Ziel der Entwicklung
Zur Herstellung von besonders feinen Fasern, <fünf µm, wird ein spezielles Spinnvlies-Verfahren genutzt, welches durch heiße Luft die Fasern zusätzlich verstreckt. Mit dem Meltblown-Verfahren ist es möglich Feinstfaser-Lagen bzw. -Verbunde in Kombination mit weiteren Spinnvliesen zu erzeugen. Ziel war die Verbesserung der Voluminösität und offenen Struktur zur Verbesserung der Filtereigenschaften durch die Nutzung angepasster Meltblown-Verfahren und Kombination zweier Materialien in Form von Stütz- und Feinstfasern als Lagen- oder Mischvlies oder als direkt erzeugtes Biko-Vlies.
Vorteile und Lösungen
Voluminösen Filtervliesen werden durch Nutzung der Dual-MB-Technologie mittels zwei zueinander geneigten Spinnbalken und Erzeugung unterschiedlicher Fasertypen im Einstufen-Prozess realisiert. Der mittlere Faserdurchmesser der gröberen, stützenden Fasern variierte zwischen 10 µm und 40 µm und der Faserdurchmesser der feinen, filtrierenden wurde zwischen 1 µm und 5 µm eingestellt. Sowohl 2-lagige Grob/Fein-MB-Vliese als auch Grob/Fein-Mischvliese konnten reproduzierbar auf der vorhandenen Dual-MB-Anlage mit speziellen, variablen Einzeldüsen als Filtervliese mit Abscheidegraden von > 50 % erzeugt werden, welche einer Filterklasse F7 für die Feinstaubfiltration entsprechen. Vorteilhaft ist dabei auch der Vlies-Aufbau mit Faserfeinheitsgradient, so dass von der Anströmseite her der Faserdurchmesser von grob nach fein angeordnet ist. Im zweiten Teil des Projektes wurde die Erzeugung von Filter-MB-Vliesen durch eine neuartige Biko-Meltblown-Technologie getestet. Die Verknüpfung der Biko-Technologie mit der Meltblown-Technologie ermöglicht die Chance der Erzeugung von wesentlich feineren Fasern aus zwei Komponenten als bei Filamentspinnvliesen. Zur Testung der Möglichkeiten einer MB-Düse mit Reihenanblasung zur Erzeugung von feinfasrigen Zwei-Komponentenfasern wurde eine Exxon-Düse entwickelt und im TITK erprobt. Deutlich feinere Faserdurchmesser < 5 µm konnten erreicht werden. Somit konnte neben der wesentlich besseren Gleichmäßigkeit der Vliese auch eine Verbesserung der Abscheidegrade bis 95 % (ISO eMP1) erreicht werden, was einer Filterklasse F9 entspricht. Gleichzeitig wurden bei hoher Voluminösität auch hohe Luftdurchlässigkeiten der Biko-MB-Vliese ermittelt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Forschungsergebnisse sind sowohl für das TITK als auch für potentielle Hersteller, Anlagenbauer, Verarbeiter und Anwender interessant, da aufgezeigt werden konnte, dass durch die Nutzung spezieller Anlagentechnik im Bereich der Meltblown-Technologie Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Voluminösität und Filterleistung gibt. Im Allgemeinen wird im Filtrationsmarkt eine verbesserte Filterwirkung bei geringem Druckverlust von Filtervliesen angestrebt. Weitere Eigenschaften, wie Langlebigkeit, ggf. Abreinigung, geringe Energiekosten im Einsatz, Wärmebeständigkeit oder Recycling, sind je nach Einsatz unterschiedlich stark gewichtet. Derzeit befinden sich für Filter-Anwendungen je nach Einsatzgebiet vorrangig Polypropylen- und Polyester-Materialien auf dem Markt. Die Perspektiven für verbesserte Filter-Materialien in unterschiedlichen Anwendungsgebieten der Luftfiltration sind äußerst positiv. Die Anforderungen an Produkte und Prozesse steigen stetig und gleichzeitig wächst der Preisdruck. Verbesserte Performance der Filtervliese wird u.a. besonders im Automobilbereich (KFZ-Innenraumfilter), bei der Raumfiltration und auch bei der Schutzausrüstung (Atemschutzfilter) verstärkt nachgefragt. Während der Realisierung des Projektes und insbesondere nach Abschluss der positiven Verarbeitungs- und Eignungstestung wurde u.a. von Herstellern von Filtermaterialien Interesse bezüglich der Zwei-Komponenten-MB-Vliese signalisiert. Weiterführende Projekte und Aufträge zur Produktentwicklung mit der Biko-MB-Technologie sind in der Planung.
