DE60104422T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vliesstoffes - Google Patents

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Vliesstoffs durch Hydroumschlingen eines Fasergewebes.
• Hintergrund der Erfindung
• Hydroumschlingen oder Spunlacing ist eine Technik, die in den Siebzigerjahren eingeführt wurde, siehe z. B. das Patent Nr. CA 841 938. Die Technologie beinhaltet das Ausbilden eines Fasergewebes entweder auf trockenem Wege oder nassem Wege, wonach die Fasern mittels sehr feiner Wasserstrahlen bei hohem Druck verschlungen, d. h. verwickelt werden. Mehrere Reihen von Wasserstrahlen werden auf das Fasergewebe gerichtet, das durch ein sich bewegendes Sieb gestützt ist. Das umschlungene Fasergewebe wird dann getrocknet. Die Fasern, die in dem Material verwendet werden, können aus synthetischen oder regenerierten Spinnfasern, z. B. Polyester, Polyamid, Polypropylen, Rayon und ähnlichem, aus Pulpefasern oder aus Mischungen aus Pulpefasern und Spinnfasern gebildet sein. Spunlaced Materialien können bei angemessenen Kosten in einer hohen Qualität hergestellt werden und weisen eine hohe Absorptionsfähigkeit auf. Zum Beispiel werden sie als Wischmaterialien für die Heim- oder Industrieverwendung, als Wegwerfmaterialien in der medizinischen Betreuung und Hygiene, etc. verwendet.
• Während dem Umschlingen ist das Fasergewebe entweder durch ein Sieb oder eine perforierte zylindrische Metalltrommel gestützt. Ein Beispiel einer Hydroumschlingungseinheit des letztgenannten Typs ist z. B. in der EP-A-0 223 614 offenbart. Diese Art einer Hydroumschlingungseinheit stellt große Anforderungen an das Abdichten der Saugkästen. Die Stützelemente in der Form von Sieben des Typs, die in Verbindung mit der Papierherstellung verwendet werden, ist jedoch der am meisten frequentiert auftretende Typ.
• Ein Nachteil derartiger Siebe besteht darin, dass das Fasergewebe als eine Folge der starken Einwirkung, dem es während der Hydroumschlingung ausgesetzt wird, zwischen die Siebfäden tritt und zwischen diesen hängen bleibt, wobei es in einigen Fällen schwierig sein kann, das Endprodukt von dem Sieb zu trennen. Ferner führt ein gewebtes Sieb zu Begrenzungen bei der Auswahl der Struktur und des Musters des Endprodukts, das in Verbindung mit der Umschlingung erzeugt werden kann.
• Aufgabe und wichtigste Eigenschaften der Erfindung
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesstoffs durch Hydroumschlingung eines Fasergewebes bereitzustellen, wobei die Probleme beim Entfernen des Endprodukts von dem Stützelement (Sieb) behoben oder wenigstens vermindert sind. Gemäß der Erfindung wurde dies dadurch erreicht, dass das Fasergewebe während der Hydroumschlingung durch ein gegossenes Sieb aus einem thermoplastischen Material gestützt wird.
• Zusätzlich zu der einfachen Entfernung des Endprodukts von dem tragenden Element schafft ein gegossenes Kunststoffsieb auch mehr Möglichkeiten, in dem hergestellten Vliesstoff die gewünschten Öffnungsmuster und Strukturen auf einfache Art und Weise zu erzeugen.
• Vorzugsweise ist das gegossene Kunststoffsieb mit Verstärkungsdrähten verstärkt. Die Oberfläche, die das Fasergewebe trägt, kann glatt oder strukturiert sein.
• Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines gegossenen, engmaschigen Siebs aus thermoplastischem Material zum Stützen eines Fasergewebes während eines Hydroumschlingungsvorgangs. Heutzutage werden derartige gegossene Kunststoffsiebe als Grundmaterial für die Herstellung von Pressfilzen für Papiermaschinen verwendet, wobei ein faserförmiges Material auf das Sieb laminiert wird. Gemäß der Erfindung wird jedoch nur das Grundmaterial in Form des gegossenen Kunststoffsiebs als ein tragendes Material während der Hydroumschlingung verwendet.
• Beschreibung der Zeichnungen
• Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere Ausführungsformen, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind, genauer erläutert.
• 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Hydroumschlingen eines Fasergewebes.
• 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Siebs gemäß der Erfindung in vergrößertem Maßstab.
• 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform des Siebs gemäß der Erfindung.
• 4 zeigt einen Querschnitt durch das Sieb in 3.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Die Vorrichtung zum Herstellen eines sogenannten spunlaced Materials, die schematisch in 1 dargestellt ist, umfasst mehrere Reihen von Düsen 10, aus denen Wasserstrahlen mit einem sehr hohen Druck auf das Fasergewebe 11 gerichtet sind, das durch ein tragendes Element 12 gestützt ist, welches gemäß der Erfindung aus einem gegossenen Sieb aus thermoplastischem Material gebildet ist. Dabei bewirken die Wasserstrahlen eine Umschlingung des Fasergewebes, d. h. ein Verwickeln der Fasern. Ein geeigneter Druck in den Umschlingungsdüsen ist an das Fasermaterial, das Gewicht des Fasergewebes, etc. angepasst. Das Fasergewebe 11 kann optional auf trockenem Wege, nassem Wege oder Schaum ausgebildet sein und die Fasern können sowohl natürliche Fasern, z. B. Zellulosefasern, als auch Kunstfasern mit Faserlänge oder kontinuierlichen Filamenten sein. Auch sogenannte Splitfasern und/oder splittbare Filamente können enthalten sein, d. h. Fasern oder Filamente, die in Verbindung mit der Hydroumschlingung teilweise geteilt (gesplittet) sind. Auch Mischungen der unterschiedlichen Fasertypen können in dem Fasergewebe enthalten sein.
• Für die weitere Beschreibung der Hydroumschlingung oder, wie auch genannt, Spunlacing-Technologie, wird auf das obenerwähnte CA-Patent Nr. 841 938 beispielhaft Bezug genommen.
• Das umschlungene Material wird über Saugkästen 13 entwässert und dann zum Trocknen zu einer Trocknungsstation gefördert, bevor das Endmaterial aufgewickelt und umgewandelt bzw. converted wird. Das Wasser von dem Umschlingungsdüsen wird über die Saugkästen 13 entfernt und zu einer Wasserreinigungsanlage gepumpt, wonach es zu den Umschlingungsstationen zurückgeführt wird.
• Das tragende Element 12, welches das Fasergewebe während der Hydroumschlingung stützt, ist aus einem gegossenen, engmaschigen Kunststoffsieb gebildet, zum Beispiel von der Art, wie es in der WO 92/17643 oder in der WO 98/35742 offenbart ist, und das gemäß diesen Schriften als ein Basismaterial für ein Pressfilz einer Papiermaschine verwendet wird. Das Kunststoffsieb gemäß der Erfindung kann aus einer Lage bestehen, wie es in 2 dargestellt ist, oder aus zwei oder mehreren Lagen, die aufeinander aufgebracht sind, gemäß den 3 und 4. Möglicherweise kann das Sieb mit Verstärkungsdrähten 14 verstärkt sein, die sich in der gedachten Maschinenrichtung des Kunststoffsiebs/Umschlingungssiebs 12 erstrecken. Verstärkungsdrähte können auch in der Querrichtung des Siebs angeordnet sein, oder sowohl in der Längs- als auch der Querrichtung. Die Herstellung des Kunststoffsiebs kann z. B. in der Art und Weise erfolgen, wie sie in der US 4,740,409 beschrieben ist.
• Ein geeignetes Material zum Herstellen des Siebs ist thermoplastisches Polyurethan, wohingegen die Verstärkungsdrähte 14 aus optional einem Mono- oder Multifilamentfaden bestehen können, der gegenüber dem thermoplastischen Material in dem Sieb gute Bindungseigenschaften aufweist.
• Die Oberfläche, die dazu gedacht ist, das Fasergewebe zu stützen, kann im Wesentlichen glatt sein oder eine dreidimensionale Struktur aufweisen, um dem hydroumschlungenen Material eine entsprechende dreidimensionale Struktur zu erteilen. Gemäß einer Ausführungsform wurde eine Lage, die ein gewünschtes Öffnungsmuster und/oder eine gewünschte dreidimensionale Struktur aufweist, auf das Sieb aufgebracht. Eine derartige Lage kann gemäß einer Ausführungsform mittels Beschichten des Kunststoffsiebs mit einem lichtempfindlichen Polymermaterial, das durch eine Schablone Licht ausgesetzt wird, wonach nichtgehärtetes Material entfernt wird, erzielt werden. Auf diese Art und Weise kann ein großer Freiheitsgrad bezüglich der Wahl des Musters erreicht werden.
• In den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen weisen die Öffnungen 15 in dem Sieb eine rechteckige Form auf, aber es ist klar, dass diese Form geändert werden kann. Die Maschen in dem Sieb weisen geeigneterweise eine Öffnungsgröße in dem Bereich 0,2 bis 4 mm, vorzugsweise 0,5 bis 2 mm auf. Die Öffnungen weisen im Wesentlichen die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen auf und sind entweder gleichmäßig über das Sieb verteilt oder angeordnet, um Muster mit abwechselnden Gruppen von Öffnungen mit unterschiedlichen Größen zu bilden. Auch die Querschnittsform der Öffnungen in der Z-Richtung kann variiert werden und kann z. B. rechteckig, sowie alternativ konvex oder konkav sein.
• Im Falle, dass das Sieb aus zwei oder mehreren Lagen, die aufeinander angeordnet sind, besteht, können die unterschiedlichen Lagen untereinander unterschiedliche Öffnungsgrößen aufweisen, z. B. mit größeren Öffnungen 15a in der oberen Lage 12a und kleineren Öffnungen 15b in der unteren Lage 12b. Auf diese Art und Weise können Fasern nach unten in die größeren Öffnungen in der oberen Lage treten, aber während der Umschlingung durch die untere Lage zurückgehalten werden.
• Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie die Herstellung von strukturierten Materialien mit größerer Stärke bei gleichbleibender Festigkeit ermöglicht.
• Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der Patentansprüche geändert werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Sieb folglich um eine perforierte zylindrische Metalltrommel des eingangs erwähnten Typs angeordnet sein.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs durch Hydroumschlingen eines Fasergewebes mittels eines Wasserstrahls bei einem hohen Druck, wobei das Fasergewebe (11) von einem tragenden Element (12) gestützt wird, durch welches ein Abfluss stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe während der Umschlingung von einem tragenden Element in der Form eines gegossenen, engmaschigen Siebs (12) aus einem thermoplastischen Material gestützt wird.
2. Vorrichtung zum Herstellen eines Vliesstoffs durch Hydroumschlingen eines Fasergewebes, umfassend mehrere Düsen (10), aus denen Wasserstrahlen mit einem sehr hohen Druck in Richtung eines Fasergewebes geführt werden, welches von einem durchlässigen, tragenden Element (12), durch welches eine Entwässerung des Fasergewebes stattfindet, gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Element aus einem gegossenen, engmaschigen Sieb (12) aus einem thermoplastischen Material gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb mit Verstärkungsdrähten (14) verstärkt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (12) eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, die dazu gedacht ist, das Fasergewebe zu stützen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb eine strukturierte Oberfläche aufweist, die dazu gedacht ist, das Fasergewebe zu stützen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschen des Siebs eine Öffnungsgröße innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 4 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschen des Siebs Öffnungen unterschiedlicher Größe aufweisen und dass die Öffnungen in Gruppen angeordnet sind, um Muster auszubilden.
8. Verwendung eines gegossenen, engmaschigen Siebs (12) aus thermoplastischem Material zum Stützen eines Fasergewebes während eines Hydroumschlingungsvorgangs.
9. Verwendung nach Anspruch 8, bei der das Sieb mit Verstärkungsdrähten (14) verstärkt ist.