DE102015106490B3

DE102015106490B3 - Anlage und Verfahren zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern zu einem Vlies

Info

Publication number: DE102015106490B3
Application number: DE102015106490.1A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Münstermann
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2035-04-29
Also published as: EP3289131B1; WO2016173685A1; CN107532352B; CN107532352A; EP3289131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern mit einem ersten und einem zweiten umlaufenden Band, die zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern (2) zu einem Vlies zumindest teilweise parallel angeordnet sind und so einen Strukturierbereich (21) bilden, wobei mindestens ein Band als Gegenband (5) mit einer Vielzahl von mustergebenden Öffnungen (5a) ausgebildet ist und innerhalb des Gegenbandes (5) im Strukturierbereich (21) mindestens ein Wasserbalken (7) zur Wasserstrahlverfestigung der Fasern angeordnet ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturierbereich (21) eine Länge von mindestens 0,2 m aufweist und das Gegenband (5) zwischen den mustergebenden Öffnungen (5a) Mikroöffnungen (5b) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern zu einem Vlies nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 12.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 10 2005 033 070 A1 , ist es bekannt, ein Vlies zwischen einem Band und einer Trommel mittels Wasserstrahlen zu verfestigen und gleichzeitig zu strukturieren. Die Trommel kann dabei eine Musterung zur Erzeugung einer Struktur auf dem Vlies oder eine Microperforierung zur besseren Ableitung von Wasser aufweisen. Zur Verarbeitung von beispielsweise nassgelegten Fasern hat sich die Verwendung der Trommel als unzureichend herausgestellt, da die hohe Menge an Wasser nicht ausreichend abgeführt werden kann. Weiterhin sind die Festigkeitswerte des entstehenden Vlieses unzureichend.
Die DE 60121408T2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses, bei dem ein Trommelkörper mit einer Vielzahl von Öffnungen von einem mustergebenden Netz umgeben ist. Mittels Wasserstrahlen erhalten die Fasern die Muster des Netzes und werden gleichzeitig verfestigt.
In der US2003/0213108 A1 wird ein Vlies auf einem Netz oder Band mit definierten Öffnungen mittels Wasserstrahlverfestigung hergestellt, wobei die Öffnungen zum Ableiten der Wassermenge dienen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage und ein Verfahren der oben genannten Art zu schaffen, durch das Fasern ausreichend verfestigt und strukturiert werden können.
Die Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst. Die Unteransprüche beanspruchen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern umfasst ein erstes und ein zweites umlaufendes Band, die zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern zu einem Vlies zumindest teilweise parallel angeordnet sind und so einen Strukturierbereich bilden. Mindestens ein Band ist als Gegenband mit einer Vielzahl von mustergebenden Öffnungen ausgebildet und innerhalb des Gegenbandes im Strukturierbereich mindestens ein Wasserbalken zur Wasserstrahlverfestigung der Fasern angeordnet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturierbereich eine Länge von mindestens 0,2 m aufweist und das Gegenband zwischen den mustergebenden Öffnungen Mikroöffnungen aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Kombination wird eine höhere Verweilzeit zur Strukturierung und punktuellen Verfestigung des Vlieses erreicht. Die punktuelle Verfestigung des Vlieses über die Mikroöffnungen ergibt einen Stepbetteffekt, mit dem eine hohe Flauschigkeit der Produkte erzielt werden kann.
Dabei weist das Gegenband zwischen den mustergebenden Öffnungen 3 bis 100 Mikroöffnungen pro Quadratzentimeter in zufälliger oder regelmäßiger Anordnung auf. Es ergibt sich damit eine ausreichende Festigkeit des Vlieses in beiden Richtungen.
Die Mikroöffnungen können einen hydraulischen Durchmesser von 0,2 bis 2 mm aufweisen, vorzugsweise von 0,2 bis 0,4 mm. Bei einem kleineren hydraulischen Durchmesser hat sich die Wirkung der Wasserstrahlen als zu gering heraus gestellt. Bei einem Durchmesser über 2 mm wirken die Mikroöffnungen wie eine Struktur bzw. Musterung. Insbesondere bei Fasern mit einer Länge von 10 bis 40 mm hat sich herausgestellt, dass diese mehrfach punktuell verfestigt werden.
In bevorzugter Ausführungsform wird der mindestens eine Wasserbalken mit einem Druck von 30 bis 80 bar, vorzugsweise 60 bar betrieben. Das ist deutlich geringer als die bekannten Wasserstrahlverfestigungen mit 100 bis 400 bar zur Verfestigung der Fasern auf einer Spunlacetrommel mit einer aufgezogenen Strukturschale. Überraschenderweise hat sich bei diesem bevorzugten Druckbereich eine gleichmäßigere und höhere Verfestigung in Maschinenrichtung (MD) und in Querrichtung (CD) ergeben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Strukturierbereich in Transportrichtung mindestens ein weiterer Wasserbalken vor- und/oder nachgeordnet werden, der mit einem Druck von 10 bis 25 bar betrieben wird und die nicht strukturierte Oberseite des Vlieses verfestigt.
Vorzugsweise kann dem Strukturierbereich in Transportrichtung mindestens ein weiterer Wasserbalken nachgeordnet werden, der mit einem Druck von 10 bis 60 bar, vorzugsweise 15 bis 30 bar, betrieben wird und die Unterseite des Vlieses verfestigt.
Zur Ableitung des Wassers, beispielsweise von nassgelegten Fasern ist es vorteilhaft, dass der Strukturierbereich um 1° bis 10° in Transportrichtung geneigt ist. Damit wird die Abführung von Wasser aus beispielsweise nass gelegten Fasern unterstützt.
Eine weitere Verbesserung ergibt sich, indem innerhalb des Strukturierbereiches vor dem oder den Wasserbalken eine Befeuchtungseinrichtung angeordnet ist, die für eine erste Stabilisierung der Fasern sorgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern zu einem Vlies, erfolgt mit einem ersten und einem zweiten umlaufenden Band, die zumindest teilweise parallel angeordnet sind und so einen Strukturierbereich bilden, wobei mindestens ein Band als Gegenband mit einer Vielzahl von mustergebenden Öffnungen ausgebildet ist, zwischen denen Mikroöffnungen angeordnet sind, wobei das Vlies durch Wasserstrahlen im Bereich der mustergebenden Öffnungen strukturiert und im Bereich der Mikroöffnungen auf einer Länge von mindestens 0,2 m gekammert und punktuell verfestigt wird. Der mustergebende Bereich von etwa 0,2 m Länge mit der parallelen Bandführung gewährleistet eine scharfe Abbildung von filigranen Mustern im Produkt. Damit wird einerseits ein Vlies mit einer mustergebenden Oberfläche strukturiert, zwischen den Mustern aber punktuell verfestigt, wodurch aufgrund des Stepbetteffektes ein sehr flauschiges Produkt entsteht, das als Wattepad, Wischtuch oder als Kosmetikprodukt (flushable wipe) verwendet werden kann.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verfestigen und Strukturieren von Wattepads, beispielsweise aus Baumwolle mit einem Gewicht von 100–250 g/m².
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verfestigen und Strukturieren von Vliesen aus Stapelfasern oder Filamenten wie Viskose, Polyester, Polypropylen, Polyamid oder Lyocell mit einem Gewicht von 30–300 g/m².
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Verfestigen und Strukturieren von nassgelegten (wetlaid) Vliesen aus natürlichen Fasern wie beispielsweise Zellulose, oder aus synthetischen Fasern wie beispielsweise Polyester, oder aus Chemiefasern wie Viskose oder Lyocell, jeweils ausschließlich mit 100% Faseranteil oder alternativ aus Mischungen der vorgenannten Fasern, für alle vorgenannten nassgelegten Vliese mit einem Gewicht von 30–120 g/m², vorzugsweise 45–70 g/m², bei der Verwendung als Wischtuch vorzugsweise mit einem Gewicht von 30–100 g/m².
Die weitere Erläuterung der Unteransprüche ist der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; in diesen zeigen
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage nach einer ersten Ausführungsform;
2–2d eine Teildraufsicht auf ein Gegenband mit unterschiedlichen Mustern und unterschiedlicher Anzahl von Mikroöffnungen, bei der 2 mit einer Vergrößerung eines Ausschnittes;
3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage;
4 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage;
5 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage;
6 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage.
Gemäß 1 werden Fasern 2 beispielsweise durch einen nicht dargestellten Schrägsiebformer nass auf einem Band abgelegt und über ein Band 3 in einen Strukturierbereich 21 transportiert. Alternativ können auch Stapelfasern auf einem Band abgelegt und verarbeitet werden. Die Fasern können auch als Unterlage oder Mittellage zwischen zwei Faserschichten, einem Spinnvlies, einem Gewebe oder Gewirk angeordnet sein.
Das unten liegende Band 3 ist als luft- und wasserdurchlässiges Siebband oder Spunlaceband ausgebildet und wird über mehrere Rollen 4a–4f umgelenkt und angetrieben. Von einem nicht dargestellten Band werden die nass abgelegten Fasern 2 auf einen schrägen Einlaufbereich 20 des Bandes 3 abgelegt und nach der Förderung in einem ebenen Strukturierbereich 21, wie in 1 dargestellt, oder einem Strukturierbereich 21 mit in Transportrichtung abfallendem Niveau mit einem Gegenband 5 verdichtet. Das Gegenband 5 ist ebenfalls als umlaufendes Band ausgeführt, das um mehrere Rollen 6a–6e umgelenkt und angetrieben wird.
Eine Rolle, beispielsweise die Rolle 6b kann in diesem Ausführungsbeispiel horizontal verfahren werden, um das Gegenband 5 zu spannen.
Als parallele Anordnung der Bänder 5 und 3 wird auch ein geringer spitzer Winkel in Transportrichtung angesehen, bei dem die Bänder einen kleinen offenen Spalt von beispielsweise 0,3 bis 2 mm bilden, was vorzugsweise bei der Herstellung von Wattepads oder Wischtüchern vorteilhaft ist. Damit wird eine Komprimierung des Vlieses vermieden, da ein möglichst flauschiges Endprodukt erreicht werden soll. Bei der Verarbeitung von nassgelegten Fasern ist eine möglichst parallele Anordnung von Band 3 mit Gegenband 5 vorteilhaft. Hierzu kann die Rolle 6e vertikal einstellbar angeordnet sein.
Die zumindest teilweise parallele Bandführung vom Band 3 mit dem Gegenband 5 über eine Länge von mindestens 0,2 m, vorzugsweise mindestens 0,5 m, besonders bevorzugt mindestens 1 m, gewährleistet ein Kammern bzw. eine Führung der Fasern, die in allen Richtungen beispielsweise nass abgelegt wurden. Die parallele Bandführung, die den Strukturierbereich 21 bildet, hat nicht die Aufgabe, die Fasern im herkömmlichen Sinne zu kompaktieren. Es soll in diesem Bereich lediglich das Wasser abgeführt werden, die Fasern zu einem Vlies stabilisiert und durch den mindestens einen Düsenbalken 7 in Kombination mit den mustergebenden Öffnungen 5a des Gegenbandes 5 strukturiert werden. Die Länge der parallelen Bandführung gewährleistet eine Mindestverweilzeit zum Wasserabfluss und zum Kammern der Fasern, die bei unterschiedlichen Transport- oder Bearbeitungsgeschwindigkeiten in Abhängigkeit der zu verarbeitenden Fasern variiert werden kann, in dem beispielsweise die Rollen 4b, 6a und 6e horizontal einstellbar gestaltet sind. Zwar erfolgt die Strukturierung des Vlieses durch eine linienförmige bzw. punktförmige Anordnung der Wasserstrahlen in einer Reihe, die parallele Bandführung über eine Mindestlänge von 0,2 m ermöglicht aber eine Stabilisierung der Fasern bei gleichzeitiger Wasserabfuhr.
In Transportrichtung nach dem Gegenband 5 kann ein weiterer Wasserbalken 11 mit einer Absaugung 12 angeordnet sein, der bei einem geringen Druck von beispielsweise 15 bar eine zusätzliche leichte Verfestigung der nicht verfestigten Bereiche erreichen kann, ohne dass die Strukturierung beeinträchtigt wird. Eine nachfolgend angeordnete Trommel 13, die als Spunlacetrommel ausgeführt sein kann, führt die zu einem Vlies verfestigten Fasern 2 vom Band 3 über eine weitere Trommel 15 zu einer weiterführenden Verarbeitung, wobei ein weiterer Wasserbalken 14 eine Verfestigung des Vlieses von der Unterseite ermöglicht. Auch dieser Wasserbalken kann mit einem geringen Druck von beispielsweise 15–30 bar betrieben werden, um das Vlies zu verfestigen, gleichzeitig die Strukturierung durch die Öffnungen 5a beizubehalten. Insbesondere bei diesem Wasserbalken 14 kann es sinnvoll sein, einen Strukturdüsenstreifen zu verwenden, mit dem auf die Unterseite des Vlieses Streifen einarbeitet werden. Bei Wattepads kann mit einem Fasergewicht von 100–250 g/m² die Anlage betrieben werden. Bei Wetlaid beträgt das Fasergewicht vorzugsweise 45–70 g/m², und bei Wischtüchern 30–100 g/m².
Das Gegenband 5 nach den 2 bis 2d weist eine Vielzahl von mustergebenden Öffnungen 5a auf, die dem verfestigten Vlies eine gewünschte Oberflächenstruktur geben. Zur besseren Darstellung wurde bei den 2a bis 2d am unteren Rand ein Maßband in cm eingeblendet, um die Größenverhältnisse besser darzustellen. Die mustergebenden Öffnungen 5a können fast beliebig gewählt werden, sofern die Festigkeit des Gegenbandes 5 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den mustergebenden Öffnungen 5a sind eine Vielzahl von Mikroöffnungen 5b angeordnet, die neben der verbesserten Wasserabfuhr auch der Verfestigung des Vlieses dienen. In den 2a und 2d sind die mustergebenden Öffnungen 5a als jeweils eine einzige zusammenhängende Ausnehmung im Gegenband 5 dargestellt, zwischen denen die Mikroöffnungen angeordnet sind. In den 2, 2b und 2c bilden mehrere einzelne mustergebende Öffnungen 5a zusammen ein Muster von beispielsweise einer Blume, einem Herz oder einem Dreieck, wobei auch innerhalb des Gesamtmusters, also zwischen den einzelnen mustergebenden Öffnungen 5a die Mikroöffnungen 5b angeordnet sind.
Innerhalb des Gegenbandes 5 sind mindestens einer, vorzugsweise zwei oder drei Wasserbalken 7, 8 angeordnet, die mit einem Druck von beispielsweise 60 bar feine Wasserstrahlen durch die Öffnungen des Gegenbandes 5 auf die Fasern 2 spritzen und diese dadurch verfestigen. Im Bereich der mustergebenden Öffnungen 5a werden die Fasern 2 verdichtet, wodurch das Vlies an diesen Stellen dünner wird. Die benachbarten Bereiche, die nicht von den Wasserstrahlen getroffen werden, erhalten aufgrund des fast unveränderten Volumens ihre Flauschigkeit, wodurch das Vlies die ursprüngliche Dicke beibehält. Lediglich im Bereich der Mikroöffnungen 5b werden die Fasern 2 punktweise verdichtet, so dass ein Stepbetteffekt eintritt. Unterhalb des Bandes 3 sind Absaugkästen 9, 10 angeordnet, die das Wasser der Wasserbalken 7, 8 absaugen. Das Band 3 und das Gegenband 5 sind im Bereich der Wasserbalken 7, 8 über eine Länge von mindestens 0,2 m parallel bzw. nahezu parallel zueinander ausgerichtet, bilden dadurch den Strukturierbereich 21 und verdichten beim Wasserstrahlverfestigen lokal bzw. punktuell gleichzeitig die Fasern. Die Mikroöffnungen 5b haben den weiteren Vorteil, dass die Fasern 2 bzw. das verfestigte Vlies nicht mit dem Band 3 verklebt und daher leichter abgelöst werden kann, so dass an den Übergangsstellen zwischen zwei Transporteinheiten geringere Verzüge entstehen.
Das Gegenband 5 kann aus einem biegbaren Kunststoff mit einer Dicke von 0,3 bis 1,0 mm hergestellt werden. Alternativ ist das Gegenband 5 wie in 2 dargestellt, aus einem biegbaren Metall mit einer Dicke von 0,1–0,4 mm, vorzugsweise mit einer Dicke von 0,2–0,3 mm, herstellbar.
Die Mikroöffnungen 5b weisen einen hydraulischen Durchmesser von 0,2–2 mm auf, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm, sind vorzugsweise rund oder oval ausgebildet und sind in regelmäßiger oder unregelmäßiger, zufälliger Anordnung auf dem Band verteilt, wobei der Abstand der Mikroöffnungen untereinander mindestens 0,5 mm beträgt. Dabei können 3 bis 100 Mikroöffnungen 5b pro Quadratzentimeter angeordnet sein. Die wasserabführende Oberfläche (= offene Fläche) insgesamt, also die mustergebenden Öffnungen 5a und die Mikroöffnungen 5b können zusammen bis zu 50% betragen.
Im Unterschied zum Stand der Technik, bei dem eine Trommel mit Microperforierungen mit einem Band zusammenwirkt, ist bei der erfindungsgemäßen Kombination des Bandes 3 mit dem microperforierten Gegenband 5 die Verweilzeit zur Strukturierung des Vlieses länger. Bei nassgelegten Fasern von beispielsweise 15 mm Länge, die in zufälliger Orientierung abgelegt werden, ergibt sich durch die Mikroöffnungen 5b eine punktweise Verfestigung, da die Fasern mehrere Mikroöffnungen 5b überbrücken, wodurch sich ein Stepbetteffekt ergibt. Das Ergebnis ist ein punktweise verfestigtes Vlies mit einer sehr hohen Flauschigkeit, das als Wattepad für den Kosmetikbereich, als Wischtuch oder sogenanntes flushable wipe verwendet werden kann.
Die folgenden Tabellen zeigen die Unterschiede zum Stand der Technik, wobei A und B Gegenbänder 5 nach dem Stand der Technik sind, die keine Mikroöffnungen 5b aufweisen, sondern nur mustergebende Öffnungen 5a. Die Gegenbänder 5 mit der Bezeichnung C, D und E weisen neben den mustergebenden Öffnungen 5a auch die erfindungsgemäßen Mikroöffnungen 5b in unterschiedlicher Dichte und Größe auf. Getestet wurde eine Fasermischung aus PET mit Viskose mit einem Gewicht von 45 g/m² bei einer Transportgeschwindigkeit von 100 m/min, die mit einem Wasserbalken verfestigt wurden:

MD Festigkeit [N]

A B E D E

60 bar 40 42 81 82 79

100 bar 70 65 66 80 68

CD Festigkeit [N]

A B E D E

60 bar 11 12 23 25 25

100 bar 17 15 19 21 18
Aufgrund des Stepbetteffektes zeigt sich, dass die Gegenbänder 5 mit den Mikroöffnungen C, D, E eine höhere Festigkeit in Transportrichtung (MD = Main Direction) aufweisen, als die Gegenbänder 5 ohne Mikroöffnungen A, B.
Der gleiche Effekt zeigt sich in Querrichtung (CD = Cross Direction). Im Mittel hat sich gezeigt, dass ein Vlies, das mit einem Gegenband mit Mikroöffnungen strukturiert und verfestigt wurde, eine um rund 20% höhere Festigkeit in beiden Richtungen aufweist, als ein Vlies, das mit einem Band ohne Mikroöffnungen verfestigt wurde.
Bei nassgelegten Fasern werden diese vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 50–250 m/min durch den Strukturierbereich 1 gefahren. Um die Wassermengen ablaufen zu lassen, kann das Band 3 und das Gegenband 5 in Transportrichtung um bis zu 10° aus der horizontalen Ebene geneigt werden.
Bei der Herstellung von Wattepads, die beispielsweise aus Baumwollfasern hergestellt werden, beträgt die Transportgeschwindigkeit der Fasern 2 durch den Strukturierbereich 1 vorzugsweise 40 m/min. Dabei ist eine Bandneigung aus der horizontalen Ebene sowohl in Transportrichtung als auch gegen die Transportrichtung zur Abführung von Wasser möglich. Auch hier kann die Neigung des Bandes 3 und des Gegenbandes 5 um bis zu 10° zur horizontalen Ebene vorteilhaft sein.
Die Verwendung des zuvor beschriebenen Gegenbandes 5 kann mit gleicher Funktion in den verschiedenen Ausführungsbeispielen der 1 und 3 bis 6 erfolgen. Dabei sind ohne weitere Erläuterung gleiche Bezugszeichen für gleiche technische Funktionen verwendet worden.
In dem Ausführungsbeispiel der 3 sind das Gegenband 5 und das Band 3 vertauscht worden, so dass die Fasern 2 auf einem Band abgelegt und über das umlaufende Gegenband 5 in einen Strukturierbereich 21 transportiert werden.
Das obenliegende Band 3 ist als luft- und wasserdurchlässiges Siebband oder Spunlaceband mit beispielsweise 60 bis 100 Mesh ausgebildet und wird über mehrere Rollen 6a–6e umgelenkt und angetrieben. Von einem nicht dargestellten Band werden die nass abgelegten Fasern 2 auf einen schrägen Einlaufbereich 20 des Gegenbandes 5 abgelegt und nach der Förderung in einen ebenen Strukturierbereich 21, wie in 3 dargestellt, oder einen Strukturierbereich 21 mit in Transportrichtung abfallendem Niveau mit einem Gegenband 5 verdichtet. Das Gegenband 5 ist ebenfalls als umlaufendes Band ausgeführt, das um mehrere Rollen 4a–4f umgelenkt und angetrieben wird. Innerhalb des Bandes 3 ist eine Befeuchtungseinrichtung 22, umfassend mindestens einen Wasserbalken 16 und mindestens eine Absaugung 17, angeordnet. Die Befeuchtungseinrichtung 22 befeuchtet die Vliesbahn mit einem fluiden Medium, das bei geringem Druck, beispielsweise 2 bis 15 bar, aus dem Wasserbalken austritt und das Vlies auf ganzer Fläche befeuchtet, um die Fasern zueinander zu stabilisieren. Der Wasserbalken 16 der Befeuchtungseinrichtung 22 kann vergleichbar aufgebaut sein, wie ein Wasserbalken 7, 8 zum Verfestigen bzw. Verdichten der Fasern. Er arbeitet allerdings mit einem deutlich geringeren Druck, einer geringeren Wassermenge und größeren Düsenöffnungen.
Innerhalb des Gegenbandes 5 sind mindestens einer, vorzugsweise zwei oder drei weitere Wasserbalken 7, 8 angeordnet, die mit einem Druck von beispielsweise 60 bar feine Wasserstrahlen durch die Öffnungen des Gegenbandes 5 auf die Fasern 2 spritzen und diese dadurch verfestigen. Im Bereich der mustergebenden Öffnungen 5a werden die Fasern 2 verdichtet. Die benachbarten Bereiche, die nicht von den Wasserstrahlen getroffen werden, erhalten aufgrund des fast unveränderten Volumens ihre Flauschigkeit. Lediglich im Bereich der Mikroöffnungen 5b werden die Fasern 2 punktweise verdichtet, so dass ein Stepbetteffekt eintritt. Innerhalb des Bandes 3 sind Absaugkästen 9, 10 angeordnet, die das Wasser der Wasserbalken 7, 8 absaugen. Das Band 3 und das Gegenband 5 sind im Bereich der Wasserbalken 7, 8 über eine Länge von mindestens 0,2 m parallel zueinander ausgerichtet und verdichten beim Wasserstrahlverfestigen gleichzeitig die Fasern. Die mustergebenden Öffnungen und Mikroporen erzeugen bei Wattepads mit 3 mm Dicke eine Vertiefung von 0,5–1 mm in Abhängigkeit des Wasserstrahldruckes. Bei nassgelegten Vliesen mit z. B. 0,8 mm Dicke und einem Gewicht von 60 g/m² wird eine mustergebende Vertiefung von 0,2 bis 0,4 mm erreicht.
Nach dem Gegenband 5 kann ein weiterer Wasserbalken 11 mit einer Absaugung 12 angeordnet sein, der bei einem geringen Druck von beispielsweise 15 bar eine zusätzliche leichte Verfestigung der nicht verfestigen Bereiche erreichen kann, ohne dass die Strukturierung beeinträchtigt wird. Eine nachfolgend angeordnete Trommel 13, die als Spunlacetrommel ausgeführt sein kann, führt die zu einem Vlies verfestigten Fasern 2 vom Band 3 zu einer weiterführenden Verarbeitung, wobei ein weiterer Wasserbalken 14 eine Verfestigung des Vlieses von der Unterseite ermöglicht. Auch dieser Wasserbalken 14 kann mit einem geringen Druck von beispielsweise 15–30 bar betrieben werden, um das Vlies zu verfestigen, gleichzeitig die Strukturierung durch die Öffnungen 5a beizubehalten.
Auch hier ist das Gegenband 5 nach den Ausführungsbeispielen 1 und 2 bis 2d ausgeführt und weist eine Vielzahl von mustergebenden Öffnungen 5a auf, die dem verfestigten Vlies eine gewünschte Oberflächenstruktur geben. Zwischen den mustergebenden Öffnungen 5a sind eine Vielzahl von Mikroöffnungen 5b angeordnet, die neben der verbesserten Wasserabfuhr auch der Verfestigung des Vlieses dienen. Die Mikroöffnungen 5b haben den weiteren Vorteil, dass die Fasern 2 bzw. das verfestigte Vlies nicht mit dem Band 3 verklebt und daher leichter abgelöst werden kann, so dass an den Übergangsstellen zwischen zwei Transporteinheiten geringere Verzüge entstehen. Nach dem Ausführungsbeispiel der 3 erfolgt die Strukturierung des Vlieses von unten und eine zusätzliche Verfestigung von oben. Diese Ausführung ist insbesondere für die Herstellung von Wattepads und Wischtüchern geeignet.
Das Ausführungsbeispiel der 4 unterscheidet sich von 1 nur dadurch, dass das Vlies beidseitig strukturiert und mit einem Muster versehen wird. Hierzu weist der Strukturierbereich 21 ein unteres und ein oberes Gegenband 5 mit mustergebenden Öffnungen 5 auf, die von einer Vielzahl von Mikroöffnungen 5b umgeben sind. Dazu sind im oberen Gegenband 5 zwei Wasserbalken 16, 18 angeordnet, die das Vlies von oben besprühen. Die dazugehörigen Absaugung 17, 19 ist im untenliegenden Gegenband 5 angeordnet. Den Wasserbalken 16, 18 im obenliegenden Gegenband 5 folgen zwei Absaugungen 9, 10, die mit Wasserbalken 7, 8 aus dem untenliegenden Gegenband 5 zusammenwirken. Dabei kann jede Seite mit den gleichen Mustern versehen werden (beispielsweise Blume, Blume) oder mit unterschiedlichen Mustern (beispielsweise Dreieck, beabstandete Rillen, etc.) ausgeführt sein.
Nach dem Strukturierbereich 21 kann ein weiterer Wasserbalken 11 mit einer Absaugung 12 angeordnet sein, der bei einem geringen Druck von beispielsweise 15 bar eine zusätzliche leichte Verfestigung der nicht verfestigen Bereiche der Oberseite des Vlieses erreichen kann, ohne dass die Strukturierung beeinträchtigt wird. Eine nachfolgend angeordnete Trommel 13, die als Spunlacetrommel ausgeführt sein kann, führt die zu einem Vlies verfestigten Fasern 2 vom Band 3 zu einer weiterführenden Verarbeitung, wobei ein weiterer Wasserbalken 14 eine Verfestigung des Vlieses von der Unterseite ermöglicht. Auch dieser Wasserbalken 14 kann mit einem geringen Druck von beispielsweise 15–30 bar betrieben werden, um das Vlies zu verfestigen, gleichzeitig die Strukturierung durch die Öffnungen 5a beizubehalten. Diese Anordnung ist für die Herstellung von Wetlaidprodukten, Wattepads oder Wischtüchern geeignet.
In allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann die Anzahl der Düsenbalken variiert werden, sofern der Einbauraum vorhanden ist.
In dem vierten Ausführungsbeispiel der 5 ist dem Strukturierbereich 21 mit dem oben angeordneten Gegenband 5 und dem untenliegenden Band 3 eine Verfestigungseinrichtung 1 vorgeschaltet. Hier werden Fasern 2 in einem Einlaufbereich 20 auf einem Band 3 abgelegt und zuerst zwischen dem Band 3 und einer Kompaktiertrommel 23 verfestigt. Innerhalb der Kompaktiertrommel 23 kann ein Wasserbalken zur Benetzung der Fasern angeordnet sein. Nach der Kompaktiertrommel 23 sind ein oder zwei Wasserbalken 16, 18 mit den dazugehörigen Absaugungen 17, 19 angeordnet. Die Wasserbalken verfestigen die Fasern auf der Oberseite mit einem Druck von beispielsweise 15 bis 45 bar zu einem Vlies. An der nachfolgenden Trommel 13, die als Spunlacetrommel ausgeführt sein kann, erfolgt eine Umlenkung des Vlieses und eine Verfestigung mit einem oder zwei Wasserbalken 14 auf der Unterseite. Auch diese Wasserbalken spritzen mit einem Druck von 15 bis 45 bar Wasser auf die Fasern. Für die Herstellung von Wattepads wird vorzugsweise nur jeweils ein Wasserbalken 16 und 14 verwendet. Für die Herstellung von flushable Wipes werden meistens zwei Wasserbalken 16 und 18, sowie zwei Wasserbalken 14 verwendet. Über weitere nicht näher beschriebene Umlenkrollen wird das Vlies in den Strukturierbereich 21 zwischen einem untenliegenden Band 3 und einem obenliegenden Gegenband 5 geführt, wo es von oben über die Wasserbalken 7 und 8 strukturiert wird. Die Anordnung und technische Ausgestaltung des Strukturierbereiches 21 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach der 1.
Das fünfte Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von 5 dadurch, dass die Trommel 13 als mustergebende Trommel ausgebildet ist, die zusammen mit dem Wasserbalken 14 die Unterseite des Vlieses strukturiert. Der nachfolgende Strukturierungsbereich 21 mit dem oben liegenden Gegenband 5 sorgt zusammen mit den Wasserbalken 7 und 8 für eine mustergebende Strukturierung der Oberseite des Vlieses, bei der lediglich auf der Oberseite des Vlieses der Stepbetteffekt erzielt wird.
Besonders vorteilhaft sind die Anlage und das Verfahren zur Weiterverarbeitung von nassgelegten Fasern, da diese unstrukturierter abgelegt werden, als beispielsweise Stapelfasern. Durch die punktuelle Verfestigung der unstrukturiert ausgerichteten nassgelegten Fasern kann der besondere Effekt der erhöhten Flauschigkeit bei gleichzeitiger Strukturierung des Vlieses erzielt werden.
Bezugszeichenliste

1: Verfestigungseinrichtung
2: Fasern
3: Band
4a–4f: Rollen
5: Gegenband
5a: Öffnung
5b: Mikroöffnung
6a–6e: Rollen
7: Wasserbalken
8: Wasserbalken
9: Absaugung
10: Absaugung
11: Wasserbalken
12: Absaugung
13: Trommel
14: Wasserbalken
15: Trommel
16: Wasserbalken
17: Absaugung
18: Wasserbalken
19: Absaugung
20: Einlaufbereich
21: Strukturierbereich
22: Befeuchtungseinrichtung
23: Kompaktiertrommel

Claims

Anlage zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern mit einem ersten und einem zweiten umlaufenden Band, die zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern (2) zu einem Vlies zumindest teilweise parallel angeordnet sind und so einen Strukturierbereich (21) bilden, wobei mindestens ein Band als Gegenband (5) mit einer Vielzahl von mustergebenden Öffnungen (5a) ausgebildet ist und innerhalb des Gegenbandes (5) im Strukturierbereich (21) mindestens ein Wasserbalken (7) zur Wasserstrahlverfestigung der Fasern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturierbereich (21) eine Länge von mindestens 0,2 m aufweist und das Gegenband (5) zwischen den mustergebenden Öffnungen (5a) 3 bis 100 Mikroöffnungen (5b) pro Quadratzentimeter in regelmäßiger oder zufälliger Anordnung aufweist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroöffnungen (5a) einen hydraulischen Durchmesser von 0,2 bis 2 mm aufweisen, vorzugsweise 0,2 bis 0,4 mm.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroöffnungen (5a) einen Abstand von mindestens 0,5 mm zueinander aufweisen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenband (5) aus einem biegbaren Metall oder Kunststoff herstellbar ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wasserbalken (7) mit einem Druck von 30 bis 80 bar, vorzugsweise 60 bar betrieben wird.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strukturierbereich (21) in Transportrichtung mindestens ein weiterer Wasserbalken (11) vor- und/oder nachgeordnet ist, der mit einem Druck von 10 bis 25 bar betrieben wird und die nicht strukturierte Oberseite des Vlieses verfestigt.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Strukturierbereich (21) in Transportrichtung mindestens ein weiterer Wasserbalken (14) nachgeordnet ist, der mit einem Druck von 10 bis 60 bar, vorzugsweise 15 bis 30 bar, betrieben wird und die Unterseite des Vlieses verfestigt.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strukturierbereich (21) um 1° bis 10° in Transportrichtung geneigt ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Strukturierbereiches (21) vor dem oder den Wasserbalken (7, 8) eine Befeuchtungseinrichtung (22) angeordnet ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor dem Strukturierbereich (21) eine Verfestigungseinrichtung (1) angeordnet ist.
Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor dem Strukturierbereich (21) eine mustergebende Trommel (13) angeordnet ist.
Verfahren zur Verfestigung und Strukturierung von Fasern zu einem Vlies, mit einem ersten und einem zweiten umlaufenden Band, die zumindest teilweise parallel angeordnet sind und so einen Strukturierbereich (21) bilden, wobei mindestens ein Band als Gegenband (5) mit einer Vielzahl von mustergebenden Öffnungen (5a) ausgebildet ist, zwischen denen 3 bis 100 Mikroöffnungen (5b) pro Quadratzentimeter in regelmäßiger oder zufälliger Anordnung angeordnet sind, wobei das Vlies durch Wasserstrahlen im Bereich der mustergebenden Öffnungen (5a) strukturiert und im Bereich der Mikroöffnungen auf einer Länge von mindestens 0,2 m gekammert und punktuell verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstrahlen mit einem Druck von 30 bis 80 bar, vorzugsweise 60 bar, auf das Vlies treffen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor und/oder nach der Strukturierung und punktuellen Verfestigung die nicht strukturierte Oberseite des Vlieses mittels eines Wasserbalkens mit einem Druck von 10 bis 25 bar verfestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung nach der Strukturierung und punktuellen Verfestigung die Unterseite des Vlieses mit einem Druck von 10 bis 60 bar, vorzugsweise 15 bis 30 bar, verfestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung vor der Strukturierung und punktuellen Verfestigung das Vlies befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies vor dem Strukturierbereich (21) mittels einer Verfestigungseinrichtung (1) vorverfestigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Strukturierbereich (21) mittels einer mustergebenden Trommel (13) das Vlies zumindest auf einer Seite bereits eine Struktur erhält.