about 200-500 l/(m A 2 &khgr; s) and an average pore size of about 30 mm. However, the performance, determined according to the DIN 44956-2 test, is only about 86%. Another characteristic is that the pores quickly become clogged with dust and the dust storage capacity is further limited by the very thin paper thickness of only about 0.20 mm.

Spunbond-NonwovenSpunbond nonwoven

Ein Nonwoven aus Spunbondpolymerfasern kann als zweite Filtrationslage in der Struktur eingesetzt werden. Die Fasern können aus einem beliebigen spunbondfähigen Polymer sein, wie Polyamide, Polyester oder Polyolefine. Das Flächengewicht des Spunbond-Nonwoven sollte etwa 10-100 g/mA2 und vorzugsweise etwa 30-40 g/mA2 sein. Das Spunbond-Nonwoven sollte eine Luftdurchlässigkeit von etwa 500-10.000 l/(mA2 &khgr; s) und vorzugsweise etwa 2.000-6.000 l/(mA2 &khgr; s), gemessen nach DIN 53887, betragen. Das Spunbond kann auch elektrostatisch geladen sein.A nonwoven made of spunbond polymer fibers can be used as a second filtration layer in the structure. The fibers can be made of any spunbondable polymer, such as polyamides, polyesters or polyolefins. The basis weight of the spunbond nonwoven should be about 10-100 g/m A 2 and preferably about 30-40 g/m A 2 . The spunbond nonwoven should have an air permeability of about 500-10,000 l/(m A 2 × s) and preferably about 2,000-6,000 l/(m A 2 × s), measured according to DIN 53887. The spunbond can also be electrostatically charged.

Scrim oder TrägervliesScrim or carrier fleece

Scrim bezeichnet allgemein ein sehr offenes, poröses Papier oder Nonwoven mit leichtem Flächengewicht. Das Flächengewicht des Scrim beträgt typischerweise etwa 10-30 g/mA2 und häufig etwa 13-17 g/mA2. Das Scrim, manchmal als Stützvlies bezeichnet, hat üblicherweise eine Luftdurchlässigkeit von etwa 500-10.000 l/(mA2 &khgr; s). Es wird in erster Linie dazu verwendet, andere Lagen oder Schichten vor Abrasion zu schützen. Das Scrim kann auch die größten Partikel filtern. Das Scrim, wie auch jede andere Lage der Filterzusammensetzung, kann elektrostatisch geladen sein, unter der Voraussetzung, dass das Material geeignete dielektrische Eigenschaften aufweist.Scrim generally refers to a very open, porous paper or nonwoven with a light basis weight. The basis weight of the scrim is typically about 10-30 g/m A 2 and often about 13-17 g/m A 2. The scrim, sometimes referred to as a support fleece, usually has an air permeability of about 500-10,000 l/(m A 2 x s). It is used primarily to protect other layers or plies from abrasion. The scrim can filter even the largest particles. The scrim, like any other layer of the filter composition, can be electrostatically charged, provided that the material has suitable dielectric properties.

Nassgelegtes Papier mit hoher StaubkapazitätWet-laid paper with high dust capacity

Nassgelegtes Papier mit hoher Staubkapazität, hier häufig als "nassgelegtes Kapazitätspapier" bezeichnet, ist voluminöser ("bulkier"), dicker und durchlässiger als Standardstaubsaugerbeutelfilterpapier. Es führt mehrere Funktionen durch. Diese umfassen einen Widerstand gegenüber Stoßbelastung, Filtern von großen Schmutzpartikeln, Filtern eines signifikanten Anteils von kleinen Staubpartikeln, Speichern bzw. Zurückhalten vonHigh dust capacity wet laid paper, often referred to here as "wet laid capacity paper", is bulkier, thicker and more permeable than standard vacuum cleaner bag filter paper. It performs several functions. These include resisting impact loading, filtering large dirt particles, filtering a significant proportion of small dust particles, storing or retaining

großen Mengen an Partikeln, wobei der Luft ein einfaches Durchströmen erlaubt wird, dadurch ein Bereitstellen eines geringen Druckabfalls bei hoher Partikelbeladung, was die Lebensdauer des Staubsaugerbeutels erhöht.large amounts of particles while allowing air to flow through easily, thereby providing a low pressure drop at high particle loads, which increases the service life of the vacuum cleaner bag.

Das nassgelegte Kapazitätspapier umfasst üblicherweise eine Fasermischung aus Wood-Pulp-Fasem und synthetischen Fasern. Es umfasst typischerweise bis zu etwa 70 % Wood-Pulp und entsprechend mehr synthetische Fasern, wie PET, als das zuvor beschriebene Standardpapier. Es hat eine größere Dicke als das Standardpapier von etwa 0,32 mm bei einem typischen Flächengewicht von 50 g/mA2. Die Porengröße ist sehr viel größer, die mittlere Porengröße kann größer als 160 mm sein. Damit kann das Papier sehr viel mehr Staub in seinen Poren halten, bevor es verstopft. Das Flächengewicht des nassgelegten Kapazitätspapiers beträgt typischerweise etwa 30-150 g/mA2 und vorzugsweise etwa 50-80 g/mA2.The wet-laid capacity paper usually comprises a fiber mixture of wood pulp fibers and synthetic fibers. It typically comprises up to about 70% wood pulp and correspondingly more synthetic fibers, such as PET, than the standard paper described above. It has a greater thickness than the standard paper of about 0.32 mm with a typical basis weight of 50 g/m A 2. The pore size is much larger, the average pore size can be larger than 160 mm. This means that the paper can hold much more dust in its pores before it becomes clogged. The basis weight of the wet-laid capacity paper is typically about 30-150 g/m A 2 and preferably about 50-80 g/m A 2.

Das nassgelegte Kapazitätspapier hat eine Feinstaubpartikelfiltrationsleistung von etwa 66-67 %, bestimmt nach DIN 44956-2. Es ist wesentlich, dass das nassgelegte Kapazitätspapier eine Luftdurchlässigkeit aufweist, die höher als die des Standardfilterpapiers ist. Die untere Grenze der Durchlässigkeit sollte damit vorzugsweise wenigstens etwa 500 l/(mA2 &khgr; s), weiter bevorzugt wenigstens 1000 l/(mA2 &khgr; s) und am meisten bevorzugt wenigstens etwa 2000 l/(mA2 &khgr; s) betragen. Die obere Grenze der Durchlässigkeit ist so definiert, dass sichergestellt wird, dass das Papier einen Hauptteil der Staubpartikel größer als etwa 10 mm filtert und zurückhält. Entsprechend kann das stromabwärts angeordnete sekundäre bzw. zweite Hochleistungsfiltermedium feine Partikel sehr viel länger ausfiltern und aufnehmen, bevor sich eine wesentliche Druckabfallszunahme über bzw. durch den Filter zeigt. Dementsprechend sollte die Luftdurchlässigkeit des nassgelegten Kapazitätspapiers vorzugsweise höchstens 8000 l/(mA2 &khgr; s), weiter bevorzugt höchsten etwa 5000 l/(mA2 &khgr; s) und am meisten bevorzugt höchstens 4000 l/(mA2 &khgr; s) betragen. Daraus erkennt man, dass das nassgelegte Kapazitätspapier außergewöhnlich gut als Mehrzweckfiltrationslage entworfen ist, um stromaufwärts der sekundären Hocheffizienzfiltrationslage angeordnet zu werden.The wet-laid capacity paper has a fine dust particle filtration performance of about 66-67%, determined according to DIN 44956-2. It is essential that the wet-laid capacity paper has an air permeability that is higher than that of the standard filter paper. The lower limit of the permeability should therefore preferably be at least about 500 l/(m A 2 × s), more preferably at least 1000 l/(m A 2 × s) and most preferably at least about 2000 l/(m A 2 × s). The upper limit of the permeability is defined to ensure that the paper filters and retains a majority of the dust particles larger than about 10 mm. Accordingly, the secondary or second high-performance filter medium arranged downstream can filter out and capture fine particles for a much longer period before a significant increase in pressure drop across or through the filter occurs. Accordingly, the air permeability of the wet-laid capacity paper should preferably be at most 8000 l/(m A 2 × s), more preferably at most about 5000 l/(m A 2 × s), and most preferably at most 4000 l/(m A 2 × s). It can be seen that the wet-laid capacity paper is exceptionally well designed as a multi-purpose filtration layer to be placed upstream of the secondary high-efficiency filtration layer.

Trockengelegtes Papier mit hoher StaubkapazitätDry laid paper with high dust capacity

Trockengelegtes Papier mit hoher Staubkapazität, hier manchmal als "trockengelegtes Kapazitätspapier" bezeichnet, wurde nicht als Filter in Staubsaugerbeuteln verwendet. Trockengelegtes Papier wird nicht aus einer Wassersuspension bzw. einem Wasserbrei gebildet, sondern wird mittels einer Air-Laying-Technik und vorzugsweise mittels eines Fluff-Pulpverfahrens hergestellt. Wasserstoffbinden, was eine große Rolle bei gegenseitiger Anziehung molekularer Ketten spielt, ist bei fehlendem Wasser nicht wirksam. Damit ist bei gleichem Flächengewicht trockengelegtes Kapazitätspapier üblicherweise wesentlich dicker als Standardpapier und als nassgelegtes Kapazitätspapier. Bei dem typischen Gewicht von 70 g/mA2 beträgt die Dicke z.B. 0,90 mm.Dry-laid paper with high dust capacity, sometimes referred to here as "dry-laid capacity paper", was not used as a filter in vacuum cleaner bags. Dry-laid paper is not formed from a water suspension or slurry, but is produced using an air-laying technique and preferably a fluff pulp process. Hydrogen bonding, which plays a major role in mutual attraction of molecular chains, is not effective in the absence of water. Thus, for the same basis weight, dry-laid capacity paper is usually much thicker than standard paper and wet-laid capacity paper. For example, at the typical weight of 70 g/m A 2 the thickness is 0.90 mm.

Die trockengelegten Kapazitätspapiergebilde können in erster Linie durch zwei Verfahren gebondet werden. Das erste Verfahren ist Latexbonden, bei dem das Latexbindemittel aus wasserbasierten Dispersionen appliziert wird. Imprägniertechniken, wie Versprühen oder Eintauchen und Quetschen (Volarwalzenanwendung, "padder roll application"), in beiden Fällen gefolgt von einem Trocken- und Wärmehärteverfahren, können verwendet werden. Das Latexbindemittel kann auch in diskreten Mustern, wie Punkten, Rauten, Gitterschnitte oder Wellenlinien mittels Gravurrollen, gefolgt von einem Trocknen und Härten aufgebracht werden.The dry laid capacity paper structures can be bonded primarily by two methods. The first method is latex bonding, in which the latex binder is applied from water-based dispersions. Impregnation techniques such as spraying or dipping and squeezing (padder roll application), in both cases followed by a drying and heat curing process, can be used. The latex binder can also be applied in discrete patterns such as dots, diamonds, crosshatches or wavy lines by means of gravure rollers, followed by drying and curing.

Das zweite Verfahren ist das thermische Bonden, z.B. durch Verwenden von Bindefasern. Bindefasern, hier manchmal als " thermisch bondbare Schmelzfasem" bezeichnet, sind in dem "Nonwoven Fabric Handbook" (Ausgabe 1992) definiert als "Fasern mit geringerem Erweichungspunkt als andere Fasern in dem Vlies. Unter Applizierung von Wärme und Druck wirken sie als Bindemittel." Diese thermisch bondbaren Schmelzfasern schmelzen im Allgemeinen an Orten vollständig, an denen ausreichend Wärme und Druck für das Vlies appliziert werden, wodurch die Matrixfasern an ihren Überkreuzungspunkten aneinander haften. Beispiele umfassen Co-Polyesterpolymere, die bei Erwärmung einem großen Bereich fibröser Materialien anhaften.The second method is thermal bonding, e.g., by using binder fibers. Binder fibers, sometimes referred to herein as "thermally bondable fusible fibers," are defined in the Nonwoven Fabric Handbook (1992 edition) as "fibers having a lower softening point than other fibers in the web. Under the application of heat and pressure, they act as a binder." These thermally bondable fusible fibers generally melt completely at locations where sufficient heat and pressure are applied to the web, causing the matrix fibers to adhere to one another at their crossover points. Examples include co-polyester polymers, which adhere to a wide range of fibrous materials when heated.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann thermisches Bonden durch ein Hinzufügen von wenigstens 20 %, vorzugsweise bis zu 50 % einer Bikomponenten-("B/C")-Polymerfaser zu dem trockengelegten Vlies erzielt werden. Beispiele von B/C-FasernIn a preferred embodiment, thermal bonding can be achieved by adding at least 20%, preferably up to 50%, of a bicomponent ("B/C") polymer fiber to the dry-laid web. Examples of B/C fibers

umfassen Fasern mit einem Kern aus Polypropylen ("PP") und einem Mantel eines wärmeempfindlicheren Polyethylens ("PE"). Der Begriff "wärmeempfindlich" bedeutet, dass die thermoplastischen Fasern bei einer Temperatur von 3-5 0C unter dem Schmelzpunkt weich und klebrig oder wärmeschmelzbar werden. Das Mantelpolymer sollte vorzugsweise einen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 90-160 0C und das Kernpolymer sollte einen höheren Schmelzpunkt aufweisen, vorzugsweise um wenigstens etwa 5 0C höher als der des Mantelpolymers. Beispielsweise schmilzt PE bei 121 0C und PP schmilzt bei 161-163 0C. Dies hilft beim Bonden des trockengelegten Vlieses, wenn es zwischen dem Walzenspalt eines thermischen Kalanders oder in einem Durchströmofen ("through-air oven") geführt wird, indem thermisch gebondete Fasern mit geringerer Wärme und geringerem Druck erhalten werden, um eine weniger kompakte, offenere und atmungsfähigere Struktur herzustellen. In einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kern von dem Kern/Mantel der B/C-Faser exzentrisch in Bezug auf den Mantel angeordnet. Je näher der Kern an einer Seite der Faser angeordnet ist, desto eher wird sich die B/C-Faser während des thermischen Bondschritts kräuseln und dabei das Volumen des trockengelegten Kapazitätspapiers erhöhen. Dies wird natürlich seine Staubspeicherkapazität vergrößern. Daher sind in einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kern und der Mantel Seite an Seite bzw. längsseits in der B/C-Faser angeordnet und das Bonden wird mittels eines Durchströmofens erzielt. Ein thermischer Kalander, der das Vlies stärker komprimieren würde, als beim Durchströmbonden, ist in diesem Fall weniger bevorzugt. Andere Polymerkombinationen, die in Kern/Mantel- oder Seite-an-Seite-B/C-Fasern verwendet werden, umfassen PP mit niedrigschmelzenden Co-Polyesterpolymeren und Polyester mit Nylon 6. Die trockengelegte Hochkapazitätslage kann auch im Wesentlichen vollständig aus Bikomponentenfasem gebildet sein. Andere Variationen von Bikomponentenfasem können zusätzlich zu "Mantel/Kern" verwendet werden, wie Seite-an-Seite"-, "Islands in the sea"- und "Orange"-Ausführungsbeispiele, offenbart in "Nonwoven Textiles", Jirsak, &Ogr;., und Wadsworth, L.C1 Carolina Academic Press, Durham, North Carolina, 1999, S. 26-29, dessen gesamte Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.comprise fibers having a core of polypropylene ("PP") and a sheath of a more heat sensitive polyethylene ("PE"). The term "heat sensitive" means that the thermoplastic fibers become soft and sticky or heat fusible at a temperature 3-5 ° C below the melting point. The sheath polymer should preferably have a melting point in the range of about 90-160 ° C and the core polymer should have a higher melting point, preferably at least about 5 ° C higher than that of the sheath polymer. For example, PE melts at 121 ° C and PP melts at 161-163 ° C. This aids in bonding the dry-laid web when it is passed between the nip of a thermal calender or in a through-air oven by obtaining thermally bonded fibers with less heat and pressure to produce a less compact, more open and breathable structure. In a further preferred embodiment, the core of the core/sheath of the B/C fiber is arranged eccentrically with respect to the sheath. The closer the core is arranged to one side of the fiber, the more likely the B/C fiber will curl during the thermal bonding step, thereby increasing the volume of the dry-laid capacity paper. This will of course increase its dust holding capacity. Therefore, in a further preferred embodiment, the core and sheath are arranged side by side in the B/C fiber and the bonding is achieved by means of a through-flow oven. A thermal calender, which would compress the web more than in through-flow bonding, is less preferred in this case. Other polymer combinations used in core/sheath or side-by-side B/C fibers include PP with low melting co-polyester polymers and polyester with nylon 6. The dry-laid high capacity layer can also be formed substantially entirely from bicomponent fibers. Other variations of bicomponent fibers may be used in addition to "sheath/core", such as the "side-by-side", "islands in the sea" and "orange" embodiments disclosed in "Nonwoven Textiles", Jirsak, �O., and Wadsworth, LC 1 Carolina Academic Press, Durham, North Carolina, 1999, pp. 26-29, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

Allgemein liegt die mittlere Porengröße von trockengelegtem Kapazitätspapier zwischen der Porengröße von Standardpapier und nassgelegtem Kapazitätspapier. Die Filtrationsleistung, wie sie durch den DIN 44956-2-Test bestimmt wird, beträgt etwa 80 %. Trockengelegtes Kapazitätspapier sollte etwa das gleiche Flächengewicht und die gleicheIn general, the average pore size of dry laid capacity paper is between the pore size of standard paper and wet laid capacity paper. The filtration efficiency, as determined by the DIN 44956-2 test, is about 80%. Dry laid capacity paper should have approximately the same basis weight and the same

Durchlässigkeit wie das oben beschriebene nassgelegte Kapazitätspapier aufweisen, d.h., in einem Bereich von etwa 500-8000 l/(mA2 &khgr; s), vorzugsweise etwa 1000-5000 l/(mA2 &khgr; s) und am meisten bevorzugt etwa 2000-4000 l/(mA2 &khgr; s). Es weist eine exzellente Staubspeicherkapazität auf und hat den Vorteil, dass es bezüglich Gewicht und Dicke sehr viel gleichmäßiger als die nassgelegten Papiere ist.Permeability as the wet-laid capacity paper described above, ie in a range of about 500-8000 l/(m A 2 &khgr; s), preferably about 1000-5000 l/(m A 2 &khgr; s) and most preferably about 2000-4000 l/(m A 2 &khgr; s). It has an excellent dust holding capacity and has the advantage of being much more uniform in weight and thickness than the wet-laid papers.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele von trockengelegtem Kapazitätspapier werden in Betracht gezogen. Eines ist eine latexgebondete Fluff-Pulp-Faserzusammensetzung. Das heißt, die Fasern, die dieses Papier umfassen, bestehen im Wesentlichen aus Fluff-Pulp. Der Begriff "Fluff-Pulp" bedeutet eine Nonwovenkomponente des Filters dieser Erfindung, die durch mechanisches Zerkleinern von Pulprollen, d.h. fibröses Material aus Holz oder Baumwolle, dann aerodynamisches Transportieren des Pulp zu Vliesbildekomponenten von Maschinen für Air-Laying oder Trockenbilden ("dry forming"). Eine Wiley-Mühle kann verwendet werden, um den Pulp zu zerkleinern. So genannte Dan-Web- oder M- und J-Maschinen sind zum Trockenbilden nützlich. Eine Fluff-Pulp-Komponente und die trockengelegten Lagen aus Fluff-Pulp sind isotrop und sind damit charakterisiert durch ungeordnete Faserorientierungen in den Richtungen aller drei orthogonalen Dimensionen. Das heißt, sie weisen einen großen Anteil von Fasern auf, die weg von der Ebene des Nonwoven und insbesondere senkrecht zu der Ebene orientiert sind, verglichen mit dreidimensionalen anisotropen Nonwoven. Fasern aus Fluff-Pulp, die in dieser Erfindung verwendet werden, sind vorzugsweise etwa 0,5-5 mm lang. Die Fasern werden durch ein Latexbindemittel zusammengehalten. Das Bindemittel kann entweder als Pulver oder Emulsion appliziert werden. Das Bindemittel ist in dem trockengelegten Kapazitätspapier üblicherweise in dem Bereich von etwa 10-30 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 20-30 Gew.-% Bindemittelfeststoffen, basierend auf dem Gewicht der Fasern, vorhanden.Several preferred embodiments of dry-laid capacity paper are contemplated. One is a latex-bonded fluff pulp fiber composition. That is, the fibers comprising this paper consist essentially of fluff pulp. The term "fluff pulp" means a nonwoven component of the filter of this invention which is produced by mechanically shredding pulp rolls, i.e., fibrous material made of wood or cotton, then aerodynamically transporting the pulp to web forming components of air-laying or dry forming machines. A Wiley mill can be used to shred the pulp. So-called Dan-Web or M and J machines are useful for dry forming. A fluff pulp component and the dry-laid layers of fluff pulp are isotropic and are thus characterized by disordered fiber orientations in the directions of all three orthogonal dimensions. That is, they have a large proportion of fibers oriented away from the plane of the nonwoven and particularly perpendicular to the plane, as compared to three-dimensional anisotropic nonwovens. Fluff pulp fibers used in this invention are preferably about 0.5-5 mm long. The fibers are held together by a latex binder. The binder can be applied as either a powder or an emulsion. The binder is typically present in the dry laid capacity paper in the range of about 10-30 wt% and preferably about 20-30 wt% binder solids based on the weight of the fibers.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das trockengelegte Kapazitätspapier eine thermisch gebondete Mischung aus Fluff-Pulp-Fasern und wenigstens Splitfilmfasern oder Bikomponentenpolymerfasern. Die Mischung aus Fluff-Pulp-Fasern umfasst noch bevorzugterweise Fluff-Pulp-Fasern und Bikomponentenpolymerfasern.In another preferred embodiment, the dry-laid capacity paper comprises a thermally bonded blend of fluff pulp fibers and at least one of split film fibers or bicomponent polymer fibers. The blend of fluff pulp fibers more preferably comprises fluff pulp fibers and bicomponent polymer fibers.

SplitfilmfasernSplit film fibers

Splitfilmfasern sind im Wesentlichen flache, rechteckige Fasern, die bevor oder nachdem sie in die zusammengesetzte Struktur der Erfindung aufgenommen worden sind, elektrostatisch geladen werden. Die Dicke der Splitfilmfasern kann zwischen 2-100 Mikrometern liegen, die Breite kann zwischen 5 und 500 Mikrometern liegen und die Länge kann zwischen 0,5 und 15 mm liegen. Die bevorzugten Dimensionen der Splitfilmfasern sind jedoch eine Dicke von etwa 5 bis 20 Mikrometern, eine Breite von etwa 15 bis 60 Mikrometern und eine Länge von etwa 0,5 bis 8 mm.Split film fibers are essentially flat, rectangular fibers that are electrostatically charged before or after being incorporated into the composite structure of the invention. The thickness of the split film fibers can be between 2-100 micrometers, the width can be between 5 and 500 micrometers, and the length can be between 0.5 and 15 mm. However, the preferred dimensions of the split film fibers are a thickness of about 5 to 20 micrometers, a width of about 15 to 60 micrometers, and a length of about 0.5 to 8 mm.

Die Splitfilmfasern der Erfindung sind vorzugsweise aus einem Polyolefin, wie Polypropylen. Es kann jedoch ein beliebiges Polymer, das zur Herstellung von Fasern geeignet ist, für die Splitfilmfasern der zusammengesetzten Struktur der Erfindung verwendet werden. Beispiele geeigneter Polymere umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Polyolefine, wie Homopolymere und Copolymere von Polyethylen, Polyterephthalaten, wie Poly(ehtylenterephthalat) (PET), Poly(butylentherephthalat) (PBT), Poly(cyclohexyl-dimethylenterephthalat) (PCT), Polykarbonat und Polychlortrifluorethylen (PCTFE). Andere geeignete Polymere umfassen Nylon, Polyamide, Polystyrene, Poly-4-methylpenten-1, Polymethylmethacryiate, Polyurethane, Silikone, Polyphenylensulfide. Die Splitfilmfasern können auch eine Mischung aus Homopolymeren oder Copolymeren umfassen. In der vorliegenden Anmeldung wird die Erfindung beispielhaft mit Splitfilmfasern aus Polypropylen erläutert.The split film fibers of the invention are preferably made of a polyolefin such as polypropylene. However, any polymer suitable for making fibers can be used for the split film fibers of the composite structure of the invention. Examples of suitable polymers include, but are not limited to, polyolefins such as homopolymers and copolymers of polyethylene, polyterephthalates such as poly(ethylene terephthalate) (PET), poly(butylene terephthalate) (PBT), poly(cyclohexyl dimethylene terephthalate) (PCT), polycarbonate and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE). Other suitable polymers include nylon, polyamides, polystyrenes, poly-4-methylpentene-1, polymethyl methacrylates, polyurethanes, silicones, polyphenylene sulfides. The split film fibers can also comprise a mixture of homopolymers or copolymers. In the present application, the invention is exemplified using split film fibers made of polypropylene.

Die Verwendung von PP-Polymeren mit verschiedenen Molekulargewichten und Morphologien in geschichteten Filmstrukturen wurde nachgewiesen, um Filme mit einer geeigneten Ausgewogenheit mechanischer Eigenschaften und Sprödigkeit herzustellen, die zur Herstellung von Splitfilmfasern benötigt wird. Diese PP-Splitfilmfasern können anschließend auch mit der geeigneten Stärke an Crimp bzw. Kräuselung versehen werden. Alle Dimensionen der Splitfilmfasern können natürlich während der Herstellung der Fasern verändert werden.The use of PP polymers with different molecular weights and morphologies in layered film structures has been demonstrated to produce films with an appropriate balance of mechanical properties and brittleness needed to produce split film fibers. These PP split film fibers can also subsequently be given the appropriate amount of crimp. All dimensions of the split film fibers can of course be changed during the production of the fibers.

Ein Verfahren zur Herstellung der Splitfasern ist in dem US-Patent Nr. 4,178,157 offenbart. Polypropylen wird geschmolzen und in einem Film extrudiert, der dann in einen großen Schlauch (Ballon) geblasen wird, in den Umgebungsluft eingebracht wird oderA method for producing the split fibers is disclosed in US Patent No. 4,178,157. Polypropylene is melted and extruded into a film, which is then blown into a large tube (balloon) into which ambient air is introduced or

der ein Eindringen ermöglicht, gemäß herkömmlicher Blase-Streck-Technik. Ein Aufladen des Ballons mit Luft dient dazu, den Film abzuschrecken und die molekulare Struktur der PP-Molekularketten biaxial zu orientieren, was in einer erhöhten Festigkeit resultiert. Der Ballon stürzt dann zusammen, und der Film wird zwischen zwei oder mehr Paaren von Rollen gestreckt, in denen der Film in der Walzenspalte von zwei sich berührenden Rollen gehalten wird, wobei verschiedene Drücke zwischen den beiden sich berührenden Rollen appliziert werden. Dies ergibt ein zusätzliches Strecken in der Maschinenrichtung, was dadurch erreicht wird, dass die zweite Gruppe von Rollen mit einer höheren Oberflächengeschwindigkeit betrieben wird als die erste Gruppe. Das Resultat ist eine noch größere molekulare Orientierung des Films in der Maschinenrichtung, die anschließend die lange Dimension der Splitfilmfasern wird.which allows penetration, according to conventional bubble stretching techniques. Charging the balloon with air serves to quench the film and biaxially orient the molecular structure of the PP molecular chains, resulting in increased strength. The balloon then collapses and the film is stretched between two or more pairs of rollers in which the film is held in the nip of two contacting rollers, with different pressures applied between the two contacting rollers. This results in additional stretching in the machine direction, which is achieved by operating the second set of rollers at a higher surface speed than the first set. The result is even greater molecular orientation of the film in the machine direction, which subsequently becomes the long dimension of the split film fibers.

Der Film kann bevor oder nachdem er abgekühlt wurde, elektrostatisch aufgeladen werden. Obwohl verschiedene elektrostatische Aufladetechniken verwendet werden können, um den Film aufzuladen, haben sich zwei Verfahren als am geeignetsten herausgestellt. Das erste Verfahren umfasst ein Durchführen des Films etwa in der Mitte eines Zwischenraums von etwa 1,5 bis 3 Inch zwischen zwei Gleichstrom-Korona-Elektroden. Koronastäbe mit Emitterpins aus metallischem Draht können verwendet werden, bei denen eine Koronaelektrode ein positives Gleichstromspannungspotential von etwa 20 bis 30 kV und die gegenüberliegende Elektrode eine negative Gleichstromspannung von etwa 20 bis 30 kV aufweist.The film may be electrostatically charged before or after it has been cooled. Although various electrostatic charging techniques may be used to charge the film, two methods have been found to be most suitable. The first method involves passing the film approximately midway through a gap of about 1.5 to 3 inches between two DC corona electrodes. Corona bars with metallic wire emitter pins may be used in which one corona electrode has a positive DC voltage potential of about 20 to 30 kV and the opposite electrode has a negative DC voltage of about 20 to 30 kV.

Das zweite bevorzugte Verfahren verwendet die elektrostatische Ladetechniken, die in dem US-Patent Nr. 5,401,456 (Wadsworth und Tsai, 1995) beschrieben wurden, die als Tantret-Technik I und -Technik Il bezeichnet werden, die hier weiter beschrieben werden. Es hat sich gezeigt, dass die Technik II, bei der der Film an isolierten Rollen hängt, wenn der Film um den inneren Umfang von zwei negativ geladenen Metallschalen mit einem positiven Koronadraht jeder Schale geführt wird, die größten Spannungspotentiale auf die Filme überträgt. Allgemein können mit der Technik Il positive 1000 bis 3000 Volt oder mehr auf eine Seite der Filme übertragen werden und mit ähnlichen Größenordnungen mit negativen Vorzeichen auf die andere Seite des geladenen Films.The second preferred method uses the electrostatic charging techniques described in U.S. Patent No. 5,401,456 (Wadsworth and Tsai, 1995), referred to as Tantret Technique I and Technique II, which are further described herein. Technique II, in which the film is suspended from insulated rollers as the film is passed around the inner periphery of two negatively charged metal cups with a positive corona wire in each cup, has been found to impart the greatest voltage potentials to the films. In general, Technique II can impart positive 1000 to 3000 volts or more to one side of the films and similar magnitudes with negative signs to the other side of the charged film.

Die Technik I, bei der Filme eine Metallrolle mit einer Gleichstromspannung von -1 bis -10 kV berühren und ein Draht mit einer Gleichstromspannung von +20 bis + 40 kV etwaTechnique I, in which films touch a metal roller with a direct current voltage of -1 to -10 kV and a wire with a direct current voltage of +20 to + 40 kV approximately

1 bis 2 Inch oberhalb der unter negativer Vorspannung stehenden Rolle angeordnet wird, wobei jede Seite des Films nacheinander dieser Rollen-Draht-Ladekonfiguration ausgesetzt wird, resultiert in geringerem Spannungspotential, wie auf den Oberflächen der Filme gemessen wurde. Der Technik I werden typischerweise Spannungen von 300 bis 1500 Volt auf der Filmoberfläche mit allgemein gleichen, aber entgegengesetzten Polaritäten auf jeder Seite erzielt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die höheren Oberflächenpotentiale, die mit der Technik Il erreicht werden, nicht zu einer besseren messbaren Filtrationsleistung der Vliese aus den Splitfilmfasem führen. Daher und da es einfacher ist, den Film einzuführen und durch die Technik-I-Vorrichtung zu führen, wird dieses Verfahren vorwiegend genutzt, um die Filme vor dem Splitprozess aufzuladen.Placing the film coil 1 to 2 inches above the negatively biased roll, with each side of the film sequentially subjected to this roll-wire charging configuration, results in lower voltage potential as measured on the surfaces of the films. Technique I typically achieves voltages of 300 to 1500 volts on the film surface with generally equal but opposite polarities on each side. However, it has been found that the higher surface potentials achieved with Technique II do not result in better measurable filtration performance of the webs of split film fibers. Therefore, and because it is easier to insert the film and feed it through the Technique I apparatus, this method is primarily used to charge the films prior to the splitting process.

Die abgekühlten und gestreckten Filme können heiß oder kalt elektrostatisch aufgeladen werden. Der Film wird dann gleichzeitig gestreckt und in schmale Breiten gespalten, typischerweise bis zu etwa 50 Mikrometern. Die gespaltenen, flachen Filamente werden dann mit einem Tau aufgenommen, das in einer kontrollierten Anzahl von Kräuselungen pro Zentimeter gekräuselt wird und dann in die gewünschte Stapellänge geschnitten wird.The cooled and stretched films can be electrostatically charged hot or cold. The film is then simultaneously stretched and slit into narrow widths, typically down to about 50 microns. The slit, flat filaments are then collected with a tow which is crimped at a controlled number of crimps per centimeter and then cut into the desired staple length.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das trockengelegte Papier mit hoher Staubkapazität eine Mischung Fluff-Pulp-Fasern, Bikomponentenpolymerfasern und elektrostatisch geladenen Splitfilmfasem. Vorzugsweise sind die Fluff-Pulp-Fasern in etwa 5-85 Gew.-%, weiter bevorzugt etwa 10-70 Gew.-% und am meisten bevorzugt in etwa 40 Gew.-% vorhanden, die Bikomponentenfasern in etwa 10-60 Gew.-%, weiter bevorzugt in etwa 10-30 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa 40 Gew.-%. Diese trockengelegte Papier mit hoher Staubkapazität kann thermisch gebondet sein, vorzugsweise bei hohen Temperaturen von 90-160 0C, weiter bevorzugt bei einer Temperatur, die geringer als 110 0C ist und am meisten bevorzugt bei etwa 90 0C.In a particularly preferred embodiment, the dry-laid high dust capacity paper comprises a mixture of fluff pulp fibers, bicomponent polymer fibers and electrostatically charged split film fibers. Preferably, the fluff pulp fibers are present at about 5-85 wt.%, more preferably about 10-70 wt.% and most preferably about 40 wt.%, the bicomponent fibers are present at about 10-60 wt.%, more preferably about 10-30 wt.% and most preferably about 40 wt.%. This dry-laid high dust capacity paper can be thermally bonded, preferably at high temperatures of 90-160 ° C, more preferably at a temperature less than 110 ° C and most preferably at about 90 ° C.

Gemischte elektrostatische FasernMixed electrostatic fibers

Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele des trockengelegten Kapazitätspapiers umfassen ein thermisch gebondetes Papier mit 100 % "gemischten elektrostatischen Fasern", eine Mischung aus 20-80 % gemischten elektrostatischen Fasern und 20-80 % B/C-Fasem und eine Mischung aus 20-80 % gemischte elektrostatische Fasern, 10-70 % Fluff-Pulp- und 10-70 % B/C-Fasem. Filter aus "gemischten elektrostatischen Fasern" werden durch ein Mischen von Fasern mit sehr unterschiedlichen triboelektrischen Eigenschaften und ein Reiben dieser gegeneinander oder gegen Metallteile von Maschinen, wie Drähte oder Kardierzylinder während des Kardierens, hergestellt. Dies macht eine Faserart bezüglich der anderen Faserarten positiver oder negativer geladen und verbessert die Coulomb-Anziehung für Staubpartikel. Die Herstellung von Filtern mit diesen Arten von gemischten elektrostatischen Fasern wird in dem US-Patent Nr. 5,470,485 und der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 02 246 811 A2 gelehrt.Other preferred embodiments of the dry laid capacity paper include a thermally bonded paper with 100% "mixed electrostatic fibers", a mixture of 20-80% mixed electrostatic fibers and 20-80% B/C fibers, and a mixture of 20-80% mixed electrostatic fibers, 10-70% fluff pulp and 10-70% B/C fibers. "Mixed electrostatic fibers" filters are made by mixing fibers with very different triboelectric properties and rubbing them against each other or against metal parts of machinery such as wires or carding cylinders during carding. This makes one type of fiber more positively or negatively charged with respect to the other types of fibers and improves the Coulomb attraction for dust particles. The manufacture of filters with these types of mixed electrostatic fibers is taught in U.S. Patent No. 5,470,485 and European Patent Application No. EP 02 246 811 A2.

In dem US-Patent 5,470,485 besteht das Filtermaterial aus einer Mischung aus (I) PoIyolefinfasem und (II) Polyacrylnitrilfasern. Die Fasern (I) sind Bikomponenten-PP/PE-Fasern des Kern/Mantel- oder Seite-an-Seite-Typs. Die Fasern Il sind "halogenfrei". Die (I)-Fasern weisen auch einige "halogen-substituierte Polyolefine" auf, während die Acrylnitrilfasem kein Halogen aufweisen. Das Patent erwähnt, dass die Fasern gründlich mit nichtionischem Detergens, mit Alkali oder Lösungsmittel gewaschen und dann gut gespült werden müssen, bevor sie zusammengemischt werden, so dass sie keine Schmiermittel oder antistatischen Mittel mehr haben. Obwohl das Patent lehrt, dass das produzierte Faservlies vernadelt werden sollte, können diese Fasern auch auf Mengen von 5-20 mm geschnitten werden und mit thermischen Bikomponenten-Bindefasern ähnlicher Länge gemischt werden, und auch mit dem möglichen Hinzufügen von Fluff-Pulp, so dass trockengelegtes, thermisch gebondetes Papier in dieser Erfindung verwendet werden kann.In US Patent 5,470,485, the filter material consists of a mixture of (I) polyolefin fibers and (II) polyacrylonitrile fibers. The fibers (I) are bicomponent PP/PE fibers of the core/sheath or side-by-side type. The fibers II are "halogen-free." The (I) fibers also have some "halogen-substituted polyolefins," while the acrylonitrile fibers have no halogen. The patent mentions that the fibers must be thoroughly washed with nonionic detergent, alkali or solvent, and then rinsed well before being mixed together so that they are free of lubricants or antistatic agents. Although the patent teaches that the nonwoven fabric produced should be needle punched, these fibers may also be cut to 5-20 mm lengths and blended with thermal bicomponent bonding fibers of similar length, and also with the possible addition of fluff pulp, so that dry-laid thermally bonded paper can be used in this invention.

Die EP 02 246 811 beschreibt den triboelektrischen Effekt, wenn zwei verschiedene Arten von Fasern gegeneinander gerieben werden. Sie lehrt, ähnliche Arten von Fasern zu verwenden, wie das US-Patent 5,470,485, außer dass die -CN-Gruppen der Polyacrylnitrilfasern durch Halogen (vorzugsweise Fluor oder Chlor) substituiert werden. Nach einer ausreichenden Menge von Substitutionen von -CN durch Cl-Gruppen können dieEP 02 246 811 describes the triboelectric effect when two different types of fibers are rubbed against each other. It teaches to use similar types of fibers as US Patent 5,470,485, except that the -CN groups of the polyacrylonitrile fibers are substituted by halogen (preferably fluorine or chlorine). After a sufficient amount of substitutions of -CN by Cl groups, the

Fasern als "modacrylisch" bezeichnet werden, wenn das Copolymer 35-85 Gew.-% Acrylnitrileinheiten umfasst. Die EP 0 246 811 lehrt, dass das Verhältnis von Polyolefin zu substituiertem Acrylnitril (vorzugsweise modacrylisch) von 30:70 bis 80:20 nach Oberfläche und weiter bevorzugt von 40:60 bis 70:30 reichen kann. In gleicher Weise lehrt das US-Patent 5,470,485, dass das Verhältnis von Polyolefin zu Polyacrylnitrilfasern in dem Bereich von 30:70 bis 80:20 bezüglich einer Oberfläche des Filtermaterials ist. Damit können diese Bereiche der Verhältnisse von Polyolefin zu acrylischen oder modacrylischen Fasern in den obengenannten Proportionen in dem trockengelegten, thermisch gebondeten Kapazitätspapier verwendet werden.Fibers may be referred to as "modacrylic" if the copolymer comprises 35-85 wt.% acrylonitrile units. EP 0 246 811 teaches that the ratio of polyolefin to substituted acrylonitrile (preferably modacrylic) may range from 30:70 to 80:20 by surface area, and more preferably from 40:60 to 70:30. Similarly, US Patent 5,470,485 teaches that the ratio of polyolefin to polyacrylonitrile fibers is in the range of 30:70 to 80:20 with respect to a surface area of the filter material. Thus, these ranges of ratios of polyolefin to acrylic or modacrylic fibers may be used in the above proportions in the dry-laid, thermally bonded capacity paper.

MeltblownvliesMeltblown fleece

Ein synthetisches Polymerfaser-Meltblownvlies kann wahlweise als eine Lage zwischen einer Mehrzwecklage und einer Hocheffizienzfiltrationslage eingesetzt werden. Die MeItblownvlieslage erhöht die gesamte Filtrationsleistung durch Einfangen von Partikeln, die durch die Mehrzweckfiltrationslage hindurchgingen. Die Meltblownvlieslage kann wahlweise auch elektrostatisch aufgeladen werden, um zu dem Filtern von Feinstaubpartikeln beizutragen. Die Aufnahme einer Meltblownvlieslage bringt eine Zunahme an Druckabfall bei einer gegebenen Staubbeladung mit sich, verglichen mit Zusammensetzungen, die keine Meltblownvlieslage aufweisen.A synthetic polymer fiber meltblown web can optionally be used as a layer between a multipurpose layer and a high efficiency filtration layer. The meltblown web layer increases the overall filtration efficiency by trapping particles that have passed through the multipurpose filtration layer. The meltblown web layer can also optionally be electrostatically charged to assist in filtering fine dust particles. The inclusion of a meltblown web layer results in an increase in pressure drop for a given dust loading compared to compositions that do not include a meltblown web layer.

Das Meltblownvlies weist vorzugsweise ein Flächengewicht von etwa 10-50 g/mA2 und eine Luftdurchlässigkeit von etwa 100-1500 l/(mA2 &khgr; s) auf.The meltblown nonwoven preferably has a basis weight of about 10-50 g/m A 2 and an air permeability of about 100-1500 l/(m A 2 &khgr; s).

Hochvoluminöse Meltblown-NonwovenHigh-volume meltblown nonwoven

Eine andere Entdeckung aus der jüngsten Forschung, verbesserte Staubsaugerbeutel zu entwickeln, war die Entwicklung eines hochvoluminösen ("high bulk") MB-Vlieses oder -Lage, das stromaufwärts des Filtrationsgrad-MB-Vlieses als ein Vorfilter statt eines nassgelegten Kapazitätspapiers oder trockengelegten Kapazitätspapiers verwendet werden könnte. Der hochvoluminöse MB-Vorfilter kann in einem Meltblownverfahren hergestellt werden, der eine gekühlte Abschreckluft bzw. Kühlluft mit einer Temperatur von etwa 10 0C verwendet. Im Gegensatz dazu verwendet herkömmliches MB üblicherweise Raumluft bei einer Umgebungstemperatur von 33-45 0C. Auch der Sammelab-Another discovery from recent research to develop improved vacuum cleaner bags was the development of a high bulk MB web or ply that could be used upstream of the filtration grade MB web as a pre-filter instead of a wet laid capacity paper or dry laid capacity paper. The high bulk MB pre-filter can be manufactured in a meltblown process that uses a cooled quench air or cooling air at a temperature of about 10 0 C. In contrast, conventional MB usually uses room air at an ambient temperature of 33-45 0 C. Also, the collection bag

• · t ·· t ·

stand zwischen dem MB-Düsenausgang zu dem Vliesaufnahmeband wird in dem hochvoluminösen MB-Prozess auf 400-600 mm vergrößert. Für eine normale MB-Herstellung beträgt der Abstand normalerweise 200 mm. Außerdem wird ein hochvoluminöses MB-Nonwoven unter Verwendung einer Strecklufttemperatur mit geringerer Temperatur von etwa 215-235 0C statt der normalen Strecklufttemperatur von 280-290 0C und einer geringerer MB-Schmelztemperatur von 200-225 0C, verglichen mit 260-280 0C für die Filtrationsgrad-MB-Herstellung, hergestellt. Die kältere Abschreckluft, geringere Strecklufttemperatur, geringere Schmelztemperatur und der größere Sammelabstand kühlt die MB-Filamente stärker ab. Das Abführen von Wärme resultiert in einem geringeren Recken der Filamente und damit in größeren Faserdurchmessern als man sie in typischen Filtrationsgrad-MB-Vliesn finden würde. Die kühleren Filamente schmelzen mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit thermisch zusammen, wenn sie auf dem Kollektor abgelegt werden. Damit würde das hochvoluminöse Meltblown-Nonwoven eine offenere Fläche aufweisen. Selbst mit einem Flächengewicht von 120 g/mA2 beträgt die Luftdurchlässigkeit des hochvoluminösen Meltblown-Nonwovens 806 l/(mA2 &khgr; s). Im Gegensatz dazu hat ein sehr viel leichteres (z.B. 22 g/mA2) Filtrationsgrad-MB-PP-Vlies eine maximale Luftdurchlässigkeit von nur 450 l/(mA2 &khgr; s). Die Filtrationsleistung des hochvoluminösen MB-Nonwovens, wie sie durch den DIN 44956-2-Test bestimmt wird, betrug 98 %. Wenn die beiden mit dem hochvoluminösen MB-Nonwoven auf der Innenseite des Beutels zusammen angeordnet wurden, betrug die Luftdurchlässigkeit immer noch 295 l/(mA2 &khgr; s) und die Filtrationsleistung des Paars betrug 99,8 %. Das hochvoluminöse Meltblown-Nonwoven kann ungeladen sein oder wahlweise elektrostatisch aufgeladen, unter der Voraussetzung, dass das Nonwoven aus einem Material mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften ist.The distance between the MB nozzle exit to the nonwoven take-up belt is increased to 400-600 mm in the high bulk MB process. For normal MB production, the distance is normally 200 mm. In addition, high bulk MB nonwoven is produced using a lower temperature stretch air temperature of approximately 215-235 0 C instead of the normal stretch air temperature of 280-290 0 C and a lower MB melt temperature of 200-225 0 C compared to 260-280 0 C for filtration grade MB production. The colder quench air, lower stretch air temperature, lower melt temperature and larger collection distance cools the MB filaments more. The removal of heat results in less stretching of the filaments and thus larger fiber diameters than would be found in typical filtration grade MB nonwovens. The cooler filaments are less likely to thermally melt together when deposited on the collector. This would give the high-bulk meltblown nonwoven a more open surface. Even with a basis weight of 120 g/m A 2 , the air permeability of the high-bulk meltblown nonwoven is 806 l/(m A 2 × s). In contrast, a much lighter (e.g. 22 g/m A 2) filtration grade MB-PP nonwoven has a maximum air permeability of only 450 l/(m A 2 × s). The filtration performance of the high-bulk MB nonwoven, as determined by the DIN 44956-2 test, was 98%. When the two were placed together with the high-bulk MB nonwoven on the inside of the bag, the air permeability was still 295 l/(m A 2 × s) and the filtration efficiency of the pair was 99.8%. The high-bulk meltblown nonwoven can be uncharged or optionally electrostatically charged, provided that the nonwoven is made of a material with suitable dielectric properties.

Das hochvoluminöse MB-Nonwoven dieser Erfindung sollte von dem "Filtrationsgrad-MB", das auch in der mehrlagigen Vakuumfilterstruktur dieser Offenbarung verwendet wird, unterschieden werden. Das Filtrationsgrad-MB-Vlies ist ein herkömmliches Meltblown-Nonwoven, das allgemein durch ein geringeres Flächengewicht von typischerweise etwa 22 g/mA2 und eine geringe Porengröße charakterisiert ist. Zusätzliche typische Charakteristika von Filtrationsgrad MB-Nonwoven aus Propylen sind in Tabelle I gezeigt. Ein bevorzugtes hochvoluminöses MB-Nonwoven aus Polypropylen umfasst optimalerweise etwa 5-20 Gew.-% Ethylenvinylacetat. Ein Filtrationsgrad MB-Nonwoven hat allgemein eine hohe Staubentfemungsleistung, d.h. größer als etwa 99 %.The high bulk MB nonwoven of this invention should be distinguished from the "filtration grade MB" also used in the multilayer vacuum filter structure of this disclosure. The filtration grade MB nonwoven is a conventional meltblown nonwoven generally characterized by a lower basis weight, typically about 22 g/m A 2 , and a small pore size. Additional typical characteristics of filtration grade MB nonwoven made of propylene are shown in Table I. A preferred high bulk MB nonwoven made of polypropylene optimally comprises about 5-20 wt.% ethylene vinyl acetate. A filtration grade MB nonwoven generally has a high dust removal efficiency, i.e., greater than about 99%.

Tabelle 1Table 1

Bevorzugt Mehr bevorzugt Am meisten bevorzugtPreferred More preferred Most preferred

Filtrationsgrad MB PPFiltration grade MB PP

Gewicht g/mA2 Dicke, mmWeight g/m A 2 Thickness, mm

Luftdurchlässigkeit, l/(mA2 &khgr; s) Zugfestigkeit, MD, N Zugfestigkeit, CD, N Faserdurchmesser, &mgr;&igr;&tgr;&igr;Air permeability, l/(m A 2 &khgr; s) Tensile strength, MD, N Tensile strength, CD, N Fiber diameter, µm&igr;&tgr;&igr;

5-1005-100 10-5010-50 2525 0,10-20.10-2 0,10-10.10-1 0,260.26 100-5000100-5000 100-2000100-2000 450450 0,5-150.5-15 1,0-101.0-10 3,73.7 0,5-150.5-15 1,0-101.0-10 3,23.2 1-151-15 1-51-5 2-32-3

Hochvoluminöses MB PPHigh-volume MB PP

Gewicht, g/mA2 Dicke, mmWeight, g/m A 2 Thickness, mm

Luftdurchlässigkeit, l/(mA2 &khgr; s) Zugfestigkeit, MD, N Zugfestigkeit, CD, N Faserdurchmesser, pmAir permeability, l/(m A 2 &khgr; s) Tensile strength, MD, N Tensile strength, CD, N Fiber diameter, pm

30-18030-180 60-12060-120 8080 0,3-30.3-3 0,5-20.5-2 1,41.4 300-8000300-8000 600-3000600-3000 20002000 1,0-301.0-30 2-202-20 1010 1,0-301.0-30 2-202-20 9,29.2 5-205-20 10-1510-15 10-1210-12

Hochvoluminöses MB-Nonwoven ist in der Filterleistung ähnlich wie die trockengelegten und nassgelegten oben genannten Kapazitätspapiere. Daher ist ein hochvoluminöses MB-Nonwoven gut geeignet, um große Mengen an großen Staubpartikeln zu entfernen und große Staubmengen zu halten bzw. zurückzuhalten. Dementsprechend ist eine hochvoluminöse MB-Nonwovenlage geeignet, um stromaufwärts und als Vorfilter der Filtrationsgrad-MB-Lage in einer Vakuumfilterstruktur dieser Erfindung angeordnet zu werden.High bulk MB nonwoven is similar in filtering performance to the dry-laid and wet-laid capacity papers mentioned above. Therefore, high bulk MB nonwoven is well suited to removing large amounts of large dust particles and retaining large amounts of dust. Accordingly, high bulk MB nonwoven sheet is suitable to be placed upstream and as a pre-filter of the filtration grade MB sheet in a vacuum filter structure of this invention.

(Modulares) Spunblown-Nonwoven(Modular) spunblown nonwoven

Eine neue Art von Meltblow-Technologie, wie sie in G. Ward, "Nonwovens World", Sommer 1998, S. 37-40 beschrieben wird, ist verfügbar, um ein (modulares) Spunblown-Nonwoven herzustellen, das geeignet ist, als eine Grobfilterlage in der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden. Wahlweise kann das Spunblown-Nonwoven alsA new type of melt blow technology as described in G. Ward, "Nonwovens World", Summer 1998, pp. 37-40 is available to produce a (modular) spunblown nonwoven suitable to be used as a coarse filter layer in the present invention. Alternatively, the spunblown nonwoven can be used as

Filtrationsgrad-Meltblownvlieslage, wie sie in der neuen Struktur erwünscht ist, verwendet werden. Spezifikationen des (moduiaren) Spunblown-Nonwoven sind in Tabelle Il gezeigt.Filtration grade meltblown nonwoven layer as desired in the new structure may be used. Specifications of the (modular) spunblown nonwoven are shown in Table II.

Das Verfahren zum Herstellen des (moduiaren) Spunblown-Nonwoven ist allgemein ein Meltblownverfahren mit einer gröberen moduiaren Düse und bei dem eine kältere Streckluft verwendet wird. Diese Bedingungen erzeugen ein grobes Meltblownvlies mit höherer Festigkeit und Luftdurchlässigkeit bei vergleichbarem Flächengewicht von herkömmlichen Meltblownvliesn.The process for producing the (modular) spunblown nonwoven is generally a meltblown process with a coarser modular nozzle and using colder stretching air. These conditions produce a coarse meltblown nonwoven with higher strength and air permeability at a comparable basis weight to conventional meltblown nonwovens.

Mikrodenier-Spunbond-NonwovenMicrodenier spunbond nonwoven

Ein Spunbond ("SB")-Nonwoven, hier manchmal als Mikrodenier-Spunbond bezeichnet, kann ebenfalls in dieser Erfindung in der gleichen Weise wie die zuvor genannte Grobfilterlage oder die Filtrationsgrad-Meltblownvlieslage verwendet werden. Spezifikationen von Mikrodenier-Spunbond sind in Tabelle Il aufgelistet. Ein Mikrodenier-Spunbond ist insbesondere charakterisiert durch Filamente mit einem Durchmesser von kleiner als 12 pm, was 0,10 Denier für Polypropylen entspricht. Zum Vergleich haben herkömmliche SB-Vlies für Wegwerf- bzw. Einwegartikel typischerweise Filamentdurchmesser von durchschnittlich 20 pm. Ein Mikrodenier-Spunbond kann von der Reifenhauser GmbH (Reicofil III), Koby Steel, Ltd., (Kobe-Kodoshi Spunbond Technology) und Ason Engineering, Inc. (Ason Spunbond Technology) erworben werden.A spunbond ("SB") nonwoven, sometimes referred to herein as a microdenier spunbond, can also be used in this invention in the same manner as the aforementioned coarse filter layer or filtration grade meltblown nonwoven layer. Specifications of microdenier spunbond are listed in Table II. A microdenier spunbond is particularly characterized by filaments having a diameter of less than 12 pm, which corresponds to 0.10 denier for polypropylene. For comparison, conventional SB nonwovens for disposable items typically have filament diameters averaging 20 pm. A microdenier spunbond can be purchased from Reifenhauser GmbH (Reicofil III), Koby Steel, Ltd., (Kobe-Kodoshi Spunbond Technology) and Ason Engineering, Inc. (Ason Spunbond Technology).

Tabelle IlTable II

Bevorzugt Mehr bevorzugt Am meisten bevorzugtPreferred More preferred Most preferred

[Modulares) Spunblown[Modular) Spunblown 10-15010-150 10-5010-50 2828 Gewicht g/mA2Weight g/m A 2 0,20-20.20-2 0,20-1,50.20-1.5 0,790.79 Dicke, mmThickness, mm 200-4000200-4000 300-3000300-3000 12001200 Luftdurchlässigkeit, l/(mA2 &khgr; s)Air permeability, l/(m A 2 &khgr; s) 10-6010-60 15-4015-40 4343 Zugfestigkeit, MD, NTensile strength, MD, N 10-5010-50 12-3012-30 3232 Zugfestigkeit, CD, NTensile strength, CD, N 0,6-200.6-20 2-102-10 2-42-4 Faserdurchmesser, pmFiber diameter, pm • · · &idigr; · *• · · &idr; · * ••

Mikrodenier-Spunbond PP (Ason, Kobe-Kodoshi. Reicofil III)Microdenier spunbond PP (Ason, Kobe-Kodoshi. Reicofil III)

Gewicht, g/mA2 10-50 20-30 17Weight, g/m A 2 10-50 20-30 17

Dicke, mm 0,10-0,6 0,15-0,5 0,25Thickness, mm 0.10-0.6 0.15-0.5 0.25

Luftdurchlässigkeit, l/(mA2 &khgr; s) 1000-10.000 200-6000 2500Air permeability, l/(m A 2 &khgr; s) 1000-10,000 200-6000 2500

Zugfestigkeit, MD, N 10-100 20-80 50Tensile strength, MD, N 10-100 20-80 50

Zugfestigkeit, CD, N 10-80 10-60 40Tensile strength, CD, N 10-80 10-60 40

Faserdurchmesser, &mgr;&eegr;&eegr; 4-18 6-12 10Fiber diameter, μηη 4-18 6-12 10

Ein bevorzugtes Prozess zum Herstellen eines Ausführungsbeispiels der neuen Filterzusammensetzung mit einer einheitlichen Lagenstruktur aus MB- und FP-Zusammensetzungen ist in Fig. 1 gezeigt. Der dargestellte Prozess stellt ein Produkt bereit, das an einem Scrim, Papier oder Nonwoven angeordnet bzw. laminiert ist, um die Handhabung, das Halten oder Verpacken zu vereinfachen. Es ist auch möglich, eine unlaminierte Filterzusammensetzung bereitzustellen, in dem das Scrim, Papier oder Nonwoven durch ein Trägerband ersetzt wird, um die nicht vorgebondeten Lagen durch das Verfahren zu führen. Die einheitliche Filterzusammensetzung besteht zum Schluss aus wenigstens zwei Lagen, wobei jede Lage mehr als eine Art von Faser oder anderem Material enthalten kann, und besteht im Allgemeinen aus drei bis fünf Lagen, die thermisch oder latexgebondet sind. Das elektrostatische Laden der Filterzusammensetzung wird vorzugsweise In-line durch das "kalte" elektrostatische Tantret-Aufladeverfahren durchgeführt, obwohl MB-Fasern In-line bei Austritt aus der MB-Düse "heiß" aufgeladen werden können. Auch können die Splitfilmfasem, die während ihrer Herstellung elektrostatisch aufgeladen wurden, durch die FP-Applikatoren eingeführt werden. Außerdem können "gemischte elektrostatische Fasern", die aufgrund unterschiedlicher triboelektrischer Eigenschaften gegensätzliche Polaritäten aufweisen, nachdem sie gegeneinander gerieben wurden, durch die FP-Applikatoren in die Zusammensetzung aufgenommen werden.A preferred process for making an embodiment of the novel filter composition having a unitary layer structure of MB and FP compositions is shown in Figure 1. The process shown provides a product laminated to a scrim, paper or nonwoven to facilitate handling, holding or packaging. It is also possible to provide an unlaminated filter composition by replacing the scrim, paper or nonwoven with a carrier tape to carry the non-prebonded layers through the process. The unitary filter composition ultimately consists of at least two layers, each layer may contain more than one type of fiber or other material, and generally consists of three to five layers that are thermally or latex bonded. Electrostatic charging of the filter composition is preferably carried out in-line by the "cold" Tantret electrostatic charging process, although MB fibers can be "hot" charged in-line as they exit the MB nozzle. Also, the split film fibers that have been electrostatically charged during their manufacture can be introduced through the FP applicators. In addition, "mixed electrostatic fibers" that have opposite polarities after being rubbed against each other due to different triboelectric properties can be incorporated into the composition through the FP applicators.

Nun Bezug nehmend auf Fig. 1 ist eine optionale Abwickelvorrichtung 1 bei dem Anfangspunkt der Linie angeordnet, um das Einführen einer optionalen Trägerschicht 2 zu ermöglichen, die ein Scrim, Papier oder Nonwoven sein kann. Die Komponenten 1, 2, 4 und 5 sind insoweit optional, als die erfinderische einheitliche Filterzusammensetzung an ein Scrim, Papier oder Nonwoven nur zur Vereinfachung der Handhabung, des FaI-Referring now to Fig. 1, an optional unwinding device 1 is arranged at the starting point of the line to allow the introduction of an optional carrier layer 2, which may be a scrim, paper or nonwoven. Components 1, 2, 4 and 5 are optional in that the inventive unitary filter composition is attached to a scrim, paper or nonwoven only for ease of handling,

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tens oder des Verpackens laminiert wird. Ein Förderband 3 erstreckt sich über die gesamte Länge der Linie; es kann jedoch auch in kürzere Abschnitte geteilt sein, wobei ein Förderbandabschnitt die Anordnung von Lagen in die nächsten Abschnitte einführt, wie es in dem Prozess erforderlich ist. Auch an dem Startpunkt der Linie ist ein optionaler Klebemittelapplikator 4, um ein Klebemittel 5 in Form von Klebstoff oder Hotmelt-Klebemittel abzugeben. Diese Klebemittelapplizierstation kann verwendet werden, eine Trägerschicht an die einheitliche Lagenstruktur der neuen Zusammensetzung In-line zu laminieren. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass der Applikator 4 nicht für das Vorbonden von Lagen innerhalb der einheitlichen Struktur vorgesehen ist.tens or packaging. A conveyor belt 3 extends the entire length of the line; however, it may also be divided into shorter sections, with one conveyor belt section introducing the assembly of plies into the next sections as required in the process. Also at the starting point of the line is an optional adhesive applicator 4 to dispense an adhesive 5 in the form of glue or hot melt adhesive. This adhesive applicator station may be used to laminate a carrier layer to the unitary ply structure of the new composition in-line. It should be noted, however, that the applicator 4 is not intended for pre-bonding plies within the unitary structure.

Als nächstes gibt es, wie in Fig. 1 gezeigt, wenigstens eine und vorzugsweise zwei FP-Applikatoreinheiten 6 und 8. Die hauptsächliche Funktion der FP-Applikatoreinheiten an dem Beginn der Linie besteht darin, trockengelegte Lagen 7 und 9 herzustellen und auf der optionalen Klebemittellage 5 oder auf dem Förderband 3, wenn die optionale Trägerschicht 2 und das Klebemittel 5 nicht verwendet werden, abzulegen. Die trockengelegten Lagen 7 und 9 haben unterschiedliche Zusammensetzungen und Eigenschaften, um die Erfordernisse des Endprodukts zu erfüllen. In jeder Hinsicht besteht die Rolle der Lagen 7 und 9 in erster Linie darin, die MB- oder verwandten Filtermedienlagen 12 und 14 zu tragen und zu schützen. In dem illustrierten Ausführungsbeispiel setzen sich die FP-Lagen 7 und 9 hauptsächlich aus "Pulp" und Bikomponenten-(B/C)-Fasern zusammen. Verschiedene Arten von B/C-Fasern können, wie oben beschrieben, verwendet werden. Beispielsweise hat eine bevorzugte Art einen Kern aus einer Faser mit höherem Schmelzpunkt, wie PP, und einen Mantel aus einer Faser mit geringerem Schmelzpunkt, wie PE. Andere bevorzugte Zusammensetzungen von "Pulp" und B/C-Kern/Mantel-PP/PE sind 50 % "Pulp"/50 % B/C-Fasern in Lage 7 und 25 % "Pulp"/75 % B/C-Fasern in Lage 9. Wenn im Abschnitt 23 kein Latexbindemittel angewendet wird, sollten wenigstens 20 % B/C-Fasern oder andere Arten von thermischen Bindefasern verwendet werden. Wenn andererseits Latexbindemittel nachfolgend in Abschnitten 23 und 27 appliziert wird, dann können 100 % "Pulp"-Fasem durch die FP-Applikatorköpfe 6 und 8 appliziert werden. Es ist auch möglich, 100 % B/C-Fasern von dem FP-Applikator 6 oder -Applikator 8 oder von beiden Applikatorköpfen 6 und 8 zu applizieren.Next, as shown in Figure 1, there are at least one and preferably two FP applicator units 6 and 8. The primary function of the FP applicator units at the beginning of the line is to produce and deposit dry laid layers 7 and 9 on the optional adhesive layer 5 or on the conveyor belt 3 when the optional carrier layer 2 and adhesive 5 are not used. The dry laid layers 7 and 9 have different compositions and properties to meet the requirements of the final product. In all respects, the role of the layers 7 and 9 is primarily to support and protect the MB or related filter media layers 12 and 14. In the illustrated embodiment, the FP layers 7 and 9 are composed primarily of "pulp" and bicomponent (B/C) fibers. Various types of B/C fibers may be used as described above. For example, a preferred type has a core of a higher melting point fiber such as PP and a sheath of a lower melting point fiber such as PE. Other preferred compositions of pulp and B/C core/sheath PP/PE are 50% pulp/50% B/C fibers in layer 7 and 25% pulp/75% B/C fibers in layer 9. If no latex binder is applied in section 23, at least 20% B/C fibers or other types of thermal binder fibers should be used. On the other hand, if latex binder is subsequently applied in sections 23 and 27, then 100% pulp fibers can be applied by the FP applicator heads 6 and 8. It is also possible to apply 100% B/C fibers from the FP applicator 6 or applicator 8 or from both applicator heads 6 and 8.

In zusätzlichen Ausführungsbeispielen können statt 100 % B/C-Fasern reguläre Monokomponentenstapelfasem aus PP, PET, Polyamid und andere Fasern für bis zu 80 %In additional embodiments, instead of 100% B/C fibers, regular monocomponent staple fibers made of PP, PET, polyamide and other fibers can be used for up to 80%

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der B/C- oder thermischen Bindefasern substituiert werden, die durch einen der FP-Applikatorköpfe 6, 8, 15, 18 und 20 appliziert werden können. Viele Arten von thermisch bondbaren Fasern, die vollständig schmelzen und auch als "Schmelzfasern" ("melt fibers") bekannt sind, können auch statt der B/C-Fasem verwendet werden, ausgenommen in trockengelegten Lagenkomponenten, bei denen 100 % B/C-Fasem verwendet würden.of the B/C or thermal bonding fibers which may be applied by any of the FP applicator heads 6, 8, 15, 18 and 20. Many types of thermally bondable fibers which melt completely, also known as "melt fibers", may also be used in place of the B/C fibers, except in dry-laid ply components where 100% B/C fibers would be used.

Fig. 1 illustriert weiterhin einen optionalen Verdichter bzw. Kompaktor 10, der die Dicke des Vlies reduziert und die Faser-an-Faser-Adhäsion der FP-Lagen 7 und 9 erhöht. Es sollte berücksichtigt werden, dass das umfassende Vorbonden, das typischerweise verwendet wird, um die Schichten einzeln zu erzeugen, nicht das Ziel dieses optionalen Verdichtungsschritts ist, der in diesem erfinderischen In-Iine-Prozess verwendet wird. Der Verdichter 10 kann ein Kalander sein, der erwärmt sein kann oder nicht. Die MB- oder verwandten Filtermedien 12 und 14 können durch einen oder mehrere MB-Düsen 11 und 13 auf die FP-Lagen 7 und 9 abgelegt werden. Die hauptsächliche Funktion der MB-Komponente besteht darin, als Hochleistungsfilter zu dienen, d.h., kleine Prozentzahlen von Partikeln kleiner Größer (weniger als etwa 5 Mikrometer) zu entfernen. Die Spezifizierungen der Filtrationsgrad-MB-Medien und verwandten Arten von Filtermedien mit ultrafeinen Faserdurchmessem sind in Tabelle I gegeben.Fig. 1 further illustrates an optional compactor 10 that reduces the thickness of the web and increases the fiber-to-fiber adhesion of the FP layers 7 and 9. It should be noted that the extensive pre-bonding typically used to create the layers individually is not the goal of this optional compaction step used in this inventive in-line process. The compactor 10 may be a calender, which may or may not be heated. The MB or related filter media 12 and 14 may be deposited onto the FP layers 7 and 9 through one or more MB nozzles 11 and 13. The primary function of the MB component is to serve as a high performance filter, i.e., to remove small percentages of small size particles (less than about 5 microns). The specifications of filtration grade MB media and related types of ultrafine fiber diameter filter media are given in Table I.

Der Prozess kann wenigstens einen oder mehrere MB-Düsen 11 und/oder einen oder mehrere verwandten Feindenier-Faserapplikatoren 13 (ultrafeine Faserdurchmesser), bezeichnet als X, umfassen. Wenn beispielsweise zwei identische MB-Einheiten verwendet werden, sind die Einheiten 11 und 13 gleich. Andere Variationen, die unter die Breite dieser Erfindung fallen, umfassen ein Vorhandensein der ersten Einheit als ein (modulares) Spunblown- oder Mikrodenier-Spunbond-(SB)-System als erstes, um einen Filtergradienten von gröberen zu feineren Hochleistungsfiltern zu bilden. Eine weitere beabsichtigte Variation besteht darin, ein oder mehrere (modulare) Spunblown- oder Mikrodenier-SB-Systemen in Serie zu verwenden. Eine weitere Variation besteht darin, zuerst ein Mikrodenier-SB- gefolgt von einem Spunblownsystem zu verwenden.The process may include at least one or more MB nozzles 11 and/or one or more related fine denier fiber applicators 13 (ultrafine fiber diameters), designated as X. For example, if two identical MB units are used, units 11 and 13 are the same. Other variations that fall within the breadth of this invention include having the first unit as a (modular) spunblown or microdenier spunbond (SB) system first to form a filter gradient from coarser to finer high performance filters. Another contemplated variation is to use one or more (modular) spunblown or microdenier SB systems in series. Another variation is to use a microdenier SB followed by a spunblown system first.

Die nächste in Fig. 1 gezeigte Vorrichtungskomponente ist ein weiterer FP-Applikator 15, der ein FP-Vlies auf die Lage 14 (oder auf die Lage 12, wenn eine zweite MB-Lage 13 nicht umfasst ist) ablegt. Dann bewegt sich die nicht-vorgebondete Anordnung vonThe next device component shown in Fig. 1 is another FP applicator 15 which deposits a FP web onto the layer 14 (or onto the layer 12 if a second MB layer 13 is not included). Then the non-prebonded assembly moves from

Lagen mit Lage 16 als oberste durch einen weiteren optionalen Verdichter 17. Als nächstes wird das Zwischenprodukt unter eine oder mehrere zusätzliche FP-Einheiten 18 und 20 befördert. Die FP-Applikatorköpfe 15 und 18 fügen die trockengelegte Kapazitätslage in die Struktur ein. Der FP-Applikator 20 ist hauptsächlich dazu entworfen, ein sehr offenes (d.h. voluminöses) FP in erster Linie für Staubspeicherkapazität als als Filter herzustellen. Die sehr offene FP-Lage 21 ist vorzugsweise aus 100 % Bikomponenten-B/C-Faser oder Mischungen aus B/C mit Verhältnissen von B/C zu "Pulp" hergestellt, die als höher charakterisiert sind als zur Herstellung grober Vorfilter-FP-Vliese normalerweise verwendet. Eines oder beide der FP-Lagen 16 und 19 können auch SpMtfilmfasern und "gemischte elektrostatische Fasern" umfassen. Wenn keine B/C-Fasem oder andere Arten von thermischen Bondfasern in dem FP-Lagen 16 und 19 verwendet werden, dann sollte Latexbindemittel bei den Einheiten 23 und 27 appliziert werden, um die Lagen zu bonden. Wenn B/C-Fasern oder andere Arten von thermischen Bondfasern in einem der FP-Applikatorköpfe 15 und 18 umfasst sind, dann kann Latexbindemittel immer noch bei den Einheiten 23 und 27 appliziert werden.layers with layer 16 as the uppermost through another optional compactor 17. Next, the intermediate product is conveyed under one or more additional FP units 18 and 20. The FP applicator heads 15 and 18 insert the dry laid capacity layer into the structure. The FP applicator 20 is primarily designed to produce a very open (i.e., bulky) FP primarily for dust holding capacity rather than as a filter. The very open FP layer 21 is preferably made of 100% bicomponent B/C fiber or blends of B/C with ratios of B/C to "pulp" characterized as higher than those normally used to produce coarse prefilter FP webs. One or both of the FP layers 16 and 19 may also comprise split film fibers and "blended electrostatic fibers." If B/C fibers or other types of thermal bonding fibers are not used in the FP layers 16 and 19, then latex binder should be applied at units 23 and 27 to bond the layers. If B/C fibers or other types of thermal bonding fibers are included in either of the FP applicator heads 15 and 18, then latex binder can still be applied at units 23 and 27.

Das Zwischenprodukt der obersten Lage 21 bewegt sich dann durch einen weiteren Verdichter 22 und danach durch einen Abschnitt der Produktionslinie, in dem die bisher losen, ungebondeten Lagen einem oder mehreren Bindeprozessschritte unterworfen werden, die kumulativ wirksam sind, um die einheitlichen Lagenstruktur des mehrlagigen Filters zu bilden. Vorzugsweise sind alle Filterkomponenten, die in die einheitliche Lagenstruktur aufgenommen sein werden, in dem Zwischenprodukt in diesem Stadium vor dem Binden der Lagen zusammen aufgenommen.The intermediate top layer product 21 then moves through a further densifier 22 and thereafter through a section of the production line in which the previously loose, unbonded layers are subjected to one or more bonding process steps which act cumulatively to form the unitary layer structure of the multi-layer filter. Preferably, all of the filter components which will be incorporated into the unitary layer structure are incorporated together in the intermediate product at this stage prior to bonding of the layers.

Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 kann man sehen, dass die Bindeschritte beginnend in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Latexbindemittel 24, das von dem Applikator 23 appliziert wird, stattfinden. Das Latex kann aus einer flüssigen Dispersion oder Emulsion gesprayt werden, durch eine Walze oder Gravurapplikation appliziert werden, oder als trockenes Pulver auf das Substrat gesprayt werden und dann thermisch geschmolzen oder daran gebondet werden. Das Latex dient auch als Abdichtmittel, indem es Staub eliminiert, der von den Außenoberflächen der FP-Lage austreten kann. Nach dem Hinzufügen von Latexbindemittel bei 23 bewegt sich das Zwischenprodukt durch eine Heizeinheit 25, die das Latexbindemittel trocknet und aushärtet, um die Zusammensetzung zu bonden. Die Heizeinheit kann ein geheizter Kalander, oder einWith further reference to Fig. 1, it can be seen that the bonding steps begin in the illustrated embodiment with a latex binder 24 applied by the applicator 23. The latex may be sprayed from a liquid dispersion or emulsion, applied by a roller or gravure applicator, or sprayed as a dry powder onto the substrate and then thermally melted or bonded thereto. The latex also serves as a sealant by eliminating dust that may emanate from the outer surfaces of the FP layer. After adding latex binder at 23, the intermediate product moves through a heating unit 25 which dries and cures the latex binder to bond the composition. The heating unit may be a heated calender, or a

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Infrarot-Mikrowellen- oder Konvektionsofen sein. Eine Kombination von diesen kann auch verwendet werden. Ein Durchströmofen wird bevorzugt. Wenn B/C-Fasern oder andere Arten von thermischen bondbaren Schmelzfasern in dem Zwischenprodukt vorhanden sind, dann können die Öfen 25 und 29 dazu dienen, diese Fasern thermisch zu schmelzen, um das Bonden und das Bilden der einheitlichen Struktur fortzusetzen.Infrared, microwave or convection oven. A combination of these may also be used. A through-air oven is preferred. If B/C fibers or other types of thermally bondable melt fibers are present in the intermediate product, then ovens 25 and 29 may serve to thermally melt these fibers to continue the bonding and formation of the unitary structure.

Nach dem Ofen 25 wird das Zwischenprodukt durch das System 26 abgekühlt, und dann wird ein zweites Latexbindemittel bei 27 appliziert. Wie dargestellt, sind der Bewegungsweg und die Sprayeinheit 27 so angeordnet, um das Latexbindemittel auf die gegenüberliegende Seite der ersten Applikation zu applizieren. Das Zwischenprodukt umfassend das zweite Latexbindemittel 28 wird dann durch einen zweiten Durchströmofen 29 und durch einen weiteren Abkühlabschnitt 30 geführt. Als nächstes wird der vollständig gebondete mehrlagige Film eine einheitliche Lagenstruktur in der Station 31 zum kalten elektrostatischen Aufladen, vorzugsweise ein Tantret-J-System, aufgeladen. Zuletzt wird der mehrlagige Film 32 auf eine gewünschte Breite oder mehrere Breiten auf der Schlitzvorrichtung 33 geschlitzt und durch die Winde 34 aufgerollt. Obwohl das elektrostatische Aufladen so dargestellt wird, dass es gegen Ende des Prozesses stattfindet, ist es auch beabsichtigt, ein Aufladen in einem Stadium vor der Applizierung von Latexbindemittel durchgeführt werden kann, unter der Voraussetzung, dass das Bindemittel und die nachfolgenden Prozessschritte die Ladung von dem Zwischenprodukt nicht wesentlich abziehen.After oven 25, the intermediate product is cooled by system 26 and then a second latex binder is applied at 27. As shown, the travel path and spray unit 27 are arranged to apply the latex binder to the opposite side of the first application. The intermediate product comprising the second latex binder 28 is then passed through a second through-flow oven 29 and through another cooling section 30. Next, the fully bonded multilayer film is charged into a uniform layer structure in cold electrostatic charging station 31, preferably a Tantret-J system. Finally, the multilayer film 32 is slit to a desired width or multiple widths on the slitting device 33 and rolled up by the winch 34. Although electrostatic charging is illustrated as occurring towards the end of the process, it is also intended that charging may be carried out at a stage prior to the application of latex binder, provided that the binder and subsequent processing steps do not significantly strip the charge from the intermediate product.

Repräsentative Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 2-13 schematisch dargestellt, die im Folgenden ausführlich beschrieben werden. In den Figuren ist die Luftvorrichtung durch den Pfeil A angegeben. In Fig. 2 ist eine einheitliche Filterzusammensetzung 36 aus zwei Lagen dargestellt. Die innere (Dreckluftseite) Schicht 37 ist eine trockengelegte FP-Kapazitätslage mit dem allgemeinen Gewicht von 10-150 g/mA2, typischen Gewichtsbereich von 20-80 g/mA2 und mit einem bevorzugten Gewicht von 50 g/mA2. Die FP-Schicht 37 hat verschiedene Mischungen an Pulp-Fasern, Bikomponentenfilmschicht-(B/C)-Fasern, Splitfilmfasem und "gemischten elektrostatischen Fasern". Splitfilmfasern und "gemischte elektrostatische Fasern" werden nicht in allen Variationen der Lage 37 verwendet, aber wenigstens 10 % und wenigstens 20 % B/C-Fasern oder andere Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sollten verwendet werden, um ein passendes thermisches Bonden zu erzielen. Im Allgemeinen werdenRepresentative products according to the present invention are shown schematically in Figures 2-13, which are described in detail below. In the figures, the air device is indicated by arrow A. In Figure 2, a two-layer unitary filter composition 36 is shown. The inner (dirty air side) layer 37 is a dry-laid FP capacity layer having the general weight of 10-150 g/m A 2 , typical weight range of 20-80 g/m A 2 and with a preferred weight of 50 g/m A 2 . The FP layer 37 has various blends of pulp fibers, bicomponent film layer (B/C) fibers, split film fibers and "mixed electrostatic fibers". Split film fibers and "mixed electrostatic fibers" are not used in all variations of Layer 37, but at least 10% and at least 20% B/C fibers or other types of thermally bondable fusion fibers should be used to achieve adequate thermal bonding. In general,

wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % Pulp-Fasern verwendet, um die Abdeckung und Filtrationsleistung zu verbessern. Die äußere Lage 38 ist eine Hochleistungs-MB-Komponente mit einem Gewicht von 5-100 g/mA2. Die unabhängig zusammengesetzten Lagen 37 und 38 treffen sich an der Grenzfläche 36A. Diese Grenzfläche unterscheidet sich von der in einer Schichtstruktur bzw. einem Laminat aus zwei vorgebondeten Schichten in einer Mehrschichtzusammensetzung. Aufgrund der Tatsache, dass das Bilden einer vorgebondeten Schicht nicht erforderlich ist, um die einheitliche Struktur 36 herzustellen, können wenigstens eine der Lagen 37 und 38 ausreichend locker sein, dass sie nicht als freistehendes Vlies zur Aufnahme als eine Schicht in einer herkömmlichen Mehrschichtzusammensetzung gebildet werden kann.at least 10% and preferably at least 20% pulp fibers are used to improve coverage and filtration performance. The outer layer 38 is a high performance MB component weighing 5-100 g/m A 2 . The independently assembled layers 37 and 38 meet at the interface 36A. This interface is different from that in a laminate of two prebonded layers in a multilayer composition. Due to the fact that forming a prebonded layer is not required to produce the unitary structure 36, at least one of the layers 37 and 38 may be sufficiently fluffy that it cannot be formed as a freestanding web for inclusion as a layer in a conventional multilayer composition.

Fig. 3 stellt eine einheitliche Filterzusammensetzung 39 aus drei Lagen dar. Die Innenschicht 40 ist eine grobe trockengelegte Komponente aus 100 % B/C-Fasern. Sie dient in erster Linie als Vorfilter und schützt das stromabwärts angeordnete Filtermaterial. Der breiteste Gewichtsbereich beträgt 10-100 g/mA2 mit einem typischen Gewichtsbereich von 20-80 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 50 g/mA2. Die mittlere Lage 41 ist eine trockengelegte FP-Kapazitätskomponente mit dem breitesten Gewichtsbereich von 10-150 g/mA2, typischen Gewichtsbereich von 30-80 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 50/mA2. Die Lage 41 hat typischerweise wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigsten 20 % B/C-Fasern, 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % FP und kann auch Splitfilmfasem und "gemischte elektrostatische Fasern" umfassen. Wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % B/C-Fasem oder andere Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sollten verwendet werden, um ein passendes thermisches Bonden zu erzielen. Im Allgemeinen werden wenigstens 4 % und vorzugsweise wenigstens 20 % Pulp-Fasern verwendet, um die Bedeckung und die Filtrationsleistung zu verbessern. Die Lage kann frei von B/C-Fasern oder anderen Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasem sein, wenn Latexbindemittel verwendet werden. Die Außenlage 42 besteht aus MB-Medien mit hoher Filtrationsleistung oder anderen Materialien mit ultrafeinen Faserdurchmessern, wie modularem Spunblown oder Mikrodenier-Spunblown. Fig. 3 shows a unitary filter composition 39 of three layers. The inner layer 40 is a coarse dry-laid component of 100% B/C fibers. It serves primarily as a pre-filter and protects the downstream filter material. The broadest weight range is 10-100 g/m A 2 with a typical weight range of 20-80 g/m A 2 and a preferred weight of 50 g/m A 2. The middle layer 41 is a dry laid FP capacity component with the broadest weight range of 10-150 g/m A 2, typical weight range of 30-80 g/m A 2 and a preferred weight of 50 g/m A 2. The layer 41 typically has at least 10% and preferably at least 20% B/C fibers, 10% and preferably at least 20% FP and may also comprise split film fibers and "mixed electrostatic fibers". At least 10% and preferably at least 20% B/C fibers or other types of thermally bondable fusion fibers should be used to achieve proper thermal bonding. Generally, at least 4% and preferably at least 20% pulp fibers are used to improve coverage and filtration performance. The layer may be free of B/C fibers or other types of thermally bondable melt fibers when latex binders are used. The outer layer 42 is made of high filtration performance MB media or other materials with ultrafine fiber diameters such as modular spunblown or microdenier spunblown.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung eines einheitlichen Mehrlagenfilters 43 aus vier Lagen von Material. Die Innenlage 44 ist zusammengesetzt aus trockengelegtem FP oder 100 % B/C-Fasern. Der breiteste Gewichtsbereich beträgt 10-100 g/mA2, das typi-Fig. 4 is a graphical representation of a unitary multilayer filter 43 made of four layers of material. The inner layer 44 is composed of dry laid FP or 100% B/C fibers. The widest weight range is 10-100 g/m A 2 , which is typical.

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sehe Gewicht beträgt 20-80 g/mA2 und das Zielgewicht ist 50 g/mA2. Die zweite Lage 45 ist eine trockengelegte FP-Kapazitätslage mit dem breitesten Gewichtsbereich von 10-150 g/mA2, typischem Gewichtsbereich von 30-80 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 50 g/mA2. Die Schicht 45 umfasst wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % B/C-Fasem, 10 % und wenigstens 20 % Pulp-Fasem und kann verschiedene Mengen von geladenen oder ungeladenen Splitfilmfasern umfassen. Sie kann verschiedene Mengen von "gemischten elektrostatischen Fasern" umfassen. Wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % B/C-Fasern oder andere Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sollten verwendet werden, um ein passendes thermisches Bonden zu erzielen. Im Allgemeinen werden wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % Pulp-Fasern verwendet, um die Bedeckung und Filtrationsleistung zu steigern. Die Lage kann frei von B/C-Fasern oder anderen Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sein, wenn Latexbindemittel verwendet wird. Die dritte Lage 46 umfasst MB-Filtermedien und einen breitesten Gewichtsbereich von 5-100 g/mA2, einem typischen Gewicht von 10-50 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 25 g/mA2. Die Außenlage 47 ist ein trockengelegtes FP aus Air-Iaid-Pulp und B/C-Fasern.The typical weight is 20-80 g/m A 2 and the target weight is 50 g/m A 2. The second layer 45 is a dry laid FP capacity layer with the widest weight range of 10-150 g/m A 2, typical weight range of 30-80 g/m A 2 and a preferred weight of 50 g/m A 2. The layer 45 comprises at least 10% and preferably at least 20% B/C fibers, 10% and at least 20% pulp fibers and may comprise various amounts of charged or uncharged split film fibers. It may comprise various amounts of "mixed electrostatic fibers". At least 10% and preferably at least 20% B/C fibers or other types of thermally bondable melt fibers should be used to achieve proper thermal bonding. Generally, at least 10% and preferably at least 20% pulp fibers are used to increase coverage and filtration performance. The layer may be free of B/C fibers or other types of thermally bondable fusible fibers if latex binder is used. The third layer 46 comprises MB filter media and a widest weight range of 5-100 g/m A 2 , a typical weight of 10-50 g/m A 2 and a preferred weight of 25 g/m A 2 . The outer layer 47 is a dry laid FP of air-laid pulp and B/C fibers.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung eines einheitlichen Mehrlagenfilters 48 aus fünf Materiallagen. Die Innenlage 49 ist aus trockengelegtem FP oder 100 % B/C-Fasern zusammengesetzt. Der breiteste Gewichtsbereich ist 10-100 g/mA2, das typische Gewicht ist 20-80 g/mA2 und das Zielgewicht ist 50 g/mA2. Die zweite Lage 50 ist eine trockengelegte FP-Kapazitätskomponente mit dem breitesten Gewichtsbereich von 10-150 g/mA2, typischen Gewichtsbereich von 30-80 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 50 g/mA2. Die Komponente 50 umfasst wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % B/C-Fasern, wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % Pulp-Fasern und kann verschiedene Mengen von geladenen und ungeladenen Splitfilmfasern umfassen. Wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % B/C-Fasern oder andere Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sollten verwendet werden, um ein passendes thermisches Bonden zu erzielen. Im Allgemeinen werden wenigstens 10 % und vorzugsweise wenigstens 20 % Pulp-Fasern verwendet, um die Bedeckung und Filtrationsleistung zu steigern. Die Lage kann frei von B/C-Fasern oder anderen Arten von thermisch bondbaren Schmelzfasern sein, wenn Latexbindemittel verwendet wird. Die Komponente 41 umfasst Kohlekörnchen bzw. Kohlegranulat oder Kohlefasern, um Gerüche zu absorbieren und Schadstoff- und toxische Gase aus der Luft zu entfer-Fig. 5 is a graphical representation of a unitary multilayer filter 48 comprising five layers of material. The inner layer 49 is composed of dry laid FP or 100% B/C fibers. The broadest weight range is 10-100 g/m A 2 , the typical weight is 20-80 g/m A 2 and the target weight is 50 g/m A 2 . The second layer 50 is a dry laid FP capacity component with the broadest weight range of 10-150 g/m A 2 , typical weight range of 30-80 g/m A 2 and a preferred weight of 50 g/m A 2 . The component 50 comprises at least 10% and preferably at least 20% B/C fibers, at least 10% and preferably at least 20% pulp fibers and may comprise varying amounts of charged and uncharged split film fibers. At least 10% and preferably at least 20% B/C fibers or other types of thermally bondable fusible fibers should be used to achieve proper thermal bonding. Generally, at least 10% and preferably at least 20% pulp fibers are used to increase coverage and filtration performance. The layer may be free of B/C fibers or other types of thermally bondable fusible fibers if latex binder is used. Component 41 includes carbon granules or carbon fibers to absorb odors and remove pollutants and toxic gases from the air.

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nen. Die Komponente 52 ist ein MB-Medium mit hoher Filtrationsleistung mit einem breitesten Gewichtsbereich von 5-100 g/mA2, typischen Gewicht von 10-50 g/mA2 und einem bevorzugten Gewicht von 22 g/mA2. Die Komponente 53 ist ein trockengelegtes FP, das aus Air-Laid-Pulp und B/C-Fasern zusammengesetzt ist.Component 52 is a high filtration performance MB media with a widest weight range of 5-100 g/m A 2 , typical weight of 10-50 g/m A 2 and a preferred weight of 22 g/m A 2 . Component 53 is a dry laid FP composed of air laid pulp and B/C fibres.

Fig. 6 stellt eine einheitliche Filterzusammensetzung 54 derselben Konstruktion, wie in Fig. 2 gezeigt, dar, die aus zwei Lagen 55, 56 zusammengesetzt ist, die an eine äußere Trägerschicht 57 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht zwischen 10 und 100 g/mA2 gebondet ist.Fig. 6 illustrates a unitary filter assembly 54 of the same construction as shown in Fig. 2, composed of two layers 55, 56 bonded to an outer carrier layer 57 of paper, scrim or nonwoven having a weight between 10 and 100 g/m A 2 .

Fig. 7 stellt eine einheitliche Filterzusammensetzung 58 derselben Konstruktion, wie in Fig. 3 gezeigt, dar, die aus drei Lagen 59, 60 und 61 zusammengesetzt ist, die an eine äußere Schicht 62 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht zwischen 10 und 100 g/mA2 gebondet ist.Fig. 7 illustrates a unitary filter assembly 58 of the same construction as shown in Fig. 3, composed of three plies 59, 60 and 61 bonded to an outer layer 62 of paper, scrim or nonwoven having a weight between 10 and 100 g/m A 2 .

Fig. 8 stellt eine einheitliche Filterzusammensetzung 63 derselben Konstruktion, wie in Fig. 4 dar, die aus vier Lagen 64-67 zusammengesetzt ist, die an eine äußere Schicht 68 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht von 10-100 g/mA2 gebondet ist.Fig. 8 illustrates a unitary filter assembly 63 of the same construction as in Fig. 4, composed of four plies 64-67 bonded to an outer layer 68 of paper, scrim or nonwoven having a weight of 10-100 g/m A 2 .

Fig. 9 stellt eine einheitliche Filterzusammensetzung 69 derselben Konstruktion, wie in Fig. 5 dar, die aus fünf Lagen 71-75 zusammengesetzt ist, die an eine äußere Schicht 76 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht von 10-100 g/mA2 gebondet ist.Fig. 9 illustrates a unitary filter assembly 69 of the same construction as in Fig. 5, composed of five plies 71-75 bonded to an outer layer 76 of paper, scrim or nonwoven having a weight of 10-100 g/m A 2 .

Fig. 10 stellt eine Schichtstruktur aus einer einheitlichen Filterzusammensetzung 77 derselben Konstruktion, wie in Fig. 2 gezeigt, dar, die aus zwei Lagen 78, 79 zusammengesetzt ist, an eine äußere Trägerschicht 81 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht zwischen 10 und 100 g/mA2 gebondet ist, abgesehen davon, dass die äußere Schicht mittels Klebstoff oder einem Klebemittel 80 gebondet ist, bei dem letzteres ein Latexbindemittel oder ein Hotmeltklebemittel sein könnte.Fig. 10 illustrates a layered structure of a unitary filter composition 77 of the same construction as shown in Fig. 2, composed of two plies 78, 79 bonded to an outer carrier layer 81 of paper, scrim or nonwoven having a weight between 10 and 100 g/m A 2 , except that the outer layer is bonded by means of an adhesive or bonding agent 80, the latter of which could be a latex binder or a hot melt adhesive.

Fig. 11 stellt eine Schichtstruktur einer einheitlichen Filterzusammensetzung 82 derselben Konstruktion, wie in Fig. 3 gezeigt, dar, die aus drei Lagen 83-85 zusammengesetztFig. 11 illustrates a layer structure of a unitary filter composition 82 of the same construction as shown in Fig. 3, composed of three layers 83-85

ist, an eine äußere Schicht 87 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht zwischen 10 und 100 g/mA2 gebondet ist, abgesehen davon, dass die äußere Schicht mittels Klebstoff oder einem Klebemittel 86 gebondet ist.is bonded to an outer layer 87 of paper, scrim or nonwoven having a weight between 10 and 100 g/m A 2 , apart from the fact that the outer layer is bonded by means of an adhesive or an adhesive 86.

Fig. 12 stellt eine Schichtstruktur einer einheitlichen Filterzusammensetzung 87A derselben Konstruktion, wie in Fig. 4 dar, die aus vier Lagen 88-91 zusammengesetzt ist, an eine äußere Schicht 93 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht von 10-100 g/mA2 gebondet ist, abgesehen davon, dass die äußere Schicht mittels Klebstoff oder einem Klebemittel 92 gebondet ist.Fig. 12 illustrates a layered structure of a unitary filter composition 87A of the same construction as in Fig. 4, composed of four layers 88-91 bonded to an outer layer 93 of paper, scrim or nonwoven having a weight of 10-100 g/m A 2 , except that the outer layer is bonded by means of an adhesive or bonding agent 92.

Fig. 13 stellt eine Schichtstruktur einer einheitlichen Filterzusammensetzung 94 derselben Konstruktion, wie in Fig. 5 dar, die aus fünf Lagen 95-99 zusammengesetzt ist, an eine äußere Schicht 101 aus Papier, Scrim oder Nonwoven mit einem Gewicht von 10-100 g/mA2 gebondet ist, abgesehen davon, dass die äußere Schicht mittels Klebstoff oder einem Klebemittel 100 gebondet ist.Fig. 13 illustrates a layered structure of a unitary filter composition 94 of the same construction as in Fig. 5, composed of five layers 95-99 bonded to an outer layer 101 of paper, scrim or nonwoven having a weight of 10-100 g/m A 2 , except that the outer layer is bonded by means of an adhesive or bonding agent 100.

Wenn ein Bonden zwischen Schichten in den Ausführungsbeispielen der Fig. 10-13 angegeben ist, können herkömmliche Verfahren zum Zwischenschichtbonden, wie Ultraschallbonden statt oder in Verbindung mit dem oben erwähnten Klebstoff-ZKIebemittel-Bonden verwendet werden.When interlayer bonding is indicated in the embodiments of Figs. 10-13, conventional interlayer bonding techniques such as ultrasonic bonding may be used instead of or in conjunction with the adhesive-to-adhesive bonding mentioned above.

Claims (16)

1. Mehrlagiger Filter umfassend eine Mehrzahl von nicht-vorgebondeten Lagen, wobei jede Lage unabhängig wenigstens ein Filtrationsmaterial umfasst und von benachbarten Lagen verschieden ist, wobei die Mehrzahl von Lagen zusammen gebondet ist, um eine einheitliche Lagenstruktur zu bilden, die eine erste Randoberfläche, die zum Empfangen von in Luft mitgerissenen Partikeln ausgebildet ist, und eine zweite Randoberfläche, die zum Auslassen von gefilterter Luft ausgebildet ist, aufweist, und wobei eine erste Lage trockengelegte, thermisch bondbare Bikomponenten- oder Monokomponenten-Polymerschmelzfasern umfasst und wobei eine zweite Lage Meltblownfasern umfasst und wobei die erste Lage näher der ersten Randoberfläche angeordnet ist als die zweite Lage. 1. A multilayer filter comprising a plurality of non-prebonded layers, each layer independently comprising at least one filtration material and being different from adjacent layers, the plurality of layers bonded together to form a unitary layer structure having a first edge surface configured to receive air-entrained particles and a second edge surface configured to discharge filtered air, and wherein a first layer comprises dry-laid, thermally bondable bicomponent or monocomponent polymer melt fibers and wherein a second layer comprises meltblown fibers, and wherein the first layer is disposed closer to the first edge surface than the second layer. 2. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Lage nicht- selbsttragend ist. 2. A multi-layer filter according to claim 1, wherein at least one layer is non-self-supporting. 3. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 2, wobei allen nicht-selbsttragenden Lagen jeweils einzeln wirksame Integrität fehlt, um als eine einzelne Einheit abgelegt, aufgerollt und abgewickelt zu werden. 3. A multi-layer filter according to claim 2, wherein all non-self-supporting layers individually lack effective integrity to be laid down, rolled up and unwound as a single unit. 4. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 1, umfassend 2 bis 5 Lagen. 4. A multilayer filter according to claim 1, comprising 2 to 5 layers. 5. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 4, wobei die Lagen in Reihenfolge absteigender Porosität nebeneinander gelegt sind, so dass die Lage mit der höchsten Porosität benachbart der ersten Randoberfläche ist und die Lage mit niedrigster Porosität benachbart der zweiten Randoberfläche ist. 5. The multilayer filter of claim 4, wherein the layers are placed next to each other in order of decreasing porosity such that the layer with the highest porosity is adjacent the first edge surface and the layer with the lowest porosity is adjacent the second edge surface. 6. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 5, wobei die Lagen jeweils eine charakteristische Staubspeicherkapazität aufweisen und in Reihenfolge abnehmender Staubspeicherkapazität nebeneinander gelegt sind, so dass die Lage mit der höchsten Staubspeicherkapazität benachbart der ersten Randoberfläche ist und die Lage mit der niedrigsten Staubspeicherkapazität benachbart der zweiten Randoberfläche ist. 6. A multi-layer filter according to claim 5, wherein the layers each have a characteristic dust holding capacity and are placed next to one another in order of decreasing dust holding capacity such that the layer with the highest dust holding capacity is adjacent to the first edge surface and the layer with the lowest dust holding capacity is adjacent to the second edge surface. 7. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 1, wobei die erste Lage eine Zusammensetzung aufweist, die aus der Gruppe bestehend aus 100 Gew.-% Bikomponenten- Polymerfasern, einer Mischung aus wenigstens etwa 10 Gew.-% Bikomponenten- Polymerfasern mit einer komplementären Menge von Fluff-Pulp-Fasern, Stapelfasern oder einer Mischung von diesen, und eine Mischung von wenigstens etwa 10 Gew.-% thermisch bondbaren Monokomponenten-Polymerschmelzfasern mit einer komplementären Menge an Fluff-Pulp-Fasern, Stapelfasern oder einer Mischung von diesen ausgewählt ist. 7. The multi-layer filter of claim 1, wherein the first layer has a composition selected from the group consisting of 100 wt. % bicomponent polymer fibers, a blend of at least about 10 wt. % bicomponent polymer fibers with a complementary amount of fluff pulp fibers, staple fibers, or a blend of these, and a blend of at least about 10 wt. % thermally bondable monocomponent polymer melt fibers with a complementary amount of fluff pulp fibers, staple fibers, or a blend of these. 8. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 7, wobei die Bikomponenten-Polymerfasern einen Mantel aus einem Polymer und einen Kern aus einem anderen Polymer mit einem höheren Schmelzpunkt als der des einen Polymers aufweisen. 8. A multilayer filter according to claim 7, wherein the bicomponent polymer fibers have a sheath of one polymer and a core of another polymer having a higher melting point than that of the one polymer. 9. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 8, wobei der Kern Polypropylen ist und der Mantel Polyethylen ist. 9. A multilayer filter according to claim 8, wherein the core is polypropylene and the sheath is polyethylene. 10. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 8, wobei der Kern exzentrisch bezüglich des Mantels angeordnet ist. 10. A multilayer filter according to claim 8, wherein the core is arranged eccentrically with respect to the shell. 11. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 1, wobei die erste Lage weiterhin Fasern umfasst, die aus wenigstens ungeladenen Splitfilmfasern, geladenen Splitfilmfasern oder gemischten elektrostatischen Fasern ausgewählt wurden. 11. The multilayer filter of claim 1, wherein the first layer further comprises fibers selected from at least uncharged split film fibers, charged split film fibers, or mixed electrostatic fibers. 12. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Vorfilterlage, die näher der ersten Randoberfläche angeordnet ist als die erste Lage und die im Wesentlichen aus trockengelegten Bikomponenten-Polymerfasern mit einem Mantel aus Polymer und einem Kern aus einem anderen Polymer mit einem höheren Schmelzpunkt als der des einen Polymers besteht, und wobei die zweite Lage ein Vlies umfasst, das aus der Gruppe bestehend aus Filtrationsgradmeltblownvlies, modulares Spunblown und Mikrodenier-Spunbond ausgewählt ist. 12. The multilayer filter of claim 1, further comprising a prefilter layer disposed closer to the first edge surface than the first layer and consisting essentially of dry-laid bicomponent polymer fibers having a sheath of polymer and a core of another polymer having a higher melting point than that of the one polymer, and wherein the second layer comprises a nonwoven fabric selected from the group consisting of filtration grade meltblown nonwoven fabric, modular spunblown and microdenier spunbond. 13. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 12, weiterhin umfassend eine Stützlage, die näher der zweiten Randoberfläche angeordnet ist als die zweite Lage und umfassend eine trockengelegte Mischung aus Bikomponenten-Polymerfasern und Fluff-Pulp- Fasern. 13. The multilayer filter of claim 12, further comprising a support layer disposed closer to the second edge surface than the second layer and comprising a dry-laid blend of bicomponent polymer fibers and fluff pulp fibers. 14. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 13, weiterhin umfassend eine geruchsabsorbierende Lage, die zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage angeordnet ist und ein geruchsabsorbierendes Mittel umfasst. 14. The multi-layer filter of claim 13, further comprising an odor absorbing layer disposed between the first layer and the second layer and comprising an odor absorbing agent. 15. Mehrlagiger Filter nach Anspruch 14, wobei die geruchsabsorbierende Lage eine trockengelegte Mischung von Bikomponenten-Polymerfasern mit entweder Kohlegranulat oder Kohlefasern umfasst. 15. The multilayer filter of claim 14, wherein the odor absorbing layer comprises a dry laid blend of bicomponent polymer fibers with either carbon granules or carbon fibers. 16. Staubsaugerbeutel umfassend ein Filterelement zum Filtern dreckiger Luft mit Partikelverunreinigung und ein Lufteinlassmittel an dem Filterelement zum Führen der dreckigen Luft in das Filterelement, wobei das Filterelement einen mehrlagigen Filter gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst. 16. A vacuum cleaner bag comprising a filter element for filtering dirty air having particle contamination and an air inlet means on the filter element for guiding the dirty air into the filter element, the filter element comprising a multi-layer filter according to any one of the preceding claims.
DE20023273U 1999-07-08 2000-07-06 Composite filter for e.g. vacuum cleaner bag, comprises several non-prebonded tiers, each comprising filtration material, with tiers bonded together to form unitary stratified structure having boundary surfaces Expired - Lifetime DE20023273U1 (en)

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