Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur oberflächenkatalytischen Ausrüstung von Polymerfasern und/oder Polymerflächengebilden mit Katalysatorpartikeln sowie die Verwendung der so ausgerüsteten Fasern und/oder Flächengebilden.

Die heterogene Katalyse ist eine Reaktion von gasförmigen oder flüssigen Stoffen an der Oberfläche eines festen Partners, des Katalysators. Durch die Anwesenheit eines Katalysators wird die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht bzw. die Aktivierungsenergie herabgesetzt. Die nach außen messbare Reaktionsgeschwindigkeit r _e ff ist von mehreren Einflussgrößen abhängig, z.B. von der Phasengrenzfläche, der Schüttdichte des Katalysators und der Porenstruktur. Die Auswahl des Katalysators richtet sich nach den angestrebten Reaktionen, die zu katalysieren sind. Die im Falle von beispielsweise Gasreinigungsprozessen eingesetzten Katalysatoren sind in der Regel Metalle oder Metallverbindungen, sowie ihre Oxide. Diese Metalle sind auf einem sonst inaktiven Trägermaterial mit einer großen äußeren und inneren Oberfläche aufgebracht. Ein Katalysator sollte eine hohe Aktivität und Selektivität hinsichtlich der zu erzielenden Reaktionen aufweisen. Eine zweite Anforderung ist eine hohe Stabilität, d.h. Beständigkeit gegenüber mechanischen Einflüssen, wie Abrieb, und chemische Beständigkeit. So kann zum Beispiel Platin als Katalysator zur oxidativen Umsetzung von CO in CO2 genutzt werden. Die Umwandlung des toxischen Kohlenmonoxids in das weniger schädliche Kohlendioxid erfolgt dabei an einer Platin-Oberfläche, die die Reaktion katalysiert. Dafür binden zunächst Sauerstoff- und Kohlenmonoxid-Moleküle an die Oberfläche des Platins, bevor sie zu Kohlendioxid reagieren und sich gleichzeitig wieder vom Platin lösen, das dabei unverändert bleibt. Etwa 99 Prozent der Platin-Oberfläche besteht aus glatten Flächen, während gut ein Prozent Stufen zwischen den einzelnen glatten Schichten der Platin-Atome ausmachen. Beide Oberflächentypen sind katalytisch aktiv, wobei die Stufen mehr katalytische Aktivität aufweisen als die glatten Flächen.

Für eine effektive heterogenkatalytische Umsetzung von insbesondere Gasen ist eine möglichst große Phasengrenzfläche zwischen dem umzusetzenden Gas und dem Katalysator notwendig. Hierzu bieten sich eine katalytische Ausrüstung von Fasern oder Flächengebilden an.

Ein praktisches Beispiel einer Anwendung einer solchen heterogener Gaskatalyse ist, dass bei der pneumatischen Förderung von organischen-Stäuben zur Produktabtrennung Feinstaubfilter wie z.B. Schlauchfilter eingesetzt werden. Als Nebeneffekt kann bei diesen Prozessen jedoch, bei erhöhten Temperaturen, die Bildung von Brandnestem auftreten, in denen Schadgase wie Kohlenmonoxid gebildet werden. Das dabei entstehende Kohlenmonoxid muss zu Kohlendioxid oxidiert werden, bevor es in die Abluft gelangen darf. Die Einhaltung entsprechender Kohlenmonoxid-Grenzwerte wird künftig ein Problem für die industrielle Anwendung darstellen. Insbesondere sind hierbei relativ niedrige Temperaturen für die katalytische Abluftreinigung möglich.

Dabei ist ein Problem die sogenannte Festlegung der Katalysator auf der Gewebe- oder Faseroberfläche. Üblicher Weise erfolgt eine solche mittels eines Bindemittels, wie beispielsweise eines Klebstoffs. Eine solche Festlegung des Katalysators bzw. katalytisch aktiver Partikel erfüllt jedoch vielfach nicht die an entsprechende Flächengebilde oder Fasern gestellten mechanischen Anforderungen, so dass die aufgebrachten Katalysatorpartikel von der Oberfläche abgerieben werden und die katalytische Aktivität der Flächengebilde oder Fasern entsprechend stark nachlässt. Des Weiteren belegt das Bindemittel zu einem nicht unerheblichen Teil die katalytisch aktive Oberfläche Weiterhin sollte bei einer entsprechenden oberflächenkatalytischen Ausrüstung eines Gewebes, Gewirkes oder Vlies der Strömungswiderstand im Vergleich zu einem nicht oberflächenkatalytisch ausgerüsteten Gewebe, Gewirke oder Vlies möglichst unverändert bleiben.

Das Dokument EP 1738823 Al offenbart eine katalytisch aktive Einheit mit einem Trägermaterial, wobei die katalytisch aktive Einheit bzw. das Trägermaterial Polymerpartikel, insbesondere polymere Nanopartikel, umfasst und/oder wobei das Trägermaterial mit Polymerpartikeln, insbesondere polymeren Nanopartikeln, beaufschlagt ist, wobei die Polymerpartikel mindestens eine katalytisch aktive Komponente umfassen. Die katalytisch aktive Einheit nach der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere zur Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen aller Art, insbesondere aus Luft- und/oder Gasströmen, und zum Schutz vor chemischen Giftstoffen, insbesondere Kampfstoffen, beispielsweise in ABC- Schutzmaterialien (z. B. Schutzbekleidung).

JP 2004024937A offenbart eine Herstellungsvorrichtung für einen katalytischen Schlauchfilter mit einem Behälter für eine katalytische Aufschlämmung, einer Umwälzpumpe für die katalytische Aufschlämmung in dem Behälter für die katalytische Aufschlämmung, einem Viskositätssensor für die katalytische Aufschlämmung in dem Behälter für die katalytische Aufschlämmung, einer Zuführungseinrichtung für die katalytische Aufschlämmung, deren Betrieb durch Messwerte des Viskositätssensors gesteuert wird, einen ebenen Sockel, auf dem der Beutelfilter platziert ist, eine Pressplatte, um den Beutelfilter auf eine Oberfläche des ebenen Sockels zu pressen und den Beutelfilter mit der katalytischen Aufschlämmung zu imprägnieren, eine Antriebseinrichtung für die Pressplatte und ein Paar von Quetschwalzen, die an einem oberen Teil des Behälters für die katalytische Aufschlämmung installiert sind.

Das Dokument RU 2399391 CI offenbart ein Filter-Katalysator-Verbundmaterial zur Luftreinigung von Aerosolen und Kohlenmonoxid welches zwei Schichten aus einem faserigen Filtermedium und einer Schicht aus katalytischem Material enthält. Die Schicht aus katalytischem Material besteht aus Nadelfilz mit einer Oberflächendichte von 220-250 g/m ³ , gefüllt mit einem fein gemahlenen palladiumhaltigen Niedertemperatur-Kohlenmonoxid- Oxidationskatalysator mit einer Teilchengröße von 100 nm in folgendem Gewichtsverhältnis: Katalysator - 15-50 %, faserförmiges Filtermedium - der Rest, und ist zwischen den Schichten des Filtermediums aus elektrostatischen feinfädigen Polymerfasern angeordnet.

US 2021 069621 Al offenbart ein Filter der Partikel mit einer Größe von 2,5pm und/oder andere Luftschadstoffe entfernen kann, wobei der Filter Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als 500nm aufweist, wobei die Fasern zu mindestens 90 Gew.-% aus Polyacrylnitril bestehen, bezogen auf alle Fasern in dem Filter; und einen Katalysator mit mindestens 90 Gew.-% TiCh, bezogen auf alle katalytischen Metalle in dem Filter, der auf den Fasern dispergiert ist. Die Fasern müssen nicht beschickt werden. Das TiCh kann mit einfachen Methoden aus einer Flüssigkeit, die das TiCh und die Fasern enthält, auf den Fasern kondensiert oder ausgefällt werden. Der Katalysator kann durch UV-Bestrahlung aktiviert werden, um Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 2,5 pm oder weniger und/oder andere Luftschadstoffe aus der Luft zu zersetzen. Solche Filter können in der Nähe von Bereichen mit Fahrzeugverkehr eingesetzt werden, z. B. als Elemente von Verkehrsampeln, und können zur kontrollierten Reinigung verschmutzter Luft verwendet werden.

US 2009235625 Al offenbart einen Filter umfassend eine Membran mit Poren, die luftdurchlässig ist. Ein Nanopartikelvorläufer ist in den Poren dispergiert, und der Nanopartikelvorläufer reagiert auf einen Reiz, um ein katalytisch aktives Nanopartikel zu bilden. Ein entsprechendes Verfahren wird ebenfalls bereitgestellt.

BE 883343 A offenbart ein Polyesterfasern enthaltendes Textilmaterial mit ausgezeichneten Opazitäts- und Haptikeigenschaften, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein Polyesterfasern enthaltendes Substrat umfasst, wobei die Fasern mit bis zu etwa 20 Gew - % des Textilmaterials mit Titandioxidteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von mindestens etwa 0,18 Mikron ausgerüstet wurden, wobei die Dauerhaftigkeit der Bindung der Teilchen an die Textilfasern derart ist, dass mindestens 50 % der Teilchen nach fünf AATCC- Standardwäschen auf der Oberfläche der Textilfasern fixiert bleiben.

JP 2009191369 Al offenbart, dass ein Beschichtungsfilm aus einem Diallyldimethylammoniumsalzpolymer auf der Oberfläche einer Polyesterfaser gebildet wird, die einen Vorhangstoff ausbildet, und poröse feine Teilchen, die einen Metalloxidkatalysator und/oder einen Metallkatalysator tragen, werden an dem Beschichtungsfilm adsorbiert.

US 2002197396 Al offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Garn, um die Leistungsmerkmale, wie z. B. das Geruchsadsorptionsvermögen, des Garns zu verbessern und gleichzeitig die mit dem Garn verbundenen physikalischen Eigenschaften, wie z. B. Griff und Griffigkeit, zu erhalten. Bei den Verfahren zur Behandlung des Gams werden feste Teilchen wie Aktivkohle in das Gam eingearbeitet, wobei eine Luftdispergierungstechnik oder eine Polsterungstechnik zum Einsatz kommt. Bei der Luftdispersionstechnik werden die festen Teilchen in einem kontrollierten Luftstrom über dem Gam verteilt. Bei der Polstermethode werden die festen Teilchen in das Gam eingearbeitet, wenn das Gam durch ein Bad aus festen Teilchen läuft. Bei der Gambehandlungsmethode kann ein Bindemittel auf das Garn aufgebracht werden. Das Bindemittel bindet die festen Teilchen an das Gam, ohne die Leistungsmerkmale der festen Teilchen zu beeinträchtigen. Das Gambehandlungsverfahren umfasst ferner das Aushärten des Bindemittels, um die festen Teilchen dauerhaft an das Gam zu binden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung einer oberflächenkatalytisch aktiven Polymerfaser oder eines Polymerflächengebildes anzugeben, wobei diese eine hohe mechanische Stabilität bei gleichbleibend guter katalytischer Aktivität aufweist. Gemäß einem weiteren Aspekt ist es die Aufgabe der Erfindung ein katalytisch aktives Polyesterflächengebilde mit hoher mechanischer Stabilität und gleichbleibend guter katalytischer Aktivität sowie dessen Verwendung anzugeben. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Hinsichtlich des katalytisch aktiven Polymerflächengebildes wird die Aufgabe durch eine Polymerfaser oder ein Polymerflächengebilde gemäß Anspruch 8 gelöst. Hinsichtlich der Verwendung eines entsprechenden Polyesterflächengebildes wird die Aufgabe durch eine Verwendung gemäß Anspruch 10 gelöst.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur oberflächenkatalytischen Ausrüstung von Polymerfasem und/oder -flächengebilden vorgeschlagen, aufweisend die Schritte: a) Bereitstellen einer Polymerfaser oder eines Polymerflächengebildes aus einem amorphen oder teilamorphen Polymer; b) Bereitstellen einer wässrigen Dispersion eines Katalysatorträgerpartikels; c) Kontaktieren der Polymerfaser oder des Polyesterflächengebildes mit der wässrigen Dispersion des Katalysatorträgerpartikels, wobei der Katalysatorträgerpartikel eine Partikelgröße in einem Bereich zwischen >0.5pm und <20pm, vorzugsweise zwischen >lpm und <10pm, insbesondere zwischen >1.5pm und <5pm aufweist und dass das Kontaktieren in Schritt c) bei einer Temperatur in einem Bereich zwischen >15°C und <60°C, vorzugsweise zwischen >20°C und <50°C, insbesondere zwischen >30°C und <40°C oberhalb der Glasübergangstemperatur TG des Polymers erfolgt und wobei der Katalysatorträgerpartikel mit einem katalytisch aktiven Metall oder Metalloxid imprägniert ist.

Ein Flächengebilde im Sinne der Erfindung ist dabei ein Gewebe, Gewirk, Vliesstoff, ein Film oder eine Membran.

Unter oberflächenkatalytisch Ausrüstung im Sinne der Erfindung ist dabei das Aufbringen einer katalytisch aktiven Substanz auf die Oberfläche der Polymerfaser oder des Polymerflächengebildes zu verstehen, so dass an der Oberfläche vorbei streichende Fluide wie Gas oder Flüssigkeiten in Kontakt mit der katalytisch aktiven Substanz kommen und eine Umsetzungsreaktion des Fluids bzw. einer in dem Fluid enthaltenen Substanz heterokatalytisch erfolgen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das amorphe oder teilamorphe Polymer ein Polyester oder ein Polyamid, ein Copolymer oder ein Blend dieser.

Polyester in Sinne der Erfindung sind insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polylacid (PLA), Polytrimethyleneterephthalat (PTT), Polyethylentnaphthalat (PEN), Polycarbonat (PC), Polyarylat (PAR), Polyestercarbonat (PEC) oder Copolymere oder Blends dieser.

Überraschender Weise hat es sich gezeigt, dass es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, mit einem katalytisch aktiven Metall oder Metalloxid imprägnierte Katalysatorträgerpartikel mechanisch stabil an ein amorphes oder teilamorphes Polymer zu binden. Dabei bedeutet mechanisch stabil im Sinne der Erfindung, dass die Katalysatorträgerpartikel nur in sehr geringem Umfang heruntergewaschen oder mechanisch abgerieben werden. Insbesondere bedeutet mechanisch Stabil im Sinne der Erfindung, dass eine entsprechend erfindungsgemäß ausgerüstet Polymerfaser bzw. ein Polymerflächengebilde > 500 Druckluftpulse mit einem Überdruck von 6 bar mit einer jeweiligen Dauer von 1 Sekunde zu Ablösungen der katalytischen Partikel von < 5% in Bezug auf die Gesamtmasse der katalytischen Partikel führt. Insoweit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Dispersionsfixierung katalytisch aktiver Partikel auf einer Polymerfaser oder einem Polymerflächengebilde. Dabei wurde überraschend festgestellt, dass die Katalysatorträgerpartikel partiell in die Polymerstruktur eindringen und so mechanisch stabil mit der Polymerstruktur verbunden sind. Das lediglich partielle Eindringen der in die Struktur erlaubt, dass ein überwiegender Teil der Katalysatorträgerpartikeloberfläche und somit die auf dem Katalysatorträgerpartikel aufgebrachten katalytisch aktiven Metalle oder Metalloxide zur heterogenen Katalyse zur Verfügung steht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde bei der angegebenen Temperatur für einen Zeitraum zwischen > 30 min und < 360 min, vorzugsweise zwischen > 60 min und < 240 min, insbesondere zwischen > 90 min und < 120 min kontaktiert wird. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Kontaktzeitraum einerseits ausreichend ist, eine hinreichende Migration der mit einem katalytisch aktiven Metall imprägnierten Katalysatorträgerpartikel in die Faserstruktur bzw. die Flächengebildestruktur sicherzustellen, ohne dass es dabei zu einem zu starken Aufquellen des Polymers kommt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Kontaktierung der Polymerfaser oder des Polymerflächengebildes mit der wässrigen Dispersion eines Katalysatorträgerpartikels unter Vorsehen eines Temperaturgradienten. Dabei kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde und die wässrige Dispersion eines Katalysatorträgerpartikels gemeinsam von einer niedrigeren Temperatur, wie beispielsweise Raumtemperatur, auf die vorzusehende Temperatur in einem Bereich zwischen >15°C und <60°C oberhalb der Glasübergangstemperatur To des Polymers aufgeheizt werden. Dabei kann bevorzugt eine Aufheizrate in einem Bereich von > l°C/min < 10°C/min, vorzugsweise zwischen > 2°C/min < 5°C/min, wie beispielsweise 3°C/min vorgesehen werden. Nach Beendigung einer Haltezeit von zwischen > 30 min und < 360 min, vorzugsweise zwischen > 60 min und < 240 min, insbesondere zwischen > 90 min und < 120 min kann vorzugsweise ein Abkühlen auf eine niedrigere Temperatur erfolgen. Dabei liegt die Zieltemperatur beim Abkühlen vorzugsweise in einem Bereich zwischen >5°C unterlabhalb der Glasübergangstemperatur TG des Polymers und Raumtemperatur. Beim Abkühlen kann vorzugsweise wiederum ein Abkühlrate in einem Bereich zwischen > l°C/min < 20°C/min, vorzugsweise zwischen > 2°C/min < 10°C/min, wie beispielsweise 6°C/min vorgesehen werden. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Abkühlrate größer ist als die Aufheizrate.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist der Katalysatorträgerpartikel porös ist und weist vorzugsweise eine Porosität <I> in einem Bereich zwischen >10% und <60% auf. Eine solche Porosität erhöht einerseits vorteilhafter Weise die spezifische Oberfläche des Katalysatorträgerpartikels und damit die für eine heterogene Katalyse zur Verfügung stehende Kontaktfläche, zum anderen erlaubt diese eine verbesserte Fixierung der

Katalysatorträgerpartikel an den Polyesterfasern oder -flächengebilden. Die Porosität im Sinne dieser Erfindung ist dabei 1 minus dem Quotienten aus der Rohdichte des

Katalysatorträgerpartikels und der Reindichte des Katalysatorträgerpartikelmaterials gemäß der Formel = (1 - p/po)* 100%, wobei p der Rohdichte und po der Reindichte entspricht und wobei p = m/(Vfest + Vpor) und o = m/Vfest.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Katalysatorträgerpartikel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid, Cordierit, Zeolithe, Magnesiumsilikat oder Aluminium silikat. Im Falle eines Magnesiumsilikates ist Talk bevorzugt. Es hat sich vorteilhafter Weise gezeigt, dass die genannten Verbindungen eine gute Imprägnierbarkeit bei gleichzeitiger chemischer wie mechanischer Stabilität aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass das katalytisch aktive Metall wenigstens ein Metall ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen der Gruppe der äußeren Übergangsmetalle des Periodensystems, vorzugsweise Platin, Nickel, Gold, Silber, Rhenium, Cobalt, Vanadium, Chrom, Kupfer, Palladium, Iridium, Rhodium und Zirkonium, oder einem Oxid oder einem Mischoxid dieser. Vorteilhafter Weise besitzen die genannten Metalle gute Redox-kataly tische Eigenschaften, die im Rahmen der Anwendung von aus entsprechend ausgerüsteten Polyesterfasern oder Polyesterflächengebilden vorteilhaft genutzt werden können.

Bevorzugt wird in einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die wässrige Dispersion auf einem pH-Wert in einem Bereich > pH 1 und < pH 5 eingestellt. Es hat sich gezeigt, dass das Vorsehen eines entsprechend sauren Milieus die Anbindung der Katalysatorträgerpartikel an die Polymerstruktur erleichtert. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass im Verlaufe des Verfahrens, mithin während des Zeitraums in welchem die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde mit der wässrigen Dispersion kontaktiert wird, ein pH-Gradient eingestellt wird. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn der pH-Wert im Verlauf der Kontaktzeit abnimmt. Hierdurch kann eine gleichmäßigere Anbindung und Verteilung der Katalysatorträgerpartikel in der Polymerstruktur erreicht werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die wässrige Dispersion des Katalysatorträgerpartikels ein Dispergiermittel aufweist. Vorzugseise kann das Dispergiermittel in einer Konzentration zwischen >0,01 g/1 und <0,04 g/1 bezogen auf die Gesamtdispersion in der Dispersion enthalten sein. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung werden pro 10g Polymerfaser / Polymerflächengebilde zwischen >50ml und <250ml, vorzugsweise zwischen >80ml und <150ml, wie beispielsweise 100ml Dispersion eingesetzt.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Dispergator ein Mittel ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus XHT-S SDB, SMS,_SDB der Firma CHT Germany GmbH, Tübingen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass zum Ansetzten einer Dispersion zunächst eine Stammlösung eines Dispergators hergestellt wird, welche dann in einem Verhältnis von <1:50 bis >1:250, vorzugsweise <1 :80 bis >1 : 150, wie beispielsweise 1 : 100 der Dispersion zugesetzt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Dispersion den Katalysatorträgerpartikel in einer Konzentration in einem Bereich zwischen >5 g/1 und <100 g/1, vorzugsweise zwischen >15 g/1 und <40 g/1 bezogen auf die Gesamtdispersion aufweist. Eine solche Konzentration hat sich als besonders geeignet erwiesen, um einen gleichmäßigen Aufzug des Katalysatorträgerpartikels auf die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde sicherzustellen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde mit zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-% an Katalysatorträgerpartikeln beladen. Dabei kann die Beladungsrate aus dem Quotienten der Differenz des Gewichts der Polymerfaser bzw. des Polymerflächengebildes nach der Dispersionsfixierung des Katalysatorträgerpartikels und des Gewichts der Polymerfaser bzw. des Polymerflächengebildes vor der Dispersionsfixierung des Katalysatorträgerpartikels, und dem Gewicht der Polymerfaser bzw. des Polymerflächengebildes vor der Dispersionsfixierung des Katalysatorträgerpartikels berechnet werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die bevorzugt verwendeten TiCh Katalysatorpartikel oder andere metallische oder metalloxidische Katalysatorträgerpartikel, im Sinne einer Nassimprägnierung, mit einer weiteren Metallsalzoder Edelmetallsalzlösung imprägniert und thermisch behandelt werden. Die thermische Behandlung kann dabei ein Aufheizen auf eine Temperatur von beispielsweise 400°C mit einer hohen Aufheizrate von bis zu 20 K/min umfassen. Bei dieser Temperatur kann der imprägnierte Katalysatorträgerpartikel für eine Dauer von 30 min. gehalten und anschließend definiert abgekühlt werden mit einer Abkühlrate von beispielsweise 2 - 5 K/min.

Hinsichtlich der oberflächenkatalytisch ausgerüstete Polymerfaser oder oberflächen-katalytisch ausgerüstetes Polymerflächengebilde wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Faser bzw. das Flächengebilde gelöst, wobei diese an der Oberfläche Katalysatorträgerpartikel aufweist, wobei die Katalysatorträgerpartikel als Katalysator wenigstens ein Metall der Gruppe der äußeren Übergangsmetalle des Periodensystems, vorzugsweise Platin, Nickel, Gold, Silber, Rhenium, Cobalt, Vanadium, Chrom, Kupfer, Palladium, Iridium, Rhodium und Zirkonium, oder ein Oxid oder ein Mischoxid dieser aufweisen und wobei die Katalysatorträgerpartikel zumindest teilweise in die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde eingedrungen sind und so an die Polymerfaser oder das Polymerflächengebilde ohne ein zusätzliches Befestigungsmittel gebunden sind. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich ist, Katalysatorträgerpartikel einerseits mechanisch stabile an die Oberfläche einer Polymerfaser oder eines Polymerflächengebildes zu fixieren, ohne dass es dabei eines separaten Bindemittels wie beispielsweise eines Klebstoffes bedarf. Andererseits dringen die Katalysatorträgerpartikel nur soweit in die Polymerfasem oder das Polymerflächengebilde bzw. deren Oberfläche ein, dass ein überwiegender Teil der Partikel aus der Oberfläche herausragen und so darauf aufgebrachte redox-aktive Katalysatormetalle etwaigen an der Oberfläche der Polymerfaser oder dem Polymerflächengebilde vorbeistreichendes Gas hinreichend mit dem Katalysatormetall in Kontakt kommt, um katalytisch umgesetzt zu werden.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Katalysatorträgerpartikel mechanisch derart stabil an der Oberfläche der Faser oder des Flächengebildes immobilisiert sind, dass > 500 Druckluftpulse mit einem Überdruck von 6 bar mit einer jeweiligen Dauer von 1 Sekunde zu Ablösungen der katalytischen Partikel von < 5% in Bezug auf die Gesamtmasse der katalytischen Partikel führt.

Hinsichtlich der Verwendung wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß oberflächenkatalytisch ausgerüsteten Polymerfasem oder ein entsprechendes oberflächenkatalytisch ausgerüstetes Polymerflächengebilde zur Herstellung eines Filters zur Partikelabscheidung in einem Luftreinigungssystem zu nutzen. Insbesondere wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß oberflächenkatalytisch ausgerüsteten Polymerfasem oder ein entsprechendes oberflächenkatalytisch ausgerüstetes Polymerflächengebilde zur Herstellung eines Gas/Feststoff-Filters zum katalytischen Kohlenstoffmonoxidabbau zu verwenden.

So ist es beispielsweise möglich, einen Schlauchfilter für einen Partikelabscheider zur Abscheidung organischer Stäube aus einem Gasstrom bereitzustellen, der in der Lage ist etwaiges in den abgeschiedenen organischen Stäuben bzw. dem sich bildenden Filterkuchen entstehendes Kohlenstoffmonoxid (CO) katalytisch zu Kohlenstoffdioxid (CO2) umzusetzen und so dem gefilterten Gasstrom zu entziehen. Hierdurch kann ein Problem bei der mechanischen Abgasreinigung überwunden werden welches auftritt, wenn sich beispielsweise Brand- oder Glutnester in dem abgeschiedenen Filterkuchen bilden und bei der thermischen Zersetzung der Filterstäube CO gebildet wird. Eine solche CO-Bildung ist jedoch unerwünscht, dass der gefilterte Gasstrom durch dieses CO kontaminiert wird und ggf. regulatorische Vorgaben im Abgasstrom nicht eingehalten werden können. Dank der erfmdungsgemäß katalytische ausgerüsteten Polymerfasem oder Polymerflächengebilden sind hierbei relativ niedrige Temperaturen für die katalytische Abluftreinigung möglich. Ein weiterer Vorteil der erfmdungsgemäßen Verwendung der oberflächenkatalytisch ausgerüsteten Polymerfasem oder Polymerflächengebilden ist, dass die katalytisch aktive Substanz mechanisch stabil an die Fasern bzw. das Flächengebilde gebunden ist, so dass durch etwaige mechanische Belastungen, wie sie in Filtersystemen in Rahmen des Betriebes und insbesondere im Zuge der Reinigung mittels Gegenstrom auftreten können, ein Abtragen der katalytische aktiven Substanz vermieden werden kann. Ein solches Abtragen ist bei der Aufbringung katalytisch aktiver Substanzen mittels eines Bindemittels, wie z.B. eines Klebstoffs, zu beobachten, so dass die katalytische Aktivität entsprechender Filter im Laufe der Nutzung signifikant nachlässt.

Darüber hinaus ist es ein Nachteil des Aufbringens katalytisch aktiver Substanzen mittels eines Bindemittels auf eine Polymerfaser oder ein Polymerflächengebilde, dass daraus hergestellte Gewebe, Gewirke oder Vliese vielfach einen deutlich erhöhten Luftdurchlässigkeitswiderstand im Vergleich zu nicht ausgerüsteten Geweben, Gewirken oder Vliesen aufweisen, so dass sich bei der Anwendung entsprechender Materialien als Filter ein starker Druckverlust am Filter einstellt. Dies ist strömungstechnisch nachteilig und daher in der Regel unerwünscht, weil die Überwindung der Druckdifferenz Energie kostet. Die erfmdungsgemäß ausgerüsteten Polymerfasem oder Polymerflächengebilde und darauf hergestellte Gewebe, Gewirke oder Vliese zeigen demgegenüber einen deutlich geringeren Druckverlust und sind insoweit strömungstechnisch begünstigt. Die spezifische Oberfläche eines Textils ist direkt abhängig vom Faserdurchmesser. Während bei den heute größtenteils handelsüblichen Schlauchfiltern Nadelvliesstoffe aus PET mit einem Titer von etwa 5dtex eingesetzt werden, gibt es auch Schlauchfilter einer neueren Generation mit wesentlich geringeren Titern, z.B. auf Basis von Mikrofilament- Vliesstoffen (s. DE102007023806). Der technische Vorteil dieser neueren Schlauchfilter liegt darin begründet, dass gute Abscheideleistungen bei vergleichsweise wesentlich weniger Flächengewicht erreicht werden können, weil die Poren-bildenden Filamente geringere Durchmesser als herkömmliche Fasern aufweisen, und weil sie nicht mechanisch vernadelt werden, was zu Beschädigung und damit zur Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften führt, sondern hydromechanisch verfestigt werden. Gleichzeitig weisen die Mikrofilamente des Typs „segmented Pie“ eine vergleichsweise wesentlich größere Oberfläche an, was an folgender Beispielrechnung gezeigt wird.

Die Oberfläche pro 100g Vliesstoff berechnet sich zu:

Fall 1, 5dtex, PET: 13,5m ²

Fall 2, 2,4dtex PIE 16 mit 70% PET und 30% PA6: für PET 65m ² , für PA6 57 m ²

D.h. bei gleichem Flächengewicht, nämlich 100g (pro m ² ), weist der Nadelvliesstoff pro 100g 13,5m ² PET-Oberfläche auf, während der Spinnvliesstoff, segmented PIE 70/30 bei 2,4dtex vor dem Splitten, nach dem Splitten durch die Wasserstrahlverfestigung etwa die 5fache PET- Oberfläche aufweist.

Fig. 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnittes einer erfindungsgemäß ausgerüsteten Polymerfaser.

Die in Fig. 1 dargestellten hellen Punkte zeigen TiO2-Partikel mit einem Durchmesser von 2pm bis 4pm. Die Partikel wurden mit einer Platin-haltigen Lösung imprägniert, so dass sich an der Oberfläche der TiO2-Partikel katalytische aktive Platinatome bzw. Agglomerate befinden. Die TiO2-Partikel dringen dabei teilweise in die Faserstruktur ein und sind auf diese Weise fest an die Faseroberfläche gebunden. Der Faserdurchmesser bleibt gegenüber einer nicht ausgerüsteten Faser nahezu unverändert, wodurch der hydraulische Widerstand eines aus einer entsprechend ausgerüsteten Faser gefertigten Gewebes, Gewirkes oder Vlieses im Vergleich zu einem nicht ausgerüsteten Gewebe, Gewirke oder Vlies ebenfalls nahezu unverändert bleibt. Das Gleiche gilt für Gewebe, Gewirke oder Vliese welche nachträglich erfindungsgemäß ausgerüstet werden. Auch diese zeigen im Vergleich zu nicht ausgerüsteten Vergleichsgeweben, -gewirken oder -vliesen einen nahezu unveränderten Luftdurchl ässigkeitswi derstand .

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1 :

Vier 10g schwere Probe eines Polyestergewebes (PET Nadelvliesstoff mit ca. 5dtex und 550g/m ² ) wurde einzeln mit Dispersionsflotte kontaktiert, welche 1,5 Gew.-%, 2,0 Gew.-%, 3,0 Gew.-% oder 4,0 Gew.-% mit Platin imprägnierte TiCh-Partikel enthielten. Den Dispersionsflotten wurde jeweils 0,3 g eines Dispergiermittels (CHT Dispergator SMS) zugesetzt und der pH-Wert der Dispersionflotten mittels verdünnter Essigsäure auf pH 4,5 eingestellt. Die Dispersionsflotten wurden mit enthärtetem Wasser (Weichwasser) auf 100ml aufgefüllt und die Dispersionsflotte homogenisiert. Anschließend wurden die Gewebeproben mit den entsprechenden Dispersionsflotten in Färbebomben (Autoklaven) unter mechanischer Bewegung in einem Glykolbad mittels einer Heizrate von 3°C/min auf 135°C erwärmt und anschließend für 60 min bei dieser Temperatur gehalten. Darauf anschließend erfolgte ein Abkühlen auf 60°C unter Berücksichtigung einer Abkühlrate von 6°C/min. Vor dem Öffnen der Autoklaven wurden diese mittels fließendem Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Gewebeproben wurden entnommen und mit jeweils 21 enthärtetem Wasser für 1 min gewaschen. Anschließend wurden die Proben mittels Schleudern für 1 min getrocknet. Nach einem abschließenden Trocknen der Proben bei 40°C im Trockenschrank wurde die Beladung der jeweiligen Proben durch Auswiegen und vergleichen zum Probengewicht vor der Behandlung ermittelt. Dabei wurden die folgenden Beladungen ermittelt:

Beispiel 2: Eine 10g schwere Probe eines PET/PA6-Mikrofilamentvliesstoffs mit einem Flächengewicht von 80g/m ² aus PET/PA6 mit einem Volumenverhältnis von ca. 70/30 und einem Titer nach Splitten von etwa 0,2dtex für PET und etwa 0, Idtex für PA6 wurde analog Beispiel 1 behandelt und mit Dispersionsflotte kontaktiert, welche 4 Gew.-% mit Platin imprägnierte TiCb-Partikel enthielt. Dabei wurde eine Beladung von 3,05g ermittelt, was etwa der vergleichsweisen doppelten Beladung entspricht, von welchen nach 500 Druckstoßtests 0,2 g und nach 1000 Druckstößen weitere 0,08 g abgelöst waren. Das nicht die 5fache Menge an Pt/TiCb aufgenommen wurde kann damit erklärt werden, dass beim Spinnvliesverfahren vergleichsweise hohe Verstreckungen zu höherer Kristallinität der Polymerfilamente führt und dementsprechend weniger amorphe Bereiche zur Fixierung der Katalysatorpartikel zur Verfügung stehten. Auch zeigt sich die Fixierung am Polyamid nicht ganz so stabil wie am PET. Dass sich von den abgeschiedenen Katalysatorpartikel ein Anteil durch die Druckluftimpulse abstoßen lässt, kann damit erklärt werden, dass einige der Partikel aufgrund der geringeren Porengröße des Mikrofilamentmaterials ab filtriert, aber nicht fixiert werden. Bei höheren Flächengewichten mit mehr Lagen (Tortuosität) und steigender Dichte nach der Wasserstrahlverfestigung fällt das Abfiltrieren der Katalysatorpartikel noch stärker ins Gewicht. Es konnte jedoch so gezeigt werden, dass es prinzipiell auch möglich ist, solch höher verstreckten Mikrofilament- Vliesstoffe mit der Dispersionsfixierung zu erreichen.