WO2001053589A1 - Verfahren und vorrichtung zur verfestigung eines nach dem luftlegeverfahren hergestellten vlieses - Google Patents

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    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/04—Needling machines with water jets

Definitions

  • a consolidation of this type does not result in a fleece that fulfills the conditions in practice.
  • the individual layers have no cohesion, the fleece components delaminate, they are felt.
  • the fleece surfaces are susceptible to wear
  • thermoly activatable staple fibers solely from hot-melt adhesive fibers such as, in particular, bicomponent fibers and and other fibers, such as homopolymer fibers, and the three-layer fleece for Consolidation, that is to say also for the intimate connection of the layers to be subjected to hydrodynamic needling
  • This type of fleece composition of the cover layers guarantees a pilling- and lintmg-free surface, which is nonetheless permeable to liquids and can also cover a stronger absorbent pulp layer.
  • the two outer layers of the fleece of this type are intensively strengthened by the water needling and are also connected to the pulp layer, which means the dreaded lamination of the fiber types hindered after consolidation
  • both layers should preferably be treated with water needling, ie needling the KorPDOSitviies on both sides
  • the hot melt adhesive fibers should be treated with heat for further bonding.
  • the heat continues to influence the required surface quality of the fleece.
  • the bicomponent fiber is of particular advantage because it is retained as the actual fiber during heat treatment, while the other hot melt adhesive fibers can melt and shrink , which is disadvantageous for the formation of the resistant surface.
  • the heat treatment can be carried out in a variety of ways, it is essential that the fibers are well bonded to the surface and across the cover
  • FIG. 1 shows a side view of a contour plant for the production and consolidation of a fleece laid dry using the air-lay method
  • FIG. 2 shows a plant Similar to that of Figure 1 without thermal bonding after
  • the fleece is to be formed from staple fibers and pulp.
  • the staple fibers must be cut so short that they can be laid using the air-lay method with devices according to, for example, EP-A-0 032 772, that is to say they have a length from 4 - 8 - maximum 10 mm long
  • the molding head 1 is then for the To charge the basic nonwoven layer with the staple fibers
  • the staple fibers are those that are to be glued under the influence of heat.
  • bicomponent fibers that have the advantage that they do not shrink under the action of heat, but remain as fibers.
  • the pulp layer with the molding head 2 if necessary with a further molding head not shown, a thicker pulp layer, and then the top cover layer of the staple fibers are stacked on top of each other
  • the fleece 4 is first pre-consolidated by means of heat in the device 5. This can be done by means of hot air (ventilation), but also with exposure to infrared rays or with calendering. This measure of pre-consolidation has the advantage of better surface sealing of the outer layers, which can prevent a greater loss of pulp during the subsequent needling. In the system according to FIG. 2, this pre-consolidation under heat is dispensed with. Depending on the fiber and other conditions, pre-consolidation can also be dispensed with
  • the composite nonwoven 4 is subjected to the hydrodynamic needling. Since this is a nonwoven with a cover layer on both sides, it is expedient to carry out the consolidation with the water jets from both sides. That is why the needling device is shown in the figures with two drums 6 and 7, which is only supposed to indicate that the fleece should be transported in a meandering shape around the drums for double-sided exposure to water jets. This water jet hardening affects not only the surface of the coposites, but also the deeper cohesion of the layers, so that later delamination of the individual fleece layers no longer occurs
  • the fleece After the composite fleece has solidified and the layers have been joined together by means of the water jets, the fleece is to be dried.
  • a through-air dryer 8 such as a sieve drum dryer, is advantageously advantageous
  • the fleece can still be calibrated by means of the device 9, as is only shown in the system according to FIG. 2
  • This type of copositv es production is very inexpensive because it can be produced at higher speeds, such as 400 - 500 m / mm.
  • a very absorbent product of 40 - 100 g / m 2 can be produced because a thick pulp layer can be applied
  • the cover layers should be thin in relation to the pulp layer, e.g. 10 g / m 2 , while the pulp layer can be 60 g / m 2 heavy.
  • a combination of thermobonding and water needling means that not only the surface is essentially free of lintmg and pilling, but the fleece is solidified through and through, which makes it difficult to divide the fleece layers

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Abstract

Es ist bekannt, ein Vlies aus mehreren Schichten nach dem air-lay-Verfahren herzustellen und bei Verwendung von Bindefasern thermisch zu verfestigen. Dies gilt auch bei einem Kompositvlies mit einer mittigen Pulpschicht. Diese Art der Verfestigung verhindert nicht die spätere Pillingabnutzung und beeinflusst kaum den inneren Zusammenhalt der Schichten des Koposits. Nach der Erfindung werden die Deckvliese vorzugsweise aus Bikomponentenfasern hergestellt und zur Verfestigung mit der hydrodynamischen Vernadelung beaufschlagt, und damit nicht nur an der Oberfläche verfestigt, sondern die Schichten werden auch untereinander verbunden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verfestigung eines nach dem Luftlegeverfahren hergestellten Vlieses
Aus der WO 97/30223 ist ein air-lay-Verfahren zur Herstellung eines Kompositvlieses bekannt, bei dem mehrere Luftlege-Formkopfe der Art nach der EP 0 032 772 hintereinander angeordnet sind und ein Kompositviies aus Bindefasern, dann Zellulosefasern und wieder Bindefasern herstellen Diese Herstellungsart hat gegenüber der Krempelvhesbildung den Vorteil der hoher erzielbaren Geschwindigkeit Zur Verfestigung dient dann im Anschluss ein Kalander und ein Durchluftungsaggregat, die mit Hitze die Bindefasern aneinander heften sollen
Eine Verfestigung dieser Art lasst kein Vlies entstehen, das die Bedingungen in der Praxis erfüllt Die einzelnen Schichten haben keinen Zusammenhalt, die Vliesbe- standteile delaminieren, sie sphtten sich Außerdem sind die Vliesoberflachen ver- schleißanfallig
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu finden, aus welchen Fasern ein solches Vlies für das air-lay-Verfahren zusammengesetzt und dann wie dieses verfestigt werden sollte, um unter anderem die Delaminierung zu verhindern
Ausgehend von einem Verfahren, bei dem zur Verfestigung eines nach dem Luftlegeverfahren hergestellten Vlieses - bestehend aus zwei äußeren Schichten aus geschnittenen thermisch aktivierbaren Fasern und einer zwischen diesen angeordneten Schicht aus Zellulosefasern wie superabsorbierendem Pulp durch fortlaufendes Bilden zuerst der Unterschicht, dann Auflage der Pulpschicht und letztlich der Oberschicht - lediglich eine thermische Behandlung vorgesehen ist, ist nach der Erfindung vorgesehen, die thermisch aktivierbaren Stapelfasern allein aus Schmelzklebefasern wie insbesondere Bikomponentenfasern oder und anderen Fasern, wie Homopolymerfasern, zu wählen und das dreilagige Vlies zur Verfestigung, also auch zur innigen Verbindung der Schichten einer hydrodynamischen Vernadelung zu unterziehen
Diese Art der Vlieszusammensetzung der Deckschichten garantiert eine pilling- und lintmgfreie Oberflache, die dennoch flussigkeitsdurchlassig ist und auch eine stärkere saugfahige Pulpschicht abdecken kann Die beiden Außenschichten des Vlieses dieser Art werden durch die Wasservernadelung intensiv verfestigt und auch mit der Pulpschicht verbunden, was das gefurchtete Laminieren der Fasersorten nach der Verfestigung behindert Zur ausreichenden Verfestigung der Deckschichten sind vorzugsweise beide Schichten mit der Wasservernadelung zu behandeln, also das KorPDOSitviies auf beiden Seiten zu vernadeln
Die Schmelzklebefasern sollten zur weiteren Verbindung an- und miteinander mittels Hitze behandelt werden Die Hitze beemflusst weiterhin die geforderte Oberflachenbeschaffenheit des Vlieses Dabei ist die Bikomponentenfaser von besonderem Vorteil, weil sie bei der Hitzebehandlung als eigentliche Faser erhalten bleibt, wahrend die übrigen Schmelzklebefasern schmelzen und schrumpfen können, was für die Bildung der widerstandsfähigen Oberflache von Nachteil ist Die Hitzebehandlung kann auf unterschiedlichste Art erfolgen, wesentlich ist eine gute Bindung der Fasern an der Oberflache und quer durch das Deckv es
Eine Vorrichtung der erfmdungsgemaßen Art ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt Anhand dieses Beispiels sind noch weitere erfinderischen Details zu erläutern Es zeigen Fig 1 In der Seitenansicht eine Kontmueanlage zur Herstellung und Verfestigung eines trocken nach dem air-lay-Verfahren gelegten Vlieses und Fig 2 eine Anlage ähnlich der nach Fig 1 ohne Thermobonding nach dem
Legeverfahren
Zunächst ist das Vlies aus Stapelfasern und Pulp zu bilden Die Stapelfasern müssen so kurz geschnitten sein, dass sie nach dem air-lay-Verfahren mit Vorrichtungen gemäß z B der EP-A-0 032 772 gelegt werden können, das heißt sie haben eine Lange von 4 - 8 - maximal 10 mm Lange Der Formkopf 1 ist dann für die Grundvliesschicht mit den Stapelfasern zu beschicken Die Stapelfasern sind solche, die unter Hitzeeinwirkung zum Kleben zu bringen sind Vorteilhaft sind hier insbesondere Bikomponetenfasern die den Vorteil haben, dass sie bei der Hitzeinwirkung nicht schrumpfen, sondern als Faser erhalten bleiben Auf das mit dem Formkopf 1 gebildete Grundvhes wird dann die Pulpschicht mit dem Formkopf 2, ggf noch mit einem weiteren nicht dargestellten Formkopf eine dickere Pulpschicht, und dann noch die obere Deckschicht aus den Stapelfasern übereinander aufgeschichtet Dieses Kompositviies 4 ist nun zu verfestigen, was bisher nur mittels Thermobonding erfolgt ist
Nach der Anlage nach Fig 1 wird das Vlies 4 zunächst mittels Hitze in der Vorrichtung 5 vorverfestigt Dies kann mittels Heißluft (Durchlüftung), aber auch mit Beaufschlagung von Infrarotstrahlen oder mit Kalandrieren erfolgen Diese Maßnahme des Vorverfestigens hat den Vorteil der besseren Oberflachenschließung der Deckschichten, was einen größeren Pulpverlust beim sich anschließenden Vernadeln verhindern kann Bei der Anlage nach Fig 2 ist auf diese Vorverfestigung unter Hitze verzichtet Je nach Faser und sonstigen Bedingungen kann also auch auf die Vorverfestigung verzichtet werden
Anschließend wird das Kompositviies 4 mit der hydrodynamischen Vernadelung beaufschlagt Da es sich hier um ein Vlies mit beidseitiger Deckschicht handelt, ist es zweckmäßig, die Verfestigung mit den Wasserstrahlen von beiden Seiten durchzufuhren Deshalb ist in den Figuren die Vernadelungseinπchtung mit zwei Trommeln 6 und 7 dargestellt, was nur andeuten soll, dass das Vlies maanderformig um die Trommeln zur beidseitigen Beaufschlagung mit Wasserstrahlen transportiert werden soll Diese Wasserstrahlverfestigung beemflusst nicht nur die Oberflache des Kopositv eses, sondern auch den tieferen Zusammenhalt der Schichten, so dass ein spateres Delaminieren der einzelnen Vliesschichten nicht mehr aufritt
Nach der Verfestigung des Kompositvlieses und auch der Verbindung der Schichten miteinander mittels den Wasserstrahlen ist das Vlies zu trocknen Dazu ist vorteilhafterweise ein Durchluftungstrockner 8, wie 'Siebtrommeltrockner vorteilhaft Abschließend kann das Vlies noch mittels der Einrichtung 9 kalibriert werden, wie es nur in der Anlage nach Fig 2 dargestellt ist
Diese Art der Kopositv esherstellung ist sehr kostengünstig, weil mit höheren Geschwindigkeiten, wie z B 400 - 500 m/mm produziert werden kann Es kann ein sehr saugfahiges Produkt vom 40 - 100 g/m2 hergestellt werden, da eine dicke Pulpschicht aufgelegt werden kann Dabei sollten die Deckschichten im Verhältnis zur Pulpschicht dünn sein z B mit 10 g/m2, wahrend die Pulpschicht 60 g/m2 schwer sein kann Durch eine Kombination von Thermobonding und Wasservernadeln ist nicht nur die Oberflache im wesentlichen frei von Lintmg und Pilling, sondern das Vlies ist durch und durch verfestigt, was ein Aufteilen der Vliesschichten erschwert

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Verfahren zur Verfestigung eines nach dem Luftlegeverfahren hergestellten Vlieses, bestehend aus zwei äußeren Schichten aus geschnittenen thermisch aktivierbaren Fasern und einer zwischen diesen angeordneten Schicht aus Zellulosefasern wie superabsorbierendem Pulp durch fortlaufendes Bilden zuerst der Unterschicht, dann Auflage der Pulpschicht und letztlich der Oberschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch aktivierbaren Stapelfasern allein aus Schmelzklebefasern wie insbesondere Bikomponentenfasern oder und anderen Fasern, wie Homopolymerfasern, bestehen und das dreilagige Vlies zur Verfestigung, also auch der innigen Verbindung der Schichten einer hydrodynamischen Vernadelung unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Verfestigung mittels der hydrodynamischen Vernadelung das Kompositviies mittels einer thermische Verfestigung behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter der thermischen Verfestigung die Behandlung des Vlieses mit jeder Art der Hitzebehandlung zu verstehen ist, nämlich die z. B. mit Heißluft, insbesondere der Durchbelüftung, mit Infrarot, mit Kalander.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompositviies vor und/oder nach der Wasservernadelung zur Verfestigung thermisch behandelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Verfestigung zusammen mit der Trocknung des Vlieses nach der Wasservernadelung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schluss der Verfestigung das Kompositviies noch kalibriert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Behandlung auf beiden Seiten des Kompositvlieses durchgeführt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 7 bestehend aus hintereinander in Linie angeordneten a) zumindest drei Formköpfen, einem für die erste Schicht aus thermisch aktivierbaren Fasern, einem für den Pulp und einem für die obere Abdeck- schicht wieder für die thermisch aktivierbaren Fasern, und einem b) Vliesverfestigungsaggregat, dadurch gekennzeichnet, dass d) das Vliesver estigungsaggregat aus einer Vorrichtung zum hydrodynamischen Vernadeln (6, 7) und einem Trockner (8) besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Vorrichtung zum hydrodynamischen Vernadeln c) eine Vorrichtung (5) zur thermischen Verfestigung angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Vorrichtung zur hydrodynamischen Vernadelung e) eine Vorrichtung (8) zur thermischen Verfestigung angeordnet ist.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (8) zum thermischen Verfestigen nach dem hydrodynamischen Vernadeln zunächst zum Trocknen des Vlieses vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als letztes Aggregat zur Behandlung des Kompositvlieses eine Kalibriervorrichtung (9) angeordnet ist.
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