NO141521B - Fremgangsmaate for fremstilling av ikke-vevede sylinderbaner av termoplastiske fibre - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av ikke-vevede baner av termoplastisk materiale i form av en sømløs sylinder. Slike materialer egner seg særlig til fremstilling av sylindriske filterelementer. Slike filter-

elementer har tidligere vært laget av arkformede materialer som brettes på seg selv til en sylinder hvor overlappings-

kantene lukkes langs en sidesøm. Arket kan brettes eller korru-

geres slik at man øker det utnyttbare filterarealet innenfor et avgrenset volum. For å danne sømmen blir vanligvis de to ytter-

flåtene av arkets ender lagt sammen. En eller begge av de mot-

satte flater belegges med klebestoff og skjøten lukkes ved å på-

sette varme for å herde klebestoffet. Det dannes en søm hvor et lag klebestoff strekker seg fra den ene enden til den andre i søm-

men og på tvers av sømmen fra ytterflaten til innersiden, og nevnte klebestoffsjikt befinner seg i enden av filterelementets overflate.

Det parti av filterelementet som er limt med klebesjikt i sømmen

er naturligvis ikke porøst og dette reduserer filterets effektive overflate.

Forskjellige typer forseglingsmetoder og bretting av filterarkets sidekanter under dannelse av nevnte søra er foreslått for å avhjelpe disse problemer, men ingen metode har vist seg helt tilfredsstillende. Canadisk patent 7^2,053 beskriver en omvendt sidesøm hvor ytterflatene av de tilliggende sidekanter av arket legges sammen med flatene rett overfor hverandre og sammenføyes med en selvbærende strimmel av bindemiddel som derved sammenføyer de to arkdeler under dannelse av en tett skjøt. Også ved denne type skjøt vil sammenføyningsområdet være et område med ikke-porøst materiale som går fra innersiden til yttersiden av filterarket.

For fremstilling av sylindriske filterelementer med ultra-fin filtervirkning er det ofte en fordel å bruke et meget tynt filterark siden et slikt tynt ark byr mindre motstand mot væske-eller gass-strømmen enn et tykt ark. Slike ark vil være sprø og svake og det er av denne grunn ønskelig å forsterke det tynne arket mot oppriving på grunn av påsatt trykk i begge retninger, og mot mekanisk ødeleggelse ved håndtering under og etter fremstilling, ved å omgi det tynne arket med relativt tykkere og sterkere lag av åpnere arktyper. De fremstilte flerlags-filtere med generelt minskende porestørrelser i lagene er særlig vanskelige å skjøte sammen til sylinderform fordi et. klebestoff med tilstrekkelig lav viskositet til å trenge inn i de grovere lagene har tendens til å trekkes hurtig ut på grunn av den finere kapillaritet i de fin-porede sjikt, med det resultat at de grovere filtersjiktene får for lite klebestoff og blir utilstrekkelig sammenføyd. Av denne grunn er slike skjøter ikke å stole på og tillater ofte gjennom-strømning av faste stoffer gjennom filterelementene langs skjøten, gjennom de pålagte grovere filtersjikt.

En annen vanskelighet med sylindriske filterelementer med bred skjøt er sammenføyning av ende-hettene med de åpne sylinder-ender. De klebestoffsystemer som brukes for liming av endehettene til endene av den sideskjøtte filtersylinder kleber vanligvis meget godt til filter-sjiktene siden sjiktene er porøse og følgelig ab-sorberer en del av klebestoffet og danner en god binding. Det samme gjelder ikke overfor klebestoffpartiet som danner sideskjøten. I mange systemer er det null Binding mellom klebestoffsystemet omkring endehetten og klebestoffet i sideskjøten. Det hender således ofte at det fåes en dårlig ende-skjøt med det resultat at det kan oppstå en utlekkingsvei ved påsetting av væske- eller gass-trykk på.filterelementet. Siden klebestoffet strekker seg fra ytterflaten til innerflaten av filterelementet på tvers av sømmen vil resultatet være en eventuell unnslippingsvei for mediet som da ikke behøver å gå gjennom filteret.

En eventuell utlekkingsvei av denne typen kan ikke tolereres i sylindriske filterelementer hvor filterarket har en pore-størrelse som er slik at filteret kan brukes for filtrering av skadelige mikroorganismer som gjærsopp eller bakterier. Bannelse av en slik utlekkingsvei ved bruk under kraftig væsketrykk vil kunne føre til at organismer passerer filteret og dette kan ha katastrofale konsekvenser.

Det er meget vanskelig å lage sylindriske filterelementer av arkmateriale i form av filterpatroner med tilstrekkelig tykkelse til å tilveiebringe dybde-filtrering, en egenskap som er særlig gunstig ved filtrering av enkelte typer forurensninger fra væske og gasser. Generelt vil det være bedre sjanser for å fjerne suspendert materiale som er finkornet nok til å kunne gå gjennom filterporene jo lengere og mer avbøyet media-veien er gjennom filteret. Grunnen til dette er at et slikt finstoff, selv om det er istand til å gå gjennom porene vil ha tendens til å hefte seg opp og fanges i hjørner, hulrom og hyller langs porene. Jo lengere og mer innviklet poreveien er jo flere slike hulrom, kroker og huller vil det være langs porebanen og jo større vil filtereffekten være for slike partikler.

Ikke-vevede fibermatter foretrekkes som materialer for dybdefiltrering, men slike materialer er ikke egnet for fremstilling av sylindriske filterelementer som skal motstå høye trykkforskjelle: på grunn av den lave bruddstyrke for slike stoffer. Det er særlig vanskelig å sammenføye kantene av et ark ikke-vevet fibermateriale ved en sideskjøt. Følgelig brukes slikt materiale vanligvis i sylindriske filterelementer bare sammen med under-filterark av vanlig type, .som kan sammenføyes i en sidesøm og hindre gjennom-strømning av partikler som slipper gjennom dybdefilter-matten. Hvis tilbakestrømning er mulig må mattene også forsynes med en ytre støtte slik at matten befinner seg plasert mellom to konsentriske materialer hvorav det ene eller begge kan være et filterark. Be-hovet for et slikt støttefilter øker omkostningene for fremstilling av elementene og gjør det vanskeligere å sammenføye de forskjellige sjiktene med endehettene i en utlekkingstett skjøt.

Det er også vanskelig å regulere tetthet og porøsitet for ikke-vevede fibermatter. Porestørrelsen mellom fibrene er naturligvis avhengig av mellomrommet mellom fibrene fra hverandre som igjen reguleres av tettheten eller kompresjonsgraden i sjiktet. Hvis sjiktet skal plaseres mellom to stive flater kan man naturligvis komprimere sjiktet og derved oppnå en viss kontroll med tettheten, men det er ikke enkelt på denne måten å oppnå jevn porøsitetskontroll fra filterelement til filterelement.

Sylindriske filterelementer har også vært fremstilt ved

å oppvikle fiber eller garn i motsattgående spiraler eller skrue-form omkring en kjerne under dannelse av et filter som på området kalles et "vikleelement" eller "vokskakeelement". Betegnelsen "vokskake" er brukt fordi de fremstilte filtere karakteriseres ved alternerende åpne områder med lav tetthet i mellomrommene mellom fibrene og lukkede arealer med høy fibertetthet, hvor fibrene over-lapper og krysser hverandre, hvilket strekker seg gjennom elementets tykkelse. Av disse grunner vil slike filtere være lite effektive siden de åpne områder slipper gjennom store partikler og har tendens til å frigi oppsamlet fast stoff under perioder med varierende strømning mens de tettere områder har lavere permeabilitet og derfor er utsatt for mindre væskegjennomstrømning. De fibre eller garn som brukes til slike elementer spinnes av relativt grove fibre, idet ingen markedsført type av filterpatron har fibre med mindre enn ca. 12 mu diameter mens dé fleste har diameter 20 mu eller større. Fibrene i garnet er parallelle eller nesten parallelle med hverandre, hvilket er en lite effektiv orientering for filtrerings-formål.

Ennå en kjent oppbygning av filterelementer gjøres ved å vikle en forhånds-formet, ikke-vevet ark eller bane av limte spinn-glass-fibre omkring en perforert hylse til sylinderform. US patent 3,268,442 av 1966 foreslår å regulere tettheten i ikke-vevede matter ved oppvikling av matten til en spiralviklet sylinder med to eller flere sjikt av varierende tetthet og diameter med fibre av forskjellig størrelse i spiralene. Slike elementer kan ha gradert tetthet men de har den ulempe at man må tilsette en relativt stor mengde harpiks-bindemiddel for sammenføyning av glassfibrene, og en del "fibervandring" (vandring av fibrene i strømningsretning) forekommer selv når det brukes harpiks-bindemiddel, delvis på grunn av glassfibrenes sprø natur. Bruk a<y> harpiks-bindemiddel begrenser bruksområdet for elementene siden harpikser for dette formål an-gripes av forskjellige stoffer.

I alle kjente metoder som er brukt for fremstilling av sylindriske filterpatroner er arkmaterialet be-iiyttet som utgangs-materiale og patronens dimensjoner avhenger følgelig av utgangs-arkets dimensjoner. Hvis det skal fremstilles en filterpatron med bøy gjennomstrømningskapasitet og stort overflateareal er det vanskelig å oppnå dette ved å øke filterets størrelse. Man kan ikke ganske enkelt øke patronens lengde på grunn av vanskeligheten med å finne arkmateriale som har en slik stor lengde og med å forme lange ark til patroner. Følgelig har man på området benyttet filterpatroner med relativt standard lengder og satt disse patroner sammen butt i butt og forseglet dem i endene under dannelse av en filterpatron med større lengde enn standard. Sammensetning av patroner endeveis er en tilfredsstillende løsning på problemet på enkelte områder men sammenføyningene gir nye muligheter for lek-kasjeveier som kan by på vanskeligheter.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes nå en fremgangsmåte for forming av ikke-vevet termoplastfiber-materiale til søm-løse sylindre i kontinuerlige lengder, ved oppvikling av fibrene ettersom de smeltespinnes fra en spinndyse direkte på en roterende hylse, og eventuelt men ikke nødvendigvis trekking av den resulterende fibersylinder fra hylsen eller doren. En slik sømløs sylinder kan fremstilles i en hvilken som helst tykkelse og lengde, ut fra et hvilket som helst termoplastisk polymert fibermateriale. Regulering av oppviklingstettheten regulerer porøsiteten for den fremstilte sylinder. Slike sylindere er særlig egnet som filterelementer enten i sylindrisk form eller (sammenslått eller opp-splittet) i arkform.

En særlig fordel ved fremgangsmåten er at den muliggjør påspinning av meget fine fibre som foretrekkes til filterelementer med fine porer og stort relativt åpent areale. Fibre mindre enn 10 ^i og belt ned til 0,5^» of 0,1 yi kan påspinnes den roterende hylse.

Ikke-vevede tekstiler som anvendes son filtere og for mange andre formål som f.eks. klær, foringsmaterialer til klær, varme-isolasjon, støtdempende isolasjon osv. fremstilles på en rekke forskjellige fremgangsmåter hvorved fibrene nedfelles på en bevegelig bane eller belte. Fremstillingsmetoden kan starte med naturlige eller syntetiske fibre som dispergeres i gassformige eller flytende media og nedfelles på beltet, eller fibrene kan formes in situ f.eks. ved mekanisk strekking fra spinndyser eller ved strekking med trykkluft, damp eller andre media eller ved utspinning i væske-bad. Fibrene kan sammenføyes med hverandre ved mekanisk innfiltring eller ved mykning av elle fibrene eller ved mykning av en laveresmeltende del av fibrene eller ved innføring av termoplastiske eller termoherdende harpikser eller ved hjelp av uorganiske bindemidler som aluminiumoksyd- eller silisiumoksyd-soler.

Alle disse fremgangsmåter karakteriseres ved følgende felles faktorer:

A. En viss bredde eller material-bånd i kanten av banen

er ujevn idet banen går over fra full tykkelse og ned til null. Denne kant må skjæres bort og kastes og er en alvorlig tapsfaktor, særlig ved fremstilling av smale baner og

B. for fremstilling av en bane med en gitt bredde må det brukes fiberspinneorganer med større bredde enn sluttbanen.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av baner'som ikke medfører spillmateriale. Baner av en hvilken som helst ønsket bredde kan fremstilles uavhengig av fiberspinnorganets bredde.

Følgelig omfatter oppfinnelsen spinning av smeltet termo-plastmateriale til fibre og oppsamling og oppvikling av fibrene direkte på en roterende hylse under dannelse av et generelt skrueviklet sjikt av tilfeldig orienterte, heterogent sammenfiltrede spinnfibre i ønsket dybde og tetthet. I henhold til en spesiell utførelse av oppfinnelsen spinnes termoplastharpiksene ut gjennom en dyse med mange åpninger.

Det er et trekk ved oppfinnelsen at det påsettes en gass-strøm ved spinndyseåpningene rettet generelt i fibrenes' utslyng-ningsretning og som strekker og oppbryter fibrene før de nedfelles på hylsen i separate lengder. Imidlertid kan man bruke en hvilken som helst alternativ metode, f.eks. mekanisk strekking eller strekking av de myke fibrene i plastisk tilstand.

Regulering av tettheten for d©n dannede sylinder kan oppnås ved å anordne åpningene i spinndysen i forskjellig avstand fra den roterende hylsen og ved strekking av fibrene før de nedfelles på hylsen. En spinndyse har naturligvis mange slike åpninger. Hvis spinndysens frontflate som er forsynt med åpningene er anordnet i en vinkel til hylsen vil noen av åpningene ligge i større avstand fra hylsen enn andre. Resultatet er at enkelte fibre beveger seg over en større avstand enn andre før de oppsamles på hylsen. Jo kortere avstanden som fibrene vandrer mellom spinn-åpningen og hylsen er jo større blir tettheten i det nedfelte sjikt. Ved følgelig å sørge for at de fibrene som kommer fra åpningene nærmest inntil hylsen nedfelles først, oppnås en større tetthet i det parti av sjiktet som ligger nærmest hylsen enn i det parti av sjiktet hvor fibrene kommer fra åpninger med større avstand fra hylsen. Alternativt kan fibrene fra åpninger med størfit avstand fra hylsen nedfelles først. Det er mulig på denne måten å nedfelle en sylinder med større eller mindre tetthet i midten med gradvis eller brå økning eller minskning mot sylinderens ytter-side.

Fremgangsmåten byr på ubegrensede muligheter med hensyn på dimensjoner og antall åpninger og avstand mellom åpningene i spinndysen. Store kontinuerlige dyser som kreves for nedfelling av en bred bane på et bevegelig belte er vanskelig å lage og visse størrelsesbegrensninger kan ikke overstiges, men ved oppfinnelsens fremgangsmåte er det ingen begrensninger på antall og plasering av spinndysene. Fordi hvert element i den samtidig roterende og aksialt fremmatende bane får like stor belastning av alle partier i dysen, uavhengig av dysens plasering, kan dysene anordnes omkring hylsen i en hvilken som helst avstand og med en hvilken.som helst orientering for nedfelling av et hvilket som helst antall fibre pr. tidsenhet. Det kan brukes flere smale dyser som er lettere og billigere og lage i et antall som er tilstrekkelig til å fremstille en bane med en hvilken som helst ønsket størrelse og produksjons-hastighet.

Bruk av flere spinndyser gjør det mulig å nedfelle forskjellige fibre i bestemt rekkefølge slik at man nedspinner fibre med forskjellig mykningspunkt, hvorved man kan sammenføye fibrene eller sammenføye en fiberbane med en annen bane eller flere baner ved å mykne den fiber som har det laveste mykningspunkt eller fibre med forskjellig oppløeningsgrad overfor forskjellige oppløsnings-midler slik at den ene fibertypens overflate blir klebrig ved inn-føring av et oppløsningsmiddel men ikke den andre, eller fibre med forskjellig bruddstyrke, for å forsterke sylinderen, eller fibre med forskjellig diameter osv..

Den ferdige sylinder av ikke-vevet fibermateriale kan trekkes av hylsen langs lengdeaksen og dette kan skje kontinuerlig etter hvert som fibrene spinnes slik at sylinderen formes kontinuerlig på den ene enden av hylsen og kontinuerlig trekkes av fra den andre enden mens hylsen roterer. Avtrekking av sylinderen fra hylsen lettes ved å avsmalne hylsen, d.v.s. gir hylsen en svakt konisk form, slik at hylsen har større diameter i den hylseformede ende enn i den sylinderavtrekkende ende.

Det er ikke nødvendig å påføre bindemiddel eller klebestoff for å holde fibrene i den resulterende ikke-vevede fiberbane sammen. Fibrene blir fullstendig innfiltret ved nedfelling på hylsen og holdes fast i innbyrdes stilling i banen på grunn av denne innfiltring. Hvis fibrene er myke og heftende på det tidspunkt de treffer hylsen vil de eventuelt bli sammenføyet i krysnings-punktene under oppviklingen på hylsen. Denne prosess kan imidlertid reguleres slik at fibrene, selv om de er smeltet ved utløp fra åpningene stivner og mister klebrigheten på det tidspunkt hvor de vikles opp på hylsen. Slike fibre har faste dimensjoner under dannelse av patronen og man oppnår derfor bedre regulering av pore-størrelsen siden fibrene har liten eller ingen tendens til for-skyvning på tilfeldig måte under oppviklingen.

Den fremstilte sømløse sylinder kan behandles på en hvilken som helst ønsket måte og kuttes opp i bestemte lengder. Hvis sylinderen er relativt stiv vil den beholde den sylindriske formen og man kan forme lengder av filterpatroner med eller uten påsetting av innvendige og/eller utvendige støtteorganer og endehetter, etter kjente metoder. Bløte sylindere kan gis innvendig eller utvendig støtte eller kan brukes som poser med strømningsretning innenfra og ut, med den eie eller begge ender åpne. w

Eventuelt kan imidlertid fibermaterialet, hvis det er tilstrekkelig bøyelig, presses flatt og oppvikles som et flatt dobbeltark med sammenføyde kanter, som derfor ikke går opp, hvorfra ark-lengder kan oppskjæres i ønsket lengde. Sylinderen kan også oppkuttes i lengderetning og åpnes under dannelse av et filterark. Begge slike typer ark er egnet som filterelementer. Selv om sylinderen og arkmaterialer fremstilt ifølge oppfinnelsen finner særlig anvendelse som filterelementer vil de kunne brukes generelt som ikke-vevede fiberbaner til områder som isolasjon, foring for byg-ningskonstruksjoner, forpakningsmaterialer, klær, kjøle- og opp-varmings-systemer, gulvbelegg og andre typer belegg, maskinslanger til maskineri, biler, lastebiler og busser, landbruksutstyr og redskaper, for bare å nevne noen få eksempler.

Således er et spesielt trekk av oppfinnelsen tilveiebringel-se av et sømløst filterelement som kan ha sylindrisk form eller arkform eller i virkeligheten en hvilken som helst form som kan fåes ut fra disse to grunnformer, bestående av et generelt skrueviklet lag av tilfeldig orienterte og heterogent sammenfUtrede spinnfibre med diameter mindre enn 10 jl og fortrinnsvis mindre enn 5

i hvilken som helst ønsket dybde og tetthet, og med et porevolum på minst 70$ og fortrinnsvis minst 85$.

Foretrukne utførelser av fremgangsmåten og produkter ifølge oppfinnelsen vises på de vedlagte tegninger, hvor: fig. 1 viser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av en sylinder med gradert tetthet varierende fra sylinderens innside og til dens utside, under dannelse av oppskårne lengder egnet som filtere,

fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom en åpning i spinndysen på fig. 1, med en rekke åpninger omgitt av dyser som fører en gass-strøm for strekking og oppbryting av smeltefilamentene som spinnes ut gjennom åpningene,

fig. 3 viser perspektivisk spinndysen på fig. 2,

fig. h viser i lengdesnitt en sylinder fremstilt i henhold til fremgangsmåten på fig. 1 som en filterpatron forsynt med ende-

hetter og understøttet på en innvendig kjerne,

fig. 5 viser et tverrsnitt gjennom planet 5-5 av filterpatronen på fig. 4,

fig. 6 viser en annen utførelse av fremgangsmåten hvor en sylinder av relativt bøyelig fibermateriale flatpresses etter avtrekking fra hylsen under dannelse av et dobbeltlagt ark med sammenhengende kanter, som deretter rulles opp,

fig. 7 viser en tredje utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte hvor sylinderen nedfelles på en perforert hylse som også blir ekstrudert kontinuerlig gjennom en dyse og som selv tjener som permanent kjerne for det fremstilte filterelement som følgelig ferdig-produseres ved oppkutting og påsetting av endehetber,

fig. 8 viser et lengdesnitt gjennom et filterelement fremstilt i henhold til prosessen vist på fig. 7»

fig. 9 viser et tverrsnitt gjennom planet 9- 9 på fig. 8,

fig. 10 gjengir en fjerde utførelse hvorved en sylinder nedfelles på en porøs rørformet hylse som formes på forhånd ved ekstrudering eller på annen måte og som tjener som permanent kjerne i det fremstilte filterelement,

fig. 11 viser et lengdesnitt gjennom et flatpresset og spiraloppviklet filterelement fremstilt etter fremgangsmåten på fig. 10, som en filterpatron understøttet på en innvendig kjerne,

fig. 12 viser et tverrsnitt gjennom planet 12-12 av filterpatronen vist på fig. 11,

fig. 13 viser et lengdesnitt gjennom et filterelement fremstilt som vist på fig. 10, og

fig. lk viser et tverrsnitt gjennom planet lk- lk på fig. 13.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen lar seg anvende på alle termoplastiske stoffer som kan spinnes gjennom åpningene i en spinndyse til fibre som er selvbærende. Eksempler på slike termoplast-materialer er polyamider, polyacrylnitril, lineære polyestere som estere av etylenglykol og tereftalsyre, polyvinylidenklorid, poly-vinylklorid, kopolymere av vinylklorid og vinylacetat, polyvinyl-butyral, polyvinylacetat, polystyren, silikonharpikser, polypropylen, polyetylen, polytrifluorkloretylen, polymetylpenten og polyiso-butylen. Innenfor kategorien faller også termoplastiske cellulose-derivater som celluloseacetatj cellulosepropionat, celluloseacetat-propionat, celluloseacetat-butyrat og cellulosebutyrat. Materialer som ikke er av harpiksopprinnelse, f.eks. uorganisk materiale som glass, kan også spinnes ut i henhold til fremgangsmåten.

Fibrene kan spinnes i en hvilken som helst diameter. Mono-filamenter foretrekkes vanligvis men multifilamenter kan også spinnes. Begge disse typer omtales i det følgende generelt som fibre. Filamentene kan ha en hvilken som helst tverrsnittsform, vanligvis rund men også eliptisk, kvadratisk eller rektangulær, timeglassformet, triangulær, femkantet, V- eller U-kanalformet,

T- eller l-formet eller gis andre tverrsnittsformer, og kan videre være med gjennomgående materiale, rørformet, celleformet eller oppskummet.

Fremgangsmåten kan anvende filamenter med hvilken som helst diameter. Grovere fibre har diametere fra 10 y til 50 eller 100 y eller mere, fine fibre har diameter under 10 y, fortrinnsvis under 5 y og ned til 0,1 y eller mindre. Fine filamenter gir vanligvis en bane med finere porestørrelse og grovere filamenter vil vanligvis gi en ikke-vevet bane med større porestørrelse.

Filamenter med forskjellige porestørrelser kan brukes i forskjellige områder av sylinderen. For eksempel kan fine fibre fra ett sett av dyseåpninger nedfelles først som sylinderens indre partier og grovere fibre fra et annet åpningssett kan nedfelles på det ytre parti av sylinderen. Dette vil gi en sylinder med gradert porestørrelse som synker fra grovere til finere fra utsiden og inn mot midten av sylinderen, på den måten som er beskrevet i US patent nr. 3,158,532 (1964). Blandinger av finere og grovere fibre kan nedfelles gjennom hele filtersylinderens dybde eller tykkelse ved å bruke en spinndyse med åpninger som har forskjellig diameter, eksempelvis diametere som varierer fra fin til grov.

En hvilken som helst spinndyse kan brukes. Slike dyser kan fåes på markedet og er vel kjent på området og utgjør ingen del av oppfinnelsen. Uttrykket "spinndyse" skal omfatte forskjellige utforminger, blant andre beholdere forsynt med en plate med flere

åpninger i ønsket mønster og størrelse samt sentrifuger eller roto-rer med flere åpninger langs omkretsen hvorigjennom fibrene slynges ut av sentrifugalkraften. Fibertrekkende apparater, roterende hjul

og skiver og liknende inkluderes også.

En foretrukket type av spinndyse har åpninger anordnet omkring enkeltåpninger eller -åpningsrekker hvilke førstnevnte frem-fører gass med høy men regulert hastighet langs spinnåpningens midt-akse. Gass-strømmen;vil strekke fibren og bryte dem opp til separate lengder som kan avpasses etter gass-strømmens hastighet og lengde. Hvis en sentrifugalrotor benyttes kan utløpsåpningene for gassen anordnes i en ring omkring rotoren. Hvis mange spinndyser brukes kan gass-strømmen sendes ut fra dyser som er anordnet omkring de enkelte spinndyser eller åpninger. For spinndyser med flere åpninger anordnet på en plate kan gass-strømmen utsendes langs omkretsen av spinndysen. Et typisk arrangement er vist på fig. 2. Strekkegassen kan oppvarmes slik at avkjølingen av fibrene forsinkes. Gassen kan også være kald for å påskynde fibrenes av-kjøling og derved innkorte stivnetiden. Ved å bruke en gass-strøm kan således stivfletiden reguleres. Hvis fibrene holdes varme over et større tidsrom vil strekkingen øke, og hvis fibrene avkjøles

hurtigere vil strekkingen minske. På denne måten kan man også oppnå en viss regulering med fiberlengden.

Det polymere materiale hvorav fibrene spinnes befinner seg i smeltet tilstand ved utspinningen. Smeltens temperatur innstilles slik at man får et smeltet materiale med ønsket viskositet ved ut-slyngning fra åpningene. Dette gjør også en del kontroll med strekkegraden og fiberlengden, siden et mer viskøst materiale vil henge kraftigere sammen og bli mindre utstrukket av gassen og vil, siden slikt materiale vanligvis holder lavere temperatur, også stivne hurtigere.

Avstanden mellom åpningene i spinndysen og den roterende hylsen innstilles slik at det på det tidspunkt fibrene når hylsen er fibrene avkjølt tilstrekkelig til at de beholder sin form. Fibrene kan fremdeles være myke og derfor klebende slik at de har tendens til å hefte seg sammen på krysspunktene. De kan eventuelt også være helt stivnet slik at de ikke hefteu til hverandre, i slik tilstand vil de opprettholde formen bedre. Fibrene oppsamles i tilfeldig orientert, heterogen filtring på hylsen, siden det ikke utøves noen særlig kontroll over den veien fibrene følger i deres bane fra spinndysen til hylsen. På det tidspunkt fibrene når hylsen er de enten allerede brutt opp til separate lengder eller de er fremdeles bundet til åpningen hvorfra de er spunnet ut, med et smeltet parti. Høyst sannsynlig foregår derfor meget liten strekking av fibrene ved hylsens roterende bevegelse og en eventuell strekkiiig oppnås vanligvis bare ved hjelp av gass-strømmen og ved den naturlige strekking som inntrer på grunn av vekten av den stivnede eller stivnende fiber på det smeltede parti av fibren ved åpningen. Imidlertid kan mekanisk strekking av fibrene før nedfelling oppnås på vanlige måter, f.eks. strekking av fibrene mens de fremdeles er plastiske.

Fibermaterialet oppsamlet på en roterende hylse vil ha tendens til laminær oppbygning idet materialet som oppsamles ved hver omdrining danner et enkelt lag. Hvis avstanden fra spinndysen til hylsen eller sylinderen er liten, $»5-10 cm, vil fibrene i nabo-lagene bli fast innfiltret slik at det blir umulig eller vanskelig å skille sjiktene fra hverandre. Hvis avstanden mellom dyse og oppsamlingsoverflate er relativt stor, 30-45 cm, kan sjiktene trekkes fra hverandre men sammenhengen er tilstrekkelig stor til at produktet fremdeles er meget brukbart for mange fil-treringsformål. Tykkelsen for hvert lag i den lagvis oppbygde banen vil avhenge av rotasjonshastigheten for hylsen, som fra et praktisk synspunkt kan variere meget sterkt. Som en hovedregel bør hylsen rotere i så stor hastighet at hvert parti av den oppsamlede sylinderbane består av minst to eller flere sjikt.

Hvis avstanden mellom spinndysen og sylinderoverflaten er relativt stor og mellomrommet mellom åpningene relativt stor kan det forekomme en del "taudannelse" (innbyrdes sammenlegging eller spiralsnoing av filamenter under dannelse av et tykkere garn eller "tau") fra filamentene ut fra åpningene. Slik taudannelse kan tolereres uten særlig nedsettelse av sylinderens egenskaper. Hvis slik taudannelse tar overhånd begynner sylinderen imidlertid å

få egenskaper som en "vokskakesylinder", som kan være uønsket.

Generelt vil man hvis avstanden er fra 7»5-10 cm ikke få slik taudannelse, mens ved avstander over 30 cm taudannelsen blir sterk. Over de mellomliggende avstander, 10-30 cm, vil det forekomme taudannelse i sterkere og sterkere grad. Avstanden kan således innstilles om ønsket for å unngå eller regulere graden av taudannelse.

For væskefiltrering er en jevn fibernedfelling viktig og avstanden velges således fortrinnsvis mellom 7» 5 og 12,5 cm. For gassfiltrering er det ønskelig å oppnå stort porevolum for å kunne redusere trykkfallet gjennom den ikke vevede banen og avstanden velges fortrinnsvis 18-25 cm for å oppnå lavere tetthet i fibermassen, med en middels lengde av taudannede filamenter.

En annen måte å regulere nevnte taudannelse på er å øke mellomrommet mellom åpningene på spinndysen. På en vanlig spinndyse er åpningene anordnet relativt tett og et antall av 10 til 20 åpninger pr. cm er standard. En slik tetthet gir alvorlig taudannelse ved avstander mellom de aktuelle elementer på over 30 cm.

På den annen side vil man ved å øke mellomrommet mellom hullene til fra 4-0,4 åpninger pr. cm lineært i praksis utelukke taudannelse. Selv om dette øker størrelsen og lengden for spinndysen eller spinndysene er fremgangsmåten meget vel anvendelig innenfor oppfinnelsen.

Ved å anordne spinndysen eller dyse-kombinasjonen slik at enkelte åpninger ligger tettere inn til den roterende hylse enn andre, og ved å strekke fibrene før de nedfelles, ved hjelp av en gass-strøm eller på annen måte, kan man variere tettheten for den fremstilte matten som vikles opp på hylsen. Avstanden mellom åpningen og oppsamlingsflaten bestemmer mattens tetthet, jo kortere avstand jo høyere blir tettheten. Ved følgelig å variere avstanden ved f,eks. å innstille spinndysen i en vinkel som vist på fig: 1, kan man på enkel måte regulere den fremstilte mattens tetthet. Man får en virkning allerede ved meget små vinkler ned til 1 eller 2°, men normalt vil vinkelen være mellom ca. 5 °g 45°, hvor vinkelen da er målt mellom spinndysens åpnings-flate og hylsens lengdeakse. For fremstilling av matter med variabel tetthet kan spinndysen ha

en flat eller plan overflate forsynt med åpninger eller en eller flere dyser med skråttstilte eller krumme overflater som gir en mindre lineær variasjon i tetthet fra banens innerdiameter til ytterdiameter.

Hvis hver åpning i spinndysen har gradvis økende avstand fra den ene enden til den andre på dysen eller dysene vil den fremstilte sylinder ha en gradvis økende eller synkende tetthet. Tem-melig skarpt definerte forskjeller i tetthet i sjiktene kan oppnås ved å anordne åpningene på spinndysen i grupper hvor åpningene innenfor en gruppe har samme avstand fra sylinderen. I dette tilfelle vil spinndysens overflate anordnes i en serie trinn i forhold til hylsen. Andre variasjoner vil kunne tenkes.

Sylindriske baner eller rør kan fremstilles kontinuerlig eller intermitterende.

•Hvis man bruker et intermitterende system roteres hylsen

i strømmen av fibre fra fibratoren til man har en sylinder med ønsket tykkelse. Den fremstilte sylinder tas så ut av fiberstrøm-men, enten sammen med hylsen eller ved hurtig å trekke den av hylsen. En ny sylinder bygges derpå opp på hylsen eller hylse-er-statningen.

Det således fremstilte rør kan beskjæres i endene. På dette punkt vil hylsen hvis den er selvbærende utgjøre et brukbart filterelement, Hvis røret er relativt tynnvegget vil det fremdeles være et ferdig element hvis det før eller etter formingen forsynes med en porøs indre eller ytre kjerne eller støtte.

Ved kontinuerlig drift blir sylinderen som formes på hylsen kontinuerlig trukket av hylsen og man kan på denne måten forme sylindre med ønsket lengde.

Tykkelsen på banen som nedfelles på hylsen blir ved inter-mittent-drift regulert ved hjelp av hylsens diameter, ekstruderings-hastigheten for fibrene, tettheten for den oppsamlede fiberstruk-tur og nedfellingstiden for fibrene på hylsen. Under kontinuerlig drift reguleres tykkelsen ved hjelp av hylsens diameter, fibrenes ekstruderingshastighet, fiberstrukturens tetthet på hylsen og av-trekkingshastigheten fra sylinderen.

Den roterende hylsen som mottar fibermatten kan dreie seg

i en fast stilling og i dette tilfelle vil den ferdige sylinder trekkes av enden av hylsen med f.eks. et par trekkvalser som vist på fig. 1, eller rulles opp i avflatet eller sammenpresset tilstand som vist på fig. 6. For å lette oppslipping av filterpatronen fra hylsen kan hylsen være konisk avsmalnende mot avtrekkingsenden.

Når man fremstiller relativt tykkveggede rør, f.eks. med veggtykkelse på over 6-12 mm, kan fibrene mykne på grunn av lang-varig utsettelse for den varme gass-strømmen. Dette gjelder særlig når avstanden mellom dyse og hylse er liten, f.eks. mindre enn 10-18 cm. For å unngå en følgende fortetning og krympning er det ofte ønskelig å avkjøle disse delene, hvilket kan skje på forskjellig måte, f.eks. ved innvendig kjøling av samlehylsen ved hjelp av gjennomstrømmende kaldt vann, eller ved å avkjøle fibermassen ved å blåse kaldludtt eller romtemperatur-luft på og gjennom hylsen fra den motsatte enden eller ved å blåse kaldluft gjennom en egnet perforert hylse.

Etter at sylinderen er trukket av hylsen kan den behandles videre på forskjellig måte. For eksempel kan den impregneres med harpiksbindemiddel eller impregneringsmiddel for dannelse av en fastere sylinder eller for å nedsette porøsiteten. Man kan også tilsette forskjellige additiver. Hvis f.eks. patronen skal brukes for filtrering av vann kan den impregneres med et bakteriedrepende middel eller soppdrepende middel eller annet vannbehandlende materiale som skal oppløses i det gjennomstrømmende vann.

Tilsetninger kan også innføres ved innmatning i fiber-strømmen fra spinndysene før fibrene nedfelles på hylsen. Slike additiver kan bestå av diatomejord, glass eller andre organiske eller uorganiske fibre, overflateaktive midler, filtere som -silikonharpikser, polytetrafluoretylen, hydrofob silisiumoksyd og liknende reagenser, samt bindemidler eller harpikser i flytende eller fast form.

Sylinderen kan oppskjæres i bestemte lengder og behandles videre for fremstilling av sylindriske filterelementer, Dette kan skje ved å innføre en innvendig kjerne og en ytre hylse og ved påsetting av endehetter på sylinderens åpne ender, hvoretter hettene sammenføyes ved liming eller på annen måte med sylinderen, kjernen og hylsen. Endehettene vil formes slik at de passer inn i filter-enheten som filterelementet skal brukes i senere.

Selv om oppfinnelsens fremgangsmåte er særlig egnet for fremstilling av sylindriske filterpatroner som skal brukes i deres sylindriske form gjør fremgangsmåten det også mulig å forme ark med egenskaper til ikke-vevede fiberbaner, i kontinuerlige lengder og relativt store bredder, også egnet som filtere og for mange andre formål. Bredden på et slikt ark vil bestemmes av den roterende hylsens diameter. Et dobbeltlagt ark kan lages ved sammenpressing av sylinderen som trekkes av hylsen, og et enkelt ark kan fremstilles ved å oppskjære den ene siden av røret og brette røret ut slik at bredden på arket blir lik hylsens omkrets. Arket kan også oppskjæres i en hvilken.som helst ønsket mindre bredde.

Apparaturen vist på fig. 1 til 3 omfatter en spinndyse

1 hvis frontflate 2 er forsynt med en rekke åpninger 3 med jevn størrelse (se fig. 2 og 3). Spinndysen forsynes med smeltet termoplastisk polymer som f.eks. polypropylen fra en beholder 4 som mates gjennom tilførselsledningen 5 med smeltet termoplastisk polymer fra en ekstruder eller annen tilførselskilde (ikke vist) under tilstrekkelig høyt trykk til at materialet presses gjennom åpningene i dysen og former en rekke smeltede fibre 10.

Fibrene passerer et kort luftrom 11 og i løpet av denne vandring blir de strukket og stivner og oppsamles på den koniske roterende hylse 12 hvis ene ende er forbundet med akselen 13 til-hørende en elektrisk motor 14, og i dette tilfelle roterer hylsen med relativt lav hastighet, ca. 1-1,5 m/eekund. Fibrene orienteres tilfeldig og innfiltres heterogent ved oppvikling på hylsen under dannelse av en generelt skrueviklet matte av ikke-vevet fibermateriale 15.

Spinndysen innstilles i en vinkel på ca. 20° til hylsen slik at åpningene i nedre ende 7 ligger mye nærmere hylsen enn åpningene i øvre ende 8. Resultatet er at fibrene fra enden 7 har kortere avstand å gå før de når hylsen enn fibrene fra enden 8. Følgelig vil partiet 16 på den ikke-vevede fibermatten fremstilt

av fibere nedfelt fra åpninger omkring enden 7 ha en større tetthet enn det parti 17 av matten som lages ved nedfelling av fibere fra åpningene ved enden 8.

Sylinderen 15 blir etter hvert som den formes trukket kontinuerlig mot høyre ved hjelp av de skråttstilte trekkvalser 20

og 21. Når et sylinderelement har nådd enden av hylsen og dermed den ønskede slutt-tykkelse trekkes den av hylsen. En konisk avsmalnende utforming av hylsen, vanligvis på 2° eller mer, letter en slik avtrekking. Sylinderen går derpå mot kuttebladene 22 hvor sylinderen oppkuttes til ønskede lengder.23.

Sylinderlengdene kan brukes direkte som filterpatroner eller kan omdannes ved innsetting av kjerner 24 eller omgivende hylser 25 og påsetting av endehetter 26,27, under dannelse av et ferdig filterelement som man best ser på fig. 4 og 5. Midtåpningen 28 i kjernen 24 står i media-forbindelse med midtåpningen 29 i endehetten 26. Endehetten 27 er lukket og tvinger således mediet (væske eller gass) til å passere gjennom filterbanen 15 mot midtåpningen 28 når filteret er innsatt i en filterenhet. Graderingen i tettheten gjennom filterelementet fra innerdiameter til ytterdiameter vil klart fremgå av den økende porestørrelse 19 i filterelementet.

Apparaturen vist på fig. 6 har en spinndyse 30 hvis hullflate 31 er anordnet parallelt med lengdeaksen gjennom hylsen 32 slik at alle åpningene 33 står i like stor avstand fra hylsen. Dette gir en sylinder med tilnærmet jevn tetthet innenfra og ut-over. Også i dette tilfelle er den roterende hylsen 32 konisk avsmalnende og forbundet med akselen 34 tilhørende motor 35, men hylsen har i dette tilfelle betraktelig større diameter enn hylsen 12 på fig. 1, og følgelig større omkrets. Matten 36 som nedfelles på hylsen skal ikke brukes i rørform men blir i stedet avflatet eller sammenpresset etter hvert som den trekkes av hylsen ved hjé£ av pressvalsene 37,38, og blir deretter opprullet til en rull 39»

Resultatet er et dobbeltark av ikke-vevet fibermateriale med sideender som ikke går opp fordi arkene er forbundet i rørform. Dette byr således på et meget sammenhengende filterark av ikke-vevet materiale med ikke-vandrende fibre.

Et ark med dobbelt så stor bredde kan fås ved oppkutting langs en side hvilket skjer ved å innsette en kniv eller liknende mellom enden av hylsen og pressvalsene, som ved denne utførelse ville trekkes av og brettes ut til et enkelt ark med dobbelt så stor bredde som det sammenpressede rør. Det utbrettede arket ville da vikles opp på samme måten som vist på fig. 6.

I stedet for å bruke en hylse med stor diameter som vist og sammenpresse det fremstilte røret kan røret også trekkes av og opprettholdes i rørform som vist på fig. 1, og formes til et sylindrisk filter som vist på fig. 4 og 5« Filtersylinderen kan også

ha et porost innlegg i midten og formes til et spiralviklet filter-element av den typen som er vist på fig. 11 og 12.

I den apparatur og det system som er vist på fig. 7 danner hylsen 51 kjernen i det fremstilte f i I. terelement og filtersylinderen separeres ikke fra kjernen etter fremstillingen. Hylsen 51 er i dette tilfelle av termoplastisk polymer men materialet behøver ikke være fiberdannende og ekstruderes kontinuerlig i rørform med en åpen midtkanal 52 og i kontinuerlig lengde på samme måte som filtersylinderen som nedfelles på innerhylsen. Systemet omfatter således en roterende rørekstruder 53 forsynt med termoplastisk ekstruderbar polymer 54, eksempelvis polypropylen, gjennom innløpet 55 hvorfra det kontinuerlig ekstruderes et roterende stivt rør 51 i en stilling hvor røret opptar fibrene 56 som spinnes fra åpningene 57 på spinndysen 58. Før nedfelling av fibrene blir kjernen eller hylsen 51 perforert eller oppkuttet ved hjelp av organene 59 og forsynes med en rekke åpninger 60 for gjennomstrømning av væske inn til midtåpningen 52 i kjernen.

Man kan som nevnte ekstruderbare polymer bruke ikke bare

alle de termoplaster som benyttes for fremstilling av fibrene men også i stoffer som polykarbonater, polyoksymetylen, polytetrafluoretylen, polyklortrifluoretylen, fenol-formaldehyd, urea-formalde-

hyd, melamin-formaldehyd, epoksy- og polyvinylfluoridpolymere.

Fibrene 56 spinnes på denne kjernen 51 på samme måten som

vist på fig. 1, og det sammensatte elementet kjerne-filter 65

trekkes fremover av trekkvalsene 6l,62. Bestemte lengder 66 av filterelementet kan skjæres av ved hjelp av bladene 67. Den frem-

stilte filterpatron kan forsynes med en utvendig hylse 68 og endehetter 69,70 for fremstilling av et ferdig filterelement som vist på fig. 8 og 9. Endehetten 69 har en midtåpning 71 i strømnings-kontakt med midtåpningen 52 i kjernen 51, mens endehetten 70 Ikkke har noen åpning. Følgelig må et medium som kommer inn gjennom midtåpningen 62 passere gjennom filtermaterialet når filterelementet er innsatt i en tilhørende enhet.

I det system som er vist på fig. 10 danner den på forhånd fremstilte hylsen 71 likeledes kjernen i det fremstilte fiberelemen-

tet som kan trekkes av i sylindrisk form som vist på fig. 7 eller sammenpresses sammen med kjernen som poarøst mellomlag som vist på

fig. 10. Således skilles filtersylinderen ikke fra kjernen etter fremstillingen.

Hylsen 71 ekstruderes i form av en netting med diagonal

åpen nettstruktur av termoplastisk polymer. Siden nettingen fremstilles kontinuerlig kan den gis lengder som ønsket. Nettingen har rørform med åpninger 7 3 for gjennomstrømning av væske eller gass inn til midtkanalen 74. Nettingen 71 innmates kontinuerlig mellom de kantstilte valser 81,82 mens nettingen understøttes på

hylsen 83 som igjen i den andre enden går inn i ekstruderings-

apparatet 80. Nettingen 71 beveger seg i stilling for opptak av fibrene 76 som spinnes ut fra åpningene 77 på spinndysen 78.

Som ekstruderbar polymer kan man benytte ikke bare alle termoplastiske nettingmaterialer som er kjent for fremstilling av fibre, men i tillegg stoffer som polykarbonater, polyoksymetylen, polytetrafluoretylen, polyklortrifluoretylen, fenol-formaldehyd, urea-formaldehyd, melamin-formaldehyd, epoksy- og polyvinylfluoridpolymere.

Fibrene 76 spinnes på kjernen 71 på samme måten som vist

på fig. 1, og det sammensatte kjerne/filter-element 75 trekkes for-over og flatpresses av valsene 81,82 og det resulterende dobbelte ark 84 med mellomliggende dobbeltlagt netting 71 vikles opp på lagerrullen 85.

Fig. 11 og 12 viser et spiralviklet filterelement fremstilt av dobbeltlagt sammenpresset rør til et arkliknende materiale 84, 71 som er fremstilt i systemet vist på fig. 10. Røret har to lag 40, 4l som henger sammen langs kantene på grunn av rørstrukturen.

Det dobbeltlagte arket 84, 71 vikles spiralformet opp på

en sylindrisk kjerne 42 forsynt med en langsgående spalte 43. En ende 44 av røret 84 er forbundet med spalten og røret vikles flere omganger omkring kjernen med mellomlegg av en ny strimmel 45 av netting som tjener som ekstra mellomlag for væskestrømmen. Den indre netting 71 tjener som innvendig avstandselement for fri væskestrømning. Den ytre enden 46 av rørarket er lukket. Væske eller gass føres inn langs kanten langs den ytre strimmel 45, derpå gjennom rørveggene 40,4l og utenfor røret 84 langs nettingen 71 inn til kjernen 43 og således inn i hulrommet 47 i kjernen 42, som er lukket i den ene enden 48, hvilket gjør at alt medium tvinges gjennom åpningen 49 i den andre enden. Kjernen har en 0-ring-tetning 50 for tetning til et filteranlegg (ikke vist).

Som en alternativ utførelse kan strimler av flatpresset rørbane med innvendig rørnetting lukkes i en ende og den andre enden forbindes med et rør hvorved en rekke slike rør er forblindet med et enkelt utløp og danner et "parallellplatefilter".

Det aktuelle kjerne-pluss-filter-element 75 kan også trekkes av i sylinderform som vist på fig. 1. Bestemte filter-lengder kan så kuttes av. Filterpatronen kan forsynes med en utvendig hylse 88 og endehetter 89,90 som gir et ferdig filterelement som vist på fig. 13 og 14. Endehetten 89 har midtåpning 91 i strømningsforbindelse med midtåpningen 74 i kjernen 71, mens hetten 90 ikke har noen åpning. Følgelig må medium som går inn gjennom midtåpningen 74 passere gjennom filteret når filterelementet er satt inn i et filteranlegg.

De følgende eksempler utgjør etter oppfinnerens mening foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Et papprør med ytterdiameter 9 cm ble som en kjerne an-

ordnet ca. 10 cm fra dysene fra en 25 cm bred fibrator eller ekstru-deringsdyse forsynt med åtte åpninger med diameter 0,38 mm, pr.

lineær cm, hvilke åpninger eller dyser var omgitt av varmluft-

utløp fra spalter over og under dyseåpningene. Polypropylenharpiks ble ekstrudert gjennom åpningene i en mengde på ca. 5 kg/time og luftstrømmer ble avpasset slik at de utspunne fibre ble strukket til en diameter på 4 mikron. Papprøret roterte med ca. 40 o/min,

og ble gradvis trukket aksialt bort fra dysen til en ca. 9»5 mm tykk bane av innfiltrede fibre var oppsmalet på røret. Sylinderen med konisk avsmalnende ende ble tatt av hylsen og endene avskåret til en lengde på 21,8 cm. Ytterdiameteren var 10,8 cm og innerdiameteren 8,8 cm. Sylinderen var stiv og sterk. Selv om man ved undersøkelse av de avkuttede endene kunne iaktta en lagdelt opp-

bygning var det ikke mulig å trekke sylinderen fra hverandre ved å trekke opp siste laget med fingerneglene. Mikroskopundersøkelse viste en temmelig jevn porediameter på ca. 15 mikron. Partikkel-fjernende evne ble undersøkt videre ved gjennomboblingsforsøk som tydet på en største porediameter lik 9,5 mikron. Sylinderens inner-flate syntes å ha større tetthet enn ytterflaten. Sylinderen var velegnet for filtrering av gasser eller væsker.

Eksempel 2.

En porøs filtersylinder av polypropy1enfibre ble fremstilt

på liknende måte som i eksempel 1 bortsett fra at et kjernestykke av rundtre med ca. 2,5 cm i diameter ble brukt som kjerne og av-

standen mellom dysen og kjernen var 30 cm. Man fikk en betraktelig mykere filtersylinder med mye lavere tetthet, som etter finskjæring målte 7,8 cm ytterdiameter x 2,5 cm innerdiameter x 19,5 cm lengde.

En visuel undersøkelse viste en temmelig jevn porediameter på ca.

30 mikron. Filtersylinderen var særlig egnet for filtrering av gasser, med meget lavt trykkfall på bare 0,002 kg/cm ved gjennom-strømning 40 l/minutt.

Eksempel 3.

En 25 cm bred fiberformer montert i enden av en plast-ekstruder, for spinning av filamenter fra to hundre åpninger med diameter 0,38 mm og i en mengde på fra 5 til 17 kg/time, ble anordnet på den måten som er vist på fig. 1, i en vinkel på 20° med hylsen. Spinndysen var utstyrt med varmesystem slik at den kunne holdes på fra 200 til 3°0°C hvorved plastmaterialet (i dette tilfelle polypropylen) holdt seg smeltet under spinningen og for til-førsel av varm luft for strekking. Avstanden mellom åpningene og dysen varierte fra 15-35 cm fra nærmeste til fjerneste punkter, resp., som vist i tabell I. Hylsen, dreide seg med en hastighet på 13,5 o/min. og var konisk avsmalnende slik at diameteren ved fiber-treffpunktet var 27 mm og diameteren ved avtrekkingsstedet

fra 22,4 mm. Den således fremstilte sylinder ble kontinuerlig trukket av den skråttstilte enden av hylsen og oppskåret i lengder på 24,4 cm. Sylindrene var kraftige og selvbærende, innbyrdes sammenhengende og uten tendens til "vandring" og med tydelig tettere struktur i nærheten av innerdiameteren. Midlere ekstruderingstempera-tur i dysehodet var 343°C og midlere lufttemperatur 335°C. Forskjellige forsøk ble foretatt med de fremstilte sylindere, med resultater som er vist i tabell I. Maksimal partikkelstørrelse gjennom filteret referereregeg til forsøk med faste stoffer suspendert i vann, fjerning fra aerosoler er betraktelig mer effektivt. Sylindrene var meget effektive for filtrering av både væsker og gasser.

Eksempel h .

Med systemet vist på fig. 6 og en konisk hylse eller sylinder med diameter 10,0 cm ved den største diameter ble polypropylen-polymer utspunnet ved 327°C og en mengde på 5 kg/time på den roterende hylse. Temperaturen på strekke-luften var 332°C. Sylinderen ble trukket av hylsen og flatpresset før oppvikling.

De avflatede sylindere var 14,5 cm brede og ble ved oppkutting og utbretting 29,2 cm brede selv om bredden av den anvendte dysen var bare 25,4 cm. Arkene var temmelig sterke og meget bøyelige og gjeninntok sin form tilsynelatende fullstendig etter flere gangers brettLng. Man foretok forskjellige prøver med disse arkene, med resultater som er vist i tabell II. Arkene har mange anvendelser som filtermedia, både i rørform og oppkuttet form, og kan i tillegg brukes som varme- og elektrisk isolasjon, til klær, som foringer, til sykehustøy, som batteriseparatorer og mange andre formål.

Eksempel 3.

Ved hjelp av systemet vist på fig. 7 ble det ekstrudert en kjerne av polypropylen med innerdiameter 2,5 cm og ytterdiameter 3,30 cm, kontinuerlig perforert etter hvert som den ble ekstrudert fra dysen. Polypropylenpolymer ble utspunnet ved 332°C

og en hastighet på 5 kg/time på denne kjernen som roterte med 135 o/min. Filtersylinderen av polypropylenfibre ble trukket av ved 7,0 cm ytterdiameter. Den sammensatte filtersylinder på kjernen ble trukket av i en hastighet på 38 cm/min. og kuttet opp i en lengde på 24,4 cm som ble ende-skåret til filterpatroner som vist på fig. 8 og 9. Disse er egnet for filtrering av både gasser og væsker.

Eksempel 6.

Ved å benytte systemet vist på fig. 10 ekstruderte man en kjerne av polypropylen-netting med åpenmasket stiv struktur og ruter-formede åpninger ca. 3*3 mm* Nettingen hadde en diameter på 2,5 cm og en ytterdiameter på 3»2 cm. Man spant ut polypropylenpolymer ved 327°C og en mengde på 5 kg/time på denne kjernen som roterte med 135 o/min. Filtersylinderen av polypropylenfibre var 5,0 cm i ytterdiameter. Den sammensatte filtersylinder på kjernen ble trukket fremover i en hastighet på 76 cm/min. og kuttet opp i lengder på 24,4 cm som ble endekappet til filterpatroner som vist på fig. 13 og 14. Disse er egnet til filtrering av både væsker og gasser.

Eksempel 7.

Man modifiserte systemet vist på fig. 1 ved istedet for den enkle roterende kjerne å benytte et arrangement av ti kobber-tråder anordnet i en V idet spinndysen utslynget fibrene direkte i denne Veraot spissen. Hver tråd ble rotert ved bevegelse gjennom

■strømmen av utslyngede fibre. Rotasjonshastigheten reguleres- slik at hver tråd belegges med et lag polyetylenfibre ca. 0,15 mm tykt. Den resulterende isolerte tråd hadde en ekstremt lav tapsfaktor benyttet til ledning av høyfrekvent elektrisk strøm, på grunn av beleggets meget store tomrom eller porevolum lik 90%, og poly-etylenets naturlige lave tapsfaktor.

Foretrukne typer av spinndyser er beskrevet i (l) rapporten "Manufacture of Superfine Organic Fibers" (fremstilling av meget tynne organiske fibre), U.S. Department of Commerce, Office of Technical Services, utgitt av Naval Research Laboratory, (2)

(artikkel av Van A. Wente, Ind. & Eng. Chem., bind 48, nr. 8, side 1342-1346, august 1956, og (3) rapporten "An Improved Device for the Formation of Superfine Thermoplastic Fibers" (forbedret apparatur for fremstilling av meget tynne termoplastiske fibre) av Lawrence, Lucas & Young, U.S. Naval Research Laboratory, 11. feb-ruar 1959» hvilke tre publikasjoner det herved vises til. En type spinndyse omtalt i disse rapporter er vist på fig. 2 og 3»

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av ikke-vevede baner av termoplastisk materiale i form av en sømløs sylinder, karakterisert ved kombinasjonen av følgende, delvis i og for seg kjente trekk: at smeltet termoplastisk materiale drives ut som en flerhet av filamenter fra en rekke dyser, at fibrene tynnes ut av en gasstrøm med dysene rettet i filamentets utdrivningsretning, at gasstrømmen reguleres slik at den bryter opp filamentene i mindre lengder og at disse avsettes på en roterende dor for å danne et sylindrisk lag av tilfeldig orienterte, uregelmessige sammenfiltede fibre.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at tettheten av fibrene som er avsatt i sylinderformen reguleres ved regulering av avstanden mellom doren og dysens åpninger.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at dysens hullflate stilles i en. slik vinkel på doren at noen åpninger befinner seg i større avstand fra doren enn andre, hvorved noen fibre tilbakelegger større avstand enn andre før de samles på doren.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at fibre fra dyseåpningen nærmest doren nedfelles på denne først, for oppnåelse av større tetthet i den del av laget som ligger nærmest doren.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at fibre som kommer fra dyseåpninger med størst avstand fra doren nedfelles først på denne for oppnåelse av mindre tetthet i den del av laget som ligger nærmest doren.

6. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at fibrene holdes myke og klebende på det tidspunkt da de møter doren og derved sammenføyes i krysspunktene.