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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Composits nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Composit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
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Bei der Herstellung von Feuchttüchern, beispielsweise Babywipes, von saugenden Wischtüchern und von saugfähigen Hygieneprodukten, beispielsweise Krankenbettunterlagen, ist neben der Saugfähigkeit eine ausreichende Nassfestigkeit gewünscht.
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Üblicherweise wird bei diesen Hygieneprodukten als saugendes Material auch Papier eingesetzt, dessen Cellulosefasern eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit haben. Nachteil des Papiers ist aber die geringe Nassreißfestigkeit.
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Um diesen Nachteil zu beheben, sind Produkte entwickelt worden, die dem Papier die Festigkeit auch in nassem Zustand verleihen.
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Dazu wurden, wie aus
EP 0 492 554 A1 bekannt, nassfeste dünne Vliesstoffe von beispielsweise 10 bis 20 g/m
2, hergestellt aus Polypropylen- oder Polyesterfasern, auf das Papier aufgelegt, und anschließend eine innige Verbindung der Lagen durch eine Vernadelung mit Wasserstrahlen mit Hilfe der so genannten Waterjet Entanglement-Technologie erreicht.
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Der Nachteil dieser Verfahren ist, dass das Papier selber in einem Nassprozess gewonnen, anschließend getrocknet und dann wieder einem Nassprozess unterworfen wird, um es mit den Fasern eines Trägervlieses bzw. Abdeckvlieses zu verbinden.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Cellulosefasern des Composits nicht in Papierform zugeführt werden, sondern als trockenes Cellulosefasermaterial, dem so genannten Fluffpulp. Anschließend sorgt die Wasserstrahlvernadelung nicht nur für die Verbindung des Fluffpulps mit den Synthesefasern der zugeführten Vliese sondern auch für eine gewisse papierartige Verfestigung des Fluffpulps selbst.
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In dem Patent
EP 1 961 850 B1 wird offenbart, wie Fluffpulp über ein Luftlegeverfahren, dem so genannten Airlaid-Verfahren, in einer Schicht auf ein vorproduziertes Vlies, nämlich auf ein Trägervlies, abgelegt wird. Anschließend wird ein weiteres Vlies, nämlich ein Abdeckvlies, aufgebracht, und dann werden alle drei Lagen der Wasserstrahlvernadelung unterworfen.
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Bei diesem Verfahren hat sich herausgestellt, dass durch die Wasserstrahlvernadelung der noch unverfestigten Cellulosefasern erhebliche Anteile von Kurzfasern von ca. 50 μm (Mikrometer) Länge durch die Abdeck- und Trägervliese ausgespült werden, da deren Porengröße in diesem Bereich liegt. Hierbei handelt es sich um Anteile von bis zu 15 Gew.-%, die üblicherweise in dem Fluffpulp-Rohmaterial enthalten sind.
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Diese Fasern gehen verloren und müssen aufwendig aus dem Wasser herausfiltriert werden, damit das Wasser erneut in einem Kreislauf zur Vernadelung benutzt werden kann.
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Durch den Kurzfaseranteil im Wasser der Vernadelungsmaschine stellen sich zusätzlich bakteriologische Probleme ein, und ein Zusatz von Bakteriziden ist unabdingbar.
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Diese Bakterizide sind aber im Endprodukt nicht erwünscht, besonders wenn es als Babyfeuchttuch eingesetzt wird.
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Wie aus
US 6,836,937 B1 bekannt ist, wurde versucht, durch eine zusätzliche Vlieslage, dem so genannten Meltblown, ein Auswaschen der Kurzfasern zu verhindern. Die Meltblown-Lage besteht aus Polypropylenfeinstfasern von 1 μm Durchmesser und erniedrigt die Porengröße des Vlieses. Es hat sich aber herausgestellt, dass bei der Vernadelung mit Wasserstrahlen unter hohem Druck die Filtereigenschaft der Vliese nachgeben, da bei der energieaufwendigen Vernadelung die Wasserstrahlen auf bis zu 300 bar gebracht werden müssen und die Struktur feiner Fasern zerstören.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik zu vermeiden und ein einfacheres Verfahren zur Herstellung eines Composits bereitzustellen. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, den Fluffpulp den Vliesen in einem Trockenprozess zuzuführen, bei der anschließenden Verfestigung der Lagen aber kein Cellulosefasermaterial auszuschwemmen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Composit mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Die Erfindung besteht darin, dass bei der Verfestigung der Lagen, also von Trägervlies, Fluffpulp-Lage und Abdeckvlies, zu einem Composit auf einen Nassprozess vollkommen verzichtet wird und anstatt dessen eine Kalandrierung der Lagen erfolgt, bei der die Lagen nur punktförmig und nicht vollflächig miteinander verschweißt werden.
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Das kann erfindungsgemäß durch Hitze und Druck bzw. der Thermokalandrierung bzw. Thermobondierung oder durch punktuelle Applikation von Ultraschall bzw. durch Ultraschallbonding erfolgen. Beide Verfahren sind im Vergleich zur Wasserstrahlvernadelung vorteilhaft wenig energieaufwendige Verfahren.
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Erfindungsgemäß ist der Begriff ”punktförmig” im weitesten Sinne zu verstehen und betrifft nicht nur Punkte als solche sondern auch ähnlich begrenzte geometrische Formen, insbesondere Sterne, Kreise, Halbmonde und/oder dergleichen, insbesondere ästhetisch ansprechende Designs.
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Bei der Thermokalandrierung als auch beim Ultraschallbonding geht kein Fasermaterial verloren, sondern bleibt vollständig im Composit erhalten.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Trägervlies und/oder das Abdeckvlies in einer Offline-Produktion vorgefertigt werden.
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Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das Trägervlies und/oder das Abdeckvlies gleichzeitig mit der Fluffpulp-Lage in einer Inline-Produktion gefertigt werden.
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Es wurde weiterhin festgestellt, dass eine ausreichende Verfestigung der Lagen untereinander erreichbar ist, selbst wenn die Fluffpulp-Lage ein relativ hohes Gewicht von 20 bis 300 g/m2, vorzugsweise von bis zu 100 g/m2 aufweist, und wenn die Träger- bzw. Abdeckvliese relativ geringe Gewichte von je nur 6 bis 80 g/m2, vorzugsweise von bis zu 40 g/m2, aufweisen, obwohl der Fachmann erwarten würde, dass das Composit leicht delaminiert.
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Bei der Kalandrierung verursachen Hitze bzw. Ultraschall erfindungsgemäß nur ein Anschmelzen der thermoplastischen Fasern der beiden Außenliese. Der geringe Anteil dieser thermoplastischen Fasern von bis minimal nur je 6 g/m2 reicht aus, um in den Prägepunkten eine innige Verbindung auch mit den nicht klebrigen Fluffpulp-Fasern einzugehen, von denen man eher eine Trennwirkung erwartet hat, die zu einer leichten Delamination des Composits führen würde.
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Tatsächlich lassen sich aber Produkte erzielen, besonders bei Anwendung von Ultraschall, die eine für die Anwendung, vorzugsweise als Feuchttuch ausreichende Integrität besitzen.
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Die innere Fluffpulp-Lage besteht immer noch aus individuellen nicht miteinander verschlauften Fasern und ist nur durch die miteinander punktförmig verschweißten Außenlagen in das Composit eingebunden.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn das Trägervlies und/oder das Abdeckvlies aus thermoplastischen Fasern noch unverfestigt oder nur leicht vorverfestigt sind.
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Vorzugsweise bestehen die eingesetzten Fasern der Vlieslagen aus Polypropylen, Polypropylencopolymeren, Polyethylen oder Mischungen davon und/oder aus Polyester.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die vorgenannten Fasern Bikomponentenfasern mit einer äußeren Schicht aus einem der genannten Polymere oder einer Mischung davon und einem Kern aus einem anderen der genannten Polymere oder einer Mischung davon sind.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn diese Vlieslagen aus Endlosfasern und/oder Stapelfasern mit einer Länge von 1,5 bis 6 cm bestehen.
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Vorteilhaft können die Oberflächeneigenschaften des Trägervlieses und/oder des Abdeckvlieses durch die Zugabe von entsprechenden Masterbatches zu den thermoplastischen Rohstoffen, aus denen die Vliesfasern gewonnen werden, verändert werden. Alternativ oder zusätzlich können die Oberflächeneigenschaften von Trägervlies und/oder Abdeckvlies und/oder des Composits durch Auftrag flüssiger Präparationen verändert werden.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn die Vlieslagen, also das Abdeck- und/oder das Trägervlies, ein Flächengewicht von je 6 bis 80 g/m2, vorzugsweise von je 8 bis 40 g/m2, aufweisen.
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Bei der Kalandrierung bzw. Bondierung mit Ultraschall oder mit Hitze und Druck kann es vorteilhaft sein, die Größe der Prägepunkte des Kalanders so zu gestalten, dass sie 5 bis 30% der Gesamtfläche ausmachen und/oder dass jeder Prägepunkt eine Länge zwischen 0,2 und 8 mm und eine Breite zwischen 0,2 und 8 mm hat.
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Je nach Einsatzfall und den dabei gestellten Anforderungen an die Saugfähigkeit kann es von Vorteil sein, wenn das Gewicht der inneren Fluffpulp-Lage zwischen 20 und 200 g/m2 variierbar ist. Dabei können alle handelsüblichen Fluffpulp-Typen, beispielsweise so genannter chemischer Fluffpulp, thermomechanischer Fluffpulp usw. eingesetzt werden.
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Es kann von Vorteil sein, wenn der Fluffpulp-Lage Additive zugefügt werden können, vorzugsweise in Form von Fasern oder Pulvern. Dadurch können die Produkteigenschaften vorteilhaft in vorgegebener Weise modifiziert werden.
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Insbesondere kann es von Vorteil sein, Superabsorberpulver und/oder Superabsorberfasern dem Fluffpulp beizumischen, wodurch die Saugfähigkeit des Composits wesentlich erhöht wird. Vorzugsweise wird ein Gewichtsverhältnis von Superabsorberpulver und/oder Superabsorberfasern zu Fluffpulp von 0,05:1 bis zu 2:1 eingesetzt.
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Es kann auch von Vorteil sein, thermoplastische Fasern und oder thermoplastische Pulver, zum Beispiel Polyethylenpulver, der Fluffpulp-Lage zuzufügen, um insbesondere die Verschweißung der Lagen zu verbessern. Vorzugsweise wird ein Gewichtsverhältnis von thermoplastischen Pulvern und/oder thermoplastischen Fasern zu Fluffpulp von 0,05:1 bis zu 1:1 eingesetzt.
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Es kann vorteilhaft sein, wenn mindestens eine Vlieslage als thermoplastischer, perforierter Film ausgebildet ist.
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Es kann zweckmäßig sein, wenn mindestens eine Vlieslage als wasserabweisendes Vlies ausgebildet ist, insbesondere als Spinnvlies in Verbindung mit Meltblown-Feinstfasern bzw. als SMS-Vlies.
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Es kann von Vorteil sein, wenn dass mindestens eine Vlieslage als wasserundurchlässiger, thermoplastischer Film ausgebildet ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen:
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1 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Composits in schematischer Darstellung,
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2 eine erfindungsgemäße Kalanderprägung in schematischer Darstellung,
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3 schematisch eine Inline-Produktionslinie zur Herstellung eines ultraschallbondierten erfindungsgemäßen Composits und
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4 schematisch eine Offline-Produktionslinie zur Herstellung eines ultraschallbondierten erfindungsgemäßen Composits.
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1 zeigt ein erfindungsgemäß hergestelltes Composit 1, umfassend ein Trägervlies 2 aus einer Vlieslage aus thermoplastischen Endlos- und/oder Stapelfasern, ein Abdeckvlies 3 aus einer Vlieslage aus thermoplastischen Endlos- und/oder Stapelfasern und einer zwischen Trägervlies 2 und Abdeckvlies 3 angeordneten Lage 4 aus Fluffpulp-Fasern, wobei die Lagen 2, 3, 4 durch Prägepunkte 8 punktförmig miteinander verbunden sind.
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2 zeigt ein bevorzugtes Prägemuster, bei dem 9,9% der Gesamtfläche des Composits 1 geprägt ist und bei dem die einzelnen Prägepunkte 8 eine Länge von 2,5 mm und eine Breite von 0,5 mm aufweisen.
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3 zeigt schematisch eine Inline-Produktionslinie zur Herstellung eines ultraschallbondierten erfindungsgemäßen Composits.
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Am Anfang des Prozesses wird thermoplastisches Rohmaterial 9 unter Zugabe eines Masterbatches 6 einem Extruder 10 zugeführt, der das Gemisch aufschmilzt und durch eine Düsenplatte 11 presst. Die heißen Filamente 19 werden mit Luft aus Luftdüsen 12 verstreckt, gekühlt und als Endlosfilamente auf das Transportband 13 abgelegt. Mittels eines Thermokalanders 14 werden sie zu einem Vlies 2 verprägt. Auf dieses Trägervlies 2 wird mit Hilfe von Auftragswalzen 26 eine flüssige Präparation 5 aufgebracht und mit einem Trockner 24 getrocknet. Das Trägervlies 2 wird unter einem Luftleger 17 hindurchgeführt, der die Fluffpulp-Lage 4 auf das Trägervlies 2 ablegt. Dazu werden Fluffpulp-Rollen 15 in Hammermühlen 16 zu Fluffpulp-Fasern 18 aufgefasert. Diese Fluffpulp-Fasern 18 werden im Luftleger 17 verwirbelt und treten dann als gleichmäßige Fluffpulp-Lage 4 aus. Additive 7 werden den Fluffpulp-Fasern 18 direkt im Luftleger 17 beigemischt. Auf die Fluffpulp-Lage 4 wird nun ein Abdeckvlies 3 aufgelegt. Dazu werden Stapelfasern in Ballenform 20 mit Hilfe eines Ballenöffners 21 zu einer Karde 22 transportiert. Dort wird ein gleichmäßiges Vlies erzeugt, das nach Verfestigung im Thermokalander 14 das fertige Abdeckvlies 3 ergibt. Die drei übereinanderliegenden Lagen 2, 4, 3 werden in einem Ultraschallkalander 23 punktförmig miteinander verschweißt. Anschließend wird eine flüssige Präparation 5 mit Hilfe von Auftragswalzen 26 aufgebracht und in einem Trockner 24 getrocknet. Das fertige Composit 1 wird in einem Wickler 25 zu Rollen aufgewickelt.
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4 zeigt schematisch eine Offline-Produktionslinie zur Herstellung eines ultraschallbondierten erfindungsgemäßen Composits.
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Von einer Vliesrolle 27 wird das Trägervlies 2 abgewickelt und auf das Transportband 13 abgelegt. Auf das Trägervlies 2 wird mit Hilfe von Auftragswalzen 26 eine flüssige Präparation 5 aufgebracht und mit einem Trockner 24 getrocknet. Das Trägervlies 2 wird unter einem Luftleger 17 hindurchgeführt, der die Fluffpulp-Lage 4 auf das Trägervlies 2 ablegt. Dazu werden Fluffpulp-Rollen 15 in Hammermühlen 16 zu Fluffpulp-Fasern 18 aufgefasert. Diese Fluffpulp-Fasern 18 werden im Luftleger 17 verwirbelt und treten dann als gleichmäßige Fluffpulp-Lage 4 aus. Additive 7 werden den Fluffpulp-Fasern 18 direkt im Luftleger 17 beigemischt. Auf die Fluffpulp-Lage 4 wird nun durch Abwickeln der Vliesrolle 27 das Abdeckvlies 3 aufgelegt. Die drei übereinanderliegenden Lagen 2, 4, 3 werden in einem Ultraschallkalander 23 punktförmig miteinander verschweißt. Anschließend wird eine flüssige Präparation 5 mit Hilfe von Auftragswalzen 26 aufgebracht und in einem Trockner 24 getrocknet. Das fertige Composit 1 wird in einem Wickler 25 zu Rollen aufgewickelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0492554 A1 [0005]
- EP 1961850 B1 [0008]
- US 6836937 B1 [0013]
