专利名称：具有非纺织过滤介质和非纺织边缘条带框架的过滤包的制作方法
相关申请的交叉引用根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2002年7月18日申请的美国临时专利申请US 60/396,664的优先权，该专利申请所披露的内容结合在此作为参考。
有关联邦政府资助的研究或者研制的声明N/A背景技术用于HVAC或者一般设备保护的预过滤和最终过滤的空气过滤器可根据具体应用采取许多形式。一种型式的过滤器是折叠(打褶)过滤器，其由折叠成多个褶的过滤介质片材形成。一种型式的折叠过滤器(通常所知的微型褶过滤器)具有较小、间距很近的褶。微型褶过滤器的相邻褶之间的峰顶以不超过20mm、并通常在5.0mm至7.5mm的范围内的间距隔开。
折叠过滤器可由多种介质制成。过滤器的尺寸影响介质的选择。例如，对于微型褶过滤器来说，玻璃纤维是适宜的材料。如在美国专利US6,464,745中所述，采用了合成非纺织过滤介质。
典型地，微型褶或者其它折叠过滤介质被置于硬的或者刚性塑料框架内。该刚性框架然后被安装在过滤设备内。该框架将折叠的过滤介质保持在所需的结构、尺寸范围内，并赋予整个组件一些结构刚度。
发明内容
本发明提供一种完全非纺织(无纺)过滤包，与使用硬塑料框架的现有技术中的过滤器相比，该完全非纺织过滤包可在单位面积上提供更多的过滤介质。特别地，该过滤包具有折叠的过滤介质区段，该过滤介质区段被成形为框架的边缘条带保持就位。该过滤介质和边缘条带由合成非纺织材料形成，并优选由相同的聚合物形成。可将多个过滤包连接在一起，以形成一过滤组件。
该过滤包在单位面积上提供了更多的过滤介质，从而导致更高效的过滤。该过滤包也能够适应该过滤包所安装的设备内的不规则性，以使泄漏最小化。该过滤包易于破碎以进行处理，因为其不含硬的塑料框架部件。通过由相同的聚合物材料形成过滤介质和边缘条带，在处理之前，不需要分离成不同类型的可回收利用材料。该过滤包是轻型的，且适用于各种空气过滤应用。
从下面结合附图给出的详细描述中可以更加详细地理解本发明，其中图1是根据本发明的完全非纺织过滤包的等角分解图；图2是图1的过滤包的正视图；图3是根据本发明的完全非纺织过滤包的又一实施例的等角分解图；图4是图3中的过滤包的正视图；图5是根据图1的过滤包的组件的正视图；以及图6A、6B和6C是图1的过滤包的制造过程的示意性视图。
具体实施例方式
参考图1和2，根据本发明的过滤包10具有折叠的过滤介质区段12，其由形成一框架17的边缘条带14、16保持就位。该过滤介质折叠区段和该边缘条带框架均由合成非纺织材料形成。优选地，该折叠区段和边缘条带框架均由同一聚合物形成。聚酯是适宜的材料，尽管也可以使用其它聚合物。
每个过滤介质区段12由一非纺织材料片材组成，该非纺织材料被打褶或折叠成手风琴形状。微型褶区段也可适宜地应用于本发明中。用边缘条带14、16将各折叠区段保持为折叠结构，所述边缘条带14、16沿着横向于褶的两个侧边18，20延伸。与褶平行的其余两个侧边22、24可以没有边缘条带。每个边缘条带的横截面为沟槽形或C形。折叠区段12的侧边18、20被置于沟槽内，并用任何适宜的方式(如用粘合剂)将其保持在其内。一旦被组装，折叠过滤区段12和边缘条带框架17形成一过滤包10。如果需要，可沿着折叠过滤区段的另外两个侧边设置边缘条带26、28，如图3和4所示。
粘合剂能够与折叠过滤区段12和边缘条带框架17形成坚固连接，且应与折叠过滤区段和边缘条带框架的材料相容。热熔性粘合剂是适宜的粘合剂，且优选是与形成折叠过滤区段12和边缘条带框架17的聚合物相同的聚合物。在过滤区段和边缘条带由聚酯材料形成时，聚酯热熔性粘合剂是适宜的粘合剂。
多个过滤包10可被连接在一起，从而形成过滤组件30。参考图5，示出了设置在一过滤组件中的三个过滤包，尽管也可以根据应用情况使用任何适宜数量和结构的过滤包。可沿着边缘条带框架17的邻接表面32涂覆粘合剂，例如热熔性粘合剂，从而将相邻的过滤包保持在一起。然后至少沿着在过滤包之间具有接头38的两个侧边设置边缘条带34、36，以保护这些接头，并形成外框架40，该外框架40能够增强组件的结构刚度。类似地，用适宜的粘合剂将边缘条带保持在位。
可以通过任何适宜的方式制造过滤包。参考图6A，边缘条带材料通常由辊50供给。将一段边缘条带材料展开并沿着两条纵向线划线，然后沿着该划线弯曲，从而通过如现有技术中已知的适宜的划线和折叠机械52形成沟槽的侧面。用适宜的设备54将热熔性粘合剂沉积在沟槽内。同时，将通常也由辊56供给的过滤区段材料展开并通过如现有技术中已知的适宜的打褶机械58打褶。参见图6B，打褶材料被横向切割成褶，以通过适宜的切割设备60形成适宜大小的过滤区段。参考图6C，边缘条带70被粘结到折叠过滤区段72的所需侧边上，并在所述侧边的端部74处被裁切，从而使带和折叠过滤区段的相应侧边一样长。可替换地，条带可首先被切割成适宜的长度，然后将粘合剂涂覆到过滤区段上。如果边缘条带伸出过滤区段，可将伸出的区段修剪掉。类似地，对于多个过滤包的组件的外框架来说，一段边缘条带材料被展开、划线和折叠，并被裁切成适宜的长度。边缘条带被粘结到过滤包的组件的适宜侧边上。如果所有的四个侧边均用边缘条带覆盖，则边缘条带可在拐角处重叠。
根据应用和制造考虑来选择用于过滤区段和边缘条带框架的具体材料。不同的应用可具有不同的过滤要求。而且，不同的非纺织聚合物介质可具有不同的性能，例如延伸和强度特性，这使得其可能不适用于不同型式的制造设备。例如，其可能不能很好地折叠或者不能正确地穿过设备。
在一优选实施例中，已经发现，其易于制造并适用于各种空气过滤器应用，该折叠过滤区段由熔喷微纤维聚酯内层和纺粘(spun bond)聚酯外层的层压件形成，且边缘条带框架由纺粘聚酯形成。用于折叠过滤区段的内层的熔喷微纤维聚酯材料具有比纺粘聚酯小的纤维，并且厚度大于纺粘聚酯，并提供了更好的过滤效率。用于外层的纺粘聚酯材料更硬，且能够将过滤区段保持其折叠形式。在所述优选实施例中，熔喷聚酯材料的重量可高达50g/m2。重量大于该范围将导致更厚的内层，其通常不能很好地层压到外层上。任何适宜的层压过程(例如超声波焊接过程)可被用于形成过滤区段层压片。纺粘聚酯材料也被用于边缘条带框架，这是因为其为较硬的材料，并更加适用于框架。其重量大约为400g/m2。粘合剂为热熔性聚酯。
已经发现，该实施例适用于形成微型褶过滤器。考虑到是微型褶过滤器，相邻褶的峰顶之间的间距不大于20mm。在典型的微型褶过滤器应用中，褶的间距范围在大约5mm到大约7.5mm之间。褶的高度也根据应用而变化。在典型的应用中，褶的高度范围从大约36mm到大约92mm。
本发明的完全非纺织过滤包和组件可在单位面积上提供更多的过滤介质，从而导致更加高效的过滤，并可更加经济地生产，特别是其易于被自动化生产。该框架能够适应安装它的设备内的小的不规则性，并产生更小的泄漏。该过滤包可被完全破碎处理，且不必被分离成不同部分以进行回收利用。该过滤包的重量比需要重的、坚硬的或者刚性的塑料框架的现有技术中的过滤器更轻。该过滤包适用于各种应用中，例如住所的强制通风系统、涡轮机、工业HVAC和过程HVAC。
本发明不限于已经特别示出并描述的内容，只要其在附属权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种过滤包，包括过滤区段，其包括一由非纺织聚合物材料组成的过滤介质片材，所述过滤介质片材具有多个平行折叠褶，所述过滤区段具有平行于该褶延伸的两个相对纵向侧边和横向于该褶延伸的两个相对横向侧边；以及框架，其包括顶部边缘条带和底部边缘条带，所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带由非纺织聚合物材料组成，所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带各自具有沟槽结构，所述顶部边缘条带连接到所述过滤区段的两个横向侧边的其中一个上，所述底部边缘条带连接到所述过滤区段的两个横向侧边的另一个上，所述过滤区段的褶的端部被固定保持在所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带内。
2.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述非纺织聚合物材料包括聚酯。
3.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤区段由一层压件组成，所述层压件包括熔喷聚酯内层和纺粘聚酯外层，所述框架由纺粘聚酯组成。
4.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料包含比所述框架的非纺织聚合物材料小的纤维。
5.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料比所述框架的非纺织聚合物材料厚。
6.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料包含比所述框架的非纺织聚合物材料的过滤效率高的材料。
7.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述框架的非纺织聚合物材料包括比所述过滤区段的非纺织聚合物材料的至少一层更刚硬的材料。
8.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，通过粘合剂将所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带连接到所述过滤区段上。
9.如权利要求8所述的过滤包，其特征在于，所述粘合剂包括聚酯粘合剂。
10.如权利要求8所述的过滤包，其特征在于，所述粘合剂包括热熔性聚酯粘合剂。
11.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述框架还包括由非纺织聚合物材料组成的两个侧面边缘条带，所述两个侧面边缘条带均具有沟槽结构，每个侧面边缘条带连接到所述过滤区段的两个纵向侧边中的一相关纵向侧边上。
12.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤介质片材的褶的相邻峰顶之间的间距不大于20mm。
13.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤介质片材的褶的相邻峰顶之间的间距处于从大约5mm到大约7.5mm之间的范围内。
14.如权利要求1所述的过滤包，其特征在于，所述过滤区段由微型褶过滤介质组成。
15.一种过滤组件，包括多个过滤包，每个过滤包包括过滤区段，其包括一由非纺织聚合物材料组成的过滤介质片材，所述过滤介质片材具有多个平行折叠褶，所述过滤区段具有平行于该褶延伸的两个相对纵向侧边和横向于该褶延伸的两个相对横向侧边，以及顶部边缘条带和底部边缘条带，所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带由非纺织聚合物材料组成，所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带各自具有沟槽结构，所述顶部边缘条带连接到所述过滤区段的两个横向侧边的其中一个上，所述底部边缘条带连接到所述过滤区段的两个横向侧边的另一个上，所述过滤区段的褶的端部被固定保持在所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带内；所述多个过滤包沿着相邻顶部边缘条带和底部边缘条带的相对邻接横向表面固定连接在一起，所述被连接的过滤包具有顶边、底边和相对的纵向侧边；以及侧面边缘条带，其具有沟槽结构，并沿着垂直于所述顶部边缘条带和所述底部边缘条带的相对纵向侧边固定连接到所述多个过滤包上，所述侧面边缘条带以及最外面的顶部和底部边缘条带形成一用于所述多个过滤包的框架，所述侧面边缘条带由非纺织聚合物材料组成。
16.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述非纺织聚合物材料包括聚酯。
17.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤区段由层压件组成，所述层压件包括熔喷聚酯内层和纺粘聚酯外层，所述顶部边缘条带、所述底部边缘条带和所述侧面边缘条带由纺粘聚酯组成。
18.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料包含比所述顶部边缘条带、所述底部边缘条带和所述侧面边缘条带的非纺织聚合物材料小的纤维。
19.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料比所述顶部边缘条带、所述底部边缘条带和所述侧面边缘条带的非纺织聚合物材料厚。
20.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，通过粘合剂将所述顶部边缘条带、所述底部边缘条带和所述侧面边缘条带连接到所述过滤区段上。
21.如权利要求20所述的过滤组件，其特征在于，所述粘合剂包括聚酯粘合剂。
22.如权利要求20所述的过滤组件，其特征在于，所述粘合剂包括热熔性聚酯粘合剂。
23.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤介质片材的褶的相邻峰顶之间的间距不大于20mm。
24.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤介质片材的褶的相邻峰顶之间的间距在从大约5mm到大约7.5mm之间的范围内。
25.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤区段由微型褶过滤介质组成。
26.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述过滤区段的非纺织聚合物材料包含比所述框架的非纺织聚合物材料的过滤效率高的材料。
27.如权利要求15所述的过滤组件，其特征在于，所述框架的非纺织聚合物材料包括比所述过滤区段的非纺织聚合物材料的至少一层更刚硬的材料。
全文摘要
一种过滤包(10)，其由折叠过滤区段(12)、顶部边缘条带(14)和底部边缘条带(16)形成，所述顶部边缘条带(14)和所述底部边缘条带(16)形成一框架。所述过滤区段(12)和所述框架由非纺织聚合物材料形成，并优选由聚酯材料形成。利用粘合剂将所述过滤区段(12)保持在所述框架内，优选该粘合剂也是聚酯材料。该过滤包在单位面积上可提供更多的过滤介质，并因此产生更高效的过滤。该过滤包可被完全破碎，且不需为回收利用而分离成不同部分。
文档编号B01D46/52GK1668363SQ03817170
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月17日 优先权日2002年7月18日
发明者肯特·默茨, 马库新·施米特 申请人:弗罗伊登伯格非纺织制品有限合伙公司