EP2855753A1

EP2855753A1 - Verfahren zur herstellung eines vliesstoffes

Info

Publication number: EP2855753A1
Application number: EP13727050.0A
Authority: EP
Inventors: Andreas Seeberger
Original assignee: Irema-Filter GmbH
Current assignee: Irema-Filter GmbH
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2015-04-08
Also published as: DE102012011065A1; US20150128545A1; WO2013182296A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes (1), insbesondere eines Filtermediums oder Luftfiltermediums aus Vlies, in einem Schmelz-Spinn-Verfahren, welches die folgenden Schritte umfasst: Schmelzen eines Grundstoffs, Aussprühen des Grundstoffs aus mindestens einem Spinnbalken (6) und Auffangen des Grundstoffs auf einer Trägerschicht (12), so dass sich der Vliesstoff (1) ausbildet, wobei die Trägerschicht (12) Strukturen aufweist, so dass Abstandshalter (2) in dem Vliesstoff (1) ausgeformt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes, insbesondere eines Filtermediums oder Luftfiltermediums aus Vlies, in einem Schmelz-Spinn-Verfahren mit den Schritten: Schmelzen eines Polymers, Aussprühen des Polymers aus mindestens einem Spinnbalken und Auffangen des Polymers auf einer Trägerschicht, so dass sich ein Vliesstoff ausbildet.

Vliesstoffe, welche mit diesem Verfahren hergestellt werden, werden als Filtermedien in Filtern, z.B. in Raumluftfiltern und Klimaanlagen, insbesondere aber in Luftfiltern für den Kraftfahrzeuginnenraum oder für Motoren eingesetzt.

Die Vliesstoffe werden üblicherweise in einem Urformprozess mit einem Schmelz-Spinn- Verfahren, wie z.B. einem Spun-Bond-Verfahren oder einem Melt-Blown-Verfahren hergestellt, wie dies z.B. in der DE 41 23 122 A1 beschrieben ist.

Die Ansaugluft von Verbrennungskraftmaschinen, z.B. in Kraftfahrzeugen oder im Off- Highway-Bereich wird üblicherweise gefiltert, um den motorischen Verbrennungsraum vor einer mechanischen Beschädigung durch angesaugte Partikel aus der Umgebungsluft zu schützen. Ein wichtiges Kriterium beim Design der Filterelemente ist es, eine hohe Standzeit des Filters bei gleichzeitig hoher Abscheideleistung der angesaugten Partikel zu gewährleisten.

Auf der anderen Seite weisen Kraftfahrzeuge jedoch ein genau berechnetes Energieverteilungssystem auf. Im Bereich Heizung / Lüftung / Klima stehen dabei nur begrenzte Energiemengen zur Verfügung. Aufgrund der immer strengeren Abgasvorgaben müssen diese Energiemengen immer stärker reduziert werden, insbesondere auch bei Elektrofahrzeugen, bei denen mechanische Energie möglichst nur für den Antrieb aufgewendet werden soll. Auch die Kosten von Fahrzeugkomponenten dürfen sich nur in einem engen Rahmen bewegen. Andererseits werden von Fahrzeugkäufern aber immer mehr Ansprüche an Komfort und Sicherheit gestellt. Unter diesen Gesichtspunkten sind Parti kelfilter mit einem möglichst niedrigen Druckabfall bzw. Differenzdruck von besonderer Bedeutung, da von dem Lüftermotor nur ein niedriger Druck generiert werden muss und der Energieverbrauch somit gering ausfällt. Des Weiteren arbeitet dieser durch die geringere benötigte Leistung auch leiser, wodurch die Geräuschentwicklung verringert und somit der Fahrkomfort wesentlich erhöht wird.

Die Forderung nach Filtersystemen mit niedrigem Differenzdruck konkurriert mit der geforderten Abscheideleistung und der geforderten Standzeit, also der Zeit ausgedrückt in Kilometerlaufleistung, die ein Filter im Fahrzeug verbleiben kann, bis er ausgetauscht werden muss.

Beispielsweise genügen für den Fahrzeuginnenraum Pollenfilter, die nur Pollen aus der einströmenden Luft im Fahrzeug filtern, nicht. Die Allergene, auf die das Immunsystem von Allergikern reagiert, sind Proteine, deren Durchmesser nur einen Bruchteil des Pollendurchmessers beträgt. Sie liegen im Größenbereich um 0, 1μι , d.h. dem Bereich, der für Partikelfilter die größten Probleme aufweist, dem sogenannten MPPS (Most Penetrating Particle Size). Dementsprechend sollte die Abscheideleistung in diesem Größenbereich mindestens 50% betragen, wobei diese mittels eines Aerosols gemessen wird, dessen Partikel in etwas die gleiche Dichte aufweisen, z.B. NaCI. Gleichzeitig sollen mit derartigen Filtern beim Einbau in Kraftfahrzeugen Standzeiten von mindestens 30 000 Kilometern erreicht werden.

In gängigen Filtern, z.B. in Ringfiltern oder Rahmenfiltern, wird das Filtermaterial zickzackförmig gefaltet, d.h. plissiert. Um zu verhindern, dass benachbarte Filterflächen einer solchen Plissierung aufeinander fallen und sich die angeströmte Oberfläche dadurch verringert, werden bekanntermaßen Abstandshalter benutzt. Solche Abstandshalter werden üblicherweise durch Prägung des Filtermaterials erreicht. Prägung ist aber nur bei Papierfiltern in zufriedenstellender Weise möglich. Filter aus PP, PET oder Polyester lassen sich dagegen sehr schlecht oder gar nicht prägen. Bei Vliesstofffiltern aus diesen Materialien, welche aus nichtgewebten Fasern bestehen, ist es daher bekannt, entweder durch das Trägermaterial des Filtermaterials als Abstandshalter einzusetzen oder, bei Filtern ohne Trägermaterial, durch geeignetes Verschmelzen des Filtermaterials Abstandshalter zu erzeugen. In allen diesen Varianten wird jedoch die angeströmte Oberfläche des Filters, welche durch die für den zu filternden Luftstrom zugängliche Filtermaterialoberfläche definiert wird, verringert. Hierdurch steigt der Differenzdruck. Ferner ist für das Bereitstellen eines Trägermaterials, das Verschmelzen oder die Prägung ein weiterer Arbeitsschritt notwendig. Im Falle des Trägermaterials fallen sogar des Weiteren Materialkosten für dieses an, was den Filter verteuert.

Die EP 1 970 111 A1 offenbart eine Komposit-Filtermedienstruktur, die ein korrugiertes Basissubstrat, welches nichtgewebte synthetische Fasern aufweist, welche durch ein Dry- Laid-Verfahren hergestellt werden und welche das Basissubstrat während des Formprozesses korrugieren. Um die nichtgewebten synthetischen Fasern zu korrugieren, werden die Fasern erhitzt und durch entgegengesetzt profilierte Kalanderrollen geführt. In einem fertigen Filterelement bilden aneinander angrenzende Falten der Korrugierung ovale Röhren, welche es gefilterter Luft ermöglichen, durch das Filterelement zu strömen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes bereitzustellen, welches die obigen Nachteile überwindet und durch welches ein Vliesstoff erzeugt wird, bei dem zur Einbringung von Abstandshaltern keine zusätzlichen Arbeitsschritte als der Urformprozess des Vliesstoffes notwendig ist. Ferner ist es die Aufgabe, ein entsprechendes Gerät zur Herstellung sowie den Vliesstoff bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes gemäß Anspruch 8, einen Vliesstoff gemäß Anspruch 11 und einen Filter gemäß Anspruch 16 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Grundstoff, welcher den späteren Vliesstoff bildet, auf einer Trägerschicht aufgefangen, welche Strukturen aufweist, so dass sich beim Ausbilden des Vliesstoffes Abstandshalter in dem Vliesstoff ausgeformt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes hat den Vorteil, dass Abstandshalter schon im Urformprozess, d.h. bei dem angewandten Schmelz-Spinn- Verfahren in den Vliesstoff eingebracht werden. Hierdurch entfällt ein Arbeitsschritt, da das Filtermaterial weder geprägt noch korrugiert oder verschmolzen werden muss, um die Einhaltung des Abstands benachbarter Lagen des Vliesstoffes, z.B. bei einer Plissage, zu gewährleisten.

Auch müssen Erhebungen und/oder Vertiefungen, welche als Abstandshalter dienen, nicht über die gesamte Fläche des Vliesstoffes eingebracht werden, wie dies zum Beispiel beim Korrugieren notwendig ist. Erst hierdurch ist es möglich, einen Filter mit im Wesentlichen ebenen benachbarten Lagen bereitzustellen, die in einem definierten Abstand zueinander gehalten werden.

Die Abstandshalter können durch die Ausbildung der im Urformprozess eingesetzten Trägerschicht beliebig variiert werden. Daher kann die Größe und/oder die Dichte der Abstandshalter für die jeweilige Anwendung gering gehalten werden. Dies gewährleistet, dass einmöglichst geringer Teil der Oberfläche des Vliesstoffes mit Abstandshaltern bedeckt ist, was wiederum die Filtereigenschaften eines solchen Vliesstoffes als Filtermaterial verbessert.

Ein Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein textiles Flächengebilde aus einzelnen Fasern und besteht im Wesentlichen aus lose zusammenliegenden Fasern, welche nicht miteinander verbunden sind. Grundstoffe für die Vliesstoffe sind bevorzugt mineralische Fasern, z.B. Glas, Asbest, Mineralwolle, Basalt, chemischen Fasern, z.B. aus natürlichen Polymeren wie Zellulose, oder aus synthetischen Polymeren wie Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polyphylensulfit, Polyacrylnitrit, Polyimid, Polytetrafluorethylen, Aramiden, Polyamid oder auch Fasermischungen aus zumindest zweien dieser Grundstoffe.

Ein Schmelz-Spinn-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist jegliche Art von Melt- Blown-Verfahren, welches zur Herstellung eines Vliesstoffes eingesetzt werden kann. Ein Spinnbalken gemäß der vorliegenden Erfindung ist jegliche Art von Vorrichtung, die zum Aussprühen eines Polymers verwendet werden kann. Insbesondere handelt es sich bei dem Spinnbalken um einen oder mehrere Sprühdüsen, welche überwiegend nebeneinander angeordnet sind, insbesondere in einem Balken.

Eine Trägerschicht im Sinne der Erfindung ist eine Oberfläche, die sich zum Auffangen eines ausgesprühten Grundstoffs eignet. Im Allgemeinen führt die Trägerschicht dabei eine Relativbewegung in Bezug auf einen Spinnbalken aus.

Eine Struktur im Sinne der Erfindung ist jegliche Art von dreidimensionaler Struktur, welche auf der zweidimensionalen Trägerschicht ausgebildet ist, oder auch ein Loch.

Ein Abstandshalter im Sinne der Erfindung ist jegliche Art von Ausformung und/oder Materialveränderung in einem Vliesstoff, welche dazu dient, zwei Lagen mindestens eines Vliesstoffes beabstandet voneinander zu halten, wenn diese flach aufeinander gelegt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Strukturen in der Weise definiert angeordnet, dass im Wesentlichen ebene Lagen des Vliesstoffes in einem durch die ausgeformten Abstandhalter definierten Abstand voneinander haltbar sind, insbesondere indem beim Plissieren Abstandshalter benachbarter Falten der Plissage je nach Definition aufeinandertreffen und/oder nicht aufeinandertreffen.

Eine ebene Lage im Sinne der Erfindung ist dabei eine kontinuierliche Fläche.

Durch diese Anordnung der Abstandshalter eignet sich der Vliesstoff besonders gut als Luftfiltermedium zur Herstellung eines Luftfilters. Die Abstandshalter ermöglichen hierbei eine möglichst ungehinderte Durchströmung entlang der Lagen eines Filtermediums durch das zu filternde Medium. Die Abstandshalter verhindern ferner, dass einzelne Lagen eines Filters aufeinander kollabieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Abstandhalter auf den ebenen Lagen des Vliesstoffs ausgeformt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Grundstoff zwischen dem Spinnbalken und der Trägerschicht durch einen Luftstrom geführt und/oder die Luft wird unter der Trägerschicht abgesaugt.

Beide Maßnahmen dienen dazu, das Auffangen bzw. Ablegen des Grundstoffs auf der Trägerschicht sowie die Durchwirbelung des Grundstoffs vor dem Auftreffen auf der Trägerschicht zu kontrollieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Grundstoff durch den Luftstrom und/oder die Schwerkraft in den Strukturen der Trägerschicht tiefgezogen.

Das Tiefziehen des Grundstoffs hat den Vorteil, dass Abstandshalter nicht nur auf einer Seite des Filtermediums angeordnet werden können.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden aus zwei unterschiedlichen Spinnbalken verschiedene Grundstoffarten ausgesprüht.

Hierdurch können die Materialeigenschaften des Vliesstoffes, je nach eingesetzten Polymermischungen, verändert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der Durchfluss und/oder der Druck des Grundstoffs durch den mindestens einen Sprühbalken zeitlich gepulst.

Das Pulsen und die damit verbundene Änderung der Aussprühung des Grundstoffs aus dem/den Spinnbalken bewirkt eine Veränderung der Struktur des Vliesstoffes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerschicht beschichtet, insbesondere teflonbeschichtet. Durch die Beschichtung kann erreicht werden, dass der Vliesstoff von der Trägerschicht trotz der Strukturen auf der Trägerschicht ohne Probleme entfernt werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Strukturen jeweils in der Weise angeordnet, dass beim Plissieren des Vliesstoffes Abstandshalter benachbarter Falten der Plissage aufeinander treffen oder nicht aufeinander treffen.

Je nach Einsatzart, d.h. Stabilitätsanforderung und Anforderung in Bezug auf die Abstände der Falten, kann es vorteilhaft sein, dass die Abstandshalter jeweils versetzt angeordnet sind oder so angeordnet sind, dass sei beim Falten aufeinander treffen. Hierüber kann der Abstand einzelner Lagen und die Stabilität derselbigen eingestellt werden.

Obige Vorteile und Definitionen gelten für die Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes und dem erfindungsgemäßen Vliesstoff entsprechend.

Der erfindungsgemäße Vliesstoff hat den weiteren Vorteil, dass dieser trotz dem Vorhandensein der Abstandshalter über die gesamte Fläche des Vliesstoffes im Wesentlichen dieselbe Materialstruktur aufweist.

Eine Verdichtung des Materials durch eine Prägung oder gar ein Verschmelzen des Materials beim Aufbringen von Abstandshaltern findet nicht statt. Eine Beschädigung der offenporigen Struktur der Fasern durch eine Erhitzung und/oder auch das Korrugieren unterbleibt somit. Auch eine durchgehende Bearbeitung des Materials, wie dies im Allgemeinen bei einer Korrugierung notwendig ist, kann unterbleiben. Zusätzlich können Abstandshalter aufgebracht werden, auch wenn der Rest des Vliesstoffes im Wesentlichen in ebener Form verbleibt. Ferner können die Abstandshalter auch in nichtsymmetrischen oder unregelmäßig wiederkehrenden Abfolgen angeordnet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Vliesstoff einlagig.

Einlagig im Sinne der Erfindung bedeutet, dass in dem Vliesstoff keine zwei unterschiedlichen Schichten erkennbar sind, sondern das Material kontinuierlich aufgebaut ist, wobei jeweilige Übergänge in der Materialstruktur, z.B. in der Dichte bestimmter Fasern, kontinuierlich verlaufen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Filterwirkung des Vliesstoffes über dessen gesamte Fläche im Wesentlichen gleichbleibend.

Der Vliesstoff bildet dabei vorzugsweise eine geschlossene Fläche, in welcher eine bestimmte Porengröße vorzugsweise nicht überschritten wird und besonders vorzugweise nicht unterschritten wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Vliesstoff selbsttragend plissierfähig.

Durch das Einbringen der Abstandshalter in einer dreidimensionalen Form wird der Vliesstoff versteift, so dass dieser ohne eine weitere Substratschicht oder zusätzliche Verstärkungen selbsttragend plissiert werden kann, ohne im Wesentlichen Verwerfungen zu produzieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt die Höhe der Abstandshalter von der Position des jeweiligen Abstandshalters in einer im Wesentlichen ebenen Lage des plissierten Vliesstoffs ab.

Hierdurch kann der Abstand der Lagen des plissierten Vliesstoffes durch die jeweilige Höhe der Abstandshalter so kontrolliert werden, dass verschiedene Abstände an verschiedenen Orten zwischen zwei Lagen definiert werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Höhe von einer ersten Faltlinie zu einer zweiten Faltlinie zu. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Höhe zu einer dritten Faltlinie wieder ab.

Durch diese Ausgestaltung können gleichmäßige Plissierungen mit wohl definiertem Öffnungswinkel der einzelnen Falten erreicht werden.

Obige sowie weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. In diesen wird wie folgt dargestellt: Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Vliesstoff gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3a ist eine schematische Seitenansicht des Vliesstoffes gemäß Fig. 2 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3b ist eine schematische Seitenansicht eines Vliesstoffes gemäß Fig. 2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf einen Vliesstoff gemäß einer dritten oder vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5a ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 4 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5b ist eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 4 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht auf einen Vliesstoff gemäß einer fünften bis achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7a ist eine schematische Seitenansicht in Richtung der Faltlinie A des erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 6 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7b ist eine schematische Seitenansicht in Richtung der Faltlinie A des erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 6 gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 8a ist eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 6 in Richtung der Faltlinie X gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8b ist eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß Fig. 6 in Richtung der Faltlinie X gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines plissierten erfindungsgemäßen Vliesstoffes gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 4 und 5a;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung eines Filters mit einem erfindungsgemäßen Vliesstoff als Filtermedium.

Bezugnehmend auf Fig. 1 werden eine bevorzugte Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes und ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung desselbigen näher erläutert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bevorzugt einen Spinnbalken 6 auf, an bzw. in welchem bevorzugt zumindest eine Sprühdüse 11 angeordnet ist. Der Spinnbalken 6 bzw. die Sprühdüse 11 werden mit einem unter Druck stehenden flüssigen Grundstoff, bevorzugt einem Polymer, versorgt, welches aus der Düse 11 ausgesprüht wird. Dieser ausgesprühte Grundstoff bildet einen Strahl 10, welcher auf dem Trägermaterial 12 abgelegt bzw. aufgefangen wird. Bevorzugt wird der Sprühstrahl 10 hierbei über die Sprührichtung der Sprühdüse 11 und die Schwerkraft G gelenkt. Besonders bevorzugt wird die Richtung und/oder die Verwirbelung des Polymerstrahls 10 durch ein Gebläse 7 und/oder eine Absaugung 8 kontrolliert. Durch das Gebläse 7 und/oder die Absaugung 8 kann ein Luftstrom erzeugt werden, welcher mit den Pfeilen in Fig. 1 angedeutet wird. Je nach Intensität, Verwirbelung und Richtung des Luftstroms kann hierbei die Struktur des sich auf der Trägerschicht 12 ausbildenden Vliesstoffes 1 beeinflusst werden.

Die Trägerschicht 12 bewegt sich relativ zu dem Sprühbalken 6, während aus diesem bzw. aus der oder den Sprühdüsen 11 ein Sprühstrahl 10 ausgesprüht wird. Über die Geschwindigkeit der Trägerschicht 12 kann somit die Stärke bzw. die Dicke des Vliesstoffes 1 beeinflusst werden. Bevorzugt wird die Trägerschicht 12 über zwei Rollen 9a und 9b als Laufband im Kreis geführt. Der Vliesstoff 1 geht dann an einem Ende dieses Laufbands, welches vorliegend durch die Rolle 9b gebildet wird, in den nächsten Prozessschritt über und/oder wird abgelegt bzw. als Bahnmaterial aufgerollt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes läuft bevorzugt wie folgt ab: Zunächst wird ein Grundstoff geschmolzen. Hierauf wird dieses über Leitungen in den Spinnbalken 6 und zu der oder den Sprühdüsen 11 gebracht. Diese sprüht bzw. sprühen den Grundstoff aus, wobei dieser über einen Sprühstrahl 10 auf die Trägerschicht 12 gelangt. Auf der Trägerschicht 12 sind Strukturen (nicht dargestellt) angeordnet. Die Strukturen auf der Trägerschicht 12 dienen als Negativ für die späteren Abstandshalter 2 in dem Vliesstoff 1. Beim Auffangen des Sprühstrahls 10 aus dem Grundstoff auf der Trägerschicht 12 bildet dieses einen Vliesstoff 1 aus, welcher die Trägerschicht 12 flächig bedeckt. Hierbei werden auch die Strukturen der Trägerschicht 12 bedeckt, die dem Vliesstoff 1 schon beim Ablegen auf der Trägerschicht 12 eine Form mit Abstandshaltern 2 geben. Die Abstandshalter 2 werden daher in dem Urformprozess des Vliesstoffes 1 ausgebildet.

Hernach wird der Vliesstoff 1 aus dem Bereich des Sprühstrahls 10 durch die Bewegung der Trägerschicht 12 entfernt und kühlt nach und nach ab.

Die Strukturen auf der Trägerschicht 12 sind bevorzugt Erhebungen und/oder Vertiefungen. Besonders bevorzugt sind die Vertiefungen dabei Löcher. Über die Schwerkraft G und/oder einen durch das Gebläse 7 oder den Abzug 8 erzeugten Luftstrom kann das Material dabei in die Vertiefung bzw. Löcher tiefgezogen werden.

Bevorzugt wird der Sprühstrahl 10 über eine zeitliche Pulsung des Durchflusses und/oder des Drucks des Polymers durch den mindestens einen Spinnbalken 6 zeitlich gepulst. Die Stärke bzw. Dicke kann auf diese Weise über die Fläche des Vliesstoffes 1 hinweg variiert werden. Des Weiteren wird bevorzugt die Struktur der einzelnen Fasern des Vliesstoffes 1 verändert.

Die Strukturen der Trägerschicht 12 sind in Draufsicht bevorzugt rund, oval oder mehreckig. Besonders bevorzugt können diese aber auch Rillen und/oder Rinnen sein, welche entweder quer oder längs zur Fortbewegungsrichtung der Trägerschicht angeordnet sind, bevorzugt können diese Rillen und/oder Rinnen auch unterbrochen sein. Bevorzugt sind die Strukturen als Abschnitte von Polygonen, Kugeln, Kegeln oder eines dreidimensional ovalen Körpers ausgebildet.

Die Anordnung der Strukturen ist dabei bevorzugt so, dass Abstandshalter 2 benachbarter Falten einer Faltung bzw. Plissage entweder aufeinandertreffen oder nicht aufeinandertreffen, je nach gewünschtem Abstand und Stabilität einzelner Lagen des hergestellten Vliesstoffes 1.

Die Strukturen weisen vorzugsweise eine Höhe von 0,1 bis 2 cm, bevorzugt von 0,2 bis 1 cm, besonders bevorzugt von 0,3 bis 0,8 cm, besonders bevorzugt von 0,4 bis 0,6 cm und am bevorzugtesten von 0,5 cm auf. Die erfindungsgemäße Wirkung ist jedoch nicht auf diese Werte der Höhe beschränkt und umfasst auch deren Randbereiche außerhalb der angegebenen Bereiche.

Die Trägerschicht 12 ist bevorzugt aus Metall, aus Glas oder aus Polymer. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um einen glasfaserverstärkten Kunststoff. Weiterhin ist die Trägerschicht 12 bevorzugt beschichtet, insbesondere teflonbeschichtet. Die Trägerschicht 12 kann dabei als Sieb, Gitter, Drahtgeflecht oder eine glatte Fläche ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes 1 weist die Vorrichtung mehrere Spinnbalken 6 auf. Die von verschiedenen Spinnbalken 6 ausgesprühten Sprühstrahle 10 können dabei parallel oder ineinander gesprüht werden. Bevorzugt werden die Sprühstrahle 10 benachbarter Spinnbalken 6 dabei so eingestellt, dass die jeweils ausgebrachten Grundstoffe übereinander abgelegt werden. Die beiden Lagen aus verschiedenen Grundstoffen können dann bevorzugt durch einen weiteren Arbeitsschritt, wie zum Beispiel Kalandrieren oder eine Thermobehandlung, miteinander verfestigt werden. Eine Ausbildung Ferner können die verschiedenen Spinnbalken entweder den gleichen Grundstoff oder verschiedene Grundstoffe gleichzeitig aussprühen. Die Durchmischung des ausgesprühten Sprühstrahls 10 wird hierbei auch über die Luftströme erzeugt, welche durch das Gebläse 7 bzw. die Absaugung 8 erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform setzt der Luftstrom des Gebläses 7 direkt am Auslass der Düse 11 an. Bei mehreren Spinnbalken 6 kann der Durchfluss und/oder der Druck durch unterschiedliche Spinnbalken 6 jeweils verschieden gepulst sein.

Bezug nehmend auf Fig. 2 werden eine erste und zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vliesstoffes 1 erläutert. Der Vliesstoff 1 weist im Wesentlichen ebene Bestandteile bzw. Lagen 3, d.h. Flächenbestandteile, und Abstandshalter 2 auf, welche sich über die ebenen Bestandteile 3 in die eine und/oder andere Richtung erheben. In der hier dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vliesstoffes 1 sind die Abstandshalter bevorzugt als Kreise, also rund, dargestellt. Besonders bevorzugt sind die Abstandshalter oval oder mehreckig. Ganz besonders bevorzugt sind diese als Rillen oder Rinnen ausgebildet, welche sich bevorzugt in Richtung der Faltlinien A oder in Richtung der Faltlinien X erstrecken. Bevorzugt sind die Abstandshalter dabei Erhebungen und/oder Vertiefungen. Durch die Anordnung der Abstandshalter 2 in einer bestimmten Symmetrie, wie in der hier dargestellten Ausführungsform, wird zwischen den Faltlinien A, X eine Erhöhung der Steifigkeit erreicht, die den Vliesstoff 1 besonders einfach plissierbar, besonders bevorzugt selbsttragend plissierfähig macht.

Zwei Abstandshalter 2 bilden bevorzugt jeweils eine Abstandshaltergruppe 4. Wird der Vliesstoff 1 entlang einer der Faltlinien A oder X gefaltet, so liegen die Gruppierungen 4 von Abstandshaltern benachbarter Plissierfalten jeweils nicht übereinander. Je nach dem, ob die Abstandshalter 2 einer Gruppierung 4 sich in die gleiche oder entgegengesetzte Richtung aus dem ebenen Bereich 3 herausheben, bilden diese dann Abstandshalter 2 zu einer nächstgelegenen Plissierfalte oder zu den beiden nächstgelegenen Plissierfalten. Die erste Möglichkeit ist hier in Fig. 3a dargestellt, die zweite Möglichkeit in Fig. 3b in der Seitenansicht des Vliesstoffes 1 gemäß Fig. 1. Sind die jeweiligen Abstandshalter 2 einer Gruppierung 4 in jeweils entgegengesetzte Richtung ausgerichtet, so wird ein Vliesstoff 1 gebildet, dessen Abstand eine besonders gute Kontrolle über den Abstand einzelner Plissierfalten bietet, wenn der Vliesstoff entlang der Faltlinien A oder X gefaltet wird.

Die in den Figuren dargestellten Faltlinien A und X geben nur die Symmetrie der jeweiligen Faltrichtung an. Die Faltung erfolgt bevorzugt nicht an jeder dieser Faltlinien A, X und jede beliebige der dargestellten Faltlinien A, X kann als solche verwendet werden. Bevorzugt kann ein Vliesstoff 1 auch mehrere Gruppierungen 4 in einem Abschnitt zwischen jeweils zwei Faltlinien A, X aufweisen.

Bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Vliesstoff 1 um einen einlagigen Vliesstoff 1. Einlagig im Sinne der Erfindungen bedeutet dabei, dass sich über den Querschnitt des Vliesstoffes, wie er auch in den Figuren 3a und 3b dargestellt ist, nicht zwei separierte Lagen ausmachen lassen, welche z. B. durch zwei hintereinander abfolgende Schmelzspinnverfahren ausgebildet werden, wenn die jeweiligen Polymerfasern nacheinander aufeinander abgelegt werden. Durch den einlagigen Aufbau des Vliesstoffes 1 wird ein Problem der Delaminierung einzelner Lagen vermieden. Gleichzeitig wird erreicht, dass der Vliesstoff 1 im Wesentlichen über seine gesamte Fläche, auch im Bereich der Abstandshalter 2, eine im Wesentlichen gleichmäßige Dicke und innere Struktur aufweist. Trotz der Einlagigkeit ist es möglich, dass der Vliesstoff 1 über seinen Querschnitt hinweg Variationen in seiner inneren Struktur aufweist. Durch die Herstellung des Vlieses in einem einstufigen Urformprozess mittels des Schmelzspinnverfahrens verlaufen solche Veränderungen jedoch kontinuierlich über das Material. Diskrete Strukturänderungen, wie bei zweilagigen Vliesstoffen sind bevorzugt nicht vorhanden.

Der Vliesstoff 1 wird bevorzugt entlang der Faltlinien A oder X plissiert, um als Filtermaterial in einem Rahmen oder einem Rundfilter verbaut zu werden. Die Abstände der einzelnen Faltlinien A, X bzw. deren Anordnung zur Geometrie der Abstandshalter 2 bzw. der Gruppierungen 4 kann hierbei frei gewählt werden. In der Figur 2 ist im Wesentlichen jede Symmetrielinie des Vliesstoffes 1 als Faltlinie möglich. Auch die Abstände M, N und O zwischen den Abstandshaltern 2 bzw. den Gruppierungen 4 von Abstandshaltern können im Wesentlichen frei gewählt werden. Bevorzugt ist Abstand O kleiner als Abstand N, welcher weiterhin bevorzugt wiederum kleiner als Abstand M ist.

Die Höhe P der Abstandhalter 2 bzw. deren Erstreckung über die Oberfläche des im Wesentlichen flachen Bestandteils des Vliesstoffes 3 ist vorzugsweise 0,1 cm bis 2,0 cm, bevorzugt 0,2 cm bis 1 ,0 cm, besonders bevorzugt 0,3 cm bis 0,8 cm, besonders bevorzugt 0,4 cm bis 0,6 cm und am bevorzugten 0,5 cm. Die erfindungsgemäße Wirkung ist jedoch nicht auf diese Werte der Höhe P beschränkt und umfasst auch deren Randbereiche außerhalb der angegebenen Bereiche.

Vorzugsweise hängt die Höhe P der Abstandshalter 2 von ihrer Position in der Plissierung ab, um eine gleichmäßige Plissierung wie in Fig. 10 dargestellt zu erreichen. Vorzugweise nimmt die Höhe P dabei von einer ersten Faltlinie A, X in senkrechter Richtung zu dieser zu einer zweiten Faltlinie A, X zu. Weiterhin vorzugsweise nimmt die Höhe P von der zweiten Faltlinie A, X zu einer dritten Faltlinie A, X wiederum ab.

Die Höhe P der Abstandshalter entspricht dabei im Wesentlichen der Höhe der Strukturen (nicht dargestellt), welche auf der Trägerschicht 12 angeordnet sind. Die Trägerschicht 12 dient dabei im Wesentlichen als negative Abbildung (Negativ) zu dem später darauf ausgebildeten Vliesstoff, welcher die positive Abbildung ist (Positiv). Die Dicke des Vliesstoffes 1 hängt im Wesentlichen von den gewünschten Eigenschaften ab. Sind, wie in Figur 3b, Abstandshalter 2 zu beiden Seiten des im Wesentlichen ebenen Bestandteils 3 des Vliesstoffes 3 vorhanden, so kann die Höhe bzw. Ausdehnung der Abstandshalter P, P' gleich sein oder auch einen unterschiedlichen Wert aufweisen.

Bezug nehmend auf die Figuren 4, 5a und 5b werden eine dritte und vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die in den Figuren 4, 5a und 5b dargestellten Ausführungsformen unterscheiden sich von der Ausführungsformen der Figuren 2, 3a und 3b im Wesentlichen durch die Anordnung der Abstandshalter 2 bzw. deren Gruppierungen 4. Die Figuren 5a und 5b sind jeweils Draufsichten auf ein Vliesstoff 1 gemäß Figur 4 in Richtung der Faltlinien A bzw. X. Im Wesentlichen unterscheiden sich die beiden Ausführungen der Figuren 5a und 5b durch die Ausrichtung der jeweils in einer Reihe in Richtung der Faltlinien A angeordneten Abstandshalter 2.

Bezug nehmend auf die Figuren 6, 7a, 7b, 8a und 8b werden die vierte bis achte Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Diese Ausführungsformen sind im Wesentlichen identisch zu jenen der Figuren 4, 5a und 5b, wobei die Faltlinien A, X anders angeordnet sind. Weiterhin sind die Abstände M, N und O frei wählbar und weisen bevorzugt Werte wie in Bezug auf die Ausführungsformen der Figuren 2, 3a und 3b beschrieben. Im Wesentlichen unterscheiden sich die Ausführungsformen der Figuren 6, 7a, 7b, 8, 8a und 8b durch die Ausrichtung der Abstandshalter 2 von den Ausführungsformen der Figuren 4, 5a und 5b. Die Figuren 7a und 7b geben dabei die Ausrichtung der Abstandshalter 2 entlang der Linie II - II in Figur 6 wieder, die Figuren 8a und 8b jeweils die Ausrichtungen der Abstandshalter entlang der Linie I - 1 wieder.

Bevorzugt können die einzelnen Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden und jede Reihe von Abstandshaltern kann bevorzugt jene Anordnung aufweisen, die benötigt wird, um den gewünschten Abstand zwischen einzelnen Lagen eines Vliesstoffes 1 herzustellen.

In Bezug auf Fig. 9 wird ein plissierter Vliesstoffes 1 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 4 und 5a dargestellt. Es ist deutlich erkennbar, dass die einzelnen Lagen des Flächenbestandteils 3 des Vliesstoffes 1 durch die Abstandhalter 2 in einem definierten Abstand gehalten werden.

In Bezug auf Fig. 10 wird ein bevorzugter Filter mit einem erfindungsgemäßen Vliesstoff als Filtermedium dargestellt. Der dargestellte Filter weißt einen plissierten Vliesstoff 1 sowie einen Rahmen 15 auf, mit welchem der Filter an seinem Einsatzort montiert werden kann.

BEZUGSZEICHEN

1 Vliesstoff

2 Abstandhalter

3 Flächenbestandteil

4 Gruppierung

5 Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffes

6 Spinnbalken

7 Gebläse

8 Absaugung

9a, 9b erste, zweite Umlenkrolle

10 Sprühstrahl

11 Sprühdüse

12 Trägerschicht

13 plissierter Vliesstoff bzw. Filtermedium

14 Filter

15 Filterrahmen

A, X Faltlinie

P Höhe der Abstandshalter

M, N, O Abstände zwischen Abstandshaltern

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes (1 ), insbesondere eines Filtermediums oder Luftfiltermediums aus Vlies, in einem Schmelz-Spinn-Verfahren, folgende Schritte umfassend:

Schmelzen eines Grundstoffs;

Aussprühen des Grundstoffs aus mindestens einem Spinnbalken (6);

Auffangen des Grundstoffs auf einer Trägerschicht (12), so dass sich der Vliesstoff

(1) ausbildet;

wobei die Trägerschicht (12) Strukturen aufweist, so dass Abstandshalter (2) in dem Vliesstoff (1) ausgeformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Strukturen in der Weise definiert angeordnet sind, dass im Wesentlichen ebene Lagen des Vliesstoffes (1) in einem durch die ausgeformten Abstandhalter (2) definierten Abstand voneinander haltbar sind, insbesondere indem beim Plissieren Abstandshalter (2) benachbarter Falten der Plissage je nach Definition aufeinandertreffen und/oder nicht aufeinandertreffen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Abstandhalter (2) auf den ebenen Lagen des Vliesstoffs ausgeformt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Grundstoff durch einen Luftstrom und/oder die Schwerkraft G in den Strukturen der Trägerschicht (12) tiefgezogen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei unterschiedliche Spinnbalken (6) verschiedene Grundstoffarten aussprühen.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spinnbalken (6) der Weise angeordnet und/oder die Luftströme in der Weise ausgerichtet sind, dass sich der ausgesprühte Grundstoff aus verschiedenen Spinnbalken vor oder beim Auftreffen auf die Trägerschicht (12) durchmischt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der ausgesprühte Grundstoff verschiedene Faserdurchmesser aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchfluss und/oder der Druck des Grundstoffes durch den mindestens einen Spinnbalken (6) zeitlich gepulst ist.

9. Verfahren nach dem vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchfluss und/oder der Druck des Grundstoffes durch zwei unterschiedliche Spinnbalken (6) verschieden gepulst ist.

10. Vorrichtung (5) zur Herstellung eines Vliesstoffes, insbesondere eines Filtermediums oder Luftfiltermediums, umfassend:

mindestens einen Spinnbalken (6);

eine Trägerschicht (12), die bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zum Spinnbalken (6) beweglich ist, wobei die Trägerschicht (12) Strukturen aufweist, welche in der Weise angeordnet sind, dass ein Vliesstoff (1) mit Abstandhaltern (2) auf der Trägerschicht (12) in der Weise ausbildbar ist, dass im Wesentlichen ebene Lagen des Vliesstoffes(l) in einem durch die Abstandhalter (2) definierten Abstand voneinander haltbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Trägerschicht (12) beschichtet, insbesondere teflonbeschichtet, ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die Strukturen in der Weise definiert angeordnet sind, dass im Wesentlichen ebene Lagen des Vliesstoffes (1) in einem durch die ausgeformten Abstandhalter (2) definierten Abstand voneinander haltbar sind, insbesondere indem beim Plissieren Abstandshalter (2) benachbarter Falten der Plissage je nach Definition aufeinandertreffen und/oder nicht aufeinandertreffen.

13. Vliesstoff (1 ), insbesondere ein Filtermedium oder Luftfiltermedium, mit Abstandshaltern (2), welche in der Weise angeordnet sind, dass im Wesentlichen ebene Lagen des vnesstorres (i in einem aurcn aie MDsianasnauer «> oeiidienen Musieii iu voneinander haltbar sind, wobei die Abstandhalter (2) im Urformprozess des Vliesstoffes ausgeformt sind, so dass der Vliesstoff im Bereich der Abstandshalter (2) im Wesentlichen dieselbe Materialstruktur aufweist wie außerhalb des Bereichs der Abstandhalter (3).

14. Vliesstoff (1) nach Anspruch 13, wobei der Vliesstoff (1) einlagig ist.

15. Vliesstoff (1) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Filterwirkung des Vliesstoffes (1) über dessen gesamte Fläche im Wesentlichen gleichbleibend ist.

16. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Abstandhalter (2) in Gruppierungen (4) angeordnet sind.

17. Vliesstoff nach Anspruch 16, wobei die Gruppierungen jeweils zwei Abstandhalter (4) aufweisen.

18. Vliesstoff nach Anspruch 16 oder 17, wobei Abstandhalter einer Gruppierung (4) jeweils auf einer Fläche des Vliesstoffs angeordnet sind.

19. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 18, wobei Abstandhalter einer Gruppierung (4) jeweils auf je einer der beiden Flächen des Vliesstoffs angeordnet sind.

20. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei Abstandshalter (2) zweier benachbarter Gruppierungen (4) jeweils auf je einer der beiden Flächen des Vliesstoffs angeordnet sind.

21. Vliesstoff (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 20, welches selbsttragend plissierfähig ist.

22. Vliesstoff (1 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 21 , wobei die Strukturen in der Weise definiert angeordnet sind, dass im Wesentlichen ebene Lagen des Vliesstoffes (1) in einem durch die ausgeformten Abstandhalter (2) definierten ADstana voneinander naitoar sind, insoesondere indem oeim nissieren Abstandshalter (2) benachbarter Falten der Plissage je nach Definition aufeinandertreffen und/oder nicht aufeinandertreffen.

23. Vliesstoff (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei die Abstandhalter (2) auf den ebenen Lagen des Vliesstoffs angeordnet sind.

24. Vliesstoff (1 ) nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei die Höhe der Abstandshalter (2) von der Position des jeweiligen Abstandshalters (2) in einer im Wesentlichen ebenen Lage des plissierten Vliesstoffs abhängt.

25. Vliesstoff (1) nach Anspruch 24, wobei die Höhe von einer ersten Faltlinie (A, X) zu einer zweiten Faltlinie (A, X) zunimmt und insbesondere zu einer dritten Faltlinie (A, X) wieder abnimmt.

26. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 13 bis 25, wobei die Höhe P der Abstandhalter 2 vorzugsweise 0,1 cm bis 2,0 cm, bevorzugt 0,2 cm bis 1 ,0 cm, besonders bevorzugt 0,3 cm bis 0,8 cm, besonders bevorzugt 0,4 cm bis 0,6 cm und am bevorzugten 0,5 cm beträgt.

27. Vliesstoff (1), der nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.

28. Filter mit einem Vliesstoff nach einem der Ansprüche 13 bis 27.

29. Filter nach Anspruch 28, wobei Faltlinien (A, X) zwischen Gruppierungen (4) von Abstandhalten (2) verlaufen.

30. Filter nach Anspruch 28 oder 29, wobei Abstandhalter (2) in den Gruppierungen (4) im Wesentlichen in Richtung einer Faltlinie (A, X) und/oder im Wesentlichen diagonal zu einer Faltlinie (A, X) angeordnet sind.