WO2016096883A1

WO2016096883A1 - Vorrichtung zum aufladen einer faserbahn

Info

Publication number: WO2016096883A1
Application number: PCT/EP2015/079839
Authority: WO
Inventors: Michael Latinski; Günter SCHÜTT; Bernhard Potratz
Original assignee: Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-06-23
Also published as: DE112015005693A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen einer Faserbahn. Dazu wird diese Faserbahn mit einer Flüssigkeit durchströmt. Diese Durch- Strömung soll auf eine solche Art und Weise erfolgen, dass die Aufladung möglichst effektiv erfolgt, und dass die Faserbahn während der Aufladung nicht zerstört wird. Eine hohe Aufladung wird durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Faserbahn erreicht. Erfindungsgemäß wird die Faserbahn zur Aufnahme der durch die hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit entstehenden hohen Kräfte auf diese Faserbahn durch ein Siebband gestützt. Die Faserbahn selbst muss so nur einen geringen Anteil der Kräfte aufnehmen und wird deswegen während der Aufladung nicht zerstört. Mittels einer solchen Vorrichtung ist eine besonders effektive Herstellung eines Elektret-Materials aus einem Meltblown-Vlies möglich, welches besonders geeignet ist, als Filtermaterial angewendet zu werden. Die Herstellung von Filtern mit hoher Filtrationsleistung bei geringem Druckverlust ist mit solchen Meltblown-Vliesen möglich.

Description

Vorrichtung zum Aufladen einer Faserbahn

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufladen einer Faserbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um die Eigenschaften einer synthetischen Faserbahn zur verbessern kann diese aufgeladen werden. Dies ist zum Beispiel beim späteren Einsatz einer solchen Faserbahn in einem Filter von großer Bedeutung. Durch die Aufladung kann die Filtrationsleistung deutlich gesteigert werden. So ist es mög- lieh Filtermaterialien mit hoher Filtrationsleistung aber trotzdem geringen Druckverlust herzustellen. Das Aufladen der Faserbahn mittels einer Flüssigkeit führt zu besonders guten Ergebnissen. Ein solches Verfahren basiert auf der sogenannten triboelektrischen Aufladung dieser Faserbahn. Dabei erfolgt die Aufladung durch Bildung eines Kontaktes zwischen Flüssigkeit und Faserbahn und anschließendem Trennen dieses Kontaktes. Je schneller diese Trennung erfolgt, desto effektiver ist die Aufladung.

Als Flüssigkeit können verschiedene Materialien zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel Wasser oder eine Mischung aus Wasser mit einem wasserlös- liehen organischen Lösungsmittel wie zum Beispiel Alkohol, Aceton oder eine Carbonsäure, worunter zum Beispiel die Essigsäure fällt. Besser als unbehandeltes Leitungswasser eignet sich deionisiertes, demineralisiertes oder destilliertes Wasser. Entscheidend ist hier die Materialpaarung des aufzuladenden Werkstoffes und der verwendeten Flüssigkeit. Eine beson- ders gute Kombination ist eine Faserbahn aus Polypropylen und deionisiertes Wasser. Weitere synthetische Polymere wie zum Beispiel Polyethylen, Polystyrol, Polyester oder Polycarbonat können zur Bildung der Faserbahn genutzt werden. Um die Effektivität der Aufladung weiter zu verbessern, wird dem Polymer ein ladungsverstärkendes Additiv beigemischt. Dieses ladungsverstärkende Additiv umfasst vorzugsweise eine gehinderte Amin Verbindung. Ein solches Additiv ist zum Beispiel unter dem Namen Chi- massorb 944FL im Handel erhältlich. Dieses Additiv führt insbesondere in Verbindung mit Polypropylen zu guten Ergebnissen. In der JP4670144 B2 wird eine solche Vorrichtung zur Aufladung einer Faserbahn beschrieben. Die Flüssigkeit wird unter Druck mittels einer Flüssigkeitsauftragseinheit durch die Faserbahn gedrückt. Diese eine Düse aufweisende Flüssigkeits- auf trag seinheit ist innerhalb einer rotierbaren, perforierten Trommel angeordnet, wobei die Faserbahn um diese Trommel herum geführt wird. Die Faserbahn bewegt sich mit der Trommel an der Düse vorbei, so dass die Faserbahn kontinuierlich mit der Flüssigkeit behandelt wird. Um diese Faserbahn als Filter verwenden zu können, muss sie nach der Wasserbehand- lung getrocknet werden. In der Vorrichtung aus der JP4670144 B2 geschieht dies in einer Vortrocknung zum Beispiel mittels zweier Quetschwalzen und einer Haupttrocknung. Die Faserbahn wird umso wirkungsvoller aufgeladen, desto größer die Geschwindigkeit ist, mit welcher die Flüssigkeit an den einzelnen Fasern der Faserbahn vorbeiströmt, da die Tren- nung zwischen Flüssigkeit und Faserbahn so schneller erfolgt. Der Druck, welcher am Auslass der Düse herrscht, wird also möglichst groß gewählt. Die Anlagengeschwindigkeit spielt dabei auch eine wichtige Rolle. Wird die Faserbahn effektiv aufgeladen, kann die Geschwindigkeit mittels welcher die Faserbahn an der Düse vorbeigeführt wird, erhöht werden, so dass pro Zeiteinheit mehr aufgeladenes Material produziert werden kann. Neben den notwendigen Aggregaten zur Erzeugung des Druckes am Auslass der Flüssigkeitsauftragseinheit, wird dieser Druck insbesondere durch die Stabilität der Faserbahn begrenzt. Für die genannte Anwendung als Filter eig- net sich besonders gut ein sogenanntes Meltblown- Vlies, welches in einem Schmelzblasverfahren hergestellt wird. Bei diesem Schmelzblas verfahren wird ein Kunststoff durch eine Reihe von Düsenbohrungen extrudiert und mittels eines heißen Gases verstreckt. Anschließend werden diese Fasern zu einem Vlies abgelegt. Ein solches Meltblown- Vlies weist aber nicht die nötige Festigkeit auf, um zerstörungsfrei mit den geforderten Geschwindigkeiten durchströmt zu werden. Insbesondere Vliese mit geringen Druckver- lustbeiwerten wie sie in der Filterindustrie gefordert werden, weisen geringe Festigkeiten auf.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher eine besonders effektive, triboelektrische Aufladung einer Faserbahn möglich ist, ohne dass diese Faserbahn Schaden nimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Faserbahn während der Behandlung mit einer Flüssigkeit durch ein Siebband gestützt wird. Die Flüssigkeit wird mittels einer Flüssigkeitsauftragseinheit der Faserbahn zugeführt. Diese Flüssigkeitsauftragseinheit weist eine der Faserbahn zuge- wandte Auslassöffnung auf, durch welche die Flüssigkeit die Flüssigkeitsauf trag seinheit verlässt. Die Beschleunigung der Flüssigkeit erfolgt entweder durch Erzeugung eines Überdruckes in der Flüssigkeitsauftragseinheit oder durch Erzeugung eines Unterdrucks in einer der Flüssigkeitsauftragseinheit gegenüberliegenden Absaugeinrichtung. Eine hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit führt zu einer guten Aufladung der Faserbahn. Die durch die hohe Geschwindigkeit der Flüssigkeit entstehenden Kräfte, werden hauptsächlich von dem Siebband aufgenommen und müssen nicht allein von der Faserbahn aufgenommen werden, welche den hohen Belastungen alleine nicht standhalten würde. Mittels der hier dargestellten Vorrichtung kann somit die Flüssigkeit die Faserbahn und das Siebband mit hoher Geschwindigkeit durchströmen, ohne dass die Faserbahn zerstört wird. Um die Faserbahn in seiner ganzen Breite aufzuladen, erstreckt sich die Auslassöffnung der Flüssigkeitsauftragseinheit über die komplette Breite der Faserbahn. So kann jedes Stück der Faserbahn zum Beispiel als Filter verwendet werden. Die Faserbahn und das Siebband werden kontinuierlich an der Auslassöffnung der Flüssigkeitsauftragseinheit vorbei geführt. Die Faserbahn wird für gewöhnlich als Rolle bereitgestellt, von welcher diese Faserbahn zunächst abgezogen und im Folgenden der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt wird. In einer zweiten Variante erfolgt die Erstellung der Faserbahn direkt vor der hier beschriebenen Aufladung, so dass das zwischenzeitliche Aufwickeln auf eine Rolle entfällt. Mittels solcher kontinuierlicher Verfahren ist es möglich in einer kurzen Zeit eine große Menge an Faserbahnmaterial zu behandeln. Nacheinander einzelne Stücke einer solchen Faserbahn zu behandeln, würde eine deutlich längere Zeit beanspruchen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der gegenüberliegenden Seite der Flüssigkeitsauftragseinheit, angrenzend an das Siebband eine Absaugeinrichtung angeordnet. Mittels dieser Absaugeinrichtung wird die Flüssigkeit, welche durch die Faserbahn strömt beschleunigt, so dass die notwendigen Geschwindigkeiten der Flüssigkeit zur Aufladung der Faserbahn erreicht werden. Bei einer entsprechend starken Absaugung spielt der Druck, mittels welchem die Flüssigkeit der Faserbahn mittels der Flüssig- keitsauftragseinheit zugeführt wird keine Rolle. Es ist somit möglich, die Flüssigkeit bei Umgebung sdruck zuzuführen.

Besonders effektiv ist diese Absaugeinrichtung, wenn sich ein Absaugquer- schnitt dieser Absaugeinrichtung und die Auslassöffnung der Flüssigkeitsauf trag seinheit zumindest teilweise gegenüberliegen. So ist sichergestellt, dass innerhalb der Faserbahn über die komplette Dicke dieser Faserbahn ein kontinuierlicher Strom der Flüssigkeit entsteht. Diese Anordnung garantiert ebenfalls, dass die Flüssigkeit die Vorrichtung nicht unkontrolliert verlässt und die Umgebung verunreinigt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist um die Flüssigkeitsauftragseinheit herum eine rotierbare und perforierte Trommel angeordnet, welche die Faserbahn im Betrieb der Vorrichtung berührt. Auf diese Weise ist die Faserbahn noch besser geschützt. Eine Abstützung der Faserbahn zur Umgebung während der Behandlung mit einer Flüssigkeit, welche die Faserbahn mit einer nicht unbeträchtlichen Geschwindigkeit durchströmt, geschieht so von beiden Seiten der Faserbahn. Die einzelnen Fasern der Faserbahn sind so in ihrer Lage fixiert und die Strömungsenergie der Flüssigkeit wird weniger in eine Bewegung der einzelnen Fasern umgesetzt sondern mehr in deren Aufladung. Besonders wichtig ist eine solche Trommel, wenn die Flüssigkeit der Faserbahn mit hohem Druck zugeführt wird. Durch die Rotation dieser Trommel wird analog zum Siebband eine reibungslose Führung der Faserbahn ermöglicht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet die Flüssigkeitsauf trag seinheit einen zur Umgebung offenen Raum. So ist eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Flüssigkeitsauftragseinheit möglich. Eine solche offene Konstruktion ist zweckmäßig oberhalb der Faserbahn angeordnet, so dass die Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft zur Faserbahn hin strömt. Die Zufuhr der Flüssigkeit zur Faserbahn erfolgt in diesem Fall unter Umgebungsdruck bzw. unter dem Druck der sich einstel- lenden Wassersäule über der Faserbahn.

Ein solcher offener Raum könnte zum Beispiel durch zumindest eine Rutsche gebildet werden, welche oberhalb der Faserbahn angeordnet ist, wobei jeder Rutsche in einem oberen Bereich eine Flüssigkeitszufuhr zugeordnet ist und wobei eine untere Rutschenkante in einem bestimmten Abstand zur Faserbahn angeordnet ist.

Eine besonders gleichmäßige Zufuhr der Flüssigkeit kann erreicht werden, wenn zwei Rutschen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, so dass die Auslassöffnung durch die beiden Rutschenkanten gebildet ist. So kann erreicht werden, dass die Faserbahn nach der Behandlung über die Breite möglichst gleiche Eigenschaften wie in diesem Fall eine möglichst gleiche Ladung aufweist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet die Flüssigkeitsauf trag seinheit einen zur Umgebung geschlossenen Raum. Mittels eines solchen geschlossenen Raumes ist es möglich die Flüssigkeit mit einem Druck zuzuführen, der den Umgebung sdruck deutlich übersteigt. So sind auch hohe Geschwindigkeiten der Flüssigkeit innerhalb der Faserbahn ohne eine Absaugeinrichtung möglich.

Um ein Endprodukt zu erreichen, welches über die gesamte Breite weitestgehend gleiche Eigenschaften aufweist, muss die Flüssigkeit der Faserbahn über die komplette Auslassöffnung gleichmäßig zugeführt werden. In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deswegen innerhalb eines Verteilerraums der in diesem Fall einen geschlossenen Raum bildenden Flüssigkeitsauftragseinheit ein Verdrängerkörper angeord- net. Dieser Verdrängerkörper ist so ausgebildet, dass sich im angestrebten Betriebsbereich der Vorrichtung ein weitestgehend gleicher Druck an jeder Stelle der Auslassöffnung einstellt. Die Flüssigkeit strömt über einen Flüs- sigkeitseinlass in die Flüssigkeitsauftragseinheit ein, welche aus dem Verteilerraum, dem Verdrängerkörper und einer Düse besteht. Dort strömt die Flüssigkeit durch den Verteilerraum und um den Verdrängerkörper herum, bevor die Flüssigkeit die Düse erreicht und die Flüssigkeitsauftragseinheit über deren Auslassöffnung wieder verlässt.

Wird die Flüssigkeit mit hohem Druck in der Flüssigkeitsauftragseinheit zugeführt, so spielt die Abdichtung zwischen dieser Flüssigkeitsauftragseinheit und der Faserbahn bzw. der Trommel, welche zwischen der Faserbahn und der Flüssigkeitsauftragseinheit angeordnet sein könnte, eine wichtige Rolle. Dazu ist angrenzend an die Auslassöffnung zumindest ein Dichtungsblech angeordnet, welches weitestgehend parallel zur Faserbahn ver- läuft, so dass die gewünschte Dichtwirkung erzielt wird. Der sich ausbildende Spalt zwischen der Faserbahn bzw. der Trommel und dem Dichtungsblech ist so ausgebildet, dass er einen deutlich höheren Druckverlust für die Flüssigkeit erzeugt als die zu durchströmende Faserbahn mit dem darunterliegenden Siebband. Die Flüssigkeit strömt so hauptsächlich zur Aufladung der Faserbahn durch sie hindurch und nicht an ihr vorbei.

Um das Siebband in seiner Lage zu fixieren und auch anzutreiben, wird es über mehrere Walzen geführt. Die gewünschte Aufladung der Faserbahn mit der Flüssigkeit kann nur erreicht werden, wenn das Siebband mit der darauf liegenden Faserbahn an der Flüssigkeitsauftragseinheit vorbeigeführt wird. Dazu ist zumindest jeweils eine Führungswalze vor und hinter der Flüssigkeitsauftragseinheit notwendig.

Ist eine Trommel um die Flüssigkeitsauftragseinheit angeordnet, so bildet sich ein Umschlingung swinkel des Siebbandes und der Faserbahn um diese Trommel aus. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist dieser Umschlingung swinkel veränderbar ausgeführt. Die Trommel selbst oder zumindest eine der Führungswalzen ist dazu relativ zur Faserbahn beweglich gehalten. Diese Einstellung des Umschlingungswinkels wird dazu genutzt die optimale Abdichtung zwischen Flüssigkeitsauftragseinheit und Trommel bzw. Faserbahn zu erreichen. Mittels der oben dargestellten Vorrichtungsmerkmale ist es möglich insbesondere ein Meltblown- Vlies mit besonders hoher Filterwirkung herzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Aus- führungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar: Fig.l schematisch eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig.2 schematisch eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig.3 schematisch eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig.4 schematisch eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig.5 schematisch einen Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie A-A aus Fig. 3

Fig.6 schematisch eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

In Fig.l ist schematisch eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auf einem Siebband 12 wird eine Faserbahn 1 an einer Flüssigkeitsauftragseinheit 2 zum Beispiel von links nach rechts vorbeigeführt. Ein solches Siebband 12 besteht zum Beispiel aus einer aus Metalldrähten gewebten Bahn, welche mit einer Beschichtung versehen ist. Bei der Faserbahn 1 kann es sich beispielsweise um ein Gewebe, ein Gestrick oder ein nichtgewebtes Vlies handeln. Als Material kommen vorzugsweise synthetische Polymere wie zum Beispiel Polyolefine, insbesondere Polypropylen, Polyethylen oder Polystyrol, Poly- ester oder Polycarbonat zum Einsatz. Vorzugsweise handelt es sich um ein nichtgewebtes Vlies aus Polypropylen, welches nach dem sogenannten Meltblown- Verfahren hergestellt wurde. Über eine Auslassöffnung 3 der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 wird der Faserbahn 1 eine Flüssigkeit 4 zugeführt. Diese Flüssigkeit 4 könnte in Kombination mit dem Vlies aus Polyp- ropylen vorzugsweise Wasser sein, welches optimaler Weise vor der Verwendung deionisiert, demineralisiert oder destilliert wurde. Alternativ zum Wasser führt der Einsatz einer Carbonsäre z.B. einer Zitronensäure mit einem ph-Wert im Bereich von 1-3 zu guten Ergebnissen. Um die gewünsch- te triboelektrische Aufladung des Vlieses zu erreichen, wird das Wasser unterhalb des Siebbandes mittels einer Absaugeinrichtung 13 abgeführt und dadurch beschleunigt, wobei sich die Auslassöffnung 3 und ein Absaugquerschnitt 14 der Absaugeinrichtung 13 gegenüberliegen. Die Absaugein- richtung 13 ist dazu mit einer hier nicht gezeigten Unterdruckquelle, zum Beispiel einer Pumpe gekoppelt, durch welche innerhalb der Absaugeinrichtung 13 ein Unterdruck erzeugt wird. Der Absaug querschnitt 14 weist in Laufrichtung der Faserbahn 1 eine Breite von 5-60 mm auf. Je nachdem welche Eigenschaften die aufzuladende Faserbahn 1 aufweist, führen ande- re Breiten des Absaug querschnitts 14 zu optimalen Endergebnissen. Der Innenraum der Absaugeinrichtung 13 ist derart ausgestaltet, dass eine gleichmäßige Absaugung der Flüssigkeit 4, in Bezug auf deren Geschwindigkeit, über den kompletten Absaugquerschnitt 14 erreicht wird. Dazu könnten des Weiteren zusätzliche, hier nicht gezeigte Leitbleche zum Ein- satz kommen. So bildet sich innerhalb des Vlieses eine Strömung aus, welche das Wasser an den einzelnen Fasern des Vlieses vorbeiführt. Durch die Bildung eines Kontaktes zwischen den Fasern und dem Wasser und der anschließenden Trennung dieses Kontaktes erfolgt die Aufladung des Vlieses. Diese Strömung innerhalb des Vlieses führt außerdem zu einer Belastung des Vlieses. Durch die Abstützung des Vlieses auf dem Siebband 12 wird ein Großteil der entstehenden Kräfte von dem Siebband 12 aufgenommen und das Vlies wird nicht zerstört. Das Wasser wird der Faserbahn 1 über zwei Rutschen 5.1 und 5.2 zugeführt, welche einen wichtigen Bestandteil der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 bilden. Die Auslassöffnung 3 wird durch zwei Rutschenkanten 7.1 und 7.2 gebildet, welche in einem Abstand e zur Faserbahn 1 angeordnet sind. Dieser Abstand e ist notwendig, um zu vermeiden, dass das Vlies durch die Rutschenkanten 7.1 und 7.2 beschädigt wird. Mit 6.1 und 6.2 ist eine Flüssigkeitszufuhr zur Flüssigkeitsauftrags- einheit 2 bezeichnet. Die Flüssigkeitszufuhr 6.1 und 6.2 weist hier zwei Rohre auf. Durch mehrere Löcher im Mantel dieser Rohre strömt die Flüssigkeit 4 auf die beiden Rutschen 5.1 und 5.2. Die Anzahl und Position dieser Löcher ist so ausgestaltet, dass sich ein gleichmäßiger Wasserfilm auf der Oberfläche der Rutschen 5.1 und 5.2 ausbildet, welcher sich bis zur Oberfläche der Faserbahn 1 erstreckt. Die Abstände zwischen den zwei Rutschenkanten 7.1 und 7.2 zueinander und der Abstand e zur Faserbahn 1 sind so gewählt, dass dieser Wasserfilm nicht abreist, das heißt dass sich eine konstante Strömung des Wassers einstellt, so dass eine gleichmäßige Behandlung der Faserbahn 1 erfolgt. Eine Gleichmäßigkeit der Behandlung wird dabei sowohl über die Zeit, wie auch über die Breite der Faserbahn 1 erreicht.

In Fig.2 ist schematisch eine Draufsicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.l verwendet. Da es sich um dieselbe Vorrichtung wie in Fig.l handelt, wird hier nur auf die Aspekte eingegangen, welche aus Fig.l nicht ersichtlich sind. In der Draufsicht ist insbesondere die horizontale Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu erkennen. Aus den beiden Rohren der Flüssigkeitszufuhr 6.1 und 6.2 strömt die Flüssigkeit 4 durch eine Reihe hier nicht dargestellter Löcher auf die beiden Rutschen 5.1 und 5.2. Über die gesamte Breite der Rutschen 5.1 und 5.2 stellt sich ein gleichmäßiger Film der Flüssigkeit 4 ein. Die Flüssigkeit 4 benetzt die Faserbahn 1 in seiner ganzen Breite und wird ebenfalls in der kompletten Breite der Faserbahn 1 durch den Absaugquerschnitt 14 der Absaugeinrichtung 13 abgesaugt. Die Absaugeinrichtung 13 befindet sich unterhalb des abstützenden Siebbandes 12, der Absaugquerschnitt 14 ist deswegen mittels der gestrichelten Linien dargestellt. Jeder Breitenabschnitt der Faserbahn 1 bzw. des Vlieses wird so gleich behandelt.

In Fig.3 ist schematisch eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbei- Spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel aus Fig.l und Fig.2 wird die Flüssigkeit 4 der Faserbahn 1 hier nicht unter Atmosphärendruck zugeführt, sondern es herrscht an der Auslassöffnung 3 der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 ein erhöhter Druck. Um dies zu ermöglichen, bildet die Flüssigkeitsauftragsein- heit 2 nicht wie im ersten Ausführungsbeispiel einen offenen, sondern einen geschlossenen Raum zur Umgebung. Dieser geschlossene Raum wird durch ein Verteilerrohr 21 mit angeschlossener Düse 17 gebildet. Um die Flüssigkeitsauftragseinheit 2 ist eine perforierte, rotierbare Trommel 8 angeordnet, welche von dem Vlies im Bereich der Auslassöffnung 3 mit einem Um- schlingung s winkel 10 umschlungen wird. Die Flüssigkeitsauftragseinheit 2 und die Trommel 8 sind mittels eines Hebels 9 schwenkbar gelagert, so dass der Umschlingungs winkel 10 einstellbar ist. Unterhalb der Faserbahn 1 ist eine Siebbandmaschine 11 angeordnet. Diese Siebbandmaschine 11 besteht aus einem Siebband 12, welches von zwei Führungswalzen 15.1 und 15.2 und einer Umlenkwalze 16 geführt wird. Die beiden Führung s walzen 15.1 und 15.2 liegen in Richtung der Laufrichtung der Faserbahn 1, welche hier von links nach rechts erfolgt, einmal vor und einmal hinter der Flüssigkeitsauf trag seinheit 2. Die Umlenkwalze 16 dient zum einen dazu, das Siebband 12 umzulenken und von der Führungswalze 15.2 zur Führungswalze 15.1 zu führen, zum anderen ist diese Umlenkwalze 16 gummiert ausgeführt und angetrieben. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Siebband 12 und somit die Faserbahn 1 fortbewegt, wird somit durch die Drehzahl eines an die Umlenkwalze 16 angeschlossenen Motors bestimmt, welcher hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Unterhalb der Düse 17 auf der gegenüberliegenden Seite des Siebbandes 12 ist eine Auffangwanne 22 angeordnet. Die von der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 durch die Trommel 8, die Faserbahn 1 und das Siebband 12 gepresste Flüssigkeit 4 sammelt sich in dieser Auf fang wanne 22 und verunreinigt so nicht die Umgebung. Des Weiteren steht sie einer möglichen Wiederverwendung zur Verfügung. Um sicherzustellen, dass der Großteil der Flüssigkeit 4 durch die Faserbahn 1 strömt und somit für deren Aufladung sorgt, kommt der Abdichtung zwischen der Düse 17 der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 und der Faserbahn 1 eine wichtige Bedeutung zu. Diese Abdichtung gelingt mittels zweier Dichtungsbleche 18.1 und 18.2, der Trommel 8 und des Siebbandes 12. Die Faserbahn 1 ist zwischen Siebband 12 und Trommel 8 eingeklemmt und kann sich so nicht von der Auslassöffnung 3 der Düse 17 aufgrund des anliegenden Druckes der Flüssigkeit 4 wegbewegen. Da sich Trommel 8 und Sieb- band 12 mit der Faserbahn 1 bewegen, entsteht keine Reibung an der Oberfläche der Faserbahn 1 was zu einer Beschädigung eben dieser Faserbahn 1 führen könnte. Dieser Aspekt ist ein wichtiger Grund für den Einsatz einer solchen perforierten, rotierbaren Trommel 8, da die Faserbahn 1 ansonsten in einem Reibkontakt mit den beiden Dichtungsblechen 18.1 und 18.2 ste- hen würde. Die Trommel 8 könnte ebenfalls mittels eines separaten Motors angetrieben sein, in der hier dargestellten Ausführung ist aber lediglich das Siebband 12 angetrieben. Die Trommel 8 dreht sich aufgrund des Kontaktes zur Faserbahn 1 mit. Der durch die Spalte zwischen den beiden Dichtungsblechen 18.1 und 18.2 und der Trommel 8 entstehende Druckverlust bei Durchströmung mit der Flüssigkeit 4 ist so groß, dass der Großteil des von der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 bereitgestellten Massenstroms durch die Faserbahn 1 und nicht durch die Spalte zwischen den beiden Dichtungsblechen 18.1 und 18.2 und der Trommel 8 strömt. In Fig.4 ist schematisch eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig.3 verwendet. Hier ist das Siebband 12, die Faser- bahn 1 und die darüber liegende Trommel 8 dargestellt. Mit gestrichelten Linien ist die Auslassöffnung 3 der Düse 17 der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 dargestellt, welche sich über die komplette Breite der Faserbahn 1 erstreckt. In dieser Ansicht kann insbesondere die Perforation der Trommel 8 erkannt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mantel der Trommel 8 durch ein perforiertes Blech gebildet, wobei die Perforation so ausgebildet ist, dass die oben beschriebene Abdichtung erfolgt und dass die Faserbahn 1 trotzdem effektiv aufgeladen wird. Ebenfalls könnte um den Außenmantel der Trommel 8 ein weiteres Siebband gespannt werden. Die Perforation des Außenmantels ist in diesem Fall natürlich anders ausgestaltet als ohne zu- sätzliches Siebband.

In Fig.5 ist schematisch ein Querschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linie A-A aus Fig. 3 dargestellt. Es ist hier lediglich das Verteilerrohr 21 der Flüssigkeitsauftrags- einheit 2 zu sehen. An einer Stirnseite dieses Verteilerrohrs 21 wird der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 über einen Flüssigkeitseinlass 20 die Flüssigkeit 4 unter im Gegensatz zur Umgebung erhöhtem Druck zugeführt. Dieser Flüssigkeitseinlass 20 ist in den vorherigen Figuren aufgrund der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Innerhalb dieses Verteilerrohrs 21 der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 ist ein Verdräng erkörper 19 angeordnet. Dieser Verdrängerkörper 19 ist so ausgestaltet, dass an der Auslassöffnung 3 ein konstanter Druck anliegt, so dass die Flüssigkeit 4 an jeder Stelle der Auslassöffnung 3 mit gleicher Geschwindigkeit auströmt. Dieser Verdrän- gerkörper 19 könnte zum Beispiel auch durch ein oder mehrere Leitbleche gebildet oder mit solchen kombiniert werden, so dass die gewünschte gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit 4 erreicht wird. Ebenso wäre es möglich, den Flüssigkeitseinlass 20 an einer anderen Stelle vorzusehen oder sogar die Flüssigkeit 4 über mehrere Flüssigkeitseinlässe der Flüssigkeitsauf trag seinheit 2 zuzuführen. Zum Beispiel wäre eine zweifache Zufuhr von beiden Stirnseiten sinnvoll. Die Ausgestaltung des Verdrängerkörpers 19 ist natürlich an die Art und Weise der Wasserzufuhr und an die Ausgestaltung des Verteilerrohrs 21 angepasst. Anstatt eines Verteilerrohrs 21 könnte auch ein anders ausgeführter Verteilerraum vorgesehen sein.

Fig.6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieses dritte Ausführungsbeispiel ergibt sich aus einer Kombination des ersten und des zweiten. Es werden die gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Figuren verwendet. Die Flüssigkeitsauftragseinheit 2 wird analog zu Fig.3 und Fig.5 aus einem Verteilerrohr 21, einem Verdrängerkörper 19 und einer Düse 17 gebildet. Der Verdrängerkörper 19 ist hier der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt. Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel ist die Auslassöffnung 3 der Düse 17 mit einem Ab- stand e zur Faserbahn 1 angeordnet. Diese Faserbahn 1 wird mit Hilfe der Siebbandmaschine 11 an der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 vorbeigeführt. Die Faserbahn 1 liegt dabei auf dem Siebband 12, welches von zwei Führungswalzen 15.1 und 15.2 und einer Umlenkwalze 16 geführt wird. Diese Siebbandmaschine 11 ist bereits aus dem zweiten Ausführungsbeispiel be- kannt. Die Tatsache, dass die Düse 17 mit dem Abstand e zur Faserbahn 1 angeordnet ist, führt dazu, dass sie horizontal und in einer Ebene an der Düse 17 vorbeigeführt wird. Die Flüssigkeitsauftragseinheit 2 bildet einen geschlossenen Raum zur Umgebung, trotzdem wird die Flüssigkeit 4 aufgrund des Abstandes e nahezu unter Umgebung sdruck der Faserbahn 1 zugeführt. Mittels hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellter Mechaniken ist die Flüssigkeitsauftragseinheit 2 vertikal verschiebbar gehalten, so dass der Abstand e einstellbar ist. Verteilerrohr 21, Verdrängerkörper 19 und Düse 17 dienen hier lediglich dazu die Flüssigkeit 4 gleichmäßig über die Breite zu verteilen und nicht dazu einen Druck aufzubauen. Zwischen der Auslassöffnung 3 und der Faserbahn 1 bildet sich bei Betrieb der Anlage ein Flüssigkeitsvorhang aus. Die zur Aufladung der Faserbahn 1 notwendige Geschwindigkeit der Flüssigkeit 4 bei Durchströmung der Faserbahn 1 wird in diesem dritten Ausführungsbeispiel durch eine Absaugeinrichtung 13 erzeugt. Diese Absaugeinrichtung 13 ist bereits aus Fig.l bekannt, worauf hier Bezug genommen wird. Auch hier ist die Absaugeinrichtung 13 mit einer nicht gezeigten Unterdruckquelle, zum Beispiel einer Pumpe verbunden. Durch die Absaugeinrichtung 13 wird zusätzlich zur Flüssigkeit 4 die Luft neben dem Flüssigkeitsvorhang mit abgesaugt. Dadurch verbleibt ein kleinerer Anteil der Flüssigkeit 4 innerhalb der Faserbahn 1 und die Faserbahn 1 ist nach der Wasserbehandlung trockener als bei einer Behandlung mittels der Vorrichtung aus Fig.3. Vom Verfahrensprinzip her gleichen sich das erste und das dritte Ausführungsbeispiel. Die Flüssigkeitsauftragsein- heit 2 ist im dritten Ausführungsbeispiel allerdings wesentlich kompakter ausgeführt und benötigt so deutlich weniger Bauraum. Des Weiteren ist Sie aufgrund der geschlossenen Bauform unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie einem möglichen Eintrag von Fremdkörpern. Wie in den Figuren 1, 3 und 6 dargestellt, wird die Flüssigkeit 4 zur Behandlung der Faserbahn 1 nach dem Durchströmen des Siebbandes 12 von einer Absaugeinrichtung 13 oder von einer Auffangwanne 22 aufgenommen. Optional wird die Flüssigkeit 4 im Kreis geführt, da heißt die aufge- fangene Flüssigkeit 4 wird der Flüssigkeitsauftragseinheit 2 wieder zugeführt. Vorzugsweise durchläuft die Flüssigkeit 4 in einem solchen Kreislauf eine Aufbereitungsanlage. Zum Beispiel Wasser wird vorzugsweise deionisiert, demineralisiert oder destilliert. Deswegen könnte eine Vorrichtung zur Umkehrosmose oder ein Ionenaustauscher vorgesehen sein. Des Weiteren ist eine Temperierung der Flüssigkeit 4, insbesondere eine Kühlung der Flüssigkeit 4 auf kleiner 10°C insbesondere kleiner 5° C sinnvoll. Die Aufbereitung der Flüssigkeit 4 kann natürlich auch ohne Kreislaufführung durchgeführt werden.

Die in den Figuren 1-6 dargestellte Vorrichtung zum Aufladen einer Faserbahn 1 kann in verschiedener Art und Weise in einen übergeordneten Prozess integriert werden. Eine Möglichkeit wäre, die Faserbahn 1 von einer Rolle abzuziehen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zuzuführen. Da- zu würde diese Rolle in einem vorgeordneten Prozess hergestellt. In einer zweiten Variante erfolgt die Herstellung der Faserbahn 1 direkt vor der Aufladung, so dass die zwischenzeitliche Aufwicklung auf eine Rolle entfällt. Im Falle, dass es sich bei der Faserbahn 1 um ein Meltblown- Vlies handelt, wird dann ein schmelzeflüssiges synthetisches Polymer vorzugs- weise Polypropylen zunächst durch eine Reihe von Düsenbohrungen extru- diert, mit heißer Luft verstreckt und anschließend auf einem Siebband zu dem Meltblown- Vlies abgelegt. Bei diesem Siebband kann es sich bei einem solchen einstufigen Prozess um dasselbe Siebband handeln, welches auch in der Vorrichtung zum Aufladen des Vlieses verwendet wird. Des Weiteren ist auch in einem solchen einstufigen Prozess die Verwendung zweier unterschiedlicher Siebbänder und somit auch zweier Siebbandmaschinen möglich. Nachfolgend an die in Fig. 1-6 dargestellte Wasserbehandlung erfolgt eine Trocknung des Vlieses. Ein mittels eines solchen Verfahrens hergestelltes Produkt wird auch Elektret genannt. Die Trocknung selbst kann mittels mehrerer Vorrichtungen erfolgen, zum Beispiel wäre eine Vortrocknung durch eine extra dafür vorgesehene Absaugeinrichtung möglich. Für die Haupttrocknung könnten IR-Strahler verwendet werden.

Selbstverständlich wäre es denkbar, die Auffangwanne 22 aus Fig.3 durch eine Absaugeinrichtung 13, wie Sie in der Fig.l und Fig.6 zum Einsatz kommt, zu ersetzen. So wird die Flüssigkeit 4 zum Aufladen der Faserbahn 1 sowohl während der Zufuhr, wie auch während der Abfuhr beschleunigt.

Mittels der oben beschriebenen Vorrichtungen ist eine besonders effektive Aufladung eines Meltblown- Vlieses zu einem Elektret möglich, welches als Ausgangsmaterial für besonders hochwertige Filter dient.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Aufladen einer Faserbahn (1) welche eine Flüssig- keitsauftragseinheit (2) mit einer Auslassöffnung (3) zur Aufbringung einer Flüssigkeit (4) auf die Faserbahn (1) aufweist, wobei die Auslassöffnung (3) einen schlitzförmigen Querschnitt aufweist und der Faserbahn (1) zugewandt ist

dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbahn (1) zwischen der Aus- lassöffnung (3) der Flüssigkeitsauftragseinheit (2) und einem Siebband (12) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auslassöffnung (3) über die komplette Breite der Faserbahn (1) er- streckt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass Faserbahn (1) und Siebband (12) beweglich relativ zur Flüssigkeitsauftragseinheit (2) gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass auf der gegenüberliegenden Seite der Flüssigkeitsauftragseinheit (2), angrenzend an das Siebband (12) eine Absaugeinrichtung (13) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auslassöffnung (3) der Flüssigkeitsauftragseinheit (2) und ein Absaugquerschnitt (14) der Absaugeinrichtung (13) zumindest teilweise gegenüberliegen.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauftragseinheit (2) innerhalb einer rotierbaren und perforierten Trommel (8) angeordnet ist, wobei diese Trommel im Betriebszustand die Faserbahn (1) berührt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauftragseinheit (2) einen zur Umgebung offenen Raum bildet.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauftragseinheit (2) durch zumindest eine Rutsche (5.1, 5.2) gebildet ist, welche oberhalb der Faserbahn (1) angeordnet ist, wobei jeder Rutsche (5.1, 5.2) in einem oberen Bereich eine Flüssigkeitszufuhr (6.1, 6.2 ) zugeordnet ist und wobei eine untere Rutschenkante (7.1, 7.2) in einem Abstand (e) zur Faserbahn (1) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rutschen (5.1, 5.2) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, so dass die Auslassöffnung (3) durch die beiden Rutschenkanten (7.1, 7.2) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauftragseinheit (2) einen zur Umgebung geschlossenen Raum bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flüssigkeitseinlass (20) in einen Verteilerraum (21) der Flüssigkeitsauftragseinheit (2) mündet, wobei ein Verdrängerkörper (19) innerhalb dieses Verteilerraums (21) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauftragseinheit (2) angrenzend an die Auslassöffnung (3) zumindest ein Dichtungsblech (18.1, 18.2) aufweist, welches sich entlang der Faserbahn (1) erstreckt und welches zwischen der Faserbahn (1) und / oder der perforierten Trommel (8) und der Flüssigkeitsauftragseinheit (2) abdichtet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Siebband (12) vor und hinter der Flüssigkeitsauftragseinheit (2) durch jeweils zumindest eine Führungswalze (15.1, 15.2) geführt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 13 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Führungswalzen (15.1,

15.2) und / oder die Trommel (8) relativ zur Faserbahn (1) beweglich gehalten sind, so dass ein Umschlingung swinkel (10) der Faserbahn (1) um die Trommel (8) einstellbar ist.