ОБЪЕМНЫЙ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ
BULK NONWOVEN MATERIAL

Изобретение относится к нетканому материалу, содержащему объемистый материал, в частности шарики волокон, пух и/или мелкие перышки. Кроме того, изобретение относится к применению этого нетканого материала в качестве наполнителя для текстильных материалов, таких как покрывала, предметы одежды и/или мягкая мебель, а также к способу получения нетканого материала.
Известны разнообразные наполнители для текстильных применений. Например, мелкие перышки, пух и волосяной покров животных, как, например, шерсть, давно применяются для наполнения покрывал и предметов одежды. Наполнители из пуха очень приятны в использовании, так как они сочетают очень хорошую теплоизоляцию с легким весом. Однако недостатком этих материалов является их слабая когезия друг с другом.
Альтернативой применению этих наполнителей являются шарики волокон. Шарики волокон содержат волокна, спутанные друг с другом в более или менее сферическую форму, обычно они имеют форму шара. Например, в заявке EP 0203469A описаны шарики волокон, которые можно применять в качестве наполнителя или набивочного материала. Эти шарики волокон состоят из спутанных друг с другом спирально извитых полиэфирных волокон длиной примерно 10-60 мм и диаметром от 1 до 15 мм. Шарики волокон являются эластичными и теплоизолирующими. Недостатком описанных шариков волокон является то, что они, как и пух, волосяной покров животных и подобное, обладают лишь слабой когезией друг с другом. Поэтому такие шарики волокон плохо подходят в качестве наполнителей для текстильных материалов, в которых шарики волокон должны быть несвязанными, поскольку вследствие их низкой адгезии они могут сдвигаться. Чтобы предотвратить сдвигание в текстильном материале, его часто простегивают.
Следующей альтернативой применению пуха и волосяного покрова животных является применение в качестве наполнителя ваточных холстов или нетканых материалов. Нетканые материалы представляют собой структуры из волокон ограниченной длины (штапельные волокна), филаментов (непрерывные волокна) или резаной пряжи любого вида и любого происхождения, которые каким-либо способом собраны в ваточный холст (прочес) и каким-либо образом скреплены друг с другом.
Недостатком обычных волокнистых холстов или нетканых материалов является то, что они имеют меньшую пушистость, чем такие объемные наполнители, как пух. Кроме того, толщина обычных нетканых материалов становится все меньше при долговременном использовании.
В основе изобретения стоит задача разработать нетканый материал, который имеет хорошую теплоизоляционную способность при высокой мягкости, объемистости, хорошей способности восстанавливать форму после сжатия, малом весе и хорошей адаптации к укрываемому телу. Одновременно нетканый материал должен иметь достаточную стабильность, чтобы, например, с ним было удобно обращаться как с полосовым материалом. В частности, нетканый материал должен позволять резку и сматывание в рулон. Кроме того, требуется разработать способ получения этого нетканого материала, а также применения этого нетканого материала в качестве наполнителя для текстильных материалов, таких как покрывала, предметы одежды, и/или для мягкой мебели.
2
Эта задача решена посредством нетканого материала, содержащего придающий объем материал, в частности, шарики волокон, пух и/или мелкие перышки, причем нетканый материал имеет максимальное растягивающее усилие, измеренное согласно DIN EN 29073-3 при поверхностной плотности 50 г/м по меньшей мере в одном направлении, по меньшей мере 0,3 Н/5см, в частности, от 0,3 Н/5см до 100 Н/5см.
Согласно изобретению, выражение "придающий объем материал" следует понимать в его обычном смысле. В частности, под придающим объем материалом понимается материал со средней плотностью от 0,01 г/л до 500 г/л, предпочтительно от 1 г/л до 300 г/л, в частности, от 1,5 г/л до 200 г/л. Согласно изобретению, в качестве придающего объема материала предпочтительно применяются шарики волокон. Однако можно использовать и другие придающие объем материалы, такие, в частности, как пух, мелкие перышки, аэрогели и/или кусочки пенопластов.
В отличие от известных продуктов, которые содержат придающие объем материалы, нетканый материал согласно изобретению отличается хорошим максимальным растягивающим усилием. Например, прочность при растяжении можно установить так, чтобы нетканый материал можно было просто получать, перерабатывать и использовать в форме полосовых изделий. При этом нетканый материал можно резать и скатывать в рулон. Кроме того, его можно стирать без потери его функций.
Далее, нетканый материал согласно изобретению отличается высокой мягкостью, большой объемистостью, хорошей способностью восстанавливать форму после сжатия, хорошим упругим последействием, малым весом, высокой изоляционной способностью и хорошей адаптацией к укрываемому телу.
Неожиданно было обнаружено, что нетканый материал согласно изобретению можно получить, если сырье для придающего объем нетканого материала, в частности, содержащие шарики волокон, пух, мелкие перышки и/или кусочки поролона, получать способом кардования. Так, неожиданно было найдено, что кардование такого сырья, в частности, с использованием кардочесальной машины, содержащей по меньшей мере одну пару игольчатых валиков, позволяет эффективное раскрытие, меланжирование и распрямление этого материала, при этом не повреждая материал. Это было удивительным, так как, например, шарики волокон, пух и/или мелкие перышки, использующиеся в качестве наполнителя, являются чрезвычайно хрупкими, поэтому исходили из того, что при кардовании они будут повреждаться, что будет сказываться на стойкости и функции конечного продукта. Преимуществом парного расположения игольчатых валиков является то, что металлические спицы могут входить в зацепление друг с другом. При взаимном зацеплении металлических спиц образуется динамическое сито, в результате чего сырье для нетканого материала можно разъединить и равномерно распределить.
Кроме того, обработка попарно расположенными игольчатыми валиками в случае шариков волокон может привести к разрыхлению волокнистой структуры без разрушения шаровидной формы как целого. При этом волокна могут вытягиваться из шариков таким образом, чтобы они, оставаясь связанными с шариками, торчали наружу из поверхности. Это выгодно, так как вытянутые волокна улучшают сцепляемость отдельных шариков друг с другом и, тем самым, повышают прочность при растяжении нетканого материала. Кроме того, может образоваться матрица из отдельных волокон, в которую заделаны шарики, благодаря чему повышается мягкость нетканого материала.
Однако удалось установить, что кардование позволяет очень равномерно распределить сырье на укладочной ленте и можно получить очень однородный нетканый материал, в котором придающий объем материал находится равномерно распределенным. Гомогенное распределение придающего объем материала особенно выгодно с точки зрения теплоизоляционной способности и мягкости нетканого материала.
2
Как уже указывалось выше, нетканый материал согласно изобретению отличается удивительно хорошей регулируемой стабильностью. Для многих приложений оказалось выгодным, когда нетканый материал имеет максимальное растягивающее усилие, измеренное согласно DIN EN 29073-3 при плотности 50 г/м по меньшей мере в одном направлении, по меньшей мере 0,3 Н/5см, в частности, от 0,3 Н/5см до 100 Н/5см. Кроме того, нетканый материал согласно изобретению предпочтительно имеет высокую восстанавливающую силу. Так, нетканый материал предпочтительно имеет упругое восстановление более 50, 60, 70, 80 и/или более 90%, причем упругое восстановление измеряют следующим образом:
1) укладывают друг на друга в стопку 6 образцов (10×10 см),
2) измеряют высоту дюймовой линейкой,
3) на образцы кладут как груз железную пластину (1300 г),
4) через одну минуту нагрузки измеряют высоту дюймовой линейкой,
5) груз удаляют,
6) через 10 секунд измеряют высоту образцов дюймовой линейкой,
7) через одну минуту измеряют высоту образцов дюймовой линейкой,
8) упругое восстановление рассчитывают как отношение величин, установленных в пунктах 7 и 2.
Благодаря его высокой стабильности нетканый материал можно, например, без проблем сматывать в рулон как полосовые изделия, и обрабатывать дальше.
Кроме того, нетканый материал отличается отличной теплоизоляционной способностью в сочетании с высокой мягкостью, объемистостью, хорошей способностью восстанавливать форму после сжатия, малым весом и очень хорошей адаптацией к укрываемому телу.
Если в качестве сырья для придающего объем нетканого материала применяются шарики волокон, их структура и форма могут меняться в зависимости от используемых материалов и желаемых свойств нетканого материала. В частности, под термином "шарики волокон" следует понимать как сферическую, так и близкие к сферической формы, например, неправильные и/или деформированные, например, сплющенные шарообразные формы. Было обнаружено, что сферическая и близкие к сферической формы имеют особенно хорошие свойства с точки зрения пушистости и теплоизоляции.
Далее, волокна могут быть расположены в виде агрегатов по существу в сферической оболочке, тогда как в центре шариков волокон будет находиться относительно мало волокон. Однако допустимо также, например, однородное распределение волокон внутри шариков и/или наличие градиента распределения волокон.
Равным образом, допустимо также, чтобы в шариках волокон, содержащихся в нетканом материале согласно изобретению, имелись сферически намотанные волокна и/или волокна со структурой типа пуха. Чтобы обеспечить хорошую когезию агрегатов, предпочтительно, чтобы волокна были извитыми. При этом волокна могут быть неупорядоченными или иметь определенный порядок.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, волокна внутри отдельных шариков являются спутанными и в наружном слое шариков волокон располагаются сферически. При такой структуре наружный слой является сравнительно малым по сравнению с диаметром шариков волокон. Благодаря этому можно дополнительно повысить мягкость шариков волокон.
Тип волокон, присутствующих в шариках волокон, в принципе некритичен, если они годятся для образования шариков волокон, например, благодаря подходящей структуре поверхности и длине волокон. Предпочтительно, волокна для шариков волокон выбраны из группы, состоящей из штапельных волокон, нитей и/или пряжи. При этом под штапельными волокнами следует понимать, в отличие от филаментов, которые теоретически имеют неограниченную длину, волокна ограниченной длины, предпочтительно от 20 мм до 200 мм. Равным образом, нити и/или пряжа предпочтительно имеют ограниченную длину, в частности, от 20 мм до 200 мм. Волокна могут находиться в виде однокомпонентных филаментов и/или многокомпонентных филаментов. Титр волокон также может варьироваться. Предпочтительно, средний титр волокон составляет от 0,1 до 10 дтекс, предпочтительно 0,5-7 дтекс.
В принципе шарики волокон могут состоять из самых разных волокон. Так, шарики волокон могут содержать и/или состоять из натуральных волокон, например, шерстяных волокон, и/или синтетических волокон, например, волокон из полиакрила, полиакрилонитрила (PAN), предварительно оксидированного PAN, PPS, углерода, стекла, поливинилового спирта, вискозно-, целлюлозно-, хлопково-полиарамидных волокон, полиамидимида, полиамидов, в частности, полиамида 6 и полиамида 6.6, PULP, предпочтительно полиолефинов и в высшей степени предпочтительно сложных полиэфиров, в частности, полиэтилентерефталата, полиэтиленнафталата и полибутилентерефталата, и/или из их смесей. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления, используют шарики из шерстяных волокон. При этом можно получить нетканые материалы с особенно хорошей стабильностью формы и хорошей изоляционной способностью. Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления, используются шарики волокон из сложного полиэфира, чтобы достичь особенно хорошей совместимости с обычными другими компонентами в нетканом материале или в композитном нетканом материале.
Доля шариков волокон в нетканом материале предпочтительно составляет по меньшей мере 20 вес.%, более предпочтительно от 25 до 100 вес.%, в частности, от 30 до 90 вес.% в расчете на полный вес нетканого материала.
Если согласно изобретению в качестве придающего объем материала используются пух и/или мелкие перышки, то их доля в нетканом материале составляет, например, от 0 до 90 вес.%, предпочтительно от 20 до 70% или по меньшей мере 50 вес.%. Термины пух и/или мелкие перышки согласно изобретению понимаются в их обычном смысле. В частности, под пухом и/или мелкими перышками понимаются перья с коротким стержнем и очень мягкими и длинными, расположенными лучами бородками по существу без крючков.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, нетканый материал содержит термочувствительный материал, который при получении нетканого материала используется, например, в форме волокон или порошка. Согласно изобретению, предпочтительно применять связующие волокна. Они могут быть компонентами шариков волокон или присутствовать в прочесе, соответственно в полученном нетканом материале, как дополнительные волокнистые компоненты. В качестве связующих волокон можно использовать волокна, обычно применяемые для этой цели. Связующие волокна могут быть однокомпонентными волокнами или же многокомпонентными волокнами. Согласно изобретению, особенно подходящими связующими волокнами являются волокна из следующих групп:
- волокна с температурой плавления, которая лежит ниже температуры плавления придающего объем материала, который требуется получить, предпочтительно ниже 250°C, в частности, в интервале от 70°C до 230°C, особенно предпочтительно от 125°C до 200°C. Подходящими волокнами являются, в частности, термопластичные полиэфиры и/или сополиэфиры, в частности, PBT, полиолефины, в частности, полипропилены, полиамиды, поливиниловый спирт, или же сополимеры, а также их сополимеры и смеси,
- клеящие волокна, такие как невытянутые полиэфирные волокна.
Согласно изобретению, особенно подходящими связующими волокнами являются многокомпонентные волокна, предпочтительно двухкомпонентные волокна, в частности, волокна со структурой ядро/оболочка. Волокна со структурой ядро/оболочка содержат по меньшей мере два волокнистых материала с разными температурами размягчения и/или плавления. Предпочтительно, волокна типа ядро/оболочка состоят из двух волокнистых материалов. При этом компоненты, которые имеют более низкую температуру размягчения и/или плавления, должны находиться на поверхности волокна (оболочка), а компоненты с более высокой температурой размягчения и/или плавления должны находиться в ядре.
При волокнах типа ядро-оболочка связующую функцию могут исполнять материалы, которые расположены на поверхности волокон. Для оболочки можно использовать самые разные материалы. Согласно изобретению, предпочтительными материалами для оболочки являются PBT, PA, сополиамиды или же сополиэфиры. Для ядра также можно использовать самые разные материалы. Предпочтительными, согласно изобретению, материалами для ядра являются PET, PEN, PO, PPS или ароматические PA и PES.
Преимуществом наличия связующих волокон является то, что придающий объем материал в нетканом материале удерживается связующими волокнами, так что можно использовать текстильную оболочку, которая наполнена нетканым материалом, без того, чтобы придающий объем материал существенно смещался и из-за недостатка наполнителя образовывались мостики холода.
Связующие волокна могут содержаться, например, в шариках волокон. Альтернативно или дополнительно, они могут присутствовать в нетканом материале как отдельный волокнистый компонент. Предпочтительно, связующие волокна имеют длину от 0,5 мм до 100 мм, более предпочтительно от 1 мм до 75 мм, и/или имеют титр от 0,5 до 10 дтекс. Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, связующие волокна имеют титр от 0,9 до 7 дтекс, более предпочтительно от 1,0 до 6,7 дтекс, в частности, от 1,3 до 3,3 дтекс.
Долю связующих волокон в нетканом материале устанавливают в зависимости от типа и количества других компонентов нетканого материала и желаемой стабильности нетканого материала. Если доля связующих волокон будет слишком низкой, то ухудшается стабильность нетканого материала. Если доля связующих волокон слишком велика, то нетканый материал в целом будет слишком прочным, что идет во вред его мягкости. Практические эксперименты показали, что хороший компромисс между стабильностью и мягкостью получается, когда доля связующих волокон лежит в интервале от 5 до 50 вес.%, предпочтительно от 7 до 40 вес.% и особенно предпочтительно от 10 до 35 вес.%. При этом можно получить нетканый материал, который является достаточно стабильным, чтобы его можно было скатывать в рулон и/или сгибать. Это делает нетканый материал легким в обращении и облегчает его дальнейшую обработку. Кроме того, такой нетканый материал можно стирать. Например, он является достаточно стабильным, чтобы выдержать три стирки в бытовой стиральной машине при 40°C, не разваливаясь на части.
Связующие волокна можно скрепить друг с другом и/или с другими компонентами нетканого материала путем термодиффузии. Особенно подходящим оказалось горячее каландрирование нагретыми гладкими или гравированными валками, путем проведения через туннельную печь с циркуляцией горячего воздуха, двухленточную печь с циркуляцией горячего воздуха и/или путем проведения через барабан, через который течет горячий воздух. Преимуществом применения двухленточной туннельной печи с циркуляцией горячего воздуха является то, что можно получить особенно эффективную активацию связующих волокон при одновременном разравнивании поверхности и сохранении объема.
Альтернативно нетканый материал можно также упрочнить тем, что прочес, при необходимости предварительно упрочненный, по меньшей мере один раз подвергают струйной обработке на каждой стороне, предпочтительно водяными струями.
Согласно следующему варианту осуществления изобретения, нетканый материал содержит дополнительные волокна, которые не имеют вида шариков и которые изменяют в желательную сторону свойства нетканого материала. Так как эти волокна не находятся в виде шариков волокон, они могут иметь самое разное качество поверхности и, в частности, могут быть также гладкими волокнами. Как уже упоминалось выше, в качестве дополнительных волокон можно использовать связующие волокна. Однако возможно также использование волокон, не являющихся связующими. Так, например, в качестве дополнительных волокон можно использовать шелковые волокна, чтобы придать нетканому материалу особый блеск. Допустимо также применение полиакрила, полиакрилонитрила, предварительно оксидированого PAN, PPS, углерода, стекла, полиарамидов, полиамидимида, меламиновой смолы, фенольной смолы, поливинилового спирта, полиамидов, в частности, полиамида 6 и полиамида 6.6, полиолефинов, вискозы, целлюлозы, предпочтительно сложных полиэфиров, в частности, полиэтилентерефталата, полиэтиленнафталата и полибутилентерефталата, и/или их смесей.
Предпочтительно, доля дополнительных волокон в нетканом материале составляет от 5 до 80 вес.%, в частности, от 20 до 70 вес.%. Предпочтительно, дополнительные волокна имеют длину от 1 до 200 мм, предпочтительно от 5 мм до 100 мм, и/или титр от 0,5 до 20 дтекс.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления изобретения, нетканый материал содержит материал с изменяемым фазовым состоянием. Материалы с изменяемым фазовым состоянием (phase change materials, PCM) представляют собой материалы, у которых скрытая теплота плавления, теплота растворения или теплота абсорбции существенно выше, чем теплота, которую они могут запасти благодаря их обычной удельной теплопроводности (без эффекта фазового перехода). Материал с изменяемым фазовым состоянием может находиться в композиционном материале в форме частиц и/или в форме волокон и может быть скреплен с остальными компонентами нетканого материала, например, посредством связующих волокон. Присутствие материала с изменяемым фазовым состоянием может улучшать изолирующий эффект нетканого материала.
Полимеры, использующиеся для получения волокон нетканого материала, могут содержать по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из красящих пигментов, антистатиков, противомикробных средств, как медь, серебро, золото, или добавок для придания гидрофильных или гидрофобных свойств, в количестве от 150 ч/млн до 10 вес.%. Использование указанных добавок в применяющихся полимерах позволяет адаптироваться к требованиям по заказу потребителя.
Нетканый материал согласно изобретению может также содержать дополнительные слои. При этом возможно, чтобы эти дополнительные слои были образованы как армирующие слои, например, в форме грубого холста, и/или чтобы они содержали армирующие филаменты, нетканые материалы, ткани, трикотаж и/или маты. Предпочтительными материалами для получения указанных дополнительных слоев являются синтетические материалы, например, сложные полиэфиры, и/или металлы. При этом указанные дополнительные слои предпочтительно могут находиться на поверхности нетканого материала.
Толщину нетканого материала предпочтительно выбирать в зависимости от желаемого изоляционного эффекта и от используемых материалов. Обычно хорошие результаты достигаются с толщинами, измеренными согласно методике испытаний EN 29073-T2, в диапазоне от 2 мм до 100 мм.
2
2
2
Поверхностную плотность нетканого материала согласно изобретению устанавливают в зависимости от желаемого назначения. Для многих областей применения целесообразными оказались плотности, измеренные согласно DIN EN 29073, в диапазоне от 15 до 1500 г/м, предпочтительно от 20 до 1200 г/м, в частности, от 30 до 1000 г/м.
Далее, нетканый материал после упрочнения можно подвергнуть скреплению или аппретированию химического типа, как, например, обработка от образования катышков, придание гидрофильных или гидрофобных свойств, антистатическая обработка, обработка для улучшения огнестойкости и/или для изменения тактильных характеристик или блеска, обработке механического типа, как ворсование, санфоризация, обработка наждаком или обработка в барабанной сушильной машине, и/или обработке для изменения внешнего вида, такой, как окрашивание или набивка.
Нетканый материал согласно изобретению отлично подходит для получения самых разных текстильных продуктов, в частности, продуктов, которые должны быть удобны с термофизиологической точки зрения и, кроме того, быть легкими. Таким образом, следующим объектом настоящего изобретения является применение нетканого материала в качестве формовочного материала, например, набивочного материала и/или наполнителя в покрывалах, мебели для сидения и спальной мебели, одеялах, матрасах, в качестве фильтровальных и/или абсорбирующих полотен, в качестве дистанционных элементов, заменителей пены, раневых повязок и/или огнезащитного материала.
Далее, изобретение относится к получению вышеописанного нетканого материала способом кардования.
Было найдено, что нетканый материал согласно изобретению можно получить особенно эффективным способом, если раскрытие и распределение сырья для нетканого материала осуществлять с помощью игольчатых валиков и/или конвейерных лент с шипами. В результате получается очень равномерная укладка сырья для нетканого материала, например, на укладочную ленту, и можно получить очень однородный нетканый материал, в котором придающий объем волокнистый материал распределен очень гомогенно и равномерно. Это удивительно, так как следовало бы исходить из того, например, что хрупкие шарики волокон или пух будут разрушаться при обработке игольчатыми валиками и/или на конвейерных лентах с шипами.
Практические эксперименты показали, что особенно хорошие результаты получаются со способом согласно изобретению, когда он включает один или несколько из следующих этапов. Сырье, содержащее придающие объем материалы и при необходимости дальнейшие компоненты, как можно равномернее раскладывают в по меньшей мере одной, содержащей по меньшей мере одну пару игольчатых валиков, кардочесальной машине, в которой волокнистые исходные материалы раскрывают и смешивают друг с другом. Затем можно осуществить укладку волокон для холстообразования обычным способом, например, на ленточное сито, сетчатый барабан и/или конвейерную ленту. После этого образованный нетканый холст можно упрочнить обычным способом. Согласно изобретению, особенно подходящим оказалось термическое упрочнение, например, в ленточной печи, так как этим можно избежать нежелательного уплотнения нетканого материала, какое произошло бы, например, при упрочнении водяными струями. Особенно подходящим оказалось применение двухленточной печи с циркуляцией горячего воздуха. Преимуществом применения такой печи является то, что можно получить особенно эффективную активацию связующих волокон при одновременном разравнивании поверхности и сохранении объема.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, волокна и шарики волокон в устройстве формования прочеса обрабатывают по меньшей мере двумя игольчатыми валиками, чтобы получить хорошее раскрытие и смешение волокон и шариков волокон. Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, игольчатые валики расположены рядами. Таким образом, игольчатые валики предпочтительно расположены по меньшей мере в один ряд. Преимуществом расположения игольчатых валиков в по меньшей мере один ряд является то, что металлические спицы соседних игольчатых валиков могут вступать в зацепление друг с другом. Таким образом, каждый валик может одновременно образовывать с каждым соседним валиком пару, которая может действовать как динамическое сито. При этом ряды также могут располагаться парами (двойные ряды), чтобы получить особенно хорошее раскрытие и смешение волокон и шариков волокон. Таким образом, игольчатые валики предпочтительно расположены в по меньшей мере один двойной ряд. Допустимо также, чтобы по меньшей мере часть волокнистого материала проводилась системой рециркуляции несколько раз через одни и те игольчатые валики. Для рециркуляции можно применять, например, вращающуюся бесконечную ленту. Ее предпочтительно располагать между двумя рядами игольчатых валиков. Кроме того, бесконечную ленту можно также провести через несколько расположенных друг за другом или друг над другом двойных рядов игольчатых валиков.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, способ включает в себя аэродинамический процесс холстообразования, т.е. образование нетканого материала предпочтительно происходит с помощью воздуха. Подходящими показали себя, в частности, способы, основанные на технологии Airlaid или Airlay. Основной принцип этой технологии состоит в передаче волокнистого материала в поток воздуха, который делает возможным механическое распределение волокон в направлениях вдоль и/или поперек машины и в итоге способствует гомогенной укладке волокон на ленточный транспортер с нижним всасыванием.
При этом воздух можно использовать на самых разных этапах способа. Согласно одному особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, весь транспорт волокнистого материала происходит в процессе холстообразования аэродинамически, например, посредством встроенной воздушной системы. Однако допустимо также проводить с поддержкой добавочного воздуха только особые этапы способа, например, снятие волокон с игольчатых валиков.
Практические эксперименты показали, что при осуществлении способа по технологии Airlaid и/или Airlay предпочтительно провести один или несколько из следующих этапов.
Целесообразно, чтобы процессу холстообразования напрямую предшествовали процессы подготовки или разрыхления сырья для нетканого материала. Смешение с неволокнистыми материалами, например, пухом и/или кусочками поролона, проводят предпочтительно непосредственно во время распределения волокнистого материала на холстообразующей системе.
С помощью воздуха как транспортирующей среды материал можно перенести по системе подачи и распределения в холстоформирующее устройство, где происходит целенаправленное раскрытие, извивание и одновременно гомогенное смешение и распределение отдельных компонентов сырья для нетканого материала. Чтобы можно было легко регулировать подачу материала, подвод каждого компонента материала предпочтительно проводят по отдельности.
Затем сырье для нетканого материала предпочтительно обрабатывают по меньшей мере двумя игольчатыми валиками, с помощью которых осуществляют подготовку или разрыхление волокнистого материала. Особенно хорошие результаты достигаются, если сырье для нетканого материала провести через ряд вращающихся, оборудованных металлическими спицами валов (так называемых шипов) в качестве игольчатого валика. При взаимном зацеплении металлических спиц образуется динамическое сито, которое позволяет получить высокую пропускную способность.
Предпочтительно, холстообразование происходит на ленточном сите с нижним всасыванием. На ленточном сите можно достичь спутанной структуры нетканого материала без выраженной ориентации волокон, причем плотность материала напрямую связана с интенсивностью нижнего всасывания. Если разместить несколько устройств формования прочеса в линии, можно реализовать слоистую структуру.
Преимуществом аэродинамического образования нетканого материала является то, что волокна и имеющиеся при необходимости другие компоненты в сырье для нетканого материала можно располагать спутанной укладкой, что позволяет достичь очень высокой изотропии свойств. Наряду с аспектами, относящимися к структуре, этот вариант осуществления выгоден экономически, что выражается в объеме капиталовложений и эксплуатационных расходах на производственное оборудование.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, образование нетканого материала происходит в нескольких расположенных последовательно холстоформирующих устройствах. Так, возможно проводить укладочную ленту, например, ленточное сито с нижним всасыванием, последовательно через несколько устройств формования прочеса, в каждом которых производится укладка одного слоя нетканого холста. В результате создается многослойный нетканый материал.
Упрочнение нетканого материала можно осуществить обычным способом, например, химически путем напыления связующего, термически путем плавления добавленных раньше клейких волокон или порошкообразного клея, и/или механически, например, путем иглопрокалывания и/или упрочнением водяными струями.
Практические эксперименты показали, что хорошие результаты при получении волоконного нетканого материала достигаются, например, с холстоформирующим устройством, описанным в публикации WO 2005/044529.
Нетканый материал согласно изобретению отлично подходит в качестве формовочного материала и/или наполнителя для получения текстильных материалов, таких как покрывала, предметы одежды и/или мягкая мебель, одеяла, матрасы, фильтровальные и/или абсорбирующие полотна, дистанционные элементы, заменители пены, раневые повязки и/или огнезащитные материалы.
Далее изобретение подробнее описывается на нескольких примерах.
Пример 1
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 150 г/м смесь, состоящую из 50 вес.% шариков волокон силиконизированного PES (7 дтекс/32мм) (Advansa 732), 30 вес.% шариков связующих волокон CoPES и 55 вес.% пуха и/или мелких перышек и перьев от фирмы Minardi, и упрочняли при 155°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 12 мм. Время пребывания составляло 36 секунд. Было получено сматывающееся в рулон полотно.
Пример 2
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 120 г/м смесь, состоящую из 35 вес.% шариков волокон силиконизированного PES (7 дтекс/32мм) (Advansa 732), наполненных 40 мас.% материала с изменяемым фазовым состоянием (фазовый переход при 28°C по зависимости энтальпии от температуры), 30 вес.% шариков связующих волокон CoPES и 35 вес.% пуха и/или мелких перышек и перьев от фирмы Minardi, и упрочняли при 155°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 10 мм. Время пребывания составляло 36 секунд. Было получено сматывающееся в рулон полотно.
Пример 3
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 150 г/м смесь, состоящую из 50 вес.% шариков шерстяных волокон, 50 вес.% шариков связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 155°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 12 мм. Время пребывания составляло 36 секунд. Было получено сматывающееся в рулон полотно.
Пример 4
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 150 г/м смесь, состоящую из 50 вес.% шариков шелковых волокон, 50 вес.% шариков связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 155°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 12 мм. Время пребывания составляло 36 секунд. Было получено сматывающееся в рулон полотно.
Пример 5
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 56 г/м смесь, состоящую из 80 вес.% шариков волокон, 20 вес.% связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 170°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 1 мм. Было получено сматывающееся в рулон полотно толщиной 6,1 мм.
Пример 6
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 128 г/м смесь, состоящую из 80 вес.% шариков волокон, 20 вес.% связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 175°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 4 мм. Было получено сматывающееся в рулон полотно толщиной 7,5 мм.
Пример 7
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 128 г/м смесь, состоящую из 80 вес.% шариков волокон, 20 вес.% связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 170°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 30 мм, то есть без добавки прочеса. Было получено мягкое сматывающееся в рулон полотно толщиной 25 мм.
Пример 8
2
В установке Air-Laid фирмы Form Fiber, которая для раскрытия волокнистого сырья содержит игольчатые валики, на конвейерную ленту укладывали с плотностью 723 г/м смесь, состоящую из 80 вес.% шариков волокон, 20 вес.% связующих волокон из CoPES, и упрочняли при 170°C в двухленточной печи с расстоянием между лентами 50 мм. Время пребывания составляло 36 секунд. Было получено сматывающееся в рулон стабильное полотно толщиной 50 мм.