CN110325674A - 通过溶液喷吹纺丝来生产纤维和非织造织物的方法以及由此生产的非织造织物 - Google Patents

通过溶液喷吹纺丝来生产纤维和非织造织物的方法以及由此生产的非织造织物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及初始溶液(A)在借助所谓的溶液喷吹纺丝来生产纤维用于纤维网的方法中的用途。水用作所述初始溶液(A)的溶剂。至少一种水溶性聚合物且优选恰好一种水溶性聚合物溶解于所述初始溶液(A)的水中。所述初始溶液(A)另外含有至少一种表面活性剂且任选含有针对各至少一种所用聚合物的增塑剂。借助该初始溶液(A)，可以通过溶液喷吹纺丝生产纤维(24)。

Description

通过溶液喷吹纺丝来生产纤维和非织造织物的方法以及由此 生产的非织造织物
本发明涉及初始溶液用于借助溶液喷吹纺丝来生产纤维、特别是微纤维或亚微纤维或纳米纤维的用途，以及用于生产纤维的这种纺丝方法和用所述方法生产的非织造织物。溶液喷吹纺丝("溶液喷吹纺丝(Solution-Blow-Spinning)")是一种纺丝方法，其中初始溶液从至少一个输出喷嘴排出并在工艺气体的作用下被输送至收集器，其中形成了固体纤维。因此，纤维是合成纤维。
对于生产纤维存在不同的方法。例如，已知通过将液体或粘滞性物料通过开口压出而生产纤维的方法。这类方法被称为熔融、湿法-或干法纺丝法，取决于相应物料是如何生产或液化的。
在应生产特别细的纤维、即具有小纤维直径的纤维的情况下，离心式纺丝法以及静电纺丝或溶液喷吹纺丝是特别合适的。这类纤维是制造过滤器所特别需要的。当前方法的缺陷在于，通常用于生产纤维的溶剂不利于环境和/或增加工作人员的健康的负担。此外，这类溶剂往往是昂贵的。因此，出于环境和成本原因，水日益被提供为上述方法中的溶剂(即，使用水溶性聚合物的水溶液)。与其它溶剂相比，水是环境友好、无毒且非常成本有利的。
使用水作为纺丝方法的溶剂是已知的。例如，JP 2010-150712 A显示了一种通过静电纺丝来生产纤维的方法，其中使用了水溶性聚合物的水溶液。
由于原理原因，静电纺丝具有比较低的生产率。因此，通过静电纺丝来生产纤维是非常昂贵的。静电纺丝可因此经济地仅用于生产在非常高价格的产品中使用的纤维。
US 8 641 960 B1描述了一种溶液喷吹纺丝，其中将相应聚合物的溶液借助工艺气体流转化为固体纤维用以生产极细的聚合物纤维。与静电纺丝相比，这种溶液喷吹纺丝具有优点，因为其允许百倍至千倍更高的生产率。然而，迄今为止未能通过溶液喷吹纺丝由环境友好的水溶液来生产具有足够品质或高品质的纤维。
本发明的目的可认为是环境友好且有效地生产纤维、且特别是高价值纤维。
这一目的通过在溶液喷吹纺丝中使用具有权利要求1所述特征的初始溶液以及具有权利要求16所述特征的方法来解决。
根据本发明，借助溶液喷吹纺丝来生产纤维使用了初始溶液，其中水用作溶剂。作为溶剂的水的份额至少在30%至99%、优选50%至95%、更优选60%至90%的范围内。至少一种且优选恰好一种水溶性聚合物溶解于溶剂中。另外，初始溶液含有至少一种表面活性剂(Tensid)。表面活性剂是一种还可被称为表面活性剂(surfactant)的界面活性物质。
已发现由于使用所述初始溶液，可实现具有大致恒定的纤维直径的品质良好和/或高价值的纤维的生产。通过溶液喷吹纺丝，纤维可生产为微纤维、亚微纤维或纳米纤维，即具有微米范围或亚微米范围或纳米范围的纤维直径。在此，加入溶剂的物质溶解的顺序并不特别重要。初始溶液的组成是重要的。
在溶液喷吹纺丝中，在不将液体雾化成喷雾的情况下生产一个或更多个液体射流。液体射流通过喷嘴排出，并且被工艺气体、特别是压缩空气拉伸。在此形成了纤维。液体射流优选大致彼此平行地定向。
产生的纤维优选具有至少100:1、优选至少500:1、优选至少1000:1且更优选至少10000:1的长度与平均厚度之比。优选纤维具有至少1 mm、优选至少3 mm且更优选至少5 mm的长度。
仅水被用作初始溶液中的溶剂的情况是有利的。至少一种水溶性聚合物和至少一种表面活性剂各自不被认为是溶剂。
初始溶液仅具有水溶性聚合物的情况是有利的。非水溶性的其他聚合物被包含于初始溶液中。初始溶液中所含水溶性聚合物中的至少一种可为聚乙烯醇、和/或聚乙烯甲醚、和/或聚氧化乙烯、和/或聚乙烯吡咯烷酮、和/或聚乙二醇、和/或聚丙烯酸、和/或聚丙烯酰胺。
初始溶液中水的浓度在30重量%至99重量%、优选50重量%至95重量%、更优选60重量%至90重量%的范围内的情况是有利的。
至少一种水溶性聚合物可选自已知聚合物或聚合物组。以下列表包含了可用水溶性聚合物的非排他性列举：
-纤维素衍生物，如甲基纤维素，羧甲基纤维素钠，羟甲基纤维素，羟丙基纤维素，羟丙基甲基纤维素；
-天然橡胶，如明胶，金属(Na、K、Ca、Zn、Al)海藻酸盐，琼脂；
-淀粉衍生物，如羟乙基淀粉醚，羟丙基淀粉；
-葡聚糖，羟烷基葡聚糖，羧基低级烷基葡聚糖；
-水溶性多糖，如黄原胶，支链淀粉，石莼聚糖；
-具有游离羧基的聚氨基酸，如天冬氨酸和谷氨酸；
-聚亚烷基二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇；
-合成衍生物，如聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯甲醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺和二烯丙胺、聚二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚磺苯乙烯、聚丙烯酰胺、中和的卡巴普橡胶，以及上述聚合物的共聚物和混合物。
初始溶液中可含有恰好一种或更多种的上述聚合物。
此外，可使用上述聚合物的共聚物或混合物。
在初始溶液中，针对存在的至少一种聚合物还可含有增塑剂，如例如聚乙二醇、聚丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二/三丙二醇或与这些相似的化合物。在确定初始溶液中的浓度时，增塑剂算作聚合物份额而非溶剂份额或表面活性剂。
初始溶液中至少一种水溶性聚合物的浓度优选在1重量%至70重量%的范围内，优选5重量%至50重量%的范围内，且更优选10重量%至40重量%的范围内，包括任选存在的增塑剂。在初始溶液中仅存在一种水溶性聚合物以及初始溶液具有多种水溶性聚合物的情况下，给出的浓度均适用。
在优选实施例中，初始溶液具有恰好一种水溶性聚合物，其可用针对所用聚合物的合适增塑剂来补充。
更优选初始溶液中至少一种表面活性剂的浓度在0.001重量%至50重量%的范围内、且更优选0.01重量%至5重量%的范围内、且更优选0.1重量%至1.5重量%的范围内的情况。优选恰好一种表面活性剂被包含于初始溶液中的情况。
优选使用在溶液喷吹纺丝期间大致或完全蒸发的表面活性剂的情况。因此，在所生产纤维中未残存或仅残存少的表面活性剂的残余份额。由此阻止了表面活性剂的残余导致对所生产纤维的机械性质和/或耐化学性的负面损害。此外，表面活性剂残余对于医疗应用可能是不利的。
对于初始溶液A，可例如使用下表中提及的任何表面活性剂。在表中分别列出了表面活性剂的商品名和对其组成的说明。
表面活性剂的名称 组成
Abil 基于硅酮的表面活性剂
Aerosol 主要为磺基琥珀酸酯盐
Aerosol OT (AOT) 二辛基磺基琥珀酸酯钠
Akypo 主要为烷基醚羧酸盐
Alkamide 烷醇酰胺
Amiet 乙氧基化胺和酰胺
Ammonyx 氧化三烃基铵(Aminoxide)
Ampholak 两性化合物(Amphotere)
Arlacel 脂肪酸酯和乙氧基化脂肪酸酯
Arlatone 乙氧基化脂肪酸酯
Armeen 脂肪胺
Atlas 主要为乙氧基化化合物
Atlox 用于生产杀虫剂的表面活性剂和表面活性剂混合物
Berol 各种、主要为乙氧基化化合物
Biodac 乙氧基化C10醇
Brij 乙氧基化脂肪醇
Britex 乙氧基化脂肪醇
Calgene 各种基于酯的表面活性剂
Chemal 乙氧基化脂肪醇
Chemax 各种乙氧基化化合物
Chimipal 烷醇酰胺和各种乙氧基化化合物
Cithrol A、ML、MO和MS 乙氧基化脂肪醇
Cithrol，其他 甘醇和甘油醚
Crodamine 氧化三烃基铵(Aminoxyde)
Crodet 乙氧基化脂肪酸
Dehydol 乙氧基化脂肪醇
Dehydrophen 乙氧基化烷基酚
Dehypon 乙氧基化脂肪醇，特别是例如具有封端端基
Dobanol 乙氧基化脂肪醇
Dowfax 基于二苯基氧的磺酸盐
Elfan 各种硫酸盐和磺酸盐
Emal 醇和乙氧基化醇的硫酸盐
Emcol 各种内含物
Empicol 醇和乙氧基化醇的硫酸盐，烷基醚羧酸盐
Empilan 烷醇酰胺和各种乙氧基化化合物
Empimin 硫酸盐和磺基琥珀酸酯盐
Emulan 各种乙氧基化化合物
Emulgante 乙氧基化C16-C18醇
Emulson 各种内含物
Ethylan 主要为乙氧基化化合物
Eumulgin 各种乙氧基化化合物
Findet 各种乙氧基化化合物
Fluorad 氟碳基表面活性剂
Genapol 乙氧基化脂肪醇
Geropon 主要为磺基琥珀酸酯盐和牛磺酸盐
Glucopon 基于糖的表面活性剂
Hamposyl <i>N</i>-酰基肌氨酸盐
Hostapur α烯烃磺酸盐和石油磺酸盐
Iconol 各种乙氧基化化合物
Igepal 各种乙氧基化化合物
Imbentin 乙氧基化烷基酚
Lialet 乙氧基化脂肪醇
Lipolan α烯烃磺酸盐
Lorodac 乙氧基化脂肪醇
Lutensol 各种乙氧基化化合物
Mackam 两性化合物
Macol 各种乙氧基化化合物
Manro 硫酸盐、磺酸盐和烷醇酰胺
Marlipal 乙氧基化脂肪醇
Marlophen NP 乙氧基化壬基酚
Miranol 咪唑啉
Mirataine 甜菜碱
Monamid 烷醇酰胺
Montane 失水山梨醇衍生物
Myverol 单酸甘油酯
Neodol 乙氧基化脂肪醇
Newcol 各种内含物
Nikkol 各种内含物
Ninol 烷醇酰胺
Nissan Nonion 各种乙氧基化化合物
Trydet 乙氧基化脂肪酸和酯
Trylon 乙氧基化脂肪醇和油
Tween 乙氧基化失水山梨醇酯
Ufarol 脂肪醇和乙氧基化脂肪醇的烷基苯磺酸盐和硫酸盐
Ufaryl 烷基苯磺酸盐
Ufasan 烷基苯磺酸盐
Ungerol 乙氧基化脂肪醇的硫酸盐
Varamide 烷醇酰胺
Variquat 季铵表面活性剂
Volpo 乙氧基化脂肪醇
Witcamide 烷醇酰胺
Witconate 烷芳基磺酸盐
Witconol 甘醇和甘油酯
Ninol 烷醇酰胺
Nissan Nonion 各种乙氧基化化合物
在一个实施例中，初始溶液可含有固体颗粒，例如有机和/或无机固体颗粒，如SiO2、TiO2、ZrO2、CuO、ZnO或Ag，优选具有小于平均纤维直径的粒径。
优选初始溶液除了溶剂、至少一种聚合物、表面活性剂和任选存在的增塑剂和任选存在的固体颗粒以外不具有另外的成分。
在溶液喷吹纺丝中，初始溶液通过设备的至少一个第一输出喷嘴流出。同时工艺气体通过至少一个第二输出喷嘴流出。至少一个第二输出喷嘴被分配至每个第一输出喷嘴。流出的工艺气体以高速度排出。由此，从第一排出开口排出的初始溶液被工艺气体夹带或带着引导。
优选在0.1至1000 psi、优选5至80 psi且更优选10至60 psi的压力下将工艺气体供应到至少一个第二输出喷嘴。
在一个实施例中，空气或压缩空气可用作工艺气体。可在10至80 psi的压力下将空气供应到至少一个第二输出喷嘴。
初始溶液可经泵设备供应到至少一个第一输出喷嘴。计量泵，例如齿轮泵，偏心螺旋泵，往复式活塞泵，软管泵，隔膜泵或另一种容积式泵可用作泵设备。
恰好一个第二输出喷嘴可被分配至每个第一输出喷嘴。在这种实施例中，第二输出喷嘴可部分或完全包围第一输出喷嘴，优选呈环形。在另一个实施例中，至少两个第二输出喷嘴被分配至每个第一输出喷嘴。第二输出喷嘴可围绕第一输出喷嘴的圆周均匀分布或布置。此外，可使用输出喷嘴的线性装置。
由至少一个第一输出喷嘴限定的排出方向和由分配的至少一个第二输出喷嘴限定的排出方向可彼此平行地定向。对此替代地，还可行的是，至少一个第二输出喷嘴的排出方向相对于分配的至少一个第一输出喷嘴的排出方向倾斜。
通过排出的工艺气体，至少在几毫米、例如0至100 mm或0.5至20 mm或1至5 mm的距离上形成初始溶液的液体射流。这种液体射流被工艺气体带着引导或运输。在初始溶液以朝向收集器的方向运输期间，所含溶剂和/或所含表面活性剂优选大致完全、例如至少85%、或至少90%、或至少95%、或至少99%蒸发。由此，初始溶液中含有的聚合物固化，即不再溶解于溶剂中。由此生成的固体纤维在收集器上被收集。
至少一个输出喷嘴与收集器的喷嘴-收集器-距离为优选至少20 cm且更优选至少25 cm。在一个实施例中，喷嘴-收集器-距离可为约30至70 cm。优选地，喷嘴-收集器-距离小于200 cm，且更优选小于100 cm。
优选溶剂和/或表面活性剂的沸点如此低，使得溶剂和/或表面活性剂在从至少一个第一输出喷嘴排出后蒸发。
工艺气体可对排出的溶液产生聚焦和/或集中的作用。排出的初始溶液的液体射流的形成可受工艺参数的选择影响，所述工艺参数例如初始溶液的组成、和/或初始溶液的温度、和/或工艺气体的温度、和/或环境温度、和/或输出喷嘴装置的温度、和/或工艺气体的速度、和/或所用工艺气体的化学组成、和/或收集器处布置的抽吸设备的抽吸功率。
所生产纤维的纤维直径通常为至少一个第一输出开口的开口直径的二十分之一至千分之一。纤维直径小于从至少一个第一排出开口排出的液体射流的直径。纤维直径相对于排出的液体射流直径的减小可由工艺参数、例如排出的工艺气体的速度来实现和设定。例如，如果工艺气体的排出速度升高，液体射流某种程度上可以说沿着其路径(Bahn)被拉伸，使得其直径减小。另外，溶剂和/或表面活性剂蒸发，使得在从至少一个第一输出喷嘴排出后液体体积也减小。
使用溶液喷吹纺丝，例如可以例如0.2至1 mm的至少一个第一输出喷嘴的直径来生产微米或亚微米或纳米范围的纤维。在一个实施例中，所生产的纤维具有约50纳米至3微米的平均直径。
在一个实施方案中，工艺气体可以0℃至100℃、优选10℃至90℃且更优选20℃至80℃的温度供应到至少一个第二输出喷嘴(21)。
在纤维生产之后，进行纤维的后处理可为有利的，例如通过用高能辐射如UV光的照射、和/或热处理、和/或等离子体/电晕处理、和/或化学处理、和/或另外的用以交联的处理。由于这种后处理，可以获得非水溶性的纤维。这种后处理可简单且成本有利地进行。
只要未以其他方式给出，在本说明书中给出的所有范围(“从...至...”)应理解为包括所给出的范围极值。
本发明的有益实施方案由从属权利要求、说明书以及附图得出。在下文中，参考附图详细说明本发明的优选实施例。附图显示出：
图1是用于借助溶液喷吹纺丝生产纤维的设备的类似方块图的示意图示，
图2和3分别是不同输出喷嘴装置的示意性原理图示，在输出喷嘴的俯视图中各自具有第一输出喷嘴和至少一个分配的第二输出喷嘴，
图4和5是在输出喷嘴的俯视图中多个第一和第二输出喷嘴的不同线性输出喷嘴装置的示意性原理图示，
图6和7分别是输出喷嘴装置的实施例的示意性截面图，各自具有至少一个第一输出喷嘴和至少一个分配的第二输出喷嘴，以及
图8是所生产纤维的实施例的高度示意性图示。
图1示出用于执行溶液喷吹纺丝方法的设备10。设备10具有用于提供初始溶液A的储备容器11。初始溶液A借助泵设备12输送至纺丝喷嘴设备14的溶液流体连接部13。
另外，纺丝喷嘴设备14具有工艺气体连接部15，压缩的工艺气体G借助工艺气体连接部15被供应到纺丝喷嘴设备14。工艺气体G可由例如空气或压缩空气形成。其可从蓄压器16中提取。替代地，代替蓄压器16，也可存在压缩机或者这一类的，以便从环境中抽吸空气并提供压缩空气作为工艺气体G。工艺气体G还可为另一种气体，如氮气、氦气或氢气。
纺丝喷嘴设备14具有至少一个第一输出喷嘴20。至少一个第二输出喷嘴21被分配至每个第一输出喷嘴20。如果存在多个第一输出喷嘴20，则它们可具有不同定向的排出或放射方向，如图1中示意性示出的。
至少一个第一输出喷嘴20与溶液流体连接部13流体连接。至少一个第二输出喷嘴21与工艺气体连接部15流体连接。因此，初始溶液A通过至少一个第一输出喷嘴20排出，并且工艺气体G通过至少一个第二输出喷嘴21排出。
与初始溶液A同时排出的工艺气体G夹带初始溶液A，并且将其从纺丝喷嘴设备14在朝向收集器22的方向上输送走。由于工艺气体G的高速度，在相应第一输出喷嘴20的出口上方形成初始溶液A的一个或更多个液体射流23。在朝向收集器22的更远路线中，初始溶液A中含有的溶剂和任选的初始溶液A的另外的液体成分蒸发，使得在收集器22处收集的固体纤维24形成。
收集器22可具有可移动构件，例如经由传动辊25移动的移动式输送带。在所示出实施例的改变中，还可将收集器22实施为固定不动、静止的。
收集器22优选可透气，并且可例如由栅格状或网眼形支承件、如细网眼的网形成。在收集器22相对于纺丝喷嘴设备14的侧面可存在抽吸设备26。抽吸设备26可对此布置成通过抽吸空气流，使在纺丝喷嘴设备14与收集器22之间形成的纤维24朝向收集器22移动。
至少一个第一输出喷嘴20与收集器22之间和/或至少一个第二输出喷嘴21与收集器22之间的喷嘴-收集器-距离z为20 cm或25 cm。在示出的实施例中，喷嘴-收集器-距离z可为约30至70 cm。优选地，喷嘴-收集器-距离z小于200 cm，且更优选小于100 cm。
在图2至7中示意性地例示纺丝喷嘴设备14的输出喷嘴装置30的不同构型。纺丝喷嘴设备14可具有所示出的输出喷嘴装置30中的一种或更多种。这些可在纺丝喷嘴设备14处彼此平行或倾斜地布置或定向。每个输出喷嘴装置30具有至少一个且例如恰好一个第一输出喷嘴20用于初始溶液A，和至少一个分配的第二输出喷嘴21用于工艺气体G。
在图2中示出的实施例中，输出喷嘴装置30具有恰好一个第一输出喷嘴20和恰好一个分配的第二输出喷嘴21。第一输出喷嘴20被布置在环形闭合的第二输出喷嘴21的中心中，在该实施例中，第二输出喷嘴21同轴完全包围第一输出喷嘴20。
在图3中所示的实施例中，输出喷嘴组30根据实施例具有恰好一个第一输出喷嘴20和邻近其布置的多个分配的第二输出喷嘴21、例如四个第二输出喷嘴21。第二输出喷嘴21的数量可改变，其中存在至少两个第二输出喷嘴21。第二输出喷嘴21优选均匀地分布在围绕第一输出喷嘴20的圆周方向上布置。第二输出喷嘴还可具有弯弧槽形，并且在第一输出喷嘴20的圆周方向上部分包围第一输出喷嘴20。
大体而言，可任意选择输出喷嘴20、21的截面形式。根据实施例，分别示出了圆形或圆环形截面。此外，可提供其他多边形或者槽形直或曲截面轮廓，特别是对于每个输出喷嘴组30的至少一个第二输出喷嘴21。
图4和5仅以举例方式示出输出喷嘴20、21可在线性装置中以一行或更多行并排布置。
在图6和7中示出，一个输出喷嘴组30的输出喷嘴20、21的点划线图示的中心纵向轴可彼此平行定向(图6)，或替代地可相对彼此倾斜地定向(图7)。在图7中示意性示出的实施例中，至少一个第二输出喷嘴21的工艺气体G的输出方向相对初始溶液A的排出方向倾斜，根据实施例是这样的，使得工艺气体G在几个圆周位置处分别与第一输出喷嘴20的中心纵向轴或排出方向倾斜地定向。
至少一个第一输出喷嘴20的出口与至少一个分配的第二输出喷嘴21的出口有距离且优选在工艺气体流的下游的方式来布置。距离可例如为0.5至20 mm、或1至10 mm、或1至5 mm、或2至3 mm。
根据图6和7的排出方向的定向可被提供用于图2的输出喷嘴组30以及图3的输出喷嘴组30。
为了形成初始溶液A，将至少一种且优选恰好一种水溶性聚合物(纤维24应由该水溶性聚合物形成)溶解于溶剂中、且根据实施例溶解于水中。初始溶液另外含有至少一种表面活性剂。此外，针对初始溶液A的至少一种聚合物，初始溶液A中可含有增塑剂。聚合物可以固体形式，例如作为粉末、以小球或丸粒或者这一类的形式溶解于充当溶剂的初始溶液A的水中。
初始溶液A中至少一种水溶性聚合物的浓度可为1重量%至70重量%、优选5重量%至50重量%、更优选10重量%至40重量%。如果增塑剂被用于至少一种聚合物，则浓度的数据指的是包括增塑剂的至少一种聚合物的总和。
在优选实施例中，初始溶液中水初始溶液的浓度为30重量%至99重量%、优选50重量%至95重量%且更优选60重量%至90重量%。
在实施例中，初始溶液A中表面活性剂的浓度为0.001重量%至50重量%、优选0.01重量%至5重量%且更优选0.1重量%至1.5重量%。
工艺气体G可以至多1000 psi的压力、优选以5至80 psi的压力在工艺气体连接部13处供应。在空气被用作工艺气体G时，压力可在10至60 psi的范围内。在供应到纺丝喷嘴设备14时，工艺气体G具有0℃至100℃、优选10℃至90℃且更优选20℃至80℃范围内的温度。根据实施例，在供应到纺丝喷嘴设备14时工艺气体G的工艺气体温度高于环境温度、例如室温，并且可在35℃至70℃的范围内。
由此在所述方法中获得了由聚合物链形成的纤维24，即在纺丝喷嘴设备14与收集器22之间的路线上溶剂(在此为水)和/或至少一种表面活性剂完全或至少部分地蒸发。即，溶剂和/或表面活性剂蒸发至少85%、或至少90%、或至少95%、或至少99%。
在所述方法中，在使用设备10的情况下，形成纤维24。在收集器22上生产纤维24的纤维网，其优选具有在微米范围、亚微米范围或纳米范围内的纤维直径。纤维24大致由初始溶液A中存在的聚合物、任选另外由用于至少一种聚合物的增塑剂组成。
生产的纤维24优选具有至少100:1、优选至少500:1、更优选至少1000:1且仍更优选至少10000:1的长度L与平均厚度D之比。优选纤维24具有至少1 mm、优选至少3 mm且更优选至少5 mm的长度L。
下文给出实施例1至4，其描述初始溶液A的可能组成和设备10的特征。
实施例1：
为了生产聚合物溶液，将10重量%的聚乙烯醇粉末(具有130000 u的分子量)溶解于蒸馏水(88重量%)中，并且添加2重量%的表面活性剂聚氧乙烯(23)十二烷基醚(以商品名Brij-35已知)。借助溶液喷吹纺丝方法由聚合物溶液生产细纤维24。在使用压缩空气作为工艺气体G的情况下，用10 psi的压力将其供应到至少一个第二输出喷嘴21，来执行所述方法。至少一个第一输出喷嘴20具有0.6 mm的直径(在排出开口处)。至少一个第一输出喷嘴20与收集器22之间的距离为65 cm。利用这种方法生产的纤维24具有50至400 nm范围内的直径的纤维直径。所生产纤维24的直径的平均值为200 nm。
实施例2：
由溶解于以87重量%存在于初始溶液A中的蒸馏水中的12重量%聚乙烯醇(分子量130000 u)生产聚合物溶液。初始溶液A包含1重量%异丙醇。使用压缩空气作为工艺气体G，在20 psi的压力下将其供应到至少一个第二输出喷嘴21，来执行所述方法。至少一个第一输出喷嘴20具有0.6 mm的直径(在排出开口处)。至少一个第一输出喷嘴20与收集器22之间的距离为65 cm。利用这种方法生产的纤维24具有100至450 nm范围内的纤维直径。所生产纤维24的直径的平均值为240 nm。
实施例3：
将10重量%聚乙烯醇(分子量130000 u)和2重量%聚乙烯甲醚溶解于87重量%水中。初始溶液A还含有1重量%异丙醇。使用压缩空气作为工艺气体G，以20 psi的压力将其供应到至少一个第二输出喷嘴21，来执行所述方法。至少一个第一输出喷嘴20具有0.8 mm的直径(在排出开口处)。至少一个第一输出喷嘴20与收集器22之间的距离为65 cm。利用这种方法生产的纤维24具有100至500 nm范围内的纤维直径。所生产纤维24的直径的平均值为250 nm。
实施例4：
将3重量%的聚氧化乙烯(分子量600.000 u)溶解于96重量%的蒸馏水中。初始溶液A还含有2重量%异丙醇。使用压缩空气作为工艺气体G，在40 psi的压力下将其供应到至少一个第二输出喷嘴21，来执行所述方法。至少一个第一输出喷嘴具有0.6 mm的直径。至少一个第一输出喷嘴20与收集器22之间的距离为65 cm。利用这种方法生产的纤维24具有100至500nm范围内的纤维直径。所生产纤维24的直径的平均值为250 nm。
上述四个实施例或总体而言，根据本发明的纺丝方法可通过使用另外和/或替代的表面活性剂来进一步优化。例如，可使用在说明书开始处给出的表中包含的每种表面活性剂和/或聚合物。
进一步具体的实施例特别地由对在说明书中给出范围内的初始溶液A的成分的组成的选择得出。
在实施例1至4中给出的设备10的特征还可各自用于初始溶液A的其他组成。
本发明涉及初始溶液A在借助所谓的溶液喷吹纺丝来生产纤维用于纤维网的方法中的用途。水用作初始溶液A的溶剂。至少一种水溶性聚合物且优选恰好一种水溶性聚合物溶解于初始溶液A的水中。初始溶液A另外含有至少一种表面活性剂且任选含有针对各至少一种所用聚合物的增塑剂。借助该初始溶液A，可以通过溶液喷吹纺丝不污染环境地生产纤维24。
附图标记列表：
10 设备
11 储备容器
12 泵设备
13 溶液流体连接部
14 纺丝喷嘴装置
15 工艺气体连接部
16 蓄压器
20 第一输出喷嘴
21 第二输出喷嘴
22 收集器
23 液体射流
24 纤维
25 传动辊
26 抽吸设备
30 输出喷嘴组
A 初始溶液
D 纤维的厚度
G 工艺气体
L 纤维的长度
z 喷嘴-收集器-距离

Claims (25)

1.初始溶液(A)在通过溶液喷吹纺丝来生产纤维和非织造织物(24)的方法中的用途，
其中水用作所述初始溶液(A)的溶剂，
其中至少一种水溶性聚合物溶解于所述初始溶液(A)中，
并且其中所述初始溶液(A)含有至少一种表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)仅含有水作为溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)仅含有水溶性聚合物。
4.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于至少一种水溶性聚合物为聚乙烯醇、和/或聚乙烯甲醚、和/或聚氧化乙烯、和/或聚乙烯吡咯烷酮、和/或聚乙二醇、和/或聚丙烯酸、和/或聚丙烯酰胺。
5.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中水的浓度为30重量%至99重量%。
6.根据权利要求5所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中水的浓度为50重量%至95重量%。
7.根据权利要求6所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中水的浓度为60重量%至90重量%。
8.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种水溶性聚合物的浓度为1重量%至70重量%。
9.根据权利要求8所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种水溶性聚合物的浓度为5重量%至50重量%。
10.根据权利要求8所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种水溶性聚合物的浓度为10重量%至40重量%。
11.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种表面活性剂的浓度为0.001重量%至50重量%。
12.根据权利要求11所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种表面活性剂的浓度为0.01重量%至5重量%。
13.根据权利要求12所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)中所述至少一种表面活性剂的浓度为0.1重量%至1.5重量%。
14.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于所述至少一种表面活性剂具有在所述溶液喷吹纺丝期间至少部分蒸发的特性。
15.根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液的用途，其特征在于所述初始溶液(A)含有固体颗粒。
16.在使用根据前述权利要求中任何项所述的初始溶液(A)的情况下借助溶液喷吹纺丝来生产纤维(24)的方法，所述方法包括以下步骤：
-从至少一个第一输出喷嘴(20)流出所述初始溶液(A)，
-在流出所述初始溶液(A)的同时，从邻近于所述至少一个第一输出喷嘴(20)布置的至少一个第二输出喷嘴(21)流出工艺气体(G)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述方法用于生产微纤维和/或亚微纤维和/或纳米纤维以及由其形成的非织造织物。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)在0.1至100 psi的压力下被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)在5至80 psi的压力下被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)在10至60 psi的压力下被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)。
21.根据权利要求16至20中任何项所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)，其中所述工艺气体(G)具有0℃至100℃的温度。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)，其中所述工艺气体(G)具有10℃至90℃的温度。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于所述工艺气体(G)被供应到所述至少一个第二输出喷嘴(21)，其中所述工艺气体(G)具有20℃至80℃的温度。
24.根据权利要求16至23中任何项所述的方法，其特征在于在从所述至少一个第一输出喷嘴(20)排出之后，所述初始溶液(A)中的溶剂至少部分或很大部分蒸发。
25.用根据权利要求16至24中任何项所述的方法生产的非织造织物。
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