EP1797226A1 - Meltblown-verfahren zum schmelzspinnen von feinen vliesfasern und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Meltblown-verfahren zum schmelzspinnen von feinen vliesfasern und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

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Publication number
EP1797226A1
EP1797226A1 EP04804007A EP04804007A EP1797226A1 EP 1797226 A1 EP1797226 A1 EP 1797226A1 EP 04804007 A EP04804007 A EP 04804007A EP 04804007 A EP04804007 A EP 04804007A EP 1797226 A1 EP1797226 A1 EP 1797226A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
nonwoven
fibers
spinneret
blowing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04804007A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias GRÖNER
Henning Rave
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Saurer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG, Saurer GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP1797226A1 publication Critical patent/EP1797226A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/098Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02Spinnerettes
    • D01D4/025Melt-blowing or solution-blowing dies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/60Nonwoven fabric [i.e., nonwoven strand or fiber material]

Definitions

  • the invention relates to a meltblown process for melt-spinning fine nonwoven fibers according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the process according to the preamble of claim 14.
  • a plurality of fiber strands are extruded from a polymer melt through nozzle bores of a spinneret and then drawn into ultrafine fibers with a blowing stream.
  • Such fibers have an average fiber diameter of usually ⁇ 10 microns.
  • meltblown processes are characterized as meltblown processes.
  • the blowing stream is preferably formed from a hot air which is blown onto the fiber strands with high energy. The blowing stream leads to warping and tearing of the fiber strands, resulting in fine nonwoven fibers of finite length.
  • Such a method is known from DE 33 41 590 A1, wherein a non-heated fluid is used as the blow stream.
  • a non-heated fluid is used as the blow stream.
  • Such relatively cold Blasströ ⁇ me basically have the advantage that heating of the fluid can be omitted.
  • fine fibers could be produced from thermoplastic polymers which have finenesses of less than 10 ⁇ m.
  • the fiber strands are usually torn into finite fibers.
  • the fiber strands after being deposited in a nonwoven, lead to regularities in the physical properties due to bonded pieces of fiber.
  • such nonwovens can endure only low tensile strengths due to the finite fiber pieces. From DE 199 29 709 Al a further process for the production of fine nonwoven fibers is known in which the fiber strands are split by a gas flow to fine fibers.
  • the known method which is referred to in the art as the so-called nanoval process, based on the fact that on the fiber strand under the effect of gas flow and a nozzle device, a pressure effect is generated, which leads to bursting of the fiber strand, so that a variety of finer in the essential endless fibers arises.
  • the hydrostatic pressure prevailing in the interior of the fiber is greater than the gas pressure surrounding the fiber strands, whereby the bursting of the fiber strand is achieved.
  • the fibers are then guided under the action of the gas flow to a tray and stored as a nonwoven.
  • Another object of the invention is to provide nonwoven fibers for making a nonwoven fabric with which improved physical properties are achieved.
  • the object of the invention to further develop a meltblown process and a meltblown apparatus for melt spinning fine nonwoven fibers in such a way that the most uniform and continuous fiber formation of very fine fibers takes place in order to ensure a uniform deposit distribution of the fiber during the subsequent nonwoven production receive.
  • the object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device having the features of claim 14.
  • a nonwoven fiber produced by the process of the invention is given with the features of claim 24 and a nonwoven formed therefrom with the features of claim 25.
  • the invention is based on the finding that in the conventional meltblown process, the blowing stream is accelerated when hitting the fiber strand to a maximum speed.
  • the coincidence of the blast stream with the fiber strand thus leads to a more or less sudden stretching of the fiber strands. This leads to warping and, if necessary, after exceeding a maximum spinning delay for tearing the fiber.
  • the blowing flow is supplied to the fiber strands within an acceleration section, and then the blowing flow and the fiber strands are accelerated together in such a way that the fiber strands are warped into endless ultrafine fibers.
  • An overuse of the fiber strand during Ver ⁇ pulling can be advantageously avoided.
  • the maximum speed of the blowing flow is only reached at the end of the acceleration section and leads to the desired total stretching of the fiber strands.
  • the blowing stream is preferably formed of an air, which has a natural Luft ⁇ temperature ranging from 15 ° C to 110 0 C. This makes it possible to obtain a rapid edge zone fixation of the fibers, which in particular favors the stability of the fibers for stretching. In addition, an improved cooling of the
  • Fine fibers It is essential that no heating of the air is provided.
  • the term "natural air temperature” here refers to the temperature which the air assumes without cooling or heating due to ambient conditions.
  • the blowing stream is formed from an ambient air having an ambient temperature, which is drawn in from the environment below the spinneret.
  • an average consumption of about 600 m 3 / h * m ambient air and a maximum overpressure of 1 bar in a spinning device which is customary in practice the blowing flow can thus be provided at low cost.
  • the polymer melt is tempered just before exiting the nozzle bores within the spinneret, so that the freshly extruded fiber strand has a relatively high melting temperature, which may be, for example, in a polypropylene fiber above 35O 0 C.
  • the polymer melt to a temperature preferably in the range from Be ⁇ 300 0 C to 400 ° C temperature-controlled.
  • the capillary diameter of the nozzle bores and the desired fiber fineness the length of the acceleration path for accelerating the blast stream and the fiber strands is formed in the range from 2 mm to 30 mm.
  • the fiber strands can be guided directly from the nozzle bore into the acceleration section or, however, only after passing through a short extrusion zone of max. 2mm, in which the fiber strands can escape from the nozzle bore without Blasstromein kg.
  • the fiber strands and the blown stream are passed, after passing through the acceleration section, into a free space in which there is an atmosphere that is substantially equal to an ambient pressure.
  • the acceleration section In order to be able to generate the highest possible distortion forces on fiber strands, the fiber strands and the blown stream are passed, after passing through the acceleration section, into a free space in which there is an atmosphere that is substantially equal to an ambient pressure.
  • vortex zones are created which improve the attack of the blowing flow on the fiber surface. This can also occur so-called whip cracking effects, which causes a further distortion of the fiber.
  • the process according to the invention is suitable for processing all customary types of polymer, for example polypropylene, polyethylene, polyester or polyamide. to process and to a fleece fiber with the finest fiber cross-sections up to 0.5 microns.
  • polypropylene material the fiber finenesses of the endless microfibers ranging from 1 .mu.m to 30 .mu.m.
  • the ultrafine fiber produced by the process according to the invention is thus particularly suitable as an endless fiber in order to be laid down to form a nonwoven.
  • the device according to the invention for carrying out the method according to the invention provides that a acceleration section is formed between the upper edges and the lower edges of the two blowing nozzle openings arranged below the spinneret. Thus, no additional tools are required to obtain a Be ⁇ admirungsshake formed immediately below the nozzle holes.
  • the device according to the invention is characterized in particular by the fact that a multiplicity of fiber strands can be warped uniformly to form superfine fibers at a relatively close distance from each other, without any adhesion of adjacent fibers occurring.
  • the device according to the invention is thus suitable for producing high-quality fine fibers in large numbers with high uniformity.
  • the upper edge of the two Blasendüsenöffhungen are arranged according to an advantageous development of the inventive device to an inlet mouth and the lower edges of the two Blasdüsenöffhungen to an outlet orifice, wherein the outlet orifice has a free flow cross-section which is smaller than the flow cross-section the entrance mouth.
  • the exit orifice is adjusted to a gap width in the range of 2 to 8 mm.
  • the gap width is through the smallest distance between the opposite lower edges of the Blas- Düsenöffiionne determined.
  • the inlet orifice which has a larger gap width, can advantageously be formed directly at the level of the underside of the spinneret, so that the extruded fiber strands can enter directly into the acceleration section.
  • the length of the acceleration section is determined by the distance of the inlet orifice to the outlet orifice, which, depending on the fiber type and fiber fineness, can be in the range from 2 mm to 20 mm.
  • a preferred embodiment of the device according to the invention in each case to each Blasöffhung an inflow, which is formed between the lower edge and the upper edge of the respective blowing nozzle.
  • the lower edge and the upper edge are aligned or shaped relative to each other such that the inflow channel in the direction of the Blasöffhung at the end of the lower edge and the upper edge each have a tapered flow cross-section auf ⁇ .
  • the air provided is advantageously kept in the pressure chamber, which is connected to the Blasöffhungen.
  • the pressure chamber is connected to a suction device, through which a.
  • a suction device Through which a.
  • Vor ⁇ direction an ambient air is sucked in and conveyed directly into the pressure chamber.
  • the free space may contain additional aids for guiding, for cooling and / or for drawing the fibers.
  • the nonwoven fiber of a polymer material produced by the process according to the invention is characterized in that, despite the finest fiber cross sections in the range from 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m, the fibers have an endless length. This makes it possible to provide an endless ultrafine fiber produced by a meltblown process for the production of nonwovens.
  • the nonwoven fabric according to the invention which is formed by the nonwoven fiber according to the invention, is thus distinguished in particular by high uniformity both in the machine direction and in the transverse direction.
  • Such nonwovens are therefore particularly suitable for barrier products in which on the one hand an air permeability is desired, but on the other hand represents a blocking effect for liquids.
  • the nonwoven according to the invention is thus particularly suitable for hygiene products, medical products and filter applications.
  • the nonwoven according to the invention is distinguished, in particular, by a higher extensibility in comparison with conventional meltblown webs.
  • the nonwoven according to the invention can advantageously be used in products in which smaller deformations occur during production or use.
  • a nonwoven is suitable for these applications, in which the endless fine fibers a polypropylene to a basis weight in the range of 1.5 g / m 2 to 50 g / m 2 are laid and 2x1 an elongation at break of at least 60% lead or a maximum tensile load with an elongation of at least 40% can endure.
  • the nonwovens Due to the high strength and deformability of the nonwovens can thus also advantageously composite nonwovens produce having multiple nonwoven layers.
  • the composite nonwoven fabric according to the invention at least one of the layers is formed from a nonwoven with the endless ultrafine fiber according to the invention.
  • Both the nonwoven according to the invention and the composite nonwoven are particularly suitable for hygiene products such as, for example, diapers or sanitary napkins, medical products such as, for example, wound dressings, filter products or household products such as, for example, wiping or dust flaps.
  • Bonding nonwoven webs in which at least one further layer is formed from a spunbond nonwoven are particularly preferred here.
  • meltblown process according to the invention is explained in more detail with reference to some embodiments of the device according to the invention for carrying out the process, with reference to the enclosed figures.
  • FIG. 1 shows schematically a view of an embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a detail view of the spinning nozzle underside of a further embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 4 schematically shows a longitudinal sectional view of a further embodiment of the device according to the invention 5 shows a diagram of the elongation as a function of the basis weight of a nonwoven according to the invention
  • FIG. 6 shows a diagram of the tensile strength as a function of the surface weight of a nonwoven according to the invention
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention in a schematic view.
  • the exemplary embodiment has a spinneret 1, which is connected via a melt inlet 2 to a melt source (not shown here).
  • the melt source used is usually an extruder which melts a thermoplastic material and supplies it as polymer melt to the spinneret under pressure.
  • the spinneret 1 has on its underside a plurality of nozzle bores 5, which are connected within the spinneret 1 with the melt inlet 2.
  • the nozzle bores 5 are formed on the underside of the spinneret 1 in a specific arrangement preferably in a row arrangement with one or more Rei ⁇ side by side. From each of the nozzle bores 5 can be extruded from the polymer melt in each case a fiber strand.
  • a blowing device 3 which has two opposite blowing nozzles 4.1 and 4.2 at a short distance below the spinneret 1.
  • Each of the blowing nozzles 4.1 and 4.2 contains a Blasdüsenöffhung 7.1 and 7.2, which are each formed between an upper edge 9.1 or 9.2 and a lower edge 10.1 or 10.2.
  • the upper edge 9.1 or 9.2 and the lower canals 10.1 and 10.2 are plate-shaped and extend with their free ends substantially parallel to the nozzle bores 5 of the spinneret 1.
  • the opposing upper edges 9.1 and 9.2 form an entry mouth and the lower edges lying opposite 10.1 and 10.2 an exit orifice for the fiber strands 6.
  • the inlet mouth and the outlet mouth is formed such that between the upper edges 9.1 and 9.2 and the lower edges 10.1 and 10.2 an acceleration section 15 is formed, in which an over the Blasdüsenöffiiung 7.1 and 7.2 emerging Blvessstrom together with the fiber strands 6 are accelerated.
  • the upper edges 9.1 and 9.2 of the blowing nozzles 4.1 and 4.2 are generally arranged in such a way to the spinneret 1 that on the one hand no significant heat losses can occur at the spinneret 1 and on the other hand, no blowing air can escape outside of Be emperungsumble.
  • the formation of the transition from the spinneret 1 to the upper edges 9.1 and 9.2, which is not shown in Figure 1, will be explained in more detail below.
  • the blowing nozzles 4.1 and 4.2 are each assigned a chamber space 8.1 and 8.2, in which a blowing medium held under an overpressure is stored. Air is preferably used as the blowing medium here. However, it is also possible to use a gas.
  • the pressure chambers 8.1 and 8.2 can be connected together or separately with a pressure source, for example a compressed air network.
  • a free space 12 is formed, which extends from the lower edges 10.1 and 10.2 of the nozzles 4.1 and 4.2 to a storage belt 13.
  • the depositing belt 13 serves to deposit the delicately fine fibers 11 to form a nonwoven 14.
  • the depositing belt 13 is connected to a drive in order to continuously remove the nonwoven 14 after the finest fibers 11 have been deposited.
  • the direction of movement of the depositing belt 13 is here marked by arrows.
  • the exemplary embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 is shown in an operating situation.
  • the spinneret 1 is continuously supplied with a polymer melt, for example, from polypropylene.
  • the spinneret 1 is designed to be heatable in order to keep the melt temperature of the polymer melt in a range above 300 ° C., preferably in the range from 300 to 400 ° C.
  • the polymer melt is then extruded through the nozzle bores 5 to a respective fiber strand 6. After leaving the Fiber strands 6 from the nozzle bores 5 pass into the acceleration path 15 and are combined with a blowing stream.
  • the fiber strands 6 and the blowing stream are continuously accelerated within the acceleration section 15 as far as an exit orifice.
  • the blowing medium used for stripping and stretching the fiber strands 6 is a cold blowing medium, preferably a cold air.
  • the fiber strands can be cooled to storage, so that no additional cooling of Fa ⁇ fibers is required.
  • air temperatures of, for example 25 0 C can be re insbesonde ⁇ the free space 12 between the blower 3 and 13 ex- tremely hold the deposit belt small, so that the blast flow advantageously storing the Feinstfa ⁇ fibers into a nonwoven improved.
  • the stability of the Faserchtung increased by the fact that a rapid edge zone cooling occurs at the fiber strands 6 already at the meeting of the cold blast air with the Irish extruded fiber strands.
  • the stretchability is maintained essentially by the molten core regions of the fiber strands 6.
  • the blowing nozzles 4.1 and 4.2 are preferably shaped such that the blowing flow flows out of the blowing nozzle openings already in the running direction of the fibers.
  • a further exemplary embodiment of a device according to the invention is shown in a sectional view in FIG.
  • the sectional view here shows only a part of the spinneret bottom with the underlying Blasdüsenöffhungen the tuyeres.
  • the section in FIG. 2 represents the exit situation of a fiber strand 6 on the spinneret 1 in a cross section.
  • the spinneret 1 has a nozzle for this purpose. senbohrung 5 on.
  • a plurality of heating elements 19 are provided to heat the stirred polymer melt within the spinneret 1.
  • the blast nozzles 4.1 and 4.2 are arranged with the Blasdü- senöffhungen 7.1 and 7.2.
  • the Blasdüsenöfmung 7.1 is zwi ⁇ tween the upper edge 9.1 and the lower edge 10.1 formed.
  • the upper edge 9.1 and the lower edge 10.1 are formed as mold plates which form an inflow channel 18.1 between them.
  • the inflow channel 18.1 has a flow cross-section tapering in the direction of the blow nozzle opening 7.1, so that a blow air supplied within the inflow channel 18.1 is accelerated continuously up to the blow nozzle opening 7.1.
  • the shaping of the inlet channel 18.1 through the upper edge 9.1 and the lower edge 10.1 is designed in such a way that the blowing stream emerging from the blowing nozzle opening 7.1 is guided in the direction of fiber travel. It has been found to be particularly advantageous if the upper edge 9.1 in relation to the lower edge 10.1 has such a Formkrüm ⁇ determination, the theoretical incident beyond the free end imaginary extension in the middle of a formed by the opposite lower edges 10.1 and 10.2 exit port 17. In this case, the continuous reduction in the distance between the upper edge 9.1 and the lower edge 10.1 continues up to the middle of the outlet orifice 17. As a result of this design of the blowing nozzle 4. 1, the accelerating effect for pulling off the fiber strand can still be improved.
  • the Blasdüsenöfmung 7.2 of the nozzle 4.2 on the opposite side of the spinneret 1 is mirror-inverted identical to the first Blasdüsenöfmung 7.1 of the nozzle 4.1, wherein the inflow 18.2 formed between the shaped plates of the upper edge 9.2 and the lower edge 10.2 with a tapered flow cross-section.
  • the upper edges 9.1 and 9.2 are below the underside of the spinneret 1 with a distance opposite and form an inlet mouth 16.
  • the Spalt ⁇ width of the inlet orifice 16 is gekenn ⁇ in Fig. 2 with the capital letter E and characterized by the distance between the two upper edges 9.1 and 9.2 determined to each other.
  • the gap width E is substantially constant over the entire spinning width of the spinneret 1.
  • the gap width of the outlet orifice 17 is identified in FIG. 2 by the capital letter A and is determined by the narrowest distance between the two lower edges 10. 1 and 10. 2 relative to one another.
  • the gap width A of the outlet orifice 17 is also essentially constant over the entire spinning width of the spinneret 1.
  • the gap width A of the outlet orifice 17 is smaller than the gap width E of the inlet orifice 16. Between the inlet orifice 16 and the outlet orifice 16 an acceleration section 15 is formed.
  • the fiber strand 6 is fed together with the blowing air from the inlet mouth 16 at increasing speed along the acceleration path 15 to the outlet mouth 17 and into the below the exit port 17 formed free space 12 is blown.
  • the distance between the inlet orifice 16 and the outlet orifice 17, which directly determines the outlet cross section of the blowing nozzle openings 7.1 and 7.2 and indicates the length of the acceleration zone 15, can be in the range from 2 mm to 30 mm, depending on the polymer type and fiber fineness.
  • the gap widths of the Austritts ⁇ mouth 17 vary between 2 mm to 8 mm.
  • a sealing means 23.1 and 23.2 are respectively arranged on the side of the blowing nozzles 4.1 and 4.2 facing the spinneret 1, between the spinneret 1 and the upper edges 9.1 and 9.2, a sealing means 23.1 and 23.2 are respectively arranged.
  • the sealing means 23.1 and 23.2 form, for the spinneret 1, an insulating layer for entrainment of heat losses and, on the other hand, a seal against the blast air stirred in the acceleration section 15.
  • the sealing means 23.1 and 23.2 are preferably formed from Isoliermateria ⁇ lien.
  • a gap is formed between the underside of the spinneret 1 and the acceleration section 15, which causes the fiber strands 6 to enter the acceleration section only after passing through a short extrusion zone. Such a return leads to an additional running stability of the fiber strands.
  • the inlet mouth 16 between the upper edges 9.1 and 9.2 is formed directly on he level of the underside of the spinneret 1. This ensures that the fiber strands 6, after leaving the nozzle bore 5, enter the acceleration path 15 directly and come into contact with the blowing flow and thus obtain a different withdrawal behavior from the spinneret 1.
  • an air gap 24.1 and 24.2 are respectively formed between the spinneret 1 and the top edges 9.1 and 9.2.
  • the air gaps 24.1 and 24.2 are dimensioned so narrow that essentially no blowing air can pass through, but a sufficient air layer for insulation with respect to the spinneret 1 remains.
  • a plurality of guide means 20 are arranged in the free space 12, which lead to the formation of a multiplicity of vortex zones and thus cause an intensification of the stretching.
  • FIG. 4 a further embodiment of the device according to the invention is shown schematically in a longitudinal sectional view.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 is essentially identical to the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that only the differences are explained below and otherwise reference is made to the preceding description.
  • the blowing device 3 has a suction device 21 below the spinneret 1.
  • the suction device 21 is connected to the pressure chambers 8.1 and 8.2.
  • ambient air is drawn in below the spinneret 1 and fed to the pressure chambers 8.1 and 8.2.
  • the blower stream can advantageously be formed from an ambient air to distort it.
  • the ambient air in this case has a room temperature, which may be between 15 ° C and 40 ° C, depending on the environment. This provides a particularly cost-effective provision and generation of the blowing stream.
  • a further improvement of the fiber guide below the blowing nozzles 4.1 and 4.2 in the free space 12 is a Injector 22 arranged.
  • the ambient air present in the free space 12 from the environment is included without any external power for guiding and cooling the fibers.
  • the climatic air can be predetermined as conditioned air with regard to air temperature, air humidity and air quantity, so that specific cooling conditions on the fibers can be set.
  • such devices are preferably used in cases where the blowing stream has to be formed from a relatively warm air.
  • the process according to the invention and the device according to the invention for carrying out the process according to the invention are in principle suitable for use of polymer melts of all conventional polymers, for example polyester, polyamide, polypropylene or polyethylene.
  • a polymer of a polypropylene was melted into a melt and extruded per nozzle bore by means of a nozzle bore with a capillary diameter of 0.6 mm and a melt throughput of 6 g / min.
  • the number of nozzle bores was 36.
  • the pressure chambers 8.1 and 8.2 were supplied with air at room temperature and an overpressure of 260 mbar.
  • the arrangement of the device shown in FIG. 2 was used to make the extruded fiber strands into ultrafine fibers.
  • the PP fine fiber was deposited after extrusion and drawing into a nonwoven fabric having a basis weight of 50 g / m 2 .
  • FIGS. 5 and 6 show the relationship between the surface weight of the nonwoven and the elongation at break achieved.
  • the capital letters MD and CD indicate the orientation of the nonwoven, MD (machine direction) being referred to as the machine direction and CD (gross direction) as the transverse direction in the nonwoven.
  • MD machine direction
  • CD gross direction
  • an increasing elongation at break is found, which in particular suggests the high strength of the endless ultrafine fibers.
  • FIG. 6 shows in a diagram the tensile strength of the nonwoven as a function of the basis weight.
  • the maximum tensile strength for nonwovens with basis weights was around 10 g / m 2 above 5 N and for nonwovens with basis weights around 50 g / m 2 above 25 N, irrespective of the tensile direction.
  • such nonwovens are particularly suitable for applications in which deformations such.
  • the ultra-fine fiber characteristic on the one hand leads to an air or vapor permeability coupled with a low penetration tendency.
  • the nonwoven materials can be preferably used as barrier products such as in the field of hygiene for Win ⁇ deln and sanitary napkins. Applications in medical technology such as wound dressings are also possible.
  • the nonwovens formed from such fibers can be included in composite materials. The absorbency and barrier effect of such nonwovens can thus be used advantageously in a composite nonwoven to form a barrier layer.
  • the significantly higher strains and tensile strengths of the meltblown process according to the invention also lead to improved processing. Also, applications with small deformation, such as in hygiene products are possible without problems.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Meltblown-Verfahren zum Schmelzspinnen feiner Vliesfasern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Hierbei wird eine Polymerschmelze durch mehrere Düsenbohrungen einer Spinndüse zu mehreren Fasersträngen extrudiert und auf der Auslassseite der Düsenbohrung mittels eines kalten Blasstromes verzogen. Erfindungsgemäß wird dabei der Blasstrom innerhalb einer Beschleunigungsstrecke den Fasersträngen zugeführt, in welcher die Faserstränge und der Blasstrom derart beschleunigt werden, dass die Faserstränge zu endlosen Feinstfasern verzogen werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Beschleunigungsstrecke erfindungsgemäß zwischen den Oberkanten und den Unterkanten der beiden Blasdüsenöffnungen unterhalb der Spinndüse gebildet.

Description

Meltblown- Verfahren zum Schmelzspinnen von feinen Vliesfasern und Vorrich¬ tung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Meltblown- Verfahren zum Schmelzspinnen von feinen Vliesfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Bei der Herstellung von Feinstfaservliesen werden aus einer Polymerschmelze eine Mehrzahl von Fasersträngen durch Düsenbohrungen einer Spinndüse extru- diert und anschließend mit einem Blasstrom zu Feinstfasern verzogen. Derartige Fasern weisen einen mittleren Faserdurchmesser von üblicherweise <10 μm auf. Im Stand der Technik werden derartige Verfahren als Meltblown- Verfahren be¬ zeichnet. Der Blasstrom wird dabei vorzugsweise aus einer Heißluft gebildet, die mit hoher Energie auf die Faserstränge geblasen wird. Der Blasstrom führt zum Verziehen und Zerreißen der Faserstränge, so dass feine Vliesfasern mit endlicher Länge entstehen.
Aus der DE 33 41 590 Al ist ein derartiges Verfahren bekannt, wobei als Blas- ström ein nicht erwärmtes Fluid verwendet wird. Derartige relativ kalte Blasströ¬ me besitzen grundsätzlich den Vorteil, dass eine Aufheizung des Fluids entfallen kann. Auch hierbei konnten feine Fasern aus thermoplastischen Polymeren herge¬ stellt werden, die Feinheiten von unter 10 μm aufweisen.
Unabhängig ob das bekannte Meltblown- Verfahren mit einem heißen Blasmedi¬ um oder wie aus der DE 33 41 590 Al bekannt mit einem kalten Blasmedium durchgeführt wird, werden die Faserstränge üblicher weise in endliche Fasern zerrissen. Neben der nachteiligen Fluseribildung führen derartige Fasern nach Ab¬ lage in einem Vlies zu Urlregelmäßigkeiten in den physikalischen Eigenschaften aufgrund verklebter Faserstücke. Insbesondere können derartige Vliese aufgrund der endlichen Faserstücke nur geringe Zugfestigkeiten ertragen. Aus der DE 199 29 709 Al ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung feiner Vliesfasern bekannt, bei welcher die Faserstränge durch eine Gasströmung zu feinen Fasern gesplittet werden. Das bekannte Verfahren, das in der Fachwelt als das sogenannte Nanoval- Verfahren bezeichnet wird, basiert darauf, dass an dem Faserstrang unter Wirkung der Gasströmung und einer Düseneinrichtung eine Druckwirkung erzeugt wird, die zu einem Zerplatzen des Faserstranges führt, so dass eine Vielzahl feiner im wesentlichen endloser Fasern entsteht. Hierbei ist der im Innern der Faser vorherrschende hydrostatische Druck größer als der Faser- sträng umgebende Gasdruck, wodurch das Zerplatzen des Faserstranges erreicht wird. Die Fasern werden sodann unter Wirkung der Gasströmung zu einer Ablage geführt und als Vlies abgelegt.
Bei allen bekannten Meltblown- Verfahren besteht die Gefahr, dass einzelne Fa- sern vor der endgültigen Verfestigung miteinander verkleben und zu ungewünsch¬ ten Unstetigkeitsstellen im Vlies führen.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung ein Meltblown- Verfahren zum Schmelzspinnen von feinen Vliesfasern der eingangs genannten Art bereitzustel- len, mit welchem bei relativ niedrigem Energieeinsatz eine hochwertige Feinstfa- ser herstellbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, Vliesfasern zur Herstellung eines Vlieses bereitzustellen, mit welchem verbesserte physikalische Eigenschaften erreicht werden.
Zudem ist es Aufgäbe der Erfindung, ein Meltblown-Verfahren und eine Metlblown- Vorrichtung zum Schmelzspinnen von feinen Vliesfasern derart wei¬ terzubilden, dass eine möglichst gleichmäßige und kontinuierliche Faserausbil- düng von Feinstfasern erfolgt, um bei der anschließenden Vliesherstellung eine gleichmäßige Ablageverteilung der Faser zu erhalten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 14 gelöst. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vliesfaser ist mit den Merkmalen nach Anspruch 24 sowie ein daraus gebildetes Vlies mit den Merkmalen nach Anspruch 25 gegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merk¬ malskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei den herkömmlichen Meltblown- Verfahren der Blasstrom bei Auftreffen auf den Faserstrang auf eine maximale Geschwindigkeit beschleunigt ist. Das Zusammentreffen des Blas¬ stroms mit dem Faserstrang fuhrt somit zu einer mehr oder weniger schlagartigen Dehnung der Faserstränge. Dies fuhrt zum Verziehen und gegebenenfalls nach Überschreitung eines maximalen Spinnverzuges zum Reißen der Faser. Um derar¬ tige Überbeanspruchungen der Fasern zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Blasstrom innerhalb einer Beschleunigungsstrecke den Fasersträngen zugeführt, hi der Beschleunigungsstrecke werden sodann der Blasstrom und die Faserstränge gemeinsam derart beschleunigt, dass die Faserstränge zu endlosen Feinstfasern verzogen werden. Eine Überbeanspruchung des Faserstranges während des Ver¬ ziehens kann dadurch vorteilhaft vermieden werden. Die maximale Geschwindig¬ keit des Blasstromes ist erst am Ende der Beschleunigungsstrecke erreicht und führt zu der gewünschten Gesamtverstreckung der Faserstränge.
Aufgrund der Beschleunigung des Blasstromes und der Faserstränge innerhalb der Beschleunigungsstrecke lässt sich der Blasstrom mit relativ geringen Energien den Fasersträngen zuführen. So hat sich gezeigt, dass bereits ein Überdruck im Bereich unterhalb von 1000 mbar ausreichte, um den gewünschten Spinnverzug an den Fasersträngen einzustellen. Damit lässt sich der Verbrauch des Blasstro¬ mes auf ein Minimum einstellen. Der Blasstrom wird vorzugsweise aus einer Luft gebildet, die eine natürliche Luft¬ temperatur im Bereich von 15°C bis 1100C aufweist. Damit lässt sich eine rasche Randzonenfixierung der Fasern erhalten, was insbesondere die Stabilität der Fa- sern zum Verstrecken begünstigt. Zudem tritt eine verbesserte Kühlung der
Feinstfasern ein. Hierbei ist wesentlich, dass keine Aufheizung der Luft vorgese¬ hen ist. Als natürliche Lufttemperatur wird hierbei die Temperatur bezeichnet, die die Luft ohne Kühlung oder Aufheizung aufgrund Umgebungsbedingungen an¬ nimmt.
Bevorzugt wird der Blasstrom aus einer Umgebungsluft mit einer Umgebungs¬ temperatur gebildet, die aus der Umgebung unterhalb der Spinndüse angesaugt wird. Bei einem durchschnittlichen Verbrauch von ca. 600 m3/h*m Umgebungs¬ luft und einem maximalen Überdruck von 1 bar in einer praxisüblichen Spinnvor- richtung lässt sich damit der Blasstrom kostengünstig bereitstellen.
Durch die Verfahrensvariante, bei welcher die Faserstränge mit einem Massen- fluss der Polymerschmelze durch die Düseribohrung der Spinndüse von 1,0 g/min, bis 10 g/min pro Düsenbohrungen extrudiert werden, lassen sich alle gängigen Polymertypen beispielsweise Polypropylen oder Polyamid extrudieren. Vorzugs¬ weise wird pro Düsenbohrung ein Durchfluss von >3 g/min, eingestellt, wobei der Bohrungsdurchmesser im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm liegen kann.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Polymerschmelze kurz vor Austritt aus den Düsenbohrungen innerhalb der Spinndüsen temperiert wird, so dass der frisch extrudierte Faserstrang eine relativ hohe Schmelztemperatur aufweist, die beispielsweise bei einer Polypropylenfaser oberhalb 35O0C liegen kann. Je nach Polymertyp wird die Polymerschmelze auf eine Temperatur vorzugsweise im Be¬ reich von 3000C bis 400°C temperiert. Um in Abhängigkeit vom Polymertyp, dem Kapillardurchmesser der Düsenboh¬ rungen und der gewünschten Faserfeinheit stets eine optimale Einstellung zu er¬ halten, ist die Länge der Beschleunigungsstrecke zur Beschleunigung des Blas¬ stromes und der Faserstränge im Bereich von 2 mm bis 30 mm ausgebildet.
Dabei lassen sich die Faserstränge unmittelbar aus der Düsenbohrung in die Be¬ schleunigungsstrecke führen oder jedoch erst nach Durchlauf einer kurzen Extru- sionszone von max. 2mm, in welcher die Faserstränge ohne Blasstromeinfluss aus der Düsenbohrung austreten können.
Um möglichst hohe Verzugkräfte an Faserstrangen erzeugen zu können, werden gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante die Faserstränge und der Blasstrom nach Durchlauf durch die Beschleunigungsstrecke in einen Freiraum geführt, in welchem eine Atmosphäre herrscht, die im wesentlichen gleich einem Umge- bungsdruck ist. Bei der Expansion der Blasströmung in den Freiraum entstehen Wirbelzonen, die den Angriff der Blasströmung an der Faseroberfläche verbes¬ sern. Hierbei können auch so genannte Peitschenknalleffekte auftreten, die einen weiteren Verzug der Faser bewirkt.
Zur Intensivierung derartiger Effekte können auch zusätzliche Luftwirbelzonen durch Luftleitmittel innerhalb des Freiraumes erzeugt werden. Damit lassen sich auch besondere Effekte in den Fasern wie beispielsweise Dick-Dünn-Stellen er¬ zeugen.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit innerhalb des Freiraumes einen zusätzli¬ chen Luftstrom zur Kühlung bereitzustellen. Diese Verfahrensvariante ist insbe¬ sondere in den Fällen vorteilhaft einsetzbar, in denen der Blasstrom relativ hohe Lufttemperaturen aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet, um alle gängigen Polymertypen wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polyester oder Polyamid zu verar- beiten und zu einer Vliesfaser mit feinsten Faserquerschnitte bis zu 0,5 μm zu verarbeiten. Insbesondere konnten gute Ergebnisse mit einem Polypropylenmate¬ rial erzielt werden, wobei die Faserfeinheiten der endlosen Feinstfasern im Be¬ reich von 1 μm bis 30 μm lagen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Feinstfaser ist als endlose Faser somit besonders geeignet, um zu einem Vlies abgelegt zu werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass sich zwischen den Oberkanten und den Unterkanten der beiden unterhalb der Spinndüse angeordneten Blasdüsenöffhungen eine Be¬ schleunigungsstrecke gebildet ist. Somit werden keine zusätzlichen Hilfsmittel benötigt, um eine unmittelbar unterhalb der Düsenbohrungen ausgebildete Be¬ schleunigungsstrecke zu erhalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich besonders dadurch aus, dass eine Vielzahl von Fasersträngen im relativ engen Abstand zueinander gleichmäßig zu Feinstfasern verzogen werden können, ohne dass dabei Verklebungen benachbarter Fasern auftreten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit geeignet, um hochwertige Feinstfasern in großer Anzahl mit hoher Gleichmäßigkeit herzustellen.
Um eine definierte Beschleunigungsstrecke zu erhalten, sind die Oberkante der beiden Blasendüsenöffhungen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung zu einer Eintrittsmündung und die Unterkanten der beiden Blasdüsenöffhungen zu einer Austrittsmündung angeordnet, wobei die Austrittsmündung einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der Eintrittsmündung. Damit können die Fasern nach Durchlauf der Eintrittsmündung kontinuierlich durch den aus den Blasdüsenöff¬ nungen bereitgestellten Blasstrom bis zur Austrittsmündung beschleunigt werden.
Je nach Faserfeinheit und Polymertyp wird dabei die Austrittsmündung auf eine Spaltbreite im Bereich von 2 bis 8 mm eingestellt. Die Spaltbreite ist durch den kleinsten Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Unterkanten der Blas- düsenöffiiungen bestimmt.
Die Eintrittsmündung, die eine größere Spaltbreite aufweist, lässt sich dabei vor- teilhaft unmittelbar in Höhe der Unterseite der Spinndüse ausbilden, so dass die extrudierten Faserstränge unmittelbar in die Beschleunigungsstrecke eintreten können. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Eintrittsmündung mit einem geringen Abstand zu der Unterseite der Spinndüse auszubilden, so dass die Faser¬ stränge erst nach Durchlauf einer kurzen Extrusionszone im Bereich von 0 bis 2 mm in die Beschleunigungsstrecke gelangen.
Die Länge der Beschleunigungsstrecke wird dabei durch den Abstand der Ein¬ trittsmündung zu der Austrittsmündung bestimmt, die je nach Fasertyp und Faser¬ feinheit im Bereich von 2 mm bis 20 mm liegen kann.
Für die Luftzufuhr weist eine bevorzugte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils zu jeder Blasöffhung einen Einströmkanal auf, der zwischen der Unterkante und der Oberkante der jeweiligen Blasdüse ausgebildet ist. Dabei sind die Unterkante und die Oberkante derart zueinander ausgerichtet oder ge- formt, dass der Einströmkanal in Richtung der Blasöffhung am Ende der Unter¬ kante und der Oberkante jeweils einen verjüngenden Strömungsquerschnitt auf¬ weist. Somit lässt sich eine kontinuierliche Beschleunigung der zugefuhrten Luft bis hin zum Eintritt in die Beschleunigungsstrecke erreichen, so dass eine geringe Energiezufuhr zur Erzeugung des Blasstromes erforderlich ist.
Die bereitgestellte Luft wird dabei vorteilhaft in der Druckkammer vorgehalten, die mit den Blasöffhungen verbunden ist.
Um eine möglichst kostengünstige Bereitstellung der Luft zu ermöglichen, wird gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung die Druckkammer mit einer Saugeinrichtung verbunden, durch welche eine Umgebungsluft angesaugt und unmittelbar in die Druckkammer gefördert wird.
Um während der Expansion der Blasströmung bei Austritt aus der Beschleuni- gungsstrecke einen intensiven Verzug der Faserstränge zu ermöglichen, ist unter¬ halb der Unterkanten der Blasöfmungen ein Freiraum ausgebildet.
Hierbei kann der Freiraum zusätzliche Hilfsmittel zur Führung, zur Kühlung und / oder zur Verstreckung der Fasern enthalten. Damit ist eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben, die die Herstellung von Feinstfasern jeglicher Art und Anwendung ermöglicht.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vliesfaser aus einem Po¬ lymerwerkstoffzeichnet sich dadurch aus, dass trotz feinster Faserquerschnitte im Bereich von 0,5 μm bis 30 μm die Fasern eine endlose Länge aufweisen. Damit lässt sich eine durch ein Meltblown- Verfahren hergestellte endlose Feinstfaser zur Herstellung von Vliesen bereitstellen.
Das erfindungsgemäße Vlies, das durch die erfmdungsgemäße Vliesfaser gebildet ist, zeichnet sich somit besonders durch eine hohe Gleichmäßigkeit sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung aus. Derartige Vliese sind daher be¬ sonders für Barriereprodukte geeignet, bei welcher einerseits eine Luftdurchläs¬ sigkeit gewünscht ist, jedoch andererseits für Flüssigkeiten eine Sperrwirkung darstellt. Das erfindungsgemäße Vlies ist somit insbesondere für Hygiene- Produkte, medizinische Produkte und Filteranwendungen geeignet.
Das erfindungsgemäße Vlies zeichnet sich insbesondere durch eine höhere Dehn¬ fähigkeit gegenüber herkömmlichen Meltblown- Vliesen aus. Damit lässt sich das erfindungsgemäße Vlies vorteilhaft in Produkten verwenden, bei denen in der Herstellung oder Nutzung kleinere Verformungen auftreten. Insbesondere ist für diese Anwendungen ein Vlies geeignet, bei welchen die endlosen Feinstfasern aus einem Polypropylen zu einem Flächengewicht im Bereich von 1,5 g/m2 bis 50 g/m2 gelegt sind und 2x1 einer Bruchdehnung von mindestens 60 % fuhren oder eine maximale Zugbelastung mit einer Dehnung von mind. 40 % ertragen können.
Aufgrund der hohen Festigkeit und Verformbarkeit der Vliese lassen sich damit auch vorteilhaft Verbundvliese herstellen, die mehrere Vliesschichten aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen Verbundvlies ist zumindest eine der Schichten aus einem Vlies mit der erfindungsgemäßen endlosen Feinstfaser gebildet.
Sowohl das erfϊndungsgemäße Vlies als auch das Verbundvlies sind besonders für Hygieneprodukte wie beispielsweise Windeln oder Damenbinden, medizinische Produkte wie beispielsweise Wundauflagen, Filterprodukte oder Haushaltspro¬ dukte wie beispielsweise Wisch- oder Staublappen geeignet.
Hierbei sind besonders Verbundvliese bevorzugt verwendet, bei denen zumindest eine weitere Schicht aus einem Spunbond- Vlies gebildet ist.
Das erfindungsgemäße Meltblown- Verfahren ist anhand einiger Ausführungsbei¬ spiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens un- ter Hinweis auf die beigefugten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Fig. 2 schematisch eine Ausschnittansicht der Spinndüsenunterseite eines weite¬ ren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 3 schematisch eine Ausschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 4 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 5 Diagrammdarstellung der Dehnung in Abhängigkeit vom Flächengewicht eines erfindungsgemäßen Vlieses
Fig. 6 Diagrammdarstellung der Zugfestigkeit in Abhängigkeit vom Flächenge¬ wicht eines erfindungsgemäßen Vlieses
In Fig. 1 ist ein erstes Ausfiihrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer An¬ sicht dargestellt.
Das Ausfuhrungsbeispiel weist eine Spinndüse 1 auf, die über einen Schmelzezu¬ lauf 2 mit einer Schmelzequelle (hier nicht dargestellt) verbunden ist. Als Schmelzequelle wird üblicherweise ein Extruder eingesetzt, der ein thermoplasti¬ sches Material aufschmilzt und als Polymerschmelze der Spinndüse unter Druck zufuhrt. Die Spinndüse 1 weist auf ihrer Unterseite mehrere Düsenbohrungen 5 auf, die innerhalb der Spinndüse 1 mit dem Schmelzezulauf 2 verbunden sind. Die Düsenbohrungen 5 sind an der Unterseite der Spinndüse 1 in einer bestimmten Anordnung vorzugsweise in einer Reihenanordnung mit einer oder mehreren Rei¬ hen nebeneinander ausgebildet. Aus jeder der Düsenbohrungen 5 lässt sich aus der Polymerschmelze jeweils ein Faserstrang extrudieren.
Unterhalb der Spinndüse 1 ist eine Blaseinrichtung 3 vorgesehen, die im kurzen Abstand unterhalb der Spinndüse 1 zwei sich gegenüber liegende Blasdüsen 4.1 und 4.2 aufweist. Jede der Blasdüsen 4.1 und 4.2 enthält eine Blasdüsenöffhung 7.1 und 7.2, die jeweils zwischen einer Oberkante 9.1 bzw. 9.2 und eine Unter- kante 10.1 bzw. 10.2 gebildet sind. Die Oberkante 9.1 bzw. 9.2 und die Unterkan¬ te 10.1 bzw. 10.2 sind plattenförmig ausgebildet und erstrecken sich mit ihren freien Enden im Wesentlichen parallel zu den Düsenbohrungen 5 der Spinndüse 1. Hierbei bilden die sich gegenüber liegenden Oberkanten 9.1 und 9.2 eine Ein¬ trittsmündung und die sich gegenüber liegenden Unterkanten 10.1 und 10.2 eine Austrittsmündung für die Faserstränge 6. Dabei ist die Eintrittsmündung und die Austrittsmündung derart ausgebildet, dass sich zwischen den Oberkanten 9.1 und 9.2 und den Unterkanten 10.1 und 10.2 eine Beschleunigungsstrecke 15 ausbildet, in welcher ein über die Blasdüsenöffiiung 7.1 und 7.2 austretender Blasstrom ge¬ meinsam mit den Fasersträngen 6 beschleunigt werden.
Die Oberkanten 9.1 und 9.2 der Blasdüsen 4.1 und 4.2 sind in der Regel derart zu der Spinndüse 1 angeordnet, dass einerseits keine wesentlichen Wärmeverluste an der Spinndüse 1 auftreten können und anderseits keine Blasluft außerhalb der Be¬ schleunigungsstrecke entweichen kann. Die Ausbildung des Übergangs von der Spinndüse 1 zu den Oberkanten 9.1 und 9.2, die in Figur 1 nicht dargestellt ist, wird nachfolgend noch näher erläutert.
Den Blasdüsen 4.1 und 4.2 ist jeweils ein Drackraum 8.1 und 8.2 zugeordnet, in welchem ein unter einem Überdruck gehaltenes Blasmedium gespeichert ist. Als Blasmedium wird hierbei vorzugsweise Luft eingesetzt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein Gas zu verwenden. Die Druckkammern 8.1 und 8.2 können gemeinsam oder separat mit einer Druckquelle beispielsweise einem Druckluft¬ netz verbunden sein. Unterhalb der Blaseinrichtung 3 ist ein Freiraum 12 gebildet, der sich von den Unterkanten 10.1 bzw. 10.2 der Blasdüsen 4.1 und 4.2 bis zu einem Ablageband 13 erstreckt. Das Ablageband 13 dient zur Ablage der verzo- genen Feinstfasern 11 zu einem Vlies 14. Hierzu ist das Ablageband 13 mit einem Antrieb verbunden, um das Vlies 14 kontinuierlich nach Ablage der Feinstfasern 11 abzuführen. Die Bewegungsrichtung des Ablagebandes 13 ist hierbei mit Pfei¬ len gekennzeichnet.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung ist in einer Betriebssituation dargestellt. Während des Betriebes wird der Spinndüse 1 kontinuierlich eine Polymerschmelze beispielsweise aus Polypropy¬ len zugeführt. Die Spinndüse 1 ist beheizbar ausgebildet, um die Schmelztempera¬ tur der Polymerschmelze in einen Bereich von oberhalb 3000C vorzugsweise im Bereich von 300 bis 4000C zu halten. Die Polymerschmelze wird sodann über die Düsenbohrungen 5 zu jeweils einem Faserstrang 6 extrudiert. Nach Austreten der Faserstränge 6 aus den Düsenbohrungen 5 gelangen diese in die Beschleunigungs¬ strecke 15 und werden mit einem Blasstrom zusammengefLihrt. Dabei werden die Faserstränge 6 und der Blasstrom kontinuierlich innerhalb der Beschleunigungs¬ strecke 15 bis hin zu einer Austrittsmündung beschleunigt. Damit tritt eine zu- nehmende Verstreckung der Faserstränge 6 ein, die nach Expansion des Blasstro¬ mes in dem Freiraum zu Feinstfasern mit einem Faserquerschnitt im Bereich von 0,5 μm bis 30 μm führt. Die Feinstfasern 11 werden sodann als Vlies 14 kontinu¬ ierlich auf dem Ablageband 13 abgelegt.
Als Blasmedium zum Abziehen und Verstrecken der Faserstränge 6 wird ein kal¬ tes Blasmedium vorzugsweise eine kalte Luft verwendet. Dadurch lassen sich die Faserstränge bis zur Ablage abkühlen, so dass keine zusätzliche Kühlung der Fa¬ sern erforderlich wird. Bei Lufttemperaturen von z.B. 250C lässt sich insbesonde¬ re der Freiraum 12 zwischen der Blaseinrichtung 3 und dem Ablageband 13 ex- trem klein halten, so dass die Blasströmung vorteilhaft die Ablage der Feinstfa¬ sern zu einem Vlies verbessert. Zudem erhöht sich die Stabilität der Faserfuhrung dadurch, dass bereits bei Zusammentreffen der kalten Blasluft mit den irisch extrudierten Fasersträngen eine rasche Randzonenkühlung an den Fasersträngen 6 eintritt. Dabei bleibt die Verstreckbarkeit jedoch im Wesentlichen durch die schmelzflüssigen Kernbereiche der Faserstränge 6 erhalten.
Um möglichst hohe Verstreckkräfte durch den Blasstrom zu erhalten, werden die Blasdüsen 4.1 und 4.2 vorzugsweise derart geformt, dass der Blasstrom bereits in Laufrichtung der Fasern aus den Blasdüsenöffhungen strömt. Hierzu ist in Fig. 2 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittansicht dargestellt. Die Schnittansicht zeigt hierbei nur einen Teil der Spinndüsenunterseite mit den darunter angeordneten Blasdüsenöffhungen der Blasdüsen.
Der Ausschnitt in Fig. 2 stellt dabei die Austrittsituation eines Faserstranges 6 an der Spinndüse 1 in einem Querschnitt dar. Die Spinndüse 1 weist hierzu eine Dü- senbohrung 5 auf. In der Spinndüse 1 sind mehrere Heizelemente 19 vorgesehen, um die innerhalb der Spinndüse 1 gerührte Polymerschmelze zu beheizen.
Unterhalb der Spinneinrichtung 1 sind die Blasdüsen 4.1 und 4.2 mit den Blasdü- senöffhungen 7.1 und 7.2 angeordnet. Die Blasdüsenöfmung 7.1 wird dabei zwi¬ schen der Oberkante 9.1 und der Unterkante 10.1 gebildet. Die Oberkante 9.1 und die Unterkante 10.1 sind als Formplatten ausgebildet, die zwischen sich einen Einströmkanal 18.1 bilden. Der Einströmkanal 18.1 weist einen sich in Richtung der Blasdüsenöfmung 7.1 verjüngenden Strömungsquerschnitt auf, so dass eine innerhalb des Einströmkanals 18.1 zugeführte Blasluft kontinuierlich bis zur Blasdüsenöfmung 7.1 beschleunigt wird. Dabei ist die Formgebung des Ein¬ strömkanals 18.1 durch die Oberkante 9.1 und die Unterkante 10.1 derart ausge¬ bildet, dass der aus der Blasdüsenöfmung 7.1 austretende Blasstrom in Faserlauf¬ richtung geführt wird. Es hat sich dabei besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Oberkante 9.1 im Verhältnis zur Unterkante 10.1 eine derartige Formkrüm¬ mung aufweist, deren theoretische über das freie Ende hinausgehende gedachte Verlängerung in der Mitte einer durch die sich gegenüberliegenden Unterkanten 10.1 und 10.2 gebildeten Austrittsmündung 17 auftrifft. Dabei setzt sich die kon¬ tinuierliche Verringerung des Abstands zwischen der Oberkante 9.1 und der Un- terkante 10.1 bis zur Mitte der Austrittsmündung 17 fort. Durch diese Ausbildung der Blasdüse 4. 1 lässt sich der beschleunigende Effekt zum Abziehen des Faser¬ strangs noch verbessern.
Die Blasdüsenöfmung 7.2 der Blasdüse 4.2 auf der gegenüber liegenden Seite der Spinndüse 1 ist spiegelbildlich identisch zu der ersten Blasdüsenöfmung 7.1 der Blasdüse 4.1 ausgebildet, wobei der Einströmkanal 18.2 zwischen den geformten Platten der Oberkante 9.2 und der Unterkante 10.2 mit einem sich verjüngenden Strömungsquerschnitt gebildet ist. Zur weiteren Beschreibung kann somit auf das vorherige Gesagte Bezug genommen werden. Die Oberkanten 9.1 und 9.2 stehen sich unterhalb der Unterseite der Spinndüse 1 mit einem Abstand gegenüber und bilden eine Eintrittsmündung 16. Die Spalt¬ breite der Eintrittsmündung 16 ist in Fig. 2 mit dem Großbuchstaben E gekenn¬ zeichnet und durch den Abstand der beiden Oberkanten 9.1 und 9.2 zueinander bestimmt. Die Spaltbreite E ist im Wesentlichen konstant über der gesamten Spinnbreite der Spinndüse 1.
Unterhalb der Oberkanten 9.1 und 9.2 sind die Unterkanten 10.1 und 10.2 gegen¬ über liegend zu der Austrittsmündung 17 angeordnet. Die Spaltbreite der Aus- trittsmündung 17 ist in Fig. 2 mit dem Großbuchstaben A gekennzeichnet und durch den engsten Abstand der beiden Unterkanten 10.1 und 10.2 zueinander be¬ stimmt. Die Spaltbreite A der Austrittsmündung 17 ist dabei ebenfalls im Wesent¬ lichen konstant über der gesamten Spinnbreite der Spinndüse 1. Die Spaltbreite A der Austrittsmündung 17 ist kleiner ausgebildet, als die Spaltbreite E der Ein- trittsmündung 16. Zwischen der Eintrittsmündung 16 und der Austrittsmündung 16 ist eine Beschleunigungsstrecke 15 gebildet. Insbesondere durch die unmittel¬ bar in die Beschleunigungsstrecke 15 einmündenden Einströmkanäle 18.1 und 18.2 der Blasdüsen 4.1 und 4.2 wird der Faserstrang 6 gemeinsam mit der Blasluft von der Eintrittsmündung 16 mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der Be- schleunigungstrecke 15 bis zur Austrittsmündung 17 geführt und in den unterhalb der Austrittsmündung 17 ausgebildeten Freiraum 12 geblasen. Der Abstand zwi¬ schen der Eintrittsmündung 16 und der Austrittsmündung 17, der unmittelbar den Austrittsquerschnitt der Blasdüsenöffhungen 7.1 und 7.2 bestimmt und die Länge der Beschleunigungsstrecke 15 angibt, kann je nach Polymertyp und Faserfeinheit im Bereich von 2 mm bis 30 mm ausgebildet sein. Die Spaltbreiten der Austritts¬ mündung 17 variieren dabei zwischen 2 mm bis 8 mm. Selbst bei Kapillardurch¬ messer von 0,6 mm der Düsenbohrungen 5 konnten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Feinstfasern im Bereich von 1 bis 30 μ Faserfeinheit hergestellt wer¬ den. Auf der zur Spinndüse 1 hin gewandten Seite der Blasdüsen 4.1 und 4.2 sind zwi¬ schen der Spinndüse 1 und den Oberkanten 9.1 und 9.2 jeweils ein Dichtmittel 23.1 und 23.2 angeordnet. Die Dichtmittel 23.1 und 23.2 bilden einerseits zur Spinndüse 1 eine Isolierschicht zur Verweidung von Wärmeverlusten und ande- rerseits eine Abdichtung gegenüber der in der Beschleunigungstrecke 15 gerühr¬ ten Blasluft. Die Dichtmittel 23.1 und 23.2 werden bevorzugt aus Isoliermateria¬ lien gebildet.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung ist zwischen der Unterseite der Spinndüse 1 und der Beschleunigungs¬ strecke 15 ein Abstand gebildet, der dazu führt, dass die Faserstränge 6 erst nach Durchlauf einer kurzen Extrusionszone in die Beschleunigungsstrecke eintreten. Ein derartiger Rücksprung führt zu einer zusätzlichen Laufstabilität der Faser- stränge.
Es ist jedoch auch möglich, die extrudierten Faserstränge 6 unmittelbar nach Ver¬ lassen der Düsenbohrungen 5 in die Beschleunigungsstrecke 15 einlaufen zu las¬ sen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 3 schematisch in einer Schnittansicht dargestellt. Die Ausbildung der Spinn¬ düse 1 sowie der Blasdüsen 4.1 und 4.2 ist im Wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 so dass auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen wird und nur die Unterschiede erläutert werden.
Die Eintrittsmündung 16 zwischen den Oberkanten 9.1 und 9.2 ist unmittelbar auf er Höhe der Unterseite der Spinndüse 1 ausgebildet. Damit wird erreicht, dass die Faserstränge 6 nach Verlassen der Düsenbohrung 5 direkt in die Beschleuni¬ gungsstrecke 15 eintreten und mit dem Blasstrom in Kontakt kommen und somit ein anderes Abzugsverhalten von der Spinndüse 1 erhalten. Auf der zur Spinndüse 1 hin gewandten Seite der Blasdüsen 4.1 und 4.2 sind zwi¬ schen der Spinndüse 1 und den Oberkanten 9.1 und 9.2 jeweils ein Luftspalt 24.1 und 24.2 gebildet. Die Luftspalte 24.1 und 24.2 sind derart eng bemessen, dass im wesentlichen keine Blasluft durchtreten kann jedoch eine ausreichende Luft- schicht zur Isolierung gegenüber der Spinndüse 1 bestehen bleibt.
Zur Verbesserung und Erhöhung der Verstreckung der Feinstfasern 11 sind bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausrührungsbeispiel in dem Freiraum 12 mehrere Leitmittel 20 angeordnet, die zur Ausbildung einer Vielzahl von Wirbelzonen fuhren und somit eine Intensivierung der Verstreckung bewirken. Damit lassen sich jedoch auch vorzugsweise Feinstfasern mit besonderen Effekten wie bei¬ spielsweise Dünnstellen produzieren.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Längsschnittansicht schematisch dargestellt. Das Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 4 ist dabei im Wesentlichen identisch zu dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorhergehenden Beschreibung genommen wird.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel weist die Blaseinrichtung 3 unterhalb der Spinndüse 1 eine Saugvorrichtung 21 auf. Die Saugvorrichtung 21 ist mit den Druckkammern 8.1 und 8.2 verbunden. Über die Saugeinrichtung 21 wird Umgebungsluft unterhalb der Spinndüse 1 angesaugt und den Druckkam¬ mern 8.1 und 8.2 zugeführt. Somit lässt sich der Blasstrom zum Verziehen er Fa- serstränge vorteilhaft aus einer Umgebungsluft mitbilden. Die Umgebungsluft weist hierbei eine Raumtemperatur auf, die je nach Umgebung zwischen 15°C und 40°C betragen kann. Damit ist eine besonders kostengünstige Bereitstellung und Erzeugung des Blasstromes gegeben.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist zur weiteren Verbesserung der Faserführung unterhalb der Blasdüsen 4.1 und 4.2 in dem Freiraum 12 eine Injektoreinrichtung 22 angeordnet. Hierbei wird bei Durchtritt der Faserstränge durch die Injektoreinrichtung 22 unmittelbar die aus der Umgebung in dem Frei¬ raum 12 anstehende Umgebungsluft ohne jegliche Fremdleistung mit zur Führung und Abkühlung der Fasern einbezogen. Es ist jedoch auch möglich, in dem Frei- räum 12 eine Klimaluft anzusaugen. So lässt sich die Klimaluft als konditionierte Luft hinsichtlich Lufttemperatur, Luftfeuchte und Luftmenge vorbestimmen, so dass gezielte Abkühlbedingungen an den Fasern einstellbar sind. Derartige Ein¬ richtungen werden jedoch vorzugsweise in den Fällen verwendet, bei welchen der Blasstrom aus einer relativ warmen Luft gebildet werden muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind grundsätzlich geeignet, um Polymerschmelzen aller gängigen Polymere wie beispielsweise Polyester, Polya¬ mid, Polypropylen oder Polyäthylen zu verwenden.
In einem Verfahrensbeispiel wurde ein Polymer aus einem Polypropylen zu einer Schmelze aufgeschmolzen und mittels einer Düsenbohrung mit einem Kapillar¬ durchmesser von 0,6 mm und einem Schmelzedurchsatz von 6 g/min, pro Düsen¬ bohrung extrudiert. Die Anzahl der Düsenbohrungen lag bei 36. Den Druckkam- mern 8.1 und 8.2 wurde eine Luft mit Raumtemperatur und einem Überdruck von 260 mbar zugeführt. Dabei wurde die in Fig. 2 dargestellte Anordnung der Vor¬ richtung verwendet, um die extrudierten Faserstränge zu Feinstfasern zu verzie¬ hen. Die PP -Feinstfaser wurde nach dem Extrudieren und dem Verstrecken zu einem Vlies abgelegt, mit einem Flächengewicht von 50 g/m2. Bei der Analyse einer Vliesprobe konnten Faserfeinheiten der Feinstfaser im Bereich von 2,5 bis 25,1 μm festgestellt werden. Der mittlere Faserquerschnitt der Feinstfasern lag bei 5,2 μm. Die anschließende Bestimmung der Bruchdehnung einer Vliesprobe von 40 mm Länge ergab einen Wert von 63% in Maschinenrichtung und 70% in Quer¬ richtung. Dabei konnten maximale Zugfestigkeiten von 29 N in Maschinenrich- tung und 17 N in Querrichtung festgestellt werden. Im Vergleich zu herkömmli- chen Meltblown- Vliesen mit endlichen Faserstücken konnte damit einer Verbes¬ serung der physikalischen Eigenschaften um ca. 300 % festgestellt werden.
In einer Versuchsreihe wurden die Polypropylenfasern zu Vliesen mit unter- schiedlichen Flächengewichten abgelegt und anschließend vermessen. Die daraus resultierenden Ergebnisse sind in den Diagrammen in Fig. 5 und Fig. 6 aufgetra¬ gen. Das in Fig. 5 dargestellte Diagramm zeigt das Verhältnis zwischen dem Flä¬ chengewicht des Vlieses zur erreichten Bruchdehnung. Die Großbuchstaben MD und CD kennzeichnen dabei die Orientierung des Vliesstoffes, wobei MD (Ma- chine Direction) als Maschinenrichtung und CD (Gross Direction) als Querrich¬ tung in dem Vlies bezeichnet ist. Hierbei wird mit abnehmendem Flächengewicht eine zunehmende Bruchdehnung festgestellt, was insbesondere auf die hohe Fes¬ tigkeit der endlosen Feinstfasern schließen lässt. Gegenüber herkömmlichen Meltblown- Vliesmaterialien konnten bis zu 300 % Steigerung der Bruchdehnung festgestellt werden.
IQ Fig. 6 ist in einem Diagramm die Zugfestigkeit des Vlieses in Abhängigkeit von dem Flächengewicht aufgezeigt. Auch hierbei konnte eine deutliche Steige¬ rung gegenüber herkömmlichen Meltblown- Vliesen festgestellt werden. Die ma- ximale Zugfestigkeit lag bei Vliesstoffen mit Flächengewichten um die 10 g/m2 oberhalb 5 N und bei den Vliesstoffen mit Flächengewichten um die 50 g/m2 o- berhalb 25 N unabhängig von der Zugrichtung. Damit sind derartige Vliesstoffe besonders geeignet für Anwendungen, in denen Verformungen wie z. B. in Hy¬ gienematerialien ertragen werden müssen oder bei denen in der Herstellung Ver- formungen auftreten. Die Feinstfasercharakteristik führt bei dem erfmdungsgemä- ßen Vlies einerseits zu einer Luft- bzw. Dampfdurchlässigkeit bei gleichzeitiger geringer Penetrationsneigung. Somit lassen sich die Vliesmaterialien bevorzugt als Barriereprodukte verwenden wie beispielsweise im Hygienebereich für Win¬ deln und Damenbinden. Anwendungen in der Medizintechnik wie beispielsweise Wundauflagen sind jedoch auch möglich. Besonders vorteilhaft können die aus derartigen Fasern gebildeten Vliese in Ver¬ bundmaterialien einbezogen sein. Die Saugfähigkeit und Sperrwirkung derartiger Vliese können somit vorteilhaft in einem Verbundvlies eingesetzt werden, um eine Barriereschicht zu bilden.
Die deutlich höhere Dehnungen und Zugfestigkeiten des erfindungsgemäßen Meltblown- Verfahrens führt zudem zu einer verbesserten Verarbeitung. Auch sind Anwendungen mit kleiner Verformung wie beispielsweise in Hygienepro¬ dukten ohne Probleme möglich.
Bezugszeichenliste
1 Spinndüse
2 Schmelzezulauf
3 Blaseinrichtung
4.1, 4.2 Blasdüse
5 Düsenbohrung
6 Faserstrang
7.1, 7.2 Blasdüsenöfrhung
8.1, 8.2 Druckkammer
9.1, 9.2 Oberkante
10.1 , 10.2 Unterkante
11 Feinstfaser
12 Freiraum
13 Ablageband
14 Vlies
15 Beschleunigungsstrecke
16 Eintrittsmündung
17 Austrittsmündung
18.1 , 18.2 Einströmkanal
19 Heizelement
20 Leitmittel
21 Saugvorrichtung
22 Ejektoreinrichtung
23.1 , 23.2 Dichtmittel
24.1, 24.2 Lufts;

Claims

Patentansprüche
1. Meltblown-Verfahren zum Schmelzspinnen von feinen Vliesfasern, bei welchem eine Polymerschmelze durch mehrere Düsenbohrungen einer Spinndüse zu mehreren Fasersträngen extrudiert wird, bei welchem auf die Faserstränge unmittelbar nach Austritt aus den Düsenbohrungen ein kalter Blasstrom einwirkt, welcher unter Wirkung eines Überdruckes durch zumindest eine Blasdüsenöffhung auf die Faserstränge strömt und diese verzieht, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasstrom innerhalb einer Beschleunigungstrecke den Fasersträngen zugeführt wird, in welcher die Faserstränge und der Blasstrom derart be¬ schleunigt werden, dass die Faserstränge zu endlosen Feinstfasern verzo¬ gen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck des Blasstroms auf einen Wert von kleiner oder gleich 1000 mbar eingestellt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasstrom aus einer Luft gebildet wird, die eine natürliche Lufttem¬ peratur im Bereich von 150C bis 1200C aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Blasstrom aus einer Umgebungsluft mit einer Umgebungstemperatur gebildet wird, die aus der Umgebung unterhalb der Spinndüse angesaugt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge mit einem Massenfluss der Polymerschmelze durch die
Düsenbohrungen der Spinndüse von .1,0 g/min bis 10 g/min pro Düsen¬ bohrung , vorzugsweise > 3 g/min pro Düsenbohrung extrudiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschmelze vor Austritt aus der Düsenbohrung innerhalb der Spinndüse auf eine Temperatur im Bereich von 300 °C bis 4000C tempe¬ riert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsstrecke zur Beschleunigung des Blasstroms und der Fasersträngen im Bereich von 2 mm bis 30 mm lang ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungsstrecke sich unmittelbar ohne Abstand oder mit ei¬ nem geringen Abstand im Bereich von maximal 2 mm an den Mündun¬ gen der Düsenbohrungen anschließt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstränge und der Blasstrom nach Durchlauf durch die Beschleu- nigungstrecke in einen Freiraum geführt werden und dass der Freiraum einen Druck aufweist, der im wesentlichen gleich dem Umgebungsdruck ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freiraum zusätzliche an den Fasern einwirkende Luftwirbelzonen durch zumindest ein Luftleitmittel erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch einen zusätzlich unterhalb der Beschleunigungsstrecke zugeführten Luftstrom gekühlt und geführt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserfeiriheit der endlosen Feinstfasern im Bereich von 0,5μm bis 30μm liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstfasern zu einem Vlies abgelegt werden.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Meltblown- Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Spinndüse (1), die an einer Unterseite eine Mehrzahl von Düsenbohrungen (5) in einer reilienförmigen Anord¬ nung aufweist, und mit einer Blaseinrichtung (3), die zwei sich gegenü¬ berliegende Blasdüsenöffhungen (7.1, 7.2) aufweist, wobei jede der Blasdüsenöffiiung (7.1,7.2) zwischen einer Oberkante (9.1, 9.2) und einer Unterkante (10.1, 10.2) gebildet ist, die sich im wesentlichen parallel zu den Düsenbohrungen (5) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Oberkanten (9.1, 9.2) und den Unterkanten (10.1, 10.2) der beiden Blasdüsenöffiiungen (7.1, 7.2) unterhalb der Spinndüse (1) eine Beschleunigungsstrecke (15) gebildet ist, in welcher die Faserstränge (6) und der Blasstrom derart beschleunigt werden, dass die Faserstränge (6) zu endlosen Feinstfasern (11) verzogen werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Unterkanten (10.1, 10.2) der beiden Blasdüsenöffiiungen (7.1, 7.2) eine Austrittsmündung (17) und zwischen den Oberkanten (9.1, 9.2) der beiden Blasdüsenöffiiungen (7.1 , 7.2) eine Eintrittsmündung (16) gebildet sind, wobei die Austrittsmündung (17) einen freien Strömungs¬ querschnitt aufweist, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der Ein¬ trittsmündung (16).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsmündung (17) eine Spaltbreite (A) im Bereich von 2mm bis 8mm aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsmündung (16) in Höhe der Unterseite der Spinndüse (1) oder mit einem geringen Abstand zur Unterseite der Spinndüse ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsmündung (16) und die Austrittsmüήdung (17) eine Länge der Beschleunigungsstrecke (15) begrenzen, die im Bereich von 2mm bis 30mm liegt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die einer der Blasöfmungen (7.1) zugeordneten Unterkante (10.1) und Oberkante (9.1) zwischen sich einen Einströmkanal (18.1) zur Luftzufuhr bilden, und dass der Einströmkanal (18.1) in Richtung der Blasöffiiung (7.1) einen sich verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasöfmungen (7.1, 7.2) mit zumindest einer Druckkammer (8.1, 8.2) verbunden sind, in welcher eine Luft unter einem Überdruck gehalten ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (8.1) mit einer Saugeinrichtung (22) verbunden ist, durch welche eine Umgebungsluft angesaugt und in die Druckkammer (8.1) gefordert wird.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Unterkanten (10.1, 10.2) der Blasdüsen (4.1, 4.2) ein Frei¬ raum (12) ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Freiraum (12) zusätzliche Hilfsmittel (20, 22) zur Führung, zur Kühlung und/oder zur Verstreckung der Fasern vorgesehen sind.
24. Vliesfaser aus einem Polymerwerkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstfasern durch ein Meltblown- Verfahren nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 13 hergestellt sind und eine endlose Länge aufweisen, wobei die Faserfeinheit der endlosen Feinstfaser im Bereich von 0,5μm bis
30μm liegt.
25. Vlies gebildet aus einer Vliesfaser, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch ein Meltblown- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt sind und eine endlose Länge aufweisen, wobei die Fa- serfeinheit der endlosen Feinstfaser im Bereich von 0,5μm bis 30μm liegt.
26. Vlies nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Feinstfasern zu einem Flächengewicht im Bereich von 1,5 g/m2 bis 50 g/m2 gelegt sind und zu einer Bruchdehnung von mindes¬ tens 60% führen.
27. Verbundvlies bestehend aus mehreren Vliesschichten, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Schichten aus einem Vlies mit endlosen Feinstfasern gemäß Anspruch 24 gebildet ist.
28. Verbundvlies nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies der Schicht ein Flächengewicht im Bereich von 1,5 g/m2 bis 50 g/m2 und eine Bruchdehnung von mindestens 60% aufweist.
29. Verbundvlies nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Schicht aus einem Spunbondvlies gebildet ist.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8277711B2 (en) * 2007-03-29 2012-10-02 E I Du Pont De Nemours And Company Production of nanofibers by melt spinning
DE102010019910A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Lüder Gerking Spinndüse zum Spinnen von Fäden, Spinnvorrichtung zum Spinnen von Fäden und Verfahren zum Spinnen von Fäden
CN103160939A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 上海启鹏工程材料科技有限公司 一种加压纺丝喷丝组件及其实施方法
WO2013152858A1 (de) 2012-04-11 2013-10-17 Ap Fibre Gmbh Feinstfaservliese und papierähnliche produkte sowie verfahren zu deren herstellung
CN103510164B (zh) * 2013-09-26 2016-06-29 苏州大学 应用于制备纳米纤维的熔喷喷嘴部件及喷嘴装置
CN103469317B (zh) * 2013-09-29 2015-10-21 无锡纳润特科技有限公司 熔喷机的熔喷头结构
US20170137970A1 (en) 2014-06-16 2017-05-18 Groz-Beckert Kg Multi-die melt blowing system for forming co-mingled structures and method thereof
CN104073897A (zh) * 2014-07-04 2014-10-01 南通丽洋新材料开发有限公司 一种喉管式冷风牵伸熔融微纤维纺丝装置
JP6171072B1 (ja) * 2016-11-14 2017-07-26 関西電子株式会社 樹脂ファイバの製造方法、これに用いられるノズルヘッド及び製造装置
WO2019104240A1 (en) 2017-11-22 2019-05-31 Extrusion Group, LLC Meltblown die tip assembly and method
PL3543397T3 (pl) 2018-03-20 2021-12-27 Aladdin Manufacturing Corporation Sposób wytwarzania wykładziny lub dywanu
CN109177150B (zh) * 2018-08-28 2020-04-10 北京化工大学 一种同轴3d打印工艺及设备
CN109868513A (zh) * 2018-12-14 2019-06-11 朴哲范 一种原位成纤的纳米纤维增强的聚合物纤维
CN109868512A (zh) * 2018-12-14 2019-06-11 朴哲范 一种聚合物挤出法非织造布生产设备、生产线及生产工艺
CN111748145A (zh) * 2019-03-26 2020-10-09 朴哲范 一种用于制备汽车零部件的纳米纤维复合热塑性弹性体
MX2022007616A (es) * 2019-12-18 2022-09-19 Kimberly Clark Co Trama no tejida con mayor resistencia en la dirección transversal a la máquina (cd).
CN113502549B (zh) * 2021-05-28 2022-10-28 中国石油化工股份有限公司 一种熔喷纺丝组件
CN115537945B (zh) * 2022-10-08 2024-09-10 南通大学 一种可细化聚合物纤维的熔喷纺丝模头

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4526733A (en) * 1982-11-17 1985-07-02 Kimberly-Clark Corporation Meltblown die and method
EP0724029B1 (de) * 1995-01-28 2001-09-05 Lüder Dr.-Ing. Gerking Fäden aus Schmelzen mittels kalter Gasstrahlen
JPH11200220A (ja) * 1998-01-21 1999-07-27 Toray Ind Inc 不織布の製造方法
EP1079008A1 (de) * 1999-08-26 2001-02-28 B a r m a g AG Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen eines multifilen Fadens
EP1420089B1 (de) * 2002-11-16 2005-12-21 Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik Vorrichtung zur Erzeugung von Fasern aus thermoplastischem Kunststoff

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006037371A1 *

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Publication number Publication date
WO2006037371A1 (de) 2006-04-13
CN101065521A (zh) 2007-10-31
US20070202769A1 (en) 2007-08-30

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