[0001] Vorliegende Erfindung befaßt sich generell mit einem Verfahren zur Herstellung von
schmelzgeblasenen Vliesstoffen. Im besonderen befaßt sich die vorliegende Erfindung
mit dem Austrittswinkel, mit welchem der Faserstrom die Düsenöffnung verläßt.
[0002] Schmelzblasvorrichtungen, zur Erzeugung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen, sind
nach dem Stand der Technik seit langem bekannt. So befaßt sich die US-Patentschrift
3,825,379 mit einer Schmelzblasvorrichtung, welche beispielsweise zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Der in dieser Schrift beschrieben Schmelzblaskopf
besteht aus einer Reihe von Polymerkanälen, durch welche ein Strom aus flüssigem Kunststoff
einer Schmelzblasdüse zugeführt wird.
[0003] Dieser Schmelzblasdüse sind von beiden Seiten Luftkanäle zugeordnet, welche erhitzte
Luft mit hoher Geschwindigkeit auf den, die Schmelzblasdüse verlassenden Strom aus
flüssigem Kunststoff aufblasen und diesen zerfasern und/oder verstrecken.
Gegenüber dem Schmelzblaskopf befindet sich ein Ablagemedium in Form einer Trommel,
welches den gebildeten Faserstrom sammelt und als Faservlies abtransportiert.
Aus der US-Patentschrift, 3,825,379 geht jedoch nicht hervor, daß der Faserstrom den
Schmelzblaskopf anders, als richtungsgleich mit der, durch die Düsenöffnung verlaufenden
Längsachse des Polymerkanals verlaufen kann.
[0004] Die US-Patentschrift 5,676,388 befaßt sich mit der Herstellung eines Flüssigkeitsverteilvlieses
aus schmelzgeblasenen Mikrofasern, welche nach dem Verlassen des Schmelzblaskopfes
in einem spitzen Winkel auf dem Ablagemedium abgelegt werden. Hierbei wird ein Faserdichtegradient
erzeugt.
Aus der genannten US-Patentschrift geht jedoch ebenfalls nicht hervor, daß der Faserstrom
den Schmelzblaskopf anders, als richtungsgleich mit der, durch die Düsenachse verlaufenden
Längsachse des Polymerkanals verlassen kann.
Um einen Faserdichtegradienten über den Querschnitt des Flüssigkeitsverteilvlieses
zu erzeugen, lehrt die genannte Schrift, daß zwei oder mehr Schichten von Fasern unterschiedlicher
Stärke auf ein Ablagemedium abgelegt werden. Ein derartiges Verfahren ist maschinentechnisch
sehr aufwendig, da hierzu mehrere Schmelzblaseinheiten hintereinander in einer Linie
benötigt werden.
[0005] Die deutsche Offenlegungsschrift 41 23 122 befaßt sich mit einer Vorrichtung zur
Herstellung einer Kunststoff-Vliesbahn. Hierbei wird ein Strom aus flüssigem Kunststoff
durch ein Sieb gepreßt und durch seitlich eintretende Verstreckungsluft verstreckt
und abgekühlt. Hieraus entsteht ein Vlies, welches nahezu endlose Fasern besitzt.
Da die Verstreckungsluft bis zum Auftreffpunkt des Faserstromes auf dem Ablagemedium
innerhalb eines Luftkanals geführt wird, ist ein Austrittswinkel des Faserstromes,
welcher anders als richtungsgleich mit der durch die Düsenöffnung verlaufenden Längsachse
des Polymerkanals verläuft, nicht realisierbar. Die Ausbildung eines Faserdichtegradienten
ist in der DE 4123122 nicht vorgesehen.
[0006] Die US-Patentschrift 4,714,647 befaßt sich mit einem Filtermedium, welches über den
Querschnitt einen Faserdurchmessergradienten besitzt. Das Filtermedium ist nach einem
Verfahren gefertigt, bei welchem durch eine Vielzahl hintereinander geschalteter Schmelzblasköpfe
Mikrofasern unterschiedlichen Faserdurchmessers gefertigt werden, wobei diese Faserlagen
gemeinsam auf einem Ablagemedium gesammelt werden. Dieses Verfahren ist maschinentechnisch
extrem aufwendig, da es die Hintereinanderschaltung von vielen Schmelzblasköpfen in
einer Linie erfordert. Auch bei dieser Schrift ist nicht erwähnt, daß die Fasern die
Schmelzblasköpfe anders als richtungsgleich mit der Längsachse des Polymerkanals verlassen.
[0007] Die deutsche Auslegungsschrift 27 35 063 befaßt sich mit der Herstellung einer Wärmeisolation
für Bekleidungsstücke. Hierbei handelt es sich um eine Faserbahn aus einer Mischung
aus Mikrofasern und Stapelfasern, wobei die Stapelfasern die Aufgabe haben, den Bausch
der Fasermatte aus Mikrofasern zu erhöhen, also die Dichte der Fasermatte zu erniedrigen.
Die Stapelfaserbeimischung zur Erhöhung des Bausches ist deswegen notwendig, weil
schmelzgeblasene Mikrofasern im Gegensatz zu Stapelfasern meist ungekräuselt vorliegen
und somit keinen Beitrag zur Bauschigkeit erbringen. Das in der genannten Schrift
offenbarte Verfahren zur Herstellung von bauschigen schmelzgeblasenen Vliesstoffen
zeigt den Nachteil, daß zur Fertigung zwei Vliesbildungsaggregate, nämlich eine Vorrichtung
zum Schmelzblasen von Vliesstoffen, sowie eine Vorrichtung zur Auflösung und Eindosierung
von Stapelfasern benötigt werden. Auch bei dieser Schrift ist wiederum nicht erwähnt,
daß die Fasern die Schmelzblasköpfe anders als richtungsgleich mit der Längsachse
des Polymerkanals verlassen.
[0008] Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen,
durch welches mit einem einzigen Schmelzblaskopf ein schmelzgeblasener Vliesstoff
hergestellt werden kann, der einen sehr weiten Bereich an Einzel-Faserdurchmessern
besitzt, der einen Gradienten im mittleren Faserdurchmesser über seinen Querschnitt
besitzt, der einen hohen Anteil an gekräuselten Fasern besitzt und der ein weites
Spektrum an Dichten abdecken kann, nämlich von Vliesstoffen mit niederer Dichte mit
hohem Bausch, bis zu dünnen Vliesstoffen mit hoher Dichte.
[0009] Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter schmelzgeblasener Vliesstoff
kann in der Konstruktion einer Vielzahl von Gegenständen Verwendung finden, so z.
B. als Wärme- und/oder Kälteisolierung in Bekleidungsteilen oder technischen Gegenständen,
als Schallisolierung bei der Schalldämmung von technischen Gegenständen, als Absorbens
für hydrophobe Flüssigkeiten, oder als Partikelfilter.
Im Partikelfiltrationsbereich dient die erfindungsgemäße Fasermatte als Filtermedium,
beispielsweise zur Herstellung von Filtertaschen, planen Filtereinsätzen oder gefalteten
Filtereinsätzen in Filterpatronen und Kassetten. Eingesetzt werden derartige Filter
beispielsweise im HVAC-Bereich, für Motorluftfilter, für Passagierkabinen-Luftfilter
von Kraftfahrzeugen oder für die Zuluftfiltration von elektrischen Maschinen.
[0010] Speziell bei den erwähnten gefalteten Filtermedien ist es möglich, durch eine entsprechende
steife Ausgestaltung des schmelzgeblasenen Vliesstoffes, auf unterstützende, die Plissierungen
stabilisierende Trägermaterialien zu verzichten. Die Abscheidegrade der als Luftfilter
eingesetzten, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten schmelzgeblasenen Vliesstoffe
erreichen (klassifiziert nach der DIN EN 779) Abscheideklassen von G 4, über F 5 bis
F 9, darüber hinaus können sie den HEPA- und ULPA-Bereich abdecken.
[0011] Weitere Einsatzmöglichkeiten der, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten
Vliesstoffen liegen bei Hygieneartikeln, wo sie insbesondere als Mittel zur Aufnahme
und Verteilung von Flüssigkeiten, sowie als Mittel zur Speicherung von Flüssigkeiten
verwendet werden können.
[0012] Die aufgezählten Anwendungsgebiete der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten
Vliesstoffe sind beispielhaft und sollen keinesfalls einschränkend wirken auf nicht
erwähnte oder künftig noch in Frage kommenden Anwendungen.
[0013] Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen,
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Faservliese, sowie Anwendungen hierfür
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erläuterung der Zeichnung:
[0014] Anhand der beigefügten Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt
erläutert:
Figur 1 bis Figur 3 zeigen den Schnitt durch einen Schmelzblaskopf und erläutern jeweils
unterschiedliche Methoden zur Erreichung des Austrittswinkels α.
Die Figuren 4 bis 10 zeigen beispielhaft schematisch unterschiedliche Varianten des
Auftreffens des Faserstromes auf ein Ablagemedium und des Abtransportes des Faservlieses.
[0015] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen Faservlieses
11 (Figur 4) wird mittels eines Schmelzblaskopfes
1 ein Faserstrom
9 erzeugt, welcher mit einem Austrittswinkel α von 5 bis 70 Grad, welcher von der,
durch die Düsenöffnung
3.1 verlaufenden Längsachse
5 des Polymerkanals
2 als den ersten Schenkel
51 des Austrittswinkels α und von der Mittelachse
6 des Faserstromes
9 als den zweiten Schenkel
61 des Austrittswinkels α gebildet wird, die Düsenöffnung
3.1 verläßt und auf einem Ablagemedium
A zum Faservlies
11 abgelegt und abgezogen wird.
[0016] Dazu tritt der flüssige Kunststoff, welcher in einer Kammer
10 temporär zwischengelagert werden kann, in den Polymerkanal
2 ein und verläßt an der Düsenöffnung
3.1 den Polymerkanal
2.
[0017] Gleichzeitig wirkt über die Luftkanäle
L 1, L 2 erhitzte Blasluft, welche aus den Volumenströmen
V1 und
V2 gebildet ist und die Luftkanäle
L 1, L 2 durch einen jeweiligen Luftspalt
S1, S2 verläßt, auf den Strom aus flüssigem Kunststoff ein.
Hierbei können je nach Intensität der Blasluft Fasern entstehen, welche in der Textilindustrie
als endlos bezeichnet werden.
Der Strom aus flüssigem Kunststoff kann aber auch derart zerrissen werden, daß eine
Vielzahl kurzer bis sehr kurzer Fasern entstehen.
[0018] Die nach diesem Verfahren erzeugten Fasern werden allgemein als Mikrofasern bezeichnet
und besitzen im allgemeinen Einzeldurchmesser von 1 - 100 µ. Sehr häufig werden in
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faservlieses Faserdurchmesser von
1 µm bis 50 µm gefunden. Darüberhinaus können sich diese Fasern zu Agglomeraten fest
zusammenfügen, bei denen Durchmesser von 30 bis 150 µm festgestellt wurden.
[0019] Die Figur 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Hierbei wird der Strom aus flüssigem Kunststoff, welcher den Polymerkanal
2 an der Düsenöffnung
3.1 verläßt, durch erhitzte Blasluft mittels eines ersten Volumenstromes
V1 und eines zweiten Volumenstromes
V2, welche den ersten Luftkanal
L1 bzw. den zweiten Luftkanal
L2 an den Luftspalten
S1 bzw.
S 2 verläßt zerfasert und/oder verstreckt. Die Luftspalte
S1 und
S2 können hierbei gleiche Größe besitzen.
In der, in der Figur 1 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsform besitzt der
Volumenstrom
V1 einen geringeren Wert als der Volumenstrom
V2. Demzufolge wird der Faserstrom
9 nach der Düsenöffnung
3.1 in einem Austrittswinkel α, welcher durch die Düsenöffnung
3 verlaufende Längsachse
5 des Polymerkanals
2 als den ersten Schenkel
51 des Austrittswinkels α und durch die Mittelachse
6 des Faserstromes
9 als zweiten Schenkel
61 des Austrittswinkels α, abgelenkt.
Demnach ergibt sich für das in der Figur 1 dargestellte bevorzugte Verfahren, daß
der Quotient aus dem ersten Volumenstrom
V1 und dem zweiten Volumenstrom
V2 kleiner als 1 ist, also der erste Volumenstrom
V1 kleiner ist, als der zweite Volumenstrom
V2.
[0020] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
der Quotient aus
V1 und
V2 kleiner als 0,97.
[0021] Für die in der Figur 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform, wie auch für alle
anderen, in den Figuren dargestellten Ausführungsformen gilt allerdings als selbstverständlich,
daß sie auch spiegelbildlich zu den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen
ausgeführt sein können. So ist es also beispielsweise auch möglich, daß
V1 den größeren und
V2 den kleineren Betrag des Volumenstromes ausmacht, wobei der Faserstrom
9 dann in die entgegengesetzte Richtung abgelenkt wird.
[0022] Die Figur 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei der Transport des flüssigem Kunststoffes im wesentlichen identisch mit dem in
Figur 1 beschriebenen Verfahren verläuft. Im Gegensatz dazu können die Volumenströme
V1 und
V2 in dieser bevorzugten Ausführungsform jedoch gleich sein. In dieser zweiten bevorzugten
Ausführungsform des Verfahrens sind die Luftspalte
S1 und
S2 jedoch unterschiedlich weit. Da, wie in der Figur 2 dargestellt, der Luftspalt
S1 größer ist als der Luftspalt
S2 verläßt die Blasluft bei gleichen Volumenströmen
V1 und
V2 den größeren Luftspalt
S1 mit geringerer Geschwindigkeit als sie den kleineren Luftspalt
S2 verläßt.
Die mit höherer Geschwindigkeit austretende Blasluft des Luftspaltes
S2 lenkt wiederum den Faserstrom
9 in einem Austrittswinkel α von 5° - 70° ab, welcher wiederum durch die, durch die
Düsenöffnung verlaufende Längsachse
5 des Polymerkanals
2 als den ersten Schenkel
51 und durch die Mittelachse
6 des Faserstromes
9 als zweiten Schenkel
61 gebildet wird.
[0023] Die Figur 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Hierbei ist der Transport des flüssigen Kunststoffes durch den Polymerkanal
2 bis hin zur Düsenöffnung
3 im wesentlichen identisch mit den Ausführungen der Figur 1. In dieser bevorzugten
Ausführungsform besitzen die Volumenströme
V1 und
V2 im wesentlichen weitgehend den gleichen Wert. Auch besitzen die Luftspalte
S1 und
S2 die gleiche Größe.
[0024] In dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich jedoch auf der Gegenseite
zur Auslenkungsrichtung ein Luftleitbleich
12, welches die aus den Luftspalten
S1 und
S2 austretende erhitzte Blasluft zum Zerfasern und/oder Verstrecken des Stromes aus
flüssigem Kunststoff in die dem Luftleitblech
12 gegenüberliegende Richtung ablenkt.
Hierbei wird insbesondere die, den Faserstrom
9 umgebende Streuluft durch das Luftleitbleich
12 derart reflektiert, daß sie nach der Düsenöffnung
3.1 in einem Austrittswinkel α, welcher den genannten Merkmalen entspricht, auf die,
dem Luftleitblech gegenüberliegenden Seite ausgelenkt wird.
Da der Faserstrom
9 eine Mischung aus Fasern und Luft ist, wird natürlich der gesamte Faserstrom
9 nach der Düsenöffnung
3.1 in einem Austrittswinkel α, welcher den genannten Merkmalen entspricht, ausgelenkt.
[0025] Es versteht sich von selbst, daß die drei bevorzugten Ausführungsformen zur Erreichung
des Austrittswinkels α sowohl für sich allein, als auch in Kombination untereinander
zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können und dies nicht
dem Sinn der vorliegenden Erfindung widerspricht.
[0026] Es hat sich gezeigt, daß sich bei einem Austrittswinkel α von wenigstens 5 Grad und
höchstens 70 Grad die besten Effekte beim Faservlies
11 in Bezug auf einen sehr weiten Bereich an Einzel-Faserdurchmessern und auf den Faserdickengradienten
ergeben.
Der Mindestwert von 5° sollte deshalb eingehalten werden, weil sich bei einem kleineren
Wert der im Ziel dieser Erfindung genannte Effekt nicht mehr genügend realisieren
läßt.
Ein Winkel von mehr als 70° ist maschinenbautechnisch schwierig zu realisieren, da
zu befürchten ist, daß es an den, den Luftspalts
S1 begrenzenden Maschinenteilen zu Faserablagerungen und deshalb zu Betriebsstörungen
kommen könnte. Der Austrittswinkel α wird zum einen begrenzt durch die, durch die
Düsenöffnung
3.1 verlaufenden Längsachse
5 des Polymerkanals
2 als seinen ersten Schenkel
51.
Der zweite Schenkel
61 des Austrittswinkels α wird durch die Mittelachse
6 des Faserstromes
9 gebildet.
[0027] Hierbei sei modellhaft dargestellt, daß der Faserstrom
9 üblicherweise den Querschnitt eines gleischschenkligen Dreiecks aufweist, dessen
Spitze an der Düsenöffnung
3.1 liegt und dessen gedachte Basis
7 die dem Ablagemedium
A zugewandte Seite des Querschnitts des Faserstromes
9 bildet. Die Mittelachse
6 des Faserstromes
9 kann demnach als Höhe des genannten Dreieckes betrachtet werden.
[0028] Nach Verlassen der Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 wird der Faserstrom
9 auf einen umlaufenden Ablagemedium
A (A 1, A 2) zum Faservlies
11 abgelegt und abgezogen. Das Ablagemedium
A kann hierbei die Form einer Kollektortrommel
A1 oder die Form eines Kollektorbandes
A2 besitzen.
[0029] Die Figuren 4 bis 10 zeigen bevorzugte Ausführungsformen des Ablegens des Faserstromes
9, welcher die Düsenöffnung
3.1 in einem Austrittswinkel α von 5 - 70 ° verlässt.
[0030] Es sei darauf hingewiesen, dass diese Aneinanderreihung von Beispielen keine Einschränkungen
für weitere Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeuten
soll, solange diese Ausführungsformen durch die beigefügten Patentansprüche abgedeckt
sind.
[0031] Zur weiteren Erklärung sei erwähnt, daß in den vorliegenden Beispielen eine senkrechte
Fertigungsrichtung, also von oben nach unten gewählt wurde. Natürlich ist aber auch
eine waagrechte Fertigungsrichtung, möglich, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift
3,825,379, Figur 1 dargestellt wird.
[0032] Der Abzug des Faservlieses
11 kann in verschiedener Weise erfolgen.
[0033] In einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Abzug des Faservlieses
11 in Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α wobei die Öffnung des Austrittswinkels
α von dessen ersten Schenkel
51 ausgeht und der erste Schenkel
51 des Austrittswinkels α, die durch die Düsenöffnung
3.1 verlaufende Längsachse
5 des Polymerkanals
2 ist. Eine derartige Abzugsweise wird bevorzugt dann gewählt, wenn das nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Faservlies
11 eine hohe Gleichmäßigkeit bei geringer Wolkigkeit und hoher Dichte aufweisen soll.
[0034] In einer davon bevorzugten Ausführungsform befindet sich die Düsenöffnung 3.1 des
Schmelzblaskopfes
1 direkt über den Zenit der Kollektortrommel
A1. Diese Ausführungsform ist besonders dann geeignet, wenn der Austrittswinkel α einen
kleinen oder mittleren Betrag besitzt, und der Faserstrom
9 durch diese Ausführungsform noch sicher auf der Kollektortrommel
A1 und nicht neben dieser abgelegt werden kann.
[0035] Die Figur 4 zeigt die Ablage auf die Kollektortrommel
A1, wobei sich der Zenit der Kollektortrommel
A1 genau unterhalb der Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 befindet. Der Abzug des Faservlieses
11 erfolgt in Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α, wobei die Öffnung des Austrittswinkels
α in diesem, wie in allen folgenden Beispielen, von dessen erstem Schenkel
51, nämlich der durch die Düsenöffnung
3.1 verlaufende Längsachse
5 des Polymerkanals
2, ausgeht.
[0036] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, wird das Faservlies
11 entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α abgezogen, wobei sich Austrittswinkel
α wieder von dessen erstem Schenkel
51 aus öffnet. Diese weitere bevorzugte Ausführungsform wird bevorzugt dann gewählt,
wenn Wert auf niedrige Dichte, d.h. hohe Bauschigkeit des nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren produzierten Faservlieses
11 Wert gelegt wird. Durch diese bevorzugte Ausführungsform ergibt sich nämlich im Auftreffbereich
des Faservlieses
9 auf der Kollektortrommel
A1 ein Stauch- und Knickprozess, welcher den noch weichen Fasern des Faservlieses
11 eine Kräuselung verleiht, so dass mindestens 50 % der Fasern des Faservlieses
11 in gekräuseltem Zustand vorliegen.
[0037] Die Kräuselung der Fasern des Faservlieses
11 bringt für das Faservlies
11 den Vorteil, dass der Bausch des Faservlieses
11 erhöht wird, also die Dichte des Faservlieses
11 erniedrigt wird. Die Dichten, die hier erreicht werden können sind beispielsweise
60 kg/m
3 oder weniger.
Dies lässt sich so erklären, dass aufgrund der Kräuselbögen die sonst plan ausgerichteten
Fasern über den Querschnitt des Faservlieses
11 betrachtet, einen Abstand zueinander bewahren können, wobei das Faservlies
11 eine gute Porosität, also eine gute Durchlässigkeit für Fluide wie Gase oder Flüssigkeiten
erfährt.
[0038] Diese Kräuselung der Faser des Faservlieses
11 ist hierbei, anders als beispielsweise bei gekräuselten, textilen Stapelfasern des
Standes der Technik im wesentlichen unregelmäßig ausgebildet, wobei die Kräuselintensität,
die Kräuselbogenhöhe und die Kräuselbogenfrequenz innerhalb einer sehr kurzen Faserstrecke
sehr stark schwanken können. Die Kräuselbögen können dabei zweioder dreidimensional
angeordnet sein. Bei der Kräuselung kann es sich um eine Primärkräuselung handeln.
Unter Primärkräuselung im Sinne dieser Erfindung wird eine Zick-Zack-Kräuselung oder
sinusförmige Kräuselung des Faserkörpers selbst verstanden, wobei die mit einer Primärkräuselung
versehene Faser sich meist wieder eine in gezackte oder gewellte Gerade bildet.
[0039] Der Primärkräuselung übergeordnet kann eine Sekundärkräuselung sein. Diese Sekundärkräuselung
besitzt im allgemeinen größere Amplituden sowie größere Wellenlängen als die Primärkräuselung,
wobei der, der sekundären Kräuselung unterliegende Faserkörper in sich wieder die
primärere Kräuselung besitzen kann.
[0040] Die Primärkräuselung der Fasern des Faservlieses
11 besitzt eine sehr geringe Amplitude von beispielsweise 0,1 bis 1 mm, bei einer Menge
von beispielsweise 2 - 100 Kräuselbögen pro Zentimeter.
[0041] Die Sekundärkräuselung kann eine höhere Amplitude aufweisen und weist im allgemeinen
weniger als zwei Kräuselbögen pro Zentimeter auf.
[0042] Die Figur 5 zeigt diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei sich der Zenit der Kollektortrommel
A1 wieder genau unterhalb der Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 befindet. Der Abzug des Faservlieses
11 erfolgt in dieser bevorzugten Ausführungsform entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels
α, wobei die Öffnung des Austrittswinkels α wieder von dessen ersten Schenkel
51 ausgeht.
[0043] In einer weiteren Ausführungsform befindet sich die Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 außerhalb des Zenits der Kollektortrommel
A1. Eine derartige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann vorgezogen,
wenn entweder der Austrittswinkel α derart groß sein sollte, dass eine Ablage des
Faserstromes
9 auf der Kollektortrommel
A1 nicht mehr möglich ist und Gefahr bestünde, dass der Faserstrom
9 neben der Kollektortrommel
A1 und nicht auf dieser auftreffen wird.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich dann bevorzugt, wenn
gezielt der Faserstrom
9 im Randbereich der Kollektortrommel
A1 auftreffen soll, etwa um unterschiedliche Flugwege der Fasern des Faserstromes
9, welche sich am äußeren Rand und am inneren Rand des Faserstromes
9 befinden, zu erreichen.
[0044] Die Figur 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei sich die Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 sich außerhalb des Zenits der Kollektortrommel
A1 befindet. Hierdurch wird ein steiler Auftreffwinkel des Faserstromes
9 auf der Kollektortrommel
A1 erreicht. Der Abzug des Faservlieses
11 erfolgt in Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α.
[0045] Die Figur 7 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei sich Düsenöffnung
3.1 des Schmelzblaskopfes
1 wiederum außerhalb des Zenits der Kollektortrommel
A1 befindet. In dieser weiteren bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Schmelzblaskopf
1 allerdings beispielsweise auf der entgegengesetzten Seite des Zenits der Kollektortrommel
A1 als in Figur 6 dargestellt.
Der Abzug des Faservlieses
11 erfolgt hier wieder entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α, wobei hierdurch
ein besonders bauschiges Faservlies
11 entstehen kann.
[0046] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Ablagemedium
A ein Kollektorband
A2. Auch ein Kollektorband
A2 eignet sich als Ablagemedium
A für den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserstrom
9 .
[0047] Die Figur 8 zeigt eine derartige bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wobei der Faserstrom
9 auf einem Kollektorband
A2 gesammelt wird und das Faservlies
11 in Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α, abgezogen wird.
[0048] Die Figur 9 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
welches im wesentlichen dem der Figur 8 entspricht, mit dem Unterschied, dass der
Abzug des Faservlieses
11 entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α, erfolgt.
[0049] Die Figur 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens, welches im wesentlichen der in der Figur 8 beschriebenen Ausführungsform
entspricht, mit der Ausnahme, dass das Kollektorband
A2 schräg gestellt ist, z. B. um unterschiedliche Flugbahnen der Fasern, welche sich
im äußeren Rand des Faserstromes
9 und inneren Rand des Faserstromes
9 befinden, zu erreichen.
[0050] Die Fasern des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Faservlieses
11 besitzen eine sehr große Streuung in den Durchmessern. So wurde in ein- und demselben
Faservlies
11 Fasern des Durchmesser von 1 µm, bis Fasern des Durchmessers von 100 µm gemessen.
Sehr häufig werden in nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faservliesen
Faserdurchmesser von 1 µm bis 50 µm gefunden. Überraschenderweise befinden sich grobe
Fasern, bevorzugt auf einer Seite des Faservlieses
11 , wobei sich die feinen Fasern auf der Gegenseite des Faservlieses
11 anreichern.
Dieses Phänomen wird dadurch erklärt, daß die Unterseite des Faserstromes
9 mit einer anderen Luftmenge beaufschlagt wird als die Oberseite des Faserstromes
9.
[0051] Hierdurch resultieren unterschiedliche Verstreckungskräfte, welche ihrerseits wieder
unterschiedliche Faserdurchmesser erzeugen.
[0052] Verstärkt wird dieser Effekt dadurch, dass der Faserstrom
9 die Düsenöffnung
3.1 in einem Austrittswinkel α von 5 bis 70 ° verlässt und die Fasern auf der oberen
Seite des Faserstromes
9 einen weiteren Flugweg besitzen als die Fasern, welche sich auf der Unterseite des
Faserstromes
9 befinden.
[0053] Innerhalb des Querschnittes des Faservlieses
11 kann sich so ein Faserdurchmessergradient ausbilden, das heißt, dass sich der mittlere
Faserdurchmesser im Verlauf des Querschnittes des Faservlieses
11 kontinuierlich ändert.
Beispiele I bis IV
[0054]
Beispiel I: |
Bezeichnung des Musters |
M1 |
Volumenstrom V1 [ft3/min] |
280 |
Volumenstrom V2 [ft3/min] |
350 |
Quotient V1/V2 |
0,8 |
Austrittswinkel α |
ca. 47° |
Ablagemedium |
Kollektortrommel |
Position des Ablagemediums |
Zenit unter Düsenöffnung |
Abzugsrichtung |
in Öffnungsrichtung des Abzugswinkels α |
Faserkräuselung |
ja |
Faserdurchmesser des Faservlieses von-bis |
2 bis ca. 47 µm |
Faserdurchmessergradient vorhanden |
ja |
Flächenmasse des Faservlieses |
100 g/m2 |
Dichte des Faservlieses |
ca. 80 kg/m3 |
Beispiel II: |
Bezeichnung des Musters |
M2 |
Volumenstrom V1 [ft3/min] |
280 |
Volumenstrom V2 [ft3/min] |
350 |
Quotient V1/V2 |
0,8 |
Austrittswinkel α |
ca. 47° |
Ablagemedium |
Kollektortrommel |
Position des Ablagemediums |
Zenit unter Düsenöffnung |
Abzugsrichtung |
entgegen der Öffnungsrichtung des Abzugswinkels α |
Faserkräuselung |
ja, stark |
Faserdurchmesser des Faservlieses von-bis |
ca. 2,5 bis 63 µm |
Faserdurchmessergradient vorhanden |
ja, deutlich |
Flächenmasse des Faservlieses |
120 g/m2 |
Dichte des Faservlieses |
35 kg/m3 |
Beispiel III: |
Bezeichnung des Musters |
M3 |
Volumenstrom V1 [ft3/min] |
300 |
Volumenstrom V2 [ft3/min] |
300 |
Quotient V1/V2 |
1,0 |
1. Luftspaltöffnung: |
ca. 1,3 mm |
2. Luftspaltöffnung: |
ca. 1,6 mm |
Austrittswinkel α |
ca. 28° |
Ablagemedium |
Kollektortrommel |
Position des Ablagemediums |
Zenit unter Düsenöffnung |
Abzugsrichtung |
in Öffnungsrichtung des Abzugswinkels α |
Faserkräuselung |
ja |
Faserdurchmesser des Faservlieses von-bis |
2 bis ca. 34 µm |
Faserdurchmessergradient vorhanden |
ja |
Flächenmasse des Faservlieses |
110 g/m2 |
Dichte des Faservlieses |
ca. 95 kg/m3 |
Beispiel IV (Gegenbeispiel) |
Bezeichnung des Musters |
MG4 |
Volumenstrom V1 [ft3/min] |
300 |
Volumenstrom V2 [ft3/min] |
300 |
Quotient V1/V2 |
1 |
Austrittswinkel α |
ca. 0° |
Ablagemedium |
Kollektortrommel |
Position des Ablagemediums |
Zenit unter Düsenöffnung |
Abzugsrichtung |
in Öffnungsrichtung des Abzugswinkels α |
Faserkräuselung |
nein |
Faserdurchmesser des Faservlieses von-bis |
2 bis ca. 10 µm |
Faserdurchmessergradient vorhanden |
nein |
Flächenmasse des Faservlieses |
ca. 100 g/m2 |
Dichte des Faservlieses |
ca. 120 kg/m3 |
Diskussion der Ergebnisse:
[0055] Die Beispiele I bis III wurden mit Merkmalen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gefertigt. Beispiel IV ist ein Vergleichsbeispiel, wie es nach einem Verfahren des
Standes der Technik gefertigt wurde.
[0056] Beispiel I und Beispiel II unterscheiden sich im wesentlichen nur durch die Abzugsrichtung
des Faservlieses vom Ablagemedium. Aus dem Vergleich der Ergebnistabellen wird deutlich,
daß beide Faservliese eine große Streuung des Durchmessers der Einzelfasern aufweisen,
was für den Einsatz in Luftfiltern mit niedriger Druckdifferenz und hoher Abscheideleistung
vorteilhaft ist.
Die Faservliese beider Beispiele zeigen einen Faserdurchmessergradienten über deren
Querschnitt hinweg, wobei der Faserdurchmessergradient beim Muster M2 des Beispieles
II deutlicher in Erscheinung tritt.
Der wesentliche Unterschied zwischen Muster M1 und Muster M2 ist jedoch deren Dichte,
welche beim Muster M1 wesentlich höher ist, als beim Muster M2. Das Muster M2 eignet
sich daher beispielsweise besonders als Wärmeisolierung in Bekleidungsstücken, oder,
ggf im, mit Spinnvlies kaschierten Zustand als Filtermedium für Taschenfilter der
Abscheideklassen F 5 bis F9 (Klassifizierung nach DIN EN 779.
Das Muster M1 hingegen eignet sich aufgrund seiner geringen Dicke und wegen seines
Faserdickegradienten als plissierfähiges Filtermedium z. B für Faltenfilterkassetten,
und benötigt aufgrund seiner guten Steifheit kein Unterstützungsmedium wie Gitter
oder Spinnvlies.
[0057] Bei der Fertigung des Musters M3 des Beispieles III wurde der Abzugswinkels α mittels
unterschiedlicher Luftspalte erzeugt, wobei die Volumenströme die gleichen Werte besaßen.
Auch das hierdurch erhaltene Faservlies entspricht den im Ziel der Erfindung festgelegten
Merkmalen.
[0058] Das Muster MG4 des Beispieles IV wurde nach einem Verfahren gefertigt, welches dem
Stand der Technik entspricht. Die Faserdurchmesser bewegen sich hierbei in einem engen
Bereich, die Fasern sind weitgehend ungekräuselt, die Dichte liegt mit 120 kg/m
3 sehr hoch. Ein derartiges Faservlies ist für die genannten Einsatzzwecke nicht geeignet.
1. Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen Faservlieses aus thermoplastischem
Kunststoff, bei dem ein Strom aus flüssigem Kunststoff durch Polymerkanäle in eine,
entlang einer Geraden angeordneten Reihe von Düsen gefördert wird und dieser nach
dem Verlassen der Düse durch, von beiden Seiten einwirkende Ströme aus Blasluft, welche
über Luftkanäle, die in einem Luftspalt münden, dem Strom aus flüssigem Kunststoff
zugeführt werden, zerfasert und/oder verstreckt wird, wobei von der ersten Seite her
ein erster Luftstrom, mit einem ersten Volumenstrom durch einen ersten Luftkanal mit
einem ersten Luftspalt, und von der zweiten Seite her ein zweiter Luftstrom mit einem
zweiten Volumenstrom durch einen zweiten Luftkanal mit einem zweiten Luftspalt auf
den Strom aus flüssigem Kunststoff auftrifft, wobei ein Faserstrom gebildet wird,
welcher auf einem umlaufenden Ablagemedium zum Faservlies abgelegt und abgezogen wird
dadurch gekennzeichnet,
daß der Faserstrom (9) die Düse (3) in einem Austrittswinkel α von 5° bis 70° verläßt,
dessen Schenkel (51, 61) einerseits von der durch die zentrale Mitte der Düsenöffnung
(3.1) verlaufenden Längsachse (5) des Polymerkanals (2) und andererseits von der Mittelachse
(6) des aus der Düsenöffnung (3.1) abgelenkten Faserstromes (9) gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der Quotient aus dem ersten Volumenstrom V1 und zweiten Volumenstrom V2 kleiner als
1 ist und der Faserstrom (9) in die Richtung des Luftkanales (L1) mit dem ersten Volumenstrom
V1 abgelenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2
dadurch gekennzeichnet,
daß der Quotient aus dem ersten Volumenstrom V1 und zweiten Volumenstrom V2 kleiner als
0,97 ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Luftspalt (S1) größer ist als der zweite Luftspalt (S2) und der Faserstrom
(9) in Richtung des ersten Luftspaltes (S1) abgelenkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß nach der Düse (3) außerhalb des Faserstromes (9) ein Luftleitblech (12) angeordnet
ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abzug des Faservlieses (11) in Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α erfolgt,
wobei die Öffnung des Austrittswinkels α von dessen erstem Schenkel (51) ausgeht.
7. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abzug des Faservlieses (11) entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels
α erfolgt, wobei die Öffnung des Austrittswinkels α von dessen erstem Schenkel (51)
ausgeht.
8. Faservlies hergestellt nach dem Verfahren des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es Fasern in einem Einzel- Faserstärkenbereich von 3 µm und 50 µm enthält.
9. Faservlies hergestellt nach den Merkmalen des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es Fasern in einem Einzel- Faserstärkenbereich von 1 µm und 100 µm enthält.
10. Faservlies hergestellt nach den Merkmalen des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserstärke über den Querschnitt des Faservlieses (11) einen Gradienten bildet.
11. Faservlies hergestellt nach den Merkmalen des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens 50 % der Fasern eine Kräuselung besitzen.
12. Verwendung des Faservlieses nach den Ansprüchen 8 - 11 als trägerloses plissiertes
Filtermedium zur Filtration von Fluiden wie Gase oder Flüssigkeiten.
13. Verwendung des Faservlieses nach den Ansprüchen 8 - 11 als Filtermedium für den Bereich
der Tiefenfiltration, in Taschenform, oder in planer Form.