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EP4077789A1 - Verfahren zur herstellung von spinnvlies - Google Patents

Verfahren zur herstellung von spinnvlies

Info

Publication number
EP4077789A1
EP4077789A1 EP20821214.2A EP20821214A EP4077789A1 EP 4077789 A1 EP4077789 A1 EP 4077789A1 EP 20821214 A EP20821214 A EP 20821214A EP 4077789 A1 EP4077789 A1 EP 4077789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conveyor
spunbond
filaments
spunbonded
deposited
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP20821214.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4077789B1 (de
Inventor
Ibrahim SAGERER-FORIC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lenzing AG
Original Assignee
Lenzing AG
Chemiefaser Lenzing AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lenzing AG, Chemiefaser Lenzing AG filed Critical Lenzing AG
Publication of EP4077789A1 publication Critical patent/EP4077789A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4077789B1 publication Critical patent/EP4077789B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/013—Regenerated cellulose series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/02—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments
    • D04H3/03—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of yarns or filaments at random
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/10—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
    • D04H3/11—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically by fluid jet
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/16—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing spunbonded nonwoven, in which a spinning mass is extruded through the nozzle holes of at least one spinning nozzle to form filaments, the filaments are stretched in the extrusion direction and placed on a first conveyor to form the spunbonded nonwoven, and in which the spunbonded nonwoven is at least one Is subjected to laundry.
  • washing is generally not necessary in the manufacture of thermoplastic spunbonded fabrics, as it is a so-called “dry” spinning process, whereby any solvents that may be used evaporate from the spunbonded nonwoven by themselves after the calender or dryer.
  • the spunbonded nonwoven is wound up into rolls immediately after extrusion and deposition in such processes.
  • spinning processes that require washing such as cellulosic spunbonded fabrics
  • the throughput is usually limited by the length of the laundry, since the spunbonded fabrics are used to wash out the Solvent must reach certain residence times in the laundry.
  • the looped spunbond can only be transported through the coagulation bath at low conveying speeds, since the buoyancy of the spunbond in the coagulation bath creates a great resistance to the spunbond. An increase in throughput is therefore not possible without a drastic loss of quality.
  • the invention has therefore set itself the task of improving a method for the production of spunbond of the type mentioned at the outset in such a way that the throughput of the method can be increased in a cost-effective and simple manner without impairing the quality of the spunbond.
  • the object is achieved in that the spunbond of the laundry is at least partially subjected to a perforated second conveyor with a lower conveying speed than the first conveyor, the spunbond in the laundry being sprayed with washing liquid and the washing liquid being at least partially discharged through the perforated second conveyor .
  • the dwell time of the Spunbonded in the laundry can be increased without providing an expensive longer wash.
  • a spunbonded web with a predefined basis weight can be obtained, the quality of the spunbonded web obtained, in particular its residual solvent content after washing, being improved.
  • the conveying speed which, as shown above, results from the spinning mass throughput and the desired weight per unit area, can be completely decoupled from the conveying speed of the laundry.
  • the length of the laundry, the length of the system or the building and thus also the costs for setting up and operating a system for carrying out the method can be significantly reduced.
  • the reliability and efficiency of the laundry can be further improved.
  • the assisted transport of the spunbonded nonwoven by the second conveyor device during the wash can namely ensure reliable and efficient washing even at high conveying speeds, since in comparison to a bath wash there is no buoyancy and water resistance on the spunbonded nonwoven.
  • a buoyancy or water resistance in a laundry bath can namely lead to entanglement or clumping in the spunbonded nonwoven and thus render the nonwoven fabric unusable at high conveying speeds, for example from 100 m / min to 500 m / min. This is particularly the case when the spunbond material within the laundry has a lower conveying speed than before the laundry, since the lower conveying speed results in an excess length of the spunbonded nonwoven in the laundry and the spraying with washing liquid reliably holds the excessively long spunbonded nonwoven on the second conveyor can be.
  • a spunbonded nonwoven completely soaked in washing liquid can absorb 10 to 15 times as much liquid, based on its own weight.
  • spunbonded nonwovens that have never been dried have very low strengths, such complete soaking of the spunbonded nonwoven leads to further structural weakening and thus to increased tears, which prevents reliable further transport.
  • the laundry according to the invention can therefore increase the throughput of the method without any negative effects on the quality of the spunbonded nonwoven produced.
  • the spunbonded nonwoven can have a liquid content of less than 5 kg / kg, based on its dry weight.
  • the liquid content can be less than 4 kg / kg, or in yet another preferred embodiment less than 3 kg / kg. Due to the low liquid content, the internal structure and stability of the spunbond can be retained, which means that transport is still possible even at high conveying speeds.
  • a spunbonded nonwoven in the sense of the present disclosure is understood to mean a nonwoven which is formed directly by depositing extruded filaments, the filaments being essentially endless filaments and being laid in a random position in order to form the spunbonded nonwoven.
  • a conveying device in the sense of the present invention can be understood to mean all devices which are suitable for conveying or transporting the spunbonded web at a certain conveying speed.
  • a conveyor device can be, for example, a conveyor belt, a conveyor drum, conveyor rollers or the like.
  • the conveying devices are designed as conveyor belts.
  • the conveying speed of the second conveying device is reduced by a factor between 1 and 1000 compared to the first conveying device.
  • the throughput can be doubled with the same weight per unit area and the same length of the laundry, or the effectiveness of the laundry can be significantly improved. It has been shown, for example, that doubling the dwell time in the laundry increases the efficiency more than linearly and, for example, leads to a reduction in solvent residues in the finished spunbonded nonwoven by a factor of 4 to 8.
  • the conveying speed is preferably reduced by a factor between 1 and 100, or particularly preferably by a factor between 1 and 25, before washing.
  • the reproducibility of the method can also be further improved if the spunbonded nonwoven is deposited in loops on the second conveyor device.
  • the loops can have essentially parallel, superimposed sections on the spunbonded nonwoven, which enable efficient washing of the spunbonded nonwoven and can be pulled apart again after washing without damage. In particular, after washing, the loops can be pulled apart again by a faster conveyor device.
  • the spunbond can preferably be deposited on the second conveyor immediately after the spunbond is deposited and formed on the first conveyor.
  • “immediately after laying” is understood to mean that no further treatment steps of the spunbonded web are provided on the first conveyor between the laying down and formation of the spunbonded web on the first conveyor device and the laying down on the second conveyor device.
  • the spunbonded nonwoven can be deposited on the second conveyor device preferably before washing, particularly preferably immediately before washing. A reduction in the conveying speed of the spunbonded nonwoven therefore takes place before washing or immediately before washing.
  • “immediately before washing” is understood to mean that no further treatment steps for the spunbonded web are provided on the second conveyor device before washing.
  • the spunbond can preferably run through the entire laundry on the second conveyor device.
  • the spunbonded nonwoven can pass through further treatment steps on a third conveyor device at a higher conveying speed than the second conveyor device.
  • the spunbond can be deposited on the third conveying device, whereby - as described above - the excess length of the spunbond or any loops formed therein can be untangled again, and the spunbond can again be treated at a higher conveying speed.
  • the third conveying device preferably has essentially the same conveying speed as the first conveying device.
  • the conveying speed of the third conveying device is increased again by a factor between 1 and 1000 compared to the second conveying device, a particularly versatile method can be provided which allows direct further processing of the spunbonded nonwoven after washing at a higher conveying speed.
  • the spunbonded nonwoven can preferably be accelerated again to the same conveying speed as it was before washing, and further treatment steps can be carried out.
  • the conveying speed of the third conveying device is preferably increased by a factor between 1 and 100, particularly preferably by a factor between 1 and 25, compared with the second conveying device.
  • the advantages mentioned above can be achieved particularly if the spunbonded nonwoven is subjected to hydroentanglement and / or drying after washing.
  • the hydroentanglement can in this case preferably be carried out at the original conveying speed of the spunbonded nonwoven, since this does not depend on longer dwell times compared to laundry.
  • the provision of hydroentanglement after washing allows a particularly reliable control of the structural and internal properties of the spunbonded nonwoven.
  • a permanent embossing of patterns or perforations which remain in the finished spunbonded nonwoven, can take place.
  • the spunbonded nonwoven can be dried in order to obtain a finished spunbonded nonwoven.
  • the finished spunbonded nonwoven can then optionally be wound up into rolls in a winding device.
  • the efficiency of the laundry can be further improved if the laundry is a multi-stage countercurrent wash.
  • the washing liquid used for washing in particular water, circulates in several washing stages, with fresh washing liquid being supplied at the end of the washing and discharged via the perforated second conveyor device and being gradually carried on in the same way to the upstream washing stages, and at the beginning the used washing liquid is discharged from the laundry.
  • the throughput of the method can be further increased if the spinning mass is also extruded into filaments through at least a first spinneret and a second spinneret, the filaments of the first spinneret being deposited on the first conveyor to form a first spunbonded web and the filaments of the second spinneret to form a second spunbond on the first conveyor, the filaments of the second spinning nozzle for forming the second spunbond are deposited over the first spunbond on the first conveyor to obtain a multi-layer spunbond.
  • the throughput of the process can be increased in a simple manner, since at least two spinning nozzles for the simultaneous formation of at least two Spunbonded nonwovens are provided, but the multilayered spunbonded nonwoven formed in the process can be processed further with the means available instead of a single spunbonded nonwoven.
  • the second spinneret is preferably located downstream of the first spinneret in the conveying direction of the first conveying device.
  • the multi-layer spunbonded nonwoven formed in the process consists of the first and second spunbonded nonwoven, the second spunbonded nonwoven being arranged above the first.
  • the first and second spunbond can be connected to one another (for example by adhesion) in such a way that the multi-layer spunbond forms a unit that can go through further process steps, however, the first and second spunbonded nonwovens can be separated again into these essentially without structural damage.
  • the multi-layer spunbonded web is separated into at least the first and second spunbonded web in a subsequent step, at least two independent spunbonded webs can again be obtained in the course of the process.
  • a cost-effective method for producing spunbonded nonwoven with increased throughput can thus be created.
  • the spinning mass can also be extruded into filaments through a third and further spinning nozzles and the filaments are each stretched in the direction of extrusion, the filaments of the third spinning nozzle being placed over the second spunbonded web on the first conveying device to form a third spunbonded web or the filaments of the further spinning nozzles for the formation of further spunbonded nonwovens are deposited on the first conveying device over the respective preceding spunbonded nonwoven in order to obtain the multilayered spunbonded nonwoven.
  • Such a multi-layer spunbonded nonwoven can have a large number of spunbonded nonwovens, which can be separated from one another again in a later process step.
  • the aforementioned advantages of the method can be particularly noticeable when the multi-layer spunbonded nonwoven is subjected to at least one treatment step before it is separated into at least the first and second spunbonded nonwoven. This is because a joint treatment of the first and second spunbonded nonwovens can take place in the form of the multilayered spunbonded nonwoven and thus the throughput of the method can be significantly increased compared to the separate treatment of the spunbonded nonwovens.
  • the at least one treatment step of the multi-layer spunbonded nonwoven is the laundry according to the invention on the second conveying device with a conveying speed that is reduced compared to the first conveying device.
  • the method according to the invention can be characterized by high flexibility if the spunbonded nonwoven is a multi-layer spunbonded nonwoven, with at least two spinning nozzles arranged one behind the other, so that the filaments extruded from the respective spinning nozzles each form a spunbonded nonwoven layer, which are placed on top of one another the multi-layer spunbond is produced.
  • the multi-layer spunbond can then anyway can be reliably washed using the method according to the invention with reduced conveying speed.
  • the reliability of the method can be further increased if the filaments are drawn by means of a drawing air stream after they have been extruded from the spinneret.
  • the extrusion and drawing conditions of the filaments can be controlled in a targeted manner and the internal properties of the spunbonded nonwoven can be adapted.
  • the drawing air stream is directed from the respective spinneret onto the extruded filaments.
  • the drawing air stream can have a pressure of 0.05 bar to 5 bar, preferably 0.1 bar to 3 bar, particularly preferably 0.2 bar to 1 bar.
  • the drawing air stream can furthermore have a temperature of from 20 ° C. to 200 ° C., preferably from 60 ° C. to 160 ° C., particularly preferably from 80 ° C. to 140 ° C.
  • the method according to the invention can be particularly suitable for the production of cellulosic spunbonded nonwovens, the spinning mass being a Lyocell spinning mass, that is to say a solution of cellulose in a direct solvent for cellulose.
  • Such a direct solvent for cellulose is a solvent in which the cellulose is present in a non-derivatized form.
  • This can preferably be a mixture of a tertiary amine oxide such as NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide) and water.
  • NMMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • ionic liquids or mixtures with water are also suitable as direct solvents.
  • the cellulose content in the spinning mass can be 3% by weight to 17% by weight, in preferred embodiment variants 5% by weight to 15% by weight, and in particularly preferred embodiment variants 6% by weight to 14% by weight. -%.
  • the method according to the invention results in numerous improvements and advantages with regard to the economy of the production plant, operation of the plant and product quality. Since several loops offset in parallel one above the other can be washed at the same time, the conveying speed of the spunbonded nonwoven can be significantly reduced during the wash. The lower conveyor speed reduces both the costs and the complexity of the production system.
  • the throughput of cellulose per spinneret can preferably be between 5 kg / h per meter of spinneret length and 500 kg / h per meter of spinneret length.
  • the advantages according to the invention can be particularly noticeable when the weight per unit area of the spunbonded nonwoven is between 5 g / m 2 (gsm) and 500 g / m 2 , preferably 10 g / m 2 to 250 g / m 2 , particularly preferably 15 g / m 2 to 100 g / m 2 .
  • the conveying speed of the spunbonded nonwoven when it is deposited, or the conveying speed of the first conveyor device can preferably be between 1 m / min and 2000 m / min, preferably 10 m / min to 1000 m / min, particularly preferably 15 m / min to 500 m / min .
  • the internal structure of the spunbond can also be reliably controlled if the filaments extruded and drawn from the spinneret are partially coagulated.
  • the spinneret can be assigned a coagulation air stream containing a coagulation liquid for at least partial coagulation of the filaments, whereby the internal structure of the spunbond can be controlled in a targeted manner.
  • a stream of coagulation air can preferably be a fluid containing water and / or a fluid containing coagulant, for example gas, mist, steam, etc.
  • the coagulation liquid is a mixture of water and a direct solvent for cellulose.
  • the coagulation liquid can be a mixture of fully deionized water and 0% by weight to 40% by weight NMMO, preferably 10% by weight to 30% by weight NMMO, particularly preferably 15% by weight to 25% by weight. % NMMO, be.
  • the amount of coagulation liquid can preferably be 50 l / h to 10,000 l / h, more preferably 100 l / h to 5,000 l / h, particularly preferably 500 l / h to 2,5001 / h per meter of coagulation nozzle.
  • spinnerets of the method according to the invention or the device according to the invention single-row slot nozzles, multi-row needle nozzles or preferably column nozzles with lengths of 0.1 m to 6 m are used.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method and a device according to a first embodiment.
  • a spinning mass 2 is produced from a cellulosic raw material and fed to a spinneret 3 of the device 200.
  • the cellulosic raw material for producing the spinning mass 2 which is not shown in detail in the figures, can be a conventional pulp made of wood or other vegetable raw materials. However, it is also conceivable that the cellulosic raw material consists of production waste from spunbond production or recycled textiles.
  • the spinning mass 2 is a solution of cellulose in NMMO and water, the cellulose content in the spinning mass 2 being between 3% by weight and 17% by weight.
  • the spinning mass 2 is then extruded into the filaments 5 in the spinneret 3 through a multiplicity of nozzle holes 4.
  • the filaments 5 are stretched by means of a stretching air stream as they exit from the spinneret 3.
  • the stretching air 6 can emerge from openings in the spinneret 3 between the nozzle holes 4 and be directed as a stretching air stream directly onto the extruded filaments 5, which is not shown in detail in the figures.
  • the extruded filaments 5 are acted upon by a coagulation air stream 7 which is generated by a coagulation device 8.
  • the coagulation air flow 7 generally has a coagulation liquid, for example in the form of steam, mist, etc.
  • a coagulation liquid for example in the form of steam, mist, etc.
  • the spunbond 1 is deposited immediately in front of the laundry 10 on a second conveyor belt 13 as a second conveyor 13, which has a lower conveying speed than the first conveyor 9.
  • the conveying speed of the spunbonded nonwoven 1 within the laundry 10 is therefore reduced compared to the conveying speed of the spunbonded fleece 1 in front of the laundry 10, that is to say during the filaments 5 being deposited on the first conveyor belt 9.
  • the conveying speed is preferably reduced by a factor between 1 and 1000. In another embodiment, the factor is between 1 and 100, and in another embodiment between 1 and 25.
  • the spunbond 1 is placed in loops 14 on second conveyor belt 13 deposited.
  • the spunbond 1 laid in loops 14 is then subjected to laundry 10, in which it is essentially freed of solvent residues from the spinning mass 2.
  • the spunbonded nonwoven 1 is deposited on a third conveyor belt 15, which has a higher conveying speed than the second conveyor belt 13.
  • the third conveyor belt 15 preferably has the same conveying speed as the first conveyor belt 9, as a result of which the loops 14 are completely pulled out again.
  • the third conveyor belt 15 can also have a different conveying speed different from the first conveyor belt 9, which compared to the second conveyor belt 13 by a factor between 1 and 1000, preferably between 1 and 100, especially preferably between 1 and 25, is increased.
  • the spunbonded nonwoven 1 is subjected to a hydroentanglement 11, which can further adapt the internal structure of the spunbonded nonwoven 1.
  • additional perforation patterns, embossing patterns or the like can be introduced into the spunbonded nonwoven 1, but this was not shown in detail in the figures.
  • the spunbonded nonwoven 1 is subjected to a drying process 12 in order to obtain a finished spunbonded nonwoven 1, the method 100 being concluded by optional winding 16 and / or packaging.
  • the device 100 or the method 200 can have at least a first spinneret 3 and a second spinneret 30, the spinning mass 2 simultaneously flowing through the first spinneret 3 and the second spinneret 30 the filaments 5, 50 is extruded.
  • the filaments 5, 50 are each stretched and at least partially coagulated in the extrusion direction, the filaments 5 of the first spinning nozzle 3 being deposited on the conveyor belt 9 to form a first spunbond 1 and the filaments 50 of the second spinning nozzle 30 on the conveyor belt to form a second spunbond 9 can be stored.
  • the filaments 50 of the second spinning nozzle 30 are deposited over the first spunbond 1 on the conveyor belt 9 to form the second spunbonded nonwoven in order to obtain a multilayered spunbonded nonwoven, which is not shown in detail in the figures.
  • the first spunbonded web 1 and the second spunbonded web preferably run through the laundry 10 together in the form of the multilayered spunbonded web, the multilayered spunbonded web being deposited in loops 14 on the second conveyor belt 13 at a lower conveying speed than the first conveyor belt 9.
  • the multi-layer spunbond can then be separated again into at least the first spunbond 1 and the second spunbond in a step following the laundry 10, the first spunbond 1 and second spunbond after being separated further steps, such as the hydroentanglement 11 and / or the Drying 12, run through.
  • the first spunbonded nonwoven 1 and second spunbonded nonwoven can alternatively also pass through the hydroentanglement 11 together and be permanently connected to one another to form the multilayered spunbonded nonwoven.
  • first spunbonded nonwoven 1 and second spunbonded nonwoven can each have different internal properties, for example a different weight per unit area, and thus form a multi-layered spunbonded nonwoven with properties that vary in cross section.
  • the first conveyor device 9 is a conveyor drum and the second conveyor device 13 is a conveyor belt.
  • both the first conveyor 9 and the second conveyor 13 are a conveyor drum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Cleaning Implements For Floors, Carpets, Furniture, Walls, And The Like (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Herstellung von Spinnvlies (1), bei dem eine Spinnmasse (2) durch die Düsenlöcher (4) zumindest einer Spinndüse (3, 30) zu Filamenten (5, 50) extrudiert wird, die Filamente (5, 50) in Extrusionsrichtung verstreckt und zur Bildung des Spinnvlieses (1) auf einer ersten Fördereinrichtung (9) abgelegt werden, und bei dem das Spinnvlies (1) zumindest einer Wäsche (10) unterzogen wird. Um den Durchsatz des Verfahrens ohne Qualitätseinbußen zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das Spinnvlies (1) der Wäsche (10) zumindest teilweise auf einer perforierten zweiten Fördereinrichtung (13) mit gegenüber der ersten Fördereinrichtung (9) geringerer Fördergeschwindigkeit unterzogen wird, wobei das Spinnvlies (1) in der Wäsche (10) mit Waschflüssigkeit besprüht wird und die Waschflüssigkeit zumindest teilweise durch die perforierte zweite Fördereinrichtung (13) abgeführt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von Spinnylies
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies, bei dem eine Spinnmasse durch die Düsenlöcher zumindest einer Spinndüse zu Filamenten extrudiert wird, die Filamente in Extrusionsrichtung verstreckt und zur Bildung des Spinnvlieses auf einer ersten Fördereinrichtung abgelegt werden, und bei dem das Spinnvlies zumindest einer Wäsche unterzogen wird.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Spinnvliesen bzw. Vliesstoffen einerseits nach dem Spunbond- und andererseits nach dem Meltblown-Verfahren bekannt. Beim Spunbond-Verfahren (bspw. GB 2 114 052 A oder EP 3 088 585 Al) werden die Filamente durch eine Düse extrudiert und durch eine darunterliegende Verstreckungseinheit abgezogen und verstreckt. Beim Meltblown-Verfahren dagegen (bspw. US 5,080,569 A, US 4,380,570 A oder US 5,695,377 A) werden die extrudierten Filamente bereits beim Austritt aus der Düse von heißer, schneller Prozessluft mitgerissen und verstreckt. Bei beiden Technologien werden die Filamente auf einer Ablagefläche, beispielsweise einem perforierten Förderband, in Wirrlage zu einem Vliesstoff abgelegt, zu Nachbearbeitungsschritten transportiert und schließlich als Vliesrollen aufgewickelt.
Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt cellulosische Spinnvliese gemäß der Spundbond-Technologie (bspw. US 8,366,988 A) und gemäß Meltblown-Technologie (bspw. US 6,358,461 A und US 6,306,334 A) herzustellen. Dabei wird eine Lyocell-Spinnmasse entsprechend den bekannten Spundbond- oder Meltblownverfahren extrudiert und verstreckt, vor der Ablage zu einem Vlies werden die Filamente allerdings noch zusätzlich mit einem Koagulationsmittel in Kontakt gebracht, um die Zellulose zu regenerieren und formstabile Filamente zu erzeugen. Die nassen Filamente werden schließlich in Wirrlage als Vliesstoff abgelegt.
Besonders im Falle einer Wäsche können die Vorteile des Verfahrens zur Geltung kommen. Bei der Herstellung von thermoplastischen Spinnvliesen ist in der Regel keine Wäsche nötig, da es sich um so genannte „trockene“ Spinnverfahren handelt, wobei eventuell zum Einsatz kommende Lösungsmittel nach dem Kalander oder Trockner von selbst aus dem Spinnvlies ausdampfen. Im einfachsten Fall wird bei solchen Verfahren das Spinnvlies gleich nach der Extrusion und Ablage zu Rollen aufgewickelt. Im Falle von Spinnverfahren, welche eine Wäsche benötigen, wie etwa bei cellulosischen Spinnvliesen, ist der Durchsatz allerdings in der Regel durch die Länge der Wäsche begrenzt, da die Spinnvliese zum Auswaschen des Lösungsmittels bestimmte Verweilzeiten in der Wäsche erreichen müssen. Vor allem bei der Herstellung von Spinnvliesen bzw. Vliesstoffen mit sehr niedrigen Flächengewichten leiden die erwähnten Verfahren unter dem Nachteil, dass eine Erhöhung des Durchsatzes nur sehr begrenzt kosteneffizient und ohne Beeinträchtigung der Qualität der Spinnvliese möglich ist, da nämlich insbesondere sehr lange Waschanlagen eingesetzt werden müssen, um denselben Durchsatz und/oder die selbe Qualität wie bei höheren Flächengewichten zu erreichen.
Da die Spinnmassen bei cellulosischen Spinnvliestechnologien lediglich Zellstoffgehalte von 3 bis 17% aufweisen, wird zur Erreichung eines vergleichbaren Durchsatzes eine größere Menge an Spinnmasse benötigt, als bei der Herstellung von thermoplastischen Spinnvliesen. Das führt dazu, dass bei gleicher Produktivität im Vergleich zu thermoplastischen Spinnvliesanlagen mehr Spinndüsen vorgesehen werden müssen bzw. mehr Spinnmassedurchsatz pro Spinndüse erreicht werden muss. Die Spinnvliese werden dann gewaschen, verfestigt, getrocknet und aufgewickelt. In der WO 2018/071928 Al ist ein Verfahren für die Wäsche von cellulosischen Spinnvliesen beschrieben. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Verweilzeit, Effektivität der Wäsche und Auswirkung auf die Kosten bzw. die Länge der Wäsche erklärt. Speziell bei hohen Durchsätzen, die für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses wichtig sind, und bei niedrigen Flächengewichten bis zu 10g/m2, die für viele Anwendungen wünschenswert sind, werden hohe Fördergeschwindigkeiten erreicht. Dadurch steigt sowohl der Anspruch an die Effektivität der Wäsche, wie auch die benötigte Länge für die Wäsche und dementsprechend der Aufwand für den Maschinen- und Anlagenbau und die Kosten für die Anlage und das sehr lange Gebäude.
Aus der US 2005/0056956 Al ist ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Spinnvliese bekannt, bei dem die Filamente auf einer Fördertrommel abgelegt, wasserstrahlverfestigt, gepresst und dann mit geringerer Fördergeschwindigkeit in Form von Schlaufen in einem Koagulationsbad abgelegt werden. Anschließend werden die Schlaufen wieder aufgelöst und das Spinnvlies getrocknet und aufgewickelt. Ein derartiges Verfahren weist aber mehrere Nachteile beim Einsatz in kommerziellen Produktionsanlagen auf. So wird beispielsweise bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten die Drehzahl der Ablagetrommel und der Pressrollen sehr hoch, was bei cellulosischen Spinnvliesen im nassen Zustand dazu führt, dass diese an der Trommeloberfläche haften bleiben. Dies führt zu Abrissen und Fehlern im Spinnvlies, bzw. kann sich das Spinnvlies um die Ablagetrommel und die Pressrollen wickeln, was aus wirtschaftlichen und sicherheitstechnischen Gründen sehr nachteilig ist. Zudem führt die Wasserstrahlverfestigung des Spinnvlieses unmittelbar nach der Ablage der Filamente zu einem Einpressen und teilweisen Einsaugen der frisch extrudierten Filamente in die unter Vakuum stehende Trommel. Das Lösen des Spinnvlieses von der Trommel wird dadurch zusätzlich erschwert, wodurch es zu weiteren Abrissen und Fehlem des Spinnvlieses kommt. Zudem werden die in der Wasserstrahlverfestigung in das Spinnvlies eingebrachten Strukturänderungen durch die nachfolgenden Koagulationsbäder und dem damit einhergehenden Aufquellen des Spinnvlieses ganz oder teilweise wieder entfernt. Eine gezielte Einstellung der mechanischen und strukturellen Eigenschaften des hergestellten Spinnvlieses wird so deutlich erschwert. Außerdem kann der Transport des in Schlaufen gelegten Spinnvlieses durch das Koagulationsbad nur bei niedrigen Fördergeschwindigkeiten stattfinden, da durch die Auftriebskraft des Spinnvlieses im Koagulationsbad ein großer Widerstand gegen das Spinnvlies wirkt. Eine Erhöhung des Durchsatzes ist demnach nicht ohne drastische Qualitätseinbußen möglich.
Offenbamng der Erfindung
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass der Durchsatz des Verfahrens auf kostengünstige und einfache Weise ohne Beeinträchtigung der Qualität des Spinnvlieses erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Spinnvlies der Wäsche zumindest teilweise auf einer perforierten zweiten Fördereinrichtung mit gegenüber der ersten Fördereinrichtung geringerer Fördergeschwindigkeit unterzogen wird, wobei das Spinnvlies in der Wäsche mit Waschflüssigkeit besprüht wird und die Waschflüssigkeit zumindest teilweise durch die perforierte zweite Fördereinrichtung abgeführt wird.
Wird das Spinnvlies der Wäsche zumindest teilweise auf einer zweiten Fördereinrichtung mit gegenüber der ersten Fördereinrichtung geringerer Fördergeschwindigkeit unterzogen, ist also die Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses während zumindest eines Teils der Wäsche gegenüber der Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses vor der Wäsche verringert, so kann auf einfache Weise die Verweilzeit des Spinnvlieses in der Wäsche erhöht werden, ohne eine kostenintensive längere Wäsche vorzusehen. Dabei kann bei gleichbleibendem Spinnmasse- Durchsatz der Spinndüse und entsprechender Fördergeschwindigkeit beim Ablegen des Spinnvlieses ein Spinnvlies mit vordefiniertem Flächengewicht erhalten werden, wobei die Qualität des erhaltenen Spinnvlieses, insbesondere dessen Lösungsmittel-Restgehalte nach der Wäsche, verbessert werden.
Alternativ kann auch durch Erhöhung des Spinnmasse-Durchsatzes der Spinndüse und entsprechender Anpassung der Fördergeschwindigkeit beim Ablegen des Spinnvlieses, ein Spinnvlies mit demselben Flächengewicht und gleichbleibender Qualität mit höherem Durchsatz erhalten werden. Mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren kann also die Fördergeschwindigkeit, welche sich, wie oben dargestellt, aus Spinnmasse-Durchsatz und gewünschtem Flächengewicht ergibt, von der Fördergeschwindigkeit der Wäsche vollständig entkoppelt werden. Dadurch lässt sich die Länge der Wäsche, die Länge der Anlage bzw. des Gebäudes und somit auch die Kosten zur Errichtung und zum Betrieb einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens deutlich reduzieren.
Wird das Spinnvlies weiter in der Wäsche mit Waschflüssigkeit besprüht und die Waschflüssigkeit zumindest teilweise durch die perforierte zweite Fördereinrichtung abgeführt, so können die Zuverlässigkeit und Effizienz der Wäsche weiter verbessert werden.
Der unterstützte Transport des Spinnvlieses durch die zweite Fördereinrichtung während der Wäsche kann nämlich auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten für eine zuverlässige und effiziente Wäsche sorgen, da im Vergleich zu einer Bäderwäsche kein Auftrieb und Wasserwiderstand auf das Spinnvlies wirken. Solch ein Auftrieb bzw. Wasserwiderstand in einem Wäschebad kann nämlich bei hohen Fördergeschwindigkeiten, etwa von 100 m/min bis zu 500 m/min, zu Verwicklungen oder Verklumpungen im Spinnvlies und somit zu einem Unbrauchbarwerden des Spinnvlieses führen. Dies vor allem dann, wenn das Spinnvlies innerhalb der Wäsche eine geringere Fördergeschwindigkeit als vor der Wäsche aufweist, da es durch die geringere Fördergeschwindigkeit zu einer Überlänge des Spinnvlieses in der Wäsche kommt und durch das Besprühen mit Waschflüssigkeit das überlange Spinnvlies zuverlässig auf der zweiten Fördereinrichtung gehalten werden kann.
Durch das unmittelbare Abführen der Waschflüssigkeit über die perforierte zweite Fördereinrichtung können einerseits ein Aufschwemmen und andererseits ein zu starkes Aufquellen des Spinnvlieses vermieden werden. Ein vollständig in Waschflüssigkeit getränktes Spinnvlies kann nämlich das 10- bis 15-fache an Flüssigkeit, bezogen auf sein Eigengewicht, aufnehmen. Da noch nie getrocknete Spinnvlieses allerdings sehr geringe Festigkeiten aufweisen, führt ein solches vollständiges Tränken des Spinnvlieses zu einer weiteren strukturellen Schwächung und damit zu vermehrten Abrissen, was einem zuverlässigen Weitertransport entgegensteht. Durch die erfindungsgemäße Wäsche kann also der Durchsatz des Verfahrens ohne negative Auswirkungen auf die Qualität des hergestellten Spinnvlieses erhöht werden.
Bevorzugt kann das Spinnvlies nach der Wäsche, bezogen auf sein Trockengewicht, einen Flüssigkeitsgehalt von weniger als 5 kg/kg aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Flüssigkeitsgehalt weniger als 4 kg/kg aufweisen, bzw. in noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weniger als 3 kg/kg aufweisen. Durch den geringen Flüssigkeitsgehalt kann die innere Struktur und Stabilität des Spinnvlieses erhalten bleiben, wodurch ein Transport auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten möglich bleibt. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird festgehalten, dass unter einem Spinnvlies im Sinne der vorliegenden Offenbarung ein Vliesstoff verstanden wird, welcher direkt durch Ablage extrudierter Filamente gebildet wird, wobei die Filamente im Wesentlichen Endlosfilamente sind und in Wirrlage abgelegt werden um das Spinnvlies zu bilden.
Unter einer Fördereinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung können alle Einrichtungen verstanden werden, die zur Förderung bzw. zum Transport des Spinnvlieses mit einer bestimmten Fördergeschwindigkeit geeignet sind. Eine solche Fördereinrichtung kann beispielsweise ein Förderband, eine Fördertrommel, Förderwalzen oder dergleichen sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Fördereinrichtungen als Förderbänder ausgeführt.
Die zuvor genannten Vorteile können besonders dann erreicht werden, wenn die Fördergeschwindigkeit der zweiten Fördereinrichtung gegenüber der ersten Fördereinrichtung um einen Faktor zwischen 1 und 1000 verringert wird. So kann beispielsweise bei einem Faktor 2 der Durchsatz bei gleichbleibendem Flächengewicht und gleichbleibender Länge der Wäsche verdoppelt werden, oder die Effektivität der Wäsche deutlich verbessert werden. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass die Verdopplung der Verweilzeit in der Wäsche die Effizienz überlinear erhöht, und beispielsweise zu einer Reduzierung der Lösungsmittel -Reste im fertigen Spinnvlies um einen Faktor 4 bis 8 führt. Bevorzugt wird die Fördergeschwindigkeit vor der Wäsche um einen Faktor zwischen 1 und 100, bzw. besonders bevorzugt um einen Faktor zwischen 1 und 25, verringert.
Die Reproduzierbarkeit des Verfahrens kann zudem weiter verbessert werden, wenn das Spinnvlies auf der zweiten Fördereinrichtung in Schlaufen abgelegt wird. So kann nämlich verfahrenstechnisch besonders einfach auf die Reduktion der Fördergeschwindigkeit in der Wäsche reagiert werden. Die Schlaufen können dabei im Wesentlichen parallele, übereinanderliegende Abschnitte am Spinnvlies aufweisen, welche ein effizientes Waschen des Spinnvlieses ermöglichen und sich nach der Wäsche wieder ohne Beschädigungen auseinanderziehen lassen. Nach der Wäsche können die Schlaufen im Besonderen wieder durch eine schnellere Fördereinrichtung auseinandergezogen werden.
Das Spinnvlies kann bevorzugt unmittelbar nach dem Ablegen und Bilden des Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung auf der zweiten Fördereinrichtung abgelegt werden. Unter „unmittelbar nach dem Ablegen“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass zwischen dem Ablegen und Bilden des Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung und dem Ablegen auf der zweiten Fördereinrichtung keine weiteren Behandlungsschritte des Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung vorgesehen sind. Dabei kann das Spinnvlies bevorzugt vor der Wäsche, besonders bevorzugt unmittelbar vor der Wäsche, auf der zweiten Fördereinrichtung abgelegt werden. Eine Verringerung der Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses findet also vor der Wäsche bzw. unmittelbar vor der Wäsche statt. Unter „unmittelbar vor der Wäsche“ wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass vor der Wäsche keine weiteren Behandlungs schritte des Spinnvlieses auf der zweiten Fördereinrichtung vorgesehen sind. So kann das Spinnvlies bevorzugt die gesamte Wäsche auf der zweiten Fördereinrichtung durchlaufen.
Zwischen dem Ablegen und Bilden des Spinnvlieses auf dem ersten Fördereinrichtung und der Wäsche auf der zweiten Fördereinrichtung können demnach bevorzugt keine weiteren Behandlungsschritte des Spinnvlieses vorgesehen sein.
Zudem kann das Spinnvlies nach der Wäsche auf einer dritten Fördereinrichtung mit gegenüber der zweiten Fördereinrichtung höherer Fördergeschwindigkeit weitere Behandlungsschritte durchlaufen. Dazu kann das Spinnvlies auf der dritten Fördereinrichtung abgelegt werden, wodurch - wie zuvor beschrieben - die Überlänge des Spinnvlieses bzw. etwaige darin gebildete Schlaufen wieder entwirrt werden können, und das Spinnvlies wieder mit höherer Fördergeschwindigkeit weiterbehandelt werden kann. Bevorzugt weist dabei die dritte Fördereinrichtung im Wesentlichen die gleiche Fördergeschwindigkeit wie die erste Fördereinrichtung auf.
Wird die Fördergeschwindigkeit der dritten Fördereinrichtung gegenüber der zweiten Fördereinrichtung wieder um einen Faktor zwischen 1 und 1000 erhöht, so kann ein besonders vielseitiges Verfahren bereitgestellt werden, welches eine direkte Weiterverarbeitung des Spinnvlieses nach der Wäsche mit höherer Fördergeschwindigkeit erlaubt. So kann bevorzugt das Spinnvlies nach der Wäsche wieder auf die gleiche Fördergeschwindigkeit wie vor der Wäsche beschleunigt werden und weitere Behandlungsschritte durchlaufen. Bevorzugt wird die Fördergeschwindigkeit der dritten Fördereinrichtung gegenüber der zweiten Fördereinrichtung um einen Faktor zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt um einen Faktor zwischen 1 und 25, erhöht.
So können die zuvor genannten Vorteile besonders dann erreicht werden, wenn das Spinnvlies nach der Wäsche einer Wasserstrahlverfestigung und/oder Trocknung unterzogen wird. Die Wasserstrahlverfestigung kann dabei nämlich vorzugsweise bei der ursprünglichen Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses durchgeführt werden, da diese im Vergleich zur Wäsche nicht auf längere Verweilzeiten angewiesen ist. Zudem erlaubt das Vorsehen der Wasserstrahlverfestigung nach der Wäsche eine besonders zuverlässige Steuerung der strukturellen und inneren Eigenschaften des Spinnvlieses. So kann im Zuge der Wasserstrahlverfestigung beispielsweise eine permanente Einprägung von Mustern bzw. Perforationen, welche im fertigen Spinnvlies verbleiben, erfolgen.
Nach der Wasserstrahlverfestigung kann das Spinnvlies noch eine Trocknung durchlaufen, um ein fertiges Spinnvlies zu erhalten. Das fertig behandelte Spinnvlies kann dann optional in einer Aufwickeleinrichtung zu Rollen aufgewickelt werden.
Die Effizienz der Wäsche kann weiter verbessert werden, wenn die Wäsche eine mehrstufige Gegenstromwäsche ist. In der Gegenstromwäsche zirkuliert nämlich die zur Wäsche verwendete Waschflüssigkeit, insbesondere Wasser, in mehreren Waschstufen, wobei frische Waschflüssigkeit am Ende der Wäsche zugeführt und über die perforierte zweite Fördereinrichtung abgeführt wird und sukzessive in gleicher Weise an die vorgelagerten Waschstufen weitergeführt wird, und wobei am Beginn der Wäsche die verbrauchte Waschflüssigkeit abgeführt wird.
Der Durchsatz des Verfahrens kann weiter erhöht werden, wenn zudem die Spinnmasse durch zumindest eine erste Spinndüse und eine zweite Spinndüse zu Filamenten extrudiert wird, wobei die Filamente der ersten Spinndüse zur Bildung eines ersten Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt werden und die Filamente der zweiten Spinndüse zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt werden, wobei die Filamente der zweiten Spinndüse zur Bildung des zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt werden, um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten.
Werden nämlich die Filamente der zweiten Spinndüse zur Bildung des zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten, so kann auf einfache Weise der Durchsatz des Verfahrens erhöht werden, da zumindest zwei Spinndüsen zur simultanen Bildung von zumindest zwei Spinnvliesen vorgesehen werden, das dabei gebildete mehrlagige Spinnvlies jedoch mit den vorhandenen Mitteln statt einem einzelnen Spinnvlies weiterverarbeitet werden kann. Vorzugsweise ist die zweite Spinndüse dabei der ersten Spinndüse in Förderrichtung der ersten Fördereinrichtung nachgelagert.
Das dabei gebildete mehrlagige Spinnvlies besteht aus dem ersten und zweiten Spinnvlies, wobei das zweite Spinnvlies über dem ersten angeordnet ist. Das erste und zweite Spinnvlies können dabei derart miteinander verbunden sein (beispielsweise durch Adhäsion), dass das mehrlagige Spinnvlies eine Einheit bildet, die weitere Verfahrensschritte durchlaufen kann, jedoch im Wesentlichen ohne strukturelle Beschädigungen an dem ersten und zweiten Spinnvlies wieder in diese aufgetrennt werden kann.
Wird das mehrlagige Spinnvlies in einem nachfolgenden Schritt in zumindest das erste und zweite Spinnvlies aufgetrennt, so können im Laufe des Verfahren wieder zumindest zwei unabhängige Spinnvliese erhalten werden. Ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies mit erhöhtem Durchsatz kann somit geschaffen werden.
Ebenso kann die Spinnmasse auch durch eine dritte und weitere Spinndüsen zu Filamenten extrudiert werden und die Filamente j eweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente der dritten Spinndüse zur Bildung eines dritten Spinnvlieses über dem zweiten Spinnvlies auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt werden um das mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten, bzw. die Filamente der weiteren Spinndüsen zur Bildung weiterer Spinnvliese über dem jeweils vorhergehenden Spinnvlies auf der ersten Fördereinrichtung abgelegt werden um das mehrlagige Spinnvlies zu erhalten.
Ein solches mehrlagige Spinnvlies kann eine Vielzahl an Spinnvliesen aufweisen, welche in einem späteren Verfahrensschritt wieder voneinander getrennt werden können.
Die zuvor genannten Vorteile des Verfahrens können sich dann besonders auszeichnen, wenn das mehrlagige Spinnvlies zumindest einem Behandlungsschritt unterzogen wird, bevor es in zumindest das erste und zweite Spinnvlies aufgetrennt wird. So kann nämlich eine gemeinsame Behandlung des ersten und zweiten Spinnvlieses in Form des mehrlagigen Spinnvlieses erfolgen und somit der Durchsatz des Verfahren gegenüber der getrennten Behandlung der Spinnvliese deutlich erhöht werden.
Dies kann sich besonders dann auszeichnen, wenn der zumindest eine Behandlungsschritt des mehrlagigen Spinnvlieses die erfindungsgemäße Wäsche auf der zweiten Fördereinrichtung mit gegenüber der ersten Fördereinrichtung reduzierter Fördergeschwindigkeit ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit gemeinsamer Wäsche des ersten und zweiten Spinnvlieses in dem mehrlagigen Spinnvlies kann die Länge der Wäsche nämlich weiter deutlich reduziert, bzw. der Durchsatz erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich durch hohe Flexibilität auszeichnen, wenn das Spinnvlies ein mehrlagiges Spinnvlies ist, wobei zumindest zwei hintereinander angeordnete Spinndüsen vorgesehen sind, so dass die aus den jeweiligen Spinndüsen extrudierten Filamente jeweils eine Spinnvlies-Lage bilden, welche derart übereinander abgelegt werden, dass das mehrlagiges Spinnvlies erzeugt wird. Das mehrlagige Spinnvlies kann dann trotzdem zuverlässig anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens mit verringerter Fördergeschwindigkeit gewaschen werden.
Die Zuverlässigkeit des Verfahrens kann weiter erhöht werden, wenn die Filamente nach deren Extrusion aus der Spinndüse mittels eines Verstreckungsluftstroms verstreckt werden. Damit können die Extrusions- und Verstreckungsbedingungen der Filamente gezielt gesteuert, und somit die inneren Eigenschaften des Spinnvlieses angepasst werden. Der Verstreckungsluftstrom wird dabei aus der jeweiligen Spinndüse auf die extrudierten Filamente gerichtet.
Insbesondere kann der Verstreckungsluftstrom einen Druck von 0,05 bar bis 5 bar, bevorzugt 0,1 bar bis 3 bar, besonders bevorzugt 0,2 bar bis 1 bar, aufweisen. Insbesondere kann der Verstreckungsluftstrom weiters eine Temperatur von 20 °C bis 200 °C, bevorzugt von 60 °C bis 160 °C, besonders bevorzugt von 80 °C bis 140 °C, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sich besonders für die Herstellung cellulosischer Spinnvliese auszeichnen, wobei die Spinnmasse eine Lyocell-Spinnmasse, also eine Lösung von Cellulose in einem Direktlösemittel für Cellulose ist.
Ein solches Direktlösemittel für Cellulose ist ein Lösemittel, in dem die Cellulose in nicht- derivatisierter Form gelöst vorliegt. Dies kann bevorzugt ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid, wie etwaNMMO (N-Methylmorpholin-N-oxid), und Wasser sein. Alternativ eignen sich als Direktlösemittel allerdings beispielsweise auch ionische Flüssigkeiten, bzw. Mischungen mit Wasser.
Der Gehalt an Cellulose in der Spinnmasse kann dabei 3 Gew.-% bis 17 Gew.-%, in bevorzugten Ausführungsvarianten 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und in besonders bevorzugen Ausführungsvarianten 6 Gew.-% bis 14 Gew.-%, betragen.
Bei der Herstellung von cellulosi sehen Spinnvliesen ergeben sich aufgrund des erfmdungsgemäßen Verfahrens zahlreiche Verbesserungen und Vorteile in Hinblick auf Wirtschaftlichkeit der Produktionsanlage, Betrieb der Anlage und Produktqualität. Da gleichzeitig mehrere parallel übereinander versetzte Schlaufen gewaschen werden können, kann die Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses während der Wäsche deutlich verringert werden. Durch die geringere Fördergeschwindigkeit reduzieren sich sowohl die Kosten als auch die Komplexität der Produktionsanlage.
Überaschenderweise hat sich gezeigt, dass das mit reduzierter Fördergeschwindigkeit in parallel übereinanderliegende Schlaufen abgelegte Spinnvlies mit höherer Effizienz gewaschen werden kann, als ein Spinnvlies mit höherer und nicht reduzierter Fördergeschwindigkeit. Sogar nach einer mehrstufigen Gegenstromwäsche lassen sich die Schlaufen wieder zerstörungsfrei auflösen und das Spinnvlies kann wieder auf die ursprüngliche Fördergeschwindigkeit beschleunigt werden.
Sogar bei niedrigen Flächengewichten bis 10g/m2 hat sich gezeigt, dass die Spinnvliese stabil genug sind um in Schlaufen abgelegt, bei verminderter Geschwindigkeit gewaschen und danach wieder beschleunigt zu werden, um danach in weiteren Schritten bei ursprünglicher Fördergeschwindigkeit ggf. verfestigt, getrocknet und aufgewickelt zu werden.
Der Durchsatz an Cellulose pro Spinndüse kann vorzugsweise zwischen 5 kg/h pro Meter Spinndüsen-Länge und 500 kg/h pro Meter Spinndüsen-Länge betragen.
Die erfindungsgemäßen Vorteile können sich insbesondere auszeichnen, wenn das Flächengewicht des Spinnvlieses zwischen 5 g/m2 (gsm) und 500 g/m2, bevorzugt 10 g/m2 bis 250 g/m2, besonders bevorzugt 15 g/m2 bis 100 g/m2, beträgt.
Die Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses beim Ablegen, bzw. die Fördergeschwindigkeit der ersten Fördereinrichtung können vorzugsweise zwischen 1 m/min und 2000 m/min, bevorzugt 10 m/min bis 1000 m/min, besonders bevorzugt 15 m/min bis 500 m/min betragen.
Die innere Struktur der Spinnvlieses können zudem zuverlässig gesteuert werden, wenn die aus der Spinndüse extrudierten und verstreckten Filamente teilweise koaguliert werden.
Dazu kann der Spinndüse ein, eine Koagulationsflüssigkeit aufweisender Koagulationsluftstrom zur zumindest teilweisen Koagulation der Filamente zugeordnet sein, wodurch die innere Struktur des Spinnvlieses gezielt gesteuert werden kann. Ein Koagulationsluftstrom kann dabei vorzugsweise ein wasserhaltiges und/oder Koagulationsmittel-enthaltendes Fluid, bspw. Gas, Nebel, Dampf, etc., sein.
Eine besonders zuverlässige Koagulation der extrudierten Filamente kann dabei erreicht werden, wenn die Koagulationsflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und einem Direktlösemittel für Cellulose, ist. Insbesondere kann die Koagulationsflüssigkeit dabei ein Gemisch aus vollentsalztem Wasser und 0 Gew.-% bis 40 Gew.-% NMMO, bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% NMMO, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% NMMO, sein.
Die Koagulationsflüssigkeitsmenge kann dabei vorzugsweise 50 1/h bis 10.0001/h, weiter bevorzugt 100 1/h bis 5.000 1/h, besonders bevorzugt 5001/h bis 2.5001/h pro Meter Koagulations-Düse betragen. Bei den Spinndüsen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vorzugsweise, aus dem Stand der Technik bekannte (US 3,825,380 A, US 4,380,570 A, WO 2019/068764 Al) einreihige Spaltdüsen, mehrreihige Nadeldüsen oder bevorzugt Säulendüsen mit Längen von 0,1 m bis 6 m zum Einsatz kommen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden die Ausführungsvarianten der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens sowie einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens 100 gemäß einer ersten Ausführungsvariante zur Herstellung von cellulosischem Spinnvlies 1 und eine entsprechende Vorrichtung 200 anhand derer das Verfahren 100 durchgeführt wird. In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei eine Spinnmasse 2 aus einem cellulosischen Rohmaterial erzeugt und an eine Spinndüse 3 der Vorrichtung 200 zugeführt. Das cellulosische Rohmaterial zur Herstellung der Spinnmasse 2, welche in den Figuren nicht näher dargestellt ist, kann dabei ein konventioneller Zellstoff aus Holz oder anderen pflanzlichen Ausgangsstoffen sein. Es ist aber ebenso denkbar, dass das cellulosische Rohmaterial aus Produktionsabfällen aus der Spinnvlies-Produktion oder recycelten Textilien besteht. Die Spinnmasse 2 ist dabei eine Lösung aus Cellulose in NMMO und Wasser, wobei der Gehalt an Cellulose in der Spinnmasse 2 zwischen 3 Gew.-% und 17 Gew.-% beträgt.
Die Spinnmasse 2 wird dann in der Spinndüse 3 durch eine Vielzahl von Düsenlöchern 4 zu den Filamenten 5 extrudiert. Durch Zufuhr von Verstreckungsluft 6 an eine Verstreckungseinheit in der Spinndüse 3 werden die Filamente 5 beim Austritt aus der Spinndüse 3 mittels eines Verstreckungsluftstroms verstreckt. Die Verstreckungsluft 6 kann dabei aus Öffnungen in der Spinndüse 3 zwischen den Düsenlöchern 4 austreten und als Verstreckungsluftstrom direkt auf die extrudierten Filamente 5 gerichtet werden, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Die extrudierten Filamente 5 werden nach oder schon während dem Verstrecken mit einem Koagulationsluftstrom 7 beaufschlagt, welcher durch eine Koagulationseinrichtung 8 generiert wird. Der Koagulationsluftstrom 7 weist in der Regel eine Koagulationsflüssigkeit auf, etwa in Form von Dampf, Nebel, etc. Durch Kontakt der Filamente 5 mit dem Koagulationsluftstrom 7 und der darin enthaltenen Koagulationsflüssigkeit werden die Filamente 5 zumindest teilweise koaguliert, was insbesondere Verklebungen zwischen den einzelnen extrudierten Filamenten 5 reduziert. Die verstreckten und zumindest teilweise ausgefällten Filamente 5 werden dann zur Bildung des Spinnvlieses 1 in Wirrlage auf einem ersten Förderband 9 als erste Fördereinrichtung 9 abgelegt. Das Spinnvlies 1 wird dann zu weiteren Bearbeitungsschritten 10, 11, 12 mit dem Förderband 9 weitertransportiert. In weiterer Folge wird das Spinnvlies 1 dabei zumindest einer Wäsche 10 unterzogen.
Um die Verweilzeit des Spinnvlieses 1 in der Wäsche 10 zu erhöhen, wird das Spinnvlies 1 unmittelbar vor der Wäsche 10 auf einem zweiten Förderband 13 als zweite Fördereinrichtung 13 abgelegt, welches eine gegenüber der ersten Fördereinrichtung 9 verringerte Fördergeschwindigkeit aufweist. Die Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses 1 innerhalb der Wäsche 10 ist also gegenüber der Fördergeschwindigkeit des Spinnvlieses 1 vor der Wäsche 10, also während der Ablage der Filamente 5 am ersten Förderband 9, verringert. Bevorzugt wird die Fördergeschwindigkeit dabei um einen Faktor zwischen 1 und 1000 verringert. In einer weiteren Ausführungsvariante beträgt der Faktor zwischen 1 und 100, und in einer wieder weiteren Ausführungsvariante zwischen 1 und 25. Um den Unterschied in der Fördergeschwindigkeit zwischen erstem Förderband 9 und zweitem Förderband 13 im Spinnvlies 1 aufzunehmen, wird das Spinnvlies 1 in Schlaufen 14 am zweiten Förderband 13 abgelegt. Das in Schlaufen 14 gelegte Spinnvlies 1 wird dann der Wäsche 10 unterzogen, worin dieses im Wesentlichen von Lösungsmittel -Rückständen aus der Spinnmasse 2 befreit wird.
Nach der Wäsche 10 wird das Spinnvlies 1 auf einem dritten Förderband 15 abgelegt, welches gegenüber dem zweiten Förderband 13 eine höhere Fördergeschwindigkeit aufweist. Das dritte Förderband 15 weist dabei bevorzugt dieselbe Fördergeschwindigkeit wie das erste Förderband 9 auf, wodurch die Schlaufen 14 wieder vollständig ausgezogen werden. In einer weiteren Ausführungsvariante, welche nicht näher dargestellt ist, kann das dritte Förderband 15 auch eine andere, vom ersten Förderband 9 verschiedene, Fördergeschwindigkeit aufweisen, welche gegenüber dem zweiten Förderband 13 um einen Faktor zwischen 1 und 1000, bevorzugt zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt zwischen 1 und 25, erhöht ist. Am dritten Förderband 15 wird das Spinnvlies 1 einer Wasserstrahlverfestigung 11 unterzogen, welche die innere Struktur des Spinnvlieses 1 weiter anpassen kann. Daneben können im Zuge der Wasserstrahlverfestigung 11 zusätzlich Perforationsmuster, Prägemuster oder dgl. in das Spinnvliese 1 eingebracht werden, was in den Figuren jedoch nicht näher dargestellt wurde.
Schließlich wird das Spinnvlies 1 einer Trocknung 12 unterzogen, um ein fertiges Spinnvlies 1 zu erhalten, wobei das Verfahren 100 durch optionales Aufwickeln 16 und/oder Verpacken abgeschlossen wird. In einer weiteren Ausführungsvariante, welche in den Figuren nur angedeutet ist, kann die Vorrichtung 100 bzw. das Verfahren 200 zumindest eine erste Spinndüse 3 und eine zweite Spinndüse 30 aufweisen, wobei die Spinnmasse 2 simultan durch die erste Spinndüse 3 und die zweite Spinndüse 30 zu den Filamenten 5, 50 extrudiert wird. Die Filamente 5, 50 werden dabei jeweils in Extrusionsrichtung verstreckt und zumindest teilweise koaguliert, wobei die Filamente 5 der ersten Spinndüse 3 zur Bildung eines ersten Spinnvlieses 1 am Förderband 9 abgelegt werden und die Filamente 50 der zweiten Spinndüse 30 zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses am Förderband 9 abgelegt werden. Die Filamente 50 der zweiten Spinndüse 30 werden zur Bildung des zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies 1 am Förderband 9 abgelegt, um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist.
Bevorzugt durchlaufen das erste Spinnvlies 1 und das zweite Spinnvlies gemeinsam in Form des mehrlagigen Spinnvlieses die Wäsche 10, wobei das mehrlagige Spinnvlies auf dem zweiten Förderband 13 mit gegenüber dem ersten Förderband 9 geringerer Fördergeschwindigkeit in Schlaufen 14 abgelegt wird. Vorzugsweise kann das mehrlagige Spinnvlies dann in einem der Wäsche 10 nachfolgenden Schritt wieder in zumindest das erste Spinnvlies 1 und zweite Spinnvlies aufgetrennt werden, wobei das erste Spinnvlies 1 und zweite Spinnvlies nach dem Auftrennen getrennt weitere Schritte, wie etwa die Wasserstrahlverfestigung 11 und/oder die Trocknung 12, durchlaufen.
Das erste Spinnvlies 1 und zweite Spinnvlies können alternativ auch gemeinsam die Wasserstrahlverfestigung 11 durchlaufen und dabei dauerhaft miteinander zu dem mehrlagigen Spinnvlies verbunden werden.
Ebenso können das erste Spinnvlies 1 und zweite Spinnvlies jeweils unterschiedliche innere Eigenschaften, beispielsweise ein unterschiedliches Flächengewicht, aufweisen und somit ein mehrlagiges Spinnvlies mit im Querschnitt veränderlichen Eigenschaften bilden.
In einer weiteren Ausführungsvariante, die in den Figuren nicht dargestellt ist, ist die erste Fördereinrichtung 9 eine Fördertrommel und die zweite Fördereinrichtung 13 ein Förderband.
In wieder einer weiteren Ausführungsvariante, sind sowohl die erste Fördereinrichtung 9 als auch die zweite Fördereinrichtung 13 eine Fördertrommel.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies (1), bei dem eine Spinnmasse (2) durch die Düsenlöcher (4) zumindest einer Spinndüse (3, 30) zu Filamenten (5, 50) extrudiert wird, die Filamente (5, 50) in Extrusionsrichtung verstreckt und zur Bildung des Spinnvlieses (1) auf einer ersten Fördereinrichtung (9) abgelegt werden, und bei dem das Spinnvlies (1) zumindest einer Wäsche (10) unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) der Wäsche (10) zumindest teilweise auf einer perforierten zweiten Fördereinrichtung (13) mit gegenüber der ersten Fördereinrichtung (9) geringerer Fördergeschwindigkeit unterzogen wird, wobei das Spinnvlies (1) in der Wäsche (10) mit Waschflüssigkeit besprüht wird und die Waschflüssigkeit zumindest teilweise durch die perforierte zweite Fördereinrichtung (13) abgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördergeschwindigkeit der zweiten Fördereinrichtung (13) gegenüber der ersten Fördereinrichtung (9) um einen Faktor zwischen 1 und 1000, insbesondere um einen Faktor zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt um einen Faktor zwischen 1 und 25, verringert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) auf der zweiten Fördereinrichtung (13) in Schlaufen (14) abgelegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) nach der Wäsche (10) auf einer dritten Fördereinrichtung (15) mit gegenüber der zweiten Fördereinrichtung (13) höherer Fördergeschwindigkeit weiteren Behandlungs schritten (11, 12) unterzogen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördergeschwindigkeit der dritten Fördereinrichtung (15) gegenüber der zweiten Fördereinrichtung (13) um einen Faktor zwischen 1 und 1000, insbesondere um einen Faktor zwischen 1 und 100, besonders bevorzugt um einen Faktor zwischen 1 und 25, erhöht ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Fördereinrichtung (15) im Wesentlichen die gleiche Fördergeschwindigkeit wie die erste Fördereinrichtung (9) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) nach der Wäsche (10) einer Wasserstrahlverfestigung (11) und/oder Trocknung (12) unterzogen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (10) eine mehrstufige Gegenstrom Wäsche ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) unmittelbar nach dem Ablegen und Bilden auf der ersten Fördereinrichtung (9) auf der zweiten Fördereinrichtung (13) abgelegt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) unmittelbar vor der Wäsche (10) auf der zweiten Fördereinrichtung (13) abgelegt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnmasse (2) durch zumindest eine erste Spinndüse (3) und eine zweite Spinndüse (30) zu Filamenten (5, 50) extrudiert wird, wobei die Filamente (5) der ersten Spinndüse (3) zur Bildung eines ersten Spinnvlieses (1) auf der ersten Fördereinrichtung (9) abgelegt werden und die Filamente (50) der zweiten Spinndüse (30) zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses auf der ersten Fördereinrichtung (9) abgelegt werden, wobei die Filamente (50) der zweiten Spinndüse (30) zur Bildung des zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies (1) auf der ersten Fördereinrichtung (9) abgelegt werden, um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Spinnvlies in einem nachfolgenden Schritt, insbesondere nach der Wäsche (10), in zumindest das erste Spinnvlies (1) und zweite Spinnvlies aufgetrennt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1) ein cellulosisches Spinnvlies (1), und die Spinnmasse (2) eine Lösung von Cellulose in einem Direktlösemittel, insbesondere einem tertiären Aminoxid, ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (5, 50) nach der Extrusion aus der Spinndüse (3, 30) zumindest teilweise koaguliert werden, wobei insbesondere der Spinndüse (3, 30) ein, eine Koagulationsflüssigkeit aufweisender Koagulationsluftstrom (7) zur zumindest teilweisen Koagulation der Filamente (5, 50) zugeordnet ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulationsflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und dem Direktlösemittel für Cellulose, insbesondere einem tertiären Aminoxid, ist.
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