DE102009007669A1

DE102009007669A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Watteprodukten

Info

Publication number: DE102009007669A1
Application number: DE102009007669A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dr. Münstermann
Original assignee: Fleissner GmbH
Current assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2010-08-12
Also published as: EP2393971A1; WO2010088870A1; US20110277284A1; CN102369317A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Watteproduktes, insbesondere zur Herstellung von Wattepads für kosmetische Zwecke, mit den Schritten: - Bereitstellen eines Vorvlieses, welches zumindest im überwiegenden Anteil aus Baumwollfasern besteht, - Verfestigen dieses Vorvlieses mittels einer Vielzahl von heißen Gasstrahlen hohen Druckes. Als Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum Verfestigen (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') des Vorvlieses (7) eine Einrichtung zur Beaufschlagung des Vorvlieses (7) mittels eines heißen Gases unter hohem Druck aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Watteprodukten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- bzw. des Vorrichtungsanspruches.
Die EP 1 310 226 B1 beschreibt die Herstellung eines kosmetischen Wattepads aus einem Wirrfaservlies gebleichter Baumwollfasern unter Verwendung der Wasserstrahlvernadelung. Zumindest eine Oberfläche des Pads weist durch Wasserstrahlvernadelung erzeugte Feinrillen auf. Einen ähnlichen Artikel beschreibt die EP 1 106 723 B1 .
Durch die Wasserstrahlvernadelung wird eine große Menge an Feuchtigkeit in das Wattevlies eingebracht, welche durch einen anschließenden Trocknungsvorgang wieder entfernt werden muss. Durch den Trocknungsvorgang verändern sich ferner in einem gewissen Maß die Eigenschaften des Pads. Bei vielen Anwendungen wird ein Wattepad mit einer zu festen, harten Oberfläche als unangenehm empfunden.
Aus der EP 1 553 222 A1 ist eine Einrichtung zur Beaufschlagung einer Vliesstoffbahn mittels überhitzten Dampf bekannt. Die Beaufschlagung erfolgt über einen Hohlkörper, der sich über die Breite der zu behandelnden Bahn erstreckt. An dessen Unterseite weist der mit überhitztem Dampf beaufschlagbare Hohlkörper eine Vielzahl Austrittsdüsen auf, aus denen heißer Dampf auf die in dichtem Abstand unter dem Körper hindurch geführten Bahn gerichtet wird.
Die DE 10 2008 031 278 A1 beschreibt die Herstellung eines saugfähigen Produktes unter Anwendung einer Dampfvernadelung. Das zu schaffende Produkt weist Zellstofffasern und/oder andere natürliche Fasern auf, welche auf einem mittels einer Dampfvernadelung vorverfestigten Vlies aus Stapelfasern oder einem Spinnvlies abgelegt werden.
Weiterhin zeigt die DE 10 2008 007 804 A1 ein Vlies mit Flüssigkeit absorbierenden Bestandteilen, welches unter Anwendung einer Dampfvernadelung hergestellt wird. Letztlich beschreibt die DE 10 2008 007 796 A1 die Anwendung von Strahlen überhitzten Dampfes zur Erhöhung der Flauschigkeit eines zu schaffenden Produktes. Es werden synthetische Fasern bzw. Filamente verfestigt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Watteproduktes zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Verfahrens- bzw. des Vorrichtungsanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass des im Wesentlichen aus Baumwollfasern bestehende Vorvlies mittels einer Heißgasbeaufschlagung hohen Druckes, vorzugsweise einer Dampfvernadelung, verfestigt wird. Das Vorvlies kann hierbei zu 100% aus gebleichten Baumwollfasern bestehen.
Bevorzugt kann aber auch eine Beimengung anderer natürlicher Fasern vorgesehen sein. Insbesondere Fasern aus Polylactiden bzw. Polymilchsäuren können zugegeben werden, wobei diese Fasern auf Grund ihrer thermoplastischen Eigenschaften und der Einwirkung von überhitztem Dampf eine zusätzliche Festigkeit in dem Wattepad ergeben.
Die Erfindung eignet sich bevorzugt zur Herstellung von Wattepads für kosmetische Zwecke. Es wird die überraschende Erkenntnis ausgenutzt, dass sich mittels heißer Dampfstrahlen hohen Druckes auch ein aus 100% Baumwollfasern bestehendes Vorvlies verfestigen lässt. Durch die heißen Dampfstrahlen hohen Druckes kommt es zum einen durch die Impulswirkung der Dampfstrahlen zu einer leichten Verwirbelung, Verwirrung der Fasern, zum anderen bewirkt der heiße übersättigte Dampf eine leichte thermoplastische Bindung der Fasern. Es entsteht so ein sehr flauschiges Produkt, welches jedoch eine für den vorgesehenen Gebrauch genügende Festigkeit aufzuweisen vermag. Die Festigkeit ist in jedem Falle höher als die Festigkeit des reinen Vorvlieses. Auch entsteht keine sich fest, eher geschlossen anfühlende Oberfläche, wie dies bei einem reinen Kalandrieren bzw. einer Verfestigung durch Wasserstrahlvernadelung eines Watte-Vorvlieses der Fall ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens sieht die Verfestigung eines in mehreren Lagen bereitgestellten Vorvlieses vor.
Bevorzugt gestaltet sich die Erfindung, wenn die Verfestigung des Vlieses mit überhitztem Dampf bei einer Temperatur von ca. 220° (Celsius) erfolgt. Die Dampfvernadelungseinheit weist hierzu Dampfaustrittsöffnungen mit einem Durchmesser von 0.03 mm auf, welche im Abstand von 1.5 mm angeordnet sind. Vorzugsweise ist es ferner möglich, die Dampfaustrittsöffnungen in zwei oder mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen anzuordnen. Durch einen Versatz der Dampfaustrittsöffnungen in den einzelnen Reihen können entsprechend höhere Vernadelungsdichten erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens sieht eine Einrichtung zur Bereitstellung eines Vorvlieses in Form einer Faserbahn vor, dessen Fasern im Wesentlichen aus Baumwollfasern bestehen. Hier findet bevorzugt eine Baumwollkarde Verwendung, der ggf. eine Einrichtung zum Längsfalzen und Zusammenlegen des Vorvlieses in mehrere Lagen nachgeordnet ist.
Das in einer oder mehreren Lagen bereitgestellte Vorvlies wird nachfolgend über eine Kompaktiereinrichtung einer ersten Dampfbeaufschlagung durch eine Dampfvernadelungseinheit zugeführt. Die Kompaktiereinrichtung besteht bevorzugt aus zwei in einem Winkel zusammenlaufenden Siebbändern (Endlosbänder), wobei das eine Siebband das Vorvlies trägt, das andere Siebband presst das Vlies, anschließend erfolgt die erste Dampfbeaufschlagung durch dieses des Vlies gepresst haltende Siebband.
An diese erste Dampfbeaufschlagung können sich weitere Dampfbeaufschlagungen anschließen, welche eine Beaufschlagung des Vlies, der Faserbahn von einer bzw. beiden Seiten vornehmen.
Bevorzugt erfolgt die Dampfbeaufschlagung der Faserbahn im Bereich einer die Bahn umlenkenden Vernadelungstrommel (Siebtrommel, Saugtrommel), welche im Inneren eine Absaugung für den Dampf aufweist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich, wenn ein Wärmetauscher die überschüssige Energie des abgesaugten Dampfes zurückgewinnt und diese einer Dampfaufbereitung zugeschlagen wird. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass der Zulauf des Dampferzeugers einem Wärmetauscher, welcher in thermischen Kontakt mit einer der Absaugung nachgeordneten Leitung steht, vorgeordnet ist. Mittels dieses Wärmetauschers wird das dem Dampferzeuger zugeführte Frischwasser vorgewärmt. Je nach Maschinenkonfiguration kann der Wärmetauscher hierbei direkt in der Saugtrommel, der Absaugleitung der Saugtrommel nach- und dem Kondensatabscheider vorgeordnet oder dem Kondensatabscheider nebst Saugpumpe nachgeordnet sein.
Des Weiteren erfolgt. die Erläuterung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer größeren Anlage einer Dampfvernadelungseinrichtung, bei der eine Umlenkwalze des ersten Endlosbandes als Vernadelungstrommel ausgebildet ist,
2 die Anlage nach 1, bei der die Umlenkwalze des ersten Endlosbandes für eine erste Beaufschlagung der Faserbahn genutzt ist, während weitere Dampfbeaufschlagungen auf einer folgenden, als Übernahmewalze ausgebildeten Umlenkwalze des zweiten Endlosbandes durchgeführt werden und so die Faserbahn von der anderen Seite her verfestigen, und
3 und 4 zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmerückgewinnung.
In einem Rahmengestell 1 ist eine Dampfvernadelungseinheit mit einer Vernadelungstrommel 2 dargestellt. Die Vernadelungstrommel 2 (Siebtrommel) weist eine in den 3 und 4 näher dargestellte Absaugeinrichtung auf. Die in 1 gezeigte Einheit ist normalerweise die erste Einheit einer grösseren Vernadelungsanlage, bei der sich also mehrere weitere Vernadelungstrommeln, die mäanderförmig umschlungen sind und womit dann die Faserbahn beidseitig bearbeitet wird, sich anschließen können (vgl. hierzu 2).
Diese Einheit besteht aus einem ersten Endlosband 3 (Siebband), welches über mehrere in einem Haltegestell 4 drehbar angeordnete Walzen 5 sowie die Vernadelungstrommel 2 umgelenkt und gespannt gehalten ist. Auf diesem Endlosband 3 läuft in Richtung des Pfeiles 6 ein von einer Krempel bereitgestellter Faserflor (Faserbahn 7) aus gebleichten Baumwollfasern. Dieser Faserflor weist keine wesentliche Festigkeit auf und wird von der nicht dargestellten Krempel direkt auf das Endlosband 3 abgelegt. Je nach dem geforderten Volumen des zu schaffenden Produktes können eine oder mehrere Lagen Faserflor bereitgestellt werden.
Dies kann bspw. durch eine Längsfalzung des von einer Krempel bereitgestellten Flors erfolgen.
Die Vernadelungstrommel 2 dient der Umlenkung des Endlosbandes 3 sowie der Dampfvorbehandlung bzw. der Dampfvernadelung. Dies bedeutet, dass sie als durchlässige Trommel (Siebtrommel) ausgebildet ist, welche im Inneren eine Absaugung 2' aufweist. Die Richtung der Absaugung ist durch die Pfeile 8 wiedergegeben.
Dem ersten Endlosband 3 ist ein zweites Endlosband 9 gegenläufig derart zugeordnet, dass das Arbeitstrum 3' des ersten Endlosbandes 3 dem Arbeitstrum 9' des zweiten Endlosbandes gegenüberliegt, dort die Trums 3', 9' in der gleichen Richtung umlaufen und in diesem Bereich konisch aufeinander zu laufen (Kompaktierbereich für den Faserflor – Faserbahn 7). Dies ist wiederum durch mehrere Walzen 10–12 des Endlosbandes 9 bewirkt, die an dem am Rahmengestell 1 befestigten Haltegestell 13 drehbar gelagert sind.
Zwei der Walzen des zweiten Endlosbandes 9, nämlich die Walzen 11 und 12, sind der Vernadelungstrommel 2 des ersten Endlosbandes 3 unmittelbar zugeordnet. Dies heißt, dass die Walzen 11 und 12 das gespannt geführte Endlosband 9 gegen das Endlosband 3 und dann gegen die Vernadelungstrommel 2 pressen. Dazu sind sie dicht beieinander angeordnet und lassen zwischen sich nur soviel Platz, dass die Dampfdüseneinheit (der Dampfdüsenbalken) 14 bis zum Endlosband 9 vorgeschoben werden kann. Auf diese Weise ist die gelieferte und von dem Trum 3' des Endlosbandes 3 vorgetragene Faserbahn nicht nur zwischen den Endlosbänder 3 und 9 langsam verdichtet, sondern an der Vernadelungstrommel 2 gepresst. in diesem Zustand wird die Faserbahn 7 mittels der ersten Dampfdüseneinheit 14 vorbehandelt und kann dann weiter vernadelt werden.
Im Ausführungsbeispiel nach 1 erfolgt dies gleich auf dieser Verna delungstrommel 2, indem das Endlosband 9 mittels der Walze 12 nach oben abgeführt wird, somit die Oberseite der Faserbahn 7 von dem Endlosband 9 befreit ist. Der Vernadelungstrommel 2 sind nach Abfuhr des Endlosbandes 9 zwei weitere Dampfdüseneinheiten (Dampfdüsenbalken) 15, 16 achsparallel zugeordnet, die für eine durch die Impulswirkung des Dampfes bewirkte leichte Verflechtung der Fasern sorgen. Unterstützt von dem Endlosband 3 wird dann die Faserbahn weiterhin transportiert und an ein weiteres Behandlungsorgan 17 weitergegeben und damit vom Endlosband 3 gelöst.
Das gleiche Prinzip ist beibehalten, wenn in dem Ausführungsbeispiel nach 2 die Walze 12 des zweiten Endlosbandes 9 als Übernahmewalze 12' und gleichzeitig als Vernadelungstrommel ausgebildet ist. Demgemäß sind hier Dampfdüseneinheiten (Dampfdüsenbalken) 15' und 16' der als (Siebtrommel) ausgebildeten Übernahmewalze 12' des Endlosbandes 9 zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Benetzung mittels des Balkens 14 und die erste Vernadelung mittels der Düsenbalken 15', 16' auf unterschiedlichen Flächen der Faserbahn durchgeführt.
Die Dampfdüseneinheiten (Dampfdüsenbalken) 14, 15, 15', 16, 16' weisen an ihrer der Vernadelungstrommel 2 bzw. Übernahmewalze 12' zugewandten Unterseite eine Vielzahl von sich über die Breite der Faserbahn erstreckende Dampfaustrittsöffnungen auf. Die Dampfaustrittsöffnungen können in einer oder mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen angeordnet sein.
3 zeigt eine der Dampfdüseneinheiten 14, 15, 15', 16, 16' nach 1 bzw. 2, welche über eine Leitung von einem Überhitzer 20 mit überhitztem Dampf versorgt wird. Der Dampf wird durch einen der Überhitzereinheit vorgeordneten Dampferzeuger 30 bereitgestellt.
Mittels der Dampfdüseneinheit 14, 15, 15', 16, 16' erfolgt die Dampfbeaufschlagung der Faserbahn, wie dies in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben wurde. Die Faserbahn wird während der Dampfbeaufschlagung/Dampfvernadelung von einer dampfdurchlässigen Vernadelungstrommel 2, 12' (Siebtrommel) getragen (3 und 4). Im Innern der drehbar gelagerten Trommel 2, 12' ist eine Absaugung (Absaugkammer) 50 angeordnet, welche mit einer Absaugleitung 60 mit einem Kondensatabscheider 70 verbunden ist. Die flüssigen Bestandteile der im Kondensatabscheider 70 aufgefangenen Bestandteile des abgesaugten Dampfes (Absaugkammer 50) werden über einen Ablauf 80 entsorgt. Über eine Saugleitung 90 ist die gasförmige Phase des Inhaltes des Kondensatabscheiders 70 mit einer Saugpumpe 100 verbunden. Über eine Ausleitung 110 wird der abgesaugte Dampf entsorgt.
Der Zulauf 120 (Frischwasser) für den Dampferzeuger 30 ist einem Wärmetauscher 130 vorgeordnet, der thermisch eng mit der Ausleitung 110 der Saugpumpe 100 gekoppelt ist. Mittels der thermischen Energie des durch die Pumpe 100 abgesaugten Dampfes wird so das Frischwasser des Zulaufes 120 vorgewärmt und mit entsprechender Temperatur dem Dampferzeuger 30 zugeführt. Der Energiebedarf des Dampferzeugers reduziert sich so entsprechend der Vorwärmung des zugeführten Frischwassers.
Bei der Ausführung nach 4 weisen die Komponenten mit den Bezugszeichen 2, 12', 14, 15, 15', 16, 16', 20–110 die gleiche Bezeichnung und Funktion wie bei dem Beispiel nach 3 auf. Im Unterschied hierzu ist der Wärmetauscher 130A mit dem Zulauf 120A für Frischwasser thermisch mit der Absaugleitung 60 zwischen Absaugkammer 50 und Kondensatabscheider 70 gekoppelt. Hierdurch lässt sich das Frischwasser des Zulaufes 120A auf eine höhere Temperatur verbringen – die Energieeinsparung des Dampferzeugers ist entsprechend höher.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Wärmetauscher zur Aufwärmung des Frischwassers direkt in der Trommel 2, 12' integriert. Durch die dort herrschenden hohen Temperaturen ist der Grad der Energierückgewinnung entsprechend höher.

1: Rahmengestell
2, 12': Trommel, Vernadelungstrommel, Siebtrommel
3: Endlosband
3': Arbeitstrum
4: Haltegestell
5: Walze
6: Pfeil
7: Faserbahn, Faservlies, Wattevlies
9: Endlosband
9': Arbeitstrum
10: Walze
11: Walze
12: Walze
13: Haltegestell
14, 15, 15', 16, 16': Dampfdüseneinheit
20: Überhitzer
30: Dampferzeuger
50: Absaugung (Absaugkammer)
60: Absaugleitung
70: Kondensatabscheider
80: Ablauf
90: Saugleitung
100: Saugpumpe
110: Ausleitung
120A: Zulauf (Frischwasser)
120A: Zulauf (Frischwasser)
130: Wärmetauscher
130A: Wärmetauscher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1310226 B1 [0002]
- EP 1106723 B1 [0002]
- EP 1553222 A1 [0004]
- DE 102008031278 A1 [0005]
- DE 102008007804 A1 [0006]
- DE 102008007796 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Watteproduktes, insbesondere zur Herstellung von Wattepads für kosmetische Zwecke, mit den Schritten: – Bereitstellen eines Vorvlieses, welches zumindest im überwiegenden Anteil aus Baumwollfasern besteht, – Verfestigen dieses Vorvlieses mittels einer Vielzahl von heißen Gasstrahlen hohen Druckes.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, das Vorvlies besteht zu 100% aus Baumwollfasern.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, das Vorvlies besteht aus überwiegend Baumwollfasern und einem Teil weiterer natürlicher Fasern.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch, die weiteren natürlichen Fasern bestehen aus Polylactiden bzw. Polymilchsäuren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die Verfestigung erfolgt durch eine Dampfvernadelung mittels überhitzten Dampf.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch, die Heißdampftemperatur beträgt ca. 220 Grad Celsius.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch, die Heißdampfbeaufschlagung erfolgt mit einem Druck von 10–25 bar.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die Heißgas- bzw. Heißdampfbeaufschlagung erfolgt in einem gepressten, vorkompaktierten Zustand des Vorvlieses.
Vorrichtung zur Herstellung von Watteprodukten, insbesondere zur Herstellung von Wattepads für kosmetische Zwecke, mit: – einer Einrichtung zum Bereitstellen eines Vorvlieses, welches zumindest im überwiegenden Anteil aus Baumwollfasern besteht, – einer nachgeordneten Einrichtung zum Verfestigen dieses Vorvlieses, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, die Einrichtung zum Verfestigen (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') des Vorvlieses (7) weist eine Einrichtung zur Beaufschlagung des Vorvlies (7) mittels eines heißen Gas unter hohem Druck auf.
Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch, die Einrichtung zum Verfestigen des Vorvlieses (7) ist als eine Dampfvernadelungseinheit (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') ausgebildet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch, der Dampfvernadelungseinheit (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') ist eine Absaugung (50) zugeordnet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch, die Dampfvernadelungseinheit (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') wirkt mit einer Vernadelungstrommel (2, 12') zusammen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, gekennzeichnet durch, der Dampfvernadelungseinheit (2, 12', 14, 15, 15', 16, 16') ist ein Dampferzeuger (30) nebst einem Überhitzer (20) zugeordnet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch, der Dampferzeuger (30) ist verbunden mit einem Wärmetauscher (13, 13A), welcher in thermischen Kontakt mit der Absaugung (50) steht.
Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch, der Wärmetauscher (13) ist mit einer der Absaugung (5) nachgeordneten Leitung (6, 9) thermisch gekoppelt.