DE2440998A1

DE2440998A1 - Verfahren zur fortlaufenden herstellung nicht gewobener bahnen aus thermoplastischen fasern, und daraus hergestellte gegenstaende

Info

Publication number: DE2440998A1
Application number: DE2440998A
Authority: DE
Inventors: David B Pall
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-08-27
Publication date: 1975-03-13
Also published as: DE2462882C3; JPS5529183B2; NO743127L; FR2242502B1; AU7285374A; FI59430B; GB1459010A; IT1019172B; ZA745548B; NO141521C; SE7410984L; SE395725B; BE819442A; FR2242502A1; DE2440998C3; FI255274A; DE2462881C2; FI59430C; CH582774A5; JPS5590661A

Description

Zylindrische Filterelemente werden für gewöhnlich aub blattodcr bahnförmigem Werkstoff hergestellt, indem das Blatt oder die Bahn um sich selbst in ein zylindrisches Gebildo gefaltet wird, wobei die sich überlappenden Kanten zusammengebracht und in Form einer Abdichtseitennaht abgedichtet werden. Das Blatt kann mit Wellungen gefaltet werden, um die innerhalb eines begrenzten Raumes ausnutzbare Fläche des Filterblatts zu vergrössern. Bei der Herstellung der Nahtvwerden gewöhnlich die beiden äusseren Oberflächen der Enden dee Blattes zusammengebracht. Eine der oder beide einander gegenüberliegende Oberflächen wird mit einem Klebemittel überzogen; die Abdichtung wird dann durch Zufuhr von Wärme bewirkt, durch die das Klebemittel zum Erhärten gebracht wird. Dabei wird eine Naht hergestellt, bei der sich eine Schicht von Klebstoff vom einen bis zum anderen Ende der Naht und quer zu dieser von der äusseren Oberfläche ^: zur inneren Oberfläche erstreckt, wobei die Klebstoffschicht in.

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Längsrichtung der Oberfläche des Filterelements verläuft. Derjenige Teil des Filterelements, der an der Naht^r;mit einer Klebstoff schidht verbunden ist, ist selbstverständlich nicht porös; hierdurch wird der ausnutzbare Oberflächenbereich des Filters verringert·

Verschiedene Arten der Ausführung und der Herstellung der Abdichtung und des FaItens der Sei^enkanten der F^lterblätter an der Abdichtstelle sind vorgeschlagen worden, um dia vorgenannten Schwierigkeiten zu vermeiden, jedoch war keiner der bisherigen Vorsehläge erfolgreich. In der karadischen Patentschrift 742 von David B. Pail und Herbert L. Foreman ist eine ziirucklaufer.de,. überlappte Seitennaht-Abdichtung beschrieben, bei der die äu.°«seren Oberflächen der aneinander anliegenden Teile d°3 Blattt, von Vorderseite zu Vorderseite mittels eines zwischen diesen Teilen angebrauhten, sich selbst tragenden Bandes aus Bindemittel zusammengehalten sind, durch das diese Teila dec Blatts zu einer leckdichten Abdichtung miteinander rarbunden werden. Bei dieser Art der Ausführung der Naht bildet jedoch das Bindemittel gleichfalls einen aus nicht porösem Material bestehenden !dreien, der sich von der inneren Oberfläche zur äusseren Oberfläche des Filterblatts erstreckt. .

Bei der Herstellung zylindrischer Filterelemente, die in der Lage sind, überaus feine Teilchen abzufiltern, ist es meist vorteilhaft, ein sehr dünnes FiIterb!c;tt zu verwenden, weil ein dünnes Filterblatt dem Strom des Mediums geringeren Widerstand bietet als ein dickes Filterblatt. Solche dünnen Filterblätter sind leicht zerbrechlich, und es ist daher erwünscht, ein solches Blatt gegen Zerreissen, wie es durch Auftreten von Drücken in b eiden Richtungen bzw. auf die eine oder die andere Filteroberfläche verursacht werden kann, und gegen mechanische Beschädigung durch die Handhabung des Filterblatts während und nach seiner Herstellung dadurch zu sichern bzw. zu verstärken, das8 das Filterblatt mit im Verhältnis zu ihm dickeren und ' stärkeren Schichten aus blattförmigen Werkstoffen umgeben wird,

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die mit grösseren Löchern gelocht sind. Es ergeben sich dabei mehrschichtige Gebilde mit im grossen Ganzen sich verjüngenden oder abgestuften Poren; es ist besonders schwierig, solche Gebilde in zylindrischer Form abgedichtet zu verbinden_f weil ein Klebmittel, dessen Viskosität genügend gering ist, um doreh die groben Schichten durchzutreten, die Eigenschaft besitzt, durch die feinen Kapillaren der dünnen Schichten schnell weggezogen zu werden. Hierdurch ergibt sich, dp.ss die gröberen Schichtentein Klebmittel erhalten und unzureichend miteinander \^rerbunden sind. Aus diesem Grunde sind solche Abdichtungen selir unzuverlässig und erlauben den Durchtritt von festen Toilchen durch die Filterelemente, weil sich an der Abdichtung bzw. an der Naht eine Strömung in Längsrichtung durch die zwischen den feinen Schichten liegenden groben Schichten hindurch einstellt.

Bei zylindrischen Filterelementen mit einer breiten abgedichteten Naht ergibt siuli eine weiter? Schwierigkeit Leim Ankleben der Endkappen an die offenen Enden des Zvlinders. Die zum Ankleben der Endk.appen an die Enden des mit Seitenabdiclitung versehenen Pakets verwendeten Bindemittelschichten haften sehr £ut an den aus dem FiItermedium bestehenden Cohichten, weil diese Schichten porös sind und demzufolge einen Teil des Klebemittels absorbieren und eine gute Verbindung schaffen. Das trifft jedoch nicht zu für diejenige Klebmittelschicht, welche die Seitennaht-Abdichtung zusammenhält. Bei vielen Arten der Verklebung besteht keinerlei Anhaftung oder Klebwirkung zwischen der an der Endkappe angebrachten Klebm.ttelschicht und dem an der Seitennaht-Abdichtung angebrachten Klebmittel. Demzufolge ergibt sich häufig eine schlechte Abdichtung an der vorgenannten Klebmittelschicht, wobei sich unter dem Druck des durch das Filterelement hindurchgehenden Mediums ein Leckkanal bilden kan. Da das Klebmittel sich quer zur Naht von der äusseren Oberfläche zur inneren Oberfläche des Filterblätts erstreckt, besteht die Gefahr, dass ein Nebenschlussweg für einen Teil dieses Mediums gebildet wird, der dann nicht durch das Filter hindurchgeht.

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Man darf die ©efahr des Auftretens eines Nebenschlusswegs der vorgenannten Art bei zylindrischen Filterelementen nicht zulassen, "bei denaidas Filterblatt eine derartige Porengrössc aufweist, dass das Filter zum Abfiltern von schädlichen Mikroorganismen verwendet werden kann, 2.B. von Hefen oder Bakterien. Würde unter hohem Druck des zu filternden Mediums sich ein Nebfjnschlussweg der vorgenannten Art bilden, so wurden die Mikrooiganismen au dem Filter vorbeigehen und sich möglicherweise unheilvolle Folgen ergeben.

Es ist bei. Verwendung von aus blattförmigen Materialien hergestellten Filterelementen schwierig, e?vie Filterhülse zu schaffen, deren. Dicke dazu ausreicht, eine FiJtrierung mit Tiefenwirkung ("in—depth filtration") du""ch zuführen, wie es insbesondere bei der Abfilterung von Schmutzbestandteilen verschiedener Art aus den zu filternden Medien erwünscht ist. Allgemein gesprochen sind die Aussichten, beliebige suspendierte Teilchen zu entfernen, die genügend klein sind, um in die Filterporen eintreten zu können, umso grosser, je langer und je stärker gewunden der Weg ist, den das zu filternde Medium beiiu Durchgang durch ein Filter durchlaufen muss. Der Grund für diese Feststellung liegt darin, dass solche suspendierte Stoffe bzw. Teilchen zwar durch die Poren hindurchtreten können, aber entlang den Poren in Rissen, Winkeln, Ecken und Spalten aufgenommen werden. Je langer und je stärker gewunden eine Pore ist, umso mehr Winkel, Risse und Spalten befinden sioh entlang ihrer Längsrichtung und umso höher ist daher der Grad der Entfernung solcher Teilchen.

Für die Filtrierung mit Tiefenwirkung werden Filtermaterialien aus nicht gewobenen Matten oder Vliesen bevorzugt; diese Materialien eignen sich aber nicht zur Herstellung zylindrischer Filterelemente, die hohen Differenzdrticken standhalten können, weil diese Materialien geringe Zugfestigkeit besitzen. Es ist besonders schwierig, die Kanten eines Blattes aus nicht gewobenem Fasermaterial in einer Seitennaht-Abdichtung miteinander zu ver-

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binden. Demgeinäss werden solche Materialien bei zylindrischen Filterelementen nur in Verbindung mit Hinterlegungsfilterblättem tiberlicher Art verwendet, die in einer Seitennaht-Abdichtung * miteinander verklebt werden können, um den Durchtritt von Teilchen zu verhindern, welche gelegentlich durch die mit Tiefenwirkung arbeitende Filtermatte oder das mit Tiefenwirkung arbeitende Filtervlies hindurchtreten. Wenn eine Rückströmung möglich ist, erfordern solche Matten ferner einen äusseren Träger, so dass die Matte zwischen konzentrisch verlaufenden Materialien begrenzt ist, von denen das Material auf der einen Seite oder auf beiden Seiten ein Filterblatt sein kann. Die Notwendigkeit, ein Hinfrerlegungsfilter anzuwenden, erhöht die Kosten eines derartigen Filterelements und erschwert es noch mehr, die verschiedenen Schichten gemeinsam miteinander mit den Endkappen in Form einer leckdichten Abdichtung zu verbini en.

Es ist auch schwierig, die _ — ^r Dichte (density) und die Porosität von nicht gewobenen Fasermatten oder Faservliesen richtig einzustellen. Die Grosse der Poren zwischen den Fasern hängt natürlich von dem Abstand der Fasern voneinander ab, und dieser Abstand bestimmt sich durch die Einstellung der Dichtheit bzw. Dichte und den Grad der Zusammendrückung der Schicht· Wenn die Schicht durch zwei starre Oberflächen begrenzt ist, ist es natürlich möglich, die Schicht zusammenzupressen und dadurch eine gewisse Einstellung der Dichte - " A■* zu erhalten. Es ist aber nicht leicht, auf diese Weise eine von Filterelement zu Filterelemen^gleichmässige Porosität einzustellen.

Man hat zylindrische Filterelemente auch schon dadurch hergestellt, dass man Fasern oder Garn in einander entgegengesetzten spiraligen oder schraubenförmigen Wickellagen oder Windungen um einen Dorn wickelt und ein Gebilde herstellt, das im Handel als gewickeltes Element oder als bienenwabenartiges Element bekannt ist. Der Ausdruck "bienenwabenartig" wird angewendet, weil die auf die vorgenannte Weise hergestellten Filter dadurch gekennzeichnet sind, dass niedrige oder offene Bereiche in den

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Zwischenräumen zwischen den Fasern mit geschlossenen Bereichen oder Bereichen grosser Faserdichte abwechseln, in denen sich die Pasern überlappen und kreuzen, wobei die Fasern sich entlang der Dickenrichtung des Elements erstrecken. Aus diesem Grunde haben solche Filtar meist nur eine schlechte Wirkung, weil die offenen Bereiche grosse Teilchen durchlassen und dazu neigen, in Zeiträumen unterschiedlicher Strömung die gesammelten Feststoffe abzugeben, während die dichteren Bereiche eine geringere Durchlässigkeit besitzen, so dass nur ein kleinerer Teil der Strömung des Mediums gefiltert wird. Das für solche Filterelemente verwendete Fasermaterial oder Garn wird aus relativ groben Fasern gesponnen; bei keinem der handelsüblich verwendeten iilterhülsen ist der Durchmesser der Fasern kleiner als etv.a 12^m, wobei der Durchmesser der meisten Fasern im Bereicn von 20Mm oder mehr liegt. Die Fasern verlaufen im Garn parallel oder nahezu parallel zueinander; hierduxoh ergibt sich eine für Filterzwecke sehr ungünstige Ausrichtung.

Handelsüblich verfügbare Filterelemente wurden auch noch in einer anderen Gestaltung hergestellt, und zwar dadurch, da~s man ein vorgeformtes nicht gewobenes Blatt oder eine ""-orgeiormte nicht gewobene Bahn aus mit' Kunstharz verklebten gesponnenen Glasfasern um einen gelochten Dorn herum in die Gestalt eines Zylinders gewickelt hat. In der US-Patentschrift 3 268 442 D^vid B. Pall, Sidney Krakauer, Chesterfield Franklin Siebert, Marcel G. Verrando und Cyril A. Keedwell, ist vorgeschlagen, die Dichte bzw. Dichtheit nicht gewobener Vliese dadurch richtig einzustellen, dass man das Vlies unter Verwendung von zwei oder mehr Schichten unterschiedlicher Dichte bzw. Dichtheit und unterschiedlichen Durchmessers zu einem spiralig gewickelten Zylinder wickelt, wobei in den Spiralen Fasern verschiedener Grossen verwendet werden. Solche Filterelemente können eine abgestufte oder genau abgestimmte Dichtheit bzw. Dichte besitzen; sie haben aber den Nachteil, dass man zur Verankerung der Glasfasern einen wesentlichen Anteil an Kunstharzbindemittel zusetzen muss und

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dass, selbst wenn man das Kunstharzbindemittel verwendet, eine gewisse "Mediumwanderung" (media migration), d.h. ein Abfallen von Pasern stromabwärts auftritt, und zwar zum Teil zufolge der brüchigen Beschaffenheit der Glasfaser. Die Verwendung des Kunsthctrzbindemittels setzt der Verwendbarkeit der Filterelemente enge Grenzen, weil die für diesen Zweck verwendeten Kunstharze durch verschiedene Reagenzien angegriffen werden.

F^i allen bi^herigen Arten der Herstellung von zylindrischen Filterhülsen ist das Ausgangsmaterial ein blattförmiges Material und sind demgemäss die Abmessungen der Filterhülse bzw. dca Piltereinsat£.-p.s durch die Abmessungen des Ausgangsblatts gegeben.. Will mm aber eine Filterhülse bzw. einen Filtereinsatz mit hoher Strc^.u.igsleistung und grossem Oberflächenbereich herstellen, ' so ist es sehr schwer, dieses Ziel durch Vergrösserung der Grosse des Filters zu erreichen. Es genügt nicht, lediglich die Länge der Filterhülse zu verbessern, weil es schwierig ist, "blattförmiges Ausgangsmaterial solcher Länge zu finden und lange Blätter zu Filterhülsen zu formen. Demzufolge hat man nach dem Stande dar Technik seine Zuflucht dazu genommen, Filterhülsen mit relativ zueinander genormten Längen" zu verwenden, solche Hülsen mit den Stirnenden aneinander anzufügen, ihre Stirnenden gegenseitig abzudichten und auf diese Weise einen Filtereinsatz zu schaffen, der eine grössere Länge als die genormte Länge besitzt. In mancher Hinsicht ist das Aneinanderfügen von Filterhülsen eine befriedigende Lösung der vorgenannten Schwierigkeit; jedoch ergeben sich an den Verbindungsstellen zusätzliche Leckwege, die beim Betrieb des zusammengesetzten Filters Mißstände verursachen können. .

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines nicht gewobenen thermoplastischen Fasermaterials in Form eines nahtlosen Zylinders und in fortlaufenden Längen oder Längsabschnitten, und zwar dadurch, dass Fasern, so wie sie in geschmolzenem Zustand gesponnen von einer Spinndüse oder Spritzform kommen, direkt auf einen sich drehenden Dorn aufgewickelt werden.. Wahlweise kann, ohne dass das notwendig ist, der gebildete Faserzvlinder

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fortlaufend von dem Dorn abgezogen werden. Ein derartiger nahtloser Zylinder kann in jeder beliebigen Dicke und jeder beliebigen gewünschten Länge aus beliebigem thermoplastischen, polymeren Pasern bildenden Material hergestellt weiden. Die Einstellung der Dichte oder Dichtheit der gewickelten Hülse während der Ablagerung der Pasern bestimmt die Porosität des erzeugten Zylinders. Solche Zylinder sind insbesondere als Filterelemente brauchbar, und zwar sowohl in der zylindrischen Form als auch in einer durch Zusammendrücken odeT Aufschlitzen erhaltenen Blattform.

Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass es die Ablagerung sehr feiner Pasern mögLich macht, die für Filterelemente mit feinen Poren und einem hohen Prozentsatz an offenem Bereich bevorzugt werden. Pasern m: t einem Durchmesser von weniger als 1O^ und Pasern mit einem Durchmesser in einem Bereich unterhalb 0,5/A t>is herab zu 0,1/t können gesponnen und auf den sicii drehenden Dorn abgelegt werden.

Nicht gewobene Stoffe, die sowohl als Filter als auch für viele andere Zwecke anwendbar sind, z.L. für Bekleidungsstücke, Futter für Kleidung, Wärmeisolierung, Polster usw. werden durch eine grosse Anzahl von Verfahren hergestellt, bei denen die Fasern auf einem sich bewegenden Baad abgelegt werden. Das Herstellungsverfahren kann von natürlichen oder synthetischen Fasern ausgehen, die in einem strömungsfähigen Trägermedium oder mehreren solchen iiedien dispergiert sind und dann an das Band abgegeben v/erden. Statt dessen können die Pasern an der Stelle der Herstellung des Stoffes selbst gebildet werden, z.B. indem sie mechanisch aus der Ausgangsmasse über Spinndrüsen herausgezogen werden oder indem ein Faserband unter ι Anwendung von Pressluft, Dämpf oder anderen Medien verfeinert wird (attenuating) oder indem die Pasern in ein Flüssigkeitsbad hineingesponnen werden. Die Verbindung der Pasern miteinander kann durch mechanische Verflechtung oder durch Erweichen aller Pasern oder durch Erweichen eines Teils der Pasern, der einen geringeren Schmelzpunkt hat, oder durch Anwendung von thermoplastischen oder "von wärmehärtenden

Kunstharzen oder mittels anorganischer Bindemittel, z.B.

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Aluminiumoxydsöl oder Siliciumoxydsol bewirkt werden.

Folgende kennzeichnenden Faktoren sind allen diesen Verfahren gemeinsam:

A. Ein Mäterialband an der Kante der Materialbahn ist nicht gleichmässif: Seine Dicke nimmt von der vollen Dicke bis auf null ab. Die Seitenkante der Bahn muss abgeschnitten und entfernt werden; hierin liegt eine ernstliche Ursache von Verlust, insbesondere bei schmalen Bahnen, und

B. Um eine Bahn gegebener Breite zu erhalten, muss die Faser-Spinne inrichtung eine Breite haben, die grosser als die Breite der Bahn ist.

Gemäss der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Bahnen geschaffen, bei dem im wesentlichen kein Abfall auftritt. Es können Bahnen beliebiger Breite nach dein erfindungsgemässen Yorfajiran unabhängig von der Breite der Faser-Spinneinrichtung hergestellt werden.

Demgemäss sieht das Verfahren nach der Erfindung vor, geschmolzenes thermoplastisches Material in Form einer Mehrzahl von Fasern zu spinnen und die Fasern unmittelbar auf einem sich drehenden· Dorn zu gammeln und aufzuwickeln,derart, dass auf dem Dorn eine im ganzen spiralig gewundene Schicht von regellos verschieden gerichteten und miteinander verschlungenen gesponnenen Fasern mit der gewünschten Schichtdicke und der gewünschten Dichtheit bzw. Dichte gebildet wird. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das geschmolzene thermoplastische Harz mittels einer Spinndüsenvorrichtung mit mehreren Düsenöffnungen gesponnen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Fasern durch Anwendung eines Gasstrahls an den öffnungen der Spinndüse, der im ganzen in der Richtung verläuft, in der die Fasern

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in gesonderte Lgngsabschiiitte aus diesen öffnungen herausgedrückt werden., verfeinert urm/aus-

einandergerissen, bevor sie und während sie

auf dem Dorn abgelegt werden. Jedoch können auch beliebige andere bekannte Verfahrensweisen vor und bei dem Ablegen der Fasern angewendet werden, z.B. mechanisches Herabziehen oder Strecken der weichen Pasern, während sie sich noch in plastischem Zustand befinden.

Die Regelung der Dichte - - des aus den Pasern hergestellten Zylinders kann dadurch bewerkstelligt werden, dass man die öffnungen der Spinndüse auf unterschiedliche Abstände von dem sich drehenden Dorn einstellt und die Pasern vor dem Ablegen auf dem Dorn verfeinert. Die Spinndüse hat selbstverständlich eine Vielzahl von Spinnöffnungen. Wenn die Vorderseite der Spinndüse, die die Spinnöffnungen besitzt, in einem Winkel zu dem Dorn angeordnet wird, befinden sich einige der Spinnöffnungen in grösserera Abstand von dem Dorn als die anderen Spinnöffnungen. Es ergibt sich dann, dass ein Teil der Pasern eine grössere Strecke als die anderen Pasern durchläuft, bevor sie auf dem Dorn gesammelt werden. Je kurzer die von den Fasern zwischen der öffnung der Spinndüse und dem Dorn durchlaufene Strecke ist, umso grosser ist die "~- --=----- - die Dichte der auf dem Dorn gesammelten Faserschicht· Wenn man das Ablegen so einrichtet, dass zuerst die von den am nächsten liegenden Spinndüsenöffnungen kommenden Fasern auf dem Dorn abgelegt werden, so ergibt sich aus den obigen Gründen eine grössere Dichte ~ -- - in demjenigen Teil der Schicht, der auf dem Dorn den zugehörigen Spinndüsenöffnungen am nächsten liegt, als in demjenigen Teil, bei dem die Fasern von in grösserem Abstand von dem Dorn liegenden Spinndüsenöffnungen herkommen. Stattdessen können die Pasern, die von den am weitesten von dem Dorn abliegenden Spinndüsenöffnungen herkommen, zuerst abgelegt werden. Man kann auf diese Weise auf dem Lorn einen Faserzylinder ablegen, der entweder grössere oder geringere Dichte " - in seinem mittleren Teil besitzt, und man kann die Dichtheit bzw. Dichte allmählich oder abrupt zur äusseren Oberfläche des Zylinders hin abnehmen oder zunehmen

lassen.

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Das Herstellungsverfahren schafft einen unbegrenzten Bereich von Anpassungsmöglichkeiten durch die Wahl dfc_A· Abmessungen und der Anzahl der Spinndüsenöffnungeii und durch die Wahl des Abstandes dieser Öffnungen in der Spinndüse voneinander. Grosse zusammenhängende Spinndüsen, wie sie zum Ablegen einer breiten Paserbahn auf einem sich bewegenden Pnnd benötigt werden, sind schwer herzustellen, und man k^inn bei diesen Düsen praktisch bestimmte Grenzen der Grossenbemessung nicht überschreiten. Bei dem erfindunfsgemässen Verfahren besteht jedoch keine Begrenzung in der Anzahl und in der Anordnung der Spinndüsen. Da jeder Teil der si^.h zugleich drehenden und axial verschobenen Faserbann in gleicher WeD se von den Fasern jedes Teils jeder verwendeten Spinndüse getroffen wird, unabhängig von der Lage, so können d^e Spinndüsen ία den Dorn herum in beliebigem Abstand und in beliebiger Ausrichtung derart angebracht werden, dass eine beliebige gewünschte Anzahl von Fasern pro Zeiteinheit auf dem Dorn abgelegt wird. Es kann eir.e »ielzahl kleiner Spinndüsen verwende*!, werden, die im Aufbau leichter urd billiger in der Herstellung sind, und solche Düsen können in einer Anzahl verwendet werden, die ieweils für die Herstellung einer Bahn beliebiger gewünschter Grosse und mit beliebiger Fertigungsgeschwindigkeit geeignet ist.

Die Verwendung einer Mehrzahl von Spinndüsen oder von Mehrfachsplnndüsen gibt die Möglichkeit, auf dem Dorn unterschiedliche Fasern in einer •'vorgegebenen Reihenfolge abzulegen, so dass Farorn mit unterschiedlichem Erweichungspunkt abgelegt und dann miteinander verbunden werden können oder dass die eine Faserbahn mit einer anderen Faserbahn oder mehreren Faserbahnenverbunden werden können, indem man die Fasern mit niedrigem Erweichungspunkt erweicht, oder dass man Fasern unterschiedlicher Aufnahmefähigkeit für Lösungsmittel verwendet, so dass man die Oberfläche der einen Art von Fasern durch Lösungsmittel klebrig macht, die andere Faserart aber nicht klebrig wird, oder dass man Fasern unterschiedlicher Zugfestigkeit verwendet, um den Faserzylinder stärker zu machen, oder dass man Fasern mit unterschiedlichen

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- 12 Durchmessern verwendet, usw.

Der fertiggestellte Zylinder aus einer njoht gewobenen Faserbahn kann von dem Dorn in Richtung der Längsachse des Dorns abgezogen werden, und zwar kann dies fortlaufend geschehen, während die Pasern gesponnen werden, so dass der Zylinder fortlaufend am einen Ende des Dornes hergestellt und fortlaufend .am anderen Ende des Dorns nbgezogen v/ird, während sich der Dorn dreht. Das Abziehen des Zylinders von Dorn wird dadurch erleichtert, da&o man dem .Tbrn eine Vfjr jungte Gestalt gibt, derart, dass der Dorn am Herstellung^ende des Faserzylinders einen grösseren Durchmesser hat als am Abziehende des Zylinders.

Es ist nicht notwendig, bei dem Herstellungsvorgang ein Bindemittel oder Klebmittel zuzuführen, um die Fasern in der hergestellten nicht gewobener¹ Bahn zusammenzuhalten. Die Fasern werden während des Ablegens auf dem Dorn vollständig miteinander verbunden oder verflochten, und werden zufolge diener Veibindung oder Verflechtung in Nebeneinanderanordnung in der Faserbahn gehalten. W<°nn dies Fasern in dem Zeitpunkt, in dem sie auf dem Dorn auftreffen, erweicht und klebfähig sind, so werden sie im Laufe des Aufwickeins auf dem Dorn an ihren Kreuzungspunkten miteinander verklebt. Man kann den Herstellungsvorgang jedoch so steuern, dass die Fasern zwar im Zeitpunkt ihres Austritts aus <?en Öffnungen der Spinndüse geschmolzen sind, dann aber erhärten und sich v°rfestigen und in dem Zeitpunkt nicht klebrig sind, in welchem sie den Dorn erreichen und aufgewickelt werden. Solche Fasern haben im Zeitpunkt, in welchem die Hülse geformt wird, festgelegte Abmessungen, und man erreicht daher mit diesen Fasern eine bessere Kontrolle der Porengrösse, weil die Fasern kein oder nur geringes Bestreben haben, sich während des Aufwickeins in ungleichmässiger V/eise zu verdrehen.

Der hergestellte nahtlose Zylinder kann in beliebiger Weise behandelt werden und wird dann in Längsabschnitte gewünschter Länge zerschnitten. Y/enn. der Zylinder verhältnismässig steif ist, so

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behält er eine zylindrische Gestalt; die Längsabschnitte können dann zu PiIt erhüls er* oder Filtereinsätzen verarbeitet werden, wobei mai. innere und/oder äussere Tragglieder und Endkappen mit üblichen Herstellungsverfahren anbringen kann oder diebo Anbringung zusätzlicher Glieder unterlassen kann. Zylinder, die nicht steif sind, können mit inneren oder äusseren Trag- oder Halte^liedern versehen werden, oder sie können als Beutel für Ströwng von innen nach aussen dienen, wobei das· eine oder beide Enden offen sind.

Bei einer anderen Bearbeitungsweiae kann der Zylinder, wenn dae. bahnförmige Fasermaterial genügend biegsam ist, flach, gedruckt werden und als flache Doppelschicht des Materials aufgewickelt werden, wobei die Kanten zusammengehalten werden und daher nicht ausfasern; von der Doppelschicht können Abschnitte in der gev/ünechten Läng«=? abgeschnitten werden. Der FaBermaterialzylinder kann auch in Längsrichtung e^fgeschlitzt werden und so geöffnet werden, dass ein einschichtiges Filterblatt gebildet wird. Beide Arten von Faserstoffblättern sind als Filterelemente verwendbar. Zwar findet der erfindungsge^ässe Zylinder und finden die erfindungsgemässen blattförmigen Materialien insbesondere als Filterelemente Anwendung, sie sind aber auch ganz allgemein wie nicht gewobene Faserbahnen als Isolierung, als Einlagen oder als Zwischenlagen bei Baukonstruktionen, als Verpackungsmaterial, als Bekleidungsstücke, für Kühl- und Heizanlagen, für oder als Teppiche und sonstige Fussbodcnbeläge, als Maschinen- oder Motorgehäuse im Maschinenbau, für Kraftfahrzeuge, Lastkraftwagen und Busse, ' bei der Einrichtung von Bauernhöfen und für Werkzeugmaschinen brauchbar, um nur einige Beispiele zu nennen<>

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein nahtloses Filterelement geschaffen, das zylindrische Form oder die Form eines Blattes oder eines ebenen Bahnabschnitts oder tatsächlich jede beliebige andere Gestalt besitzen kann, die nan durch Umformung der beiden vorgenannten Grundformen erhalten kann, wobei bei der Ausführung der Erfindung eine im ganzen spiralig

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gewickelte Schiebt ν^Λη ungleichmässig gerichtet verlaufenden und unterschiedlich miteinander verschlungenen gesponnenen Fasern geschaffen wird, deren Durchmesser kleiner als 1Oy*-^ und vorzugsweise kleiner als 5/^ 1st; dabei sind die Tiefe bzw. Dicke und die Dichte bzw. Dichtheit der Schicht beliebig nach V/unsch herstellbar und besitzt die Schicht Hohlräume mit einem Volumen von mindestens 70 fo und vorzugsweise mindestens 35^.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach der !Erfindung und der nach diesem Verfahren hergestellten Gegenstände v/erden nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnungen beeohrieben, und zwar zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform, des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines Zylinders mit von der inneren Oberfläche Zur äusseren Obenlache abgestuften Dichtheit bzw. Dichte, wobei von dem Zylinder als Filter geeignete längsabschnitte mit gegebener Länge abgeschnitten werden;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Öffnung der Spinndüse nach Fig. 1, die in bestimmter Anordnung eine Anzahl von von Gasdüsen umgebenen Öffnungen aufweist, wobei durch diese Gasdüsen ein gasförmiger Strahl ausgablasen wird, der dazu dient, <He aus den Öffnungen in geschmolzener . Form austretende^ Fasern bs-v. Fäden zu verfeinern und zu zerreissen;

Fig. 3 schaubildlich die Spinndüse nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt eines nach dem Verfahren der Fig. 1 hergestellten Zylinders, der zu einem mit Stirnendkappen verschlossenen Filtereinsatz ausgebildet und auf einem inneren Kern abgestützt ist;

Fig. 5 ' einen Querschnitt nach der Linie 5-5 durch den Filtereinsatz nach Fig. 4;

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Pig. 6 eine andere Ausführungsform des Verfahrens, wobei ein Zylinder aus verhältnismässig biegsamem blattförmigen Fasermat^rial flachgedrückt wird, nachdem er von dem Dorn abgezogen ist, so dass· ein zweischichtiges blattförmiges Material gebildet wird, das dann aufgerollt wird;

Pig. 7 eine dritte Ausführun_ösform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei dem der Zylinder durch Absetzen der Fasern auf einem rohrförmigen gelochten Dorn gebildet wird, der fortlaufend durch eine Form hindurch ausgepreist wird Tjnd selbst für das hergestellte Filterelement als verbleibender Kern dient, v/obei das Filterelement derr.f^mäss einfach durch Anbringen der Stirn endkapp en vervollständigt wird;.

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein nach dt,-n Verfahren der Fig. 7 hergestelltes Filterelement;

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8;

Fig. 10 eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Zylinder aus Pasern auf einem rohrförmigen gelochten Dorn abgesetzt wird, der durch Strangpressen oder einen sonstigen Formgebungsvorgang vorgefertigt wird und der selbst für das hergestellte Filterelement als darin verbleibender Kern dient;

Pig. 11 ein Längsschnitt durch/ä]?iralig gewickeltes abgeflachtes Filterelement, das nach dem Verfahren nach Pig. 10 hergestellt ist und zu einem Filtereinsatz ausgebildet ist, der von einem inneren Kern abgestützt ist; _-,.-.

Fig. 12 einen Querschnitt nach der Linie 12-12 des in Pig. gezeigten Filtereinsatzes;

Fig_o 13 einen Längsschnitt durch ein nach dem Verfahren nach Fig. 10 hergestelltes Filterelement, und

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- 16 Pig, 14 einen Querschnitt nach der Linie 14-14 der Fig. 13.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf beliebige thermoplastische Harzmaterialien anwenden, die durch die Mündungen einer Spinndüse oder Spinndrüse hindurch zu Fasern versponnen werden können, welche selbsttragend oind. Typische anwendbare thermoplastische Materialien oind u.a. Polyamide, Polyacrylnitrile, lineare Polyester, z.B. die Ester von Äthylenglykol und Terephthalsäure, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Mischpolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Polystyrol, Silikon, Kunstharze, Polypropylen, Polyäthylen, Polytrifluorchloräthylen, Polyraethylpentan und Polyisobutylen. Ferner gehören zur Gruppe der erfindungsgemäss anwendbaren Stoffe thermoplastische Zellulosederivate, z.B. Zelluloseacetat, Zellulosepropionat, Zelluloseacetat-Propionat, Zelluloseacetat-Butyrat,und Zellulosebutyrat. Ferner können gemäss der Erfindung auch Stoffe wie Glas verarbeitet werden,, die keine kunstharzartigen Materialien sind.

Die Fasern können mit jedem beliebigen Durchmesser gesponnen werden. Gewöhnlich sind Einfaserfäden zu bevorzugen, aber es können auch Mehrfaserfäden gesponnen werden. Beide Arten von Fäden werden vor- und nachstehend generell als Fasern bezeichnet. Die Fäden bzw. Fasern können jede beliebige gewünschte Querochnittsgestalt haben, im allgemeinen runde Gestalt, aber aucii elliptische, quadratische Form, Sanduhrform, dreieckige Form, fünfeckige Form, V- oder U-Profilform, T-Form oder I-Form oder andere Querschnittsformj sie können massiv oder rohrförmig oder als Zellkörper oder aufgeschäumt ausgebildet sein.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren können Fäden bzw. Fasern beliebigen Durchmessers verwendet werden. Grobe Fasern haben Durchmesser von 10/*bis 50octer bis 100/t oder mehr. Feine Fasern haben Durchmesser unter 10/^ und vorzugsweise unter 5/a bis herab zu 0,1 ju oder weniger. Feine Fäden bzw. Fasern ergeben eine nicht gewobene Bahn mit geringerer Porengrösse, und grobe

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Fäden ergeben eine nicht gewobene Bahn mit grösserer Porengrösse.

Fäden bzw. Fasern verschiedener Grösne können in unterschiedlichen Bereichen des Zylinders ve'rwendet werden. Zum Beispiel können von einem Satz von Düsenöffnvngen herkommende feine Fasern zuerst im inneren Bereich des Zylinders abgelegt werden vmd können von einem anderen Satz von Mündungen der Düse herkommende grube Fasern in dem äusseren Bereich des Zylinders abgelegt werden. Auf diese Weise erhält man einen Zylinder mit abgestufter und abnehmender Porengrösse, die von grober ^a feiner Porengröese von dem äusseren Bereich des Zylinders zum inneren Be.x-eich des Zylinders in der Weise abnimmt, wie dies in dem US-Patent vir. 3 158 532 von David B. Pail und Cyril A. Keedwell beschrieben ist. Es können auch Mischungen von feinen und groben Fasern über die ganze Tiefe des Filter^ylinders abgelegt werden, indem man eine Spinndüse verwendet, die mit Mündungen mit väiierschiedlichen Durchmessern versrhen ist, z.B. mit Mündungen, deren Durchmesser sich von geringen Durchmessern zu groben Durchmessern erstrecken.

Man kann bei der Erfindung beliebige bekannte Spinndüsen oder Spinndrüsen verwenden. Solche Düsen sind auf dem Markt verfügbar und für die Technik des Faserspinnens üblich; sie bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Der Ausdruck "Spinndüse" umfasst vor- und nachstehend Spinndüsen im engeren Sinne, Spinndrüsen, Behälter, die mit einer Wandplatte versehen sind, welche eine Mehrzahl von Öffnungen in beliebiger Grosse und verteilt nach einem beliebigen Muster aufweist, und Zentrifugen oder Rotoren, die eine Mehrzahl von Öffnungen entlang ihrem Umfang aufweisen, durch welche die Fasern durch Anwendung von Zentrifugalkraft gesponnen werden. Der Ausdruck "Spinndüse" umfasst auch sog. Fasererzeuger (fiberizers), sich drehende Räder' und Scheiben und ähnliche Vorrichtungen.

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Eine bevorzugte Art einer Spinndüse besitzt öffnungen, die um die einzelnen Spinnmündungen herun oder uin eine Reihe von Spinnöffnungen herum angeordnet sind und die dazu dienen, Gas mit hoher aber bestimmt eingestellte:' Geschwindigkeit entlang der Mittelachse der Spinnmündungen austreten zu lassen. Der Gasstrom verfeinert Fasern und ist bestrebt, die Fasern zu zerreissen, so dass sie in gesonderte Längsabschnitte zerbrochen warden, deren Länge nach Maßgabe der Geschwindigkeit und des "Volumens des Gasstromes eingestellt werden kann. Wenn ein Zentrifugalrotor verwendet wird, können die zum Ausblasen des Gc*sstroms dienenden Öffnungen den Rotor ringförmig umgeben. Wenn eine Mehrzahl von Spinnmündungen oder Spinndüsen verwendet wird, k?nn d*>r Gastrom von Strahldüsen ausgeblasen werden, die um dⁿn Uiufang der einzelnen Spinndüsen herum angeordnet sind. Im Falle einer Spinndüse mit einer Vielzahl von in einer Platte angebrachten Spinnöffnungen kann der Gasstrom a.~ Umfang der fuinndüse ausgeblasen werden. Eiixe typische Ausführungsform ist Ia Fig. d gezeigt, die eine Spinndüse darstellt.

Der Gasstrom kann erhitzt werden, so dass die Abkühlung c'pr Fasern verzögert wird. Der Gasstrom kann auch ein kalter Gasstrom sein, um das Kühlen der Fasern zu beschleunigen und die Geschwindigkeit ihrer Verfestigung zu erhöhen. Somit kann durch Verwendung des Gasstromea das Zeitintervall geregelt werden,.in welchem die Fasern erhärten und sich verfestigen. Wenn die Fasern längere Zeit heiss gehalten werden, erhöht sich das Ausmaß ihrer Verfeinerung, und wenn die Fasern rascher gekühlt werden, nimmt ihre Verfeinerung (attenuation) ab. Auf diese Weise kann man auch in gewissem Maße die Länge der Fasern regeln.

Das polymere Material, aus dem die Fasern gesponnen werden, wird während der Dauer des Spinnvorganges in geschmolzenem Zustand gehalten. Die Temperatur der Schmelze wird so eingestellt, dass man ein geschmolzenes Material mit einer gewünschten Viskosität in dem Zeitpunkt erhält, in welchem das Material aus der Spinnöffnung austritt. Auf diese V/eise erhält man auch eine gewisse

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Kontrolle über den Grad der Verfeinerung und die Länge der Fasern, weil ein höher viskoses Material stärkere Kohäsionskräfte aufweist und durch den Gasstrom weniger verfeinert bzw. weniger geschwächt wird, wobei das Fasermaterial auch schneller kühlt und deshalb in kürzerer Zeit erhärtet, weil esiim allgemeinen eine geringere Temperatur hat.

i)er Abstand der Spinnöffnungen der Spinndüse von dem sich drehende^ Dorn wird so gewählt oder eingestellt, dass die Fasern in. dem Zeitpunkt, in dem sie den Dorn erreichen, sich so weit abgekühlt haben, dass sie ihre Form behalten. Dabei können sie noch ^'oich sein und deshalb Klebfähigkeit besitzen, so dass sie an ihren Kreuzungspunkten dazu neigen, aneinander zu kleben. Die Fasern körnen auch vollständig erhärtet sein, so dass sie nicht aneinander kleben und ihre Form besser beibehalten. Die Fasern werden auf dem Dorn in ungleichml-lssigen Richtungen und ungleichmässig verschlungen gesammelt b?w. angeordnet, da sich die Bahn der Fasern bei ihrem Übergang vor der Spinndüse zum dem Dorn nicht beeinflussen lässt. In dem Zeitpunkt, in welchem die Fasern den Dorn erreichen, sind sie entweder bereits zerbrochen oder in nicht zusammenhängende Stücke zerrissen, oder sie hängen noch durch einen geschmolzenen Teil mit der Spinnöffnung zusammen, aus der uie Faser beim Spinnen herausgekommen ist. Höchstwahrscheinlich ergibt sich daher nur eine sehr geringe Verfeinerung bzw. Verdünnung der Fasern durch die Drehbewegung auf dem Dorn,^:-und jegliche Verfeinerung bzw. Verdünnung wird gewöhnlich nur diircli «len Gasstrom oder als normale Verfeinerung durch dae Gewicht der sich verfestigenden oder erstarrten Faser erzielt, das sich auf den an der Spinnöffnung befindlichen geschmolzenen Teil der Faser auswirkt. Jedoch kann eine mechanische Verfeinerung der Fasern vor dem Ablegen der Fasern auf den Dorn durch Anwendung der üblichen Verfeinerungstechniken erzielt werden, z.B. durch Ziehen der Fasern, während sie noch plastisch sind.

Das auf dem sich drehenden Dorn gesammelte Fasermaterial hat die Neigung, eine laminare Form anzunehmen, d.h. sich in dünnen

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Schichten zu sammeln, wobei das jeweils bei einer Umdrehung auf dem Dorn gesammelte Material eine einzelne Schicht bzw. einen "Faserbandwickel bildet.. Wenn der Anstand von der Spinndüse zum Dorn o.der zu der Jm Pas er zylinder gesammelten Oberfläche klein ist, z.B« 7,5 bis ΊΟ cm beträgt, werden die Fasern der einander benachbarten Schichten fest miteinander verbunden, so dass es schwierig oder unmöglich wird, die Schichten voneinander zu trennen. Wenn der vorgenannte Abstand zwischen Spinndüse und FcaersarCiZelflache verhältnismässig gross ist, z.B. 30,5 bis 46 cm beträgt, so können die Schichten voneinander getrennt werden, ist abex die Adhäsion genügend gross für sehr günstige Anwendung des ,Produkts auf vielen Filteranwendungsgebieten. Die Dicke jeder eiazelnen Schicht in der aus Faserschichten zusammengesetzt?;! Bahn hängt voi? der Drehgeschwindigkeit des Dorns ab, auf die es in praktischer Hinsicht in weiten Bereichen nicht entscheidend ankommt. In der Regel ist es erwünscht, dass sich der Dorn mit solcher Geschwindigkeit droht, dass jeder Teil des auf iem Dorn gesammelten Zylinders zwei oder mehr Schichten enthält.

Wenn der Ab3tand der Spinnöffnungen der Spinndüse von der Saiiunelfläche der Fasern verhältnismässig gross ist und wenn die Abstände der Spinnöffnungen voneinander verhältnismässig gross sind, po kann sogenanntes Verseilen ("roping") auftreten, d.h. ein Verschlingen oder spiraliges Verwinden der Fäden, bei dem ein schweres Garn oder Seil gebildet wird, und zwar bei - . von einander benachbarten Öffnungen der Düse kommenden Fäden, beyor die«3e abgelegt werden. Ein gewisser Grad von Verseilung oder Verzwirnung kann zugelassen werden, ohne dass eine nennenswerte schädliche Änderung in den Eigenschaften des Zylinders auftritt. Wenn jedoch die Verseilung zunimmt, so nimmt der Zylinder mehr und mehr die Eigenschaft eines Honigwaben-Zylinders an, was unerwünscht sein kann.

Wenn der Abstand der Spinndüse von dem Dorn etwa 7,5 bis 10,2 cm beträgt, tritt keine Verseilung oder Verzwirnung auf; wenn jedoch der Abstand 30 cm beträgt, wird das Ausmass der unerwünschten Verzwirnung oder Verseilung beträchtlich. Im Bereich zwischen

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etwa 10 bis 30 cm Abstand tritt der Verzwirnungseffekt auf und wird zunehmend erheblich störend. Man kann dclier den Abstand so einstellen, wie es notwendig ist, um den Verseilungs-r oder Verzwirnungseffekt zu vermeiden oder in gewünschten Grenzen zu halten.

Pur das Filtrieren von Flüssigkeiten ist es wesentlichj dass das abgelegte Gebilde gleichmässig ist. Der Abstand ,.der Spinndüse v~n der Sammolfläche wird zu diesem Zweck vorzugsweise zwischen 7,5 und 12,7 cm gewählt. Für das Filtrieren von Gasen ist es erwünscht, ein grosses Volumen der Hohlräume zu erhalten, am den Druckabfall d^rch die nicht gewobene Bahn hindurch herabzusetzen; in dieesm Fall sind Abstände zwischen 17,7 bis 25,4 cm vorzuziehen.· up eine geringere Dichtheit bzw. Dichte des abgelegten Gebildc3. und zugleich einen massigen Anteil an verseilten bzw. verzwirnten Fäden zu erhalten.

Ein anderer Weg, das Verseilen bzw. Verzwirnen zu regeln und in Grenzen zu halten, besteht darin, die Abstände der Spinnöffnungen der Spinndüse zu erhöhen. Bei einer üblichen SpinndÜPo liegen die Spinnöffnungen ziemlich nahe beieinander und gilt ein Abstand als normal, bei dem sich 50 Spinnöffnungen auf einer Strecke von 2,5 cm befinden. Diese Abstände der Düsenöffnungen ergeben einen starken Verseilungs- oder Verzwirnungseffekt, wenn der Düsenab-.stand mehr als 30 cm beträgt.

Wählt man aber den Abstand der Düsenöffnungen grosser, so dass ·' 10 Öffnungen bis herab zu nur einer Öffnung auf 2,5 cm kommen, so wird auf diese Weise dem Verzwirnen oder Verseilen weitgehend vorgebeugt oder es wird sogar ganz ausgeschlossen. Bei dieser Vergrösserung der Abstände der Spinnöffnungen ergibt sich eine Vergrösserung des Formats und der Länge der Spinndüse oder der Spinndüsen, und diese Vergrösserung ist bei dem Verfahren nach der Erfindung durchaus brauchbar.

V/enn man die Spinndüse oder eine Kombination von Spinndüsen so

h drehenden

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anordnet, dass einige der Spinnöffnungen dem sich drehenden Dorn

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näher liegen als die anderen, und wenn man Einrichtungen zum Verfeinern der Pasern anwendet, bevor djese abgelegt werden, wobei ein Gasstrahl oder eine sonstige Verfeinerungsvorrichtung vorgesehen wird, so ist es möglich, die Dichtheit bzw. Dichte der Matte oder Bahn zu verändern, die auf dem Dorn aufgewickelt wird. Der Abstand zwischen der Düsenöffnung und der die Pasern sammelnden Oberfläche bestimmt die Dichtheit bzw. Dichte der lviatte; je geringer dieser Abstand ist, umso höher ist die Dichtheit der Matte. Indem man den genannten Abstand ändert z.3. durcjrj Einstellen der Spinndüse in einem Winkel zur DornlcLngsacL.3e, wie es in Pig. 1 gezeigt ist, wird auf einfache Weise die Dichtheit bzw. die Dichte der hergestellten Matte nach 'nansen eingestellt. Ein·'... Einfluss auf die Dichte· bzw. Dichtheit ergibt sich schon bei sehr kleinen Winkeln der Düse zur Längsachse des Dorns, z.B. schon bei 1 bis 2 . Pur gewöhnlich soll dieser Winkel aber im Bereich von 5 bus 45 liegen, gemessen zwischen der die Spinnöffnungen enthaltenden Oberfläche der Spinndüse und der Längsachse gps Dorns. Bei der Herstellung von Matten mit unterschiedlicher Dichtheit bzw. Dichte kann die Spinndüse eine flache oder ebene Oberfläche haben, in der die Spinnöffnungen angebracht sind. Stattdessen können eine oder mehrere Spinndüsen bevorzugt werden, deren Oberflächen im Winkel zueinander oder abgerundet verlaufen, wodurch erreicht wird, dass die Dichte bzw. Dichtheit vom Innendurchmesser bis zum Aus s endur ahme s π er der Bahn in gerader Richtung weniger variiert.

Wenn jede der Spinnöffnungen der Spinndüse sich von einem Ende der Spinndüse oder Spinndüsen zum anderen Ende in allmählich zunehmendem Abstand von dem Dorn befindet, so erhält der auf dem Dorn hergestellte Zylinder eine allmählich zunehmende oder allmählich abnehmende Dichtheit bzw. Dichte. Man kann genau bemessene, abgestufte Schichten unterschiedlicher Dichtheit bzw. Dichte dadurch erhalten, dass man die Öffnungen der Spinndüse in.Gruppen anordnet, bei denen alle Öffnungen ein und derselben Gruppe den gleichen Abstand vom Dorn besitzen. In diesem

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Pall ist die Oberfläche der Spinndüse in Bezug auf den Dorn als eine Reihe von Stufen ausgebildet Y/ie ersichtlich, sind andere Ausführungformen anwendbar.

Zylindrische Bahnen (Paservliese) oder Rohre können in einem fortlaufenden Arbeitsgang oder absatzweise hergestellt werden.

Wenn man die absatzweise Herstellung wählt, wird der Dorn in dom Faserstiom, der aus der die Pasern erzeugenden Düse austritt solange gedreht, bis ein Zylinder der gewünschten Picke auf dem Dorn gebildet ist. Der Zylinder wird dann aus dem Faseretrom entweder zusammen mit dem Dorn entfernt oder dadurch, dass man ihn schnell vom Dorn abzieht. Hierauf wird ein neuer Zylinder auf dem Dorn oder auf einem Ersatzdorn aufgebaut.

Die Enden des auf diese V.'eise hergestellten t-lohres werden dann beschnitten. Wenn das Rohr in dieser Stufe des Verfahrens so. dick ist, dass es siGh selbst tiägt, so bildet es ein brauchbares Filterelement. Wenn das Rohr verhältnismässig dünnwandig ist, so kann es gleichwohl als fertiges Element oder Filterelement dienen, wenn es vor uer Herstellung oder danach mit einem gelochten inneren Kern oder einem äusseren Träger versehen wurde.

Viii man die Herstellung in einem fortlaufenden Arbeitsgang durchführen, so wird.der auf dem Dorn gebildete Zylinder fortlaufend von dem Dorn abgezogen. Auf diese Weise können Zylinder beliebiger gewünschter Länge hergestellt werden. · ■ ' "

Die Dicke des auf dem Dorn abgelegten Faservlieses wird bei Anwendung der absatzweisen Herstellungsart durch den Durchmesser des Dorns, durch die Geschwindigkeit, mit der die Fasern aus den Düsenöffnungen ausgestossen v/erden, durch die Dichtheit bzw. Dichte des auf dem Dorn gesammelten Fasergebildes und durch die für das Anlegen auf dem Dorn verwendete Zeit bestimmt·oder eingestellt ο Bei der fortlaufenden Arbeitsweise wird die Dicke des Faservliesen durch den Durchmesser des Dorns, durch die Geschwin-

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digkeit, mit 'der die Pasern au3 den Düsenöffnungen ausgestossen werden, durch die Dichte bzw. Dichtheit des auf dem Dorn gesammelten Fasergebildes und durch die Geschwindigkeit bestimmt oder eingestellt, mit der der gebildete Zylinder aus der Ablegezone der Pasern herausgezogen wird.

Der· sich drehende Dorn, auf dem die Fasermatte abgelegt wird, kann in einer festgelegten Stellung gedreht werden; ir diesem Pail wird der fertige Z.ylinder von dem Ende des Dorns abgezogen, indem man z.B. ein Paar von Abziehrollen anwendet, wie sie in Pig. 1 gezeigt sind. Oder der fertige Zylinder kann in abgeflachtem Zustand aufgerollt werden, wie es Pig. 6 zeigt. Um das Abstreifen der Hülse vom Dorn zu erleichtern, kann der Dorn verjüngt ausgebildet sein, derart, dass sein Durchmesser zu dem Ende hin abnimmt, an dem die Hülse abgezogen wird. Wenn man relativ dicke Rohre herstellen will, z.B. mit einer Wandstärke von mehl· als 6,35 mm bis zu 12,7 mm, kann man die Fasern erweichen, indem man sie über einen ausgedehnten Bereich mit einem heissen Gasstrom bestrahlt. Dieser Pail ist vor allem dann gegeben, wenn der Abstand des Dorns von der Spinndüse gering ist, z.B. kleiner als 10 biü 18 cm ist. Um die hieraus folgende Erhöhung der Dichte oder Dichtheit und Schrumpfung zu vermeiden, ist es meist erwünscht, einen KühlVorgang anzuwenden; diese Kühlung kann auf verschiedene Art und V/eise bewerkstelligt werden, z.B. durch Kühlung des Sammeldornes von innen, z.B. mittels eines durch ihn hindurohütrömenden Kaltwasserstromes, oder durch Kühlen der Pasermasse, indem man auf diese und durch diese hindurch von der der Spinndüse gegenüberliegenden Seite her kalte Luft oder Luft von Raumtemperatur bläst, oder indem man kalte Luft durch einen in zweckentsprechender Weise gelochten Dorn hindurchbläst.

Nachdem der hergestellte Zylinder von dem Dorn abgezogen worden ist, kann er in verschiedener Art und Weise weiterbearbeitet werden. Er kann z.B. mit einem Kunstharzbindemittel oder Imprägnierungsmittel imprägniert werden, damit er eine steife Struktur erhält,oder damit seine Porosität verringert wird. Dem Zylinder

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können auch Zusatzmittel zugesetzt werden. Wenn die Hülse, z.B. als "Filtereinsatz, zur Wasserbehandlung verwendet werden soll, kann sie mit einem keimtötenden Mittel oder einem Konservierungsmittel oder mit einem sonstigen zur Y/asserbehardlung dienenden Stoff imprägniert werden, der sich in dem durch die Hülse hindurchgehenden Wasser auflöst.

Die Zusatzmittel können der Hülse bzw. dem Zylinder auch dadurch einverleibt v/erden, dass man sie in den von den Öffnun_e?.n der Spinndüse kommenden Faserstrom einführt, bevor dir Pasern abgelegt werden. Solche Zusatzmittel können u.a. sein: Diatomeenerde, Glasfasern oder sonstige . .organische·oder anorganische fasern, oberflächenaktive Mittel, Filtermittel, wie s.Tn Siliconharze, Polytetrafluoräthylen, hydrophobes Siliciunii,xyd und ähn-liche Mittel, sowie als Bindemittel dienendes Kunstharz in Form von flüssigen Tropfen oder in fester Form.

l»tr Zylinder kann in Längs ab schnitte zerschnitten und zu zylindrischen Filterelementen weiterverarbeitet werden. Bei der Weiterverarbeitung kann ein innerer Kern und können äussere Träger für die Hülle angewendet werden und können Endkappen auf jedes der offenen Enden des Zylinders aufgebracht werden, wobei diese zur Abdichtung der Endkappen an dem Zylinder, dem Kern und Hülle mittels Klebemittel angeklebt werden. Die Endkappen haben sölehe Form, dass sie in das Filteraggregat passen, in welchem das fertige Filterelement verwendet werden sollo

Zwar ist das erfindungsgemässe Verfahren insbesondere geeignet für die Herstellung zylindrischer Filtereinsätze, die in ihrer zylindrischen Form angewendet werden; jedoch gibt das erfindungsgemässe Verfahren auch die Möglichkeit, flache Blätter oder Bahnen. herzustellen, die die Eigenschaften nicht gewobener Faserbahnen oder Faservliese haben, und zwar in fortlaufenden Längen oder Längsabschnitten und mit beträchtlichen Breiten; diese Faser- , bahnen oder Faservliese sind als Filter und auf vielen anderen

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Anwendungsgebieten brauchbar. Die Breite einer solchen Bahn wird durch den Durchmesser des sich drehenden Dorns bestimmt. Eine doppelschichtige Bahn oder ein doppelsohichtiges Blatt kann einfach durch Zusammendrücken des von dem Dorn abgezogenen Zylinders hergeabellt werden, und eine einschichtige Bahn oder ein einschichtiges Blatt kann durch Aufschlitzen des üohres an einer Seite und Ausbreiten der Rohrwandung hergestellt werden, wobei die hergestellte Bahn eine Breite erhält, die dem Umfang des Dornes gleich ist. Die Bahn kann auch auf beliebige gewünschte Breite, ^ie kleiner als dieser Umfang ist, zugeschnitten werden.

Die In Pig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung zeigt eine Spinndüse 1, deren Vorderseite 2 eine Reihenanordnung von Spinnöffrmngen 3 von gleicher Grö33e aufweist,(s, Fig. 2 und 3). Die Spinndüse wird mit geschmolzenem thermoplastischem polymeren Material gespeist, z.B. Polypropylen, Die Zufuhr erfolgt von einem Behälter 4 aus über eine Zuführleitung 5. Diese Leitung wird von einer Strangprepse oder einer sonstigen (nicht ge^jichneten) Zuführquelle mit geschmolzenem thermoplastischem polymeren Material unter einem Druck gespeist, der dazu ausreicht, dieses Material durch die Spinnöffnungen der Spinndüse auszustossen und dadurch eine Vielzahl von geschmolzenen Fasern 10 herzustellen.

Die Fasern gehen durch einen kurzen luftzwischenraum 11 hindurch, wobei sie verfeinert werden und sich verfestigen. Sie werben dann auf einem sich verjüngenden und drehenden Dorn 12 gesammelt, dessen eines Ende von der Welle 13 eines Elektromotors 14 getragen wird; dieser ist so ausgelegt, dass er den Dorn mit einer relativ geringen Umfangsgeschwindigkeit dreht, annähernd z.B. mit.91»5 bis 152 cm/sec. Die auf den Dorn aufgewickelten Fasern verlaufen ungleichmässig gerichtet und sind ungleichmässig verschlungen; sie bilden eine im allgemeinen spiralig auf den Dorn gewickelte Matte aus nicht gewobenem Fasermaterial 15.

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Die Spinndüse ist mit ihrer Vorderseite in einem Winkel von ungefähr 20° zum Dorn eingestellt, so dass die Spinnöffnungen am. niedrigeren Ende 7 dem Dorn sehr viel näher liegen als die Spinnöffnungen am oberen Ende 8. Demzufolge heben die vom Ende 7 ausgehenden Pasern eine kürzere Strecke zu durchlaufen, bis,sie den Dorn erreichen als die vom Ende 8 ausgehenden Fasern. Daher hat der Teil 16 der nicht gewobenen Pasermatte, der von den von den Spir.riöffnungen am Ende 7 herkommenden Pasern gebildet ist, eine grössere Dichte bzw. Dichtheit als der Teil 17 der. Matte, der von don Pasern gebildet iot, die von den Spinnöffnungen am Ende 8 herkommen.

Der Zylinder 15 wird während scine^ Herstellung mittels der schräggestellten 'walzen 20 und 21 fortlaufend nach rechts gezogen. Jedesmal, wenn ein Teil des Zylinders das freie Ende des Doms erreicht hat, hat e^ auch seine endgültige Di ->ke erreicht und νItZ. dann von dem Durn abgezogen. Das Abziehen wird durch konische Verjüngung des Dornes, die im allgemeinen 2 oder .H3hr betragen kann, erleichtert. Der Zylinder erreicht dann die Schneid-22; an denen er in Längsabschnitte 23 aufgeteilt wird.

Die anfallenden Zylinderabscnnitte können unmittelbar als Filtereinsätze verwendet v/erden oder man kann Kerne 24 einsetzen und Hüllen 25 aufbringen und dann Endkappen 26 und 27 anbringen. Auf diese Weise wird ein fertiges Filterelement gebildet, wie es am besten aus Pig. 4 und 5 ersichtlich ist. Der offene Mittelkanal 28 des Kerns 24 steht in Strömungsverbindung für die Strömung des Mediums mit der Mittelöffnung 29 in der Endkappe 26. Die Endkappe 27 ist geschlossen, so dass das zu filternde Medium gezwungen wird, durch die Pilterschicht 15 hindurchzugehen und auf diesem Wege den Mittelkanal 28 zu erreichen, wenn das Filterelement in ein Pilteraggregat bzw. in eine Filtereinheit eingesetzt ist. Die Abstufung der Dichte bzw. Dichtheit des Filterelementes von innen nach aussen ist klar aus der zunehmenden Grosse der Poren 19 des Filterelementes ersichtlich.

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Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung besitzt eine Spinndüse 30, deren mit den Spänneffnungen versehene Vorderseite 31 parallel zur Längsachse des Domes 32 angeordnet ist, so dass alle Spinnöffnungen 33 gleichen Abstand von der Oberfläche des Dnrnes haben. Auf diese Weise wird, ein Zylinder erzeugt, der von der inneren zur äusseren Oberfläche nahezu gleichbleibende Dichte bzw. Dichtheit besitzt. Auch bei dieser Ausführungsform ist der sich drehende Dorn 32 konisch ausgebildet und an der Welle 34 eines Motors 35 befestigt; jedoch besitzt der Doru in dieser. Fall einen beträchtlich grösseren Durchmesser als der Dorn 12 nach Fig. 1, und weist einen groraen Umfang auf. Die ulatte 36, die auf dem Dorn abgelegt wird, soll nicht in Rohrform verwendet v/erden, sondern wird mittels Flachdrückwalzen 37 und 3^ flach gedrückt, während sie von dem J¹Jm abgezoger, wird unü v/ird dann in Form eines spiralig gewickelten Wickels 39 aufgewickelt. Dabei ergibt sich eine doppelschichtige Bahn aus nicht gewobenem Fasermaterial, deren Stirnenden rieht ausfasern, v/eil die Endflächen jeder Doppelschichtwindung durch die Zusammenlegung in Rohrform zu einer Doppelschicht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird demzufolge eine etark zusammenhängende Filterbahn aus nicht gewobenem Material hergestellt, deren Fasern nicht wandern.

Man kann eine Bahn von doppelter Breite als nach Fig. 6 dadurch erhalten, dass man das Rohr entlang einer Seite aufschlitzt, indem man ein Messer zwischen dem Ende des Domes und den Abflachungswalzen anbringt; bei dieser abgeänderten Ausführungsform würde die Bahn abgezogen und geöffnet und in Form einer einschichtigen Bahn ausgebreitet, deren Breite doppelt so gross ist v/ie die des abgeflachten Rohres. Die ausgebreitete Bahn wird dann in der in Fig. 6 gezeigten Weise aufgewickelt.

Statt in der gezeigten Weise einen Dorn von grossem Durchmesser zu verwenden und das damit erzeugte Rohr abzuflachen, kann das Rohr auch so, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, abgezogen wenden

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und seine rohrförmige Gestalt "behalten. In diesem Fall kann es so, wie bei Pig. 4 und 5 gezeigt wurde, in ein zylindrisches •Filter umgewandelt werden. Man kann in die Mitte des Rohres auch einen gelochten Abstandshalter einsetzen und es dann in ein spiralig gewickeltes Filterelement der Art umformen, wie sie in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist.

Pei der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die in tig. 7 gezeigt ist, bildet ein Dorn 51 den Kern dea mit dieser Einrichtung hergestellten Filterelements; der FiIterzylinder wird nach seiner Herstellung nicht von dem Dorn getrennt. Der Dorr 51 besteht aus thermoplastischem polymerem Material; dieses Material braucht kein Fasern bildendes Material zu sein, und der D^rn wird fortlaufend in Rohrform mit einem offenen Mittelkanal 51 stranggepresst, und zwar in der gleichen Y/eise fortlaufend wie der Filterzylinder, der auf dem Dorn abgelegt wird.

Die Einrichtung zur Herstellung des Domes weist daher ein drehbares· ruhrförmiges Strangpressmundstück 53 auf, das von einem Heizelement 53a umgeben ist; es wird mit thermoplastischem strangpressbarem polymerem Material 54-, z.B. Polypropylen, durch eine Zuführöffnung 55 hindurch gespeist. Aus dem Strangpressmundstück wird fortlaufend der sich drehende starre rohrförmige Dorn 51, der.zugleich einen Kern für das herzustellende Filterelement bildet, ausgepresst und fortlaufend in eine Lage vorgeschoben, in-der er die Fasern 56 aufnimmt, die aus den Spinnöffnungen 57 an der Spinndüse 58 austreten. Vor der Aufnahme der Fasern wird der Dorn bzw. Kern 51 mittels einer !"ochstanz- oder Schneidvorrichtung 59 mit Löchern versehen oder aufgeschlitzt, in der V/eise, dass sich eine Vielzahl von Öffnungen 60 ergibt, die ein Medium in den mittleren offenen Kanal 52 des Kerns eintreten oder aus diesem austreten lassen.

Als strangpressbares polymeres Material kann man für den vorgenannten Zweck nicht nur jeden der thermoplastischen Stoffe ver-

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wenden, der auch bei der Herstellung der Pasern verwendet wird oder verwendbar ist, sondern auch Stoffe, wie Polycarbonate, Polyoxymethylen, Polytetrafluoräthylen, Polychlortrifluoufäthylen, Phenol-Formaldehyd,' Harnstof f-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Epoxy- und Polyvinyl-Fluoridpolymerisate.

Die Fasern 56 werden auf den oben genannten Dorn 51 ^n der gleichen Weise aufgesponneii wie bei Fig. 1, und das mit einem Kern zusammengesetzte Filterelement 65, das auf dem Dorn bz\v_o Kern gebildet wird, wird durch schräg zur Längsachse des Dorns gestellte V'alzen 61 und 62 vorwärtsgezogen. Von dem Filterelement 65 können dann mittels der Schneidrad^r 67 längsabschnitte 66 gewünschter Länge abgeschnitten, werden. Der auf diese »"/eise hergestellte Filtereinsatz kann in eine äussere Hülle 68 eingepasst und mit Endkappen 69 und 70 versehen werden, so dass ein fertiges Filterelement hergestellt wird, wie es in Fig. 8 und Q gezeigt ist. Die Ervlkajjpe 69 besitzt eine in ttlere Öffnung 71a, die in Strömungsverbindung für das Medium mit der. mittleren Kanal 52 des Kerns 51 steht, wählend He Endkappe 70 keine Öffnung besitzt. Demzufolge nuss das Medium, das in den Mittelkanal 52 eintritt, durch die Filterbahn hindurchtreten, wenn das Filterelement in ein Filter bzw. Filtergehäuse eingesetzt ist.

Bei der Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die in Fig. 10 dargestellt ist, bildet wiederum ein vorgefertigter Dorn 71 den Kern des hergestellten Filterelementes, das vom Dorn in zylindrischer Form so abgezogen werden kann, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, oder das zusammen mit dem im Filterelement befindlichen Kern abgeflacht werden der als gelochter Abstandshalter dienen .. kann, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Der Filterzylinder wird also nach seiner Herstellung nicht von dem Dorn getrennt.

Der Dorn 71 wird durch Strangpressen in Form eines Netzes mit diagonal offenen Maschen aus thermoplastischem polymerem Material 'hergestellt Da das Netz bei der Herstellung fortlaufend ausge-

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presst wird, kann es in grossen Längen hergestellt werden. Das Nets besitzt Rohrform und weist eine Vielzahl von Öffnungen 73 auf, die für den Durchtritt von Medium in den mittleren offenen Kanal 74- des Dorns oder umgekehrt aus diesem dienen. Das Netz 71 wird -:- -■ --- - ~. -·■-.-.-■ .1." ". κ ,

fortlaufend vorgezogen,. . wobei es auf einem Dorn b3 abgestützt ist, der an seinem der Stelle der Herstellung des Netzes naheliegenden Ende von dem Kern des Strangpressmundatücks 80a gehalten wird. Das Netz 71 bewegt sich in eine Stellung, an der die Porenfasern 76 aufgenommen v/erden, die von den .Spinnöffnungen 77 einer Spinndüse 78 herkommen.

Als strangpressbares polymeres Material zur Herstellung des Netzes können nicht nur die thermoplastischen Materialien verwendet v/erden, die zur Herstellung der Pasern dienen, sondern auch Stoffe wie Polycarbonate, Polyoxymethylen, Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluoräthylen, Phenol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Pormaldehyd, Epoxy- und Polyvinyir-Fluorid-Polymerisate. '

Die Pasern 76 werden beim Spinnen in der gleichen Weise auf diesen Dorn 71 abgelegt wie in Pig. 1, und das mit einem Kern zusammengesetzte Filterelement 75, das auf dem Dorn gebildet wird, wird mittels Walzen 81 und 82 vorwärts gezogen und abgeflacht; die sich dabei ergebende zweischichtige Bahn 84, die im Innern zweischichtig das Netz 71 enthält, wird dann auf eine Vorratsspule 85 aufgewickelt.

Pig. 11 und 12 zeigen ein spiraljg aufgewickeltes Filterelement, das aus den jeweils zweischichtig zusammengelegten, ursprünglich rohrförmigen Bahnen 84 und 71 besteht, und durch Anwendung der Einrichtung nach Fig. 10 hergestellt wurde. Das durch die spiralige Aufwicklung gebildete Rohr besitzt zwei Schichten 40 und 41, die wegen der Rohrform der ursprünglichen Bahn an ihren Kanten miteinander verbunden sind.

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Die doppellagige rohrförmige Bahn 84, 71 ist spiralförmig auf einen zylindrischen Kern 42 aufgewickelt, der mit einem langsschlitz 43 versehen ist. Das eine Ende 44 des Rohres 84 ist an dem Schlitz befestigt, und das Rohr ist dann in mehreren Windungen um den Kern gewickelt) wobei zwischen einer Windung und der folgenden Windung ein Streifen 45 aus dem Netz liegt, der als ein äusserer Abstandshalter für die Strömung des Mediums dient. Das innere Netz 7'i dient als innerer Abstandshalter für die Strömung des MoCiums. Das äussere Ende 46 der rohrförmigen Bahn ist abgedichtet. Das Medium strömt in axialer Richtung entlang dem zwischen zwei Windungen der Bahn 84 liegenden äusseren Streifen 45 und dann durch die Wandungen 40 und 41 hindurch in das äussere T?ohr 84, hier antlang der Netzschicht 71 in den Kernschlitz 43 und·somit in den offenen Innenraum 47 des Kernes 42; dieser ist an seinem einen Ende 48 geschlossen, so dass alles Medium dur^h die ar" anderen Ende vorgesehen'⁵ Öffnung 49 austritt. Der Kern besitzt (s. Fig. 11) einen O-Dichtungsri^g 50, der dazu dient, das Filterelement djnht in einem (nicht gezeichneten) Filtergehäuse zu befestigen.

Bei einer anderen Ausführungform können Streifen einer flachen rohrförmigen Bahn, in die ein inneres Rohr aus flachem rohrförmigem Netzwerk eingeschlossen ist, am einen Ende geschlossen werden, während das andere Ende an einer Rohrbahn befestigt wird; durch diesen Aufbau wird eine Vielzahl von Rohren mit einem einzigen Auslass verbunden und bilden diese ein sog. Parallelplatten-Filter mit grosser Filterfläche.

Das mit einem Kern zusammengesetzte Filter 75 (nach Fig. 10) kann auch in zylindrischer Form aus der Herstellungsvorrichtung abgezogen werden, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Durch Abschneiden von Längsabschnitten erhält man Filterelemente gewünschter Länge. Diese Filtereinsätze können mit einer äusseren Hülle 88 und Endkappen 89 und 90 verseben werden, wodurch ein fertiges Filterelement erstellt wird, wie es in Fig. 13 und 14 gezeigt

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ist. Die Endkappe 89 besitzt eine Mittelöffnung 91, die in Strömungsverbindung mit dem Mittelkanal 74 des Kernes 71 10) für den Durchgang des Mediums steht; hingegen besitzt die Endkappe 90 keine Öffnung. Demzufolge mr^s ein Medium, das in den Mittelkanal 74 eintritt, d"rch die Filterbahn hindurchtre\;en, wenn das Filterelement in ein Filtergehäuse eingesetzt worden ist. ■ .

Die folgenden Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.

Beispiel I · '

Ein Rohr aus Pappe von 8,9 cm Aussendurchmesser, das als Dorn diente, wurde in ungefähr ιO cm Abs band von den Düsen einer Fasern erzeugenden Spinndüse von 25,4 cm Breite angebracht, die pro 2,54 cm, in der Geraden gemessen, mit je 20 Kunstharzspinn· öffnungen von 0,38 ^m 0 versehen war. Diese 3pir.no ff nungen oder Einzelspinndüsen wurden von einem Heissluftstrom umgeben, der. aus oberhalb und unterhalb der Spinnöffnungen angrbrach+en Schlitzen ausströmte. Durch die Spinnöffnungen wurde Polyproylenharz mit einer Menge bzw. Geschwindigkeit von ungefähr 5 kg/Std. ausgepresst; der Luftstrom wurde so eingestellt, dass die gesponnenen Fasern auf einen Thirchmesser von 4 Mikron verfeinert wurden. Das Papperohr wurde mit einer Drehzahl von ungefähr 40 U/Min, gedreht, wobei es axial allmählich von der Spinndüse weg bewegt wurde, bis sich eine ungefähr 3,2 mm starke Bahn aus verflochtenen Fasern av*¹ dem Rohr gesammelt hatte. Der konisch .· ' verjüngte Zylinder, der sich ergab, wurde von dem Dorn abgenommen, und seine Enden wurden so zugeschnitten, dass sich eine länge von 21,7 cm ergab. Der Aussendurchmesser betrug 10,8 cm und der ■ Innendurchmesser 8,78 cm. Der Zylinder war stark und steif. Zwar zeigten die abgeschnittenen Enden einen laminaren«Aufbau in dünnen Schichten; es war aber nicht möglich, den Zylinder dadurch auszufasern, dass man mit dem Fingernagel in die äusserste Schicht einkratzte. DieνPrüfung mit dem Mikroskop ergab weitgehend gleichmässige Porendurchmesser von ungefähr· 15 Mikron·

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Die Fähigkeit, Teilchen abzuscheiden, wurde durch den sog. Blasentest (bubble pointing) geprüft; dieser ergab, dass der grösste Porendurchmesser 9»5 Mikron betrug. Die innere Oberfläche des Zylinders wies eine grösssre Dichtheit:..; bzw. Dichte als die äussere Oberfläche auf. Der Zylinder erwies sich zum Filtern von Gasen oder Flüssigkeiten brauchbar.

Beispiel 2

Ein poröser Filterrylinder aus Polypropylenfasern wurde in der gleichen Weise wie Dei Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass als Dorn ein Rundholzstab von 2/J4 cm Durchmesser verwendet wurde -und dass der Abstand des Borns von der Spinndüse 30,5 cn betrug. Es wurde ein beträchtlich weicherer Filterzylinder mit viel geringerer Dichtheit bzw. Dichte erzielt, iiach dem Beschneiden betrug seine Länge 19»5 cm, sein Aussendurchteaser 7,25 cm unü sein Innendurchmesser 2,54 cm. Visuelle Prüfung zeigte, da??s der Porendi'rchmesser weitgehend gleichmässig etwa 30 Mikron betrug. Der Filterzylinder war insbesondere für das Filtern von Gasen brauchbar, die dabei oinen sehr geringen Druckabfall von

2 3

nur 0,00^1 kp/cm aufwiesen, wobei der Luftstrom 0,113 m /Min.

betrug.

Beispiel 3

Eine ifaserer'seugende Spinndüse von 2,54 cm Breite, die am Ende einer Strangpresse für plastische Kunststoffe angebracht war, durch die Fäden durch 200 Spinnöffnungen von 0,38 mm JZf mit einer Menge bzw. Geschwindigkeit von ungefähr 5 kg/Std. bis ungefähr 16,8 kg/Std. gesponnen werden konnten, war in der in Fig. 1 gezeigten Weise in einem 7/inkel von 20° zur Längsachse des Dorns angeordnet. Die Spinndüse war mit einer Heizeinrichtung versehen, durch die sie auf eine Temperatur von 204°C bis 375⁰C gehalten werden konnte, um den plastischen Kunststoff (in diesem Fall Polypropylen) während des Spinnvorganges geschmolzen zu halten und um Heissluft für die Verfeinerung der Pasern zu liefern·

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Die Abstände zwischen den Spinnöffnungen und dem Dorn änderten sich von 15,2 bis 35,6 cm an der dem Dorn am nächsten liegenden bzw. an der vom Dorn am weitesten abliegenden Stelle, wie in Tabelle I angegeben ist. Der Dorn wurde mit einer Geschwindigkeit von 13,5 U/Min gedreht und war konisch verjüngt, derart, dass sein Durchmesser an dem Aufnahraeende der Fasern 2,7 cm und am Abziehende 2,24 cm betrug. Der auf diese Weise hergestellte Zylinder wurde fortlaufend von dem freien Ende des Dornen ab-Cezo^en und in Längsabsc'nnitte von 23,3 cm zerschnitten. Die ZyliiiC.er waren starke, selbsttragende, zusammenhaltende Gebilde ohn~ Faserwanderung, deren Struktur in der Nähe des Innendurchmessers ersichtlich dichter war. Die Durchschnittstemperatur ds,r Hpinndudt· betrug 35O⁰G und die Durchschnitts temperatur der Luft war 34O⁰C. Mit den hergestellten Zylindern wurden verschiedene Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle I angegeben sind. Angler betreffend die grö'snten durchgegangenen Teilchen beziehen sich auf die Abscheidung von in Wasser suspendierten Feststoffen; die Abscheidung aus Aerosolen geht mit beträchtlich grösserem Y/irkungsgrad vor sich. Die hergestellten Zylinder waren in' hohem Maße zum Filtern sowohl von Flüssigkeiten als auch von Gasen brauchbar.

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TABELLE I

Steife, in fortlaufenden Längen hergestellte . material	1	Rohre	aus Faser-
Versuch Nr.	17,8 27,9	2	3
Abstand von Spinndüse zu Dorn am Herstellungsende, in cm Abstand von Spinndüse zu Dorn am Abziehende, in cm	9,05	30,4 40,7	35,5 40,7
Polypropylen-Zuführge schwindigkeit in kg/Std.	0,77	16,78	16,78
Luftdruck in kp/cm	2,64	0,91	1,12
Innendurchmesser in cm	6,58	2,39	2,53-
Aussendurchmesser in cm	5,70	6,09

Gewicht eines Längsabschnittes von 23,3 oiu
Länge in Gramm 93 59 69

Volumen der Hohlräume

in io 84 88 87

ρ bei einem^Luftstiom
von 0,116 nmvrain in
cm Wassersäule 28,7 25,2 25,9

First B.P. in Alcohol

Inches Wassersäule 16,4 17,'; 17,7

Grösstes durchgegangenens

Teilchen in Mikron 877

Das Element hat einen Wirkungsgrad von 99$ bei Teilchen der Grosse -

in Mikron 2,0 1,5 1,5

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Beispiel 4

Mit Anwendung der Einrichtung nach Pig. 6 und eines verjüngten Dornes, dessen Durchmesser am grösseren Ende 10 cm betrug, wurde Polypropylenpolymerisat bei 33O⁰C mit einer Menge von 5 kg/Std. auf den sich drehenden Dorn gesponnen. Die Temperatur des zur Verfeinerung dienenden Luftstromes betrug 336 C. Der Zylinder wurde von dem Dorn abgezogen und vor dem Aufwickeln abgeflacht. Die sich ergebenden Gebilde hatten im abgeflachten Zustand eine Breite von 14,4 cm und hatten nach Aufschlitzen und Ausbreiten eine Breite von 29,2 cm, obgleich die Breito der. verwendeten Spinndüse nur 25,4 cm betrug. Die hergestellten Bahnen waren ziemlich stark und sehr biegsam; nach zahlreichen Faltvorgängen stellten sie ihre vorherige Form vollständig wieder her. I/lit diesen Bahnen wurden verschiedene Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle II gezeigt sind. Diese Bahnen besitzen viele Anwendungsmöglichkeiton als Filtermaterial sowohl in Rohrform als auch in geschlitzter Form, und sie sind ausserdem zur +hermi^chen und elektrischen Isolierung brauchbar, ferner als Kleidungsstücke, Futter für nach Gebrauch wegzuwerfende Kleidung für die Reinigung von Räumen und für Krankenhäuser; ferner sind sie brauchbar als Trennstücke für Batterien und für andere Zwecke.

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TABELLE II Fortlaufende "biegsame rohrfSrmige Polypropylenbahnen

	Abstand Spinndüse . zu Dorn in cm	am Abzisä ende in cm	Polymeri- satströ-	Luft	Do rn- drehz-	Sicke	Gewicht eines	Grösstes durchge-	Druckab fall
Versuch Nr.	am Herstel lungsende in cm	22,9	mungsge- schwindigk. in kg/Std.	druck in ρ kp/cm	zahl in U/min	in cm	Stückes von ₀ 929 cur in g	.lassenes Teil chen in Zrf-m	für einen Luftstrom, von 0,783 mnr/ in cm . Wassersäule
cn o1	20,3	12,7	4,99	0,84	170	0,038	4.6	25	0,051
oo "2	12,7	12,7	4,99	0,91	263	0,051	6.7	22	1,02
^3	12,7	12,7	4,99	0,84	, 263	0,061	8.3	19	1,65·
(O	12,7	15,2	4,99	0,84	218	0,102	11.4	14	2,29
^5	15,2	15,2	4,99	0,84	170	0,114	14.5	9	2,92
6	15,2	4,99	0,84	170	0,147	18	8	. 3,05

■z. >

φ -ο

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Beispiel 5

Bei Verwendung der Einrichtung nach Fig. 7 wurde ein Dorn-aus Polypropylen stranggepresst, dessen Innendurchmesser 2,54 cm und dessen Aussendurchmesser 3»3 cm betrug; beim Austritt aus dem Strangpressmundstück wurde der.Dorn fortlaufend gelocht. Der Spinnvorgang erfolgte mit Polypropylenpolymerisät bei 335 C mit einer Geschwindigkeit bzw. Menge von 5 kg/Std., wobei die Pasern auf dem vorgenannten Dorn abgelegt wurden und dieser sich mit 135 U/min drehte. Der Filterzylinder aus Polypropylenfasern wurde mit einem Ausuendurchmessor von 6,98 cm abgezogen. Das Abziehen des mit dem Dorn als Kern zusammengesetzten Filterzylindeic erfo^.'= mit einer Geschwindigkeit von 39 >1 cm/min; der zusammengesetzte Zylinder wurde in Längs ab schnitte von'24,2 cm Länge zerschnitten, die dann mit Endkappen versehen wurden, um Filtereinsätze'herzustellen, wie sie in Fig. 8 und 9 gezeigt sind. Diese Filtereinsätze eignen sich sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten.

Beispiel 6

Bei Verwendung der Einrichtung nach Fig. 10 wurde ein Dorn aus Polypropylennetz stranggepresst, das eine offene starke Maschenstruktur aufwies, deren Öffnungen rautenförmig waren und ungefähr die Grosse von 3,25 x 3,25 mm besassen. Das Netz hatte einen Innendurchmesser von 25₉4 mm und einen Aussendurchmesser von 31»8 mm. lolypropylenpolymerisat wurde bei einer Temperatur von 330 C mit einer Geschwindigkeit bzw. Menge von 5 kg/Std. auf den vorgenannten Dorn gesponnen, der sich mit 135 U/min drehte. Dex· Filterzylinder aus Polypropylenfasern besass einen Aussendurchmesser von 5,08 cm. Der mit dem Dorn als Kern zusammengesetzte Filterzylinder wurde mit einer Geschviindigkeit von 76,1 cm/min vorwärtsgezogen und in Längsabschnitte von 24,2 cm länge zerschnitten; diese wurden dann mit Endkappen versehen, so dass Filtereinsätze hergestellt wurden, wie sie in Fig. 13 und 14 gezeigt sind. Biese Filtereinsätze sind sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten geeignet.

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Beispiel 7

-Die Einrichtung nach Pig. 1 wurde dadurch abgeändert, dass der einzige sich drehende'Dorn durch eine Anordnung von 10 Kupferdrähten ersetzt wurde, die in einer V-Form so angeordnet wurden, dass die Spinndüse die Fasern unmittelbar auf das spitze Ende der. V-Form ivx diese hinein richtete. Jeder der Drähte wurde gedreht, während er durch den Strom von aus der Düse austretenden Fasern hindurchgeht. Die Drehgeschwindigkeit wurde so eingestellt, dass jeder der Drähte mit einer ungefähr 0,15 mm dicken Schicht von Polyäthylenfasern überzogen wurde. Der sich bei diesem Verfahren ergebende isolierte Draht "besitzt einen äussersc geringen Verlustfaktor, wenn er als Leiter für elektrische Hochfrequent-· ströme verwendet wird, und zwar deshalb, weil das Volumen der Hohlräume des Überzugs 90 $ beträgt urd sehr hoch ist und v.^ii der eigene Verlustfaktor von Polyäthylen gering ist.

.Bevorzugte Bauarten von Spinndüsen rind in folgenden Veröffentlxchungen beschrieben:

1) Bericht über "Manufacture of Superfine Organic Fiibers", (Bericht über die Herste!!!ung von hochfeinen organisciien Fasern), U.S. Department of Commerce, Office of Technical Services, erstellt von dem Naval Research laboratory;

2) Aufsatz von Van A. Wente, in "Ind & Eng. Chem.", Vol. 48, Nr. 8, S. 1542-1346, vom August 1956, und

3) Bericht über "An Improved Device for the Formation of Superfine Thermoplastic Fibers¹' (gericht übei eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von hochfeinen thermoplastischen Fasern) von lawrence, Lucas & Young, U.S. Naval Research Laboratory, 11. Februar 1959.

Die Offenbarungen dieser drei Berichte werden hiermit durch die Hinweise auf diese Berichte als Offenbarungen in die hier vorliegende Beschreibung eingebracht. Eine der Bauarten, die in diesen Berichten beschrieben ist, ist in Fig. 2 und 3 dargestellt.

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Claims

Patent- bzw. Schutzansprüche · I® ¹^ g|_ndKrdeJ »

1. Verfahren zur Herstellung von nicht gewobenen Bahnen in B'orm eines Zylinders aus Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass geschmolzenes thermoplastisches Fasermaterial in Form einer Vielzahl von Fasern gesponnen wird und diese B'asern auf einem sich drehenden Dorn (12. .32, 5'i, 71)

fett laufe»aei direkt gesammelt und ai¹'* diesem in Form einer^zylindrischen Schicht von ungleichmässig gerichteten, ungleichartig verschlungenen gesppnr^r.nen Fasern spiralig zu einem nahtlosen Zylinder aufgewickelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Spinnöffnungen der Spinndüse (1» 30, 58] 78) ein Gasstrom erzeugt wird, der im allgemeinen in der Richtung deL· Auspressens de:: Fanern aus den Spinnöffnun^en gerichtet isL una durch don die B'asern verfeinert und in gesonderte Längsabschnitte zerrissen -werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1· oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtheit oder Dichte des hergestellten Zylinders (15, 36, 65, 75) durch die Wahl oder Einstellen der Abstände der Spinnöffnungen der Spinndüse (1, 30, 58, 78) voneinander bei unterschiedlichen Abständen dieser, öffnungen von dem sich drehenden Dorn (12, 32, 51, 71) bestimmt o.der geregelt wird. . ' . ·

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzei ch~ n e t , dass die die Spinnöffnungen aufweisende Vorderfläche der Spinndüse (1, 30, 58, 78) in einem solchen Winkel zu der Längsachse des Doms (12, 32, 51» 71) angeordnet.ist, dass einige der. Spinnöffnungen sich in grösserem

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- sr -

♦ V*.

Abstand vom Dorn als andere Spinnöffnungen befinden und einige ■ der Fasern einen längeren Weg von der Düse *>i^{s sum} Dorn durchlaufen als andere Pasern, bevor die Pasern auf dem Dorn gesammelt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d.a durch gekennzeichnet, dass die Spinnöffnungen und der Dorn (12, 32, 511 71) so zueinander angeordnet sind, dass auf dem Dorn zuerst die Pasern abgelegt werden, die von den dem Dorn am nächsten liegenden Spinnöffnungen herkommen, und dass in demjenigen Teil der Schicht, der dem Dorn am nächsten liegt,

eine grössere ' - Dichte herbeigeführt v/ird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Spinnöffnungen und der Dorn (12, 32, 51» 71) so zueinander angeordnet sind, dass auf dem Dorn zuerst diejenigen Pasern abgelegt werden, die von den am weitesten vom. Dorn entfernten Spinnöffnungen herkommen, und dass eine geringere Dichte - ■■■ L in demjenigen Teil der Schicht erzielt wird, der dem Dorn am nächsten liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Zylinder aus einer nicht gewobenen Bahn aus Pasermaterial von dem Dorn (12, 32, 51» 71) in Richtung der Längsachse des Dorns abgezogen wird.

8· Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass der Zylinder von dem Dorn (12, 32, 51» 71) fortlaufend in dem Maße abgezogen wird, in dem die Pasern gesponnen werden,wobei der Zylinder fortlaufend am einen Ende des Doms, während dieser sich dreht, hergestellt und fortlaufend vom anderen Ende des sich drehenden Dorns abgezogen wird.

^9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzei chnet , dass die Pasern zum ZeitDunkt

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ihres Auftreffens auf dem Dorn (12, 32, 51» 71) in weichem und klebfähigem Zustand gehalten oder gebracht sind und im Verlauf ihres Aufwickeins auf dem Dorn an ihren Kreuzungspunkten miteinander verklebt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Fasern bis zum Zeitpunkt, an dem sie den Dorn (1?, 32, 51,71) erreichen und auf diesem aufgewickelt werden, verfestigt sind oder verfestigt wurden und in diesem Zeitpunkt nicht klebrig sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , dass der sich durch dr»s Aufwickeln der Fasern ergebende nahtlose Zylinder in Längest · schnitte gewünschter Länge zerschnitten wird.

12. Verfahren nach o.'.nem der Ansprüche 1 bi& H₁ dadurch gekennzeichnet , deos der sich beim Aufwickeln der Fasern ergebende Zylinder so steif gemacht wird, dass er seine zylindrische Form von selbst behält»

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass die Längsabschnitte des Z-'linders durch Anbringung innerer und/oder äusserer Stützelemente und Endkappen in Filtereinsätze umgeformt werden.

14. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass das bahnförmige Fasermaterial biegsam ausgebildet ist und der hergestellte Zylinder zu einer doppelschichtigen Bahn abgeflacht wird, deren Kanten miteinander verbunden sind und nicht ausfasern.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass der Zylinder in Längsrichtung aufgeschlitzt und so ausgebreitet wird, dass eine einschichtige Bahn entsteht.

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16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet , dass die Fasern auf einem
rohrförmigen gelochten Dorn (51_;r 71) au~ thermoplastischem polymerem Material abgelegt werden und dieser selbst als
bleibender Kern des hergestellten Zylinders dient.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass aus dem Zylinder ein Filterelement
bzw. Filterelemente dadurch hergestellt werden, dass er in längsabschnitte gewünschter Länge zerschnitten wird und an den Stirnenden eines längsabschnittes bzw. der Längsabschnitte Endkappen angebracht werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (51, 71) durch fortlaufendes Strangpressen durch ein Strangpressmundstück hindurch hergestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , dass aus dem Zylinder ein Filterelement
oder Filterelemente durch Abschneiden von Längsabschnitüen gewünschter Länge von dem Zylinder und durch Anbringen von Eudkappen an den Stirnenenden eines Längsabschnitts bzw.
der Längsabschnitte hergestellt werden.

?O. Eine nahtlose rohrförmige nicht gewobene Bahn, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , dass sie aus einer im allgemeinen spiralig gewundenen Schicht von ungleichmässig gerichteten und ungleichartig miteinander verschlungenen gesponnenen Pasern besteht, deren Durchmesser kleiner als 10/t ist, und dass die Bahn einen offenen Bereich von mindestens 60 $
aufweist.

21. Rohrförmige Bahn nach Anspruch 20,dadurch gekenn zeichnet , dass sie zylindrische Form besitzt.

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BAD

22. Rohrförmige Bahr nach Anspruch 20, d-a.d u r c h gekernzeichnet , dass es eine flache Bahn ist.

23. Rohrförmige Bahn nach Anspruch 22, d a d u r c h ge-, kennzeichnet, dass die flache Bahn eine doppelschichtige, durch Abflachen eines Zylinders hergestellte Hahn ist, deren Kanten miteinander verbunden sind und nicht ausfasern.

24. Spiralig gewickeltes rohrförr.iges Filterelement, in der. Hauptsache bestehend aus einer nicht gewobenen Pnhn nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass diese spiralig auf einen in Längsrichtung aufg'3scU.itzten rohrförmigen Kern gewiekelt ist, wobei das innere Ende ' des spiralig gewickelten abgeflachten Zylinders in Strömungsverbindung für das Medium mit dem Schlitz steht und wobei die einander gegenüberliegenden Seiten· durch ein gelochtes Abr^tandsglied in Abstand voneinander gehalten sind, das Strömung des Mediums innerhalb des Zylinders zu dem Schlitz und von dem Schlitz her ermöglicht.

25. Nahtloses rohrförmiges Filterelement, in der Hauptsache bestehend aus einer nicht gewobenen Bahn nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass es Zylinderform besitzt und je eine Endkappe an jedem Ende des Zylinders aufweist.

26. Nahtlose rohrförmige nicht gewobene Bahn nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Fasern kleiner als 1^u ist.

27. Nahtlose rohrförmige nicht gewobene Bahn nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ihr offener Bereich mindestens 85 % beträgt.

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28. Nahtloses rohrförmiges Filterelement, in der Hauptsache "bestehend aus einer nicht gewobenen Bahn nach Anspruch 20, dadurch' gekennzeichnet, dass es Zylinderform besitzt und je eine Endkappe an jedem Ende des Zylinders aufweist.

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