DE69010490T2

DE69010490T2 - Herstellungsverfahren eines wasseraufsaugenden vlieses aus naturfasern, insbesondere aus rohbaumwolle erzeugtes vlies.

Info

Publication number: DE69010490T2
Application number: DE69010490T
Authority: DE
Inventors: Dit Picard Bernard Louis; Jean-Loup Neveu
Original assignee: Kaysersberg SA
Current assignee: Kaysersberg SA
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: CA2046651A1; FR2662711A2; ES2057849T3; JPH04503231A; EP0456795A1; ATE108226T1; FI110125B; FI913598A0; DE69010490D1; FR2662711B2; US5253397A; TR24980A; EP0456795B1; WO1991008333A1; JP2566084B2; IE904311A1; IE64858B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung durch hydraulisches Verbinden von hydrophilen Nonwoven-Stoffen auf der Basis von natürlichen Zellulosefasern, so wie Nessel, Leinen, Hanf oder Ramin, die nicht chemisch behandelt sind, zu verfahrensgemäß erhaltenen Produkten, und auf hydrophile Nonwoven-Produkte, die natürliche, nicht behandelte Zellulosefasern aufweisen.
Die Technik des hydraulischen Verbindens hat zum Ziel, einer Decke von anfänglich nicht untereinander verbundenen Fasern einen bestimmten mechanischen Widerstand zu verleihen, unabhängig von jedem Zusatz von Bindemittel. Das Verbindeverfahren besteht darin, die Fasern der Wirkung sehr feiner Flüssigkeitsstrahlen - beispielsweise von Wasser - unter Druck zu unterwerfen. Gewöhnlicherweise sind die Strahlen entlang voneinander beabstandeter Leitungen angeordnet und zur Decke aus Fasern gerichtet, die von einem durchlässigen Tuch getragen wird, welches mit einer bestimmten Geschwindigkeit vorbeiläuft. Beim Durchlaufen unter den Leitungen werden die Fasern von den Flüssigkeitsstrahlen, welche die Decke durchqueren mitgenommen. Diese werden vom Tuch zurückprallen und die Verwirrung der Fasern durch gegenseitige Beeinflussung erzeugen. Die so geschaffenen Verbindungen stellen den Zusammenhalt der Decke sicher.
Durch dieses Verfahren ist es möglich, Nonwoven-Stoffe ausgehend von verschiedenen Ursprungsfasern zu erhalten: synthetische, natürliche, lange oder kurze, einzige oder in Mischung, die man in Funktion der Benutzung für die sie bestimmt sind, auswählt. Die erhaltenen Produkte bieten generell ein Fallvermögen, eine Flexibilität und eine Sanftheit der Berührung, die derjenigen der nach anderen Techniken hergestellten Nonwoven überlegen sind.
Die europäische Patentanmeldung EP 132028 beschreibt insbesondere eine Methode zum Herstellen von Nonwoven-Stoffen auf der Grundlage von Nessel, welches darin besteht, eine Decke von Fasern von Nessel, die nicht verbunden sind, einer Verwirrung mittels oszillierender Wasserstrahlen mit niedrigem Druck zu unterziehen, dann die Behandlung vor dem Trocknen zu unterbrechen, durch einen Schritt des Abbrühens und des Bleichens gemäß irgendeiner bekannten Technik, beispielsweise durch Anfeuchten in einem Autoklaven bei 120 ºC in einer Lösung auf der Grundlage von kaustischem Soda und Wasserstoffsuperoxid.
Diese letzte Phase des Verfahrens ist gemäß dem Patent notwendig, insbesondere wegen des Gebrauchs von Nessel. Tatsächlich handelt es sich um Rohbaumwolle, die keiner anderen als gegebenenfalls einer mechanischen Reinigung unterworfen worden ist, und wovon die Fasern eine primäre Schicht gebildet von Wachs und Fett aufweist, die man eliminieren muß, um sie hydrophil zu machen. So hat das Abbrühen zum Ziel, insbesondere die Verseifung der Fette sicherzustellen.
Die Erfindung ist auf die Entdeckung gegründet, daß es möglich ist, indem man eine Behandlung der Verfestigung durch Wasserstrahlen anwendet, der Decke natürlicher Fasern so wie Nessel, die Eigenschaft die Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, zu absorbieren ohne irgendeine chemische Behandlung zu verleihen .
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Nonwoven-Stoffes auf der Grundlage von Fasern von Nessel oder anderen natürlichen lignozellulosischen Fasern, die auf der Oberfläche eine Schicht von Materialien aufweisen, welche die Faser hydrophob macht, weist die folgenden Schritte auf:
- Bilden durch ein geeignetes Verfahren einer Decke nicht verbundener Fasern auf einem wasserdurchlässigen Trägertuch;
- Verwirrung der Fasern der Decke mittels einer Mehrzahl von Wasserstrahlen stammend von Einspritzleitungen, die quer bezüglich der Laufrichtung des Trägers angeordnet sind. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte auf die Decke von der Gesamtheit der Strahlen übertragene Energie zumindest gleich einer minimalen Schwelle entsprechend dem Wert bei dem das Vlies hydrophil wird ist.
Die Schwelle hängt insbesondere von der Natur und dem Ursprung der Fasern (neue Baumwolle oder wiedergewonnene Fasern: Abfallwolle vom Kardenputzen, Kämmling von der Wollkämmaschine, etc...) ab, von der Struktur der Decke (übereinandergelagerte Kardenflore, Decken erhalten durch pneumatische Mittel) von der Flächenmasse und von der Dicke der Decke.
Man hat tatsächlich festgestellt, daß auf überraschende Weise ausgehend von einer bestimmten kinetischen Energieschwelle, die von den Wasserstrahlen auf die Fasern übertragen wird, um die Verwirrung sicherzustellen, sich eine Wirkung ereignet, welche ihren anfänglichen hydrophoben Charakter bricht.
Man hat beispielsweise herausgefunden, daß für einen Nesselstoff vom Typ der Wollkämmaschine mit einem Mikron von 3 bis 5 oder vom Typ neuer Baumwolle mit einem Mikron von 3 bis 8 diese von dem Injektor dissipierte Energieschwelle zwischen 0,4 und 1,1 kwh pro kg behandelter Fasern angeordnet ist, für Decken, von denen die Flächenmasse zwischen 25 und 200 g/m² und vorzugsweise zwischen 30 und 100 g/m² angeordnet ist.
So, beispielsweise wenn man die Befeuchtbarkeit eines Kardenvlieses aus Nessel bewertet, indem man die Zeit mißt, die es braucht, um in Wasser einzutauchen, nachdem es auf der Oberfläche angeordnet ist, ist diese bei einem Vlies von nicht behandelten, d.h. nicht durch Wasserstrahl verbundenen, Fasern, nicht meßbar, weil das Vlies auf der Oberfläche schwimmt. Dagegen wird sie dies, wenn dasselbe Vlies einer Behandlung gemäß der Erfindung unterzogen worden ist, d.h. es die minimale erforderliche Energie absorbiert hat.
Ohne sich auf eine Interpretation beschränken zu wollen, wird ersichtlich, daß die Wasserstrahlen einen unerwarteten und das Dekapieren unterstützenden Effekt auf die Fasern haben. Auf überraschende Weise ist der Effekt ausgehend von einer bestimmten absorbierten Energiemenge ausreichend, um eine zumindest teilweise Ablösung des hydrophoben Mantels mit gegebenenfalls Befreiung der Fäserchen mit sich zu bringen, wodurch die hydrophilen Teile der Fasern für Flüssigkeiten zugänglich werden, insbesondere für Wasser. Überdies bringt diese Wirkung der Reinigung keine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des resultierenden Nonwovens mit, da man eine kontinuierliche Verbesserung des Rißwiderstandes des erhaltenen Produktes feststellt. Es ist festzustellen, daß diese Behandlung nicht notwendigerweise zur Elimination der Materialien führt, welche die hydrophobe Hülle bilden. Diese können zwischen den Fasern zurückgehalten werden oder in Zonen hängen bleiben. Man stellt keine bedeutende Änderung der chemischen Funktionen der Fasern nach Behandlung durch Wasserstrahlen fest, wie dies die infraroten Peaks zeigen, obwohl das Nonwoven hydrophil geworden sein muß.
Die Lösung der Erfindung bietet somit den Vorteil, die Verwirklichung von durch Wasserstrahlen verbundenen Produkten mit einem ausgeprägten absorbierenden Charakter in einem einzigen Schritt auf der Grundlage von Fasern von Nessel zu ermöglichen, und keine komplexe chemische Behandlung zu benötigen, die darauf abzielt, den Fasern einen hydrophilen Charakter zu verleihen, so wie das Abkochen.
Das Verfahren ist auf sämtliche lignozellulosische Fasern anwendbar, die im natürlichen Zustand einen hydrophoben Charakter aufgrund der Anwesenheit mineralischer wachsartiger oder fettartiger Materialien auf der Oberfläche haben, was man üblicherweise durch eine chemische Behandlung vermindert. Unter den ersten Materialien ist Nessel das an erster Stelle durch das Verfahren in Betracht gezogene Material aber andere Fasern so wie Leinen, Hanf oder Ramie beispielsweise sind nicht ausgeschlossen.
Ein anderer Vorteil ist, die Verwertung der Fasern durch Wiedergewinnung zu ermöglichen, so wie beispielsweise die Spinnereiabfälle; somit ermöglicht das Verfahren die Behandlung von Fasern, die aus Resten von Wollkämmaschinen gebildet werden, die relativ kurze Fasern sind, von einer Länge zwischen 5 und 25 mm.
Die aus dem Verfahren der Erfindung hervorgegangenen Erzeugnisse finden vielfache Anwendungen, beispielsweise in den Bereichen:
- der industriellen oder häuslichen Abtrocknung: Lappen, Scheuerlappen, Spüllappen
- der Toilette: Waschlappen, Handtücher
- der Tischwäsche: Decken, Servietten
- der Bettwäsche: Bettbezüge, Kopfkissenbezüge, Keilkissenüberzüge, etc. ...
- der Schutzkleidung.
Obwohl im allgemeinen das Produkt ausreichend widerstandsfähig ist um gehandhabt zu werden, ist es möglich, die Behandlung fortzusetzen, über die minimal erforderliche Schwelle für die Hydrophilie hinaus, bis die Verbesserung der mechanischen Widerstandseigenschaften gegen Riß eine Stufe erreicht. Die Eigenschaften der Hydrophilie werden jedenfalls nicht in demselben Verhältnis gesteigert.
Gemäß einem anderen Ziel der Erfindung ist es gleichermaßen möglich, in die Decke eine bestimmte Menge synthetischer Fasern einzusetzen, insbesondere gebundene oder wärmeschmelzbare, die nach einer geeigneten Behandlung - gegebenenfalls thermisch und/oder mechanisch - den mechanischen Widerstand des Nonwovenvlieses steigern, insbesondere im feuchten Zustand. Man kann beispielsweise bis zu 30 % thermoplastischer Fasern einsetzen - auf der Basis von Polyethylen, Polypropylen oder einer anderen - und, nach Entfernung von Wasser, das Vlies in einen Ofen gelangen lassen, der auf eine ausreichende Temperatur geheizt ist, um sie zumindest teilweise schmelzen zu lassen. Das erweichte Material bildet Aufhängezonen, die Verbindungen zwischen den Baumwollfasern nach Abkühlen auf Umgebungstemperatur bilden.
Die Erfindung hat gleichermaßen ein hydrophiles Nonwoven zum Ziel, welches überwiegend lignozellulosische natürliche Fasern enthält, die gemäß einem hydraulischen Bindeprozeß verwirrt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern keiner Kochbehandlung unterzogen worden sind, um sie hydrophil zu machen.
Insbesondere weist ein erfindungsgemäßes Nonwoven zumindest 70 % Nessel auf und ist von jedem Befeuchtungsmittel, grenzflächenaktiven Produkt oder anderen befreit. Ohne Rücksicht auf das bietet es eine solche Absorptionsfähigkeit für wäßrige Flüssigkeiten, daß seine Eintauchzeit, gemessen nach der weiter unten dargelegten Methode unter 30 Sekunden beträgt. Überdies ist sein Absorptionskoeffizient über 9 g/g des Nonwovens.
Schließlich weist das Nonwoven gemäß einer besonderen Ausführungsform bis zu 30 % synthetischer Fasern auf.
Gemäß einem anderen Ziel der Erfindung wird ein Nonwoven verwirklicht, wovon die Befeuchtbarkeit noch gesteigert ist, indem die Decke mit einem Blatt Zellstoffwatte verbunden wird und indem die Gesamtheit einer Behandlung der hydraulischen Verbindung unterworfen wird.
Man erinnert sich, daß die Zellstoffwatte ein gekräuseltes Papier ist, welches für die Toilette oder das Wischen benutzt wird.
Das Verfahren besteht darin:
- eine nicht verbundene Vliesdecke zu bilden, die zumindest 70 % von Fasern aus Nessel aufweist, oder andere natürliche lignozellulosische Fasern, die auf der Oberfläche einen Mantel aus hydrophoben Materialien aufweisen, und sie auf einem durchlässigen Tuch abzulegen;
- eine erste Seite der Decke einer Behandlung der Verwirrung durch Wasserstrahlen zu unterwerfen; wobei die freigesetzte Energie ausreichend ist, um die Decke hydrophil zu machen;
- auf die zweite Seite gegenüber der ersten zumindest ein Blatt aus Zellstoffwatte abzulegen;
- die so bedeckte zweite Seite einer Verwirrungsbehandlung durch Wasserstrahlen zu unterwerfen.
Vorzugsweise ist die Decke aus 100 % Nessel gebildet. Jedenfalls kann man darin bis zu 30 % synthetischer Fasern einsetzen, so wie wärmeverbindende Fasern, die das erhaltene Nonwoven nach einer geeigneten ergänzenden thermischen Behandlung verfestigen werden.
Die Technik der hydraulischen Verbindung ermöglicht die Behandlung von Decken, deren Flächenmasse zwischen 25 g/m² und 200 g/m² enthalten ist. Unterhalb von 25 g/m² würde die von den Flüssigkeitsstrahlen freigesetzte Energie eine beachtliche Lageveränderung der Fasern und ihre Ablagerung zwischen den Maschen des Trägertuches mit sich bringen. Es würde ein Anhängen an das Tuch folgen und die Bildung von unerwünschten Flusen auf dem endgültigen Produkt. Oberhalb von 200 g/m² erlaubt die Dicke nicht eine Behandlung in der Tiefe der Decke.
Die Menge der zellulosischen Papierfasern, die man einsetzt hängt somit von der gesamten Flächenmasse und der Bestimmung des Produktes gemäß dem verlangten mechanischen Widerstand ab. Die Papierfasern können somit von 10 % bis 50 % des Gesamtgewichtes bilden, ohne jedenfalls weniger als 10 g/m² zu repräsentieren. Es ist möglich, mehrere Blätter aus Zellstoffwatte übereinanderzulagern, um das gewünschte Flächengewicht zu erreichen.
Das nach dem Verfahren erhaltene Produkt bietet eine beträchtlich verbesserte Befeuchtbarkeit bezüglich des Nonwoven ohne Zusatz von zellulosischen Fasern, die Eintauchzeit gelangt somit von der Größenordnung von 30 Sekunden auf weniger als 10 Sekunden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens zeigen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweier nicht begrenzender Ausführungsformen der Erfindung begleitet von den anliegenden Zeichnungen in denen:
- die Fig. 1 eine Einrichtung zum hydraulischen Binden zeigt, die das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht;
- die Fig. 2 eine grafische Darstellung des Reißwiderstandes des bearbeiteten Erzeugnisses in Funktion der Energiemenge ist, die von den aufeinanderfolgenden Injektoren pro Kilogramm des bearbeiteten Produktes freigesetzt wird;
- die Fig. 3 eine grafische Darstellung der Eintauchzeit des im Beispiel behandelten Produktes in Funktion der Energiemenge ist, die von den aufeinanderfolgenden Injektoren pro Kilogramm des behandelten Produktes freigesetzt wird;
- die Fig. 4 und 5 mikrofotografische Aufnahmen der Nesselfasern vor Bearbeitung sind;
- die Fig. 4C und 4D mikrofotografische Aufnahmen derselben Fasern wie in den Fig. 4A und 4B dargestellt nach erfindungsgemäßer Behandlung und aus dem Nonwoven herausgezogen sind;
- die Fig. 5 eine Einrichtung zum hydraulischen Binden darstellt, die eine Anfertigung eines Vlieses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ermöglicht.
Die Fig. 1 stellt eine Einrichtung zum hydraulischen Binden vom Typ dar, der von der Gesellschaft PERFOJET gestellt wird. Sie umfaßt eine erste Einheit für hydraulisches Binden 10 mit einem endlosen Tuch 12, welches zwischen horizontalen Rollen 14 auf eine Weise gespannt ist, daß es eine Schleife bildet. Das Tuch wird im Sinne des Pfeiles mit einer konstanten vorbestimmten Laufgeschwindigkeit mitgenommen. Es weist einen oberen Teil auf, auf dessen Niveau man eine erste Gruppe von Einspritzleitungen 16 angeordnet hat, die mit Flüssigkeit unter Druck gespeist werden und vertikal in Richtung auf das Tuch gerichtet sind. Die Leitungen sind senkrecht zur Laufrichtung des Tuches angeordnet und weisen Injektionsöffnungen auf, die über die gesamte Breite des Vlieses verteilt sind. Die Anzahl der Leitungen ist variabel und in Abhängigkeit von der stufenweisen Anordnung der gewünschten Drucke gewählt. Vorzugsweise wird sie zwischen 3 und 10 enthalten sein.
Den Leitungen gegenüberstehend, unter dem Tuch, haben Saugkästen 18, die mit einer Vakuumquelle kommunizieren, die Funktion, daß von den Injektoren stammende Wasser wiederzugewinnen, welches das Tuch durchquert hat.
Die Einrichtung weist eine zweite hydraulische Bindeeinrichtung 20 auf, mit einem endlosen Tuch 22 für die Behandlung der zweiten Seite. Sie weist eine zweite Gruppe Einspritzleitungen 26 auf, die mit Flüssigkeit unter Druck von nicht dargestellten Leitungen gespeist werden. Die Leitungen sind Saugkästen 28 zum Wiedergewinnen der Flüssigkeit nach ihrer Arbeit des Verwirrens zugeordnet.
Wie man in der Figur sieht, wird die Decke aus Fasern auf dem Tuch 12 von einer nicht dargestellten Stelle der Bildung der Decke aus abgelagert.
Bevor sie zu der Stelle der Deckenbildung geführt wird, wird die Baumwolle zunächst gereinigt und von dem Hauptteil seiner Verunreinigungen so wie Samenkörnern, Blattresten und Stäuben befreit, durch klassische textile Gerätschaften, z.B. Wendewalzen, Reinigerwalzen etc.... Die Faserflocken werden danach auf ein Gerät zur Vliesbildung geschickt: Kardenmaschine, pneumatische Vliesmaschine, etc....
Man kann Kardenmaschinen von jedem Typ benutzen. Man wählt vorzugsweise für leichte Vliese, mit einem Gewicht von unter 100 g/m², eine Kardenmaschine mit Faservlieskocher, welche erlaubt, gute Widerstandsverhältnisse in Laufrichtung zur Querrichtung zu erhalten.
Die Anzahl der zu überlagernden Kardenvliese hängt vom gewünschten Gewicht pro m² ab. Beispielsweise für eine Flächenmasse von 65 g/m² überlagert man vier Kardenvliese.
Anstatt die Decke durch Kardieren zu bilden, kann man gleichermaßen pneumatische Mittel vom Typ "RANDO" gebrauchen, insbesondere für höhere Flächenmassen, bis zu 200 g/m².
Die so gebildete Decke wird auf dem Tuch 12 abgelegt, welches sich mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Bewegung befindet, wo es zur Gruppe der Einspritzleitungen 16 für die Behandlung auf einer ersten Seite mitgenommen wird. Um das Vorbefeuchten des Kardenvlieses sicherzustellen (notwendig aufgrund der Hydrophobie der benutzten Fasern), kann man beispielsweise einen Injektor benutzen, dessen Druck auf ein geringes Niveau (30 bar) geregelt ist, ohne die Anordnung der Fasern zu stören. Die anderen Injektoren werden auf Drucke geregelt, die von 40 bis 250 bar variieren, um die Verwirrung der Fasern sicherzustellen. Danach kann das Kardenvlies, welches einer ersten Verfestigung auf der ersten Seite unterzogen worden ist, zur zweiten Bindeeinheit mitgenommen werden, wo es von einem Tuch auf eine Weise wiederaufgenommen wird, seine zweite Seite der Gruppe Injektoren 26 darzubieten. Beispielsweise wird die zweite Seite auf eine identische Weise wie die erste behandelt. Das Nonwoven läuft dann über einen zweiten Vakuumspalt hinweg, der ermöglicht, den größten Teil des Wassers zu evakuieren. Es wird danach getrocknet, beispielsweise auf einem Trockner mit durchtretender Luft oder auf Trockenwalzen, die nicht dargestellt sind. Gegebenenfalls unterzieht man es einer Behandlung des Wärmeverbindens, wenn man vorgesehen hat, dem Kardenvlies wärmeverbindende Faser zuzusetzen.
Man kann gleichermaßen, wenn man das wünscht, eine Stelle hydraulischer Strukturierung vorsehen, die zweifellos vor der Trocknung angeordnet ist.

Beispiel 1

Man hat mit diesem Verfahren ein Faservlies aus Nessel vom Typ einer Kämmaschine behandelt. Die mittlere Länge der Fasern war von 12 bis 14 mm mit einem Mikron-Index 4. Das endgültige Nonwoven, von einem Flächengewicht von 65 g/m², war von vier übereinander gelagerten Kardenvliesen gebildet.
Jede hydraulische Verbindungseinheit war von vier Injektoren gebildet, wovon die Drucke jeweils 30, 95, 125 und 125 bar waren. Bei der Geschwindigkeit der Maschine von 30 m pro Minute ist die aufeinanderfolgend von den Injektoren freigesetzt und auf dem Niveau der Pumpen gemessene Energie pro Kilogramm des Nonwovens in der nachfolgenden Tabelle zusammengetragen: Injektoren Druck (bar) Energie pro Gruppe Injektoren Dissipierte Energie (KWH/KG)
Man hat ein Nonwoven mit den folgenden Eigenschaften erhalten:
- Gewicht pro m²: 65 g
- Dicke: 0,42 mm
- Rißwiderstand SM: 55 N
einer Probe von 5 cm Breite ST: 33 N
- Eintauchzeit: 30 s
- Absorptionskoeffizient: > 9 g/g
Man hat in der Fig. 2 die Entwicklung des Rißwiderstandes des Kardenvlieses in Funktion der der Decke von den aufeinanderfolgenden Injektoren mitgeteilten Energie dargestellt. Man stellt fest, daß der Widerstand genauso gut im Laufsinn wie im Quersinn in Funktion der von der Decke empfangenen Energie wächst, um, was den Widerstand in Querrichtung betrifft, nach 0,9 kwh pro Kilogramm des Nonwovens ein Podest zu erreichen.
Man hat in der Fig. 3 für das betrachtete Beispiel die Entwicklung der für die Eignung für Befeuchtung repräsentativen Eintauchzeit in Funktion dieser selben Energiemenge dargestellt. Man stellt fest, daß die von der Probe benötigte Zeit zum Eintauchen im Wasser ausgehend von einer minimalen Energieschwelle meßbar ist, die 0,7 kwh pro Kilogramm des Nonwovens für das betrachtete Beispiel ist.
Die unten stehende Tabelle gibt die Werte der Eintauchzeit zum einen Teil bezüglich des Nonwovens des Beispiels und zum anderen Teil eines Nonwovens derselben Flächenmasse erhalten durch mechanisches Nadeln ausgehend von denselben Kardenvliesen von Nessel wieder.
Die Eintauchzeiten über 300 Sekunden bedeuten, daß nach dieser Zeit das Nonwoven immer auf dem Wasser schwimmen würde und daß es sich nicht befeuchtet. Nonwoven Von den Injektoren freigesetzte Energie Kwh/kg Eintauchzeit (Sekunden) mechanisch verbunden durch Wasserstrahlen
Dieses Maß der Eintauchzeit wird in der Pharmakopöe als Maß für die Befeuchtbarkeit hydrophiler Baumwolle genommen. Die Methode ist die folgende:
- Man benutzt einen zylindrischen Korb, vorher getrocknet, gebildet von Fasern aus Leder mit einem Durchmesser von ungefähr 0,4 mm. Dieser Korb hat eine Höhe von 8,0 cm, einen Durchmesser von 5,0 cm und Maschen von einer Breite von 1,5 bis 2,0 cm. Seine Masse ist 2,7 ± 0,3 g.
Man wiegt den Korb (m&sub1;). Man hebt entnimmt von fünf verschiedenen Stellen der Probe 1 g des Nonwovens. Man führt die 5 g ohne Zusammendrücken in den Korb ein, den man wiegt (m&sub2;). Man bereitet auf der anderen Seite eine Aufnahme von 11 cm bis 12 cm Durchmesser gefüllt mit Wasser von 20 ºC ungefähr auf eine Höhe von 10 cm vor. Man bringt den Korb auf eine horizontale Position oberhalb des Wassers und man läßt ihn auf eine Höhe von 10 mm fallen. Man mißt mit dem Chronometer die Zeit die er braucht, um in das Wasser einzutauchen. Das ist die Zeit in Sekunden, die auf der Fig. 3 wiedergegeben ist.
Der Absorptionskoeffizient wird ausgehend von dem vorstehenden Test bestimmt. Man zieht den Korb aus dem Wasser zurück, man läßt ihn während 30 Sekunden abtropfen, dann legt man ihn in einem tarierten (m&sub3;) Gefäß ab und wiegt das ganze (m&sub4;). Der Absorptionskoeffizient des Wassers pro Gramm der Baumwolle, der oben im Beispiel zusammengetragen ist, ist durch die Formel gegeben:
C = m&sub4; - (m&sub2; + m&sub3;)/m&sub2; - m&sub1;
Die mit dem Elektronenmikroskop mit Spülung verwirklichten Fotos zeigen die dekapierende (schälende) Wirkung der Strahlen auf die primäre Faserschicht. Die Mikrofotografien 4A und B zeigen, daß die Fasern vor der Behandlung glatt und unbeschädigt sind, wogegen die nach Behandlung ausgeführten Mikrofotografien 4C und D die Anwesenheit von aufgehängten Fäserchen an den Fasern die nicht anders beschädigt sind zeigen.
Man hat ebenfalls eine Infrarotspektrofotometrie ausgeführt.
Auf dem Niveau der infraroten Peaks stellt eine Entwicklung zwischen zwei Spektren fest, von denen das eine vor der Behandlung und das andere nach der Behandlung verwirklicht wird. Jedenfalls ist diese Entwicklung nicht ausreichend, um daraus Schlüsse auf das Verschwinden der Materialien zu ziehen, die den Fasern die hydrophoben Eigenschaften verleihen.
Man hat in der Fig. 5 eine leicht geänderte Einrichtung dargestellt, die die Konfektion eines Nonwoven gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ermöglicht. Die Elemente entsprechend zu denjenigen der Fig. 1 tragen dieselbe Bezugsziffer vermehrt um 100.
Die Einrichtung umfaßt eine erste hydraulische Bindeeinheit 110 mit einem endlosen Tuch 112, welches zwischen horizontalen Rollen 114 auf einer eine Schleife bildende Weise gespannt ist. Es umfaßt einen oberen Teil auf dessen Niveau man eine erste Gruppe Einspritzleitungen 116 gespeist von Flüssigkeit unter Druck angeordnet hat.
Die Einrichtung weist eine zweite hydraulische Bindeeinheit 120 mit einem endlosen Tuch 122 für die Behandlung der zweiten Seite auf. Sie umfaßt eine zweite Gruppe Einspritzleitungen 126, die mit Flüssigkeit unter Druck von nicht dargestellten Leitungen gespeist werden. Den Leitungen sind Saugkästen 128 für die Wiedergewinnung der Flüssigkeit nach ihrer Verwirrungsarbeit zugeordnet.
Wie man in der Figur sieht, wird die Decke aus Fasern 101 auf dem Tuch 112 von einer nicht dargestellten Stelle der Deckenbildung aus abgelegt, wo sie zur Gruppe Einspritzleitungen 116 für die Behandlung auf einer ersten Seite mitgenommen wird. Um das Vorbefeuchten des Kardenvlieses (notwendig aufgrund der Hydrophobie der gebrauchten Fasern) sicherzustellen, kann man beispielsweise einen Injektor benutzen, dessen Druck auf ein geringes Niveau ohne Störung der Faseranordnung reguliert wird. Die anderen Injektoren werden auf Drucke geregelt, die von 40 bis 250 bar variieren, um die Verwirrung der Fasern sicherzustellen. Danach wird die Decke, die einer ersten Verfestigung auf der ersten Seite unterzogen worden ist, so gewendet, daß ihre andere Seite nach oben zeigt, wie dies in der Figur dargestellt ist. Sie wird von der zweiten Einheit 120 mitgenommen, wo sie ein Blatt aus Zellstoffwatte 103 empfängt, welches mittels eines Druckzylinders 123 auf ihre Oberseite angewandt wird. Das Blatt aus Zellstoffwatte 103 wird auf herkömmliche Weise von einer Versorgungswalze zugeführt, die für Rotation um eine horizontale Achse montiert ist.
Die Gesamtheit 101, 103 - Watte auf der Oberseite - wird zu einer zweiten Gruppe von Einspritzleitungen 126 mitgenommen, wovon die Flüssigkeitsstrahlen, die daraus hervorstrahlen, zugleich die Verbindung der Fasern der Decke 101 sicherstellen, ihre scharfe Reinigung fortsetzen und das Aufhängen der Papierfasern 103 in der Decke 101. Diese letztere dient als Filter und vermeidet, daß die kurzen Fasern nicht auf dem darunterliegenden Tuch 122 mitgenommen werden.
Da Nonwoven läuft dann durch einen letzten Vakuumspalt, der das Evakuieren des größten Teils Wasser ermöglicht. Es wird danach getrocknet, beispielsweise auf einem Trockner mit quer hindurchtretender Luft oder auf Trockenwalzen, die nicht dargestellt sind. Gegebenenfalls unterwirft man es einer Wärmeverbindungsbehandlung, wenn man vorsieht, wärmeverbindende Fasern in das Faserflor einzufügen.
Man kann gleichermaßen, wenn man dies wünscht, eine Stelle der hydraulischen Strukturierung vorsehen, die jedenfalls vor der Trocknung angeordnet ist.

Beispiel 2

Man hat gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ein Nonwoven ausgehend von einer Decke Fasern aus Nessel vom Kämmmaschinen-Typ verwirklicht. Die mittlere Länge der Fasern war von 12 bis 14 mm.
Nachdem man hydraulisch eine erste Seite der Decke behandelt hat, hat man diese gewendet, auf der anderen Seite zwei Blätter aus Zellstoffwatte von jeweils 17 g/m² abgelagert, und das gesamte hydraulisch behandelt. Jede hydraulische Verbindungseinheit war aus vier Injektoren zusammengesetzt, wovon die Drucke jeweils 60, 110, 130, 70 bar betrugen. Bei der Durchlaufgeschwindigkeit von 30 m pro Minute ist die sukzessive von den Injektoren freigesetzte und auf dem Niveau der Pumpe gemessene Energie pro Kilogramm des behandelten Materiales in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt: Injektoren Druck (bar) Energie aus Einspritzleitungen (KWH/KG) Kummulierte dissipierte Energie (KWH/KG)
(1) Bezogen auf Baumwolle allein, (2) bezogen auf das zusammengesetzte Nonwoven.
Die gesamte von den Injektoren freigesetzte Energie beträgt so 0,99 Kwh pro kg des zusammengesetzten Nonwoven. Auf der ersten Seite war die auf das Baumwollvlies allein freigesetzte Energie 0,91 Kwh pro kg Baumwolle. Auf der zweiten Seite war die auf die Gesamtheit Zellstoffwatte plus Baumwolle freigesetzte Energie 0,49 Kwh pro kg des zusammengesetzten Nonwoven.
Man hat ein Nonwoven mit den folgenden Eigenschaften erhalten:
- Gewicht pro m²: 74 g (Nessel 40 g, Watte 34 g)
- Dicke: 0,53 mm
- Reißwiderstand SM : 55 N
bei einer Probe von 5 cm ST : 21 N Breite, trocken
- Reißwiderstand SM : 54 N
einer Probe von 5 cm ST : 21 N Breite, feucht
- Verlängerung beim Riß SM : 26 %
(trocken) ST : 80 %
- Eintauchzeit: 4 bis 6 Sekunden
- Absorptionskoeffizient: 7,4 g/g.
Es ist ersichtlich, daß das Erzeugnis eine sehr geringe Eintauchzeit von der Größenordnung von 4 bis 6 Sekunden bietet, im Vergleich mit einer Eintauchzeit von 30 Sekunden für Produkte ohne lignozellulosische, kurze, hydrophile Fasern, welches die Papierfasern sind.
Die Messung der Eintauchzeit ist gemäß derselben Korbmethode wie in dem Beispiel 1 ausgeführt worden. Dasselbe gilt für den Absorptionskoeffizienten, der in dem vorliegenden Fall normalerweise geringer als in dem Fall eines Nonwoven mit 100 % Baumwolle ist. Tatsächlich ist der Koeffizient von Zellstoffwatte selber geringer, von der Größenordnung von 5 bis 6 g/g.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Nonwoven-Stoffes auf der Grundlage von Nessel oder anderen lignozellulosischen Naturfasern, die auf der Oberfläche eine Schicht von Materialien aufweisen, welche die Faser hydrophob machen, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Bilden einer Decke nicht verbundener Fasern auf einem wasserdurchlässigen Tuch,

- Verwirrung der Fasern der Decke mittels einer Mehrzahl von Wasserstrahlen von Einspritzleitungen, die quer bezüglich des Bewegungssinnes des Trägers angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte auf die Decke von der Gesamtheit der Strahlen übertragene Energie zumindest gleich einer minimalen Schwelle ist, die dem Wert bei dem die Decke hydrophil wird entspricht.

2. Verfahren zum Herstellen eines Nonwoven-Stoffes auf der Grundlage von Nessel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieschwelle zwischen 0,4 und 1,1 kwh pro kg bearbeiteter Fasern enthalten ist.

3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke eine Flächenmasse enthalten zwischen 25 und 200 g/m² vorzugsweise zwischen 30 und 100 g/m² aufweist.

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, sukzessive die beiden Seiten der Decke zu behandeln.

5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Injektoren zwischen 3 und 10 für jede Seite enthalten ist.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß erste Injektor einen niedrigen Druck hat, auf eine Weise, daß er ein Befeuchten der Decke ohne Verlagerung der Fasern sicherstellt.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindebehandlung durch Wasserstrahlen bewirkt wird, wovon der Druck im Ausgang des Injektors auf einen mittleren oder hohen Wert geregelt ist, zwischen 40 und 250 bar.

8. Verfahren zum Herstellen eines Nonwovens durch hydraulisches Verbinden auf der Grundlage von Nessel oder anderen lignozellulosischen Fasern gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, darin bestehend:

- eine nicht verbundene Decke zu bilden, die zumindest 70 % der Fasern von Nessel oder andere lignozellulosische natürliche Fasern, die auf der Oberfläche einen Mantel aus hydrophobischen Materialien aufweisen, und diese auf einem durchlässigen Tuch abzulegen;

- eine erste Seite dieser Decke einer Verwirrungsbehandlung durch Wasserstrahlen zu unterwerfen;

dadurch gekennzeichnet, daß die freigesetzte Energie ausreichend ist, um die Decke hydrophil zu machen, und daß man danach auf einer zweiten Fläche gegenüber der ersten zumindest ein Blatt aus Zellstoffwatte ablegt und man die so bedeckte Fläche einer Verwirrungsbehandlung durch Wasserstrahlen unterwirft.

9. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke aus Fasern eine Flächenmasse enthaltend zwischen 25 und 20 g/m² und das Blatt aus Zellstoffwatte von über 10 g/m² hat.

10. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellstoffwatte 10 bis 50 % des Gesamtgewichtes des Nonwoven darstellt.

11. Hydrophiles Nonwoven erhalten gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchzeit einer Probe unter 10 Sekunden beträgt.

12. Hydrophiles Nonwoven, welches eine Mehrzahl von Fasern aus Baumwolle oder anderen natürlichen lignozellulosischen Fasern aufweist, welches durch hydraulisches Binden gemäß Anspruch 1 erhalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern keiner Kochbehandlung unterworfen sind, die darauf abzielt, sie hydrophil zu machen.

13. Hydrophiles Nonwoven gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es zumindest 70 % Nessel enthält und von jedem Befeuchtungsmittel befreit ist.

14. Hydrophiles Nonwoven gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Befeuchtbarkeit so wie eine Eintauchzeit einer Probe bietet, die unter 90 Sekunden und vorzugsweise 30 Sekunden beträgt.

15. Hydrophiles Nonwoven gemäß einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß sein Absorptionskoeffizient über 9 g/g ist.

16. Nonwoven gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 30 % synthetischer Fasern aufweist.