DE102004019476A1

DE102004019476A1 - Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes

Info

Publication number: DE102004019476A1
Application number: DE200410019476
Authority: DE
Inventors: Kilian Saueressig
Original assignee: Saueressig GmbH and Co KG
Current assignee: Saueressig GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-24
Also published as: EP1740138A1; WO2005102235A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes, mit den Schritten: DOLLAR A a) Einbringen von expandierbaren Partikeln in ein Vor-Faserprodukt; DOLLAR A b) Erzeugen eines Zwischen-Faserproduktes, das die expandierbaren Partikel enthält; DOLLAR A c) Expandieren der eingebrachten expandierbaren Partikel und Fertigstellen des Faserproduktes. Wenn expandierbare Partikel in faserartiger Form vorliegen, können diese, wenn sie expandiert werden, direkt zu einem Faserprodukt verarbeitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein absorbierendes Faserprodukt und in diesem enthaltene absorbierende Partikel. Die Erfindung betrifft auch ein nach dem Herstellungsverfahren hergestelltes absorbierendes Faserprodukt.

Faserprodukte, wie Hygieneprodukte oder sogenannte Nonwovens, wie zum Beispiel Papier für Küchenrollen, Toilettenpapier und Tissues etc., zeichnen sich durch ihre hohe Absorptionsfähigkeit aus. Die Absorptionsfähigkeit, Haptik und Festigkeit eines Faserproduktes bestimmt dessen Qualität und Wert. Ganz überwiegend eingesetzte Faserarten sind z. B. Fasern aus Holzzellstoffen.

Die Absorptionsfähigkeit eines Faserproduktes wird dabei im wesentlichen durch das freie Volumen ein einem solchen Faserprodukt bestimmt. Dabei kommt es hauptsächlich auf die Anordnung der Fasern zueinander an, die statistisch zum einen mit einem Abstand voneinander beabstandet vorliegen und sich zum andern in Berührungspunkten berühren. Die Zwischenräume zwischen den Fasern können zur Aufnahme von Flüssigkeiten aller Art dienen. Daneben spielt auch die Aufnahmefähigkeit der Faser selbst eine Rolle. Die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen der Faser, Oberflächengeometrie als auch die spezifische Oberflächenenergie der Faser haben einen wesentlichen Einfluß auf die Absorptionsfähigkeit.

Zur Herstellung von absorbierenden Faserprodukten bekannte Verfahren begnügen sich mit der Herstellung eines Faserproduktes, dessen Absorptionsfähigkeit durch die genannte Anordnung der Fasern sowie durch die Eigenschaft der Fasern selbst im Herstellungsprozess bestimmt ist. Hinsichtlich Faserprodukte sind bislang keinerlei Maßnahmen bekannt, die außerdem die Absorptionsfähigkeit solcher Faserprodukte erhöhen könnte und dabei auf die spezifischen Eigenschaften von Faserprodukten Rücksicht nehmen.

Ebenso sind Faserprodukte bekannt, die mit einem Absorber, beispielsweise quer vernetztem Natriumpolyacrylat, versehen sind, dieser ist in der Regel in Form von Pulver zwischen zwei oder mehrere Lagen des Faserproduktes eingestreut. Bei solchen Faserprodukten besteht die Gefahr, daß der Absorber ausrieselt und die Absorptionsfähigkeit verloren geht. In diesen Produkten befinden sich der Absorber in Taschen zwischen den einzelnen Lagen des Produktes. Aus diesem Grund kommen hier nur mehrlagige Produkte zum Einsatz.

Bei beiden zuvor beschriebenen Faserprodukten wird die Verbindung der einzelnen Fasern und damit der Zusammenhalt des Faserproduktes durch Wasserstoffbrückenbindung und mechanische Verkrallung der Fasern untereinander erzielt. Werden die Lagen naß, so wird die Wasserstoffbrückenbindung aufgehoben, und der Zusammenhalt des Faserproduktes wird deutlich reduziert.

Eine weitere Möglichkeit, den Zusammenhalt des Faserproduktes zu erhöhen, besteht darin, den Fasern Klebstoffe oder thermoplastische Fasern (Thermobonding) beizumengen, um so die Verbindung der Faser zu erhöhen. Diese Klebstoffe oder thermoplastischen Fasern reduzieren jedoch die Flüssigkeitsaufnahmefähigkeit, da sie eine Diffusionsbarriere bilden.

Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Faserprodukten erfolgen über einen energieaufwendigen Naßprozeß in einem wasserhaltigen Medium.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes zur Verfügung zu stellen, das eine erhöhte Saugfähigkeit und Naßreißfähigkeit des Faserproduktes bewirkt und möglichst eine ebenso verbesserte Haptik besitzt. Ein weiteres Ziel ist es, eine kostengünstigere Herstellung von Faserprodukten zu gewährleisten. Der Rohstoffverbrauch an Zellstoff oder anderen Ausgangsmaterialien soll reduziert werden, ebenso wie der Energieverbrauch im Herstellungsprozeß.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 28 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes zur Verfügung gestellt, das die Schritte aufweist:

a) Einbringen von expandierbaren Partikeln in ein Vor-Faserprodukt;
b) Erzeugen eines Zwischen-Faserproduktes, das die expandierbaren Teilchen enthält;
c) Expandieren der eingebrachten expandierbaren Partikel und Fertigstellen des Faserproduktes.

Vorteilhaft ist eine feine Partikelgröße.

"Feine Partikel" bedeutet dabei, daß die Partikelgröße so gewählt wird, daß die Partikel in das Innere des Faserproduktes in der Weise verteilt sind, daß sie möglichst zwischen vielen Fasern anzutreffen sind und keine Agglomerate bilden.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes die Schritte auf:

a) Bereitstellen von expandierbaren Partikeln in faserartiger Form;
b) Expandieren der Partikel;
c) Verarbeiten der expandierten faserartigen Partikel zu einem Faserprodukt.

Die Wahl der expandierbaren Partikel wird danach getroffen, welche Flüssigkeit absorbiert werden soll. In der Regel wird dies Wasser sein, so daß die expandierbaren Partikel so ausgewählt werden, daß sie eine möglichst große Affinität zum Wasser aufweisen. Bereits auf dem Markt befindliche "Superabsorber" können die Basis für solche Partikel sein. Die expandierbaren Partikel können aber auch aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.

Gegebenenfalls müssen diese auf eine bestimmte Partikelgröße vermahlen werden, wie dies weiter unten erläutert ist.

Die expandierbaren Partikel können aus synthetischen und natürlichen Rohstoffen hergestellt werden. Die Expansion der Partikel erfolgt vorzugsweise chemisch, thermisch oder physikalisch. Die Expansion der Partikel durch Einwirkung von Wasser oder anderen Medien wird in dem Fall ausgeschlossen, bei dem das Wasser chemisch mit dem Partikel reagiert, so daß dieser mit Wasser irreversibel gesättigt ist. Dieser Spezialfall würde die Möglichkeit des expandierten Partikels, später eine Flüssigkeit aufzunehmen eliminieren bzw. deutlich reduzieren. Für andere Anwendungen, in denen z.B. das Produktgewicht im unbenutzten Zustand lediglich über eine höhere Eigenmasse verfügen soll kann dieser Effekt auch gewollt sein. Die erhöhte Saugwirkung durch den erhöhten Faserabstand bleibt erhalten. Es kann sogar die Saugleistung erhöhen. Dies ist dann der Fall, wenn der durch die Vorquellung des expandierten Partikels der Faserabstand noch weiter vergrößert wird und somit die Flüssigkeit schneller in das Faserprodukt eindringen kann.

Die Rohstoffe für die expandierbaren Partikel werden bei der Herstellung mit einem Expansionsmittel versehen, bzw. haben von Natur Eigenschaften, die sie expandierbar machen. Dabei kann vorgesehen sein, eine Trocknung des Faserproduktes gleichzeitig für die thermisch angeregte Expansion der Partikel einzusetzen. Beispiele für Expansionsmittel sind Stoffe, die bei Wärmezufuhr ein Gas oder andere Zersetzungsprodukte bilden, welche die Partikel expandieren. Es können auch Stoffe eingesetzt werden, die bei Bestrahlung Gas oder andere Zersetzungsprodukte bilden, welche die Partikel expandieren. Bevorzugt ist dabei, daß die zum Expandieren der eingebrachten Partikel zugesetzten Stoffe im gleichen Zeitfenster ihre expandierende Kraft entfalten, in dem eine thermoplastische Phase des zu expandierenden Partikel erreicht wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Fasern somit mikroskopisch voneinander entfernt, ohne daß sie dabei ihren Zusammenhalt verlieren würden. Bei der Expansion der Partikel tritt der Effekt ein, daß sich nah beieinanderliegende Fasern voneinander entfernen. Damit wird für die zu absorbierenden Flüssigkeit mehr Raum geschaffen, so daß die Flüssigkeitsaufnahmegeschwindigkeit als auch -aufnahme erhöht wird. Mit dem erhöhten Faserab stand wird ebenso die Haptik verbessert. Es entsteht ein weicheres Produkt. Die Fähigkeit der Partikel, selbst Flüssigkeit zu absorbieren, wird durch die Expansion und der damit einhergehenden Oberflächenvergrößerung und Oberflächendefekte deutlich erhöht.

Es wird eine erhöhte und schnellere Flüssigkeitsaufnahme vorzugsweise für wässerige Medien erzielt. Wenn das so hergestellte Produkt mit einer Flüssigkeit in Berührung kommt, so nimmt zunächst die Faser die Flüssigkeit auf, zeitgleich oder aber erst später wird der expandierte Partikel die Flüssigkeit aufnehmen. Zudem kann mehr Flüssigkeit aufgenommen werden als mit einem Faserprodukt, das die erfindungsgemäße Modifikation nicht zeigt.

Die expandierten Partikel bieten den Fasern zusätzlich Ankerpunkte an denen sie sich verkrallen können, was die Naßreißfestigkeit deutlich erhöht. Bei gleicher Flüssigkeitsaufnahme liegt sie gegenüber anderen Faserprodukten, die konventionell hergestellt sind, deutlich höher.

Die expandierbaren Partikel können eine thermoplastische Matrix aufweisen. Sie können auch als Hybridpartikel ausgestaltet sein, die Materialien enthalten, welche nicht expandierbar sind. Bei einem solchen Hybridpartikel können sich die nicht expandierbaren Partikel auf den Oberflächen des expansionsfähigen Stoffes befinden. Weiterhin können die expandierenden Partikel innerhalb einer Matrix und/oder in dem durch die Matrix umschlossenen Bestandteil enthalten sein.

"Hybridpartikel" bedeutet im Sinne der Erfindung sowohl einen Partikel, der aus einem expandierbaren Partikel in Kombination mit nicht expandierbaren Materialien besteht, als auch einen Partikel, in dem mehrere expandierbare Partikel und/oder nicht expandierbare Materialien innerhalb einer Matrix und/oder in dem durch die Matrix umschlossenen Bestandteil enthalten sind.

Dabei ist bevorzugt, daß die Matrix des Hybridpartikels nicht flüssigkeitslöslich, z. B. in Wasser, ist. Es ist weiter bevorzugt, daß die Matrix des Hybridpartikels auch im nassen Zustand die Fasern durch mechanische Verkrallung binden kann.

Bevorzugt ist die Korngröße der expandierbaren Partikel vor der Expansion kleiner als der mittlere Faserabstand, so daß die Partikel in das Faserbündel auch nachträglich transportiert und nicht nur auf der Oberfläche des Faserproduktes abgeschieden werden können. Daher ist es mit der Erfindung möglich, daß mehrlagige, z. B. dreilagige Faserprodukte auch nachträglich mit expandierbaren Partikeln versehen werden können. Es können folglich bestehende Anlagen, wie Papiermaschine oder Faserleger, nachgerüstet werden oder Neuanlagen können mit nur einer Beschichtungseinheit auskommen, auch wenn mehrere Lagen eines Faserproduktes verarbeitet werden. Das Einbringen der expandierbaren Partikel gelingt durch Walzen mit entsprechenden Öffnungen oder geeignet gewählten Sprühanlagen mit entsprechenden Düsenformen oder anderen Dosieranlagen bzw. Eintragungsmechanismen, wie Siebeinstreuung, Einblasen oder dergleichen. Die expandierbaren Partikel sollten nach ihrer Expansion einen mittleren Durchmesser aufweisen, der größer ist als der mittlere Faserabstand.

Je kleiner die Partikelgröße der expandierbaren Partikel ist, desto einfacher können sie in das Innere des Faserproduktes vordringen. Je nach gewähltem Partikel kann die Partikelgröße um ein Vielfaches kleiner sein als der mittlere Faserabstand. Der expandierbare Partikel wird selektiv an den Fasern und in den Zwischenraum applizierbar. Es entsteht ein Produkt, bei dem der expandierbar Partikel sehr gleichmäßig verteilt ist. Somit entsteht auch bei einem sehr kleinen Anteil an expandierbaren Partikeln in dem Faserprodukt eine deutliche Vergrößerung des Volumens des Faserproduktes. Die Absorptionsgeschwindigkeit und spezifische Flüssigkeitsaufnahme von erfindungsgemäß hergestellten Faserprodukten ist daher deutlich höher als bei denen des Standes der Technik.

Während der Expansion der Partikel erhöht sich die Spannung in den Fasern. Die Spannungserhöhung resultiert aus der Entfernung des mittleren Faserabstandes, dem die vorhandenen Knotenpunkte innerhalb des Faserproduktes entgegen wirken. Durch diese Wechselwirkung werden die Fasern in entstehende Fehlstellen des Partikels (während der Expansion) hineingezogen. Es entsteht ein mechanische Verkrallung der Faser mit dem expandierten Partikel. Die Festigkeit des Faserproduktes im trockenen und nassem Zustand kann somit erhöht werden. Der expandierte Partikel geht also eine dauerhafte Verbindung mit den Fasern ein. Ebenso erfährt der expandierbare Partikel eine irreversible Vergrößerung und kann nicht ausrieseln. Dieser Formschluß der Partikel mit den Fasern gewährleistet folglich auch eine toxikologische Unbedenklichkeit, da die Partikel zum einen fest in dem Produkt gebunden sind und zum anderen eine Größe aufweisen, die eine Lungengängigkeit ausschließen oder stark reduzieren.

Die starke Vergrößerung des Partikels, die mit der Expansion einhergeht, vergrößert seine Oberfläche um einige Prozent bis hin zu einem Vielfachen. Die größere exponierte Oberfläche ermöglicht es, Flüssigkeiten schneller zu absorbieren. Die absolute Oberflächenenergie wird also deutlich erhöht.

Bei herkömmlichen Produkten, die einen Superabsorber enthalten, befindet sich der Absorber in hermetisch abgedichteten Taschen und ist nicht gleichmäßig im Produkt verteilt. Ebenso kann nach dem Stand der Technik der Absorber nur bei mehrlagigen Produkten eingesetzt werden, nicht bei einlagigen. Mit der Erfindung wird es möglich, Produkte mit geringen Materialstärken und niedrigen Flächengewichten beispielsweise im Bereich von 20 bis 30 g/m² hochsaugfähig, trockenfest, naßfest und mit hoher Absorptionsgeschwindigkeit zu gestalten, beispielsweise Küchenrollen, Taschentücher und dergleichen.

Die erhöhte spezifische Flüssigkeitsaufnahmekapazität in Bezug auf das Flächengewicht reduziert die Rohstoffkosten eines in der Erfindung beschriebenen Produktes deutlich.

Ebenso werden durch die Erfindung Rohstoffe einsetzbar, die über keine große Affinität gegenüber Wasser verfügen. Mit Hilfe der Erfindung können z. B. handelsübliche Thermoplaste entsprechend mit einem Expansionsmittel versehen werden und somit für die Nutzung in Faserprodukten wirtschaftlich nutzbar gemacht werden.

Bevorzugt können die expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen. Eine solche Ummantelung ist bevorzugt gegenüber einen Wasserstrahl mit hohem Druck beständig. Dies bedeutet insbesondere, daß die expandierbaren Partikel und/oder die nicht expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen, die den expandieren Partikel bei der Verarbeitung vor einer Flüssigkeitsaufnahme schützt. Insbesondere sollte die Ummantelung es zulassen, die Partikel auch naß zu verarbeiten. Dann nämlich wird es nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens möglich, daß das Faserprodukt naß verarbeitet wird und die Expansion nach dem Naßprozeß erfolgt.

Durch den Aufbau der expandierbaren Partikel ist es ebenso möglich, diese Partikel wirtschaftlich sinnvoll in einen nassen (wässerigen) Prozeß in das Faserprodukt einzubringen. Die anschließende Energieverbrauch zur Trocknung des Produktes ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Faserprodukten. Der Grund dafür ist die Expansion der Partikel nach der Naßverarbeitung. Die Absorptionsfähigkeit der Partikel wird also nach dem Trocknungsprozeß bzw. während des Trocknungsprozesse aktiviert.

Die expandierbaren Partikel können auch eine Ummantelung aufweisen, die im trockenen Faserprodukt zerstört wird, wobei die Aktivierung beispielsweise mechanisch, physikalisch oder chemisch erfolgt. Zum Beispiel kann die Ummantelung während der Expansion durch den dann herrschenden Expansionsdruck zerstört werden.

Es ist auch vorteilhaft, die Form der expandierbaren Partikel gezielt zu beeinflussen, um ein größtes gewichtsspezifisches Volumen und/oder viele Verankerungspunkte für die Fasern zu erhalten. Dazu können die expandierten Partikel über ein starkes Oberflächenrelief verfügen, das die Verankerung der Fasern des Faserproduktes begünstigt.

Nach einer besonderen Ausgestaltung ist die Form der expandierbaren Partikel faserartig. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die expandierbaren Partikel oder Fasern durch Extrusion hergestellt werden. Die expandierbaren Partikel in faserartiger Form sind selbst zur Herstellung eines absorbierenden Faserprodukte geeignet.

In allen Ausgestaltungen weist das Faserprodukt im trockenen Zustand ein höheres gewichtsspezifisches Volumen auf als herkömmliche Faserprodukte. Dabei sollte das Faserprodukt einen Faserabstand aufweisen, der an die zu absorbierenden Flüssigkeiten angepaßt ist. Die expandierbaren Partikel selbst können flüssigkeitslöslich oder flüssigkeitsunlöslich sein.

Es kann die Expansion der expandierenden Partikel nur partiell erfolgen, was somit die Oberfläche des Faserproduktes zusätzlich vergrößert. Eine ähnliche Wirkung wird dadurch erreicht, daß die expandierbaren Partikel nur in partiellen Bereichen des Vor-Faserproduktes eingebracht werden. Auch ein kombinierter Einsatz von expandierbaren Partikeln und nicht expandierbaren Partikeln ist möglich.

Die Partikel können lösemittelbeständig sein oder eine lösemittelbeständige Ummantelung besitzen. Dann können sie über ein flüssiges Medium in das Faserprodukt eingeschwämmt werden, ohne mit diesem zu reagieren. Es wird dann eine deutlich geringere Trockenleistung im Vergleich zu Wasser benötigt. Wenn Lösemittel als Transport- oder Verarbeitungsmedium im Herstellungsprozeß anstelle von Wasser eingesetzt werden, können Fasern, ob expandierbar oder nicht, in einem flüssigen Medium verarbeitet werden, das nicht oder nur zu einem geringen Teil aus Wasser besteht.

Vorteilhaft ist vorgesehen, daß eine Wasserstoffbrückenbindung der Fasern untereinander oder mit den Partikeln durch einen Durchdampfungsprozeß erzielt wird. Diese Wasserstoffbrückenbindung der Fasern untereinander oder mit den Partikeln kann durch eine Gas-Wasser-Emulsion erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Partikel mit Hilfe von flüssigen Medien wie Lösemitteln bearbeitet werden, die es den Partikeln ermöglichen, in das Innere des Faserproduktes vorzudringen, ohne die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Fasern zu zerstören.

Die Trocknung des Faserproduktes kann in oder auf einem Formwerkzeug mit einhergehender Fixierung der Formstruktur im Faserprodukt als auch einer Oberflächenvergrößerung vorgenommen werden. Gleiches gilt für das Expandieren. In einer Variante kann auch vorgesehen sein, daß bei der Expansion eine Schaumbildung begünstigt wird.

Aus dem Vorstehenden sollte deutlich geworden sein, daß die expandierbaren Partikel einem speziellen Expansionsprozeß unterworfen werden, bevor sie durch Flüssigkeitsaufnahme aufquellen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft beschrieben werden. Es zeigt:
1a eine erste Ausführungsform eines expandierbaren Partikel zum Einsatz beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
1b den Partikel der 1a im expandierten Zustand;
1c den expandierten Partikel, nachdem er mit einer Flüssigkeit in Kontakt gekommen ist;
2a eine zweite Ausführungsform eines expandierbaren Partikels;
2b den Partikel der 2a nach der Expansion;
3a eine dritte Ausführungsform eines expandierbaren Partikels;
3b den Partikel der 3a nach der Expansion;
4a expandierbare Partikel, die in ein Vor-Faserprodukt eingebracht sind;
4b das Faserprodukt nach der Expansion; und
5 eine vierte Ausführungsform eines expandierbaren Partikels.
1a zeigt ein Beispiel eines expandierbaren Partikels, der bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. In einer expandierbaren Matrix 10 befindet sich eine Vielzahl nicht expandierbarer Partikel 12 in unterschiedlichsten Formen und Größen, beispielsweise aus als "Superabsorber" (SAP) bekannten Materialien, die vom Material – der Matrix 10 umschlossen sind. Das Material der Matrix 10 kann ein thermoplastischer Kunststoff sein oder ein solches, das mit Hilfe von Expansionsmitteln eine Volumenvergrößerung hervorruft. Erfindungsgemäß wird eine Vielzahl von expandierbaren Partikeln gemäß 1a in ein Faser-Vorprodukt eingebracht. Der Zustand nach der Expansion ist in 1b dargestellt. Die nicht expandierbaren Partikel 12 haben im wesentlichen Form und Größe beibehalten, während die Matrix 10 zumindest in Bereichen 14 expandiert ist, was mit einer Volumenvergrößerung verbunden ist. Aufgrund der Spannungen im Material der Matrix 10 sind Risse 16 und Zerklüftungen entstanden, die für eine vergrößerte Oberfläche des nun expandierten Partikels sorgen. 1c zeigt den expandierten Partikel, nachdem er mit einer Flüssigkeit in Kontakt gekommen ist. Nicht nur die Matrix 10 ist gequollen, sondern auch die nicht expandierbaren Partikel 12, so daß der mittlere Faserabstand im Faserprodukt weiter vergrößert wird, was die Flüssigkeitsaufnahmekapazitäten noch verbessert.
2a zeigt eine Form eines expandierbaren Partikels 20, welcher von einer Ummantelung 22 umschlossen ist. Die Ummantelung 22 schützt den Partikel bei der Verarbeitung vor einer Flüssigkeitsaufnahme, so daß die Partikel auch naß verarbeitet werden können. Die Ummantelung 22 kann auch derart gestaltet sein, daß sie im trockenen Faserprodukt zerstört wird, wie in 2b dargestellt, einige der Bruchstücke sind mit 24 bezeichnet. Dabei kann die Ummantelung 22 durch den Expansionsdruck während der Expansion zerstört werden.
3a zeigt einen expandierbaren Partikel 30, in den Treibmittel bzw. Expansionsmittel eingebracht ist. Dargestellt ist eine inhomogene Verteilung des Treibmittels 32. Nach der Expansion weist der Partikel 30 eine unregelmäßige Struktur auf, welche eine durch Risse 34 stark zerklüftete Oberfläche zeigt. Diese bilden gute Verankerungspunkte für die Fasern.
Bei der Ausführungsform nach 4a ist in das Faser-Vorprodukt aus Fasern 44 eine im wesentliche gleichmäßige Verteilung aus Partikeln eingebracht, wobei expandierbare Partikel 40 und nicht expandierbare Partikel 42 in zufälliger Anordnung vorliegen. 4b zeigt das Faserprodukt nach der Expansion. Die nun stark vergrößerten Partikel 40 sorgen für eine Aufweitung des Faserproduktes in einigen Bereichen, so daß dessen Oberfläche, die die Kontaktfläche für die Aufnahme von Flüssigkeiten bildet, vergrößert wird. Gleichzeitig wird in diesen Bereichen der Faserabstand aufgeweitet. Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden, wenn nur expandierende Partikel 40 gezielt in partielle Bereiche des Faser-Vorproduktes eingebracht werden oder wenn die Expansion der expandierbaren Partikel nur partiell erfolgt.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines expandierbaren Partikels mit einer Matrix 10 aus expandierbarem Material, auf deren Oberfläche die nicht expandierenden Partikel 12 angeordnet sind.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmalen der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes, mit den Schritten: a) Einbringen von expandierbaren Partikeln in ein Vor-Faserprodukt; b) Erzeugen eines Zwischen-Faserproduktes, das die expandierbaren Partikel enthält; c) Expandieren der eingebrachten expandierbaren Partikel und Fertigstellen des Faserproduktes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierenden Partikel Superabsorber sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel aus thermoplastischem Kunststoff bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) eine Trocknung des Faserproduktes gleichzeitig für die thermisch angeregte Expansion der Partikel eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Expandieren der eingebrachten Partikel Stoffe eingesetzt werden, die bei Wärmezufuhr ein Gas oder andere Zersetzungsprodukte bilden, welche die Partikel expandieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Expandieren der eingebrachten Partikel Stoffe eingesetzt werden, die bei Bestrahlung Gas oder andere Zersetzungsprodukte bilden, welche die Partikel expandieren.
Verfahren nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Expandieren der eingebrachten Partikel zugesetzten Stoffe im gleichen Zeitfenster ihre expandierende Kraft entfalten, in dem eine thermoplastische Phase des zu expandierenden Partikel erreicht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel eine thermoplastische Matrix aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel als Hybridpartikel ausgestaltet sind, die Materialien enthalten, welche nicht expandierbar sind.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Hybridpartikel sich die nicht expandierbaren Partikel auf den Oberflächen des expansionsfähigen Stoffes befinden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel innerhalb einer Matrix und/oder in dem durch die Matrix umschlossenen Bestandteil enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix des Hybridpartikels nicht flüssigkeitslöslich (z.B. in Wasser) ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix des Hybridpartikels auch im nassen Zustand die Fasern durch mechanische Verkrallung binden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der nicht expandierten Partikel kleiner als der mittlere Faserabstand ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel nach ihrer Expansion einen mittleren Durchmesser aufweisen, der größer ist als der mittlere Faserabstand.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel beispielsweise durch Einblasen oder Einstreuen in ein trockenes Faserprodukt eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung des expandierbaren Partikels gegenüber einem Wasserstrahl mit hohem Druck beständig ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel und/oder die nicht expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen, die den expandierbaren Partikel bei der Verarbeitung vor einer Flüssigkeitsaufnahme schützt.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen können, die es zuläßt, die Partikel auch naß zu verarbeiten.
Verfahren nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserprodukt naß verarbeitet wird und die Expansion nach dem Naßprozeß erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen können, die im trockenen Faserprodukt zerstört wird, wobei die Aktivierung beispielsweise mechanisch, physikalisch oder chemisch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel eine Ummantelung aufweisen, die durch den Expansionsdruck während der Expansion zerstört wird.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der expandierbaren Partikel gezielt beeinflußt wird, um ein größtes gewichtsspezifisches Volumen und/oder viele Verankerungspunkte für die Fasern zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierten Partikel über ein starkes Oberflächenrelief verfügen, das die Verankerung der Fasern des Faserproduktes begünstigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der expandierbaren Partikel faserartig ist.
Verfahren nach Anspruch 8 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel oder Fasern durch Extrusion hergestellt werden.
Verfahren zum Herstellen eines absorbierenden Faserproduktes mit den Schritten: a) Bereitstellen von expandierbaren Partikeln in faserartiger Form; b) Expandieren der Partikel; c) Verarbeiten der expandierten faserartigen Partikel zu einem Faserprodukt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserprodukt im trockenen Zustand ein höheres gewichtsspezifisches Volumen aufweist als herkömmliche Faserprodukte.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserprodukt einen Faserabstand aufweist, der an die zu absorbierenden Flüssigkeiten angepaßt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansion der expandierbaren Partikel nur partiell erfolgt und somit die Oberfläche des Faserproduktes zusätzlich vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringung der expandierbaren Partikel nur in partiellen Bereichen des Vor-Faserproduktes erfolgt und somit die Oberfläche des Faserproduktes zusätzlich vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierbaren Partikel flüssigkeitslöslich oder flüssigkeitsunlöslich sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Expansion eine Schaumbildung begünstigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel lösemittelbeständig sind oder eine lösemittelbeständige Ummantelung besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel über ein flüssiges Medium in das Faserprodukt eingeschwämmt werden, ohne mit diesem zu reagieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mit Hilfe eines flüssigen Transportmediums in das Faserprodukt eingeschwämmt werden, das eine deutlich geringere Trockenleistung im Vergleich zu Wasser benötigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lösemittel als Transport- oder Verarbeitungsmedium im Herstellungsprozeß anstelle von Wasser eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern, ob expandierbar oder nicht, in einem flüssigem Medium verarbeitet werden, das nicht oder nur zu einem geringem Teil aus Wasser besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasserstoffbrückenbindung der Fasern untereinander oder mit den Partikeln durch einen Durchdampfungsprozess erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wasserstoffbrückenbindung der Fasern untereinander oder mit den Partikeln durch eine Gas-Wasser-Emulsion erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel mit Hilfe von flüssigen Medien wie Lösemitteln verarbeitet werden, die es den Partikeln ermöglichen, in das Innere des Faserproduktes vorzudringen, ohne die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Fasern zu zerstören.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Faserproduktes in oder auf einem Formwerkzeug mit einhergehender Fixierung der Formstruktur im Faserprodukt als auch einer Oberflächenvergrößerung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Expandieren der Partikel in oder auf einem Formwerkzeug und damit einhergehender Fixierung der Formstruktur im Faserprodukt als auch einer Oberflächenvergrößerung vorgenommen wird.