WO2008000354A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines faservlieses im melt-blown-verfahren - Google Patents

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WO2008000354A1 PCT/EP2007/005228 EP2007005228W WO2008000354A1 WO 2008000354 A1 WO2008000354 A1 WO 2008000354A1 EP 2007005228 W EP2007005228 W EP 2007005228W WO 2008000354 A1 WO2008000354 A1 WO 2008000354A1
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Anke Jung
Andreas Seeberger
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Irema-Filter Gmbh
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985—Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)

Definitions

  • the invention is directed to a device for producing a fibrous web in the MeIt-B Io wn method comprising a polymer supply, a downstream of the polymer supply spinner with a plurality of spinnerets and means for generating compressed air, which via compressed air lines in the outlet of the Spinning nozzles is guided, as well as a below the spinning beam over moving support layer for depositing the polymer threads produced by the spinnerets to form a nonwoven fabric.
  • the compressed air used serves to spin the polymer threads discharged through the spinnerets into fibers.
  • the spinnerets are produced by means of very fine drills.
  • a spinning beam usually has more than a thousand holes per meter of web width.
  • the bore diameter is less than 0.25 mm.
  • spunbond process it is also known per se to use nozzles produced by eroding with different geometries.
  • the invention has the object, a device of the type in question so educate that at high productivity and low cost, a nonwoven fabric is produced, which has particularly advantageous when used as an air filter and compared to conventional such fleece improved filter properties.
  • This object is achieved in that the spinnerets have at least partially non-circular Spindüsengeometrien.
  • the spinnerets have a size of less than 0.25 mm.
  • spinneret geometries which have sections which run completely or in sections obliquely to the longitudinal axis of the spinneret.
  • spinneret geometries are used within a spinneret, eg. B. on the one hand round spinnerets and on the other hand not circular, z. B. skewed spinnerets.
  • the pressure loss can be reduced despite the improved separation efficiency compared to synthetic or glass fiber media. It is advantageous that the filter performance is achieved by mechanical deposition. is enough, so that a discharge during pollination, as is often observed in synthetic filters, here does not matter. Compared to glass fiber filters, nonwovens produced by a device according to the invention are not carcinogenic.
  • both fibers with a diameter in the micrometer range and in the nanometer range can be produced.
  • the twisted fibers may be used alone to form a nonwoven fabric or blended with conventional straight circular jet fibers to produce a pleatable filter material.
  • the spinnerets are made by laser drilling or cutting. This makes it possible to realize the inventively provided non-circular spinning nozzle geometries in an economical manner.
  • Fig. 2 is a section through the spinning beam of FIG. 1 along the
  • Fig. 3 shows the detail III in Fig. 1, d. H. a series of juxtaposed Spindüsen and
  • Fig. 4 Overview of the device.
  • Fig. 1 the underside of a spinner 1 with a row 2 of spinnerets 3, their centers to each other a distance A of z. B. 0.30 mm, shown.
  • the spinning beam 1 feed channels 4 which lead from a polymer supply, not shown in the drawing, in particular a polymer melt, polymer material to the respective spinneret 3, which arranged at the end of a koni see section 5 is.
  • each spinneret 3 open air nozzles 6, via which air is supplied via air channels 7 from a compressed air source, not shown in the drawing.
  • the non-circular spinnerets 3 in the exemplary embodiment have a slot-like configuration, wherein the slots run approximately at a 45 ° angle to the longitudinal axis 8 of the spinneret 1.
  • the inventively provided geometry of the spinneret leads to the resulting polymer fibers being axially twisted, since the air used for fiber stretching over the fiber cross-section directionally has an asymmetrical speed and thus resulting force profile.
  • FIG. 4 schematically shows an apparatus for producing a nonwoven fabric comprising a spinning beam 1 with the non-circular spinnerets 3 described above. From a polymer supply 9 liquid polymer is passed to the spinning beam 1 and exits there from the spinneret 3 in the form of polymer fibers 10 and are stored in a conventional manner on a driven in the direction of arrow 11 by means of a drive 12 carrier to form a fiber web.

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

Abstract

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

Description

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

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Faservlieses im Melt-Blown- Verfahren umfassend einen Polymervorrat, einen dem Polymervorrat nachgeordneten Spinnbalken (1) mit einer Mehrzahl von Spinndüsen
(3) und eine Einrichtung zur Erzeugung von Druckluft, welche über Druckluftleitungen in den Auslassbereich der Spinndüsen (3) geführt wird, sowie eine unterhalb des Spinnbalkens (1) vorbeibewegte Trägerschicht zum Ablegen der durch die Spinndüsen (3) erzeugten PoIy- merfäden unter Ausbildung eines Vlieses, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder nur ein Teil der Spinndüsen (3) nicht kreisrunde Geometrien aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (3) einen Durchmesser bzw. eine Größenordnung von unter 0,25 mm aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Spinndüsen (3) Abschnitte aufweisen, die ganz oder abschnittsweise schräg zur Längsachse des Spinnbalkens (1) verlaufen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Spinnbalkens (1) unterschiedliche Spinndüsen-Geometrien verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen 83) durch Laserbohren bzw. -schneiden hergestellt sind.
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