DE102006029972A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Faservlieses im Melt-Blown-Verfahren - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Faservlieses im Melt-Blown-Verfahren umfasst einen Polymervorrat, einen dem Polymervorrat nachgeordneten Spinnbalken (1) mit einer Mehrzahl von Spinndüsen (3) und eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft, welche über Druckluftleitungen in den Auslassbereich der Spinndüsen (3) geführt wird, sowie eine unterhalb des Spinnbalkens (1) vorbeibewegte Trägerschicht zum Ablegen der durch die Spinndüsen (3) erzeugten Polymerfäden unter Ausbildung eines Vlieses, wobei die Spinndüsen (3) kreisrunde und nicht kreisrunde Spinndüsen-Geometrien aufweisen.

Description

• Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Faservlieses im Melt-Blown-Verfahren umfassend einen Polymervorrat, einen dem Polymervorrat nachgeordneten Spinnbalken mit einer Mehrzahl von Spinndüsen und eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft, welche über Druckluftleitungen in den Auslassbereich der Spinndüsen geführt wird, sowie eine unterhalb des Spinnbalkens vorbei bewegte Trägerschicht zum Ablegen der durch die Spinndüsen erzeugten Polymerfäden unter Ausbildung eines Vlieses.
• Die eingesetzte Druckluft dient dazu, die durch die Spinndüsen abgegebenen Polymerfäden zu Fasern zu spinnen. Herkömmlicherweise werden die Spinndüsen mittels sehr feiner Bohrer erzeugt. Ein Spinnbalken weist üblicherweise mehr als tausend Bohrungen je Meter Bahnbreite auf. Der Bohrungsdurchmesser ist dabei kleiner als 0,25 mm.
• Beim sogenannten Spunbond-Verfahren (Schmelzspinnverfahren) ist es an sich auch schon bekannt, durch Erodieren hergestellte Düsen mit unterschiedlichen Geometrien zu verwenden.
• Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Betracht stehenden Art so weiterzubilden, dass bei hoher Produktivität und günstigen Kosten ein Vlies herstellbar ist, welches insbesondere bei Verwendung als Luftfilter besonders vorteilhafte und gegenüber herkömmlichen derartigen Vlieses verbesserte Filtereigenschaften aufweist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Spinndüsen wenigstens teilweise nicht kreisrunde Spindüsengeometrien aufweisen.
• Vorzugsweise weisen die Spinndüsen einen Größenordnung von unter 0,25 mm auf.
• Besonders vorteilhaft sind Spinndüsengeometrien, welche Abschnitte aufweisen, die ganz oder abschnittsweise schräg zur Längsachse des Spinnbalkens verlaufen.
• Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass innerhalb eines Spinnbalkens unterschiedliche Spinndüsen-Geometrien verwendet werden, z. B. einerseits runde Spinndüsen und andererseits nicht kreisrunde, z. B. schräglänglich verlaufende Spinndüsen.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung können bei geringem Materialeinsatz große Faseroberflächen erzeugt werden. Die unrunden Lochformen führen beim Melt-Blown-Verfahren zu einer Verdrillung der Fasern und gleichzeitig zu einer Volumenzunahme des Filters, wodurch dieser zunehmend dreidimensional wird, d. h. statt eines reinen Oberflächenfilters wird ein Tiefenfilter generiert.
• Hiermit ist eine Speicherkapazitätserhöhung für den in einem Filter abzuscheidenden Staub verbunden und es kommt zu einer deutlichen Steigerung der Standzeit.
• Der Druckverlust kann trotz der verbesserten Abscheideleistung im Vergleich zu synthetischen oder Glasfaser-Medien reduziert werden. Vorteilhaft ist dabei, dass die Filterleistung durch mechanische Abscheidung er reicht wird, so dass eine Entladung bei Bestaubung, wie dies bei synthetischen Filtern häufig zu beobachten ist, hier keine Rolle spielt. Im Vergleich zu Glasfaser-Filtern sind durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellte Vliese nicht kanzerogen.
• Mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung können sowohl Fasern mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich als auch im Nanometerbereich hergestellt werden.
• Die verdrillten Fasern können allein zur Ausbildung eines Vlieses oder gemischt mit herkömmlichen geraden, durch runde Düsen erzeugte Fasern zur Erzeugung eines plissierfähigen Filtermaterials verwendet werden.
• Vorzugsweise werden die Spinndüsen durch Laserbohren bzw. -schneiden hergestellt. Hierdurch ist es möglich, auf wirtschaftliche Weise die erfindungsgemäß vorgesehenen unrunden Spinndüsengeometrien zu realisieren.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
• 1 eine ausschnittsweise Ansicht eines Spinnbalkens von unten,
• 2 einen Schnitt durch den Spinnbalken nach 1 längs der Linie B-B,
• 3 das Detail III in 1, d. h. eine Reihe nebeneinander angeordneter Spindüsen und
• 4 Gesamtübersicht der Vorrichtung.
• In 1 ist die Unterseite eines Spinnbalkens 1 mit einer Reihe 2 von Spinndüsen 3, deren Zentren zueinander einen Abstand A von z. B. 0,30 mm aufweisen, dargestellt.
• Aus der Schnittdarstellung nach 2 ist erkennbar, dass der Spinnbalken 1 Zuführkanäle 4 aufweist, welche aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Polymervorrat, insbesondere einer Polymerschmelze, Polymermaterial zu der jeweiligen Spinndüse 3 führen, die am Ende eines konischen Abschnitts 5 angeordnet ist.
• Auf jeder Seite jeder Spinndüse 3 münden Luftdüsen 6, über die über Luftkanäle 7 aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Druckluftquelle Druckluft zugeführt wird.
• Wie aus 3 erkennbar ist, weisen die unrunden Spinndüsen 3 im Ausführungsbeispiel eine schlitzartige Konfiguration auf, wobei die Schlitze etwa in einem 45°-Winkel zur Längsachse 8 des Spinnbalkens 1 verlaufen.
• Die erfindungsgemäß vorgesehene Geometrie der Spinndüsen führt dazu, dass die entstehenden Polymerfasern axial verdrillt werden, da die zur Faser-Verstreckung eingesetzte Luft über den Faserquerschnitt richtungsbezogen ein unsymmetrisches Geschwindigkeits- und damit resultierendes Kraft-Profil aufweist.
• In 4 ist schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faservlieses umfassend einen Spinnbalken 1 mit den vorstehend beschriebenen nicht-runden Spinndüsen 3 dargestellt.
• Aus einem Polymervorrat 9 wird flüssiges Polymer zum Spinnbalken 1 geleitet und tritt dort aus den Spinndüsen 3 in Form von Polymerfasern 10 aus und werden in an sich bekannter Weise auf einem in Richtung des Pfeils 11 mittels eines Antriebs 12 angetriebenen Träger unter Ausbildung eines Faservlieses abgelegt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Faservlieses im Melt-Blown-Verfahren umfassend einen Polymervorrat, einen dem Polymervorrat nachgeordneten Spinnbalken (1) mit einer Mehrzahl von Spinndüsen (3) und eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft, welche über Druckluftleitungen in den Auslassbereich der Spinndüsen (3) geführt wird, sowie eine unterhalb des Spinnbalkens (1) vorbeibewegte Trägerschicht zum Ablegen der durch die Spinndüsen (3) erzeugten Polymerfäden unter Ausbildung eines Vlieses, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder nur ein Teil der Spinndüsen (3) nicht kreisrunde Geometrien aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (3) einen Durchmesser bzw. eine Größenordnung von unter 0,25 mm aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (3) Abschnitte aufweisen, die ganz oder abschnittsweise schräg zur Längsachse des Spinnbalkens (1) verlaufen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Spinnbalkens (1) unterschiedliche Spinndüsen-Geometrien verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (3) durch Laserbohren bzw. -schneiden hergestellt sind.