DE10061894A1

DE10061894A1 - Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE10061894A1
Application number: DE10061894A
Authority: DE
Original assignee: MAKSIMOW ALEANDER
Current assignee: Maksimow Alexander De
Priority date: 1999-12-11
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2001-07-12
Also published as: DE29921809U1

Description

Die Erfindung betrifft eine im wesentlichen aus Zellstoff- Fasern bestehende, weitgehend reißfeste, saugfähige und roll baren Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das in der Schrift DE 197 50 890.1 A1 beschriebene Verfahren umfaßt die Herstellung einer Faserstoffbahn, bei der die re gellos liegenden Fasern unter sehr hohem lokalen Druck in li nien- oder punktförmigen Druckbereichen aufeinander gedrückt werden, so daß eine Vielzahl von innigen, sich nach Aufhebung des Druckes nicht-lösenden Fusionen der Faserkörper erfolgt. Es wird ein Produkt aus zahlreichen regellosen Zellstoff- Fasern hergestellt, die an den Druckbereichen durch Fusion verbunden sind. Das Material selbst hat eine relativ hohe Reißfestigkeit und darüberhinaus eine hohe Absorptionsfähig keit, so daß es für Hygieneartikel, Verpackungsmaterialien, Futterstoffe, Polsterfüllstoffe, aber auch im Baustoffsektor sowie anstelle von Papier und Pappe eingesetzt werden kann.

Es ist besonders vorteilhaft, daß die Fusion allein durch Druckbeaufschlagung bewirkt wird, so daß das Produkt bei ho her Reißfestigkeit keine Substanzen wie Bindemittel oder Klebstoffe enthält, die die Haut- und/oder Umweltverträglich keit beeinträchtigen können. Die Herstellung erfolgt bei Zimmertemperaturen und unter normalem Atmosphärendruck und Sau erstoffgehalt der Umgebungsluft.

Es hat sich allerdings gezeigt, daß in bestimmten Anwendungs fällen das mit dem bekannten Verfahren hergestellte Faserma terial nicht alle spezifischen Anforderungen, insbesondere eine höhere Reißfestigkeit, erbringt.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, ein Verfahren zur Her stellung einer aus Zellstoff-Fasern bestehenden Faserstoff bahn anzugeben, das mit verstärkter Reißfestigkeit ausgestat tet ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Faserstoffbahn aus Zell stoff-Fasern, bei den die Fasern unter Erzeugung eines Präge musters unter Druck und unter Fusion der Faserkörper in punkt- oder linienförmigen Druckbereichen kalandriert und verbunden sind, wobei zwischen wenigstens zwei Teilfaser stoffbahnen eine flexible Armierungsbahn eingelegt ist, die mit den Teilfaserstoffbahnen zu der Faserstoffbahn fest ver bunden ist.

Als Armierungsbahn eignet sich insbesondere eine Netzbahn, bei der die Maschenweite vorzugsweise zwischen 15 und 50 mm² liegt.

Die Armierungsbahn kann beispielsweise ein Gewebe, ein Gewir ke oder eine Nonwoven-Bahn sein. Es soll aber nicht ausge schlossen sein, daß als Armierungsbahn auch eine durchgehende Folie mit in den Druckbereichen aufgerissenen oder löchrig geschmolzenen Perforationen ist.

Die Auswahl des Materials für die Armierungsbahn richtet sich nach der Aufgabenstellung, nämlich, daß die Reißfestigkeit der Teilfaserstoffbahnen in Zusammenwirken mit der Armierungsbahn wesentlich, d. h. mindestens um den Faktor 2, erhöht wird.

Die Ausbildung der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiele und der Zeichnung beschrieben.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt den Druckbereich zweier Walzen mit pyramidenförmigen Noppen;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gegenüber der Realität eine Faserstoffbahn gemäß Erfindung.

Jeweils eine Schicht aus regellosen Fasern 1 von etwa 10 mm Höhe wird auf dem Siebförderband zu einem ersten Kalanderwal zen-Paar (nicht dargestellt; vgl. DE 197 50 890 A1)) geför dert. Die obere Walze hat eine Oberflächentemperatur von etwa 220°C, während die untere unbeheizt ist. Vor Eintritt in den Spalt zwischen den beiden Walzen wird die Bahn mit Hilfe ei ner Befeuchtungsvorrichtung von der Oberseite her befeuchtet, wobei die Feuchte des Materials danach etwa 5 bis 10 Gew.-% ausmacht.

Zwischen den Kalanderwalzen wird ein Teil der Feuchte wieder ausgetrieben und die regellose Zellstoff-Faserlage zu einem lockerem Vlies mit geringer Dichte und Reißfestigkeit zusam mengepreßt. Die Reißfestigkeit reicht aber aus, daß das Vlies bei Überbrückung der Strecke zwischen dem Ende des Siebbandes an der Umlenkrolle bis zum Eintritt in einen Spalt zwischen zwei weiteren Kalanderrollen 6.1 und 6.2 (vgl. Fig. 1) nicht abreißt.

Zwei derartige, lockere Vorvliese 7.1 und 7.2, die später je eine Teilfaserstoffbahn 17.1 bzw. 17.2 bilden, werden vor Eintritt in den Spalt zwischen den beiden Kalanderrollen 6.1 und 6.2 von oben und unten erneut befeuchtet. In die Mitte zwischen die beiden Vorvliese 7.1. und 7.2 wird eine nur 0,1 mm dicke Armierungsbahn 2 aus einem Netz-Gewirke mit qua dratischen Maschen von etwa 5 mm Seitenmenge eingeführt, die eine hohe Reißfestigkeit hat und aus HDPE (Polyethylen mit hoher Dichte). Zwischen den Kalanderrollen 6.1 und 6.2 werden die zunächst lockeren Vorvliese einem Raster von punktförmi gen Druckbereichen ausgesetzt, in denen die regellos liegen den Fasern unter hohem Druck aufeinander gedrückt werden, so daß eine innige, sich nach Aufhebung des Druckes nicht lösende Fusion der Faserkörper erfolgt und eine Faserstoff bahn 100 mit einem Prägemuster erzeugt wird. Zonen mit ver dichteter Faserstruktur (19) wechseln mit Bereichen lockerer Faserstruktur (18) ab.

Dabei wird vermieden, daß das Fasermaterial und die Armie rungsbahn verkohlen oder karbonisieren. Offensichtlich ist der Druck aber so hoch angesetzt, daß quasi ein Verschmelzen der die Fasern ausmachenden Stoffe, das heißt Cellulose und ein Rest an Lignin, und der anderen Stoffen eintritt, wobei eine so innige Verbundenheit eintritt, daß praktisch eine über eine reine Adhäsion hinausgehende Verbindung erzeugt wird.

Die Rollen 6.1 und 6.2 werden bei normaler Zimmertemperatur, das heißt zwischen 18 und 25°C betrieben, wobei allerdings nicht ausgeschlossen wird, daß die Rollen auch beheizt werden können oder aber in den punktförmigen Druckbereichen auch punktuell eine höhere Temperatur aufgrund der hohen mechani schen Arbeit erreichen können. Der auf die Zellstoff-Faser lage wirkende Druck in den punktförmigen Druckbereichen 17 (vgl. Fig. 2) liegt vorzugsweise oberhalb von 500 MPa, jeden falls in einem Bereich von 100 und 600 MPa, bei entsprechen dem technologischen Aufwand auch höher.

Es lassen sich beispielsweise mit dem Verfahren Faserstoff bahnen mit einem m²-Gewicht zwischen 50 und 900 g erzeugen. Die aus den Kalandern heraustretende Faserstoffbahn 100 ist wesentlich reißfester als eine Bahn ohne Armierungsbahn.

Nach Durchlauf der Kalanderwalzen 6.1 und 6.2 kann die Faser stoffbahn 100 auf einer oder beiden Seiten noch mit einer Bahn aus textilem, vliesartigem oder folienartigem Material verklebt, verschweißt und/oder mechanisch verbunden werden.

Das zum Einsatz gelangende Material für die Teilfaserstoff bahnen ist fluff pulp, das eine Weißheit von 85 bis 89% be sitzt, was wiederum bedeutet, daß ein Lignin- und Reststoff- Gehalt von erheblichem Ausmaß noch vorhanden ist. Es hat sich gezeigt, daß derartige Reststoffe das Bindungsverhalten we sentlich verbessern. Völlig ausgebleichte Zellstoffe haben erfahrungsgemäß ein schlechteres Bindeverhalten als die vor genannten weniger reinen Zellstoffe. Der Titer sollte auch eine gewisse Länge nicht unterschreiten, da bei allzu kurzen Fasern die Abstände zwischen den punktförmigen Druckbereichen nicht überbrückt werden, so daß sich bei derartigen geringen Titern eine geringere Reißfestigkeit ergibt.

Zugefügte Hilfsstoffe werden ebenfalls nach der erwünschten Reißfestigkeit bemessen. Relativ unkritisch ist die Hinzufü gung von sogenannten Superabsorbern, wie sie beispielsweise in der Schrift WO 94/10596 genannt werden. Fluff pulp kann mit 0,5 bis 70 Gew.-% Superabsorbern, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Superabsorbern versetzt werden.

Das Hinzufügen von gemahlenen anorganischen Stoffen, wie dem Weißpigment Titandioxid, verringert allerdings die Reißfe stigkeit, so daß z. B. ein Prozentsatz von 25 Gew.-% Titandi oxid im allgemeinen nicht überschritten werden sollte.

Wesentlich ist, daß auf Bindemittel, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind und im allgemeinen auch gefordert werden, praktisch völlig verzichtet werden kann. Hierdurch wird, die Recyclingfähigkeit und die Kompostierbarkeit des Produktes wesentlich verbessert. Die Herstellung wird verbil ligt und erleichtert, da Stationen zum Aufbringen und Abbin den (Curling) überhaupt nicht eingesetzt werden müssen.

Es ist weiterhin möglich, jedoch keineswegs zwingend, das von dem Siebband 8 abgegebene Vlies 2 vor Eintritt in den Spalt zwischen den beiden Kalanderrollen 6.1 und 6.2 von oben mit einer dünnen (10 µm) Folie 30 aus PTFE belegt, die zunächst nicht perforiert ist (PTFE = Polytetrafluorethylen).

Zwischen den Kalanderrollen 6.1 und 6.2 wird das Vlies mit der aufgelegten PTFE-Folie einem Raster von punktförmigen Druckbereichen ausgesetzt, in denen die regellos liegenden Fasern unter hohem Druck aufeinander gedrückt werden, so daß eine innige, sich nach Aufhebung des Druckes nicht-lösende Fusion der Faserkörper erfolgt und eine Faserstoffbahn 100 mit einem Prägemuster erzeugt wird; dabei wird auch die Fo lie, die relativ wärmebeständig ist, in den Verbund mit ein bezogen. Dabei wird vermieden, daß das Faser- oder Folienma terial verkohlt oder karbonisiert. Eine zusätzliche Bindung wird durch das sinternde oder anschmelzende Folienmaterial erreicht.

Die Rollen 6.1 und 6.2 werden bei normaler Zimmertemperatur, das heißt zwischen 18 und 26°C betrieben, wobei allerdings nicht ausgeschlossen wird, daß die Rollen auch beheizt werden können oder aber in den punktförmigen Druckbereichen auch punktuell eine höhere Temperatur aufgrund der hohen mechani schen Arbeit erreichen können. Der auf die Zellstoff- Faserlage mit der aufgelegten Folie wirkende Druck in den punktförmigen Druckbereichen 17 (vgl. Fig. 2) liegt vorzugs weise oberhalb von 300 bis 400 MPa. Nach Durchlauf der Kalan derwalzen 6.1 und 6.2 ist die Faserstoffbahn auf einer Seite mit einer Bahn aus Folie verbunden. Der Verbund wird mit Hil fe einer Treibwalze 10 auf eine Wickelwalze 11 aufgerollt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hochdruckbereiches zwischen den beiden Kalanderwalzen 6.1 und 6.2. Wie erkenn bar, sind die Walzen auf ihrem Walzenmantel mit in vergrößer ter Darstellung versehenen Noppen 14 versehen. Die zahl reichen, über die Walzenmantelfläche verteilten Noppen erge ben bei der fertigen Faserstoffbahn vorzugsweise eine Raster dichte der punktförmigen Druckbereiche zwischen 1 und 16 pro cm². Die Noppen haben eine Pyramidenstumpf-Form, wobei der Winkel des Noppenmantels gegenüber dem Radius zwischen 10° und 45° liegen sollte. Im Spalt 12, in dem der Druckbereich 17 erzeugt wird, herrscht ein berechneter Druck von etwa 520 MPa, der zu der bereits beschriebenen Fusion der sich im Spalt befindlichen Zellstoff-Fasern führt. Auch andere Formen der Druckbereiche, wie Kegelstümpfe, Zylinder oder Quader, sind möglich und werden nach fachmännischem Ermessen entspre chend dem erforderlichen Druck, dem vorliegenden Ausgangs stoff und dem Material der Walzen, den auftretenden Tempera turen und dgl. gewählt. Dabei kann eine Folie 30 mit ka landriert werden.

Das fertige Produkt (Fig. 2) weist demnach fast durchsichti ge Fusionsbereiche 18 auf, die sich jeweils mit etwas aufge bauschten, jedoch auch gegenüber dem Eingangsvlies zusammen gepreßten lockeren Bereichen 19 abwechseln. Dazwischen ist eine Armierungsbahn 2 angeordnet.

Wie bereits angedeutet, eignet sich als Material für eine Ar mierungsbahn 2 insbesondere ein netzartiges Gewebe oder Gewirke. Auch perforierbare Folien können eingesetzt werden, wenn mit diesen der Anwendungs- oder Erfindungszweck erreicht wird. Die Armierungsbahn kann aus natürlichen oder chemisch behandelten Cellulose-Fasern bestehen. Es können auch Poly mer-Kunststoffe, insbesondere Polyolefine, Polyamide und an dere als Filamente verarbeitbare Polymer-Kunststoffe verwen det werden. Als Materialien eignen sich ferner Kohlefasern oder Glasfasern.

Claims

1. Faserstoffbahn aus Zellstoff Fasern, bei der die Fasern unter Erzeugung eines Prägemusters in Druckbereichen un ter Fusion der Faserkörper punkt- oder linienförmig ka landriert und verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Teilfaserstoffbahnen eine flexible Ar mierungsbahn eingelegt ist, die mit den Teilfaserstoff bahnen zu einer Faserstoffbahn verbunden ist.

2. Faserstoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsbahn eine Netzstruktur hat.

3. Faserstoffbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Arme ein Gewebe, Gewirke oder eine Nonwoven-Bahn ist.

4. Faserstoffbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsbahn eine Folie ist.

5. Faserstoffbahn nach Anspruch 1 bis 4, berichtete ent hielt, daß die Armierungsbahn aus Cellulose, Cellulose Derivaten, insbesondere Cellulose-Fasern, besteht.

6. Faserstoffbahn nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Armierungsbahn aus einem Polymer- Kunststoff besteht.

7. Faserstoffbahn nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Armierungsbahn aus Kohlenstofffasern oder Glasfasern besteht.