DE102020116689A1 - Melamine resin filter fleece - Google Patents

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Abstract

Filtervlies, hergestellt im Melt-Blown-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es gleichzeitig aus sehr feinen für die Filterwirkung entscheidenden Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser < 3 µm und gröberen Stützfasern mit einem mittleren Faserdurchmesser > 10 µm besteht.Filter fleece, produced using the melt-blown process, characterized in that it consists of very fine fibers, which are decisive for the filter effect, with an average fiber diameter < 3 µm and coarser supporting fibers with an average fiber diameter > 10 µm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Filtermaterial mit einer verbesserten Filtration bei gleichzeitig hoher Eigenstabilität. Die Kombination dieser vorteilhaften Eigenschaften konnte erreicht werden durch die Verwendung eines duromeren Meltblown-Vlieses aus Melaminfasern, welches sich dadurch auszeichnet, dass in einem Prozessschritt sowohl sehr feine als auch grobe Fasern entstehen. Die sehr feinen Fasern sorgen für sehr gute Filtereigenschaften, während die gröberen Fasern das Vlies stabilisieren. Zusätzlich kann das Filtermaterial nicht brennbar und nicht schmelzend sein und hohe Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 240 °C aufweisen.The invention relates to a filter material with improved filtration and, at the same time, high inherent stability. The combination of these advantageous properties could be achieved through the use of a duromer meltblown fleece made of melamine fibers, which is characterized by the fact that both very fine and coarse fibers are produced in one process step. The very fine fibers ensure very good filter properties, while the coarser fibers stabilize the fleece. In addition, the filter material can be non-flammable and non-melting and have high continuous use temperatures of up to 240 ° C.

[Stand der Technik][State of the art]

Filter mit Fasern auf Melamin-Basis (Basofil®) sind bereits bekannt. Der Nachteil der Basofilfasern besteht darin, dass diese einen relativ großen Faserdurchmesser aufweisen, der entsprechend der Gauß'schen Verteilungskurve zwischen 7 und 24 Mikrometern schwankt. Dadurch sind diese Filter nicht geeignet sehr kleine Partikel zu filtern.Filters with fibers based on melamine (Basofil®) are already known. The disadvantage of Basofil fibers is that they have a relatively large fiber diameter, which, according to the Gaussian distribution curve, fluctuates between 7 and 24 micrometers. As a result, these filters are not suitable for filtering very small particles.

Die in CN103691205 dargestellte Lösung beschreibt ein Verbundvlies mit Melamin-Lage, welches durch Vernadelung einer Melaminfaser-Schicht mit einem Stützgewebe entsteht. Als Stützgewebe wird Basaltgarn als Kettfaden und Sulfonamidgarn als Schussfaden miteinander verwoben, es entsteht ein Gewebe mit einem Flächengewicht von 400 g/m2. Als Filterstoff wird eine Melaminfaserschicht im air-laid oder einem anderen mechanischen Verfahren abgelegt und anschließend werden die Ober- und Unterseite des Stützgewebes mit einer Melaminfaserschicht beschichtet und durch Vernadelung verfestigt.In the CN103691205 The solution shown describes a composite fleece with a melamine layer, which is created by needling a melamine fiber layer with a supporting fabric. Basalt yarn as a warp thread and sulfonamide yarn as a weft thread are interwoven as a supporting fabric, resulting in a fabric with a weight per unit area of 400 g / m 2 . A melamine fiber layer is laid as a filter material in an air-laid or another mechanical process and then the top and bottom of the support fabric are coated with a melamine fiber layer and consolidated by needling.

Dabei wird die relativ grobe, melamin-basierende Stapelfaser Basofil genutzt, die wenig geeignet ist, kleine Partikel mit Durchmessern ≤ 0,5 µm abzufiltern.The relatively coarse, melamine-based staple fiber Basofil is used, which is not very suitable for filtering out small particles with diameters ≤ 0.5 µm.

[Aufgabe der Erfindung][Object of the invention]

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Filtermaterial herzustellen, welches gute Filtrationseigenschaften auch für Partikel <1µm aufweist und eine hohe Eigenstabilität aufweist. Zusätzlich soll das Material duromer und chemisch/biologisch inert sein, um sowohl für die Filtration von Luft als auch für Gase und Flüssigkeiten mit Temperaturen >150°C geeignet zu sein.The invention was based on the object of producing a filter material which has good filtration properties even for particles <1 μm and has a high level of inherent stability. In addition, the material should be thermoset and chemically / biologically inert in order to be suitable for the filtration of air as well as for gases and liquids with temperatures> 150 ° C.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass ein Melamin-Meltblown-Vlies so hergestellt wird, dass während der Herstellung gleichzeitig sehr feine Fasern für die Feinstfiltration, deren Durchmesser im Mittel <3 µm beträgt, als auch relativ grobe Fasern mit einem Durchmesser >10 µm entstehen, welche für die Stabilität verantwortlich sind. Zusätzlich kann das Vlies durch Kombination mit einem oder mehreren anderen Materialien zu einem Filterverbund kombiniert werden, um beispielsweise die Festigkeit weiter zu erhöhen oder die Weiterverarbeitung/Einsatz zu gewährleisten, z.B. durch Plissieren.The object is achieved in that a melamine meltblown fleece is produced in such a way that very fine fibers for ultra-fine filtration with an average diameter of <3 µm and relatively coarse fibers with a diameter of> 10 µm are created at the same time which are responsible for the stability. In addition, the fleece can be combined with one or more other materials to form a filter composite, for example to further increase the strength or to ensure further processing / use, e.g. by pleating.

Das Plissieren geschieht maschinell und mit Vorgaben zur Falz. Das Vlies muss dafür stabil genug sein und dann muss die Falte auch halten und darf nicht wieder aufspringen. Beim Einsatz müssen die Filter dann auch in ihrer Form bleiben. Grundsätzlich können auch reine Melaminfaservliese plissiert werden, jedoch ist die Faltenstabilität höher bei getränkten/gebundenen Varianten oder bei Verbundmaterialien mit den Melaminvliesen.The pleating is done by machine and with specifications for the fold. The fleece must be stable enough for this and then the fold must also hold and must not spring open again. When used, the filters must then also retain their shape. In principle, pure melamine fiber fleeces can also be pleated, but the wrinkle stability is higher in the case of impregnated / bonded variants or in composite materials with the melamine fleeces.

Zur Charakterisierung der Filterleistung wird oft der sogenannte α-Wert herangezogen. Der α-Wert ist eine Rechengröße, die nicht berücksichtigt ob ein Element die angebotene Schmutzmenge auch annimmt. Man muss ihn daher immer in Verbindung mit dem Abscheidegrad beurteilen Der im Patent verwendete α-Wert ergibt sich aus dem Multipass-Test nach ISO 4572. Er ist ein Maß für die gesamte Menge an ACFTD-Prüfstaub, die dem Filterelement bis zum Erreichen der zulässigen End-Druckdifferenz bei Nennvolumenstrom QN zugeführt wurde: α ( g ) = γ ( m g / L ) ⋅ Q ( L / m i n ) ⋅ τ ( m i n ) 1000

Figure DE102020116689A1_0001
γ = Verschmutzung an ACFTD-Prüfstaub im Volumenstrom,
Q = Volumenstrom durch den Filter,
τ = Prüfzeit bis zum Erreichen der zulässigen End-Druckdifferenz. Der α-Wert deckt sich mit dem Begriff „Scheinbare Schmutzaufnahmekapazität“.The so-called α value is often used to characterize the filter performance. The α value is a calculation variable that does not take into account whether an element will accept the amount of dirt offered. It must therefore always be assessed in connection with the degree of separation. The α-value used in the patent results from the multipass test according to ISO 4572. It is a measure of the total amount of ACFTD test dust that the filter element receives until the permissible Final pressure difference at nominal volume flow QN was supplied: α ( G ) = γ ( m G / L. ) ⋅ Q ( L. / m i n ) ⋅ τ ( m i n ) 1000
Figure DE102020116689A1_0001
 γ = contamination of ACFTD test dust in the volume flow,
Q = volume flow through the filter,
τ = test time until the permissible final pressure difference is reached. The α value corresponds to the term "apparent dirt holding capacity".

Die Schmutzaufnahmekapazität wird auch reale Schmutzkapazität genannt. Sie gibt Auskunft über die Schmutzmenge, die ein bestimmtes Filter aufnehmen kann, ehe ein Referenzdruck erreicht ist. Damit ist die Schmutzaufnahmekapazität eines Filters auch ein Maß für die Betriebsdauer dieses Filterelements.The dirt holding capacity is also called the real dirt capacity. It provides information about the amount of dirt that a specific filter can hold before a reference pressure is reached. The dirt holding capacity of a filter is therefore also a measure of the service life of this filter element.

Die Schmutzaufnahmekapazität eines Filters kann mit guter Genauigkeit aus dem α-Wert errechnet werden. Die Prüfung der Schmutzaufnahme erfolgt nach ISO 4572 (Abscheidegrad). ISO 3968 enthält die Prüfungen zur Ermittlung der Druckdifferenz.The dirt holding capacity of a filter can be calculated with good accuracy from the α value. The dirt pick-up is checked after ISO 4572 (Degree of separation). ISO 3968 contains the tests to determine the pressure difference.

Bei den in dieser Erfindung angegebenen Werten für die Faserdurchmesser handelt es sich immer um mittlere Faserdurchmesser, da es in der Natur der Schmelzblasverfahren liegt, dass der Einzelfaserdurchmesser von so vielen Parametern beeinflusst wird, dass er sich nicht genau einstellen lässt und relativ breit streut. Die Standardabweichung bei einem mittleren Faserduchmesser von 3 µm beträgt ± 2µm. Da es sich hier um Feinstfasern handelt, kann auch die Länge der einzelnen Feinstfasern nicht angegeben werden und auch hier treten verfahrensbedingt große, feinheitsabhängige Schwankungen auf. Gegenstand der Erfindung ist ein Feinstfaservlies aus reaktionsfähigen thermoplastischen, niedermolekularen Harzschmelzen.The values given in this invention for the fiber diameters are always mean fiber diameters, since it is in the nature of the meltblown process that the individual fiber diameter is influenced by so many parameters that it cannot be precisely adjusted and is relatively broad. The standard deviation for a mean fiber diameter of 3 µm is ± 2 µm. Since these are very fine fibers, the length of the individual fine fibers cannot be specified and here too, due to the process, large, fineness-dependent fluctuations occur. The invention relates to an extremely fine fiber fleece made from reactive thermoplastic, low molecular weight resin melts.

Das Melamin-Meltblown-Vlies für Filtrationsanwendungen basiert auf einem Direktprozess nach EP2836632 . Damit die dabei entstehenden Vliese allerdings für Filtrationsanwendungen geeignet sind, ist eine grundlegende Anpassung der Prozessparameter notwendig.The melamine meltblown fleece for filtration applications is based on a direct process according to EP2836632 . However, in order for the resulting fleeces to be suitable for filtration applications, a fundamental adjustment of the process parameters is necessary.

Das Verfahren zur Herstellumg dieser Feinstfaservliese ist dadurch gekennzeichnet, dass die Harzschmelzen in Gasmedien mit einer Gasgeschwindigkeit im Bereich von 0,2 < Ma < 1,0 bei einer Temperatur des Gasmediums oberhalb der Schmelztemperatur des verwendeten niedermolekularen Harzes hergestellt werden, wobei die aus der Düse austretenden Harzschmelzen zunächst zu feinstfaserigen Gebilden verzogen, die Fasern zu einem Feinstfaservlies abgelegt und die thermoplastischen, niedermolekularen Harze durch Kondensation in duroplastische Harze umgewandelt werden. Beim Austritt der Harzschmelzen aus der Düse wird die Düse temperiert, damit die Viskosität der Schmelzen kontrolliert werden kann.The method for the production of these ultra-fine fiber fleeces is characterized in that the resin melts are produced in gas media with a gas velocity in the range of 0.2 <Ma <1.0 at a temperature of the gas medium above the melting temperature of the low molecular weight resin used, with the from the nozzle The emerging resin melts are initially drawn into very fine-fiber structures, the fibers are laid down to form an ultra-fine fiber fleece and the thermoplastic, low-molecular-weight resins are converted into thermoset resins by condensation. When the resin melts exit the nozzle, the temperature of the nozzle is controlled so that the viscosity of the melts can be controlled.

Die Fasern bestehen aus glasartig erstarrten, reaktiven und zur Polymerbildung befähigten Harzschmelzen. Die Fasern weisen zunächst noch thermoplastische Eigenschaften auf. Das Erreichen einer durchgängigen Polymerbildung, gegebenenfalls mit einer gekoppelten Funktionalisierung, wird mittels gezielter, nachträglicher Einwirkung von flüssigen oder gasförmigen Katalysatoren oder anderen Reaktanten hervorgerufen. Erst dann liegen duroplastische Eigenschaften vor.The fibers consist of glass-like solidified, reactive resin melts capable of polymer formation. The fibers initially still have thermoplastic properties. Achieving continuous polymer formation, possibly with coupled functionalization, is brought about by means of targeted, subsequent action of liquid or gaseous catalysts or other reactants. Only then are thermoset properties available.

Geeignete Harze für diese Art der Vliesbildung sind mit Methanol veretherte Melamin-Formaldehyd-Harze (MER), insbesondere solche gemäß WO 2006/100041 .Suitable resins for this type of web formation are melamine-formaldehyde resins (MER) etherified with methanol, in particular those according to WO 2006/100041 .

Die reaktionsfähigen niedermolekularen Harzschmelzen sind zur Polymerbildung befähigt. Sie unterscheiden sich in ihrem Aufbau grundsätzlich von den klassischen, zur Herstellung von textilen Fasern benutzten Polymerschmelzen. Sie bestehen aus Monomeren und /oder Oligomeren mit 1 bis 8 Basisbausteinen (Monomer-Einheiten), enthalten pro Harzmolekül mindestens eine zur Polymerbildung befähigte Gruppe, zuzüglich einer großen Anzahl von zur Wasserstoffbrückenbildung befähigten Gruppen, besitzen aufgrund ihrer großen Anzahl von reaktiven, zur Wasserstoffbrückenbildung befähigten Gruppen eine hohe Klebefähigkeit (Adhäsionskraft), können nur mit selbstanspinnenden Verfahren zu faserigen Gebilden umgeformt werden, neigen zur thermisch ausgelösten Oligomer-/Polymerbildung, erstarren bei T > Raumtemperatur zu glasartigen Körpern, vernetzen, insbesondere bei Einwirkung katalytischer Verbindungen und Reaktanten (z.B. Diisocyanaten, organischen oder anorganischen Säuren).The reactive, low molecular weight resin melts are capable of polymer formation. They differ fundamentally in their structure from the classic polymer melts used to manufacture textile fibers. They consist of monomers and / or oligomers with 1 to 8 basic building blocks (monomer units), contain at least one group capable of polymer formation per resin molecule, plus a large number of groups capable of forming hydrogen bonds, due to their large number of reactive groups capable of forming hydrogen bonds Groups have high adhesiveness (adhesive force), can only be formed into fibrous structures with self-spinning processes, tend to thermally triggered oligomer / polymer formation, solidify at T> room temperature to form glass-like bodies, cross-link, especially when exposed to catalytic compounds and reactants (e.g. diisocyanates, organic or inorganic acids).

Die reaktiven niedermolekularen Harzschmelzen können in einem Extruder aufgeschmolzen werden oder über einen Dünnschichtverdampfer direkt dem Spinnbalken einer Meltblown-Anlage zugeführt werden. Bei Einhalten der Randbedingungen im Düsenbereich werden sehr feine Fasern im Durchmesser kleiner 3 µm erhalten.The reactive low-molecular resin melts can be melted in an extruder or fed directly to the spinning beam of a meltblown system via a thin-film evaporator. If the boundary conditions in the nozzle area are observed, very fine fibers with a diameter of less than 3 µm are obtained.

Zum Erreichen der für die Filtrationswirkung wichtigen sehr feinen Fasern < 3 µm müssen Durchsatz, Blasluftvolumen und - temperatur sowie Düsengeometrie zum Standardverfahren angepasst werden. Die Schmelze-leitenden Kapillaren der Düsen sind verjüngt auf maximal 300 µm. Der Luftaustritt kann zusätzlich verkleinert werden auf 1 mm.To achieve the very fine fibers <3 µm, which are important for the filtration effect, throughput, blown air volume and temperature as well as nozzle geometry must be adapted to the standard process. The melt-conducting capillaries of the nozzles are tapered to a maximum of 300 µm. The air outlet can also be reduced to 1 mm.

Für die Bildung der etwas gröberen Stützfasern ist es möglich einen zweiten Spinnbalken mit Standardkonfiguration zu nutzen, welcher durch Einstellen des Winkels zum anderen Spinnbalken für eine zweite Fasertype innerhalb des Filtervlieses sorgt. Dabei dienen die gröberen Fasern als Stützgerüst und sorgen durch die Voluminösität des Vlieses für eine höhere Schmutzaufnahme. Die feinen Fasern erhöhen den maximalen Abscheidegrad.For the formation of the somewhat coarser support fibers, it is possible to use a second spinning beam with a standard configuration which, by adjusting the angle to the other spinning beam, ensures a second type of fiber within the filter fleece. The coarser fibers serve as a support structure and, thanks to the voluminous nature of the fleece, ensure that more dirt is absorbed. The fine fibers increase the maximum degree of separation.

Beide Fasertypen können gemischt im Filtervlies abgelegt werden oder als zwei-lagiges Produkt in einem Verfahrensschritt hergestellt werden.Both fiber types can be stored mixed in the filter fleece or manufactured as a two-layer product in one process step.

Überraschenderweise konnte auch mit nur einem Spinnbalken diese Verteilung der mittleren Faserdurchmesser innerhalb des Filtervlieses erreicht werden. Dazu werden verschiedene Einzeldüsen genutzt, welche verteilt am Spinnbalken angebracht werden. Variiert werden kann sowohl der Düsentyp, Exxon- oder Biax- Düsen, die Konfiguration der Düsen und/oder die Luftzufuhrmenge einzelner Düsen, die Temperatur der Blasluft oder die Schmelzedurchsatzmenge. Die Konfiguration der Einzeldüsen wird bestimmt durch den Düsendurchmesser (100, 200, 300 oder 500 µm) und den Luftausgangsdurchmesser (1,0 /1,25/ 1,5 mm) .Surprisingly, this distribution of the mean fiber diameter within the filter fleece could also be achieved with just one spinning beam. For this purpose, various individual nozzles are used, which are attached to the spinning beam in a distributed manner. The nozzle type, Exxon or Biax nozzles, the configuration of the nozzles and / or the amount of air supplied to individual nozzles, the temperature of the blown air or the melt throughput can be varied. The configuration of the individual nozzles is determined by the nozzle diameter (100, 200, 300 or 500 µm) and the air outlet diameter ( 1 , 0 / 1.25 / 1.5 mm).

Der mittlere Einzelfaserdurchmesser in den erfindungsgemäßen Feinstfaserfiltervliesen beträgt für die für die Filterleistung verantwortlichen Feinstfasern 3 µm oder weniger bzw. mehr als 10 µm für die gleichzeitig erzeugten Stützfasern. Der Gewichtsanteil der sehr feinen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser kleiner 3 µm kann bis zu 90Gew.% bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses betragen. Vorzugsweise liegt dieser Anteil der sehr feinen Fasern in einem Bereich von 50 - 75 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses.The mean individual fiber diameter in the ultra-fine fiber filter fleeces according to the invention is 3 μm or less for the fine fibers responsible for the filter performance or more than 10 μm for the support fibers produced at the same time. The weight proportion of the very fine fibers with an average fiber diameter of less than 3 µm can be up to 90% by weight based on the weight of the filter fleece. This proportion of the very fine fibers is preferably in a range of 50-75% by weight based on the weight of the filter fleece.

Die Fasern werden auf ein Transportband oder eine -trommel abgelegt. Die Temperatur- und Abstandsbedingungen zwischen der Düse, der Ablage- und der Transporteinrichtung sind variabel, so dass auch die Ablagedichte eingestellt werden kann. Es können lockere, aber auch sehr dichte Vliesstrukturen entstehen. Eine nachträgliche Verdichtung vor der Härtung ist ggf. auch möglich.The fibers are placed on a conveyor belt or drum. The temperature and distance conditions between the nozzle, the storage device and the transport device are variable, so that the storage density can also be adjusted. Loose but also very dense fleece structures can arise. Subsequent compaction before hardening is also possible if necessary.

Die entstehenden Vliese zeichnen sich durch hohe Flamm- und Hitzebeständigkeit aus und können direkt als Filtervlies oder als Filter-Verbundkomponente eingesetzt werden. Zur Erhöhung von Festigkeit, Flexibilität und Faserbindung können vor dem Heißkalandrieren bis zu 5 Gew.% duromeres Vorkondensat (Dispersion, Lösung, Pulver) oder thermoplastische Anteile, wie PVC, PA oder PEEK, in Form von Dispersion, Lösung oder Pulver zugesetzt werden.The resulting fleeces are characterized by high flame and heat resistance and can be used directly as a filter fleece or as a composite filter component. To increase strength, flexibility and fiber binding, up to 5% by weight of thermoset precondensate (dispersion, solution, powder) or thermoplastic components, such as PVC, PA or PEEK, in the form of dispersion, solution or powder can be added before hot calendering.

Das so entstandene Vlies wird einer weiteren Verfahrensstufe zugeführt, in der ein flüssiger oder gasförmiger Reaktant oder Katalysator mit dem flächigen Produkt in Kontakt gebracht wird. Damit wird eine Polymerbildung oder Funktionalisierung der Harzschmelze erreicht. Wenn erforderlich, können weitere Behandlungsstufen, z.B. zur Neutralisation der Reaktanten oder Katalysatoren, eingebunden werden. In einem weiteren Behandlungsschritt werden die flächigen Produkte einer thermischen Behandlung unterzogen. Die erforderlichen Behandlungstemperaturen sind im Verhältnis von 1.0 bis 4.0, bezogen auf die Schmelztemperatur (in °C) des Harzes einzustellen.The resulting fleece is fed to a further process step in which a liquid or gaseous reactant or catalyst is brought into contact with the flat product. This results in polymer formation or functionalization of the resin melt. If necessary, further treatment steps, e.g. to neutralize the reactants or catalysts, can be included. In a further treatment step, the flat products are subjected to a thermal treatment. The required treatment temperatures should be set in a ratio of 1.0 to 4.0, based on the melting temperature (in ° C) of the resin.

Die so entstandenen Vliese sind für textile und technische Anwendungen einsetzbar, insbesondere aufgrund ihrer Faserfeinheiten für die Filtration. Weitere besondere Eigenschaften der Produkte des Verfahrens sind Flammfestigkeit, hohe Dauergebrauchstemperatur, Schallabsorptionsvermögen und spezifische elektrische Eigenschaften.The fleeces created in this way can be used for textile and technical applications, in particular for filtration due to their fiber fineness. Other special properties of the products of the process are flame resistance, high long-term use temperature, sound absorption capacity and specific electrical properties.

Das erfindungsgemäße Meltblown-Verfahren ermöglicht es, aus Melamin ein duromeres Feinstfaservlies bestehend aus sehr feinen, für den Abscheidegrad verantwortlichen Fasern mit mittleren Faserdurchmessern < 3 µm und gleichzeitig gröberen Stützfasern mit mittleren Faserdurchmessern > 10 µm im Direktprozess erzeugen zu können.The meltblown process according to the invention makes it possible to produce a thermoset fine fiber fleece from melamine consisting of very fine fibers responsible for the degree of separation with average fiber diameters <3 μm and at the same time coarser supporting fibers with average fiber diameters> 10 μm in a direct process.

Dieses kann genutzt werden, um in Kombination mit anderen Materialien einen Filterverbund zu generieren, welcher dadurch mehr Stabilität gewinnt und sich durch eine höhere Filtrationsleistung im Vergleich zu handelsüblichen Standardfiltern auszeichnet.This can be used in combination with other materials to generate a filter composite, which thereby gains more stability and is characterized by a higher filtration performance compared to commercially available standard filters.

Charakteristisch für die im erfindungsgemäßen Meltblown-Verfahren hergestellten Melaminfaservliese ist der hohe Gewichtsanteil an sehr feinen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser < 3 µm, vorzugsweise 0,5 - 3 µm, welche eine normal verteilte Streuung aufweisen, welche sich wiederrum positiv auf die Filtrationsleistung auswirkt. Bemerkenswert ist auch die Voluminösität der erfindungsgemäßen Melamin-Meltblown-Vliese. Diese bei Spinnvliesen im Allgemeinen untypische Eigenschaft der Voluminösität und damit verbundene Offenheit der Melamin-Meltblown-Vliese begünstigt eine Erhöhung der Schmutzaufnahmekapazität im Filtrationsprozess. Bei Feinstaubfiltern (Gruppe M und F) wird die Effektivität des Filters gegenüber der Partikelgröße 0,4 µm gemessen, d.h. wieviel Prozent des Prüfaerosols wird bis Partikelgröße 0,4 µm gefiltert (Abscheidegrad). Für die Einstufung der verschiedenen Filter-Effektivitäten werden in Europa die Partikelfilterklassen von 1 bis 17 verwendet: je höher die Zahl, umso höher der garantierte Abscheidegrad. Die Europäische Norm für die Klassifizierung der Grobstaub-, Medium- und Feinstaubfiltern ist die EN 779:2012 und für die Schwebstofffilter die EN 1822-1:2009.
In o. g. Norm werden Filter klassifiziert nach ihrer Effektivität für diese Korngrößen mittels eines Prüfaerosols aus Di-2-ethylhexyl-sebacat (DEHS).Characteristic of the melamine fiber nonwovens produced in the meltblown process according to the invention is the high weight proportion of very fine fibers with an average fiber diameter <3 μm, preferably 0.5-3 μm, which have a normally distributed scatter, which in turn has a positive effect on the filtration performance. The voluminosity of the melamine meltblown nonwovens according to the invention is also noteworthy. This generally untypical property of bulkiness in spunbonded nonwovens and associated therewith The openness of the melamine meltblown nonwovens favors an increase in the dirt holding capacity in the filtration process. In the case of fine dust filters (group M and F), the effectiveness of the filter is measured against a particle size of 0.4 µm, ie what percentage of the test aerosol is filtered up to a particle size of 0.4 µm (degree of separation). In Europe, particle filter classes from 1 to 17 are used to classify the various filter efficiencies: the higher the number, the higher the guaranteed degree of separation. The European standard for the classification of coarse, medium and fine dust filters is EN 779: 2012 and for the particulate filters EN 1822-1: 2009.
In the above-mentioned standard, filters are classified according to their effectiveness for these grain sizes using a test aerosol made from di-2-ethylhexyl sebacate (DEHS).

Für die erfindungsgemäßen Melamin-Filtervliese ergibt sich aufgrund des hohen Anteils sehr feiner Fasern ein hoher alpha-Wert aus dem Multipass-Test nach ISO 4572 über 12 , was vor allem in der Luftfiltration positiv bewertet wird. Das hergestellte Vlies liegt als Rollenware vor. Eine direkte Weiterverarbeitung zum Filterverbund ist gegeben. Die Herstellung über das Meltblow-Verfahren führt dazu, dass das Melamin-Meltblown-Vlies sehr feine Fasern mit mittleren Durchmessern von 0,5 - 3 µm aufweist. Die Durchmesser der einzelnen Fasern schwanken und können nicht exakt eingestellt werden. Die Verteilung der Faserdurchmesser ist günstig für Filtrationswirkung. Der hohe Anteil feiner Fasern mit d<3 µm, bevorzugt d<1µm, ermöglicht die Filtration sehr kleiner Partikel, zugleich bewirken die gleichzeitig vorhandenen Fasern mit d>10µm eine Stabilisierung des Vlieses. Der Gewichtsanteil der für die Filterleistung sehr wichtigen Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser kleiner 3 µm kann bis zu 90Gew.% bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses betragen. Vorzugsweise liegt dieser Anteil der sehr feinen Fasern in einem Bereich von 50 - 75 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses. Die Melamin-Meltblown-Vliese können mit unterschiedlichen Flächengewichten zwischen 15 bis 600 g/m2 hergestellt werden. Vorzugsweise besitzen sie für Filter-Anwendungen ein Flächengewicht zwischen 30 bis 150 g/m2.For the melamine filter fleeces according to the invention, due to the high proportion of very fine fibers, the multipass test according to ISO 4572 has a high alpha value of over 12, which is evaluated positively above all in air filtration. The fleece produced is in the form of rolls. A direct further processing to the filter composite is given. Production using the meltblow process means that the melamine meltblown fleece has very fine fibers with average diameters of 0.5-3 µm. The diameters of the individual fibers vary and cannot be set exactly. The distribution of the fiber diameter is favorable for the filtration effect. The high proportion of fine fibers with d <3 µm, preferably d <1 µm, enables the filtration of very small particles. At the same time, the fibers with d> 10 µm that are present at the same time stabilize the fleece. The weight fraction of the fibers with an average fiber diameter of less than 3 µm, which are very important for the filter performance, can be up to 90% by weight based on the weight of the filter fleece. This proportion of the very fine fibers is preferably in a range of 50-75% by weight based on the weight of the filter fleece. The melamine meltblown nonwovens can be produced with different weights per unit area between 15 and 600 g / m 2 . For filter applications, they preferably have a weight per unit area of between 30 and 150 g / m 2 .

Um das Melamin-Meltblown-Vlies weiter zu verfestigen oder auszurüsten ist eine Nachbehandlung möglich. Als Nachbehandlung kann z.B. eine Beschichtung oder Imprägnierung erfolgen.Post-treatment is possible to further strengthen or finish the melamine meltblown fleece. A coating or impregnation, for example, can be used as post-treatment.

Für die Beschichtung eignen sich Verfahren wie Pastenpunktbeschichtung oder Hotmelt-Auftrag (mit PE, PP, PET oder PA) zur Kaschierung mit Verbundmaterialien.Methods such as paste dot coating or hotmelt application (with PE, PP, PET or PA) for lamination with composite materials are suitable for coating.

Das Melamin-Meltblown-Vlies kann sowohl einseitig als auch beidseitig verstärkt werden. Als Verstärkungsmaterialien können dabei genutzt werden Glasgelege, Glasgewebe, Spunbonds aus PP, PET, PA u.ä.The melamine meltblown fleece can be reinforced on one side as well as on both sides. Glass fabrics, glass fabrics, spunbonds made of PP, PET, PA and the like can be used as reinforcement materials.

Das Melamin-Meltblown-Vlies kann im Verbund als Zwischenlage oder oberste Schicht als Filterlage eingesetzt werden. Bei einem zweilagigen Verbund empfiehlt sich die Melamin-Meltblown-Schicht als obere, filtrierende Schicht zu nutzen. Zum Schutz vor mechanischer Beanspruchung, etwa beim Abreinigen von Heißgasfiltern, kann das Melamin-Melblown-Vlies durch eine Decklage geschützt und als Zwischenlage genutzt werden.The melamine meltblown fleece can be used as an intermediate layer or the top layer as a filter layer. In the case of a two-layer composite, the melamine meltblown layer is recommended as the upper, filtering layer. To protect against mechanical stress, for example when cleaning hot gas filters, the melamine melblown fleece can be protected by a cover layer and used as an intermediate layer.

Das Melamin-Meltblown-Vlies kann zur Verbesserung des Abscheidegrades verdichtet werden. Die Verdichtung erfolgt dabei durch Komprimierung des Melamin-Meltblown-Vlieses vor der Härtung des selbigen mittels glatten oder gravierten Walzen mit einstellbarer Dicke. Nach der Härtung und im duromeren Zustand des Melamin-Meltblown-Vlieses kann eine Verdichtung nur noch durch Zugabe eines Hilfsmittels, beispielsweise Melaminharz-Dispersionen oder Acrylatharz-Dispersionen, erfolgen. Dazu dient das Tränken oder Besprühen des Vlieses mit dem Hilfsmittel und anschließendem Reagieren des Hilfsmittels unter Druck und Temperatur (z.B. im Kalander oder Doppelbandtrockner, Pressvorrichtung).The melamine meltblown fleece can be compressed to improve the degree of separation. The compression takes place by compressing the melamine meltblown fleece before it is hardened by means of smooth or engraved rollers with adjustable thickness. After curing and in the thermoset state of the melamine meltblown fleece, compression can only take place by adding an auxiliary agent, for example melamine resin dispersions or acrylate resin dispersions. This is done by soaking or spraying the fleece with the aid and then reacting the aid under pressure and temperature (e.g. in a calender or double belt dryer, pressing device).

Das Melamin-Meltblown-Vlies kann zur Verbundbildung oder zur verbesserten Verarbeitbarkeit textil weiterverarbeitet oder verdichtet werden (z.B. Vernadelung oder Wasserstrahlverfestigung). Die Vernadelung ist gerade bei Heißgasfiltern eine gängige Methode mehrere Materiallagen miteinander zu verbinden, um einen stabilen Vliesstoff zu erhalten. Je nach Nadelart und Stichdichte können Schädigungen oder Lochbildung verringert werden. Die Wasserstrahlverfestigung ist aufwendiger und teurer und wird deshalb weniger genutzt. Eine leichte Vernadelung oder Wasserstrahlverfestigung ist auch mit nur dem Melamin-Vlies möglich und vergleichmäßigt Ober- und Unterseite, um beispielsweise die Abwicklung zu erleichtern.The melamine meltblown fleece can be further processed or compacted (e.g. needling or hydroentanglement) to form a bond or for improved processability. Needling is a common method of connecting several layers of material, especially with hot gas filters, in order to obtain a stable nonwoven. Depending on the type of needle and stitch density, damage or hole formation can be reduced. Hydroentanglement is more complex and expensive and is therefore used less. A light needling or hydroentanglement is also possible with just the melamine fleece and smooths the top and bottom, for example to facilitate processing.

Das erfindungsgemäß hergestellt Vlies kann durch einen Nasslegeprozess weiterverarbeitet bzw. veredelt werden. Das Melamin-Meltblown-Vlies wird dabei zu Fasern (Länge 0,05 bis 5mm vorzugsweise 0,1 bis 4mm) aufgelöst und diese werden in einem Nasslegeprozess zu einem Filtervlies gelegt. Dazu wird das Melamin-Meltblown-Vlies entweder direkt in Wasser aufgelöst oder in einem zusätzlichen Arbeitsschritt in Kurzschnittfasern verselbstständigt. Die Einzelfasern aus dem Melamin-Meltblown-Vlies können dabei wahlweise mit weiteren Kurzschnittfasern gemischt werden, wie z.B. Glas, Polyester, Biko und bilden ein neues Vlies. Der Gewichtsanteil der sehr feinen Melamin-Fasern beträgt dabei bis zu 90 %; vorzugsweise 20 bis 75 %. Die so entstandenen Vliese sind sowohl für die Filtration als auch für die Isolation geeignet. Der Nasslegeprozess eignet sich besonders für die Verwertung von Abfällen und Randstücken bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Filtervliese aus sehr feinen Melaminfasern und gröberen Stützfasern.The fleece produced according to the invention can be further processed or refined by a wet laying process. The melamine meltblown fleece is dissolved into fibers (length 0.05 to 5 mm, preferably 0.1 to 4 mm) and these are laid into a filter fleece in a wet laying process. For this purpose, the melamine meltblown fleece is either dissolved directly in water or in an additional step in Short cut fibers become independent. The individual fibers from the melamine meltblown fleece can optionally be mixed with other short-cut fibers, such as glass, polyester, Biko, and form a new fleece. The weight proportion of the very fine melamine fibers is up to 90%; preferably 20 to 75%. The resulting fleeces are suitable for both filtration and isolation. The wet laying process is particularly suitable for the recycling of waste and edge pieces in the production of the filter fleeces according to the invention from very fine melamine fibers and coarser supporting fibers.

Der dieser Erfindung zugrundeliegende Effekt des gleichzeitigen Vorliegens sehr feiner und relativ grober Fasern kann durch Verwendung des sogenannten Dual-Meltblown-Verfahrens noch verstärkt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Melamin-Meltblown-Vlies mittels zweier unterschiedlicher Spinnbalken erzeugt wird, die eine gemeinsame Ablage haben (Dual Meltblown). Dadurch erreicht man im Prozess der Vliesherstellung eine vorteilhafte Kombination von gröberen Stützfasern aus Melamin oder ggf. auch anderen Polymeren aus einem Spinnbalken und sehr feinen Melamin-Fasern aus dem anderen Spinnbalken. Diese Kombination wirkt sich positiv auf die Filterwirkung sowie auf die Stabilität des Filtervlieses aus. Der Gewichtsanteil der sehr feinen Melamin-Fasern beträgt dabei bis zu 90 Gew.%; vorzugsweise 50 bis 75 Gew.%.The effect of the simultaneous presence of very fine and relatively coarse fibers on which this invention is based can be further enhanced by using the so-called dual meltblown process. It is particularly advantageous if the melamine meltblown fleece is produced by means of two different spinning beams which have a common storage area (dual meltblown). In this way, an advantageous combination of coarser support fibers from melamine or possibly also other polymers from one spinning beam and very fine melamine fibers from the other spinning beam is achieved in the nonwoven production process. This combination has a positive effect on the filter effect and the stability of the filter fleece. The proportion by weight of the very fine melamine fibers is up to 90% by weight; preferably 50 to 75% by weight.

Bei dem Dual-MB hat man zwei Spinnbalken hintereinander. Diese sind getrennt und es bedarf jeweils definierter Einstellungen, welche zum Polymer passen und die gewünschten Faserdurchmesser erreicht werden können. Dabei sind die Spinnbalken im Winkel verstellbar. Man kann demnach sowohl einfach zwei Lagen übereinander produzieren und auch in sich gemischte Vliese mit unterschiedlichen Polymeren bzw. mit gleichem Polymer, aber unterschiedlichen Faserdurchmessern.With the Dual-MB you have two spinning beams one behind the other. These are separate and each requires defined settings that match the polymer and the desired fiber diameter can be achieved. The angle of the spinning beams is adjustable. You can therefore simply produce two layers on top of each other and also mixed fleeces with different polymers or with the same polymer but different fiber diameters.

Als Zweitpolymer neben dem Melamin für die gröberen Stützfasern eignen sich prinzipiell alle thermoplastischen Polymere. Hierzu gehören Polymere mit durchgehender Kohlenstoffhauptkette, z.B. Polyolefine wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), aber auch Polyacrylate, wie z.B. Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyacrylnitril (PAN); Polyether, wie z.B. Polytetramethylenglycol (PTMEG), Polyoxymethylen (POM), Polyphenylenether (PPE); Polyester, wie. z.B. Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC) und Polyamide, wie z.B. PA6, PA66, PA46, Polyphthalamid (PPA), aber auch solche hochtemperaturbeständigen Polymere wie Polyetheretherketon (PEEK) und Polytetrafluorethen (PTFE), Polyphenylensulfid (PPS) .In principle, all thermoplastic polymers are suitable as a second polymer in addition to melamine for the coarser supporting fibers. These include polymers with a continuous carbon main chain, e.g. polyolefins such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), but also polyacrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylonitrile (PAN); Polyethers such as polytetramethylene glycol (PTMEG), polyoxymethylene (POM), polyphenylene ether (PPE); Polyester, like. e.g. polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC) and polyamides such as PA6, PA66, PA46, polyphthalamide (PPA), but also such high-temperature resistant polymers as polyetheretherketone (PEEK) and polytetrafluoroethene (PTFE), polyphenylene sulfide (PPS) ).

Um das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Meltblown-Melamin-Vliese zu vergrößern, können die Vliese mit anderen Materialien zu Verbundfiltern kombiniert werden. Verbundfilter aus erfindungsgemäßen Meltblown-Melamin-Vlies und nicht schmelzbaren Verstärkungsmaterialien besitzen neben der erhöhten Filterleistung als weiteren Vorteil duromere Eigenschaften, wie z.B. kein Schmelzen, kein Schrumpfen, hohe Dauergebrauchstemperatur, kein Verkleben beim Schneiden. Nicht schmelzbare Verstärkungsmaterialien können Hochtemperatur-beständige Vliese sein, wie z.B. Nadelvliese aus Aramid- oder Polyimidfasern oder Stützgewebe/-Gelege aus Glasfasern oder andere stabilisierende, schützende, die Weiterverarbeitung verbessernde Lagen. Verbundbildung ist möglich durch Vernadelung, Wasserstrahlverfestigung, Wetlaid bzw. Verklebung der Verbundkomponenten miteinander
Der Aufbau der Verbundfilter ist je nach Anforderungen unterschiedlich. Das Melamin-Meltblown-Vlies kann beispielsweise als Deckschicht auf einem weiteren Verbundmaterial aufliegen. Es kann aber auch mittig zwischen zwei Schichten aus weiteren Verbundmaterialien liegen. Eine Weiterverarbeitung, wie Ausrüstung, Plissieren, Vernähen, Glätten ist immer zusätzlich möglich. Für eine besonders vorteilhafte Ausführung für einen Luftfilter kann ein Verbund aus einem Melamin-Meltblown-Vlies und einem PET-Spinnvlies verwendet werden. Das Melamin-Meltblown-Vlies hat dabei ein Flächengewicht zwischen 40 und 150 g/m2, bevorzugt 50 bis 100 g/m2 und einen mittlerem Faserdurchmesser von 1 bis 3 µm. Das PET-Spinnvlies hat ein Flächengewicht von 60 bis 140 g/m2. Die Verbundbildung erfolgt durch Verwendung eines thermoplastischen Bindemittels, beispielsweise eines Klebevlieses, im Doppelbandtrockner bei 130 °C.In order to enlarge the field of application of the meltblown melamine nonwovens according to the invention, the nonwovens can be combined with other materials to form composite filters. Composite filters made of meltblown melamine fleece according to the invention and non-meltable reinforcement materials have, in addition to increased filter performance, a further advantage of thermoset properties, such as no melting, no shrinking, high long-term use temperature, no sticking during cutting. Non-meltable reinforcement materials can be high-temperature-resistant non-wovens, such as needle-punched nonwovens made of aramid or polyimide fibers or support fabrics / nonwovens made of glass fibers or other stabilizing, protective layers that improve further processing. Bonding is possible through needling, hydroentanglement, wetlaid or gluing the composite components together
The structure of the composite filter differs depending on the requirements. The melamine meltblown fleece can, for example, lie as a cover layer on a further composite material. However, it can also be located in the middle between two layers made of other composite materials. Further processing such as finishing, pleating, sewing, smoothing is always possible. A composite of a melamine meltblown fleece and a PET spunbond fleece can be used for a particularly advantageous embodiment for an air filter. The melamine meltblown fleece has a weight per unit area between 40 and 150 g / m 2 , preferably 50 to 100 g / m 2 and an average fiber diameter of 1 to 3 μm. The PET spunbond has a weight per unit area of 60 to 140 g / m 2 . The bond is formed by using a thermoplastic binder, for example an adhesive fleece, in a double-belt dryer at 130 ° C.

Eine vorteilhafte Variante für die Heißgasfiltration ist ein Verbundfilter, bei dem die Verbundmaterialien ebenfalls aus temperaturbeständigen Materialien bestehen. Geeignete Verbundmaterialien sind z.B. Aramidvlies, PTFE-Stützgewebe oder Glasvlies oder Glasgelege. Das Melamin-Meltblown-Vlies kann dabei sowohl oben aufliegend auf dem Verbundmaterial aufliegen, als auch geschützt mittig im Verbund liegen.An advantageous variant for hot gas filtration is a composite filter in which the composite materials also consist of temperature-resistant materials. Suitable composite materials are e.g. aramid fleece, PTFE support fabric or glass fleece or glass scrim. The melamine meltblown fleece can either lie on top of the composite material or lie protected in the middle of the composite.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Verbund aus Melamin-Meltblown-Vlies und zusätzlichem Verbundmaterial zum Schutz vor mechanischer Beanspruchung, z.B. bei der Druckstoßreinigung der Filter, zusätzlich durch eine weitere schirmende Schicht geschützt. Diese zusätzliche schirmende Schicht besteht z.B. aus Aramid, PPS, PI, PSA oder PAI. Das Flächengewicht des Heißgasfilters liegt im Bereich von 400 bis 800 g/m2.In a particularly advantageous embodiment, the composite of melamine meltblown fleece and additional composite material to protect against mechanical stress, for example when cleaning the filters with pressure surge, is additionally protected by a further shielding layer. This additional shielding layer consists, for example, of aramid, PPS, PI, PSA or PAI. The weight per unit area of the hot gas filter is in the range from 400 to 800 g / m 2 .

In Bild 1, Beispiel 1A ist eine Verbundfilterkonstruktion dargestellt, bei der das Melamin-Meltblow-Vlies (Melamin-MB) (1) obenauf liegt auf einem Material A (2), darunter befindet sich das Stützgewebe (3) und darunter das Material B (4). Beispiel 1B zeigt eine Anordnung, wo das Melamin-MB-Vlies (1) eingebettet ist zwischen einer obenauf liegenden Schicht aus Material B (4) und den darunter liegenden Schichten Material C (5), Stützgewebe (3) und Material A (2).In picture 1 , Example 1A shows a composite filter construction in which the melamine meltblow fleece (melamine MB) ( 1 ) on top of a material A ( 2 ), underneath is the supporting fabric ( 3 ) and underneath the material B ( 4th ). Example 1B shows an arrangement where the melamine MB fleece ( 1 ) is embedded between an overlying layer of material B ( 4th ) and the underlying layers of material C ( 5 ), Support fabric ( 3 ) and material A ( 2 ).

Material A, B, C kann beispielsweise ein Aramidvlies (unterschiedlicher Art und Qualität, hinsichtlich Faserdurchmesser und Grammatur) sein. Das Stützgewebe kann ein Gewebe aus PTFE oder Glas sein.Material A, B, C can, for example, be an aramid fleece (of different types and qualities, with regard to fiber diameter and grammage). The supporting fabric can be a fabric made of PTFE or glass.

Das Melamin-Meltblown (MB) - Vlies (1) kann zum Schutz vor mechanischer Beanspruchung, z.B. bei der Druckstoßreinigung der Filter, durch eine weitere schirmende Schicht geschützt sein; siehe Beispiel 1B.The melamine meltblown (MB) - fleece ( 1 ) can be protected by a further shielding layer to protect against mechanical stress, e.g. when cleaning the filter with pressure surges; see example 1B.

zeigt die Struktur eines Melamin-Meltblown-Vlieses aufgenommen mit einem REM. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei der Vliesherstellung nach dieser Technologie, Vliese aus sehr feinen Fasern entstehen, gleichzeitig aber starke Schwankungen im Durchmesser zwischen einzelnen Fasern auftreten. Je nach Einstellparameter und Anlagenkonfigurationen zeichnen sich die Meltblown-Vliese aus Melamin durch einen hohen Anteil sehr feiner Fasern aus. Der feinfaserige, filtrierende Anteil im Vlies besitzt vorzugsweise 0,5 - 3 µm im mittleren Faserdurchmesser; die Stützfasern > 10 µm. shows the structure of a melamine meltblown fleece recorded with an SEM. It can be clearly seen that in the production of nonwovens using this technology, nonwovens are made from very fine fibers, but at the same time strong fluctuations in the diameter between individual fibers occur. Depending on the setting parameters and system configurations, the meltblown nonwovens made of melamine are characterized by a high proportion of very fine fibers. The fine-fiber, filtering portion in the fleece preferably has a mean fiber diameter of 0.5-3 µm; the supporting fibers> 10 µm.

[Beispiele][Examples]

Beispiel 1: Melamin-Filtervlies 26/19-1T mit 50% Feinstfasern und 50% StützfasernExample 1: Melamine filter fleece 26 / 19-1T with 50% fine fibers and 50% support fibers

Das Beispiel 26/19-1T wurde erzeugt durch die im TITK vorhandene Dual-Meltblown-Technologie. Dabei wurden Feinstfasern mit mittlerem Faserdurchmesser von ca. 2 µm mit dem einen Spinnbalken erzeugt. Mittels eines zweiten Spinnbalkens wurden zeitgleich Fasern mit mittlerem Durchmesser von etwa 10 µm ersponnen. Der Durchsatz an Schmelze wird durch Extruder eingestellt und war bei beiden Spinnbalken mit 1 g/min je Düse gleich. Unterschiedlich waren die Spinndüsen. Spinnbalken 1 wurde mit Einzeldüsen ausgestattet, welche 300 µm Kapillardurchmesser und 1 mm Luftausgang besitzen. Spinnbalken 2 wurde mit Einzeldüsen ausgestattet, welche 500 µm Kapillardurchmesser und 1,5 mm Luftausgang besitzen.Example 26 / 19-1T was generated using the dual meltblown technology available in TITK. Very fine fibers with an average fiber diameter of approx. 2 µm were produced with one spinning beam. Using a second spinning beam, fibers with an average diameter of around 10 µm were spun at the same time. The melt throughput is set by an extruder and was the same for both spinning bars at 1 g / min per nozzle. The spinnerets were different. Spinning beam 1 was equipped with individual nozzles which have a capillary diameter of 300 μm and an air outlet of 1 mm. Spinning beam 2 was equipped with individual nozzles which have a capillary diameter of 500 μm and an air outlet of 1.5 mm.

Zudem waren die Blasluftmenge und die Blaslufttemperatur verschieden. Spinnbalken 1 erhielt 12 m3/h Luft, welche 270 °C Temperatur hatte und Spinnbalken 2 wurde mit 9 m3/h ca. 230°C heißer Luft versorgt.In addition, the amount of blown air and the blown air temperature were different. Spinning beam 1 received 12 m 3 / h of air which had a temperature of 270 ° C. and spinning beam 2 was supplied with 9 m 3 / h of air at about 230 ° C.

Die Spinnbalken standen mit einem Winkel von 30° zueinander und ermöglichten die Durchmischung der Feinstfasern und der Stützfasern aus Melaminharz in einer Vlieslage. Das Vlies wurde auf einer Ablagetrommel abgelegt. Durch die Trommelgeschwindigkeit von 1 m/min konnte ein ca. 65 g/m2 Filter-Vlies aus Melamin-Fasern erzeugt werden.The spinning beams were at an angle of 30 ° to each other and allowed the fine fibers and the support fibers made of melamine resin to be mixed in a fleece layer. The fleece was placed on a delivery drum. The drum speed of 1 m / min made it possible to produce an approx. 65 g / m 2 filter fleece from melamine fibers.

Folgende Filterwerte erreichte dieses:

  • Material Melamine Meltblown
  • Description:
    • Application: Air Filtration
    • Filter Class (EN F9 @ 5.3 cm/s 779) :
  • Grade : 26/19-1T
Parameter Units Target Test Method Basis Weight g/ m2 65 ISO 536:2012-07* Thickness @ 0.5 kPa mm 1.9 DIN EN ISO 9073-2:1997-02* DEHS Retention @ 0.3µm,5.3 cm/s % 80 internal method fractional efficiency (Palas) Pressure Drop @ 5.3 cm/s Pa 59 internal method fractional efficiency (Palas) Air Permeability @ 200 Pa 1 / m2s 194 ISO 9237:1995-06* Tensile Strength, MD N / 50 mm 16 DIN EN ISO 29073-3:1992-08* Tensile Strength, CD N / 50 mm 5 DIN EN ISO 29073-3:1992-08* This achieved the following filter values:
  • Material melamine meltblown
  • Description:
    • Application: Air Filtration
    • Filter Class (EN F9 @ 5.3 cm / s 779):
  • Grade: 26 / 19-1T
parameter Units Target Test Method Base Weight g / m 2 65 ISO 536: 2012-07 * Thickness @ 0.5 kPa mm 1.9 DIN EN ISO 9073-2: 1997-02 * DEHS retention @ 0.3 µm, 5.3 cm / s % 80 internal method fractional efficiency (Palas) Pressure drop @ 5.3 cm / s Pa 59 internal method fractional efficiency (Palas) Air permeability @ 200 Pa 1 / m 2 s 194 ISO 9237: 1995-06 * Tensile Strength, MD N / 50 mm 16 DIN EN ISO 29073-3: 1992-08 * Tensile Strength, CD N / 50 mm 5 DIN EN ISO 29073-3: 1992-08 *

Die REM-Aufnahme eines Ausschnitts eines nach dieser Methode hergestellten Melamin-Filtervlieses ist in dargestellt.The SEM image of a section of a melamine filter fleece produced according to this method is shown in shown.

Beispiel 2: Luftfiltration: V 26/19-1TExample 2: Air filtration: V 26 / 19-1T

Verbund aus in Beispiel 1 beschriebenem Melamin-Meltblown-Filtervlies mit PET-Spinnvlies (ca. 120 g/m2)als zusätzliche SchutzschichtComposite of melamine meltblown filter fleece described in Example 1 with PET spunbond fleece (approx. 120 g / m 2 ) as an additional protective layer

Die Verbundbildung erfolgte mittels thermoplastischem Bindemittel (ABA001 Klebevlies) zwischen der Melamin-Filterlage und dem PET-Spinnvlies. Bei 130 °C im Doppelbandtrockner mit 0,5 m/min wurden die beiden Lagen miteinander verklebt.The bond was formed by means of a thermoplastic binding agent (ABA001 adhesive fleece) between the melamine filter layer and the PET spunbond fleece. The two layers were glued together at 130 ° C. in a double belt dryer with 0.5 m / min.

Die erreichte Filterwirkung unterscheidet sich nicht von der in Beispiel 1 aufgezählten. Deutliche Verbesserungen gab es in den Festigkeiten.The filter effect achieved does not differ from that listed in Example 1. There were significant improvements in strength.

Folgende Eigenschaften zeichnen Beispiel 2 aus: Material Description: Melamine Meltblown Application: Air Filtration Filter Class (EN 779): F9 @ 5.3 cm/s Grade: V 26/19-1T Parameter Units Target Test Method Basis Weight g / m2 190 ISO 536:2012-07* Thickness @ 0.5 kPa mm 2,8 DIN EN ISO 9073-2:1997-02* DEHS Retention @ 0.3µm, 5.3 cm/s % 80 internal method fractional efficiency (Palas) Pressure Drop @ 5.3 cm/s Pa 59 internal method fractional efficiency (Palas) Air Permeability @ 200 Pa 1/m2s 205 ISO 9237:1995-06* Tensile Strength, MD N/50 mm 110 DIN EN ISO 29073-3:1992-08* Tensile Strength, CD N/50 mm 90 DIN EN ISO 29073-3:1992-08* Example 2 has the following properties: Material Description: Melamine meltblown Application: Air filtration Filter Class (EN 779): F9 @ 5.3 cm / s Grade: V 26 / 19-1T parameter Units Target Test Method Base Weight g / m 2 190 ISO 536: 2012-07 * Thickness @ 0.5 kPa mm 2.8 DIN EN ISO 9073-2: 1997-02 * DEHS retention @ 0.3 µm, 5.3 cm / s % 80 internal method fractional efficiency (Palas) Pressure drop @ 5.3 cm / s Pa 59 internal method fractional efficiency (Palas) Air permeability @ 200 Pa 1 / m 2 s 205 ISO 9237: 1995-06 * Tensile Strength, MD N / 50 mm 110 DIN EN ISO 29073-3: 1992-08 * Tensile Strength, CD N / 50 mm 90 DIN EN ISO 29073-3: 1992-08 *

Für die Einstufung der verschiedenen Filter-Effektivitäten werden in Europa die Partikelfilterklassen von 1 bis 17 verwendet: je höher die Zahl, umso höher der garantierte Abscheidegrad. Die Europäische Norm für die Klassifizierung der Grobstaub-, Medium- und Feinstaubfiltern ist die EN 779:2012 und für die Schwebstofffilter die EN 1822-1:2009. In o. g. Norm werden Filter klassifiziert nach ihrer Effektivität für diese Korngrößen mittels eines Prüfaerosols aus Di-2-ethylhexyl-sebacat (DEHS).Der Fraktionsabscheidegrad wurde auf dem Filterprüfstand PALAS MFP-3000S bei folgenden Prüfbedingungen gemessen: Aerosol Plural SB; Anströmgeschwindigkeit 0,075 m/s; Staubkonzentration 550 mg/m3.In Europe, particle filter classes from 1 to 17 are used to classify the various filter efficiencies: the higher the number, the higher the guaranteed degree of separation. The European standard for the classification of coarse, medium and fine dust filters is EN 779: 2012 and for the particulate filters EN 1822-1: 2009. In the above-mentioned standard, filters are classified according to their effectiveness for these grain sizes using a test aerosol made from di-2-ethylhexyl sebacate (DEHS). The degree of fractionation was measured on the PALAS MFP-3000S filter test stand under the following test conditions: Aerosol Plural SB; Approach velocity 0.075 m / s; Dust concentration 550 mg / m 3 .

Beispiel 3: Melamin-HeißgasfilterExample 3: Melamine hot gas filter

Das verwendete Melamin-Meltblown-Vlies 31/15-3 wurde mittels einer Ein-Balken-Meltblown-Anlage mit unterschiedlichen Düsenkonfigurationen hergestellt. Die in Reihe angeordneten Einzeldüsen besaßen unterschiedliche Luftaustrittsplatten mit Lochdurchmessern von 1,0 und 1,25 sowie 1,5 mm. Die zugeführte Luftmenge betrug 14 m3/h und eine Temperatur von 280°C. Durch die verschiedenen Austrittsdurchmesser kann eine unterschiedliche Verstreckung erreicht werden, welche sich in einer breiten Streuung der Faserdurchmesser bemerkbar macht. Fasern von 0,5 µm und 11 µm konnten ermittelt werden. Im Mittel wurde der Gesamtdurchmesser von 2,3 µm angegeben. Das Vlies besaß eine Flächenmasse von 100 g/m2. Dieses Vlies wurde auf die Referenz CP 520 (PSA-Vlies mit PTFE-Gewebe als Zwischenlage) mit 590 g/m2 aufgenadelt; 2 Passagen mit jeweils 50 Stichen/cm2.The melamine meltblown fleece 31 / 15-3 used was produced by means of a single-bar meltblown system with different nozzle configurations. The individual nozzles arranged in a row had different air outlet plates with hole diameters of 1.0, 1.25 and 1.5 mm. The amount of air supplied was 14 m 3 / h and a temperature of 280 ° C. Due to the different exit diameters, different stretching can be achieved, which is noticeable in a wide range of fiber diameters. Fibers of 0.5 µm and 11 µm could be determined. On average the Overall diameter of 2.3 µm indicated. The fleece had a basis weight of 100 g / m 2 . This fleece was needled onto the reference CP 520 (PSA fleece with PTFE fabric as an intermediate layer) at 590 g / m 2; 2 passages with 50 stitches / cm 2 each.

zeigt den gemessenen Abscheidegrad eines Standard-Heißgasfilters ohne Melamin-Meltblownvlies und die Steigerung des Abscheidegrades von ca. 65 % auf 95 % bei Partikeln von 0,4 µm durch die Verbundbildung des Standardfilters mit Melamin-Meltblown-Lage (Versuchs-Nr. 31/15-3T mit 100 g/m2 und 2,3 µm mittleren Faserdurchmesser). Die Verbundbildung erfolgte durch Vernadelung. Der Fraktionsabscheidegrad wurde auf dem Filterprüfstand PALAS MFP-3000S bei folgenden Prüfbedingungen gemessen: Aerosol Plural SB; Anströmgeschwindigkeit 0,075 m/s; Staubkonzentration 550 mg/m3. shows the measured degree of separation of a standard hot gas filter without melamine meltblown fleece and the increase in the degree of separation from approx. 65% to 95% for particles of 0.4 µm due to the composite formation of the standard filter with melamine meltblown layer (test no. 31 / 15-3T with 100 g / m 2 and an average fiber diameter of 2.3 µm). The bond was formed by needling. The degree of fraction separation was measured on the PALAS MFP-3000S filter test stand under the following test conditions: Aerosol Plural SB; Approach velocity 0.075 m / s; Dust concentration 550 mg / m 3 .

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Melamin-Meltblow-VliesMelamine meltblow fleece
22
Material AMaterial A
33
StützgewebeSupport fabric
44th
Material BMaterial B
55
Material CMaterial C

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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Claims (13)

Filtervlies, hergestellt im Melt-Blown-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es gleichzeitig aus sehr feinen für die Filterwirkung entscheidenden Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser < 3 µm und gröberen Stützfasern mit einem mittleren Faserdurchmesser > 10 µm besteht.Filter fleece, produced in the melt-blown process, characterized in that it consists of very fine fibers with an average fiber diameter <3 µm and coarser support fibers with an average fiber diameter> 10 µm, which are decisive for the filter effect. Filtervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sehr feinen für die Filterwirkung entscheidenden Fasern Melaminfasern sind.Filter fleece after Claim 1 , characterized in that the very fine fibers that are decisive for the filter effect are melamine fibers. Filtervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der sehr feinen für die Filterwirkung entscheidenden Fasern bis zu 90 Gew. % bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses betragen kann und bevorzugt in einem Bereich zwischen 50 - 75 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Filtervlieses liegt.Filter fleece after Claim 1 , characterized in that the proportion of the very fine fibers decisive for the filter effect can be up to 90% by weight based on the weight of the filter fleece and is preferably in a range between 50-75% by weight based on the weight of the filter fleece. Filtervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gröberen Stützfasern Melaminfasern sind.Filter fleece after Claim 1 , characterized in that the coarser supporting fibers are melamine fibers. Filtervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gröberen Stützfasern thermoplastische Fasern wie Polyolefine, Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyacrylate, Polyether, Polyester, Polycarbonat (PC), Polyamide, oder hochtemperaturbeständige thermoplastische Fasern wie Polyetheretherketon (PEEK), Polytetrafluorethen (PTFE) oder Polyphenylensulfid (PPS) sind.Filter fleece after Claim 1 , characterized in that the coarser supporting fibers are thermoplastic fibers such as polyolefins, polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyacrylates, polyether, polyester, polycarbonate (PC), polyamides, or high-temperature resistant thermoplastic fibers such as polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethene (PTFE) or polyphenylene sulfide (PPS). Filtervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Solovlies oder im Verbund mit anderen Materialien als Deck- oder Zwischenschicht verwendet werden kann.Filter fleece after Claim 1 , characterized in that it can be used as a solo fleece or in combination with other materials as a cover or intermediate layer. Verwendung des Filtervlieses nach Anspruch 4 zur Filtration von Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere zur Luft- oder Heißgasfiltration.Use of the filter fleece after Claim 4 for the filtration of liquids and gases, especially for air or hot gas filtration. Verfahren zur Herstellung eines Filtervlieses aus sehr feinen filtrierenden Fasern und gröberen Stützfasern im Melt-Blown-Verfahren mit nur einem Spinnbalken, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnbalken Düsen mit unterschiedlichen Düsenkonfigurationen aufweist, bei denen auch die Spinnbedingungen, wie Durchsatz, Anblasdruck, Blasmenge, Blastemperatur, variieren können.Process for the production of a filter fleece from very fine filtering fibers and coarser supporting fibers in the melt-blown process with only one spinning beam, characterized in that the spinning beam has nozzles with different nozzle configurations, in which the spinning conditions, such as throughput, blowing pressure, blowing volume, blowing temperature , can vary. Verfahren zur Herstellung eines Filtervlieses nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Konfiguration der Düsen bestimmt wird durch den Düsentyp, den Düsendurchmesser und den Luftausgangsdurchmesser.Process for the production of a filter fleece according to Claim 6 , characterized in that the configuration of the nozzles is determined by the nozzle type, the nozzle diameter and the air outlet diameter. Verfahren zur Weiterverarbeitung des nach Anspruch 1 hergestellten Vlieses durch einen Nasslegeprozess, dadurch gekennzeichnet, dass das Melamin-Meltblown-Vlies zu Einzelfasern mit einer Länge von 0,05 bis 5mm, vorzugsweise 0,1 bis 4mm, aufgelöst wird und diese in einem Nasslegeprozess zu einem Filtervlies gelegt werden.Process for the further processing of the after Claim 1 produced fleece by a wet laying process, characterized in that the melamine meltblown fleece is dissolved into individual fibers with a length of 0.05 to 5mm, preferably 0.1 to 4mm, and these are laid in a wet laying process to form a filter fleece. Verfahren zur Weiterverarbeitung des nach Anspruch 1 hergestellten Vlieses durch einen Nasslegeprozess nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Melamin-Meltblown-Vlies entweder direkt in Wasser aufgelöst oder in einem zusätzlichen Arbeitsschritt in Kurzschnittfasern verselbstständigt wird.Process for the further processing of the after Claim 1 produced fleece by a wet laying process Claim 10 , characterized in that the melamine meltblown fleece is either dissolved directly in water or made into short-cut fibers in an additional work step. Verfahren zur Weiterverarbeitung des nach Anspruch 1 hergestellten Vlieses durch einen Nasslegeprozess nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfasern aus dem Melamin-Meltblown-Vlies mit weiteren Kurzschnittfasern gemischt werden, wie z.B. Glas, Polyester, Biko und ein neues Vlies bilden.Process for the further processing of the after Claim 1 produced fleece by a wet laying process Claim 10 , characterized in that the individual fibers from the melamine meltblown fleece are mixed with other short-cut fibers, such as glass, polyester, Biko and form a new fleece. Verfahren zur Weiterverarbeitung des nach Anspruch 1 hergestellten Vlieses durch einen Nasslegeprozess nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der sehr feinen Melamin-Fasern bis zu 90 % beträgt; vorzugsweise 20 bis 75 Gew.%Process for the further processing of the after Claim 1 produced fleece by a wet laying process Claim 10 , characterized in that the weight fraction of the very fine melamine fibers is up to 90%; preferably 20 to 75% by weight
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