EP1611286B1 - Herstellungsverfahren für absorbierendes faserprodukt und absorbierendes faserprodukt - Google Patents

Herstellungsverfahren für absorbierendes faserprodukt und absorbierendes faserprodukt Download PDF

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EP1611286B1
EP1611286B1 EP04718616A EP04718616A EP1611286B1 EP 1611286 B1 EP1611286 B1 EP 1611286B1 EP 04718616 A EP04718616 A EP 04718616A EP 04718616 A EP04718616 A EP 04718616A EP 1611286 B1 EP1611286 B1 EP 1611286B1
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EP
European Patent Office
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fluid medium
fibers
fibres
fiber
production method
Prior art date
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EP04718616A
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English (en)
French (fr)
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EP1611286A1 (de
Inventor
Kilian Saueressig
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Saueressig GmbH and Co KG
Original Assignee
Saueressig GmbH and Co KG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1611286B1 publication Critical patent/EP1611286B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing method for an absorbent fibrous product, wherein an initial fibrous product is provided with fibers that are statistically spaced apart from one another at a distance and that contact each other at points of contact.
  • Fiber products such as hygiene products or so-called non-wovens, such as paper for kitchen rolls, toilet paper and tissues, etc., are characterized by their high absorption capacity. The absorbency of a fiber product determines its quality and value. Most predominantly used fiber types are e.g. Fibers of wood pulp.
  • the absorbency of a fiber product is determined essentially by the free volume in such a fiber product. It depends mainly on the arrangement of the fibers to each other, which statistically on the one hand with a distance from each other are spaced and touch each other in points of contact. The spaces between the fibers can be used to hold liquids of all kinds. In addition, the receptivity of the fiber itself also plays a role.
  • a fibrous product is formed from a conglomeration of fibers which by their nature are contiguous and the conglomerate, e.g. as paper, stick together.
  • the fibers are statistically, on the one hand with a distance from each other in front of each other and touch each other at points of contact.
  • EP 0 671 504 A1 relates to a process for the production of foamed material from waste paper and the like, which is heat treated as a liquid, preferably aqueous slurry by exposing the slurry to microwave radiation so that the pulp is inflated by the resulting vapor and into a porous slurry Condition is shifted.
  • EP 0 989 231 A2 relates to a method of moisture profiling of a fibrous web to be dried which makes use of the fact that water absorbs radio frequency and / or microwave more strongly than the dry paper, i. their fibers.
  • the object of the invention is to provide a manufacturing method for an absorbent fibrous product in which the absorbency of the absorbent fibrous product is improved compared with the initial absorbency of the fibrous product.
  • microwave radiation with a power density between 10 3 W / mm 2 and 10 6 W / mm 2 is used.
  • the invention is based on the consideration that an initial absorption capacity of a starting fiber product is limited in the context of a conventional manufacturing process by the usual mechanical influences on the starting fiber product in the context of the usual manufacturing process.
  • the invention has recognized that this initial absorption capacity is determined mainly by the statistical distance of the fibers from each other in the starting fiber product.
  • the considerations of the invention mean that by increasing the distance of the fibers to each other and the initial absorption capacity is significantly improved.
  • the fiber is wetted on the surface by the fluid medium.
  • the invention has recognized that using a fluid medium on the surface of the fiber and massive radiation in any case unwanted influence on the fiber itself is largely avoided.
  • the concept of the invention therefore provides that, after at least partial wetting of the fibers, the radiation predominantly acts on the fluid medium, namely by the radiation evaporating the fluid medium abruptly. According to the concept of the invention, this results in a sufficiently rapid evaporation of the fluid medium to act on the fibers such strong evaporation pressure, or partial pressure, that this has a kinematic effect on the fibers.
  • Main effect is that the distance between the fibers is increased. That is, the actually statistical distance between the individual fibers is increased on average.
  • the fluid medium as it evaporates expands on the accumulation of fibers in the fiber product. This leads, so to speak, to a surface enlargement of the fiber product on a microscopic scale, by increasing the statistical distance between the fibers on average.
  • the fluid medium initially wets the fibers on the surface, avoiding uncontrolled penetration by diffusion of the fluid medium into the fiber as such. An unwanted influence on the fiber itself is thus completely avoided.
  • the very substantial effect of the proposed concept is therefore based on the fact that the fluid medium is introduced between the fibers and evaporated in the spaces between the fibers. Accordingly, the forces of evaporation pressure act quite substantially between the fibers, thereby increasing the distance between the fibers relative to one another.
  • the fiber can be wetted only superficially and a near-surface penetration of the fluid medium into the fiber can be avoided.
  • an influencing of the fiber itself may at most be effected within the framework of a controlled action in which a diffusion of the fluid medium into the fiber is controlled in a controlled manner and is permitted to a limited extent depending on the application. Both variants can be realized as required using suitable fluid media, with suitable surface tensions and / or volatilities and / or viscosities and / or diffusion times when wetting a specific fiber, and are described in detail below.
  • the proposed concept has considerable advantages in the production of the fiber product itself.
  • the conventional production can be considerably simplified, firstly without regard to the structure of the fiber product, since a widening of the above-described Fiber product within the proposed manufacturing process subsequently takes place.
  • the fibrous product according to the proposed manufacturing process has a softer, loosened surface compared to conventional fiber products.
  • the starting fiber product with the fluid medium in the form of vapor vaporized and / or is vaporized.
  • the starting fiber product may be wetted and / or wetted with the fluid medium in the form of an emulsion.
  • the kinematic effect on the fibers in the fiber product leads to a densification of the fibers at the points of contact.
  • This effect occurs when the distance between the fibers is increased by the fibers moving away from one another and, as a result, densification occurs at the statistically present contact and / or nodal points.
  • the densification at the points of contact and / or node provides a smaller surface area in relation to the volume. Consequently, in a liquid to be absorbed at these locations, the liquid is absorbed less quickly than at other locations.
  • This effect has a positive effect on the wet tensile strength of the starting fiber product treated according to the proposed production process.
  • the fibers are irradiated within a short exposure time with microwave radiation in the rather high-energy range with high power density.
  • microwave radiation having a wavelength between 1000 nm and 1000 ⁇ m, microwave radiation of higher energy, ie shorter wavelength, being preferred.
  • the microwave radiation it is convenient for the microwave radiation to choose a wavelength which is less well absorbed by the fibers than by the fluid medium. In this way, in any case unwanted thermal damage is excluded in a fiber of the starting fiber product, since the radiation acts practically only on the fluid medium. In the proposed concept, therefore, the radiation does not act directly on the fiber itself, but only indirectly via the kinematic effect of the fluid medium evaporating with a high evaporation pressure.
  • the exposure time during irradiation should be as low as possible. On an industrial scale, an exposure time ranges between 1 ⁇ s and 1000 ms. It is initially assumed that a continuous microwave radiation. Especially advantageous is a pulsed microwave radiation whose pulse lengths can also be in the range of ns or less. In particular, particularly high power densities can be achieved with pulsed microwave radiation. It has been shown that power densities, whether when pulsed or continuous microwave radiation or other radiation, between 10 3 W / mm 2 and 10 6 W / mm 2 are suitable for achieving the above-mentioned kinematic effect in a starting fiber product. These power densities are orders of magnitude higher than those of conventional microwave sources, the latter being between 10 and 100 W / mm 2 .
  • a particularly preferred embodiment of the proposed manufacturing method provides in a further method step that the time between the wetting of the fibers, by treatment of the starting fiber product, with the fluid medium on the one hand and the sudden evaporation of the fluid medium, under the influence of radiation, on the other hand, is targeted. This controls the extent of diffusion of the fluid medium between and / or, if desired, into the fibers.
  • a targeted influencing of the fiber structure can be achieved without this fiber being unintentionally thermally damaged or destroyed.
  • the fluid medium may also be allowed to diffuse into the fibers. Since this process is determined by known time scales, it is possible to set in a targeted manner how large a proportion of the amount of the fluid (vaporization) medium is on the fiber or in the fiber. Thus, it can be ensured over the said period of time that the fibers are wetted exclusively on their surface, so the fluid medium so attaches only to the surface of the fiber and the spaces between fills the fibers.
  • a longer period of time can be chosen so that a more or less large proportion of the fluid medium is introduced into the fiber, so that in a subsequent abrupt evaporation of the fluid medium, a fiber in a controlled and targeted manner in its structure is affected.
  • the evaporation pressure generated by the evaporation of the fluid medium can thus generate cracks in the fiber. Such cracks are then available as changes in the fiber structure in the fiber product for additional moisture or fluid pickup.
  • the period of time is kept so controlled controlled low that a collapse or a complete destruction of the fiber is avoided in any case. In this type of development of the proposed manufacturing method, furthermore, the disadvantages of a thermal influence on the fiber structure are avoided.
  • the starting fiber product with a fluid fixing medium to treat.
  • This fixing medium can likewise be introduced into the loosened fiber structure by means of wetting / through-wetting or through / through vapor deposition, which then leads to stabilization and fixation of the loosened-up structure.
  • the invention relates to a hygiene fiber product, in particular one of the group consisting of kitchen roll paper, toilet paper, tissue.
  • an initial fibrous product is provided with fibers that are statistically spaced apart, at a distance, and that contact each other at the points of contact.
  • the starting fiber product is treated with a fluid medium so that the fibers are wetted at least partially, and the fluid medium under the influence of radiation such a sudden evaporation that generated by the evaporating fluid medium evaporation pressure on the fibers kinematic effect, which increases the distance between the fibers.
  • an unwanted, especially thermal damage to the fiber is excluded.
  • influencing the fiber structure as such is completely avoided, or allowed only in a controlled manner.
  • the proposed concept leads to a broadening of the fiber product on a microscopic scale by increasing the distance between the fibers.
  • the fiber structure as such can be controlled and selectively influenced by controlling the period between wetting of the fiber and the evaporation of the fluid medium.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein absorbierendes Faserprodukt, bei dem ein Ausgangs-Faserprodukt bereitgestellt wird, mit Fasern, die statistisch zum einen mit einem Abstand beabstandet voneinander vorliegen und die sich zum anderen in Berührungspunkten berühren.
  • Faserprodukte wie Hygieneprodukte oder sogenannten Non-Wovens, wie zum Beispiel Papier für Küchenrollen, Toilettenpapier und Tissues etc., zeichnen sich durch ihre hohe Absorptionsfähigkeit aus. Die Absorptionsfähigkeit eines Faserproduktes bestimmt dessen Qualität und Wert. Ganz überwiegend eingesetzte Faserarten sind z.B. Fasern aus Holzzellstoffen.
  • Die Absorptionsfähigkeit eines Faserproduktes wird dabei im wesentlichen durch das freie Volumen in einem solchen Faserprodukt bestimmt. Dabei kommt es hauptsächlich auf die Anordnung der Fasern zueinander an, die statistisch zum einen mit einem Abstand voneinander beabstandet vorliegen und sich zum anderen in Berührungspunkten berühren. Die Zwischenräume zwischen den Fasern können zur Aufnahme von Flüssigkeiten aller Art dienen. Daneben spleit auch die Aufnahmefähigeit der Faser selbst eine Rolle.
  • Zur Herstellung von absorbierenden Faserprodukten bekannte Verfahren begnügen sich mit der Herstellung eines Faserproduktes, dessen Absorptionsvermögen durch die genannte Anordnung der Fasern sowie durch die Eigenschaft der Fasern selbst im Herstellungsprozeß bestimmt ist. Hinsichtlich Faserprodukte sind bislang keinerlei Maßnahmen bekannt, die außerdem die Absorptionsfähigeit solcher Faserprodukte erhöhen könnten und dabei auf die spezifischen Eigenschaften von Faserprodukten Rücksicht nehmen.
  • Ganz allgemein ist aus der DE 196 39 491 C2 bekannt, die Oberfläche von Partikeln, wie Granulate oder Pulver, z.B. Betonstücke, dadurch zu vergrößern, daß die zumindest in begrenztem Umfang Flüssigkeiten absorbierenden Partikel einer Flüssigkeit oder einer diese enthaltenden feuchten Atmosphäre ausgesetzt werden, bis die Flüssigkeit zumindest in die oberflächennahen Bereiche der Partikel, vorzugsweise bis zum Kern derselben, penetriert ist. Danach werden die flüssigkeitshaltenden Partikel mit Mikrowellen bis zum schlagartigen Verdampfen der penetrierten Flüssigkeit und Aufsprengen der Struktur der Partikel bestrahlt. Dieses Verfahren findet Anwendung auf weitgehend harte Partikelstrukturen und erhält als Ergebnis zersprengte Partikel, da die Flüssigkeit innerhalb der Partikel verdampft wird.
  • Im Unterschied zu lose aneinander liegenden Partikeln ist ein Faserprodukt jedoch aus einem Konglomerat von Fasern gebildet, die aufgrund ihrer Beschaffenheit zusammenhängend und das Konglomerat, z.B. als Papier, zusammenhalten. Die Fasern liegen statistisch, zum einen mit einem Abstand beabstandet voneinander vor und berühren sich zum anderen in Berührungspunkten.
  • Eine Umsetzung des genannten Verfahrens bei Faserprodukten obiger Art würde das Faserprodukt unbrauchbar machen und hätte zumindest ganz fatale Nachteile, da die Faserstruktur und das Konglomerat unkontrolliert zerstört bzw, zersprengt würde. Desweiteren würde die intensive Strahlung die im Faserprodukt verwendete Faser selbst thermisch angreifen und zu einer thermischen Schädigung des Fasermaterials führen, was nur vordergründig zu einer Erhöhung einer Flüssigkeitsaufnahme zu führen scheint. Durch die nachhaltige Schädigung der Faser würde aber das Faserprodukt rau werden, und in nassem Zustand leicht zerfallen, was das Faserprodukt weniger aufnahmefähig und praktisch unbrauchbar macht. Bislang sind keine Herstellungsverfahren bekannt, bei denen versucht wird, die Absorptionsfähigkeit von Faserprodukten nach ihrer Herstellung als solche vorteilhaft zu beeinflussen. Wünschenswert wäre ein Herstellungsverfahren, das eine ungewollte thermische Schädigung des Fasermaterials weitgehend vermeidet und dennoch in der Lage ist, die Flüssigkeitsaufnahme eines absorbierenden Faserproduktes erheblich zu verbessern.
  • Die EP 0 671 504 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geschäumtem Material aus Altpapier und dergleichen, das als flüssiger, vorzugsweise wäßriger Brei wärmebehandelt wird, indem der Brei einer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, so daß der Papierbrei durch den entstehenden Dampf aufgebläht und in einen porösen Zustand versetzt wird.
  • Die EP 0 989 231 A2 betrifft ein Verfahren zur Feuchteprofilierung einer zu trocknenden Faserstoffbahn, bei dem ausgenutzt wird, daß Wasser Hochfrequenz-und/oder Mikrowellen stärker absorbiert als das trockene Papier, d.h. deren Fasern.
  • An dieser Stelle setzt die Erfindung, deren Aufgabe es ist, ein Herstellungsverfahren für ein absorbierendes Faserprodukt anzugeben, bei dem eine Absorptionsfähigkeit des absorbierenden Faserproduktes im Vergleich zu der Ausgangs-Absorptionsfähigkeit des Ausgangs-Faserproduktes verbessert ist.
  • Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nach dem Herstellungsverfahren hergestelltes absorbierendes Faserprodukt anzugeben.
  • Betreffend das Herstellungsverfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung gemäß dem Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß
    • das Ausgangs-Faserprodukt mit einem fluiden Medium derart behandelt wird, daß die Fasern wenigstens teilweise benetzt werden, und
    • das fluide Medium unter Einfluß von Strahlung zwischen den Fasern derart schlagartig verdampft wird, daß ein durch das verdampfende fluide Medium erzeugter Verdampfungsdruck auf die Fasern eine kinematische Wirkung hat, die den Abstand zwischen den Fasern erhöht.
  • Dabei wird Mikrowellenstrahlung mit einer Leistungsdichte zwischen 103W/mm2 und 106W/mm2 verwendet.
    Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine Ausgangs-Absorptionsfähigkeit eines Ausgangs-Faserproduktes im Rahmen eines üblichen Herstellungsprozesses durch die üblichen mechanischen Einflüsse auf das Ausgangs-Faserprodukt im Rahmen des üblichen Herstellungsprozesses begrenzt ist. Die Erfindung hat erkannt, daß sich diese Ausgangs-Absorptionsfähigkeit ganz hauptsächlich durch den statistischen Abstand der Fasern zueinander in dem Ausgangs-Faserprodukt bestimmt. Die Überlegungen der Erfindung führen dazu, daß durch eine Erhöhung des Abstandes der Fasern zueinander auch die Ausgangs-Absorptionsfähigkeit erheblich verbessert wird. Dazu wird die Faser oberflächlich durch das fluide Medium benetzt. Eine schädigende thermische Einwirkung der Strahung auf die Faser selbst wird vermieden, was erhebliche Nachteile hinsichtlich der Festigkeit des Ausgangs-Faserproduktes mit sich gebracht hätte. Dem gegenüber hat die Erfindung erkannt, daß unter Einsatz eines fluiden Mediums auf der Oberfläche der Faser und massiver Strahlung ein jedenfalls ungewollter Einfluß auf die Faser selbst weitgehend vermieden wird. Das Konzept der Erfindung sieht deshalb vor, daß nach wenigstens teilweiser Benetzung der Fasern die Strahlung ganz überwiegend auf das fluide Medium wirkt und zwar indem die Strahlung das fluide Medium schlagartig verdampft. Gemäß dem Konzept der Erfindung führt dies bei einer ausreichend schnellen Verdampfung des fluiden Mediums zu einem auf die Fasern wirkenden derart starken Verdampfungsdruck, oder auch Partialdruck, daß dies eine kinematische Wirkung auf die Fasern hat. Hauptwirkung ist dabei, daß der Abstand zwischen den Fasern erhöht wird. Das heißt, der im eigentlich statistische Abstand zwischen den einzelnen Fasern wird im Mittel erhöht.
  • Mit anderen Worten, gemäß dem Konzept der Erfindung wirkt das fluide Medium bei seiner Verdampfung aufweitend auf die Ansammlung von Fasern im Faserprodukt. Dies führt sozusagen zu einer Oberflächenvergößerung des Faserproduktes auf mikroskopischer Skala, indem der statistische Abstand zwischen den Fasern im Mittel erhöht wird. Das fluide Medium benetzt also zunächst die Fasern oberflächlich, wobei ein unkontrolliertes Eindringen durch Diffusion des fluiden Mediums in die Faser als solche vermieden wird. Eine ungewollte Beeinflußung der Faser selbst wird also gänzlich vermieden.
  • Die ganz wesentliche Wirkung des vorgeschlagenen Konzepts beruht also darauf, daß das fluide Medium zwischen die Fasern eingebracht und in den Zwischenräumen zwischen den Fasern verdampft wird. Dementsprechend wirken die Kräfte des Verdampfungsdrucks ganz wesentlich zwischen den Fasern und erhöhen dadurch den Abstand zwischen den Fasern relativ zueinander. In einer ersten weiterbildenden Variante der Erfindung kann die Faser ausschließlich oberflächlich benetzt werden und auch ein oberflächennahes Penetrieren des fluiden Mediums in die Faser vermieden werden. Zusätzlich kann in einer zweiten weiterbildenden Variante der Erfindung eine Beeinflußung der Faser selbst allenfalls im Rahmen einer kontrolliert gesteuerten Maßnahme erfolgen, bei der eine Diffusion des fluiden Mediums in die Faser kontrolliert gesteuert wird und je nach Anwendung begrenzt zugelassen wird. Beide Varianten lassen sich unter Nutzung geeigneter fluider Medien, mit geeigneten Oberflächenspannungen und/oder Flüchtigkeiten und/oder Viskositäten und/oder Diffusionszeiten bei Benetzung einer bestimmten Faser, je nach Bedarf realisieren und sind weiter unten im Einzelnen beschrieben.
  • Das vorgeschlagene Konzept hat erhebliche Vorteile bei der Herstellung des Faserproduktes selbst. Die herkömmliche Herstellung kann erheblich vereinfacht werden, zunächst ohne Rücksicht auf die Struktur des Faserproduktes, da eine oben beschriebene Aufweitung des Faserproduktes im Rahmen des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens nachträglich erfolgt. Des weiteren bestehen erhebliche Vorteile hinsichtlich des Faserproduktes selbst, welche insbesondere bei Hygienefaserprodukten wie Küchenrollen-Papier, Toilettenpapier oder Tissues zum Tragen kommen. So wird bei gleicher Flüssigkeitsaufnahme des Faserproduktes nach dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren weniger Fasermaterial benötigt als bei herkömmlichen Faserprodukten, was ein ökologischer und ökonomischer Vorteil ist. Des weiteren hat das Faserprodukt gemäß dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren im Vergleich zu herkömmlichen Faserprodukten eine weichere, da aufgelockerte Oberfläche.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das fluide Medium in das Ausgangs-Faserprodukt einzubringen, und/oder den Verdampfungsprozeß effektiver zu gestalten. Des weiteren wird das Herstellungsverfahren weitergebildet.
  • Hinsichtlich der Behandlung des Ausgangs-Faserproduktes mit dem fluiden Medium erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß das Ausgangs-Faserprodukt mit dem fluiden Medium in Form von Dampf bedampft und/oder durchdampft wird. Das heißt zum Teil kann es ausreichend sein, das Ausgangs-Faserprodukt lediglich zu bedampfen, dadurch kann je nach Anwendung bereits eine teilweise Benetzung der Oberfläche der Faser erreicht werden. Soweit es der Bedarf erfordert, ist es auch angebracht, das Ausgangs-Faserprodukt intensiv zu durchdampfen.
  • Zusätzlich oder alternativ kann das Ausgangs-Faserprodukt mit dem fluiden Medium in Form einer Emulsion benetzt und/oder durchnetzt werden.
  • Je nach Bedarf erweist es sich in beiden vorerwähnten Fällen als besonders vorteilhaft, wenn die Fasern homogen mit dem fluiden Medium benetzt werden. Insbesondere dazu ist es angebracht, das Ausgangs-Faserprodukt intensiv zu durchdampfen oder zu durchnetzen.
  • Es hat sich gezeigt, daß bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die kinematische Wirkung auf die Fasern im Faserprodukt zu einer Verdichtung der Fasern an den Berührungspunkten führt. Dieser Effekt stellt sich dann ein, wenn durch die sich voneinander weg bewegenden Fasern der Abstand zwischen den Fasern erhöht wird und als Folge davon bei den statistisch vorhandenen Berührungs- und/oder Knotenpunkten eine Verdichtung erfolgt. Die Verdichtung an den Berührungs- und/oder Knotenpunkten sorgt für eine geringere Oberfläche im Verhältnis zum Volumen. Folglich wird bei einer zu absorbierenden Flüssigkeit an diesen Stellen die Flüssigkeit weniger schnell aufgenommen als an anderen Stellen. Dieser Effekt wirkt sich positiv auf die Naßreißfestigkeit des gemäß dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren behandelten Ausgangs-Faserproduktes aus.
  • Hinsichtlich der schlagartigen Verdampfung des fluiden Mediums im darauffolgenden Verfahrensschritt erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das fluide Medium unter Einfluß von Mikrowellenstrahlung schlagartig verdampft wird. Vorzugsweise werden die Fasern, um die Leistungsdichte möglichst hoch zu gestalten, innerhalb einer kurzen Expositionszeit mit Mikrowellenstrahlung im eher hochenergetischen Bereich mit hoher Leistungsdichte bestrahlt. So ist es besonders zweckmäßig, Mikrowellenstrahlung einer Wellenlänge zwischen 1000 nm und 1000 µm zu wählen, wobei eine Mikrowellenstrahlung höherer Energie, also kürzerer Wellenlänge, zu bevorzugen ist. In jedem Fall ist es zweckmäßig für die Mikrowellenstrahlung eine Wellenlänge zu wählen, die von den Fasern schlechter absorbiert wird als von dem fluiden Medium. Auf diese Weise werden jedenfalls ungewollte thermische Schädigungen bei einer Faser des Ausgangs-Faserproduktes ausgeschlossen, da die Strahlung praktisch nur auf das fluide Medium wirkt. Die Strahlung wirkt bei dem vorgeschlagenenen Konzept also nicht direkt auf die Faser selbst, sondern lediglich indirekt über die kinematische Wirkung des mit hohem Verdampfungsdruck verdampfenden fluiden Mediums.
  • Die Expositionszeit bei der Bestrahlung sollte möglichst gering sein. Im industriellen Maßstab reicht eine Expositionszeit zwischen 1 µs und 1000 ms. Dabei wird zunächst von einer kontinuierlichen Mikrowellenstrahlung ausgegangen. Als besonders vorteilhaft erweist sich vor allem auch eine gepulste Mikrowellenstrahlung, deren Pulslängen auch im Bereich von ns oder darunter liegen kann. Insbesondere lassen sich mit einer gepulsten Mikrowellenstrahlung besonders hohe Leistungsdichten erreichen. Es hat sich gezeigt, daß Leistungsdichten, ob nun bei gepulster oder kontinuierlicher Mikrowellenstrahlung oder sonstiger Strahlung, zwischen 103 W/mm2 und 106 W/mm2 zur Erreichung des obengenannten kinematischen Effektes bei einem Ausgangs-Faserprodukt geeignet sind. Diese Leistungsdichten liegen um Größenordungen über denen herkömmlicher Mikrowellenquellen, welche letztere zwischen 10 und 100 W/mm2 liegen. Der Größenordnungsunterschied führt praktisch zu einer explosionsartigen Verdampfung des fluiden Mediums innerhalb dem Ausgangs-Faserprodukt, was zu der erwähnten kinematischen Wirkung auf die Fasern führt. Eine derart hohe Leistungsdichte läßt sich vor allem durch eine leistungsstarke Strahlungsquelle und durch eine entsprechend starke Fokussierung der Strahlung erreichen. Diese Prinzipien gelten grundsätzlich für jede Art der eingesetzten Strahlung. Mikrowellenstrahlung eignet sich besonders, da dabei die Absorption in dem zweckmäßigerweise wässrigen oder dampfförmigen fluiden Medium hoch ist, während sie bei üblichen Fasern im Vergleich um Größenordnungen geringer ist.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens sieht in einem weiteren Verfahrensschritt vor, daß die Zeitspanne zwischen der Benetzung der Fasern, durch Behandlung des Ausgangs-Faserproduktes, mit dem fluiden Medium einerseits und der schlagartigen Verdampfung des fluiden Mediums, unter Einfluß der Strahlung, andererseits, gezielt eingestellt wird. Dadurch wird das Ausmaß einer Diffusion des fluiden Mediums zwischen und/oder, wenn erwünscht, in die Fasern hinein gesteuert. Je nach Art der Bedampfung und der Art des Bedampfungsmediums kann nämlich gemäß dieser Weiterbildung, zusätzlich zur kinematischen Wirkung zwischen den Fasern, eine gezielte Beeinflussung der Faserstruktur erreicht werden, ohne daß diese Faser ungewollt thermisch geschädigt oder zerstört wird. Im Unterschied zu bekannten Verfahren, die ein Zersprengen von Partikeln vorsehen wird außderdem bei der hier vorgeschlagenen Weiterbildung, je nachdem welche Oberflächenenergie das fluide Medium/Bedampfüngsmedium aufweist, dasselbe dazu neigen, sich ausschließlich auf der Faser anzulagem, diese also nur oberflächlich zu benetzen, ohne sie zu pentrieren. Wenn erwünscht kann dem fluiden Medium auch erlaubt werden in die Fasern hineinzudifundieren. Da dieser Prozeß durch bekannte Zeitskalen bestimmt ist, läßt sich gezielt einstellen, wie groß ein Anteil der Menge des fluiden (Bedampfung-) Mediums ist, der sich auf der Faser bzw. in der Faser befindet. Somit läßt sich über die genannte Zeitspanne sicherstellen, daß die Fasern ausschließlich auf ihrer Oberfläche benetzt werden, sich das fluide Medium also nur auf der Oberfläche der Faser anlagert und die Zwischenräume zwischen den Fasern füllt. Wenn erwünscht kann eine längere Zeitspanne so gewählt werden, daß ein mehr oder weniger großer Anteil des fluiden Mediums in die Faser eingedringt, so daß bei einer anschließenden schlagartigen Verdampfung des fluiden Mediums eine Faser in kontrollierter und gezielter Weise in ihrer Struktur beeinflußt wird. Der über die Verdampfung des fluiden Mediums erzeugte Verdampfungsdruck kann somit in der Faser Risse erzeugen. Solche Risse stehen dann als Veränderungen in der Faserstruktur in dem Faserprodukt für eine zusätzliche Feuchtigkeits- oder Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung. Die Zeitspanne wird allerdings auch derart kontrolliert gering gehalten, daß ein Zersprengen oder ein komplettes Zerstören der Faser in jedem Fall vermieden wird. Bei dieser Art der Weiterbildung des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens werden desweiteren die Nachteile einer thermischen Beeinflussung der Faserstruktur vermieden.
  • Für eine Stabilisierung der Faserstruktur läßt sich insbesondere in dem Fall, daß gemäß der oben erwähnten Weiterbildung des Verfahrens ein zusätzlicher Eingriff in die Faserstruktur vorgenommen wird, noch in einem weiteren Verfahrensschritt, nach der Verdampfung des fluiden Mediums, das Ausgangs-Faserprodukt mit einem fluiden Fixiermedium behandeln. Dieses Fixiermedium kann gleichermaßen durch Be-/Durchnetzen oder Be-/Durchdampfen in die aufgelockerte Faserstruktur eingebracht werden, was dann zur Stabilisierung und Fixierung der aufgelockerten Struktur führt.
  • Die Erfindung führt hinsichtlich der Aufgabe betreffend das absorbierende Faserprodukt auf ein Hygienefaserprodukt, insbesondere eines aus der Gruppe bestehend aus Küchenrollen-Papier, Toilettenpapier, Tissue.
  • Zusammenfassend wird ein Herstellungsverfahren für ein absorbierendes Faserprodukt vorgeschlagen, bei dem ein Ausgangs-Faserprodukt mit Fasern bereitgestellt wird, die statistisch zum einen mit einem Abstand beabstandet voneinander vorliegen und die sich zum anderen in den Berührungspunkten berühren. Dabei wird erfindungsgemäß das Ausgangsfaserprodukt mit einem fluiden Medium derart behandelt, daß die Fasern wenigstens teilweise benetzt werden, und das fluide Medium unter Einfluß von Strahlung derart schlagartig verdampft, daß ein durch das verdampfende fluide Medium erzeugter Verdampfungsdruck auf die Fasern eine kinematische Wirkung hat, die den Abstand zwischen den Fasern erhöht. Dabei wird eine ungewollte, insbesondere thermische Schädigung der Faser ausgeschlossen. Desweiteren wird eine Beeinflussung der Faserstruktur als solche gänzlich vermieden, oder nur in kontrollierter Weise zugelassen. Dadurch wird eine unkontrollierte Zerstörung der Faserstruktur und eine nachteilige Beeinflussung des Faserproduktes selbst, zum Beispiel hinsichtlich der Naßreißfestigkeit vermieden. Statt dessen führt das vorgeschlagene Konzept zu einer Aufweitung des Faserproduktes auf mikroskopischer Skala durch Erhöhung des Abstandes zwischen den Fasern. In einer Weiterbildung kann bei Bedarf auch die Faserstruktur als solche kontrolliert und gezielt beeinflußt werden, durch Steuerung der Zeitspanne zwischen Benetzung der Faser und der Verdampfung des fluiden Mediums.

Claims (9)

  1. Herstellungsverfahren für ein absorbierendes Faserprodukt, bei dem
    - ein Ausgangs-Faserprodukt bereitgestellt wird, mit Fasern, die statistisch zum einen mit einem Abstand voneinander beabstandet vorliegen und die sich zum anderen in Berührungspunkten berühren, und
    - das Ausgangs-Faserprodukt mit einem fluiden Medium derart behandelt wird, daß die Fasern wenigstens teilweise benetzt werden, wobei das fluide Medium unter Einfluß von Strahlung schlagartig zwischen den Fasern verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit einer Leistungsdichte zwischen 103W/mm2 und 106W/mm2 auf das Faserprodukt aufgegeben wird, so daß ein durch das verdampfende fluide Medium erzeugter Verdampfungsdruck auf die Fasern eine kinematische Wirkung hat, die den Abstand zwischen den Fasern erhöht.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Faserprodukt mit dem fluiden Medium in Form von Dampf bedampft und/oder durchdampft wird.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Faserprodukt mit dem fluiden Medium in Form einer Emulsion benetzt und/oder durchnetzt wird.
  4. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Fasern homogen benetzt werden.
  5. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Wirkung auf die Fasern zu einer Verdichtung der Fasern an den Berührungspunkten führt.
  6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung Mikrowellen-Strahlung ist, die eine Wellenlänge zwischen 1000nm und 1000µm hat.
  7. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expositionszeit zwischen 1µs und 1000ms liegt.
  8. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    in einem weiteren Verfahrensschritt die Zeitspanne zwischen der Benetzung der Fasern mit dem fluiden Medium einerseits,
    und
    der schlagartigen Verdampfung des fluiden Medium andererseits,
    gezielt eingestellt wird, um das Ausmaß einer Diffusion des fluiden Mediums zwischen und/oder in die Fasern hinein zu steuern.
  9. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in noch einem weiteren Verfahrensschritt nach der schlagartigen Verdampfung des fluiden Mediums das Ausgangs-Faserprodukt mit einem fluiden Fixiermedium behandelt wird.
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