專利名稱：生產(chǎn)無紡布的方法以及按照該方法所生產(chǎn)的無紡布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用水力交織纖維網(wǎng)來生產(chǎn)無紡布的方法，以及用這種方法所生產(chǎn)的無紡布。
水力交織法，或射流噴網(wǎng)法，是一種在1970年代推行的技術(shù)，例如可參見專利CA 841,938。該方法包括用干法或用濕法形成纖維網(wǎng)，然后使纖維彼此纏結(jié)，即借助于許多極細(xì)的高壓噴水流來使纖維纏結(jié)在一起。有許多列噴水流指向由移動的金屬絲網(wǎng)所支承的纖維。隨后使彼此纏結(jié)的纖維干燥。構(gòu)成無紡布的纖維通?？梢允嵌汤w維例如聚酯、人造纖維、尼龍、聚丙烯等或是纖維素纖維或是纖維素纖維與短纖維的混合體。射流噴網(wǎng)無紡布成本低且具有高的吸收性能。在許多情況下它們用作家庭與工業(yè)中的吸干材料或在衛(wèi)生行業(yè)中用作一次性的材料。
用分散在液體泡沫中的纖維來構(gòu)成纖維網(wǎng)的泡沫成形技術(shù)現(xiàn)在用于生產(chǎn)紙張或其它纖維無紡制品如玻璃纖維墊，后者例如在汽車工業(yè)中是各種制品的壓縮模。該技術(shù)在英國專利GB1,329,409與US4,443,297中有敘述。這樣生產(chǎn)出來的纖維網(wǎng)表現(xiàn)出高度均勻的纖維結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種生產(chǎn)具有高度吸收性能、強度與均勻性的無紡布的簡化的方法。它是由下述過程來實現(xiàn)的，把計量的可以加預(yù)濕的天然和/或合成的干纖維加入到分散器皿中使纖維在由水與形成泡沫纖維分散的表面活性劑構(gòu)成的具有發(fā)泡性能的液體中被分散，隨后泡沫纖維分散體被置于金屬絲網(wǎng)上被瀝干，而成型的纖維網(wǎng)隨即被予以水力交織而具發(fā)泡性能的液體穿過金屬絲網(wǎng)在一個簡單的閉環(huán)系統(tǒng)條件下再循環(huán)至分散器皿中。
借助此法實現(xiàn)了一個柔性的、節(jié)省空間且耗能少的工藝過程，同時能夠生產(chǎn)質(zhì)量非常高的射流噴網(wǎng)成型無紡布。
下面參照在附圖中所示的兩個實施例來對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。


圖1是本發(fā)明的方法的流程圖。
圖2是分散器皿與泡沫箱的改進方案。
圖1為本發(fā)明的泡沫成形工藝的解決方式，泡沫是由把表面活性劑加入到盛水的漿粕機111中并加以強烈地攪拌并輸入空氣來產(chǎn)生的。在工藝過程中由于在泵中在金屬絲網(wǎng)118上受到擾動而產(chǎn)生了更多的泡沫。輸入空氣也是產(chǎn)生泡沫所需的條件。
表面活性劑可以是任何適用的類型陰離子的、陽離子的、非離子的或兩性的。在專利GB1,329,409中描述了適于形成纖維網(wǎng)所用的泡沫表面活性劑。但許多的其它的常用的表面活性劑也是可用的。表面活性劑的選擇可以例如是考慮到某些因素，例如纖維制備過程中所可能采用的一些其它添加劑的化學(xué)成分，例如濕強度增強劑、粘結(jié)劑、起縐劑等。
所選擇的用于得到相對穩(wěn)定的泡沫的適用的表面活性劑可以保持纖維基本均勻地分散在泡沫中，該選擇要基于各具體的情況加以調(diào)整，它與下述因素有關(guān)例如表面活性劑的類型、水的硬度、水溫及纖維類型。表面活性劑在水中的適當(dāng)含量在0.02～1.0％重量之間，最好是在0.2％重量以下。
泡沫的特性隨所束縛的空氣量而變化。在含氣量達(dá)約70～80％時，在小氣泡中所存在的空氣為自由水所環(huán)繞，這就是所謂的球形泡?？諝夂吭僭龃髸r泡沫變成所謂的多面體泡，其中水呈現(xiàn)為各空氣泡之間的薄膜。后一種泡沫形式意味著泡沫非常稠密并且不易控制。
在泡沫成形的工藝中，通常采用球形泡沫，即空氣含量在40-70％之間。小氣泡作用是把各纖維隔離開來，同時由于與水相比有較高的粘性而緩沖了液體中的擾動并減少了各纖維間碰撞的頻度并減少了由此而產(chǎn)生的絮狀形成物。泡沫中氣泡的尺寸受下列的因數(shù)的影響在漿粕機/發(fā)泡機111中的攪拌器的類型、攪拌速度、表面活性劑的用量和類型。其適當(dāng)?shù)钠骄睆皆?.02與0.2mm之間。
在所述實例中采用纖維素纖維與合成纖維的混合體。纖維素纖維呈易于被輥壓而分離出纖維的粕狀在喂入輥對112間以可控速度在被計量后落入漿粕機/發(fā)泡機111，輥對112具有面層稱重計量儀。因此，在被粗略地粉碎落入漿粕機111之前漿粕被輸送通過一個預(yù)濕通道。粗碎的漿粕在例如所謂的角釘羅拉對之間生成。為便于在漿粕機中形成分散，理想的是利用淡水來預(yù)濕漿粕。預(yù)濕通道與粗碎機在圖中為簡明起見而被略去。此時被輥壓的漿粕呈現(xiàn)出均勻的面層重量因而可以僅根據(jù)喂入速度來加以計量。被輥壓的漿粕的面層重量可能的變化程度也可以由造紙機的機器速度的變化來加以補償以使得形成的薄片的面層重量基本上恒定。
合成纖維通常以成包122的形式被加以提供并由開包機123加以開包，用竹節(jié)形的皮帶124加以計量并被置入收集金屬絲網(wǎng)125中。纖維從收集金屬絲網(wǎng)通過吹送管線126被吸出并經(jīng)由一集棉器127在被計量后落入漿粕機/發(fā)泡機111中。
未描述的其它用于計量漿粕纖維與合成纖維的裝置當(dāng)然也是可以采用的。
在所示實例中，之所以對于兩種類型的纖維而使用相同的漿粕機是因為這可以采用不同的工藝或要用不同類型的纖維來生產(chǎn)在下面將要談到的所謂多層結(jié)構(gòu)。
漿粕機/發(fā)泡機111可以同心地置于較大的箱體即泡沫箱128中。漿粕機111向上敞開而泡沫箱128是封閉的。兩個容器通過在底部與頂部的管道129、130互相聯(lián)通。
在漿粕機/發(fā)泡機111中纖維被強烈地分散與混合。同時亦在水中的表面活性劑的作用下產(chǎn)生了泡沫。為了防止泡沫上升并在在頂部構(gòu)成一個增長的泡沫層，在漿粕機/發(fā)泡機111的頂部與底部之間維持泡沫的循環(huán)是非常重要的。借助于適當(dāng)設(shè)計的轉(zhuǎn)子集料器131可以得到充分形成的旋渦，由此得到了所需的循環(huán)。漿粕機的容積應(yīng)能夠平衡在纖維計量過程中出現(xiàn)的快速變化。適用的纖維濃度可以是0.1-1.5％重量。
在泡沫中的空氣含量可以借助于對起泡纖維分散系的已知容積稱重而測得?？梢酝ㄟ^連續(xù)地記錄在漿粕機/發(fā)泡機111與入口箱117之間的一定長度的導(dǎo)管的重量來進行測定。計量的標(biāo)定可以以在該容積中充滿不混有空氣的液體時的重量為0％含氣量而以在同一容積中僅含有空氣時的重量為含空氣量100％。含氣量的調(diào)節(jié)可以例如是借助于添加表面活性劑。在漿粕機/發(fā)泡機111中的速度和/或在其中使壓縮空氣被釋放入泵133。
帶有纖維的泡沫在適當(dāng)?shù)谋?33的助力下被泵入造紙機上的引入箱117，示例中的該機是Fourdrinier式的。但造紙機的型式對本發(fā)明來說是第二位的，例如本發(fā)明也可以采用真空胸輥機與雙網(wǎng)機。泵應(yīng)能夠應(yīng)付大量的空氣并同時能控制所出現(xiàn)的長合成纖維而不會產(chǎn)生紡絲現(xiàn)象。有幾種不同類型的泵能夠?qū)崿F(xiàn)上述需要。其中一例是通用的活塞泵。另一例是水環(huán)式的真空泵，如由BerendsenTeknik AS制造的Helivac式的。再增加的一個例子是采用Discflo Corp.制造的其轉(zhuǎn)動疊盤具有徑向縫的泵。
在所述實例中，引入箱117與吸引箱119可以是一個組合體。纖維網(wǎng)的成型是完全封閉的，即不具有自由的液面。脫水預(yù)成型的片材從入口箱117中輸出。
泡沫-纖維分散系按機器的寬度均攤地進入引入箱117并充滿了由入口箱的端壁與向下傾斜的上部所限定的空間。泡沫在真空泵120的助力下穿過金屬絲網(wǎng)118被吸入而使預(yù)成型的片材遺留在金屬絲網(wǎng)上。
也可以設(shè)想在各層上采用不同的類型的纖維/混合體來進行所謂的多層構(gòu)形。不同類型的纖維即被分別地喂入在這種場合下使用的多層型入口罐。
為了在系統(tǒng)中維持用水平衡，在片材成型后應(yīng)將伴隨消耗的水加以回收。為達(dá)此目的而使用的一個方法是采用與成型的纖維網(wǎng)并列的噴嘴134。該噴嘴134還有的作用是可以在水絞成型片材之前為最大限度地減少其中所含的表面活性劑而提供一個洗滌區(qū)。也可以在系統(tǒng)的不同部位上添加淡水，例如在預(yù)濕階段。由獨立的吸引箱135—但其與上述同樣的循環(huán)階段相匹配——來向泡沫箱128提供補給水。
被吸引穿過金屬絲網(wǎng)118的泡沫通過吸引箱119與真空泵120被輸送到泡沫箱128的頂部。有一部分不可避免地漏出的空氣也隨泡沫一起被輸送。泡沫箱128對于泡沫來說起到了一個緩沖箱的作用。
被置入容器的泡沫會緩慢地從球形泡沫轉(zhuǎn)化為多邊形泡沫，泡沫的這些型式已在前文中予以描述。在泡沫箱128中液體將這樣逐漸地降入箱底而較輕的泡沫聚集在箱頂。表面活性劑則聚集在氣水接觸的界面上?？梢姳砻婊钚詣②呌诒Ａ粼谳^輕的泡沫中因而濃縮于箱頂。
在泡沫箱128底部的液狀體經(jīng)箱底的連接管129流至漿粕機111。泡沫箱128頂部的泡沫以同樣的方法在真空泵所建立的過壓的作用下經(jīng)由箱頂處的管130被驅(qū)出。這些輕的泡沫非常穩(wěn)定并首先是體積龐大，故在其被送入漿粕機111之前應(yīng)加以縮減。在管130中設(shè)置了高速螺旋漿136機械地?fù)羝戚^大的含氣泡容體并使大量的被束縛氣體中的一部分被釋出。
在位于泡沫箱128與漿粕機111之間的上連接管130中也設(shè)置了控制閥137，以此來使泡沫箱128與漿粕機111中的壓力水平保持恒定。
借助于上述設(shè)備得到了一個泡沫閉環(huán)，該環(huán)可控地向泡沫箱128與漿粕機111敞開。泡沫箱的大小可設(shè)計成使泡沫在箱中的停留時間為45-180秒，最好是60-120秒。大部分的液體成份隨后可以泄入箱128的底部隨后流至漿粕機。同時箱亦應(yīng)能在其上部容納較輕的泡沫。箱的總?cè)莘e與所期望的液體體積的適當(dāng)比例約為4-8，最好是約為6。
泡沫就這樣在漿粕機/發(fā)泡機111、輸入箱117、金屬絲網(wǎng)118、吸引箱119之間循環(huán)并在一個簡單的循環(huán)步驟之后經(jīng)過泡沫箱128返回到漿粕機/發(fā)泡機111中去。加入一定量的表面活性劑與水以彌補在成型后被片材所帶走的數(shù)量。補充的水量可以是例如通過對泡沫箱128中的壓力降進行測量而加以控制。在泡沫纖維分散系中的表面活性劑的適宜含量可以通過對表面張力的測量而加以確定。
當(dāng)然，漿粕機/發(fā)泡機111與泡沫箱128并不必設(shè)計成一個整體，它們也可以如圖2所示地那樣設(shè)置成彼此分開的形式。但即使在這種情況下它們彼此之間也通過管線129與130彼此聯(lián)系。如前所述該系統(tǒng)也可以包括兩個或更多的漿粕機/發(fā)泡機，它們?nèi)钥梢匀寂c同一個泡沫箱連通。
成形的纖維片材在成形后可以直接在交織工位138處進行水力交織同時它仍然為絲網(wǎng)118所支持。交織工位138中包括有多列噴咀139，從噴咀中噴出許多非常細(xì)的高壓水流，水流直接噴向纖維網(wǎng)使其進入交織過程，即纖維彼此纏繞起來。交織噴咀中的壓力可以根據(jù)纖維材料、表層重量等因素調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)某潭取?br> 為了對水力交織或稱作射流噴網(wǎng)工藝作更詳細(xì)的描述可以特別參考專利CA841938。
交織的纖維在通過抽吸盒140后被脫水，然后被輸送至干燥工位加以干燥，最終的成品被加以輥壓。
從交織噴咀中流出的水由抽吸罐140收回并被泵送去加以凈化，隨后再循環(huán)至交織工位138。所述的全套設(shè)備屬于串聯(lián)式的設(shè)備，其中泡沫成形纖維網(wǎng)作為水力交織工藝的基本材料在泡沫成型后直接加以交織。此時或如圖1所示地使用同一金屬絲網(wǎng)118或使用不同的金屬絲網(wǎng)來進行泡沫成型或水力交織，例如在想要制造與水力交織相應(yīng)的具有孔洞的制品。制品材料最好在兩面都作交織。
泡沫成型纖維網(wǎng)的成形當(dāng)然也可以采用除這里所示的工藝方法以外的方法來進行。例如在GB1329409與US4443297中所公開的其它這類工藝。
許多不同類型的纖維及其不同比例的混合形式都是可以采用的。漿粕纖維和例如是聚酯、聚丙烯、嫘瑩、lyocell(粘膠纖維)等合成纖維的混合體可在這里使用。也可以用纖維長度超過12mm的天然纖維來代替合成纖維，如采用棉花、木棉和馬利筋屬植物等的籽纖維；西沙爾麻、馬尼拉麻、波蘿、新西蘭麻等的葉纖維；亞麻、大麻、苧麻、黃麻、洋麻等的韌皮纖維?？梢圆刹煌L度的纖維，對于泡沫成型工藝來說較長的纖維可以用于通行的纖維濕法成網(wǎng)。長度約在18-30mm之間的長纖維對于水力交織是最佳的，因為在濕態(tài)與干態(tài)時它們都能增加制品的強度。在泡沫成型時的一個附加的優(yōu)點是制品可以比濕法或網(wǎng)有更低的表層密度?？梢杂弥参锒汤w維來代替漿粕纖維，例如細(xì)莖針茅、虉草和采籽后的麻莖。
對于某些類型的纖維來說，可能需要用粘合劑來增加制品的強度。適用的粘合劑有淀粉基粘合劑、聚乙烯醇、乳膠等，它們可用來增強無紡布的強度。
例1在Fourdrinier機上操作，機器速度為20米/分，所采用的纖維混合物的成分為50％的漂白的硫酸化針葉(conifer)漿粕纖維與50％的1.4分特/18毫米的聚丙烯纖維。在漿粕機中所制備的纖維分散系的纖維濃度為0.34％重量，在其中也加入了0.06％濃度的非離子型表面活性劑。在漿粕機中的停留時間為34秒。輸至引入箱中的泡沫纖維分散系中的含氣量為54％。成型纖維網(wǎng)的干含量為30％。在成型后立刻進行雙面的水力交織，即使纖維網(wǎng)兩面均產(chǎn)生交織現(xiàn)象。交織條帶(strip)為3個(Piece)/道。噴咀孔徑為120微米，孔數(shù)為1700/米。交織壓力為95巴。交織后的纖維網(wǎng)被壓制并在100 ℃的熱空氣作用下加以干爆。
制得的產(chǎn)品特性如表1中所示。
例2第二次操作采用的纖維混合體由70％的硫酸鹽漂白漿粕纖維與30％的1.0分特/18毫米聚丙烯纖維組成。纖維濃度為0.20％重量。添加的表面活性劑與例1相同。在漿粕機上停留的時間為40秒。輸送至引入口箱的泡沫纖維分散系中的含氣量為53％。交織進行方式同例1。
制得的產(chǎn)品特性如表1中所示。
例3第三次操作采用的纖維混合體由50％的漂白針葉硫酸鹽漿粕纖維與50％的與1.7分特/12毫米的Tencel纖維(lyocell)組成。纖維濃度為0.36％重量而在漿粕機中的停留時間為26秒。輸送至引入箱處的泡沫纖維分散系中的含氣量為51％。交織進行方式同例1。
制得的產(chǎn)品特性如表1中所示。
例4另外的操作所使用的纖維混合體由60％的漂白針葉硫酸鹽漿粕纖維與40％的1.7分特/12毫米的Tencel纖維組成。纖維濃度為0.18％重量而在漿粕機中的停留時間為27秒。泡沫纖維分散系的含氣量在到達(dá)引入箱時為49％。交織的進行方式如例1。
表1例1 例2 例3 例4(漿粕/聚丙烯 (漿粕/聚丙烯 (漿粕/Tencel (漿粕/Tencel纖維1.4×1為 纖維1.0×18 纖維1.7×12 纖維1.7×1250/50) 為70/30) 為50/50) 為60/40)表層重量79 4374 39(克/米2)(SCAN-P 6∶75)厚度(微米) 486 326 362 299(SCAN-P 47∶83)斷裂延伸率 67 2214 22(長度％)(SCAN-P 38∶80)斷裂延伸率 118 115 42 50(厚度％)(SCAN-P 38∶80)拉伸強度 306110373036890(干長度，牛/米)(SCAN-P38∶80)拉伸強度 955 139 711 368(干厚度，牛/米)(SCAN-P38∶80)拉伸強度 2099128 2605350(濕長度，牛/米)(SCAN-P58∶86)拉伸強度 358 18 627 174(濕厚度，牛/米)(SCAN-P58∶86)吸收(5秒，克/克) 4.2 4.9 3.6 4.9[SIS251228(mod.)]總吸收量(克/克) 4.2 5 3.6 4.9[SIS251228(mod.)]
權(quán)利要求
1.用對纖維網(wǎng)進行水力交織來生產(chǎn)無紡布的方法，其特征在于將干的天然和/或合成纖維計量后輸入分散器皿(111)中，但輸入前可以加以預(yù)濕；纖維在由水和表面活性劑所組成的可發(fā)泡液體中被分散形成泡沫纖維分散系再被送置于金屬絲網(wǎng)(118)上被瀝干成型，成形的纖維網(wǎng)被直接加以水力交織處理，而可發(fā)泡的液體在穿過金屬絲網(wǎng)后在一個簡單的閉環(huán)系統(tǒng)中再循環(huán)至分散器皿中。
2.按權(quán)利要求1所述方法，其特征在于除纖維外，為了補充被成型后的纖維網(wǎng)或紙網(wǎng)從閉環(huán)系統(tǒng)中帶走的成分只需要向閉環(huán)系統(tǒng)中添加作為載體的淡水、表面活性劑及可用的其它化學(xué)制品。
3.按權(quán)利要求2所述方法，其特征在于水力交織前將淡水撒布(134)在成型后的纖維網(wǎng)上，淡水在穿過纖維網(wǎng)后經(jīng)吸引箱(135)進入閉環(huán)系統(tǒng)。
4.按前述任一項或數(shù)項所述方法，其特征在于發(fā)泡液體在穿過金屬絲網(wǎng)(118)以后被送入封閉的泡沫箱(128)中，其中的液體下泄至泡沫箱底部，而較輕的泡沫聚集在泡沫箱頂部，液體通過第一管線(129)從泡沫箱底部被引入分散皿(111)，而在泡沫箱頂部的第二管線(130)將泡沫引入分散皿，纖維也被加入分散皿中并在可發(fā)泡液體中被分散。
5.按權(quán)利要求4所述方法，其特征在于處于或鄰近第二管線(130)的泡沫在機械力作用下使其中的較大氣泡被打破而從泡沫中釋放出被束縛的空氣。
6.按權(quán)利要求5所述方法，其特征在于在泡沫箱(128)中的壓力借助于設(shè)置于第二管線(130)中或直接位于其后的調(diào)節(jié)閥(137)來保持基本恒定。
7.無紡布，其特征在于它是按權(quán)利要求1中所限定的方法對泡沫成型纖維網(wǎng)進行水力交織而制成的。
8.按權(quán)利要求7所述的無紡布，其特征在于其纖維成份是天然纖維或天然纖維與合成纖維的混合體。
9.按權(quán)利要求8所述的無紡布，其特征在于其中的天然纖維的長度大于12毫米。
全文摘要
用對纖維網(wǎng)進行水力交織制造無紡布的方法，天然和/或合成的干纖維在計量后被送入分散器皿(111)中，但輸入前可以加以預(yù)濕；纖維在由水和表面活性劑所組成的可發(fā)泡液體中被分散形成泡沫纖維分散系再被送置于金屬絲網(wǎng)(118)上被瀝干成型，成型的纖維網(wǎng)被直接加以水力交織處理，而可發(fā)泡的液體在穿過金屬絲網(wǎng)后在一個簡單的閉環(huán)系統(tǒng)中再循環(huán)至分散器皿中。
文檔編號D21F11/00GK1122389SQ95115270
公開日1996年5月15日 申請日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月13日
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