Voluminöse MB-Filtervliese
Projektleiter: Yvonne Ewert
Projektnummer: BMWK / INNO-KOM, 49MF200154
Laufzeit: 01.05.2021 – 30.04.2023
Aufgabenstellung
Ziel des Projektes war eine technische Lösung zur Erzeugung voluminöser Meltblown-Spinnvliese, die sich durch ihre Struktur von handelsüblichen Filtermaterialien dahingehend unterscheiden, dass diese durch ihre Voluminösität in Kombination mit Feinstfasern eine verbesserte Filterleistung besitzen.
Zur Lösung der Aufgabenstellung gab es folgende Ansätze:
- Kombination gröberer Stützfasern mit Feinstfasern < 5 μm als Mischvlies mittels Dual-Meltblown-Technologie
- Kombination zweier Polymere in side-by-side oder Kern-/Mantel-Konfiguration mittels Biko-Technologie
Ergebnisse
Sowohl 2-lagige Grob/Fein-MB-Vliese als auch Grob/Fein-Mischvliese konnten reproduzierbar auf der vorhandenen Dual-MB-Anlage mit speziellen, variablen Einzeldüsen als Filtervliese mit Abscheidegraden von ISO eMP1 > 50 % erzeugt werden, welche einer Filterklasse F7 für die Feinstaubfiltration entsprechen. Vorteilhaft ist dabei auch der Aufbau mit Faserfeinheitsgradient, so dass von der Anströmseite her der Faserdurchmesser von grob nach fein angeordnet ist.
Zur Testung der Möglichkeiten einer MB-Düse mit Reihenanblasung zur Erzeugung von feinfasrigen Zwei-Komponentenfasern wurde eine Exxon-Düse erprobt. Deutlich feinere Faserdurchmesser < 5 μm im Vergleich zur Biax-Düse mit Einzelanblasung wurden erreicht. Somit konnte neben der wesentlich besseren Gleichmäßigkeit der Vliese auch eine Verbesserung der Abscheidegrade bis ISO eMP1 95 % erreicht werden, was einer Filterklasse F9 entspricht. Gleichzeitig wurden bei hohen Staubspeicherkapazitäten auch hohe Luftdurchlässigkeiten der Biko-MB-Vliese ermittelt.
Zudem ergibt sich bei der neuartigen Biko-Meltblown-Technologie durch die Nutzung der unterschiedlichen Düsen und unter Verwendung verschiedener Polymere ein vollkommen neues Feld an Vliesbildungs- und Polymerkombinationsmöglichkeiten und eröffnet auch durch die Nutzung von beispielsweise Biopolymeren ein weiteres interessantes Forschungsfeld, welches zukünftig in TITK auch weiter verfolgt werden wird.
Anwendung
Die Forschungsergebnisse sind sowohl für das TITK als auch für potenzielle Hersteller, Anlagenbauer, Verarbeiter und Anwender interessant, da aufgezeigt werden konnte, dass es durch die Nutzung spezieller Anlagentechnik im Bereich der Meltblown-Technologie Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Voluminösität und Filterleistung gibt. Im Allgemeinen wird im Filtrationsmarkt eine verbesserte Filterwirkung bei geringem Druckverlust von Filtervliesen angestrebt. Weitere Eigenschaften, wie Langlebigkeit, ggf. Abreinigung, geringe Energiekosten im Einsatz, Wärmebeständigkeit oder Recycling, sind je nach Einsatz unterschiedlich stark gewichtet. Derzeit befinden sich für Filter-Anwendungen je nach Einsatzgebiet vorrangig Polypropylen- und Polyester-Materialien auf dem Markt.
Die Perspektiven für verbesserte Filter-Materialien in unterschiedlichen Anwendungsgebieten der Luftfiltration sind äußerst positiv. Die Anforderungen an Produkte und Prozesse steigen stetig und gleichzeitig wächst der Preisdruck. Verbesserte Performance der Filtervliese wird u.a. besonders im Automobilbereich (KFZ-Innenraumfilter), bei der Raumfiltration und auch bei der Schutzausrüstung (Atemschutzfilter) verstärkt nachgefragt.
