EP0900295B1

EP0900295B1 - Verfahren zur Herstellung eines Vlieses hydrodynamischer Vernadelung

Info

Publication number: EP0900295B1
Application number: EP96927024A
Authority: EP
Inventors: Gerold Fleissner; Alfred Watzl; Ullrich MÜNSTERMANN
Original assignee: Fleissner GmbH
Current assignee: Truetzschler Nonwovens GmbH
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: DE19620503A1; US6112385A; CN1191582A; CN1119446C; EP0900295A1; DE59605371D1; WO1997044512A1

Abstract

Es ist bekannt, aus einer Polyvinylalkohol-Faser eine Nonwoven herzustellen. Der besondere Vorteil dieser PVA-Faser ist ihre Eigenschaft, in Wasser löslich zu sein. Zur Verfestigung wird das Vlies deshalb mechanisch vernadelt. Die Erfindung nennt ein Verfahren, mit dem auch eine hydrodynamische Vernadelung möglich ist. Besondere Parameter zur Weiterbehandlung bei der Wasservernadelung und bei der sich anschließenden Trocknung kennzeichnen die ergänzenden Merkmale der Erfindung.

Description

In der Zeitschrift ITB Nonwovens, Industrial Textiles 4/95, Seite 20 - 25 "Degradables or the recycling economy for disposables" oder in der Zeitschrift Chemical Fibers International Vol. 46, April 96, Seite 102 "A new water soluble PVA fiber for nonwovens application" ist eine besondere Chemiefaser beschrieben, die aus einem hydrophilen synthetischen Polymer hergestellt ist. Sie hat neben anderen wichtigen Eigenschaften weiterhin die besondere Fähigkeit, sich bei bestimmten Temperaturen in Wasser rückstandsfrei aufzulösen. Die Faser besteht aus einem Polyvinyl Alkohol und ist sowohl über die Webtechnik oder die Nonwoventechnik zu einem Flächengut verarbeitbar, aus dem jedes beliebige Kleidungsstück od. dgl. herstellbar ist. Diese Flächengüter aus der PVA-Faser werden aber besonders für die Hygieneproduktpalette verwendet, weil nach deren Gebrauch z. B. im Krankenhaus bei Operationen, eine leichte und schnelle Entsorgung der mit Blut und dgl. verschmutzten Güter durch die Auflösung in heißem Wasser möglich ist.

Es ist bekannt, diese PVA-Faser mittels einer Karde oder aerodynamisch zu einem Nonwoven zu verarbeiten. Um ihm eine genügende Festigkeit zu geben, werden diese Vliese mittels der mechanischen Nadeltechnik verfestigt und dann zu den gewünschten Kleidungsstücken verarbeitet. Es hat sich gezeigt, daß Vliese mit diesen Fasern, die mit der mechanischen Nadeltechnik verfestigt werden sollen, mit für die Industrie zu geringer Produktionsgeschwindigkeit produziert werden können. Außerdem besteht beim mechanischen Vernadeln die Gefahr der Lochbildung, was für die gewünschte Wasserundurchlässigkeit der Hygieneartikel nachteilig ist.

Durch die EP-A-0 671 496 ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem die PVA-Fasern mit anderen saugfähigen Fasern vermischt auf ein tragendes Gewebe abgelegt werden.

Anschließend wird dieser Verbundstoff genäßt, ggf. auch mittels der hydrodynamischen Wasservernadelung genäßt, verfestigt und geprägt und dann in einem Zweistufenverfahren auf Heizzylindern mit fortlaufend steigenden Temperaturen von 40 °C bis 100 °C getrocknet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem das wie üblich hergestellte Nonwoven aus diesen PVA-Fasern kontinuierlich mit höherer Geschwindigkeit als beim mechanischen Verfahren verfestigt werden kann und dabei ein Produkt hergestellt werden kann, das einwandfreie Qualitäten hat.

Es ist bekannt, zur Herstellung eines verfestigten endlosen Vliesproduktes allein die hydrodynamische Vernadelung zu verwenden. Dabei wird die von einer Vlieslegemaschine wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegte Vliesbahn unmittelbar anschließend mit den vernadelnden Wasserstrahlen zur Verfestigung des Vliesproduktes beaufschlagt. Anschließen muß das nasse Vlies getrocknet werden. Es ist nun die Idee der Erfindung ein Nonwoven mit diesem Verfahren zu verarbeiten, das zumindest teilweise aus PVA-Fasern gebildet ist. Zunächst scheint es unmöglich, allein dieses Wasservernadelungsverfahren als Verfestigungsverfahren für eine solche Chemiefaser zu verwenden, da die Faser beim Vernadeln längere Zeit mit Wasser in Berührung kommt und deshalb schon jetzt die Gefahr besteht, daß sie sich auflöst. Ein Qualitätsnachteil könnte, wenn nicht schon beim Vernadeln, zumindest beim sich unbedingt anschließenden Trocknen des nassen Vliesproduktes entstehen, da eine Trocknung nicht ohne Wärme möglich ist und hier die Gefahr der Farbveränderung besteht.

Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines endlosen Vliesproduktes mit hydrodynamischer Vernadelung einer von einer Vlieslegemaschine wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegten Vliesbahn aus zumindest teilweise PVA Fasern und anschließender Beaufschlagung der Vliesoberfläche mit den vernadelnden Wasserstrahlen zur Verfestigung des Vliesproduktes und dann einer sich anschließenden Trocknung des vernadelten Vlieses hat die Erfindung nun herausgefunden, daß es mit einigen besonderen Parametern dennoch möglich ist, ein Vliesprodukt aus dieser Faser allein mittels der hydrodynamischen Methode zu verfestigen und schadenfrei schnell zu trocknen. Dazu ist das vernadelte Vlies vor dem Trocknen mechanisch teilzuentwässern, z. B. abzuquetschten oder abzusaugen, und die Trocknung des Vlieses mit einer Vliesdurchbelüftung und hoher Durchströmgeschwindigkeit von mehr als 2 bis 4 m/sec bei einer Temperatur bis 120 °C durchzuführen.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das vorher befeuchtete Nonwoven einmal beidseitig mit den Wasserstrahlen beaufschlagt wird und dabei jeweils von mehreren Wasserstrahlen hintereinander, wobei die Energie der Strahlen der folgenden Düsenbalken immer höher werden sollte, z. B. von 50 bar bis zu 120 bar auf der ersten Seite und von 120 bar bis zu 160 bar auf der zweiten Seite. Die letzte Vernadelung auf jeder Seite sollte mit etwa 80 bar erfolgen und mit einer größeren Anzahl von Wasserstrahlen verteilt über die Breite des Nonwoven durchgeführt werden, um eine gleichmäßig glatte Oberfläche zu erzielen. Mit diesen Bedingungen kann ein Vliesgewicht von 40 bis 150 g/m² verfestigt werden. Die Transportgeschwindigkeit des Nonwoven liegt bei der Verfestigung bei 70 m/min und mehr. Die Vliesbehandlungsgeschwindigkeit ist nur abhängig von der möglichen Vlieslegeschwindigkeit. Die Produktionsgeschwindigkeit wird auf die jeweilige Vliesgewichte angepaßt, jedenfalls liegt sie bei höheren Gewichten niedriger.

Wesentlich sind wie definiert die Trocknungsparameter. Zunächst ist das vernadelte Vlies unmittelbar vor dem Trocknen mechanisch zu entwässern, um dabei eine Feuchtigkeit zu erzielen, die nicht höher ist als 100 %. Dann ist das Vlies zu trocknen mit einer strömenden Trocknungsluft, die nicht höher aufgeheizt ist als 120 °C. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Trocknung mit der Durchbelüftung auf einer sich drehenden, innen unter Saugzug gesetzten Siebtrommel erfolgt und dabei die Luftgeschwindigkeit im Vlies durch eine hohe Ventilatordrehzahl bis zu 4 m/sec erhöht wird. Vielfältige Versuche haben ergeben, daß mit diesem Verfahren eine Schädigung der PVA-Faser nicht eintritt. Sowohl während der Trocknung als auch bei der sich anschließenden heißen Schlußbehandlung traten keine erkennbare Nachteile, wie sonst übliche braune Flecken, auf. Grundsätzlich ist eine Trocknung auch mit einem Bandtrockner, wo auch die Durchbelüftung erzeugt werden kann, oder mit einem IR-Trockner o. ä. möglich.

Wenn das Vlies noch mit einer wasserabweisend machenden Imprägnierung wie Schaum- oder Flüssigimprägnierung versehen werden sollte, so ist es zweckmäßig diese nach einer 1. Trocknung bis auf 30 % Feuchtigkeit vorzunehmen, es sei denn die Imprägnierung erfolgt naß in naß. Dann nach der ersten Trocknung sollte die zweite Trocknungsstufe genauso wie die erste bei einer Temperatur bis zu 120 °C vorgenommen und das Vlies voll durchgetrocknet werden. Es ist auch möglich, die Imprägnierung erst nach dem Trocknen z. B. bis auf 5 % Feuchtigkeit vorzunehmen. Nach vollständiger Trocknung des vernadelten Vlieses ist es kein Problem, wenn das Vlies noch bei Temperaturen bis zu 210 °C vernetzt wird.

Es ist bekannt, ein Vlies aus diesen PVA-Fasern mit einer zusätzlichen Schicht aus Pulp oder Papier zu versehen, um die wasserabweisende Eigenschaft des Nonwoven zu erhöhen. Es kann eine Schaumimprägnierung, eine Flüssigimprägnierung, mit Vorteil kann aber auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine solche Schicht in Pulpform oder als Tissuepapier aufgegeben und dann mit dem vernadelten Vlies verbunden werden, indem es zur gleichzeitigen rückseitigen Vernadelung mit dem Vlies vor der zweiten Vernadelung auf das Vlies abgelegt und bei der dann einsetzenden Vernadelung mit dem Vlies verbunden wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines endlosen Vliesproduktes mit hydrodynamischer Vernadelung einer von einer Vlieslegemaschine wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegten Vliesbahn aus zumindest teilweise PVA (Polyvinylalcohol) - Fasern und anschließender Beaufschlagung der Vliesoberfläche mit den vernadelnden Wasserstrahlen zur Verfestigung des Vliesproduktes und dann einer sich anschließenden Trocknung des vernadelten Vlieses, dadurch gekennzeichnet, daß das vernadelte Vlies vor dem Trocknen mechanisch teilentwässert, z. B. abgequetscht oder abgesaugt, und die Trocknung des Vlieses mit einer Vliesdurchbelüftung und hoher Durchströmgeschwindigkeit von mehr als 2 bis 4 m/sec bei einer Temperatur bis 120 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bereits vorgetrocknete, wasservernadelte Vlies einer zweiten Trocknungsstufe mit Vliesdurchbelüftung unterworfen und dabei wieder mit einer Temperatur von maximal 120 °C behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß erst das trockene Vlies kurzzeitig, wie z. B. 20 - 30 sec., auf eine Temperatur von etwa 210 °C zum Ausreagieren (curing) erhitzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasservernadelte Vlies vor, nach einer Teiltrocknung auf etwa 30 % Feuchtigkeit oder nach der Endtrocknung mit einem die Faser wasserabweisend machenden Ausrüstungsmittel imprägniert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aus PVA-Fasern bestehende Vlies hintereinander zumindest einmal wechselseitig, also von beiden Seiten wasservernadelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus PVA-Fasern bestehende Vlies beim Wasservernadeln auf einem das Vlies tragenden Band, wie z. B. Siebband oder Trommelbespannung, mit einer freien Oberfläche von 18 - 25 % und/oder 80 - 120 mesh (Drähte/inch) mit einfacher oder mehrschaftiger Bindung abgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernadelung des aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses mit mehreren, vorzugsweise mit vier Düsenbalken hintereinander mit jeweils leicht steigendem Wasserdruck , z. B. mit 50, 80 und 120 bar, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, umseitige Vernadelung des aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses ebenfalls mit mehreren, vorzugsweise vier Düsenbalken hintereinander und mit jeweils wiederum leicht, aber weiter steigendem Wasserdruck, z. B. mit 120, 140 und 160 bar, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Düsenbalken mit reduziertem Wasserdruck z. B. 80 bar beaufschlagt wird, jedoch eine größere Lochdichte aufweist als die vorhergehenden Düsenbalken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, vorzugsweise zweite Seite des zu vernadelnden, aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses vor der zweiten Wasservernadelung mit Pulp oder Papier vom etwa 15 g/m² belegt wird und diese zweite Vernadelung auch zur Verbindung dieser Beschichtung mit dem einseitig bereits vernadelten Vlies vorgesehen ist.