CN109923252A - 用于制造湿法成网的无纺织物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造湿法成网的无纺织物料幅的方法，所述方法包括以下步骤：提供纤维料幅，所述纤维料幅包括工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物制成的纤维；并且借助红外辐射和热空气对纤维料幅交替地进行热干燥，以便形成无纺织物料幅。
Description
本发明涉及一种用于制造或干燥湿法成网的无纺织物的方法。
已知的用于由天然纤维、例如纤维素纤维来制造无纺织物的方法通常包括纤维料幅的形成以及随后的脱水、例如干燥。作为干燥的结果，由纤维料幅制造真正的无纺织物。形成无纺布的不同方法在此从现有技术中是已知的。通常，通过湿法(或称为湿铺法、湿法成网)在斜网成型器上以极低的纤维悬浮液稠度、具体来说就所获得的无纺布100重量％而言尤其以0.01至0.1重量％的固体物质含量来实施纤维料幅的形成。
通常，天然纤维一旦被加入水中就彼此构成氢键。这实现的是，在不需使用胶黏剂的情况下就能由天然纤维制造无纺布料幅。在人工制造的纤维、例如由通过合成法制造的聚合物制成的纤维中和尤其在工业制造的无机纤维中不会形成这种键合。因此迄今必须求助于相应的化学胶黏剂，以便将这种纤维相互连接，并且由此获得可承载的、通过湿法制造的无纺布。一方面，这种化学胶黏剂可作为化学试剂添加至纤维悬浮液。另一方面，随后将湿法成网的无纺织物料幅在具有这种胶黏剂的胶黏部中浸透。
两个方法都具有弊端，也即这样制造的无纺织物料幅带来显著的干燥费用。这是因为一方面需要将纤维悬浮液的水从无纺织物料幅中去除。另一方面化学胶黏剂必须硬化。迄今这通过仅具有热空气干燥器的干燥设备实现。由于仅使用这种热空气干燥器，待制造的无纺织物料幅需要相对较多的时间来达到其真正的强度、也即最终强度。由此只要无纺织物料幅未达到这种强度，无纺织物料幅就必须始终借助相应的带部在下方被支承。如果希望借助自由牵引、即在没有这种带部的情况下将无纺织物料幅进一步运输到用于制造种无纺织物料幅的机器的其他区段中，这是特别不利的。
本发明涉及前述类型的技术方案。
本发明所要解决的技术问题在于，提供上述类型的方法，利用所述方法能够以尽可能简单且可靠的方式克服上述问题。尤其应该规定一种方法，其中，例如由无机纤维通过加入胶黏剂制成的无纺织物料幅能够比迄今更快地达到其最终强度，以便能够在无需自下方支承的情况下以自由牵引输送。
所述技术问题通过独立权利要求解决。本发明的特别优选的和有利的实施方式在从属权利要求中给出。
在本发明的范畴内，纤维料幅应理解为通过纤维悬浮液制成的、由有限长度的纤维、例如连续纤维(长丝)或切割纱线形成的织物(Gelege)或缠结物(Gewirre)。纤维料幅在此首先——也即直接在其成型之后——具有这种较小的强度，以至于所述纤维料幅本身不是可承载的。纤维料幅被成型网承载(纤维料幅已经沉积在所述成型网上)，因此纤维料幅不会丧失其形状。
无纺织物或无纺织物料幅在本发明的范畴内是指由纤维制成的结构，所述纤维以任意方式组合成无纺布(也即组合成纤维层或纤维绒毛)，并且例如以任意方式相互连接。在本发明的范畴内涉及以湿法形成的、也即以液压(也作：流体动力)方式形成的无纺织物。纤维料幅可以在用于制造这种无纺织物的机器的成型部中形成。换言之，无纺织物是固结的、尤其最终固结的纤维料幅。“最终固结”是指，尤其在化学固结(在此：干燥)之后没有任何其他实现对无纺织物料幅进一步强度提升的措施。换言之，所述纤维料幅是最终制成的、完成固结的无纺织物料幅的中间产物。当无纺织物通过固结而基本上具有适用于规定用途的较高强度时，这种无纺织物则被视为经最终固结。
在本发明的范畴内(最终)固结始终借助化学的固结方法完成。为此，纤维料幅被可硬化的胶黏剂浸透。随后，在这种浸渍之后实现对纤维料幅的干燥。在干燥时将多余的、尤其源自纤维悬浮液的水从纤维料幅中去除。胶黏剂在热量的影响下凝结。纤维料幅的浸渍可以在用于制造无纺织物料幅的机器的成型部和/或胶黏部中完成。纤维料幅优选完全在干燥部的内部干燥成最终的无纺织物料幅。所述干燥可以在用于制造这种无纺织物料幅的机器的干燥部中完成。
不属于本发明范畴内的无纺织物的是通过纱线的交缠或交织(如在织造、针织、编结、花边制造、编织和簇绒产品制造时所进行的那样)制造的纤维结构。而且薄膜和纸张也不属于无纺织物。
当根据本发明谈及湿法成网无纺织物料幅的制造时，由此则是指将所提供的、设有胶黏剂的湿法成网的纤维料幅干燥成无纺布。
本发明还涉及一种用于处理优选湿法成网的无纺织物料幅的方法。
“处理”的概念是指对已经最终制成的、完成固结的无纺织物料幅或这种无纺织物的后处理。这种后处理可以是精制、例如色料或胶水的涂覆。原则上，液态或膏状的涂覆介质可以被涂覆在完成固结的无纺织物料幅上。那么所述处理又是干燥，以便干燥所述涂覆介质。所述干燥可以如同关于所述制造阐释的那样按照本发明地实施。
用于处理——优选根据本发明的湿法成网的——无纺织物料幅的方法可以包括如下步骤：
a)提供无纺织物料幅，所述无纺织物料幅包括工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物构成的纤维；
b)将涂覆介质涂覆在无纺织物料幅的表面上；
c)借助红外辐射和热空气对无纺织物料幅交替地进行热干燥，以便干燥无纺织物料幅。
所述处理和用于处理的方法能够在线地、也即在唯一一个机器内部在无需中间连接的对无纺织物料幅的卷收的情况下完成，或者离线地、也即通过中间连接的对制成的无纺织物料幅的卷收和后置的开卷连同跟随其后的对涂覆介质的涂覆以及随后的根据本发明的干燥完成。
概念“最终强度”是指无纺织物料幅的高强度，从而使无纺织物料幅能够在干燥部内部或向机器的其他区段输送，在此不需要自下方支承的带部(自由牵引)。
强度可以理解为例如纤维料幅/无纺织物料幅的抗拉强度。
当根据本发明谈及为制造无纺织物料幅而借助红外辐射和热空气交替地对纤维料幅进行热干燥时，则应理解为沿纤维料幅的运行方向观察借助热辐射和对流对纤维料幅的交替加载。换言之，纤维料幅在其整个宽度上沿运行方向首先借助红外线被辐射，随后借助热空气对流地干燥，随后又借助红外线进行辐射，交替往复。这意味着，纤维料幅的沿运行方向穿过干燥设备的同一区段始终交替地穿过先后依次布置的组合干燥器，并且由此交替地穿过各个组合干燥器的红外干燥器和热空气干燥器。
实现这一点的方式在于，无纺织物料幅在机器的干燥部的内部穿过具有多个沿无纺织物料幅的运行方向先后依次布置的组合干燥器的干燥设备。
在本发明的范畴内纤维悬浮液应理解为由液体——例如水——和纤维构成的混合物。
为本发明范畴内的成型器、例如斜网成型器配置了成型网，所述成型网至少局部地——例如沿第一路段——与水平线成角度地延伸。至少一个流浆箱被布置在该路段中，从而使流浆箱将纤维悬浮液从顶侧涂覆在成型网上。“从顶侧”是指纤维悬浮液涂覆在成型网的顶侧上。顶侧所表示的侧面一方面背离滚轮(成型网在所述滚轮上环绕)并且另一方面面向流浆箱的出口。从底侧、也即在成型网的底侧的区域中可以布置用于对平整涂覆的纤维悬浮液进行脱水的至少一个脱水元件。流浆箱又可以配属于斜网成型器。通常将斜网成型器布置为，第一路段沿与水平面成角度的、沉积的纤维料幅的方向观察上升。这种成型器可以是用于制造这种无纺织物的机器的成型部的部件。
在本发明的范畴内，成型网、输送带或单纯地仅一个带部通常被实施为连续的、例如在滚轮上环绕的本身闭合的环路。其可以是透水的。
分解温度应理解为纤维的材料以化学或热的方式分解时所处的温度。分解温度对于例如不熔化的材料、例如热固性塑料是特征性的。熔融温度是指材料、例如纤维从固态转变为熔体时所处的温度。
概念“弹性模量”是指来自材料技术的材料特征值，所述材料特征值描述了具有线性弹性特性的固体的变形情况下应力和应变之间的关系。
根据本发明的无纺织物可以优选由玻璃纤维、金属纤维、矿物纤维、陶瓷纤维或碳纤维制成。该类型的纤维还可以是塑料纤维、例如芳族聚酰胺纤维、然而也可以是矿化纤维、例如玄武岩纤维。金属纤维可以考虑例如钢纤维、不锈钢纤维或钛纤维。所述材料通常具有至少10GPa的弹性模量。所述材料则是相对较硬、脆且抗弯的，并且难以相互纠结和缠绕。因此特别有利的是，所述纤维借助胶黏剂、例如在机器的胶黏部中相互连接。
为了迅速且高效地干燥固结的无纺织物料幅，可以将固结的无纺织物料幅除了热干燥以外还额外地例如借助压机来机械脱水。
当在本发明的范畴内谈及机器时，则始终是指上述用于制造或干燥由湿法成网的纤维料幅制成的无纺织物料幅的机器。
此外，本发明还涉及使用干燥设备干燥根据本发明的湿法成网的无纺织物料幅的应用。
此外，本发明还涉及一种机器，所述机器具有上述带有成型器、例如斜网成型器的成型部、胶黏部和干燥部，所述干燥部至少包括根据本发明的干燥设备，以便制造根据本发明的湿法成网的无纺织物料幅。
而且本发明还涉及一种借助根据本发明的方法直接制造的成品、也即无纺织物本身。
在无一般性限制的情况下，以下结合附图对本发明进行更详细的阐述。在附图中：
图1以侧视图方式示出用于制造无纺织物料幅的机器的极简示意性局部视图；
图2以三维图方式示出根据一种实施方式的根据本发明的干燥设备的极简示意图。
在图1中以侧视图示意性地且因此非按比例地示出用于湿法制造无纺织物料幅的机器的一部分。设备包括成型器、在此实施为斜网成型器1。为所述成型器配置了连续的、在此在滚轮上环绕的成型网2。后者(成型网)相对于固定不动的斜网成型器1环绕。在成型网2的上部布置了流浆箱1.1。后者(流浆箱)配属于斜网成型器1。能够向流浆箱1.1供应纤维悬浮液，所述纤维悬浮液通过流浆箱1.1的出口能够涂覆在成型网2上、确切而言能够涂覆在成型网的顶侧上。纤维悬浮液通常具有水-纤维混合物。成型网2被实施为是透水的。在成型网2下方在靠近流浆箱1.1的一侧布置有用于将纤维悬浮液中的水导出的脱水箱1.2。脱水箱1.2配属于斜网成型器1。
在设备按规定运行时，纤维悬浮液经过流浆箱1.1的出口到达在流浆箱1.1或脱水箱1.2上通过滚轮相对前进运动的成型网2。水经过成型网2流出至脱水箱1.2中。纤维悬浮液中的纤维在此保持悬挂在成型网2上并且被成型网继续输送。通过该方式不断在成型网2上沉积或成型相应的纤维料幅F。
成型网2沿其运行方向或沿纤维料幅F的运行方向观察在第一路段中相对于水平线向上倾斜。在第一路段中布置有斜网成型器1，也即在该区段中成型有纤维料幅F。第一路段在此由沿承载网2的运行方向紧密相互跟随的上部滚轮限制。为此设置至少两个所述上部滚轮。由此，在所示视图中在此沿顺时针方向环绕的成型网2在所述第一路段中从左下朝右上上升。成型器还可以与所示斜网成型器1不同地实施。
包括成型网2、流浆箱1.1和脱水箱1.2在内的成型器是用于由湿法成网的纤维料幅F制造无纺织物料幅V的机器的成型部的部件。沿待制造的纤维料幅F的运行方向，在此紧邻在成型部上连接有机器的胶黏部。胶黏部在此包括涂覆设备7，所述涂覆设备被布置在水平地或至少局部基本上平行于水平面延伸的输送网5的上方。借助涂覆设备7可以利用化学胶黏剂将无纺织物料幅V浸透。然而涂覆设备7也可以与所示实施方式不同地实施。
沿待制造的无纺织物料幅V的运行方向，其同时也是纤维料幅F的运行方向(在图1的视图中从左至右)，例如可以紧邻在胶黏部上连接有干燥设备3(见图2)，以便干燥设有胶黏剂的纤维料幅F。“紧邻”意味着借助胶黏剂对纤维料幅F的浸渍直接在干燥纤维料幅F之前进行，而不会在中间时间中发生对纤维料幅F的其他加工或精制步骤。
原则上也可以考虑的是，在成型网2上就已经完成胶黏剂涂覆。为此，涂覆设备7就可以沿纤维料幅F的运行方向观察布置在成型部之后。并且涂覆设备以这样的方式布置，以将胶黏剂从上方输出到沉积在成型网2上的纤维料幅F上。作为备选还可以考虑的是，用胶黏剂浸渍纤维料幅F，其方式在于将胶黏剂加入纤维悬浮液中，随后将纤维悬浮液涂覆在成型网2上。
在图2中示出根据本发明的干燥设备3如何沿纤维料幅F的运行方向连接在图1的胶黏部上。如箭头所示，在成型部中形成的纤维料幅F首先到达干燥设备3。当纤维料幅F离开干燥设备3时，纤维料幅应被最终固结以最终成为真正的无纺织物料幅V。
干燥设备3的长度、也即热作用于待干燥纤维料幅F上的长度也被称为干燥路段。
干燥设备3包括至少一个组合干燥器4。在此情况下，沿待干燥的纤维料幅F的运行方向先后依次设置了四个组合干燥器4。组合干燥器直接相邻布置。这意味着，当待干燥的纤维料幅F离开第一个组合干燥器4时，就到达沿运行方向观察直接随后的组合干燥器4。
每个组合干燥器4都分别具有一个红外干燥器6和热空气干燥器8。在此，所有的组合干燥器被配置为，沿纤维料幅F的运行方向观察借助源自相应红外干燥器6的红外辐射、随后借助通过相应热空气干燥器8实现的对流、相应地又借助热辐射等等交替地进行干燥。一旦沿纤维料幅F沿其运行方向观察离开第一组合干燥器4，则纤维料幅就到达第二组合干燥器4。在此，纤维料幅又沿其运行方向观察首先被相应的红外干燥器6、随后被相应的热空气干燥器8干燥。换言之，沿纤维料幅7穿过干燥设备3的运行方向观察，在沿运行方向的前一个组合干燥器4的红外干燥器6与沿运行方向紧邻跟随的另一组合干燥器4的红外干燥器6之间分别布置了配属于前一个组合干燥器4的热空气干燥器8。也可以说，纤维料幅F沿干燥路段交替地借助热辐射、随后借助对流、又借助热辐射等等被干燥。为此，组合干燥器4沿干燥路段相应地依次布置。
各个组合干燥器4的红外干燥器6可以实施为气体加热的红外干燥器。为此，红外干燥器6可以包括一个或多个红外辐射器(未示出)。借助红外辐射器形成的废气可以通过一个或多个配属于红外干燥器6的吸嘴9(仅纯粹示意性示出其中一个)从红外干燥器6吸出。至少一个吸嘴9可以布置在包围红外干燥器6的壳体的内部。
各个热空气干燥器可以包括一个或多个吹嘴10，同样仅纯粹示意性示出其中一个。至少一个吹嘴10此外还用于将加热的空气供应给纤维料幅F，以便使其干燥。为此，至少一个吹嘴10可以一方面与新鲜气体供应部(未示出)形成流体导通的连接。此外，同一个组合干燥器4也可以设置介于至少一个吸嘴9与至少一个吹嘴10之间的流体导通的连接。借助流体导通的连接可以使包含在红外干燥器6的废气中的热能被用于加热新鲜空气或用于借助相应红外干燥器6的废气的热能来干燥纤维料幅F。
无论附图所示实施方式为何，原则上有利的是，干燥设备3配置为，各个单独的组合干燥器4的加热温度或加热功率沿待干燥的纤维料幅F的运行方向观察是不同的或者说能够相互无关地调整。由此可以根据纤维料幅F的待干燥纤维最佳地调整干燥功率，并且能够有目的地调整待制造的无纺织物料幅V的最佳强度。在此显示有利的是，干燥设备3配置为，沿待干燥的纤维料幅F的运行方向观察从组合干燥器4到组合干燥器4的加热功率或加热温度升高。换言之，整个干燥设备3沿待干燥的纤维料幅F的运行方向观察——也即在整个干燥路段上观察——可以采取在干燥设备3运行时维持不变的温度曲线。在各个组合干燥器4的内部无论在红外干燥器5还是在热空气加热器8中都可以恒定地设置温度。温度曲线可以例如从在待干燥的纤维料幅F的运行方向上的第一组合干燥器4到第二组合干燥器4、乃至到第三组合干燥器4例如逐步升高，并且在第四(最后的或更靠后的)组合干燥器4又重新下降。由于纤维料幅F的湿气含量在横穿干燥设备3时持续下降，因此在干燥设备3内部的干燥末尾也就需要较少的加热功率。根据纤维料幅F的纤维类型可以为干燥设备3和由此组合干燥器4预设相应的温度曲线，以便最佳地将纤维料幅F干燥成无纺织物料幅V。
与所示实施方式无关，根据本发明的纤维料幅F被纯粹地化学固结，从而形成最终的无纺织物料幅V。这通过包含在纤维料幅F中的化学胶黏剂的加入和最终干燥实现。
借助本发明能够以相对较少的时间达到无纺织物料幅V的最终强度。由此可以使得无纺织物料幅比迄今更迅速地通过自由牵引转移到用于制造这种无纺织物料幅的机器的其他区段中，以用于在其他带部、例如输送带上的后续的加工或卷收，而不会被撕裂。
已经发现，本发明尤其良好地在由无机纤维、例如玻璃纤维制成的无纺织物的情况下示出上述优点。
附图标记清单
1 斜网成型器
1.1 流浆箱
1.2 脱水箱
2 成型网
3 干燥设备
4 组合干燥器
5 输送网
6 红外干燥器
7 涂覆装置
8 热空气干燥器
F 纤维料幅
V 无纺织物料幅
Claims (15)
1.一种用于制造湿法成网的无纺织物料幅(V)的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供纤维料幅(F)，所述纤维料幅包括工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物制成的纤维；
b)借助红外辐射和热空气对纤维料幅(F)交替地进行热干燥，以形成无纺织物料幅(V)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将纤维悬浮液供应到成型网(2)上以使纤维料幅(F)沉积在所述成型网上来制造纤维料幅(F)，其中，纤维悬浮液具有工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物制成的纤维。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纤维被选择为，该纤维的分解温度或熔融温度为至少300℃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维的材料具有至少10GPa的弹性模量，并且包括例如玻璃、金属、矿物、陶瓷、碳或上述材料的组合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维具有2至40mm的平均长度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维料幅(F)在热干燥前被化学固结，例如用胶黏剂浸渍。
7.使用干燥设备(3)制造湿法成网的无纺织物料幅(V)的应用，所述无纺织物料幅通过由纤维悬浮液沉积纤维料幅(F)而形成，所述纤维悬浮液具有工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物制成的纤维，其中，所述干燥设备(3)沿待干燥的纤维料幅(F)穿过干燥设备(3)的运行方向观察具有多个组合干燥器(4)，其中，每个组合干燥器(4)都分别包括至少一个红外干燥器(6)和至少一个热空气干燥器(8)，并且同一组合干燥器(4)的热空气干燥器(8)沿待干燥的纤维料幅(F)的运行方向观察分别连接在同一组合干燥器(4)的红外干燥器(6)的下游。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，红外干燥器(6)实施为气体加热的红外干燥器。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，红外干燥器(6)具有多个气体加热的红外辐射器以及至少一个用于抽吸在红外干燥器(6)内部形成的废气的吸嘴(9)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的应用，其特征在于，热空气干燥器(8)具有至少一个吹嘴(10)，用于将热空气排出至待干燥的纤维料幅(F)上。
11.根据权利要求9或10所述的应用，其特征在于，气体加热的红外干燥器(6)的至少一个吸嘴(9)与热空气干燥器(8)的至少一个吹嘴(10)流体导通地连接，从而使得在红外干燥器(6)内部形成的且通过吸嘴(9)吸入的废气能够被供应给热空气干燥器(8)的至少一个吹嘴(10)中，以便将所述废气排出至待干燥的纤维料幅(F)上。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的应用，其特征在于，干燥设备(3)配置为，各个单独的组合干燥器(4)的加热温度或加热功率沿待干燥的纤维料幅(F)的运行方向观察是不同的并且优选能够相互无关地调整。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，干燥设备(3)配置为，沿待干燥的纤维料幅(F)的运行方向观察从组合干燥器(4)到组合干燥器(4)的加热功率或加热温度升高。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的应用，其特征在于，干燥设备(3)配置用于实施根据权利要求2至6中任一项所述的方法。
15.一种用于制造湿法成网的无纺织物料幅(V)的干燥设备(3)，所述无纺织物料幅通过由纤维悬浮液沉积纤维料幅(F)而形成，所述纤维悬浮液具有工业生产的无机纤维或由合成法生产的聚合物制成的纤维，其中，所述干燥设备(3)沿待干燥的纤维料幅(F)穿过干燥设备(3)的运行方向观察具有多个组合干燥器(4)，其中，每个组合干燥器(4)都分别包括至少一个红外干燥器(6)和至少一个热空气干燥器(8)，并且同一组合干燥器(4)的热空气干燥器(8)沿待干燥的纤维料幅(F)的运行方向观察分别连接在同一组合干燥器(4)的红外干燥器(6)的下游。
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