BRPI0504077B1 - Dispositivo para produzir filamentos de um termoplástico sintético - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA PRODUZIR FILAMENTOS DE UM TERMOPLÁSTICO SINTÉTICO". A presente invenção refere-se a um dispositivo para produzir filamentos de um termoplástico sintético com um cabeçote de matriz filtrante ("meltblown") que tem um núcleo de guia de sintético com, no mínimo, uma fileira de orifícios para a descarga do sintético derretido, e que também tem dispositivos de alimentação posicionados em ambos os lados do núcleo guia sintético para ar primário soprado, com os quais os filamentos na região das aberturas dos orifícios podem ser submetidos ao ar primário soprado em ambos os lados. Faz parte da estrutura da invenção que filamentos sem-fim sejam produzidos com o dispositivo de acordo com a invenção. Além disto, faz parte da estrutura da invenção que os filamentos sejam depositados em um dispositivo de depósito para formar uma tela não-tecida ou tela filtrante ("meltblown"). Preferivelmente, as telas meltblown produzidas desta maneira são utilizadas como filtros ou em filtros.

Dispositivos do tipo especificado no início são conhecidos na prática em diferentes variações. Diversos destes dispositivos provaram basi- camente ter valor. Os diâmetros dos filamentos, que podem ser produzidos com estes dispositivos, em geral vêm dentro da faixa de um mícron ou maior do que um mícron. Anteriormente uma redução significativa destes diâme- tros de filamento deram origem a dificuldades. Tentou-se trocar ou controlar a quantidade de ar, a velocidade e a temperatura do ar primário soprado, de tal modo que o diâmetro do filamento fosse reduzido. Contudo, estas medi- das não conduziram a resultados satisfatórios. Diâmetros de filamento muito pequenos, ou diâmetros de filamento que são significativamente menores do que um mícron seriam muito vantajosos para a produção de telas filtrantes para a utilização em filtros e filtros finos.

De forma correspondente, o problema técnico que constitui a base da invenção é fornecer um dispositivo do tipo especificado no início, com o qual, em uma maneira simples e funcionalmente confiável, o diâmetro do filamento possa ser reduzido de maneira eficaz, de modo que diâmetros menores do que um mícron, em particular também consideravelmente menores do que um mícron, possam ser conseguidos.

Para solucionar este probíema técnico a invenção propõe um dispositivo para produzir filamentos de termoplástico sintético, com um ca- beçote de matriz filtrante, que tem um núcleo de guia de sintético com, no mínimo, uma fileira de orifícios para a descarga do sintético derretido, e que, além disto, tem dispositivos de alimentação para ar primário soprado locali- zado em ambos os lados do núcleo de guia de sintético, com os quais os filamentos podem ser submetidos ao ar primário soprado em ambos os lados na região das aberturas dos orifícios, e onde, no mínimo, um dispositivo de alimentação é fornecido para ar secundário soprado, com o qual os filamen- tos abaixo do cabeçote de matriz filtrantes podem ser submetidos a ar se- cundário soprado, a uma temperatura de mais do que 50°C obliquamente ou de cada lado. A descarga do sintético derretido ou polímero derretido através dos orifícios do núcleo de guia de sintético ocorre na forma de escoamentos de sintético que ao mesmo tempo formam os filamentos. O ar primário so- prado e os jatos de ar primário soprado são vantajosamente direcionados em ângulos agudos um para o outro abaixo dos orifícios. Faz parte da es- trutura da invenção que o ar primário soprado seja alimentado através de espaços correspondentes no núcleo de guia de sintético na forma de jatos superficiais de ar soprado.

De forma vantajosa, o ar primário soprado é alimentado em am- bos os lados através de espaços ou canais entre o núcleo de guia de sintéti- co e bordas da matriz e, preferivelmente, a largura do espaço dos espaços pode ser ajustada aqui. Abaixo do núcleo de guia de sintético existem, por- tanto, de forma vantajosa, duas bordas de matriz posicionadas opostas uma à outra, que são preferivelmente ajustáveis, de modo que a largura do espa- ço dos espaços possa ser ajustada entre o núcleo de guia de sintético e as bordas da matriz. Além disto, a distância x entre a ponta do núcleo de guia de sintético e a extensão horizontal (imaginária) da ponta da borda de matriz pode ser ajustada de maneira vantajosa.

De acordo com a invenção, o ar secundário soprado também é soprado abaixo do cabeçote de matriz filtrante a partir do lado sobre os fila- mentos ou sobre a cortina de filamento. Faz parte da estrutura da invenção aqui, que o ar secundário soprado pode ser soprado em um ângulo α de desde 50° até 90°, preferivelmente desde 65° até 90° e, idealmente, desde 75° até 90° para uma linha reta imaginária ou vertical, que corre através de um furo de borrifo obliquamente ou a partir do lado. O ângulo α é, portanto, ao mesmo tempo o ângulo entre um jato de ar secundário soprado e a linha reta imaginária ou vertical, mencionada anteriormente. Os jatos de ar secun- dário soprado podem, portanto, ser soprados em um ângulo α para linhas retas imaginárias e verticais que correm através dos orifícios sobre os fila- mentos que saem através destes orifícios. Faz parte da estrutura da inven- ção que a direção das linhas retas imaginárias corresponda à direção de saída primária (não-desviada) dos filamentos a partir dos orifícios.

De acordo com uma modalidade particularmente preferencial da invenção, o ar secundário soprado pode ser soprado ortogonalmente ou es- sencialmente de maneira ortogonal para uma linha reta imaginária ou vertical que corre através de um orifício. Essencialmente de maneira ortogonal signi- fica que o ângulo α é de 80° até 90°, e preferivelmente, 85° até 90°. Faz parte da estrutura da invenção que o ar secundário soprado seja soprado em uma velocidade mais elevada sobre os filamentos ou sobre a cortina de fila- mento. Desta maneira, de acordo com a invenção, as vibrações dos fila- mentos e as fibras são aumentadas, ambas em sua frequência e em sua amplitude. Com relação a isto, o conhecimento que forma a base da inven- ção é que, desta maneira, pontos de alongamento adicionais ou pontos adi- cionais de tratamento de fibra podem ser produzidos, de modo que seja pos- sível alongamento muito eficaz e extensivo dos filamentos.

Faz parte da estrutura da invenção que, no mínimo, um disposi- tivo de alimentação para o ar secundário soprado seja estabelecido com a condição de que o ar secundário com uma temperatura de mais do que 50°C, preferivelmente com uma temperatura de mais do que 60°C possa ser soprado. É especialmente favorecida uma segunda temperatura de ar so- prado de entre 65°C e 90°C e, muito mais favorecida, entre 70°C e 80°C.

Preferivelmente, o ar secundário aquecido soprado tem uma umidade de ar de menos do que 70%, preferivelmente menos do que 50% e, muito preferi- velmente, menos do que 20%. O conhecimento que forma a base da inven- ção é que soprando ar quente ou ar soprado secundário quente, a fase ter- moplástica dos filamentos é ao mesmo tempo estendida, de modo que os filamentos possam permanecer extensíveis por um longo tempo ao longo de seu trajeto. Desta maneira é conseguido alongamento muito eficaz.

De acordo com uma modalidade particularmente preferencial da invenção, dispositivos de alimentação para o ar secundário soprado são arranjados com a condição de que os filamentos ou a cortina de filamento possa ser submetida ao ar secundário soprado de ambos os lados. De forma vantajosa, dispositivos de alimentação são, portanto, fornecidos em ambos os lados da cortina de filamento, de modo que seja possível submeter a cor- tina de filamento ao ar secundário soprado em ambos os lados.

De acordo com uma modalidade da invenção, a submissão ao ar secundário soprado de, no mínimo, um lado dos filamentos ou da cortina de filamento é constante com o tempo. Submissão ao ar soprado, que é cons- tante com o tempo, significa aqui, em particular, que a velocidade de sopra- gem do ar secundário soprado permanece constante com o tempo. De acor- do com esta modalidade, a sopragem com o ar secundário soprado aconte- ce preferivelmente de maneira constante com o tempo de ambos os lados dos filamentos ou da cortina de filamento.

De acordo com uma outra modalidade da invenção, a submissão ao ar secundário soprado acontece de maneira pulsante a partir de, no mí- nimo, um lado dos filamentos ou da cortina de filamento (isto é, não cons- tante com o tempo). Sopragem pulsante significa aqui, em particular, que a velocidade de sopragem do ar secundário soprado muda com o tempo. Aqui, a velocidade do ar secundário soprado pode, por exemplo, mudar, pulsando ou alternando entre zero e um valor de velocidade v1.

Faz parte da estrutura da invenção que o dispositivo de acordo com a invenção tenha um dispositivo de depósito sobre o qual os filamentos podem ser depositados como uma tela não-tecida, ou tela meltblown. A tela filtrante produzida desta maneira é utilizada de acordo com uma modalidade altamente favorecida da invenção, como filtros ou em filtros e, em particular, em filtros finos.

Além disto, o tema da invenção é também um método para pro- duzir os filamentos de termoplástico sintético, onde, como descrito, se tra- balha, com ambos, a sopragem de ar primário soprado e sopragem de ar secundário soprado. Além disto, o tema da invenção é a utilização dos fila- mentos ou de uma tela filtrante produzida com os filamentos como um mate- rial de filtro. O conhecimento que forma a base da invenção é que, com um dispositivo de acordo com a invenção, ou com o método correspondente de acordo com a invenção, filamentos podem ser produzidos, os quais são ca- racterizados por um diâmetro surpreendentemente pequeno. Filamentos com um diâmetro de filamento de menos do que um mícron, e também com um diâmetro de filamento significativamente menor do que um mícron, po- dem ser produzidos sem qualquer problema. Além disto, o conhecimento que forma a base da invenção é que, com a ajuda da sopragem de ar se- cundário soprado de acordo com a invenção, os filamentos podem ser esti- mulados de maneira eficaz para vibrarem mais e que, desta maneira, o nú- mero de pontos de alongamento ou regiões de alongamento sejam efetiva- mente aumentadas. Em combinação com isto é a significação particular da sopragem de ar secundário soprado de uma temperatura mais elevada, uma vez que desta maneira a fase termoplástica dos filamentos pode ser prolon- gada de maneira eficaz. Como resultado, por meio dos alongamentos adici- onais eficazes, uma redução surpreendentemente grande do diâmetro de filamento é ao mesmo tempo conseguida em comparação com medidas co- nhecidas anteriormente. Estes filamentos com um diâmetro muito pequeno podem ser depositados como telas filtrantes que podem ser utilizadas como filtros de alto desempenho ou filtros finos com um rendimento de coleta ele- vado com baixa perda de pressão. Em particular, filtros de fibra de vidro co- nhecidos anteriormente podem ser substituídos por telas filtrantes produzi- das de acordo com a invenção.

No que segue, a invenção é descrita em maior detalhe utilizando um desenho que mostra apenas um exemplo de uma modalidade. A Figura mostra, na forma de uma representação esquemática, um corte através de um dispositivo de acordo com a invenção. É mostrado um dispositivo para produzir filamentos 1 de termo- plástico sintético, o dispositivo tendo um cabeçote de matriz filtrante 2. A matriz filtrante 2 é equipada com um núcleo de guia de sintético 3 que, na modalidade fornecida como um exemplo, tem uma fileira de orifícios 4 para a descarga do sintético derretido. A fileira de orifícios 4 se estende perpendi- cularmente ao nível do papel.

Em ambos os lados do núcleo de guia de sintético 3 existem dispositivos de alimentação (não mostrado em detalhe) com os quais os fi- lamentos 1 podem ser submetidos ao ar primário soprado em ambos os la- dos na região das aberturas dos orifícios 4. A submissão ao ar primário so- prado em ambos os lados está mostrada pelas duas setas A no exemplo de uma modalidade. Pode ser visto na Figura que o ar primário soprado e os jatos superficiais de ar primário soprado são direcionados em ângulos agu- dos um ao outro abaixo dos orifícios 4. O ar primário soprado é alimentado em ambos os lados através de espaços 5 entre o núcleo de guia de sintético 3 e as bordas de matriz 6. De forma vantajosa, as bordas de matriz 6 aqui são ajustadas de modo que a largura w do espaço possa ser ajustada. Pre- ferivelmente, e no exemplo da modalidade, a distância x entre a ponta do núcleo de guia de sintético 3 e a extensão horizontal das pontas da borda da matriz é também ajustável.

De acordo com a invenção, em ambos os lados da cortina de filamento a partir dos filamentos 1, dispositivos de alimentação para ar se- cundário soprado (não mostrado em detalhe) são fornecidos, com os quais os filamentos são submetidos a ar secundário soprado obliquamente abaixo do cabeçote de matriz filtrante 2. Esta submissão ao ar soprado secundário é mostrada pelas setas B na Figura. Além disto, pode ser visto na Figura que, de acordo com a modalidade preferencial da invenção, o ar soprado secundário pode ser soprado, de maneira ortogonal ou essencialmente de maneira ortogonal, até a linha reta imaginária 7 que corre através dos orifí- cios 4. O ângulo α entre o ar secundário soprado ou entre um jato de ar se- cundário soprado e uma linha reta 7 é portanto 90° ou aproximadamente 90°. Está indicado na Figura que, devido à sopragem de ar secundário em alta velocidade, a vibração dos filamentos 1 é aumentada de maneira eficaz.

Desta maneira, pontos de alongamento adicionais ou pontos de tratamento de fibra nos filamentos são criados.

No exemplo de uma modalidade, e de acordo com uma modali- dade bastante preferencial, a temperatura do ar secundário soprado é 65°C até 85°C, preferivelmente 70°C até 80°C.

No exemplo de uma modalidade, abaixo do cabeçote de matriz filtrante 2 e abaixo da sopragem de ar secundário soprado existe um dispo- sitivo de depósito 8 que, preferivelmente e na modalidade fornecida como um exemplo, é na forma de uma tira de filtro. Neste dito dispositivo de depó- sito 8, os filamentos são depositados, de maneira vantajosa, como tela fil- trante (não mostrado). A tela filtrante é particularmente adequada para apli- cações de filtro.

Claims (10)

1. Dispositivo para produzir filamentos (1) de termoplástico sin- tético, com um cabeçote de matriz filtrante (2), que tem um núcleo de guia de sintético (3) com, no mínimo, uma fileira de orifícios (4) para a descarga do sintético derretido, e que, além disto, tem dispositivos de alimentação para ar primá- rio soprado localizados em ambos os lados do núcleo de guia de sintético (3) com os quais os filamentos (1) podem ser submetidos em ambos os lados ao ar primário soprado na região das aberturas dos orifícios (4), no mínimo, um dispositivo de alimentação para ar secundário soprado sendo fornecido, com o qual os filamentos (1) podem ser submeti- dos obliquamente ao ar secundário soprado a uma temperatura de mais do que 50°C abaixo do cabeçote de matriz filtrante (2).

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, no qual o ar pri- mário soprado pode ser alimentado em ambos os lados através de espaços (5) entre o núcleo de guia de sintético (3) e as bordas de matriz (6) e a largu- ra do espaço w dos espaços e a distância x entre a ponta do núcleo de guia de sintético e a extensão horizontal (imaginária) da ponta da borda da matriz é ajustável.

3. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, no qual o ar secundário soprado pode ser soprado em um ângulo α de desde 50° até 90°, preferivelmente desde 65° até 90° e idealmente desde 75° até 90° para uma linha reta imaginária (7) que corre através de um orifí- cio (4).

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, no qual o ar se- cundário soprado pode ser soprado de maneira ortogona! ou de maneira es- sencialmente ortogonal até uma linha reta imaginária (7) que corre através de um orifício.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, no qual o ar secundário soprado pode ser soprado a uma temperatura de mais do que 60°C.

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, no qual a umidade relativa do ar secundário soprado é menor do que 70%, preferivelmente menor do que 50% e idealmente menor do que 20%.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, no qual dispositivos de alimentação para o ar secundário soprado são arranjados com a condição de que os filamentos (1) ou a cortina de filamento possa ser submetida ao ar secundário soprado de ambos os lados.

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, no qual a sopragem com o ar secundário soprado é constante com o tempo a partir de, no mínimo, um lado.

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, no qual a sopragem com o ar secundário soprado acontece de maneira pulsante a partir de, no mínimo, um lado.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, no qual um dispositivo de depósito (8) é fornecido, sobre o qual os filamentos podem ser depositados como tela não-tecida.