DE60205051T2

DE60205051T2 - Dreidimensionaler Vliesstoff, Verfahren und Form zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60205051T2
Application number: DE2002605051
Authority: DE
Inventors: Takanari Kariya-shi Aichi-pref. Takagaki
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2002339221A; US20020132544A1; EP1241288B1; EP1241288A3; DE60205051D1; EP1241288A2

Description

1. Gebiet der Erfindung
Der Erfindung betrifft ein dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies bzw. textiles Flächengebilde, das durch Auflegen halb geschmolzener Fasern auf eine Form gebildet wird.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die US 4 103 058 offenbart eine Form zur Herstellung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses durch Auflegen halb geschmolzener Fasern auf die Form. Die Form weist eine zweidimensionale Gestalt auf, mit identisch geformten, gleichmäßig verteilten Perforationen oder Zellen, in die Mikrofasern teilweise eindringen.
Die EP 0 428 400 A1 offenbart ein dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies, das durch Blasen von Mikrofasern auf ein flach ausgebildetes, siebartiges Element gebildet wird, was zu einem Feld aus miteinander verbundenen, kissenartigen Bereichen führt.
Die WO 99 47010 offenbart eine Maske, die aus gewebten oder nicht gewebten Vliesen hergestellt ist und verdichtete Bereiche höherer Dichte und kissenartige Bereiche niedrigerer Dichte umfasst, die in einer Matrix angeordnet sind, wobei die Maske durch herkömmliche Techniken zur Herstellung geblasener Mikrofasern hergestellt ist, wie etwa durch Blasen, Solution Blowing oder im Luftstromverfahren.
Die WO 00 29656 offenbart eine wellenförmige Form zur Herstellung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses durch Auflegen von halb geschmolzenen Fasern auf die Form, was zu einem geschichteten Vlies führt, das im Wesentlichen die Gestalt der Form aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ermöglicht die Ausbildung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses komplizierter Gestalt mittels einer einfachen Form.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Form zur Herstellung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses durch Auflegen von halb geschmolzenen Fasern eine erste Formungsoberfläche, die eine Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten aufweist und die zur Formung eines Filterabschnitts vorgesehen ist, und wenigstens ein linienförmiges Element, das auf Kanten bzw. Kämmen der wellenförmigen Abschnitte angebracht ist. Ein solches Element vereinfacht die Gestalt der Form, wodurch es möglich ist, ein dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies komplizierter Gestalt herzustellen. Diese Form kann einen Formungsabschnitt enthalten, auf dem die halb geschmolzenen Fasern gestapelt sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sind die linienförmigen Elemente auf den Kanten in einem vorbestimmten Abstand zueinander angebracht.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies gebildet, indem die Form verwendet wird und halb geschmolzene Fasern auf die Form abgelegt werden. Das Vlies umfasst eine Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten, und eine Hängefaserwand, die aus den halb geschmolzenen Fasers gebildet ist, hängt von dem wenigstens einen linienförmigen Element in einem verschlungenen Zustand und die wellenförmigen Abschnitte überkreuzend herab. Dies beseitigt die Notwendigkeit, dass eine Oberfläche (z.B. eine vertikale Oberfläche oder eine steil geneigte Oberfläche) die Hängefaserwand bildet. Mit anderen Worten, auf eine Oberfläche wie etwa eine vertikale Oberfläche oder eine steil geneigte Oberfläche einer Oberflächenausbildungsform kann verzichtet werden. Dies gestattet eine Vereinfachung einer Form, selbst wenn das dreidimensionale, nicht gewebte Vlies, das eine komplizierte Gestalt besitzt, geformt wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist das Vlies ein Filter mit einem Filterabschnitt, und der Filterabschnitt umfasst die wellenförmigen Abschnitte.
Die Hängefaserwand verhindert, dass die wellenförmigen Abschnitte des Filterungsabschnitts des Filters nahe aneinander geraten. Insbesondere verhindert die Hängefaserwand somit, dass die wellenförmigen Abschnitte aufgrund eines negativen Drucks eines Fluids (z.B. Luft), das durch den Filterabschnitt hindurchtritt, auch nur teilweise aneinander haften. Dies unterdrückt die Zunahme des Widerstandes, den das Fluid beim Hindurchtreten durch den Filterungsabschnitt erfährt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen und wobei:
1A eine perspektivische Ansicht ist, die ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses (Filter) gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
1B eine Längsquerschnittsansicht entlang der Linie IB-IB der 1A ist, die das dreidimensionale, nicht gewebte Vlies während des Herstellungsprozesses zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des Filters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist; und
3 eine perspektivische Ansicht einer Modifikation einer Herstellungsform des Filters gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden ist ein dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die 1A bis 3 beschrieben. In 2 ist die X1-Richtung die Breitenrichtung des Filters, die Y1-Richtung die Längsrichtung davon und die Z1-Richtung die Höhenrichtung davon.
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst der Filter 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Filterungsabschnitt 10 zum Filtern eines Fluids und einen Umfangsabschnitt 18, der um den Filterungsabschnitt 10 herum ausgebildet ist.
Der Filterungsabschnitt 10 ist aus einer Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten 13 gebildet. Insbesondere ist die Mehrzahl der wellenförmigen Abschnitte 13 nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden, um den Filterungsabschnitt 10 zu bilden. Jeder wellenförmige Abschnitt 13 weist eine Gestalt eines im Wesentlichen dreieckigen Prismas auf. Zur Einfachheit umfasst der Filterungsabschnitt 10 in der Figur vier wellenförmige Abschnitte 13. Jedoch kann der Filterungsabschnitt 10 fünf oder mehrere wellenförmige Abschnitte 13 umfassen. Jeder wellenförmige Abschnitt 13 des Filterungsabschnitts 10 ist wie ein offener Behälter ausgebildet. Mit anderen Worten, jeder wellenförmige Abschnitt 13 ist auf der (nicht gezeigten) dem Umfangsabschnitt 18 des Filters 1 gegenüberliegenden Seite offen.
Der Filterungsabschnitt 10 weist V-Rillen 14 auf seiner rückwärtigen Oberfläche auf. Jede V-Rille 14 ist aus entsprechenden geneigten Oberflächen 13m benachbarter wellenförmige Abschnitte 13 gebildet. Ein Paar von im Wesentlichen dreieckigen Teilungswänden 16 teilt jede V-Rille 14 in der Breitenrichtung (X-Richtung) des Filters 1 in drei Teile. Die Teilungswände 16 sind im Wesentlichen dreieckige vertikale Wände, um eine Verformung der wellenförmige Abschnitte 13 in der Y-Richtung (der Längsrichtung des Filters 1) zu verhindern. Die Teilungswände 16 erstrecken sich senkrecht zu den Kanten 13x der wellenförmigen Abschnitte 13.
Die Teilungswände 16, die innerhalb der V-Rillen 14 angeordnet sind, verhindern, dass die jeweiligen geneigten Oberflächen 13m benachbarter wellenförmiger Abschnitte 13 nahe aneinander geraten oder sich voneinander entfernen. Die Teilungswände 16 verhindert somit, dass die jeweiligen geneigten Oberflächen 13m benachbarter wellenförmiger Abschnitte 13 aufgrund eines negativen Drucks des Fluids, das durch den Filterungsabschnitt 10 hindurchtritt, auch nur teilweise aneinander haften. Dies unterdrückt eine Zunahme eines Widerstandes, den das Fluid beim Durchströmen des Filterungsabschnitts 10 erfährt.
Das Filter 1 wird innerhalb eines (nicht gezeigten) Gehäuses mit seinem Umfangsabschnitt 18 befestigt, der durch einen Halteabschnitt des Gehäuses gehalten wird.
Nachfolgend ist eine Anlage zur Herstellung des Filters 1 mit Bezug auf die 1A und 1B kurz beschrieben. Anschließend ist ein Verfahren zur Herstellung des Filters 1 mit Hilfe dieser Anlage beschrieben.
Die Filterherstellungsanlage 20 umfasst ein horizontales Förderband. Eine Mehrzahl von Herstellungsformen 30 (nur eine Herstellungsform ist in 1A gezeigt) sind aufeinanderfolgend auf dem Förderband 21 angeordnet. Es ist hier angenommen, dass die X2-Richtung die Breitenrichtung des Förderbandes 21, die Y2-Richtung die Bewegungsrichtung davon und die Z2-Richtung die Höhenrichtung davon ist.
Die Herstellungsform 30 weist eine erste Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts 10 des Filters 1 und eine zweite Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts 18 des Filters 1 auf. Die erste Formungsfläche 32 zur Formung des Filterabschnitts hat die gleiche Gestalt wie die vordere Oberfläche des Filterungsabschnitts 10 (d.h. wie die der Oberfläche, die die Teilungswände 16 aufweist, gegenüberliegende Oberfläche). Die zweite Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts hat die gleiche Gestalt wie die Oberfläche des Umfangsabschnitts 18. Sowohl die erste Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts als auch die zweite Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts ist aus einem permeablen Material wie etwa einem Drahtgeflecht gebildet. Linienförmige Elemente 36 sind auf den Kanten 32x der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterabschnitts der Herstellungsform 30 an den Positionen angebracht, die den Teilungswänden 16 entsprechen. Insbesondere sind zwei linienförmige Elemente 36 in einem vorbestimmten zwischenliegenden Abstand auf den Kanten 32x der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts angebracht. Die zwei linienförmigen Elemente 36 erstrecken sich parallel zueinander und senkrecht zu den Kanten 32x (d.h. in der Y2-Richtung).
Eine Spindüse 24 ist an einer vorbestimmten Position über dem Förderband 21 angeordnet. Zum Beispiel ist die Spindüse 24 eine Düse, die auf einem Melt-Blow-Verfahren basiert. Insbesondere spinnt die Spindüse 24 faseriges Harz F (im Folgenden als Fasern F bezeichnet), das von einem nicht gezeigten Extruder zugeführt werden, auf die erste Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts und die zweite Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts der Herstellungsform 30. Die Spindüse 34 spinnt halb geschmolzene Fasern F. Diese halb geschmolzenen Fasern F werden somit auf der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts und der zweiten Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts und dergleichen gestapelt. Als ein Ergebnis berühren die Fasern F einander und werden somit zu einem nicht gewebten Vlies verschmolzen.
Nachfolgend ist ein Verfahren zur Herstellung des Filters 1, das nicht Teil der Erfindung ist, beschrieben.
Zuerst wird, während die Spindüse 24 die Fasern F in einer im Wesentlichen konstanten Rate spinnt, das Förderband 21 in einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben, so dass sich die Herstellungsform 30 in einer konstanten Geschwindigkeit unter der Spindüse 24 hindurch bewegt. Als Folge davon werden, wie es in 1B gezeigt ist, die halb geschmolzenen Fasern F in einer im Wesentlichen konstanten Dicke auf der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterabschnitts und der zweiten Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts der Herstellungsform 30 sukzessive von dem vorderen Ende in der Y-Richtung (d.h. dem linken Ende in der Figur) gestapelt. Die linienförmigen Elemente 36 der Herstellungsform 30 werden von den Fasern F umschlugen. Ferner werden die Fasern F ineinander verschlungen. Als Folge davon hängen die Fasern F von den linienförmigen Elementen 36 herab und bilden so im Wesentlichen dreieckige Hängefaserwände zwischen den linienförmigen Elementen 36 und den V-Rillenabschnitten 32v der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts.
Es ist zu beachten, dass die Hängefaserwände eine Dicke aufweisen, die kleiner als die der Fasern F ist, die auf der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterabschnitts und dergleichen ist gestapelt sind.
Die auf der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterabschnitts der Herstellungsform 30 gestapelten Fasern F, die von den linienförmigen Elementen 36 herabhängenden Fasern F und die auf der zweiten Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts gestapelten Fasern F berühren einander und werden so zu einem nicht gewebten Vlies verschmolzen. Das nicht gewebte Vlies der auf der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts gestapelten Fasern F entspricht den wellenförmigen Abschnitten 13 des Filterungsabschnitts 10 des Filters 1. Das nicht gewebte Vlies der von den linienförmigen Elementen 36 herabhängenden Fasern F (d.h. die Hängefaserwände) entspricht den Teilungswänden 16 des Filterungsabschnitts 10. Das nicht gewebte Vlies der auf die zweite Formungsoberfläche 34 zur Formung des Umfangsabschnitts gestapelten Fasern F entspricht dem Umfangsabschnitt 18. Auf diese Weise ermöglicht das Spinnen halb geschmolzener Fasern F von der Spindüse 24 auf die Herstellungsform 30 die einteilige Ausbildung der wellenförmigen Abschnitte 13, der Teilungswände 16 und des Umfangsabschnitts 18.
Das so gebildete Filter 1 wird von der Herstellungsform 30 entfernt. Ein Endbearbeitungsprozess wird anschließend ausgeführt, um das Filter 1 zu vollenden. Die linienförmigen Elemente 36 verbleiben innerhalb der Teilungswände 16 des Filters 1.
Gemäß diesem Verfahren zur Herstellung des Filters verschlingen sich die halb geschmolzenen Fasern F, die von den linienförmigen Elementen 36 der Herstellungsform 30 herabhängen, ineinander, um so die Teilungswände 16 des Filters 1 zu bilden. Dies beseitigt die Notwendigkeit einer Formungsoberfläche (z.B. einer vertikalen Oberfläche oder einer steil geneigten Oberfläche) zur Bildung der Teilungswände 16. Mit anderen Worten, eine Oberfläche wie etwa eine vertikale Oberfläche oder eine steil geneigte Oberfläche kann bei der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts der Herstellungsform 30 weggelassen werden. Dies gestattet die Verwendung einer vereinfachten Herstellungsform 30, selbst wenn das Filter 30, das eine komplizierte Gestalt besitzt, ausgebildet werden soll.
Der Filterungsabschnitt 10 wird aus der Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten 13 und den Teilungswänden 16, die sich senkrecht dazu erstrecken, gebildet. Die Teilungswände 16 verhindern, dass die wellenförmigen Abschnitte 13 des Filterungsabschnitts 10 dicht aneinander geraten. Mit anderen Worten, die Teilungswände 16 verhin dern, dass die wellenförmigen Abschnitte 13 auch nur teilweise aufgrund eines negativen Drucks des durch den Filterungsabschnitt 10 hindurchtretenden Fluids aneinander haften. Dies unterdrückt die Zunahme eines Widerstandes, den das durch den Filterungsabschnitt 10 hindurchtretende Fluid erfährt.
Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform die linienförmigen Elemente 36 oben auf den V-Rillenabschnitten 32v der ersten Formungsoberfläche 32 zur Formung des Filterungsabschnitts angeordnet sind, so dass die Fasern F von den linienförmigen Elementen 36 herabhängen, um so die Teilungswände 16 zu bilden. Wie es in 3 gezeigt ist, können die linienförmigen Elemente 36 jedoch nicht nur auf dem obersten Abschnitt der V-Rillenabschnitte 32v angeordnet sein, sondern auch unterhalb des obersten Abschnitts der V-Rillenabschnitte 32v, so dass die Fasern F von den linienförmigen Elementen 36 herabhängen, um so die Teilungswände 16 zu bilden. Alternativ kann eine (nicht gezeigte) vertikale Masche in jedem V-Rillenabschnitt 32v angebracht sein, so dass die Fasern F von den vertikalen Maschen herabhängen, um die Teilungswände 16 zu bilden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Filter 1 schließlich von der Herstellungsform 30 entfernt. In dem Fall, in dem eine leichtgewichtige Herstellungsform 30 verwendet wird, kann jedoch die Herstellungsform 30 in dem Filter 1 integriert sein, so dass die Herstellungsform 30 als eine Tragestruktur des Filters verwendet wird. Dies verbessert die Festigkeit des Filters 1.

Claims

Form zur Herstellung eines dreidimensionalen, nicht gewebten Vlieses durch Auflegen halb geschmolzener Fasern, mit: – einer ersten Formungsoberfläche (32), die eine Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten aufweist und die zur Formung eines Filterungsabschnitts (10) vorgesehen ist; und – wenigstens einem linienförmigen Element (36) als einer zweiten Formungsoberfläche, das auf Kanten (32x) der wellenförmigen Abschnitte angebracht ist.
Form nach Anspruch 1, wobei zwei linienförmige Elemente (36) auf den Kanten (32x) in einem vorbestimmten Abstand zueinander angebracht sind.
Dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies, das unter Verwendung der Form gemäß einem der Ansprüche 1 und 2 und Auflegen halb geschmolzener Fasern auf die Form gebildet wird, wobei das Vlies umfasst: – eine Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten (13); und – eine Hängefaserwand (16), die aus den halb geschmolzenen Fasern gebildet ist, die von dem wenigstens einen linienförmigen Element (16) in einem ineinander verschlungenen Zustand und die wellenförmigen Abschnitte (13) überkreuzend herabhängen.
Dreidimensionales, nicht gewebtes Vlies nach Anspruch 3, wobei das Vlies ein Filter ist, der einen Filte rungsabschnitt (10) aufweist, und wobei der Filterungsabschnitt (10) die Mehrzahl von wellenförmigen Abschnitten (13) umfasst.