DE3131073A1

DE3131073A1 - Verfahren zur herstellung von fasern fuer technische zwecke, nach dem verfahren hergestellte fasern fuer technische zwecke und ihre verwendung

Info

Publication number: DE3131073A1
Application number: DE19813131073
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 7440 Nürtingen Planck
Original assignee: INSTITUTE fur TEXTIL-UND FASERFORSCHUNG STUTTGART; Institute Fuer Textil und Faserforschung Stuttgart 7410 Reutlingen; Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Current assignee: Deutsche Institute fuer Textil und Faserforschung Stuttgart
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-02-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Fasern für technische
Zwecke, nach dem Verfahren hergestellte Fasern für technische Zwecke und ihre Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fasern.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen künstlicher Blutgefäßprothesen bekannt, bei welchem die Fasern aus einer Polymerisat enthaltenden Lösung durch deren Versprühen gebildet und zu der Blutgefäßprothese durch kohäsives Verkleben miteinander verbunden werden (DE-OS 28 06 030).
Bei diesem Verfahren erfolgt die Zerstäubung der Polymerlösung mittels Preßluft in ein flüssiges oder gasförmiges Medium Auch ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Zerstäubung durch Polymerlösung durch Anlegen eines elektrostatischen Feldes erfolgt (US-Patent 4,044,404).
In der Vliestechnik sind auch solche Verfahren bekannt, bei denen vorgelegte Fasern zu einem Faservlies zusammengelagert werden. Die Faserauf lösung und Zusammenlagerung der Fasern erfolgt mechanisch durch Krempeln. Hierbei können auch Mischungen von verschiedenartigen Fasern verarbeitet werden. Dadurch ist es auch möglich, einem Faservlies gezielte Wirkungen zu vermitteln. Bei dem mechanischen Verfahren gibt es jedoch dann Schwierigkeiten, wenn Fasern sehr unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften und chemischer Eigenschaften verarbeitet werden sollen.
Beispielsweise lassen sich Polyesterfasern und Metallfasern nur schlecht oder überhaupt nicht miteinander verarbeiten.
Vielfach liegt der Zusatzstoff, der den Fasern bzw. Faservliesen die gezielte Wirkung verleihen soll nicht in Form von vorgelegten Fasern, sondern in Form von Pulver vor. In einem solchen Falle ist es bisher nur möglich, diesen pulverförmigen Zusatzstoff mechanisch in ein Vlies einzulagern, ohne jedoch diesen Zusatzstoff an der Faser zu binden, es sei denn, daß das Vlies mit dem Zusatzstoff mit einem adhäsiven Kleber in einem weiteren Arbeitsgang versehen bzw. getränkt wird. In einem solchen Falle wird jedoch dann die Wirkung des Zusatzstoffes stark herabgesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, Fasern mit unterschiedlichen aber gezielten Wirkungen herzustellen, daß die Wirkungsabgabe des Zusatzstoffes nicht oder nur in geringem Maße beeinträchtigt wird Es soll ferner ermöglicht werden, Fasern zu erzeugen, welche bestimmte technische Wirkungen bei ihrem späteren Einsatz für technische Zwecke haben.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Als Lösungsmittel für die Lösung können sowohl ein einziges Lösungsmittel als auch Gemische von Lösungsmitteln verwendet werden, die weiter unten näher erläutert werden.
Wenn der oder ein Zusatzstoff in der Lösung in situ enthalten ist, bedeutet dies im Sinne der Erfindung, daß die ihn bildenden Komponenten in die Lösung eincebracht werden und daß sich der Zusatzstoff entweder in der Lösung bildet oder sich erst während oder im Gefolge des Versprühens beispielsweise durch Einwirkung des gasförmigen oder flüssigen mediums gegebenenfalls in Gegenwart des Polymerisats oder Präpolymers bildet. Zur Vereinfachung wird im folgenden der Ausdruck "der oder die Zusatz stoffe und/oder den oder die Zusatzstoffe bildenden Komponenten" kurz als Zusatzstoff bezeichnet.
Indem in der Lösung sich in die Fasern bei deren Herstellung einlagernder Zusatzstoff gelöst une/oder dispergiert enthalten ist, ermöglicht dieser die Fasern in bisher nicht möglicher Weise für technische Zwecke einzusetzen, insbesondere ihnen gezielt Wirkungen für ihren späteren Einsatz für technische Zwecke, die die Fasern ohne den oder die Zusatzstoffe überhaupt nicht hätten, oder allenfalls nur im schwächeren masse hätten, zu verleihen.
Der Zusatzstoff kann in die Lösung eingebracht und beigelöst und/oder spielsweise durch Verrühren in ihr/gut dispergiert werden.
Dabei kann der Zusatzstoff in vielen Fällen zweckmäßig in der Lösung molekurlardispers enthalten sein oder in vielen Fällen auch zweckmäßig kolloiddispers und in manchen Fällen auch grobdispers enthalten sein. Unter molekulardispers ist verstanden, daß der Zusatzstoff in Moleküle aufgelöst in der Lösung enthalten ist. Unter kolloiddispers ist verstanden, daß die Teilchengröße des -4 Zusatzstoffes in der Lösung ca. 10 7 bis 10 cm Durchmesser hat. Wenn der Zusatzstoff grobdispers in der Lösung -4 enthalten ist, ist seine Teilchengröße größer als 10 4 cm.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern können zu irgendwelchen geeigneten, technisch einsetzbaren Faserverbänden angeordnet werden, sei es allein oder gegebenenfalls zusammen mit anderen Fasern, beispielsweise mit Naturfasern oder sonstigen Fasern. Solche Faserverbände können insbesondere sein: Faservliese, Gewebe, Gewirke, Fäden, Gestricke, Fadengelege. Beispielsweise und bevorzugt kann ein solcher Faserverband ein Vlies mit adsorbierender oder absorbierender Wirkung und/oder unter Hitzeeinwirkung auf glatten Oberflächen klebenden Eigenschaften haben. Auch sind eine Verbesserung der Gleitfähigkeit gegenüber- Festkörpern enthaltende Zusatzstoffe möglich.
Das Verfahren läßt sich ohne weiteres und glatt so durchführen, daß zumindest 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 95 Gewichtsprozent des oder der eingesetzten Zusatzstoffe in die durch das Versprühen der Lösung entstehenden Fasern eingelagert bzw. an ihre Oberflächen angelagert werden, wozu es lediglich erforderlich ist, daß der Zusatzstoff nicht oder nur in allenfalls geringem Ausmaße von dem verdunstenden oder ausfällenden Lösungsmittel mit abtransportiert wird.
In den meisten Fällen ist es vorteilhaft und ausreichend, die Lösung in eine Gasatmosphäre einzusprühen, vorzugsweise in Luft.
Das Einsprühen kann dabei vorzugsweise mittels einer Preßluft-Zerstäuberdüse erfolgen. Die sich durch das Einsprühen der Lösung bildenden Fasern fliegen bzw. schweben zunächst in dern Gas und können dann an gewünschten Stellen abgelagert werden, beispielsweise auf dem Boden des Sprühraumes zu einem Faservlies angelagert werden oder auf einen langsam rotierenden Stab zu schlauchförmigen Gebilden, wie Hohlgefäßen für chirurgische Zwecke, Kathetern oder dergl. angelagert werden usw. Wenn die Ablagerung der Fasern so rasch erfolgt, daß ihre Oberfläche noch klebrig feucht ist, dann verkleben die aDgelagerten Fasern miteinander kohasiv zu einem Faservlies, was ohne oder in einer oder rchreren Vorzugsrichtunaen der Fasern erfolgen kann. Es ist jedoch auch möglich, die Fasern so lange in der Gasatnsphäre schwWcnd zu halten, bis ihre Oberflächen nicht mehr klebrig sind, so daß dann die Fasern nicht miteinander verkleben und in üblicher Weise zu Fäden und weiter zu textilen Flächengebilden verarbeitet werden können, wie Geweben, Gewirken, Gestricken oder dergleichen oder auch zu Faservliesen mit durch gesonderten Klebstoff adhäsiv miteinander verklebten Fasern.
In manchen Fällen ist es auch zweckmäßig, die Lcsung nicht in eine Gasatmosphäre einzusprühen, sondern in eine Flüssigkeit, vorzugsweise in Wasser. Dabei bilden sich unter Ausfällen des Lösungsmittels ebenfalls polymere Fasern, die an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen des betreffenden Flüssigkeitsbe.älters oder -tanks abgelagert werden können.
Die gezielte Ablagerung der Fasern an einer oder mehreren vorbestimnten Stellen des betreffenden Raumes kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise in Gasatmosphäre durch Erzeugung einer GasstrQmung zu der betreffenden Stelle oder bei der Flüssigkeit durch Erzeugen einer Flüssigkeitsströmung zu einer Ablagerungsstelle oder durch elektrostatische Felder, SchwerYaft usw.
Je nach der gewünschten, insbesondere medizinischen Wirkung der erfindungsgemäß hergestellten Fasern kann der gewichtsprozentuale Anteil des Zusatzstoffes am Fasergewicht unterschiedlich sein. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, vorzusehen, daß maximal 80 Gewichtsprozent, vorzugsweise maximal 50 Gewichtsprozent der Fasern aus dem Zusatzstoff bestehen. Der Anteil des Zusatzstoffes am Fasergewicht kann auch sonstige physikalische und in manchen Fällen auch chemische Eigenschaften der Fasern beeinflussen, so daß man solche Fasereigenschaften durch den Gewichtsanteil des oder der Zusatzstoffe und deren Auswahl gegebenenfalls mit beeinflussen kann.
Die Zusatzstoffe können sehr unterschiedlicher Art sein, vorausgesetzt, daß sie ihre auf medizinische Verwendung gerichtete Wirkungen nach ihrem Einbau bzw. nach ihrer Anlagerung in bzw. an die Fasern und damit bei der späteren technischen Verwendung der Fasern oder von aus ihnen hergestellten Gebilde oder bei der Herstellung von redizinischen Zwecken dienenden Faserverbänden entfalten können. Dabei ist es möglich, nur einen einzigen Zusatzstoff vorzusehen oder auch mehrere Zusatzstoffe mit unterschiedlichen Wirkungen in die Lösung vor deren Versprühen einzubringen, um so den Fasern mehrere unterschiedliche Wirkungen zu geben, vorausgesetzt, daß die betreffenden Zusatzstoffe miteinander verträglich sind.
Dabei kann bevorzugt so vorgegangen werden, daß mindestens ein in der Lösung enthaltener Zusatzstoff unverändert in die Fasern eingelagert bzw. an sie angelagert wird. Es ist jedoch in vielen Fällen auch vorteilhaft, vorzusehen, daß sich der Zusatzstoff in situ bildet, d.h. daß in die Lösung eine Vorstufe des Zusatzstoffes eingebracht wird, der sich entweder in der Lösung oder vorzugsweise im gasförmigen oder flüssigen Medium in den Zusatzstoff umwandelt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, gleichzeitig zwei Fasern mit unterschiedlichen Gehalten von Zusatzstoffen dadurch herzusteilen, daß gleichzeitig aus zwei verschiedenen Düsen verschiedenartige Lösungen versprüht werden. Dadurch entstehen zwei Fasern gleichzeitig, die sich in der Art und/oder im Gehalt des Zusatzstoffes unterscheiden können. Auch ist es möglich, zwei verschiedene Lösungen zu verspruhen, die sich im Polymer unterscheiden bei gleicher Art des Zusatzstoffes. Dadurch kann beispielsweise erwirkt werden, daß die zeitliche Abgabe des Zusatzstoffes unterschiedlich ist, weil z.B.
der Zusatzstoff aus dem einen Polymer schneller und aus dem anderen Polymer mit zeitlicher Verzögerung seine Wirksamkeit entfaltet.
Auch ist es erfindungsgemäß möglich, in zeitlicher Folge die verschiedenartigen Lösungen durch getrennte Düsen zu versprühen. Dadurch entstehen in zeitlicher Folae Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften. Auch können beispielsweise die Düsen so gesteuert sein, daß zuerst aus der einen Düse die Lösung A versprüht, dann in einer Ubergangsphase aus beiden Düsen die Lösungen undB versprüht und anschließend nur noch aus der zweiten Düse die LösungB versprüht wird.
Dadurch ist es möglich, in einem Übergangszeitraum gleichzeitig 2 verschiedenartige Fasern mit unterschiedlichem Aufbau herzustellen.
Werden die Fasern zu einem Faservlies verarbeitet, so können Vlies schichten mit unterschiedlichem Faseraufbau hergestellt werden. Dabei ist es auch möglich, Vliesschichten aus Mischungen der beiden Fasern herzustellen. Vorzugsweise ist es auch möglich, Vlies schichten als Laminatwerkstoffe herzustellen, wobei in den einzelnen Schichten nur eine Sorte von Fasern vorhanden ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich gleichzeitig und/ode; in zeitlicher Folge aus mehreren Düsen verschiedenartig zusammengesetzte Lösungen getrennt voneinander zu versprühen.
Vorzugsweise können der Zusatzstoff oder mindestens ein Zusatzstoff sein: Ein Stoff mit adsorbierender oder absorbierender Wirkung, vorzugsweise Aktivkohle oder Siliciumdioxid. Ein Stoff mit desinfizierender Wirkung, beispielsweise jodhaltlges Polyvinylpyrrolidon. Ein Stoff, der unter Hitzeeinwirkung ein Verkleben der Fasern untereinander sowie ein Verkleben des so entstehenden Vlieses oder der Fasern mit einer glatten Oberfläche, beispielsweise Metalloberfläche ermöglicht. Als Zusatzstoff kann hier beispielsweise -Schmelzkleber auf Polyesterbasis verwendet werden.
Ein Stoff, beispielsweise Natriumchlorid oder Staubzucker, der mittels einem die Fasern nicht auflösenden Lösungsmittel herausgelöst wird und somit die Fasern porös macht.
Ein Stoff, beispielsweise öl, Tetrafluoräthylenpulver, Graphit, oder Molybdänsulfid, der die Reibung mit Festkörpern herabsetzt.
Ein Stoff mit elektrisch leitender Wirkung, beispielsweise Aluminiumstaub oder Kupferstaub.
Ein Stoff, beispielsweise Calciumsulfat, der unter Wassereinwirkung ein Verkleben der Fasern untereinander ermöglicht.
Ein Stoff mit Röntgenkontrast-Wirkung, beispielsweise Bariumsulfat oder Wolfram.
Auch können vorzugsweise zwei oder mehrere Zusatzstoffe in die zu versprühende Lösung eingebracht werden. Infolge des Versprühens entsteht eine Faser mit kombinierten Wirkungen. Werden mehrere Lösungen mit unterschiedlichen Gehalten an Zusatzstoffen mittels mehrerer Düsen gleichzeitig versprüht, so entsteht eine Fasermischung mit kombinierter, technischer Wirkung. Beispielsweise ist es möglich, einer Lösung gleichzeitig Aluminiumpulver und Schmelzkleber als Zusatzstoffe beizumischen.
Der aus solchen Fasern hergestellte Faserverband besitzt dann eine elektrisch leitende und unter Hitzeeinwirkung klebende Wirkung.
Werden verschiedene Lösungen mit unterschiedlichen Gehalten in zeitlicher Folge mittels unterschiedlichen Düsen versprüht, so können beispielsweise daraus Fadengelege mit schichtweisem Aufbau hergestellt werden. Dabei ist es ebenfalls möglich, unterschiedliche Zusatzstoffe mit kombinierten Wirkungen zu verwenden. Dadurch erhalten die einzelnen Schichten unterschiedliche Wirkungen.
Beispielsweise und vorzugsweise können z. B. in der ersten Schicht Metallpulverteilchen und in der zweiten Schicht Zusätze mit antibacterieller Wirkung, beispielsweise jodiertes Polyvinylpyrrolidon.1 in den Fasern als Zusatzstoffe enthalten sein.
In vielen Fällen ist es auch zweckmäßig, vorzusehen, daß der Zusatzstoff nicht in fester Phase, sondern in flüssiger Phase zugesetzt wird. Dies kann zweckmäßig dadurch erfolgen, indem der Zusatzstoff eine in der Lösung emulgierte Flüssigkeit ist, die Tröpfchen bildet, die beim Entstehen der Fasern in diese eingekapselt werden.
Aufgrund der Herstellung der Fasern ist im allgemeinen der Zusatzstoff zumindest im wesentlichen in die Fasern eingebettet. Selbst wenn einzelne Partikel, Tröpfchen oder Moleküle des Zusatzstoffes vollständig von der Faser umhüllt sind, läßt sich die technische Wirkung solcher vollständig umhüllten Teilchen entfalten, indem man z. B.
vorsieht, daß sie - gegebenenfalls molekular aufgelöst -durch Diffusion, Zerstörung oder Auflösung der hauchdünnen Kunststoffschicht oder dergl. nach außen gelangen können. Dies sei an einem Versuchsergebnis dargelegt: In eine Polyurethanlösung (4 Gramm Polyurethan gelöst in 96 Gramm Tetrahydrofuran) werden 4 Gramm jodhaltiges Polyvinylpirrolidon(Desinfektionsmittel) kolloiddispers zugesetzt.
Die so erhaltene Polymerlösung wurde mittels Preßluft in Luft eingesprüht und hierdurch bildeten sich Polyurethanfasern mit eingebettetem jodhnltigen Polyvinylpyrrolidon. Als diesen Fasern wurde ein Faservlies hergestellt, dessen Fasern kohäsiv miteinander verklebt waren, indem diese Fasern mit noch feucht klebriger Oberfläche zu dem Vlies angelagert wurden. Dieser Faservlies wurde in Wasser gelegt (Temperatur 200 C) und nach 5 Stunden war nahezu das gesamte Desinfektionsmittel aus den Fasern in das Wasser diffundiert. Dieses Desinfektionsmittel war in der Polymerlösung kolloiddispers enthalten und wurde so mit dieser Teilchengröße in die Fasern mit eingebettet.
Das in der Lösung gelöste Polymerisab kann vorzugsweise Polyurethan sein. Doch kommen auch andere Kunststoffe infrage, vorzugsweise Polysulfone, Polyamide, regenerierte Cellulose und Polyvinylchlorid. Als Präpolymer kann vorzugsweise ein freie Isocyanatgruppen aufweisendes Urethan-Präpolymer eingesetzt werden.
In manchen Fällen kann auch vorgesehen sein, daß die Lösung unterschiedliche Polymeri6*te und/oder Präpolymere enthält.
Falls erforderlich, kann die Lösung auch so beschaffen sein, daß der Kunststoff poröse Fasern ergibt, sei es unter Mitwirkung oder ohne Mitwirkung des oder der Zusatzstoffe. Beispielsweise kann den Fasern Porösität verliehen werden, indem man der Lösung Zucker, Salze oder Polymerislte oder eine sonstige Substanz beimischt, die bei der Herstellung der Fasern in sie eingebettet wird und nach erfolgter Faserherstellung aus den Fasern selektiv herausgelöst, beispielsweise ausgewaschen wird, derart, daß hierdurch die Faser porös wird, jedoch der oder die Zusatzstoffe noch in den Fasern verbleiben, sei es vollständig oder zum Teil in noch ausreichendem Maße. Beim späten medizinischen Einsatz der Fasern wird hierdurch die Zusatzstoffabgabe beschleunigt und/oder erhöht.
Die Erfindung umfaßt auch mindestens einen Zusatzstoff enthaltende Fasern, die nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
Zur Herstellung der Lösung können die verschiedensten Lösungsmittel für die Polymeri6*te bzw. Präpolymere verwendet werden, insbesondere organische Lösungsmittel, in erster Linie solche Lösungsmittel, die indifferent gegenüber den Polymerisiten, Präpolymeren und den Zusatzstoffen sind, wie aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische oder cyclische Äther, aliphatische Ketone, aliphatische, cycloaliphatische, aromatische Alkohole, Chlorkohlenwasserstoffe, Ester, aliphatische und aromatische Amide, Pyridine und andere heterocyclische Verbindungen mit Stickstoff und/oder Sauerstoff- und/oder Schwefelatomen. Es ist in einigen Fällen möglich, beispielsweise bei Cellulose, daß auch anorganische Lösungsmittel verwendet oder mit verwendet werden können, beispielsweise Schwefel-oder Salpetersäure. Die Auswahl des Lösungsmittels oder des Gemisches von Lösungsmitteln richtet sich nach den zu verwendenden Zusatzstoffen und/oder auch danach, ob sie gelöst oder dispergiert vorliegen sollen.
Als gasförmige Medien, in die die Lösung eingesprüht wird, kommen in erster Linie infrage: Luft, Stickstoff, Ammoniak, Edelgase, Kohlendioxid, Wasserdampf und Mischungen solcher Gase. Insbesondere kommen gasförmige Medien zum Einsatz, in denen das Lösungsmittel oder das Gemisch von Lösungsmitteln rasch verdunsten kann, wobei dies gegebenenfalls noch durch erhöhte Temperatur des Mediums begünstigt werden kann.
Bei einem Präpolymer wird dieses durch das gasförmige Medium in ein Polymerisat überführt, beispielsweise kann das Präpolymer ein Isocyanatgruppen aufweisendes Urethan-Präpolymer und das Medium Wasserdampf oder Ammoniak sein, die dieses Präpolymer in ein Polyurethan überführen.
Als flüssige Medien, in die die Lösung eingesprüht wird, kommen solche infrage, in denen die Dispersion bricht oder die gelöste faserbildende Substanz oder Substanzen aus der Lösung ausgefällt werden. Insbesondere kommen solche Medien infrage, in denen das Lösungsmittel der Lösung entweder unlöslich oder schwer löslich ist oder unter den herrschenden Temperaturbedingungen verdampft oder stark verdünnt wird, wobei das Polymeri§a zu Fasern ausgefällt wird bzw. das Präpolymer in das Polymerisa unter Bildung der Fasern übergeht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung schematisch dargestellt.
Die Figur zeigt eine pneumatische Preßluft-Zerstäuberdüse 10, die einen Anschlußstutzen 11 für von einer Preßluftquelle 12 gelieferte Preßluft hat, die über einen Kanal 13 und Stichkanäle 14 in einen Ringraum 15 und von dort durch einen eine Kanüle 18 umfassenden Ringspalt 16 ausströmt und dabei aus der Kanüle 18 ausströmende, aus einem Vorratsbehälter 17 zugelieferte Lösung zwecks Bildung von Einzelfasern versprüht. Diese Lösung kann durch den von dieser Preßluft erzeugten Unterdruck angesaugt werden und/oder durch einen im Inneren des die Lösung enthaltenden, mit der Kanüle 18 verbundenen Vorratsbehälters 17 erzeugten Überdruck aus der Kanüle 18 ausströmen. Der Vorratsbehälter 17 kann also unter Innenüberdruck stehen oder nicht, je nach gewünschter Förderung.
Die geförderte Menge an Lösung ist ferner mittels einer Verstellnadel 18' verstellbar. Die Preßluft versprüht die Lösung, so daß sie fortlaufend in Teilchen zerlegt wird, die zusammen große Oberfläche haben und so das Lösungsmittel von den faserbildenden Substanzen rasch abdampfen kann und aus diesen Substanzen Fasern entstehen.
Bei der Lösung handelt es sich um eine Lösung, die mindestens ein Polymerieat und/oder Präpolymer, , vorzugsweise Polyurethan, gelöst und ferner mindestens einen Zusatzstoff in feiner Verteilung oder Lösung enthält. Diese Lösung wird durch die Preßluft versprüht, so daß sich hierdurch stromabwärts der Zerstäuberdüse 10 in der Luft polymere Fasern bilden, in welche der oder die Zusatzstoffe eingelagert und/oder an ihre Oberflächen angelagert sind.
Im Abstand von der Düse 10 stein endlöses, angetriebenes Transportband oder -sieb 20 angeordnet, auf welchem sich die erzeugten Fasern ablagern und mittels dem sie zu einer ein angetriebenes Abzugswalzenpaar 21 aufweisenden Abnahmestelle transportiert werden. Falls die Kunststoffasern mit noch klebrig feuchter Oberfläche auf dem Transportband 20 angelagert werden, kleben sie zu einem Faservlies zusammen. Falls dagegen der Abstand des Transportbandes 20 von der Zerstäuberdüse 10 so groß ist, daß sich die Fasern mit bereits ausreichend abgetrockneter Oberfläche auf dem Transportband 20 ablagern, verkleben sie nicht miteinander und der in diesem Fall dann erhaltene Faserverband kann dann auch zu anderen Produkten als Faservliesen weiter verarbeitet werden.
Diese im Sprühverfahren hergestellten Fasern haben unterschiedliche Längen und Titer. Ihre Feinheit und ihr Stapeldiagramm läßt sich durch den von der Preßluft erzeugten Unterdruck und/oder durch einen im Vorratsbehälter 17 erzeugten Überdruck und ferner durch die Art und Viskos tät der Lösung und die zeitliche Menge der aus der Kanüle 18 ausströmenden . Lösung variieren.
Nachfolgend sind einige Rezepturen zur Herstellung von Lösungen mit Zusatzstoffen gebracht, aus denen beispielsweise mittels der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung bzw. an sie angelagerten Fasern mit in ihnen eingebetteten/Zusatzstoffen hergestellt werden können. Die dabei angegebenen Beispielse wurden im Versuch praktisch unter Anwendung einer in der Zeichnung dargestellten Preßluft-Zerstäuberdüse praktisch erprobt, wobei die angegebenen Preßluftdrücke angewendet wurden. Die Lösung wurde dabei der Zerstäuberdüse drucklos oder mit relativ geringen Drücken von bis zu 1 bar zugeleitet.
Anwendungsbeispiele Alle Angaben in Teilen oder Prozent beziehen sich auf das Gewicht.
Grundrezepturen (GR) 1. Vier Teile eines hydrolysebeständigen Polyätherurethans, hergestellt aus einem aliphatischen Polyäther mit endständigen OH-Gruppen und einem aromatischen Diisocyanat, das von der Firma Upjohn, Niederlande, unter dem Handelsnamen Pellethane 2363-80 AE vertrieben wird und den Erfordernissen der Klasse 6 a der FDA entspricht, werden bei 50 bis 550C in 96 Teilen Tetrahydrofuran gelöst. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 78 mPa.s.
2. Ausgangsprodukt der Rezeptur ist die 30%-ige Lösung eines Polyesterurethans in einer Mischung aus Toluol, Xylol und Äthylenglycol im Verhältsnis 29:20:21, das von der Firma Bayer AS,Leverkusen, unter der Bezeichnung Impranil ELH in den Handel gebracht wird.
Das verwendete Polyesterurethan wurde aus einem aliphatischen Polyester mit endständigen OH-Gruppen und einem aliphatischen Diisocyanat hergestellt.
200 Teile der oben genannten Lösung werden mit einer Mischung aus 150 Teilen Toluol und 90 Teilen Aceton verdünn; anschließend werden unter lebhaftem Rühren 70 Teile Propanol-2 hinzugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung betrugt 52 mPa's.
3¢ 25 Teile eines Polyätherurethans, hergestellt aus einem aliphatischen Polyäther mit endständigen OH-Gruppen und einem aromatischen Diisocyanat, das von der Firma Goodrich, Eschborn, unter dem Handelsnamen Estane 5714 vertrieben wird, werden in einer Mischung aus 80 Teilen Toluol, 40 Teilen Dimethylformamid und 80 Teilen Aceton bei 500C gelöst; anschließend werden unter lebhaftem Rühren 60 Teile Propanol-2 zugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 49 mPas.
4. 5 Teile Polyamid , hergestellt aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure /werden áus einer Lösung aus 80 Teilen Phenol in 20 Teilen Wasser bei 40 - 450C gelöst. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 58 mPa-s.
5. 3 Teile regenerierte Cellulose werden bei Raumtemperatur in ammoniakalischer Kupfersalzlösung (Schweizers Reagenz) zu einem zähen, gallertartigen, tiefblauen Brei gelöst.
6. 40 Teile eines Makrodiisocyanats, gebildet durch Verknüpfung von durchschnittlich zwei linearen Polyestermolekülen mit endständigen OH-Gruppen mit 3 Molekülen Naphtholdiisocyanat, werden in einer Mischung aus 30 Teilen Xylol und 30 Teilen Äthylglycolacetat bei Raumtemperatur gelöst. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 64 mPaqs 7.10 TeilePolyvinylchlorid, das von den Chemischen Werken Hüls unter dem Handelsnamen Vestolit vertrieben wird, werden in 70 TeilenTetrahydrofuran bei 40 - 450C gelöst.
Dieser Lösung werden unter lebhaftem Rühren 20 Weile Deton und 40 Teile Propanol-2 zugegeben. Die mittels Rotationsviskosimeter bestimmte Viskosität der Lösung beträgt 51 mPas.
Beispiele Beispiel 1 In 100 Teilen GR 1 werden mit Magnetrührer 1,5 Teile Aluminiumstaub (Teilchengröße 4-6x10-3 cm) eingerührt.
Die Viskosität der Lösung steigt von 78 mPa.s auf 86 mPa.s.
Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 5 bar in Luft von 220C und 45 % relativer Luft feuchtigkeit versprüht. Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
Beispiel 2 0,2 Teile jodhaltiges Polyvinylpyrrolidon, das ca. 10 % aktives Jod enthält, werden in 0,3 Teilen Äthanol gelöst. Diese Lösung wird in 100 Teile GR1 eingetragen, wobei die Viskosität der Polymerlösung bei 78 mPa.s konstant bleibt. Anschließend wird die Gesamtlösung durch eine Zweistoffdüse mit einem Preßluftdruck von 4 bar in Luft von 220C und 45 e relativer Luftfeuchtigkeit versprüht.
Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
Beispiel 3 In 100 Teilen GR 2 werden mit Magnetrührer 1,2 Teile Siliciumdioxid (Teilchengröße ca. 7 x 10'7 cm) als Ad-bzw. Absorbens eingerührt. Die Viskosität der Lösung steigt von 52 mPa.s auf 57 mPa.s. Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 4 bar in Luft von 220C und 45 % relativer Luftfeuchtigkeit versprüht.
Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
Beispiel 4 Beispiel 3 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff 8 Teile Schmelzkleber auf Polyesterbasis (Teilchengröße 0-70 x 10-4 cm), der von der Firma Shaetti unter dem Namen Shaettifix 1800 in den Handel gebracht wird, als Bindemittel verwendet wird. Die Viskosität der Lösung steigt von 52 mpa.s auf 76 mPa.s; der Sprühdruck beträgt 5 bar.
Beispiel 5 Die nach Beispiel 4 hergestellten Fasern werden mit trockener Oberfläche ohne Vorzugsrichtung auf einer ebenen Trägerflache abgelagert. Es entsteht ein Wirrfaservlies mit ein- und angelagerten Bindemittelteilchen. Wird dieses 5 Minuten im Trockenschrank auf 1150C erhitzt, so werden die Fasern durch das schmelzenden Bindemittel adhäsiv miteinander verklebt. Auch kann damit eine feste Verbindung eines solchen Vlies auf anderen Oberflächen, z. B.Metall, Beispiel 6 erfolgen.
In 100 Teile GR 2 werden mit Magnetrührer 1,2 Teile Natriumchlorid eingerührt. Die Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 4,5 bar in vollentsalztem Wasser (nachfolgend VE-Wasser genannt) eingedüst. Die sich bildenden Fasern lagern sich auf einem im Wasser befindlichen Träger ab.
Beispiel 7 In 100 Teile GR 3 werden unter schnellem Rühren 0,9 Teile bl eingerührt. Die Viskosität der Lösung bleibt bei 49 mPas konstant. Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 3 bar in Luft von 22 0C und 45 g relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Hierbei bilden sich Fasern, in die öltröpfchen eingelagert sind, die auf einem Träger abgelagert werden.
Beispiel 8 In 100 Teile GR 3 werden mit Magnetrührer 0,8 Teile Staubzucker eingerührt. Die Viskosität der Lösung steigt von 49 mPa.s auf 51 mPa.s. Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 3-3,5 bar in Luft von 220C und 45 % relativer Luftfeuchtigkeit versprüht. Die durch diesen Sprühvorgang erzeugten Fasern werden nach ihrer Herstellung 24 Stunden in VE-Wasser von 24 bis 25 C, gelagert, wobei der Staubzucker unter Bildung poröser Fasern selektiv herausgelöst wird.
Beispiel 9 In 100 Teile GR 4 werden mit Magnetrührer 2 Teile Polytetrafluoräthylenpulver (Teilchengröße ca. 8.10-4 cm, Molekularqewicht4.105 bis 9.105) /gerührt. Die Viskosität der Lösung steigt von 49 mPa.s auf 56 mPa. 5 Die Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 2 bis 2,5 bar in VE-Wasser eingedüst.Die sich bildendenFasern lagern sich auf einem im Wasser befindlichen Träger ab.
Anschließend werden die durch Versprühen aer mit Polytetrafluoräthylen versetzten Lösung erzeugten Fasern nach ihrer Herstellung 24 Stunden in 80 %igegem Äthanol von 20-220C gelagert, wobei auf der Faseroberfläche verbliebenes Phenol abgelöst wird.
Beispiel 10 In 100 Teile GR 5 werden unter starkem Rühren 0,6 Teile Aktiv kohle (Teilchengröße 3-5 x 10 cm) als Ad- bzw.
Absorbens und 1,2 Teile eines Polyacrylats (Teilchengröße 2-4 x 10 3 cm) als Bindemittel in Form einer 30 %igen Zweistoff-Düse mit einem wäßrigen Dispersion eingerührt. Die Lösung wird durch eine/ Preßluftdruck von 4,5-5 bar in Salzsäure der Konzentration 0,1 Mol/Liter mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,5-2 m/s eingedüst. Hierbei werden Fasern gebildet.
Beispiel 11 Die nach Beispiel 10 gebildeten Fasern werden auf einer ebenen, in der Salzsäure befindlichen Trägerfläche ohne Vorzugsrichtung zu einem Wirrfaservlies abgelagert. Nach erfolgter Neutralisation und Trocknung des Faservlieses mit ein- und angelagerten Aktivkohle- und Bindemittelteilchen wird dieses 6 - 8 Minuten im Trockenschrank auf 1300C erhitzt, wobei die Fasern durch das schmelzende Bindemittel adhäsiv miteinander verkleben.
Beispiel 12 In 100 Teile GR 6 werden mit Magnetrührer 8 Teile Graphit (Teilchengröße ca. 8 x 10-4 cm) eingerührt. Die Viskosität der Lösung steigt von 64 mPas auf 72 mPa's. Die Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 2-2,5 bar in eine Mischung /aus Methanol und VE-Wasser im Verhältnis 8:2 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s eingedüst. Die sich bildenden Fasern lagern sich auf einem im flüssigen Medium befindlichen Träger ab.
Beispiel 13 Beispiel 12 wird wiederholt, indem jedoch als Zusatzstoff 8 Teile Calciumsulfat (Teilchengröße ca. 10-3 cm) als Bindemittel verwendet werden. Die Viskosität der Lösung steigt von 64 mPa.s auf 73 mPa.s.
Beispiel 14 In 100 Teile GR 7 werden mit Magnetrührer 5 Teile Molybdändisulfid (Teilchengröße 6 - 8 x 10 3 cm) als Trockenschmierstoff eingerührt. Die Viskosität der Lösung steigt von 51 mPas auf 63 mPa.s. Diese Lösung wird durch eine Zweistoff-Düse mit einem Preßluftdruck von 3,5 bar in Luft von 220C und 45 % relativer Luftfeuchtigkeit versprüht.
Hierbei bilden sich Fasern, die auf einem Träger abgelagert werden.
Beispiel 15 Es wird eine Polymer lösung mit Zusatzstoff nach Beispiel 8 und eine weitere Polymerlösung nach Beispiel 1 hergestellt.
Diese werden nacheinander unter den beschriebenen Bedingungen versprüht. Die entstandenen Fasern mit den verschiedenartigen Zusatzstoffen werden nacheinander auf demselben Träger zu einem Faservlies abgelagert, wobei die Fasern mit noch feucht klebriger kohsiv miteinander verbunden werden. Es entsteht ein schichtweise aufgebautes Faservlies, in dessen einer Schicht 23 % Aluminiumstaub enthalten sind; die andere Schicht besteht nach 24-stündiger Lagerung des Vlieses in VE-Wasser von 24 - 250C, wobei der Staubzucker selektiv herausgelöst wurde, aus porösen Fasern.
Beispiel 16 Es wird eine Polymerlösung mit Zusatzstoff nach Beispiel 2 und eine weitere Polymerlösung nach Beispiel 4 hergestellt.
Diese werden aus verschiedenen ZWeistoff-Dsen gleichzeitig unter den beschriebenen Bedingungen versprüht; die entstandenen Fasern mit den verschiedenartigen Zusatzstoffen werden gleichzeitig auf demselben Träger abgelagert, so daß bei kohäsiver Verbindung der Fasern mit klebrig feuchter Oberfläche ein Mischfaservlies entsteht, in dem eine statistische Verteilung der verschiedenen Fasern vorliegt. Wird dieses Vlies zusätzlich 5 Minuten im Trockenscllrank auf 1100C erhitzt, so werden die Fasern zusätzlich durch das schmelzende Bindemittel adhäsiv miteinander verklebt.
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Claims

Patentansprüche 10 Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen und/oder synthetischen Fasern für technische Zwecke durch Einsprühen einer Lösung mindestens einer polymeren Verbindung in ein Medium, bei welchem sich die Fasern aus der versprühten Lösung innerhalb des Mediums bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche zu versprühende, mindestens ein Polymers und/oder mindestens ein Präpolymer enthaltende Lösung verwendet wird, in der mindestens ein Zusatzstoff mit spezieller technischer Wirkung dispergiert und/oder gelöst enthalten ist, der beim Versprühen und/oder im Gefolge des Versprühens der Lösung in das gasförmige oder flüssige Medium zumindest zum Teil in die entstehenden Fasern eingelagert und/oder an ihre Oberflächen angelagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von einer zu versprühenden, mindestens ein Polymeri~at und/oder mindestens ein Präpolymer enthaltenden Lösung, die mindestens einen Zusatzstoff mit spezieller technischer Wirkung enthält, mindestens zwei verschiedenartig zusammengestzte Lösungen getrennt voneinander gleichzeitig oder nacheinander in das gasförmige oder flüssige Medium derart versprüht werden, daß mindestens zwei unterschiedlich aufgebaute Fasern entstehen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der in der Lösung molekulardispers enthalten bzw. gelöst ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der in der Lösung kolloiddispers enthalten ist.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der in der Lösung grobdispers enthalten ist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der eine in der Lösung emulgierte Flüssigkeit ist.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 90 Gevichtsprozent, vorzugsweise mindestens 95 Gewichtsprozent des eingesetzten Zusatzstoffes in die entstehenden Fasern ein- und/oder angelagert werden.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Lösung in das Medium versprüht wird, daß sich Fasern bilden, bei denen maximal 80 Gewichtsprozent, vorz-ugsweise maximal 50 Gewichtsprozent der Fasern aus dem oder den ein- und/oder angelagerten Zusatzstoffen bestehen.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der ein Ad- bzw. Absorbens, vorzugsweise Aktivkohle oder Siliciumdioxid, ist.
10 Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der ein Trockenschmierstoff, vorzugsweise Graphit, Molybdändisulfid oder Polytetrafluorathylenpulver ist.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der Metallstaub ist.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der ein Bindemittel ist.
13 Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der ein Desinfektionsmittel ist.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zusatzstoff verwendet wird, der eine in der Polymerlösung emulgierte oder gelöste Flüssigkeit ist, die beim Versprühen der Polymerlösung in ein gasförmiges Medium Tröpfchen bildet, die beim Entstehen der Fasern in diese eingekapselt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als das in der Lösung gelöste Polymeriqat ein Polyurethan verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als das in der Lösung gelöste Polymerimat ein Polyamid verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als das in der Lösung gelöste Polymerisat ein Polyvinylchlorid verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als das in der Lösung gelöste Polymeri6at regenerierte Cellulose verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als das in der Lösung gelöste Präpolymer ein freie Isocynatgruppen aufweisendes Urethan-Präpolymer verwendet wird.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Lösung verwendet wird, in der als ein Zusatzstoff eine Substanz gelöst oder dispergiert ist, die beim Versprühen der Lösung in die Fasern eingelagert und in dem flüssigen Medium selektiv aus den Fasern unter Bildung von porösen Fasern herausgelöst wird.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Lösung verwendet wird, in der als ein Zusatzstoff eine Substanz gelöst und/oder dispergiert ist, die beim Versprühen der Lösung in ein gasförmiges Medium in die Fasern zum größten Teil eingelagert wird und anschließend in einem flüssigen Medium selektiv aus den Fasern unter Bildung von porösen Fasern herausgelöst wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzstoff ein in einem flüssigen Medium löslicher Stoff, vorzugsweise Zucker, lösliches Salz oder lösliches Polymerisat verwendet wird.
23o Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Lösung mindestens zwei Zusatzstoffe verwendet, die miteinander verträglich sind und miteinander verträgliche Wirkungen zeigen und/oder entfalten.
24 Verwendung der gemäß dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23 hergestellten Fasern zur Herstellung von Faserverbänden.
25. Verwendung nach Anspruch 24 zur Herstellung von Faserverbandlaminaten.
26. Verwendung nach Anspruch 25 zur Herstellung von Faserverbandlaminaten mit Gehalten an unterschiedlich aufgebauten Zusatzstoffen.
27. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 24 bis 26 zur Herstellung von Faservliesen.
28. Verwendung nach mindestens einem der Anprüche 24 bis 27 zur Herstellung von kohäsiv miteinander verklebten Fasern.
29. Verwendung nach mindesters einem der Ansprüche 24 bis 27 zur Herstellung von adhäsiv miteinander verklebten Fasern.
300 Verwendung nach einem der Ansprüche 12 oder 24 bis 27 und 29 zur lIerstellung von Faserverbänden mit durch das Bindemittel miteinander verklebten Fasern.
31. Mindestens einen Zusatzstoff enthaltende Fasern hergestellt nach den Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23.