DE19961211A1 - Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen u. nach diesem Verfahren hergestellte Vliesstoffe - Google Patents

Abstract

Die Verfestigung von Vliesstoffen aus Naturfasern, insbesondere Bastfasern, erfolgt derzeit durch die Zugabe von Bindemitteln, niedrigschmelzenden Polymerfasern, Vernadelung oder hydrodynamischer Verfestigung ohne Rückführung der Produktionsreststoffe, da diese bei Einsatz derzeitiger Verfestigungsverfahren die Vliesstoffeigenschaften nachteilig beeinflussen. DOLLAR A Durch den Wasserstrahlverfestigungsprozeß werden durch die erfindungsgemäße Rückführung der Produktionsreststoffe, wie die in verschiedenen Prozeßstufen abgesaugten Faserstäube und Kleinpartikel, derart in den Vliesstoff eingelagert, daß im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren eine vorteilhafte Wirkung auf die Eigenschaften der Vliesstoffe erzielt werden kann. DOLLAR A Die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliesstoffe liegt in der Herstellung von Dekorationsmaterialien (z. B. Wandbekleidungen, Textiltapete), Trittschalldämmung, Schattungselementen (z. B. Rollos), Reinigungstüchern, Filtrationsvliesen, Agrarvliesstoffen, medizinischen Tüchern, Einlagevliesstoffen für die Bekleidungsindustrie. Dekor- und Trägermaterialien für die Automobilindustrie und Materialien für vielfältige Anwendungen im ökologischen Hausbau.

Description

Stand der Technik

Bei der Herstellung von textilen Flächengebilden, insbesondere bei der Vliesstoffherstellung ergeben sich Materialverluste durch Aussonderung von Kurzfasern und Faserstäuben, welche im Fasermaterial enthalten sind oder durch die Verarbeitung der Fasern entstehen. Diese Kurzfasern und Faserstäube werden ausgefiltert und als Abfall entsorgt. Bei der Verarbeitung von Naturfasern beträgt der Verlustanteil ca. 10%, speziell bei der Verarbeitung von Bastfasern bis zu 25% des eingesetzten Materials.

Es ist allgemein bekannt, daß Faservliese durch Vernadeln zu einem Vliesstoff verfestigt werden können, um eine für die Verwendung ausreichende Reißfestigkeit zu erzielen. Dieses Verfahren ist im Grunde diskontinuierlich und dadurch langsam und zudem nicht anwendbar für dünne Vliese und Vliese aus sehr kurzen Fasern.

Es ist weiterhin bekannt, den Faservlies durch nachträglich, zum Beispiel durch Sprühen, aufgebrachte Bindemittel zu verfestigen. Die verwendeten teuren Chemikalien können jedoch nicht ohne eine gewisse Umweltbelastung hergestellt werden und bereiten zudem Schwierigkeiten bei der Entsorgung des Vliesstoffes.

Auch die Verfestigung von Faservliesen durch Zumischung von Schmelzfasern oder Bikomponentenfasern, welche in einem Heizprozeß ganz oder teilweise aufgeschmolzen werden und dadurch die Fasern im Vliesstoff fixieren, ist Stand der Technik. Die Mischung verschiedener Fasertypen macht eine sortenreine Trennung vor Entsorgung oder Wiederverwendung unmöglich.

Beim Verfestigen von Vliesen mittels Schmelzfasern oder thermoplastischen oder duroplastischen Bindemitteln werden die bei Randbeschnitt entstehenden Vliesstreifen als Abfall entsorgt. Damit erhöht sich der Materialverlust weiter, es entstehen hohe ökonomische Verluste und große Mengen an Deponieabfällen.

Weiterhin ist bekannt, daß durch Faserstoffverwirbelung Vliesstoffe hergestellt werden können, indem auf ein mittels mechanischen oder aerodynamischen Vliesbildners gebildeten Kreuzlagen- oder Wirrfaservlies Fluidstrahlen unter Druck einwirken, wodurch die Fasern verwirbelt werden und dadurch das Vlies zu einem Vliesstoff verfestigt wird.

Ein entsprechendes Verfahren ist in DE 36 30 392 C1 beschrieben, nach welchem verfestigte Vliesstoffe durch Blasspinnen eines polymeren Materials zu Fasern oder Filamenten mit einem Durchmesser von 0,1 bis 6 µm, Umformen der Fasern/Filamente zu einem Vlies, Verfestigen dieses Vlieses und Aufbringung eines Netzmittels hergestellt werden. Diese Erfindung beschreibt ein Verfahren für die ausschließliche Verarbeitung von synthetischen Fasern. Die zum Erreichen einer hohen Saugfähigkeit notwendigen Netzmittel führen zu erhöhten Kosten, können gesundheitlich bedenklich sein und bereiten Probleme bei Entsorgung oder Recycling. Für die Verarbeitung von Naturfasern ist dieses Verfahren ungeeignet.

Auch die gemäß DE 195 00 669 A1 hergestellten Vliesstoffe kommen nicht ohne einen Anteil an synthetischen Fasern als Trägerfasern aus. Beschrieben wird die Herstellung eines voluminösen Vlieses, welches einseitig oder zweiseitig mit Wasserstrahlen geringen Druckes verfestigt wird. Die beschrieben Eigenschaften wie Dichte und Reißfestigkeit sind im Sinne der beabsichtigten Verwendung der nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Vliese bei weitem zu gering. Die synthetischen Trägerfasern verschlechtern die Wasseraufnahme- und Abgabeeigenschaften des Vliesstoffes wesentlich und führen zu einem nicht sortenrein zu entsorgenden Produkt.

Die Erfindung in DE 39 32 032 A1 zeichnet sich besonders durch die Verwendung von Rohbaumwollfasern aus, welche nicht gewaschen, nicht abgekocht, nicht gebeucht und nicht gebleicht sind. Die an den Fasern anhaftenden Fette und Wachse rufen eine hohe Eigenhaftung nach der Wasserstrahlverfestigung hervor, wodurch auf den Zusatz von Bindemitteln oder Bindefasern ganz verzichtet werden kann. Um ein akzeptables Wasseraufnahmevermögen zu erreichen, muß der erhaltene Vliesstoff anschließend gewaschen, abgekocht, gebeucht oder gebleicht werden. Dazu werden teure, energieintensive und umweltbelastende Chemikalien und Prozesse eingesetzt.

Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Vliesstoffes aus Natur- oder Reißfasern vorzugsweise geringer Länge vorzugsweise ohne Zusatz von Bindemitteln als Einstoffsystem, unter Vermeidung von Produktionsabfällen durch Rückführung von Faserstäuben aus dem Produktionsprozeß und verfestigten Vliespartikeln aus dem Randbeschnitt der Vliesbahn, welcher durch Fluidstrahlen oder thermische Verfahren verfestigt ist und die Konzeption des zur Herstellung des beschriebenen Vliesstoffes erforderlichen Verfahrens.

Lösung der technischen Aufgabe

Die technische Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer technischen Lösung für ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes, welcher nur aus Natur-, insbesondere Bastfasern, oder Reißfasern, insbesondere mit hohem Kurzfaseranteil und hohem Gehalt an Kleinpartikeln, oder aus Fasermischungen von Bindefasern oder sonstigen Fasern mit Bast- oder Reißfasern besteht, und dem die im Prozeß entstehenden Produktionsreststoffe wieder zugeführt werden, wobei diese Produktionsreststoffe nicht wie in gängigen Verfahren zu Nachteilen führen, sondern die Eigenschaften des Vliesstoffes und die Materialausbeute verbessern können.

Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fasern über einen Ballenöffner oder eine sonstige Faserzuführung (1) über ein Wägeband (2) und über ein Querband (3) einem Voröffner (4) zugeführt werden. Über die Einstellung des zugeführten Gewichtes pro Zeit an den Wägebändern (2), können beliebige Fasermischungsverhältnisse eingestellt werden. Über ein Transportgebläse (5) und eine Beschickungseinheit (6) wird die Fasermischung einem Feinöffner (7) zugeführt. Die homogenisierte Fasermischung wird über ein Transportgebläse (8) einem Speicher (9) zur Zwischenspeicherung zugeführt. Die Beschickung eines vorzugsweise aerodynamischen Vliesbildners/Kardiereinheit (12) erfolgt aus den Speichern (9) durch ein Transportgebläse (10), wobei bei Verwendung von Bindemitteln die Fasern über eine Schmälzwanne (11) geführt werden können. Über ein Wägeband (13) zur Einstellung der Grammatur wird das unverfestigte Faservlies (24) einer Verfestigung, vorzugsweise Wasserstrahlverfestigung (14) zugeführt. Den verfestigenden Fluidstrahlen (25) können verschiedene Ausrüstungen, Hilfs- und Zusatzstoffe sowie thermoplastische und duroplastische Bindemittel aus einem Mischer (15) zugemischt werden. Die verschiedenen Ausrüstungen, Hilfs- und Zusatzstoffe und Bindemittel können auch im Sprühverfahren unmittelbar vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung aufgetragen werden. Eine sich anschließende Heizstrecke (16) reduziert die Restfeuchte des Vliesstoffes auf vorzugsweise 1% der Flächenmasse. Gleichzeitig werden die evtl. enthaltenen thermoplastischen Bindefasern oder thermoplastischen oder duroplastischen Bindemittel aktiviert und stabilisieren das Vlies. Die Erwärmung kann mittels Heißluft, Infrarotstrahlung oder Mikrowellenerwärmung erfolgen. Bei Verwendung von thermoplastischen Bindefasern oder thermoplastischen oder duroplastischen Bindemitteln kann die Verfestigung mittels Wasserstrahlen entfallen, um ein höheres Vliesvolumen zu erhalten.

Nach einem der Heizstrecke (16) folgenden Randbeschnitt (17) werden die Vliesstoffe an einer Aufwickelstation (18) auf Hülsen gewickelt oder direkt beliebig konfektioniert.

Die aus dem Voröffner (4), dem Feinöffner (7) und dem Speicher (9) abgesaugten Faserstäube (26) und Kleinpartikel (27) werden, vorzugsweise über eine Klassierungseinheit (22) und ein Transportgebläse (23), vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung (14) dem Vlies beigemischt. Dies führt neben der Faserverwirbelung durch die auftreffenden Fluidstrahlen (25) zu einer weiteren beträchtlichen Erhöhung der Zugfestigkeit und des Volumens des verfestigten Vliesstoffes (28) durch Verfilzung und die Stützwirkung der Partikel.

Die beim Randbeschnitt (17) entstehenden verfestigte Vliesrandstreifen (19) werden einem Zerkleinerer (20) zugeführt und dort geeignet konfektioniert. Bestehen die Vliesbänder aus einem nicht thermisch verfestigten Vliesstoff werden diese aufgelöst und wahlweise je nach Anforderung entweder über das Querband (3) und den Voröffner (4) bzw. über die Beschickungseinheit (6) und den Feinöffner (7) oder direkt über den Speicher (9) dem Prozeß wieder zugeführt.

Besteht der beim Randbeschnitt (17) entstandene verfestigte Vliesrandstreifen aus thermisch verfestigtem Vliesstoff wird dieses im Zerkleinerer (20) zu geeigneten verfestigten Vliespartikeln (29) konfektioniert und dem Prozeß über das Transportgebläse (21) und den Speicher (9) oder den Vliesbildner/Kardiereinheit (12) wieder zugeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz von Reiß- und Naturfasern, insbesondere Bastfasern, geringer Qualität, d. h. mit hohem Schäben- und Kurzfaseranteil, welche bisher noch nicht mit Wasserstrahlen verfestigt werden. Diese Fasern sind zu einem deutlich niedrigeren Materialpreis zu beziehen im Vergleich zu kardierfähigen Fasern. Der positive ökonomische Effekt wird weiter verstärkt durch die nahezu vollständige Nutzung des Fasermaterials durch die Rückführung der Faserstäube (26) und Kleinpartikel (27) und verfestigten Vliespartikeln (29) aus thermisch verfestigtem Vliesstoff in den Prozeß. Diese bei anderen Verfahren negativ wirkenden Reststoffe führen im erfindungsgemäßen Verfahren erstens zu einem beträchtlichen ökonomischen Vorteil gegenüber bisherigen Vliesbildungs- und Verfestigungsverfahren, sowie zu technologischen Vorteilen, da durch die Stützwirkung der eingelagerten Faserstäube (26), Kleinpartikel (27) und verfestigten Vliespartikel (29) Volumen, Druck- und Reißfestigkeit erhöht werden können.

Bei Bedarf können die Elemente (1) bis (23) mehrfach angeordnet, bzw. aus dem Prozeß entfernt werden.

Anwendungsgebiet

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Vliesstoffe aus reinen Bastfasern mit Grammaturen zwischen 30 und 500 g/m² bei sehr hoher Reißfestigkeit und hervorragendem Feuchte- und Flüssigkeitsaufnahmevermögen bei vorzugsweise absoluter Chemikalienfreiheit und umweltneutraler Entsorgung herstellen. Anwendungen sind somit die Verwendung als Dekorationsmaterial (z. B. Wandbekleidungen, Textiltapete), Trittschalldämmung, Schattungselemente (z. B. Rollos), Reinigungstücher, Filtrationsvliese, Agrarvliesstoffe, medizinische Tücher, Einlagevliesstoffe für die Bekleidungsindustrie. Dekor- und Trägermaterial für die Automobilindustrie und Material für vielfältige Anwendungen im ökologischen Hausbau.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierzu zeigen

Fig. 1 die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 den Querschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vlieses.

Nach der Öffnung der in Ballenform bereitgestellten Naturfasern in einem Ballenöffner oder einer sonstigen Faserzuführung 1 werden die Fasern über Wägebänder 2 auf ein Querband 3 dosiert. Durch die Regelung der auf das Querband 3 zugeführten Fasermasse werden unterschiedliche Fasermischungen realisiert. Je nach Aufschlußgrad und Beschaffenheit der Fasern ist nach Durchlaufen eines Voröffners 4 eine weitere Öffnung in einem Feinöffner 7, dem die Fasern über ein Transportgebläse 5 und eine Beschickungseinheit 6 zugeführt werden, notwendig. Über das dem Transportgebläse 5 nachgeschalteten Röhrensystem mit geeigneten Verzweigungsweichen kann der Feinöffner 7 bei Bedarf umgangen werden.

Die homogenisierte Fasermischung wird über weitere Transportgebläse 8 einem Speicher 9 zur Zwischenspeicherung zugeführt. Die Zwischenspeicherung ermöglicht eine produktionstechnische Abkopplung der Faserbereitstellung vom Vliesherstellungsprozeß. Die Beschickung eines vorzugsweise aerodynamischen Vliesbildners/Kardiereinheit 12 erfolgt aus den Speichern 9 durch ein Transportgebläse 10 wiederum über ein Röhrensystem. Zur Ausrüstung der Fasern mit Binde- oder Brandschutzmitteln oder sonstigen Ausrüstungen können die Fasern durch eine Schmälzwanne 11 geführt werden. Die Einstellung der Grammatur erfolgt über ein Wägeband 13. Anschließend wird der Flor einer Wasserstrahlverfestigung 14 zugeführt. Für bestimmte Anwendungen kann den verfestigenden Fluidstrahlen 25 ein ökologisch unbedenkliches Flammschutzmittel oder andere Ausrüstungen und Zusatzstoffe aus einem Mischer 15 beigemischt werden. Diese Stoffe können auch vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung 14 im Sprühverfahren aufgetragen werden.

Eine sich anschließende Heizstrecke 16 trocknet den Vliesstoff vorzugsweise mittels Heißluft im Gegenstrom und reduziert die Restfeuchte des Vliesstoffes auf ca. 1% der Flächenmasse. Ein folgender Randbeschnitt 17 bringt den Vliesstoff auf die gewünschte Breite und der Vliesstoff kann vorzugsweise in einer Aufwickelstation 18 auf Hülsen aufgerollt werden.

Die anfallenden thermisch verfestigten Vliesrandstreifen 19 werden in einem Zerkleinerer 20 auf eine prozeßverträgliche Größe konfektioniert und die entstehenden verfestigten Vliespartikel werden über ein Transportgebläse 21 und einem variablen Röhrensystem entweder dem Speicher 9 oder direkt dem Vliesbildner/Kardiereinheit 12 zugeführt.

Aus dem Voröffner 4, dem Feinöffner 7 und dem Speicher 9 werden Faserstäube 26 und Kleinpartikel 27 abgesaugt. Staubförmige Partikel, welche zu keiner Steigerung der mechanischen oder sonstigen Eigenschaften des Vliesstoffes führen, können vorzugsweise über eine Klassierungseinheit 22 abgetrennt werden. Der nutzbare Anteil der Kleinpartikel 27 und der Faserstäube 26 wird über ein Transportgebläse 23 vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung 14 dem unverfestigten Faservlies 24 bzw. dem verfestigten Vliesstoff 28 beigemischt und erhöhen dadurch die Zugfestigkeit und Volumen des verfestigten Vliesstoffes 28.

Bezugszeichenliste

1

Faserzuführung

2

Wägeband

3

Querband

4

Voröffner

5

Transportgebläse

6

Beschickungseinheit

7

Feinöffner

8

Transportgebläse

9

Speicher

10

Transportgebläse

11

Schmälzwanne

12

Vliesbildner/Kardiereinheit

13

Wägeband

14

Wasserstrahlverfestigung

15

Mischer

16

Heizstrecke

17

Randbeschnitt

18

Aufwickelstation

19

verfestigte Vliesrandstreifen

20

Zerkleinerer

21

Transportgebläse

22

Klassierungseinheit

23

Transportgebläse

24

Unverfestigtes Faservlies

25

Fluidstrahlen

26

Faserstäube

27

Kleinpartikel

28

Verfestigter Vliesstoff

29

Verfestigte Vliespartikel

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von verfestigten Vliesstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die im gesamten technologischen Prozeß entstehenden Kleinpartikel (27) und Faserstäube (26) gesammelt werden und in der Art dem Vliesbildungsprozeß wieder zugeführt werden, daß die Kleinpartikel (27) und Faserstäube (26) vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung (13) dem unverfestigten Faservlies (24) beigemischt werden und das Faservlies aus Bast- oder Reißfasern oder Fasermischungen von Bindefasern oder sonstigen Fasern mit einem Anteil Bast- oder Reißfasern besteht.

2. Textiles Flächengebilde hergestellt mit dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Vlies mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Bindemittel ausgerüstet ist und/oder niedrigschmelzende thermoplastische Fasern enthält und durch Wärmeeintrag in einer Heizstrecke (16) verfestigt wurde, die beim Randbeschnitt (17) entstehenden verfestigten Vliesrandstreifen (19) in einem Zerkleinerer (20) in geeigneter Weise konfektioniert werden und die entstehenden verfestigten Vliespartikel (29) dem Prozeß wieder zugeführt werden.

3. Textiles Flächengebilde hergestellt mit dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus reinen Bastfasern oder einer Fasermischung mit einem Anteil Bastfasern besteht, mit einem Naßverfahren, vorzugsweise mit Wasserstrahlverfestigung (14), verfestigt ist und vorzugsweise Faserstäube (26) und Kleinpartikel (27) aus dem Herstellungsprozeß vor, während oder nach der Wasserstrahlverfestigung (14) dem Vlies bzw. Vliesstoff beigegeben werden.