专利名称：静电纤维过滤网及其制造方法图1和2旋转鼓轮结构的超声波装置而获得的超声波连接的无纺驻极体过滤介质的平面图；图6为通过使用包括图3和4旋转鼓轮结构的超声波装置而获得的超声波连接的无纺驻极体过滤介质的平面图；图7为用于对图1中的无纺驻极体过滤介质进行超声连接的设备的侧视图；图8为用于将无纺驻极体过滤介质和热塑结网超声波连接在一起的第二实施方案的侧视图；图9为用于将无纺驻极体过滤介质和热塑结网超声波连接在一起的第三实施方案的侧视图；图10为在图1中的超声波装置的侧视图，它包括几个并排布置的超声波震动装置；图11显示出图10中超声波装置之一的侧视图，显示出间隙控制的一种方法；图12显示出本发明的无纺过滤介质与针刺过滤介质相比的效率随灰尘颗粒尺寸变化的曲线图。优选实施方案的详细说明图1表示用于超声波连接驻极体无纺过滤介质12的装置10。该装置的基本部件是由驱动单元驱动的焊接砧角形式的振动单元14、16。通常，几个焊接砧角14、16彼此相邻设置，从而对较宽的驻极体无纺过滤介质12进行超声波连接。焊接砧角14、16与配套工具或砧座配合操作，其中该配套工具或砧座在本实施方案中是旋转鼓轮18的形式。在图1中只显示了鼓轮18自身以及它的轴20。旋转鼓轮18外部具有基本圆柱形的表面22，该表面设有多个突起24。在超声波连接过程中，驻极体无纺过滤介质沿着箭头26的方向移动，旋转鼓轮沿着箭头28的方向移动。焊接砧角14、16以及旋转鼓轮18的突起24的设置方式是能够形成小的间隙(过滤介质放置在焊接砧角14、16与旋转鼓轮的突起24之间)，该间隙如此之小，以至于在突起24的点处能量密度足够高而可以实现超声波焊接。图2表示旋转鼓轮18的表面22以及突起24的放大视图。这些突起通过已知的方法与旋转鼓轮18的表面22整体形成，例如通过机械加工方法、火花焊接方法等。旋转鼓轮长度高达一米或更大，直径为几分米。图3和4中显示了替代实施方案。从图3中可以看出，带有轴20的旋转鼓轮18设有螺旋沟槽30。通过传统的已知方法，例如机械加工或冲压的方法，单独地制造相当长度的金属带32。通常，给定宽度34的带从供应辊上解绕，并经过冲压设备。冲压出如图3和4所示的结构，产生一系列可能具有梯形截面的突起36。图4与图1类似地显示了旋转鼓轮18的具有螺旋缠绕沟槽(未显示)的一部分，该沟槽内插入有带32。这是按照使突起36其上表面38形成类似于图2所示图案的方式来进行的，其中在图2中突起24已经在旋转鼓轮18的表面22上产生了。带32螺旋状缠绕在旋转鼓轮18的沟槽内，而形成如图4所示的突起36的交错结构。其目的是使一排中的两个相邻的突起40、42按照使得下一排突起38设置在突起40和42之间的方式来设置，优选使得突起38设置在这两个突起的中间。从图5和6中可以看出得到的滤网上的焊接图案。图5表示带有基本规则设置的焊接点46的超声波连接驻极体无纺过滤介质44的平面图。图6表示按照略微不规则但是具有重复图案的方式设置焊接点的相应过滤介质48。由于带32的螺旋缠绕，例如焊接点50不会正好设置在相邻排的焊接点52、54之间。因此，利用图3和4的旋转鼓轮制造的过滤介质48的外观是不同的。对于驻极体过滤介质的功能来说，这不太重要。图1和2的突起24的尺寸和数量，以及图3和4的突起36、38的尺寸和数量是使得突起所占据的总表面小于旋转鼓轮的表面的5％，这导致在超声波连接的无纺过滤介质上具有大约相同的百分比。根据本发明，在无纺过滤介质上的每平方厘米焊接点的数量应当大于2。在图3和4的情况中，例如，带32宽度为0.6-1.0mm、优选0.8mm。另外，在突起36、38端部的表面可以是圆形的、椭圆形的、方形的、矩形的或其他形状。在特定实施方案中，优选是与带的宽度具有相同尺寸的正方形结构，也就是0.6-1.0mm、优选0.8mm。两个相邻突起例如图4中的突起40和42之间的距离可以是6-10mm的数量级，优选是7mm，相邻带之间的距离可以是4-6mm，优选是5mm。这就是在图3所示的螺旋沟槽中两个相邻匝之间的距离。原则上，这同样适用于图1和2所示的实施方案，其中突起是通过机械加工、火花腐蚀或其他方法产生的。其尺寸基本相同。上述给出的数据仅是作为优选结构的一种一般指导，但是决定性的特征在于，突起的接触部分的总表面积小于旋转鼓轮的表面的5％，优选是小于2％，并且每平方厘米的点的数量至少是2。图7-9表示用于对静电无纺过滤介质的纤维或其他成分进行超声波连接的实施方案的侧视图。过滤介质12由通常已知的设备60制成，该设备生产由充有静电的原纤化纤维制成的无纺过滤网。这些纤维引导至超声波设备10中，如图1-4所示以及如上所述。焊接砧角14形式的振动单元由包括产生超声波振动所必须的所有特征以及控制间隙的部件的单元62驱动。焊接砧角14对应于具有旋转鼓轮18形状的配套工具或砧座，其沿方向28转动，如前面所述。经超声波处理的网44由辊64收取。超声波处理的网44经过一对辊66、68，这些辊同时或者附加具有切割网44的功能，例如在没有焊接或者无用的两侧上切割，另外，沿着网44的宽度方向还可以具有另外的切割刀，从而形成较小部分的超声波处理的网，它们由辊64卷起。在放大截面A中更详细地显示了未处理的网12进入超声波单元10的入口。可以看出，焊接砧角14通过其下端70与旋转鼓轮18上的突起24而形成间隙72。另外，可以看出，进入的网12明显比出来的超声波处理的网44厚。当进入间隙72中时，进入的网12被压缩，这从部分74和76即可看出。该压缩可以是自动进行的，或者是在另外的引导装置(未显示)的帮助下进行的。另外，焊接砧角14可以明显比突起24宽。在焊接砧角14的下表面70上通常没有任何结构。
在放大部分B中显示了超声波处理的网44的截面结构。网44的纤维已经在部分78处超声波连接，在网44的焊接部分和普通部分之间具有平滑的过渡区80和82。另外，可以看出，因为超声波处理，超声波处理的网44的厚度明显比原始的网12小。也可以看出，焊接部分78在两侧也就是上侧和下侧具有凹痕，尽管只有突起24是与网12在下侧接触的，但是产生了总体压缩，这导致了上部被压缩，从而在两侧80和82上观察到过渡区。
图8表示超声波设备的替代结构。同样，原始的网12由单元60获得，并引导至按相反结构画出的超声波10。旋转鼓轮1 8处于上侧，而焊接砧角14和相应的驱动单元62处于下侧。除了原始的未处理的网之外，主要的差别是通过使用分配辊86和两个引导辊88和90将第二层84引导至超声波设备10上。该附加的层84是一个结网，所述网可以通过超声粘接于其上。结网84和网12相连接，从而形成结构92，它由收取辊64以及引导辊66和68收取。
相对于图7所示实施方案的差异可以由放大部分C和D看出。原始网12以及结网84引导至焊接砧角和鼓18的突起24之间产生的间隙中，以形成层状体92。同样，可以在点74和76看见网12的引导和压缩。压缩主要发生在原始网12上，在超声波焊接过程中，结网84只发生轻微的压缩。放大视图D表示了与图7的视图B类似的结构，也显示了通过超声波焊接压缩的部分78以及过渡区域80和82。
图9表示超声波设备的第三种结构，其附图标记与前面的图相同。此处所增加的特征是从辊96提供的第三层94。这是稀松布层。在这种情况下，超声波设备10再次设置成与图7相同，这主要取决于加工中的可行性。部分E基本上分别与图7和8的部分A和C相似，部分F显示了具有三层结构，其中结网84、滤网12以及稀松布94全结合在一起而形成层状体98，它被辊64按照与上述同样的方式收取。应当指出，存在三种典型结构，但是可以考虑多种其他变化，例如含有纺粘纤维层或融吹纤维层的多个层。
图10提供了前述图的超声波设备的侧视图，显示了旋转鼓轮18，其轴20在下侧上，焊接砧角14以及驱动单元62在上侧上，它们所有都被设置成使得网12可以穿过其间。超声设备包括四个单独的超声振动设备100、102、104、106，它们彼此独立操作。它们中的每一个装在驱动单元62中，带有用于监测砧角和砧座之间间隙的传感器108以及驱动器110。传感器108和驱动器110通过电线112和114电连接至电气控制单元116，该单元确保间隙72保持在足够小的公差范围内，从而确保网44或层状体92、98的部件的超声波连接，另外防止砧角和砧座彼此接触。这些控制相对于每个单独的超声振动系统100、102、104、1 06独立操作。然后将控制单元116连接至中央电力供应单元118。
图11显示了单独的超声波振动系统，例如图10中的部件100。可以采用不同类型的控制，最优选的是所谓的力控制。该设备的两个主要目的是产生用于超声焊接的振动，并确保控制旋转鼓轮18和焊接砧角14之间的间隙72。如图10所示，驱动单元62包括传感器108和驱动器110。为了说明对间隙72的控制，图11中显示了详细的细节。驱动器110为焊接砧角14提供振动。另外，力传感器108与驱动器10接触或直接与焊接砧角14接触。其目的是为了检测焊接砧角对待连接材料的驱动力。该传感器可以是任何类型，例如某些压电传感器。该力信号通过电连接112传输至电气控制单元116。如果电气控制单元116识别出所测量的力小于预设的阈值，则整个系统包括驱动器110和传感器108在内通过由电线122电连接至电气控制单元116的驱动部件120而向下移动。驱动器110通过线路系统124连接，其连接方式是使得控制单元116和驱动器110之间可以相对移动。焊接砧角14也通过同样是弹性的线路126电连接至电气控制单元。旋转鼓轮18在其轴20上通过线路128连接至电气控制单元116。只要砧角14与突起或旋转鼓轮18的任何其他部分相接触，就会产生电短路，并通过线路126、128而得以检测。然后电气控制单元116确保恢复到最小间隙72。
根据本发明的方法，要超声波连接的材料经过间隙72(未显示，参见前图)，控制机构按照如下方式操作如果传感器109检测到力太低，则驱动器110通过驱动部件120向下移动，直至达到该力的阈值。当力过高时，按照相反方向进行同样操作。因此通过使用传统的电气控制系统，可以确保对间隙72的连续控制。另外，对焊接砧角14与旋转鼓轮18之间导电率的附加控制确保保持最小间隙，从而可以避免砧角和砧座彼此接触。
控制间隙的一种替代方法是通过设置在旋转鼓轮18内的传感器检测焊接砧角14以及旋转鼓轮18的表面之间的距离。控制间隙的方法的进一步细节参见WO96/14202。
在上述试样过滤器中，进行比较测量。
按照测试标准DIN 71 461第一部分对测量其效率。
如下进行效率的测量按照DIN 71 460的§4.4引入基于DIN ISO5011的试验用粉剂“粗粒”。在穿过所要测试的过滤器进入之前和之后用颗粒计数器测量该粉剂。这些颗粒计数器能够确定出至少在0.5-15微米的不同颗粒尺寸的颗粒。在该颗粒范围内的比率即为百分比效率。要考虑按照DIN 71 460，§1-4.4.2的所有规定。尤其重要的是，所要测试的过滤器对于不同实施例而言在如上所述的尺寸和结构方面是相同的。
可以从图12中获得这些结果。该图显示出与对比例相比较的实施例1、2和4。可以看出，对于颗粒尺寸在0.1-10微米的测试范围而言，效率可以提高10个百分点。
另外，与参考实施例相比针对所有4个实施例确定出所捕获的灰尘。同样在此情况下，根据试验标准DIN 71 460第一部分进行这些试验。
如下进行对捕获灰尘的测试。要考虑与捕获灰尘的确定相关的DIN 71 460第一部分的所有规定，尤其是§6.3。从初始压降开始进行该测量直到该压降分别增加到25、50、75和100Pa的水平上。在测试之前和之后对这些过滤器进行称重。在该特定情况下，要考虑实施例1-4和对比例之间的比值，并且确定出捕获灰尘相对于对比例的增加百分比。对于称重而言，还需适用DIN ISO 5011。
在表1中列出了这些结果，该表显示出与针型对比例相比的额外负载。不同步骤分别导致20、50、75和100Pa的压降增加。可以看出，实施例4获得了最显著的改进，该实施例不含稀松布层。
表1



本发明提供了一种驻极体无纺过滤介质，它包括由在无纺过滤网上分布的多个点处相互超声连接的充有静电的原纤化纤维形成的无纺过滤网，由所述点占据的总表面小于所述无纺过滤网表面的5％，并且每平方厘米的点数至少为2个。本发明还提供了一种生产驻极体无纺过滤介质的方法。