CN115103937A - 复合无纺织物以及用于制造复合无纺织物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合无纺织物（1、51、61）和一种用于制造所述复合无纺织物（1、51、61）的方法（100、101、102），其中所述复合无纺织物（1、51、61）具有至少一个纺粘型无纺织物（8、54、64）和至少一个由生物基的可生物降解的短纤维（14、53、63）构成的层（52、62），其中所述纺粘型无纺织物（8、54、64）具有以随机定向铺放的并且基本上连续的再生的纤维素的长丝（4、55、65）。为了提供开头所提到的类型的可完全生物降解的复合无纺织物，所述复合无纺织物具有高的稳定性和抗拉强度以及良好的吸收特性和触感特性并且此外能够成本低廉地制造，在此建议，所述复合无纺织物（1、51、61）具有至少一个混合区域（56、66），在所述混合区域中所述纺粘型无纺织物（8、54、64）的长丝（4、55、65）和所述短纤维（14、53、63）以物理方式彼此连接地存在。

Description

复合无纺织物以及用于制造复合无纺织物的方法
技术领域
本发明涉及一种复合无纺织物，具有至少一个纺粘型无纺织物和由生物基的可生物降解的短纤维构成的层，其中所述纺粘型无纺织物具有以随机定向铺放的并且基本上连续的再生的纤维素的长丝。
此外，本发明涉及一种用于制造复合无纺织物的方法，其中通过至少一个纺丝喷嘴的多个喷嘴孔将纤维素的纺丝物料挤出成长丝并且分别沿着挤出方向拉伸所述长丝，其中为了形成纺粘型无纺织物而将所述长丝以随机定向铺放在穿孔的输送机构上并且其中为了形成复合无纺织物而将短纤维添加给所述纺粘型无纺织物。
背景技术
由现有技术中已知一方面按照纺粘方法并且另一方面按照熔喷方法来制造纺粘型无纺织物或者无纺织物。在纺粘方法中（例如GB 2 114 052 A或EP 3 088 585 A1）中，将长丝通过喷嘴来挤出并且通过处于喷嘴下面的拉伸单元来抽出并且拉伸。相反，在熔喷方法（例如US 5,080,569 A、US 4,380,570 A或US 5,695,377 A）中，所挤出的长丝在从喷嘴中排出时已经被热的、快速的工艺空气夹带并且拉伸。在这两种技术中，将长丝以随机定向在铺放面、比如穿孔的输送带上铺放成无纺织物、输送至后加工步骤并且最后卷绕成无纺织物卷。
由塑料溶体制造的纺粘型无纺织物能够根据前面所提到的方法用处于直到10 g/m2的范围内的非常小的单位面积重量和高的抗拉强度来制造。然而，这样的无纺织物通常对于吸收能力很重要的应用情况来说具有过低的吸收性能。此外，这种无纺织物很少能生物降解、甚至不能生物降解。
与此相反，由现有技术（US 4,755,421、WO 2015/000687、US 4,166,001）已知用于制造具有高吸收能力的无纺织物的湿铺放方法，在所述湿铺放方法中制备低浓度的纸浆悬浮液并且将其涂覆到输送带上。然而，这样的无纺织物要忍受低的抗拉强度和抗磨强度。然而，这些产品的机械特性能够部分地通过合成的粘合剂和胶粘剂的使用而改善，这又对可生物降解性产生不利影响。
无纺织物的大市场存在于用于医药、卫生、化妆品、工业或家居的擦拭布的领域中的应用情况中。然而，对于擦拭布来说、特别是对于湿擦拭布来说，为了获得可靠的产品，在抗拉强度和吸收率方面适用很高的要求。为了机械地增强湿铺放的无纺织物，如在US2004/0013859 中所描述的那样，将合成的粘合剂以及基于聚乙烯、聚丙烯或聚酯的切短纤维混入到有待加工的悬浮液中。用这样的方法制造的无纺织物由于其合成纤维的含量而具有差的或不完全的可生物降解性。
为了将塑料-纺粘型无纺织物的机械稳定性与纸浆的吸收特性组合起来，在EP 0333 211 说明了一种方法，其中将合成的、尤其是基于聚酯或聚烯烃的熔喷-无纺织物产品尤其是以液力方式与纤维素的短纤维或与湿铺放的纸浆的层连接起来。这种方法的进一步研发（US 5,284,703 、US 5,587,225 、US 2009/0233049）允许更大的产品型谱的制造、特别是用于擦拭布市场的更便宜的大量产品的制造。因此，在这些方法中，例如，通过经修改的空气铺放-方法与熔喷技术的组合，能够制造吸收性的无纺织物产品，在所述吸收性的无纺织物产品中纸浆纤维以均匀分布到合成的聚烯烃-纤维基体上的方式存在。这样的产品也忍受其不完全的可生物降解性。
从当今的生态学角度来看，不仅基于石油的短纤维而且像例如由聚酯或聚丙烯构成的基于石油的纺粘型无纺织物与纸浆的组合都是令人担心的。尤其为大市场制造的、包含基于石油的纤维或长丝的产品既不是完全可生物降解的，而且对此也没有合适的回收方法。由塑料和纸浆构成的复合无纺织物在全球范围内销售并且在其一次性使用后到达垃圾填埋场上、到达河流或大洋中。在此产生微塑料，所述微塑料被吸收到食品链中并且其对生命的影响尚未完全预见。但是，之前在这些产品的使用阶段中也已经产生了显著量的微塑料，如磨损测试及其随后的显微镜检查用材料切除和纤维断裂的明显征兆所表明的那样。
因此，由现有技术（WO 2012/090130）也已知用于生产没有塑料份额并且没有化学粘合剂的无纺织物的方法。在此，借助于水射流固化将湿铺放的纸浆的层与再生的纤维素纤维或纤维素长丝的第二无纺织物层连接起来。但由于工艺控制，所描述的工艺非常复杂，因为纺粘型无纺织物卷必须被展开并且通过转向机构被导引至已经产生的湿铺放的纸浆层。要指出，所述纤维素的纺粘型无纺织物如用传统的纺粘方法那样也能够连续地制造并且通过转向辊与湿铺放的纸浆层连接并且能够以液压方式来固化，但是应该如何制造纤维素的纺粘型无纺织物层并且用于这方面的装置的外观应该是怎样的则没有得到描述。同样未得到处理的是纺粘型无纺织物组分的、在前面所引用的现有技术（EP 0 333 211、US 5,284,703、US 5,587,225）中明确说明的并且作为成功关键来描述的材料密度和结合密度，所述材料密度和结合密度的不正确的设定会导致纸浆纤维的在所提供的纺粘型无纺织物中的不充分的挤入或者较弱的锚固并且由此导致差的层结合。
由US 7,432,219 已知另一种制造方法，在该制造方法中基于塑料的纺粘方法直接与湿铺放方法组合。然而，在这里也涉及不可生物降解的且因此不可持久的溶液。
此外，由US 4,523,350 已知，纤维素的短纤维能够通过梳理机被加工成纤维网并且用固化设备被加工成无纺织物。然而，由于生产速度较低，这样的方法或者设备在生产能力方面明显不及所述纺粘设备和湿铺放设备。纤维素的短纤维在其制造时就已经被干燥并且被挤压成捆、在随后的无纺织物制造中机械地被打开、通过水射流固化再次变湿并且接着再次作为无纺织物被干燥。从全球性的节能的眼光来看，应该对这种过程进行深究。为了降低原料成本以及干燥成本并且由此能够生产用于大市场的有竞争力的无纺织物产品、比如婴儿擦拭布或卫生擦拭布，经梳理的无纺织物通常由聚酯纤维和粘胶纤维的混合物制造并且由于基于石油的纤维的份额重又由于其缺乏可生物降解性而再次助长了全球性的微塑料问题。
由现有技术也已知，按照纺粘技术（例如US 8,366,988 A ）并且按照熔喷技术（例如US 6,358,461 A和US 6,306,334 A）来制造纤维素的纺粘型无纺织物。在此，根据已知的纺粘方法或熔喷方法来挤出并且拉伸莱赛尔纺丝物料。然而，在铺放成无纺织物之前，还附加地使所述长丝与凝结剂接触，以便使纤维素再生并且产生形状稳定的长丝。最后，将湿的长丝以随机定向铺放为无纺织物。然而，这些方法仅仅很少涉及根据如开头所描述的那样的传统的纺粘方法或熔喷方法进行的热塑性的纺粘型无纺织物的制造。因为莱赛尔纺丝物料是具有7-14%纤维素含量的溶液，所以除了形成纤维的纤维素之外，在制造纺粘型无纺织物时也挤出更多的溶剂，所述溶剂在随后的洗涤中被从无纺织物中提取并且被回收。所有基于莱赛尔的纺粘型无纺织物方法的特殊的压缩空气消耗由于大为降低的固体含量而明显高于基于热塑性的溶体的纺粘型无纺织物方法。为了达到与热塑性的纺粘方法相类似的生产率，就莱赛尔纺粘型无纺织物而言必须使明显更大的质量流运动并且用更多的空气和能量将其加工成纺粘型无纺织物。由于能量消耗的增加，这样的产品的使用由于其非常细的纤维直径虽然适合于在过滤、卫生领域中的特殊应用或者也适合于高价格的擦拭布，但是由此几乎不能满足用于大市场、像例如婴儿擦拭布、家用擦拭布、卫生和工业应用的便宜的纯纤维素的且可生物降解的无纺织物的需求。
因此，现有技术没有提供令人满意的解决方案，以便能够制造具有良好的抗拉强度、吸收及清洁性能以及与使用目的相匹配的触感的可生物降解的、便宜的无纺织物。
发明内容
因此，本发明已经提出的任务是，提供一种开头所提到的类型的可完全生物降解的复合无纺织物，其具有高的稳定性和抗拉强度以及良好的吸收性能和触感性能并且此外能够成本低廉地制造。
本发明通过以下方式解决所提出的任务，即：所述复合无纺织物具有至少一个混合区域，在所述混合区域中所述纺粘型无纺织物的长丝和短纤维以物理方式彼此连接地存在。
已经令人惊讶地发现，通过在复合无纺织物中设置混合区域这种方式，能够在纺粘型无纺织物与短纤维之间建立特别可靠的和持久的连接。尤其当没有为纺粘型无纺织物的长丝与短纤维之间的连接使用附加的粘合剂时是这样。在所述混合区域中，所述纺粘型无纺织物的长丝和短纤维以物理混合的方式存在，并且因此尤其能够在没有粘合剂存在的情况下物理地彼此连接。所述纺粘型无纺织物的长丝与短纤维之间的物理连接能够至少部分地通过氢键结合、机械钩接或成圈、摩擦力等来构成。就这样能够在所述纺粘型无纺织物与短纤维之间形成材料锁合的连接，该材料锁合的连接尤其不能无损地再次松开。
纺粘型无纺织物与短纤维之间的物理混合例如能够通过在还未干燥的状态下向纺粘型无纺织物加载由短纤维构成的悬浮液这种方式来进行，由此能够实现纺粘型无纺织物的长丝与短纤维的相互穿透并且因此建立所述混合区域。
因此，所述按本发明的复合无纺织物是一种纯粹生物基的和完全可生物降解的无纺织物。因此，本发明能够为避免污染环境作贡献。此外，所述复合无纺织物由于纺粘型无纺织物与短纤维之间的物理混合或者连接而具有高的强度值，因为所述纺粘型无纺织物以通常很高的强度值使由短纤维构成的层稳定。此外，这种稳定能够令人惊讶地在没有对复合无纺织物的触感造成不利影响的情况下进行。尽管具有粘合剂的复合无纺织物通常具有高刚性，但是用所述按本发明的复合无纺织物能够获得比现有技术更柔软的且更柔韧的复合无纺织物。此外，纯粹生物基的且完全可生物降解的复合无纺织物具有高吸收能力并且能够保护资源地制造。
在本发明的意义上，生物基纤维是指在可再生的原料的基础上生产的天然纤维以及生物基塑料纤维。与此不同的仅仅是可生物降解的塑料纤维，其不具有生物来源并且能够由基于石油的原料制成。在本发明的范围内，“生物基纤维”这个概念尤其排除了基于石油的份额在这些纤维中的存在。
在本发明的范围内，可生物降解的纤维就塑料纤维而言是指这样的、根据欧洲标准EN 13432中的用于可生物降解的塑料的准则视为可完全堆肥的纤维。
如果所述短纤维是纤维素的短纤维，则所述按本发明的复合无纺织物能够在绝对干燥的（“atro”）状态下（也就是不含水）根据所使用的纤维素的短纤维而具有至少93%（重量）的纤维素含量。在此，残留含量能够形成在纸浆中天然存在的物质、例如木质素以及不可避免的杂质。这样的复合无纺织物具有非常好和完全的生物可降解性。优选所述绝对干燥的复合无纺织物能够具有至少95%（重量）、特别优选至少97%（重量）的纤维素含量。
有利的是，所述复合无纺织物能够具有纺粘型无纺织物的处于10%（重量）与99%（重量）之间的纤维素的长丝和处于1%（重量）与90%（重量）之间的短纤维。通过按本发明的组成，尤其能够保证在长丝与短纤维之间具有良好结合性或者高强度的复合无纺织物。在此，所述复合无纺织物优选具有处于15%（重量）与95%（重量）之间、特别优选处于20%（重量）与90%（重量）的纤维素的长丝和处于5%（重量）与85%（重量）、特别优选处于10%（重量）与80%（重量）的短纤维。
如果所述复合无纺织物基本上没有在木材中非天然存在的、尤其是合成的粘合剂，则能够提供一种具有特别有利的触感、高的柔软性和柔韧性的复合无纺织物。这样的按本发明的无粘合剂的复合无纺织物能够特别好地适用于多个应用、像比如对皮肤友好的卫生产品。相反，含有粘合剂的复合无纺织物可能具有非常高的刚度和低的柔软性，由此这样的产品的应用范围受到了限制。
作为生物基的可生物降解的短纤维，能够为按本发明的复合无纺织物使用所有类型的纤维素的切短纤维、像比如天然的纤维素纤维、粘胶纤维、莫代尔纤维，莱赛尔纤维或铜氨纤维以及化学改性的纤维素纤维。此外，由含木材的纸浆、如机械地分解的纸浆或者木浆、例如MP（机械纸浆mechanical pulp）、TMP （热机械纸浆thermo-mechanical pulp）、CTMP （化学热机械纸浆chemo-thermo-mechanical pulp）等构成的所有类型的纤维都适合作为短纤维。此外，所述短纤维能够由无木材的纸浆、比如化学分解的纸浆CP（化学纸浆chemical pulp）的所有类型的纤维根据亚销酸盐方法、硫酸盐方法或其他方法来制成。此外，作为短纤维，从木材或者其他植物、比如草、竹、藻类、棉花或者棉籽绒、大麻、亚麻、基于淀粉的纤维等等中获得的所有类型的纸浆也是可能的。此外，由回收的织物或无纺织物制成的所有类型的纸浆或者回收的纤维素纤维也能够用作短纤维。
作为替代方案，淀粉纤维同样适合用作用于按本发明的复合无纺织物的、生物基的可生物降解的短纤维。
如果所述短纤维具有处于0.5mm与15 mm之间的长度，则能够提供一种特别均匀的复合无纺织物。更短的纤维不再能够可靠地被保持在复合无纺织物中，而更长的纤维则可能导致不均匀的产品。所述短纤维的长度特别优选处于1和12 mm之间。
此外，所述复合无纺织物能够包括非纤维状的功能添加剂、像比如活性炭、超吸收剂、颗粒状的染料和填料（粘土、磨碎的无纺织物或木材废料）等。由此，所述复合无纺织物能够配备有特定的附加特性、例如高吸水性能等。
此外，在干燥之前或之后，能够给所述无纺织物配备改变产品特性的或者方便加工的助剂、例如抛光剂或抗静电剂等。
所述按本发明的无纺织物尤其可以通过一种根据权利要求8至17中任一项所述的方法获得。如果按照一种根据权利要求8至17中任一项所述的按本发明的方法来制造所述无纺织物，则所述无纺织物的特殊特性由如下所描述的方法步骤得出。
此外，本发明已经提出的任务是，提供一种开头所提到的类型的简单而可靠的方法，用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的复合无纺织物。
所述任务在方法方面通过以下方式来解决，即：在仍未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物的长丝加载短纤维。
在所述方法中，通过至少一个纺丝喷嘴的多个喷嘴孔将纤维素的纺丝物料挤出成长丝并且分别沿着挤出方向拉伸所述长丝，其中为了形成纺粘型无纺织物而将所述长丝以随机定向铺放在穿孔的输送机构上。为了形成复合无纺织物，在另一步骤中将短纤维添加到所述纺粘型无纺织物中。
令人惊讶地已经表明，如果在还未干燥的状态下、也就是在所述纺粘型无纺织物的长丝仍强烈膨胀的期间向所述纺粘型无纺织物加载短纤维，则能够提供一种按本发明的、具有处于纺粘型无纺织物的长丝与短纤维之间的混合区域的复合无纺织物。由于尚未干燥的纺粘型无纺织物的柔软性和可变形性以及长丝之间的较弱的结合，能够在纺粘型无纺织物的长丝与短纤维出现相互的穿透，从而在所述复合无纺织物中建立所述混合区域。在随后的干燥过程中，在所述纺粘型无纺织物-长丝与所述短纤维之间能够构成氢键结合，所述氢键结合确保所述复合无纺织物的牢固的结合和高强度，而与此相反这一点在由热塑性的无纺织物和纸浆纤维（Zellstofffasern）构成的复合无纺织物中（像比如在WO 2012/090130中所描述的那样）是不可能的。
因此，根据这种方法，能够获得一种具有超过10 g/m2的单位面积重量的完全可生物降解的复合无纺织物。根据短纤维的输送的定位以及可能附加设置的水射流固化的参数，能够获得以下复合无纺织物，在所述复合无纺织物中要么还能够识别由过程引起的层结构要么所添加的短纤维在复合无纺织物的厚度范围内均匀分布地存在。
如果在仍未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物的长丝加载由短纤维构成的悬浮液，则能够提供一种特别简单而可靠的用于制造复合无纺织物的方法。所述短纤维在此能够容易地悬浮在含水的输送介质、特别是含水的溶液或者水中并且因此能够在技术上容易地被施加到所形成的纺粘型无纺织物上。
优选所述悬浮液在此具有处于0.01%（重量）与2.00%（重量）之间的短纤维。通过这种方式，能够防止出现特别是由于管路或喷嘴的堵塞引起的、悬浮液的运送问题。此外，已经证实，向所述纺粘型无纺织物加载这样少量的短纤维足以保证用所限定的量的短纤维对纺粘型无纺织物进行所期望的装载。因此，能够进一步提高所述方法的可靠性。
能够有利地在洗涤期间向所述纺粘型无纺织物的长丝加载由短纤维构成的悬浮液。因此，所述短纤维能够直接悬浮在洗涤溶液或者洗涤水中，或者所述悬浮液能够用作洗涤机构的洗涤溶液，由此能够将用短纤维对纺粘型无纺织物进行的加载集成到常见的纺粘型无纺织物洗涤设备中。因此，能够提供一种特别经济的方法。
作为前面所描述的洗涤的替代方案或补充方案，也能够在形成纺粘型无纺织物的期间向所述纺粘型无纺织物的长丝加载悬浮液。因此，例如能够将所述悬浮液直接施加到新形成的纺粘型无纺织物上或者施加到新挤出的长丝上。
如果在仍未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物的长丝加载含有短纤维的空气流，则能够提供一种特别简单和多方面的用于制造复合无纺织物的方法。通过空气流的提供，一方面能够进行所述短纤维的容易的均匀分布。另一方面，能够在所述方法的多个位置处可靠地引入包含短纤维的空气流，这允许特别简单的处理。
因此，在所述长丝从纺丝喷嘴中挤出之后为了进行拉伸而向其加载拉伸空气流。在此能够容易地将所述短纤维混合到拉伸空气流中，以便就这样向还未干燥的纺粘型无纺织物的长丝加载短纤维。因此，所述方法能够在技术上容易地在没有昂贵的改动的情况下在现有的用于制造纤维素的纺粘型无纺织物的设备中执行。
在向所述长丝加载短纤维之后，能够使所述复合无纺织物经受至少一个另外的处理步骤。在此，能够使所述复合无纺织物例如经受洗涤，以便从纤维素的纺粘型无纺织物中洗出溶剂。
此外，能够使所述复合无纺织物在一个处理步骤中经受水射流固化，在该水射流固化中通过（高压）水射流使所述复合无纺织物额外地固化。所述水射流固化此外能够有助于提高复合无纺织物的长丝与短纤维之间的在混合区域中的物理混合并且因此改进复合无纺织物的集成性。
此外，能够使所述复合无纺织物在一个处理步骤中经受水射流压印（Hydro-Embossing液压压印）或水射流穿孔。在此，能够将图案、三维结构和穿孔加入到所述复合无纺织物中。
在洗涤或水射流固化之后，还能够使所述复合无纺织物在另一个处理步骤中经受干燥，以便从所述复合无纺织物中去除残余湿气。
在可选的处理步骤中，也还能够使所述复合无纺织物经受起绉过程，由此给所述复合无纺织物配备绉纹结构。
如果通过至少一个第二纺丝喷嘴的多个喷嘴孔将纤维素的纺丝物料挤出成长丝并且分别沿着挤出方向拉伸所述长丝，其中为了在复合无纺织物中形成第二纺粘型无纺织物而将所述第二纺丝喷嘴的长丝以随机定向铺放在输送机构上的用短纤维加载的纺粘型无纺织物的上面，则能够提供一种可靠的用于制造多层复合无纺织物的方法。这样就能够在已经形成的第一纺粘型无纺织物上铺放第二纤维素的纺粘型无纺织物，所述第一纺粘型无纺织物已经设有短纤维并且与所述短纤维构成混合区域。
在此所述第二纤维素的纺粘型无纺织物优选能够直接被施加在由短纤维构成的层上并且因此又与该层构成纯物理的连接。优选所述第二纤维素的纺粘型无纺织物能够具有与所述第一纺粘型无纺织物不同的内部的和结构上的特性、也就是尤其不同的单位面积重量、不同的透气性、不同的长丝直径等等。
又能够在尚未干燥的状态下在所述第二纤维素的纺粘型无纺织物上施加由短纤维构成的第二层，该第二层与所述第二纺粘型无纺织物构成第二混合区域，在该第二混合区域中所述第二纺粘型无纺织物的长丝与所述第二层的短纤维物理混合。对此要参照上述说明。所述第二层的短纤维也能够与所述第一层的短纤维不同，以便就这样能够制造具有特别多方面的使用范围的复合无纺织物。
以与前面为所述第二纺粘型无纺织物和所述由短纤维构成的第二层所描述的方式相同的方式，也能够将第三和另外的纤维素的纺粘型无纺织物或者由短纤维构成层施加到已经成形的复合无纺织物上。
所述按本发明的方法能够特别有利地用于制造具有由莱赛尔纺丝物料构成的纤维素的纺粘型无纺织物的复合无纺织物。在此，莱赛尔纺丝物料是纤维素在直接溶剂中的溶液。
所述直接溶剂能够优选是含水的溶液中的氧化叔胺、优选N -甲基吗啉- N -氧化物（NMMO）或者是离子液，在所述离子液中纤维素能够在没有化学衍生的情况下溶解。
所述纺丝物料中的纤维素含量能够在4%与17%之间、优选在5%与15%之间、特别优选在6%与14%之间。
此外，如果使从纺丝喷嘴中挤出的长丝至少部分地凝结，则能够可靠地控制所述纺粘型无纺织物的内部结构。为此，能够向所述长丝优选加载含水的凝结液，所述凝结液优选以液体、气体、雾、蒸汽等的形式被施加到长丝上。
如果作为直接溶剂在所述莱赛尔纺丝物料中使用NMMO，那么所述凝结液就能够是由完全脱盐水和0%（重量）至40%（重量）的NMMO、优选10%（重量）至30%（重量）的NMMO、特别优选15%（重量）至25%（重量）的NMMO构成的混合物。在此，能够实现所挤出的长丝的特别可靠的凝结。
所述按本发明的方法能够通过一种用于制造复合无纺织物的装置来实施，其中所述装置具有：用于制备纤维素的纺丝物料的纺丝物料制备机构；至少一个用于制造由纺丝物料构成的纤维素的纺粘型无纺织物的纺粘型无纺织物设备，其中所述纺粘型无纺织物设备具有至少一个用于将纺丝物料挤出成长丝的纺丝喷嘴、至少一个用于至少部分地使长丝凝结的凝结系统以及用于铺放长丝并且形成纺粘型无纺织物的输送机构；洗涤机构、可选水射流固化机构、干燥器、可选起绉机构以及卷绕机。此外，根据本发明，所述装置具有用于向纤维素的纺粘型无纺织物加载短纤维的湿铺放机构或干铺放机构，其中所述短纤维的湿铺放机构或者干铺放机构被设置在两个纺粘型无纺织物设备之间并且/或者被设置在洗涤机构之前、之内和/或末端。
附图说明
下面借助于附图来详细描述本发明的优选的实施方式。其中：
图1示出了按照第一种实施变型方案的按本发明的用于制造复合无纺织物的方法的示意图，
图2示出了按照第二种实施变型方案的按本发明的用于制造复合无纺织物的方法的示意图，
图3示出了按照第三种实施变型方案的按本发明的用于制造复合无纺织物的方法的示意图，
图4示出了按本发明的第一种复合无纺织物的电子显微镜照片，并且
图5示出了按本发明的第二种复合无纺织物的电子显微镜照片。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的第一种实施变型方案的一种按本发明的用于制造复合无纺织物1的方法100和一种用于实施所述方法100的装置200。在第一方法步骤中，在此由纤维素原料产生纺丝物料2并且将其输送给所述装置200的纺丝喷嘴3。用于制备纺丝物料2的纤维素原料（所述制备在图中未详细示出）在此能够是由木材或者其它植物原料构成的适合于制备莱赛尔纤维的纸浆（Zellstoff）。但是同样能够设想，所述纤维素原料至少部分地由纺粘型无纺织物生产的生产废料或回收的织物构成。所述纺丝物料2在此是纤维素在NMMO和水中的溶液，其中所述纺丝物料2中的纤维素含量在3%（重量）与17%（重量）之间。
然后在下一步骤中通过纺丝喷嘴3的多个喷嘴孔将所述纺丝物料2挤出成长丝4。然后使所挤出的长丝4在拉伸空气流中沿着挤出方向加速并且将其拉伸，但这在附图中未详细示出。
在一种实施变型方案中，所述拉伸空气流在此能够在纺丝喷嘴3的喷嘴孔之间排出。在另一种实施变型方案中，所述拉伸空气流能够备选地围绕着喷嘴孔排出。然而这在附图中没有详细示出。这样的具有用于产生拉伸空气流的拉伸机构的纺丝喷嘴3由现有技术（US 3,825,380 A、US 4,380,570 A、WO 2019/068764 A1）已知。
此外，在所示出的优选的实施方式中，向所挤出并且经拉伸的长丝4加载来自凝结机构5的凝结剂。这种凝结剂通常是水或呈液体、雾或蒸汽的形式的含水溶液。通过长丝4与凝结剂的接触，使所述长丝4至少部分地凝结或者再生，这尤其降低了各根所挤出的长丝4之间的粘合。
经拉伸的并且至少部分凝结的长丝4而后以随机定向被铺放在输送机构7的铺放架6上，以便形成纤维素的纺粘型无纺织物8。
在形成之后通过输送带9将所述纺粘型无纺织物8导引穿过洗涤机构10，在该洗涤机构中对所述纺粘型无纺织物8进行洗涤，以便将溶剂的残留物、也就是包含在纺丝物料2中的NMMO从其当中除去。在此，在一种优选的实施变型方案中，所述洗涤机构10是具有多个洗涤级11的多级的逆流洗涤机构，其中新鲜的洗涤溶液12被输送给最后一个级并且洗涤级11的越来越多地消耗的洗涤溶液分别被继续输送到前面的洗涤级11。
在洗涤机构10之后，将所述纺粘型无纺织物8导引穿过湿铺放机构13，其中向还未干燥的纺粘型无纺织物8加载纤维素的短纤维14，其中所述短纤维14处于悬浮液15中并且所述悬浮液15被施加或者被喷到所述纺粘型无纺织物8上。在此，所述悬浮液15具有处于0.01与2.00%（重量）之间的短纤维14的含量。通过在所述方法100或者装置200中设置单独的湿铺放机构13这种方式，能够确保短纤维输送的、独立于周围的纺粘型无纺织物生产的运行。
在将所述包含短纤维14的悬浮液15施加到还未干燥的纺粘型无纺织物8上的期间，使短纤维14的层在所述纺粘型无纺织物8的上面成形并且在此形成复合无纺织物1。此外，在所述复合无纺织物中形成混合区域，在该混合区域中所述纺粘型无纺织物8的长丝和短纤维14纯物理混合地存在并且因此在没有化学化合的情况下结合在一起。
紧随着湿铺放机构13，而后在下一步骤中使所述复合无纺织物1经受水射流固化16。在这种水射流固化16的过程中，进行所述纺粘型无纺织物8与由短纤维14构成的层的进一步连接，其中所述纺粘型无纺织物8的长丝与短纤维14之间的物理连接通过混合、尤其是通过钩接、成圈、静摩擦等进一步增强。
为了最后从所述复合无纺织物1中除去残余湿气并且获得准备好包装的复合无纺织物1，紧接在水射流固化16之后使所述复合无纺织物1经受干燥17。
最后，所述方法200通过成品的复合无纺织物1的可选的卷绕18和/或包装来结束。
图2示出了所述按本发明的方法101或者装置201的作为替代方案的第二种实施变型方案。在此，相对于在图1中示出的实施变型方案，不将具有短纤维14的悬浮液15输送给独立的湿铺放机构13。相反，将所述洗涤溶液12的短纤维14如此输送给洗涤机构10的至少一个洗涤级11、优选最一个洗涤级11，从而在洗涤10的期间同时洗涤所述纺粘型无纺织物8并向其加载短纤维14。关于其它特征，参照关于图1的解释。
这形成了本发明的在技术上最简单的并且此外也最经济的实施变型方案，因为仅仅必须如此改装现有的纺粘型无纺织物设备的洗涤机构10，使得现有的洗涤级11中的一个或多个洗涤级除了其用于均匀地分布且涂覆洗涤溶液12的原始功能之外也用于向纺粘型无纺织物8加载由短纤维14构成的悬浮液15。
在此，所述悬浮液15具有处于0.01%（重量）和2.00%（重量）之间的浓度范围内并且拥有0.5 mm至20 mm的纤维长度的短纤维14。在附图中未示出的另一种实施变型方案中，所述短纤维14也能够是以机械方式原纤化的纤维或者纸浆纤维，其中额外地需要用于使短纤维原纤化的精磨机。
所述悬浮液15优选通过将短纤维14在新鲜水中悬浮来形成。优选所述悬浮液15仅仅在最后两个洗涤级11的范围内被施加到纺粘型无纺织物8上，以便在整个洗涤机构10的范围内仅仅最小程度地影响洗涤溶液中的溶剂的浓度分布的偏移并且由此尽可能避免与含溶剂的洗涤水的处理或者浓缩相关的附加的技术要求和提高的运行成本。此外，通过将悬浮液15输送给洗涤机构10这种方式，能够以相应的程度降低对所述洗涤机构10中的洗涤溶液12的需求。
在另一种在图2中用虚线示出的实施变型方案中，能够在第一纺丝喷嘴3之后设置第二纺丝喷嘴23，通过该第二纺丝喷嘴同样将纺丝物料2挤出成长丝24。在此，将所述长丝24在输送机构7上铺放在第一纺粘型无纺织物8的上面，以用于形成第二纺粘型无纺织物。
在此，将所述包含短纤维14的悬浮液15在第一纺丝喷嘴3与第二纺丝喷嘴23之间施加到第一纺粘型无纺织物8上，以便产生由短纤维14构成的层。此后将所述第二纺粘型无纺织物直接铺放在由短纤维构成的层14上，从而形成具有多个纤维素的纺粘型无纺织物8和短纤维14的多层复合无纺织物1。在此，能够如前所述可选地在洗涤机构10中向所述复合无纺织物1额外地加载短纤维14。
在另一种实施变型方案中，在随后的水射流固化机构16中如此对所述多层复合无纺织物1进行处理，使得由交替的纺粘型无纺织物8和短纤维14构成的层结构尽可能识别不出来并且因此在所述复合无纺织物1中形成还更大范围的混合区域。
因此，与现有技术相比，对于所述按本发明的方法100、101的所有前面提到的实施方式来说，在能量及新鲜水需求方面获得显著的节省，因为
a）使用已经是湿的、从未干燥的纺粘型无纺织物8并且通过呈悬浮液15的形式的短纤维14的添加使没有已经干燥的基材再次变湿，
b）与等量的未干燥的纤维素的纺粘型无纺织物相比，所添加的湿的短纤维14每质量单位纤维素将更少的水加入到仍然湿的无纺织物产品中，
c）能够将对洗涤机构10中的洗涤溶液12的需求降低作为悬浮液15输送的水量的幅度，并且
d）能够将水射流固化16的废水用作用于洗涤机构10的新鲜水或者用于制备悬浮液15。
此外，在另一种实施变型方案中，能够进一步简化所述方法101的设备耗费，方法是：使所述水射流固化16已经与洗涤10一起在输送带9上进行。在此，后者能够额外地具有三维的压印结构，该压印结构能够通过水射流处理来传递到纺粘型无纺织物上。
图3示出了所述按本发明的方法102和装置202的第三种实施变型方案。在此，与在图1和2中所示出的实施变型方案不同，所述短纤维14不是以悬浮液15的形式被施加到纺粘型无纺织物8上，而是借助于空气铺放技术以空气流26的形式被施加到纺粘型无纺织物8上。关于所述方法102的其它特征，参照关于图1和图2的解释。
所述包含短纤维14的空气流26朝纺粘型无纺织物8的输送能够在两个纺丝喷嘴3、23之间并且在洗涤机构10之前、之内和/或之后进行。
为了能够实现所述短纤维14在空气流26中的均匀分布并且能够将所述短纤维14一直运送至施加的位置，设置了用于进行纤维开口并且用于运送短纤维14的特殊机组，然而所述特殊机组在附图中未详细示出。
在另一种在附图中未详细示出的实施变型方案中，也能够将所述短纤维14直接输送给纺丝喷嘴3、23中的拉伸机构并且就这样用拉伸空气流直接冲击到纺粘型无纺织物8的长丝4上。在此将所述短纤维14直接与纺粘型无纺织物中的长丝4混合，由此提供在复合无纺织物1的整个厚度范围内延伸的混合区域。为此，在一种实施变型方案中，例如能够在所述纺丝喷嘴3、23下方引入具有短纤维14的二次空气流，由此使所述二次空气流与所述拉伸空气流汇合，以便向所述长丝4加载短纤维14。
在另一种在附图中未示出的实施方式中，通过两个先后布置的纺丝喷嘴3、23来制造多层纺粘型无纺织物8，然而在施加短纤维14之前又将其分离成两个纺粘型无纺织物层，其中随后将所述短纤维14（要么作为悬浮液15要么在空气流26中干燥地）加入到两个纺粘型无纺织物层之间。此后，又将所述两个纺粘型无纺织物层连接起来并且使所获得的复合无纺织物1在水射流固化机构16中固化。
为了能够保证所述按本发明的复合无纺织物1的完全的可生物降解性，借助于上面所描述的实施变型方案加入的纤维素的短纤维仅仅由工业上制备的纸浆、从回收过程回收的纸浆、纤维素的切短纤维、纤维素的天然纤维这些材料种类或由这些材料组别的所有能设想的组合构成。
在图4和5中示出了按本发明制造的复合无纺织物51、61的电子显微镜照片。
图4示出了一种复合无纺织物51，在该复合无纺织物中在由短纤维53（在这种情况下是纸浆纤维）构成的层52与纤维素的纺粘型无纺织物54（莱赛尔纺粘型无纺织物）之间构成有限的混合区域56。在所述混合区域56中，所述纺粘型无纺织物54的长丝55与短纤维53物理混合。
图5示出了一种复合无纺织物61，该复合无纺织物不再具有可看出的层结构。这里，所述纤维素的纺粘型无纺织物64（莱赛尔纺粘型无纺织物）基本上完全穿透由短纤维63（纸浆纤维）构成的层62。所述混合区域66因此在复合无纺织物61的整个厚度的范围内延伸。所述短纤维63因此均匀地分布在复合无纺织物61上。
实例
下面借助于多种实例来示例性地描述本发明的优点。
为了确定所产生的复合无纺织物的各种参数，使用以下测量方法。
单位面积重量
所述单位面积重量表明，所述复合无纺织物每单位面积具有何种质量。所述单位面积重量的确定根据标准NWSP 130.1.R0（15）来进行。
抗拉强度/延伸率
抗拉强度值给出了关于擦拭布在擦拭过程中或者在从包装中取出时的结实性的说明。因此，提高的抗拉强度引起了在拉力负荷下更高的防止损坏的抵抗能力。小的延伸率有助于将擦拭布从包装中取出并且有助于保持将擦拭布良好地放在擦拭手中。所述抗拉强度或者延伸率根据DIN EN 29073第3部分/ISO 9073-3（1992年的版本）来确定。
芯吸
上升高度测试（芯吸）给出了关于液体或洗液沿着机器方向和横向方向在无纺织物面上的分布速度的说明。下面列出的数值涉及水在无纺织物中在300秒的时间段里的上升高度。所述上升高度根据NWSP 010.1.R0（15）来确定。
无纺织物调节
在每次测量之前，将试样在23℃（±2℃）和50%（±5%）的相对空气湿度下在24h的时间段里进行调节。
电子显微镜
在使用ThermoFisher Quanta 450（5kV,Spot 3,WD10,EDT）或者Thermo FisherScientific，Phenom ProX类型的测量仪器的情况下获得电子显微镜照片。根据随机原理进行位置选择。
根据所述按本发明的方法如此制造了以下描述的复合无纺织物，从而产生具有20-45 g/m2的单位面积重量的单层莱赛尔纺粘型无纺织物并且借助于另外安装的湿铺放机构在洗涤机构之内向其装载0.8-1.5%的纸浆悬浮液。最后，借助于水射流固化在使用三个压力级（具有处于40巴与100巴之间的压力）的情况下对所述复合无纺织物进行处理、将其干燥至小于10%的最终湿度并且作为具有30-80 g/m2的单位面积重量的卷装织物来获得。所述水射流固化机构中的所使用的喷嘴条显示出具有0.12 mm的孔直径以及13个孔/cm的孔距的单排孔图案。
下面在表格1中示出了所实施的试验的详细参数以及所属的复合无纺织物的所测得的特性。
表格1：试验参数和产品性能：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
在与所引用的根据本发明制造的复合无纺织物并行的情况下，在具有所添入的纸浆的聚丙烯无纺织物基材的基础上，在45 g/m2的总单位面积重量的情况下对商业上常见的复合无纺织物关于其机械特性进行了研究。用沿着机器方向（MD）33 N/5cm的干抗拉强度和沿着横向方向（CD）13 N/5cm的干抗拉强度，所述商业产品具有与在表格1中所引用的实例产品4相当的干强度。所述强度值给出了关于擦拭布在擦拭过程中或者在从包装中取出时的结实性的说明，其中所引用的按本发明的复合无纺织物在不使用合成的载体无纺织物的情况下就已足够。相反，仅仅湿铺放的具有可比单位面积重量的纸制品显示出较低的4-8N/5cm的湿抗拉强度，然而所述湿抗拉强度对于作为湿擦拭布的常见用途来说几乎还不够。
也在具有所添入的纸浆的聚丙烯无纺织物基材的基础上，在45 g/m2的总单位面积重量的情况下对前面所引用的商业上常见的复合无纺织物关于其进行液体吸收的能力进行了研究：按照芯吸测试，测得沿着MD的94 mm和沿着CD的73 mm的明显更低的上升高度，这在转换过程中相对于商业上的湿擦拭布为所述按本发明的产品在其用洗液的装载速度方面给予了明显的优点，也就是说，干燥的卷装织物在装载过程的期间明显更快地吸收洗液并且在封闭的擦拭布包装内的均匀分布的液体由于液体的由重量引起的下降而明显更慢地显示出装载梯度的形成。

Claims (17)

1.复合无纺织物，具有至少一个纺粘型无纺织物（8、54、64）和至少一个由生物基的可生物降解的短纤维（14、53、63）构成的层（52、62），所述纺粘型无纺织物具有以随机定向铺放的并且基本上连续的再生的纤维素的长丝（4、55、65），其特征在于，所述复合无纺织物（1、51、61）具有至少一个混合区域（56、66），在所述混合区域中所述纺粘型无纺织物（8、54、64）的长丝（4、55、65）和所述短纤维（14、53、63）以物理方式彼此连接地存在。
2.根据权利要求1所述的复合无纺织物，其特征在于，所述短纤维（14、53、63）是纤维素的短纤维（14、53、63）并且所述复合无纺织物（1、51、61）在绝对干燥的状态下具有至少93%（重量）、尤其至少95%（重量）、优选至少97%（重量）的纤维素含量。
3. 根据权利要求1或2所述的复合无纺织物，其特征在于，所述复合无纺织物（1、51、61）具有处于10%（重量）与99%（重量）之间、尤其处于15 %（重量）与95%（重量）之间、优选处于20%（重量）与90%（重量）之间的纺粘型无纺织物（8、54、64）的纤维素的长丝（4、55、65）和处于1%（重量）与90%（重量）之间、尤其处于5%（重量）与85%（重量）之间、优选处于10%（重量）与80%（重量）之间的短纤维（14、53、63）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合无纺织物，其特征在于，所述复合无纺织物（1、51、61）基本上没有在木材中非天然存在的粘合剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合无纺织物，其特征在于，所述短纤维（14、53、63）选自以下组别，所述组别包含：天然的纤维素纤维、纸浆纤维、粘胶纤维，莫代尔纤维，铜氨纤维和莱赛尔纤维、化学改性的纤维素纤维，回收的纤维素纤维、淀粉纤维。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的复合无纺织物，其特征在于，所述短纤维（14、53、63）具有处于0.5mm与15mm之间、尤其是处于1与12 mm之间的长度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复合无纺织物，其特征在于，所述复合无纺织物（1、51、61）能够通过根据权利要求8至17所述的方法（100、101、102）来获得。
8.用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的复合无纺织物（1）的方法，其中通过至少一个纺丝喷嘴（3）的多个喷嘴孔将包含纤维素的纺丝物料（2）挤出成长丝（4）并且分别沿着挤出方向拉伸所述长丝（4），其中为了形成纺粘型无纺织物（8）而将所述长丝（4）以随机定向铺放在穿孔的输送机构（7）上，并且其中为了形成复合无纺织物（1）而向所述纺粘型无纺织物（8）添加短纤维（14），其特征在于，在还未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载短纤维（14）。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在还未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载由短纤维（14）构成的悬浮液（15）。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述悬浮液（15）具有处于0.01%（重量）与2.00%（重量）的短纤维（14）。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在洗涤（10）的期间向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载所述悬浮液（15）。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，在形成所述纺粘型无纺织物（8）的期间向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载所述悬浮液（15）。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，在还未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载具有短纤维（14）的空气流（26）。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，为了拉伸而向所述长丝（4）加载拉伸空气流，并且将所述短纤维（14）混合到所述拉伸空气流中，以便在还未干燥的状态下向所述纺粘型无纺织物（8）的长丝（4）加载所述短纤维（14）。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其特征在于，在向所述长丝（4）加载短纤维（14）之后使所述复合无纺织物（1）经受至少一个处理步骤，其中所述处理步骤选自以下组别，所述组别包括：水射流固化（16）、水射流压印、水射流穿孔、洗涤（10）、干燥（17）。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述纺丝物料（2）是纤维素在直接溶剂、尤其是氧化叔胺中的溶液。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的方法，其特征在于，在从所述至少一个纺丝喷嘴（3）中挤出之后使所述长丝（4）至少部分地凝结。
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