WO1997044512A1 - Verfahren zur herstellung eines vlieses durch hydrodynamisches vernadeln und produkt nach diesem herstellungsverfahren - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines vlieses durch hydrodynamisches vernadeln und produkt nach diesem herstellungsverfahren Download PDF

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Definitions

  • the invention has for its object to develop a method with which
  • Nonwoven fabricated from these PVA fibers can be continuously solidified at a higher speed than in the mechanical process and a product can thereby be produced which is uniformly solidified and is essentially impermeable to liquids.
  • the invention has now found that with some special parameters it is still possible to consolidate a nonwoven product made from this fiber using the hydrodynamic method. So it is z. B. advantageous if the previously moistened non-woven is acted upon on both sides with the water jets and in each case by several water jets in succession, the energy of the jets of the following nozzle bars should always be higher, for. B. from 50 bar to 120 bar on the first side and from 120 bar to 160 bar on the second side. The last needling on each side should take place at about 80 bar and be carried out with a larger number of water jets distributed over the width of the nonwoven in order to achieve a uniformly smooth surface. With these conditions, a nonwoven weight of 40 to 150 g / m 2 can be consolidated. The transport speed of the nonwoven during consolidation is 70 m / min and more. The fleece treatment speed is only dependent on the possible fleece speed. The production speed is adapted to the respective fleece weights, in any case it is lower with higher weights. 7
  • the needled fleece is to be mechanically dewatered immediately before drying, e.g. B. squeeze or suction to achieve a moisture that is not higher than 100% moisture. Then the fleece is to be dried with a drying air that is not heated higher than 120 ° C. It is particularly advantageous if the drying takes place with the ventilation, here in particular with the treatment, on a rotating sieve drum placed inside with suction and the air speed in the fleece is increased by up to 4 m / sec by a high fan speed. Various tests have shown that this method does not damage the PVA fiber. Both during the drying process and during the subsequent hot final treatment, there were no discernible disadvantages like the usual brown spots. Basically, drying is also possible with a belt dryer, where ventilation can also be generated, or with an IR dryer or the like
  • the fleece should also be provided with a water-repellent impregnation such as foam or liquid impregnation, it is advisable to do this after a first Carry out drying to 30% moisture, unless the impregnation is carried out wet in wet. Then after the first drying, the second drying stage should be carried out in the same way as the first at a temperature up to 120 ° C and the fleece should be fully dried. It is also possible to apply the impregnation only after drying. B. up to 5% moisture. After the needled fleece has dried completely, it is no problem if the fleece is still crosslinked at temperatures up to 210 ° C

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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

Verfahren zur Herstellung eines Vlieses durch hydrodynamisches Vernadeln und Produkt nach diesem Herstellungsverfahren
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 Inter¬ national 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 rück¬ standsfrei 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 gewünsch¬ ten 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem das
ORIGINAL UNTERLAGEN 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 gleichmäßig verfestigt und im wesentlichen flüssigkeitsundurchlässig ist.
Es ist bekannt, zur Herstellung eines verfestigten endlosen Vliesproduktes die hydro¬ dynamische Vernadelung zu verwenden. Dabei wird die von einer Vlieslegemaschine wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegte Vliesbahn unmittelbar an¬ schließend 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 teil¬ weise aus PVA (Polyvinylalcohol) - Fasern gebildet ist. Zunächst scheint es unmöglich, dieses Wasservernadelungsverfahren für eine solche Chemiefaser zu verwenden, da die Faser beim Vernadeln mit Wasser in Berührung kommt und deshalb schon jetzt die Gefahr besteht, daß sie sich auflöst. Dies gilt, wenn nicht schon beim Vernadeln, zu¬ mindest beim sich unbedingt anschließenden Trocknen des nassen Vliesproduktes, da eine Trocknung nicht ohne Wärme möglich ist.
Die Erfindung hat nun herausgefunden, daß es mit einigen besonderen Parametern dennoch möglich ist, ein Vliesprodukt aus dieser Faser mittels der hydrodynamischen Methode zu verfestigen. So ist es z. B. vorteilhaft, wenn das vorher befeuchtete Non¬ woven einmal beidseitig mit den Wasserstrahlen beaufschlagt wird und dabei jeweils von mehreren Wasserstrahlen hintereinander, wobei die Energie der Strahlen der fol¬ genden 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 Ver¬ nadelung 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 möglchen Vlieslegeschwindigkeit. Die Produktionsgeschwindigkeit wird auf die jeweilige Vliesgewichte angepaßt, jedenfalls liegt sie bei höheren Gewichten niedriger. 7
- 3 -
Wesentlich sind auch die Trocknungsparameter. Zunächst ist das vernadelte Vlies unmittelbar vor dem Trocknen mechanisch zu entwässern, wie z. B. abzuquetschen oder abzusaugen, um dabei eine Feuchtigkeit zu erzielen, die nicht höher ist als 100 % Feuchtigkeit. Dann ist das Vlies zu trocknen mit einer Trocknungsluft, die nicht höher aufgeheizt ist als 120 °C. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Trocknung mit der Durchbelüftung, hier insbesondere mit der Behandlung 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 Ver¬ suche 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 Vor¬ teil 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. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt ein neues Produkt. Insofern erstreckt sich der Anmeldungsgegenstand auch auf ein aus PVA-Fasern gebildetes Vliesprodukt, das durch eine z. B. beidseitige Wasservernadelung verfestigt und letztlich auch getrock¬ net ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Vliesproduktes durch hydrodynami¬ sches Vernadeln einer von einer Vlieslegemaschine wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegten Vliesbahn und unmittelbar anschließender Be¬ aufschlagung der Vliesoberfläche mit den vernadelnden Wasserstrahlen zur Verfestigung des Vliesproduktes und einer sich anschließenden Trocknung des vernadelten Vlieses, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies zumindest teilweise aus PVA (Polyvinylalcohol) - Fasern gebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus reinen PVA-Fasern gebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus PVA- Fasern bestehende Vlies hintereinander zumindest einmal wechselseitig, also von beiden Seiten wasservernadelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, 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.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernadelung des aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses mit mehreren, vorzugs¬ weise mit vier Düsenbalken hintereinander mit jeweils leicht steigendem Wasser¬ druck , z. B. mit 50, 80 und 120 bar, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 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, durchge¬ führt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Dü¬ senbalken mit reduziertem Wasserdruck z. B. 80 bar beaufschlagt wird, jedoch eine größere Lochdichte aufweist als die vorhergehenden Düsenbalken.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vernadelte aus PVA-Fasern bestehende Vlies vor dem Trocknen teilentwässert, z. B. abgequetscht oder abgesaugt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses bei einer Temperatur bis 120 °C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des aus PVA-Fasern bestehenden Vlieses mit einer Vliesdurchbelüftung und hoher Durchströmgeschwindigkeit von mehr als 2 bis 4 m/sec durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das aus PVA- Fasern bestehende, wasservemadelte Vlies vor, nach einer Teiltrocknung auf etwa 30 % Feuchtigkeit oder nach der Endtrocknung mit einem die Faser wasser¬ abweisend machenden Ausrüstungsmittel imprägniert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das aus PVA-Fasern bestehende, bereits vorgetrocknete, wasservemadelte Vlies einer zweiten Trocknungsstufe unterworfen und dabei wieder mit einer Temperatur von maximal 120 °C behandelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß erst das trockene aus PVA-Fasern bestehende Vlies kurzzeitig, wie z. B. 20 - 30 see, auf eine Temperatur von etwa 210 °C zum Ausreagieren (curing) erhitzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, vorzugsweise zweite Seite des zu vernadelnden, aus PVA-Fasern beste¬ henden 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.
15. Aus zumindest teilweise PVA-Fasern gebildetes Vliesprodukt, das durch eine beidseitige Wasservernadelung verfestigt und anschließend getrocknet ist.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
[beim Internationalen Büro am 27.Juni (27.06.97) eingegangen, ursprüngliche Ansprüche 1-15 durch geänderte Ansprüche
1-11 ersetzt (3 Seiten)]
Verfahren zur Herstellung eines endlosen Vliesproduktes durch hydrodynami¬ sches Vernadeln einer von einer Vlieslegemaschme wie Karde oder zusammen mit einem Kreuzleger vorgelegten Vhesbahn aus zumindest teilweise PVA (Polyvinylalcohol) - Fasern und anschließender Beaufschlagung der Vliesoberflache 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 teilentwassert, z B abgequetscht oder abgesaugt, und die Trocknung des Vlieses mit einer Vhesdurchbeluftung und hoher Durchstromgeschwindigkeit 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, wasservemadelte Vlies einer zweiten Trockπungsstufe mit Vliesdurchbeluftuπg 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 see , auf eine Temperatur von etwa 210 βC zum Ausreagieren (curing) erhitzt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wasservemadelte Vlies vor, nach einer Teiltrocknung auf etwa 30 % Feuchtigkeit oder nach der Endtrocknung mit einem die Faser wasserabweisend machenden Ausrustungsmittel 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 wasservemadelt 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 Oberflache von 18 - 25 % und/oder 80 - 120 mesh (Drahte/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 vorzugs¬ weise mit vier Dusenbalken hintereinander mit jeweils leicht steigendem Wasser¬ druck , 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 Dusenbalken 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 Du¬ senbalken mit reduziertem Wasserdruck z B 80 bar beaufschlagt wird, jedoch eine größere Lochdichte aufweist als die vorhergehenden Dusenbalken
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine, vorzugsweise zweite Seite des zu vernadelnden, aus PVA-Fasern beste¬ henden 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 11. Aus zumindest teilweise PVA-Fasern gebildetes Vliesprodukt, das durch eine beidseitige Wasservernadelung verfestigt und anschließend mit Durchbelüftung getrocknet ist.
Erklärung nach Artikel 19 (1)
Der neue Anspruch 1 geht von einem Stand der Technik nach der EP 0671 496 A1 aus und distanziert sich von diesem durch hier wesentliche Verfahrensschritte nach der Erfindung, nämlich die Schritte aus den ursprünglichen Ansprüchen 8 bis 10. Dieser neue Anspruch 1 ist mit seinem Inhalt neu auch gegenüber den insgesamt genannten Schriften und entwickelt das Behandlungsverfahren in vorteilhafter Weise derart weiter, daß jetzt ein Vlies aus zumindest teilweise PVA-Fasern ohne Schaden für die Faser naß und zum Trocknen auch heiß behandelt werden kann, und zwar schnell und kontinuierlich.
Die weiteren Ansprüche bilden den Gegenstand des ersten Anspruchs vorteilhaft weiter aus.
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