DE69602584T2 - Spinnvliesstoff mit hoher schütt- und hoher absorptionskapazität und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents
Spinnvliesstoff mit hoher schütt- und hoher absorptionskapazität und verfahren zur herstellung desselbenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vliesmaterial, hergestellt durch Hydroverwirbelung eines naß- oder schaumgeformten Fasergewebes.
- Hydroverwirbelung oder das Spunlaced®-Verfahren ist eine Technik, die in den 70er Jahren eingeführt wurde, siehe z. B. CA-841,938. Das Verfahren beinhaltet die Bildung eines trocken oder naß gelegten Fasergeleges und anschließender Verwirbelung der Fasern mit Hilfe von sehr feinen Wasserdüsen unter hohem Druck. Eine Vielzahl von Reihen dieser Wasserdüsen sind auf das Fasergelege gerichtet, welches durch ein bewegliches Sieb transportiert wird. Das verwirbelte Gelege wird anschließend getrocknet. Die im Material verwendeten Fasern können synthetische oder regenerierte Stapelfasern, z. B. Polyester, Polyamid, Polypropylen, Kunstseide oder dgl., Zellstofffasern oder eine Mischung aus Zellstofffasern und Stapelfasern sein. Durch das Spunlaced-Verfahren hergestellte Materialien können in einer hohen Qualität zu annehmbaren Kosten hergestellt werden und weisen eine hohe Absorptionsfähigkeit auf. Sie werden unter anderem als Wischmaterialien im Haushalt oder für industrielle Zwecke verwendet, als Einwegmaterialien im Gesundheitsbereich etc..
- Die in den Spinnvliesstoffen enthaltenen Zellstofffasern sind hauptsächlich chemisch behandelte Weichholzfasern aus verschiedenen Holzsorten. Die Verwendung von chemisch behandelten Hartholzfasern und Fasern, die aus wiederaufbereiteten Fasern hergestellt sind, ist ebenfalls in der Literatur beschrieben, siehe EP-A-0 492 554.
- Chemischer Zellstoff wird durch Imprägnieren von Holzspänen mit Chemikalien und anschließendem Kochen der Späne hergestellt, so daß Lignin, Harze und Hemizellulose in die kochende Flüssigkeit abgegeben werden. Wenn das Kochen beendet ist, wird die Pulpe vor dem Bleichen gefiltert und gewaschen. Der Ligningehalt der Pulpe ist nahezu Null und die Fasern, die im wesentlichen aus reiner Zellulose bestehen, sind relativ lang und schmal. Die Fasern weisen einen gewissen Grad an Flexibilität auf, was bei der Hydroverwirbelung der Fasern vorteilhaft ist. Des weiteren bildet die Zellulose in den Fasern Wasserstoffbindungen aus, die die Festigkeit des End produkts erhöht. Ein zu hoher Grad an Wasserstoffbindungen im Material beeinträchtigt allerdings die Weichheit und erniedrigt die spezifische Dichte des Materials.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Spinnvliesmaterials, das erhöhte Absorptionseigenschaften, Weichheit und spezifische Dichte aufweist. Erfindungsgemäß wird dies erreicht mit einem Material, das mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, chemisch-thermomechanische Holzpulpe enthält, die mit chemischen Pulpefasern, pflanzlichen Fasern, synthetischen Fasern oder wiederaufbereiteten Zellulosefasern in einem naß- oder schaumgebildeten Fasergelege gemischt wurden, das mit ausreichender Energie hydroverwirbelt wurde, wodurch ein dichtes, absorbierendes Material erzeugt wird.
- Der Anteil der chemisch-thermomechanischen Pulpefasern sollte mindestens 5, bevorzugt mindestens 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, sein. Das Material kann zusätzlich ein Naßfestigkeitsmittel oder ein Bindemittel enthalten. Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung des fraglichen Vliesmaterials.
- Fig. 1 zeigt in Form eines Diagramms den Effekt von CTMP auf die spezifische Dichte und die Gesamtwasserabsorption für einige schaumgeformte Spinnvliesstoffe.
- Der erfindungsgemäße Spinnvliesstoff enthält mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, chemisch-thermomechanische Pulpefasern.
- Mechanischer Zellstoff wird durch Mahlen oder Raffinerierung hergestellt, und das Prinzip der mechanischen Zellstoffherstellung ist die mechanische Desintegration von Holz. Es wird das gesamte Holzmaterial verwendet und folglich verbleibt das Lignin in den Fasern, die vergleichsweise kurz und steif sind. Die Herstellung von thermomechanischem Zellstoff (TMP) wird durch Aufreinigen in einem Scheibenrefiner bei erhöhtem Wasserdampfdruck durchgeführt. Allerdings verbleibt auch in diesem Fall das Lignin in den Fasern.
- Ein thermomechanischer Zellstoff kann durch Zugabe von geringen Mengen an Chemikalien, normalerweise Sulfit, die vor dem Aufreinigen zugegeben werden, modifiziert werden. Ein solcher Zellstoff wird als chemisch-mechanischer Zellstoff (CMP) oder chemisch-thermomechanischenr Zellstoff (CTMP) bezeichnet. Eine Variante des CTMP ist in WO-A-9100091 und in der schwedi schen Patentanmeldung Nr. 9402101-1 beschrieben; diese Zellstofffasern sind in der Erfindung eingeschlossen. Ein Effekt der chemischen Behandlung ist, daß die Fasern leichter bloßliegen. Ein chemisch-mechanischer oder chemisch-thermomechanischer Zellstoff enthält mehr ungebrochene Fasern und weniger Schäbe (Faseraggregate) als ein mechanischer oder thermomechanischer Zellstoff. Die Eigenschaften der chemisch-mechanischen oder chemisch-thermomechanischen Zellstoffe sind denen der chemischen Zellstoffe ähnlich, es existieren allerdings einige wesentliche Unterschiede, u. a. aufgrund der Tatsache, daß die Fasern im chemisch-mechanischen und chemisch-thermomechanischen Zellstoff gröber sind und einen hohen Anteil an Lignin, Harzen und Hemizellulose enthalten. Das Lignin verleiht den Fasern hydrophobere Eigenschaften und eine verringerte Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbindungen.
- Dies sind Eigenschaften, die bisher für die zur Herstellung von Spinnvliesstoffen verwendeten Fasern als nicht wünschenswert erachtet wurden, wofür flexible Fasern gefragt waren, die einfach miteinander versponnen und zu einem festen Material verwirbelt werden konnten.
- Es wurde nun überraschend gezeigt, daß durch Hinzufügen von Fasern des oben genannten Typs zu einem Spinnvliesstoff dessen Absorptionskapazität, spezifische Dichte und Weichheit erheblich verbessert werden. Die Zugfestigkeit des Materials ist allerdings reduziert, ist aber nach wie vor ausreichend für einen weiten Anwendungsbereich. Die Zugfestigkeit kann allerdings durch Zugabe eines Naßfestigkeits- oder Bindemittels, bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% und am meisten bevorzugt von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, erhöht werden. Von den oben genannten Zellstoffen wird der chemisch-thermomechanische Zellstoff (CTMP) bevorzugt.
- Obwohl der Spinnvliesstoff nur Fasern des oben genannten Typs enthalten kann, enthält er bevorzugt andere Fasersorten, wie chemische Zellstofffasern, Pflanzenfasern, synthetische Fasern und/oder regenerierte Zellulosefasern, d. h. Viskose oder Kunstseide. Dadurch wird die Zugfestigkeit des Materials erhöht. Beispiele für geeignete synthetische Fasern sind Polyester, Polypropylen und Polyamid.
- Beispiele für verwendbare Pflanzenfasern sind Blattfasern wie Abacus, Ananas und Phormium tenax, Bastfasern wie Flachs, Hanf und Ramie, und Samenhaarfasern wie Baumwolle, Kapok und Wolfsmilch. Während der Zugabe von solch langen, hydrophilen Pflanzenfasern zu naß- oder schaumgeformten Materialien kann es notwendig sein, ein Dispersionsmittel, z. B. eine Mischung aus 75% Bis(hydro-generiertes Tallow-alkyl)dimethylammoniumchlorid und 25% Propylenglycol hinzuzufügen. Dies wird genauer in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9403618-3 beschrieben.
- Die Erfindung umfaßt die Naß- oder Schaumformung eines Fasergeleges, das die gewünschte Fasermischung enthält, und die Entwässerung des Geleges auf einem Sieb. Beim Schaumformen werden die Fasern in einer geschäumten Flüssigkeit dispergiert, die ein schaumbildendes Tensid und Wasser enthält, und anschließend wird die Faserdispersion auf einem Sieb entwässert in einer Weise ähnlich wie es beim Naßformen angewendet wird. Ein Beispiel für ein geeignetes Schaumformungsverfahren kann in der schwedischen Patentanmeldung Nr. 9402470-0 gefunden werden.
- Das so geformte Fasergewebe wird einer Hydroverwirbelung mit einer Energiezufuhr, die geeigneterweise im Bereich von 200-800 kWh/t liegt, unterzogen. Die Hydroverwirbelung wird mit herkömmlichen Techniken unter Verwendung von Ausrüstungen durchgeführt, die von Maschinenherstellern vertrieben werden. Nach der Hydroverwirbelung wird das Material gepreßt, getrocknet und gewalzt. Das Endprodukt wird dann durch bekannte Verfahren auf eine geeignete Größe gebracht und dann verpackt.
- Die erfindungsgemäß hergestellten Materialien haben ausreichend gute Festigkeitseigenschaften um als Wischmaterialien verwendet zu werden, selbst bei Anwendungen, die eine vergleichsweise hohe Naßfestigkeit erfordern. Durch die Zugabe von geeigneten Bindemitteln oder Naßfestigkeitsmitteln, durch Imprägnierung, Aufsprühen, Filmaufbringung oder andere geeignete Aufbringungsverfahren können die Eigenschaften des Materials weiter verbessert werden. Das Bindemittel oder das Naßfestigkeitsmittel kann sowohl zu dem Hydroverwirbelungsmaterial als auch zu dem Faserausgangsmaterial vor dem Naß- oder Schaumformen des Fasergewebes zugegeben werden, Das Material kann als Wischmaterial für Haushaltszwecke oder für Großverbraucher, wie Werkstätten, Industrie, Krankenhäuser und andere öffentliche Einrichtungen verwendet werden. Aufgrund seiner Weichheit ist es als Einwegmaterial im Gesundheitsbereich, z. B. als Operationskleidung, Abdeckungen und dgl., geeignet. Aufgrund der hohen Absorptionskapazität ist es weiterhin sehr gut geeignet für Komponenten in Absorptionsprodukten wie Damenbinden, Slipeinlagen, Windeln, Inkontinenzprodukten, Betteinlagen, Wundabdeckungen, Kompressen und dgl..
- Einige verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Faserzusammensetzungen und unterschiedlichen Mengen an CTMP-Fasern wurden hergestellt und geprüft, wobei ein Vergleich mit einem Vergleichsmaterial, welches keine CTMP-Fasern enthält, gemacht wurde. Die CTMP-Fasern bestanden aus kommerziell erhältlichem chemisch-thermomechanischen Zellstoff, der aus Weichholz hergestellt wurde. Die chemischen Zellstofffasern bestanden aus gebleichten chemischen Weichholzfasern. Die verwendeten synthetischen Fasern bestanden aus Polyester von 1,7 dtex · 12,7 mm bzw. Polypropylen 1,4 dtex · 18 mm. Die Fasergewebe wurden entweder durch Naßformen oder durch Schaumformen hergestellt und anschließend mit einer Energiezufuhr von ungefähr 600 kWh/t hydroverwirbelt, leicht gepreßt und mittels Durchblasen bei 130º getrocknet. Die Eigenschaften der Materialien sind unten in der Tabelle 1 und der begleitenden Fig. 1 dargestellt. Tabelle 1
- *) Verwirbelungsenergie als zugegebene Menge pro Faser berechnet.
- 1) gebleichter chemischer Weichholz-Zellstoff
- 2) kommerziell erhältlicher chemisch-thermomechanischer Zellstoff hergestellt aus Weichholz
- 3) kommerziell erhältliche Polyesterfaser für naß abgelegte Vliese
- 4) kommerziell erhältliche Polypropylenfaser für naß abgelegte Vliese
- Die Ergebnisse zeigen, daß die spezifische Dichte und die Absorptionskapazität der Materialien mit der Zunahme der Zugabe von CTMP-Fasern bemerkenswert ansteigen. Die Materialien waren weiterhin spürbar weicher. Die Festigkeit nahm allerdings mit der zunehmenden Zumischung von CTMP- Fasern ab. Für eine Vielzahl von Anwendungen sind diese Festigkeitswerte allerdings vollkommen ausreichend und, Wie oben erwähnt, kann die Zugfestigkeit erhöht werden, indem Naßfestigkeitsmittel oder Bindemittel hinzugegeben werden, bevorzugt in einer Menge entsprechend von 0,1 bis 10 Gew.-%, am meisten bevorzugt von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials.
Claims (8)
1. Vliesmaterial, hergestellt durch Hydroverwirbelung eines naß- oder
schaumgebildeten Fasergewebes, dadurch gekennzeichnet, daß das Material
mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, Zellstofffasern des
chemisch-thermomechanischen Typs enthält und daß diese Fasern mit
chemischen Zellstofffasern, Pflanzenfasern, synthetischen Fasern oder
regenerierten Zellulosefasern in einem naß- oder schaumgebildeten Fasergewebe
gemischt wurden, welches mit ausreichender Energie verwirbelt wurde, um ein
dichtes, absorbierendes Material zu erzeugen.
2. Vliesmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anteil der Zellstofffasern vom chemisch-thermomechanischen Typ wenigstens
10 Gew.-% des gesamten Fasergewichts beträgt.
3. Vliesmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Material ein Naßfestigkeits- oder Bindemittel enthält.
4. Vliesmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Anteil des Naßfestigkeits- oder Bindemittels
zwischen 0,1 und 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,2 und 5 Gew.-%, beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Vliesmaterials nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch das Ausbilden eines Fasergewebes durch Naß- oder
Schaumbildung, enthaltend mindestens 5 Gew.-% Zellstofffasern vom
chemischthermomechanischen Typ, bezogen auf das Gesamtfasergewicht, und dadurch
gekennzeichnet, daß ein dichtes, absorbierendes Material aus verwirbelten
Fasern dadurch gebildet wird, daß das Fasergewebe einer Hydroverwirbelung
und anschließender Trocknung des Materials ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil
der Zellstofffasern vom chemisch-thermomechanischen Typ mindestens 10 Gew.-%
des Gesamtfasergewichts beträgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in
Verbindung mit der Hydroverwirbelung ein Naßfestigkeits- oder Bindemittel
durch Sprühen, Tränken, Beschichten oder ähnliches zugegeben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Naßfestigkeits- oder Bindemittel vor der Naß- oder Schaumbildung des
Fasergewebes zu dem Faserstoffrohmaterial zugesetzt wird.
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