Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts in einem elektrostatischen Spinnverfahren, bei dem wenigstens zwei Polymere jeweils aus wenigstens einer Polymerlösung und/oder aus wenigstens einer Polymerschmelze heraus versponnen wird.

[0002] Derartige Verfahren sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei allgemein eine Elektrode gewöhnlich eine Aufnahmeeinrichtung für die versponnenen Fasern bildet, während die Gegenelektrode als Absprühelektrode oder Spritzdüse ausgelegt ist. Es ist weiterhin bekannt, daß die in einem solchen Verfahren hergestellten Nano- und Mikrofasern nicht isoliert, sondern z.B. als Vlies abgelegt werden. Ein solches Verfahren findet z.B. bei der Herstellung von Filtermaterialien Anwendung. Elektrostatische Spinnverfahren und -vorrichtungen zur Durchführung derartiger Spinnverfahren sind z.B. aus der US 4,144,553, DE 20 32 072, EP 1 059 106, US 3,994,258, US 4,323,525 und der US 4,287,139 bekannt.

[0003] Dieser Stand der Technik läßt jedoch noch Raum für Verbesserungen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher wenigstens ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts in einem elektrostatischen Spinnverfahren anzugeben, um somit den Stand der Technik zu bereichern. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts in einem elektrostatischen Spinnverfahren anzugeben, das technisch möglichst einfach durchführbar und wirtschaftlich ist und zu Produkten mit verbesserten Produkteigenschaften führt.

[0005] Die vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 17.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden wenigstens zwei Polymere unterschiedlicher elektrischer Aufladung gleichzeitig zur Bildung eines Produkts von Fasern unterschiedlicher Polarität durch die Einwirkung eines von zwei als Absprühelektroden ausgebildeten Elektrodenpaars erzeugten elektrischen Felds versponnen. Im Gegensatz zum Stand der Technik, in dem eine Absprühelektrode eine Gegenelektrode zur Aufnahme der elektrostatisch gesponnenen Fasern gegenübersteht, sind in dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Absprühelektroden einander gegenüber angeordnet und als Elektrode und Gegenelektrode ausgebildet. Hierdurch wird ein gleichzeitiges Spinnen von negativ und positiv geladenen Fasern, d.h. Fasern entgegengesetzter Polarität möglich. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens treffen die von den Absprühelektroden versponnenen Fasern unterschiedlicher Polarität in dem Zwischenraum zwischen den Absprühelektroden zusammen und bilden dort einen lockeren, watteähnlichen Stoff aus Fasern entgegengesetzter Polarität. Dieses unmittelbar durch den Spinnvorgang gebildete Produkt kann durch Aufspulen, Absaugen, Wegblasen oder auf andere, dem Fachmann geläufige Weise aus der Entstehungszone herausgeführt werden. Dieses Material besitzt hervorragende Eigenschaften aufgrund der in den Fasern konservierten Ladung und eignet sich besonders zur Herstellung von Vliesen, die z.B. als Filtermaterialien eingesetzt werden können. Aufgrund der von den Fasern "gespeicherten" Ladungen, sowie dem niedrigen Luftwiderstand, den so hergestellte Vliese bei einer Verwendung als Filter aufweisen, sind die Erzeugnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft als Filtermaterialien mit geringem Luftwiderstand und hoher Staubaufnahmefähigkeit geeignet.

[0008] Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn während des Spinnvorgangs Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbenzien in das zwischen den Absprühelektroden erzeugte elektrostatische Feld eingebracht werden, weil auf diese Weise eine äußerst hohe Variabilität hinsichtlich möglicher Produkteigenschaften gegeben ist. Es ist dabei bevorzugt, wenn die genannten Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbenzien aus einem oder mehreren Mitgliedern der Baumwollfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Aktivkohle, Silika oder Aluminiumoxid umfassenden Gruppe ausgewählt sind, wobei der Fachmann selbstverständlich auch andere, geeignete Materialien auswählen wird, solange die Produkteigenschaften dadurch verbessert werden können.

[0009] In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch bzw. alternativ möglich, daß die elektrostatisch gesponnenen Fasern direkt auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Dieses Trägermaterial ist bevorzugt ein Flor, Gelege, Gewirke, Gestrick oder Netz aus einem natürlichen oder künstlichen Material insbesondere Baumwolle, Polypropylen, Polester, Nylon oder Mischungen von diesen. Um die Fasern bzw. das Fasermaterial direkt auf ein entsprechendes Trägermaterial aufzubringen ist es zweckmäßig, wenn dieses Trägermaterial zwischen den beiden als Elektrode und Gegenelektrode ausgebildeten Absprühelektroden hindurchgeführt wird. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß die frisch gesponnen Fasern im allgemeinen aufgrund eines Restgehalts an Lösungsmittel oder aufgrund einer ausreichend hohen Temperatur ohne weiteres an dem Fasermaterial haften bleiben. Selbstverständlich kann die Bindung der Fasern bzw. des Fasermaterials an das Trägermaterial auch nachträglich verbessert werden, z.B. durch Nadeln oder Kalandrieren. Es ist alternativ auch möglich das Trägermaterial unterhalb der Zone entlang zu führen, in der die unterschiedlich geladenen Fasern aufeinandertreffen und ein watteähnliches Produkt bilden. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein Material erhalten, bei dem Fasern unterschiedlicher Polarität auf einer Seite des Trägermaterials nebeneinander angeordnet sind.

[0010] Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbenzien nach dem Verspinnen der wenigstens zwei Polymere in das Faserprodukt eingerbacht. Dies kann z.B. auf einfache Weise durch Mischen der in dem elektrostatischen Spinnverfahren hergestellten Fasern mit handelsüblichen Fasern in Fasernmischern und anschließender Vliesherstellung geschehen. Selbstverständlich können auch andere Stoffe und Substanzen, wie z.B. Absorbenzien nachträglich in das Fasermaterial eingebracht und fixiert werden. Die Vorgehensweise hierbei ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Filter- und/oder Vliesherstellung allgemein bekannt und schließt das Fixieren von derartigen Zusatzstoffen z.B. durch den Einsatz von Bindemitteln oder mittels Kalandrieren ein.

[0011] Es ist bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße elektrostatische Spinnverfahren bei einem zwischen den Absprühelektroden ausgebildeten elektrischen Feld mit einer Potentialdifferenz im Bereich von 5 kV bis 1000 kV durchgeführt wird, stärker bevorzugt bei einer Potentialdifferenz im Bereich von 10 bis 100 kV und am stärksten bevorzugt bei einer Potentialdifferenz im Bereich von 10 kV bis 50 kV.

[0012] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin vorteilhafterweise möglich, Fasern für die unterschiedlichsten Einsatzgebiete herzustellen. Dies läßt sich z.B. sehr gut bei dem Verspinnen von Polymeren aus einer Polymerlösung über die Konzentration des bzw. der in Lösung enthaltenen Polymers bzw. Polymere steuern. Es ist daher bevorzugt, daß wenigstens ein der in dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verspinnenden Polymere aus einer Polymerlösung heraus versponnen wird. Zur Herstellung von sehr feinen Fasern mit einem Faserdurchmesser von teilweise deutlich unter 1 µm ist es daher bevorzugt eine Polymerlösung mit einer Polymerkonzentration von 8 Gew.-% zu verspinnen. Bei einer Polymerkonzentration von 8 bis 13 Gew.-% Polymer in der Polymerlösung erhält man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren allgemein Mikrofasern mit einem hauptsächlichen Faserdurchmesser im Bereich zwischen 1 und 5 µm. Bei Polymerkonzentrationen > 13 Gew.-% erhält man sehr grobe und besonders griffeste Fasern, die einen Durchmesser von > 5 µm aufweisen. Erfindungsgemäß wird somit auch die Herstellung von Fasern mit unterschiedlichen Faserdurchmessem auf besonders einfache Weise ermöglicht. Hierbei ist es sogar denkbar die Polymerkonzentration während des Verspinnens zu variieren, um dadurch z.B. ein Produkt mit einem bestimmten Gradienten hinsichtlich des Faserdurchmessers herzustellen. Hier ist z.B. möglich zunächst dickere Fasern abzuscheiden und im weiteren Verlauf des Verfahrens die Konzentration der Polymerlösung zur Herstellung von Fasern mit geringerem Durchmesser abzusenken. Hierdurch kann z.B. ein Vlies hergestellt werden, das als Filter Verwendung findet, wobei dieser Filter dann vorteilhafterweise auf seiner Anströmseite zunächst Fasern eines geringeren Durchmessers aufweist und der Faserdurchmesser zur Abströmseite zunimmt.

[0013] Um die Ladungen in den Fasern zu erhöhen, werden der Polymerlösung bzw. der Polymerschmelze vor dem Verspinnen bevorzugt Hilfssubstanzen und/oder Additive zugesetzt, insbesondere solche, die ladungsstabilisierend wirken oder ein Ladung aufnehmen oder transportieren können. Diese Hilfssubstanzen und/oder Additive werden dabei insbesondere in einer Konzentration von 0,001 bis 20 Gew.-% in Bezug auf die Masse der Polymerlösung oder Polymerschmelze zugesetzt. Als die erwähnten Hilfssubstanzen und/oder Additive kommen insbesondere Metall- oder Kohle- bzw. Graphitpulver in Frage, Farbstoffe, Metallocene, Amine und Phosphine. Unter den vorgenannten Substanzen wird der Fachmann insbesondere solche auswählen, deren Eigenschaften hinsichtlich des Ladungstransports bzw. der Ladungsstabilisierung gut bekannt sind. Auch sind Pulver anderer, elektrisch leitender Materialien wie elektrisch leitfähige Polymere und Keramiken sowie Mischungen dieser Substanzen als Zusatzstoff bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Faserprodukts Substanzen, die bevorzugt eingesetzt werden.

[0014] In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine leicht in die Gasphase überführbare Subtanz mit einer Elektronegativität > 2 oder erhöhter molarer Masse wenigstens einer Polymerlösung oder Polymerschmelze zugesetzt oder in den Raum zwischen den Absprühelektroden eingebracht, da sich hierdurch die Gestalt der hergestellten Fasern positiv beeinflussen läßt. Sie lassen sich insbesondere sehr gleichmäßig in den angewünschten Stärken erzeugen. Als Substanzen mit einer Elektronegativität > 2 bzw. erhöhter molarer Masse werden insbesondere Halogene, Halogenoxide, Halogenwasserstoffe, Edelgashalogenide, Stickoxide, Schwefeloxide und Schwefelhexafluorid verwendet. Diese Substanzen wirken dadurch, daß sie die Ionisation der Umgebungsluft aufgrund des im Verfahren angewendeten elektrischen Felds vergleichsweise gering halten, was zu einer verbesserten "Potentialausbeute" führt.

[0015] Anders ausgedrückt heißt das, daß die zwischen den Elektroden anliegende Potentialdifferenz vorteilhafterweise verringert werden kann. Hierbei reicht es bereits, wenn die vorstehend erwähnte Substanz der Polymerlösung oder Polymerschmelze bzw. der Prozeßluft in einer vergleichsweise geringen Menge zudosiert wird. Es ist daher bevorzugt, wenn die wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz der Polymerlösung oder Polymerschmelze in einer Menge von 0,5 bis 50 g/l zugesetzt oder so in die Prozeßluft im Bereich zwischen den Absprühelektroden zudosiert wird, daß eine Betriebs- oder Arbeitskonzentration im Bereich von 0,5 bis 500 g/m³ resultiert.

[0016] Aus ökonomischen wie ökologischen Gründen ist dabei bevorzugt, wenn die wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz aus der Prozeßluft zurückgewonnen und wieder in das Verfahren eingeführt wird.

[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Verspinnen von Polymeren aus Lösung sowie aus der Schmelze. Es ist dabei bevorzugt, wenn wenigstens ein Polymer aus der Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidol, Polyethylenoxid und dessen Copolymere, Cellulosederivate, Stärke und Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe aus wässriger Lösung versponnen wird.

[0018] Beim Verspinnen aus einem organischen Lösungsmittel ist es bevorzugt wenigstens ein Polymer aus der aus Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyvinylether, Polyurethan, Polyamid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Cellulosederivate sowie Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe zu verspinnen, wobei dies insbesondere aus einer Lösung in einem Lösungsmittel aus der aus Aldehyde, Alkohole, Chloride, Kohlenwasserstoffe und Aromaten, Ester, Ether, Ketone, Kohlenwasserstoffe und Aromaten, Aceton, Ameisensäure, Benzylalkohol, Butanol, Chloroform, Cyclohexan, Dichlorethan, Dichlormethan, Dichlorpropan, DMF, DMSO, Dioxan, Essigsäureester, Ethanol, Ether, Propanol, Tetrahydrofuran und Toluol umfassenden Gruppe geschieht. Aus der Schmelze wird bevorzugt wenigstens ein Polymer aus der Polyolefine, Polyester, Polyoxymethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polyvinylidenfluorid sowie Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe versponnen.

[0019] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei diese ausschließlich zur Erläuterung der Erfindung dienen und keinesfalls zu deren Einschränkung.

Beispiel 1

[0020] Eine 20 %-Polystyrollösung in 2-Butanon wird mit 0,5 g/l Rhodamin G6 versetzt und mit einer Flußrate von 0,3 ml Polymerlösung pro Minute je Düse versponnen. Die Düsen stehen sich mit einem Abstand von 25 cm direkt gegenüber. Das sich bildende Vlies wird von einer Spule aufgewickelt. An den Düsen liegt eine Hochspannung von + bzw.- 15 kV an. Das so hergestellte Material wird zu einer Flächenware mit einem Flächengewicht von 50 g/m² verarbeitet und weist dann eine Abscheidungsrate von 80 % der 0,3 bis 0,5 µm Fraktion auf. Gemessen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 I/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm² mit NaCI als Teststaub. Der Luftwiderstand des Vlieses betrug unter diesen Bedingungen 30 Pa.

Beispiel 2

[0021] Eine 15 %-Polycarbonatlösung in Dichlormethan wird mit 0,5 g/l Rhodamin G6 versetzt und mit einer Flußrate von 0,3 ml Polymerlösung pro Minute je Düse versponnen. Die Düsen stehen sich mit einem Abstand von 25 cm direkt gegenüber. Das sich bildende Vlies wird von einer Spule aufgewickelt. An den Düsen liegt eine Hochspannung von + bzw. - 15 kV an. Das so hergestellte Material wird zu einer Flächenware mit einem Flächengewicht von 60 g/m² verarbeitet und weist dann eine Abscheidungsrate von 68 % der 0,3 bis 0,5 µm Fraktion auf. Gemessen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 I/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm² mit NaCI als Teststaub. Der Luftwiderstand des Vlieses betrug unter diesen Bedingungen 15 Pa.

Beispiel 3

[0022] Eine 15 %-Polystyrollösung in Dichlormethan wird mit 5 g Chlor versetzt und mit einer Flußrate von 0,3 ml Polymerlösung pro Minute je Düse versponnen. Die Düsen stehen sich mit einem Abstand von 25 cm direkt gegenüber. Das sich bildende Vlies wird abgesaugt. An den Düsen liegt eine Hochspannung von + bzw.- 15 kV an. Das so hergestellte Material wird zu einer Flächenware mit einem Flächengewicht von 68 g/m² verarbeitet und weist dann eine Abscheidungsrate von 72 % der 0,3 bis 0,5 µm Fraktion auf. Gemessen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 I/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm² mit NaCI als Teststaub. Der Luftwiderstand des Vlieses betrug unter diesen Bedingungen 21 Pa.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts in einem elektrostatischen Spinnverfahren, bei dem wenigstens zwei Polymere aus wenigstens einer Polymerlösung und/oder aus wenigstens einer Polymerschmelze heraus versponnen werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens zwei Polymere von unterschiedlicher elektrischer Aufladung sind und gleichzeitig zur Bildung eines Produkts von Fasern unterschiedlicher Polarität durch Einwirkung eines von zwei als Absprühelektroden ausgebildeten Elektrodenpaars erzeugten elektrostatischen Felds versponnen werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch1,
dadurch gekennzeichnet,
daß während des Verspinnens der wenigstens zwei Polymere Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbentien in das zwischen den Absprühelektroden erzeugte elektrostatische Feld eingebracht werden.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbenzien aus einem oder mehrere Mitglieder der Baumwollfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Aktivkohle, Silica oder Aluminiumoxid umfassenden Gruppe ausgewählt sind.

4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern direkt auf ein Trägermaterial aufgebracht werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Trägermaterial ein Flor, Gelege, Gewirke, Gestrick oder Netz aus einem natürlichen oder künstlichen Material ist, insbesondere aus Baumwolle, Polypropylen, Polyester, Nylon oder Mischungen von diesen.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Füll- und/oder Haltestoffe und/oder Adsorbenzien nach dem Verspinnen der wenigstens zwei Polymere in das Faserprodukt eingebracht werden.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das elektrostatische Spinnverfahren bei einer zwischen den als Absprühelektroden ausgebildeten Elektroden anliegenden Potentialdifferenz im Bereich von 5 kV bis 1000 kV durchgeführt wird, insbesondere bei einer Potentialdifferenz im Bereich von 10 bis 100 kV und am stärksten bevorzugt bei einer Potentialdifferenz im Bereich von 10 kV bis 50 kV.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eins der zu verspinnenden Polymere aus einer Polymerlösung heraus versponnen wird und die Lösung eine Polymerkonzentration < 8 Gew.-%, von 8 bis 13 Gew.-% oder über 13 Gew.-% aufweist.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Polymerlösung oder der Polymerschmelze vor dem Verspinnen Hilfssubstanzen und/oder Additive zugesetzt werden, insbesondere solche Substanzen oder Additive, die ladungsstabilisierend wirken oder eine Ladung aufnehmen oder transportieren können, wobei diese Hilfssubstanzen und/oder Additive insbesondere in einer Konzentration von 0,001 bis 20 Gew.-% in Bezug auf die Masse der Polymerlösung oder Polymerschmelze zugesetzt werden.

10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfsstoffe und/oder Additive aus der Metallpulver, Kohle- oder Graphitpulver, Farbstoffe, Metallocene, Amine, Phosphine sowie Pulver anderer elektrisch leitender Materialien wie elektrisch leitfähige Polymere und Keramiken sowie Mischungen dieser Substanzen umfassenden Gruppe ausgewählt sind.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz mit einer Elektronegativität >2 oder erhöhter molarer Masse wenigstens einer Polymerlösung oder Polymerschmelze zugesetzt oder in den Raum zwischen den Absprühelektroden eingebracht wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz aus der Halogene, Halogenoxide, Halogenwasserstoffe, Edelgashalogenide, Stickoxide, Schwefeloxide und Schwefelhexafluorid umfassenden Gruppe ausgewählt ist.

13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz der Polymerlösung oder Polymerschmelze in einer Menge von 0,5 bis 50 g/l zugesetzt oder so in die Prozeßluft im Bereich zwischen den Absprühelektroden zudosiert wird, daß eine Betriebs- oder Arbeitskonzentration im Bereich von 0,5 bis 500 g/cm³ resultiert.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine leicht in die Gasphase überführbare Substanz aus der Prozeßluft zurückgewonnen und wieder in das Verfahren eingeführt wird.

15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Polymer aus der Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid und dessen Copolymere, Cellulosederivate, Stärke und Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe aus wässriger Lösung versponnen wird.

16. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Polymer aus der Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyvinylether, Polyurethan, Polyamid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Cellulosederivate sowie Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe aus einem organischen Lösungsmittel versponnen wird, insbesondere aus einem Lösungsmittel aus der Aldehyde, Alkohole, chlorierte Kohlenwasserstoffe und Aromaten, Ester, Ether, Ketone, Kohlenwasserstoffe und Aromaten, Aceton, Ameisensäure, Benzylalkohol, Butanol, Chloroform, Cyclohexan, Dichlorethan, Dichlormethan, Dichlorpropan, DMF, DMSO, Dioxan, Essigsäureester, Ethanol, Ether, Propanol, Tetrahydrofuran und Toluol umfassenden Gruppe.

17. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein Polymer aus der Polyolefine, Polyester, Polyoxymethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polyvinylidenfluorid sowie Mischungen dieser Polymere umfassenden Gruppe aus einer Schmelze versponnen wird.

Revendications

1. Procédé de production d'un produit fibreux dans un procédé de filage électrostatique, dans lequel au moins deux polymères sont filés à partir d'au moins une solution de polymère et/ou à partir d'au moins une fusion de polymère, caractérisé en ce que lesdits au moins deux polymères sont de charge électrique différente et sont filés simultanément afin de former un produit de fibres de polarité différente sous l'action d'un champ électrostatique généré par une paire d'électrodes configurée sous la forme de deux électrodes de pulvérisation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le filage desdits au moins deux polymères, des matières de charge et/ou de rétention et/ou des adsorbants sont introduits dans le champ électrostatique généré entre les électrodes de pulvérisation.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les matières de charge et/ou de rétention et/ou les adsorbants sont choisis parmi un ou plusieurs membres du groupe comprenant les fibres de coton, les fibres de polyester, les fibres de nylon, le charbon actif, la silice ou l'oxyde d'aluminium.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fibres sont déposées directement sur un matériau support.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau support est un voile de carde, un non-tissé, un tissu, un tricot ou un réseau fait d'un matériau naturel ou artificiel, en particulier de coton, de polypropylène, de polyester, de nylon ou de mélanges de ceux-ci.

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des matières de charge et/ou de rétention et/ou des adsorbants sont introduits dans le produit fibreux après le filage desdits au moins deux polymères.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de filage électrostatique se fait en appliquant entre les électrodes configurées sous forme d'électrodes de pulvérisation une différence de potentiel dans la plage de 5 kV à 1 000 kV, en particulier une différence de potentiel dans la plage de 10 à 100 kV et de la façon la plus préférentielle une différence de potentiel dans la plage de 10 kV à 50 kV.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filage de l'un au moins des polymères à filer se fait à partir d'une solution de polymère et en ce que la solution présente une concentration en polymère inférieure à 8% en poids, de 8 à 13% en poids ou supérieure 13% en poids.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ajoute à la solution de polymère ou à la fusion de polymère, avant le filage, des adjuvants et/ou des additifs, en particulier des substances ou des additifs qui ont un effet de stabilisation de la charge ou qui sont capables d'absorber ou de transporter une charge, ces adjuvants et/ou additifs étant ajoutés notamment à une concentration de 0,001 à 20% en poids, ramenée à la masse de la solution de polymère ou fusion de polymère.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les adjuvants et/ou additifs sont choisis dans le groupe comprenant des poudres de métaux, des poudres de carbone ou de graphite, des colorants, des métallocènes, des amines, des phosphines, ainsi que des poudres d'autres matériaux électriquement conducteurs tels que des polymères électriquement conducteurs et des céramiques, ainsi que des mélanges de ces substances.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une substance facile à convertir en phase gazeuse ayant une électronégativité supérieure à 2 ou une masse molaire élevée est ajoutée à au moins une solution de polymère ou fusion de polymère ou introduite dans l'espace entre les électrodes de pulvérisation.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite au moins une substance facile à convertir en phase gazeuse est choisie dans le groupe comprenant des halogènes, des oxydes d'halogènes, des hydrohalogènes, des halogénures de gaz nobles, des oxydes nitriques, des oxydes de soufre et l'hexafluorure de soufre.

13. Procédé selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé en ce que ladite au moins une substance facile à convertir en phase gazeuse est ajoutée à la solution de polymère ou fusion de polymère en une quantité de 0,5 à 50 g/l ou bien introduite de manière dosée dans l'air de processus, dans la zone entre les électrodes de pulvérisation, de façon à obtenir une concentration de fonctionnement ou de travail dans la plage de 0,5 à 500 g/cm³.

14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que ladite au moins une substance facile à convertir en phase gazeuse est récupérée à partir de l'air de processus et recyclée dans le procédé.

15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un polymère du groupe comprenant l'alcool polyvinylique, la polyvinylpyrrolidone, le polyoxyde d'éthylène et leurs copolymères, des dérivés de la cellulose, des amidons et des mélanges de ces polymères, est filé à partir d'une solution aqueuse.

16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un polymère choisi dans le groupe comprenant le polystyrène, le polycarbonate, le polychlorure de vinyle, le polyacrylate, le polyméthacrylate, le polyacétate de vinyle, le polyvinylacétal, le polyvinyléther, le polyuréthane, le polyamide, la polysulfone, la polyéthersulfone, le polyacrylonitrile, des dérivés de la cellulose, ainsi que des mélanges de ces polymères, est filé à partir d'un solvant, en particulier à partir d'un solvant choisi dans le groupe comprenant des aldéhydes, des alcools, des chlorures, des hydrocarbures et des aromatiques, des esters, des éthers, des cétones, des hydrocarbures et des aromatiques, l'acétone, l'acide formique, l'alcool benzylique, le butanol, le chloroforme, le cyclohexane, le dichloroéthane, le dichlorométhane, le dichloropropane, le DMF, le DMSO, le dioxane, l'acétate d'éthyle, l'éthanol, l'éther, le propanol, le tétrahydrofurane et le toluène.

17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un polymère choisi dans le groupe comprenant des polyoléfines, des polyesters, le polyoxyméthylène, le polychlorotrifluoroéthylène, le polysulfure de phénylène, la polyaryléthercétone, le polyfluorure de vinylidène ainsi que des mélanges de ces polymères est filé à partir d'une fusion.

Claims

1. Process for producing a fibrous product in an electrostatic spinning process wherein at least two polymers are spun from at least one polymer solution and/or from at least one polymer melt,
characterized in that
the at least two polymers are of different electric charge and are concurrently spun under the action of an electrostatic field generated by a pair of spray electrodes to form a product of fibres differing in polarity.

2. Process according to Claim 1, characterized in that filling and/or holding materials and/or adsorbents are introduced into the electrostatic field generated between the spray electrodes, during the spinning of the at least two polymers.

3. Process according to Claim 2, characterized in that the filling and/or holding materials and/or absorbents are selected from one or more of the group consisting of cotton fibres, polyester fibres, nylon 66 fibres, activated carbon, silica and alumina.

4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibres are applied directly to a carrier material.

5. Process according to Claim 4, characterized in that the carrier material is a web, nonwoven scrim, formed-loop knit, drawn-loop knit or net of natural or artificial material, especially of cotton, polypropylene, polyester, nylon 66 or mixtures thereof.

6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that filling and/or holding materials and/or adsorbents are introduced into the fibrous product after the spinning of the at least two polymers.

7. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrostatic spinning process is carried out at a potential difference in the range from 5 kV to 1000 kV between the spray electrodes, especially at a potential difference in the range from 10 to 100 kV and most preferably at a potential difference in the range from 10 kV to 50 kV.

8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one of the polymers to be spun is spun from a polymer solution and the solution has a polymer concentration < 8% by weight, in the range from 8% to 13% by weight or above 13% by weight.

9. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the polymer solution or the polymer melt has added to it, before spinning, auxiliary substances and/or additives, especially such substances or additives as have a charge-stabilizing effect or are able to acquire or transport a charge, these auxiliary substances and/or additives being added in particular in a concentration of 0.001% to 20% by weight based on the mass of the polymer solution or polymer melt.

10. Process according to Claim 9, characterized in that the auxiliary materials and/or additives are selected from the group consisting of metal powders, carbon or graphite powders, dyes, metallocenes, amines, phosphines, powders of other electrically conducting materials such as electrically conductive polymers and ceramics and mixtures thereof.

11. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one substance readily convertible into the gas phase and having an electron negativity >2 or of elevated molar mass is added to at least one polymer solution or polymer melt or introduced into the space between the spray electrodes.

12. Process according to Claim 11, characterized in that the at least one substance readily convertible into the gas phase is selected from the group consisting of halogens, halogen oxides, halogen hydrides, noble gas halides, nitrogen oxides, sulphur oxides and sulphur hexafluoride.

13. Process according to Claim 11 or 12, characterized in that the at least one substance readily convertible into the gas phase is added to the polymer solution or polymer melt in an amount of 0.5 to 50 g/l or is metered into the process air in the region between the spray electrodes such that an operating or working concentration in the range from 0.5 to 500 g/cm³ results.

14. Process according to any one of Claims 11 to 13, characterized in that the at least one substance readily convertible into the gas phase is recovered from the process air and reintroduced into the process.

15. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one polymer from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide and its copolymers, cellulose derivatives, starch and mixtures thereof is spun from aqueous solution.

16. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one polymer from the group consisting of polystyrene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyacrylate, polymethacrylate, polvinyl acetate, polyvinyl acetal, polyvinyl ether, polyurethane, polyamide, polysulphone, polyether sulphone, polyacrylonitrile, cellulose derivatives and mixtures thereof is spun from an organic solvent, especially from a solvent from the group consisting of aldehydes, alcohols, chlorinated hydrocarbons and aromatics, esters, ethers, ketones, hydrocarbons and aromatics, acetone, formic acid, benzyl alcohol, butanol, chloroform, cyclohexane, dichloroethane, dichloromethane, dichloropropane, DMF, DMSO, dioxane, ethyl acetate, ethanol, ether, propanol, tetrahydrofuran and toluene.

17. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one polymer from the group consisting of polyolefins, polyesters, polyoxymethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyphenylene sulphide, polyaryl ether ketone, polyvinylidene fluoride and mixtures thereof is spun from a melt.