DE102009010935A1 - Nonwoven composite for filter medium, comprises layers of support non-woven having fibers and/or filament, and/or further layers applied on the support layer, where a layer of microfibers and/or nanofibers is present on the support layer - Google Patents

Nonwoven composite for filter medium, comprises layers of support non-woven having fibers and/or filament, and/or further layers applied on the support layer, where a layer of microfibers and/or nanofibers is present on the support layer Download PDF

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Abstract

The nonwoven composite comprises layers of support non-woven having fibers and/or filament, and/or further layers applied on the support layer, where a layer of microfibers (M) and/or nanofibers with a diameter of less than 0.5 mu m is applied on the support layer with a diameter of less than 3 mu m. The layer bounded by adsorption capable material is present in the form of filter particles and/or fibers. The adsorption capable material is powdery activated carbon and consists of carbon-nanotubes. The layer containing adsorption capable material covers micro- and/or nanofibers. The nonwoven composite comprises layers of support non-woven having fibers and/or filament, and/or further layers applied on the support layer, where a layer of microfibers (M) and/or nanofibers with a diameter of less than 0.5 mu m is applied on the support layer with a diameter of less than 3 mu m. The layer bounded by adsorption capable material is present in the form of filter particles and/or fibers. The adsorption capable material is powdery activated carbon and consists of carbon-nanotubes. The layer containing adsorption capable material covers micro- and/or nanofibers with a further layer containing fibers and/or filaments. Independent claims are included for: (1) a method for the production of a nonwoven composite; and (2) a device for the production of a nonwoven composite.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundvliesstoff in Form eines Filtermediums, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vliesstoffes sowie eine Herstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des jeweiligen Anspruches.The Invention relates to a composite nonwoven fabric in the form of a filter medium, a method for producing such a nonwoven fabric and a Manufacturing device according to the preamble of the respective claim.

Die DE 101 27 471 A1 beschreibt ein Verbundvlies, welches Mikrofasern mit einem Durchmesser der Größenordnung 2 μm aufweist und wobei diese Mikrofasern mit anderen Fasern mittels einer Wasserstahlvernadelung zu einem Verbund verfestigt worden sind.The DE 101 27 471 A1 describes a composite nonwoven which has microfibers with a diameter of the order of 2 microns and wherein these microfibers have been solidified with other fibers by means of a Wasserstahlverwadelung to form a composite.

Aus der EP 0 830 470 B1 ist ein Verbundvlies bekannt, welches aus einer Pulpfaserschicht sowie einer diese tragenden Matrixfaserschicht als Trägervlies besteht. Die beiden Schichten sind mittels einer Wasserstrahlvernadelung miteinander verbunden. Durch die Wasserstrahlvernadelung werden die Pulpfasern in die Struktur des Trägervlieses eingetrieben – es entsteht ein Übergangsbereich, der beide Faserarten aufweist.From the EP 0 830 470 B1 is a composite nonwoven known, which consists of a pulp fiber layer and a matrix fiber layer carrying this carrier nonwoven. The two layers are connected to each other by means of a water jet needling. Water-jet needling drives the pulp fibers into the structure of the carrier fleece - creating a transition region that has both fiber types.

Die US 4.069.563 B1 beschreibt eine Einrichtung zur Wasserstrahlvernadelung, in der in einem die zu bearbeitende Materialbahn ein Düsenstreifen mit einer Vielzahl von Löchern angeordnet ist. Die Löcher sind in zwei oder mehreren, parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet. Die Löcher in den einzelnen Reihen sind gegeneinander versetzt, so dass sich insgesamt eine Wasserstrahlbeaufschlagung mit sehr engem Abstand der einzelnen Wasserstrahlsäulen ergibt.The US 4,069,563 B1 describes a device for water jet needling, in which a nozzle strip with a plurality of holes is arranged in a material web to be processed. The holes are arranged in two or more, mutually parallel rows. The holes in the individual rows are offset from each other, so that there is a total of a Wasserstrahlbeaufschlagung with very close distance of the individual water jet columns.

Aus der DE 199 38 809 A1 ist ein Kompositvlies bekannt, welches aus einer Trägerschicht, einer Schicht Mikrofasern und darauf aufgetragenen Zellstofffasern besteht. Durch die Mikrofaserschicht wird das Aus schwemmen der Zellstofffasern bei der die Schichten miteinander verbindenden Wasserstrahlvernadelung verhindert.From the DE 199 38 809 A1 is a composite nonwoven known, which consists of a carrier layer, a layer of microfibers and pulp fibers applied thereto. The microfiber layer prevents flooding of the pulp fibers during the waterjet needling that connects the layers together.

Aus der WO2000/062899 A1 ist ein mehrlagiges Filterelement zur Filtration von Gasen oder Flüssigkeiten bekannt. Bei diesem Filterelement sind in Durchströmungsrichtung mehrere Lagen von Filtermedien angeordnet, wobei alle Einzellagen aus synthetischen Fasern bestehen und die Filtermedienlagen eine in Durchströmungsrichtung zunehmende Filterfeinheit aufweisen und mindestens eine anströmseitig angeordnete Filtermedienlage aus einem Meltblown-Vlies besteht.From the WO2000 / 062899 A1 is a multilayer filter element for the filtration of gases or liquids known. In this filter element several layers of filter media are arranged in the flow direction, wherein all individual layers consist of synthetic fibers and the filter media layers have an increasing in the flow direction filter fineness and at least one upstream arranged filter media layer consists of a meltblown web.

Verbundvliesstoffe, bestehend aus Nanofasern und einem diese Fasern tragenden Trägervlies, werden insbesondere für Filtermedien verwendet. Die Nanofasern haben hierbei einen Durchmesser von ca. 100 nm und auch darunter und ermöglichen die Filtration kleinster Partikel. Die für ein Filtermedium nötige Festigkeit erfährt dieses Nanofaservlies durch das es tragende Trägervlies, welches Fasern und/oder Filamente mit einem Durchmesser von typischer Weise 10 μm und mehr aufweist.Composite nonwovens, consisting of nanofibers and a carrier fleece carrying these fibers used especially for filter media. The nanofibers have a diameter of about 100 nm and below and allow the filtration of very small particles. The For a filter medium necessary strength learns this nano fiber fleece by the supporting non-woven fabric, which fibers and / or filaments with a diameter of more typical Way 10 microns and more.

Aus der US 7.390.760 B1 sind Herstellungsverfahren für Filtermedien bekannt, welche Nanofasern aufweisen.From the US 7,390,760 B1 Manufacturing processes for filter media are known, which have nanofibers.

Das Herstellen von Nanofasern erfolgt meist mittels Elektrospinning, nach der Methode Island in the Sea bzw. durch einen Meltblown-Prozess. Mittels dieser Verfahren können Nanofasern in Form einer Schicht auf das sie tragende Trägervlies aufgebracht werden. Anschließend ist der Verbund zu verfestigen, was gerade bei stärkeren Nanofaserschichtdicken problematisch ist.The Producing nanofibers is usually done by means of electrospinning, using the Island in the Sea method or a meltblown process. By means of these methods, nanofibers can be in the form of a layer be applied to the carrier fleece carrying them. Subsequently is the bond to solidify, especially with stronger ones Nanofiber layer thicknesses is problematic.

Beim Prinzip der integrierten Nanofasern wird ein modifizierter Meltblown-Prozess angewendet. Mittels mehrerer verschiedener und separat gesteuerter Spinnbalken werden Mikro- und Nanofasern in ei nem Prozessschritt hergestellt. Die Nanofasern sind hier in das sie tragende Gerüst der Mikrofasern eingebettet.At the The principle of integrated nanofibers becomes a modified meltblown process applied. By means of several different and separately controlled Spinning beams become micro- and nanofibers in one process step produced. The nanofibers are here in the supporting framework embedded in the microfibers.

Mit derartigen Filtermedien lassen sich in Gasen oder Flüssigkeiten befindliche Partikel auf rein mechanische Weise herausfiltern. Eine Adsorption von in einem Gas oder einer Flüssigkeit gelösten Stoffen lässt sich mit derartigen Filtermedien nicht erzielen. Unter Adsorption sie hier die Anreicherung von Stoffen aus Gasen oder Flüssigkeiten an der Oberfläche eines Festkörpers verstanden.With Such filter media can be dissolved in gases or liquids filter out any particles in a purely mechanical way. A Adsorption of substances dissolved in a gas or a liquid can not be achieved with such filter media. By adsorption here is the enrichment of substances from gases or liquids on the surface of a solid Understood.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Verbundvliesstoff, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Vliesstoff sowie eine dieses Verfahren durchführende Herstellvorrichtung bereitzustellen.task It is an object of the present invention to provide an improved composite nonwoven fabric, a production process for such a nonwoven fabric and a manufacturing apparatus performing this method provide.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der auf den Verbundvliesstoff, das Herstellungsverfahren bzw. die Vorrichtung gerichteten Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.Solved this object is achieved by the features of the composite nonwoven fabric, the manufacturing process or the device directed claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the respective subclaims.

Gemäß der Erfindung ist ein Verbundvliesstoff vorgesehen, insbesondere für ein Filtermedium, bestehend aus einer Fasern und/oder Filamente aufweisenden Schicht eines Trägervlieses, sowie weiteren auf der Trägerschicht aufgebrachten Schichten. Auf der Trägerschicht befindet sich eine Schicht aus Fasern und/oder Filamenten mit einem Durchmesser kleiner 3 μm, wobei es sich vorzugsweise um Mikrofasern und/oder Nanofasern handelt. In der Schicht Mikrofasern und/oder Nanofasern ist ein adsorptionsfähiger Stoff in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern eingebunden. Die Mikrofasern haben hierbei einen Durchmesser von 0.5 μm–3 μm – bevorzugt liegt der Durchmesser unter 1 μm. Die Mikrofaserschicht ist bevorzugt mit einem Meltblown-Verfahren erzeugt worden. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Nanofasern weisen einen Durchmesser kleiner 0.5 μm auf.According to the invention, a composite nonwoven fabric is provided, in particular for a filter medium, consisting of a layer of a carrier fleece comprising fibers and / or filaments, and further layers applied to the carrier layer. On the carrier layer is a layer of fibers and / or filaments having a diameter of less than 3 microns, which are preferably microfibers and / or nanofibers. In the layer of microfibers and / or nanofibers, an adsorptive substance in the form of filter particles and / or fibers is incorporated. The microfibers have this egg NEN diameter of 0.5 .mu.m-3 .mu.m - preferably, the diameter is less than 1 micron. The microfiber layer has preferably been produced by a meltblown process. The nanofibers to be used according to the invention have a diameter of less than 0.5 μm.

Als bevorzugte Weiterbildung ist dabei vorgesehen:

  • – Auf der Trägervliesschichtist eine Mikrofaserschicht aufgebracht und diese enthält zusätzlich Nanofasern mit einem Durchmesser kleiner 0.5 μm. Als Extremfall kann dabei auch vorgesehen sein, dass auf dem Trägervlies direkt eine Schicht Nanofasern aufgebracht und in dieser Nanofaserschicht der adsorptionsfähige Stoff in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern eingebunden ist
  • – der adsorptionsfähiger Stoff ist pulverförmige Aktivkohle. Bevorzugt findet hier Pulver-Aktivkohle mit einer Korngröße kleiner 0.1 mm bzw. 100 μm Verwendung. Bei Korn- bzw. Partikelgrößen kleiner 0.05 mm bzw. 50 μm ist es vorteilhaft, wenn die Mikrofaserschicht Fasern mit einem Durchmesser ähnlicher Größenordnung enthält, was eine besonders stabile Einbindung der Partikel in diese Schicht ergibt.
  • – der adsorptionsfähige Stoff besteht aus Kohlenstoff-Nanotubes. Diese weisen einen Durchmesser kleiner 100 nm – bevorzugt einen Durchmesser von kleiner 50 nm auf. Hier ist es vorteilhaft, wenn die Mikrofaserschicht zusätzlich Nanofasern mit einem Durchmesser kleiner 100 nm enthält, was eine besonders stabile Einbindung der Kohlenstoff-Nanotubes in diese Schicht ergibt.
  • – die den adsorptionsfähigen Stoff enthaltende Mikro- bzw. Nanofaserschicht ist mit einer weiteren aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Deckvliesschicht abgedeckt. Diese bspw. als Spinnvliesschicht ausgebildete Deckschicht schützt die den adsorptionsfähigen Stoff enthaltende Mikrofaser- bzw. Nanofaserschicht und wirkt zusätzlich als Dämpfung der während des Prozesses der Wasserstrahlvernadelung. Die Partikel des adsorptionsfähigen Stoffes werden dadurch nicht zu tief in den Verbund Trägervlies-Mikrofaser bzw. Trägervlies-Mikrofaser-Nanofaser eingetrieben bzw. aus diesem herausgeschwemmt.
As a preferred development is provided:
  • - On the carrier fleece layer is applied a microfiber layer and this additionally contains nanofibers with a diameter smaller than 0.5 microns. As an extreme case, it can also be provided that a layer of nanofibers is applied directly to the carrier fleece and the adsorptive material in the form of filter particles and / or fibers is incorporated in this nanofiber layer
  • - The adsorptive substance is powdered activated carbon. Preference is given here powder activated carbon with a particle size less than 0.1 mm or 100 microns use. With particle sizes of less than 0.05 mm or 50 μm, it is advantageous if the microfiber layer contains fibers of a similar-order diameter, which results in a particularly stable incorporation of the particles into this layer.
  • - The adsorptive material consists of carbon nanotubes. These have a diameter of less than 100 nm - preferably a diameter of less than 50 nm. Here, it is advantageous if the microfiber layer additionally contains nanofibers with a diameter of less than 100 nm, which results in a particularly stable integration of the carbon nanotube in this layer.
  • The microporous or nanofiber layer containing the adsorptive material is covered with a further covering fleece layer consisting of fibers and / or filaments. This, for example, formed as a spunbonded cover layer protects the adsorptive material containing microfiber or nanofiber layer and also acts as a damping during the process of water jet needling. The particles of the adsorptive material are thereby not driven too deeply into the composite carrier fleece microfiber or carrier fleece microfiber nanofiber or washed out of it.

Das Verfahren zur Herstellung des Verbundvliesstoffes, insbesondere für ein Filtermedium, umfasst hierbei die Schritte:

  • – Bereitstellen eines aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Trägervlieses als erste Schicht,
  • – Bereitstellen und Aufbringen einer zweiten Schicht von Mikrofasern und/oder Nanofasern auf der Schicht des Trägervlies,
  • – auf diese zweite Schicht wird ein adsorptionsfähiger Stoff in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern aufgebracht,
  • – nach Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes werden diese Schichten mittels einer Wasserstrahlvernadelung behandelt.
The process for producing the composite nonwoven fabric, in particular for a filter medium, comprises the steps of:
  • Providing a carrier fleece consisting of fibers and / or filaments as a first layer,
  • Providing and applying a second layer of microfibers and / or nanofibers on the layer of the carrier fleece,
  • An adsorptive substance in the form of filter particles and / or fibers is applied to this second layer,
  • - After application of the adsorptive material, these layers are treated by means of a water jet needling.

Die Wasserstrahlvernadelung erfolgt hierbei aus Richtung der Mikro- bzw. Nanofaserschicht bzw. des auf diese Schicht aufgebrachten adsorptionsfähigen Partikel bzw. Fasern. Dadurch wird die Mikro- bzw. Nanofaserschicht mit der darunter befindlichen Trägervliesschicht verbunden, gleichzeitig werden die Partikel bzw. Fasern des adsorptionsfähigen Stoffes in die Mikro- bzw. Nanofaserschicht eingetrieben. Durch die Stärke der Wasserstrahlvernadelung (Druck, Abstand der Wasseraustrittsöffnungen, Durchmesser der Wasseraustrittsöffnungen) in Abhängigkeit der Art und Stärke des Trägervlieses sowie der Schicht Mikro- bzw. Nanofasern kann der Grad des Eindringens des adsorptionsfähigen Stoffes beeinflusst werden.The Water-jet needling takes place from the direction of the micro- or nanofiber layer or of the adsorptive material applied to this layer Particles or fibers. This will be the micro- or nanofiber layer connected to the underlying nonwoven layer, At the same time, the particles or fibers of the adsorptive Stoffes driven into the micro or nano-fiber layer. By the strength of water jet needling (pressure, distance the water outlet openings, diameter of the water outlet openings) depending on the type and thickness of the carrier fleece as well as the layer of micro- or nanofibers, the degree of penetration of the adsorptive material can be influenced.

Als Weiterbildung hiervon ist vorgesehen:

  • – vor Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes auf eine auf der Trägervliesschicht bereits aufgetragene Mikrofaserschicht wird eine Schicht Nanofasern mit einem Durchmesser kleiner 0.5 μm auf die Mikrofaserschicht aufgetragen.
  • – nach Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes auf die Schicht Mikro- bzw. Nanofasern wird eine weitere Schicht Mikrofasern aufgetragen.
  • – vor der Wasserstrahlvernadelung der Schichten wird auf die Lage der Mikrofasern bzw. der Nanofasern eine weitere aus Fasern und/oder Filamenten bestehende Schicht aufgetragen.
  • – die Mikrofasern werden nach einem Meltblown-Verfahren erzeugt.
  • – als adsorptionsfähiger Stoff wird pulverförmige Aktivkohle auf die Schicht Mikrofasern bzw. Nanofasern aufgetragen.
  • – als adsorptionsfähiger Stoff werden Kohlenstoff-Nanotubes auf die Schicht Mikrofasern bzw. Nanofasern aufgetragen.
As a further development of this is provided:
  • - Before applying the adsorptive material on a already applied to the carrier fleece layer microfiber layer, a layer of nanofibers with a diameter less than 0.5 microns is applied to the microfiber layer.
  • - After application of the adsorptive material on the layer of micro or nanofibers, another layer of microfibers is applied.
  • - Before the water-jet needling of the layers, a further consisting of fibers and / or filaments layer is applied to the position of the microfibers or nanofibers.
  • - The microfibers are produced by a meltblown process.
  • - As adsorptive substance powdered activated carbon is applied to the layer of microfibers or nanofibers.
  • - As adsorptive substance carbon nanotubes are applied to the layer of microfibers or nanofibers.

Die Vorrichtung zur Herstellung des Verbundvliesstoffes bzw. zur Durchführung des Verfahrens besteht aus:

  • – einer Einrichtung zur Bereitstellung eines Trägervlieses aus Fasern und/oder Filamenten,
  • – einer Einrichtung zur Bereitstellung von Mikrofasern und/oder Nanofasern sowie zur Ablage dieser Fasern auf dem Trägervlies,
  • – einer Einrichtung zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern auf der Trägerschicht abgelegten Schicht der Mikro- bzw. Nanofasern,
  • – einer Einrichtung zur Wasserstrahlvernadelung, deren Wasserstrahlen von der Seite der Mikrofasern her auf das Trägervlies einwirken.
The device for producing the composite nonwoven fabric or for carrying out the method consists of:
  • A device for providing a carrier fleece of fibers and / or filaments,
  • A device for providing microfibers and / or nanofibers and for depositing these fibers on the carrier fleece,
  • A device for applying an adsorptive substance in the form of filter particles and / or fibers on the carrier layer deposited layer of the micro- or nanofibers,
  • - A device for water jet needling, the water jets acting on the carrier web from the side of the microfibers ago.

Als Weiterbildung hierzu ist vorgesehen:

  • – zwischen einer Einrichtung zur Bereitstellung und zur Ablage von Mikrofasern auf dem Trägervlies sowie der Einrichtung zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes ist eine Einrichtung zur Bereitstellung und zum Aufbringen von Nanofasern auf die Schicht der Mikrofasern angeordnet.
  • – die Einrichtung zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes ist als Pulverdosiereinrichtung ausgebildet.
As a further training for this purpose is provided:
  • Between a device for providing and depositing microfibers on the carrier fleece and the device for applying an adsorptive substance, a device for providing and applying nanofibers is arranged on the layer of microfibers.
  • - The device for applying an adsorptive substance is designed as a powder metering device.

Das erfindungsgemäße Verbundvlies eignet sich als einfach herstellbares Filtermedium, durch welches sich in einem Gas oder einer Flüssigkeit gelöste Stoffe durch Adsorption herausfiltern lassen. Diese Stoffe lagern sich an der großen inneren Oberfläche der pulverförmigen Aktivkohle bzw. der Kohlenstoff-Nanotubes an und können zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgetrieben werden. Das erfindungsgemäße Vlies kann z. B. als Filtermedium in einem Wasserfilter Verwendung finden.The composite nonwoven fabric according to the invention is suitable as easy to produce filter medium through which in a Gas or a liquid dissolved substances Filter out adsorption. These substances are deposited on the large inner surface of the powdery Activated carbon or the carbon nanotubes and can be expelled again at a later date. The nonwoven fabric according to the invention can, for. B. as a filter medium find use in a water filter.

Die Verbindung der Trägervliesschicht sowie der Schicht der Mikro- bzw. Nanofasern nebst des darauf aufgebrachten adsorptionsfähigen Stoffes erfolgt in einem Übergangsbereich, dessen Dicke kleiner oder gleich der Dicke einer der beiden Schichten, insbesondere der dünneren der beiden Schichten ist. In diesem Übergangsbereich sind die Fasern und/oder Filamente des Trägervlieses und die Mikro- bzw. Nanofasern nebst dem adsorptionsfähigen Stoffes miteinander verschlungen, es entsteht also ein Bereich, in dem die beiden Faserarten im Wesentlichen miteinander vermischt sind bzw. in dem beide Faserarten vorkommen.The Connection of the carrier fleece layer and the layer of Micro- or nanofibers together with the adsorptive material applied thereon Stoffes takes place in a transitional area whose thickness less than or equal to the thickness of one of the two layers, in particular the thinner of the two layers is. In this transitional area are the fibers and / or filaments of the carrier fleece and the micro- or nanofibers together with the adsorptive one Tangled fabric together, so it creates an area, in which the two types of fibers are substantially mixed together or in which both types of fibers occur.

Der Übergangsbereich kann eine Dicke aufweisen, welche kleiner oder gleich der Dicke des Trägervlieses bzw. der Schicht der Mikro- bzw. Nanofasern ist. Dies kann bedeuten, dass die ursprüngliche Schicht der Mikro- bzw. Nanofasern in eine bestimmte Tiefe in die Schicht des Trägervlieses (in dessen aus den Fasern und/oder Filamenten bestehende Struktur) eingetrieben ist.The transition area may have a thickness which is less than or equal to the thickness the carrier fleece or the layer of micro- or nanofibers is. This may mean that the original layer the micro- or nanofibers to a certain depth in the layer the carrier fleece (in which from the fibers and / or filaments existing structure) is driven.

Die Größe des Übergangsbereiches ist durch die Parameter der Wasserstrahlvernadelung (Druck, Abstand der Wasseraustrittsöffnungen, Durchmesser der Wasseraustrittsöffnungen) in Abhängigkeit der Faserstärken des Mikro- bzw. Nanofaservlieses sowie des Trägervlieses beeinflussbar. Als Grenzfall lässt sich ein quasi vollständiges Integrieren der Mikro- bzw. Nanofaserstruktur in die Struktur des Trägervlieses erreichen. Die Mikro- bzw. Nanofasern werden vollständig in die Struktur des Trägervlieses eingetrieben.The Size of the transition area is through the parameters of the water jet needling (pressure, distance of the water outlet openings, diameter the water outlet openings) in dependence the fiber strengths of the micro or nanofiber fleece and of the carrier fleece influenced. As a borderline case a virtually complete integration of the micro- or Nanofiber structure in the structure of the carrier fleece reach. The micro- or nanofibers are completely in the structure driven the carrier fleece.

Wesentlich ist hinsichtlich der Herstellung dieses Filtervliesverbundes, dass die Wasserstrahlvernadelung von der Seite der auf dem Trägervlies aufliegenden Schicht der Mikro- und/oder Nanofasern erfolgt. Verwendet wird hierbei eine Wasserstrahlvernadelung, bei der der Lochabstand der Wasseraustrittsöffnungen kleiner 0.3 mm beträgt. Bevorzugt findet ein Düsenstreifen mit einem Lochraster größer 90 hpi Verwendung, d. h. pro Inch Düsenstreifenlänge sind mehr als 90 Löcher angeordnet.Essential with regard to the production of this filter fleece composite that the water jet needling from the side of resting on the carrier fleece Layer of micro and / or nanofibers takes place. It is used here a water jet needling, in which the hole spacing of the water outlet openings smaller than 0.3 mm. Preferably finds a nozzle strip with a hole pitch greater than 90 hpi use, d. H. per inch of nozzle strip length are more than 90 holes arranged.

Die Wasserstrahlen, welche die Verschlingung der Fasern des Nanofaservlies mit den Fasern/Filamenten des Trägervlieses bewirken, werden mit einem Düsenstreifen erzeugt, der die Löcher in zwei oder mehreren Reihen angeordnet aufweist. Der Lochdurchmesser beträgt weniger als 0.1 mm. Bevorzugt weisen die Öffnungen, welche die Wasserstrahlen erzeugen, im Düsenstreifen einen Durchmesser von 0.07–0.08 mm auf. Der Druck der Wasserstrahlbeaufschlagung beträgt mehr als 100 bar.The Water jets, which the entanglement of the fibers of the nanofiber fleece with the fibers / filaments of the carrier fleece effect are with created a nozzle strip, the holes in two or multiple rows arranged. The hole diameter is less than 0.1 mm. Preferably, the openings, which have the jets of water create a diameter in the nozzle strip from 0.07-0.08 mm. The pressure of the water jet is more than 100 bar.

Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.Of Further, the explanation of an embodiment is given based on the drawings.

1 zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Verbundvlies. Dieses besteht aus einem Trägervlies T, dessen Fasern einen Durchmesser von wenigstens 1 μm aufweisen. Auf dieser Trägervliesschicht T ist eine Schicht Mikrofasern M abgelegt. Deren Durchmesser liegt in der Größenordnung 100 nm. In einem Übergangsbereich Ü der beiden Schichten T, M sind die Fasern durch eine Wasserstrahlvernadelung miteinander verschlungen, d. h. dieser Bereich weist sowohl Fasern des Trägervlies als auch Mikrofasern auf. Die Größe (Dicke) des Übergangsbereiches Ü ist durch die Parameter der Wasserstrahlvernadelung (Druck, Lochdichte, Anzahl der Vernadelungen) in Abhängigkeit der Fa serstärken des Mikrofaservlieses sowie des Trägervlieses beeinflussbar. 1 shows a section through the composite nonwoven fabric according to the invention. This consists of a carrier fleece T, whose fibers have a diameter of at least 1 micron. On this carrier fleece layer T a layer of microfibers M is deposited. Their diameter is of the order of magnitude of 100 nm. In a transition region Ü of the two layers T, M, the fibers are entangled with one another by means of a water-jet needling, ie this region has both fibers of the carrier fleece and also microfibers. The size (thickness) of the transition region Ü is influenced by the parameters of the water jet needling (pressure, hole density, number of needling) depending on the Fa serstärken the microfiber fleece and the carrier fleece.

Die auf der Trägervliesschicht T befindliche und mit dieser verbundene Mikrofaserschicht M enthält Filterpartikel K eines adsorptionsfähigen Stoffes. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um die Körner von Pulver-Aktivkohle bzw. die Partikel von Kohlenstoff-Nanotubes. Die Filterpartikel K wurden durch die Wasserstrahlvernadelung in die Mikrofaserschicht M eingetrieben.The located on the carrier nonwoven layer T and with this Connected microfiber layer M contains filter particles K an adsorptive substance. In the example shown are the grains of powdered activated carbon or the particles of carbon nanotubes. The filter particles were K driven by the water jet needling in the microfiber layer M.

Ein Verbundvlies mit einer Trägerschicht T, einer darauf aufgetragenen Mikrofaserschicht (Meltblown) M, einer Schicht Filterpartikel K sowie einer abdeckenden Deckvliesschicht DV ist in 2 wiedergegeben. In diesem Beispiel besteht das Trägervlies aus einer Lage 50 g/m2 Viskose- und/oder PET-Fasern, einer 10 g/m2 Meltblownschicht M, einer 0.1–0.3 mm starken Auflage von Filterpartikeln K sowie einer Deckvliesschicht DV aus 15–30 g/m2 Viskose- und/oder PET-Fasern. Dieser Schichtverbund wird anschließend mit einer Wasserstrahlvernadelung verbunden und verfestigt sowie danach getrocknet.A composite nonwoven having a carrier layer T, a microfiber layer (M) applied thereto, a layer of filter particles K and a covering nonwoven layer DV is provided in FIG 2 played. In this example, the carrier fleece consists of a layer of 50 g / m 2 viscose and / or PET fibers, a 10 g / m 2 Meltblownschicht M, a 0.1-0.3 mm thick edition of filter particles K and a cover fleece layer DV from 15-30 g / m 2 viscose and / or PET fibers. This layer composite is then connected with a water jet needling and solidified and then getrock net.

3 zeigt einen bei der Erfindung anwendbaren Düsenstreifen D. Der Düsenstreifen D weist in zwei Reihen Öffnungen Ö für den Austritt säulenförmiger Wasserstrahlen auf, welche parallel zueinander verlaufen. Die Öffnungen Ö weisen einen Durchmesser d zwischen 0.07–0.08 mm auf. Der Lochabstand benachbarter Öffnungen in einer Reihe beträgt ca. 0.56 mm, was einer Lochdichte von 45 hpi (Holes per Inch) in der Reihe entspricht. 3 shows a nozzle strip D applicable to the invention. The nozzle strip D has in two rows openings Ö for the exit of columnar water jets, which run parallel to each other. The openings Ö have a diameter d between 0.07-0.08 mm. The hole spacing of adjacent openings in a row is about 0.56 mm, which corresponds to a hole density of 45 hpi (holes per inch) in the row.

Durch den Versatz der Öffnungen 0 in den beiden Reihen zueinander ergibt sich ein effektiver Lochabstand a (Mittelpunkt-Mittelpunkt) benachbarter Öffnungen Ö von 0.28 mm und somit eine effektive Lochdichte von 90 hpi.By the offset of the openings 0 in the two rows to each other results in an effective hole spacing a (center point center) adjacent openings Ö of 0.28 mm and thus an effective hole density of 90 hpi.

Eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundvlies zeigt 4. Ein Trägervlies T wird durch eine Einrichtung E1 bereitgestellt. Bei der Einrichtung E1 kann es sich um einen Vlieserzeuger (Krempel, Spinnvliesanlage, Meltblownanlage) oder um einen Abwickler für ein bereits hergestelltes Trägervlies T handeln.An apparatus for producing the composite nonwoven fabric according to the invention shows 4 , A carrier web T is provided by means E1. The device E1 can be a nonwoven fabric producer (carding machine, spunbonding plant, meltblown plant) or an unwinder for an already produced nonwoven fabric T.

Mittels einer Einrichtung E2 wird ein Mikrofaservlies M bereitgestellt und auf der Trägervliesschicht T abgelegt. Bei der Einrichtung E2 handelt es sich um eine Meltblownanlage zur Erzeugung von Mikrofasern der erforderlichen Faserstärke.through a device E2, a microfiber web M is provided and placed on the carrier fleece layer T. At the device E2 is a meltblown plant for the production of microfibers the required fiber strength.

Der Einrichtung E2 zur Erzeugung von Mikrofasern nach- sowie der Einrichtung zur Wasserstrahlvernadelung D, DB, A vorgeordnet ist eine Pullverdosiereinrichtung P zum Auftrag von pulverförmigen Filterpartikeln K eines adsorptionsfähigen Stoffes.Of the Device E2 for the production of microfibre nach- and the device upstream of the water jet needling D, DB, A is a Pullverdosiereinrichtung P for the application of powdered filter particles K a Adsorptive substance.

Der Verbund aus Trägervlies T, den aufliegenden Mikrofasern M sowie den aufgetragenen Filterpartikeln K wird einer Einrichtung zur Wasserstrahlvernadelung zugeführt, welche aus einem den Verbund M, T tragenden, um Umlenkwalzen U umlaufenden Siebband S, einer unterhalb des Siebbandes S befindlichen Absaugung A sowie einem oberhalb des Siebbandes S angeordneten Düsenbalken DB mit einem in 3 gezeigten Düsenstreifen D besteht. Die Transportrichtung des Nanofaser-Trägervliesverbundes M, T ist mit dem horizontalen Pfeil gekennzeichnet.The composite of carrier fleece T, the overlying microfibers M and the applied filter particles K is fed to a device for water jet needling, which consists of a composite M, T, circulating around guide rollers U screen belt S, located below the screen belt S suction A and one above of the screen belt S arranged nozzle beam DB with an in 3 shown nozzle strip D consists. The transport direction of the nanofiber carrier fleece composite M, T is indicated by the horizontal arrow.

Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS

  • MM
    Mikrofaser, MikrofaservliesMicrofibre, microfibre fleece
    TT
    Trägervliescarrier fleece
    ÜÜ
    ÜbergangsbereichTransition area
    DVDV
    Deckvliescover fleece
    DD
    Düsenstreifenjetstrips
    ÖÖ
    Öffnungopening
    E1E1
    Einrichtung Bereitstellung Trägervlies TFurnishing provision Carrier fleece T
    E2E2
    Einrichtung Bereitstellung Mikrofaser MFurnishing provision Microfiber M
    UU
    Umlenkwalzedeflecting
    SS
    Siebbandscreen belt
    AA
    Absaugungsuction
    DBDB
    Düsenbalkennozzle beam
    PP
    Pulverdosiereinrichtungpowder dosing
    aa
    Abstand Öffnungen (Mittelpunkt-Mittelpunkt)Distance openings (Center-center)
    dd
    Durchmesser (Öffnung Ö)Diameter (opening Ö)

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Claims (15)

Verbundvliesstoff, insbesondere für ein Filtermedium, bestehend aus einer Fasern und/oder Filamente aufweisenden Schicht eines Trägervlieses, sowie weiteren auf der Trägerschicht aufgebrachten Schichten, gekennzeichnet durch, auf der Trägerschicht befindet sich eine Schicht aus Fasern und/oder Filamenten mit einem Durchmesser kleiner 3 μm, wobei es sich vorzugsweise um Mikrofasern und/oder Nanofasern handelt, in dieser Schicht ist ein adsorptionsfähiger Stoff in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern eingebunden.Composite nonwoven, in particular for a filter medium consisting of a fiber and / or filaments having layer of a carrier fleece, and others layers applied to the carrier layer, marked by, on the carrier layer is a layer of fibers and / or filaments smaller than 3 μm in diameter, which are preferably microfibers and / or nanofibers, in this layer is an adsorptive substance in the form bound by filter particles and / or fibers. Verbundvliesstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, auf der Trägerschicht befindet sich eine Schicht Mikrofasern und diese Mikrofaserschicht enthält zusätzlich Nanofasern mit einem Durchmesser kleiner 0.5 μm.Composite nonwoven fabric according to claim 1, characterized through, on the carrier layer is a layer Microfibers and this microfiber layer also contains Nanofibers with a diameter of less than 0.5 μm. Verbundvliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch, der adsorptionsfähiger Stoff ist pulverförmige Aktivkohle.Composite nonwoven fabric according to claim 1 or 2, characterized through, the adsorptive material is powdery Activated carbon. Verbundvliesstoff nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch, der adsorptionsfähige Stoff besteht aus Kohlenstoff-Nanotubes.Composite nonwoven fabric according to claim 1 or 2, characterized through, the adsorptive material consists of carbon nanotubes. Verbundvliesstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die den adsorptionsfähigen Stoff enthaltende Schicht Mikro- bzw. Nanofasern ist mit einer weiteren aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Schicht abgedeckt.Composite nonwoven fabric according to one of the preceding claims, characterized by that the adsorptive substance containing layer of micro or nanofibers is with another covered by fibers and / or filaments existing layer. Verfahren zur Herstellung eines Verbundvliesstoff, insbesondere für ein Filtermedium, mit den Schritten: – Bereitstellen eines aus Fasern und/oder Filamenten bestehenden Trägervlieses als erste Schicht, – Bereitstellen einer zweiten Schicht von Mikrofasern auf der Schicht des Trägervlies, – Bereitstellen und Aufbringen einer zweiten Schicht von Mikrofasern und/oder Nanofasern auf der Schicht des Trägervlies, gekennzeichnet durch, – auf diese zweite Schicht wird ein adsorptionsfähiger Stoff in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern aufgebracht, – nach Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes werden diese Schichten mittels einer Wasserstrahlvernadelung behandelt.Method for producing a composite nonwoven fabric, in particular for a filter medium, with the steps: - Provide a carrier fleece consisting of fibers and / or filaments as first layer, - Providing a second layer of microfibers on the layer of the carrier fleece, - Provide and applying a second layer of microfibers and / or nanofibers on the layer of the carrier fleece, characterized by, - on this second layer becomes an adsorptive substance applied in the form of filter particles and / or fibers, - to Applying the adsorptive substance become this Treated layers by means of a water jet needling. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch, vor Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes auf eine auf der Trägervliesschicht aufgetragenen Mikrofaserschicht wird eine Schicht Nanofasern mit einem Durchmesser kleiner 0.5 μm auf die Mikrofaserschicht aufgetragen.Method according to claim 6, characterized by, before applying the adsorptive substance to a on the carrier fleece layer applied microfiber layer becomes a layer of nanofibers with a diameter of less than 0.5 μm applied to the microfiber layer. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch, nach Aufbringen des adsorptionsfähigen Stoffes auf die Schicht Mikrofasern bzw. Nanofasern wird eine weitere Schicht Mikrofasern aufgetragen.A method according to claim 6 or 7, characterized by, after application of the adsorptive substance on the layer of microfibers or nanofibers becomes another layer Microfibres applied. Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, gekennzeichnet durch, vor der Wasserstrahlvernadelung der Schichten wird auf die Lage der Mikrofasern bzw. der Nanofasern eine weitere aus Fasern und/oder Filamenten bestehende Schicht aufgebracht.A method according to claim 6, 7 or 8, characterized through, before the water jet needling of the layers is on the Location of the microfibers or nanofibers another from fibers and / or filaments existing layer applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, gekennzeichnet durch, die Mikrofasern werden nach einem Meltblown-Verfahren erzeugt.Method according to one of claims 6-9 through, the microfibers are produced by a meltblown process. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–10, gekennzeichnet durch, als adsorptionsfähiger Stoff wird pulverförmige Aktivkohle auf die Schicht Mikrofasern bzw. Nanofasern aufgetragen.Method according to one of claims 6-10 through, as adsorptive substance is powdery Activated carbon applied to the layer of microfibers or nanofibres. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–10, gekennzeichnet durch, als adsorptionsfähiger Stoff werden Kohlenstoff-Nanotubes auf die Schicht Mikrofasern bzw. Nanofasern aufgetragen.Method according to one of claims 6-10 through, as adsorptive substance are carbon nanotubes applied to the layer of microfibers or nanofibres. Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundvliesstoffes nach Anspruch 1 bzw. zur Durchführung des Verfahrens wenigstens nach Anspruch 6, bestehend aus: – einer Einrichtung (E1) zur Bereitstellung eines Trägervlieses (T) aus Fasern und/oder Filamenten, – einer Einrichtung (E2) zur Bereitstellung von Mikrofasern (M) und und/oder Nanofasern (N) sowie zur Ablage dieser Fasern (M, N) auf dem Trägervlies (T), – einer Einrichtung (P) zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes (K) in Form von Filterpartikeln und/oder Fasern auf der Trägerschicht abgelegten Schicht der Mikro- bzw. Nanofasern (M, N), – einer Einrichtung zur Wasserstrahlvernadelung (DB), deren Wasserstrahlen von der Seite der Mikro- bzw. Nanofasern (M, N) her auf das Trägervlies (T) einwirken.Apparatus for producing a composite nonwoven fabric according to claim 1 or for carrying out the method at least according to claim 6, consisting of: - a facility (E1) for providing a carrier fleece (T) made of fibers and / or filaments, - a device (E2) for Provision of microfibers (M) and / or nanofibres (N) as well as for depositing these fibers (M, N) on the carrier fleece (T), - one Device (P) for applying an adsorptive Stoffes (K) in the form of filter particles and / or fibers on the Carrier layer deposited layer of micro or nanofibers (M, N), A device for water jet needling (DB), their water jets from the side of the micro- or nanofibers (M, N) on the carrier fleece (T). Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, dass zwischen einer Einrichtung (E2) zur Bereitstellung und zur Ablage von Mikrofasern (M) auf dem Trägervlies (T) sowie der Einrichtung (P) zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes (K) eine Einrichtung (E3) zur Bereitstellung und zum Aufbringen von Nanofasern (N) auf die Schicht der Mikrofasern (M) angeordnet ist.Device according to claim 13, characterized in that that between a device (E2) for providing and for Storage of microfibers (M) on the carrier fleece (T) and the device (P) for applying an adsorptive Stoffes (K) means (E3) for providing and applying of nanofibers (N) on the layer of microfibers (M) is. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch, die Einrichtung (P) zum Aufbringen eines adsorptionsfähigen Stoffes (K) ist als Pulverdosiereinrichtung ausgebildet.Device according to claim 11, characterized by, the device (P) for applying an adsorptive Stoffes (K) is designed as a powder metering device.
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