(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタカートリッジ用のメルトブローン成形された管状芯材であって、
前記管状芯材が濾過機能を有しない開放マトリックスを形成する連続長さの熱可塑性不織コードの管状本体から構成され、
前記熱可塑性不織コードが、多数の平面状かつリボン状のファイバー構造であり、該ファイバー構造は、多数のメルトブローン成形された連続長さの熱可塑性ファイバーがそれぞれの周辺表面の少なくとも長手方向の軸方向に延びた部分に沿って互いに実質的に並置された状態に溶融接合されている、メルトブローン成形された管状芯材。
【請求項２】
前記熱可塑性不織コードが約１００〜１５００μｍの間の公称横断面直径を有する、請求項１記載の管状芯材。
【請求項３】
前記熱可塑性不織コードが約２００〜９００μｍの間の公称横断面直径を有する、請求項２記載の管状芯材。
【請求項４】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％よりも大きい平均多孔度を有する、請求項１記載の管状芯材。
【請求項５】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％よりも大きい平均多孔度を有する、請求項４記載の管状芯材。
【請求項６】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％から約８０％までの平均多孔度を有する、請求項１記載の管状芯材。
【請求項７】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％から約６０％までの平均多孔度を有する、請求項６記載の管状芯材。
【請求項８】
前記熱可塑性不織コードがそれぞれの交差位置において、互いに熱接着している、請求項１記載の管状芯材。
【請求項９】
ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、アセタール、フルオロポリマー、ポリフェニレンスルフィド、生分解性ポリマー、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ビニリデンモノマーのポリマーおよびそれらの混合物から成る群から選択された熱可塑性ポリマーから前記熱可塑性ファイバーが形成されている、請求項１記載の管状芯材。
【請求項１０】
メルトブローン成形された管状芯材と、
前記管状芯材を囲む濾過媒体を含む少なくとも１つの環状濾過ゾーンと、を含み、
前記管状芯材が濾過機能を有しない開放マトリックスを形成する連続長さの熱可塑性不織コードの管状本体であり、
前記熱可塑性不織コードが、多数の平面状かつリボン状のファイバー構造であり、該ファイバー構造は、多数のメルトブローン成形された連続長さの熱可塑性ファイバーがそれぞれの周辺表面の少なくとも長手方向の軸方向に延びた部分に沿って互いに実質的に並置された状態に溶融接合されている、
フィルタカートリッジ。
【請求項１１】
前記濾過媒体が、連続長さの不織熱可塑性濾過ファイバーの本体を含む、請求項１０記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１２】
前記熱可塑性不織コードが約１００〜１５００μｍの間の公称横断面直径を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１３】
前記熱可塑性不織コードが約２００〜９００μｍの間の公称横断面直径を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１４】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％よりも大きい平均多孔度を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１５】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％よりも大きい平均多孔度を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１６】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％から約８０％までの平均多孔度を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１７】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％から約６０％までの平均多孔度を有する、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１８】
前記熱可塑性不織コードがそれぞれの交差位置において、互いに熱接着している、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１９】
ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、アセタール、フルオロポリマー、ポリフェニレンスルフィド、生分解性ポリマー、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ビニリデンモノマーのポリマーおよびそれらの混合物から成る群から選択された熱可塑性ポリマーから前記熱可塑性ファイバーが形成されている、請求項１０または１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項２０】
軸方向に回転するマンドレルに向かって連続長さの熱可塑性ファイバーをメルトブローン成形する工程と、
多数の隣接する熱可塑性ファイバーをそれぞれの周辺表面の少なくとも長手方向部分に沿って互いに実質的に並置された状態に溶融接合させることにより、多数の連続する長さの、平面状かつリボン状の熱可塑性不織コードを形成する工程と、
前記熱可塑性不織コードをマンドレルに堆積させ、フィルタ機能を有しない開放マトリックスを構成する管状不織本体を形成する工程と、
を備えた、メルトブローン成形された管状芯材を製造する方法。
【請求項２１】
前記マンドレルが表面の孔を含み、本方法が更に、これら表面の孔を通して加圧流体を外側に向ける工程を更に含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記マンドレルに堆積された前記熱可塑性不織コードをローラーに接触させる工程を更に含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
連続長さの熱可塑性ファイバーをメルトブローン成形する前記工程が、ダイのオリフィスを通して溶融状態の熱可塑性材料の流れを発生させ、連続長さの熱可塑性ファイバーを形成し、ローラーに対してダイを上流側に不整合状態に位置決めすることを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記熱可塑性不織コードが約１００〜１５００μｍの間の公称横断面直径を有するように、前記形成工程を実行する、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
前記熱可塑性不織コードが約２００〜９００μｍの間の公称横断面直径を有するように、前記形成工程を実行する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％よりも大きい平均多孔度を有するように、前記形成工程を実行する、請求項２０記載の方法。
【請求項２７】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％よりも大きい平均多孔度を有するように、前記形成工程を実行する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約３０％から約８０％までの平均多孔度を有するように前記形成工程を実行する、請求項２０記載の方法。
【請求項２９】
前記熱可塑性不織コードのマトリックスが約５０％から約６０％までの平均多孔度を有するように、前記形成工程を実行する、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記熱可塑性不織コードがそれぞれの交差位置において、互いに熱接着するよう、前記形成工程を実行する、請求項２０記載の方法。
【請求項３１】
ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、アセタール、フルオロポリマー、ポリフェニレンスルフィド、生分解性ポリマー、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ビニリデンモノマーのポリマーおよびそれらの混合物から成る群から選択された溶融状態の熱可塑性ポリマーを押し出すことを、前記形成工程が更に含む、請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の濾過技術に関し、より詳細には、円筒形の使い捨てフィルタカートリッジ、およびこのフィルタカートリッジが芯材と、この芯材を囲むメルトブローン成形された不織フィルタ媒体とを含むように製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メルトブローン成形された、不定（連続）長さのポリマーファイバーの不織本体から形成されたフィルタカートリッジは周知であり、流体濾過用途に広く使用されている。一般に、かかるメルトブローン成形されたフィルタカートリッジはメルトブローン成形ダイに関連するオフリフィスを通過するようにポリマーを押し出して、連続長さのファイバーを形成し、これらファイバーを軸方向に細長い回転中のマンドレルに向けることによって製造される。メルトブローン成形中、ファイバーを比較的細い径に細長化し、この細長化されたファイバーをマンドレル上にランダムに分散させるよう、溶融ファイバーに不活性ガス（例えば空気）の流れを作用させる。従って、時間が経過するとマンドレル上には凝固したランダムに絡み合った不織ファイバーの環状体が堆積する。従って、メルトブローン成形ダイに対してメルトブローン成形されたファイバーの堆積した本体を制御しながら、軸方向に移動させることにより、不定長さの円筒形フィルタカートリッジを連続して形成することが可能となっている。
【０００３】
過去において、別個の芯材と共に、または芯材を用いることなく、連続してかかるメルトブローン成形されたフィルタカートリッジを製造することが、これまで提案されている。例えば、チェパンスキーら(Szczepanski et al.)に付与された米国特許第5,340,479号（以下、チェパンスキーら米国特許第5,340,479号とする）により、芯のないメルトブローン成形されたフィルタカートリッジが知られている。このチェパンスキーらの米国特許第5,340,479号によれば、製造プロセス中にメルトブローン成形されたポリマーフィラメントをサポートするように働く回転中のマンドレルに対してポリマーファイバーの流れを向けることによって、芯のないのメルトブローン成形されたフィルタカートリッジが形成される。この結果得られるチューブ状フィルタ部分をその後、マンドレルから軸方向に引き抜くと、このフィルタ部分は不織ポリマーフィラメントの中心支持ゾーンと、この中心支持ゾーンを囲む不織ポリマーフィラメントの濾過ゾーンとを含むことになる。
【０００４】
別個の中心芯材を有する管状フィルタカートリッジも知られている。この点に関し、回転し、かつ軸方向に並進運動する芯材の上に、一般にポリマーファイバーの細長化された流れがメルトブローン成形され、この芯材の上にファイバーが堆積されて、不織ファイバー本体となることができる。こうして、芯材は製造プロセス中、およびフィルタカートリッジを使用場所に設置したその後の濾過中に、不織ファイバー本体に対する一体的な中心支持構造体を形成する。しかしながら、一体的な芯材と共に、かかるフィルタカートリッジを形成することは、連続製造方法の上で多少問題がある。
【０００５】
連続製造方法で一体的な別個の芯材を有するフィルタカートリッジを製造する技術として、いくつかの提案がある。例えばパル(Pall)に付与された米国特許第4,112,159号および同第4,116,738号（本書では各米国特許の全内容をレファレンスとして援用する）は、メルトブローン成形されたフィルタカートリッジを連続製造する間、プレフォームされ、接合された芯材がメルトブローン成形ダイに対してユニットとして回転し、かつ軸方向に移動できるよう、同軸状に互いに絡み合ったスペーサによりシーケンシャルにプレフォームされた芯材の端部と端部とを一時的に接合することを開示している。この溶融成形されたファイバー層は、その後、各端部の芯材を越えて延びるラップを残すよう、スペーサの中間点のまわりでカットされ、よって次に続くスペーサの芯部分を引き抜くことによって所定のフィルタ長さを引き出すことが可能となる。フィルタ長さから除いたスペーサを、上記パルの米国特許第4,112,159号および同第4,116,738号に開示されたプロセスで再使用することがおそらく可能である。
【０００６】
プレフォームされた芯材を使用する別の方法として、パルの米国特許第4,112,159号および同第4,116,738号は、連続回転管状押し出しダイにより現場で芯材を形成できることも開示している。従って、芯材は開口した中心通路により連続した長さとして管状に連続的に押し出しされる。メルトブローン成形されたファイバーを受ける前に、カット手段により押し出し成形された芯材に孔開けをするか、またはスリットを設け、複数の開口部を設けてこれら開口部を流体が通過し、コアの中心開口通路内に注入できるようにする。
【０００７】
パルの米国特許第4,112,159号および同第4,116,738号に開示されている技術には欠点がないわけではない。例えば、プレフォームされた芯材を端部から端部まで結合するための手段としてスペーサを使用する際、スペーサの中心点でメルトブローン成形されたファイバー媒体をカットし、フィルタカートリッジの最大長さをプレフォームされた芯材の長さに限定するよう、注意を払わなければならない。更に、メルトブローン成形されたファイバー媒体およびスペーサを完全に通過するようにカットすることはできない。その理由は、完全にカットした場合、スペーサが無駄になり、フィルタカートリッジの全体の製造コストが増すからである。他方、芯材を連続押し出しするには、回転可能な押し出しダイと芯孔開け設備とを必ず設けなければならず、このようなことは既にあらかじめ形成された芯材に関してコスト的に効果的ではない。
【０００８】
より最近では、モゼラックら(Mozelack et al.)に付与された米国特許第5,653,833号（本書ではこの米国特許の全内容をレファレンスとして援用する）により、プレフォームされた芯材を有する連続メルトブローン成形されたフィルタカートリッジを製造する技術が開示されている。モゼラックらに対するこの米国特許第5,653,833号によれば、芯材を互いに一体に合体するように、プレフォームした熱可塑性要素の端部と端部とを同軸状に摩擦溶着する。こうして、不定長さの、円筒形のメルトブローン成形されたフィルタカートリッジを連続製造する間、一体に同軸状に接合されたプレフォームされた芯材をメルトブローン成形ダイに対して１つのユニットとして回転し、横断させることが可能である。接合された芯材にポリマーファイバーをメルトブローン成形した後に、フィルタカートリッジのプレフォームを（好ましくはオンラインで）所望する長さにカットできる。
【０００９】
【発明の概要】
広義には、本発明は不定長さの連続した合成ポリマーファイバーの濾過機能を有しない自立した不織本体から形成された芯材と、不定長さの連続した不織合成ポリマーファイバーの本体から形成された少なくとも１つの環状濾過ゾーン層とを有するフィルタカートリッジおよびかかるフィルタカートリッジを製造する装置および方法に関する。
【００１０】
不織芯材は合成ポリマーファイバーの流れを形成マンドレルに向かってメルトブローン成形することにより、フィルタカートリッジ製造中に現場で形成することが最も好ましい。この芯材を形成するファイバーは、高度に開放性の横断面の不織マトリックス構造体を構成するのに十分な直径および／または密度を有する。このマトリックス構造体は正常な濾過状態では濾過機能を有しないが、製造中および濾過中に濾過ゾーンのファイバーを支持するのに充分な軸方向および径方向の剛性を芯材に与える。すなわち芯材は一旦形成されると、後にメルトブローン成形された濾過ゾーンファイバーを堆積できる形成マンドレルとなる。
【００１１】
重要なことに、濾過ゾーンを芯材上にメルトブローン成形する前に、芯材の不織ファイバー状の本体は完全に凝固していなければならない。すなわち本発明によれば、濾過ゾーンのファイバーは芯材に溶融接着する代わりに、芯材を形成するファイバー状本体に主に機械的に絡み合う。このように、仕上げられたフィルタカートリッジ製品内に芯材の比較的開放された気孔構造体を維持できる（すなわち濾過機能を有しない）。
【００１２】
メルトブローン成形されたファイバー状芯材を囲む不織メルトブローン成形された濾過ゾーンのファイバーから構成された、メルトブローン成形された環状層を有する不定長さの上流側フィルタカートリッジプレフォームから、所定長さのフィルタカートリッジをカットできる。本発明によれば、プレフォームに強制冷却空気を当て、よってその後のフィルタカートリッジのかなりの収縮を（完全に除去できないにしても）最小にすることによって、極めて正確な長さのフィルタカートリッジを得ることができる。更に、プレフォームの横方向にカッティングアセンブリが取り付けられるが、このカッティングアセンブリはカッティング動作中にプレフォームと共に速度が同期した状態で長手方向に移動できる。このように、プレフォームを極めて精密にカットできるので、フィルタカートリッジの正確な公称長さを得るのに必ずしも下流側方向にトリミングしなくてもよい。
【００１３】
本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明から、本発明の上記およびそれ以外の特徴および利点が明らかとなろう。
【００１４】
以下、添付図面を参照するが、種々の図面において、同様な参照番号は同様な構造的要素を示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
添付図面１は、本発明のフィルタカートリッジ製造装置ＦＣＡで使用できる好ましい機器の平面図を示す。これに関し、この装置ＦＣＡは一般に、芯材製造サブシステム１０と、濾過ファイバー製造サブシステム１００と、プレフォーム冷却サブシステム２００と、カットおよび移送サブシステム３００とを含む。一般に芯材サブシステム１０はある質量の不織ファイバーをメルトブローン成形し、円筒形芯材を形成するように働く。次に、濾過ファイバー製造サブシステム１００を通過するように、不織芯材が連続的に長手方向に横断し、このサブシステム１００で連続して回転し、長手方向に並進する芯材上に濾過ファイバーをメルトブローンし、芯材上に環状濾過ゾーンとして十分な径方向の厚みのメルトブローン成形された不織濾過ファイバーを形成する。濾過ファイバーのプレフォームは、次に冷却サブシステム２００を通過するように連続的に移動され、この冷却サブシステム２００においてプレフォームに低温の空気が向けられ、プレフォームを形成するファイバー全てが凝固し、（完全には防止できないにしても）その後の収縮を最小にするように冷却されることを保証する。冷却された濾過ファイバープレフォームは次に、カットおよび移送サブシステム３００内で所定長さに正確にカットされる。所定長さにカットされたフィルタカートリッジの各々は次に、所望するように、サブシステム３００によって製品収集ビンＰＣＢまたは下流の仕上げ／パッケージステーションＦＰＳのいずれかへ移送できる。
【００１６】
添付した図２Ａは芯材製造サブシステム１０および濾過ファイバー製造サブシステム１００を多少詳細に示している。芯材製造サブシステム１０に関して、（例えばフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの長手方向軸線および製造中のその移動軸方向に対して）長手方向に配置されたマンドレル１２はその近接端１２ａがベアリングブロック１４によってカンチレバー状にマシンフレームＭＦに取り付けられている。このマンドレル１２はモータ（図示せず）の出力スプロケット２２をマンドレル１２の端部１２ａによって剛性的に支持されたドライブスプロケット２４へ結合するドライブベルト２０によって、所定の回転方向に回転されるようになっている。
【００１７】
芯フィラメント押出機ＥＣにより、熱可塑性ペレットが溶融状態にされ、ポリマーラインＰＬ１を介して芯フィラメントダイアセンブリＤＣへ移送される。周知のように、押出機ＥＣからの溶融ポリマーは、メルトブローン成形ダイＤＣに関連する適当なサイズのオリフィスを通して押し出され、ファイバーを形成し、形成されたファイバーは空気流の助けによって回転中の成形マンドレル１２へ向けられる。従って、ダイＤＣから出されたファイバーはマンドレル１２上に収集され、芯材（図２Ａでは記号ＣＥとして点線で示されているが、図４および５も参照されたい）を形成するように、プレスローラー３０によってプレスされる。
【００１８】
プレスローラー３０は芯材形成中に芯材のファイバーに所望する圧力を加えるよう、空気圧シリンダアセンブリ３４によって、収集されたファイバーに接近したり、またはそれから離間するように移動できる。更にプレスローラー３０には、上流方向に多少テーパが付けられ、スピンドル１２の軸線に対して傾斜がついていることが好ましく、よってダイＤＣから出るファイバー流れの堆積によって製造される芯材ＣＥの厚み方向の大きさに適合するようになっている。こうして、ローラー３０の傾斜した配置はローラー３０の上流側端部とマンドレル１２の対向する表面との間に上流側ギャップを形成する。この上流側ギャップはローラー３０の下流側端部とマンドレル１２の対応する反対側の表面部分との間の下流側ギャップと比較して、より小さくなっている。
【００１９】
図２Ａに示されるように、ダイＤＣはプレスローラー３０に対して不整合状態（すなわち直接対向していない状態）となっていることが最も好ましい。このような不整合状態の結果、ダイＤＣから出されるファイバー流れの上流側部分はローラー３０に接触することなく、まずマンドレル１２の上に自由に堆積する。その後、ダイＤＣから出される上流側ファイバーのこのような最初の堆積部は（形成中の芯材ＣＥの下流側への軸方向の並進によって）ローラー３０の上流側端部とマンドレル１２との間の上流側ニップ空間を通過させられる。こうして、これら初期上流側ファイバーは完成時に芯材ＣＥの比較的スムーズな内側表面を形成する程度に圧縮される。ライン１２ｃにより、マンドレル１２の中空部内には正の圧力空気の流れが供給され、よってこの流れはマンドレル１２に芯材のファイバーが収集されるエリアにおてい、開口部を通って出る。この結果、加圧された空気は、ダイＤＣから出てマンドレル１２に収集されるファイバーの冷却と凝固を助け、更にこれによって濾過ファイバー製造サブシステム１０への軸方向の並進中に、マンドレル１２の自由ターミナル端部１２ｂから芯材ＣＥを除去することに役立つ。
【００２０】
メルトブローン成形ダイＤＣの下流側には芯材ドライブアセンブリ４０が設けられている。恐らくは、図３および４に、より明瞭に示されているように、ドライブアセンブリ４０は下方の被動ローラー４２と、一対の側方被動ローラー４４とを含む。ローラー４２とローラー４４のペアは芯材ＣＥの周辺のまわりで互いにほぼ等しく離間している。ローラー４２はマシンフレームＭＦの部品の一部に強固に固定されたベアリングブロック４２−１により、回転運動できるように取り付けられている。他方、ローラー４４の各々はベアリングブロック４４−１により回転運動できるように取り付けられており、これらベアリングブロック４４−１は次に取り付けプレート４４−２に強固に固定されている。これら取り付けプレート４４−２自身は軸４４−３により芯材ＣＥに接近したり、これから離間するように、枢動可能に取り付けられている。これら取り付けプレート４４−２は、シリンダ４４−５のアクチュエータアーム４４−４に接続されている。従って、シリンダ４４−５の作動により、プレート４４−２はそれぞれの軸４４−３を中心として枢動し、ローラー４４を芯材ＣＥに接近させたり離間させたりする。
【００２１】
ローラー４２および４４は、スプロケットとチェーンとのアセンブリ５０によって駆動され、アセンブリ５０は次に駆動モータ（図示せず）に作動的に接続されている。ローラー４４の回転軸は芯材ＣＥを押圧して、これを下流方向（すなわち図３の平面から上向き）に軸方向に並進させるよう、若干であるが有効なように傾斜されている。従って、現場でプレフォームされる芯材ＣＥは、マンドレル１２の自由ターミナル端部１２ｂから（ローラー４４の傾斜角度および／または回転速度によって決定される）所定の速度で連続的に引き出され、下流側の濾過ファイバー製造サブシステム１００へ移送される。すなわちドライブアセンブリ４０の下流側にて、芯材ＣＥはサブシステム１００内の濾過ファイバーのメルトブローン成形中に形成用マンドレルおよび単独の支持手段として働く。マンドレル１２のターミナル端部１２ｂと残りの剛性上流側形成部分１２ｄ（すなわちサブシステム１０において芯材のファイバーがメルトブローンされる先のマンドレル１２の部分）との間には、ボールジョイントカップリング１２ｃが設けられている。従って、このボールジョイントカップリング１２ｃは上流側形成部分１２ｄの軸線に垂直な２本の軸線を中心として、ターミナル端部１２ｂを回転角方向に自由に移動することが可能である。かかる運動の自由度は始動中に形成される初期の（および一般には未完成の）芯材部分がローラー４２ｃおよび／または４４と接触状態に維持できるようにする上でシステムの始動中に特に重要である。
【００２２】
図１０Ａおよび１０Ｂの顕微鏡写真に示されるように、芯材ＣＥはメルトブローン成形されたリボン状のコードの不織本体から構成される。すなわちこれらリボン状コードは多数の小径の連続した長さのメルトブローン成形されたファイバーから構成され、これらファイバーはそれぞれの周辺表面の少なくとも長手方向部分に沿って互いにほぼ並置された状態で合体している。従って、「コード」なる用語は、多数の個々の連続長さのメルトブローン成形されたファイバーが、ファイバーの長手方向に沿った、軸方向に延びた位置にて互いに溶融接合され、よって個々のファイバーがほぼ並置された状態にあり、リボン状の（例えば、ほぼ平面状の）多数のファイバー構造を形成するように、互いに離間できないようになっていることを意味する。芯材ＣＥ内のこれらコードは、芯材ＣＥが特に冷却後にかなり剛性となるように、それぞれの交差点において互いに熱接合されてもいる。
【００２３】
これらリボン状コードの公称（呼び）直径（すなわちコードの横断面の幾何学的形状を完全に描くか、境界を定める１つの円の公称横断面直径）は、約１００〜１５００μｍの間にあり、約２００〜９００μｍの間にあることが好ましい。従って、これら不織コードは比較的開放状態のマトリックスを形成し、このマトリックスは約３０％よりも大きい、一般には約５０％よりも大きい平均多孔度（空隙容積）を有する。特に本発明に係わる芯材ＣＥの好ましい平均多孔度（空隙容積）は、約３０〜８０％の間、より好ましくは約５０〜６０％の間となる。
【００２４】
芯材ＣＥの極めて多孔性の構造および芯材の構造から生じる極めて大きい孔径によって、この芯材は基本的には濾過機能を奏しない。すなわち「濾過」なる用語は毎分２.５ガロン（ｇｐｎ）（毎分約９.４６Ｌ）が流れ、２００ｐｐｍの粒状汚染物（粒子の少なくとも５０容積％は約６５μｍ以上の平均粒径を有する）が１.０７インチ（約２．７ｃｍ）の内径（ＩＤ）×１.５インチ（約３．８１ｃｍ）の外径（ＯＤ）×１０インチ（約２５．４ｃｍ）の長さの寸法の芯材のコア壁を通過した少なくとも約３０分後に、差圧（ΔＰ）がかなり増加することが観察されることを意味する。従って、上記条件に従って芯材の壁を流体が通過して流れた３０分後に、実質的な差圧が観察されていない場合は、実質的に「濾過」は行われない。すなわち差圧が実質的に増加しないことは、芯材のファイバーマトリックス内に最小量の（濾過が行われる場合）粒子しか捕捉されないことを意味する。
【００２５】
上記のように、芯材ＣＥは濾過ファイバー製造サブシステム１００に対して連続して下流側へ移送される。特に濾過ファイバーはサブシステム１００に位置する連続して（かつ同時に）回転し、軸方向に並進する芯材へ濾過ファイバーがメルトブローンされる。この濾過ファイバー製造サブシステム１００は、バルボザ他(Barboza et al.)に付与された米国特許第5,591,335号（本書ではこの米国特許の全内容をレファレンスとして援用する）に従うものであることが最も好ましい。すなわち数個（例えば添付図面に示された実施例の場合３個）の溶融成形フィルタファイバーダイ（ＤＦ１〜ＤＦ３）には、それぞれ押出機ＦＥ１〜ＦＥ３からの溶融状態の熱可塑性ポリマー材料が供給される。少なくとも１つの別の溶融成形ダイＤＦ４には、それに関連する押出機ＦＥ４からの溶融状態の熱可塑性ポリマーの別個の流れが供給される。従って、ダイＤＦ４から出されるフィラメント流は移送ローラー１０２に入射し、ローラーはこれら流れをダイＤＦ１、ＤＦ２およびＤＦ３から出されるファイバーの流れのうちの少なくとも１つと同じ位置に配置される。例えば、図示した実施例では、ダイＤＦ４によって形成されるファイバーはダイＤＦ２によって形成されるファイバーに実質的に合流され、当然ながらダイＤＦ４の位置はかかるファイバーの位置を変えるように移動できることが認識できよう。
【００２６】
従って、この結果得られるフィルタカートリッジプレフォーム（図２Ａでは記号ＦＣＰとして仮想線で示されている）は、ダイＤＦ１〜ＤＦ３が出力するファイバーのファイバー特性に対応する濾過ファイバーの環状バンドまたはゾーンを含むことが最も望ましい。これら環状バンドまたはゾーンのうちの少なくとも１つにおいて、ダイＤＦ４から出力される別のファイバーは濾過ファイバーと同じ位置に配置される。従って、最も好ましくは、フィルタカートリッジのプレフォームＦＥＰ（および後により詳細に後述するように、このプレフォームから剪断されるフィルタカートリッジ）は、ある環状ゾーンから別の環状ゾーンとの間のファイバー特性の差により、深度フィルタ特性を示す。更に、所望すれば、多数の濾過ゾーンで支持ファイバーを同じ位置に位置決めできる。しかしながら、本発明は深度フィルタカートリッジの製造に限定されるものでないと理解すべきである。すなわち、濾過ファイバーの単一の環状の層を、単一のメルトブローン成形ダイによって芯材ＣＥ上にメルトブローンしてもよい。言うまでもなく、本発明の装置および製造技術を当業者が使用すれば、多数の変形例および均等なフィルタカートリッジ構造を設計することが可能である。
【００２７】
本発明によれば、メルトブローン成形できる実質的に任意の熱可塑性ポリマーを使用できる。かかるポリマーは、例えばポリオレフィン（例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリマーおよびコポリマー）、ポリアミド（例えばナイロン６、ナイロン６,６およびその他のナイロン）、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートなど）、アセタール、フルオロポリマー（例えばエチレン−クロロトリフルオロ−エチレン）、ポリフェニレンスルフィド、生分解性ポリマー（例えばポリ（ラクチド））、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスチレン、ビニリデンモノマー、例えば塩化ビニール、酢酸ビニール、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルなどのポリマーおよびそれらの混合物でよい。ポリオレフィン、ポリエステルおよびナイロンが特に好ましい。これら熱可塑性のメルトブローン成形可能なポリマーは未処理のポリマーでもよいし、リサイクルされたポリマーでもよいし、また、かなりの量のリサイクルされたポリマーを含んでいてもよい。
【００２８】
濾過ファイバー製造サブシステム１００において、濾過ファイバーをメルトブローン成形した後、にフィルタカートリッジプレフォーム（以下、ＦＣＰと称す）は添付図面２Ｂおよび５により詳細に示された冷却サブシステム２００内へと連続して軸方向に並進し、このサブシステムを通過する。図示するように、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰは（例えばプレフォームＦＣＰの軸方向の運動に対して）横方向に離間した一対の平行な支持ローラ２０２によって支持されている。空気ダクト２０４は従来の空気冷却器（図示せず）から遷移プレナム２０６、２０８をそれぞれ介して、プレナムＦＣＰの下面に冷却された空気を供給する。
【００２９】
おそらくは添付図面５に、より明瞭に示されているように、プレナム２０８は対向する側壁２０８ａ、２０８ｂを含み、これら側壁はプレフォームＦＣＰに向かって上方かつ内側に収束し、プレフォームの長手方向軸線に対して平行に配置されている排出スロット２０８ｃとして終わっている。従って、排出スロット２０８ｃはローラー２０２に支持されているプレフォームＦＣＰに隣接して位置している。排出ノズル２０８ｃとプレフォームＦＣＰとの間にはスクリーン部材２１０が挟持されており、プレナム２０８に異物が侵入することを防止している。プレフォームが連続して回転し、支持ローラー２０２に沿って長手方向に並進運動する際に、実質的に更なる処理の前に、冷却された空気はプレフォームＦＣＰを形成するファイバーを冷却する。この結果、プレフォームＦＣＰがいったん冷却サブシステム２００を離れると、プレフォームＦＣＰおよびこれからカットされたフィルタカートリッジは寸法の収縮は最小に押さえられる。
【００３０】
プレフォームＦＣＰは冷却サブシステム２００から添付図面図２Ｃおよび２Ｄにより詳細に示されている、カットおよび移送サブシステム３００内に軸方向に連続的に排出される。より詳細には、プレフォームＦＣＰの外周にはドライブアセンブリ３０２に係合している。これまで説明した芯材ドライブアセンブリ４０と同じように、このプレフォームドライブアセンブリ３０２は下方の支持ローラー３０４と一対のローラー３０６とを含む。これらローラー３０４および３０６は、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの周辺のまわりで互いに離間している。ローラー３０６はシリンダ３０６−１およびそれらのそれぞれのアクチュエータアーム３０６−２により、プレフォームＦＣＰに接近したり、離間するように移動できる。ローラー３０４および３０６はこれまで説明したローラー４２および４４と同じように駆動され、プレフォームＦＣＰを同じ回転方向かつ同じ回転速度で回転させる。更に、ローラー３０４および３０６の軸線はそれぞれのローラーの回転によってフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰがほぼ一定速度で連続して軸方向下流側に移動されるよう、若干かつ効果的に傾いている。
【００３１】
プレフォームＦＣＰは、一対の横方向に離間した支持ローラー３０８−１および３０８−２によってドライブアセンブリ３０２の下流側が支持されている。支持ローラーの各々はそれぞれの長手方向軸線を中心に回転運動できるように支持されている。ローラー３０８−１、３０８−２の上流側端部の近くにカットアセンブリ３１０が位置しており、プレフォームＦＣＰを所定の長さにカットし、プレフォームからフィルタカートリッジを形成するようになっている。特に、カットアセンブリ３１０は回転ソー（鋸）３１２を含み、この回転ソーは回転運動し、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰに接近したり離間したりできるよう、カートリッジアセンブリ３１４に取り付けられている。従って、ソー３１２がプレフォームＦＣＰに向かって進むと、ソーはプレフォームの長手方向軸線に対して横方向の平面に沿ってプレフォームを剪断する。従って、プレフォームの上流側部分から剪断されたプレフォームの下流側部分は、フィルタカートリッジＦＣ（例えば図７Ａ〜７Ｄ参照）となり、このフィルタカートリッジＦＣは所望すれば別の処理をする（例えばカートリッジにエンドキャップを取り付けたり、カートリッジの端部を化粧仕上げしたり、および／または販売のためにパッケージングする）ことができる。
【００３２】
ソー３１２はモータ３１６により高速で駆動される。ソー３１２とカートリッジアセンブリ３１４とモータ３１６はひとまとめにプラットフォーム３１８に取り付けられており、全アセンブリを軸方向に連続並進運動するプレフォームＦＣＰに対して軸方向に平行に移動できるようにしている。この移動の目的については、後により詳細に説明する。
【００３３】
カッティングアセンブリ３１０の下流側には速度センサアセンブリ３２０が設けられている。一般に、より詳細に後述するように、速度センサアセンブリ３２０はフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの軸方向下流側への並進運動の速度を検出し、これによりカットアセンブリ３１０およびこのカットアセンブリに支持されているソー３１２をプレフォームＦＣＰに従属させ、このプレフォームと同じ軸方向の並進速度で移動させることが可能となっている。従って、このように軸方向に並進運動できないカッティングアセンブリを使用している場合と比較して、極めて正確な仕上げ長さのフィルタカートリッジを製造できる。
【００３４】
速度センサアセンブリ３２０は支持フレーム３２２を含み、この支持フレーム３２２はネジ切りされた制御ロッド３２４にネジ結合されている。従って、制御ロッド３２４が一方向または別方向に回転すると、支持フレーム３２２は、異なる上流側位置と下流側位置との間でフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの長手方向軸線に平行に移動される。ガイドロッド３２６に沿って支持フレーム３２２の前方部分３２２−１も独立して移動自在となっている。この前方部分３２２２−１はセンサヘッドを支持しており、このセンサヘッドはフィルタカートリッジのプレフォームＦＣＰに対して同軸状に取り付けられており、上流側方向、すなわち後方に突出している。
【００３５】
従って、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰのターミナル端部は制御ロッド３２４および支持フレーム３２２を介し、公称下流側位置に位置するセンサヘッド３２８に、所定時間に接触し、よってその後、プレフォームＦＣＰの連続する軸方向の並進運動によって支持フレーム部分３２２−１はガイドロッド３２６に沿って軸方向下流側方向に駆動される。支持フレーム部分３２２−１の軸方向の運動は適当なリニア距離センサ３２０−１によって測定され、この距離センサはフレキシブルケーブルチェース３３０内に収納されているケーブルを介し、プログラマブルコントローラＰＣ（図１参照）に位置および速度信号を送信する。次に、これら位置および速度信号はコントローラＰＣによって使用され、カッティングアセンブリ３１０の運動を附勢し、かつコーディネートし、正確な長さのフィルタカートリッジがプレフォームＦＣＰからカットされることを保証する。
【００３６】
プレフォームＦＣＰからフィルタカートリッジＦＣが一旦剪断されると、このフィルタカートリッジは連続軸方向並進運動のプレフォーム通路から外れるように移送しなければならない。この機能を奏するために、サブシステム３００には複数の細長い移送アーム３４０が設けられており、これら移送アームはプレフォームＦＣＰの軸方向通路の横方向下方に配置されている。ローラー３０８−２の各端部はピボットアーム３４８に取り付けられており、このため、これらピボットアームにより、一対のローラー３０８−１、３０８−２がひとまとめとなってこれらローラーの間にフィルタカートリッジを支持する、図２Ｃに示されるような支持状態とフィルタカートリッジが重力によって移送アーム３４０の待機グリップフィンガー３４０−１（図７Ａ参照）の間に落下できるように、ローラー３０８−１と３０８−２との間の空間が十分に広がる、非支持状態との間でローラー３０８−２が枢動できるようになっている。
【００３７】
プレフォームＦＣＰから剪断されたフィルタカートリッジＦＣは、次に端部仕上げステーション３５０へ移送される。この端部仕上げステーションは図２Ｄに、より明瞭に示されている。特に、ローラー３０８−１、３０８−２の直下のピックアップ位置からフィルタカートリッジＦＣを搬送する移送アーム３４０は、支持ロッド３４２（図６Ａ〜６Ｄ）を中心として仕上げ位置まで約１８０度枢動する。仕上げ位置では軸方向に対向する対の超音波溶接ホーン３５２と３５４との間にフィルタカートリッジＦＣが位置する。下流側超音波溶接ホーン３５４は、ネジ切りされた制御ロッド３５８に自らネジ結合された支持フレーム３５６に取り付けられている。制御ロッド３５８は適当なステップモータ３６０によって回転できる。従って、制御ロッド３５８が所定の一回転方向または別の回転方向に回転されると、超音波溶接ホーン３５４は上流側ホーン３５２に軸方向に接近したり、または離間するように移動される。可撓性ケーブルチェース３６２を介し、部品に制御ケーブルを配線してもよい。
【００３８】
添付図面６Ａ〜６Ｄに、より明瞭に示されているように、移送アーム３４０の各々は支持ロッドの長手方向軸線を中心として枢動運動できるよう、フィルタカートリッジプレフォームに平行に配向された支持ロッド３４２に取り付けられている。更に、移送アーム３４０間の間隔は、制御ロッド３４４、３４６によって変更自在である。特に移送アーム３４０の最も下流側のアームは制御ロッド３４４にネジ接続されているが、移送アーム３４０のうちの中間アームは制御ロッド３４６にネジ接続されている。しかしながら、移送アーム３４０の最も上流側のアームは制御ロッド３４４にネジ接続されておらず、代わりに移送アーム３４０のうちの中間アームおよび下流側アームの運動にもかかわらず、静止（固定）位置のままである。
【００３９】
個々の移送アーム３４０の間で比例するスペースを得るために、制御ロッド３４６の単位長さ当たりのネジの回転数は、制御ロッド３４４のネジの回転数の２倍となっている。更に、制御ロッド３２４と３４４と３５８との単位長さ当たりのネジの回転数は同じである。従って、ネジ切りされた制御ロッド３２４、３４４および３５８が一回転するごとに、これにネジ接続されている関連する構造体は同じ直線状距離だけロッドに沿って軸方向に並進する。しかしながら、制御ロッド３２４、３４４および３５８の単位時間当たりの回転数と比較して、単位時間当たり同じ回転数だけ制御ロッド３４６が回転すると、中間移送アーム３４０は下流側アーム３４０の直線状距離の約半分（同様に、センサヘッド３２８および超音波溶接ホーン３５４の直線状距離の半分）の直線状距離だけ、軸方向に移動されるにすぎない。従って、このようにプレフォームＦＣＰからカットされるフィルタカートリッジＦＣの長手方向の寸法にもかかわらず、移送アームの間の直線状のスペースは比例して一定のままであることが理解できよう。従って、本発明はプレフォームＦＣＰからカットしたいフィルタカートリッジＦＣの実質的に任意の長さに適合できる。
【００４０】
添付図面６Ａ〜６Ｄは、極めて正確な長手方向の寸法を有するフィルタカートリッジＦＣをフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰから剪断するために、上記構造が採用する作動シーケンスを略図で示している。特に図６Ａに示されるように、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰは先に説明したように矢印Ａ１が示すような下流側の軸方向に連続的に並進される。従って、プレフォームＦＣＰの下流側ターミナル端部は、図示するようにレディ位置に位置決めされたセンサヘッドに連続して接近する。
【００４１】
センサヘッド３２８に接触するプレフォームＦＣＰの下流側ターミナル端部の実質的にすぐ上において、スタビライザアセンブリ３７０はプレフォームＦＣＰの上流側部分に係合するように前進させられる。特に図６Ｂに示されるように、このスタビライザアセンブリ３７０のスタビライザフィンガー３７２およびスタビライザローラー３７４は、ガイドロッド３７０−３を介した前方への運動、次にガイドロッド３７０−４を介した下方への運動により、プレフォームＦＣＰの上流側部分に係合される。スタビライザアセンブリの運動はガイドロッド３７０−３および３７０−４に沿ったプレフォームＦＣＰに対するスタビライザフィンガー３７２の運動を制御するよう、それぞれ電気精密モータ３７０−１および３７０−２を使って行うことが最も好ましい。スタビライザアセンブリ３７０はカット動作中にフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰが横方向にずれるのを防止する。すなわちローラー３７４およびフィンガー３７２とプレフォームＦＣＰとの間の接触は、ソーブレード３１２−１のカット動作によりプレフォームＦＣＰが軸方向の並進路から横方向に押されるのを防止し、プレフォームＦＣＰは長手方向軸線を中心として回転できるようにしている。換言すれば、フィンガー３７２はプレフォームＦＣＰの周辺まわりでスタビライザカラーとなり、これらフィンガーは回転運動および軸方向の運動を制限しない。
【００４２】
添付図面６Ｃは点線で示されるセンサヘッド３２８の位置と実線で示されるセンサヘッド３２８の位置との間の位置の変化によって示されるような、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰのターミナル端部の連続前進運動によってセンサヘッド３２８が軸方向下流側方向に多少連続して変位した状態を示している。この軸方向の変位の間、センサヘッドに作動的に関連している適当な距離測定センサ３２０（図２Ｃ参照）により、センサヘッド３２８から信号が発生され、この信号はコントローラＰＣ（図１参照）へ供給される。コントローラＰＣはこれら距離測定値をサンプリングし、よって連続的に前進しているプレフォームＦＣＰの軸方向の変位速度を示す速度信号を発生する。このような速度の測定が行われると、次にコントローラＰＣはカッターアセンブリ３１０を作動させ、実質的に同じ直線前進速度（図６Ｄ内に矢印Ａ２）にてカートリッジ３１８を連続して前進するプレフォームＦＣＰと平行に移動させる。かかる軸方向の変位と同時に、図６Ｄ内の矢印Ａ３が示すように、ソー３１２および関連するブレード３１２−１がプレフォームＦＣＰに向かって前進し、このプレフォームをカットし、よってこのプレフォームから所望する長さのフィルタカートリッジＦＣを剪断するように、コントローラはカッターアセンブリも附勢する。このようなカッターアセンブリ３１０の軸方向の同時変位は、各カットサイクルでソーブレード３１２−１がプレフォームからフィルタカートリッジＦＣの再現可能な長さを確実かつ正確にカットすることを保証する。一旦カット作業が完了すると、図６Ａに示されるように、構造体は移動して静止状態となり、別のカットサイクルを待つ。
【００４３】
プレフォームＦＣＰからのフィルタカートリッジＦＣの剪断によって、図７Ａ〜７Ｄを参照して説明するような移送サイクルが附勢される。すなわち、これまで説明したようなプレフォームＦＣＰからのフィルタカートリッジＦＣの剪断の直後に、図７Ａに示されるような構造部品の状態に達する。その後、図７Ｂに示されるように、新しくカットされたフィルタカートリッジＦＣが重力により移送アーム３４０の待機グリッパーフィンガー３４０−１内に落下するように、支持ローラー３０８−２はピボットアーム３４８を介して枢動する。
【００４４】
グリッパーフィンガー３４０−１はフィルタカートリッジＦＣを受けるための図７Ａに示される開状態から、フィルタカートリッジＦＣを強固にグリップするための図７Ｂに示される閉状態に移動することが理解できよう。従って、フィルタカートリッジＦＣは、まず開いたグリッパーフィンガー３４０−１内に落下することができ、次にグリッパーフィンガーはフィルタカートリッジＦＣを確実にグリップするように閉じ、その後の移送を可能にする。フィルタカートリッジＦＣがグリップされる前に、このカートリッジの両端部は位置決めフランジ３４１によって同時にプレスされ、フィルタカートリッジＦＣがグリッパーフィンガー３４０−１に対して確実かつ正確に位置決めされることを保証する。
【００４５】
次に、移送アーム３４０はグリップしたフィルタカートリッジＦＣを約１８０度（図７Ｃにおける矢印Ａ４）だけ回転させ、図７Ｃに示されるように超音波ホーン３５２と３５４との間の軸方向整合位置へ移動させる。これら超音波ホーンは電気または液圧アクチュエータ３５２−１、３５４−１により、それぞれフィルタカートリッジＦＣの各端部に軸方向に係合するように移動され、その後、フィルタカートリッジＦＣの化粧仕上げされた端部を設けるよう（例えばカット作業後に存在し得るゴミおよび／または緩んだファイバーを除くように）附勢される。
【００４６】
フィルタカートリッジの両端部が超音波溶接ホーン３５２、３５４によって化粧仕上げされると、アクチュエータ３５２−１および３５４−１はそれぞれホーン３５２、３５４の各々を後退させ、移送フィンガー３４０−１は再び開状態となるように移動される。従って、この動作によって端部が化粧仕上げされたフィルタカートリッジＦＣは、重力により落下でき（図７Ｃにおける矢印Ａ５）、フィルタカートリッジＦＣを下流側の仕上げ／パッケージステーションＦＰＳ（図１参照）へ移送するコンベア３８０に載ることができる。これとは異なり、図７Ｄに示されるようにフィルタカートリッジＦＣが重力によって回転して移送プレート３８４の上に載り、最終的にフィルタ収集ビンＦＣＢ（図１参照）に載るように、偏向プレート３８２をシリンダ（図示せず）によって持ち上げてもよい。フィルタカートリッジＦＣが一旦解放されると、移送アーム３４０はそれらのグリッパーフィンガー３４０−１が開状態となっている、図７Ａに示されるような初期静止位置へ戻るように枢動する。
【００４７】
上に簡単に述べたように、カッティングおよび移送アセンブリ３００における構造部品は、所望する異なる長さのフィルタカートリッジに適合できるよう、比例した直線距離だけ長手方向に移動できる。かかる部品がこのような機能を奏する態様は、添付図面８Ａ〜８Ｃに略図で示されている。これに関し、図８Ａはセンサヘッド３２８、移送アーム３４０および超音波ホーン３５２、３５４が全てレディ状態となる初期の非作動状態を示す。制御ロッド３２４、３４４、３４６および３５８の各々に接続されている精密電動モータ（図示せず）が作動すると、各ロッドは時間当たり同じ回転数で回転させられる。このように、制御ロッド３２４、３４４および３５８における単位軸方向長さ当たりのネジの回転数は同じであるので、センサヘッド３２８、移送アーム３４０のうちの最も下流側のアームおよび超音波ホーン３５４は、それぞれの制御ロッドに（およびフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの軸方向長さに対して）平行に、同じ軸方向距離だけ移動する。しかしながら、制御ロッド３４６は制御ロッド３２４、３４４および３４８と比較して単位軸方向長さ当たりのネジの回転数が倍となっているので、移送アーム３４０のうちの中間アームは同時にセンサヘッド３２８、移送アーム３４０のうちの最も下流側のアームおよび超音波ホーン３５４の軸方向長さの半分の軸方向距離だけ移動する。この結果、センサヘッド３２８、移送アーム３４０および超音波ヘッド３５４は、図８Ｂおよび８Ｃにそれぞれ示されるような、より短いフィルタカートリッジＦＣ’およびより長いフィルタカートリッジＦＣ”に適合するように比例して位置決めされる。
【００４８】
従って、このように本発明は、種々の長さのフィルタカートリッジＦＣを製造できる。このような種々の異なるフィルタ媒体の上流側の機能と結合された機能によって、種々のフィルタ機能を有する多数の仕上げられたフィルタカートリッジ製品を製造できるようになっていることを意味する。更に、上流側フィルタ媒体の溶融スピニング作動を中断することなく、フィルタカートリッジの長さを変更できるので、このことはあるフィルタカートリッジ製品タイプから別のフィルタカートリッジ製品のタイプに変えたい場合、廃棄量が極めて少なくなることを意味している。
【００４９】
（例えば保守のためにソーブレード３１２−１を交換したり、目立て作業をする際に生じるような）カッティングアセンブリ３１０が作動できない場合、フィルタカートリッジプレナム搬送路の下流側端部に補助カッティングステーション４００を設ける（図１参照）。この補助カッティングステーション４００は添付図９により詳細に示されている。一般にカッティングアセンブリ３１０を作動させない時間中は、上流側の処理ステーション１０、１００および２００を停止させないことが重要である。かかる状況では、フィルタカートリッジプレナムＦＣＰの通路から外れるように、センサヘッド３２８が枢動し、これによってフィルタカートリッジプレナムＦＣＰは軸方向カッティングステーション４００に進入するよう、軸方向に並進運動可能となる。
【００５０】
フィルタカートリッジプレナムＦＣＰは補助カッティングステーション４００において一対の支持ローラー４０２、４０４によって支持される。カッティングブレード４０８の上流側には上方カラー４０６−１および下方の固定カラー４０６−２を有するカラーアセンブリ４０６が設けられる。上方カラー４０６−１は下方カラー４０６−２に接近したり離間するように移動自在であるが、下方カラー４０６−２、従って上方カラー４０６−１はガイドロッド４１０にスライド可能に取り付けられており、フィルタカートリッジプレナムと共にカラーアセンブリ４０６を軸方向に移動できるようにしている。接触ローラー４１２、４１４には上方カラー４０６−１および下方カラー４０６−２の各々がそれぞれ設けられており、プレフォームＦＣＰをカラーアセンブリ４０６によってグリップしながら、これを連続して回転できるようにしている。
【００５１】
使用中、位置センサ４２０が検出するカッティングブレード４０８を越えてフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰのターミナル端部が、前進すると、コントローラＰＣによって制御信号が発生され、この制御信号は上方カラー４０６−１を下方カラー４０６−１に向けて移動させる。従って、上方カラー４０６−１および下方カラー４０６−２はフィルタカートリッジプレフォームを回転自在にグリップし、カッティングシーケンス中、これらカラーはカートリッジプレフォームと共に軸方向に並進される。カッティングブレード４０８はカラーアセンブリ４０６に接続されているので、軸方向に並進運動し易くなっている。フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰが上方カラー４０６−１および下方カラー４０６−２によって一旦グリップされると、コントローラＰＣはカッティングブレード４０８に作動的に接続されているエアシリンダ（図示せず）にコマンド信号を発生し、カッティングブレード４０８を上昇させ、フィルタカートリッジプレフォームに接触させる。カッティングブレード４０８のこのような上方への移動およびフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの回転運動によって、カッティングブレード４０８は物理的にカートリッジプレフォームをカットし、よってフィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの下流側部分を残りの上流側部分から剪断する。次に、フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの剪断された下流側部分は待機収集ビンなどに重力で落下できる。
【００５２】
フィルタカートリッジプレフォームＦＣＰの剪断された下流側部分が、残りの上流側部分の通路内にもはや存在していないことを、位置センサのうちの下流側センサが検出する。この結果、コントローラＰＣはカラーアセンブリ４０６およびカッティングブレード４０８の位置を次のサイクルの全部のためにリセットする信号を発生する。主なカッティングアセンブリ３１０が使用状態に戻るまで、必要に応じてこのプロセスを繰り返すことができ、使用状態に戻った場合、フィルタカートリッジＦＣを得るための、これまで説明した通常のカッティング方法を実行する。オペレータのために、作動中にカラーアセンブリおよびカッティングブレード４０８を囲む透明なシュラウドアセンブリ４２２を設けてもよい。
【００５３】
次の非限定的な実施例を参照することによって、更に本発明について理解できよう。
【００５４】
【実施例】
０.０１５インチ（約０．３８ｍｍ）径の８８個のポリマー押し出しオリフィスおよび０.０７５インチ（約１．９ｍｍ）の空気ギャップを含む従来の６インチ（１５．２４ｃｍ）幅のメルトブローン成形ダイを用いて、メルトブローン成形芯材を製造した。このダイは芯材形成マンドレルから８.５インチ（約２１．６ｃｍ）の位置に設けられていた。ダイの先端がダイの面から０.０１インチ（０．２５４ｍｍ）だけ延びるように、ダイアセンブリ内にエアナイフが設けられていた。使用したポリマーは供給時に３８ｇ／１０分の溶融流量と、０.９０４ｇ／ｃｍ  の密度を有するポリプロピレンホモポリマー材料（Ａｍｏｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙのグレード７９５６）であった。１５５ｇ／分の流量で従来の押出機および計量ポンプによってダイへ４２５°Ｆ（約２１８°Ｃ）の温度の溶融状態のポリマーを供給した。１.８ｐｓｉの圧力および３９０°Ｆ（約１９９°Ｃ）の温度でダイへ加熱された圧縮空気も供給し、ファイバーを減衰し、ファイバーをマンドレルへ送った。１７２ｒｐｍの回転速度でマンドレルを駆動した。この回転速度は、芯材ドライブローラーのカント角度および速度（１７２ｒｐｍ）と組み合わさって、芯材の軸方向並進速度を毎分３７.５インチ（約９５．２５ｃｍ）とした。
【００５５】
この結果得られた芯の寸法は、１.０７インチ（約２．７ｃｍ）の内径×１.３８インチ（約３．５ｃｍ）の外径、および１インチ（２．５４ｃｍ）長さ当たり４.１ｇの重量であった。この実施例で製造された芯材の２０倍および３５倍で撮影した写真を、それぞれ図１０Ａおよび１０Ｂに示す。
【００５６】
以上で、最も実用的で好ましい実施例と現段階で考えられる実施例に基づき、本発明について説明したが、本発明は開示された実施例のみに限定されるものでなく、むしろ特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例および均等な構造を含むものであると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる好ましい装置の一例の略平面レイアウト図である。
【図２】  図２Ａは中心芯材およびこの部材の上の不織濾過ファイバーの環状ゾーンを形成するために使用される、本発明に係わるメルトブローン成形サブアセンブリの、多少拡大した平面図である。
図２Ｂは本発明に係わる冷却サブアセンブリの多少拡大した平面図である。
図２Ｃは本発明に係わるフィルタカートリッジカッティング／移送サブアセンブリの多少拡大した平面図である。
図２Ｄは本発明に係わる端部仕上げサブアセンブリの多少拡大した平面図である。
【図３】  図２Ａ内の３−３線に沿った、図２Ａ内に示されたメルトブローン成形サブアセンブリの拡大側横断面図である。
【図４】  芯形成マンドレルおよび芯ドライブシステムの斜視図である。
【図５】  図２Ｂ内の４−４線に沿った、図２Ｂに示された冷却サブアセンブリの拡大側端面図である。
【図６】  図６Ａ〜６Ｄはフィルタカートリッジプレフォームを所定のフィルタカートリッジ長さに剪断するために、カッティングサブアセンブリが使用する作動シーケンスの平面図である。
【図７】  図７Ａ〜７Ｄは本発明に係わる移送および端部仕上げサブアセンブリが使用する作動シーケンスの斜視図である。
【図８】  図８Ａ〜８Ｃは異なる仕上げ長さのフィルタカートリッジに適合するための、基本的な構造部品の比例運動を示す、本発明に係わる移送および端部仕上げサブアセンブリの長手方向側面図である。
【図９】  主カッティングサブアセンブリでソーブレードを交換できるように、主カッティングシステムが作動していない時に、上流側の製造システムを作動状態に維持できるようにする二次的カッティングサブアセンブリの上流側を見た斜視図である。
【図１０】  図１０Ａおよび１０Ｂは、上記実施例に従って製造された、本発明のメルトブローン成形された芯材をそれぞれ２０倍および３５倍で撮影した顕微鏡写真である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004785253.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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