DE19956368A1

DE19956368A1 - Verfahren zur Herstellung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen, daraus hergestellte schmelzgeblasene Vliesstoffe und Verwendung der schmelzgeblasenen Vliesstoffe

Info

Publication number: DE19956368A1
Application number: DE1999156368
Authority: DE
Original assignee: SANDLER C H GmbH; Christian Heinrich Sandler GmbH and Co KG
Current assignee: Sandler AG
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2019-11-25
Also published as: DE19956368C2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen Faservlieses aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der Faserstrom (9) die Düsenöffnung (3) in einem Austrittswinkel alpha von 5 DEG bis 70 DEG , welcher durch die, durch die Düsenachse verlaufende Längsachse (5) des Polymerkanals (2) als seinen ersten Schenkel (51) und durch die Mittelachse (6) des Faserstromes (9) als seinen zweiten Schenkel (61) gebildet wird, verläßt.

Description

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.

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.

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.

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.

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 41 23 122 nicht vorgesehen.

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.

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.

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.

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.

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 G4, über F5 bis F9, darüber hinaus können sie den HEPA- und ULPA-Bereich abdecken.

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.

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.

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

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt erläutert

Fig. 1 bis Fig. 3 zeigen den Schnitt durch einen Schmelzblaskopf und erläutern jeweils unterschiedliche Methoden zur Erreichung des Austrittswinkels α.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen beispielhaft schematisch unterschiedliche Varianten des Auftreffens des Faserstromes auf ein Ablagemedium und des Abtransportes des Faservlieses.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen Faservlieses 11 (Fig. 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.

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.

Gleichzeitig wirkt über die Luftkanäle L1, L2 erhitzte Blasluft, welche aus den Volumenströmen V1 und V2 gebildet ist und die Luftkanäle L1, L2 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.

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.

Die Fig. 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. S2 verläßt zerfasert und/oder verstreckt. Die Luftspalte S1 und S2 können hierbei gleiche Größe besitzen.

In der, in der Fig. 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 Fig. 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.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Quotient aus V1 und V2 kleiner als 0,97.

Für die in der Fig. 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.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Transport des flüssigem Kunststoffes im wesentlichen identisch mit dem in Fig. 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 Fig. 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.

Die Fig. 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 Fig. 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.

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.

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.

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.

Hierbei sei modelhaft dargestellt, daß der Faserstrom 9 üblicherweise den Querschnitt eines gleichschenkligen 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.

Nach Verlassen der Düsenöffnung 3.1 des Schmelzblaskopfes 1 wird der Faserstrom 9 auf einen umlaufenden Ablagemedium A (A1, A2) zum Faservlies 11 abgelegt und abgezogen. Das Ablagemedium A kann hierbei die Form einer Kollektortrommel A1 oder die Form eines Kollektorbandes A2 besitzen.

Die Fig. 4 bis 10 zeigen bevorzugte Ausführungsformen des Ablegens des Faserstromes 9, welcher die Düsenöffnung 3.1 in einem Austrittswinkel α von 5-70° verlässt.

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.

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, Fig. 1 dargestellt wird.

Der Abzug des Faservlieses 11 kann in verschiedener Weise erfolgen.

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.

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.

Die Fig. 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.

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.

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/m³ 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.

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 zwei- oder 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.

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 primäre Kräuselung besitzen kann.

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.

Die Sekundärkräuselung kann eine höhere Amplitude aufweisen und weist im allgemeinen weniger als zwei Kräuselbögen pro Zentimeter auf.

Die Fig. 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.

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.

Die Fig. 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.

Die Fig. 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 Fig. 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.

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.

Die Fig. 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.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches im wesentlichen dem der Fig. 8 entspricht, mit dem Unterschied, dass der Abzug des Faservlieses 11 entgegen der Öffnungsrichtung des Austrittswinkels α, erfolgt.

Die Fig. 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches im wesentlichen der in der Fig. 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.

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.

Hierdurch resultieren unterschiedliche Verstreckungskräfte, welche ihrerseits wieder unterschiedliche Faserdurchmesser erzeugen.

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.

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 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

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.

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 F5 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.

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.

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/m³ sehr hoch. Ein derartiges Faservlies ist für die genannten Einsatzzwecke nicht geeignet.

Claims

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 Luftkanals (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.