DE2115381C3 - Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen, mit einer Prägung versehenen Faservliesstoffes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen, mit einer Prägung versehenen Faservliesstoffes, bei dem ein Faservlies aus über 50% Kurzfasern und einem Anteil an verstärkenden Fasern nach dem pneumatischen Prinzip abgelagert und durch Bindemittelimprägnierung gebunden wird.

In der US-Patentschrift 30 17 304 wird eine Verfahrensweise beschrieben, bei welcher kontrollierte Wassermengen auf die Oberfläche einer Holzpulpenwatte oder eines Gewebes aufgebracht werden, und bei welcher hiernach ein kontrollierter Druck ausgeübt wird, um eine verdichtete hochkomprimierte Zellulosefaserschicht herzustellen, die mit dem Rest eines lose verdichteten faserartigen absorbierenden Körpers des Gewebes integral verbunden ist. Diese Behandlung erhöht die Kohäsionsfestigkeit der Watte, steigert die Kapillarkräfte in der Watte und erhöht die Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten der Watte. Obgleich diese Behandlungsweise für Anwendungszwecke geeignet sein mag, bei welchen die Watte in eine äußere Schutzoder Stabilisierungsumhüllung eingewickelt ist, ist sie jedoch nicht ausreichend, um ein Produkt herzustellen, welches diejenigen Werte hinsichtlich der Festigkeit der Stabilität und der Dauerhaftigkeit aufweist, welche für selbsttragende Ersatzstoffe für die herkömmlichen Textilgewebe als erforderlich erachtet werden, die für Haushaltswischer, industrielle Wischer u.dgl., verwendet werden.

In der US-Patentschrift 29 55 962 wird ein nicht gewebtes Staubtuch beschrieben, welches entweder aus 100% Viskose-Rayon-Fasern oder 40% thermoplastischen Zelluloseacetat-Fasern und 60% nichttherrnoplastischen Viskose-Fasern gebildet ist. Diese Staubtücher haben ein extrem niedriges Basisgewicht, nämlich in der Größenordnung von 16,9 g/m-', und sie besitzen nicht diejenigen Absorptionskapazitäts-Eigenschaften, die für Haushalts- und Industriewischer gewünscht werden. Darüber hinaus werden die auf die obige Weise hergestellten Staubtücher unter Verwendung eines erheblichen prozentualen Anteils von Viskose-Rayon-Textilfasern erhalten, so daß das erhaltene Produkt erheblich teurer ist als eines, welches an Stelle der Rayon-Textilfasern eine erhebliche Menge von Hoizpulpenfasern enthält

Es bestand daher die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren für billige wegwerfbare Faservliesstoffe, die sich als technische oder Haushaitswischtücher eignen, vorzuschlagen, bei dem eine erhebliche Menge an billiger und hoch absorbierender Holzpulpenfasern verwendbar sein soll, ohne daß die Naß- und Trockenfestigkeit des Vliesstoffs absinkt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Faservlies zuerst in an sich bekannter Weise nach dem Befeuchten musterartig geprägt wird, und daß anschließend eine Bindemittelsuspension derart aufgebracht wird, daß das Bindemittel nur teilweise in die nichtgeprägten, flauschigen Bezirke eindringt und die musterart'g geprägten Bezirke vollkommen durchdringt und damit ein zusammenhängendes Netzwerk in den komprimierten Stellen bildet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Fließschema, das die aufeinanderfolgenden Stufen bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Flächen gebildet zeigt,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen nicht gewebten Flächengebildes und

Fig. 3 einen Querschnitt, aufgenommen entlang der Linie 3-3 der F i g. 2, der die Verteilung des Klebstoffs in dem Flächengebilde zeigt.

Das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Flächengebilde wird am besten verständlich, wenn man das Fließschema der F i g. 1 betrachtet. Durch eine Rayon-Öffnungsstufe wird in Ballen verpacktes Rayon zugeführt. Es kann jede geeignete Rayon-Öffnungseinrichtung verwendet werden, obgleich man bevorzugt das in Ballen verpackte Rayon durch einen Rando-Prefeeder führt, der das Rayon leicht öffnet, worauf es durch einen RandoOpener-Blender geleitet wird, der die Öffnungsoperation vervollständigt. Beide Vorrichtungen werden von der Curlator Company of Rochester, New York, hergestellt. Das geöffnete Rayon wird sodann durch eine Rutschenaufgabe geleitet, worin das geöffnete Rayon zu einer Faserwatte geformt wird. Eine hierfür geeignete Vorrichtung ist z. B. die Vorrichtung CMC-Evenfeed, hergestellt von der CMC Corporation, Charlotte, North Carolina.

Der Pulpenfalz wird in der Weise aufgefasert, daß eine kontinuierliche Rolle des Pulpenfalzes durch einen Zerfaserer geleitet wird, der die Holzpulpe entfasert und die entfaserte Holzpulpe in eine lose verdichtete Faserwatte verformt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein »Joa-Fibcrizer« verwendet. Es sind aber auch andere Zerfaserer, z. B. Hammermühlen- oder Scheiden-Zcrfaserer geeignet. Der »Joa-Fiberizer« wird von der Joa, Inc., North Wales, Florida, hergestellt.

Die Rayonwatte aus der Rutschenaufgabe und die Holzpulpenwalle von dem Zerfaserer werden durch

• Vermischungsstufe geleitet, welche in der Weise hwerkstelligt wird, daß beide Watten in einen ρ ecarder geleitet werden, der die Rayon- und die uni7Dulpenfasern miteinander innig vermischt. Das Verfahren wird in der Weise geleitet, daß ungefähr 75% Holzpulpenfasern mit ungefähr 25% Rayonfasern in der Vermischungsstufe miteinander vermengt werden. Die mischten Fasern werden sodann durch einen So-Feeder und Rando-Webber geleitet, der aus den mischten Fasern eine luftgelegte faserartige Watte h Idet (Letztere beiden Vorrichtungen werden von der rurlator Company hergestellt).
Der Rando-Feeder iiimmt die gemischten Holzpulnfasern auf und bildet eine Beschickungsmatte, die in Sen Rando-Webber geleitet wird. Die Matte wird in den Rando-Webber eingeleitet und wird von den Stiften . drehenden Vorreißerwalze aufgenommen, die die e nzelnen Fasern aus der Beschichtungsmatte heraust"mmt Die Fasern werden in einem Luftstrom in ein Venturi-Rohr geleitet, welches eine Querschnittsfläche hat die sich in Richtung des Stroms der Fasern erhöht, wodurch die Geschwindigkeit der luftgetragenen Fasern in dem Maße wie die Fasern in Richtung eines Sammelsiebes strömen, auf welchem die faserartige Watte gebildet wird, vermindert wird. Der Rando-Webber wird so eingestellt, daß eine faserartige Watte hergestellt wird, die ein Basisgewicht von ungefähr 118 g/m² und einen Wassergehalt von ungefähr 9,5%

Nacn der Bildung der Watte auf der Kondenser-Waldes Rando-Webbers wird sie durch einen löchrigen Förderer aufgenommen, um in die Feuchtigkeitsaufbrin· eungsstation befördert zu werden. In dieser Station w.rd «iif gegenüberliegende Oberflächen der Watte entweder durch pneumatische oder hydraulische flache SDriiheinrichtungen, die auf dem Gewebe eine angemessene Wasserbedeckung ergeben, Wasser aufgesprüht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden insgesamt 35% Wasser (oberhalb des Feuchtigkeitsgehaltswertes) auf die Watte gegeben. Zu niedrige Feuchtigkeitswerte ergeben gewöhnlich eine schlechte Ausb.l-Hune der Muster und somit eine verminderte Abschalfestigkeit Dagegen ergeben zu hohe Feuchtigkeitsgehalte zu niedrige Absorptionskapazitäten des fertigen Pro den gegenüberliegenden Vertiefungen ausgerichtet sind, werden nur leicht komprimiert, um hoch erhabene Bezirke zu bilden. Gewünschtenfalls können die Prägewalzen durch ein heißes öl oder eine andere geeignete Heizflüssigkeit, die durch den Kern strömt, erh-tzt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Walzen auf eine Temperatur von etwa 67 bis 77°C erhitzt

Die Temperatur der Prägewalzen kann je nach dem ίο jeweiligen Prägedruck, der auf das Blatt ausgeübt wird, variiert werden, d. h„ bei steigenden Drücken können niedrigere Temperaturen verwendet werden. Darüber hinaus können verschiedene prozentuale Feuchtigkeitsmengen zugegeben werden, was von den Druck-Temperatur-Parametern der Prägestufe abhängt, d. h„ bei einer Erhöhung der Prägetemperatur und des Prägedrucks können niedrigere Feuchtigkeitsmengen Verwendung finden. Der Feuchtigkeitsgehalt der Watte muß genügend hoch sein, um zu gewährleisten, daß die Watte μ das geprägte Muster während der nachfolgenden Operationen beibehält. In manchen Fällen können die verwendeten Fasern das geprägte Muster ohne eine Feuchtigkeitszugabe auf rechte: nalten.

Nach dem Prägen wird das nicht gewebte Flachengebilde durch eine Kantenverschueßstat.on geleitet, welche zwei Sätze von Kantenverschheßungswalzen umfaßt. Ein Satz von Walzen besitzt angerichtete erhöhte Teile, um quergerichtete KantenverschleBungen zur Verfügung zu stellen, die sich über die are·« des Gewebes erstrecken. Der andere Satz von Walzen besitzt ausgerichtete erhöhte Teile fur die Verleihung von Maschinen-Richtungsverschlüssen auf der Watte Auf diese Weise wird die Watte zu einer Reihe vorι nicht gewebten Flächengebilden zertc.lt, die von der Watte durch Schlitzvorrichtung am Ende des B.ldungsprozesses für das Flächengebilde abgetrennt werden. Gewünschtenfalls kann die Verschließung der K_an*en auch am Ende des Bildungsprozesses für das Fl«hengeb.lde d. h. nach dem Aushärten des Klebstoffes, durchgeführt

üTe befeuchtete Watte wird sodai.n durch die Prägungsstation geleitet, welche aus e.ner starr angebrachten Musterwalze und aus einer mit e.ner Feder angebrachten Musterwalze besteht, wöbe, zwischen beiden ein Walzenspalt besteht. Die mit einer Feder angeordnete Walze kann belastet werden, um dem befeuchteten Gewebe den gewünschten Prägedruck zu verleihen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der trlindung wird eine Watte mit einer Breite von unge anr 102cm durch den Walzenspalt der Prägewalzen geleitet, welche Erhöhungen haben, die ungefahr 30% der Oberfläche der Walzen bilden.

Auf die Walzen wird eine Gesamtlast von ungefähr 3118 kg aufgebracht. Der Prägedruck sollte genügend hoch sein, um die Klarheit des Musters zu gewährleisten, sollte aber nicht zu hoch sein, daß ein Durchschneiden oder Schwächen der Watte erfolgt. Die Prägewalzen haben ausgerichtete Erhöhungen und ausgerichtete Vertiefungen, wobei die Flächen der Watte die zwischen den ausgerichteten Erhöhungen begrenzt s.nd, stark komprimiert werden, um enge stark komprimierte ZlL ™ bilden. Die Bezirke der Watte, die zwischen Nach dem Kantenverschließen der Watte sowohl in Querrichtung als auch in Maschinenrichtung, wird sie nacheinander durch löchrige Förderer zu zwei Klebstoffaufbringungsstationen geleitet. In der ersten Sta-45 tion wird eine Oberfläche des Gewebes (die nicht von dem Förderer geschützte Oberfläche) mit einem Klebstoff besprüht, wobei ein teilweises Vakuum durch den Förderer angelegt wird, und die nicht gewebte Watte mit dem Klebstoff-Sprühstrom und von der Seite 50 der Watte aus, die nicht mit dem Klebstoff besprüht wird, ausgerichtet wird. Die Anwendung eines Vakuums erhöht die Eindringung des Klebstoffes in die Watte und vermindert ein Zurückspritzen und ein Abtreiben des Klebstoffs, wodurch ein Verschleiß an die Bindemittel 55 verringert wird. Nachdem das Gewebe auf der einen Seite besprüht worden ist, gelangt es in einen anderen Förderer, und zwar in der Weise, daß die besprühte Seite des Gewebes durch den zweiten Förderer gestützt wird, und daß die nicht besprühte Seite des Gewebes 6o davon nach oben schaut. Auf die nicht gestützte Oberfläche wird ein Klebstoff aufgesprüht, und durch das Gewebe wird von der Entgegenliegenden in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, und aus den gleichen Gründen, ein teilweises Vakuum angelegt. 65 Das bevorzugt verwendete Klebemittel ist ein vernetzbarer Acryl-Latex. Eine für die Herstellung eines lösungsmiuelbeständigcn, nicht gewebten Flächengebildes geeignete Bindemittelzubereitung besteht aus 90%

eines hart eingestellten Klebstoffes, z. B. eines Acrylharz-Bindemittels und 10% eines weich eingestellten Acrylharz-Bindemittels. Die verhältnismäßig große Menge des hart eingestellten Klebstoffes im Vergleich zu dem weich eingestellten Klebstoff ist deshalb erforderlich, um in der nicht gewebten Struktur die hohe Zugfestigkeit zu gewährleisten. Eine zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produkts empfohlene Klebstoffzubereitung hat folgende Zusammensetzung:

23,52 Gew.-% eines hart eingestellten Klebstoffs HA-8 mit einem Feststoffgehalt von 46%,

2,60 Gew.-% eines weich eingestellten Klebstoffs K-3 mit einem Feststoffgehalt von 46%,

73,20 Gew.-% H2O,
0,50 Gew.-% NH4CL (Katalysator). 0,18 Gew.-% Befeuchtungsmittel.

Die oben beschriebene Klebstoffzubereitung wird durch Pumpen mittels Sprühkanonen aufgebracht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Auftrag von 11% Gesamtklebstoff-Feststoffe verwendet, wobei 50% dieser Menge in jeder der beiden Sprühstationen aufgebracht wird. Die Menge des Klebstoffauftragcs wird durch den Luftdruck, die Düsengröße und die Vorschubgeschwindigkeit des nicht gewebten Materials eingestellt. Eine etwa 229 μ flache Sprühdose ergab bei einer Wattegeschwindigkeil von 6,09 m/min einen Klebstoffauftrag von 11%. Nach dem Aufbringen des Klebstoffs auf die Watte wird diese in eine Erwärmungskammer überführt, um die Watte zu trocknen und hierauf den Klebstoff auszuhärten, d. h. die Vernetzungsreaktion zu vervollständigen. Die Ofentemperatur für das Trocknen und Härten wird vorzugsweise bei ungefähr 149⁰C gehalten. In dem Falle, daß andere Klebstoffe als vernetzbare Bindemittel verwendet werden, dann erfolgt ein für den jeweils verwendeten Klebstoff geeigneter Härtungsprozeß.

Nach dem Trocknen und Härten werden die einzelnen nicht gewebten Flächengebilde von der Watte abgetrennt, indem die Watte in der Mitte entlang den kantenverschlossenen Gegenden aufgeschlitzt wird.

Das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flächcngebilde verwendete Rayon ist eine Rayonfaser mit einem hohen Naßmodul. Obgleich zur Herstellung der nicht gewebten Flächengebilde auch Rayon mit regulärer Zähigkeit und mit hohen Zähigkeit-Dehnungseigenschaften verwendet werden könnte, hat sich jedoch herausgestellt daß nicht gewebte Flächengebilde aus Rayon mit hohem Naßmodul bei trockenen Querrichtungsversuchen in Maschinenrichtung etwa 30% stärker und bei Naßquerschnittsversuchen in Maschinenrichtung um zwischen 35 und 40% stärker waren. Es wurden auch Baumwollfasern in Betracht gezogen. Hierbei bringt aber die Notwendigkeit der Verwendung von gebleichter Baumwolle, um die vorhandenen Verunreinigungen zu entfernen, ein Kostenhindernis mit sich. Ferner ergeben die Baumwollfasern kein nicht gewebtes Flächengebilde mit den erforderlichen Zugfestigkeitseigenschaften für rigorose Wischanwendungen. Es wäre möglich. Baumwolle in einer nicht gewebten Struktur gemäß der Erfindung zu verwenden, wobei die Struktur nur fur leichte Anwendungen, d. h. nicht für Schwenndustriezwecke. verwendet würde.

Es ist sehr zweckmäßig, in den crfindungsgemaßen Flächengebilden einen größeren Anteil von Holzpulpenfasern zu verwenden, da Holzpulpe relativ billig ist, wenn man sie mit den längeren Textilfasern, z. B. aus Rayon und Baumwolle, vergleicht. Weiterhin besitzt die Holzpulpe ausgezeichnete Absorptionseigenschaften. Zur Gewährleistung der gleichförmigen Entfaserung der Holzpulpe kann ein Entfaserungsmittel za dem Holzpulpenfalz gegeben werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die mit der Holzpulpe verwendeten Textilfasern aus Rayon mit einem hohen Naßmodul und einer Garnzahl von 1,5 bis 3.0 den. Die Länge beträgt 3,97 bis 5,08 cm. Die bevorzugten Rayonfasern zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flächengebilde sind Rayonfasern mit hohem Naßmodul und einer Garnzahl von 1,5 den sowie einer Länge von 3.97 cm. Es können auch andere Fasern, z. B. Polyamid- oder polyätherartige Fasern zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flächengebilde verwendet werden. »ο Obgleich zur Vermischung der Holzpulpen- und Rayonfasern ein Precarder verwendet wird, können die Holzpulpen- und Rayonfasern auch in einem Rando-Feeder vermengt werden, obgleich diese Mischeinrichtungen hinsichtlich der Betriebsbedingungen extreme Geschwindigkeitsbeschränkungen mit sich bringen. Es wurden unter Verwendung eines Precarders zur Vermischung der Fasern im richtigen Mengenverhältnis vor der Zugabe der Mischung in den Rando-Feeder optimale Ergebnisse erhalten.

In den Fig. 2 und 3 ist das erfindungsgemäße Produkt dargestellt. Das nicht gewebte Flächengcbilde 10 besitzt ein Ofentrockengewicht von ungefähr 121.5 g bis 125,0 g/m². Dies entspricht einer Wiedergabe (ungefähr 8%) von 134.6 g/m². Das Flächengebilde 10 ist ungefähr 31 cm breit und ungefähr 35 cm lang. Diese Dimensionen können jedoch variiert werden. Das Flächengebildc besteht aus einer kantenverschlossenen Gegend 12 und einer Vielzahl von Erhöhungen 14, die durch eine Vielzahl von hochkomprimierten eng begrenzten Bezirken 16 voneinander getrennt sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung machen die Erhöhungen ungefähr 70% der geprägten Oberfläche (mit Ausnahme der kantenverschlossenen Gegend) des Flächcngebildes aus. Aus Fig. 3 wird ersichtlich, daß der Klebstoff 18 eine Schicht bildet, die die erhöhten Bezirke teilweise durchdringt, und die die obere Oberfläche des Flächengebildes bedeckt, um cm Stäuben oder ein Lintern zu verhindern. Der Innenteil der erhöhten Bezirke bleibt ungebunden, um Bereiche mit ausgezeichnetem Flüssigkeitsspeicherungsvermögen zu schaffen, wodurch das Produkt seine ausgezeichneten Absorptionseigenschaften erhält. Der Klebstoff 18 bildet ein gebundenes Netzwerk durch das nicht gewebte Flächengebilde in den erhöhten, eng begrenzten Bezirken 16. Die Beschreibung des Bindemusters als »Netzwerk« in den erhöhten Bezirken soll die Bedingung beschreiben, worin alle Fasern in einem komprimierten Bezirk miteinander verbunden sind sowie die Bedingung, daß einige der Fasern niehl miteinander verbunden sind, wobei jedoch die kontinuierlich gebundenen Fasern zwischen den gegenüberlie genden Erhöhungen der Watte miteinander verbunder sind. Das gebundene Netzwerk verleiht dem Flächenge bilde eine hohe Abschälfestigkeit, wodurch du Entlaminierung oder die Aufspaltung des Flächengebil des vor oder während des Gebrauchs vermieden wird Darüber hinaus erhöht das gebundene Net/werk di< Zugfestigkeit des Produkts.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines saugfähigen, mit einer Prägung versehenen Faservliesstoffes, bei dem ein Faservlies aus über 50% Kurzfasern und einem Anteil an verstärkenden Fasern nach dem pneumatischen Prinzip abgelagert und durch Bindemittelimprägnierung gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies zuerst in to an sich bekannter Weise nach dem Befeuchten musterartig geprägt wird, und daß anschließend eine Bindemittelsuspension derart aufgebracht wird, daß das Bindemittel nur teilweise in die nichtgeprägten, flauschigen Bezirke eindringt und die musterartig geprägten Bezirke vollkommen durchdringt und damit ein zusammenhängendes Netzwerk in den komprimierten Stellen bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Prägung des Vlieses Hitze und Druck angewendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe der Bindemittelsuspension eine allseitige Kantenverschließung derart erfolgt, daß getrennte und abgegrenzte Bahnstücke entstehen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsfasern lange Rayon-Fasern mit hohem Naßmodul verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als kurze Fasern Holzpulpenfasern verwendet werden.