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HINTERGRUND
UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Schaumlegeverfahren zur Herstellung von
Vliesstoffgeweben bzw. -bahnen als Alternative zu einem Gewebelegeverfahren
wurde in einer Anzahl von Fällen
als sehr vorteilhaft angesehen. Eines seiner bedeutenden Vorteile
besteht in der Fähigkeit, in
den Faserschaumbrei eine große
Auswahl von verschiedenen Typen und Größen von Partikeln einzuführen, ohne
im Wesentlichen die Bildung des Gewebes nachteilig zu beeinträchtigen.
Besonders nützlich ist
in dieser Hinsicht in einigen Fällen
die Fähigkeit, Superabsorber-Polymer-Partikel
oder Fasern („SAP") dem Faserschaumbrei
zuzusetzen. Vorteilhafte Verfahren und Systeme für die Verwendung von SAP oder ähnlichen
Partikeln oder Fasern in dem Schaumverfahren sind in den US-Patenten
mit den Nrn. 5904809 und 6136153 beschrieben. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde ein Verfahren und ein System geschaffen, das die
Zugabe von SAP und ähnlichen
Partikeln oder Fasern zu Schaumbrei bei der Herstellung von Faservliesgeweben
vielseitiger macht.
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Die EP-A-0255654 offenbart ein Verfahren des
Trockenformens von Schichtprodukten, die auf einem Superabsorber-Polymer
basieren, das in einer Matrix von Cellulose-Fasern dispergiert ist,
um ein Blatt zu erhalten, das eine Matrix von Cellulose-Fasern umfasst,
die eine Dispersion von Superabsorber-Partikeln enthält.
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Ein bedeutendes Problem bei der Zugabe von
SAP zu Faservliesgeweben besteht darin, dass SAP naturgemäß jegliches
Wasser rasch absorbieren, das damit unter Umgebungsbedingungen in Kontakt
kommt. Aufgrund ihrer klebrigen Natur, können sie auch mit der Gewebebildungsausrüstung (kleine Öffnungen
aufweisende Elemente, typischerweise als „wires" (Papiermaschinensiebe) bezeichnet)
in Wechselwirkung treten. Dies hat die Möglichkeit der Anwendung von
SAPs bei einer größeren Anzahl
von Produkten oder Fällen
stark beschränkt und/oder
brachte einen großen
Energie-Nachteil beim Trocknen des gebildeten Gewebes, um das Wasser
aus dem SAP auszutreiben, mit sich, so dass es in den hergestellten
Faservliesbahnen wirksam sein konnte.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wurden verschiedene Techniken entwickelt, um SAP-Partikel oder -Fasern
spezifisch bereitzustellen, zu handhaben oder ähnliches, die die Vielseitigkeit
der Anwendung von SAPs bei der Herstellung von Faservliesbahnen
stark verbessern, insbesondere solchen aus Cellulose- oder Synthese-Fasern,
wie konventionelle Holz-Zellstoff-,
Rayon-, Polyester- oder ähnliche
Fasern. Durch Anwendung von einer oder mehrerer der folgenden Techniken
kann die Absorption von Flüssigkeiten
durch die SAPs verzögert
werden: Das Zugeben der SAPs zu dem Faserschaumbrei durch Mitführen der
SAP-Partikel oder -Fasern mit einem kleinen Strom von gekühltem Wasser
(typischerweise bei einer Temperatur zwischen ungefähr 0–5°C, z. B. 0–3°C, bevorzugt
1°C), und/oder
Einfrieren der SAP-Partikel oder -Fasern vor dem Einführen in
den Faserschaumbrei (Verringerung ihrer Temperatur auf unterhalb
0°C, z.
B. auf eine übliche
Temperatur, die mit normalen Kältegeräten oder ähnlichem
erreicht wird, z. B. ungefähr –18°C). Auch
werden die SAP dem Faserschaumbrei unmittelbar vor der Bahnbildung
(in einem Stoffeinlauf oder einer anderen Vorrichtung, die ein kleine Öffnungen
aufweisendes Element oder Elemente enthält), typischerweise ungefähr zehn
Sekunden oder weniger, bevor die Bahnbildung beginnt, und noch bevorzugter
ungefähr
fünf Sekunden
oder weniger (z. B. ungefähr
drei Sekunden), bevor die Gewebsbildung initiiert wird, zugesetzt.
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Die durch die vorliegende Erfindung
erzielten Ergebnisse können
verglichen mit dem Stand der Technik dramatisch sein. Zum Beispiel
beträgt
unter Verwendung konventioneller Techniken aus dem Stand der Technik,
worin die SAP unter Umgebungsbedingungen dem Faserschaumbrei ungefähr zehn Sekunden
vor Beginn der Gewebsbildung zugesetzt werden, der Trockengehalt
der Faser ungefähr 10–15%. Unter
Verwendung von SAP dessen Temperatur auf –18°C verringert wurde, und Zugeben
von ungefähr
zehn Sekunden vor der Gewebsbildung resultiert jedoch ein Trockengehalt
des Gewebes zwischen ungefähr
20–25%.
Wenn Wasser bei ungefähr 1°C zum Transport
der SAP verwendet wird, beträgt der
Trockengehalt in dem erhaltenen Gewebe ungefähr 30–35%, während wenn gekühltes Wasser
und Tieftemperatur-SAP kombiniert werden, der Trockengehalt der
SAP in dem gebildeten Gewebe ungefähr 33–38% beträgt. Auf jeden Fall resultieren
alle Techniken der vorliegenden Erfindung in einer starken Verringerung
der Trocknungsenergie und/oder -dauer, was den Gewebsbildungsprozess
bei einer großen
Anzahl von Produkten, einschließlich
Produkten, die als Windeln, Absorptionskissen und Ähnliches verwendet
werden kosteneffektiver und einfacher macht.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Faservliesgeweben
bzw. -bahnen aus Cellulose- oder Synthese-Fasermaterialen (unter
Verwendung des Schaumprozesses) bereitgestellt. Das Verfahren umfasst
die folgenden Schritte: (a) Bilden eines ersten Schaumbreis aus
Luft, Wasser, Cellulose- oder Synthese-Fasern und einem oberflächenaktiven
Stoff. (b) Bewegen eines ersten, kleine Öffnungen aufweisenden Elementes
in einer ersten Bahn. (c) Führen
des ersten Schaumbreis in wirksamen Kontakt mit dem ersten, kleine Öffnungen
aufweisenden Material, das sich in der ersten Bahn bewegt. (d) Zugeben
eines Superabsorber-Polymers zu dem ersten Schaumbrei und schlüssiges Vermischen
davon mit dem ersten Formbrei ungefähr zehn Sekunden oder weniger
vor Schritt (c). Und (e) Bilden eines Fasergewebes aus dem ersten
Schaumbrei durch Entnahme des Schaums und der Flüssigkeit aus dem Brei durch
das erste, kleine Öffnungen
aufweisende Element. Schritt (a) ist ein typischer Faserschaumbrei-Schritt,
wie er in der US-Patentanmeldung mit der Anmelde-Nr. 08/923900 eingereicht
am 4. September 1997 beschrieben ist.
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Die Schritte (a) bis (e) werden üblicherweise so
durchgeführt,
dass der Trockengehalt des Gewebes nach Schritt (e) und vor dem
Trocknen ungefähr mindestens
20% (typischerweise mindestens ungefähr 30% und noch bevorzugter
mindestens ungefähr 40%)
beträgt.
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Schritt (d) kann ausgeübt werden
durch Zugeben der SAP bei einer Temperatur von unterhalb 0°C (z. B.
ungefähr –18°C). Schritt
(c) wird typischerweise mit einer ersten Fließgeschwindigkeit durchgeführt und
Schritt (d) kann alternativ oder zusätzlich durch Zugeben von SAP
dem Strom von flüssigem Wasser
mit einer Temperatur von zwischen ungefähr 0–5°C, bevorzugt zwischen ungefähr 0–3°C (z. B. 1°C) mit einer
zweiten Fließgeschwindigkeit,
die weniger als ungefähr
2% (z. B. weniger als ungefähr 1%)
der ersten Fließgeschwindigkeit
beträgt,
und anschließendem
Einführen
der Flüssigkeit
mit SAP in den ersten Schaumbrei ausgeübt werden.
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Schritt (d) wird typischerweise weiter
ausgeübt
durch mechanisches Mischen der Flüssigkeit und der SAP mit dem
ersten Schaumbrei, nachdem die Flüssigkeit und SAP zu dem ersten
Schaumbrei gegeben wurden, wie unter Verwendung eines konventionellen
mechanischen Mischers mit einem rotierenden Blatt. Schritt (d) kann
alternativ oder zusätzlich ausgeübt werden
durch Zugeben von SAP zu einem zweiten Faserschaumbrei mit einem
Feststoffgehalt von zwischen ungefähr 5–50% und Pumpen der zweiten
Aufschlämmung
mit SAP in die erste Aufschlämmung
bzw. Brei, wobei das Mischen gleichzeitig mit dem Pumpen stattfindet.
Schritt (d) wird bevorzugt ungefähr
fünf Sekunden
oder weniger (z. B. ungefähr
drei Sekunden) vor Schritt (c) durchgeführt. Üblicherweise gibt es auch den
weiteren Schritt (f) des Trocknens der Bahn, so dass die Bahn einen
Trockengehalt von mindestens ungefähr 90% aufweist. Das Trocknen
wird in konventioneller Weise ausgeübt, z. B. unter Verwendung
eines konventionellen Heißluft-Blasesystems oder
eines konventionellen Trockenofens.
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Das Verfahren der Erfindung kann
auch die weiteren Schritte, (g), Bewegen eines zweiten, kleine Öffnungen
aufweisenden Materials in der zweiten Bahn; (h) Herstellen eines
zweiten Schaumbreis aus Luft, Wasser, Cellulose oder Synthese-Fasern
und oberflächenaktivem
Mittel; und (i) Führen
des zweiten Schaumbreis in direkten Kontakt mit dem zweiten, kleine Öffnungen
aufweisenden Material; und worin Schritt (e) ausgeübt wird,
um die ersten und zweiten Schaumbreie in Kontakt miteinander zu
bringen, so dass der Schaum und die Flüssigkeit durch sowohl die ersten
als auch die zweiten, kleine Öffnungen
aufweisenden Materialien entnommen werden; und weiterhin wahlweise
die weiteren Schritte, (j), Herstellung eines dritten Schaumbreis
aus Luft, Wasser, Cellulose oder Synthese-Fasern und einem oberflächenaktiven
Stoff; und (k) Bewegen des dritten Schaumbreis direkt in Kontakt
mit dem ersten, kleine Öffnungen
aufweisenden Material; und worin Schritt (c) durchgeführt wird
durch Führen
des ersten Schaumbreis zwischen dem zweiten und dem dritten Schaumbrei,
so dass der erste Schaumbrei nicht in direkten Kontakt mit den kleine Öffnungen
aufweisenden Materialien kommt. Alternativ kann Schritt (c) ausgeführt werden
durch Führen
des ersten Schaumbreis in direkten Kontakt mit dem ersten kleine Öffnungen
aufweisenden Material, wenn Aufbauprobleme vermieden werden aufgrund
des Mitreißens
der SAP in dem Faserschaumbrei.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer
Faservliesbahn bzw. -gewebes bereitgestellt, das die Schritte umfasst:
(a) Bilden eines ersten Schaumbreis aus Luft, Wasser, Cellulose
oder synthetischen Fasern und einem oberflächenaktiven Stoff. (b) Bewegen
eines ersten, kleine Öffnungen aufweisenden
Elementes in einer ersten Bahn. (c) Führen des ersten Schaumbreis
in wirksamen Kontakt mit dem ersten, kleine Öffnungen aufweisenden Material,
das entlang der ersten Bahn bewegt wird. (d) Hinzugeben von Superabsorber-Polymer
bei einer Temperatur von unterhalb 0°C zu dem ersten Schaumbrei und
inniges Mischen davon mit dem ersten Schaumbrei. Und (e) Bilden
einer Faserbahn aus dem ersten Schaumbrei durch Entnahme des Schaums
und der Flüssigkeit
aus dem Brei durch das erste, kleine Öffnungen aufweisende Element.
Und, worin die Schritte (a)–(e)
ausgeübt
werden, so dass der Trockengehalt der Bahn nach Schritt (e) und
vor dem Trocknen mindestens ungefähr 20% beträgt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Faservliesbahn
bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Bilden eines
ersten Schaumbreis aus Luft, Wasser, Cellulose- oder Synthese-Fasern und einem oberflächenaktiven
Stoff. (b) Bewegen eines ersten kleine Öffnungen aufweisenden Elementes
in einer ersten Bahn. (c) Führen
des ersten Schaumbreis in wirksamen Kontakt mit dem ersten kleine Öffnungen
aufweisenden Material, das in der ersten Bahn mit einer ersten Fließgeschwindigkeit
bewegt wird. (d) Zugeben des Superabsorber-Polymers zu dem ersten Schaumbrei und
inniges Vermischen davon mit dem ersten Schaumbrei durch Zugeben
des Superabsorber-Polymers zu einem Strom einer Flüssigkeit
mit einer zweiten Fließgeschwindigkeit,
die weniger als ungefähr
2% der ersten Fließgeschwindigkeit
ist, und anschließendes
Führen
der Flüssigkeit
mit dem Superabsorber-Polymer in den ersten Schaumbrei. Und (e)
Bilden eines faserigen Gewebes aus dem ersten Schaumbrei durch Entnahme des
Schaums und der Flüssigkeit
aus dem Brei durch das erste, kleine Öffnungen aufweisende Element. Und
worin die Schritte (a)–(e)
so ausgeübt
werden, dass der Trockengehalt des Gewebes nach Schritt (e) und vor
dem Trocknen mindestens ungefähr
25% beträgt.
Schritt (d) wird typischerweise weiter ausgeübt durch Verwenden von flüssigem Wasser
mit einer Temperatur von zwischen ungefähr 0–5°C, und Schritt (d) wird auch
weiter ausgeübt
durch mechanisches Mischen der Flüssigkeit und des Superabsorber-Polymers
mit dem ersten Schaumbrei nachdem die Flüssigkeit und das Superabsorber-Polymer
zu dem ersten Schaumbrei gegeben wurden; und Schritt (d) kann auch
zusätzlich
ausgeübt
werden durch Zugeben des Superabsorber-Polymers mit einer Temperatur
von unterhalb 0 °C;
und worin die Schritte (a)–(e)
ausgeübt
werden, so dass der Trockengehalt des Gewebes nach Schritt (e) und
vor dem Trocknen mindestens ungefähr 33% beträgt.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein System für die Herstellung von Faservliesgeweben
bereitgestellt, das die folgenden Komponenten umfasst: Ein erstes,
kleine Öffnungen
aufweisendes Element, auf dem ein Faservlies-Fasergewebe gebildet
werden kann. Eine erste Leitung zur Förderung eines Faser enthaltenden
Schaumbreis zu dem ersten Element. Eine mechanische Rührvorrichtung,
angeordnet in der ersten Leitung neben dem kleine Öffnungen
aufweisenden Element. Und ein Einlass zur Einführung des Absorber-Polymers
in die Förderleitung
von dem ersten, kleine Öffnungen
aufweisenden Element her gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des Mischers, um
das Mischen des Superabsorber-Polymers und des Faser enthaltenden
Schaums in der Förderleitung
zu bewirken.
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Das System kann weiterhin eine zweite
Leitung umfassen, die mit dem Einlass verbunden ist, wobei die zweite
Leitung eine Querschnittsfläche
von nicht mehr als 10% der Querschnittsfläche der ersten Leitung besitzt.
Eine Pumpe kann in der zweiten Leitung bereitgestellt werden und
Mittel können
bereitgestellt werden für
die separate Förderung
von SAP und Wasser (oder einer anderen Transportflüssigkeit) in
die zweite Leitung auf der gegenüberliegenden Seite
der Pumpe vom Einlass aus gesehen.
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Das System kann weiterhin eine Kühlvorrichtung
umfassen, die wirksam verbunden ist mit den Mitteln zur Förderung
von Wasser in die zweite Leitung, wobei die Kühlvorrichtung fähig ist,
das Wasser, das aus der zweiten Leitung fließt, auf eine Temperatur von
ungefähr
3°C oder
weniger abzukühlen.
Die Mittel zur Förderung
des Superabsorber-Polymers zu der zweiten Leitung umfassen eine
Gefriermaschine, die fähig
ist, die Temperatur des Superabsorber-Polymers unterhalb von 0°C zu verringern,
eine Wiegevorrichtung und eine Dosiervorrichtung.
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Das System kann auch einen Tank beinhalten,
der ein Flüssigkeitsniveau
aufweist und mit der gegenüberliegenden
Seite der Pumpe vom Einlass aus gesehen verbunden ist; und Mittel
zum separaten Fördern
des Superabsorber-Polymers und des Faser-enthaltenden Schaums in
den Tank unterhalb des Flüssigkeitsniveaus
darin.
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Es ist die Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes Schaumverfahren für die Herstellung von Faservliesgeweben
bzw. -bahnen, das SAP-Partikel oder -Fasern darin verwendet und ein
System zur Ausübung
eines solchen Verfahrens bereitzustellen. Dieses und weitere Aufgaben
der vorliegenden Erfindung werden aus der Betrachtung der detaillierten
Beschreibung der Erfindung und der beigefügten Ansprüche deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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1 ist
eine schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt und teilweise
im Aufriss eines beispielhaften Systems zur Ausübung eines beispielhaften Verfahrens
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine vergrößerte schematische Ansicht
der SAP-Förderkomponenten
des Systems der 1 ;
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3 ist
eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Bahnbildung
gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht; und
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Die 4 und 5 sind Ansichten wie 1, die lediglich einen Alternativ-Mechanismus
zur Ausübung
des Verfahrens gemäß der Erfindung
zeigen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ABBILDUNGEN
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Ein beispielhaftes System zur Herstellung
eines Faservliesgewebes wird schematisch bei 10 in 1 gezeigt. Das System 10 schließt ein Faserschaumbrei-bildendes
System ein, das schematisch bei 11 gezeigt ist und an sich üblich ist,
indem es vollständig
in der US-Patentanmeldung mit der Anmelde-Nr. 08/923900 eingereicht
am 4. September 1997, gezeigt ist. Der Brei wird durch eine Pumpe 12 (mit einem
typischen Feststoffgehalf und anderen Bedingungen wie in der oben
erwähnten
Anmeldung beschrieben) in eine erste Leitung 13 zur Förderung
des Faser-enthaltenen Schaumbreis (wie durch den Richtungspfeil
in der Leitung 13 gezeigt) zu einer Gewebebildenden Vorrichtung 14 gepumpt.
Die Bildungsvorrichtung 14 ist an sich konventionell und schließt mindestens
ein, kleine Öffnungen
aufweisendes Element 15 ein. Ein zweites, kleine Öffnungen
aufweisendes Element (Leitung) 16 kann ebenfalls bereitgestellt
werden, die Elemente/Leitungen 15, 16 sind in
konventioneller Weise in Kontakt mit dem Faserschaumbrei gerichtet,
um ein Gewebe herzustellen. Konventionelle Saugboxen 17, 18 oder andere
konventionelle Vorrichtungen (wie Saugwalzen oder Ähnliches)
entnehmen Schaum und Flüssigkeit
aus dem Brei durch eine oder beide der kleine Öffnungen aufweisenden Elemente 15, 16,
um das Faservliesgewebe 19 herzustellen. Das Gewebe bzw,
die Bahn 19 wird unter Verwendung eines konventionellen
Trockners 20 (z. B. Heißluftgebläse auf das Gewebe 19,
ein konventioneller Trockenofen oder Ähnliches) getrocknet.
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Das System 10 der 1 schließt auch bevorzugt einen Mischer 22 ein,
der SAP oder ähnliche Materialien,
die dem Faserschaumbrei in der Leitung 13 zugesetzt werden,
mit dem Faserschaumbrei mischt. Zum Beispiel ist der Mischer 22 ein
konventioneller mechanischer Mischer mit einem Rührblatt 23 (als Propellerblatt
schematisch in 1 gezeigt, oder
er weist irgendeine konventionelle Form auf), das angetrieben wird
durch Drehung der Antriebswelle 24 unter Verwendung eines
konventionellen Rotors oder einer anderen Energiequelle 25.
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SAP oder Ähnliches wird dem Faserschaumbrei
unter Verwendung der Einlassleitung 27 zugeführt, die
SAP in den Faserschaumbrei in Leitung 13 unmittelbar vor
dem Rührblatt 23 zuführt. Das SAP-System 26 schließt zusätzlich zu
der Einlassleitung 27 die Pumpe 28, einen Anschluss 29 für die Zugabe
von SAP und den Transport der Flüssigkeit
zur Einlassleitung 27 und Materialströme 30, 31 für die SAP
und für
das gekühlte
Wasser ein, wie hierin im Folgenden im Hinblick auf 2 beschrieben wird.
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Die 2 illustriert
schematisch detaillierter das System 26. Der SAP-Strom,
der schematisch bei 30 in 1 und 2 gezeigt ist, kann typischerweise bereitgestellt
werden, indem man eine Quelle von konventionellem SAP 33 (wie
Beutel von partikulärem
SAP) nimmt und das SAP in den Gefrierapparat 34 oder Ähnliches
gibt. Der Gefrierapparat 34 kann ein konventioneller Gefrierapparat
sein, der fähig
ist, die Temperatur der SAP von der Quelle 33 über die Zeit
bis ungefähr
minus 18°C
auf jeden Fall unterhalb 0°C
zu bringen. Die SAP werden dem Kälteapparat 34 entweder
kontinuierlich oder nach Bedarf entweder automatisch oder manuell
entnommen und in den Trichter 35 gegeben, der wirksam verbunden
ist mit der Anzeige 36 oder ähnlichen Wiegevorrichtungen wie
sie üblich
sind. Aus dem Behälter 35 erstreckt sich
eine Leitung 37, die Schnecken-Fördermittel 38 oder Ähnliches
darin aufweist, welche die SAP von dem Gefäß 35 bewegt, damit
sie in die offene Öffnung
des Aufnahmebehälters 29 fließen.
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Die Materialzugabe 31 ist
die Zugabe des gekühlten
Wassers. Wasser 40 aus einer leicht verfügbaren Quelle
wird durch eine konventionelle Kühlvorrichtung 41 geführt, um
die Temperatur davon auf gerade oberhalb des Gefrierpunktes zu verringern. Die
Temperatur muss genügend
oberhalb des Gefrierpunktes liegen, so dass die Eisbildung nicht
signifikant den Flüssigkeitsstrom
stört.
Sie sollte aber so nah wie möglich
dem Gefrierpunkt sein, um die Temperatur auf ungefähr 0–5°C, z. B.
ungefähr
0–3°C, bevorzugt
ungefähr
1°C zu verringern.
Ein konventionelles Ventil 42, entweder manuell oder automatisch
betrieben, kann verwendet werden, um den Strom des gekühlten Wassers
in den Aufnahmebehälter 29 zu
dosieren.
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Die Fließgeschwindigkeit des Faserschaumbreis
in der Leitung 13 ist viel größer als die Fließgeschwindigkeit
der SAP und des gekühlten
Wassers in der Einlassleitung 27. Die Fließgeschwindigkeit
in der Einlassleitung 27 ist ungefähr 2% oder weniger der Fließgeschwindigkeit
in der Leitung 13. Zum Beispiel kann in einer beispielhaften
Ausführung
der Erfindung die Faserschaumbrei-Fließgeschwindigkeit in der Leitung 13,
6000 Liter pro Minute sein, während
der Strom des gekühlten
Wassers in der Einlassleitung 27 lediglich in der Größenordnung
von ungefähr
20 Litern pro Minute ist. Die Querschnittsfläche der Leitung 27 ist
typischerweise 10% oder weniger der Leitung 13, und die
Pumpen 12, 28 werden so betrieben, dass sie die
gewünschten
relativen Fließgeschwindigkeiten
ergeben.
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Die Einlassleitung 27 ist
so nah wie möglich an
dem Stoffeinlaufkasten 14 oder anderen Bildungseinrichtungen,
die die kleine Öffnungen
aufweisenden Elemente 15, 16 einschließen, angeordnet,
um die Zeit zu verringern, in denen die SAP in Kontakt sind mit
der flüssigen
Komponente des Faserschaumbreis. Die Zeit von dem Aufnahmebehälter 29 zu
dem Stoffeinlaufkasten 14 (oder ähnlichen Gewebebildungs-Positionen)
beträgt
bevorzugt ungefähr zehn
Sekunden oder weniger, noch bevorzugter ungefähr fünf Sekunden oder weniger (z.
B. ungefähr drei
oder vier Sekunden). Dies wird erreicht durch Anordnen der Komponenten
nah beieinander und den Betrieb der Vorrichtung bei den gewünschten
absoluten und relativen Geschwindigkeiten.
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Während
die 2 sowohl das Abkühlen des
Wassers in Leitung 31 als auch das Frieren der SAP 30 zeigt,
ist darauf hinzuweisen, dass lediglich eine der beiden Techniken
realisiert zu sein braucht. Wenn nur das gefrorene SAP verwendet
wird, kann ein Trockengehalt des Gewebes in dem hergestellten Endgewebe 19 (vor
dem Trockner 20), wenn die Zeit von dem Aufnahmebehälter 29 bis
zur Gewebsbildung bei 14 ungefähr zehn Sekunden beträgt, von ungefähr 20–25% erwartet
werden. Wenn lediglich Wasser auf ungefähr 1°C abgekühlt in der Leitung 31 verwendet
wird, kann der End-Trockengehalt
dieses Gewebes bei ungefähr
30–35%
erwartet werden. Wenn sowohl gefrorenes SAP als auch gekühltes Wasser
verwendet werden, kann ein Trockengehalt erwartet werden, der zwischen
ungefähr
33–38% liegt.
All diese Werte sind gegeben, unter der Annahme, dass die Zeit von
dem Aufnahmebehälter 29 bis zur
Gewebsbildung 14 ungefähr
zehn Sekunden beträgt,
aber wenn die Zeit auf ungefähr
fünf Sekunden oder
weniger reduziert wird, dann wird der Trockengehalt des Gewebes
sogar höher
sein.
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3 zeigt
ein weiteres System 44 gemäß der Erfindung. Zusätzlich zu
dem ersten Schaumbrei 11 wird ein zweiter Schaumbrei 45 und
ein dritter Schaumbrei 46 hergestellt, wobei die Breie 45, 46 ebenfalls
Fasern, oberflächenaktives
Mittel und Ähnliches
ebenso wie der Brei 11 enthalten, obwohl der Prozentsatz
oder die Typen der Fasern und anderen Komponenten nach Bedarf oder
nach Wunsch variiert werden können.
Das System 44 umfasst weiter ein erstes, kleine Öffnungen
aufweisendes Element (Draht) 48 und ein zweites kleine Öffnungen
aufweisendes Element 49, die Elemente 48, 49 weisen Saugboxen 50, 51 oder ähnliche
Saugvorrichtungen, die damit verbunden sind, auf. Die Aufschlämmungen
bzw. Breie werden unter Verwendung der Leitungen/Kanäle 52 bis 54 befördert, wie
in 3 gezeigt, so dass
der zweite Schaumbrei 52 in Kontakt kommt mit dem ersten,
kleine Öffnungen
aufweisenden Element 48, der dritte Schaumbrei in Leitung 53 in
direkten Kontakt mit dem zweiten, kleine Öffnungen aufweisenden Element 49 kommt,
und der dritte Schaumbrei in Leitung 54 dazwischen geht
und nicht wesentlich Kontakt mit beiden Leitungen 48, 49 aufnimmt.
Es ist der erste Schaumbrei 11, der die SAP hinzugefügt erhält, wie
in den 1 und 2 gezeigt. Die SAP-Zugabe findet unmittelbar
vor der Einführung
der Leitung 54 in das System 44 statt, und ein mechanischer
Mischer – wie
bei 22 in 1 veranschaulicht – kann ebenfalls
bei Bedarf verwendet werden.
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Die 4 und 5 veranschaulichen Alternativ-Systeme
zu denen der 1 und 2 oder 3.
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In 4 sind
Komponenten mit der gleichen Konfiguration wie diejenigen in 1 mit den gleichen Referenz-Nummern
bezeichnet. Das System 60 ist bevorzugt im Wesentlichen
das gleiche wie das System 10 von der Einlassleitung 27 zum
Stoffeinlauf 14 oder Ähnlichem,
obwohl der Mischer 22 nicht bereitgestellt werden muss
(obwohl es dennoch bevorzugt ist), aber die SAP-Einführung ist
verschieden. Ein kleinvolumiges Gefäß 61 (so dass die
Verweilzeit darin minimal ist und die SAP nicht signifikant der
Flüssigkeit
ausgesetzt werden) ist verbunden mit einer Quelle von SAP 62 durch
eine Leitung 63. Bevorzugt erstreckt sich die Leitung 63 hinunter
in den Tank 61 soweit durchführbar, um den Kontakt der SAP 62 mit
der Flüssigkeit
zu minimieren, während die
Leitung 64 einen zweiten Faserschaumbrei aus der Quelle 65 einführt. Der
zweite Faserschaumbrei 65 erreicht das Niveau 66 im
Behälter 61 mit
der Leitung 63, die die SAP unterhalb dieses Niveaus einführt. Die
Pumpe 28 mischt beim Pumpen des Faserschaumbreis und der
SAP aus den Quellen 65, 62 diese inhärent vor
der Einführung
in die Leitung 13 zusammen. Natürlich können die SAP bei 62 gefroren
werden wie oben beschrieben im Hinblick auf die Ausführungsformen
der 1 und 2.
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In dem System 70 der 5 sind Komponenten, vergleichbar
derjenigen der 1 und 2 durch die gleichen Referenz-Nummern
gezeigt. Der Hauptunterschied zwischen der 5 -Ausführung und denen der 1 und 2 besteht darin, dass in dem Behälter 71 das
gekühlte
Wasser und die SAP aus der Quelle 72 durch eine Leitung 73 zugegeben werden,
während
ein zweiter Faserschaumbrei aus der Quelle 74 durch die
Leitung 75 zugegeben wird. Daher mischt die Pumpe 28 beim
Pumpen des gekühlten
Wassers, der SAP und des zweiten Faserschaumbreis inhärent den
Faserschaumbrei mit den SAP vor Einführung in die Leitung 13.
Sowohl in der Ausführungsform
der 4 als auch der 5 besitzt der zweite Faserschaumbrei 65, 74 eine
Konsistenz, die bevorzugt zwischen 5–50% beträgt. Bevorzugt besitzt der zweite
Faserschaumbrei in den Quellen 65, 74 im Wesentlichen
die gleichen Eigenschaften wie der erste Faserschaumbrei 11 soweit
der Typ der Faser, die Konsistenz, etc. betroffen sind, obwohl in
einigen Fällen
die Eigenschaften für
verschiedene beabsichtigte Wirkungen abweichen können.
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Unter Verwendung des Systems der 1 bis 5 ist es klar, dass ein Verfahren der
Herstellung von Faservliesbahnen von Cellulose-Synthese-Fasermaterialien, die Superabsorber-Polymer
darin enthalten, mit einem verbesserten Trockengewebe-Gehalt bereitgestellt
werden. Der Trockengehalt der gemäß der Erfindung erzeugten Gewebe
ist bevorzugt wie oben beschrieben, typischerweise mit einem Minimum
von ungefähr
20 und hinauf bis 42% oder mehr, selbst wenn die Zeit von der SAP-Zugabe zur
Transportflüssigkeit
zu dem Gewebebildner ungefähr
zehn Sekunden beträgt
(was höher
ist, wenn die Zeit bevorzugt auf ungefähr fünf Sekunden oder weniger reduziert
wird). Zum Beispiel wird im Hinblick auf die 1 und 2 der
erste Schaumbrei aus Luft, Wasser, Cellulose- oder Synthese-Fasern und einem oberflächenaktiven
Mittel gebildet wie bei 11 angezeigt, ein erstes kleine Öffnungen
aufweisendes Element (z. B. 15 oder 16) wird in
der ersten Bahn bewegt, und der erste Faserschaumbrei wird in wirksamen
Kontakt mit dem kleine Öffnungen
aufweisenden Material 15, 16 zum Beispiel durch
die Pumpe 12 und die Leitung 13 bewegt. Superabsorber-Polymer wird zu der
ersten Schaumaufschlämmung
unter Verwendung der Einlassleitung 27 gegeben, und das
Superabsorber-Polymer und der Faserschaumbrei werden innig miteinander
vermischt durch den Mischer 22. Die Zugabe der SAP ist
ungefähr
zehn Sekunden oder weniger (bevorzugt ungefähr fünf Sekunden oder weniger) vor
der Führung
des Faserschaumbreis in Kontakt mit dem kleine Öffnungen aufweisenden Element
oder Elementen 15, 16. Das faserförmige Gewebe 19 wird
dann aus dem ersten Faserschaumbrei durch Entnahme von Schaum und
Flüssigkeit
aus der Aufschlämmung
durch das erste kleine Öffnungen
aufweisende Element, z. B. unter Verwendung der Saugboxen 18 oder ähnlichen
konventionellen Strukturen gebildet.
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Alle der verschiedenen Verfahrensbedingungen
können
breit streuen, wie in den früher
beschriebenen Anmeldungen erläutert.
Die SAP-Konzentration
in der Einlassleitung 27 ist, ob gekühltes Wasser oder Faserschaumbrei
als Transportflüssigkeit
verwendet wird, ungefähr
zwischen 20–50%,
und die Fließgeschwindigkeit
ist niedrig genug, so dass die Feststoff-Konzentration des Faserschaumbreis
in der Leitung 13 nicht signifikant beeinträchtigt wird.
Der Trockner 20 wird so betrieben, um mindestens ungefähr 90% des
Wassers aus dem Gewebe zu entfernen, so dass es einen Trockengehalt
von ungefähr 98%
oder mehr besitzt. Durch die Ausübung
der Erfindung werden die SAP-Partikel in dem erhaltenen Gewebe 15 voneinander
getrennt, so dass Kanäle dazwischen
bereitgestellt werden, die das Aufsaugen von Feuchtigkeit erlauben.
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Ein anderer Weg, mit dem der Trockengehalt des
Gewebes verbessert werden kann, besteht in der Zumischung eines
geeigneten Salzes, wie Natriumsulfat oder Ammoniumsulfat mit dem
SAP bei 33, 62 oder 72. Das Ammoniumsalz
zersetzt sich in Folge der Wärme
in dem Trockner; das Natriumsulfat kann während der Gewebsbildung ausgegossen
werden und den Trockengehalt des Gewebes allein oder kombiniert
mit einer oder mehrerer der oben diskutierten Techniken verbessern.
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Während
die Erfindung im Hinblick darauf gezeigt und beschrieben wurde,
was gegenwärtig
als die praktischste und bevorzugteste Ausführungsform davon gesehen wird,
ist für
die Fachleute ersichtlich, dass verschiedene Modifikationen davon
innerhalb des Umfangs der Erfindung gemacht werden, welche in ihrem
Umfang dem der breitesten Interpretation der anhängenden Ansprüche entsprechen.