CN109642375B - 用于制造非织造物的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于制造非织造材料的方法，该方法包括以下步骤：a)提供含有以下物质的三相(气‑液‑固)悬浮液：天然和/或人造纤维；表面活性剂；20‑48vol.％的空气，b)提供第一移动载体筛，c)将三相悬浮液施加到第一移动载体筛上以制造纤维幅材，d)通过第一载体筛去除三相悬浮液中的水性残余物，e)将所述水性残余物再循环到步骤a)，f)通过在5‑50巴的压力下对每立方米所施加的三相悬浮液用0.0005‑0.05m3的水冲洗幅材并收集经冲洗的水来预集成纤维幅材，g)将预集成的纤维幅材从所述第一移动载体筛转移到第二移动载体筛，所述第二移动载体筛具有比所述第一移动载体筛的孔隙率小的孔隙率，h)使所述纤维幅材在所述第二移动载体上水刺缠结。

Description

用于制造非织造物的方法
技术领域
本公开涉及一种用于制造复合非织造片材的方法和一种通过这种方法可获得的片材。
背景技术
吸收性非织造材料被用于擦拭工业、医疗、办公室和家庭应用中的各种类型的溢出物和污垢。它们典型地包括用于吸收水和其它亲水性物质以及疏水性物质(油、脂肪)的热塑性聚合物(合成纤维)和纤维素浆料的组合。除了具有足够的吸收能力之外，这种类型的非织造擦拭物同时坚固、柔韧和柔软。它们可以通过将含浆料的混合物湿法成网在聚合物幅材上，接着脱水和水刺缠结以将浆料锚固到聚合物上并且最终干燥来制造。这种类型的吸收性非织造材料及其制造方法在WO2005/042819中被公开。
WO99/22059公开了一种通过以下步骤制造非织造片材的方法：提供熔喷或纺丝成网的合成连续长丝，通过流浆箱在该合成连续长丝上施加天然(浆料)纤维的泡沫以产生合成长丝和天然纤维的组合，接着使用水射流对该组合进行水刺缠结，以产生复合片材，其中所述长丝和天然纤维紧密集成，导致高强度和高刚度片材。水刺缠结之前可以还在幅材的另一侧上施加泡沫。
WO96/02701和WO96/02702公开了一种通过纤维幅材的泡沫成形，接着用水喷洒泡沫成形的幅材以维持泡沫形成系统中的水平衡来制造水刺缠结的非织造材料的方法，其中泡沫成形和水刺缠结在相同的带(线)上执行。该泡沫含有49-54vol.％的空气。
WO2012/150902公开了一种制造水刺缠结的非织造材料的方法，其中合成人造短纤维和天然(浆料)纤维的第一纤维幅材使用10-50巴的相对较低的压力湿法成网和水刺缠结，纺丝成网的长丝被铺设在经水刺缠结的第一纤维幅材上并且天然纤维的第二纤维幅材被湿法成网在长丝的顶部上并且随后进行水刺缠结。然后幅材被反转并在第一纤维幅材的侧经受第三水刺缠结处理，以制造具有基本上相同的正侧和反侧的坚固复合片材。
当通过将含有表面活性剂的泡沫形式的纤维施加到合成纤维上并通过水刺缠结结合组合的浆料纤维和合成纤维来制造纤维幅材时，获得了就柔性、片材强度和吸收能力而言的理想结果。然而，可能导致最终片材中的表面不规则或者甚至薄点或孔，这对片材特性和性能及其外观产生负面影响。通过使用泡沫中相对高含量的空气可以减少这个问题，但是这要求泡沫中高含量的表面活性剂，并且高含量的表面活性剂可能阻碍水刺缠结过程，导致非织造产品中的次优结合和回水系统中的潜在堵塞。
取决于泡沫成形幅材的构成，不同量的表面活性剂从泡沫回路逸出。从而，例如高浆料内容物、厚前体幅材和粗糙或坚硬长丝导致泡沫成形液体的较大损失并且因此导致表面活性剂的较大损失。使用高压的预缠结可以补偿液体损失，但是具有将片材缠结到支撑传送带中的风险，使得转移到最佳水刺缠结所需的下一个较不渗透的带困难。
从而，存在对于这样一种制造水刺缠结的非织造材料的方法的需求：该方法避免了不规则或有缺陷的表面特征以及表面活性剂的过量使用的缺点。
发明内容
期望提供一种水刺缠结的吸收性非织造材料，其具有期望的强度和有限含量的表面活性剂。
还期望提供一种用于制造这种非织造材料的方法，该方法涉及在水刺缠结之前使用水射流冲洗幅材而预集成泡沫成网的纤维幅材的步骤。该预集成将降低表面活性剂的含量，从而允许更有效的水刺缠结，并且还部分地集成幅材的组分，特别是纤维幅材和聚合物，避免了带转移的困难并且同时补偿了泡沫回路中的水损失。
附图说明
附图1和2示意性地描绘了一种用于制造本公开的含浆料吸收性非织造片材的设备。
具体实施方式
本发明涉及如所附权利要求1中限定的一种制造水刺缠结的非织造材料的方法。本发明进一步涉及如所附权利要求16中限定的通过这种方法可获得的经水刺缠结的非织造材料。
本发明制造水刺缠结的非织造片材的方法包括以下步骤：
a)提供含有以下物质的三相(气-液-固)悬浮液：
-天然和/或人造纤维；
-表面活性剂；
-20-48vol.％的空气，
b)提供第一移动载体筛并且可选地将聚合物幅材铺设到该第一移动载体筛上，
c)将三相悬浮液施加到第一移动载体筛上或聚合物幅材上，以制造纤维幅材，
d)通过第一载体筛收集和去除三相悬浮液中的水性残余物，
e)将水性残余物再循环到步骤a)，
f)通过在5-50巴的压力下对每立方米施加的三相悬浮液用0.0005-0.05m3的水冲洗幅材来预集成纤维幅材，并收集经冲洗的水，
g)将预集成的纤维幅材从所述第一移动载体筛转移到第二移动载体筛，所述第二移动载体筛具有比所述第一移动载体筛的孔隙率小的孔隙率，
h)使在所述第二移动载体上的纤维幅材水刺缠结，
i)(可选地)干燥经水刺缠结的幅材，
j)(可选地)进一步处理并最后完成幅材以制造最终非织造材料。
在具体实施例中，步骤f)的预集成通过在例如2-60巴、5-50巴、5-25巴或5-10巴的相对较低的压力下将水射流垂直地施加到所形成的幅材上来执行。该射流可以覆盖形成最终片材的幅材的全部宽度，并且因此也可以覆盖移动载体筛的大约整个宽度。各射流有利地以0.4与2mm之间或0.5与1mm之间的相互距离放置并且可以从而形成冲洗水的“帘幕”。在具体实施例中，预集成水的量为每立方米施加的三相悬浮液0.001与0.03m3之间的水、每立方米悬浮液0.002与0.02之间或0.003与0.01之间或者甚至0.004与0.008m3之间的水。可替代地，步骤f)中施加的水的量可以相对于所形成的片材(干重)或者以绝对值(即每个时间单位施加的量)被独立地限定。当相对于所形成的片材表示时，步骤f)中施加的水的量可以为每千克成形片材0.8与20升之间的水，或者每千克成形片材1与10l之间或1.2与5之间或甚至1.5与3l之间的水。当就绝对值而言表示时，步骤f)中施加的水的量可以为每分钟每米宽度成形片材10与250升的水之间(＝0.6-15m3/h/m)或者13与170l/min.m(0.8-10m3/h/m)之间或者17与50l/min.m(1-3m3/h/m)之间或者甚至20与33l/min.m(1.2-2m3/h/m)之间。
在一个具体实施例中，用于预集成的水是淡水，其具有较低溶解物质含量，例如TDS(总溶解固体)小于5g/l，或者甚至小于1g/l，并且大致上是中性的(例如pH在5.5与8.5之间)。水中的部分可以通过再循环在步骤f)中收集的经冲洗的水、可选地在(微)过滤之后来供应。在一个实施例中，所收集的经冲洗的水的部分被馈送到步骤a)中的水性悬浮液，即与步骤e)并行，并且所收集的水性残余物的剩余部分被再循环到预集成步骤f)。
预集成和收集步骤f)可以在多个阶段中进行，例如两个阶段f1)和f2)，或者甚至三个阶段f1)、f2)、f3)，或者甚至更多阶段，使用多个系列的水射流，每个系列覆盖形成片材的幅材的完整宽度。在多个预集成阶段的情况下，将从第一阶段f1)收集的经冲洗的水(其将含有相对较高含量的表面活性剂)再循环到步骤a)中的三相(泡沫)悬浮液以及将从第二或最后阶段f2)收集的经冲洗的水的至少一部分(其将含有较低含量的表面活性剂)再循环到第一预集成步骤f1)可能是有利的。可以选择所收集的经冲洗的水到悬浮液形成阶段和到预集成的更特定的分布以便具有悬浮液和预集成的水的最佳质量以及原材料(包括水和表面活性剂)的最少使用。
提供湿法成网悬浮液并作为泡沫施加，该泡沫通过将空气(或另一种惰性气体)引入悬浮液中而获得。悬浮液(泡沫)可以含有12与48vol.％之间的空气、20与40vol.％之间的空气或者24与39vol.％之间的空气。当使用泡沫时，在将泡沫施加到幅材上之后所收集的残余物也将具有泡沫的形式。
三相悬浮液可以含有如下进一步描述的表面活性剂。合适的表面活性剂含量可以为0.01与0.2wt.％之间或0.02与0.1wt.％之间。作为预集成步骤的结果，最终产品中表面活性剂的残留含量将非常低，例如小于100ppm的表面活性剂、小于50ppm或小于25ppm的表面活性剂(基于干重)。
在具体实施例中，施加三相悬浮液(泡沫)的步骤(步骤c)涉及用于将泡沫分布到移动载体上的流浆箱的使用，并且通过第一载体去除水性残余物的步骤(步骤d))涉及抽吸箱的使用，该抽吸箱可以被分成多个隔室，例如2-5个隔室，如附图中所示并且在下面被更详细地说明的，这些隔室可以沿着载体的运动方向相继地布置。
当施加三相悬浮液的步骤c)和去除水性残余物的步骤d)以至少两个单独的阶段c1)、d1)和c2)、d2)进行时也是有利的。然后，施加悬浮液的每个步骤涉及流浆箱的使用并且每个去除步骤可以涉及一组抽吸箱。这将进一步降低表面活性剂的所要求含量并将导致具有较少表面缺陷的更均匀的片材产品。在该实施例中，预集成步骤可以在第二(或最后)悬浮液铺设或泡沫铺设阶段之前或之后执行。然而，在特定实施例中，预集成和收集步骤f)在第二或最后施加和去除阶段c2)、d2)之后进行。当使用两个悬浮液铺设阶段时，还有可能施加两个预集成和收集阶段。那么，顺序可以是悬浮液铺设(c1，d1)——悬浮液铺设(c2，d2)——预集成(f1)——预集成(f2)，或者，可替代地，悬浮液铺设(c1，d1)——预集成(f1)——悬浮液铺设(c2，d2)——预集成(f2)，从而，第一预集成和收集阶段f1)可以在第二或最后施加和去除阶段c2，d2)之前进行，并且第二或最后预集成和收集阶段f2)在第二或最后施加和去除阶段c2，d2)之后进行。
发现在步骤e)中被再循环之前，使步骤d)中去除的水性残余物——从而含有空气——经受相分离，特别是水——空气分离是有利的。水性残余物的可选相分离涉及降低水性残余物(用过的幅材成形悬浮液)的空气含量。在特定实施例中，空气含量被降低至20vol.％以下、15vol.％以下或10vol.％以下，允许了水性残余物的易泵送性。这可以通过使用抽吸箱借助于抽吸通过载体去除和收集水性残余物来实现，所述抽吸箱可以被分成多个隔室，例如沿着载体的运动方向布置的2-6个隔室，并且在每个隔室中收集的残余物可以被输送到不同的相分离罐。分离罐的头部空间中的低压降低了水性残余物的空气含量。通过破坏泡沫，例如通过借助于风扇引入湍流或通过用水喷洒，进一步增强了脱气。在通过泵送和进入泡沫产生步骤a)而再循环经脱气的水性残余物之后，空气含量恢复到所要求的水平，具体为20与40vol.％之间。
在一个实施例中，本发明方法包括在步骤b)之后的进一步步骤：以本领域中已知并且在下面被进一步阐述的方式(例如，通过纺丝成网、气流成网或梳理工艺步骤)沉积含有至少50wt.％的合成长丝的聚合物幅材。在另一个实施例中，本发明方法包括在步骤c)之后在经沉积的(组合的)纤维幅材上沉积聚合物层的可选步骤。在本实施例的纤维幅材(含有短纤维)和聚合物幅材的沉积之后，组合的纤维幅材基于组合的幅材的干物质可以含有10与60wt.％之间或15与45wt.％之间的合成长丝。
本发明方法的进一步步骤是水刺缠结所形成的纤维幅材(或者其本身与合成连续长丝层相结合)并且从而使用通过高压水射流集成幅材的步骤h)。在具体实施例中，水刺缠结在与纤维幅材在其上铺设的载体不同的移动载体筛上执行。水刺缠结可以涉及覆盖运行的幅材的宽度的针状水射流的使用。在某些实施例中，水刺缠结步骤(或多个水刺缠结步骤)在不同的载体(运行的线)上执行，所述载体(运行的线)比含有纤维的悬浮液(和可选地首先聚合物幅材)在其上沉积的载体更致密(更小的筛开口)。在更特定的实施例中，水刺缠结步骤包括彼此短距离排序的多个水刺缠结射流。施加的压力可以是20-200巴的量级。如在CA 841938，第11-12页中所描述的测量和计算的，水刺缠结中的总能量供应可以是每吨经处理的材料100-400kWh的量级。
三相悬浮液中的天然和/或人造纤维包括可以具有从1至25mm长度的短纤维，并且该短纤维可以包括至少25wt.％或50-90wt.％的纤维素浆料纤维，所述纤维素浆料纤维具有1与5mm之间的纤维长度。下面描述了水性悬浮液的纤维的具体组合物。
通过本发明方法制造的片材可以含有40-80wt.％或50-75wt.％的浆料纤维和15-60wt.％或25-50wt.％的热塑性纤维。
本公开的方法可以是高速湿法成网方法，在该方法中，对于具有1米宽度的成形幅材，三相悬浮液可以在步骤b)中以2.1与6.0m3/min(35-100l/sec；126-360m3/h)之间的速率沉积。这对应于每分钟(和每米宽度)沉积约5-25kg纤维或每分钟和每米6-18kg纤维，并且对应于1-8m/s或2.5-6m/s的载体筛运行速度。这种速度值适合的与步骤f)中使用的预集成水的量相组合，无论是以每时间单位表示或者以体积/每体积悬浮液表示或者以体积/每单位重量成形片材表示，或以其任意组合表示。
该方法的各种步骤典型地在环形移动线(载体筛：多孔织物，能够承载成形幅材的各个阶段)上进行，并且允许过剩的流体通过并被去除(例如通过抽吸)。在具体实施例中，聚合物铺设步骤b)、悬浮液施加步骤c)和预集成步骤f)在具有第一孔隙率的第一移动线上进行，并且水刺缠结步骤h)在具有比第一孔隙率低的第二孔隙率的第二移动线上进行。第一移动载体(线)的渗透率可以为250-750cfm(立方英尺/分钟)(＝7.1-21.2m3/min)，或者400-600cfm(＝11.3-17.0m3/min)，而第二移动载体的渗透率可以为100-350cfm(＝2.8-9.9m3/min)或150-250cfm(＝4.2-7.1m3/min)。
根据本公开的方法可以进一步包括干燥经水刺缠结的片材的步骤i)和可选的进一步步骤：压印、调节、定尺寸和包装经干燥的片材以制造即用型片材。
在本公开中，指示“x与y之间”和“从x到y”以及“x-y的”(其中x和y是数字)被认为是同义的，对精确的端点x和y的包括或排除具有理论意义而非实际意义。下面描述了要施加的各种步骤和材料的特定实施例的进一步细节。
聚合物幅材
载体和聚合物幅材
可以在其上施加水性组合物的移动载体筛可以是成形织物，该成形织物可以是具有至少待制造片材的宽度的运行的带状线，该织物允许液体通过织物的排出，即其为半透性的。在一个实施例中，聚合物幅材可以首先通过将人造纤维铺设在载体上而沉积在载体上。所述纤维可以是短的或长的不同(人造短)纤维和/或连续长丝。在某些实施例中，长丝的使用或协同使用是有利的。在另一个实施例中，聚合物层可沉积在在步骤b)和c)中但是在转移步骤g)之前或者甚至在预集成步骤f)之前获得的纤维幅材上。还有可能首先沉积聚合物层，接着沉积水性悬浮液以在聚合物幅材上形成纤维幅材以及在纤维幅材上沉积进一步的聚合物层。
长丝是在其制造期间与其直径成比例的非常长、理论上无限长的纤维。它们可以通过熔化和经细喷嘴挤出热塑性聚合物、接着通过冷却(例如通过使用空气流)并固化成可以通过牵引、拉伸或卷曲处理的束来制造。长丝可以是具有足够粘附特性以允许熔化、牵引和拉伸的热塑性材料。有用的合成聚合物的示例是聚烯烃(例如聚乙烯和聚丙烯)、聚酰胺(例如尼龙-6)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)以及聚交酯。当然也可以使用这些聚合物的共聚物以及具有热塑性特性的天然聚合物。聚丙烯是特别合适的热塑性人造纤维。纤维直径可以例如为1-25μm的量级。人造短纤维可以是与长丝相同的人造材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚交酯、纤维素纤维，并且可以具有例如2-40mm或5-25mm的长度。在特定实施例中，聚合物幅材含有至少50wt.％的热塑性(合成)长丝，或者至少75wt.％的合成长丝。组合的幅材基于该组合的幅材的干固体含有15与45wt.％之间的合成长丝。
三相纤维悬浮液
通过在混合罐中混合短纤维和水获得水性悬浮液。该短纤维可以包括天然纤维，特别是纤维素纤维。在合适的纤维素纤维中的有种子或毛发纤维，例如棉花、亚麻和浆料。木浆纤维是尤其适合的，并且软木纤维和硬木纤维都是适合的，并且还可以使用再生纤维。浆料纤维长度可以在0.5与5mm之间、从1至4mm变化，或者对于软木纤维从约3mm开始和对于硬木纤维至约1.2mm以及这些长度的混合，或者对于再生纤维甚至更短。浆料可以被这样引入，即作为预制造的浆料(例如以片材形式供应的)，或者被原位制造，在这种情况下，混合罐通常被称为碎浆机，其涉及使用高剪切和可能地制浆化学品，例如酸或碱。
除了天然纤维之外或代替天然纤维，可以将其它天然或人造材料添加到悬浮液，例如特别是其它短纤维。可变长度(例如5-25mm)的短(人造)纤维可以被适当地用作附加纤维。人造短纤维长度也可以是双模的，一部分具有5-10mm的平均长度并且另一部分具有15-20mm的平均长度。人造短纤维可以是如上所述的人造纤维，例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺和聚(乳酸)，或者纤维素衍生物如lyocell纤维。人造短纤维可以是无色的，或者如期望是有色的，并且可以改变含浆料悬浮液和最终片材产品的进一步特性。附加的或仅有的(人造)纤维(特别是人造短纤维)的含量基于水性悬浮液的干固体可以合适地为3与100wt.％之间、5与50wt.％之间、7与30wt.％之间或者8与20wt.％之间。
当使用聚合物纤维作为附加材料时，通常必须将表面活性剂添加到含浆料悬浮液。合适的表面活性剂包括阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂。阴离子表面活性剂的合适示例包括长链(lc)(即具有至少8个碳原子、特别是至少12个碳原子的烷基链)脂肪酸盐、1c烷基硫酸盐、1c烷基苯磺酸盐，所述阴离子表面活性剂可选地被乙氧基化。阳离子表面活性剂的示例包括1c烷基铵盐。非离子表面活性剂的合适示例包括乙氧基化的lc脂肪醇、乙氧基化的lc烷基酰胺、1c烷基糖苷、1c脂肪酸酰胺、甘油单酯和甘油二酯等。两性(两性离子)表面活性剂的示例包括1c烷基氨基-链烷磺酸盐和基于胆碱或基于磷脂酰胺的表面活性剂。表面活性剂的含量(基于水性悬浮液)可以为0.005与0.2wt.％之间、0.01与0.1wt.％之间或0.02与0.08wt.％之间。
为了水性悬浮液的有效施加，该悬浮液含有空气，即其为作为泡沫使用的三相悬浮液。引入悬浮液中(例如通过搅拌悬浮液)的空气的量可以为最终悬浮液(包括空气)的12与48vol.％之间。三相悬浮液的空气含量可以为20与40vol.％之间，或者24与39vol.％之间。泡沫中存在的空气越多，则通常要求越高含量的表面活性剂。术语“空气”应被广义地解释为任何非有毒气体，其典型地含有至少50％的分子氮，以及进一步变化含量的分子氧、二氧化碳、稀有气体等。有关这样泡沫成形的进一步信息可以例如在WO03/040469中找到。
含纤维悬浮液的施加
含有短纤维的水性悬浮液直接地沉积在载体上或者例如使用流浆箱沉积在聚合物幅材上，该流浆箱在运行的织物的方向上将悬浮液在幅材的宽度上均匀地引导和扩散，造成悬浮液部分地渗透到聚合物幅材中。含纤维悬浮液以织物(线)的运行速度被施加并且从而典型地速度与铺设聚合物幅材的速度相同，该速度可以较高，例如在1与8m/s(60-480m/min)之间，尤其是在3与5m/s之间。对于具有1米宽度的所形成的幅材，由湿法成网或泡沫成网循环的液体的总量可以为1200-5400kg/min、1800-4500kg/min或2100-3600kg/min(20-90、30-75或35-60kg/s)的量级。经由具有1米宽度的幅材排出的量(即未被再循环的部分)将为20-57kg/min液体(36-66kg/min，包括固体材料)的量级。
在悬浮液的施加后水性残留物的去除
过剩的液相和气相被抽吸通过幅材和织物，在幅材中和幅材上留下短纤维。用过的液体和气体可以被分离、处理并返回到混合罐中用于制造新鲜的含浆料悬浮液。
含浆料悬浮液的可选进一步施加
以至少两个单独的步骤(c1和c2)在聚合物幅材的同一侧使用两个流浆箱将水性含浆料悬浮液施加到聚合物幅材上可能是合适的。在特定实施例中，这样的两个(或更多)步骤被抽吸步骤(d1)或者被抽吸步骤(d1)和预集成步骤(f1)以及还有接着的抽吸步骤(d2)和预集成步骤(f2)分隔。这导致作为过剩的水和空气的施加和随后的(或者伪同步)去除的结果，悬浮液中固体的一部分进入聚合物幅材上和聚合物幅材中，并且因此悬浮固体的剩余部分(多个剩余部分)甚至更均匀地分布在幅材的宽度上并且甚至更集成在幅材中。在第二浆料施加步骤之前，组合的幅材的水含量可以为至多85wt.％、至多80wt.％或至多60和75wt.％。从而，在第一施加步骤之后纤维幅材的干固体含量可以为至少15wt.％、20与40wt.％之间或25与40wt.％之间或者甚至25与30wt.％之间。
在第一和第二(以及可能地第三和进一步)步骤中施加的悬浮液的(或固体的)相对量可以相等，但是在某些实施例中，该量可以稍微降低的水平被施加到悬浮液。从而，在第一步骤中可以施加25与75wt.％之间的水性悬浮液(基于浆料)，在第二步骤中可以施加15与60wt.％之间的水性悬浮液，并且在在可选的第三步骤或进一步步骤中可以施加0与40wt.％之间的水性悬浮液。特别地，第一流浆箱(第一次施加)和第二流浆箱——以及可选地进一步流浆箱中含浆料悬浮液的组合物是相同的。
预集成
如上所述执行预集成步骤f)。从而，纤维幅材经受水射流，特别是在每立方米施加的三相悬浮液0.0005-0.05m3水的水平下，或者在基于所制造的片材的重量或基于时间的对应水平下，如上所述。水射流可以形成覆盖移动幅材的宽度的一行垂直(竖直)射流并且可以具有5-50巴的压力。预集成和收集步骤f)可以以多个阶段(例如两个阶段f1)和f2)，或者甚至三个阶段f1)、f2)、f3)，或者甚至更多阶段)进行，使用多个系列的水射流，每个系列覆盖形成片材的幅材的整个宽度。
水刺缠结
在泡沫成网和预集成步骤之后，组合的幅材经受水刺缠结，即经受覆盖运行的幅材的宽度的针状水射流。在特定实施例中，水刺缠结步骤(或多个水刺缠结步骤)在不同的织物(运行的线)上执行，该织物(运行的线)比在其上施加聚合物幅材和含浆料悬浮液的织物更致密(更小的筛开口)。在更特别的实施例中，水刺缠结步骤包括彼此短距离排序的多个水刺缠结射流。所施加的压力可以是20-200巴的量级。如CA 841938，第11-12页中所描述的测量和计算的，水刺缠结步骤中的总能量供应可以是每吨被处理的材料100-400kWh的量级。本领域技术人员清楚水刺缠结的技术细节，如例如在CA 841938和WO96/02701中所描述的。
干燥
组合的、经水刺缠结的幅材可以例如在高于100℃(例如在110℃与150℃之间)的温度下使用进一步的抽吸和/或烘箱干燥而被干燥。
进一步处理
经干燥的非织造物可以通过添加添加剂被进一步处理，例如用于增强的强度、气味、印刷、着色、图案化、浸渍、润湿、切割、折叠、卷绕等，如由片材的最终用途(例如在工业、医疗、家庭应用中)确定。
最终产品
还由本公开涵盖的是一种卫生和/或清洁产品，包括通过如上所述的方法制造的经调节的、定尺寸的和可选地被包装的片材。所述卫生和/或清洁产品可用于工业、医疗、办公室和家庭应用中的擦拭或清洁。所制造的非织造片材可以具有任何形状，但是常常其将具有小于1米至多几米之间的矩形片材的形式。合适的示例包括40cm×40cm的擦拭物。取决于预期用途，所述非织造片材可以具有例如100与2000μm之间、特别是从250到1000μm的各种厚度。该厚度可以如下所述被确定。沿着其横截面，片材可以是基本上同质的，或者其可以从在一个表面处相对富含浆料逐渐变为在相反表面处相对浆料耗尽(作为例如仅在聚合物幅材的一侧处湿法成网或泡沫成网浆料的结果)，或者，可替代地，从在两个表面处相对富含浆料到在中央相对浆料耗尽(作为例如在聚合物幅材的两侧处湿法成网或泡沫成网浆料——在同一侧以多个步骤中任一个或两个步骤的结果)。在一个特定实施例中，所制造的非织造材料具有不同组合物的正反表面，因为含浆料悬浮液以每个单独的步骤在同一侧被施加，和/或仅在一侧执行水刺缠结。其它结构同样可行。
组合物也可以在较宽范围内变化。作为有利的示例，片材可以含有25与85wt.％之间的(纤维素)浆料，以及15与75wt.％、15-60wt.％或25-50wt.％之间的人造(非纤维素)聚合物材料，无论是(半)连续长丝或是相对较短的(人造短)纤维，或两者均有。在更详细的示例中，片材可以含有40与80wt.％之间的浆料或50-75wt.％的浆料纤维、10与60wt.％之间的长丝和0与50wt.％之间的人造短纤维，或者，在特定实施例中，50与75wt.％之间的浆料、15与45wt.％之间的长丝和3与15wt.％之间的人造短纤维。作为本发明方法的结果，非织造片材具有很少(如果有)的缺陷以及小于100ppm、小于50ppm或小于25ppm的表面活性剂的较低残余水平。
附图1示出了用于实施本文中描述方法的设备。热塑性聚合物被馈送到经加热的牵引装置1中以制造长丝2，该长丝2沉积在第一运行线3上。混合罐4具有用于浆料5、人造短纤维6、水7和空气8的入口，所述入口中的任意两个可以合并。所得的含浆料悬浮液(泡沫)9通过入口14被馈送到流浆箱10中。移动线下方的抽吸箱12去除用过的含浆料悬浮液中大部分液体(和气体)残余物，并且所得的水性液体通过线路13返回到混合罐中。预集成歧管15被馈送有淡水供应16并用水射流17在约10巴下冲洗组合的幅材。冲洗水在线下方被收集在箱18中并通过线路24被输送走。用过的水的全部或部分可以被馈送到混合器4以补偿泡沫循环9-13中的水损失。组合的、预集成的浆料-聚合物幅材19被转移到第二运行线20并经受水刺缠结发生器21，该水刺缠结发生器21产生多个水刺缠结射流22并且带有水排出部23。然后经水刺缠结的幅材29在干燥器30中被干燥并且经干燥的幅材31被进一步处理(未示出)。
图2示出了沿着移动带所视的预集成设备。相同的部件具有与图1中相同的附图标记。
各附图仅用于阐述本发明的实施例并且不以任何方式限制所要求保护的发明。这同样适用于以下示例。
示例和测试方法
现在将更详细地解释用于确定如本文中所描述的非织造材料的特性和参数的测试方法。还介绍了一种用于测量三相泡沫形成悬浮液的空气含量的测试方法。
此外，一些示例示出了使用如在所附权利要求中限定的方法的优点并且由这样的方法提供的产品在以下被介绍。
测试方法——厚度
如本文中所描述的片材的厚度可以通过遵循根据EDANA，WSP 120.6.R4(12)的用于非织造物厚度的标准测试方法的原理的测试方法来确定。根据该标准的仪器从瑞典的IMTEKNIK AB可获得，该仪器具有从日本的Mitutoyo Corp可获得的千分尺(型号ID U-1025)。待被测量材料的片材被切成200×200mm的片并且被调节(23℃，50％RH，≥4小时)。测量应在相同条件下执行。在测量期间，片材被放置在压脚下方，然后降低该压脚。然后在压力值稳定后读取片材的厚度值。通过精密千分尺完成测量，其中测量由固定参考板和平行的压力脚之间的样品产生的距离。压脚的测量区域为5×5cm。在测量期间施加的压力为0.5kPa。可以在切割片的不同区域上执行五次测量以将厚度确定为五次测量的平均值。
测试方法——空气含量
设备
被连接到泡沫、空气或水的入口和对应出口的螺旋管，该螺旋管具有2l的体积。该螺旋管被放置在秤/天平上。
校准
通过以下方式完成校准：吹入经压缩的空气通过螺旋管来清空该螺旋管并且当其为空时将秤的设定值设为零，即仅填充有空气，该螺旋管平衡于零(0)的校准值，即在螺旋管中存在0vol.％的液体。然后用水填充螺旋管并确定该水的重量，这给出100的校准值，即螺旋管中存在100vol.％的液体。
测量
被清空的螺旋管用待测试的悬浮液/泡沫填充并被称重并且该重量与表示存在于螺旋管中的液体的体积百分比的校准的0和100端值线性相关。从而，所测量的值对应于泡沫的液体部分的百分比。然后将空气含量计算为总和达到100％的剩余百分比。
示例1
一种吸收性非织造工业清洁布通过以下方式制造：将聚丙烯长丝的幅材铺设在第一运行的传送带织物上并且然后通过在流浆箱中的泡沫成形而在聚合物幅材上施加含有约0.5wt.％的88:12重量比的木浆和聚酯短纤维的浆料分散体以及0.01-0.1wt.％的非离子表面活性剂(乙氧基化脂肪醇)，引入总共约30vol.％的空气(基于总泡沫体积)。环路中的泡沫循环为约4200mg/min(6.0m3/min)。新湿法成网的幅材的宽度为约1.4m，因此，对于所形成幅材的每米宽度，泡沫循环为约3000kg/min。聚丙烯长丝的基于最终产物干重的重量比例为25wt.％。选择各量以便达到最终产物的55g/m2的基重。然后使组合的纤维幅材以6巴的水射流在第一运行的传送带织物上以约34l/min的速率(即，所形成幅材的每米宽度约24/min)经受预集成。随后，在40-100巴的增加压力下，使用多个水射流使经预集成的幅材在第二运行的传送带织物上经受水刺缠结并且随后被干燥。1.3米宽的经干燥片材的卷绕速度为225m/min。所形成的产物含有25ppm或更低的非常低含量的表面活性剂。

Claims (26)

1.一种制造天然和/或人造纤维的水刺缠结的复合非织造片材的方法，其包括：
a)提供含有以下物质的三相(气-液-固)悬浮液：
-天然和/或人造纤维；
-表面活性剂；
-20-48vol.％的空气，
b)提供第一移动载体筛，
c)将所述三相悬浮液施加到所述第一移动载体筛上以制造纤维幅材，
d)通过所述第一移动载体筛去除所述三相悬浮液中的水性残余物，
e)将所述水性残余物再循环到步骤a)，
f)通过在5-50巴的压力下用每立方米所施加的三相悬浮液0.0005-0.05m3的水冲洗幅材来预集成所述纤维幅材、收集经冲洗的水并将经冲洗的水添加到再循环步骤e)，
g)将预集成的所述纤维幅材从所述第一移动载体筛转移到第二移动载体筛，所述第二移动载体筛具有比所述第一移动载体筛的孔隙率小的孔隙率，
h)使所述纤维幅材在所述第二移动载体上水刺缠结。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤f)中，在5巴与10巴之间的压力下用水冲洗所述幅材。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤f)中，用每立方米所施加的三相悬浮液0.001-0.03m3的水冲洗所述幅材。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤f)中，用每立方米所施加的三相悬浮液0.002-0.02m3的水冲洗所述幅材。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中预集成和收集步骤f)以至少两个阶段f1)和f2)进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将从第一阶段f1)收集的经冲洗的水添加到再循环步骤e)并且将从第二阶段或最后阶段f2)收集的经冲洗的水的至少一部分再循环到预集成步骤f1)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤d)中被去除的水性残余物在步骤e)中被再循环之前经受水-空气分离。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述三相悬浮液含有0.01wt.％与0.2wt.％之间的非离子表面活性剂，并且经水刺缠结的非织造片材含有小于100ppm的表面活性剂。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中经水刺缠结的非织造片材含有小于50ppm的表面活性剂。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤c)中施加三相悬浮液和在步骤d)中去除水性残余物的步骤以至少两个单独的阶段c1)、d1)和c2)、d2)进行。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述预集成和收集步骤f)在第二或最后施加和去除阶段c2)、d2)之后进行。
12.根据权利要求10所述的方法，其中第一预集成和收集阶段f1)在第二或最后施加和去除阶段c2)、d2)之前进行并且第二或最后预集成和收集阶段f2)在所述第二或最后施加和去除阶段c2)、d2)之后进行。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述三相悬浮液在步骤c)中以每米宽度所形成纤维幅材2.1m3/min与6.0m3/min之间的速率施加。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤b)进一步包括将聚合物幅材铺设到所述第一移动载体筛上，并且在步骤c)中，所述三相悬浮液被施加到所述聚合物幅材上以制造组合的幅材。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述聚合物幅材包括至少50wt.％的合成长丝。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述三相悬浮液中的天然和/或人造纤维包括具有从1至25mm长度的短纤维，并且所述短纤维包括至少25wt.％。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述短纤维包括50-90wt.％的纤维素浆料纤维。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述短纤维具有1mm与5mm之间的纤维长度。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述片材含有40-80wt.％的浆料纤维和15-60wt.％的热塑性纤维。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述片材含有50-75wt.％的浆料纤维。
21.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述片材含有25-50wt.％的热塑性纤维。
22.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括干燥经水刺缠结的片材的步骤i)。
23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括压印、调节、定尺寸和包装经干燥的片材以制造即用型片材的进一步步骤。
24.一种卫生或清洁产品，其包括通过根据权利要求22所述的方法制造的经调节的和定尺寸的片材。
25.根据权利要求24所述的卫生或清洁产品，其中所述卫生或清洁产品是擦拭产品。
26.根据权利要求24所述的卫生或清洁产品，其中所述片材是被包装的片材。
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