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纺粘型无纺布材料、包括纺粘型无纺布材料的物件、过滤介质、过滤元件及其应用

2021-02-17 09:00:38

纺粘型无纺布材料、包括纺粘型无纺布材料的物件、过滤介质、过滤元件及其应用

  技术领域

  本发明涉及一种纺粘型无纺布材料、一种带有纺粘型无纺布材料的物件、特别是一种过滤介质、一种过滤元件及其应用。

  在对流体的介质、像比如用于车辆或建筑物的内部空间的空气进行过滤时,使用过滤介质。已知的过滤介质比如是纸、泡沫、织物和也被称为无纺布材料的无纺布。本发明涉及无纺布以及与作为过滤介质的无纺布的组合。

  尽管能够想到用于不同的应用领域的过滤介质,但是在此尤其探讨用于在HVAC(加热、通风和空调)领域内并且对用于机动车的内部空间的输入空气(Zuluft)进行过滤的问题。然而,所描述的过滤元件和过滤介质必要时也能够用在其他应用中,例如用作用于燃料电池、风扇或者开关柜的过滤器或者用作用于马达或压缩机的吸入过滤器。

  在制造过滤元件时对过滤介质进行处理,例如对过滤介质进行层压、压花、折叠、打褶或切割。过滤介质必须适合于这些处理步骤。同样,过滤介质必须适合于进一步处理步骤、例如必要时进行喷射、发泡(Einschäumen)或者用泡沫来包围(Umschäumen)、粘入或粘合。

  特别是在大城市中的增加的空气污染结合现代的空调设备的使用使得以下措施成为必要,即:借助于合适的过滤器对从外部比如引导到机动车或者房屋的内部空间中的并且经过处理的或者经过空气调节的空气进行净化。为此,例如考虑颗粒过滤器、气味过滤器或其彼此间的组合,以便应该尽可能好地过滤出或者吸收包含在周围空气中的悬浮物、颗粒或气味。

  为了对尤其用于机动车的内部空间的空气进行过滤,经常使用例如形成折叠包的折叠的或打褶的过滤介质。为此,将首先面状的过滤材料薄片折叠成锯齿形或者也使其成波浪形。折叠包比如由侧带和顶带或其它框架来保持。这样的过滤元件能够以能更换的方式被固定在过滤容纳部中。由此形成的过滤组件能够被安装在相应的机动车的空调设备中。通过折叠部形成能够以预先给定的结构尺寸使过滤面积最大化并且因此降低介质速度、即通过过滤介质的流速。因此,比如能够实现更低的通流阻力和更高的过滤效率或者因此能够提高使用寿命。

  背景技术

  作为过滤介质的无纺布原则上为人所知。按应用情况,过滤介质需要一定的刚度、特定的用于有待过滤的流体中的颗粒的阻挡能力、特定的穿透性或者特定的压力损失以及特定的材料特性。例如已经提出了一种无纺布复合材料(Vliesgewebeverbund),该无纺布复合材料通过水射流针刺(Wasserstrahlvernadelung)来固化并且被安置到载体结构上。例如,DE 10 2011 009 227 A1公开了一种用于制造相应的无纺布的方法,其中实现流体动力学上的针刺,以用于产生湿毡或干毡。

  EP 2 479 331 B1提出,使作为纺粘型无纺布得到处理的多组分纤维分割,以用于获得特别精细的纤维结构。在此,生产尤其用于卫生产品的、多层的无纺布。

  从US 2002/0013111 A1中已知由多种组分构成的能分割的聚酯纤维。将纤维作为短纤维(Stapelfaser)处理成面状的材料并且对其进行针刺。根据US 2002/0013111 A1用水射流来执行流体动力学上的针刺,所述水射流使各根纤维的多种组分分割并且因此产生特别薄且细的纤维结构。

  无纺布也经常包含有双组分纤维作为所谓的芯-外皮纤维(Kern-Mantelfaser)。例如,US 20070220852 A1描述了一种作为过滤介质的、具有用作粘合纤维的芯-外皮纤维的纺粘型无纺布。在这种情况下,所述芯比如具有比外皮更高的熔点,从而能够通过加热到外皮的软化或熔化温度这种方式来实现粘合纤维彼此间的连接以及与无纺布的其它纤维的连接并且由此实现稳定的无纺布。

  发明内容

  因此,本发明的任务在于,提供一种纺粘型无纺布材料、一种具有纺粘型无纺布材料的物件、特别是一种隔绝或包装材料、以及一种基于纺粘型无纺布材料的得到改进的过滤介质,其特别是用作比如车辆中或者HVAC领域内、比如建筑物技术中的内部空间空气过滤器。此外,一项任务在于,提供一种用于过滤组件的、得到改进的或者替代的过滤元件。

  过滤介质:几何结构

  因此,提出了一种用于用纺粘型无纺布材料对流体进行过滤的过滤介质,所述过滤介质至少部分地由分段的、特别是圆形分段的多组分纤维所构成,所述多组分纤维则具有至少一种第一塑料组分和一种第二塑料组分。

  圆形分段的多组分纤维在文献和技术中也作为分段式-饼-纤维(Segmented-Pie-Faser)为人所知。如果多组分纤维主要具有两种组分,则其被称为双组分纤维。多组分纤维的其他构型例如是芯-外皮纤维,对于所述芯-外皮纤维来说由一种组分构成的芯被由另一种组分构成的外皮所包围。多组分纤维的并排构型也为人所知。

  面状的过滤介质特别适合用在用于机动车中或者HVAC应用中的输入空气的内部空间空气过滤器中。已经发现,通过纺粘型无纺布方法获得的圆形分段的多组分纤维具有有利的过滤特性。多组分纤维也能够被称为聚组分或多组分纤维。

  “分段的”是指,在不同的塑料组分之间存在着基本上沿着纤维的长度延展范围存在的边界面。不排除在多组分纤维之内存在另外的分段或者沿着长度延展范围延伸的塑料组分。在相应的多组分纤维的横截面中产生由不同的塑料组分构成的饼块的式样的视图。

  原则上能够考虑,塑料组分这个概念并不意味着所述分段具有不同的成分。也能够通过制造过程来产生分段之间的边界面。但是,在本发明的范围内,塑料组分这个概念描述了分段的材料的成分并且对于多组分纤维来说存在着至少两种不同的成分。

  在实施方式中,用作过滤介质的纺粘型无纺布的多组分纤维具有基本上圆形的横截面。相较于常见的纺粘型无纺布,对其而言在用作过滤介质时多组分纤维基本上被分割。在那里,从组分中产生的纤维区段通常具有不规则的、例如三角形的横截面。

  在过滤介质的实施方式中,相应的圆形分段的多组分纤维具有外周面,并且塑料组分在多组分纤维的外周面上彼此邻接。

  在实施方式中,外周面沿着相应的多组分纤维的塑料组分之间的边界面具有纵向凹槽。例如,能够在制造过程中通过熔化或者基于在纺丝(Spinnen)时尚为液态的塑料材料的表面张力而产生纵向凹槽。相应的多组分纤维基本上能够具有光滑的表面。例如,能够考虑,外周面沿着圆周具有小于2μm的平均粗糙深度。

  塑料组分之间的、沿着多组分纤维的长度延展范围延伸的边界层或边界面能够实现得到改进的过滤作用。电荷或几何上的过渡区、例如棱边或凹槽能够改进对于来自有待过滤的流体的颗粒的捕集。

  根据过滤介质的所力求的特性,圆形分段的多组分纤维能够以不同的纤维厚度而存在。在过滤介质的特定的实施方式中,圆形分段的多组分纤维具有处于10μm与40μm之间、优选处于15μm与30μm之间的平均直径。在其他实施方式中,平均直径处于20μm与60μm之间并且优选处于30μm与40μm之间。

  对于所提出的多组分纤维来说,相应的第一和第二塑料组分彼此附着并且作为整体构成圆形分段的纤维。对于已知的、具有被分割、被毡合(verfilzen)或者被针刺的多组分纤维的过滤介质来说,通常产生较小的平均直径。

  在实施方式中,分段的多组分纤维包括至少四个、六个或八个圆形分段。优选的是16个圆形分段,但是更高数目的圆形分段同样是可能的。例如,对于16个圆形分段来说,沿着相应的多组分纤维的长度也产生塑料组分彼此间的16个边界面。这些边界面能够有利于过滤特性。但是,必须用有效的制造方法来权衡边界面数目。

  多组分纤维能够如此构成,使得其在水射流处理的影响下不会从彼此上面分割。例如,通过对于塑料组分的选择,能够形成其在彼此上面的良好附着。通过维持多组分纤维作为未分割的纤维,过滤介质变得坚固并且另一方面特别有效。

  然而,在制造无纺布并且将其处理成过滤元件时也能够避免水射流处理或者也能够避免其它处理,所述水射流处理或者其它处理会导致多组分纤维或大部分多组分纤维的分割。也就是说,根据本发明,由多组分纤维以圆形分段的构型构成的、用作过滤介质的纺粘型无纺布可以在没有水射流的情况下固化。

  在实施方式中,过滤介质中的多组分纤维的份额至少为50%,对于多组分纤维来说圆形分段在多组分纤维的内部的分段界限上沿着其长度延展范围彼此连接。优选地,多组分纤维的至少70%相应地未被分割,并且进一步优选至少80%未被分割。所述份额比如可以借助于显微镜通过以下方式来获取,其方式为,从纺粘型无纺布材料的预先给定的区域中关于纤维的塑料组分的分割对所述纤维进行研究。

  在过滤介质的实施方式中,对于多组分纤维的最大50%的长度份额来说,多组分纤维的圆形分段彼此分割。优选地,多组分纤维的不足30%在其长度方面分割,并且还更加优选地,多组分纤维长度的至多20%被分割。能够利用长度份额来研究相应的纤维或纤维区段,并且能够用彼此分割的圆形分段的长度份额来检查连续的圆形分段的长度份额。因此而得出被分割或者未被分割的多组分纤维的长度份额。

  在过滤介质的实施方式中,纺粘型无纺布材料的多组分纤维沿着机器方向定向。机器方向例如通过纺粘型无纺布长丝在能运动的落布筛带(Ablagesiebband)上的落布(Ablegen)而产生。

  对于过滤介质来说,塑料组分相互连接。塑料组分在纺粘型无纺布过程中彼此连接。也能够考虑,塑料组分或分段在第一和第二塑料组分之间的界限的区域中彼此部分地熔接。因此,能够产生分段彼此间的特别好的附着。

  在实施方式中,过滤介质或多组分纤维借助于热空气粘合(Heißluftbonding)彼此连接、特别是仅仅借助于热空气粘合彼此连接。然后,纺粘型无纺布材料具有处于1.0和2.0mm之间的厚度。优选地,厚度处于1.2和1.8mm之间,并且还更优选地处于1.3和1.7mm之间。对于处于1和2mm之间的厚度来说,产生也可以被称为半成品的预固化的纺粘型无纺布材料的有利的可进一步处理性,比如用于进一步压缩或固化。

  在过滤介质的实施方式中,多组分纤维在热作用下彼此连接成无纺布。这比如能够通过将热或者热空气射入到在筛带上运行的纺粘型无纺布材料上这种方式来实现。在附加的热作用之后,纺粘型无纺布材料比如具有处于0.5和1.5mm之间、优选处于0.8和1.3mm之间的厚度。通过对于最初作为无纺布提供的介质的压缩或固化,获得了得到改进的机械阻力。

  对于相应的具有优选不分割的或大部分不分割的多组分纤维的纺粘型无纺布材料来说,所给出的厚度提供了良好的过滤特性。在此,例如不同的塑料组分之间的边界面的数目以及与纺粘型无纺布材料中的不同纤维之间的相应的边界面的间距起作用。

  在过滤介质的另外的实施方式中,纺粘型无纺布材料具有如下折叠部,所述折叠部则具有多条布置在折叠棱边之间的折叠区段。纺粘型无纺布材料由于其机械特性以及至少部分地、优选大部分未分割的多组分纤维而具有良好的适合于折叠部的形状稳定性。折叠部在此优选能够横向于机器方向延伸,使得经定向的纤维沿着其长度被折叠或被折弯。

  过滤介质:物理特性

  在实施方式中,给作为驻极体(Elektrete)的多组分纤维的塑料组分充电。也就是说,电荷累积在塑料组分上。在此能够考虑,不同的塑料组分,虽然其可能具有相同的材料成分,但是具有不同的充电配置。因此,特别是在圆形分段的边界面上产生特殊的电场配置,所述电场配置能够有利地影响过滤特性。

  在实施方式中,过滤介质包括具有处于80和160 g/m2之间的单位面积重量的纺粘型无纺布材料。特别是根据DIN 29073-1来测量所谓的克重(Grammatur)。优选地,单位面积重量能够处于90和110 g/m2之间。在其他实施方式中,单位面积重量被设定在80和100 g/m2之间,并且又在其他实施方式中单位面积重量被设定在110和150 g/m2之间。

  在实施方式中,纺粘型无纺布材料尤其具有大于170mN、优选大于180mN并且进一步优选大于200mN的弯曲刚度。弯曲刚度的测量尤其根据DIN 53121根据梁式方法(Balkenmethode)用改动过的15°的弯曲角度来进行。通过将优选以圆形分段构型构成的多组分纤维优选用作部分地、优选主要地未分割的并且经过热固化的双组分纤维这种方式,产生过滤介质的良好的弯曲刚度并且同时产生良好的透气度,其中所述良好的弯曲刚度简化了比如在过滤元件中的进一步处理。

  在实施方式中,过滤介质此外能够包括熔喷材料(Schmelzblasmaterial)。根据本发明的纺粘型无纺布比如能够用作用于熔喷材料、也就是熔喷无纺布的载体并且与其一起构成多层的过滤介质。能够考虑熔喷无纺布层和纺粘型无纺布层的不同组合。

  在根据本发明的过滤介质的一种实施方式中,纺粘型无纺布材料设有至少部分地、优选大部分未分割的圆形分段的多组分纤维、优选双组分纤维,所述双组分纤维具有极细纤维层、尤其是具有纳米纤维层、也就是平均的纤维直径小于1μm的层。

  当然能够考虑另外的具有根据本发明的纺粘型无纺布与熔喷层和极细纤维层的组合的实施方式。

  此外,可能的是,过滤介质包括吸附剂颗粒、例如活性炭或其他吸附剂材料,以用于过滤或吸附挥发性的物质。过滤介质就这一点而言适合用于从有待过滤的空气中除去烃。

  尤其能够将活性炭施加到根据本发明的纺粘型无纺布上并且能够用另一个层、比如熔喷无纺布或者也用粘合线或粘合点来固定。这样的层能够用另外的层、比如一种或多种熔喷无纺布或者也用一种或多种纺粘型无纺布来覆盖。

  过滤介质:材料成分

  在过滤介质的实施方式中,第一塑料组分和/或第二塑料组分由聚丙烯构成。有利的是,第一塑料组分具有第一熔点,并且第二塑料组分具有不同的第二熔点。然后,第一熔点优选高于第二熔点,并且在第一和第二熔点之间存在至少8K的差。优选地,熔点中的差至少为10K、并且进一步优选至少为15K。

  通过相对于彼此来设定熔点这种方式,能够实现塑料组分之间以及因此圆形分段之间沿着多组分纤维的长度的有利的附着性的连接,并且在制造根据本发明的纺粘型无纺布或者根据本发明的过滤介质时能够实现多组分纤维彼此间的良好的连接或交联。在制造过程期间在存在热负荷时、比如在固化时也应该保持圆的、圆形的纤维形状。

  在实施方式中,第一塑料组分的质量份额处于60与80%之间、优选处于65与75%之间。通过塑料组分的质量份额的变化,能够确定多组分纤维的机械特性。当然,塑料组分也能够包括多种塑料材料、例如多种热塑性材料的混合物和共混物。

  在过滤介质的实施方式中,第一塑料组分和/或第二塑料组分具有第一份额的第一热塑性材料和第二份额的第二热塑性材料,其中第一热塑性材料具有第一熔点并且第二热塑性材料具有第二熔点。通过对于第一和第二热塑性材料的份额的选择,可以设定用于塑料组分的所产生的熔点或其他特性、比如粘度。因此,纺丝过程中的制造变得容易。

  在过滤介质的实施方式中,不同的多组分纤维的尤其两种塑料组分之一彼此部分地熔合,以用于使纺粘型无纺布材料固化。比如可能的是,纤维内部的具有较低熔点的塑料组分能够在热固化时熔化并且使纤维彼此附着并且因此构成纤维网络。

  在实施方式中,第一热塑性材料是聚丙烯均聚物。然后,第二热塑性材料尤其能够是茂金属聚丙烯(Metallocen-Polypropylen)。此外能够考虑,第一或第二热塑性材料是共聚丙烯。

  在实施方式中,面状的纺粘型无纺布材料在相应的10cm2的面积范围内具有自支撑的刚度。纺粘型无纺布材料在此特别是经过了热硬化。“自支撑”是指,10cm2的面积在自重下不会下垂、下弯或折断。

  过滤介质:过滤特性

  在实施例中,过滤介质的纺粘型无纺布材料在200 Pa的情况下具有处于500 l /m2s与600l/m2s之间的透气度。透气度在此尤其根据EN ISO 9237来测量。

  在实施方式中,纺粘型无纺布材料在0.3μm的情况下具有大于10%的NaCl阻挡能力。在实施方式中,实现大于30%并且优选大于40%的NaCl阻挡能力。在特别优选的实施方式中,纺粘型无纺布材料具有大于50%的NaCl阻挡能力。阻挡能力比如根据DIN 71460-1来测定。

  但是也能够比如作为过滤介质中的载体材料来提供纺粘型无纺布,对于纺粘型无纺布来说NaCl阻挡能力小于10%。

  在实施方式中,纺粘型无纺布材料在50 Pa的压差上升的情况下具有大于20 g/m2、优选大于30 g/m2的灰尘储存容量。此外在实施方式中,能够在50 Pa的压差上升的情况下实现大于40 g/m2并且优选大于50 g/m2的灰尘储存容量。灰尘储存容量在此比如根据DIN71460-1来测定。

  尤其敞开的过滤介质能够被设立用于:将按照ISO 12103-1的测试灰尘的颗粒以相对于过滤介质面的0.10至0.30m/s过滤速度在大于3000 l/m2s(根据ISO 9237在200 Pa的情况下测定)的透气度的情况下从气流中除去。过滤特征值的获取比如能够根据DIN71460-1来进行。

  尤其高度分离的过滤介质能够被设立用于:将按照ISO 12103-1的测试灰尘的颗粒和按照DIN 71460-1的NaCl气溶胶颗粒以相对于过滤介质面的0.10至0.30m/s的过滤速度在大于600l/m2s(根据ISO 9237在200 Pa的情况下测定)的透气度的情况下从气流中除去。过滤特征值的获取比如能够根据DIN 71460-1来进行。

  过滤元件:构造

  在实施方式中,过滤元件包括如前面或在下面进一步描述的纺粘型无纺布材料,其至少部分地由具有至少一种第一塑料组分和一种第二塑料组分的、圆形分段的多组分纤维构成,其中多组分纤维的份额至少为50%、优选为70%、进一步优选为80%,对于所述多组分纤维来说圆形分段在多组分纤维的内部的分段界限上沿着其长度延展范围彼此连接。

  在另一种实施方式中,圆形分段的多组分纤维的、在纺粘型无纺布材料中的份额超过50%、优选超过80%。

  特别地,过滤元件能够具有如下过滤介质,所述过滤介质则具有如前面或下面所描述的纺粘型无纺布材料。过滤介质优选锯齿形地被折叠成折叠包。通过锯齿形的折叠部,在总体上扩大了在折叠包中安置的过滤面。

  通过纺粘型无纺布材料的、特别是通过分段式-饼-纤维的式样的在最大程度上未分割的多组分纤维产生的机械特性,能够产生能够较好地操纵和处理的折叠包。

  在过滤元件的实施方式中,所述过滤元件在折叠包的对置的折叠轮廓上具有侧带。此外,能够设置被安置在折叠包的对置的端部折叠部上的顶带。由于所使用的纤维和因此得到的稳定性、像比如过滤介质的刚度和分离效率,也能够形成没有端部折叠加固部或顶带的过滤元件。因此,提供一种简单的并且能够廉价地制造的过滤元件。

  过滤元件比如包括所提出的作为过滤介质或者过滤材料的纺粘型无纺布材料以及一个或多个稳定元件、特别是侧带和/或顶带(也被称为端带),其至少局部地使过滤介质稳定,以用于尤其在过滤运行中维持其形状。稳定元件尤其能够-也材料一体地-构成封闭的或敞开的框架,该框架包围着过滤介质。

  作为过滤介质的替代方案或补充方案,稳定元件、比如在这一点上所提到的侧带和/或顶带能够具有纺粘型无纺布材料。此外,作为替代方案或补充方案,根据本发明的过滤元件的其他装置组成部分也还能够具有纺粘型无纺布材料。

  稳定元件能够在边缘侧材料锁合地与过滤介质相连接、尤其是粘合或者焊接在一起。为此,能够对稳定元件进行加热并且将过滤介质压入到经过加热的材料中。作为替代方案,稳定元件能够被注塑成型到过滤介质上。此外,粘合物质能够用作添加物质。稳定元件本身能够由与过滤介质相同的材料制成。作为替代方案,稳定元件能够构造为塑料注塑构件。稳定元件能够是刚性的或柔性的。

  此外,过滤元件能够具有密封件,该密封件相对于过滤元件的净化侧对配属于过滤元件的原始侧(Rohseite)进行密封。密封件能够构造为与过滤元件的一个或多个稳定元件相同的构件。作为替代方案,密封件能够构造为附加构件。因此,密封件比如能够被安置在过滤介质、一个或多个稳定元件、过滤元件或过滤容纳部上。

  过滤介质能够被折叠或者也仅仅构造为波浪形。作为折叠部,比如已知的锯齿形M或W折叠部。过滤介质能够被压花并且随后能够在构造折叠棱边的情况下在压花边缘处棱边清晰地被折叠。纺粘型无纺布的、相应地成形的面状的材料薄片用作原材料。另外,过滤介质能够额外地被毡合或者被针刺。过滤介质除了纺粘型无纺布材料之外也能够具有天然纤维、比如棉花或者比如由聚酯、聚苯硫醚或聚四氟乙烯构成的合成纤维。相应的纤维能够在处理时沿着、倾斜于和/或横向于机器方向来定向。

  此外,过滤介质能够具有抗微生物的和/或抗过敏的作用。作为抗微生物的材料比如考虑吡啶硫酮锌或纳米银,作为抗过敏的材料比如考虑多酚。

  过滤元件:应用

  相应的过滤元件用于对流体、也就是气态的和/或液态的介质、比如空气进行过滤。在这里,气态的介质或空气也包括气体-或空气-固体混合物和/或气体-或空气-液体混合物。比如空调设备能够具有所述过滤元件。

  在实施方式中,过滤元件是用于机动车的内部空间空气过滤元件。过滤元件在此通常是在特定的应用寿命之后更换的更换件。过滤介质的在过滤特性和机械特性方面的有利的特性允许在高的过滤效率的情况下实现使用或者使用期限的延长。

  过滤元件或过滤组件能够用在客车、卡车、建筑机械、船只、轨道车辆、飞机中并且通常用在空调技术、特别是用在加热空调设备、家用器具、办公设备、像比如计算机、打印机或复印机中、用在燃料电池或建筑物技术中。这些汽车或车辆能够用电来运行并且/或者借助于燃料(特别是汽油或柴油)来运行。由建筑物技术看来,尤其考虑用于对空气进行处理的固定的或者也可移动的设备。对于内燃机来说,不过也对压缩机来说,也能够不仅为燃烧用空气而且为有待压缩的空气用所述过滤元件对吸入的空气进行净化。

  过滤元件:形状

  过滤元件比如能够具有外部的边界面,所述外部的边界面包围着平行六面体形的体积。在此,折叠包的折叠棱边通常指向最大的边界面,并且折叠部高度或者折叠深度确定了其余的边界面的尺寸。

  在实施例中,两个尤其是最大的边界面分别具有处于0.05与0.066m2之间的面积。例如,最大的边界面的长度在290和295mm之间,并且宽度为196到201mm。在另外的实施方式中,折叠包具有处于0.053与0.062m2之间的上边界面。在另外的实施方式中,处于0.056和0.06m2之间的面积也是可能的。

  相应的尺寸能够借助于过滤介质有利地构造为锯齿形折叠的结构,从而实现相应所需要的过滤面积。由于过滤介质具有良好的过滤特性以及良好的机械特性并且其具有由主要地未分割的多组分纤维构成的纺粘型无纺布材料,相对于常规的过滤介质原则上能够在相同的过滤效率的情况下降低面积。这实现了材料的节省。

  在实施方式中,过滤元件具有面积在0.458和0.472m2之间的过滤介质。这个面积优选处于0.462和0.47m2之间,该面积能够通过在折叠包内部的锯齿形的折叠来布置,其中所述折叠包具有其预先给定的边界面。在另外的实施方式中,过滤介质具有处于0.464和0.468m2之间的面积。折叠包的折叠部通常横向于机器方向来布置。折叠包然后比如能够沿着机器方向具有处于285和300mm之间的长度并且包括38与46个之间的折叠部。折叠部高度比如在25和31mm之间。如此尺寸设计的过滤元件在其配备了由多组分纤维构成的过滤介质时显示出特别好的分离效率。

  制作方法

  根据本发明的纺粘型无纺布能够制造如下。借助于至少一块喷丝板(Spinnerette)至少对多组分纤维、特别是双组分纤维进行喷纺(erspinnen),其特别是具有分段的、也即分段式-饼-构型。多组分纤维也能够与其他纤维一起作为纤维的混合物来喷纺。随后,借助于至少一个冷却装置对多组分纤维进行冷却、将纤维拉伸并且在落布筛带上落布成无纺布幅面(Vliesbahn)。对无纺布幅面进行热流体固化,其中在此面状地向无纺布幅面加载热流体,并且其中额外地在加载热流体时面状地将压力施加到无纺布幅面上。

  在这种情况下,优选在第一固化阶段中在落布筛带上面状地向无纺布幅面加载热空气。在此之后或者在落布筛带上进行落布之后,在第二固化阶段中在双带式炉中面状地向无纺布幅面加载热空气,其中额外地并且同时面状地将压力施加到无纺布幅面上。用处于5与15 Pa之间的压力来面状地将压力施加到无纺布幅面上。

  优选地,用多组分纤维或者用双组分纤维来工作,对于所述多组分纤维或者双组分纤维来说一种组分构成全部纤维的50重量份%以上、优选60重量份%以上,并且其中这种组分优选由聚烯烃构成并且非常优选由聚丙烯构成。

  落布筛带上的首次面状的热流体固化能够作为预固化在流通炉(Durchström-Ofen)中进行。在此用如下流体温度来工作,所述流体温度低于纤维的最高熔点的组分的熔点并且对于所述流体温度来说至少一种较低熔点的组分-对于双组分纤维来说双组分纤维的较低熔点的组分-熔化或者熔融。因此,这些纤维在接触部位处与相邻的纤维相连接。通过这种方式产生能输送的无纺布幅面复合材料,该无纺布幅面复合材料然后被输送给第二固化阶段。在第一固化阶段中或者在首次热流体固化中,热流体、尤其是热空气以1至3m/s的流速流向无纺布幅面。

  在第二固化阶段中在双带式炉中,对无纺布幅面进行最终固化和校准。为此,无纺布幅面被夹紧在两条环绕的连续带或筛带之间并且更确切地说优选被夹紧在传送带和布置在其上方的高度可调的校准带之间。借助于两条筛带来面状地将压力施加到无纺布幅面上,该无纺布幅面在此或者同时由热流体或由热空气贯穿流过。在第二固化阶段中,温度低于纤维的最高熔点的组分的熔点。在此,纤维的至少一种较低熔点的组分适宜地-对于双组分纤维来说为较低熔点的组分-熔化或熔融。在双带式炉中热空气以1至3m/s的流速流向无纺布幅面。用于首次热流体固化和/或用于第二次热流体固化的热空气的温度至少为100℃、优选为120至160℃。

  在第二固化阶段之后或者在第二次热空气固化之后,能够给无纺布幅面充电。在将无纺布幅面冷却之后,在第二次热流体固化的范围内进行充电。无纺布幅面的充电通过使无纺布幅面从静电场中穿过这种方式来进行,其中用于给无纺布幅面充电的充电装置具有两到三根分别具有30kV的充电棒。用于给无纺布材料进行静电充电的方法和装置在US5,401,446中得到说明,在这里要全面地参照该专利文件(“以引用方式纳入、incorporation by reference”)。US 5,401,446的图1至4的其中所示出的并且所描述的装置在所述方法的实施方式中用于对多组分纤维进行充电。

  对于用纺粘(Spunbond)方法制造的纺粘型无纺布来说,纤维用喷丝板喷纺成连续长丝。“纤维”这个概念在此也能够相应地被“连续长丝”或“长丝”所取代。

  原则上,也能够使用双组分长丝或多组分长丝的不同构型、也就是分段式-饼-构型、芯-外皮构型和/或并列构型的混合物。多组分长丝的塑料组分或双组分长丝的两种塑料组分在此适宜地通常具有不同的熔点。

  对于多组分长丝或双组分长丝来说,一种组分构成全部长丝的50重量份%以上、优选55重量份%以上、优选60重量份%以上并且非常优选65-75重量份%以上。

  多组分长丝或双组分长丝中的至少一种组分、优选两种或所有组分由聚烯烃构成。这种聚烯烃适宜地是聚丙烯。聚烯烃共混物也能够用于连续长丝的组分。“聚烯烃”和“聚丙烯”这些概念也包括聚烯烃或聚丙烯的相应的共混物或者也包括聚烯烃或聚丙烯的共聚物。

  如此生产的纺粘型无纺布或无纺布幅面具有处于10和1000 g/m2、优选处于40和250 g/m2之间的单位面积重量。

  根据本发明生产的纺粘型无纺布能够是由多个层构成的层压材料的组成部分,其中至少一个层或所述层的一部分同样由纺粘型无纺布或无纺布幅面构成。在这里,比如能够使用熔喷-无纺布。根据一种实施变型方案,层压材料或层聚集体能够关于其厚度延展范围具有纤维直径的或长丝直径的梯度。这样的层压材料或层聚集体尤其能够借助于多个先后布置的纺丝条(Spinnbalken)来生产。

  在所述方法的实施方式中,第一塑料组分具有第一熔点,并且第二塑料组分具有第二熔点。第一熔点在此优选高于第二熔点,并且在第一和第二熔点之间存在着至少5K的差。优选地,该差异至少为10K或者更加优选至少为12K。通过对于熔点的设定,能够实现所纺出的长丝和所落布的长丝的固化。

  在制造方法的实施方式中,第一和第二原材料彼此分割地熔化并且被输送给具有喷嘴开口的纺丝条。然后,能够如此布置喷嘴开口,使得分段的长丝由第一和第二塑料组分所构成。

  在所述方法的一种变型方案中,使用多个具有喷嘴开口的纺丝条。

  在执行所述方法时,能够借助于初级空气输送机构来将长丝拉伸,借助于次级空气输送机构使其涡流变形(verwirbeln)并且将其尤其在筛带上落布成纺丝(Gespinst)。

  应用

  此外,提出前面或者下面所描述的过滤介质或纺粘型无纺布材料的应用。就这点而言,将过滤介质或过滤元件用于对载有颗粒的气流进行过滤。载有颗粒的气流在此尤其能够是是用于机动车的内部空间的输入空气。

  在实施方式中,过滤介质用在用于机动车的内部空间空气过滤器中。

  为所提出的过滤介质和纺粘型无纺布所描述的实施方式和特征适用于所提出的制造方法并且反之亦然。

  本发明的另外可能的实施方案也包括在前面或者在下面关于实施例所描述的特征或实施方式的未明确提到的组合。在此本领域的技术人员也会将单个方面作为改进方案或补充方案添加到本发明的相应的基本形式中。

  具有根据本发明的纺粘型无纺布材料的其他的物件:

  根据本发明的纺粘型无纺布具有相对小的密度并且特征还在于优异的刚度或强度并且具有出色的渗透性。所产生的无纺布幅面或纺粘型无纺布具有有利小的磨损并且显示出最佳的弹性。根据本发明所制得的无纺布或者纺粘型无纺布具有最佳的隔绝特性并且特别是在密度为50至500kg/m3的情况下显示出相对小的热传导,同时保持不会因此变更少的充足的机械抵抗力。这种无纺布或纺粘型无纺布因此出色地适合作为用于建筑区、机动车、家庭用具、冷却袋、微波炉托盘或者用于热饮或冷饮等的容器的隔绝材料或者隔绝材料的组分。根据本发明产生的无纺布的其他优点是其简单的可折叠性以及其有利的防音特性。由于最佳的机械特性以及基于无纺布的根据本发明能实现的刚度,所述无纺布能够也有利地用于包装或者作为包装的组成部分进行使用以及作为储藏箱及类似物的组分得到使用。基于纺粘型无纺布材料的在此详细阐释的机械特性,该纺粘型无纺布材料也特别良好地适用于,保护敏感的物件免受损伤或者适合用作用于坚硬的包装件的中间层。在此,此外也能够将根据本发明制得的无纺布有利地用作层压件(Laminate)的组成部分。这种层压件例如是薄膜-无纺布-层压件或者类似的层压件。此外值得一提的是,无纺布在本发明的范围内能够用相对均匀的结构来产生并且因此也能够简单地进行压印。这有利于其应用于包装等。总计而言可以确定,根据本发明产生的无纺布或纺粘型无纺布的特征在于多种应用或使用可能性。

  此外,将纺粘型无纺布材料应用于轻量化构造中是可能的且有意义的,例如作为嵌入到力流中的元件,因为纺粘型无纺布材料在相对小的密度下具有优异的刚度或强度。

  本发明的另外有利的设计方案和方面是本发明的从属权利要求及下面所描述的实施例的主题。接下来借助于优选的实施方式参照附图对本发明进行详细解释。

  附图说明

  在此示出:

  图1示出了用于由纺粘型无纺布材料构成的过滤介质的实施例的示意图;

  图2示出了用于用在过滤介质中的多组分纤维的实施例的示意性的透视图;

  图3A到图3C示出了用于多组分纤维的其他实施例的示意性的横截面视图;

  图4A到图4C示出了来自纺粘型无纺布材料的实施例的截取部分的扫描电子显微照片;

  图5示出了用于对多组分纤维的粗糙深度进行解释的图表;

  图6示出了用于部分分割的多组分纤维的实施例的示意图;

  图7示出了用于由圆形分段的长丝来制造纺丝的实施例的方法步骤的示意图;

  图8示出了用于借助于如在图7中所描述的一样的纺丝来制造过滤介质的实施例的方法步骤的示意图;

  图9示出了用于多层过滤介质的实施例的示意性的剖视图;

  图10示出了用于多层过滤介质的另一种实施例的示意性的剖视图;

  图11示出了用于由过滤介质构成的折叠包的实施例的透视图;

  图12示出了具有过滤组件的普通机动车的示意图;

  图13示出了图12的过滤组件的透视图,所述过滤组件包括过滤壳体连同被容纳在其中的内部空间过滤器;

  图14示出了图13的内部空间过滤器的透视图,所述内部空间过滤器包括框架和折叠包;并且

  图15示出了用于具有不同的过滤介质的过滤元件的压差曲线。

  在附图中只要没有作出相反的说明,相同的附图标记就表示相同的或功能相同的元件。

  具体实施方式

  由多组分纤维构成的作为过滤介质的纺粘型无纺布材料

  图1示出了用于由纺粘型无纺布材料构成的过滤介质的实施例的示意图。无纺布是由纤维构成的构型物(Gebilde),所述纤维被组合成无纺布或纤维层或纤维纱(Faserflor)并且彼此连接。人们也谈及所谓的无纺布的材料,因为如在织物或其他的、尤其是纺织材料中一样在无纺布中通常没有进行纤维的交叉或交织。在纺粘型无纺布中,特别是也被称为长丝的连续纤维被组合成无纺布,这在图1中通过纤维1的不规则的布置来绘示出来。与已知的短纤维无纺布相比,所提出的无纺布10如在图1中所绘示的一样在用作过滤介质时具有优点。

  在喷丝过程(Spinnblasprozess)或纺粘型无纺布方法中,通过熔融聚合物并且通过喷嘴系统将其纺成连续长丝这种方式来生产无纺布10。然后将这些连续长丝暴露在气流中,该气流使纤维或长丝涡流变形。随后,将其落布成纺丝。可选随后能够使用固化方法,从而产生例如用于过滤气流中的颗粒的、面状的材料。

  在图1中所示出的无纺布材料10包括分段的连续纤维。也就是说,能够被称为多组分纤维或聚组分纤维的相应的纤维由第一和第二塑料组分所构成。在制造过程中,液态的塑料组分分别通过喷嘴或孔来引导并且被合并成单根的连续纤维。

  在图2中绘示出用于多组分纤维1的示例。在图2的示意图中可以看出纤维1,该纤维沿着其纵向延展范围Z具有外周面7。在图2中,纤维1被理想化为圆柱体。在实际上,如图1所示,纤维1可能具有不规则的弯曲处和弯曲部。

  在图2中,能够在端面看出多组分纤维1的横截面。可以看到沿着纤维1的长度Z延伸的第一圆形分段2以及同样沿着长度Z延伸的第二分段3。分段2由第一塑料组分构成,并且用点线示出的分段3由第二塑料组分构成。通过喷丝方法(Spinnblasverfahren)中的制造的式样,熔融的塑料组分作为连续长丝被组合成多组分纤维1。在图2的示例中存在着六个分段,这些分段在横截面中以饼块的式样来布置。人们也谈及所谓的分段式-饼-纤维。

  两个塑料组分2、3下面也被称为分段,它们在侧面彼此并排并且彼此附着。沿着长度延展范围Z,在两个塑料组分或分段2、3之间产生外部的分段界限6。由于多组分纤维1构造为实心材料,因此在分段2、3之间也产生内部的分段界限4。也能够考虑多组分纤维的其他几何形状。除了圆形分段之外,也能够考虑作为具有附加的塑料组分或者纤维内部的圆形分段的塑料组分之一的芯-外皮-结构的实施方式或者也能够考虑具有圆形分段的纤维,其在内部具有空腔但是具有在外部的外周面上存在的外部的分段界限。

  图3通过示范性地示出了另外的实施例的示意性的横剖视图。在图3A中以横截面示出了如图2所示的多组分纤维1的横截面。在横截面中又可以看出3个由第一塑料材料构成的(饼式)分段2和3个由第二塑料材料构成的第二分段3。在此,成分能够相同。纤维1的圆周用5来表示。在图3A中,就这点而言六个分段用六条外部的分界线6绘示出来。其中为简明起见也仅仅其中一个配设了附图标记。也能够提供具有其它的分段式的划分结构的多组分纤维。例如,能够提供并排的分段,从而在所产生的外周面上产生外部的分段界限。

  图3B以横截面示出了具有四个分段2、3的多组分纤维1'。在制造中,例如四个喷嘴在纺丝条中如此组合,从而形成具有相应的横截面的纤维。

  在图3C中,还以横截面绘示出另一种多组分纤维1''。多组分纤维1''具有八个分段2、3并且因此也具有八个外部的分段界限6。纤维的直径用D表示。多组分纤维1''具有比如10μm的直径。在已知的纺粘型无纺布材料中,在制造连续长丝之后将分段2、3分割,以用于产生更小或更细的纤维。这在这里所提出的无纺布材料中是不希望的并且因此宁愿或甚至尽可能地加以避免。在图1中所示出的无纺布材料10中,纤维保留其分段的成分,也就是说纤维基本上未被分割。

  在图4A至4C中示出了这样的用作过滤介质的纺粘型无纺布材料的截取部分的扫描电子显微照片。在图4中所示出的纤维的、在区域I中的塑料组分两者均由设有较低可熔性添加物的热塑性聚烯烃构成。在图4A的示例中,在所标记的纤维上可以在横截面中看出分段2、3。该图示基本上对应于如在图3C中所绘示的一样的示意图,其中在这里分段2小于分段3。在图4A中总共存在并且可以看出16个分段。沿着相应的圆周面的纵向延伸部看到处于纤维1的外部的分段界限6上的凹槽6'。纤维的直径D约为30μm。在图4A中所绘示出的纤维1被固化成纺粘型无纺布材料。也就是说,以喷丝方法来落布的纺丝如此经过了热处理,从而在分离的纤维之间的分界点8或者贴靠面上这些纤维彼此熔合在一起。这在图4A中用箭头8绘示出来。特别是在下面所标记的区域II中可以看出,两个彼此贴靠的纤维或分段如何熔合在彼此上面。

  因此,用于制备的热塑性聚丙烯材料如此设有添加物、例如聚丙烯茂金属均聚物,其熔点低于基础丙烯。例如,能够使用可从Total Research&Technology,Feluy处获得的聚丙烯PPH 9099,它是均聚物,并且作为添加物能够使用可从同一制造商处在名称Lumicene MR 2001下获得的聚丙烯。为了设定熔点,也能够考虑使用聚丙烯共聚物、例如可从公司LyondellBasell Industries Holdings B.V.处获得的Adflex Z 101 H。

  能够在纤维上实施动态的差量热的研究,以用于检测例如两个不同的熔点。在相应的、也称为DDK分析或DSC分析(差异扫描量热)的研究中进行热分析,以用于测量试样在加热、冷却时或者在等温过程中所排出或者所吸收的热量。试样例如是一定量的纺粘型无纺布材料。借助于按照DIN EN ISO 11357-1的DDK分析,能够检测聚合物混合物的多个熔点或熔融温度。

  因为相应的热塑性材料用作塑料组分,所以如在图4A至4C中所示出的一样的纺粘型无纺布材料首先能够容易地纺纱并且随后固化。图4B作为REM(扫描电子显微镜)照片示出了另一种纺粘型无纺布。纤维的直径D在此小于图4a中所示的直径并且为大约10至15μm。在所标记的区域III中,可以看到连续纤维中的三根连续纤维如何附着在彼此上面并且尽管如此完全没有分割。通过材料选择和制造来实现纤维尽可能不分割。在图4B中同样可以看出作为凹槽6'来呈现的、沿着纤维1延伸的外部的分段界限。

  图4C示出了具有还更细的多组分纤维1的无纺布材料的另一个截取部分。在图4C中也可以看到,纤维1如何通过热作用彼此固化在一起。也就是说,在纤维1之间的边界面处材料彼此熔合在一起。

  与由分割的多组分纤维构成的无纺布材料相比,这里所提出的多组分纤维具有相对光滑的表面。然而,例如由于在外周面上的热处理通过分段之间的材料过渡而产生凹槽。沿着相应的多组分纤维1的圆周5(参见图C),通过凹槽6'而产生一定的粗糙度。这一点在图5中示意性地绘示出来。

  在图5中示出了如下图表,在该图表中在x轴上绘示出单个的多组分纤维的圆周U并且在y轴上绘示出相应的半径r。半径r在外部的分段界限6的位置处具有最小值并且有别于平均半径D/2。就这点而言能够沿着纤维的相应的圆周来给出粗糙度。

  一种可能的、用于外周面的沿着圆周线的粗糙度或平滑度的量度是平均粗糙深度Rz。在所研究的多组分纤维中,平均粗糙深度Rz小于2μm。例如,平均粗糙深度Rz能够根据ISO 4287/1来获取。在此,比如将纤维的圆周线视为测量段。然后将圆周分成七个单个测量段,其中当中五个测量段被选择得一样大。对于这些单个测量段中的每个来说,在轮廓的圆周上获取最大值和最小值之间的差。

  部分分割的多组分纤维

  在图5中通过半径的最小值和最大值会产生相应的最小值和最大值。而后为这些所获取的单个粗糙深度形成平均值。由于多组分纤维1中的外周面7的相对光滑的表面,这种平均的粗糙深度相当小。在能够用作过滤介质的纺粘型无纺布材料中(参见图1),多组分纤维优选是未分割的并且具有相当光滑的圆周线或外周面。

  圆形分段的或者也以其它方式分段的多组分纤维的已知的应用要求将其分割成分段,以用于实现更小的纤维单元。这例如通过水射流影响来进行。人们也谈及相应的分割部分纤维的流体动力学上的针刺。通常,如在US 2002/0013111 A1中所解释的那样,为此也使用特定的用于不同分段的聚合物材料,所述聚合物材料在纺丝过程之后能够容易地分割。例如,已知具有芳族或聚乳酸份额的聚酯材料。

  本申请人的研究已经表明,热塑性聚合物材料、例如聚烯烃以及特别是聚丙烯特别适用于生产以下多组分纤维,所述多组分纤维较少被分割并且相对于已知的分割方法特别有抵抗力。在图4A至4C中已经可以看出,甚至在热固化的状态下多组分纤维也具有连续的分段。优选地,部分地被分割的纤维的份额很小。

  在图6中例如示意性地绘示出纤维。深色曲线代表着多组分纤维1的彼此紧挨的分段2、3。多组分纤维1的纵向延展范围用Z来表示。在长度范围Z1中可以看出,分段2/3附着在彼此上面并且未被分割。这些分段用2/3来示出。由于在制造过程中或在无纺布材料的进一步的加工过程中的影响,纤维可能原则上分割。这意味着形成了一个个松脱地从其余的分段上散线(ausfransen)的分段。这在区段Z2中用2'/3'来表示。

  借助于图6的示例,作为一方面用于纤维的分割或者另一方面用于纤维的未分割的长度份额的量度,能够选择区段Z1和区段Z2之间的比例。如果假设被研究的纤维的总长度为Z1+Z2,则产生多组分纤维1的数值为Z1/(Z1+Z2)的长度份额,对于该长度份额来说多组分纤维的分段2、3没有分割或者没有彼此隔开。在图6的示例中,看到约60%的长度份额是未被分割。相反,在图6中绘示出来的多组分纤维1的长度份额-对于该长度份额来说纤维的圆形分段2'/3'彼此分割-约为40%。优选的是以下过滤介质,对于所述过滤介质来说纺粘型无纺布材料由尽可能多的未分割的多组分纤维所构成。

  一根或者多根未分割的多组分纤维的长度份额的相应的测定例如能够通过面状的纺粘型无纺布材料的、预先给定的截取部分、例如1mm2或1cm2的试样来进行。

  一种作为替代方案的、用于确定由多组分纤维构成的纺粘型无纺布材料中的分割份额的可行方案能够是试样中的未分割的多组分纤维的份额。例如,图4A至4C中的、在截取部分中所示出的纺粘型无纺布材料在实际上完全由未分割的多组分纤维所构成。如果像比如在图6的纤维1的长度范围Z2中的情况那样多个分段脱开,则能够将多组分纤维分类为“分割的”。例如,在纺粘型无纺布材料的体积区段或面积区段中,可以计算具有被分解或被分割的分段的多组分纤维的份额。这优选不超过50%。

  纺粘型无纺布材料中的未分割的多组分纤维出现得越多,过滤特性就越好。所期望的是尽可能高份额的多组分纤维,对于所述多组分纤维来说分段沿着其分段界限沿着长度延展范围彼此连接。

  纺粘型无纺布材料的制造方法中的步骤

  图7和8示意性地示出了用于由纺粘型无纺布材料构成的过滤介质的制造方法中的方法步骤。在图7中,在此示出了步骤,以用于由第一和第二塑料组分来制造纺丝,并且在图8中绘示出了用于由纺丝构造固化的过滤介质的过程。

  在第一步骤中,提供用于第一塑料组分和第二塑料组分的原材料。这在图7中通过方法步骤S1和S2绘示出来。在下面所绘示的用于制造方法的实施例中,第一组分和第二组分具有不同的成分。例如,第一塑料组分的原材料是热塑性聚烯烃。可从TOTAL公司获得的聚丙烯PPH 9099已经证实是合适的。PPH 9099是具有165℃的熔点的均聚物聚丙烯。可能的热塑性聚烯烃AM、MB、MC的其他特性在本表中给出。

  

  表格1。

  如此选择第二组分的原材料,使得其具有较低的熔点。为此,例如能够使用多个份额的热塑性聚烯烃。由可以从TOTAL公司在下面被称为MR2001的名称Lumicene MR 2001下面获得的聚丙烯构成的混合物已经证实是合适的。熔点为151℃。MR 2001是由聚丙烯构成的茂金属均聚物。能够给第二组分添加另一种具有142℃的熔点的聚丙烯,像比如可以从LyondellBasell获得的下面被称为Adflex的Adflex Z 101 H。第一组分的原材料的质量份额相对于第二组分的原材料的质量份额的比例比如是70%比30%。对于由唯一一种热塑性材料构成的第一组分、比如前面提到的PPH 9099来说,也能够说是基础材料。

  第二组分的原材料中的MR 2001的份额与Adflex Z 101 H的份额之间的质量比例比如约75%比25%。在此,能够通过热塑性材料的相应的粒料的混合来制造原材料。

  在步骤S1和S2中相应地计量第一和第二组分的原材料并且在步骤S3中将其输送给挤出装置。熔化的原材料借助于挤出机在步骤S3中输送给具有相应的喷嘴的纺丝条,以用于构成分段几何形状。在此,过滤器和泵装置能够可选地存在于相应的液化的热塑性聚合物的液流中。

  在步骤S4中执行纺粘(Spinnvlies)或喷丝过程,其中从喷嘴中产生具有圆形分段的结构的连续长丝。在步骤S4中,从纺丝过程中得到由第一和第二塑料组分构成的圆形分段的长丝。通过气流作用,将长丝拉伸并且使其涡流变形并且随后特别地是落布在筛带上。这一点在方法步骤S5、S6和S7中绘示出来。

  拉伸S5通过合适的初级空气输送机构来进行,并且涡流变形S6在制造过程中在后置的情况下通过次级空气来进行。由此在落布S7时产生由分段的长丝构成的纺丝,所述长丝也能够被称为多组分长丝。然后,所得到的纺丝具有处于1与2mm之间的厚度。

  在可选的步骤中能够对纺丝进行热预固化,其方法是,一方面通过落布筛或筛带来抽吸长丝,并且另一方面借助于比如热空气或者热作用来使其固化或预固化。可以将这种纺丝称为已经具有纺粘型无纺布材料特性的半成品。原则上,这种半成品已经能够用于对流体进行过滤。

  为了获得由圆形分段的多组分长丝构成的纺粘型无纺布材料的、也还更好的机械特性,要进行进一步的固化。这在图8中示意性地绘示出来。在粘结或者固化步骤S9中,将预固化的纺丝输送到间隔开的筛带、辊或轧辊之间并且同时使其暴露于比所述两种塑料组分中的至少一种塑料组分的熔化温度更高的温度下。例如,在使用先前在表格中列出的聚丙烯材料时能够以处于150和158℃之间的温度进行热粘结。然后,热固化的纺粘型无纺布材料具有例如0.5与1.5mm之间的厚度。厚度能够通过筛带或能加热的辊子或轧辊的间距来设定。

  在所提出的制造方法中,特别是没有使用用于进行流体动力学的固化、用于进行针刺或者用于进行化学的固化或粘结的装置。因此降低了纺粘型无纺布材料中的被分割的多组分纤维的份额。

  在随后的步骤S10中给固化的纺粘型无纺布材料充电。充电例如借助于丝形电极或棒形电极相对于滚轮(Laufrollen)来进行,通过所述滚轮来导引面状的且能卷起的纺粘型无纺布材料。为此,尤其能够使用如在US 5,401,446中所解释的一样的装置和充电方法。对此要全面地参照US 5,401,446(“以引用方式纳入、incorporation by reference”)。本申请人的研究已经表明,尤其像比如在US 5,401,446的图1中所示出的那样借助于两个先后连接的充电鼓和充电电极进行的逐级的充电是有利的。

  随后比如以卷的形式作为过滤介质来提供所获得的经过充电的纺粘型无纺布材料(步骤S11)。在纺粘型无纺布方法的整个制造过程中,多组分纤维保持未分割或在最大程度上未分割。在步骤S9中进行热固化时,例如仅仅来自原材料的一部分热塑性材料熔化并且导致不同的多组分纤维的彼此间的连接。

  现在特别是以卷的形式来提供由单层的纺粘型无纺布材料构成的面状的过滤介质。从面状的材料中,由于过滤特性、但是也由于在其弯曲刚度方面的机械的操纵性而可以获得高质量的过滤介质。

  过滤介质与对比无纺布的机械特性的比较

  本申请人已经用在商业上常用的过滤元件中经过处理的材料比如对根据所提出的方法制造的纺粘型无纺布材料的弯曲刚度进行了比较研究。在此对由制造商MANN+HUMMELGmbH公司所销售的型号CU 3054的过滤元件进行了研究。在以下表格中对测试无纺布与对比无纺布的弯曲刚度进行了对照。商业上常用的过滤元件部分地用来自不同制造商的过滤介质来制造。对比无纺布1、2和3基于商业上可得到的用于内部空间过滤器的过滤介质。

  

  表格2。

  在测试无纺布1中使用了两种塑料组分。在这种情况下使用了三种热塑性材料MA、MB和MC,其中选择了MA PPH 9099、MB MR2001和MC Adflex。第一塑料组分主要包含MA。第二塑料组分主要包含由MB和MC以比例3:1构成的混合物。总的来说,纤维中的质量比为:MA:70%,MB:22.5%以及MC:7.5%。借助于可从Reifenhäuser Reicofil公司获得的设备作为测试无纺布1来制造并且研究具有100 g/m2的克重或单位面积重量的纺粘型无纺布。对于106 g/m2的克重来说,纺粘型无纺布材料的厚度为1.14mm。测量在此根据DIN 29076-2或DIN 29073-1来进行。纤维中存在16个圆形分段。

  对比无纺布1能够用于制造商MANN+HUMMEL GmbH的商业上常用的过滤元件CU3054并且由具有125 g/m2的单位面积重量的聚丙烯制成并且具有1.25mm的厚度。

  对比无纺布2能够用于制造商MANN+HUMMEL GmbH的商业上常用的过滤元件CU3054并且由具有大约146.5 g/m2的单位面积重量的聚丙烯制成并且具有大约1.15mm的厚度。

  对比无纺布3能够用于制造商MANN+HUMMEL GmbH的商业上常用的过滤元件CU3054并且由具有大约105 g/m2的单位面积重量的双层聚酯/聚丙烯材料制成并且具有0.6mm的厚度。由聚酯构成的载体层设有由聚丙烯构成的熔喷层。

  可以看出,与要么基于喷丝无纺布(Spinnblasfliesen)要么基于多层材料的常规的对比介质相比,它们具有改善的弯曲刚度。这允许例如在由锯齿形折叠的过滤介质构成的过滤元件中进行特别好的进一步处理。

  过滤介质的可能的附加装备

  在图9中绘示出了另一种用于过滤介质11的实施方式。该实施方式包括例如由熔喷或熔喷材料构成的第一过滤层9,纺粘型无纺布材料10被施覆到所述熔喷或熔喷材料上,所述纺粘型无纺布材料主要由未分割的多组分纤维构成。

  为了进一步改进或者改变过滤特性,如图10所示,能够将吸附剂颗粒13埋入到过滤介质的层之中或之间。例如,过滤介质12具有由熔喷材料9构成的第一层和由所描述的纺粘型无纺布材料9'构成的第二层。在其之间,例如埋入由活性炭或其他吸附剂构成的吸附剂颗粒13。因此,例如在通过过滤介质12时,除了颗粒过滤之外也能够阻挡挥发性的烃。

  过滤介质的过滤特性

  本申请人已经生产了另外的测试无纺布并且对其特性进行了研究。在下面的表格3中列出了测试无纺布1至4的厚度、透气度、单位面积重量和弯曲刚度。

  

  表格3。

  对于测试无纺布2、3和4来说,使用与用于所述分段的两种塑料组分用的测试无纺布1相同的原材料。

  在表格4中列出了测试无纺布的过滤特性。

  

  表格4。

  折叠的过滤介质和过滤元件

  在下面的图11中,作为折叠包20示出了锯齿形折叠的介质。与之相应地,过滤介质10具有折叠部21,所述折叠部典型地横向于机器方向M来延伸。经折叠的过滤介质也称为折叠包20或褶皱(Plissee)。折叠部21能够通过沿着线条分明的折叠棱边22(也称为折叠部尖边)进行折叠或者通过过滤介质10的波状的设计来产生。相应的折叠部21能够通过两个折叠区段23来限定,所述两个折叠区段通过相应的折叠棱边22彼此连接。根据该实施例,折叠棱边22指向或者反向于在图11中通过箭头L所表示的流入方向。

  也能够进行如下一种折叠方式,对于该折叠方式来说折叠部21具有变化的高度H。此外,折叠部21之间的折叠间距能够变化,使得间距D1不等于间距D2。折叠包20能够构造为自支撑的结构,也就是说,在过滤运行中在按规定穿流时折叠部21的形状稳定。

  所使用的过滤介质10沿着机器方向M受到端部折叠部30、31的限制。在横向于机器方向的情况下,过滤介质10受到折叠部端棱边19、20(也称为折叠轮廓33)的限制。“折叠部端棱边”是指端面的折叠面,该折叠面在相应的折叠部22的相邻的折叠棱边33之间延伸。

  过滤介质10在俯视图中、也就是在其面状的延伸范围的平面E中能够具有矩形的构型。然而,也能够考虑三角形的、五边形或更多边形的、圆形的或椭圆形的构型。

  一种可能的应用情况是,将相应的过滤介质用在用于机动车的内部空间空气过滤器中。图12示出了具有空调设备15的机动车14,所述空调设备能够构造为加热空调设备。空调设备15吸收外部空气16并且将经过过滤的空气17输送给机动车14的客舱18(也称为乘客舱)。为此目的,空调设备15包括在图13中所示出的过滤组件。

  过滤组件24包括过滤壳体19,所述过滤壳体则具有尤其以能更换的方式被容纳在其中的内部空间过滤器32。在图14中更详细地示出了内部空间过滤器32。内部空间过滤器32具有被折叠成折叠包20的过滤介质(参见图11),所述过滤介质尤其在四周与框架25相连接。框架25比如能够包括侧带26、27和顶带28、29。

  特别是通过熔接、焊接(Verschweißen)或粘合,使得在图14中所示出的侧带26、27与折叠部端棱边33相连接并且使得顶带28、29与端部折叠部30、31相连接。侧带26、27以及顶带28、29能够一体地或者多构件地构成框架19。侧带26、27以及顶带28、29比如能够由特别柔韧的纤维材料制成或者被制造成尤其刚性的塑料注塑构件。特别地,框架19能够通过注塑成型到折叠包20上的方式来产生。

  在过滤运行中,如图11或13所示,过滤介质10由空气L垂直于其面状的延伸范围贯穿流过。空气L在此从内部空间空气过滤器8的原始侧RO流向其净化侧RE。

  为了确保原始侧与净化侧RO、RE之间的足够的密封,能够在内部空间过滤器32与过滤壳体19之间设置密封件。所述密封件比如能够被集成到框架25中。在这种情况下,框架25至少部分地由密封的材料构成。作为替代方案,所述密封件能够被设置为附加部件,比如被固定、尤其是被注塑成型在框架25上。

  在图14中示出的过滤元件32包围着具有边界面A1、A2、A3的平行六面体形的体积。最大的边界面A1对应于过滤元件32的流出侧或流入侧。

  折叠包的过滤特性

  本申请人已经进行了对比研究,在对比研究中将按照现有技术的过滤元件、也就是制造商MANN+HUMMEL GmbH的型号CU 3054的内部空间空气过滤元件与在几何方面相同地构成的过滤元件进行了比较。对比过滤元件和测试过滤元件具有如在图14中所示出的一样的形状。测试过滤元件在此配备有相应的、由多组分纤维根据在这里所提出的方法制造的纺粘型无纺布材料。纺粘型无纺布经过了固化并且经过了充电。为此,已经使用了三个电极组件,所述电极组件分别在电极和卷绕辊之间具有25-35kV的电压。相对于纺粘型无纺布的间距为大约20至40mm,并且沿着电极组件的运行速度在30与40m/min之间。而后对扁平的、作为卷装织物(Rollenware)存在的纺粘型无纺布进行了锯齿形折叠并且按照侧带和顶带给其配设了CU 3054。

  相应经过研究的过滤元件具有292±1.5mm的长度延展范围、198.5±1mm的宽度和30±1mm的高度。由此以所产生的折叠包中的总共42个折叠部产生折叠部高度H=28mm。折叠部间距D1=D2为7mm。因此,对于过滤元件的0.058m2的覆盖面积A1来说以0.466m2产生过滤面积(参见图9、14)。商业上常用的过滤元件能够以不同的阻挡能力来获得。对于商业上常用的对比过滤元件来说,使用由熔喷无纺布构成的过滤介质。作为替代方案,能够使用具有高的阻挡能力的、由聚酯和聚丙烯构成的双层材料。

  图15示出了由用于过滤等级D的测试包3和具有常规的过滤介质的商业上常用的过滤元件CU 3054的压力降测量值构成的曲线。在从100至600m3/min的整个体积流量范围内,具有由多组分纺粘型无纺布纤维构成的折叠包的过滤元件-所述多组分纺粘型无纺布纤维基本上以未分割的形式存在于过滤元件中(测试包3)-提供比按照现有技术的过滤介质(对比包3)更好的结果。

  从以下表格中可以看出,所提出的、由丙烯共混物构成的单层的纺粘型无纺布材料实现得到改进的分离程度和得到改进的压力降。所有测量均根据DIN 71460-1进行。

  表格5。

  就这点而言,由所提出的纺粘型无纺布材料制成的过滤元件优于已知的过滤元件材料。这尤其在过滤介质的弯曲刚度、阻挡能力和灰尘储存容量方面适用。对过滤介质和过滤元件的要求越高,所提出的、具有未分割的多组分纤维的纺粘型无纺布就越合适。

  附图标记列表

  1 多组分纤维

  2、3 分段/塑料组分

  4 内部的分段界限

  5 圆周

  6 外部的分段界限

  6' 纵向凹槽

  7 外周面

  8 连接部位

  9 熔喷材料

  10 纺粘型无纺布材料

  11 过滤介质

  12 过滤介质

  13 吸附剂颗粒

  14 机动车

  15 空调设备

  16 外部空气

  17 经过过滤的空气

  18 内部空间

  19 过滤壳体

  20 折叠包

  21 折叠部

  22 折叠棱边

  23 折叠区段

  24 过滤组件

  25 框架

  26 侧带

  27 侧带

  28 顶带

  29 顶带

  30 端部折叠部

  31 端部折叠部

  32 内部空间空气过滤器

  33 折叠轮廓

  D1、D2 折叠部间距

  A1、A2、A3 边界面

  E 平面

  H 折叠部高度

  L 气流

  M 机器方向

  U 圆周

  D 直径

  Z 长度延展范围

  RO 未净化空气区域

  RE 纯净空气区域。

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