WO2020002065A1

WO2020002065A1 - Verfahren zum herstellen eines meltblown-vlieses und eine meltblown-anlage

Info

Publication number: WO2020002065A1
Application number: PCT/EP2019/066129
Authority: WO
Inventors: Michael Latinski
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: DE102018005081A1; DE112019003186A5; CN112368437A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Herstellen eines Meltblown-Vlieses, in welchem eine Vielzahl synthetischer Filamente aus einem Werkzeug extrudiert wird, welche mittels heißer Prozessluft verstreckt und welche auf einem Siebband zu einem Meltblown-Vlies abgelegt werden, wobei im Bereich der Ablage der Filamente mittels einer unter dem Siebband angeordneten Absaugeinrichtung eine Absaugströmung durch das Siebband hindurch unterstützt wird. Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist es sehr umständlich eine Fuftdurchlässigkeit des Meltblown-Vlieses auf einen gewünschten Wert einzustellen, wie es bei Filteranwendungen oftmals gefordert ist. Deswegen wird eine Fuftdurchlässigkeit des Meltblown-Vlieses mittels eines unter- oder oberhalb des vorbeilaufenden Meltblown-Vlieses angeordneten Fuftdurchlässigkeitssensors gemessen. Mittels einer Steuereinrichtung wird durch automatisches Anpassen der Prozessluft und/oder der Absaugströmung durch das Siebband und/oder eines Abstandes zwischen Werkzeug und Siebband, ein Sollwert der Fuftdurchlässigkeit des Meltblown-Vlieses erreicht.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Meltblown- Vlieses und eine Meltblown-

Anlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Meltblown- Vlieses gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Meltblown- Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Meltblown-Anlagen zur Herstellung von Meltblown- Vliesen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Z.B. in der DE102016001921 Al ist eine solche Meltblown- Anlage beschrieben. Ein schmelzeflüssiges synthetisches Polymer wird in einer solchen Meltblown-Anlage mittels einer Schmelze- pumpe einem Werkzeug unter Druck zugeführt. Das schmelzeflüssige Po- lymer wird mittels eines Extruders erzeugt, in welchem ein Kunststoffgra- nulat aufgeschmolzen wird und mittels welchem die Schmelze zur Schmel- zepumpe hin gefördert wird. Dabei fließt der Kunststoff durch Schmelzelei- tungen. Zwischen Extruder und Schmelzepumpe ist üblicherweise ein Siebwechsler angeordnet, mittels welchem Unreinheiten aus der Schmelze herausgefiltert werden. Als letztes durchströmt die Kunststoffschmelze im Werkzeug eine Düsenspitze, welche eine Reihe von Düsenbohrungen auf- weist, durch welche das Polymer zu einer Vielzahl von Filamenten extru- diert wird. Diese Vielzahl von Filamenten bildet einen Filamentvorhang, welcher von beiden Seiten mit heißer Prozessluft beaufschlagt wird. Mittels dieser Prozessluft werden die einzelnen Filamente verstreckt. Dieser Pro- zess wird vom Fachmann auch als Schmelzblasen bezeichnet. Die Prozess- luft wird der Düsenspitze über eine Prozessluftzufuhr zugeführt. Dazu die- nen entsprechende Rohrleitungssysteme sowie Strömungskanäle im Werk- zeug. Die beiden Strömungskanäle angrenzend zur Düsenspitze werden neben der Düsenspitze selbst durch zwei Luftmesser gebildet, welche Teil des Werkzeugs sind. Bereitgestellt wird diese Prozessluft mittels eines Kompressors, an welchen die Rohrleitungen der Prozessluftzufuhr ange- schlossen sind. Die Vielzahl der Filamente wird auf einem Siebband einer Siebbandmaschine zu dem Meltblown- Vlies abgelegt. Der Bereich zwi- schen dem Werkzeug und dem Siebband, welchen die Prozessluft und die Filamente primär durchströmen, wird Freistrahl oder Meltblown-Freistrahl genannt. Dieser Freistrahl divergiert vom Werkzeug zum Siebband hin und bildet somit eine Keilform. Unterhalb des Siebbandes im Bereich der Abla- ge der Filamente ist in Meltblown- Anlagen eine Absaugeinrichtung ange- ordnet, wie Sie z.B. in der DE 19913162 CI beschrieben ist. Im Stand der Technik sind des Weiteren sogenannte Sekundärluftzufuhren bekannt, durch welche in dem Freiraum zwischen Werkzeug und Siebband Luft von beiden Seiten des Filamentvorhangs zu diesem Filamentvorhang hin beför- dert wird. Dazu ist ein Sekundärluftgebläse vorgesehen. Viele der genann- ten Bauteile sind mit Heizungen ausgestattet. Schmelzeleitungen z.B. wei- sen Schmelzeleitungsheizungen auf, um ein Abkühlen der Schmelze zu verhindern. Des Weiteren sind viele bewegliche Bauteile wie Pumpen oder Gebläse mit Motoren ausgestattet, um diese anzutreiben. Diese Ansteue- rung der Motoren und Heizungen erfolgt mit Hilfe einer Steuereinrichtung.

In der in der DE 102016001921 Al beschriebenen Steuereinrichtung sind verschiedene Betriebsmodi hinterlegt, welche durch in der Steuereinrich- tung hinterlegte Algorithmen ohne Eingriff eines Bedieners einstellbar sind. Dazu sind in der Steuereinrichtung entsprechende Rezepte hinterlegt, wel- che Zielparameter der Prozessaggregate der Meltblown- Anlage beinhalten.

Oft sind aber bei Betrieb einer Meltblown-Anlage lediglich zu erzielende Eigenschaften des herzustellenden Meltblown- Vlieses bekannt, und nicht die dazu notwendigen Parameter der Aggregate der Meltblown Anlage. In- sofern sind diese Zieleigenschaften des Meltblown- Vlieses nur mittels eines langwierigen, iterativen Prozesses erreichbar, bei welchem die Eigenschaf- ten des Meltblown- Vlieses immer wieder im Labor gemessen werden, um anschließend die Parameter der Meltblown-Anlage händisch anzupassen, um dem gewünschten Wert der Eigenschaft näherzukommen.

Bei Filteranwendungen ist zum Beispiel die Luftdurchlässigkeit des Melt blown- Vlieses eine wichtige Meltblown- Vlies-Eigenschaft, wobei es mit den bekannten Meltblown- Anlagen relativ lange dauert, um den gewünsch- ten Wert der Luftdurchlässigkeit einzustellen. Des Weiteren ist das Gelin- gen dieses Einstellvorgangs und die dazu notwendige Zeit stark von dem Fachwissen und der Erfahrung des jeweiligen Bedieners der Meltblown- Anlage abhängig.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Meltblown-Anlage bereitzustellen, mittels welcher ein Sollwert der Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses schnell, ohne Prob- leme und mit minimalem Personaleinsatz erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, indem eine Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses mittels eines unter- oder oberhalb des vorbeilaufenden Meltblown- Vlieses angeordneten Luftdurch- lässigkeitssensors gemessen wird und dass mittels einer Steuereinrichtung durch automatisches Anpassen der Prozessluft und/oder der Absaugströ- mung durch das Siebband und/oder eines Abstandes zwischen Werkzeug und Siebband, ein Sollwert der Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses erreicht wird.

So wird präzise und schnell ein vorgegebener Zielwert für die Luftdurchläs- sigkeit eingestellt, ohne dass dabei ein Eingreifen eines Maschinenbedie- ners notwendig ist. Ein langwieriger und ungenauer iterativer Prozess mit zwischenzeitlichen Labormessungen der Luftdurchlässigkeit entfällt. Somit wird der Bedienaufwand der Meltblown-Maschine verringert und die Pro- duktion von Vlies außerhalb der gewünschten Spezifikation vermindert.

Die Erfindung wurde auch nicht durch die Veröffentlichung der DE4312309 C2 nahegelegt. Die hier gezeigte Anlage zur Vliesherstellung dient lediglich dazu, ein über die Breite gleichmäßiges Vlies mit Bezug auf dessen Luftdurchlässigkeit herzustellen. Die hier beschriebenen Einstellpa- rameter der lokalen Düsenplattentemperaturen und der lokalen Aus- trittspaltdicke der Prozessluft sind nicht dazu geeignet den Absolutwert der Luftdurchlässigkeit zu beeinflussen. Genau diesen automatisch einzustellen ist aber Ziel der Erfindung. Den Abstand zwischen Werkzeug und Siebband zu verändern, ist in der Vorrichtung aus der DE4312309 C2 nicht vorgese- hen. Dieser stellt aber eine wichtige Möglichkeit zur Anpassung der Luft- durchlässigkeit dar.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Luftdurch- lässigkeit des Meltblown- Vlieses über den Druck oder Massenstrom eines durch das Meltblown- Vlies erzeugten Luftstromes bestimmt. Die Erzeu- gung dieses Luftstromes und die Messung von Druck oder Massenstrom erfolgt mittels des Luftdurchlässigkeitssensors. So ist eine präzise Messung der Luftdurchlässigkeit während der Produktion möglich. Die Genauigkeit der Regelung ist von der Genauigkeit des Luftdurchlässigkeitssensors ab- hängig und somit sehr gut.

Durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird die Sicherheit bei Betrieb der Meltblown-Anlage erhöht. Mittels des Luftdurchlässigkeits- sensors wird ein etwaiger Vliesabriss erkannt, um die Meltblown-Anlage aufgrund dessen automatisch in einem Schutzmodus zu betreiben. Bei ab- rupter Erhöhung der Messwerte des Luftdurchlässigkeitssensors auf sehr hohe Werte, wird von einem Vliesabriss ausgegangen. Der Schutzmodus ist so ausgelegt, dass kein Schaden sowohl an Maschinenbedienern wie auch der Maschine selbst entsteht. Weiterhin wird die Produktionsmenge gedros- selt, so dass möglichst wenig Ausschuss hergestellt wird.

Ist der gewünschte Zielwert der Luftdurchlässigkeit aufgrund physikali- scher Gegebenheiten nicht erreichbar, so wird mittels einer Steuereinrich- tung eine Meldung ausgegeben. Diese Meldung beinhaltet Vorschläge, wie mit der Situation umgegangen werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Faserflug angrenzend zum Meltblown-Freistrahl mittels einer Faserflug- Überwachungseinrichtung überwacht. Ein solcher Faserflug entsteht bei un- günstigen Produktionsbedingungen und führt zu einer Verschmutzung der Umgebung der Meltblown-Anlage wie auch zu schlechten Eigenschaften des Meltblown- Vlieses. Faserflug entsteht, wenn einzelne Filamente im Meltblown-Freistrahl unerwünscht abreißen. So entstehen Filamente sehr kurzer Fänge, welche entweder in die Umgebung der Meltblown-Anlage fliegen und diese Verunreinigen und/oder welche trotzdem zu dem Melt- blown- Vlies abgelegt werden, somit aber zu einer Verschlechterung von dessen Eigenschaften führen. Durch eine automatische Überwachung des Faserfluges kann der Personalaufwand zur Kontrolle der Meltblown-Anlage verringert werden. Bei derzeitigen Meltblown-Anlagen muss übermäßiger Faserflug durch einen Maschinenbediener erkannt werden, was weiterhin fehlerhaft und unpräzise ist. Insbesondere wenn verschiedene Personen die Meltblown-Anlage bedienen, erfolgt die Faserflugüberwachung nach unter- schiedlichen Kriterien.

Vorteilhafterweise wird bei Überschreitung eines Grenzwertes des Faser- fluges eine Meldung mittels der Steuereinrichtung ausgegeben, so dass di- rekt Maßnahmen zur Reduzierung des Faserfluges ergriffen werden können. Der Maschinenbediener muss dazu zunächst nicht vor Ort, d.h. angrenzend des Meltblown-Freistrahls sein und kann sich mit anderen Themen beschäf- tigen. Aufgrund der Meldung und nachfolgender Anpassung der Maschi- nenparameter wird eine Verschmutzung der Halle in der die Meltblown- Anlage aufgestellt ist und die Produktion minderwertiger Meltblown- Vliese vermieden.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird die Faserflug- überwachungseinrichtung in die Ansteuerung der Meltblown-Anlage inte- griert. Dabei wird zumindest ein Einstellparameter der Meltblown-Anlage derart geändert, dass der Faserflug minimal wird. Es wird also ein Optimie- rungsprozess hinsichtlich des Faserfluges durchgeführt, was eine Minimie- rung der Verschmutzung der Halle durch Fasern und eine Verbesserung der Produkteigenschaften zur Folge hat.

Die Aufgabe wird ebenfalls durch eine gattungsgemäße Meltblown-Anlage nach Anspmch 8 gelöst, indem ein Luftdurchlässigkeitssensor unter- oder oberhalb des vorbeilaufenden Meltblown- Vlieses angeordnet ist und indem der Luftdurchlässigkeitssensor mit der Steuereinrichtung verbunden ist. So ist die Möglichkeit geschaffen, die Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses als Datenwert zu verarbeiten. Damit ist er für Regelungen, für Op- timierungsprozesse wie auch für eine automatisierte Datenauswertung zu- gänglich.

Vorteilhafterweise ist in der Steuereinrichtung ein Regelungsalgorithmus hinterlegt, mittels welchem durch automatisches Anpassen der Prozessluft und/oder der Absaugströmung durch das Siebband und/oder eines Abstan- des zwischen Werkzeug und Siebband, ein Sollwert der Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses erreichbar ist. Insbesondere bei Filteranwendungen ist oft die Luftdurchlässigkeit ein entscheidender Parameter des herzustel- lenden Meltblown- Vlieses. Diese Luftdurchlässigkeit kann so automatisch d.h. ohne hohen Personalaufwand und in kürzester Zeit erreicht werden. Das erhöht insgesamt die Produktivität der Meltblown-Anlage, und mini- miert den Ausschuss beim Starten der Meltblown-Anlage und bei Produkt- wechseln.

Vorteilhafterweise ist der Luftdurchlässigkeitssensor in einem Bereich an- geordnet, in welchem das Meltblown- Vlies kontaktlos zwischen zwei Füh- rungswalzen führbar ist. So sind keine weiteren Bauteile wie ein Siebband vorhanden, welche die Genauigkeit des Messergebnisses des Luftdurchläs- sigkeitssensors negativ beeinflussen. Das Meltblown- Vlies ist infolge des- sen sehr genau auf den gewünschten Wert der Luftdurchlässigkeit einsteil- bar.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Faserflugüberwa- chungseinrichtung angrenzend zum Meltblown-Freistrahl angeordnet. Eine Kamera ist Teil dieser Überwachungsvorrichtung. So können aufgrund un- günstiger Prozessbedingungen entstehende zu kurze Filamente erkannt werden, ohne dass dafür ein Maschinenbediener selbst den Meltblown- Freistrahl kontrolliert. Eine solche maschinelle Überwachung ist im Gegen- satz zur manuellen Überwachung deutlich genauer und auch reproduzierbar. Die eingesetzte Kamera stellt eine einfache und günstige Möglichkeit dar diese Überwachung des Faserfluges optisch durchzuführen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kamera und eine Schwarzreferenz auf einander gegenüberliegenden Seiten des Siebbandes angeordnet. Die Kamera ist so senkrecht zum Meltblown-Freistrahl ausge- richtet. Mittels der Schwarzreferenz wird ein einheitlicher Hintergrund für die optische Auswertung des Faserfluges geschaffen, was die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Auswertung verbessert. Weiterhin wird ein möglichst hoher farblicher Kontrast geschaffen, was die gerade genannten Eigenschaften weiter verbessert. Die Filamente haben zumeist eine weiße Farbe, die Schwarzreferenz ist wie der Name schon suggeriert, schwarz eingefärbt.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Kamera zum Siebband hin in Faufrichtung der Filamente bzw. parallel zum Meltblown-Freistrahl ausge- richtet. Dabei könnte die Kamera am Werkzeug oder an einer Sekundärluft- zufuhr angeordnet sein. So kann auf die Schwarzreferenz verzichtet werden, was aber mit Einbußen hinsichtlich der Genauigkeit der Auswertung des Faserfluges verbunden ist. Anderseits weist eine solche Positionierung der Kamera am Werkzeug Vorteile hinsichtlich der Bedienung der Meltblown- Anlage auf, da sie diese wenig stört. Weiterhin besteht eine geringe Gefahr der Verschmutzung der Finse der Kamera, da die Bewegungsrichtung der Filamente von dieser Finse wegführt.

Mittels der oben dargestellten Vorrichtungsmerkmale ist es möglich, insbe- sondere ein Meltblown- Vlies zur Filteranwendung besonders effizient, d.h. mit wenig Abfall bei Einstellung der Produkteigenschaften herzustehen. Weiterhin ist die für den Einsatz als Filter wichtige Fuftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses sehr konstant und genau einstellbar.

Das erfmdungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausfüh- rungsbeispiele der erfmdungsgemäßen Meltblown-Anlage unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es stellen dar:

Fig.l schematisch eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meltblown- Anlage

Fig.2 schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meltblown- Anlage

Fig.3 schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Meltblown- Anlage

Fig.4 ein Struktogramm eines Algorithmus zur automatischen Einstel- lung der Luftdurchlässigkeit

Eine erfindungsgemäße Meltblown- Anlage wird anhand der beiden Figuren 1 und 2 erläutert. Fig. 1 zeigt eine Vorder-, Fig. 2 eine Seitenansicht. In beiden Figuren werden die selben Bezugszeichen verwendet. Ein Maschi- nengestell 4 dient dazu die Aggregate der Meltblown- Anlage aufzunehmen. Neben der ebenerdigen Anordnung von Aggregaten ist die weitere Positio- niemng von solchen Aggregaten auf einer darüber liegenden Extruderebene 5 möglich. Auf der Extruderebene 5 ist ein Extruder 6 und ein Schmelze- pumpe 9 angeordnet. Ein Auslass des Extruders 6 ist über eine Schmelzelei- tung 8 mit einem Einlass des Werkzeugs 11 verbunden.

Der Extruder 6, die Schmelzeleitung 8 und das Werkzeug 11 sind beheizt ausgeführt. Der Übersichtlichkeit halber sind die dazu notwendigen Hei- zungen nicht dargestellt. Der Extruder 6 weist zu seinem Antrieb einen Extrudermotor 7 auf. Bei Betrieb der Anlage wird ein synthetisches Poly- mer bzw. ein Kunststoff für gewöhnlich in Form eines Granulates dem Extruder 6 zugeführt. Als synthetische Polymere kommen z.B. Polypropy- len, Polyethylen, Polybutylenterephthalat oder Polyethylenterephthalat zum Einsatz. Diese können in Reinform oder unter Zugabe Additiven verwendet werden. Innerhalb des Extruders 6 wird das Polymer aufgeschmolzen und zu einem Auslass des Extruders 6 hin befördert, an welchem es in schmel- zeflüssiger Form vorliegt. Innerhalb eines Extruderzylinders rotiert dazu eine Extruderschnecke welche durch den Extrudermotor 7 angetrieben wird. Die Kunststoffschmelze strömt vom Extruder 6 durch die Schmelzeleitung 8 dem Werkzeug 11 zu. Unmittelbar vor dem Werkzeug 11 durchströmt die Kunststoffschmelze eine Schmelzepumpe 9. Die Schmelzepumpe 9 wird mittels eines Schmelzepumpenmotors 10 angetrieben und ist z.B. als Zahn- radpumpe ausgeführt. Sie dient einer Vergleichmäßigung und Erhöhung des Druckes, mit welchem die Kunststoffschmelze durch das Werkzeug 11 hin- durchströmt. Extruder 6, Schmelzeleitung 8, Schmelzepumpe 9 und Werk- zeug 11 werden zusammenfassend schmelzeführende Bauteile genannt. Die hier dargestellte Auswahl und Zusammenstellung dieser schmelzeführenden Bauteile ist beispielhaft und könnte im Sinne der Erfindung auch anders ausgeführt sein. Die Heizungen der schmelzeführenden Bauteile dienen im Betrieb dazu, dass die Kunststoffschmelze unter möglichst konstanten Be- dingungen durch diese Bauteile hindurchfließt. So wird insbesondere einem Wärmeverlust der Kunststoffschmelze entgegengewirkt.

Das Werkzeug 11 weist einen zweiteiligen Werkzeuggrundkörper auf. An dessen unterem Ende ist eine Düsenspitze 12 angeordnet. In beide Hälften des Werkzeuggrundkörpers sind Ausnehmungen eingearbeitet, welche ei- nen Kanal bilden, durch welchen die Kunststoffschmelze bei Betrieb der Anlage von einem am oberen Ende des Werkzeugs 11 liegenden Einlass zur Düsenspitze 12 hinfließt. Die Düsenspitze 12 weist eine Reihe von Düsen- bohrungen auf, durch welche die Kunststoffschmelze zu einer Vielzahl von Filamenten 2 in die Umgebung unterhalb des Werkzeugs 11 extrudiert wird. Diese Vielzahl der Filamente 2 bildet einen Filamentvorhang 3. Die Aus- nehmungen im Werkzeug 11 sind derart ausgeführt, dass alle Düsenboh- rungen weitestgehend gleichmäßig durchströmt werden. Neben den Kanä- len zur Schmelzeführung sind im Werkzeug 11 des Weiteren Kanäle einer Prozessluftzufuhr 14 angeordnet. Weitere Kanäle dieser Prozessluftzufuhr 14 befinden sich außerhalb des Werkzeugs 11. Mittels dieser Prozessluftzu- fuhr 14 wird im Betrieb eine Prozessluft 18 zur Düsenspitze 12 hingeführt. Die Außenkontur der Düsenspitze 12 ist im Bereich der Düsenbohrungen V-förmig ausgeführt, wie es in Fig. 2 zu sehen ist. Entlang dieser V- förmigen Außenkontur strömt Prozessluft 20 von beiden Seiten und über die komplette Breite auf den Filamentvorhang 3 zu, um im weiteren Strö- mungsverlauf die einzelnen Filamente 2 zu verstrecken. Die Kanäle der Prozessluftzufuhr 14 werden angrenzend an die Düsenspitze 12 durch die Düsenspitze 12 selbst und durch auf gegenüberliegenden Seiten der Kanäle angeordnete Luftmesser 13 gebildet. Es sind zwei Luftmesser 13 vorhan- den, für jede Seite der Düsenspitze 12 eines. Innerhalb des Werkzeugs 11 sind hier nicht dargestellte Werkzeugheizungen angeordnet, um das Werk- zeug 11 zu temperieren.

Unterhalb des Werkzeuges 11 ist ebenerdig eine Siebbandmaschine 22 po- sitioniert. Diese Siebbandmaschine 22 besteht aus mehreren Walzen, mit- tels welcher ein Siebband 24 kontinuierlich am Werkzeug 11 vorbeigeführt wird. Zumindest eine der Walzen ist dazu mittels eines Siebbandmaschi- nenmotors 23 antreibbar. Die aus der Düsenspitze 12 austreten Filamente 2 werden auf dem Siebband 24 zu einem Meltblown- Vlies 1 abgelegt, wel- ches durch die Bewegung des Siebbandes 24 von der Ablagestelle wegge- führt wird. Das Siebband 24 ist derart ausgeführt, dass die Filamente 2 es nicht durchdringen können, aber dass es trotzdem luftdurchlässig ist. Im Bereich der Filamentablage, ist angrenzend an das Siebband 24 eine Ab- saugeinrichtung 26 angeordnet. Die Absaugeinrichtung 26 liegt auf der der Filamentablage abgewandten Seite des Siebbandes 24. Mittels der Absau- geinrichtung 26 wird die Art der Ablage der Filamente 2 beeinflusst, so dass das Meltblown- Vlies 1 die gewünschten Eigenschaften annimmt. Die Absaugeinrichtung 26 besteht aus einem Raum, welcher lediglich zum Siebband 24 hin geöffnet ist und welcher des Weiteren mit einem Saugge- bläse 27 gekoppelt ist. Mittels dieses Sauggebläses 27 ist ein Unterdrück innerhalb des Raumes der Absaugeinrichtung 26 erzeugbar. Dazu wird das Sauggebläse 27 mittels eines Sauggebläsemotors 28 angetrieben. Um die Ablage der Filamente 2 besonders feinfühlig beeinflussen zu können, könn- te die Absaugeinrichtung 26 in mehrere Räume unterteilt sein, welche je weils mit einem separaten Sauggebläse in Verbindung stünden. Üblich wä ren dabei drei Räume, welche in der Seitenansicht nebeneinander liegen würden. Um einen kontinuierlichen Strom der Prozessluft 20 durch die Pro- zessluftzufuhr 14 zum Filamentvorhang 3 hin zu erzeugen, ist zu Beginn der Prozessluftzufuhr 14 ein Kompressor 15 angeordnet, mittels welchem ein entsprechender Luftmassenstrom erzeugbar ist. Der Kompressor 15 könnte beispielsweise als Schraubenkompressor ausgeführt sein, welcher mittels eines Kompressormotors 16 antreibbar ist. Um die Prozessluft 18 auf die gewünschte Temperatur zu bringen, ist zwischen Kompressor 15 und Werkzeug 11 ein Lufterhitzer 17 angeordnet, bei dessen Durchströ- mung die Prozessluft 18 erwärmt wird. Die Prozessluftzufuhr 14 weist im Strömungsverlauf vor dem Werkzeug 11 eine Abzweigung auf, so dass die Zufuhr der Prozessluft 18 von beiden Seiten zum Filamentvorhang 3 hin möglich ist. In der Prozessluftzufuhr 14 sind ein Prozesslufttemperatur- sensor und ein Prozessluftdmcksensor angeordnet, so dass mittels der ge- messenen Werte der Kompressormotor 16 und der Lufterhitzer 17 ange- steuert bzw. geregelt werden können. Ein wichtiger Parameter bei der Her- stellung von Meltblown- Vliesen 1 ist der Abstand zwischen Werkzeug 11 und Siebbandmaschine 22, welcher auch DCD (Die-Collector-Distance) genannt wird. Um dieses DCD einstellen zu können, ist die Extruderebene 5, an welcher das Werkzeug 11 montiert ist, höhenverstellbar ausgeführt, was durch die angrenzenden Doppelpfeile symbolisiert ist. Dazu notwendi- ge Einrichtungen sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Zwischen dem Werkzeug 11 und der Siebbandmaschine 22 ist eine Sekun- därluftzufuhr 19 angeordnet. Mittels dieser Sekundärluftzufuhr 19 wird den einen Filamentvorhang 3 bildenden Filamenten 2 von beiden Seiten über die komplette Breite des Vorhanges sogenannte Sekundärluft zugeführt. Diese Sekundärluft wirkt sich auf die Abkühlung und die Verstreckung der Filamente 2 aus. Diese Sekundärluft wird mittels eines Sekundärluftgeblä ses 20 bereitgestellt. Zum Antrieb des Sekundärluftgebläses 32 dient ein Sekundärluftgebläsemotor 21. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Sekun- därluftgebläsemotors 21 geschieht mit Hilfe von Sensoren, welche inner- halb der Sekundärluftzufuhr 19 angeordnet sind. Die Meltblown- Anlage kann in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden. Ein Betriebsmodus ist dabei ein Betriebspunkt der Meltblown-Anlage, bei welchem alle Para- meter konstante Werte aufweisen, wobei sowohl die Anlagenkomponenten, wie auch die Fluidströme zu betrachten sind.

Es gibt einen Betriebsmodus„Aus“, einen Wechselmodus, verschiedene Produktionsmodi sowie einen Spül-Modus und einen Schutz-Modus. Diese Modi werden in der DE 102016001921 Al ausführlich beschrieben, worauf an dieser Stelle Bezug genommen wird. Um zwischen verschiedenen Be- triebszuständen bzw. Betriebsmodi zu wechseln, werden in einer Steuerein- richtung 30 hinterlegte Prozeduren abgerufen und ausgeführt. Dieses Abru- fen geschieht mittels eines Touchdisplays 31, welches mit der Steuerein- richtung 30 verbunden ist. Das Touchdisplay 31 weist dazu verschiedene Bedienseiten auf. Alle Prozessaggregate inklusive deren Motoren und Sen- soren sind mit der Steuereinrichtung 30 verbunden, um deren zentrale An- steuerung und Regelung zu ermöglichen.

Ein neuer Modus ist Teil der Produktionsmodi und dient dazu automatisch eine gewünschte Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses 1 zu erreichen. Dazu ist zwischen zwei der Siebbandmaschine 22 nachgeordneten Füh- rungswalzen 37 ein Luftdurchlässigkeitssensor 29 angeordnet. Das Melt- blown- Vlies 1 läuft so permanent an dem Luftdurchlässigkeitssensor 29 vorbei. Mittels des Luftdurchlässigkeitssensors 29 wird ein Luftstrom durch das Meltblown- Vlies 1 erzeugt. Dazu wird im Luftdurchlässigkeitssensor 29 entweder ein Über- oder ein Unterdrück erzeugt. Der erzeugte Luftstrom ist unter anderem abhängig von der Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses 1. Durch Messung des Druckes oder des Massenstromes innerhalb des Luftdurchlässigkeitssensors 29 kann auf diese Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses 1 geschlossen werden. Der Luftdurchlässigkeitssensor 29 ist zu Weiterverarbeitung des Messwertes der Luftdurchlässigkeit mit der Steuereinrichtung 30 verbunden. Die Umrechnung des Messwertes des Druckes oder des Massenstromes in den Wert der Luftdurchlässigkeit er- folgt entweder im Luftdurchlässigkeitssensor 29 selbst, oder in der Steuer- einrichtung 30. In der Steuereinrichtung 30 ist weiterhin ein Algorithmus hinterlegt, mittels welchem die automatische Einstellung der Luftdurchläs- sigkeit des Meltblown- Vlieses 1 erreicht wird.

Der Algorithmus wird unter Zuhilfenahme des in Fig. 4 gezeigten Strukto- grammes erläutert. Zunächst wird ein Sollwert für die Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses 1 eingelesen. Dieser wird von einem Maschinenbe- diener über das Touchdisplay 31 eigegeben. Im Struktogramm wird Luft- durchlässigkeit mittels LD abgekürzt. Im darauffolgenden Schritt wird eine Messung der aktuellen Luftdurchlässigkeit durchgeführt. So liegt der Wert der Luftdurchlässigkeit des zu diesem Zeitpunkt am Luftdurchlässigkeits- sensor 29 vorbeilaufenden Meltblown- Vlieses 1 in der Steuereinrichtung 30 vor. Der nächste Schritt ist eine Sicherheitsabfrage. Ist der Messwert der Luftdurchlässigkeit größer als 5000 l/m2s, so wird davon ausgegangen kein Meltblown- Vlies 1 am Luftdurchlässigkeitssensor 29 vorbeiläuft. Somit kann von einem Vliesabriss ausgegangen werden, aufgmnd dessen die Meltblown- Anlage automatisch mittels der Steuereinrichtung 30 in den Schutz-Modus überführt wird. Ist der Messwert der Luftdurchlässigkeit kleiner als 5000 l/m2s so wird als nächstes abgefragt, ob der Sollwert be- reits erreicht wurde. Wenn ja, wird der Algorithmus beendet. Wenn der Sollwert noch nicht erreicht wurde, wird einer oder werden mehrere Para- meter aus der Gruppe der Prozessluft 18, der Absaugströmung 25 und des Abstandes zwischen Werkzeug 11 und Siebband 24 (DCD) angepasst. Auf die Art und Weise dieser Anpassung soll an dieser Stelle nicht weiter eige- gangen werden. Aus der Regelungstechnik ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt, um die Parameter hinsichtlich der Erreichung des Sollwertes zu verändern. Die berechneten Parameter werden hinsichtlich in der Steuerein- richtung 30 hinterlegter Grenzwerte überprüft. So wird sichergestellt, dass die Meltblown-Anlage nicht mit Einstellungen betrieben wird, welche ge- fährlich für Mensch oder Maschine sind. Hinsichtlich dieser Kriterien sind die Grenzwerte festgelegt. Wenn aufgrund der Grenzwerte die gewünschte Luftdurchlässigkeit nicht erreicht werden kann, so wird der Algorithmus nach einer entsprechenden Meldung beendet. Diese Meldung wird über das Touchdisplay 31 übermittelt. Sind die Grenzwerte noch nicht erreicht, so wird mit veränderten Prozessparametern eine erneute Messung der Luft- durchlässigkeit durchgeführt. Dies geschieht nach einer gewissen Zeit, so dass sich das Meltblown- Vlies 1 mit seiner Luftdurchlässigkeit an die ver- änderten Parameter angepasst hat. Damit ist der Regelkreis geschlossen und die automatische Erreichung der gewünschten Luftdurchlässigkeit sicherge- stellt.

Mittels der Steuereinrichtung 30 ist es möglich e-mails oder anders geartete elektronische Nachrichten an einen definierten Verteilerkreis zu versenden. So können alle Meldungen, welche über das Touchdisplay 31 ausgegeben werden, auch per e-mail versendet werden. In den Figuren eins und zwei ist des Weiteren eine Faserflugüberwachungs- einrichtung 34 dargestellt, dessen Funktion im Folgenden erläutert wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Faserflugüberwachungseinrichtung 34 eine Kamera 35 und eine Schwarzreferenz 36 auf. Die Kamera 35 ist mit der Steuereinrichtung 30 verbunden, so dass die aufgenommen Daten ana- lysiert und weiterverarbeitet werden können. Die Kamera 35 und die Schwarzreferenz 36 sind derart angeordnet, dass in deren Zwischenraum die Gefahr am größten ist, dass Faserflug 32 auftritt. Dies ist in einem Be- reich oberhalb des Siebbandes 24 und angrenzend zum Meltblown- Freistrahl 33 der Fall. Um diesen Bereich abzudecken, ist die Kamera 35 auf der einen Seite des Siebbandes 24 und die Schwarzreferenz 36 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet.

Mittels der aufgenommenen Bilder wird in der Steuereinrichtung 30 ein Wert für den Faserflug 32 ermittelt. Dieser Wert kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden. Zum Beispiel kann eine Warnung mittels der Steu- ereinrichtung 30 ausgegeben werden, wenn der Wert des Faserfluges 32 einen vorher festgelegten Grenzwert überschreitet.

Weiterhin könnten andere Prozesswerte vom Wert des Faserfluges 32 ab- hängen. Z.B. könnte die Prozessluft 18 nur bis zu einem zulässigen Wert des Faserfluges 32 erhöht werden. Auf diese Weise kann ein größeres Pro- zessfenster für die Prozessluft 18 ermöglicht werden. Ohne die Faserflug- überwachungseinrichtung 34 muss der Grenzwert für die Prozessluft 18 konservativ gewählt werden, um auch bei ungünstigen weiteren Prozesspa- rametern übermäßigen Faserflug 32 zu verhindern. Durch die Faserflug- überwachungseinrichtung 34 kann bei günstigen weiteren Prozessparame- tern ein größerer Massenstrom der Prozessluft 18 bereitgestellt werden ohne dass übermäßiger Faserflug 32 entsteht. Gleiches gilt analog zur Prozessluft 18 auch für die weiteren Parameter der Meltblown- Anlage. Insgesamt wird so dem Umstand Rechnung getragen, dass der Faserflug 32 von mehreren Parametern abhängt. Durch diese Grenzwertbildung kann die Luftdurchläs- sigkeit des Meltblown- Vlieses 1 Werte annehmen, die mit den konservati- ven Grenzwerten nicht erreichbar sind.

Als aufwendigste Variante kann der Faserflug in die Algorithmen zur An- steuerung der Meltblown-Anlage integriert werden. Zum Beispiel könnten die Prozessparameter hinsichtlich eines minimalen Wertes des Faserfluges 32 automatisch optimiert werden. Ausgewählte Prozessparameter wie die Prozessluft 18 und/oder die Absaugströmung 25 durch das Siebband 24 und/oder der Abstand zwischen Werkzeug 1 1 und Siebband 24 (DCD) wer- den dazu in im Stand der Technik bekannte Optimierungsalgorithmen inte- griert. Figur 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Meltblown-Anlage. Es werden die selben Bezugszeichen verwendet wie in den Figuren 1 und 2. Da sich das erste und das zweite Ausführungsbeispiel in weiten Teilen gleichen, wird im Folgen- den nur auf die Unterschiede eingegangen. Der Unterschied liegt in der Ausprägung der Faserflugüberwachungseinrichtung 34. Auf eine Schwarz- referenz wird in diesem Ausführungsbeispiel verzichtet. Die Kamera 35 ist an einem Gehäuse der Sekundärluftzufuhr 19 angeordnet. Dabei ist die Kamera 35 parallel zum Meltblown-Freistrahl 33 und zum Siebband 24 hin ausgerichtet. Eine solche Anordnung erfordert eine andere Art der Bildaus- Wertung. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel stört die Kamera 35 etwaige Bedienaktivitäten an der Siebbandmaschine 22 nicht. Des Wei- teren ist die Gefahr der Verschmutzung der Linse der Kamera 35 zum Bei- spiel durch den Faserflug 32 selbst bei dieser Anordnung geringer. Selbstverständlich sind im Sinne der Erfindung auch andere Positionen der Kamera 35 möglich.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen eines Meltblown- Vlieses, in welchem eine Vielzahl synthetischer Filamente aus einem Werkzeug extrudiert wird, welche mittels heißer Prozessluft verstreckt und welche auf einem Siebband zu einem Meltblown- Vlies abgelegt werden, wobei im Be- reich der Ablage der Filamente mittels einer unter dem Siebband an- geordneten Absaugeinrichtung eine Absaugströmung durch das Sieb- band hindurch unterstützt wird dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses mittels eines unter- oder oberhalb des vorbeilaufenden Meltblown- Vlieses angeordneten Luft- durchlässigkeitssensors gemessen wird und dass mittels einer Steuer- einrichtung durch automatisches Anpassen der Prozessluft und/oder der Absaugströmung durch das Siebband und/oder eines Abstandes zwischen Werkzeug und Siebband, ein Sollwert der Luftdurchlässig- keit des Meltblown- Vlieses erreicht wird.

Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Luftdurchlässigkeitssensors ein Luftstrom durch das Meltblown- Vlies erzeugt wird und dass durch Messung des Druckes oder des Massen- stroms dieses Luftstroms die Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses bestimmt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2 dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Luftdurchlässigkeitssensors ein Vliesabriss detektiert wird und dass die Meltblown-Anlage infolge dessen automatisch in einem Schutz-Modus betrieben wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuereinrichtung eine Meldung ausgegeben wird, wenn der Sollwert der Luftdurchlässigkeit nicht automatisch erreich- bar ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserflug angrenzend zu einem Meltblown-Freistrahl mittels einer Faserflugüberwachungseinrichtung überwacht wird.

Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass bei Über- schreitung eines Faserfluggrenzwertes eine Meldung mittels der Steu- ereinrichtung ausgegeben wird.

Verfahren nach Anspmch 5 dadurch gekennzeichnet, dass bei Betrieb der Meltblown-Anlage zumindest ein Einstellparameter automatisch mittels der Steuereinrichtung derart optimiert wird, dass der Faserflug minimal ist.

Meltblown-Anlage, welche ein Werkzeug (11) zur Extrusion einer Vielzahl synthetischer Filamente (2) aufweist, welche eine Prozess- luftzufuhr (14) aufweist, mittels welcher heiße Prozessluft (18) zur Verstreckung der Filamente (2) zuführbar ist, welche eine Siebband- maschine (22) aufweist, mittels welcher ein Siebband (24) führbar ist, auf welchem die Filamente (2) zu einem Meltblown- Vlies (1) ableg- bar sind, wobei im Bereich der Ablage der Filamente (2) unter dem Siebband (24) eine Absaugeinrichtung (26) angeordnet ist, mittels welcher eine Absaugströmung (25) durch das Siebband (24) hindurch beeinflussbar ist, welche eine Steuereinrichtung (30) aufweist, welche mit der Prozessluftzufuhr (14), der Siebbandmaschine (22) und der Absaugeinrichtung (26) verbunden ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftdurchlässigkeitssensor (29) unter- oder oberhalb des vorbei- laufenden Meltblown- Vlieses (1) angeordnet ist und dass der Luft- durchlässigkeitssensor (29) mit der Steuereinrichtung (30) verbunden ist.

9. Meltblown-Anlage nach Anspmch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (30) ein Regelungsalgorithmus hinterlegt ist, mittels welchem durch automatisches Anpassen der Prozessluft (18) und/oder der Absaugströmung (25) durch das Siebband (24) und/oder eines Abstandes zwischen Werkzeug (11) und Siebband (24), ein Sollwert der Luftdurchlässigkeit des Meltblown- Vlieses (1) erreichbar ist.

10. Meltblown-Anlage nach Anspmch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchlässigkeitssensor (29) zwischen zwei Fühmngswalzen (37) angeordnet ist, zwischen welchen das Meltblown- Vlies kontakt- los führbar ist.

11. Meltblown- Anlage nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Faserflugüberwachungseinrichtung (34) zur Über- wachung des Faserfluges (32) angrenzend zu einem Meltblown- Freistrahl (33) angeordnet ist, wobei eine Kamera (35) Teil der Faser- flugüberwachungseinrichtung (34) ist.

12. Meltblown- Anlage nach Anspmch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (35) und eine Schwarzreferenz (36) auf gegenüberliegen- den Seiten des Siebbandes (24) angeordnet sind.

13. Meltblown- Anlage nach Anspmch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (35) in Richtung zum Siebband (24) hin und parallel zum Meltblown-Freistrahl (33) ausgerichtet ist.