CN1738936A - 复合非织造物的制造方法及实施该方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合非织造物的制造方法，该复合非织造物包括两层网，分别是包括长人造和/或合成纤维的下层网，其纤维长度为15－80mm，和包括短天然纤维的上层网，其纤维长度为0.5－8mm，此在线方法的特征在于：首先将所有天然纤维分散到水中；然后将如此得到的水分散液置于即将形成或已经预先制成的经梳理的下层网上；之后通过底层过滤掉过量的水；然后利用水喷嘴将上层网的纤维与下层网的纤维交织在一起；最后进行干燥并把制得的复合非织造物卷绕起来。本发明还涉及实施该方法的设备。

Description

复合非织造物的制造方法及实施该方法的设备
本发明涉及一种复合非织造物的制造方法，该非织造物包括两层网，分别是包括长人造和/或合成纤维的下层网(lower web)和包括短天然纤维的上层网(upper web)。本发明也涉及一种实施上述方法的设备。
在下面的说明中，本发明的方法与湿擦拭布的制造特别相关。这些毛巾在普通公众中得到巨大成功，并具有一些重要的应用，特别是在卫生领域作为擦拭布。这些毛巾实际上不仅用作婴儿或成人的卫生用品，而且作为消毒产品例如用于浴室及清洁方面的应用。在某些情况下，这些毛巾经历压花处理，即一种在毛巾表面获得压花和凹穴图案的处理。事实上，这种处理不仅改善了毛巾的外观，而且并且是最重要的是通过增加比表面而增强了擦拭能力。
如今市场上的多数毛巾由经梳理的粘胶纤维组成，可能作为与聚酯或聚丙烯的合成纤维的混合物。然而，由于其吸收性能而被使用的粘胶纤维的高制造成本直接影响到最终毛巾的价格，并使这种毛巾成为一种对于普通公众而言昂贵的制品。
换句话说，本发明的目的在于通过最大程度地限制甚至不使用粘胶纤维而降低这种制品的制造成本。
针对此问题的第一个解决方法就是把一张称为“棉纸”的“卫生纸”类纸，即成品纸放在基于合成纤维的经梳理的网上。这种纸实际上只含有纤维素纤维，被固定在由聚酯、聚丙烯或粘胶纤维或所述纤维的混合物制成的梳理网上，然后利用水喷嘴(water jets)将纸纤维与形成网的纤维交织在一起。接着在卷绕之前对复合物进行干燥。
所得到的复合物制造起来仍旧昂贵，特别是由于下列原因。首先，“棉纸”型的纸是一种成品纸，是在另一台机器上单独制造的，当然就产生了制造成本。另外，纸纤维已经被干燥，因此吸湿能力有限，所以为了使其与构成下层网的纤维能够交织在一起，需要通过增加水喷嘴处理的数量，即喷射器的数量来扩展水化步骤，这一方面增加了设备投资，另一方面也增加了能耗，由此增加了生产成本。
提到的第二种技术并没有解决成本问题。此技术包括在梳理网上固定的不是“棉纸”型成品纸，而是直接通过气流方法即被称为“气流成网”的已知方法固定的纤维素纤维。即使所使用的纤维素纤维没有转换成纸的存在形式，但这些单独的纤维首先必须经过物理化学处理以便被分散在气流中。另外，这种处理很大程度地改变了纤维的吸湿能力，以至于难以通过水喷嘴进行交织，导致所得产品容易分层。最后，实施“气流成网”方法的设备非常昂贵。
这两项技术在US-A-6 110 848文献中再一次被使用。更确切地说，此文献报导了一种三明治结构，由包括合成长纤维的梳理网或“纺粘”型网的两个外层网与包括纤维素纤维的内层网构成，外层网的纤维长度为30-100mm，内层网的纤维长度为1-8mm。
在所公开的方法中，内层网的纤维素纤维通过干法，即以已经制造出的纸或“棉纸”形式或气流法固定到下层网上。该第三种方法与前面所述方法具有相同的成本高的缺点，其中可能还要加上第二个外层网的成本。
文献WO01/53590公开了一种制造由两层网，即上层网和下层网组成的非织造物的方法。更确切地说，上层网是纤维素纤维型短纤维的网，通过湿法或充气制造方法沉积在由“纺粘”型连续长丝构成的下层网上。
实际上，用于下层网的长丝细度小于1.5dtex，优选为0.5-1.2dtex。另外，底层的质量小于25g/m2。
文献US-A-5 151 320也公开了一种复合物的制造方法，此复合物由“纺粘”形式的下层网与至少一层通过湿法成网(即通过湿法制造)方法获得的上层网构成。
这类结构的不便之处在于将下层网的组成限制为只使用合成纤维，特别是聚丙烯纤维。另外，纺粘型下层网非常低的塑性由于纤维的不良弹性而妨碍了毛巾进行压花处理。
本申请人开发出一种允许显著降低复合非织造物制造成本的新方法，其中基于长合成纤维的梳理下层网与基于短天然纤维的上层网结合，该方法包括通过常规造纸技术在线制备上层网并随后直接把它固定到已经形成或由湿法正在形成的下层网上。
更确切地说，本发明涉及一种复合非织造物的制造方法，此复合非织造物包括两层网，分别为包括长人造和/或合成纤维的下层网，其纤维长度为15-80mm，和包括短天然纤维的上层网，纤维长度为0.5-8mm。
此在线方法的特征在于：
—首先将所有天然纤维分散到水中，
—然后将如此得到的水分散液置于即将形成或已经预先制成的经梳理的下层网上，
—然后通过下层网过滤掉过量的水，
—然后利用水喷嘴将上层网的纤维与下层网的纤维交织在一起，
—最后进行干燥并把制得的复合非织造物卷绕起来。
在下面的说明中，术语“人造和/或合成纤维”是指选自下列的纤维：人造纤维如粘胶纤维，合成纤维如聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚乙烯纤维，原样或作为混合物。
换句话说，本发明方法的主要优势在于使用短天然纤维，未经转换或处理过的，特别是通过常规造纸技术直接分散到水中的纤维素纤维。
另外，在几分钟之内将纤维分散到水中赋予纤维的塑性允许在将分散液置于下层网上时优化通过水喷嘴进行的交织的效率。这使得用于粘结所需要的喷射器数受限，从而降低了材料投资和能耗。实际上，水喷嘴的数目为2-12个，每个水喷嘴都配备多孔板，每个多孔板包括一或两排直径为80-160μm的孔，每排孔之间的间距为0.4-1.8mm，而排与排之间的间距为0.5-2mm，每个喷射器供以20-140bars的压力。
如上所述，所使用的短纤维实际上是纤维素纤维，此纤维素纤维可以对应于任何造纸纤维，例如基于落叶科或松柏科的纤维，如山毛榉、桦木、松木、红杉木纤维，以上列举并没有穷尽。
在一个优选实施方案中，上层网中的纤维由例如基于红杉木的纤维素纤维形成，其在水分散液中的浓度为0.5-10g/l，优选4-7g/l。
然而，根据考虑到增强或改进复合物的机械性能的应用，上层网可以进一步包含最多占网50wt％的合成纤维，优选20-40wt％。
当这类纤维混入上层网时，其长度为3-8mm。
实际上，上层网占复合物的30-70wt％，优选至少50wt％。
根据本发明的另一个特征，下层网是经梳理的网。
下层网可以在线形成或预先离线形成。
在下层网是在线形成的实施方案中，下层网在涂覆水分散液之前特别通过水喷嘴进行预粘结，并且这种方式增强了所述下层网的耐用性。
实际上，下层网占复合物的30-70wt％。
在一个优选实施方案中，构成下层网的纤维细度大于或等于1.7dtex。同样，下层网的质量至少是25g/m2。
根据本发明的另一个特征，当被置于下层网上时，来自天然纤维水分散液的过量水通过下层网过滤掉。
在一个优选实施方案中，在干燥步骤之前可以对复合物进行一个压花步骤，既增加了复合物的厚度，又改善了其外观。实际上，压花过程是通过将复合物贴在一个表面具有印花图案和凹穴的滚筒上，并对非织造物的外表面喷射高压水流进行的，过量的水通过滚筒内部的抽吸作用除去。压花步骤在干燥前进行以便受益于湿态下纤维的塑性。对于和为了现有技术纺粘网，特别是文献wO01/53590或US-A-5151320公开的那些，存在经梳理的下层网时该压花步骤是受欢迎的。
在另一个实施方案中，在干燥之后卷绕之前，压花或未压花的复合物通过专家已知的CLUPAK、SUPATEX、SANFOR或MICREX类型的方法之一经历机械软化处理。
由本发明的方法制成的非织造物有几个优点。首先，此非织造物非常经济，而且因天然纤维素纤维的高含量占复合物的30-70wt％使非织造物有很高的吸收性。另外，由于使用湿法成网造纸技术形成上层网，此非织造物非常规整。再进一步，由于下层网中存在长纤维，使得此非织造物非常耐用。还有，天然纤维与合成和/或人造纤维的结合使得该产品既舒适又稳定。最后，可以在干燥步骤之前插入压花步骤，也可以再结合柔软处理，从而赋予产品特别吸引消费者的外观和纺织品手感。
因此，根据本发明方法制造的非织造物不仅可以用作湿毛巾，特别是擦拭毛巾，而且还可以用作桌布与餐巾、浴巾、壁纸、汽车覆盖材料、脱毛贴、装干燥剂的袋、手套、刺绣品、布料及印花车间的擦拭布。
本发明还涉及实施上述方法的设备。
在一个特别的实施方案中，该设备包括：
—传送带，用于输送即将形成或已经制成的经梳理的下层网，
—头部箱，固定在传送带上，并用于盛装包含天然纤维的水分散液，
—抽吸装置，放置在传送带下面，并且当水分散液置于下层网上时用于除去过量的水，
—水喷嘴粘结装置，放置在传送带上面并位于传输带下游，用于将上层网与下层网的纤维交织在一起，
—复合物的干燥装置，放置在传送带下游，
—干燥的成品复合物的卷绕装置。
实际上，传送带为金属或合成材料传送带的形式，其以允许水由于放置在所述传送带下面的抽吸箱的抽吸作用而通过的方式打孔。
水喷嘴粘结装置是几个带有多孔板的水力喷射器形式，每个多孔板上包括一或两排直径为80-160μm的孔，每排孔之间的间距为0.4-1.8mm，而排与排之间的间距为0.5-2mm，测量是采用轴对轴进行的。实际上，喷射器的数量为2-12个，每个喷射器供以压力为20-140bars的水。超出以上限制，所得到的产品不能用作毛巾。
在下层网是在线形成的实施方案，设备进一步包括置于传送带上游的所述下层网的制造装置。
在这个假设中，在下层网的制造装置与传送带之间，设备还包括一个水力预粘结单元，此单元具有一个下层网的预湿平台和一个周围带有水力喷射器的支撑滚筒。
实际上，下层网的制造装置是一台带有或不带涂布机的梳理机。
此外，在另外一个优选实施方案中，在干燥单元前，设备包括一个水力压纹机，此压纹机包含一个涂有金属线的抽吸辊，压纹机的表面具有压花图案和凹穴，所述抽吸辊与分布在其表面周围并配有与上述相同种类的多孔板的水力喷射器相联结。
为了软化所得复合物，在卷绕之前，设备还包括一个软化装置。
实际上，干燥装置为热空气从中通过的滚筒形式。
本发明及其产生的优点通过由附图支持的实施方案的实施例清晰可见。
图1是本发明引入了压花装置及软化装置的设备图。
实施例
在梳理机(1)上以120m/min的速度生产25g/m2的网，其包含80％长度为38mm、细度为1.7dtex的聚酯纤维和20％长度为38mm、细度为1.7dtex的粘胶纤维。
将如此在线形成的网传送到水力预粘结单元(2)，该单元(2)包含网的预湿平台(2a)及支撑辊(2b)，该支持辊(2b)周围带有两个水力喷射器(2c)。这些水力喷射器配有包含一排孔的多孔板(未显示出)，孔的直径为100μm，孔中心间的距离是1mm。第一个喷射器供以压力为40bars的水，第二个供以压力为60bars的水。这样被加固的网随后被输送到金属传送带(3)上，在此传送带上放置有造纸类型的头部箱(4)。
在头部箱中制备纤维悬浮液，此悬浮液包含40％的长度为约5mm的“红杉木”型造纸用纤维素纤维、40％的长度为约2mm的“落叶”型造纸用纤维及20％的长度为5mm且细度为1.7dtex的人造纤维素纤维，分散到水中，悬浮液的浓度为5g/l。
然后，把这些纤维置于已经预粘结的下层网上，从而形成上层网。在传送带下面放置抽吸箱组件(12)允许在纤维沉积后除去过量的水。这些水循环并重复用于制造水溶液。接着通过5个水力喷射器(5)使上层网的纤维与下层网的纤维缠结在一起，喷射器(5)安装在传送带(3)上并位于头部箱(4)的后面，并且分别以40、50、50、50及60bars的压力供水。第一个喷射器配备带有两排孔的多孔板，孔的直径为100μm，孔之间的间距为1mm，排与排之间的距离为1mm。其余四个喷射器都配备只带有一排孔的多孔板，孔的直径为100μm，孔之间的间距为0.5mm。
之后，复合物被传送到“水力压纹机”(6)上，此压纹机包含抽吸辊(6a)及分布在其周围的两个水力喷射器(6b)。这两个喷射器中的每一个都配备带有两排孔的多孔板，孔的直径为120μm，孔之间的间距为0.8mm，排与排之间的距离为1mm，喷射器与压力为140bars的水力传水泵相连。抽吸辊被粗电线制成的青铜电线涂布，青铜电线的直径为1mm，其表面为由凹穴与凸起形成的波纹形式。
然后复合物被传送到传送带(7)上，在此传送带下面装有与能提供4.5米水柱压降的真空发生器相连的抽吸箱(8)，这实际上用于除去纤维之间所有的水份。
然后复合物由直径为2.8m、有热空气通过、温度为140℃的滚筒(9)进行干燥。
软化装置“伸性纸(Clupak)”(10)放置在卷绕辊(11)之前。

Claims (20)

1、一种复合非织造物的制造方法，该复合非织造物包括两层网，分别为包括长人造和/或合成纤维的下层网，其纤维长度为15-80mm，和包括短天然纤维的上层网，其纤维长度为0.5-8mm，该在线方法的特征在于：
—首先将所有天然纤维分散到水中，
—然后将如此得到的水分散液置于即将形成或已经预先制成的经梳理的下层网上，
—然后通过下层网过滤掉过量的水，
—然后利用水喷嘴将上层网的纤维与下层网的纤维交织在一起，
—最后进行干燥并把制得的复合非织造物卷绕起来。
2、权利要求1的方法，其特征在于人造或合成纤维选自下列纤维：粘胶纤维、聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚乙烯纤维，原样或作为混合物。
3、权利要求1的方法，其特征在于构成下层网的纤维具有超过或等于1.7dtex的细度。
4、权利要求1的方法，其特征在于下层网的质量至少为25g/m2。
5、权利要求1的方法，其特征在于通过水喷嘴使上层网的纤维与下层网的纤维交织在一起，水喷嘴的数量为2-12个，每个水喷嘴配备多孔板，每个多孔板上包含一或两排直径为80-160μm的孔，每排孔之间的间距为0.4-1.8mm，而排本身之间的间距为0.5-2mm，每个喷射器供以压力为20-140bars的水。
6、权利要求1的方法，其特征在于下层网是在线形成的，它在水溶液沉积之前进行预粘结。
7、权利要求1的方法，其特征在于下层网占复合物的30-70wt％。
8、权利要求1的方法，其特征在于天然纤维为纤维素纤维。
9、权利要求1的方法，其特征在于上层网进一步包含占该网至少50wt％的合成纤维。
10、权利要求1的方法，其特征在于上层网占复合物的30-70wt％。
11、权利要求1的方法，其特征在于上层网中的纤维只是纤维素纤维，所述纤维在水分散液中的浓度为0.5-10g/l。
12、权利要求1的方法，其特征在于在干燥前，复合物进行压花步骤。
13、权利要求1的方法，其特征在于在卷绕前，复合物进行软化步骤。
14、一种用于实施权利要求1-13任一项方法的设备。
15、一种用于制造复合支撑物的设备，该复合物支撑物包括两层网，分别为包括长人造和/或合成纤维的下层网，其纤维长度为15-80mm和包括短天然纤维的上层网，其纤维长度为0.5-8mm，该设备的特征在于：
—传送带(3)，用于输送即将形成或已经制成的经梳理的下层网，
—头部箱(4)，固定在传送带(3)上并用于盛装包含天然纤维的水分散液，
—抽吸装置，放置在传送带(3)下面并且当水分散液置于下层网上时用于除去过量的水，
—水喷嘴粘结装置(5)，放置在传送带上面并位于前部箱(4)的下游，用于将上层网与下层网的纤维交织在一起，
—复合物的干燥装置(9)，放置在传送带(3)下游，
—干燥复合物的卷绕装置(11)。
16、权利要求14的用于制造复合支撑物的设备，其特征在于该设备包括几个带有多孔板的水力喷嘴器形成的水喷嘴粘结装置(5)，每个多孔板包括一或两排直径为80-160μm的孔，每排孔之间的间距为0.4-1.8mm，而排本身之间的间距为0.5-2mm，喷射器的数量为2-12个，并且每个喷射器供以20-140bars的压力。
17、权利要求15的用于制造复合支撑物的设备，其特征在于该设备包括放置在传送带(3)上游的下层网的制造装置(1)。
18、权利要求17的用于制造复合支撑物的设备，其特征在于在下层网的制造装置(1)与传送带(3)之间，该设备包含水力预粘结单元(2)，该单元包括网的预湿平台(2a)及支撑辊(2b)，在该支撑辊周围带有水力喷射器(2c)。
19、权利要求15的用于制造复合支撑物的设备，其特征在于在干燥单元(9)之前该设备包含水力压纹机(6)，此压纹机由涂有电线的抽吸辊(6a)组成，并且其表面具有压花图案和凹穴，所述辊与置于其表面周围的水力喷射器(6b)相联结。
20、权利要求15的用于制造复合支撑物的设备，其特征在于在卷绕装置(11)之前，该设备还包括一个软化装置(10)。
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