罩通风过滤器及其装配方法

专利名称：罩通风过滤器及其装配方法
罩通风过滤器及其装配方法本申请以唐纳森有限公司(Donaldson Company, Inc.)的名义于2009年4月1 日提交，作为PCT国际专利申请，在除美国以外所有国家指定公司作为申请人，在美国指定 的申请人是美国公民Lloyd G. Keleny，，土耳其公民Veli E. Kalayci，，美国公民Michael J. Hebert，，黎巴嫩公民 Yehya A. Elsayed，，美国公民David W. Mulder，，和美国公民 Andrew J.Dallas，，要求享有2008年4月1日提交的美国专利申请第61/041，244号和2009年3 月31日提交的美国非临时申请第12/414，915号的优先权；这些专利文献的内容参考结合 于此。 发明领域本发明涉及用于诸如袋类(更具体地造口袋)等罩子的吸收性透气孔过滤器，更 具体地，涉及造口袋的换气过滤器及装配。
背景技术：
造口术(也称为结肠造口术、回肠造口术或urostomy)是一类当人由于先天缺陷、 疾病、受伤或其它障碍而失去正常的膀胱或肠功能时所需要的手术。癌症病人占造口术的 约80%。造口术之后，身体废物需要通过腹壁上的人造口(手术开口)排出并进入称为造 口袋的专门器具中。根据病人的饮食、年龄、诊断、活动水平和其它变量，这些废物可能含有大量的气 体，诸如胺类、氨和硫醇。这些气体会使造口袋膨胀，使病人忧心或产生不适感并破坏皮肤 和袋子之间的密封。过去，造口袋配备除臭气体过滤器以便从袋子中排出肠胃气，以减少或防止鼓胀 同时除去逸出气体的气味。为了防止袋子内的液体和/或固体身体废物阻塞此类过滤器并 使其失效，普遍是通过通气孔使过滤器固定在袋子的外表面，或者以铺展在过滤器上的多 孔膜的形式保护安装在内部的过滤器。通常，这种安装在内部的过滤器是疏水性的，并且或 许还是疏油的。造口袋过滤器可以是轴流型的，如

图1所示，或更普遍地是所谓径流型或侧流型 的，如图2所示。在轴流过滤器100中，待过滤的空气以笔直的路径从第一侧104流至第二 侧106，直接地或轴向地通过过滤介质108。相反，术语侧流或径流表示气体沿较扁平的过 滤器的平面流动，如图2的过滤器200中所示。在图2中，气体通过在过滤介质的外边缘 210处进入介质并向过滤介质的中心212流动，从第一侧204流至第二侧206。过滤层还可 以构建成使气体从过滤介质的一端流至另一端或沿许多不同类型的流路流动。对于造口袋 应用，径流或侧流型过滤器是最普遍的，因为它允许构造不引人瞩目的过滤器，此类过滤器 还提供延长的流路用于除去胃肠气。

发明内容
在一个实施方式中，本文描述一种用于罩子的过滤器组合件，该组合件具有罩侧、 气体可渗透的第一层和包含分散在超细纤维网中的吸附剂颗粒的吸附层。所述过滤器组合件的罩侧包括粘合区和熔接区，粘合区中存在粘合剂，具有外粘合剂边缘，熔接区围绕着粘 合区的至少一部分，其中，所述过滤器组合件可在熔接区与所述罩热密封。在另一个实施方式中，描述一种用于造口袋的造口袋过滤器，其中，造口袋设计成 容纳身体废物，包括袋侧和与袋侧相反的外侧、第一层和吸附剂层，所述第一层是气体可渗 透的但不能透过液体，所述吸附剂层中的吸附剂颗粒分散在超细纤维网中。造口袋过滤器 的袋侧包括粘合区，其中存在粘合剂，所述粘合区具有外粘合剂边缘和内粘合剂边缘，其 中，所述内粘合剂边缘包围一出口。袋侧还包括围绕粘合区的熔接区，其中，过滤器组合件 可在熔接区与罩袋热密封。
在另一个实施方式中，用于在罩子中的通气孔之上使过滤器组合件与罩连接的方 法包括提供一个包括通气孔的罩袋，提供具有离型纸(release liner)的过滤器组合件，所 述过滤器组合件具有袋侧和与袋侧相反的外侧。所述过滤器的袋侧包括粘合区和熔接区， 粘合区中存在粘合剂，具有外粘合剂边缘，熔接区围绕着粘合区的至少一部分，其中，所述 过滤器组合件可在熔接区与所述罩袋热密封。所述方法还包括从离型纸上取下过滤器组合 件以便暴露粘合区，将过滤器组合件放置于罩袋上、置于通气孔之上，将过滤器放置于罩袋 上之后，使过滤器组合件和罩袋之间形成密封。通过联系附图考虑以下本发明的各种实施方式的详细描述，可以更完全地理解本 发明。附图简述图1显示通过一种现有技术空气过滤器的轴向流动。图2显示通过一种现有技术空气过滤器的侧向流动。图3是具有根据一种实施方式的过滤器组合件的造口袋的俯视图。图4是根据一种实施方式的过滤器组合件的仰视图。图5是图4的过滤器组合件的俯视图。图6是图4的过滤器组合件的剖面图，该剖面沿图5的线6-6截取。图7是图4的过滤器组合件的剖面图，关于图6中所示的具体部分A。图8是图4的过滤器组合件的剖面图，过滤器组合件与造口袋粘合。图9是过滤器组合件的另一种实施方式的剖面图，该过滤器组合件与造口袋粘
合，具有第二覆盖层。图10是携带多个过滤器组合件的离型纸的俯视图。图11是根据一个实施方式的活性炭和纤维基质的剖视图。图12是根据另一个实施方式活性炭和的纤维基质的第二种剖视图。图13是根据另一个实施方式的活性炭和纤维基质的俯视图。图14的图表描绘各种介质结构下基础重量与H2S穿透的关系。图15的图表显示H2S穿透与相对湿度的函数关系。图16是活性炭和纤维基质介质的热分析。图17是本文中所述过滤器组合件的另一种实施方式的剖面图，该过滤器组合件 具有侧向流路。图18是本文描述的过滤器组合件的另一种实施方式的剖面图，该过滤器组合件 具有侧向和轴向流路。
虽然可以通过许多方式修改本发明，但是，我们通过附图中的实施例已经显示了 细微方面，并将详细说明这些细微方面。然而，应该理解，本发明无意将发明限制于所述的具体实施方式
。相反，本发明将覆盖落在本发明的范围和精神之内的所有修改、等同和备选 方案，本发明的范围由权利要求书确定。发明详述 本文描述了一种过滤器组合件，其在某些实施方式中包括过滤层或吸附剂颗粒的 吸附层和至少一个气体可渗透薄膜外层，所述吸附剂颗粒均勻地分散于超细纤维网中，所 述气体可渗透薄膜外层将被称为第一层。所述第一层在一些实施方式中是可热密封的，在 一些实施方式中是微孔性的。过滤器组合件具有低剖面并能选择性地进行气体吸附、吸收、 催化、或者每种情况的组合。这类过滤器组合件可以作为排气组件放置在通气口上并经常 被称为吸附剂通气过滤器(ABF)。ABF最普遍地用于密封不透液体的罩中的通气孔。具有通气孔的造口袋是本文所 述过滤器组合件特别适合使用的一个例子，所述造口袋收集液体和固体相物质，同时允许 所选的气体排出。ABF还经常用于传感器和电子外壳，此时，焦点在于不让固体和液体进入 所述外壳同时为了冷却和/或感测的目的而允许所选的气相流体进入。所述过滤器组合件可以与许多不同类型的罩_挠性的和刚性的_ 一起使用。在一 个实施方式中，所述罩是袋子，它是一种主要由塑料制成的挠性罩。所述过滤器组合件特别 适合用于其与造口袋一起使用的情况，因此，为了方便起见，我们将在此背景下描述过滤器 组合件。所述过滤器组合件具有两个侧面将密封于造口袋或其它罩的袋侧或罩侧和与袋 侧相反的外侧。为了方便，本文中将过滤器组合件的罩侧称为袋侧，一般就罩袋-特别是造 口袋-来讨论所述过滤器组合件，但是，本文中的概念可等同地应用于其它类型的外壳。在过滤器的袋侧上存在粘合剂，粘合剂位于具有外边缘的粘合区中。过滤器可围 绕粘合区的外边缘与造口袋热密封。过滤器的袋侧具有熔接区，在熔接区，可使过滤器与造 口袋热密封。在一些实施方式中，熔接区完全包围粘合区。在一些实施方式中，熔接区沿着 粘合区的完整外边缘挨近粘合区。在一些实施方式中，熔接区沿着粘合剂外边缘与粘合区 部分重叠。在一些实施方式中，所述粘合剂是压敏粘合剂。。粘合剂和熔接区的组合有利于准确而有效的组装，在袋和过滤器之间形成可靠的 密封。在组装方法的一个实施方式中，提供安置在离型纸上的造口袋过滤器组合件。将该 过滤器组合件放置在用于容纳身体废物的造口袋的通气孔上。首先，从离型纸上取下过滤 器以便暴露过滤器袋侧的粘合区。然后，将过滤器放置在造口袋的通气孔上，以便过滤器的 袋侧和粘合区围绕通气孔接触袋子。优选地，当过滤器被放置于袋子上时使用一些压力，以 便活化粘合剂，将过滤器固定在袋子上，形成初步密封。将过滤器放置于造口袋上后，在过 滤器和袋子之间形成永久密封。永久密封可以通过热封形成。在组装过程中，粘合剂使过 滤器保持在正确的位置。所述热封可以通过许多不同的技术来实现，包括热的应用、射频波的应用、超声波 的应用或其它技术。在一个实施方式中，造口袋过滤器的袋侧与造口袋的内表面粘合，覆盖袋上的通 气孔。在另一个实施方式中，造口袋过滤器的袋侧与造口袋的外表面粘合，覆盖袋上的通气 孔。
本文中所述的吸附层的实施方式一般包括活性炭和由受超细纤维-诸如静电纺丝聚合物超细纤维_约束的细碎活性炭颗粒组成的纤维基质。然后将活性炭和纤维基质层 压和/或包封在各种微孔的和/或无孔的膜中，以产生能选择性进行气体吸附、催化、或每 种情况的组合的高效、低剖面造口袋通气孔。过滤器组合件的第一层是气体可渗透的。第一层也是微孔性的。术语“微孔性的”， 如本文中使用的，表示含有直径为约2微米或小于2微米的孔的材料。在一个实施方式中， 第一层也是液体不能渗透的。在一个实施方式中，第一层包括膨体聚四氟乙烯(ePTFE)。在 一个实施方式中，第一层是包括ePTFE层和稀松布层的层压材料。在一个实施方式中，第一 层的厚度是至少0. 5密耳(0. 013毫米)，在一个实施方式中，厚度是至多35密耳(0. 9毫 米)。在一些实施方式中，造口袋过滤器还可以包括气体可渗透的第二层。第一层可以 位于吸附层的外表面，第二层可以位于吸附层的袋侧表面。在一个实施方式中，第一和第二 层在过滤器组合件上同延(coextensive)。在另一个实施方式中，第二层至少与吸附层有同 延。过滤器组合件可以在连续的外边缘区与造口袋密封，所述连续的外边缘区含有包围其 完整边缘圆周的吸附层。反应性或吸附性颗粒被聚集在一起或用纤维分散开。颗粒和纤维的组合形成的材 料提供几种优点增强扩散；允许使用更小的颗粒，由此增加外表面积并因此增加反应速 率；增强进入反应层的渗透作用。颗粒和纤维结构的低压降和高效率允许构造出气流通过轴式构造过滤介质表面 的过滤器。以活性炭和纤维基质为基础的过滤器的挠性和低剖面允许造口术产品更紧密地 贴合病人的身体。在某些实施方式中，本文中所述的过滤器包括至少一个可密封、液体不可 渗透、气体可渗透的微孔薄膜外层；和吸附剂颗粒构成的过滤内层，所述吸附剂颗粒基本上 均勻分散在超细纤维网中。在一些实施方式中，过滤器还包括第二多孔覆盖外层。所述反应性或吸附性颗粒可以聚集在一起或用纤维分散开。颗粒和纤维的组合形 成的材料提供几种优点增强扩散；允许使用更小的颗粒，由此增加外表面积并因此增加 反应速率；增强进入反应层的渗透作用。在一个实施方式中，碳颗粒负载水平是100_500g/m2，在某些实施方式中，碳颗粒 负载水平是150-400g/m2，而在其它实施方式中，碳颗粒负载水平是200-300g/m2。通常，碳 颗粒负载量是至少50g/m2、一般大于100g/m2、任选地大于200g/m2。吸附剂颗粒基本上均勻地分散在超细纤维网中的吸附层的厚度通常是小于5mm、 任选地小于3mm、希望小于2mm。在一个实施方式中，吸附层的厚度是至少0. 01mm。在一个 实施方式中，吸附层的厚度不大于10mm。吸附层的厚度可以是至少10密耳(0.25mm)。在 一个实施方式中，吸附层的厚度是至多约250密耳(6. 35mm)。在一个实施方式中，吸附层的 厚度是约50密耳(1. 27mm)。第一实施方式图3-8中显示了与造口袋一起使用的过滤器组合件的第一实施方式。图3是具有 根据一种实施方式的造口袋250的俯视图，该造口袋具有过滤器组合件300。造口袋250包 括通入袋子内部254的人造口开孔252。人造口开孔252周围环绕着凸缘256，造口袋将与 用户的人造口在凸缘处连接。袋子250还具有通气孔260。过滤器300被固定到造口袋250的内侧，以便过滤器覆盖通气孔260。通过人造口开孔252可以看到过滤器300的轮廓，被 造口袋的上层遮住的部分以虚线显示。过滤器300具有固定在袋子上的袋侧和与袋侧相反的外侧。在图3中通过人造口 开孔可见到外侧302，图5中也是如此，而图4是过滤器300的袋侧304的主视图。图6是 过滤器300的剖面图，该剖面沿图5的线6-6截取。参考图4-6，过滤器包括吸附层310、 第一层320和粘合剂层330。第一层320具有外边缘322、外侧324和袋侧326。粘合剂层 330具有外粘合剂边缘332、内粘合剂边缘334以及外侧338和袋侧340。内边缘334确定 了出口窗336，气体通过出口窗离开造口袋。透过粘合剂层，吸附层的外边缘312以虚线显 示。在图4中，通过出口窗336可看到过滤层或吸附层310的袋侧314。过滤器300的袋侧包括两个区，它们对固定过程很重要粘合区350和熔接区 360。粘合区350被确定在粘合剂层330的袋侧上。在一个实施方式中，粘合区包括压敏粘 合剂。在一个实施方式中，粘合剂层330是压敏胶带。适用于本文所述的过滤器组合件的 压敏双面胶带的一个例子是3M9495LE，来自美国明尼苏达州3M公司的双面胶带。熔接区360包围着粘合区的至少一部分。在一个实施方式中，熔接区完全包围粘 合区。在一个实施方式中，熔接区沿着外粘合剂边缘332挨近粘合区。在一个实施方式中， 熔接区与粘合区紧挨着，但不重叠。在图4-7的实施方式中，熔接区完全包围粘合区并沿着 外粘合剂边缘332与粘合区部分重叠。图7是过滤器300的剖面图，被放大以显示图6中的细节A并显示吸附剂310、第 一层320和粘合剂层330。 在一个实施方式中，粘合剂层330包括外侧338和袋侧340上的 压敏粘合剂。粘合剂层袋侧上的粘合剂用于将吸附层固定在组合件上并使第一层固定在组 合件上。在一个实施方式中，粘合区的宽度是至少1.5mm，在另一个实施方式中是至少 2mm。在一个例子中，粘合区是6mm宽，在另一个例子中，是8mm宽。在一个实施方式中，粘 合区的宽度是至多15mm，在另一个实施方式中，是至多20mm。第一层的尺寸以及由此确定的整个过滤器组合件的外边缘的尺寸可以根据开有 通气孔的罩的尺寸、根据通气孔的尺寸和许多其它因素而改变。在各种实施方式中，第一层 的宽度是至少5mm、至少IOmm和至少15mm。在一个实施方式中，第一层的宽度是23mm，在另 一个实施方式中是20mm。在一个实施方式中，第一层的宽度是至多30mm，在另一个实施方 式中，是至多40mm。在各种实施方式中，第一层的长度是至少10mm、至少20mm和至少20mm。 在一个实施方式中，第一层的宽度是35mm，在另一个实施方式中是38mm。在一个实施方式 中，第一层的宽度是至多45mm，在另一个实施方式中，是至多50mm。在一个实施方式中，第 一层的厚度是至少0. 5密耳(0. 013毫米)，在一个实施方式中，厚度是至多35密耳(0. 9毫 米)。图8是类似于图7的剖面图，但是其显示的是熔接到袋250上的过滤器300。袋 250中存在通气孔260，其位置对准粘合层330的出口窗336。内粘合剂边缘334围绕并确定了出口窗336，气体通过出口窗336离开过滤器组合 件。粘合区350与吸附层310的外边缘312重叠。因此，粘合区350阻止使用过程中出现 吸附层310的旁路。在一个实施方式中，粘合剂也存在于粘合剂层330的外侧338上。该 粘合区使吸附层与第一层固定并能阻止吸附层的旁路。
第二实施方式
图9是类似于图8的剖面图，但是其显示的是过滤器组合件500的第二种实施方 式，该实施方式的过滤器组合件具有第二气体可渗透层501，该透气层也是液体不可渗透 的。过滤器组合件500具有袋侧504和外侧502。该过滤器组合件也包括吸附层510、第一 层520和粘合剂层530。吸附层510夹在第一层520和第二层501之间。粘合剂层530存 在于第二层501和吸附层510之间，以便粘合区550存在于过滤器组合件500的袋侧504 上。过滤器组合件500的其它方面类似于过滤器组合件300。例如，过滤器组合件500 也具有熔接区560，过滤器组合件500在此熔接区处熔接至袋子上。过滤器组合件的第二层也是微孔性的并且是液体不可渗透的。在一个实施方式 中，所述第二层包括膨体聚四氟乙烯(PTFE)。在一个实施方式中，第二层是包括PTFE层和 稀松布层的层压材料。在一个实施方式中，第二层的厚度是至少0.1密耳(0.0025毫米)， 在一个实施方式中，厚度是至多15密耳(0. 38毫米)。在一个实施方式中，第二层的厚度是 至少0. 5密耳(0. 013毫米)，在一个实施方式中，厚度是至多5密耳(0. 13毫米)。第二层的加入可起到防止液体进入造口袋或其它罩子的作用。如果用户在淋浴、 游泳或进行类似的活动中使用造口袋，这一点就变得特别有用。在另一个实施方式中，可以 为无第二层的过滤器组合件提供一种不同的方法以防止液体进入袋子。可以为使用者配备 液体不可渗透的密封贴纸，在进行此类活动时将其覆盖通气孔。侧流实施方式图17是置于罩壁250上的过滤器组合件700的剖面图，其中，所述过滤器组合件 具有通过过滤层或吸附层710的侧流路径。过滤器组合件700包括第一层720和粘合剂层 730。粘合剂层730确定了粘合区750。熔接区760被限定在粘合区750的外部并围绕着粘 合区750，在熔接区，所述第一层可密封于罩壁250。罩壁250确定通气孔260。两个气体不可渗透的阻挡层722、724用于建立侧流路径。第一阻挡层722位于吸 附层710的外侧以便气体不能沿吸附层710的侧面进入。相反，气体必须沿吸附层710的 外围边缘进入并朝着吸附层的中心横向流动。第二阻挡层724确定靠近过滤器组合件的中 心的出口孔736，气体可通过出口孔离开过滤器组合件。混流实施方式图18是置于罩壁250上的过滤器组合件800的剖面图，所述罩壁250具有出口孔 260，其中，所述过滤器组合件允许气体以轴向路径和侧向路径流经过滤层或吸附层810。过 滤器组合件800包括第一层820和粘合剂层830。粘合剂层确定了粘合区850。熔接区860 被限定在粘合区850的外部并围绕着粘合区850，在熔接区，所述第一层可密封于罩壁250。两个气体不可渗透的阻挡层822、824用于沿侧流路径引导气体，但是也允许轴向 的流路。第一阻挡层822位于吸附层810的外侧的中央部分，以便气体仅能沿吸附层810 的外围边缘进入或沿着吸附层的外侧的外部进入。然后，气体侧向或轴向流动并横向地流 向吸附层的中心。第二阻挡层824确定了出口孔836，气体可流经该出口孔。为了更清楚地显示各个层，附图未按尺寸绘制。例如，图17和18的阻挡层相对组 合件中的其它层较薄。用作图17和18的实施方式中的第一阻挡层和第二阻挡层的阻挡膜 的例子是厚度至少为0.5密耳(0.013mm)的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。在多个实施方式中，PET膜的厚度不大于2密耳(0. 05mm)、3密耳(0. 76mm)和5密耳(0. 13mm)。装配方法
图10是离型纸(release liner)600的俯视图，其上具有多个过滤器组合件610。 与离型纸接触的过滤器组合件的一侧上的粘合区使过滤器组合件保持在离型纸上。在装配方法的一个例子中，提供造口袋250 (图3)，其中，所述造口袋设计成容纳 身体废物。造口袋包括人造口开孔252、内表面254、外表面255和通气孔260。提供位于离 型纸上的过滤器组合件诸如过滤器组合件300或500。过滤器组合件具有袋侧和与袋侧相 反的外侧。过滤器的袋侧包括粘合区，其中存在粘合剂，所述粘合区具有外边缘。粘合区还 可以具有围绕出口窗的内边缘，所述出口窗供来自造口袋的气体离开。过滤器组合件还包 括熔接区，熔接区至少部分围绕着粘合区，过滤器组合件可在熔接区与袋子热密封。从离型纸上除下过滤器组合件以便暴露过滤器袋侧的粘合区。然后，将过滤器放 置在造口袋的通气孔上，以便过滤器的袋侧和粘合区围绕通气孔接触袋子。优选地，当过滤 器被放置于袋子上时使用一些压力，以便活化粘合剂以便将过滤器固定在袋子上，形成初 步密封。将过滤器放置于造口袋上后，在过滤器和袋子之间形成永久密封。永久密封可以 通过热封形成。在装配过程中，粘合剂使过滤器保持在正确的位置，然后，热密封形成永久 密封以便阻断过滤器组合件的气体或液体旁路。通过向第一层施加热来实现热密封，以便 第一层与袋材料结合。在一个实施方式中，造口袋过滤器的袋侧与造口袋的内表面254粘合，覆盖袋上 的通气孔。在另一个实施方式中，造口袋过滤器的袋侧与造口袋的外表面255粘合，覆盖袋 上的通气孔。所述实施方式使用能在袋子和过滤器组合件之间形成高度可靠的密封的简单而 有效的装配方法。使造口袋过滤器与造口袋连接的最方便的一种方法是仅使用压敏粘合剂 使袋子和过滤器之间产生密封。仅使用压敏粘合剂而无热密封不需要用于产生密封的设 备。也不需要用于施加其它类型粘合剂的设备。装配袋子的人只要简单地揭露粘合剂并将 过滤器置于通气孔上。相反，使用热密封过程需要准备热密封设备，小心将过滤器放置于通 气孔上、使通常小而轻的过滤器保持在那个位置，同时精确地应用热密封设备。然而，造口 袋一般是用低表面能的材料制成的，诸如乙烯醋酸乙烯酯(EVA)塑料，因为在需要时材料 的低表面能易于使袋子完全排空。但是，袋子材料的低表面能造成压敏粘合剂密封不可靠 的问题。过滤器组合件出现的任何泄漏都将是不可接受的。因此，造口袋过滤器与袋子的热密封一直是造口袋装配的主要方法，使用压敏粘 合剂的单纯粘合剂密封被认为不够可靠。本文中所述的实施方式为造口袋的生产提供了简 单的解决方案。过滤器组合件的袋侧存在粘合区，使过滤器组合件一直保持在其被放置的 地方直到对过滤器组合件应用热密封设备，实现更有效的装配过程。粘合剂在吸附层的周围提供密封，而热密封为防止固体或液体泄漏提供进一步的 保护。由于粘合剂在吸附层的周围提供密封，对热熔接区的形状和尺寸的限制更少，所以， 这些实施方式还留出更大的设计自由以产生不同的部件形状和尺寸。聚合物超细纤维如上所述，在某些实施方式中，本文中所述的吸附层或过滤介质利用纤维基质，其 中包括了活性炭颗粒或纤维。现在参考图11-13，它们显示静电纺丝聚合物超细纤维的扫描电子显微照片(SEM)。这些超细纤维也被称为纳米纤维。通常不需要附加的粘合剂或其它非活性材料来构造活性炭和纤维基质。如显微照片所描绘的，使颗粒与超细纤维结合最大 程度地减少了孔隙空间，导致给定体积几乎最佳的吸附容量，同时又提供气体扩散需要的 曲折路径。超细纤维的柔软、强韧和易弯曲的性质使活性炭和纤维基质成为用作耐磨吸附 剂/吸收剂的理想的结构。在公开的PCT专利申请W02007/095363中描述了可以使用的纤维基质，该文献非 全部内容通过引用结合于此。纤维的直径是约0. 001至约2微米、0. 001至约1微米、0. 001 至约0. 5微米、或0. 001至约5微米。可以使用各种技术来生产小直径超细纤维。一种方法包括使聚合材料作为熔融物 质或溶液通过毛细管或细孔，随后使溶液蒸发。还可以通过使用合成纤维诸如尼龙的生产 中典型的“喷丝头”来形成纤维。静电纺丝经常是形成本发明的超细纤维非织造网的一种 可选方法。此类技术包括皮下注射针、喷嘴、毛细管可移动发射器的使用。这些结构提供聚 合物的液体溶液，这些溶液然后被高压静电场吸引至收集区。当从发射器中拉出材料并使 材料加速通过静电区时，纤维变得非常细并能通过溶剂蒸发形成纤维结构。另一种方法包括使用熔喷塑料或聚合材料以便产生基本上均勻分散的超细纤维 网。一般地，根据本发明通常可用的熔喷纤维是气流成网连续挤出纤维，纤维相互连接以形 成纤维材料层的薄片。本发明的吸附剂颗粒可以基本均勻地分散于超细纤维网中。可以使 用塑料，诸如聚丙烯、聚苯乙烯和聚酯。吸附性和反应性颗粒的加入在一个方法例子中，通常通过使用具有螺旋钻的容积式螺旋给料器将颗粒加入聚 合物溶液流中，将颗粒包括在超细纤维无纺布中。在一些实施方式中，进一步使用反团聚机 以分开成团的颗粒是有利的。然后，当聚合物溶液干燥时，颗粒随着聚合物溶液沉积并在超 细纤维网形成时陷入其中。在典型的实施方式中，颗粒是活性炭。读者将充分意识到，通过在容积式螺旋给料器中提供颗粒混合物，或通过向聚合 物溶液流中提供多于一种给料器供应颗粒，可容易地在本发明的网中包括多于一种类型的 颗粒。通过这种方法，可容易地在网中引入不同的颗粒。各种的实施方式允许使用包含超细纤维和反应性、吸附性或吸收性、惰性或化学 修饰的颗粒。化学修饰可以采取聚合物、纤维和/或颗粒的化学处理或热处理的形式，或者 采取颗粒的化学浸渍的形式。它还包括混合浸渍物与纤维/颗粒网。流经网的流体(一般 是气体)与化学修饰的或热修饰的网成分发生作用。活性的颗粒能与流体的一部分反应、 吸收或吸附流体的一部分。这能使流体中的特定的化合物或物质发生选择性化学反应，伴 随其它化合物或物质被被表面吸引或捕获。通过提供活性位点，颗粒的表面还可以发挥催 化剂的作用，所述活性位点催化地改变通过网的物质。可以用一种或多种浸渍物浸渍颗粒，诸如仅用氢氧化钠浸渍活性炭用于除去H2S 或用氢氧化钠和碘化钾的混合物来实施浸渍。后一种组合物比用氢氧化钠浸渍的活性炭具 有更高的吸附能力和更高的H2S去除效率。据信碘化钾通过催化方式或以协同方式增强了 氢氧化钠的作用。碘化钾起到了氧化剂的作用，它促进H2S氧化成硫。在这种具体的情况 下，本文中教导的构思可以应用到造口袋过滤器用于除去H2S,其中，本发明的网及其成分 将提供要求造口袋过滤器所具备的条件，诸如低流速、低压降、高H2S容量。其它可使用的浸渍物包括柠檬酸、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠和/或水汽等。这些化 合物既可以浸渍在颗粒上，也可以将它们与网成分混合。用于活性炭的浸渍物的几种例子和它们的应用包括用碳酸钾浸渍的活性炭用于 除去酸性气体(HC1、HF、S02、H2S、N02)；用碘化钾浸渍的活性炭用于除去H2S和PH3 ；用氧化铁 浸渍的活性炭用于除去H2S和硫醇；用高锰酸钾浸渍的活性炭用于除去缺氧气体中的H2S。 在某些实施方式中，在网中使用具有不同浸渍物的颗粒的组合以用于不同的应用也是适当 的。例如，可以使用两种活性炭的混合物。 水的存在结合许多以上列举的浸渍物，可增强H2S的去除。通过预湿润或使用那 些在应用过程中将水蒸汽吸引到其表面之上的浸渍物或其它吸附剂，水可以储存在碳表面 或网内。几种类型的吸附剂可以用于达到所需范围的湿度，它们包括分子筛、活性氧化铝、 硅胶和活性炭。这些吸附剂还可以通过氧化、加热或浸渍被进一步改进。浸渍通常用碱金 属硫酸盐、柠檬酸、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、氯化锂和氯化钠、氯化钙、和/或它们 的混合物来进行。还可以加入吸水颗粒，它们将能够在低湿度时吸收水或储存水。这些吸水颗粒能 在干燥条件下释放部分它们的水含量。然后，被释放的水的存在能增强干燥条件下H2S的 去除。除了使用以反应性物质浸渍或涂布的颗粒外，应该清楚，这些改变可以在纤维质 网和结构形成之后再实施。可以使用多种不同的涂布方法来实现在纤维质网和结构形成后 赋予颗粒和网反应活性。例如，喷涂、浸涂、气浮沉积、化学气相沉积和真空涂布。最后一步 可以包括干燥过程，所述干燥过程可以包括或不包括热处理、气体吹扫或抽真空法。而且，第一层的壁的化学性质可以制成吸附酸性、碱性、有机的蒸汽和水蒸汽以及 几种特定类型的化合物，包括反应性羰基化合物诸如甲醛、乙醛和丙酮。反应性材料可以用 粘合剂或纤维结合在一起以便包埋或简单地容纳颗粒。而且，可以加入附加的稀松布材料 以便使反应性材料保持在原位并使颗粒的脱落减到最小。反应性材料也可以夹在稀松布层 之间。稀松布能帮助层之间产生通道或空间。用高膨松稀松布材料可以实现这一点，所述 稀松布材料可以产生适当的间隔并能使所有反应性颗粒保持在介质中。附加的功能性层除了非织造超细纤维复合材料网以外，向网中提供一层或多层附加的功能性层也 是有利的。功能性层可以是涂层或独立形成的材料层。例如，可以在本发明的非织造超细 纤维复合材料网的一侧或双侧配置微孔性层、泡沫塑料层、膨体聚四氟乙烯层、防水层或涂 层、气味掩蔽层或涂层、或它们的组合。此类附加的层可以为网增加附加的功能，如果那种功能是在网形成时即加入其中 在实际操作上有困难。例如，为了使网粘着于基板上，可能希望不要向网中加入含氟化合物 涂层。但是，在需要防油性的应用中，含氟化合物能提供必需的保护。实验规程通过两种主要的测量学评估除臭气体过滤器，(1)硫化氢(H2S)穿透时间和(2)压 降作为气流函数的变化。H2S穿透时间用于测量过滤器寿命，基于英国标准BS 7127 Part 101和/或ASTM D5160-95，两种标准都是活性炭的气相吸附试验。压降试验通常涉及测试 通过介质的压降。在实施压降试验中，在约500立方厘米/分钟的气流中测试1平方英寸的介质小块，测量该介质一侧至另一侧的压降。除臭气体过滤器件能 下表1提供过滤器的H2S穿透时间，所述过滤器具有根据本文所述的构思构建的 活性炭和纤维基质，并与所选的商业产品作比较。如上所述，希望具有较长的H2S穿透时间 和最小的因气流造成的压降。比较介质1是平均粒径为约300微米、布氏硬度为97、浸渍物小于20重量％、网厚 度为1. 7mm、碳基础重量为400克/平方米的活性炭。比较介质2得自康复宝(ConvaTec) 公司的以产品编号411491出售的造口袋，该公司总部位于美国新泽西州普林斯顿 (Princeton, NJ)。比较介质3得自产品编号为14357的康乐保(Coloplast)造口袋，由美 国明尼苏达州明尼阿波利斯(Minneapolis，MN)的康乐保(Coloplast)公司出售。比较介 质4得自产品编号为18193的造口袋，由伊利诺伊州Libertyville的Hollister股份有限 公司出售。在某些方面，除了 RH或温度的环境条件以外，实施H2S测试时不进行任何预处 理。使用25ppm的H2S攻击浓度，500立方厘米/分钟的气流，以2ppm H2S穿透时间进行试 验。试验在50%的相对湿度和小于6%的相对湿度的条件下进行。表权利要求
一种用于罩子的过滤器组合件，其包括罩侧和与罩侧相反的外侧；气体可渗透的第一层；和包含分散于超细纤维网内的吸附剂颗粒的吸附层；其中，所述过滤器组合件的罩侧包含粘合区，其中存在粘合剂，具有外粘合剂边缘；围绕至少一部分所述粘合区的熔接区，过滤器组合件可在所述熔接区热密封于所述罩。
2.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述粘合区具有内粘合剂边缘，其 确定出完全被粘合区包围的出口窗部。
3.如权利要求2所述的过滤器组合件，其特征在于，所述熔接区完全包围所述粘合区。
4.如权利要求3所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第一层在所述熔接区密封于 所述罩子。
5.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第一层是微孔性的。
6.如权利要求4所述的过滤器组合件，其特征在于，所述罩子是包含塑料的柔性袋。
7.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述粘合剂是压敏粘合剂。
8.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第一层是液体不可渗透的。
9.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述活性炭和超细纤维基质层基 本上不含粘合剂材料。
10.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述过滤器组合件设计成用于气 体轴向流动。
11.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述过滤器组合件设计成用于气 体侧向流动。
12.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述吸附层的厚度是O.Ol-lOmm。
13.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述吸附层包含约1-30重量％的 纤维直径为约0. 001-5微米的超细纤维和70-99重量％的吸附剂颗粒。
14.如权利要求1所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第一层包含膨体PTFE。
15.如权利要求13所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第一层包含膨体PTFE和稀 松布层的叠层。
16.如权利要求1的过滤器，还包括气体可渗透的第二层，其中，所述吸附层夹在所述 第一层和所述第二层之间。
17.如权利要求16所述的过滤器组合件，其特征在于，所述第二层是液体不可渗透的。
18.一种用于造口袋的造口袋过滤器，其包括 袋侧和与袋侧相反的外侧；气体可渗透且液体不可渗透的第一层；和 分散于超细纤维网内的吸附剂颗粒构成的吸附层； 其中，所述造口袋过滤器的袋侧包含粘合区，其中存在粘合剂，所述粘合区具有外粘合剂边缘和内粘合剂边缘，其中，所述 内粘合剂边缘包围一出口孔；和围绕粘合区的熔接区，其中，所述过滤器组合件可在所述熔接区热密封于所述罩袋。
19.如权利要求18的造口袋过滤器，还包括气体可渗透的第二层，其中，所述吸附层夹 在所述第一层和所述第二层之间。
20.一种使过滤器组合件粘合到罩子上、覆盖罩子上的通气孔的方法，所述方法包括 提供包含通气孔的罩袋；提供置于离型纸上的过滤器组合件，所述过滤器组合件具有袋侧和与袋侧相反的外 侧，其中，所述过滤器的袋侧包含粘合区，其中存在粘合剂，具有外粘合剂边缘；围绕至少一部分粘合区的熔接区，所述过滤器组合件可在所述熔接区热密封于所述罩袋；从离型纸上除下过滤器组合件以暴露粘合区；将过滤器组合件放置在罩袋上，覆盖通气孔；和将过滤器放置于罩袋上后，在过滤器组合件和罩袋之间形成密封。
全文摘要
本发明描述了用于罩子尤其是造口袋的过滤器组合件，该组合件具有罩侧、气体可渗透的第一层和包含分散于超细纤维网中的吸附剂颗粒的吸附层。所述过滤器组合件的罩侧包括粘合区和熔接区，粘合区中存在粘合剂，具有外粘合剂边缘，熔接区围绕着粘合区的至少一部分，所述过滤器组合件可在熔接区与所述罩子热密封。还描述了装配的方法。
文档编号B01D46/24GK101990455SQ200980112883
公开日2011年3月23日 申请日期2009年4月1日 优先权日2008年4月1日
发明者A·J·达拉斯, D·W·穆尔德, L·G·凯莱尼, M·J·赫伯特, V·E·卡莱希, Y·A·埃尔萨耶德 申请人:唐纳森公司