WO2021224115A1 - Filter on the basis of a nonwoven composite material - Google Patents

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WO2021224115A1 PCT/EP2021/061335 EP2021061335W WO2021224115A1 WO 2021224115 A1 WO2021224115 A1 WO 2021224115A1 EP 2021061335 W EP2021061335 W EP 2021061335W WO 2021224115 A1 WO2021224115 A1 WO 2021224115A1
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Juergen Ahlers
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Abstract

The invention relates to a filter on the basis of a nonwoven composite material and to a method for producing such a nonwoven composite material by electrospinning. The invention further relates to the use of such a filter for filtering gases or liquids.

Description

Filter auf Basis eines Vliesverbundes Filter based on a fleece composite
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filter auf Basis eines Verbundes aus einem Vlies und einer Trägerschicht (Vliesverbund). Vliese sind vielfach beschrieben und werden für sehr unter schiedliche Anwendungsbereiche eingesetzt. Eine besondere Herausforderung besteht dabei darin mechanisch stabile Filter mit geeigneter Filtereigenschaft herzustellen. The present invention relates to a filter based on a composite of a fleece and a carrier layer (fleece composite). Nonwovens have been described many times and are used for a wide variety of applications. A particular challenge is to manufacture mechanically stable filters with suitable filter properties.
Ein luftdurchlässiger Flächenfilter wird beispielsweise in der DE 102018 100935 A1, der WO2019 / 058292 oder auch der US 2005 / 0235619 beschreiben. In der US 2019 / 0160404 wird ein Fließverbund u.a. auf der Basis von Polymeren, u.a. auch thermoplastischem Po lyurethan, mittels Elektrospinnverfahren beschrieben, wobei zwei Polymere mit unterschiedli chem Schmelzpunkt für das feinporigere Fließ verwendet werden. Auch in der KR 2017120821 A wird thematisiert, wie ein Polymervlies mittels Elektrospinnen auf einem Trennpapier erzeugt, auf ein erstes Polyurethan-Basismaterial übertragen und dann mit diesem und einem weiteren Polyurethan-Basismaterial durch Wärmeeinwirkung verbunden wird. Ähnlich wird in der KR 2017120807 A auf einem Polyurethan-Basismaterial beidseitig jeweils ein Polymervlies aufge bracht. In beiden Schriften werden keine Angaben zur Natur des Polyurethan-Basismaterials gemacht und für die Vliesschicht werden diverse Polymere beschrieben. Vergleichbar werden in der KR 2017120818 A jeweils zwei Polymervliese mittels Elektrospinnen auf Trennpapier er zeugt und dann durch Wärmeeinwirkung mit einem Polyurethan-Basismaterial verbunden. Nachträgliches Verschweißen einzelner Schichten wie in den oben genannten koreanischen Schriften führt dazu, dass die Mikro-/Nanostrukturen der einzelnen Schichten so zerstört wer den, dass die gewünschten Eigenschaften -beispielsweise die Gasdurchlässigkeit- im ver schweißten Verbund einerseits nicht mehr ausreichend gewährleistet werden, es andererseits zu Brüchen in dem Verbund kommen kann. An air-permeable surface filter is described, for example, in DE 102018 100935 A1, WO2019 / 058292 or also US 2005/0235619. US 2019/0160404 describes a flow composite based on polymers, including thermoplastic polyurethane, using an electrospinning process, whereby two polymers with different melting points are used for the finer-pored flow. KR 2017120821 A also addresses how a polymer fleece is generated on a release paper by means of electrospinning, transferred to a first polyurethane base material and then connected to this and another polyurethane base material by the action of heat. Similarly, in KR 2017120807 A, a polymer fleece is applied to both sides of a polyurethane base material. Neither of these documents provides any information on the nature of the polyurethane base material, and various polymers are described for the fleece layer. Similarly, in KR 2017120818 A, two polymer fleeces are produced using electrospinning on release paper and then connected to a polyurethane base material by the action of heat. Subsequent welding of individual layers, as in the above-mentioned Korean documents, results in the micro / nanostructures of the individual layers being destroyed in such a way that the desired properties - for example gas permeability - are no longer sufficiently guaranteed in the welded composite on the one hand, and on the other breaks in the composite can occur.
Elektrospinnvliese sind interessant, da sich damit auch enge Porendurchmesser hersteilen las sen. Nachteilig ist allerdings, dass diese Elektrospinnvliese allein keine ausreichende Festigkeit bieten, um in Filtern eingesetzt zu werden. Electrospun nonwovens are interesting because they can also be used to produce narrow pore diameters. However, it is disadvantageous that these electrospun nonwovens alone do not offer sufficient strength to be used in filters.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Filters, welcher ein fach hergestellt werden kann und bei dem sich die Porendurchmesser des Filters leicht einstel len lassen. The object of the present invention was therefore to provide a filter which can be easily manufactured and in which the pore diameter of the filter can be easily adjusted.
Diese Aufgabe wurde gelöst mit dem Filter, enthaltend einen Vliesverbund gemäß Anspruch 1. Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Filters. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Vliesverbund, erhalten oder erhältlich nach diesem Verfah ren sowie die Verwendung eines derartigen Vliesverbundes für die Herstellung eines Filters. This object was achieved with the filter containing a nonwoven composite according to claim 1. Another object of this invention is a method for producing the filter. Of The invention further relates to a nonwoven composite obtained or obtainable according to this method and the use of such a nonwoven composite for the production of a filter.
Filter mit Vliesverbund Filter with fleece composite
Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist ein Filter enthaltend einen Vliesverbund, umfas send i) eine erste Schicht, bevorzugt einer Vliesschicht, umfassend Stränge, bevorzugt Fasern aus einem ersten Polymer, bevorzugt aufweisend Maschen mit einer Maschenweite im Bereich von 5 mhi bis 1 mm, ii) eine zweite Vliesschicht, aufgebracht auf der ersten Vliesschicht, umfassend Fasern aus einem zweiten Polymer, bevorzugt aufweisend Maschen mit einer Maschenweite von we niger als 100 mhi, bevorzugt weniger als 50 mhi, bevorzugt weniger als 20 mhi, wobei die Fasern der zweiten Vliesschicht zumindest teilweise in direktem Kontakt mit den Fa sern der ersten Schicht, bevorzugt der ersten Vliesschicht stehen, sowie die Maschenöffnungen der ersten Schicht zumindest teilweise überdecken, und wobei die Stränge bzw. Fasern der ers ten Schicht mit den Fasern der zweiten Vliesschicht im Kontaktbereich zumindest teilweise mit einander verbunden sind. A first embodiment of the invention is a filter containing a nonwoven composite, comprising i) a first layer, preferably a nonwoven layer, comprising strands, preferably fibers from a first polymer, preferably having meshes with a mesh size in the range from 5 mhi to 1 mm, ii ) a second non-woven layer, applied to the first non-woven layer, comprising fibers made of a second polymer, preferably having meshes with a mesh size of less than 100 mhi, preferably less than 50 mhi, preferably less than 20 mhi, the fibers of the second non-woven layer at least partially in direct contact with the fibers of the first layer, preferably the first fleece layer, and at least partially cover the mesh openings of the first layer, and the strands or fibers of the first layer with the fibers of the second fleece layer in the contact area at least partially are connected to each other.
In anderen bevorzugten Ausführungsformen ist die Maschenweite der zweiten Vliesschicht 0,05 mhi bis 20 mhi, weiter bevorzugt im Bereich von 0,2 mhi bis 10 mhi, und besonders bevorzugt im, Bereich 0,1 mhi bis 5 mhi. In other preferred embodiments, the mesh size of the second nonwoven layer is 0.05 mhi to 20 mhi, more preferably in the range from 0.2 mhi to 10 mhi, and particularly preferably in the range 0.1 mhi to 5 mhi.
Maschenweiten von weniger als 100 mhi in der zweiten Vliesschicht sind besonders geeignet Feuchtigkeitströpfchen aus Medien, bevorzugt von Gasen, insbesondere der Luft, zu entfernen. Maschenweiten von weniger als 5 mhi sind insbesondere geeignet, um Mikroorganismen in Ae rosolen aus Medien zu entfernen. Mit Maschenweiten von weniger als 0,3 mhi können auch z.B. Viren aus Medien entfernt werden. Mesh sizes of less than 100 mhi in the second fleece layer are particularly suitable for removing moisture droplets from media, preferably from gases, in particular from air. Mesh sizes of less than 5 mhi are particularly suitable for removing microorganisms in aerosols from media. With a mesh size of less than 0.3 mhi, viruses can also be removed from media, for example.
Verbunden heißt, dass die Stränge der ersten Schicht mit den Fasern der zweiten Vliesschicht verschlungen, verklebt oder verschweißt sind, bevorzugt verklebt oder verschweißt, und beson ders bevorzugt verschweißt. Connected means that the strands of the first layer are intertwined, glued or welded with the fibers of the second nonwoven layer, preferably glued or welded, and particularly preferably welded.
Unter einem Filter wird eine Vorrichtung verstanden, die in einen Medienstrom eingebracht wer den kann, um diesen zu filtern. Filtern bedeutet insbesondere ungewünschte Bestandteile des Mediums mit dem Vliesverbund des Filters vom Durchdringen des Filters abzuhalten. Bevor zugte Medien, die mit dem Filter gefiltert werden, sind Gase oder Flüssigkeiten. In einer bevor zugten Ausführungsform ist das Medium Luft. Der Filter weist neben dem Vliesverbund geeig nete Vorrichtungen und/oder Ausgestaltungen auf, die es ermöglichen den Filter in dem ent sprechenden Medienstrom so zu fixieren, dass die primär durch den Vliesverbund erbrachte Fil terleistung gewährleistet wird. A filter is understood to mean a device that can be introduced into a media flow in order to filter it. Filtering means in particular unwanted components of the To prevent the medium from penetrating the filter with the fleece composite of the filter. Preferred media that are filtered with the filter are gases or liquids. In a preferred embodiment, the medium is air. In addition to the fleece composite, the filter has suitable devices and / or configurations that enable the filter to be fixed in the corresponding media flow in such a way that the filter performance primarily provided by the fleece composite is guaranteed.
Überraschenderweise weist ein Filter mit dem Vliesverbund gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe mechanische Festigkeit auf, hat gute Filtereigenschaften und eine gute Balance aus gezielt einstellbarem Filtervermögen und hoher Mediendurchlässigkeit. Surprisingly, a filter with the nonwoven composite has good mechanical properties, in particular high mechanical strength, has good filter properties and a good balance between specifically adjustable filtering capacity and high media permeability.
Ein „Vlies“ bzw. eine „Vliesschicht“ meint ein nicht-gewebtes Flächengebilde, das ganz oder zu einem wesentlichen Teil, d.h. bevorzugt zu mehr als 90 Gewichts-% aus Fasern besteht, weiter bevorzugt zu mehr als 95 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu mehr als 97 Gewichts-%, und be sonders bevorzugt zu mehr als 99 Gewichts-%. Unter „Faser“ wird bevorzugt eine Spinnfaser die aus einem Extrusionsprozess oder aus einem Elektrospinnverfahren hervorgegangen ist, verstanden. Fasern werden auch als Filamente bezeichnet. Fasern haben bevorzugt einen Schlankheitsgrad, d.h. ein Verhältnis von Faserlänge in mm zu Faserdurchmesser in mm von mindestens 300. A “fleece” or a “fleece layer” means a non-woven fabric that consists entirely or to a substantial extent, ie preferably more than 90% by weight, more preferably more than 95% by weight, more preferably to more than 97% by weight, and particularly preferably to more than 99% by weight. “Fiber” is preferably understood to mean a staple fiber that has emerged from an extrusion process or from an electrospinning process. Fibers are also known as filaments. Fibers preferably have a degree of slenderness, i.e. a ratio of fiber length in mm to fiber diameter in mm of at least 300.
Verbundarten der Fasern untereinander im Vlies sind Verschlingung, die Kohäsion, die Adhä sion, die Verschmelzung, die Verklebung oder Kombinationen dieser Verbundarten. Bevorzugt sind Verschmelzung oder Verklebung. Die Fasern im Vlies sind strukturiert oder zufällig ange ordnet, bevorzugt zufällig. Types of interconnection of the fibers in the fleece are entanglement, cohesion, adhesion, fusion, gluing or combinations of these types of interconnection. Fusion or gluing are preferred. The fibers in the fleece are structured or randomly arranged, preferably randomly.
„Vliesverbund“ meint einen mehrschichtigen Verbund, in dem ein oder mehrere Vliese enthalten sind. Der erfindungsgemäße Vliesverbund, umfasst zumindest eine erste Schicht und zumin dest eine zweite, auf der ersten Schicht aufgebrachte Vliesschicht. Die erste Schicht, wie auch die zweite Vliesschicht ist so beschaffen, dass sie für das zu filternde Medium durchgängig sind. D.h. die Schichten des Filters weisen Öffnungen auf, die von Strängen, bevorzugt von Fä den begrenzt werden. In bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Schicht ein Flächenge bilde mit sich kreuzenden Strängen, bevorzugt sich kreuzenden Fäden, weiter bevorzugt ausge wählt aus Gitter, Gewebe, Gewirke oder Vlies. In bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Vliesschicht als Trägerschicht ausgebildet. Diese Trägerschicht ist so ausgestaltet, dass sie der zweiten Vliesschicht ausreichend mechanische Festigkeit verleiht, um den entsprechenden Me dienstrom filtern zu können. Je nach dem verwendeten Medium, kann es erforderlich sein, dass die Trägerschicht von weiteren Trägerschichten so unterstützt wird, dass der Vliesverbund im Medium stabil bleibt. Diese weiteren Stützschichten sind bevorzugt wiederum Flächengebilde mit Öffnungen, die von Strängen begrenzt werden, bevorzugt ausgewählt aus Gitter, Gewebe, Gewirke oder Vlies. Die Schichtdicke und Materialeigenschaften und Ausgestaltung der Träger schicht oder der Trägerschichten passt der Fachmann den Belastungsverhältnissen im Filter an. “Fleece composite” means a multilayer composite that contains one or more fleeces. The fleece composite according to the invention comprises at least one first layer and at least one second fleece layer applied to the first layer. The first layer, as well as the second fleece layer, is designed in such a way that the medium to be filtered is permeable. That is to say, the layers of the filter have openings which are delimited by strands, preferably by threads. In preferred embodiments, the first layer is a flat structure with intersecting strands, preferably intersecting threads, more preferably selected from a grid, woven fabric, knitted fabric or fleece. In preferred embodiments, the first nonwoven layer is designed as a carrier layer. This carrier layer is designed in such a way that it gives the second nonwoven layer sufficient mechanical strength to be able to filter the corresponding media flow. Depending on the medium used, it may be necessary for the carrier layer to be supported by further carrier layers in such a way that the fleece composite remains stable in the medium. These further support layers are again preferably flat structures with openings that are delimited by strands, preferably selected from lattice, fabric, Knitted fabrics or fleece. The person skilled in the art adapts the layer thickness and material properties and configuration of the carrier layer or carrier layers to the load conditions in the filter.
Eine „Masche“ ist eine Öffnung in dem Flächengebilde, bevorzugt dem Vlies, die von den Strän gen des Flächengebildes, in bevorzugten Ausführungsformen von den Fasern, des Flächenge bildes, bevorzugt des Vlieses begrenzt wird. Die „Maschenweite“ (w) ist der größte Abstand zwi schen zwei Strängen, in bevorzugten Ausführungsformen zwei Fasern, die diese Öffnung in dem Flächengebilde, bevorzugt dem Vlies begrenzen. Die Maschenweite wird bevorzugt mit ei nem Mikroskop bei 90 ° Aufsicht bestimmt. Zur Ermittlung der Maschenweite werden insgesamt 100 Maschenweiten von Öffnungen einer Schicht bestimmt und daraus der Durchschnitt ermit telt. Dabei werden von willkürlich durch die Aufsicht gelegten Geraden die Maschenweite je weils von mindestens 10 auf einer Gerade unmittelbar hintereinander liegender Öffnungen be stimmt. Dabei müssen die Geraden so gelegt werden, dass stets unterschiedliche Öffnungen zur Bestimmung der Maschenweit vermessen werden. A “mesh” is an opening in the fabric, preferably the fleece, which is delimited by the strands of the fabric, in preferred embodiments by the fibers, the fabric, preferably the fleece. The “mesh size” (w) is the greatest distance between two strands, in preferred embodiments two fibers, which delimit this opening in the fabric, preferably the fleece. The mesh size is preferably determined with a microscope with a 90 ° view. To determine the mesh size, a total of 100 mesh sizes of openings in a layer are determined and the average is determined therefrom. The mesh size of at least 10 openings located directly one behind the other on a straight line are determined by arbitrarily laid straight lines. The straight lines must be laid in such a way that different openings are always measured to determine the mesh size.
Die Verbindung der ersten Schicht und der zweiten Vliesschicht beruht bevorzugt auf dem Kalt schweißen. Beim Kaltschweißen werden die Fäden der Vliesschicht, bevorzugt auch die der ersten Schicht, mit einem Lösungsmittel angelöst. Das Lösungsmittel wird bevorzugt durch die im Elektrospinnprozess erzeugten lösungsmittelreichen Fäden eingebracht. Die durch das Lö sungsmittel erweichten Fäden verschmelzen bzw. verschweißen miteinander und das Lösemit tel wird dann entfernt oder es verdunstet. Erfindungsgemäß wird die zweite Vliesschicht unmit telbar mittels Elektrospinnen auf die erste Schicht aufgebracht. Elektrospinnen wird hier so ein gesetzt dass ein Kaltverschweißen erfolgt. In anderen bevorzugten Ausführungsformen werden weitere Vliesschichten, bevorzugt mittels des Elektrospinnens, auf den Vliesverbund, bevorzugt auf die Seite der zweiten Vliesschicht aufgebracht, die der ersten Vliesschicht abgewandt ist. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die erste Schicht und die zweite Vlies schicht unabhängig voneinander hergestellt und anschließend miteinander verbunden, bevor zugt mit dem Kaltschweißen. Das Kaltschweißen erfolgt bevorzugt bei Temperaturen im Be reich der Raumtemperatur (15 bis 30°C). Weiterhin erfolgt das Kaltschweißen bei Drücken im Bereich des Normaldrucks (ca. 1013 mbar), bevorzugt in einem Druckbereich von 0,6 bar bis 1 ,4 bar, weiter bevorzugt im Bereich von 0,8 bar bis 1 ,2 bar, besonders bevorzugt in einem Be reich von 0,9 bar bis 1 ,1 bar. The connection of the first layer and the second fleece layer is preferably based on cold welding. During cold welding, the threads of the fleece layer, preferably also those of the first layer, are loosened with a solvent. The solvent is preferably introduced through the solvent-rich threads produced in the electrospinning process. The threads softened by the solvent fuse or weld to one another and the Lösemit tel is then removed or it evaporates. According to the invention, the second nonwoven layer is applied directly to the first layer by means of electrospinning. Electrospinning is used here in such a way that cold welding takes place. In other preferred embodiments, further nonwoven layers are applied, preferably by means of electrospinning, to the nonwoven composite, preferably to the side of the second nonwoven layer which faces away from the first nonwoven layer. In another preferred embodiment, the first layer and the second nonwoven layer are produced independently of one another and then connected to one another before given to cold welding. Cold welding is preferably carried out at temperatures in the region of room temperature (15 to 30 ° C). Cold welding is also carried out at pressures in the range of normal pressure (approx. 1013 mbar), preferably in a pressure range from 0.6 bar to 1.4 bar, more preferably in the range from 0.8 bar to 1.2 bar, particularly preferably in a range from 0.9 bar to 1.1 bar.
Der Vorteil des Kaltverschweißens, insbesondere des Kaltverschweißens unter Zuhilfenahme des Elektrospinnens, liegt darin, dass die Vließe keiner thermischen Erhitzung ausgesetzt sind. Bei ähnlichen Verfahren aus dem S.d.T. werden die thermoplastischen Polymere der beiden Vliese soweit erhitzt, dass sie verschweißt werden können. Da die Vließe nur bis kurz unter die Schmelztemperatur aufgeschmolzen werden können, um ihre Form nicht zu verlieren, muss üb licherweise zudem Druck aufgewendet werden, z.B. über Walzen, um die zwei Vliese miteinan der zu verbinden. The advantage of cold welding, in particular cold welding with the aid of electrospinning, is that the nonwovens are not exposed to any thermal heating. In similar processes from the SdT, the thermoplastic polymers of the two Fleece heated to the point where it can be welded. Since the fleece can only be melted to just below the melting temperature in order not to lose its shape, pressure usually also has to be applied, for example via rollers, in order to connect the two fleeces with one another.
Der erfindungsgemäße Vorgang über Elektrospinnen ist ein deutlich einfacherer Prozess, da er weniger Verfahrensschritte umfasst. Dadurch ist auch die Gefahr das Vließ, insbesondere auch das mit der geringeren Maschenweite, zu zerstören, geringer. Durch weniger Verfahrensschritte ist naturgemäß auch der Eintrag von Verunreinigung geringer, was für Filter grundsätzlich von Vorteil ist. The electrospinning process according to the invention is a significantly simpler process since it comprises fewer process steps. This also reduces the risk of destroying the fleece, in particular that with the smaller mesh size. With fewer process steps, the introduction of contamination is naturally also lower, which is fundamentally an advantage for filters.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Vliesverbundes ist die zweite auf der ersten Vliesschicht direkt mittels Elektrospinnen aufgebracht oder aufbringbar. In weiter bevorzugten Ausführungsformen sind weitere Vliesschichten auf der zweiten Vliesschicht aufgebracht, be vorzugt mittels Elektrospinnen. Mehr als zwei Vliesschichten in dem Vliesverbund übereinan derzulegen hat den Vorteil, dass unterschiedliche große Partikel in unterschiedlichen Vlies schichten zurückgehalten werden. Die verschiedenen Vliesschichten können auf die entspre chende Partikelgröße ausgelegt werden. In the embodiment of the nonwoven composite according to the invention, the second layer is applied or can be applied directly to the first nonwoven layer by means of electrospinning. In further preferred embodiments, further fleece layers are applied to the second fleece layer, preferably by means of electrospinning. Laying more than two fleece layers on top of one another in the fleece composite has the advantage that particles of different sizes are retained in different fleece layers. The different fleece layers can be designed for the corresponding particle size.
Unter „Elektrospinnen“ versteht man die Herstellung von sehr dünnen Fasern mit einem Faser durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,05 pm bis 0,5 pm. Bevorzugt entstehen diese Fasern aus Polymerlösungen, Polymerschmelzen oder Po lymer-Reaktivsystemen, bevorzugt aus Polymerschmelzen oder -lösungen, besonders bevor zugt aus Polymerlösungen. Weiter bevorzugt entsteht das Vlies durch Anlegen eines elektri schen Feldes, bevorzugt bei Spannungen im Bereich von 5 kV bis 80 kV. Bevorzugt wird die Polymerlösung an mindestens einer Elektrode dosiert und durch das elektrische Feld von der Elektrode abgezogen und auf eine zweite Elektrode auf der das Vlies entsteht gezogen. Bevor zugt erfolgt die Dosierung mittels Drähten, welche auf einem Zylinder um die Zylinderachse an geordnet sind und durch eine Kreisbewegung des Zylinders um diese Achse, die bevorzugt pa rallel zur Oberfläche der Polymerlösung verläuft, regelmäßig in die Polymerlösung, auch Spinn lösung genannt, eintauchen, wobei sie mit der Lösung bedeckt werden. Da am Spinnlösungs vorratsbehältnis eine Spannung zwischen 5 kV und 80 kV gegenüber der Gegenelektrode auf der das Vlies gebildet wird, anliegt, führt dies zum Absprühen der Lösung von den Drähten. Auf dem Weg zur Gegenelektrode verdunstet das in der Spinnlösung enthaltene Lösungsmittel zu mindest teilweise, und auf der Gegenelektrode werden mit hoher Geschwindigkeit noch Lö sungsmittel-feuchte Fasern als Vlies abgelagert. Beim Prozess entstehen bevorzugt Fasern mit Durchmessern kleiner 0,5 pm, weswegen die Produkte als Nanofasern bezeichnet werden. Die Gegenelektrode ist bevorzugt flächig ausgebildet. Bevorzugt befindet sich die erste Schicht auf der Gegenelektrode oder ist die Gegenelektrode, so dass das aus dem Elektrospinningverfahren entstehende Vlies unmittelbar auf der ersten Schicht entsteht. Analog können weitere Schichten aufgebracht werden. “Electrospinning” is understood to mean the production of very thin fibers with a fiber diameter in the range from 0.01 pm to 0.5 pm, more preferably in the range from 0.05 pm to 0.5 pm. These fibers are preferably formed from polymer solutions, polymer melts or polymer reactive systems, preferably from polymer melts or solutions, particularly preferably from polymer solutions. The fleece is more preferably produced by applying an electrical field, preferably at voltages in the range from 5 kV to 80 kV. The polymer solution is preferably dosed at at least one electrode and drawn off from the electrode by the electric field and drawn onto a second electrode on which the fleece is formed. The metering is preferably carried out by means of wires which are arranged on a cylinder around the cylinder axis and which are regularly immersed in the polymer solution, also known as the spinning solution, by a circular movement of the cylinder around this axis, which preferably runs parallel to the surface of the polymer solution, covering them with the solution. Since a voltage between 5 kV and 80 kV is applied to the spinning solution storage container in relation to the counter electrode on which the fleece is formed, this leads to the solution being sprayed off the wires. On the way to the counter electrode, at least some of the solvent contained in the spinning solution evaporates, and fibers that are still moist from the solvent are deposited as a fleece on the counter electrode at high speed. During the process, fibers with a diameter of less than 0.5 μm are preferably produced, which is why the products are referred to as nanofibers. The counter electrode is preferably designed to be flat. The first layer is preferably located on the counter electrode or is the counter electrode, so that the fleece resulting from the electrospinning process is created directly on the first layer. Further layers can be applied in the same way.
Weiter bevorzugt wird die erste Schicht so bewegt, dass sich darauf kontinuierlich die zweite Vliesschicht ausbildet, bevorzugt auch weitere Schichten More preferably, the first layer is moved in such a way that the second nonwoven layer is continuously formed thereon, preferably also further layers
Als Lösungsmittel werden bevorzugt organische Lösungsmittel mit einem logKow im Bereich von -1 ,5 bis +1 verwendet, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von Dimethylformamid (DMF, log- KOW -0,85), Tetrahydrofuran (THF, logKow 0,46), Dimethylsulfoxid (DMSO, logKow -1 ,35), N-Me- thyl-2-pyrrolidon (NMP, logKow-0,46), Essigsäureethylester (Ethylacetat, logKowO,73), Methyl- ethylketon (MEK, logKow 0,29), Ethylethylketon (EEK, logKow 0,99) und Mischungen von zwei o- der mehr dieser organischen Lösungsmittel, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von DMF, THF und Mischungen von DMF und THF. Das Elektrospinnen erfolgt bevorzugt bei Tem peraturen im Bereich von 15°C bis 30°C (Raumtemperatur). Weiter bevorzugt erfolgt das Elekt rospinnen bei Drücken im Bereich des Normaldrucks (1013 mbar) bzw. in einem Druckbereich von 0,6 bar bis 1 ,4 bar, bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 1 ,2 bar, besonders bevorzugt in einem Bereich 0,9 bar bis 1 ,1 bar. Organic solvents with a log K ow in the range from -1.5 to +1 are preferably used as solvents, preferably selected from the group of dimethylformamide (DMF, log KOW -0.85), tetrahydrofuran (THF, log Kow 0, 46), dimethyl sulfoxide (DMSO, log Kow -1, 35), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, log K ow-0.46), ethyl acetate (ethyl acetate, log K owO, 73), methyl ethyl ketone (MEK, log K ow 0.29), ethyl ethyl ketone (EEK, log K ow 0.99) and mixtures of two or more of these organic solvents, more preferably selected from the group of DMF, THF and mixtures of DMF and THF . The electrospinning is preferably carried out at temperatures in the range from 15 ° C to 30 ° C (room temperature). More preferably, the electr spinning takes place at pressures in the range of normal pressure (1013 mbar) or in a pressure range from 0.6 bar to 1.4 bar, preferably in the range from 0.8 to 1.2 bar, particularly preferably in one range 0.9 bar to 1.1 bar.
Im Vliesverbund umfasst die erste Schicht Stränge, bevorzugt Fasern, aus einem ersten Poly mer und die zweite Vliesschicht, ggf. weitere Schichten, umfassen Fasern aus einem zweiten Polymer. Bevorzugt sind das erste Polymer der ersten Schicht, bevorzugt der ersten Vlies schicht, und das zweite Polymer der zweiten Vliesschicht, soweit vorhanden auch weitere Poly mere weiterer Schichten, unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Polyester, Polyetherester, Polyesterester, Polyamid, Polyetheramid, Polybutadi enstyrol, Ethylenvinylacetat, Polyethersulfon, Polylactid (PLA), Polyoxymethylen, Polysulfon und Polyetherimid, oder ein Blend oder eine Mischungen hiervon. Bevorzugt sind die ausgewählten Polymere thermoplastisch. Die Polymere werden bevorzugt so ausgewählt, dass sie zueinander kompatibel sind. „Zueinander kompatibel“ bedeutet, dass das erste und das zweite Polymer kompatibel in Bezug auf die chemische Verträglichkeit sind, wobei hier die Haftung der insbe sondere mittels Elektrospinnen erzeugten zweiten Vliesschicht auf der ersten Schicht, bevor zugt der ersten Vliesschicht .(synonym: Trägerschicht) essentiell ist. Dasselbe gilt in gleicher Weise ggf. für weitere Schichten. Das lösungsmittelhaltige Nanogespinst der zweiten Vlies schicht (ii) haftet auf der Trägerschicht durch Kaltverschweißung, d.h. es bildet sich ein Verbund zwischen der ersten Schicht, bevorzugt der ersten Vliesschicht und der zweiten Vliesschicht aus. In anderen bevorzugten Ausführungsformen werden die Schichten mit geeigneten Klebe- stoffen miteinander verbunden. Die Verbindung der Schichten mit kompatiblen Polymeren resul tiert u.a. in einer besseren Durchlässigkeit aber häufig auch in einer höheren Festigkeit und Be ständigkeit. Analoges gilt für die weiteren Vliesschichten. In the nonwoven composite, the first layer comprises strands, preferably fibers, made of a first polymer and the second nonwoven layer, optionally further layers, include fibers made of a second polymer. The first polymer of the first layer, preferably the first nonwoven layer, and the second polymer of the second nonwoven layer, if present also further polymers of further layers, selected independently of one another from the group consisting of polyurethane, polyester, polyetherester, polyesterester, polyamide, are preferred, Polyether amide, polybutadiene styrene, ethylene vinyl acetate, polyether sulfone, polylactide (PLA), polyoxymethylene, polysulfone and polyetherimide, or a blend or a mixture thereof. The selected polymers are preferably thermoplastic. The polymers are preferably selected so that they are compatible with one another. “Compatible with one another” means that the first and the second polymer are compatible in terms of chemical compatibility, with the adhesion of the second nonwoven layer, in particular produced by electrospinning, to the first layer, preferably the first nonwoven layer. is essential. The same applies in the same way, if necessary, to further layers. The solvent-containing nano-web of the second non-woven layer (ii) adheres to the carrier layer by cold welding, ie a bond is formed between the first layer, preferably the first non-woven layer and the second non-woven layer. In other preferred embodiments, the layers with suitable adhesive fabrics connected to each other. The connection of the layers with compatible polymers results, among other things, in better permeability but often also in higher strength and durability. The same applies to the other fleece layers.
Bevorzugte Kombinationen von zueinander kompatiblen Polymeren in den verschiedenen Schichten, insbesondere auch in der ersten Schicht und in der zweiten Vliesschicht sind ausge wählt aus der Gruppe thermoplastisches Polyurethan (TPU1) / thermoplastisches Polyurethan (TPU2), Polyester/ thermoplastisches Polyurethan, Polyamid / thermoplastisches Polyurethan, Cellulose / thermoplastisches Polyurethan, Polyester 1/ Polyester 2, Polyester / Polyamid, Cel lulose / Polyamid, Cellulose / Polyester, Polyethersulfon / Polyethersulfon, Polyethersulfon / Po- lysulfon, Polysulfon / Polysulfon, Polyester / Polyethersulfon, Polyamid / Polyethersulfon. Preferred combinations of compatible polymers in the various layers, in particular also in the first layer and in the second non-woven layer, are selected from the group consisting of thermoplastic polyurethane (TPU1) / thermoplastic polyurethane (TPU2), polyester / thermoplastic polyurethane, polyamide / thermoplastic polyurethane, Cellulose / thermoplastic polyurethane, polyester 1 / polyester 2, polyester / polyamide, cellulose / polyamide, cellulose / polyester, polyethersulphone / polyethersulphone, polyethersulphone / polysulphone, polysulphone / polysulphone, polyester / polyethersulphone, polyamide / polyethersulphone.
Von dem Begriff Cellulose wird auch Papier umfasst. The term cellulose also includes paper.
Als Polyamid wird bevorzugt Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 6/6.6 Copolymer, oder Poly amid 6.6/36 verstanden, sowie deren Mischungen oder Blends. Polyamide is preferably understood to mean polyamide 6, polyamide 6.6, polyamide 6 / 6.6 copolymer, or polyamide 6.6 / 36, as well as their mixtures or blends.
Sind die zueinander kompatiblen Polymere in einem Blend oder einer Mischung enthalten, so ist auch dieser Blend kompatibel mit dem anderen Polymer bzw. einem Blend oder Mischung dieses zweiten Polymers, wenn die jeweiligen Polymere in dem Blend unabhängig voneinander- zumindest mit 50 Gew.%, weiter bevorzugt mindestens 60 Gew. %, weiter bevorzugt mindes tens 70 Gew.%, weiter bevorzugt mindestens 80 Gew. %, weiter bevorzugt mindestens 90 Gew.%, weiter bevorzugt mindestens 95 Gew.%, weiter bevorzugt mindestens 99 Gew.% ent halten sind. If the mutually compatible polymers are contained in a blend or a mixture, then this blend is also compatible with the other polymer or a blend or mixture of this second polymer if the respective polymers in the blend independently of one another - at least 50% by weight, further preferably at least 60% by weight, further preferably at least 70% by weight, further preferably at least 80% by weight, further preferably at least 90% by weight, further preferably at least 95% by weight, further preferably at least 99% by weight are.
Bevorzugt ist in der zweiten Schicht, ggf. auch in den weiteren Schichten, thermoplastisches Polyurethan, Polyamid oder Polyethersulfon enthalten. In der ersten Schicht ist bevorzugt Poly ester, thermoplastisches Polyurethan, Polyamid oder Cellulose enthalten. Thermoplastic polyurethane, polyamide or polyethersulfone is preferably contained in the second layer, if necessary also in the further layers. The first layer preferably contains polyester, thermoplastic polyurethane, polyamide or cellulose.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die mindestens zwei Schichten des Filters aus demselben Polymer. Sind weitere Vliesschichten vorhanden, so bestehen auch diese bevorzugt aus demselben Polymer. Dies hat u.a. auch den Vorteil, dass solche Vließverbunde sortenrein hergestellt werden können und somit leichter aufgearbeitet und recycelt werden können. In a preferred embodiment, the at least two layers of the filter consist of the same polymer. If there are further layers of non-woven fabric, these also preferably consist of the same polymer. Among other things, this has the advantage that such fleece composites can be produced according to type and can therefore be more easily processed and recycled.
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) Thermoplastic Polyurethane (TPU)
Die mindestens zwei Schichten, ggf. auch weiter Schichten des Vliesverbundes bestehen be vorzugt jeweils unabhängig voneinander aus thermoplastischem Polyurethan (TPU), The at least two layers, possibly also further layers, of the nonwoven composite are preferably each made independently of one another from thermoplastic polyurethane (TPU),
Es ist bevorzugt dass das erste thermoplastische Polymer und das zweite thermoplastische Po lymer beide ein, jeweils zueinander kompatibles, thermoplastisches Polyurethan (TPU) sind, wobei das TPU der verschiedenen Vliesschichten einerseits bevorzugt dieselben oder anderer seits bevorzugt unterschiedliche Aufbaukomponenten enthält. Besonders bevorzugt haben die Vliesschichten dieselben Aufbaukomponenten. Aufbaukomponenten sind das Diisocyanat, die mit der Isocyanatgruppe reaktive difunktionelle Substanz, bevorzugt ein Diol, die auch Weich phase genannt wird, und gegebenenfalls ein Kettenverlängerer. It is preferred that the first thermoplastic polymer and the second thermoplastic polymer are both a mutually compatible thermoplastic polyurethane (TPU), the TPU of the various nonwoven layers preferably containing the same or different structural components on the one hand. The fleece layers particularly preferably have the same structural components. Construction components are the diisocyanate, the difunctional substance reactive with the isocyanate group, preferably a diol, which is also called a soft phase, and optionally a chain extender.
Zueinander kompatibles, thermoplastisches Polyurethan (TPU) bedeutet, dass die Weichphase eines TPU mindestens 50 Gewichts-%, bevorzugt zu mindestens 60 Gewichts-%, weiter bevor zugt zu mindestens 65 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu mindestens 70 Gewichts-%, weiter be vorzugt zu mindestens 80 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu mindestens 90 Gewichts-%, weiter bevorzugt zu mindestens 95 Gewichts-%, identische Komponenten mit der Weichphase des an deren thermoplastischen Polyurethans (TPU) aufweist. Compatible thermoplastic polyurethane (TPU) means that the soft phase of a TPU is at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, more preferably at least 65% by weight, more preferably at least 70% by weight preferably at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight, more preferably at least 95% by weight, components identical to the soft phase of the other thermoplastic polyurethane (TPU).
Weiter bevorzugt ist das thermoplastische Polyurethan der ersten und der zweiten Schicht iden tisch. Identisch heißt dass das Polyol aus denselben Monomereinheiten besteht, aber auch das Isocyanat und der Kettenverlängerer identisch sind. More preferably, the thermoplastic polyurethane of the first and the second layer is identical. Identical means that the polyol consists of the same monomer units, but the isocyanate and the chain extender are also identical.
TPU-Herstellung TPU manufacturing
Thermoplastisches Polyurethan (TPU) ist dem Fachmann bekannt. Gemäß einer Ausführungs form des Vliesverbundes basiert ein dort verwendetes TPU auf den folgenden Komponenten: mindestens eine Verbindung (C1) aufweisend mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen; mindestens ein Isocyanat (11); mindestens ein Diol (D1), auch als Kettenverlängerer bezeichnet. Thermoplastic polyurethane (TPU) is known to the person skilled in the art. According to one embodiment of the nonwoven composite, a TPU used there is based on the following components: at least one compound (C1) having at least two isocyanate-reactive groups; at least one isocyanate (11); at least one diol (D1), also referred to as a chain extender.
In einer bevorzugten Ausführungsform, in welcher ein erstes Polymer und ein zweites Polymer in benachbarten Vliesen des Vliesverbundes zueinander kompatibles thermoplastisches Po lyurethan (TPU) sind, d.h. das erste thermoplastische Polymer ein TPU1 ist und das zweite thermoplastische Polymer ein TPU2 ist, basieren sowohl TPU1 als auch TPU2 auf den genann ten Komponenten, weiter bevorzugt auf den genannten Komponenten in den genannten Men gen. In a preferred embodiment, in which a first polymer and a second polymer in adjacent nonwovens of the nonwoven composite are mutually compatible thermoplastic polyurethane (TPU), ie the first thermoplastic polymer is a TPU1 and the second thermoplastic polymer is a TPU2, both TPU1 and also TPU2 on the named components, more preferably on the named components in the named quantities.
Das molare Verhältnis des mindestens einen Diols (D1) zum mindestens einen Isocyanat (11) liegt üblicherweise im Bereich von 1:3 bis 3:1. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis des min destens einen Diols (D1) zum mindestens einen Isocyanat (11) im Bereich von1 :1 bis 1:2, bevor zugt im Bereich von 1 : 1 ,2 bis 1:1,8, weiter bevorzugt im Bereich von 1 : 1 ,4 bis 1 : 1 ,6. The molar ratio of the at least one diol (D1) to the at least one isocyanate (11) is usually in the range from 1: 3 to 3: 1. The molar ratio of the at least one diol (D1) to at least one isocyanate (11) is preferably in the range from 1: 1 to 1: 2, preferably in the range from 1: 1.2 to 1: 1.8, more preferably in Range from 1: 1.4 to 1: 1.6.
Die mindestens eine Verbindung (C1) kann jedwede Verbindung mit mindestens zwei gegen über Isocyanat reaktiven Gruppen sein. Bevorzugt sind die gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen Hydroxy- oder Amino-Gruppen. Die mindestens eine Verbindung (C1) kann zur Modifi kation der Eigenschaften des TPUs zugesetzt werden. Jedwede Verbindung kann verwendet werden, solange sie geeignet ist, ein thermoplastisches Polyurethan, mit der Mischung aus dem mindestens einen Diol (D1) und dem mindestens einen Isocyanat (11) zu ergeben. Beispiels weise kann die mindestens eine Verbindung (C1) ein Polyol sein, aber auch ein Polymer mit mindestens zwei Hydroxygruppen oder mindestens zwei Aminogruppen anders als ein Polyol, beispielsweise ein hydrophobes Polymer oder Oligomer umfassend Silizium. Gemäß einer be vorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Verbindung (C1) aufweisend mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen ein Polyol. Polyole sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in "Kunststoffhandbuch, 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Sektion 3.1. Polyole welche bevorzugt eingesetzt werden sind polymere Ver bindungen die Wasserstoffatome aufweisen, welche reaktiv gegenüber Isocyanaten sind. Hier sind alle geeigneten Polyole einsetzbar, beispielsweise Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole oder Mischungen von zwei oder mehr davon, bevorzugt Polyetherdiole oder Polyesterdiole, o- der Mischungen von zwei oder mehr davon. Bevorzugte Polyetherdiole sind Polyetherdiole ba sierend auf den Monomeren Tetrahydrofuran (THF), Ethylenoxid (EO) oder Propylenoxid (PO) oder deren Mischungen: Derartige Mischungen sindCopolymere, bevorzugt Blockcopolymere. Andere bevorzugte Polyole sind Polyesterdiol, wobei Polyesterdiol auch Polycarbonatdiole um fasst. In einer Ausführungsform wird als mindestens eine Verbindung (C1) mindestens ein Po- lyetherdiol eingesetzt, bevorzugt ausgewählt der Gruppe von Polytetrahydrofuran (PTHF), Po lyethylenglykol (PEG), Polypropylenglycol und Mischungen hiervon. Besonders bevorzugt sind PTHF und PEG, wobei jede dieser Komponenten wiederum ein einzelnes Polyetherdiol oder eine Mischung von zwei oder mehr der jeweiligen Polyetherdiole ist. PTHF weist bevorzugt ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn im Bereich von 500 bis 3000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 2000 g/mol, auf, PEG weist ebenfalls bevorzugt ein zahlenmittleres Molekularge wicht Mn im Bereich von 500 bis 3000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 2000 g/mol, auf. The at least one compound (C1) can be any compound with at least two isocyanate-reactive groups. The isocyanate-reactive groups are preferably hydroxyl or amino groups. The at least one compound (C1) can be added to modify the properties of the TPU. Any connection can be used as long as it is suitable for producing a thermoplastic polyurethane with the mixture of the at least one diol (D1) and the at least one isocyanate (11). For example, the at least one compound (C1) can be a polyol, but also a polymer with at least two hydroxyl groups or at least two amino groups other than a polyol, for example a hydrophobic polymer or oligomer comprising silicon. According to a preferred embodiment, the at least one compound (C1) having at least two isocyanate-reactive groups is a polyol. Polyols are known to the person skilled in the art and are described, for example, in "Kunststoffhandbuch, 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, section 3.1. Polyols which are preferably used are polymeric compounds which have hydrogen atoms which are reactive towards isocyanates. All suitable polyols can be used here, for example polyether polyols or polyester polyols or mixtures of two or more thereof, preferably polyether diols or polyester diols, or mixtures of two or more thereof. Preferred polyether diols are polyether diols based on the monomers tetrahydrofuran (THF), ethylene oxide (EO) or propylene oxide (PO) or mixtures thereof: Such mixtures are copolymers, preferably block copolymers. Other preferred polyols are polyester diols, polyester diols also including polycarbonate diols. In one embodiment, at least one polyether diol is used as at least one compound (C1), preferably selected from the group of polytetrahydrofuran (PTHF), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol and mixtures thereof. PTHF and PEG are particularly preferred, each of these components in turn being a single polyether diol or a mixture of two or more of the respective polyether diols. PTHF preferably has a number average molecular weight Mn in the range from 500 to 3000 g / mol, preferably in the range from 1000 to 2000 g / mol, PEG likewise preferably has a number average molecular weight Mn in the range from 500 to 3000 g / mol, preferably in the range from 1000 to 2000 g / mol.
Thermoplastische Polyurethane (TPU) basierend auf Polyetheroien sind bevorzugt, da sie was serabweisend sind. Tröpfchen von hydrophilen Flüssigkeiten, z.B. Wasser werden so bei Gas- durchstrom auf der Oberfläche der Filter zurückgehalten. Filter auf Basis dieser TPU haben zu dem den Vorteil, dass sie eine höhere Hydrolysestabilität aufweisen und zudem weniger Quel len als TPU basierend auf Polyesterpolyolen, Thermoplastic polyurethanes (TPU) based on polyetherols are preferred because they are water-repellent. Droplets of hydrophilic liquids, e.g. water, are retained on the surface of the filter when the gas flows through. Filters based on this TPU also have the advantage that they have a higher hydrolysis stability and also have fewer sources than TPU based on polyester polyols,
Das mindestens eine Isocyanat (11) ist bevorzugt mindestens ein Polyisocyanat (11). Als Poly- isocyanat (11) können aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische und/oder aromatische Poly- isocyanate, bevorzugt Diisocyanate, eingesetzt werden. Beispielhaft zu nennen sind die folgen den aromatischen Diisocyanate: 2,4-Toluol-diisocyanat, Mischungen aus 2,4- und 2,6-Toluol- diisocyanat, 4,4’-, 2,4’- und/oder 2, 2’-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Mischungen aus 2,4’- und 4,4’-Diphenylmethandiisocyanat, urethan-modifiziertes flüssiges 4,4’- und/oder 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4’-Diisocyanatodiphenylethan, Mischungen aus monomeren Methandiphenyldiisocyanaten und weiteren hoch polycyclischen Homologen von Methandiphe- nyldiisocyanat (polymeres MDI), 1,2- und 1,5-Naphthylendiisocyanat. Aliphatische Diisocyanate sind übliche aliphatische und/oder cycloaliphatische Diisocyanate, beispielsweise tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- und/oder Octamethylendiisocyanat, 2-Methylpentamethylen-1,5-diisocya- nat, 2-Ethylbutylen-1,4-diisocyanat, 1-lsocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), 1,4- und/oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI),The at least one isocyanate (11) is preferably at least one polyisocyanate (11). Aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic polyisocyanates, preferably diisocyanates, can be used as the polyisocyanate (11). The following aromatic diisocyanates should be mentioned by way of example: 2,4-toluene diisocyanate, mixtures of 2,4- and 2,6-toluene diisocyanate, 4,4'-, 2,4'- and / or 2,2 '-Diphenylmethane diisocyanate (MDI), mixtures of 2,4'- and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, urethane-modified liquid 4,4'- and / or 2,4-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diisocyanatodiphenylethane, mixtures of monomers Methanediphenyl diisocyanates and other highly polycyclic homologues of methanediphenyl diisocyanate (polymeric MDI), 1,2- and 1,5-naphthylene diisocyanate. Aliphatic diisocyanates are customary aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates, for example tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- and / or octamethylene diisocyanate, 2-methylpentamethylene-1,5-diisocyanate, 2-ethylbutylene-1,4 -diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), 1,4- and / or 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (HXDI),
1 ,4-Cyclohexandiisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder -2, 6-cyclohexandiisocyanat, 4,4’-, 1, 4-cyclohexane diisocyanate, 1-methyl-2,4- and / or -2, 6-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-,
2,4’- und/oder 2, 2’-Dicyclohexylmethandiisocyanat (H12MDI). Gemäß einer Ausführungsform ist das mindestens eine Isocyanat (11) ein Diisocyanat ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Toluoldiisocyanat (TDI), und Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat (H12MDI), und umfasst bevorzugt mindestens MDI. 2,4'- and / or 2,2'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI). According to one embodiment, the at least one isocyanate (11) is a diisocyanate selected from the group consisting of diphenylmethane diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (TDI), and hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (H12MDI), and preferably comprises at least MDI.
Das Polyisocyanat kann rein oder in Form einer Zusammensetzung, beispielsweise als Iso- cyanatprepolymer eingesetzt werden. Weiterhin kann eine Mischung umfassend Polyisocyanat und mindestens ein Lösungsmittel, eingesetzt werden, wobei geeignete Lösungsmittel dem Fachmann bekannt sind. Polyisocyanatprepolymere sind erhältlich mittels Reaktion der oben beschriebenen Polyisocyanate im Überschuss, beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 30 bis 100°C, bevorzugt bei mehr als 80°C, mit Polyolen unter Erhalt des Prepolymers. Für die Herstellung des Prepolymers werden bevorzugt Polyisocyanate und die Verbindung C1 ein gesetzt. Bevorzugt sind Polyether, bevorzugt hergestellt aus den Monomeren Tetrahydrofuran, Ethylenoxid und/oder Propylenoxid. The polyisocyanate can be used pure or in the form of a composition, for example as an isocyanate prepolymer. Furthermore, a mixture comprising polyisocyanate and at least one solvent can be used, suitable solvents being known to the person skilled in the art. Polyisocyanate prepolymers can be obtained by reacting the above-described polyisocyanates in excess, for example at temperatures in the range from 30 to 100 ° C., preferably at more than 80 ° C., with polyols to preserve the prepolymer. For the preparation of the prepolymer, polyisocyanates and the compound C1 are preferably used. Preference is given to polyethers, preferably produced from the monomers tetrahydrofuran, ethylene oxide and / or propylene oxide.
Als Diol (D1), welches als Kettenverlängerer (K) fungiert, kann generell jedwedes Diol einge setzt werden. Das Diol (D1) ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aliphati schen, araliphatischen, aromatischen, und/oder cycloaliphatischen Verbindungen mit einem Molgewicht im Bereich von 0,05 kg/mol bis 0,499 kg/mol, bevorzugt difunktionale Verbindun gen, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylenteil, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona-, und/oder Decaalkylenglykole aufweisend von 3 bis 8 Kohlenstoffatome, insbesondere Ethylen-1 ,2-glykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6- Hexandiol, und bevorzugt korrespondierende oligo- und/oder Polypropylenglykole wie Diethyl- englykol, Dipropylenglykol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Dimethanolcyclohexan, und Neopentylgly- kol, und es ist also möglich Mischungen zu verwenden. Bevorzugt weisen die Diole nur primäre Hydroxygruppen auf. In einer Ausführungsform werden als Diol (D1) bevorzugt 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol oder Mischungen aus 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol eingesetzt. In general, any diol can be used as the diol (D1), which functions as a chain extender (K). The diol (D1) is preferably selected from the group consisting of aliphatic, araliphatic, aromatic and / or cycloaliphatic compounds with a molecular weight in the range from 0.05 kg / mol to 0.499 kg / mol, preferably difunctional compounds, for example diamines and / or alkanediols with 2 to 10 carbon atoms in the alkylene part, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- and / or decaalkylene glycols with 3 to 8 carbon atoms, in particular ethylene 1,2-glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and preferably corresponding oligo- and / or polypropylene glycols such as diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4- Dimethanolcyclohexane, and neopentylglycol, so it is possible to use mixtures. The diols preferably only have primary hydroxyl groups. In one embodiment, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol or mixtures of 1,4-butanediol and 1,3-propanediol are preferably used as diol (D1).
Andere bevorzugte Kettenverlängerer sind Ethandiol, Butandiol, Hexandiol und Monoethyl englykol, weiter bevorzugt mindestens 1,4-Butandiol oder Monoethylenglykol. In diesem Fall ist das Verhältnis der organischen Polyisocyanate zu Polyolen und Kettenverlängerer vorzugs weise so gewählt, dass das Isocyanatprepolymer einen NCO-Gehalt im Bereich von 2 bis 30 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 6 bis 28 Gewichts-%, weiter bevorzugt im Bereich von 10 bis 24 Gewichts-%, aufweist. Other preferred chain extenders are ethanediol, butanediol, hexanediol and monoethyl glycol, more preferably at least 1,4-butanediol or monoethylene glycol. In this case it is the ratio of organic polyisocyanates to polyols and chain extenders is preferably chosen so that the isocyanate prepolymer has an NCO content in the range from 2 to 30% by weight, more preferably in the range from 6 to 28% by weight, more preferably in the range from 10 to 24% by weight.
In der Herstellung des TPUs können weitere Verbindungen wie beispielsweise Katalysatoren, und/oder übliche Hilfsstoffe und/oder Additive eingesetzt werden. Übliche Hilfsstoffe sind bei spielsweise oberflächenaktive Substanzen, Füllstoffe, Flammhemmer, Nukleierungsmittel, Oxi dationsstabilisatoren, Schmiermittel und Mold-release-Hilfen, Farbstoffe, Pigmente und optional Stabilisatoren, beispielsweise zum Schutz gegen Hydrolyse, Licht, Hitze oder Entfärbung, anor ganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher. Übliche Hilfs stoffe und Additive können beispielhaft dem „Kunststoffhandbuch“ entnommen werden („Kunst stoffhandbuch“; 7, „Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 1. Auflage 1966, Seiten 103-113). In the production of the TPU, further compounds, such as, for example, catalysts, and / or customary auxiliaries and / or additives, can be used. Usual auxiliaries are, for example, surface-active substances, fillers, flame retardants, nucleating agents, oxidation stabilizers, lubricants and mold release aids, dyes, pigments and, optionally, stabilizers, for example to protect against hydrolysis, light, heat or discoloration, inorganic and / or organic Fillers, reinforcing agents and plasticizers. Usual auxiliaries and additives can be found in the “Plastics Handbook” (“Plastics Handbook”; 7, “Polyurethane”, Carl Hanser Verlag, 1st edition 1966, pages 103-113).
Gemäß einer Ausführungsform des Vliesverbundes weisen die Stränge, bevorzugt die der ers ten Schicht, bevorzugt der ersten Vliesschicht, und die Fasern der zweiten Vliesschicht jeweils unabhängig voneinander einen Durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 100 pm auf, wobei be vorzugt die Stränge, weiter bevorzugt die Fasern der ersten Vliesschicht (i) einen Durchmesser im Bereich von 1 pm bis 50 pm, bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 30 pm; und die Fasern der zweiten Vliesschicht (ii) einen Durchmesser im Bereich zwischen 0,01 pm und 0,5 pm, bevor zugt im Bereich zwischen 0,05 pm und 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich zwischen 0,08 pm und 0,2 pm, aufweisen. Ein Vliesverbund, in welchem die Fasern der ersten Vliesschicht (i) ei nen Durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von 1 pm bis 50 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 30 pm; und die Fasern der zweiten Vlies schicht (ii) einen Durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,05 pm bis 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,08 pm bis 0,2 pm, aufweisen, wird auch als Nanofaser-Vliesverbund bezeichnet, da die Fasern der zweiten Vliesschicht (ii) Nano- fasern sind. According to one embodiment of the nonwoven composite, the strands, preferably those of the first layer, preferably the first nonwoven layer, and the fibers of the second nonwoven layer, each independently of one another, have a diameter in the range from 0.01 μm to 100 μm, preferably the strands, more preferably the fibers of the first nonwoven layer (i) have a diameter in the range from 1 μm to 50 μm, preferably in the range from 10 μm to 30 μm; and the fibers of the second nonwoven layer (ii) have a diameter in the range between 0.01 pm and 0.5 pm, preferably in the range between 0.05 pm and 0.5 pm, more preferably in the range between 0.08 pm and 0 , 2 pm. A fleece composite in which the fibers of the first fleece layer (i) have a diameter in the range from 0.01 μm to 100 μm, preferably in the range from 1 μm to 50 μm, more preferably in the range from 10 μm to 30 μm; and the fibers of the second nonwoven layer (ii) have a diameter in the range from 0.01 μm to 0.5 μm, more preferably in the range from 0.05 μm to 0.5 μm, more preferably in the range from 0.08 μm to 0.2 μm, is also referred to as a nanofiber nonwoven composite, since the fibers of the second nonwoven layer (ii) are nanofibers.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsformen des Vliesverbundes weist die zweite Vliesschicht (ii) eine Maschenweite im Bereich von 0,05 pm bis 20 pm, im Bereich von 0,2 pm bis 15 pm, o- der im Bereich von 0,3 pm bis 1 pm, auf. Diese Bereiche sind insbesondere bevorzugt, wenn der Filter in einer Atemschutzmaske eingesetzt wird oder eine Atemschutzmaske ist. According to the preferred embodiments of the fleece composite, the second fleece layer (ii) has a mesh size in the range from 0.05 μm to 20 μm, in the range from 0.2 μm to 15 μm, or in the range from 0.3 μm to 1 μm , on. These areas are particularly preferred when the filter is used in a respirator or is a respirator.
Bevorzugt ist die Maschenweite der Vliesschicht (i) um den Faktor 2 bis 100 größer als die Ma schenweite der Vliesschicht (ii), weiter bevorzugt um den Faktor 2 bis 50, weiter bevorzugt um den Faktor 2 bis 20, weiter bevorzugt um den Faktor 2 bis 10, besonders bevorzugt um den Faktor 2 bis 5. Dadurch wird die Vliesschicht (ii) besonders gut durch die Vliesschicht (i) unter stützt. The mesh size of the fleece layer (i) is preferably 2 to 100 times larger than the mesh size of the fleece layer (ii), more preferably by a factor of 2 to 50, more preferably by a factor of 2 to 20, more preferably by a factor of 2 to 10, particularly preferably around the Factor 2 to 5. As a result, the fleece layer (ii) is supported particularly well by the fleece layer (i).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Vliesverbundes weist dieser eine Wasserdich tigkeit (LEP) von mehr als 0,5 bar auf. Die Reißdehnung des Vliesverbundes liegt bevorzugt bei mehr als 200 %, weiter bevorzugt bei mehr als 250 % gemessen nach DIN ISO 34-1, B : 2016. Gemäß einer Ausführungsform des Vliesverbundes weist dieser eine Wasserdampfdurchlässig keit (WDD) bei 38 °C und 90 % Luftfeuchtigkeit von mindestens 1000g/m2*d auf. According to a preferred embodiment of the fleece composite, this has a water tightness (LEP) of more than 0.5 bar. The elongation at break of the nonwoven composite is preferably more than 200%, more preferably more than 250% measured according to DIN ISO 34-1, B: 2016. According to one embodiment of the nonwoven composite, it has a water vapor permeability (WDD) of 38 ° C and 90 % Humidity of at least 1000g / m 2 * d.
Gemäß einerweiteren Ausführungsform wird für mindestens eine Schicht ein stark hydropho- biertes TPU eingesetzt. Derartige Filter sind insbesondere für den Einsatz in Atemschutzmas ken oder als solche geeignet, da dadurch Tröpfchen abgehalten werden können und was u.a. zu längeren Standzeiten des Filters führt. In einer Ausführungsform wird die Hydrophobierung des TPU erreicht, indem man bevorzugt wie oben beschrieben Polyether in der Weichphase einsetzt. In anderen bevorzugten Ausführungsformen eines hydrophoben TPU werden Silicone in das TPU eingebracht. Bevorzugt werden Silicone in das Polyol eingebettet oder an das Po lyol gekoppelt, bevorzugt chemisch gekoppelt. Beispiele für hydrophobierte thermoplastische Polyurethane sind z.B. der US 2008/015328 oder WO 2019/016313 zu entnehmen, die Be standteil dieser Anmeldung sind. According to a further embodiment, a highly hydrophobic TPU is used for at least one layer. Such filters are particularly suitable for use in respiratory masks or as such, since they can keep droplets away and, among other things, lead to longer filter lifetimes. In one embodiment, the hydrophobization of the TPU is achieved by preferably using polyethers in the soft phase, as described above. In other preferred embodiments of a hydrophobic TPU, silicones are incorporated into the TPU. Silicones are preferably embedded in the polyol or coupled to the polyol, preferably chemically coupled. Examples of hydrophobized thermoplastic polyurethanes can be found, for example, in US 2008/015328 or WO 2019/016313, which are part of this application.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden sowohl Polyether zur Hydrophobierung einge setzt als auch Silicone in das TPU eingebracht. In a preferred embodiment, both polyethers are used for waterproofing and silicones are incorporated into the TPU.
Die Filter dieser Erfindung sind bevorzugt Bestandteil eines Filtersystems. Filtersystem bedeu tet, dass weitere Filterelemente Bestandteil eines solchen Filtersystems sind. Bevorzugt werden weitere Filter dem erfindungsgemäßen Filter vorgelagert. Diese Filter können größere Bestand teile des Mediums herausfiltern oder andere Bestandteile abhalten, die von dem erfindungsge mäßen Filter nicht gefiltert werden oder diesen zerstören könnten. The filters of this invention are preferably part of a filter system. Filter system means that further filter elements are part of such a filter system. Further filters are preferably placed upstream of the filter according to the invention. These filters can filter out larger constituent parts of the medium or prevent other constituents that are not filtered by the filter according to the invention or that could destroy it.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Filters ist das engermaschige Vlies in Richtung des zu filternden Medienstroms ausgerichtet, so dass die weitmaschigere Schicht nur der Unterstüt zung des feineren Vlieses dient. In einer anderen Ausführungsform ist die weitermaschige erste Schicht der engermaschigeren zweiten Vliesschicht im zu filternden Medienstrom vorgelagert, so dass die erste Schicht selbst als Filter für gröbere Bestandteile wirkt. Verfahren zur Herstellung eines Vliesverbundes In a preferred embodiment of the filter, the closer-meshed fleece is aligned in the direction of the media flow to be filtered, so that the wider-meshed layer only serves to support the finer fleece. In another embodiment, the wider-meshed first layer is placed in front of the narrower-meshed second nonwoven layer in the media flow to be filtered, so that the first layer itself acts as a filter for coarser constituents. Process for the production of a fleece composite
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Filters enthaltend einen Vliesverbund, bevorzugt gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen oder einer bevorzugten Ausführungsform, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen zumindest einer ersten Schicht, bevorzugt einer Vliesschicht, umfassend Stränge, bevorzugt Fasern, aus einem ersten Polymer und aufweisend Maschen mit einer Maschenweite im Bereich von 5 pm bis 1 mm, b) Bereitstellen einer Polymerlösung, oder einer Polymerschmelze oder eines Polymerreak tivsystems, bevorzugt einer Polymerlösung, umfassend ein zweites Polymer oder dessen Aufbaukomponenten, wobei das zweite Polymer bevorzugt zu dem ersten Polymer der ersten Schicht kompatibel ist; c) Aufbringen einer zweiten Vliesschicht auf der ersten Schicht, bevorzugt der ersten Vlies schicht, mittels Elektrospinnen, wobei bevorzugt die zweite Vliesschicht (ii) Fasern aus dem zweiten Polymer aufweisend Maschen mit einer Maschenweite von weniger als 100 pm, bevorzugt von weniger als 50 pm, weiter bevorzugt von weniger als 20 pm, weiter be vorzugt von weniger als 10 pm, weiter bevorzugt von weniger als 5 pm, und weiter bevor zugt von weniger als 1 pm umfasst; unter Erhalt eines Vliesverbundes. The invention further relates to a method for producing a filter containing a nonwoven composite, preferably according to one of the embodiments described above or a preferred embodiment, comprising the following steps: a) providing at least one first layer, preferably a nonwoven layer, comprising strands, preferably fibers a first polymer and having meshes with a mesh size in the range from 5 μm to 1 mm, b) providing a polymer solution, or a polymer melt or a polymer reactive system, preferably a polymer solution, comprising a second polymer or its structural components, the second polymer preferably being the first polymer of the first layer is compatible; c) Applying a second nonwoven layer on the first layer, preferably the first nonwoven layer, by means of electrospinning, wherein preferably the second nonwoven layer (ii) fibers from the second polymer having meshes with a mesh size of less than 100 μm, preferably less than 50 μm , more preferably less than 20 pm, more preferably less than 10 pm, more preferably less than 5 pm, and more preferably less than 1 pm; while maintaining a fleece composite.
In bevorzugten Ausführungsformen werden auf die zweite Vliesschicht mindestens eine weitere Vliesschicht aufgebracht. Für die Eigenschaften dieser Vliesschicht gilt, in Bezug auf die Vlies schicht mit der sie in Kontakt steht, das für die erste Schicht und die zweite Vliesschicht Ausge führte entsprechend. In preferred embodiments, at least one further nonwoven layer is applied to the second nonwoven layer. For the properties of this nonwoven layer, with respect to the nonwoven layer with which it is in contact, the following applies accordingly to the first layer and the second nonwoven layer.
Das Elektrospinnen ist oben im Detail für den Vliesverbund beschrieben, wobei die dort ge nannten bevorzugten Details gleichfalls für das hier beschriebene Herstellungsverfahren gelten; es erfolgt bevorzugt bei Temperaturen im Bereich der Raumtemperatur (15 bis 30°C) und bei Normaldruck, bzw. bevorzugt in einem Druckbereich von 0.8 bis 1.2 bar, weiter bevorzugt bei 0,9 bis 1.1 bar. The electrospinning is described above in detail for the nonwoven composite, the preferred details mentioned there also apply to the manufacturing process described here; it takes place preferably at temperatures in the range of room temperature (15 to 30 ° C.) and at normal pressure, or preferably in a pressure range from 0.8 to 1.2 bar, more preferably at 0.9 to 1.1 bar.
Ein Polymerreaktivsystem meint ein Mehr-, insbesondere Zweikomponentensystem, dessen Komponenten während des Elektrospinnens zum Polymer ausreagieren. A polymer reactive system means a multi-component, in particular two-component system, the components of which react to form the polymer during electrospinning.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Vliesverbundes sind das erste Polymer der gemäß (a) bereitgestellten erste Schicht und das zweite Polymer der gemäß (b) bereitgestellten Polymerlösung unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe beste hend aus Polyurethan, Polyester, Polyetherester, Polyesterester, Polyamid, Polyetheramid, Po- lybutadienstyrol und Ethylenvinylacetat, Polylactid, Polyoxymethylen, Polyethersulfon, Polyethe- rimid, Polysulfon, oder Mischungen oder Blends hiervon wobei das erste Polymer und das zweite Polymer bevorzugt so ausgewählt sind, dass sie zueinander kompatibel sind, wobei wei ter bevorzugt das erste Polymer und das zweite Polymer, jeweils unabhängig voneinander ther moplastische Polymere sind, bevorzugt thermoplastisches Polyurethan (TPU) sind. Bevorzugt sind diese zueinander kompatibel, wie oben ausgeführt. Das erste TPU (TPU1) ist gleich oder verschieden, bevorzugt gleich, zu dem zweiten TPU (TPU2). Hinsichtlich des TPUs bzw. hin sichtlich TPU1 , TPU2 gilt das gleiche, wie oben bereits zum Vliesverbund ausgeführt. Sind wei tere Schichten in dem Filter enthalten so gilt für diese Schichten bevorzugt das für die erste Schicht und die zweite Vliesschicht Ausgeführte entsprechend. According to one embodiment of the method for producing a nonwoven composite, the first polymer of the first layer provided according to (a) and the second polymer of the polymer solution provided according to (b) are independently selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polyetherester, polyesterester, polyamide , Polyetheramide, po- lybutadiene styrene and ethylene vinyl acetate, polylactide, polyoxymethylene, polyethersulfone, polyetherimide, polysulfone, or mixtures or blends thereof, the first polymer and the second polymer preferably being selected so that they are compatible with each other, with further preferred the first polymer and the second Polymer, each independently of the other thermoplastic polymers, are preferably thermoplastic polyurethane (TPU). These are preferably compatible with one another, as stated above. The first TPU (TPU1) is identical or different, preferably identical, to the second TPU (TPU2). With regard to the TPU or with regard to TPU1, TPU2, the same applies as stated above for the nonwoven composite. If further layers are contained in the filter, the statements made for the first layer and the second non-woven layer preferably apply accordingly to these layers.
Gemäß (b) des Verfahrens zur Herstellung eines Vliesverbundes wird in einer bevorzugten Aus führungsform eine Polymerlösung bereitgestellt. Diese bereitgestellte Polymerlösung umfasst bevorzugt ein organisches Lösungsmittel mit einem logKow im Bereich von -1 ,5 bis +1, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von Dimethylformamid (DMF, logKow -0,85), Tetrahydro furan (THF, logKow 0,46), Dimethylsulfoxid (DMSO, logKow -1 ,35), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP, logKow -0,46), Essigsäureethylester (Ethylacetat, logKowO,73), Methylethylketon (MEK, logKow 0,29), Ethylethylketon (EEK, logKowO,99) und Mischungen von zwei oder mehr dieser organi schen Lösungsmittel, weiter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von DMF, THF und Mi schungen von DMF und THF. According to (b) of the method for producing a nonwoven composite, a polymer solution is provided in a preferred embodiment. This polymer solution provided preferably comprises an organic solvent with a log K ow in the range from -1.5 to +1, more preferably selected from the group of dimethylformamide (DMF, log K ow -0.85), tetrahydrofuran (THF, log Kow 0.46), dimethyl sulfoxide (DMSO, log Kow -1.35), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, log K ow -0.46), ethyl acetate (ethyl acetate, log K owO, 73), methyl ethyl ketone ( MEK, log K ow 0.29), ethyl ethyl ketone (EEK, log K owO, 99) and mixtures of two or more of these organic solvents, more preferably selected from the group of DMF, THF and mixtures of DMF and THF.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Vliesverbundes weist die gemäß dem Verfahrensschritt (b) bereitgestellte Polymerlösung eine Polymerkonzent ration im Bereich von 3-50 Gewichts-%, bevorzugt im Bereich von 5-30 Gewichts-%, weiter be vorzugt im Bereich von 10-20 Gewichts-%, auf, insbesondere wenn das zweite Polymer ein TPU ist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerlösung von 100 Gewichts-%. In a preferred embodiment of the process for producing a nonwoven composite, the polymer solution provided according to process step (b) has a polymer concentration in the range of 3-50% by weight, preferably in the range of 5-30% by weight, more preferably in the range of 10-20% by weight, in particular if the second polymer is a TPU, in each case based on the total weight of the polymer solution of 100% by weight.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Vliesverbundes weisen die Stränge, bevorzugt die Fasern der gemäß (a) bereitgestellten ersten Schicht, bevor zugt der ersten Vliesschicht, einen Durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von 1 pm bis 50 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 30 pm, auf. In a preferred embodiment of the method for producing a nonwoven composite, the strands, preferably the fibers of the first layer provided according to (a), preferably the first nonwoven layer, have a diameter in the range from 0.01 μm to 100 μm, preferably in the range from 1 μm pm to 50 pm, more preferably in the range from 10 pm to 30 pm.
In einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Vliesverbundes weisen die Fa sern der gemäß (c) aufgebrachten zweiten Vliesschicht einen Durchmesser im Bereich von 0,01 pm bis 2 pm, bevorzugt im Bereich von 0,01 pm bis 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,05 pm bis 0,5 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,08 pm bis 0,2 pm, auf. Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Filter enthaltend einen Vliesverbund, erhalten oder erhält lich nach dem oben beschriebenen Verfahren. In one embodiment of the method for producing a nonwoven composite, the fibers of the second nonwoven layer applied according to (c) have a diameter in the range from 0.01 μm to 2 μm, preferably in the range from 0.01 μm to 0.5 μm, more preferably in the range from 0.05 pm to 0.5 pm, more preferably in the range from 0.08 pm to 0.2 pm. The invention also relates to a filter containing a nonwoven composite, obtained or obtained Lich by the method described above.
Verwendung use
Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung des Filters enthaltend einen Vliesverbund wie oben beschrieben oder eines Filters erhalten oder erhältlich nach dem oben beschriebenen Verfahren als Medienfilter. Bevorzugte Medien sind Flüssigkeiten oder Gase. Eine besonders bevorzugte Flüssigkeit ist Wasser, ein bevorzugtes Gas ist Luft. In einer bevorzugten Ausfüh rungsform wird der Filter zum Filtern von Luft in einer Atemmaske verwendet oder ist durch ge eignete Formgebung und geeignete Befestigungsmittel direkt als Atemmaske verwendbar. Be vorzugte Befestigungsmittel sind Schnüre, die fest oder elastisch ausgebildet sind. Der Filter ist bevorzugt so geformt, dass er den Mund- und Nasenbereich eines Lebewesens abdeckt. Be vorzugte Lebewesen sind Menschen, Nutztiere, oder Haustiere. The invention further relates to the use of the filter containing a nonwoven composite as described above or a filter obtained or obtainable by the method described above as a media filter. Preferred media are liquids or gases. A particularly preferred liquid is water, and a preferred gas is air. In a preferred embodiment, the filter is used to filter air in a breathing mask or can be used directly as a breathing mask thanks to a suitable shape and suitable fastening means. Be preferred fastening means are cords that are fixed or elastic. The filter is preferably shaped so that it covers the mouth and nose area of a living being. Preferred living beings are people, farm animals, or pets.
Dabei kann der Filter gemäß dieser Erfindung durch geeignete Wahl der Maschenweiten opti mal auf bevorzugt zu filternde Bestandteile, bevorzugt Makromoleküle, Partikel, Aerosole, Bak terien, oder Viren, eingestellt werden. Durch geeignete Kombination der Trägermaterialien, ggf. aufgebracht auf weitere, noch festere Trägermaterialen, die bevorzugt aufgelegt auf noch weiter maschige Kunststoff- oder Metallgitter bestehen, lassen sich die Filtersysteme für sehr unter schiedliche Filtersysteme verwenden. The filter according to this invention can be optimally adjusted to constituents that are preferably to be filtered, preferably macromolecules, particles, aerosols, bacteria, or viruses, by suitable selection of the mesh sizes. The filter systems can be used for very different filter systems through a suitable combination of the carrier materials, possibly applied to further, even more solid carrier materials, which are preferably placed on even wider meshed plastic or metal grids.
Insbesondere kann bei Verwendung des Filters als Bestandteil einer Atemmaske das Verhältnis aus Atemluftdurchlässigkeit und Filtrationsleistung gegen z.B. Aerosole, Partikel, Viren oder Bakterien so eingestellt werden dass eine sehr hohe Durchlässigkeit von Atemluft bei sehr ho her Filterleistung eingestellt werden kann da die dünnen Nanofasern eine sehr hohe Durchgän gigkeit des Filters erlauben. Dadurch kann ggf. auf die Verwendung von Ausatemventilen bei einer solchen Maske verzichtet werden was wiederum die Leckagerate der Masken senken kann. Desweitern wird der Tragekomfort zu bekannten Konstruktionen deutlich erhöht. In particular, when using the filter as a component of a breathing mask, the ratio of breathing air permeability and filtration performance against e.g. aerosols, particles, viruses or bacteria can be set so that a very high permeability of breathing air can be set with a very high filter performance, since the thin nanofibers have a very high Allow the filter to pass through. As a result, the use of exhalation valves in such a mask can be dispensed with, which in turn can reduce the leakage rate of the masks. Furthermore, the wearing comfort is significantly increased compared to known constructions.
Beispiele Examples
1. Chemikalien 1. Chemicals
Tabelle 1 Table 1
Eingesetzte Chemikalien
Figure imgf000017_0001
Chemicals used
Figure imgf000017_0001
*) Mn ist das zahlenmittlere Molekulargewicht *) Mn is the number average molecular weight
2. Meßmethoden 2. Measurement methods
Härte: DIN 53505 Hardness: DIN 53505
Zugfestigkeit, Reißdehnung und Spannung: DIN 53504 (2017-03) Spannungswert: DIN 53504-S2 (2017-03) Tensile strength, elongation at break and tension: DIN 53504 (2017-03) Tension value: DIN 53504-S2 (2017-03)
Weiterreißwiderstand: DIN ISO 34-1, B (b) (2016) Tear resistance: DIN ISO 34-1, B (b) (2016)
Dichte: DIN 53479 (2009-10) Density: DIN 53479 (2009-10)
Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD): DIN 53122 bei 38 °C und 90 % Luftfeuchtigkeit Die Wasserdampfpermeabilitäten (water vapour permeability, WDD) wurden mit einem Cup-Verfahren bei 38 °C und 90 % relativer Feuchtigkeit gemäß DIN 53122 bestimmt. Hohe WDD-Werte waren erwünscht und erlaubten hohe Flussraten des Wasserdampfes. Water vapor permeability (WDD): DIN 53122 at 38 ° C and 90% humidity The water vapor permeability (WDD) was determined using a cup method at 38 ° C. and 90% relative humidity in accordance with DIN 53122. High WDD values were desired and allowed high flow rates of the water vapor.
Wasserdichtigkeit (LEP): DIN 20811 Water resistance (LEP): DIN 20811
Der Flüssigkeitseintrittsdruck (LEP) der Vliesverbunde wurde gemäß DIN EN 20811 unter Verwendung einer Druckzeile mit einem Durchmesser von 60 mm mit ultrareinem Wasser (salzfreies Wasser, gefiltert durch ein Millipore UF-System) bis zu 4,0 bar (40000 mm Wassersäule) bestimmt. Der Flüssigkeitseintrittsdruck LEP ist definiert als der Druck, bei welchem das flüssige Wasser beginnt, den Vliesverbund zu permeieren. Ein hoher LEP erlaubt es dem Vliesverbund, einer hohen Wassersäule (flüssig) standzuhalten. Allgemeine Verfahrensvorschrift zur Herstellung der thermoplastischen Polyurethane (TPU) The liquid entry pressure (LEP) of the fleece composite was determined in accordance with DIN EN 20811 using a pressure line with a diameter of 60 mm with ultrapure water (salt-free water, filtered through a Millipore UF system) up to 4.0 bar (40,000 mm water column). The liquid entry pressure LEP is defined as the pressure at which the liquid water begins to permeate the fleece composite. A high LEP allows the fleece composite to withstand a high water column (liquid). General process specification for the production of thermoplastic polyurethanes (TPU)
Die Polyole wurden unter Rühren mit dem Kettenverlängerer versetzt. Nach anschließen der Erwärmung der Lösung auf 80 °C wurden das Isocyanat sowie ggf. die in den Rezep turen aufgeführten Additive zugegeben und so lange gerührt, bis die Lösung homogen war. Die Reaktionsmischung erhitzte sich und wurde dann auf einen beheizten, teflonbe schichteten Tisch ausgegossen. Die Gießschwarte wurde 15h bei 80°C getempert. Das so hergestellte Material wurde in einer Mühle zu einem schüttfähigen Granulat zerkleinert, erneut getrocknet und in Aluminium beschichtete PE-Beutel zur weiteren Verwendung ge füllt. The chain extender was added to the polyols while stirring. After the solution had been heated to 80 ° C., the isocyanate and, if applicable, the additives listed in the recipes were added and the mixture was stirred until the solution was homogeneous. The reaction mixture heated and was then poured onto a heated, Teflon coated table. The casting rind was tempered at 80 ° C. for 15 hours. The material produced in this way was comminuted in a mill to give free-flowing granules, dried again and filled into aluminum-coated PE bags for further use.
Extrusion: Extrusion:
Zur Homogenisierung der hergestellten Proben wurden diese auf einem Zweiwellenextru der zu Zylindergranulat verarbeitet. To homogenize the samples produced, they were processed into cylindrical granules on a twin-screw extruder.
Die Extrusion erfolgte auf einem Doppelschneckenextruder mit 19mm Schneckendurch messer, der einen Strangdurchmesser von ca. 2 mm lieferte. Tabelle 2 The extrusion was carried out on a twin-screw extruder with a 19 mm screw diameter, which produced a strand diameter of approx. 2 mm. Table 2
Extrusionsdaten
Figure imgf000019_0001
Das Temperaturprofil wurde abhängig von der Erweichungstemperatur des Polymeren ge wählt. Herstellung thermoplastischer Polyurethane Aus den Ausgangsmaterialien wurden die in Tab. 3 ersichtlichen thermoplastischen Po lyurethane TPU 1 bis 6 gemäß der allgemeinen Vorschrift aus 3. hergestellt. Extrusion data
Figure imgf000019_0001
The temperature profile was chosen depending on the softening temperature of the polymer. Production of thermoplastic polyurethanes The thermoplastic polyurethane TPUs 1 to 6 shown in Tab. 3 were produced from the starting materials in accordance with the general procedure from 3.
Tabelle 3 Table 3
Zusammensetzung der TPUs 1 bis 6
Figure imgf000019_0002
Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der TPUs Composition of TPUs 1 to 6
Figure imgf000019_0002
Determination of the mechanical properties of the TPUs
Die mechanischen Eigenschaften der erzeugten TPUs, gemessen an Spritzgussplatten aus den gemäß Sektion 4 hergestellten TPUs, ergeben sich aus Tabelle 4. The mechanical properties of the TPUs produced, measured on injection-molded plates from the TPUs produced according to Section 4, are shown in Table 4.
Tabelle 4 mechanische Eigenschaften der erzeugten TPUs
Figure imgf000020_0001
Herstellung der Träger-Schicht (erste Schicht) Table 4 mechanical properties of the TPUs produced
Figure imgf000020_0001
Production of the carrier layer (first layer)
Aus TPU3 und TPU6 wurden auf einer Meltblown Technikumsanlage Spinnvliese mit ei- nem Flächengewicht von 50 und 90 g/m3 hergestellt. Hierzu wurde das jeweilige TPU in einem Zweiwellenextruder aufgeschmolzen, mittels einer Schmelzepumpe kontinuierlich in den Spinnkopf gefördert und auf einem darunter laufenden Förderband, dass mit ei nem Trennvlies aus Polypropylen belegt war, abgelegt. Das Trennvlies hatte nur die Funktion eines Separators, um ein Verkleben des TPU-Vlieses mit der Unterlage zu ver- hindern und ein einfaches Auf- und Abrollen der hergestellten TPU-Vliese zu gewährleis ten. Die TPU Fasern innerhalb des hergestellten Vlieses waren fest miteinander ver schweißt und ließen sich nicht voneinander trennen. Tabelle 5 Spunbonded nonwovens with a weight per unit area of 50 and 90 g / m 3 were produced from TPU3 and TPU6 on a meltblown pilot plant. For this purpose, the respective TPU was melted in a twin-screw extruder, continuously conveyed into the spinning head by means of a melt pump and deposited on a conveyor belt running underneath that was covered with a separating fleece made of polypropylene. The separating fleece only had the function of a separator to prevent the TPU fleece from sticking to the base and to ensure that the TPU fleeces produced could be rolled up and unrolled easily. The TPU fibers within the fleece produced were firmly bonded to one another welds and cannot be separated from each other. Table 5
TPU Vliese
Figure imgf000021_0001
TPU fleece
Figure imgf000021_0001
7. Herstellung der Elektrospinning Beschichtung /Herstellung der Vliesverbunde 7. Production of the electrospinning coating / production of the fleece composite
7.1 Herstellung von Polymer-Lösungen aus TPU1, TPU2, TPU4, TPU5 7.1 Production of polymer solutions from TPU1, TPU2, TPU4, TPU5
Aus den TPlTs 1,2, 4, 5 wurde jeweils eine 10 Gewichts-% tige Lösung in THF (Tetrahyd rofuran) hergestellt. Hierzu wurden 100 g des jeweiligen TPU, sowie 800 ml THF in ein 1500 ml Rollglas gegeben. Das Rollglas wurde 10 h kontinuierlich auf einer Rollanlage bewegt bis sich alles TPU aufgelöst hatte. Die TPU Lösung wurde anschließend durch ei nen 20 pm Filter gezogen und in ein Weithalsglas mit THF-dichtem Deckel verpackt. A 10% strength by weight solution in THF (tetrahydrofuran) was prepared from each of the TPITs 1, 2, 4, 5. For this purpose, 100 g of the respective TPU and 800 ml of THF were placed in a 1500 ml roll glass. The roller glass was continuously moved on a roller system for 10 hours until all of the TPU had dissolved. The TPU solution was then drawn through a 20 μm filter and packed in a wide-necked glass with a THF-tight lid.
7.2 Herstellung der elektrogesponnen Polymer-Schicht auf den Träger-Vliesen 7.2 Production of the electrospun polymer layer on the carrier fleece
Die aus 7.1 erhaltenen Polymerlösungen wurden in einer Labor-Elektrospinnanlage zu Nano-TPU-Fasern direkt auf die TPU-Träger-Vliese (d.h. auf die erste Vliesschicht (i)) bei Raumtemperatur (25°C) und bei Normaldruck (1013 mbar) versponnen. Für die Spinnver suche wurde eine Labor-Elektrospinnanlage mit rotierender Elektrode gemäß US 2010/0028553 A1 verwendet. Die rotierende Elektrode wies Drähte auf, welche auf einem rotierenden Zylinder angeordnet waren (Drahtelektrode). Die Lösungen wurden bei 80 kV versponnen. Hierzu wurden die Trägervliese aus 6. (d.h. die jeweilige erste Vliesschicht (i)) auf das Spinnbett der Labor-Elektrospinnanlage gelegt und kontinuierlich mittels einer Rollvorrichtung über diese bewegt, lineare Geschwindigkeit im Bereich von 0,13 - 1,5 m/Minute. Der Elektrospinnkopf bewegte sich bei diesem Aufbau kontinuierlich horizontal über das Trägervlies. The polymer solutions obtained from 7.1 were spun in a laboratory electrospinning system to nano-TPU fibers directly onto the TPU carrier nonwovens (ie onto the first nonwoven layer (i)) at room temperature (25 ° C) and at normal pressure (1013 mbar) . A laboratory electrospinning system with rotating electrode according to US 2010/0028553 A1 was used for the spinning tests. The rotating electrode had wires arranged on a rotating cylinder (wire electrode). The solutions were spun at 80 kV. For this purpose, the carrier webs from 6th (i.e. the respective first web layer (i)) were placed on the spinning bed of the laboratory electrospinning system and continuously moved over it by means of a roller device, linear speed in the range of 0.13-1.5 m / minute. In this construction, the electrospinning head moved continuously horizontally over the carrier fleece.
Die Elektrospinnfasern des Elektrospinnvlieses (d.h. der jeweiligen zweiten Vliesschicht (ii)) wurden, aufgrund der chemisch identischen Materialien und des verwendeten noch enthaltenen Lösungsmittels, fest mit dem TPU-Trägervlies kaltverschweißt, wie aus Elekt ronenmikroskop-Aufnahmen ersichtlich ist. Der mittlere aus Rasterelektronenaufnahmen ermittelte Durchmesser der Elektrospinnfa- sern lag bei ca. 0,1 pm, die erzielbare Maschenweite lag bei ca. 1 pm. The electrospun fibers of the electrospun fleece (ie the respective second fleece layer (ii)) were, due to the chemically identical materials and the solvent still present, firmly cold-welded to the TPU carrier fleece, as can be seen from electron microscope images. The mean diameter of the electrospun fibers determined from scanning electron recordings was approx. 0.1 μm, the mesh size that could be achieved was approx. 1 μm.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Vliesverbunde in Anlehnung an die DIN Normen ergeben sich aus Tab. 6: Tabelle 6 The properties of the nonwoven composites produced according to the invention based on the DIN standards are shown in Table 6: Table 6
Eigenschaften der Vliesverbunde
Figure imgf000022_0001
.3 Herstellung von Filtern aus dem Vliesverbund Einfacher Mundschutz Properties of the fleece composites
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.3 Manufacture of filters from the fleece composite simple face mask
Die so hergestellten Vliesverbunde wurden zu Stücken von einer Größe ausgeschnitten, die Mund und Nase eines Menschen vollständig bedeckt. Diese Stücke werden am Rande mit dem Vlies der größeren Maschenweite auf ein Baumwollgewebe aufgenäht. Das Bau- wollgewebe ist an beiden Seiten mit einem Gummizug verbunden, so dass das ausge schnittene Stück beim Tragen über Mund und Nase fixiert werden kann. Filter für Filtersystem The nonwoven composites thus produced were cut into pieces of a size that completely covered a person's mouth and nose. These pieces are sewn on the edge with the fleece of the larger mesh size on a cotton fabric. The cotton fabric is connected on both sides with an elastic band so that the cut-out piece can be held in place over the mouth and nose when worn. Filter for filter system
Der Vliesverbund wird rund ausgeschnitten und auf ein Sieb gleicher Größe aus Edelstahl gelegt und mit diesem in einem Ring, der eine Auflage für das Edelstahlsieb enthält, mit einem Gegenring verklemmt. Der so hergestellte Filter kann je nach Maschenweite nun in einem Filtersystem eingesetzt, z.B. Atemmaske, Luftfilter oder Wasserfilter eingesetzt werden. The fleece composite is cut out round and placed on a sieve of the same size made of stainless steel and clamped with this in a ring that contains a support for the stainless steel sieve with a counter ring. The filter produced in this way can now be used in a filter system, e.g. breathing mask, air filter or water filter, depending on the mesh size.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Filter enthaltend einen Vliesverbund der folgende zwei Schichten umfasst: i) eine erste Schicht, bevorzugt eine Vliesschicht, umfassend Stränge, bevorzugt Fa sern, aus einem ersten Polymer; ii) eine zweite Vliesschicht umfassend Fasern aus einem zweiten Polymer aufgebracht auf der ersten Vliesschicht; wobei die Fasern der zweiten Vliesschicht zumindest teilweise in direktem Kontakt mit den Strängen der ersten Schicht stehen, sowie die Maschenöffnungen der ersten Schicht zu mindest teilweise überdecken, und wobei die Stränge, bevorzugt die Fasern, der ersten Schicht mit den Fasern der zweiten Vliesschicht im Kontaktbereich zumindest teilweise verbunden sind und die zweite Vliesschicht direkt auf die erste Schicht mittels Elektrospin- nen aufgebracht ist. 1. A filter containing a nonwoven composite comprising the following two layers: i) a first layer, preferably a nonwoven layer, comprising strands, preferably fibers, made from a first polymer; ii) a second nonwoven layer comprising fibers of a second polymer applied to the first nonwoven layer; wherein the fibers of the second nonwoven layer are at least partially in direct contact with the strands of the first layer and at least partially cover the mesh openings of the first layer, and the strands, preferably the fibers, of the first layer with the fibers of the second nonwoven layer in the contact area are at least partially connected and the second fleece layer is applied directly to the first layer by means of electrospinning.
2. Filter nach Anspruch 1 , wobei das erste Polymer der ersten Schicht, bevorzugt der ersten Vliesschicht und das zweite Polymer der zweiten Vliesschicht unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polyurethan, Polyester, Polyetherester, Polyesterester, Polyamid, Polyetheramid, Polybutadienstyrol und Ethylenvinylacetat, Po lyethersulfon, Polyetheramid, Polylactid (PLA), Polyoxymethylen, Polysulfon, und Po- lyetherimid, oder ein Blend oder eine Mischungen hiervon sind, 2. Filter according to claim 1, wherein the first polymer of the first layer, preferably the first non-woven layer and the second polymer of the second non-woven layer are independently selected from the group consisting of polyurethane, polyester, polyether ester, polyester ester, polyamide, polyether amide, polybutadiene styrene and ethylene vinyl acetate , Polyether sulfone, polyether amide, polylactide (PLA), polyoxymethylene, polysulfone, and polyetherimide, or a blend or a mixture thereof,
3. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das erste Polymer und das zweite Poly mer ein thermoplastisches Polymer ist, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe thermoplas tisches Polyurethan, Polyamid, und Polyethersulfon, oder eine Kombination hiervon. 3. Filter according to one of claims 1 or 2, wherein the first polymer and the second poly mer is a thermoplastic polymer, preferably selected from the group consisting of thermoplastic polyurethane, polyamide, and polyethersulfone, or a combination thereof.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Polymer und das zweite Poly mer jeweils entweder thermoplastisches Polyurethan, Polyamid, oder Polyethersulfon sind, bevorzugt sind das erste Polymer und das zweite Polymer thermoplastisches Po lyurethan. 4. Filter according to one of claims 1 to 3, wherein the first polymer and the second polymer are each either thermoplastic polyurethane, polyamide, or polyethersulfone, preferably the first polymer and the second polymer are thermoplastic polyurethane.
5. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 4, wobei das thermoplastische Polyurethan das Re aktionsprodukt eines Diisocyanats, eines Polyols und eines Kettenverlängerers ist und das Polyol ein difunktionelles Polyetherpolyol ist. 5. Filter according to one of claims 3 to 4, wherein the thermoplastic polyurethane is the reaction product of a diisocyanate, a polyol and a chain extender and the polyol is a difunctional polyether polyol.
6. Filter nach Anspruch 5, wobei das Polyetherpolyol ein Polytetrahydrofuran, ein Polypro- pandiol oder ein Polyethandiol ist, oder eine Mischung hiervon. 6. The filter according to claim 5, wherein the polyether polyol is a polytetrahydrofuran, a polypropanediol or a polyethanediol, or a mixture thereof.
7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stränge der ersten Schicht und die Fa sern der zweiten Vliesschicht jeweils unabhängig voneinander einen Durchmesser im Be reich von 0,01 pm bis 100 pm aufweisen. 7. Filter according to one of claims 1 to 6, wherein the strands of the first layer and the fibers of the second nonwoven layer each independently have a diameter in the range from 0.01 pm to 100 pm.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Schicht Maschen mit einer Ma schenweite im Bereich von 5 pm bis 1 mm aufweist, bevorzugt im Bereich von 20 pm bis 95 pm, bevorzugt im Bereich von 30 pm bis 90 pm, weiter bevorzugt im Bereich von8. Filter according to one of claims 1 to 7, wherein the first layer has meshes with a mesh size in the range from 5 pm to 1 mm, preferably in the range from 20 pm to 95 pm, preferably in the range from 30 pm to 90 pm, more preferably in the range of
40 pm bis 80 pm, und die zweite Vliesschicht Maschen mit einer Maschenweite von weni ger als 100 pm aufweist, bevorzugt im Bereich von 0,05 pm bis 20 pm, weiter bevorzugt im Bereich von 0,2 pm bis 10 pm, weiter bevorzugt im, Bereich 0,1 pm bis 5 pm 40 μm to 80 μm, and the second nonwoven layer has meshes with a mesh size of less than 100 μm, preferably in the range from 0.05 μm to 20 μm, more preferably in the range from 0.2 μm to 10 μm, more preferably in , Range 0.1 pm to 5 pm
9. Verfahren zur Herstellung eines Filters umfassend einen Vliesverbund, wobei der Vlies verbund mit folgenden Schritten hergestellt wird : a) Bereitstellen einer ersten Schicht umfassend Stränge aus einem ersten Polymer; b) Bereitstellen einer Polymerlösung oder einer Polymerschmelze oder eines Polymer- reaktivsystems, umfassend ein zweites Polymer; c) Aufbringen einer zweiten Vliesschicht auf der ersten Vliesschicht mittels Elektrospin- nen so dass ein Vliesverbund entsteht, wobei die Fasern der zweiten Vliesschicht (ii) aus einem zweiten Polymer hergestellt sind. d) Verarbeitung des Vliesverbundes zu einem Filter. 9. A method for producing a filter comprising a nonwoven composite, the nonwoven composite being produced with the following steps: a) providing a first layer comprising strands of a first polymer; b) providing a polymer solution or a polymer melt or a polymer reactive system comprising a second polymer; c) Applying a second nonwoven layer on the first nonwoven layer by means of electrospinning so that a nonwoven composite is created, the fibers of the second nonwoven layer (ii) being made from a second polymer. d) Processing of the fleece composite into a filter.
10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. The method according to claim 9 for producing a filter according to any one of claims 1 to 8.
11. Verfahren zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die ge mäß (b) bereitgestellte Polymerlösung ein organisches Lösungsmittel mit einem logKow im Bereich von -1,5 bis +1 umfasst, bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe von Dimethyl formamid (DMF, logKow -0,85), Tetrahydrofuran (THF, logKow 0,46), Dimethylsulfoxid (DMSO, logKow -1,35), N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP, logKow -0,46), Essigsäureethylester (Ethylacetat, logKowO,73), Methylethylketon (MEK, logKowO,29), Ethylethylketon (EEK, logKowO,99) und Mischungen von zwei oder mehr dieser organischen Lösungsmittel wei ter bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von DMF, THF und Mischungen von DMF und THF. 11. A method for producing a filter according to any one of claims 9 to 10, wherein the polymer solution provided according to (b) comprises an organic solvent with a log K ow in the range from -1.5 to +1, is preferably selected from the group of dimethyl formamide (DMF, log K ow -0.85), tetrahydrofuran (THF, log Kow 0.46), dimethyl sulfoxide (DMSO, log Kow -1.35), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP, log K ow -0.46), ethyl acetate (ethyl acetate, log K owO, 73), methyl ethyl ketone (MEK, log K owO, 29), ethyl ethyl ketone (EEK, log K owO, 99) and mixtures of two or more of these organic solvents preferably selected from the group of DMF, THF and mixtures of DMF and THF.
12. Filter, erhalten oder erhältlich nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüchen 9 bis 11. 12. Filters obtained or obtainable by the process according to any one of claims 9 to 11.
13. Verwendung eines Filters gemäß einem der Ansprüchen 1 bis 8 oder 12 für das Filtern von Flüssigkeiten oder Luft. 13. Use of a filter according to one of claims 1 to 8 or 12 for filtering liquids or air.
14. Verwendung des Filters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 12 als Mundschutz, Nasenschutz, Mund- und Nasenschutz oder in einer Atemmaske. 14. Use of the filter according to one of claims 1 to 8 or 12 as a face mask, nose protection, mouth and nose protection or in a breathing mask.
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