DE10136256B4 - Vorrichtung zur Herstellung von Fasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zur Herstellung von Fasern (6) in einem elektrostatischen Spinnverfahren
mit
einem Vorratsgefäß (2) für eine Polymerlösung oder eine Polymerschmelze,
einer in dem Vorratsgefäß angeordneten Fördereinrichtung (1), wenigstens einer Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder wenigstens einem Absprühblech und
einer Gegenelektrode (5),
wobei die wenigstens eine Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder das wenigstens eine Absprühblech so an der Fördereinrichtung (1) angeordnet ist, daß die von der Fördereinrichtung (1) aus dem Vorratsgefäß (2) geförderte Polymerlösung oder Polymerschmelze auf die wenigstens eine Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder auf das wenigstens eine Absprühblech abläuft.
einem Vorratsgefäß (2) für eine Polymerlösung oder eine Polymerschmelze,
einer in dem Vorratsgefäß angeordneten Fördereinrichtung (1), wenigstens einer Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder wenigstens einem Absprühblech und
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wobei die wenigstens eine Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder das wenigstens eine Absprühblech so an der Fördereinrichtung (1) angeordnet ist, daß die von der Fördereinrichtung (1) aus dem Vorratsgefäß (2) geförderte Polymerlösung oder Polymerschmelze auf die wenigstens eine Absprühelektrode (3; 3a; 3b) oder auf das wenigstens eine Absprühblech abläuft.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Fasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren.
- Derartige Vorrichtungen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird ein Polymer in Form einer Polymerschmelze oder in Form einer Lösung in ein elektrisches Feld eingebracht und durch die Einwirkung des elektrischen Feldes zu Fasern versponnen. Eine Elektrode bildet dabei gewöhnlich eine Aufnahmeeinrichtung für die versponnenen Fasern, während die Gegenelektrode als Absprühelektrode oder Spritzdüse ausgelegt ist.
- Häufig werden die unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung hergestellten Nano- und Mikrofasern nicht isoliert, sondern gleich als Vlies abgelegt. In diesem Zusammenhang ist bspw. die Herstellung von Filtermaterialien zu erwähnen. Die Herstellung eines Vlieses durch ein elektrostatisches Spinnverfahren ist z.B. aus der
US 4,144,553 bekannt. Weitere Vorrichtungen und elektrostatische Spinnverfahren sind Gegenstand derDE 20 32 072 ,US 3,994,258 und derUS 4,287,139 . - Die
EP 1 059 106 A2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Faserstruktur. Die Vorrichtung umfaßt ein sich drehendes und Vorsprünge aufweisendes Rad, wobei die Vorsprünge durch eine in einem Vorratsbehälter befindliche Polymerlösung hindurchtreten und diese aufnehmen. Von den Vorsprüngen wird die Polymerlösung teilweise in einem elektrischen Feld versprüht. DieUS 4,323,525 offenbart ein Verfahren zur Herstellung röhrenförmiger Produkte wie künstliche Blutgefäße, wobei faserbildendes Material elektrostatisch versprüht wird. - Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum elektrostatischen Verspinnen von geschmolzenen oder in Lösung befindlichen Polymeren sind jedoch hinsichtlich der Zuführung von Lösung oder Schmelze in der Vorrichtung verbesserungswürdig. Insbesondere ist im Stand der Technik nachteilig, daß die Zufuhr der Polymerlösung oder -schmelze häufig nicht gleichmäßig über die gesamte Breite der Vorrichtung erfolgt, was zu einem ungleichmäßigen Arbeitsergebnis führt, d.h. im allgemeinen zu einem ungleichmäßig dichten und/oder dicken Vlies. Ferner ist auch eine Zufuhr des Polymers in gleichbleibender Konzentration oder bei gleichbleibender Zufuhrrate häufig systembedingt unvermeidlich.
- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weitere Vorrichtung zur Herstellung von Fasern in einem elektrostatischen Spinnverfahren anzugeben, die wenigstens einen Teil der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet. Ein Verfahren zum elektrostatischen Spinnen von Polymeren unter Verwendung dieser Vorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
- Die vorliegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 22.
- Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß eine gleichmäßige Förderrate an Polymer über die gesamte Arbeitsbreite der Vorrichtung sichergestellt ist, ohne daß es zu Schwankungen in der Polymerzufuhr oder Polymerkonzentration kommt.
- In einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine Absprühelektrode oder das wenigstens eine Absprühblech eine gezackte oder gewellte Absprühkante auf. Hierbei ist es insbesondere bevorzugt, wenn jede zweite Zacke oder Welle nach oben bzw. nach unten aus der Ebene der Absprühelektrode oder des Absprühblechs herausgebogen ist. Eine derartige Ausbildung der Absprühelektrode oder des Absprühblechs ist gegenüber einer glatten Absprühkante besonders vorteilhaft, da durch den Spitzeneffekt die Feldstärke erhöht wird und somit z.B. eine geringere Hochspannung bzw. Potentialdifferenz zwischen den Elektroden erforderlich ist.
- In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind mehrere Absprühelektroden oder mehrere Absprühbleche nebeneinander angeordnet, wobei sie insbesondere von dreieckiger, trapezförmiger, quadratischer oder gerundeter Form sind. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Absprühelektroden oder Absprühbleche nebeneinander in einem Abstand im Bereich von 2 bis 10 cm angeordnet sind. Zum einen ist dadurch der Spitzeneffekt am stärksten ausgeprägt und zum anderen lassen sich mit Absprühelektroden oder Absprühblechen in dem vorgenannten Abstand durch ein elektrostatisches Verspinnen erzeugte Nano- und/oder Mikrofasern zu einem besonders regelmäßigem Vlies ablegen. Vergleichbares gilt selbstverständlich in der zuvor erwähnten Ausführungsform mit gezackter oder gewellter Ausbildung der Absprühelektrode bzw. des Absprühblechs. Hierbei sind die Spitzen der Zacken bzw. die Scheitelpunkte der Wellen jeweils im Bereich von 2 bis 10 cm voneinander beabstandet.
- In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Fördereinrichtung von einer Förderwalze oder einem Förderband gebildet. Die Förderwalze oder das Förderband läuft dabei durch die Polymerlösung bzw. -schmelze, wobei ein dünner Film an der Förderwalze oder dem Förderband haften bleibt. Bei dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt die wenigstens eine Absprühelektrode oder das wenigstens eine Absprühblech an einer Stelle an der Förderwalze oder dem Förderband an, wodurch der Film der Polymerlösung bzw. -schmelze auf der Förderwalze bzw. dem Förderband an der Absprühelektrode oder dem Absprühblech abgestreift wird. Auf der Absprühelektrode oder dem Absprühblech rinnt die Polymerlösung oder die Polymerschmelze zur Absprühkante und sprüht dort aufgrund der anliegenden Hochspannung gleichmäßig ab. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist in einer zweckmäßigen Weiterbildung eine korrespondierend zu den Absprühelektroden oder den Absprühblechen segmentierte Fördereinrichtung auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Polymerlösung oder die Polymerschmelze ausschließlich im Bereich der Absprühelektroden oder Absprühbleche gefördert wird. Hierdurch wird die der Umgebung ausgesetzte Oberfläche der Polymerlösung oder der Polymerschmelze so gering wie möglich gehalten, so daß z.B. unnötige Lösungsmittelverluste vermieden werden. Im Falle einer Polymerschmelze wird der Wärmeverlust gering gehalten, was vorteilhafterweise zur Energieeinsparung beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung beiträgt.
- In einer anderen, besonderen Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Deckel so verschlossen oder so eingekapselt, daß nur die wenigstens eine Absprühelektrode oder das wenigstens eine Absprühblech aus der Vorrichtung herausragt. Hierdurch wird zweckmäßigerweise die Verdunstung von Lösungsmitteln bzw. Abkühlung der Schmelze weiter verringert.
- In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Fördereinrichtung von einer oder mehreren Leitungen oder Leitungssystemen zur Förderung der Polymerlösung oder der Polymerschmelze aus dem wenigstens einen Vorratsgefäß zu der wenigstens einen Absprühelektrode oder dem wenigstens einen Absprühblech gebildet. Hierbei sind die eine oder mehreren Leitungen oder Leitungssysteme zur Förderung der Polymerlösung oder Polymerschmelze aus dem wenigstens einen Vorratsgefäß bevorzugt an der tiefsten Stelle des Vorratsgefäßes angebracht, und die Polymerlösung oder Polymerschmelze wird durch diese Leitungen oder Leitungssystem allein durch die Schwerkraft gefördert, wobei die Polymerlösung oder die Polymerschmelze am Ende der Leitungen oder Leitungssysteme aus diesen austritt und auf die wenigstens eine Absprühelektrode oder das wenigstens eine Absprühblech gelangt. Diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist konstruktiv besonders einfach, hält aber gleichzeitig eventuelle Lösemittel- und/oder Wärmeverluste in Grenzen.
- In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Fördereinrichtung weiterhin eine Förderpumpe zur Förderung der Polymerlösung oder der Polymerschmelze durch die an dem Vorratsgefäß befindlichen Leitungen oder Leitungssysteme.
- In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die eine oder mehreren Leitungen oder Leitungssysteme Austrittsöffnungen für die Polymerlösung oder Polymerschmelze in Form von Düsen auf, insbesondere in Form von Regulier- oder verstellbaren Düsen. Optional sind die eine oder mehreren Leitungen oder Leitungssysteme, einschließl. gegebenenfalls vorhandener Düsen mit einer Heizvorrichtung versehen, was insbesondere die Verarbeitung einer Polymerschmelze erleichtert und die Störanfälligkeit der Vorrichtung verringert. Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Düse bzw. Düsen eine zusätzliche Lösungsmittelzufuhr oder -zuleitung aufweisen und/oder eine zusätzliche Druckluftzuleitung. Hierdurch wird eine Lösungsmittelzufuhr zu den Düsen zu Reinigungszwecken ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können an der Düse bzw. an den Düsen eine oder mehrere Bürsten angeordnet sein, die gegebenenfalls rotierbar sind.
- Die vorstehenden Maßnahmen dienen dabei zur Lösung des grundsätzlich beim Arbeiten mit Lösungen auftretenden Problems der Verstopfungen bzw. Verkrustungen der mit der Lösung in Berührung kommenden Teile. Um dies zu verhindern, ist es durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen möglich, jede einzelne Düse in entsprechenden Zeitintervallen zu reinigen und somit von Polymerresten zu befreien. Hierzu kann durch eine entsprechende Zuführung bzw. Zuleitung ein Lösungsmittel in die Düse eingebracht oder von außen auf die Düsenspitze getropft werden. Es ist auch möglich, die Düsen z.B. mittels rotierender Bürsten oder durch einen Druckluftstoß zu reinigen, wobei der Druckluft optional Lösungsmittel zugesetzt ist.
- Da die Absprühelektroden oder Absprühbleche ganz besonders dem Problem der Verkrustungen unterliegen, sind in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mehrere Absprühelektroden oder Absprühbleche auf einer Halte- oder Transporteinrichtung angeordnet, wobei die Halte- oder Transporteinrichtung insbesondere als umlaufendes Band oder als Transportrad ausgebildet ist und die Transporteinrichtung, einschließl. der Absprühelektroden oder Absprühbleche zumindest teilweise in ein Reinigungsbad für die letztgenannten eintaucht. Im Betrieb der Vorrichtung wird dann die Transporteinrichtung in bestimmten Zeitintervallen betätigt, d.h. neue Absprühelektroden oder Absprühbleche werden zum elektrostatischen Spinnen verwendet, während bereits benutzte und entsprechend verkrustete Absprühelektroden und Absprühbleche in ein Reinigungsbad eintauchen. Dabei können die Verkrustungen an den Absprühelektroden oder Absprühblechen anstelle eines Lösungsmittelbades auch vollständig getrocknet und dann von einer Bürste oder von einem Schaber entfernt werden.
- Alternativ hierzu ist der Einsatz von nur einmal verwendbaren Absprühelektroden oder Absprühblechen möglich, wobei eine Mehrzahl von Absprühelektroden oder Absprühblechen in einer Vorschubeinrichtung für dieselben angeordnet und durch Vorschub lösbar ausgebildet sind. Im Betrieb dieser Ausführungsform wird eine Absprühelektrode oder ein Absprühblech solange verwendet, bis aufgrund von gebildeten Verkrustungen kein ausreichender Wirkungsgrad mehr gegeben ist. Entweder in einem vorbestimmten Zeitintervall oder von einem Bediener gesteuert, wird dann die Vorschubeinrichtung betätigt, und die verbrauchte Absprühelektrode oder das verbrauchte Absprühelement wird von der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst und eine neue Absprühelektrode oder ein neues Absprühblech wird in eine Betriebsposition zum elektrostatischen Spinnen eines Polymers gebracht. Der besondere Vorzug dieser Ausführungsform liegt darin, daß ein zusätzlicher Umgang mit Lösungsmitteln und eine entsprechende Reinigung der Absprühelektroden oder Absprühbleche unterbleiben kann, wodurch eine höhere Betriebssicherheit erreicht wird, weil der Aufwand zur vollständigen Reinigung der Absprühbleche oder Absprühelektroden vergleichsweise groß ist, wenn eine gleichbleibende Qualität des Produkts, d.h. der erzeugten Fasern oder der hergestellten Vliese sichergestellt werden soll.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Gegenelektrode bevorzugt durch ein starres Blech, ein elektrisch leitendes, umlaufendes Band oder ein Vlies gebildet. Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Gegenelektrode durch ein elektrisch leitendes, umlaufendes Band aus Drahtgewebe oder Metallfolie gebildet wird, wobei dieses Band sich insbesondere mit einem Trägermaterial, auf das die durch das elektrostatische Spinnen erzeugten Fasern abgelegt werden, bewegt. Hierdurch wird die Ausübung von Zugkräften auf das Trägermaterial vermieden. Am stärksten bevorzugt ist es, wenn die Gegenelektrode aus elektrogesponnenen Fasern entgegengesetzter Polarität gebildet wird. Dieses Trägermaterial wird dann gleichzeitig auf der Ober- und Unterseite von zwei Absprühvorrichtungen mit Fasern entgegensetzter Polarität beschichtet. Hierdurch entsteht ein viel wirkungsvolleres Filtermaterial, da eine höhere Ladungsdichte erzielt werden kann und sowohl die positive wie negative Ladung fest in den Fasern fixiert ist.
- Es ist insbesondere auch möglich, mehrere Absprüheinrichtungen, die jeweils wenigstens eine Absprühelektrode oder ein Absprühblech aufweisen, zur sequentiellen Beschichtung eines Trägermaterials in einem Durchgang hintereinander anzuordnen. Hierdurch ist es insbesondere möglich in einem Arbeitsgang unterschiedliche Polymere zu verspinnen oder aber auch Polymerlösungen verschiedener Konzentration, um z.B. Fasern unterschiedlichen Durchmessers auszubilden.
- Erfindungsgemäß wird die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum elektrostatischen Spinnen von Polymeren verwendet, wobei das Spinnen in einem elektrostatischen Feld bei einer Potentialdifferenz zwischen der wenigstens einen Absprühelektrode oder dem wenigstens einen Absprühblech und der Gegenelektrode im Bereich von 5 kV bis 1000 kV erfolgt, bevorzugt in einem Feld von 10 kV bis 100 kV und am stärksten bevorzugt in einem Feld von 10 bis 50 kV, wobei über verschiedene Absprühelektroden oder Absprühbleche unterschiedliche Polymerlösungen oder Polymerschmelzen gleichzeitig versponnen und/oder an unterschiedlichen Absprühelektroden oder Absprühblechen während des Spinnens unterschiedliche Potentialdifferenzen anliegen.
- Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, wasserlösliche Polymere zu verspinnen, wie z.B. Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidin, Polyethylenoxid und dessen Copolymere, Cellulose und deren Derivate, Stärke sowie Mischungen dieser Polymere. Auch in organischen Lösungsmitteln lösliche Polymere können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung versponnen werden. Hier sind insbesondere Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylacetal, Polyvinylether, Polyurethan, Polyamid, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyacrylnitril, Cellulosederivate sowie Mischungen dieser Polymere zu nennen. Aus der Schmelze heraus verspinnbare Polymere sind z.B. Thermoplaste wie Polyolefine, Polyester, Polyoxymethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyphenylensulfid, Polyaryletherketon, Polyvinylidenfluorid sowie Mischungen dieser Polymere. Um die Ladung in den Fasern zu erhöhen, können der Polymerlösung oder der Polymerschmelze Substanzen zugesetzt werden, die in der Lage sind, eine Ladung aufzunehmen bzw. zu stabilisieren. Insbesondere sind dies Metall oder Kohle- bzw. Graphitpulver, Farbstoffe (insbesondere solche mit Aminogruppen, die mit delokalisierten Elektronensystemen in Resonanz treten können; Metallocene, Amino und Phosphine. Auch Pulver anderer, elektrisch leitender Materialien wie elektrisch leitfähige Polymere und Keramiken sind geeignet.
- Ebenso sind weitere Zusätze zu den Polymerlösungen oder zu der Umgebungsluft der Vorrichtung möglich, die sich vorteilhaft auf das Produkt bzw. das Verspinnen auswirken.
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren und anhand von Beispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
2 eine schematische Draufsicht auf eine Förderwalze mit anliegenden Absprühelektroden oder Absprühblechen; -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, bei der die Absprühelektroden oder Absprühbleche auf einer Transporteinrichtung angeordnet sind; -
4 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Absprühelektroden oder Absprühbleche auf einem Transportrad angeordnet sind und ein Reinigungsbad durchlaufen; und -
5 einer Ausführungsform, bei der die Absprühelektroden oder Absprühbleche nach einmaliger Verwendung von der Vorrichtung gelöst und entsorgt werden. - In
1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum elektrostatischen Spinnen von Polymeren dargestellt. Hierbei ist insbesondere eine von einer Förderwalze gebildete Fördereinrichtung1 in einem Vorratsbehälter für die Polymerlösung oder die Polymerschmelze2 angeordnet, wobei die Förderwalze1 Polymerlösung oder Polymerschmelze aus dem Vorratsgefäß fördert und auf die anliegende Absprühelektrode3 , allgemein auch als Absprühblech bezeichnet, überträgt. Ein Hochspannungsgenerator4 erzeugt die zwischen der Absprühelektrode3 und der Gegenelektrode5 erforderliche Potentialdifferenz, damit das in dem Vorratsgefäß2 enthaltene Polymer im elektrostatischen Feld zu Fasern6 versponnen werden. - In
2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Förderwalze1 mit anliegenden Absprühelektroden3 dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform sind mehrere Absprühelektroden3 beabstandet nebeneinander angeordnet. -
3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Absprühelektroden3a auf einem Transportband7 angeordnet sind. Beim elektrostatischen Spinnen, d.h. beim Betrieb der Vorrichtung, läuft aus der Leitung9 Polymerlösung oder Polymerschmelze auf die Absprühelektrode3a , die zur Gegenelektrode eine entsprechende Potentialdifferenz aufweist, so daß Fasern6 von der Absprühelektrode3a abgelöst werden. - Die in
4 dargestellte Ausführungsform ist mit der zuvor beschriebenen vergleichbar. Hier ist nur ein Transportrad10 anstelle des Transportbandes7 dargestellt. -
5 schließlich zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform bei der die Absprühelektroden3b in einer Vorschubeinrichtung (nicht dargestellt) entlang der Leitung9 für die Zufuhr der Polymerlösung oder Polymerschmelze enthalten sind. In der Vorschubeinrichtung werden die Absprühelektroden in Pfeilrichtung bewegt, bis die erste Absprühelektrode3b die Betriebsposition erreicht. Dann wird Polymerlösung oder Polymerschmelze durch die Leitung9 auf die sich in Betriebsposition befindliche Absprühelektrode3b gefördert. Da diese zur Gegenelektrode eine entsprechende Potentialdifferenz aufweist, werden Polymerfasern abgelöst. Nachdem durch eine Bedienperson ein entsprechendes Maß an Verkrustungen festgestellt wurde, kann diese Person die Vorschubeinrichtung betätigen und dafür sorgen, daß die verbrauchte Absprühelektrode von der Vorrichtung gelöst wird, worauf sie in einen Sammelbehälter11 fällt und eine neue Absprühelektrode3b an die Stelle der alten tritt. - Beispiel 1
- Eine 5 % Polystyrollösung in Dichlormethan wird mit 0,5 Rhodamin G6 versetzt und bei 50 Umdrehungen der Förderwalze (Durchmesser 7 cm) pro Minute versponnen. Die Absprühbleche stehen sich mit einem Abstand von 20 cm direkt gegenüber, das Trägervlies (Micro-Spunbond Polypropylenvlies mit 60g/m2) wird in der Mitte mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/Min. hindurchgeführt. An den Absprühblechen liegt eine Hochspannung von + bzw. –15 kV an. Das so beschichtete Trägervlies weist eine Abscheidungsrate von 50 % der 0,3–0,5 μm Fraktion von NaCl auf, gemessen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 l/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm2. Der Luftwiderstand des Trägervlieses wurde unter diesen Bedingungen durch die Beschichtung von 8 auf 16 Pa erhöht.
- Beispiel 2
- Eine 10 % Polystyrollösung in Ethylmethylketon wird mit 0,5 g/l Kristallviolett versetzt und bei 50 Umdrehungen der Förderwalze (Durchmesser 7 cm) pro Minute versponnen. Die Absprühbleche stehen sich mit einem Abstand von 20 cm direkt gegenüber, das Trägervlies (Micro-Spunbond Polypropylenvlies mit 60 g/m2) wird in der Mitte mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/Min. hindurchgeführt. An den Absprühblechen liegt eine Hochspannung von + bzw. –15 kV an. Das so beschichtete Trägervlies weist eine Abscheidungsrate von 65 % der 0,3–0,5 μm Fraktion von NaCl auf, gemessen bei einer Strömungsrate von 50 l/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm2. Der Luftwiderstand des Trägervlieses wurde unter diesen Bedingungen durch die Beschichtung von 8 auf 16 Pa erhöht.
- Beispiel 3
- Eine 5 %-Polystyrollösung in Dichlormethan wird mit 5 g/l Chlor und bei 60 Umdrehungen der Förderwalze (Durchmesser 7 cm) pro Minute versponnen. Die Absprühbleche stehen sich mit einem Abstand von 20 cm direkt gegenüber, das Trägervlies (Micro-Spunbond Polypropylenvlies mit 60 g/m2) wird in der Mitte mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/Min. hindurchgeführt. An den Absprühblechen liegt eine Hochspannung von + bzw. –15 kV an. Das so beschichtete Trägervlies weist eine Abscheidungsrate von 60 % der 0,3–0,5 μm Fraktion von NaCl auf, gemessen bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 l/Min. und einer Anströmfläche von 100 cm2. Der Luftwiderstand des Trägervlieses wurde unter diesen Bedingungen durch die Beschichtung von 8 auf 15 Pa erhöht.
Claims (22)
- Vorrichtung zur Herstellung von Fasern (
6 ) in einem elektrostatischen Spinnverfahren mit einem Vorratsgefäß (2 ) für eine Polymerlösung oder eine Polymerschmelze, einer in dem Vorratsgefäß angeordneten Fördereinrichtung (1 ), wenigstens einer Absprühelektrode (3 ;3a ;3b ) oder wenigstens einem Absprühblech und einer Gegenelektrode (5 ), wobei die wenigstens eine Absprühelektrode (3 ;3a ;3b ) oder das wenigstens eine Absprühblech so an der Fördereinrichtung (1 ) angeordnet ist, daß die von der Fördereinrichtung (1 ) aus dem Vorratsgefäß (2 ) geförderte Polymerlösung oder Polymerschmelze auf die wenigstens eine Absprühelektrode (3 ;3a ;3b ) oder auf das wenigstens eine Absprühblech abläuft. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Absprühelektrode (
3 ;3a ;3b ) oder das wenigstens eine Absprühblech eine gezackte oder gewellte Absprühkante aufweist, wobei insbesondere jede zweite Zacke nach oben bzw. unten aus der Ebene der Absprühelektrode (3 ;3a ;3b ) oder des Absprühblechs herausgebogen ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absprühelektroden (
3 ;3a ;3b ) oder mehrere Absprühbleche nebeneinander angeordnet sind und insbesondere von dreieckiger, trapezförmiger, quadratischer oder gerundeter Form sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absprühelektroden (
3 ;3a ;3b ) oder Absprühbleche nebeneinander in einem Abstand im Bereich von 2 bis 10 cm angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (
1 ) von einer Förderwalze oder einem Förderband gebildet wird. - Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (
1 ) korrespondierend zu den Absprühelektroden (3 ;3a ;3b ) oder den Absprühblechen segmentiert ist. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsgefäß so mit einem Deckel verschlossen ist, daß nur die wenigstens eine Absprühelektrode (
3 ;3a ;3b ) oder das wenigstens eine Absprühblech aus der Vorrichtung herausragt. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (
1 ) von einer oder mehreren Leitungen oder Leitungssystemen zur Förderung der Polymerlösung oder Polymerschmelze aus dem wenigstens einen Vorratsgefäß zu der wenigstens einen Absprühelektrode (3 ;3a ;3b ) oder dem wenigstens einen Absprühblech gebildet ist. - Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (
1 ) weiterhin eine Förderpumpe umfaßt. - Vorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder mehreren Leitungen oder Leitungssysteme Austrittsöffnungen für die Polymerlösung oder Polymerschmelze in Form von Düsen aufweisen, insbesondere in Form von regulier- oder verstellbaren Düsen.
- Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder mehreren Leitungen oder Leitungssysteme mit einer Heizeinrichtung versehen sind.
- Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse bzw. Düsen eine zusätzliche Lösungsmittelzufuhr oder -zuleitung aufweisen.
- Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse bzw. Düsen eine zusätzliche Druckluftzuleitung aufweisen.
- Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung zur Reinigung der Düse bzw. Düsen eine oder mehrere Bürsten aufweist.
- Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absprühelektroden (
3 ;3a ;3b ) oder Absprühbleche auf einer Halte- oder Transporteinrichtung (7 ;10 ) angeordnet sind, wobei die Halte- oder Transporteinrichtung (7 ;10 ) als umlaufendes Band oder ein Transportrad gebildet ist und die Transporteinrichtung (7 ;10 ), einschließlich der Absprühelektroden (3 ;3a ;3b ) oder Absprühbleche, zumindest teilweise in ein Reinigungsbad (8 ) für die Absprühelektroden (3 ;3a ;3b ) oder Absprühbleche eintaucht. - Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Absprühelektroden (
3 ;3a ;3b ) oder Absprühblechen in einer Vorschubeinrichtung für dieselben angeordnet und durch Vorschub lösbar ausgebildet sind. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (
5 ) durch ein starres Blech, ein elektrisch leitendes, umlaufendes Band oder ein Vlies gebildet wird. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Absprühelektroden (
3 ;3a ;3b ) oder Absprühbleche bei einem zwischen diesen als Gegenelektrode (5 ) angeordneten oder verlaufenden Vlies einander gegenüber angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Absprüheinrichtungen, die jeweils wenigstens eine Absprühelektrode (
3 ;3a ;3b ) oder ein Absprühblech aufweisen, zur sequentiellen Beschichtung eines Trägermaterials in einem Durchgang hintereinander angeordnet sind. - Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerlösung oder Polymerschmelze in einem elektrostatischen Feld bei einer Potentialdifferenz zwischen der wenigstens einen Absprühelektrode oder dem wenigstens einen Absprühblech und der Gegenelektrode im Bereich von 5 kV bis 1000 kV erfolgt, bevorzugt in einem Feld von 10 kV bis 100 kV und am stärksten bevorzugt in einem Feld von 10 kV bis 50 kV verspinnbar ist.
- Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Polymerlösungen der Polymerschmelzen über verschiedene Absprühelektroden oder Absprühbleche gleichzeitig verspinnbar sind.
- Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an unterschiedlichen Absprühelektroden oder Absprühblechen während des Spinnens unterschiedliche Potentialdifferenzen anlegbar sind.
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