[發明專利]用于形成纖維介質的方法以及裝置

有效

• 申請號: 201280005693.2
• 申請日: 2012-01-26
• 公開（公告）號: CN103328710B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: H·古普塔;A·辛赫
• 申請（專利權）人: 唐納森公司
• 主分類號: D04H1/732
• 分類號: D04H1/732;D04H1/736;D04H1/76;D04H18/04;D21F11/06
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司31266
• 代理人: 馬莉華,崔佳佳

本申請是在2012年1月26日作為一份PCT國際專利申請在一家美國國家公司唐納森公司(Donaldson Company,Inc.)(作為除美國外所有指定國家的申請人)、并且在印度公民Hemant Gupta(海孟德笈多)和美國公民Ajay Singh(阿賈伊辛格)(作為僅對美國的指定的申請人)的名下而提交的，并且本申請要求于2011年1月28日提交的美國專利申請序列號61/437,218的優先權；其內容通過引用以其全文結合在此。

技術領域

本發明的領域是用于制造在介質內包括可控特征的非紡織纖維介質的裝置以及方法或工藝。術語介質(復數為介質(media))是指由具有可變的或受控的結構和物理性質的纖維所制成的一種網片。這種介質可以用在過濾產品和工藝中。這種介質是使用圓網成形裝置形成的。

背景技術

圓網成形器初始被發展為用于造紙，但是通常對于從纖維漿料形成纖維網片有用。它可以用作一種用于形成單層纖維片的獨立式裝置或者串聯使用來形成多層網片。圓網成形器包括一個水平放置的圓網，該圓網具有金屬絲或塑料布的表面，該圓網在含有不斷更新的稀釋纖維漿料的槽內旋轉，其中帶有這種漿料的液體典型地是水。通過該圓網將與漿料結合的水排干并且在該金屬絲網或布上沉積一個纖維層。在一些設計中通過漿料特性以及該圓網內的水的水平來確定排水速率，使得形成一個壓差。當該圓網旋轉并且排水時，沉積在該圓網上的纖維層脫離該金屬絲網或布并且連續地傳遞到一個軟的橡膠伏輥上。可以添加另外的層，或者然后采用額外的處理，包括加熱或干燥網片的其他手段，取決于最終打算的最終用途。目前在行業內使用圓網成形器來形成多種非紡織纖維網片。木基纖維素纖維是唯一一類可以適當地脫水來形成纖維網片的纖維；可以適當地采用其他天然纖維，例如棉花、合成熱塑性纖維，例如聚烯烴、聚酯、或尼龍纖維，無機纖維，例如玻璃纖維，以及類似物，使用圓網成形器來形成纖維網片。通常在漿料中包括其他材料，例如顆粒、膠乳基粘結劑樹脂、以及類似物來形成用于多種工業上有用應用中的纖維網片。

圓網成形器的構造的一個重要方面是當漿料應用到輥式圓網上時其位置和流動。在一些類型的圓網成形器中，漿料使用適當地水平定位的槽來施用，這樣使得圓網的下半部有效地浸入到漿料中。當圓網旋轉時，新鮮的漿料不斷地通過該槽泵送。當一個逆流槽使漿料泵送到該槽中時，使得流動方向與該圓網的旋轉方向相反。當一個單向流槽使漿料泵送到該槽中時，使得流動方向與該圓網的旋轉方向相同。每種類型的流動系統具有本領域普通技術人員熟知的益處與缺點。在另一種類型的圓網成形器(稱為“干式槽”)中，在圓網旋轉的相同方向上基本上垂直地沿著圓網來施用漿料。接觸漿料的圓網區域，稱為“成形區域”與其他槽設計的區域相比受到限制。抽吸式成形器是干式槽型成形器，這些成形器具有非常有限的成形區域并且利用該圓網內的真空脫水。通過真空脫水提供的更大的脫水速率相對于”重力”型排水有助于增加線速度。壓力成形器是另一種干式槽型變體，這種變體采用了一種加壓漿料代替真空抽吸作為控制壓差的手段。

在所有這些構造中，在單道次(pass)操作中采用單一漿料以形成具有不同厚度的單層纖維層。通過串聯地布置多于一個圓網成形器形成了多層網片，其中當形成一個纖維氈片時，將其與在分開的一個或多個圓網上形成的一個或多個額外的氈片結合。在一些情況下，為了形成一個多層網片，將形成的一個第一層鋪設在一個第二圓網上，并且用另一個伏輥收收集兩個層并且轉移到一個第三級圓網上。所形成的每個層將具有清晰的邊界，因為每個層是在施加下一個漿料或層之前完全形成的。然而，對于一些應用，所希望的是具有在從一個層到下一個過渡的特征梯度。例如，在其他應用中，具有孔尺寸梯度的纖維介質對于顆粒過濾是有利的，其中該過濾器否則的話會在最上游層變得阻塞，由此縮短過濾器壽命。在一些顆粒過濾應用中，已經觀察到在過濾器元件的層之間存在一個或多個界面是夾帶的顆粒易于累積的地方。在一些此類應用中，層之間的充分累積導致了過濾器失效。

額外地，具有此類特征(如纖維化學性、纖維直徑、交聯或熔化或結合功能性、粘結劑或篩分作用的存在、微粒的存在等)的梯度的纖維介質在許多不同的應用中將是有利的。此類梯度在用于過濾應用中時可以產生例如，透過性梯度、顆粒截留、壓力下降、物種過濾(species filtration)、等。材料以及物理屬性的梯度在穿過纖維介質的厚度、或遍及另一個維度(例如纖維介質的橫網片((crossweb))寬度或長度)而提供時將是有利的。先前還未知此類梯度有可能與一種圓網成形裝置的更容易的形成和緊湊設計結合。