EP1239063A1 - Verfahren zur Herstellung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen, daraus hergestellte schmelzgeblasene Vliesstoffe und Verwendung der schmelzgeblasenen Vliesstoffe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von schmelzgeblasenen Vliesstoffen, daraus hergestellte schmelzgeblasene Vliesstoffe und Verwendung der schmelzgeblasenen Vliesstoffe Download PDF

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EP1239063A1
EP1239063A1 EP01102127A EP01102127A EP1239063A1 EP 1239063 A1 EP1239063 A1 EP 1239063A1 EP 01102127 A EP01102127 A EP 01102127A EP 01102127 A EP01102127 A EP 01102127A EP 1239063 A1 EP1239063 A1 EP 1239063A1
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EP
European Patent Office
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nonwoven fabric
fiber
air
stream
exit angle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01102127A
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English (en)
French (fr)
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Sandler AG
Original Assignee
SANDLER C H GmbH
Sandler AG
Christian Heinrich Sandler GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SANDLER C H GmbH, Sandler AG, Christian Heinrich Sandler GmbH and Co KG filed Critical SANDLER C H GmbH
Priority to EP01102127A priority Critical patent/EP1239063A1/de
Publication of EP1239063A1 publication Critical patent/EP1239063A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • D01D4/025—Melt-blowing or solution-blowing dies
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985—Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)

Definitions

  • the present invention is generally concerned with a method of making meltblown nonwovens.
  • the present deals in particular with Invention with the exit angle with which the fiber stream enters the nozzle opening leaves.
  • Meltblowing devices for the production of meltblown nonwovens are has long been known in the art. This is how the US patent is concerned 3,825,379 with a melt blowing device which, for example, for Implementation of the method according to the invention is suitable.
  • the one in this writing Melting blow head consists of a series of polymer channels through which a stream of liquid plastic is fed to a meltblowing nozzle.
  • Air channels are assigned to this meltblowing nozzle from both sides, which inflate heated air at high speed onto the stream of liquid plastic leaving the meltblowing nozzle and defibrate and / or stretch it.
  • the meltblower head is a storage medium in the form of a drum, which collects the fiber stream formed and transports it away as a nonwoven fabric.
  • the fiber stream can run the melt blow head differently than in the same direction as the longitudinal axis of the polymer channel running through the nozzle opening.
  • US Pat. No. 5,676,388 is concerned with the production of a liquid distribution fleece from meltblown microfibers, which are deposited on the storage medium at an acute angle after leaving the meltblowing head. This creates a fiber density gradient.
  • the fiber stream can leave the melt blow head differently than in the same direction as the longitudinal axis of the polymer channel running through the nozzle axis.
  • the cited document teaches that two or more layers of fibers of different strength are placed on a storage medium. Such a method is very complex in terms of machine technology, since several meltblowing units in a row are required for this.
  • German Offenlegungsschrift 41 23 122 deals with a device for producing a plastic nonwoven web.
  • a stream of liquid plastic is pressed through a sieve and stretched and cooled by laterally entering stretching air.
  • the formation of a fiber density gradient is not provided in DE 4123122.
  • the US patent 4,714,647 is concerned with a filter medium which over the cross section has a fiber diameter gradient.
  • the filter medium is manufactured by a process in which a large number of successive switched meltblowing heads microfibers of different fiber diameters are produced, these fiber layers together on a storage medium to be collected. This process is extremely complex in terms of machine technology because it is the series connection of many meltblowing heads in a line requires. Also in this document it is not mentioned that the fibers Melt blow heads other than the same direction as the longitudinal axis of the polymer channel leave.
  • the German design specification 27 35 063 deals with the production of thermal insulation for clothing.
  • This is a fiber web made from a mixture of microfibers and staple fibers, the task of the staple fibers being to increase the bulk of the microfiber fiber mat, that is to say to lower the density of the fiber mat.
  • the addition of staple fibers to increase the bulk is necessary because, in contrast to staple fibers, melt-blown microfibers are mostly uncrimped and therefore make no contribution to bulkiness.
  • the method disclosed in the cited document for the production of bulky meltblown nonwovens has the disadvantage that two nonwoven formation units, namely a device for meltblowing nonwovens, and a device for dissolving and metering in staple fibers are required for production. Again, this document does not mention that the fibers leave the meltblowing heads other than in the same direction as the longitudinal axis of the polymer channel.
  • the object of the present invention is to provide a method through which with a single blow head a meltblown nonwoven can be produced with a very wide range of individual fiber diameters has a gradient in the average fiber diameter has a high proportion of crimped fibers owns and can cover a wide range of densities, namely from Low density nonwovens with high bulk, up to thin nonwovens with high density.
  • a meltblown nonwoven fabric made by the method of the present invention can be used in the construction of a variety of objects, such as: B. as heat and / or cold insulation in clothing or technical objects, as sound insulation in the sound insulation of technical objects, as an absorbent for hydrophobic liquids, or as a particle filter.
  • the fiber mat according to the invention serves as a filter medium, for example for the production of filter bags, flat filter inserts or pleated filter inserts in filter cartridges and cassettes. Filters of this type are used, for example, in the HVAC sector, for engine air filters, for passenger cabin air filters in motor vehicles or for the supply air filtration of electrical machines.
  • the degrees of separation of the air filters used according to the invention Process manufactured meltblown nonwovens (classified according to DIN EN 779) Separation classes from G 4, over F 5 to F 9, beyond that they can cover the HEPA and ULPA area.
  • Manufactured nonwovens are in hygiene articles, where they are particularly used as a means of Absorption and distribution of liquids, and as a means of storing Liquids can be used.
  • a fiber stream 9 is produced by means of a Schmelzblaskopfes 1 that with an exit angle ⁇ of 5 to 70 degrees, which from the plane passing through the nozzle opening 3.1 longitudinal axis 5 of the polymer passage 2 as the first leg 51 of the exit angle ⁇ and of the central axis 6 of the fiber stream 9 is formed as the second leg 61 of the exit angle ⁇ , leaves the nozzle opening 3.1 and is deposited on a storage medium A to the nonwoven fabric 11 and is pulled off.
  • the liquid plastic which can be temporarily stored in a chamber 10 , enters the polymer channel 2 and leaves the polymer channel 2 at the nozzle opening 3.1 .
  • blowing air heated via the air channels L 1, L 2 which is formed from the volume flows V1 and V2 and leaves the air channels L 1, L 2 through a respective air gap S1, S2, acts on the flow of liquid plastic.
  • fibers can arise, which are referred to as endless in the textile industry.
  • the stream of liquid plastic can also be torn apart in such a way that a large number of short to very short fibers are formed.
  • microfibers The fibers produced by this process are commonly called microfibers designated and generally have individual diameters of 1 - 100 microns. Very are frequently used in nonwoven fabric produced by the method according to the invention Fiber diameters from 1 ⁇ m to 50 ⁇ m were found. In addition, these can Firmly assemble fibers to form agglomerates with diameters from 30 to 150 ⁇ m were found.
  • FIG. 1 shows a first preferred embodiment of the method according to the invention.
  • the stream of liquid plastic which leaves the polymer channel 2 at the nozzle opening 3.1 , by heated blown air by means of a first volume flow V1 and a second volume flow V2, which the first air channel L1 and the second air channel L2 at the air gaps S1 and S 2 leaves frayed and / or stretched.
  • the air gaps S1 and S2 can have the same size.
  • the volume flow V1 has a lower value than the volume flow V2.
  • the fiber stream 9 is deflected after the nozzle opening 3.1 at an exit angle ⁇ , which extends through the nozzle opening 3 , the longitudinal axis 5 of the polymer channel 2 as the first leg 51 of the exit angle ⁇ and through the central axis 6 of the fiber stream 9 as the second leg 61 of the exit angle ⁇ , Accordingly, for the preferred method shown in FIG. 1, it follows that the quotient of the first volume flow V1 and the second volume flow V2 is less than 1, that is to say the first volume flow V1 is less than the second volume flow V2.
  • the quotient of V1 and V2 is less than 0.97.
  • FIG. 2 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, the transport of the liquid plastic being essentially identical to the method described in FIG. 1.
  • the volume flows V1 and V2 can, however, be the same in this preferred embodiment.
  • the air gaps S1 and S2 are of different widths. Since, as shown in FIG. 2, the air gap S1 is larger than the air gap S2, the blown air leaves the larger air gap S1 at a lower speed than the leaving the smaller air gap S2 at the same volume flows V1 and V2 .
  • the exiting at a higher speed blowing air of the air gap S2 deflects the fiber stream 9 in an exit angle ⁇ of 5 ° - from 70 °, which in turn by the running through the nozzle opening longitudinal axis 5 of the polymer passage 2 as the first leg 51 and through the central axis 6 of the fiber stream 9 is formed as a second leg 61 .
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment for carrying out the method according to the invention.
  • the transport of the liquid plastic through the polymer channel 2 to the nozzle opening 3 is essentially identical to the embodiment in FIG. 1.
  • the volume flows V1 and V2 have essentially the same value.
  • the air gaps S1 and S2 also have the same size.
  • the air deflector deflects the emerging from the air gaps S1 and S2 heated blast air for defibering and / or stretching of the stream of liquid plastic 12 opposite direction.
  • the scattered air surrounding the fiber stream 9 is reflected by the air bleach 12 in such a way that it is deflected after the nozzle opening 3.1 at an exit angle ⁇ , which corresponds to the features mentioned, to the side opposite the air baffle. Since the fiber stream 9 is a mixture of fibers and air, the entire fiber stream 9 is of course deflected after the nozzle opening 3.1 at an exit angle ⁇ , which corresponds to the features mentioned.
  • the fiber stream 9 usually has the cross-section of a three-legged triangle, the tip of which lies at the nozzle opening 3.1 and the imaginary base 7 forms the side of the cross-section of the fiber stream 9 facing the storage medium A.
  • the central axis 6 of the fiber stream 9 can accordingly be regarded as the height of the triangle mentioned.
  • the fiber stream 9 is deposited on a rotating storage medium A (A 1, A 2) to the nonwoven fabric 11 and drawn off.
  • the storage medium A can have the shape of a collector drum A1 or the shape of a collector belt A2 .
  • FIGS. 4 to 10 show preferred embodiments of depositing the fiber stream 9, which leaves the nozzle opening 3.1 at an exit angle ⁇ of 5-70 °.
  • the removal of the nonwoven fabric 11 can be done in various ways.
  • the nonwoven fabric 11 is drawn off in the opening direction of the exit angle ⁇ , the opening of the exit angle ⁇ starting from its first leg 51 and the first leg 51 of the exit angle ⁇ , which is the longitudinal axis 5 of the polymer channel 2 extending through the nozzle opening 3.1 .
  • Such a pull-off is preferably chosen when the nonwoven fabric 11 produced by the method according to the invention is to have a high uniformity with low cloudiness and high density.
  • the nozzle opening 3.1 of the melt blow head 1 is located directly above the zenith of the collector drum A1. This embodiment is particularly suitable when the exit angle ⁇ has a small or medium amount, and the fiber stream 9 can still be safely deposited on the collector drum A1 and not next to it by this embodiment.
  • the nonwoven fabric 11 is pulled off against the opening direction of the exit angle ⁇ , the exit angle ⁇ opening again from its first leg 51 .
  • This further preferred embodiment is preferably chosen when value is placed on low density, ie high bulk of the nonwoven fabric 11 produced by the method according to the invention.
  • This preferred embodiment results in a crushing and kinking process in the area of impact of the nonwoven fabric 9 on the collector drum A1 , which gives the still soft fibers of the nonwoven fabric 11 a crimp, so that at least 50% of the fibers of the nonwoven fabric 11 are present in a crimped state.
  • the crimp of the fibers of the nonwoven fabric 11 has the advantage for the nonwoven fabric 11, that the ball of the nonwoven fabric 11 is increased, so the density of the nonwoven fabric 11 is lowered.
  • the densities that can be achieved here are, for example, 60 kg / m 3 or less. This can be explained in such a way that, due to the crimped arches, the otherwise plane-oriented fibers, viewed across the cross-section of the nonwoven fabric 11 , can maintain a distance from one another, the nonwoven fabric 11 experiencing good porosity, that is to say good permeability to fluids such as gases or liquids.
  • This crimping of the fiber of the nonwoven fabric 11 is, in contrast to, for example, crimped, textile staple fibers of the prior art, essentially irregular, whereby the crimping intensity, the crimping bow height and the crimping bow frequency can fluctuate very strongly within a very short fiber path.
  • the crimped sheets can be arranged in two or three dimensions.
  • the crimp can be a primary crimp.
  • Primary crimp in the sense of this invention is understood to mean a zigzag crimp or sinusoidal crimp of the fiber body itself, the fiber provided with primary crimp usually forming a straight or serrated straight line again.
  • a secondary crimp can be superordinate to the primary crimp.
  • This Secondary crimp generally has larger amplitudes as well as larger ones Wavelengths as the primary crimp, with that of the secondary crimp underlying fiber body can again have the primary crimp.
  • the primary crimping of the fibers of the nonwoven fabric 11 has a very low amplitude of, for example, 0.1 to 1 mm, with a quantity of, for example, 2 to 100 crimping sheets per centimeter.
  • the secondary crimp can have a higher amplitude and has in generally less than two crimps per centimeter.
  • FIG. 5 shows this preferred embodiment of the method according to the invention, the zenith of the collector drum A1 again being exactly below the nozzle opening 3.1 of the melt blow head 1 .
  • the nonwoven fabric 11 is drawn off in the direction opposite to the opening direction of the exit angle ⁇ , the opening of the exit angle ⁇ starting again from its first leg 51 .
  • the nozzle opening 3.1 of the blow head 1 is outside the zenith of the collector drum A1.
  • Such an embodiment of the method according to the invention is preferred if either the exit angle ⁇ should be so large that it is no longer possible to deposit the fiber stream 9 on the collector drum A1 and there is a risk that the fiber stream 9 next to the collector drum A1 and not on this will hit.
  • Such an embodiment of the invention is additionally preferred if the fiber stream 9 is to hit the edge region of the collector drum A1 , for example in order to achieve different flight paths of the fibers of the fiber stream 9, which are located on the outer edge and on the inner edge of the fiber stream 9 .
  • FIG. 6 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, the nozzle opening 3.1 of the melt blow head 1 being outside the zenith of the collector drum A1 . This results in a steep angle of incidence of the fiber stream 9 on the collector drum A1 . The nonwoven 11 is drawn off in the opening direction of the exit angle ⁇ .
  • FIG. 7 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, the nozzle opening 3.1 of the melt blow head 1 again being outside the zenith of the collector drum A1 .
  • the melt blow head 1 is located, for example, on the opposite side of the zenith of the collector drum A1 as shown in FIG.
  • the removal of the nonwoven fabric 11 takes place again against the opening direction of the exit angle ⁇ , which can result in a particularly bulky nonwoven fabric 11 .
  • the storage medium A is a collector belt A2.
  • a collector belt A2 is also suitable as storage medium A for the fiber stream 9 produced by the method according to the invention.
  • FIG. 8 shows such a preferred embodiment of the method according to the invention, the fiber stream 9 being collected on a collector belt A2 and the fiber fleece 11 being drawn off in the opening direction of the exit angle ⁇ .
  • FIG. 9 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, which essentially corresponds to that of FIG. 8, with the difference that the nonwoven fabric 11 is drawn off against the opening direction of the exit angle ⁇ .
  • FIG. 10 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, which essentially corresponds to the embodiment described in FIG. 8, with the exception that the collector belt A2 is inclined, e.g. B. to achieve different trajectories of the fibers, which are located in the outer edge of the fiber stream 9 and the inner edge of the fiber stream 9 .
  • the collector belt A2 is inclined, e.g. B. to achieve different trajectories of the fibers, which are located in the outer edge of the fiber stream 9 and the inner edge of the fiber stream 9 .
  • the fibers of the nonwoven fabric 11 produced by the method according to the invention have a very large scatter in the diameters.
  • 11 fibers with a diameter of 1 ⁇ m to fibers with a diameter of 100 ⁇ m were measured in one and the same nonwoven.
  • fiber diameters from 1 ⁇ m to 50 ⁇ m are found in nonwovens produced by the process according to the invention.
  • there are coarse fibers, preferably on one side of the nonwoven fabric 11 the fine fibers accumulating on the opposite side of the nonwoven fabric 11 . This phenomenon is explained by the fact that a different amount of air is applied to the underside of the fiber stream 9 than the top of the fiber stream 9.
  • a fiber diameter gradient can thus form within the cross section of the nonwoven fabric 11 , that is to say that the mean fiber diameter changes continuously in the course of the cross section of the nonwoven fabric 11 .
  • Example I Name of the pattern M1 Flow rate V1 [ft 3 / min] 280 Volume flow V2 [ft 3 / min] 350 Quotient V1 / V2 0.8 Exit angle ⁇ approx. 47 ° storage medium collector drum Position of the storage medium Zenith under the nozzle opening withdrawal direction in the opening direction of the trigger angle ⁇ Fiber curl Yes Fiber diameter of the nonwoven from-to 2 to approx. 47 ⁇ m Fiber diameter gradient present Yes Basis weight of the nonwoven 100 g / m 2 Density of the nonwoven approx.
  • Example II Name of the pattern M2 Flow rate V1 [ft 3 / min] 280 Volume flow V2 [ft 3 / min] 350 Quotient V1 / V2 0.8 Exit angle ⁇ approx. 47 ° storage medium collector drum Position of the storage medium Zenith under the nozzle opening withdrawal direction against the opening direction of the trigger angle ⁇ Fiber curl yes, strong Fiber diameter of the nonwoven from-to approx.
  • Example I to III were based on features according to the invention Process manufactured.
  • Example IV is a comparative example as it is according to a State of the art method was manufactured.
  • Example I and Example II differ essentially only in the direction in which the nonwoven is drawn off from the storage medium. From the comparison of the result tables it is clear that both fiber fleeces have a large scatter in the diameter of the individual fibers, which is advantageous for use in air filters with a low pressure difference and high separation efficiency.
  • the nonwoven fabrics of both examples show a fiber diameter gradient across their cross-section, the fiber diameter gradient being more evident in the pattern M2 of example II.
  • the main difference between pattern M1 and pattern M2 is their density, which is much higher with pattern M1 than with pattern M2.
  • the pattern M2 is therefore particularly suitable, for example, as heat insulation in clothing, or, if necessary, in the state laminated with spunbonded nonwoven as a filter medium for pocket filters of separation classes F 5 to F9 (classification according to DIN EN 779.
  • the pattern M1 is suitable because of its small thickness and because of its fiber thickness gradient as a pleatable filter medium, for. B for pleated filter cassettes, and due to its good rigidity, it does not require a support medium such as a grid or spunbond.
  • the withdrawal angle was ⁇ generated by means of different air gaps, the volume flows being the same Had values.
  • the nonwoven fabric obtained in this way also corresponds to that in the target of Features defined invention.
  • the sample MG4 of Example IV was produced using a method which corresponds to the prior art.
  • the fiber diameters are in a narrow range, the fibers are largely uncrimped, the density is very high at 120 kg / m 3 .
  • Such a nonwoven fabric is not suitable for the purposes mentioned.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines schmelzgeblasenen Faservlieses aus thermoplastischem Kunststoff, wobei der Faserstrom (9) die Düsenöffnung (3) in einem Austrittswinkel α von 5° bis 70°, 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. <IMAGE>

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 4123122 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 G 4, über F 5 bis F 9, 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:
  • 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.
    • 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.
    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 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.
    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 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.
    In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Quotient aus V1 und V2 kleiner als 0,97.
    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.
    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.
    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.
    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 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.
    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.
    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.
    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, Figur 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 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.
    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 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.
    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.
    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 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.
    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 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.
    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.
    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 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.
    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.
    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.
    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 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.
    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 (13)

    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.
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