专利名称：利用气体动力交织复合滤材的成型方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用气体动力交织复合滤材的成型方法及结构。
背景技术：
在化学污染防护滤材的应用领域中，已有许多成熟技术，其中以纤维网中加载功能性微粒状物质，如活性碳，为技术的主流。已有许多发明文献阐述此类滤材的生产技术，如US Patent Nos.4,795,668，Krueger etal.4,868,032由Eian et al.所揭示，5,486,410由Groeger et al.所揭示的纤维织物结构含固定不动的功能性微粒状物质等相关的技术，其主要都是应用于吸附滤材的生产制程，以纤维为粘着剂，将功能性微粒状物质粘着于纤维结构中，进而过滤空气或液体，使通过的有毒污染物质被功能性微粒吸附而达到防护过滤的目的。
现有技术中，有利用熔喷法(Melt-Blown)成网者，再将功能性微粒状物质，如活性碳，在制程中加入使之粘着于melt-blown棉网结构内。因此种方式产生的滤材阻抗(pressure drop)较高，无法有效应用于高微粒含量滤材的生产。且melt-blown纤维细小，棉网结构的均匀与稳定性差，在后续加工及应用时易造成功能性微粒状物质的位移，甚至脱落损耗。
而由Groeger et al.所发表的US.5,486,410专利，其中以复合纤维型成的立体结构为载体，将功能性微粒状物质固定于纤维网的孔洞内，再利用后续一层一层迭合达到高微粒状物质含量的目的，增加功能性微粒状物质在滤材结构内的安定性，不致于后续加工应用中脱落损耗，且可以生产高含量的功能性微粒状物质的滤材，如活性碳于化学吸附防护时，使用时效无形加长。
然而以纤维网的立体结构为载体，再将功能性微粒状物质粘着或固定于结构中，虽然可达到一定的功能性，但因受限于载体既定的型态，其结构只能以单一固定的型态呈现。而功能性微粒状物质含量的提高，虽有助于使用寿命的提升，但对实质的吸附或过滤效率的帮助不大。
另外，先前技术是以机械方式将纤维先制成立体网状结构，再利用纤维间的孔洞空间放置微粒状物质，在此过程中，因功能性微粒状物质的外观立体形状不同，大小与纤维间的孔洞大小亦不相同，欲控制结构的密度均匀性更不容易，因此往往会造成许多孔洞无功能性微粒状物质填充的情况，进而导致气流或液体通过时因此处的阻力最小，因而造成流道效应(channeling effect)。相对地，造成污染源分子无法被功能性微粒状物质捕捉的现象。因此，结构密度不均匀也是造成效率不佳的因素，尤其是在层与层迭合之际，由于纤维结构无法承受微粒状物质的重量，而使结构崩塌，更是产生结构密度的缺陷，造成滤材品质不佳。
同时，欲控制纤维粗细及微粒状物质外观形状大小，达到适当的组合，且结构密度均匀，是以往各种技术所达不到之处。因为先以纤维立体结构为载体就已限制其结构的型态，无法在制程中控制其变化性。
因此，针对功能性滤材，如吸附性滤材而言，在纤维结构体中除了加入功能性微粒状物质外，还须能兼顾到吸附效率及使用的寿命，因此在结构的安定性之外，必须要能够控制到结构的变化性，如纤维细度与微粒状物质外观形状大小的组合结构堆积密度均匀性及创造非直线的流道，增加污染源在滤材中的滞留时间进而增加与功能性物质接触的机率，如此才能提升滤材的功能、效率，达到有效防治化学污染的目的，且应用领域也更广泛。
发明内容
为了克服现有的化学污染防护滤材及其制造方法存在的上述缺点，本发明提供一种利用气体动力交织复合滤材的成型方法及结构，其主要目的是以气体动力为主要的关键，再利用特殊热处理方式为辅。及以极短纤维(short-cut fiber)为基础原料与功能性微粒状物质(如活性碳、过锰酸钾浸渍氧化铝、化学吸附高分子等)为基础原料，利用稳定的气流同时分散混合、交织、复合成型，而制得片状非织物型态的化学防护性滤材的气体动力交织复合成型技术。
本发明达到的再一目的，则以气体动力为基础，可同时将纤维与微粒状物质交织复合堆积，而非以纤维成型网为前趋体(precursor)物质的分散及堆积密度因稳定气流之故，能达非常均匀的效果，且两物质相互交织固定，因此，结构安定性高，且利用气流分散混合、传送，最后堆积成型，控制两种物质的混合比例，且微粒状物质既使由低含量变化至高含量，均于同一时间复合成型，不需利用分层迭合方式来达成，且堆积密度均匀性依然非常良好，不会造成任何结构缺陷。
本发明达到的又一目的，是以气流动力成型时，由于气流通过阻力的变化，可使单一滤材同时形成的三层结构，由疏而密，且可同时控制三层结构相互的比例，以达最佳的气流阻力及化学吸附效率。纤维细度的变化选择与适当微粒状物质的大小相互配合，利用气流动力成型也同时可控制气流阻力与停滞(Residence Time)时间，相对地增加效率，因此对结构变化因素的掌控性相当高，品质的控制性亦佳。
本发明达到的另一目的，是利用气流动力交织复合成型后的滤材，堆积结构均匀，对成型气流通过阻力均一，即通过纤维表面与功能性微粒状物质表面的机率均匀。但针对吸附性滤材，如活性碳滤材而言，当污染源气流通过时，如果越靠近吸附物质(活性碳)表面过时，则化学污染分子被捕捉吸附的机率相对地提高，基于此本发明的成型后，利用特殊热处理技术将成型后的滤材加以热处理，可使纤维表面熔融与功能性微粒状物质表面粘着，纤维集合体表面之间亦相互粘着，因此热处理后的滤材结构强度相对提高结构安定性亦提高。另一方面纤维在热熔时亦收缩，无形中纤维集合体介面孔洞因收缩而致密变小，而纤维集合体与微粒状物质接口，因微粒状物质间立体障碍所致，无法移动收缩导致孔隙扩大，而形成污染气流的特定流道，且因滤材结构乃三度空间立体结构所形成的流道为非直线不规则路线，如此一来，不但使化学污染分子主要均由功能性微粒状物质表面通过，接触机率增加，且于滤材结构中的滞留时间增长，因而增加捕捉吸附时间，使整体的效率大幅提升。
本发明利用气体动力交织复合滤材的成型方法所采用的技术方案是一种利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于，其步骤如下(a)分别利用气流将短纤维及功能性微粒物质送至一复合气体喷风装置，且微粒物质的喂入气流是设于复合气体喷风装置中间，并使二者的喂入气流同时进入扩散混合传送区，使混合喂入气流带动短纤维及微粒物质由上而下扩散，并流经一导流装置，使气流稳定传送至下方的多层复合成型区；(b)利用设于多层复合成型区下方的吸气装置，将短纤维及微粒物质依序吸附堆积在一运动的成型网上，且依需求调整吸气装置的吸气量，使其与混合喂入气流达到平衡，能够在运动的成型网上形成多层由疏而密渐层结构的滤材；(c)将前述成型的滤材送入热处理定型区，以热源加热，并将加热温度控制在120℃～180℃之间；
(d)将前述加热定型的滤材送入冷却区。
前述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其中功能性微粒物质可为活性碳、过锰酸钾浸渍氧化铝或化学吸附高分子等物质。
前述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其中扩散混合传送区为开口朝下的混合箱体，其内所设的导流装置是由数片调节式导流板构成。
前述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其中热处理定型区在滤材下方以一吸气装置持续加以吸气。
前述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其中冷却区在滤材下方在冷却时以一吸气装置持续往下吸气。
本发明利用气体动力交织复合滤材的成型结构是一种利用气体动力交织复合滤材的成型结构，其特征在于，是由短纤维及功能性微粒物质交织复合而成的多层结构滤材，其包含有一防护层，是位于成型滤材的最底层，以短纤维为主要构成物，且呈现较密集堆积状态；一吸附层，是位于前述防护层上方，以功能性微粒物质为主要构成物，并与短纤维相互均匀交织堆积成立体结构，其中，功能性微粒物质的堆积密度较疏，另，加热定型后的短纤维集合体的孔隙密度呈现较致密状态，使短纤维与功能性微粒物质表面间的接口形成非直线气流信道；一均流层，是位于前述吸附层上方，以短纤维为主要构成物，且呈现较疏松堆积的状态。
前述的利用气体动力交织复合滤材的成型结构，其中滤材上、下表面设有成型网。
由此可得知，利用本发明的技术，对功能性滤材微细结构(microstructure)的控制性相当好，且变化性可符合更广泛的应用领域、品质、性能、效率更优于一般的产品，且此技术已达到批量生产的阶段，并且本发明技术能为日趋严重的环境化学污染，在防治工作上作出贡献。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施步骤的流程方块图。
图2是本发明的制程示意图。
图3是本发明的滤材交织复合成型的示意图。
图4是本发明滤材的吸附层热处理前的结构示意图。
图5是本发明滤材的吸附层热处理后的结构示意图。
图6是图4所示结构的放大示意图。
图7是图5所示结构的放大示意图。
具体实施例方式
如图1、图2所示，本发明实施的步骤是包含有(a)分别利用气流将短纤维(1)及功能性微粒物质(2)送至一复合气体喷风装置(3)，且微粒物质(2)的喂入气流是设于复合气体喷风装置(3)中间，此处的喷风装置(3)其功能犹如喷风装置，但其形状非限于圆形，其较佳实施例是呈一长方型体，使喷风口成狭长状态，可使二者的喂入气流同时进入扩散混合传送区(4)，使混合喂入气流(41)带动短纤维及微粒物质由上而下扩散，并流经一导流装置(42)，使气流稳定传送至下方的多层复合成型区(5)；(b)利用设于多层复合成型区(5)下方的吸气装置(51)，将短纤维(1)及微粒物质(2)依序吸附堆积在一运动的成型网(52)上，且依需求调整吸气装置(51)的吸气量，使其与混合喂入气流(41)达到平衡，能够在运动的成型网(52)上形成三层由疏而密渐层结构的滤材(8)；(c)将前述成型的滤材(8)送入热处理定型区(6)，以热源(61)由上方加热，并将加热温度控制在120℃～180℃之间；此时可在滤材(8)下方以一吸气装置(62)持续加以吸气；(d)将前述加热定型的滤材(8)送入冷却区(7)时，可于冷却时以一吸气装置(71)持续往下吸气。
又，前述的功能性微粒物质(2)可为活性碳、过锰酸钾浸渍氧化铝或化学吸附高分子等物质。
再者，前述的扩散混合传送区(4)为开口朝下的箱型容器(43)，其内所设的导流装置(42)是由数片导流板构成。
借助上述技术手段，短纤维(1)的喂入气流(11)经过复合气体喷风装置(3)，在此处与功能性微粒物质(2)的喂入气流(21)汇流，而功能性微粒物质(2)可利用一定量喂入系统，定量喂入后，利用喂入气流(21)进入复合气体喷风装置(3)，进而使两种物质的混合喂入气流(41)同时进入扩散混合传送区(4)。由于气流离开喷风装置的同时流体面积增加，在此处造成紊流(turbulence)，进而使短纤维(1)与功能性微粒物质(2)相互扩散混合，随之在区域下半部利用特殊导流装置(42)，使气流(41)稳定传送至多层复合成型区(5)。
而在扩散混合传送区(4)，由于复合气体喷风装置(3)的因素，可以造成三个明显区分的气流区域，如图3所示，左、右两边(A1)、(A3)主要为纤维区域，而中间(A2)则为纤维与活性碳混合涵盖的区域，此现象于随后的成型时，即造成明显的分属结构，此复合气体喷风装置(3)的出口设计为可调整，因此可以同时控制三个区域面积(A1)、(A2)、(A3)间相互比例，进而改变滤材的断面结构，将来可视需求调整喷风装置达到符合所需的滤材结构。
当混合气流经过导流装置(42)之后即进行成型制程，在此阶段主要是利用吸气装置(51)将短纤维(1)与微粒物质(2)堆积在一运动的成型网(52)上，而成型网(52)是利用输送装置(53)使其向前移动，而吸气装置(51)可调整吸气量与喂入气流(41)达到平衡，即在成型面两侧不会造成气流速差，如吸气量不足，则喂入气流(41)反而会将短纤维(1)与功能性微粒物质(2)吹散而无法成型，如吸气量过大，则会影响扩散混合传送区(4)内的传送速度，易使两种物质尚未混合交织均匀快速成型，破坏滤材的结构均匀性，因此于成型时，吸气装置(51)的调整是绝对必要的。在成型时由于扩散混合时形成的三个气流区(A1)、(A2)、(A3)，于此同时成型网(52)上成型时，则可形成三个阶段成型，如图3所示，阶段(I)为底层纤维集合成堆积，由于成型网(52)为连续性运动，因此随的进入阶段(II)，为短纤维(1)与微粒物质(2)交织堆积，最后阶段(III)的纤维集合体再堆积于其上，初步形成三层结构的功能性滤材。
在成型时，三个阶段均于同一时间进行，喂入气流(41)将短纤维与微粒物质(2)混合输送到成型网(52)上，再利用吸气装置(51)将喂入气流(41)排除，整个过程气流均在一稳定状态下运作，气流稳定通过成型的结构体。而以气体动力成型主要关键即于此阶段控制，成型后初步的滤材(8)，其断面结构如图3所示，滤材(8)呈现明显的三层立体结构，其包含有一防护层(81)，是位于成型滤材的最底层，以短纤维(1)为主要构成物，且呈现较密集堆积状态；一吸附层(82)，是位于前述防护层上方，以功能性微粒物质(2)为主要构成，并与短纤维相互均匀交织堆积成立体结构，其中，功能性微粒物质的堆积密度较疏，另，加热定型后的短纤维集合体的孔隙密度呈现较致密状态，使短纤维与功能性微粒物质表面间的接口形成非直线气流信道(84)；一均流层(83)，是位于前述吸附层(82)上方，以短纤维(1)为主要构成物，且呈现较疏松堆积的状态。
此分层结构在上述说明中所提及，是因短纤维(1)与微粒物质(2)在扩散混合传送区(4)形成三个分流区(A1)、(A2)、(A3)所造成，当短纤维(1)与微粒物质(2)的混合喂入气流(41)同时堆积成型时，左边的纤维区(I)会先堆积成型于成型网(52)上，接着在其上在成型网(52)中间区域(II)短纤维与微粒物质(2)交织堆积于其上，因底部已成型的纤维网集合体可防止微粒物质(2)在此时被气流带走而脱落，因此短纤维(1)与微粒物质(2)交织混合集合体可以均匀堆积成型，最后输送至右边成型区域(III)，纤维再堆积成型于滤材的上部，在此完成气流成型阶段。
在此阶段，本发明主要利用气体动力成型，不但可达到短纤维(1)及微粒物质(2)同时堆积交织成型的目的，且造成滤材(8)具有三层的立体结构，而此三层结构的堆积密度也产生由疏而密的渐层效果，如图3所示，在成型阶段(I)时，喂入气流(41)在分流区(A1)内只存在分散的极短纤维(1)，且最先堆积成型在成型网(52)上，堆积厚度薄，因此气流在此区域的通过流速相对高，可使短纤维堆积密度高，结构致密，且短纤维间的孔洞相对小，另外，短纤维集合体的立体结构也因气流的稳定而均匀，在滤材底部形成防护层(81)结构。随着短纤维与微粒物质交织堆积于防护层(81)之上时，由于堆积厚度逐渐增加、气流流速在此结构内相对降低，且短纤维(1)同时与微粒物质(2)相互均匀交织堆积，因两物质的外观立体形状差异，因此造成复合结构密度比防护层(81)的纯纤维集合体结构密度来得疏，而形成滤材(8)中间主要吸附功能区域，即吸附层(82)。而气体动力成型会使短纤维与微粒物质同时交织堆积，彼此相互流填，使结构密度均匀，且两者分散密度亦均匀，不会产生结构缺陷孔洞的情况。此时，整体滤材的外观厚度逐渐增加，因此对气流的阻力也相对增加，最后于成型区的右边(III)短纤维喂入气流(41)在分流区(A3)将短纤维输送成型堆积于吸附属(82)之上，由于气流流速于此成型区所受的阻力大，因此流速通过结构体的速度也最低，造成纤维堆积密度疏且均匀，形成滤材的均流层(83)，此结构纤维间的孔洞相对较大，但均匀性高。
如前述功能性微粒物质以「活性碳」为滤材而言，当滤材结构具有由疏而密的分层结构时，其吸附效率将比单一滤材结构的效率优越。当一污染源气流通过滤材时，其气流方向如图4所示，由均流层(83)进入，防护层(81)流出时，均流层(81)的立体结构较疏，气流通过纤维(1)集合体时，将被均匀分散，因此增加污染源分别通过活性碳吸附层(82)的面积，使污染源气流均均扩散进入活性碳纤维交织层，当通过滤材的厚度增加时，气流流速也因扩散及阻力而降低，使污染分子滞留时间增加，同时被活性碳(2)吸附，而滤材(8)的防护层(81)其短纤维(1)集合体的堆积结构较致密，对气流产生的阻力最大，因此可以相对控制污染气流在吸附层(82)的滞留时间。而本发明在复合气体喷风装置(3)的设计中，可以调整气流分流区域(A1)、(A2)、(A3)的面积比例，相对地即可控制成型时滤材结构分层的堆积厚度比例，依实际过滤吸附污染源所需的条件，给予适当调整，以最佳使用效率，符合客户的需求，亦即当防护层(81)的堆积厚度愈高时，整体滤材(8)的气流阻力高，污染分子滞留时间也加长，吸附效率增加，反之亦然。
此外，滤材结构的均流层(83)与防护层(81)将吸附层(82)夹于中间，可以防止活性碳颗粒(2)的移动或脱落，而吸附层(82)中短纤维与活性碳(2)同时形成交织的立体结构，亦可防止活性碳颗粒的位移脱离，因此整体滤材(8)于成型后结构安定性高，均匀度也佳。而滤材结构中，短纤维与活性碳的混合比例，也可在制程中予以定量化控制，在本发明中，活性碳含量可控制于10％～90％的范围，相对短纤维含量亦可控制在此范围内，其结构及两物质分散均能保持一定的均匀度，但相对高或低含量的结构，在一般实际吸附过滤应用上并不多，因此，在试验后活性碳最佳含量在60％～90％之间，滤材(8)的整体性能最佳，相对纤维含量在15％～40％之间。而滤材整体基重变化，利用此制程可从低重量100g/m2至高重量1,200g/m2均可同时成型，不需利用层与层迭合来达到高量或高含量的目的。因此以气体动力复合成型的技术，可以同时控制组成成份的含量比例，及滤材基重的变化，所有条件均可于制程同时调整控制一次成型、不需再经过后续多次加工来完成，因此此制程技术的发展价值高。
此外，随着滤材基重变化，可以选择不同的纤维支径(即丹尼数)，与活性碳颗粒大小相互复合成型，仍可达到上述均匀的结构，且安定性高，不像其它制程，以成型后的纤维网立体结构再加入活性碳，当滤材基重轻或薄时，如果纤维直径大，则形成的孔洞也大，如要使活性碳固定于纤维间孔洞内则颗粒也必须大，因此活性碳的单位量高，欲达轻量化基重，则在相等滤材面积中，活性碳颗粒数必须相对减少，因而造成活性碳分布疏且不均匀，吸附效率大大降低。如纤维直径缩小，则单位面积的纤维根数必须增加，才可形成立体网状结构，如此一来，纤维间的孔洞变小，因而造成活性碳颗粒无法均匀完整进入纤维间孔洞内，使结构安定性差、活性碳损耗亦高，因此滤材吸附功能性差。而本发明所阐述之，以气体动力同时将短纤维(1)与活性碳(2)混合，交织一次成型的制程，则无上述缺点，因两物质是同时交织成型，因此不管纤维直径大小或活性碳颗粒大小如何变化，只要两者搭配恰当，均可制得均匀度高，结构安定性高的吸附滤材。
当滤材成型时主要吸附性能在短纤维与活性碳混合交织的部分来完成，即吸附层(82)，两物质于气流中分散，混合后堆积成型，因两种物质的外观立体形状不同，在气流中的传送流动性亦不同，堆积密度亦不同。活性碳颗粒(2)为立体不规则，于气流成型堆积过程中，颗粒间因立体障碍而产生阻碍，使活性碳颗粒(2)间的孔隙空间相当大，如图6所示，活性碳(2)间所产生的孔洞空隙，而当气流动力通过时，此孔洞空隙成为气流主要的流道，因受活性碳颗粒阻碍之故。于此同时，成型气流中所携带的极短纤维(1)随气流的分散流动性高，而充填流入活性碳(2)孔隙间，并受活性碳颗粒阻挡的因素，而堆积形成纤维集合体网状结构(1)，进而使整体气流阻力平均，通过气流流速均一，相对成型后滤材的吸附层结构安定，且短纤维(1)与活性碳(2)均匀分散交织成堆积密度均匀的立体结构，如图4所示，其主要是由气体动力成型的因素才可达到此结构。
然而，短纤维(1)与活性碳(2)混合成型后，当气流通过时，因受活性碳(2)立体障碍所致，气流部分从活性碳表面流过，而大部分则由纤维集合体(1)间通过，因短纤维集合体(1)间的堆积密度是由气体动力来形成，因此密度均匀，对气流阻力均一且比活性碳颗粒(2)造成的气流阻力来得低，故以此滤材结构吸附过滤时，污染分子将大部分从短纤维(1)间通过，而当纤维集合体之间呈贯穿性串联时，易使污染分子直接贯穿滤材(8)，而使活性碳(2)无法发挥实质功效。
由上所述，形成非直线气流流道及增加与活性碳表面接触的结构将成为活性碳吸附滤材功能性主要关键点，而针对此关系，现有技术中并无任何提及如何达到此结构的相关制程技术，在本发明的气体动力复合成型技术中，先以气体为动力，将短纤维(1)与活性碳(2)均匀分散并交织成立体结构，为先决条件，一定要两者之间具有绝对高的均匀度，进而将成型后的滤材(8)实施特殊的热处理，如图2所示。当成型后的滤材(8)，利用成型网(52)送入热处理定型区(6)，此时滤材(8)上方再添设一层定位用成型网(54)，热处理温度控制在120℃～180℃之间，依生产速度及滤材基重而定。热处理方式并非用单纯的幅射照射或热风循环加热方式，而是于滤材(8)上方以远红外线为热源(61)加热，同时在滤材(8)下方以吸气装置(62)吸气，此目的是将热气流贯穿滤材(8)，使其受热均匀，且当吸气时，因由滤材(8)下方吸气，因此滤材(8)会因自身立体厚度及对气流产生阻力，愈接近吸气侧吸力大，反之吸力小，因此滤材(8)在受热的同时，其结构保持明显由疏而密的结构，因此种结构性在前述对吸附功能性有绝对的效能。当热处理后的滤材离开热处理室时，随即进入冷却区且在冷却时亦持续以一吸气装置(71)持续向下吸气，主要是确保结构由成型至热处理至冷却卷取过程中，结构的一致性，即由疏而密的立体结构。
另外，当短纤维(1)经热处理，当达到其软化点温度，纤维表面即开始熔融且纤维开始产生热收缩的现象，表面熔融时，造成短纤维(1)与活性碳(2)表面相互粘着，以及短纤维与短纤维之间相互粘着，并同时收缩，因此经热处理后，滤材(8)因纤维的粘着效应，使结构强度及安定性大大提升，而纤维仍保有其柔软性，因此滤材的可扰曲性佳，相对地可加工性亦良好，另一方面，对活性碳(2)而言，热处理不会使其表面熔融或收缩，但热为活性碳脱附再生的主要能量，因此可将活性碳予以脱湿及再活化的效应，保有活性碳最佳的吸附性能，且利用此粘着方式，不需使用任何粘着剂来强化结构，不会使活性碳(2)表面给粘着剂包覆，有效吸附外表面积大，相对地滤材的吸附性能高。
当热处理时，热使纤维收缩，因此填充于活性碳(2)颗粒间孔隙短的纤维集合体(1)收缩，如图5、图7所示，造成纤维与纤维间介面孔隙缩小，纤维集合体(1)整体的结构密度趋于致密，相对地对气流阻力变大，而短纤维(1)与颗粒(2)表面间的介面孔隙变大，是因为纤维收缩时，活性碳颗粒(2)间并不收缩，且因立体障碍因素不会因纤维收缩而产生大规模位移，仍保有其孔隙大小，故造成短纤维(1)与活性碳(2)表面之间孔隙增加，此处的结构则趋于疏松。此现象可由图7滤材的放大示意图显示出。因此当化学污染气流通过活性碳吸附滤材时，受到活性碳(2)及收缩后的纤维集合体(1)阻力所致，主要以纤维与活性碳表面之间的孔隙为流道(84)通过滤材，相对地提高气流中污染分子与活性碳表面接触的机率，吸附效率将大幅提升，而优于其它活性碳滤材。且因滤材结构为三度空间立体结构，由此所产生的流道(84)为非直线的绕曲性流道，增加气流通过滤材的滞留时间，使活性碳吸附污染分子的时间增加，也提升滤材的整体功能。
综上所述，本发明以气体动力交织纤维及功能性微粒状物质(活性碳)成型为三层结构滤材技术，不但可制得结构均匀安定性高的吸附功能性滤材，且利用特殊热处理，控制滤材产生关键性结构，提高吸附效率，且产品的复合性及变化性更优于其它吸附性滤材。
权利要求
1.一种利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于，其步骤如下(a)分别利用气流将短纤维及功能性微粒物质送至一复合气体喷风装置，且微粒物质的喂入气流是设于复合气体喷风装置中间，并使二者的喂入气流同时进入扩散混合传送区，使混合喂入气流带动短纤维及微粒物质由上而下扩散，并流经一导流装置，使气流稳定传送至下方的多层复合成型区；(b)利用设于多层复合成型区下方的吸气装置，将短纤维及微粒物质依序吸附堆积在一运动的成型网上，且依需求调整吸气装置的吸气量，使其与混合喂入气流达到平衡，能够在运动的成型网上形成多层由疏而密渐层结构的滤材；(c)将前述成型的滤材送入热处理定型区，以热源加热，并将加热温度控制在120℃～180℃之间；(d)将前述加热定型的滤材送入冷却区。
2.根据权利要求1所述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于所述功能性微粒物质可为活性碳、过锰酸钾浸渍氧化铝或化学吸附高分子等物质。
3.根据权利要求1所述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于所述扩散混合传送区为开口朝下的混合箱体，其内所设的导流装置是由数片调节式导流板构成。
4.根据权利要求1所述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于所述热处理定型区在滤材下方以一吸气装置持续加以吸气。
5.根据权利要求1所述的利用气体动力交织复合滤材的成型方法，其特征在于所述冷却区在滤材下方在冷却时以一吸气装置持续往下吸气。
6.一种利用气体动力交织复合滤材的成型结构，其特征在于，是由短纤维及功能性微粒物质交织复合而成的多层结构滤材，其包含有一防护层，是位于成型滤材的最底层，以短纤维为主要构成物，且呈现较密集堆积状态；一吸附层，是位于前述防护层上方，以功能性微粒物质为主要构成物，并与短纤维相互均匀交织堆积成立体结构，其中，功能性微粒物质的堆积密度较疏，另，加热定型后的短纤维集合体的孔隙密度呈现较致密状态，使短纤维与功能性微粒物质表面间的接口形成非直线气流信道；一均流层，是位于前述吸附层上方，以短纤维为主要构成物，且呈现较疏松堆积的状态。
7.根据权利要求6所述的利用气体动力交织复合滤材的成型结构，其特征在于所述滤材上、下表面设有成型网。
全文摘要
一种利用气体动力交织复合滤材的成型方法及结构，其是分别利用气流将短纤维及功能性微粒物质送至一复合气体喷风装置，並使二者的喂入气流同時进入扩散混合传送区，使混合喂入气流由上而下扩散，並流经一导流装置，使气流稳定传送至下方的多层复合成型区，利用设于多层复合成型区下方的吸气装置，将短纤维及微粒物质依序吸附堆积在一运动的成型网上，形成多层由疏而密渐层结构的滤材，并将滤材加热定型，以及冷却成型；借此，使成型的滤材包括有底部的防护层，中间的吸附层及上方的均流层的多层交织复合结构体。
文档编号D04H1/732GK1603501SQ0314452
公开日2005年4月6日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年9月30日
发明者傅旭正 申请人:傅旭正