EP4077790A1 - Verfahren zur herstellung von spinnvlies - Google Patents

Verfahren zur herstellung von spinnvlies

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EP4077790A1
EP4077790A1 EP20821213.4A EP20821213A EP4077790A1 EP 4077790 A1 EP4077790 A1 EP 4077790A1 EP 20821213 A EP20821213 A EP 20821213A EP 4077790 A1 EP4077790 A1 EP 4077790A1
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EP
European Patent Office
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spunbond
filaments
spunbonded
spinneret
layer
Prior art date
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Pending
Application number
EP20821213.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ibrahim SAGERER-FORIC
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Lenzing AG
Original Assignee
Lenzing AG
Chemiefaser Lenzing AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Lenzing AG, Chemiefaser Lenzing AG filed Critical Lenzing AG
Publication of EP4077790A1 publication Critical patent/EP4077790A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D01D5/14—Stretch-spinning methods with flowing liquid or gaseous stretching media, e.g. solution-blowing
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    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2201/00—Cellulose-based fibres, e.g. vegetable fibres
    • D10B2201/20—Cellulose-derived artificial fibres
    • D10B2201/22—Cellulose-derived artificial fibres made from cellulose solutions

Definitions

  • the present invention relates to a method for the production of spunbonded nonwovens, in which a spinning mass is extruded through a plurality of nozzle holes of at least one first spinneret and a second spinneret to form filaments and the filaments are each stretched in the extrusion direction, the filaments of the first spinneret to form one first spunbonded nonwovens are deposited on the conveyor belt and the filaments of the second spinning nozzle to form a second spunbonded nonwoven are deposited over the first spunbonded nonwoven on the conveyor belt in order to obtain a multi-layer spunbonded nonwoven.
  • US 2018/0282922 A1 also discloses methods for producing spunbonded fabrics in which a spinning mass is extruded at least through a first spinneret and a second spinneret downstream of the first spinneret, so that the filaments extruded from the second spinneret over which filaments extruded from the first spinneret are deposited, forming a multi-layer spunbonded nonwoven.
  • a spinning mass is extruded at least through a first spinneret and a second spinneret downstream of the first spinneret, so that the filaments extruded from the second spinneret over which filaments extruded from the first spinneret are deposited, forming a multi-layer spunbonded nonwoven.
  • the processes mentioned suffer from the disadvantage that an increase in throughput is only possible to a very limited extent without impairing the quality of the spunbonded nonwovens.
  • the invention has therefore set itself the task of improving a method for producing spunbonded nonwoven of the type mentioned at the outset in such a way that the throughput of the method can be increased in a cost-effective and simple manner.
  • the object is achieved in that, in a subsequent step, the multi-layer spunbonded nonwoven is separated into at least the first spunbonded nonwoven and the second spunbonded nonwoven and, after the separation, the first and second spunbonded nonwoven each go through a hydroentanglement and optionally a drying, and / or are each wound up individually .
  • the throughput of the process can be increased in a simple manner, since at least two spinning nozzles are provided for the simultaneous formation of at least two spunbonded webs be, but the multi-layer spunbonded nonwoven formed can be further processed with the available means instead of a single spunbonded nonwoven.
  • the second spinneret is preferably located downstream of the first spinneret in the conveying direction of the conveyor belt.
  • the multi-layer spunbonded nonwoven formed in the process consists of the first and second spunbonded nonwoven, the second spunbonded nonwoven being arranged above the first.
  • the first and second spunbond can be connected to one another (for example by adhesion) in such a way that the multi-layer spunbond forms a unit that can go through further process steps, but can be separated again into these essentially without structural damage to the first and second spunbond.
  • the multi-layer spunbonded web is separated into at least the first and second spunbonded web in a subsequent step, at least two independent spunbonded webs can again be obtained in the course of the process.
  • a cost-effective method for producing spunbonded nonwoven with increased throughput can thus be created.
  • the spinning mass can also be extruded into filaments through a third and further spinning nozzle and the filaments are each stretched in the extrusion direction, the filaments of the third spinning nozzle to form a third spunbond over the second Spunbond can be placed on the conveyor belt in order to obtain the multi-layer spunbond, or the filaments of the further spinning nozzles to form further spunbond are placed over the respective preceding spunbond on the conveyor belt in order to obtain the multi-layer spunbond.
  • Such a multi-layer spunbonded web can have a large number of spunbonded webs, which can be separated from one another again in a later process step.
  • the method can be particularly noteworthy if the first and second spunbonded nonwovens each undergo a separate hydroentanglement process after being separated.
  • a disadvantageous connection between the first and second spunbonded nonwoven in the multi-layer spunbonded nonwoven can be avoided, which would make a later non-destructive separation of the multi-layered spunbonded nonwoven more difficult.
  • the separate hydroentanglement of the spunbonded nonwovens can then advantageously improve the internal structure or the internal cohesion.
  • the first and second spunbonded nonwovens can also individually go through a drying process after the respective hydroentanglement in order to obtain finished spunbonded nonwovens that can be wound up.
  • the finished treated or separated spunbonded webs can then each be wound up individually in order to obtain at least two spunbonded webs at the same time.
  • a spunbonded nonwoven in the sense of the present disclosure is understood to mean a nonwoven fabric which is formed directly by depositing extruded filaments, the filaments being essentially continuous filaments and being laid in a random position to form the spunbonded nonwoven.
  • the aforementioned advantages of the method can be particularly noticeable when the multi-layer spunbonded nonwoven passes through at least one treatment step before it is separated into at least the first and second spunbonded nonwoven. This is because a joint treatment of the first and second spunbonded nonwovens can take place in the form of the multilayered spunbonded nonwoven and thus the throughput of the method can be significantly increased compared to the separate treatment of the spunbonded nonwovens.
  • the at least one treatment step of the multi-layer spunbonded nonwoven is washing or drying.
  • the at least one treatment step of the multi-layer spunbond can also be a hydroentanglement, the first and second spunbond remaining non-destructively separable after the hydroentanglement in the multi-layer spunbond.
  • thermoplastic spunbond nonwovens washing is usually not necessary, as it is a so-called “dry” spinning process, whereby any solvents that may be used evaporate from the spunbonded by themselves after the calender or dryer.
  • the spunbonded nonwoven is wound up into rolls immediately after extrusion and deposition in such a process.
  • the throughput is generally limited by the length of the laundry, since the spunbonded fabrics have to achieve certain dwell times in the laundry to wash out the solvent.
  • very low basis weights very long washing systems would have to be used in order to achieve the same throughput as with higher basis weights.
  • the method according to the invention with washing the first and second spunbonded nonwoven together in the multi-layer spunbonded nonwoven can therefore significantly reduce the length of the laundry or increase the throughput. Furthermore, the residual solvent content in the spunbonded nonwoven produced can be reduced.
  • the production speed in the manufacture of single-layer spunbonded nonwoven with a weight per unit area of 40 g / m 2 with a cellulose throughput of 300 kg / h / m is 125 m / min.
  • the individual spunbonded nonwovens already have a weight per unit area of 40 g / m 2 .
  • the production speed is then reduced to 62.5 m / min with two superimposed spunbonded fabrics and 300kg / h / m cellulose throughput. It has been shown that the effectiveness of the individual washing stages is not only doubled, but up to eightfold. Since the dwell time has a serious effect on the efficiency of the laundry, doubling the dwell time can lead to 4 to 8 times less residual solvent in the spunbonded nonwoven.
  • the cost of the process can be further reduced if the wash is a multi-stage countercurrent wash.
  • the water used for washing circulates in several washing stages, with fresh water being added at the end of the washing and being successively carried on to the upstream washing stages, and the used washing water being discharged at the beginning of the washing.
  • the first and second spinning nozzles for drawing the filaments are preferably each assigned a drawing air stream.
  • the spinnerets can thus control the extrusion and drawing conditions of the filaments independently of one another, and thus produce two independent and mutually different first and second spunbonded nonwovens. A particularly flexible and versatile process can thus be created.
  • the drawing air stream is directed from the respective spinneret onto the extruded filaments.
  • the drawing air stream can have a pressure of 0.05 bar to 5 bar, preferably 0.1 bar to 3 bar, particularly preferably 0.2 bar to 1 bar.
  • the drawing air stream can furthermore have a temperature of from 20 ° C. to 200 ° C., preferably from 60 ° C. to 160 ° C., particularly preferably from 80 ° C. to 140 ° C.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the production of cellulosic spunbonded nonwovens, the spinning mass being a lyocell spinning mass, that is to say a solution of cellulose in a direct solvent for cellulose.
  • a direct solvent for cellulose is a solvent in which the cellulose is present in dissolved form in a non-derivatized form.
  • This can preferably be a mixture of a tertiary amine oxide, such as NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide), and water.
  • NMMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • ionic liquids or mixtures with water are also suitable as direct solvents.
  • the cellulose content in the spinning mass can be 3% by weight to 17% by weight, in preferred embodiment variants 5% by weight to 15% by weight, and in particularly preferred embodiment variants 6% by weight to 14% by weight. -%.
  • the method according to the invention can ensure a higher throughput or shortening of the laundry, particularly in the production of cellulosic spunbonded nonwovens.
  • the throughput of cellulose per spinneret can preferably be between 5 kg / h per meter of spinneret length and 500 kg / h per meter of spinneret length.
  • the internal structure of the spunbonded nonwovens can also be reliably controlled if the filaments of the first and second spinning nozzle are at least partially coagulated.
  • the first and second spinning nozzle can each be assigned a coagulation air stream, which has a coagulation liquid, for at least partial coagulation of the filaments, whereby the internal structure of the first and second spunbond can be controlled independently of one another.
  • a stream of coagulation air can preferably be a fluid containing water and / or a fluid containing coagulant, for example gas, mist, steam, etc.
  • the coagulation liquid is a mixture of water and a direct solvent for cellulose.
  • the coagulation liquid can be a mixture of fully deionized water and 0% by weight to 40% by weight NMMO, preferably 10% by weight to 30% by weight NMMO, particularly preferably 15% by weight to 25% by weight. % NMMO, be.
  • the amount of coagulation liquid can preferably be 50 l / h to 10,000 l / h, more preferably 100 l / h to 5,000 l / h, particularly preferably 500 l / h to 2,5001 / h per meter of coagulation nozzle.
  • the second spunbonded nonwoven can preferably have a weight per unit area different from the first spunbonded nonwoven, as a result of which a particularly flexible method can be created.
  • the weight per unit area of the first and second spunbonded nonwoven can be 5 g / m 2 (gsm) to 500 g / m 2 , preferably 10 g / m 2 to 250 g / m 2 , particularly preferably 15 g / m 2 to 100 g / m 2 , amount.
  • the invention has also set itself the task of improving a device for producing spunbonded nonwoven according to the preamble of claim 12 in such a way that it enables an increase in production throughput in a structurally simple and cost-effective manner.
  • the second spinning nozzle of the device is arranged in the conveying direction of the conveyor belt after the first spinning nozzle in such a way that the second spunbonded web is deposited on the conveyor belt over the first spunbonded web to form a multilayered spunbonded web
  • a device can be created in a structurally simple manner which consists of two spunbond webs forms existing multi-layer spunbond on the conveyor belt. If the device also has a separating device fed via the conveyor belt for separating the multi-layer spunbonded web into individual spunbonded webs, a compact and inexpensive device with increased throughput can also be provided by the multi-layered spunbonded web being conveyed together again into its individual spunbonded webs by the separating device is separated
  • the aforementioned advantages can be particularly noticeable in a device which has a laundry for washing the multi-layer spunbonded nonwoven fabric, which is arranged in the conveying direction of the conveyor belt between the spinneret and the separating device.
  • the device can namely provide a common wash with increased throughput for the multi-layer spunbonded web before the multi-layered spunbonded web is separated again into the individual spunbonded webs in the separating device.
  • the device has at least a first and a second winding device, the winding devices being fed by the severing device, a structurally simple device with high throughput can be created which enables individual spunbonded nonwovens to be obtained simultaneously.
  • the device can have at least a first and a second hydroentanglement, with hydroentanglement being provided between a severing device and a winding device.
  • the hydroentanglement are each fed from the splitting device with the spunbonded nonwovens and can also subject them to hydroentanglement. After hydroentangling, the spunbonded nonwovens are transferred to the winding device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the method and a device according to a first embodiment variant
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the method and a device according to a second embodiment variant.
  • a spinning mass 2 is produced from a cellulosic raw material and fed to a first spinneret 3.1, a second spinneret 3.2 and a third spinneret 3.3 of the device 200.
  • the cellulosic raw material for the production of the spinning mass 2 which production is not shown in detail in the figures, can be a conventional pulp made of wood or other vegetable raw materials. However, it is also conceivable that the cellulosic raw material consists of production waste from spunbond production or recycled textiles.
  • the spinning mass 2 is a solution of cellulose in NMMO and water, the cellulose content in the sense mass being between 3% by weight and 17% by weight.
  • the device 200 has three spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 for extrusion of a spinning mass 2 into filaments 5.1, 5.2, 5.3.
  • the spinning mass 2 is extruded in the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 through a plurality of nozzle holes 4.1, 4.2, 4.3, which are assigned to the respective spinneret 3.1, 3.2, 3.3, to form the filaments 5.1, 5.2, 5.3.
  • Each spinneret 3.1, 3.2, 3.3 also has stretching devices 4.1, 4.2, 4.3 for stretching the extruded filaments 5.1, 5.2, 5.3, whereby the first, second and third spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 are each assigned a stretching air stream for the stretching.
  • stretching air 6 is fed to the stretching devices in the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 and the filaments 5.1, 5.2, 5.3 are stretched in the extrusion direction by the stretching air flow as they exit from the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3.
  • the stretching air 6 can from openings in the Spinning nozzles 3.1, 3.2, 3.3 emerge between the nozzle holes 4.1, 4.2, 4.3 and are directed as a stretching air stream directly onto the extruded filaments 5.1, 5.2, 5.3.
  • the extruded filaments 5.1, 5.2, 5.3 are preferably acted upon by a coagulation air stream 7.1, 7.2, 7.3 after or already during the stretching, with at least one coagulation air stream 7.1, 7.2, 7.3 being assigned to the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 and by a coagulation device 8.1, 8.2, 8.3 is generated.
  • Coagulation air streams 7.1, 7.2, 7.3 usually have a coagulation liquid, for example in the form of steam, mist, etc.
  • a coagulation liquid for example in the form of steam, mist, etc.
  • the drawn and at least partially coagulated filaments 5.1 of the first spinneret 3.1 are then placed in a random position on a conveyor belt 9 of the device 200 to form a first spunbonded web 1.1.
  • the second spinneret 3.2 is arranged in the conveying direction of the conveyor belt 9 after the first spinneret 3.1 in such a way that the drawn and at least partially coagulated filaments 5.2 of the second spinning nozzle 3.2 are deposited in a random position over the first spunbond 1.1 on the conveyor belt 9 to form a second spunbond 1.2.
  • the drawn and at least partially coagulated filaments 5.3 of the third spinneret 3.3 are deposited over the second spunbond 3.2 on the conveyor belt 9, namely by the third spinneret 3.3 being arranged in the conveying direction of the conveyor belt 9 after the second spinneret 3.2.
  • a multi-layer spunbond 10 is formed in which the spunbond 1.1, 1.2, 1.3 are detachably connected to one another.
  • the detachable connection between the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 to the multi-layer spunbonded nonwoven 10 is designed in such a way that a non-destructive separation of the multi-layered spunbonded nonwoven 10 into the individual spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 is possible even after further treatment steps.
  • the multilayer spunbonded nonwoven 10 is passed after the formation over the conveyor belt 9 through a laundry 11 in which the multilayered spunbonded nonwoven 10 is washed in order to free it from residues of the solvent, namely the NMMO contained in the spinning mass 2.
  • the washing 11 is a multi-stage countercurrent washing, which, however, was not shown in the figures.
  • the washed multilayer spunbonded nonwoven 10 is then fed to a drying unit 12 in a next step in order to remove the remaining moisture.
  • the laundry 11 is in particular in The conveying direction of the conveyor belt 9 is arranged between the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 and a later separating device 13.
  • the multi-layer spunbond 10 can undergo additional hydroentanglement, the spunbond 1.1, 1.2, 1.3 in the multi-layer spunbond 10 still remaining non-destructively separable.
  • the washed and dried multi-layer spunbond 10 is separated into the first spunbond 1.1, the second spunbond 1.2 and the third spunbond 1.3 in a separating device 13 fed by the conveyor belt 9 with the multi-layer spunbond 10, the spunbond 1.1, 1.2, 1.3 each separating one Winding device 14.1, 14.2, 14.3 are fed in order to simultaneously obtain the finished spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3.
  • the separating device 13 has an inlet for the multi-layer spunbonded nonwoven 10, and several outputs for the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3, the input of the separating device 13 being connected to the dryer 12, and the outputs each being connected to the winding devices 14.1, 14.2,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a method 101 for the simultaneous production of several cellulosic spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3, according to a second embodiment of the invention, as well as a corresponding device 201 for carrying out the method 101 - as described above for the method 200 of the first embodiment - fed to a first spinneret 3.1, a second spinneret 3.2 and a third spinneret 3.3 of the device 201 and extruded, stretched and at least partially coagulated into filaments 5.1, 5.2, 5.3.
  • the stretched and at least partially coagulated filaments 5.1 of the first spinning nozzle 3.1 are then again placed in a random position on the conveyor belt 9 to form a first spunbonded web 1.1, the filaments 5.2 of the second spinning nozzle 3.2 are placed over the first spunbonded web 1.1 in a randomized manner to form a second spunbonded web 1.2 deposited on the conveyor belt 9, and the filaments 5.3 of the third spinneret 3.3 are used to form a third spunbond
  • a multi-layer spunbonded nonwoven 10 is formed in which the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 are arranged one above the other and are releasably connected to one another.
  • the multi-layer spunbond 10 is then guided over the conveyor belt 9 through a laundry 11 in which the multi-layer spunbond 10 is washed and freed from solvent residues (in particular NMMO).
  • the multi-layer spunbonded nonwoven 10 is fed to a severing device 13 after washing 11 and separated into the first spunbond 1.1, the second spunbond 1.2 and the third spunbond 1.3.
  • the device 201 has a plurality of hydroentanglement 15.1, 15.2, 15.3 for the individual spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3.
  • the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 then each separately pass through a hydroentanglement 15.1, 15.2, 15.3, in which the mechanical properties of the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 can be changed or influenced separately from one another.
  • 15.1, 15.2, 15.3 perforation patterns, embossing patterns or the like can be introduced into the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3, although this was not shown in detail in the figures.
  • the hydroentanglement 15.1, 15.2, 15.3 are each provided between the severing device 13 and later winding device 14.1, 14.2, 14.3 for the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3.
  • the spunbonded webs 1.1, 1.2, 1.3 are then brought together again for common drying 12, and after the common drying 12 again separated into the individual spunbonded webs 1.1, 1.2, 1.3 and fed to the respective winding devices 14.1, 14.2, 14.3.
  • Separate merging and separating devices can be provided for bringing together and severing the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 before and after drying 12, which is not shown in the figures.
  • the drying 12 can after the separation of the multilayer spunbond 10 in the separating device 13 and after the hydroentanglement 15.1, 15.2, 15.3 for each spunbond 1.1, 1.2, 1.3 take place separately.
  • the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 do not have to be brought together before drying 12 and then separated again.
  • the spunbonded nonwovens 1.1, 1.2, 1.3 can be produced by the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3 each with different weights per unit area, for example by changing the mass throughput through the spinnerets 3.1, 3.2, 3.3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100, 101) zur Herstellung von Spinnvliesen (1.1, 1.2, 1.3) und eine Vorrichtung (200, 201) zur Herstellung von Spinnvliesen (1.1, 1.2, 1.3), wobei in dem Verfahren (100, 101) eine Spinnmasse (2) durch eine Vielzahl von Düsenlöchern (4.1, 4.2, 4.3) zumindest einer ersten Spinndüse (3.1) und einer zweiten Spinndüse (3.2) zu Filamenten (5.1, 5.2, 5.3) extrudiert werden und die Filamente (5.1, 5.2, 5.3) jeweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente (5.1) der ersten Spinndüse (3.1) zur Bildung eines ersten Spinnvlieses (1.1) am Förderband (9) abgelegt werden und die Filamente (5.2) der zweiten Spinndüse (3.2) zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses (1.2) über dem ersten Spinnvlies (1.1) am Förderband (9) abgelegt werden, um ein mehrlagiges Spinnvlies (10) zu erhalten. Um den Durchsatz des Verfahrens zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das mehrlagige Spinnvlies (10) in einem nachfolgenden Schritt in zumindest das erste Spinnvlies (1.1) und zweite Spinnvlies (1.2) aufgetrennt wird und das erste und zweite Spinnvlies (1.1, 1.2) nach dem Auftrennen jeweils einzeln eine Wasserstrahlverfestigung (15.1, 15.2) und gegebenenfalls eine Trocknung (12) durchlaufen, und/oder jeweils einzeln aufgewickelt werden..

Description

Verfahren zur Herstellung von Spinnylies
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen, bei dem eine Spinnmasse durch eine Vielzahl von Düsenlöchern zumindest einer ersten Spinndüse und einer zweiten Spinndüse zu Filamenten extrudiert werden und die Filamente jeweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente der ersten Spinndüse zur Bildung eines ersten Spinnvliese am Förderband abgelegt werden und die Filamente der zweiten Spinndüse zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies am Förderband abgelegt werden, um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Spinnvliesen bzw. Vliesstoffen einerseits nach dem Spunbond- und andererseits nach dem Meltblown-Verfahren bekannt. Beim Spunbond-Verfahren (bspw. GB 2 114052 A oder EP 3 088 585 Al) werden die Filamente durch eine Düse extrudiert und durch eine darunterliegende Verstreckungseinheit abgezogen und verstreckt. Beim Meltblown-Verfahren dagegen (bspw. US 5,080,569 A, US 4,380,570 A oder US 5,695,377 A) werden die extrudierten Filamente bereits beim Austritt aus der Düse von heißer, schneller Prozessluft mitgerissen und verstreckt. Bei beiden Technologien werden die Filamente auf einer Ablagefläche, beispielsweise einem perforierten Förderband, in Wirrlage zu einem Vliesstoff abgelegt, zu Nachbearbeitungsschritten transportiert und schließlich als Vliesrollen aufgewickelt.
Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt cellulosische Spinnvliese gemäß der Spundbond-Technologie (bspw. US 8,366,988 A) und gemäß Meltblown-Technologie (bspw. US 6,358,461 A und US 6,306,334 A) herzustellen. Dabei wird eine Lyocell-Spinnmasse entsprechend den bekannten Spundbond- oder Meltblownverfahren extrudiert und verstreckt, vor der Ablage zu einem Vlies werden die Filamente allerdings noch zusätzlich mit einem Koagulationsmittel in Kontakt gebracht, um die Zellulose zu regenerieren und formstabile Filamente zu erzeugen. Die nassen Filamente werden schließlich in Wirrlage als Vliesstoff abgelegt.
Aus dem Stand der Technik (US 2018/0282922 Al) sind zudem Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen bekannt, bei denen eine Spinnmasse zumindest durch eine erste Spinndüse und eine der ersten Spinndüse nachgelagerte zweite Spinndüse extrudiert wird, so dass die aus der zweiten Spinndüse extrudierten Filamente über den aus der ersten Spinndüse extrudierten Filamenten abgelegt werden, wobei ein mehrlagiges Spinnvlies gebildet wird. Vor allem bei der Herstellung von Spinnvliesen bzw. Vliesstoffen mit sehr niedrigen Flächengewichten leiden die erwähnten Verfahren unter dem Nachteil, dass eine Erhöhung des Durchsatzes nur sehr begrenzt ohne Beeinträchtigung der Qualität der Spinnvliese möglich ist.
Offenbamng der Erfindung
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass der Durchsatz des Verfahrens auf kostengünstige und einfache Weise erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das mehrlagige Spinnvlies in einem nachfolgenden Schritt in zumindest das erste Spinnvlies und zweite Spinnvlies aufgetrennt wird und das erste und zweite Spinnvlies nach dem Auftrennen jeweils einzeln eine Wasserstrahlverfestigung und gegebenenfalls eine Trocknung durchlaufen, und/oder jeweils einzeln aufgewickelt werden.
Werden nämlich die Filamente der zweiten Spinndüse zur Bildung des zweiten Spinnvlieses über dem ersten Spinnvlies am Förderband abgelegt um ein mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten, so kann auf einfache Weise der Durchsatz des Verfahrens erhöht werden, da zumindest zwei Spinndüsen zur simultanen Bildung von zumindest zwei Spinnvliesen vorgesehen werden, das dabei gebildete mehrlagige Spinnvlies jedoch mit den vorhandenen Mitteln statt einem einzelnen Spinnvlies weiterverarbeitet werden kann. Vorzugsweise ist die zweite Spinndüse dabei der ersten Spinndüse in Förderrichtung des Förderbandes nachgelagert.
Das dabei gebildete mehrlagige Spinnvlies besteht aus dem ersten und zweiten Spinnvlies, wobei das zweite Spinnvlies über dem ersten angeordnet ist. Das erste und zweite Spinnvlies können dabei derart miteinander verbunden sein (beispielsweise durch Adhäsion), dass das mehrlagige Spinnvlies eine Einheit bildet, die weitere Verfahrensschritte durchlaufen kann, jedoch im Wesentlichen ohne strukturelle Beschädigungen an dem ersten und zweiten Spinnvlies wieder in diese aufgetrennt werden kann.
Wird das mehrlagige Spinnvlies in einem nachfolgenden Schritt in zumindest das erste und zweite Spinnvlies aufgetrennt, so können im Laufe des Verfahren wieder zumindest zwei unabhängige Spinnvliese erhalten werden. Ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies mit erhöhtem Durchsatz kann somit geschaffen werden.
Ebenso kann die Spinnmasse auch durch eine dritte und weitere Spinndüse zu Filamenten extrudiert werden und die Filamente j eweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente der dritten Spinndüse zur Bildung eines dritten Spinnvlieses über dem zweiten Spinnvlies am Förderband abgelegt werden um das mehrlagiges Spinnvlies zu erhalten, bzw. die Filamente der weiteren Spinndüsen zur Bildung weiterer Spinnvliese über dem jeweils vorhergehenden Spinnvlies am Förderband abgelegt werden um das mehrlagige Spinnvlies zu erhalten. Ein solches mehrlagiges Spinnvlies kann eine Vielzahl an Spinnvliesen aufweisen, welche in einem späteren Verfahrensschritt wieder voneinander getrennt werden können.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich jeweils zur besseren Anschaulichkeit auf eine Ausführungsform mit zwei Spinndüsen, sind jedoch in keiner Weise einschränkend anzusehen. Diese können vielmehr sinngemäß auf eine beliebige Anzahl von Spinndüsen umgelegt werden.
Das Verfahren kann sich besonders auszeichnen, wenn das erste und zweite Spinnvlies nach dem Auftrennen jeweils getrennt eine Wasserstrahlverfestigung durchlaufen. Durch die Anordnung der Wasserstrahlverfestigung nach dem Auftrennen des mehrlagigen Spinnvlieses, kann eine nachteilige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Spinnvlies in dem mehrlagigen Spinnvlies vermieden werden, welche ein späteres zerstörungsfreies Auftrennen des mehrlagigen Spinnvlieses erschweren würde. Die getrennte Wasserstrahlverfestigung der Spinnvliese kann dann vorteilhaft die innere Struktur bzw. den inneren Zusammenhalt verbessern. Insbesondere können das erste und zweite Spinnvlies zudem nach der jeweiligen Wasserstrahlverfestigung einzeln eine Trocknung durchlaufen um fertige aufwickelbare Spinnvliese zu erhalten.
Die fertig behandelten, bzw. aufgetrennten Spinnvliese können dann jeweils einzeln aufgewickelt werden, um gleichzeitig zumindest zwei Spinnvliese zu erhalten.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird festgehalten, dass unter einem Spinnvlies im Sinne der vorliegenden Offenbarung ein Vliesstoff verstanden wird, welcher direkt durch Ablage extrudierter Filamente gebildet wird, wobei die Filamente im Wesentlichen Endlosfilamente sind und in Wirrlage abgelegt werden um das Spinnvlies zu bilden.
Die zuvor genannten Vorteile des Verfahrens können sich dann besonders auszeichnen, wenn das mehrlagige Spinnvlies zumindest einen Behandlungs schritt durchläuft, bevor es in zumindest das erste und zweite Spinnvlies aufgetrennt wird. So kann nämlich eine gemeinsame Behandlung des ersten und zweiten Spinnvlieses in Form des mehrlagigen Spinnvlieses erfolgen und somit der Durchsatz des Verfahren gegenüber der getrennten Behandlung der Spinnvliese deutlich erhöht werden.
Dies kann sich besonders dann auszeichnen, wenn der zumindest eine Behandlungsschritt des mehrlagigen Spinnvlieses eine Wäsche oder eine Trocknung ist. Zudem kann der zumindest eine Behandlungsschritt des mehrlagigen Spinnvlieses auch eine Wasserstrahlverfestigung sein, wobei das erste und zweite Spinnvlies nach der Wasserstrahlverfestigung im mehrlagigen Spinnvlies zerstörungsfrei auftrennbar bleiben.
Besonders im Falle einer Wäsche können die Vorteile des Verfahrens zur Geltung kommen. Bei der Herstellung von thermoplastischen Spinnvliesen ist in der Regel keine Wäsche nötig, da es sich um so genannte „trockene“ Spinnverfahren handelt, wobei eventuell zum Einsatz kommende Lösungsmittel nach dem Kalander oder Trockner von selbst aus dem Spinnvlies ausdampfen. Im einfachsten Fall wird bei solchen Verfahren das Spinnvlies gleich nach der Extrusion und Ablage zu Rollen aufgewickelt. Im Falle von Spinnverfahren, welche eine Wäsche benötigen, wie etwa bei cellulosischen Spinnvliesen, ist der Durchsatz allerdings in der Regel durch die Länge der Wäsche begrenzt, da die Spinnvliese zum Auswaschen des Lösungsmittels bestimmte Verweilzeiten in der Wäsche erreichen müssen. Bei sehr niedrigen Flächengewichten müssten demnach sehr lange Waschanlagen eingesetzt werden um denselben Durchsatz wie bei höheren Flächengewichten zu erreichen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit gemeinsamer Wäsche des ersten und zweiten Spinnvlieses in dem mehrlagigen Spinnvlies kann die Länge der Wäsche demnach deutlich reduziert, bzw. der Durchsatz erhöht werden. Weiter kann der Restgehalt an Lösungsmittel im erzeugten Spinnvlies reduziert werden.
Erfmdungsgemäß hat sich gezeigt, dass sich die Verringerung der Produktionsgeschwindigkeit und die dadurch gewonnene Verweilzeit-Erhöhung sehr stark auf die Effektivität der Wäsche und auf den Restgehalt des Lösungsmittels im fertigen Spinnvlies auswirkt.
Beispielsweise beträgt die Produktionsgeschwindigkeit bei der Herstellung von einlagigem Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 40g/m2 bei 300kg/h/m Cellulose-Durchsatz 125m/min. Bei der erfmdungsgemäßen mehrlagigen Herstellung von einlagigem Spinnvlies haben bereits die einzelnen Spinnvliese ein Flächengewicht von 40g/m2. Die Produktionsgeschwindigkeit reduziert sich bei zwei übereinander liegenden Spinnvliesen und 300kg/h/m Cellulose-Durchsatz dann auf 62,5m/min. Es hat sich gezeigt, dass die Effektivität der einzelnen Waschstufen nicht nur verdoppelt, sondern bis zu verachtfacht wird. Da sich die Verweilzeit gravierend auf die Effizienz der Wäsche auswirkt, kann eine Verdoppelung der Verweilzeit zu 4 bis 8 mal weniger Lösungsmittel -Restgehalt im Spinnvlies führen.
Die Kosten des Verfahrens können weiter reduziert werden, wenn die Wäsche eine mehrstufige Gegenstromwäsche ist. In der Gegenstromwäsche zirkuliert nämlich das zur Wäsche verwendete Wasser in mehreren Waschstufen, wobei Frischwasser am Ende der Wäsche zugeführt wird und sukzessive an die vorgelagerten Waschstufen weitergeführt wird, und wobei am Beginn der Wäsche das verbrauchte Waschwasser abgeführt wird. Bevorzugt ist der ersten und der zweiten Spinndüse zur Verstreckung der Filamente jeweils ein Verstreckungsluftstrom zugeordnet. Somit können die Spinndüsen unabhängig voneinander die Extrusions- und Verstreckungsbedingungen der Filamente steuern, und somit zwei unabhängige und voneinander verschiedene erste und zweite Spinnvliese erzeugen. Ein besonders flexibles und vielseitig einsetzbares Verfahren kann somit geschaffen werden. Der Verstreckungsluftstrom wird dabei aus der jeweiligen Spinndüse auf die extrudierten Filamente gerichtet. Insbesondere kann der Verstreckungsluftstrom einen Druck von 0,05 bar bis 5 bar, bevorzugt 0,1 bar bis 3 bar, besonders bevorzugt 0,2 bar bis 1 bar, aufweisen. Insbesondere kann der Verstreckungsluftstrom weiters eine Temperatur von 20 °C bis 200 °C, bevorzugt von 60 °C bis 160 °C, besonders bevorzugt von 80 °C bis 140 °C, aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung cellulosischer Spinnvliese, wobei die Spinnmasse eine Lyocell-Spinnmasse, also eine Lösung von Cellulose in einem Direktlösemittel für Cellulose ist. Ein solches Direktlösemittel für Cellulose ist ein Lösemittel, in dem die Cellulose in nicht-derivatisierter Form gelöst vorliegt. Dies kann bevorzugt ein Gemisch aus einem tertiären Aminoxid, wie etwa NMMO (N-Methylmorpholin- N-oxid), und Wasser sein. Alternativ eignen sich als Direktlösemittel allerdings beispielsweise auch ionische Flüssigkeiten, bzw. Mischungen mit Wasser. Der Gehalt an Cellulose in der Spinnmasse kann dabei 3 Gew.-% bis 17 Gew.-%, in bevorzugten Ausführungsvarianten 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, und in besonders bevorzugen Ausführungsvarianten 6 Gew.-% bis 14 Gew.-%, betragen.
Da die Cellulose-Spinnmassen in Verfahren zur Herstellung cellulosischer Spinnvliese nur Cellulose-Gehalte von maximal 17% aufweisen, wird bei cellulosischen Spinnvliestechnologien eine größere Menge an Spinnmasse benötigt, als bei der Herstellung von thermoplastischen Spinnvliesen, um die gleiche Produktivität zu erreichen. Das führt dazu, dass bei gleicher Produktivität im Vergleich zu thermoplastischen Spinnvliesanlagen mehr Spinndüsen bzw. mehr Spinnmassedurchsatz pro Spinndüse erreicht werden muss. Die einzelnen Lagen werden dann gewaschen, verfestigt, getrocknet und gewickelt.
In WO 2018/071928 Al ist ein Verfahren für die Wäsche von cellulosischen Spinnvliesen beschrieben. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Verweilzeit, Effektivität der Wäsche und Auswirkung auf die Kosten bzw. die Länge der Wäsche erklärt. Insbesondere bei einem hohen Cellulose-Durchsatz, welcher für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wichtig ist, und bei niedrigen Flächengewichten bis zu 10g/m2, die für viele Anwendungen wünschenswert sind, müssen hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreicht werden. Dadurch steigt sowohl der Anspruch an die Effektivität jeder einzelnen Waschstufe, wie auch die benötigte Länge für die Wäsche und dementsprechend der Aufwand für den Maschinen- und Anlagenbau und die Kosten für die Anlage bzw. das entsprechen lange Gebäude.
Für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage zur Herstellung von cellulosischem Spinnvlies ist ein hoher Durchsatz allerdings notwendig. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei der Herstellung von cellulosischen Spinnvliesen für einen höheren Durchsatz, bzw. für eine Verkürzung der Wäsche sorgen.
Der Durchsatz an Cellulose pro Spinndüse kann vorzugsweise zwischen 5 kg/h pro Meter Spinndüsen-Länge und 500 kg/h pro Meter Spinndüsen-Länge betragen.
Die innere Struktur der Spinnvliese kann zudem zuverlässig gesteuert werden, wenn die Filamente der ersten und zweiten Spinndüse zumindest teilweise koaguliert werden.
Dazu können der ersten und zweiten Spinndüse jeweils ein Koagulationsluftstrom, welcher eine Koagulationsflüssigkeit aufweist, zur zumindest teilweisen Koagulation der Filamente zugeordnet sein, wodurch die innere Struktur des ersten und zweiten Spinnvlieses voneinander unabhängig gesteuert werden kann. Ein Koagulationsluftstrom kann dabei vorzugsweise ein wasserhaltiges und/oder Koagulationsmittel-enthaltendes Fluid, bspw. Gas, Nebel, Dampf, etc., sein.
Eine besonders zuverlässige Koagulation der extrudierten Filamente kann dabei erreicht werden, wenn die Koagulationsflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und einem Direktlösemittel für Cellulose ist. Insbesondere kann die Koagulationsflüssigkeit dabei ein Gemisch aus vollentsalztem Wasser und 0 Gew.-% bis 40 Gew.-% NMMO, bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% NMMO, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 25 Gew.-% NMMO, sein.
Die Koagulationsflüssigkeitsmenge kann dabei vorzugsweise 50 1/h bis 10.0001/h, weiter bevorzugt 100 1/h bis 5.000 1/h, besonders bevorzugt 5001/h bis 2.5001/h pro Meter Koagulations-Düse betragen.
Das zweite Spinnvlies kann vorzugsweise ein vom ersten Spinnvlies unterschiedliches Flächengewicht aufweisen, wodurch ein besonders flexibel einsetzbares Verfahren geschaffen werden kann. Das Flächengewicht des ersten und zweiten Spinnvlieses kann dabei 5 g/m2 (gsm) bis 500 g/m2, bevorzugt 10 g/m2 bis 250 g/m2, besonders bevorzugt 15 g/m2 bis 100 g/m2, betragen. Die Erfindung hat sich überdies die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvlies gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12 dahingehend zu verbessern, dass diese konstruktiv einfach und kostengünstig eine Erhöhung des Produktionsdurchsatzes ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 12 gelöst.
Ist die zweite Spinndüse der Vorrichtung nämlich in Förderrichtung des Förderbands nach der ersten Spinndüse derart angeordnet, dass das zweite Spinnvlies am Förderband über dem ersten Spinnvlies zur Bildung eines mehrlagigen Spinnvlieses abgelegt wird, so kann konstruktiv einfach eine Vorrichtung geschaffen werden, welche ein aus zwei Spinnvliesen bestehendes mehrlagiges Spinnvlies am Förderband bildet. Weist die Vorrichtung zudem eine über das Förderband gespeiste Auftrenneinrichtung zur Auftrennung des mehrlagigen Spinnvlieses in einzelne Spinnvliese auf, so kann weiter eine kompakte und günstige Vorrichtung mit erhöhtem Durchsatz bereitgestellt werden, indem das gebildete mehrlagige Spinnvlies nach gemeinsamer Förderung in seine einzelnen Spinnvliese durch die Auftrenneinrichtung wieder aufgetrennt wird
Die zuvor genannten Vorteile können sich besonders in einer Vorrichtung auszeichnen, die eine Wäsche zum Waschen des mehrlagigen Spinnvlieses aufweist, welche in Förderrichtung des Förderbands zwischen Spinndüsen und Auftrenneinrichtung angeordnet ist. So kann die Vorrichtung nämlich eine gemeinsame Wäsche mit erhöhtem Durchsatz für das mehrlagige Spinnvlies bereitstellen, bevor das mehrlagige Spinnvlies in der Auftrenneinrichtung wieder in die einzelnen Spinnvliese aufgetrennt wird.
Weist die Vorrichtung zumindest eine erste und eine zweite Aufwicklungseinrichtung auf, wobei die Aufwicklungseinrichtungen durch die Auftrenneinrichtung gespeist werden, so kann eine konstruktiv einfache Vorrichtung mit hohem Durchsatz geschaffen werden, welche ein simultanes Erhalten von einzelnen Spinnvliesen ermöglicht.
Zudem kann die Vorrichtung zumindest eine erste und eine zweite Wasserstrahlverfestigung aufweisen, wobei eine Wasserstrahlverfestigung jeweils zwischen einer Auftrenneinrichtung und einer Aufwicklungseinrichtung vorgesehen ist. Die Wasserstrahlverfestigungen werden dabei jeweils von der Auftrenneinrichtung mit den Spinnvliesen gespeist und können diese zusätzlich einer Wasserstrahlverfestigung unterziehen. Nach der Wasserstrahlverfestigung werden die Spinnvliese an die Aufwicklungseinrichtung übergeben.
Bei den Spinndüsen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vorzugsweise, aus dem Stand der Technik bekannte (US 3,825,380 A, US 4,380,570 A, WO 2019/068764 Al) einreihige Spaltdüsen, mehrreihige Nadeldüsen oder bevorzugt Säulendüsen mit Längen von 0,1 m bis 6 m zum Einsatz kommen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden die Ausführungsvarianten der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens sowie einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsvariante, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Verfahrens sowie einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur simultanen Herstellung von mehreren cellulosischen Spinnvliesen 1.1, 1.2, 1.3 und eine entsprechende Vorrichtung 200 zur Durchführung des Verfahrens. In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei eine Spinnmasse 2 aus einem cellulosischen Rohmaterial erzeugt und an eine erste Spinndüse 3.1, eine zweite Spinndüse 3.2 und eine dritte Spinndüse 3.3 der Vorrichtung 200 zugeführt. Das cellulosische Rohmaterial zur Herstellung der Spinnmasse 2, welche Herstellung in den Figuren nicht näher dargestellt ist, kann dabei ein konventioneller Zellstoff aus Holz oder anderen pflanzlichen Ausgangsstoffen sein. Es ist aber ebenso denkbar, dass das cellulosische Rohmaterial aus Produktionsabfällen der Spinnvlies-Erzeugung oder recycelten Textilien besteht. Die Spinnmasse 2 ist dabei eine Lösung aus Cellulose in NMMO und Wasser, wobei der Gehalt an Cellulose in der Sinnmasse zwischen 3 Gew.-% und 17 Gew.-% beträgt.
Die Vorrichtung 200 weist drei Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 zur Extrusion einer Spinnmasse 2 zu Filamenten 5.1, 5.2, 5.3 auf. Die Spinnmasse 2 wird dabei in den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 durch jeweils eine Vielzahl von Düsenlöchem 4.1, 4.2, 4.3, die der jeweiligen Spinndüse 3.1, 3.2, 3.3 zugeordnet sind, zu den Filamenten 5.1, 5.2, 5.3 extrudiert. Jede Spinndüse 3.1, 3.2, 3.3 weist zudem Verstreckungseinrichtungen 4.1, 4.2, 4.3 zur Verstreckung der extrudierten Filamente 5.1, 5.2, 5.3 auf, womit der ersten, zweiten und dritten Spinndüse 3.1, 3.2, 3.3 jeweils ein Verstreckungsluftstrom für die Verstreckung zugeordnet ist. Dazu wird Verstreckungsluft 6 an die Verstreckungseinrichtungen in den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 zugeführt und die Filamente 5.1, 5.2, 5.3 beim Austritt aus den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 durch den Verstreckungsluftstrom in Extrusionsrichtung verstreckt. Die Verstreckungsluft 6 kann dabei aus Öffnungen in den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 zwischen den Düsenlöchem 4.1, 4.2, 4.3 austreten und als Verstreckungsluftstrom direkt auf die extrudierten Filamente 5.1, 5.2, 5.3 gerichtet werden.
Die extrudierten Filamente 5.1, 5.2, 5.3 werden vorzugsweise nach oder schon während dem Verstrecken mit jeweils einem Koagulationsluftstrom 7.1, 7.2, 7.3 beaufschlagt, wobei jeweils zumindest ein Koagulationsluftstrom 7.1, 7.2, 7.3 den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 zugeordnet ist und durch eine Koagulationseinrichtung 8.1, 8.2, 8.3 generiert wird. Die
Koagulationsluftströme 7.1, 7.2, 7.3 weisen in der Regel eine Koagulationsflüssigkeit auf, etwa in Form von Dampf, Nebel, etc. Durch Kontakt der Filamente 5.1, 5.2, 5.3 mit dem Koagulationsluftstrom 7.1, 7.2, 7.3 und der darin enthaltenen Koagulationsflüssigkeit werden die Filamente 5.1, 5.2, 5.3 zumindest teilweise koaguliert, was insbesondere Verklebungen zwischen den einzelnen extrudierten Filamenten 5.1, 5.2, 5.3 reduziert.
Die verstreckten und zumindest teilweise koagulierten Filamente 5.1 der ersten Spinndüse 3.1 werden dann zur Bildung eines ersten Spinnvlieses 1.1 in Wirrlage auf einem Förderband 9 der Vorrichtung 200 abgelegt. Die zweite Spinndüse 3.2 ist in Förderrichtung des Förderbands 9 nach der ersten Spinndüse 3.1 derart angeordnet, dass die verstreckten und zumindest teilweise koagulierten Filamente 5.2 der zweiten Spinndüse 3.2 zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses 1.2 in Wirrlage über dem ersten Spinnvlies 1.1 am Förderband 9 abgelegt werden. Auf gleiche Weise werden die verstreckten und zumindest teilweise koagulierten Filamente 5.3 der dritten Spinndüse 3.3 über dem zweiten Spinnvlies 3.2 am Förderband 9 abgelegt, nämlich indem die dritte Spinndüse 3.3 in Förderrichtung des Förderbands 9 nach der zweiten Spinndüse 3.2 angeordnet ist.
Durch das Ablegen des zweiten Spinnvlieses 1.2 über dem ersten Spinnvlies 1.1, sowie des dritten Spinnvlieses 1.3 über dem zweiten Spinnvlies 1.2, wird ein mehrlagiges Spinnvlies 10 gebildet, in welchem die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 miteinander lösbar verbunden sind. Die lösbare Verbindung zwischen den Spinnvliesen 1.1, 1.2, 1.3 zu dem mehrlagigen Spinnvlies 10 ist dabei derart ausgebildet, dass ein zerstörungsfreies Auftrennen des mehrlagigen Spinnvlieses 10 in die einzelnen Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 selbst nach weiteren Behandlungsschritten möglich ist.
Das mehrlagige Spinnvlies 10 wird nach dem Bilden über das Förderband 9 durch eine Wäsche 11 geführt, in welcher das mehrlagige Spinnvlies 10 gewaschen wird um es von Rückständen des Lösungsmittels, nämlich dem in der Spinnmasse 2 enthaltenen NMMO, zu befreien. Die Wäsche 11 ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsvariante eine mehrstufige Gegenstromwäsche, was in den Figuren jedoch nicht dargestellt wurde. Das gewaschene mehrlagige Spinnvlies 10 wird dann in einem nächsten Schritt einer Trocknung 12 zugeführt um die verbliebene Feuchtigkeit zu entfernen. Die Wäsche 11 ist im Besonderen in Förderrichtung des Förderbands 9 zwischen den Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 und einer späteren Auftrenneinrichtung 13 angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsvariante, welche in den Figuren nicht näher dargestellt ist, kann das mehrlagige Spinnvlies 10 eine zusätzliche Wasserstrahlverfestigung durchlaufen, wobei die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 im mehrlagigen Spinnvlies 10 trotzdem zerstörungsfrei auftrennbar bleiben.
Das gewaschene und getrocknete mehrlagige Spinnvlies 10 wird in einer durch das Förderband 9 mit dem mehrlagigen Spinnvlies 10 gespeisten Auftrenneinrichtung 13 in das erste Spinnvlies 1.1, das zweite Spinnvlies 1.2 und das dritte Spinnvlies 1.3 aufgetrennt, wobei die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 jeweils getrennt einer Aufwicklungseinrichtung 14.1, 14.2, 14.3 zugeführt werden um simultan die fertigen Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 zu erhalten. Die Auftrenneinrichtung 13 weist dabei einen Eingang für das mehrlagige Spinnvlies 10, und mehrere Ausgänge für die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 auf, wobei der Eingang der Auftrenneinrichtung 13 mit dem Trockner 12 verbunden ist, und die Ausgänge jeweils mit den Aufwicklungseinrichtungen 14.1, 14.2,
14.3 verbunden sind, um diese mit den Spinnvliesen 1.1, 1.2, 1.3 zu speisen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 101 zur simultanen Herstellung von mehreren cellulosischen Spinnvliesen 1.1, 1.2, 1.3, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, sowie eine entsprechende Vorrichtung 201 zur Durchführung des Verfahrens 101. In einem ersten Verfahrensschritt wird dabei eine Spinnmasse 2 - wie zuvor für das Verfahren 200 der ersten Ausführungsform beschrieben - an eine erste Spinndüse 3.1, eine zweite Spinndüse 3.2 und eine dritte Spinndüse 3.3 der Vorrichtung 201 zugeführt und zu Filamenten 5.1, 5.2, 5.3 extrudiert, verstreckt und zumindest teilweise koaguliert.
Die verstreckten und zumindest teilweise koagulierten Filamente 5.1 der ersten Spinndüse 3.1 werden dann wiederum zur Bildung eines ersten Spinnvlieses 1.1 in Wirrlage auf dem Förderband 9 abgelegt, die Filamente 5.2 der zweiten Spinndüse 3.2 werden zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses 1.2 in Wirrlage über dem ersten Spinnvlies 1.1 am Förderband 9 abgelegt, und die Filamente 5.3 der dritten Spinndüse 3.3 werden zur Bildung eines dritten Spinnvlieses
1.3 in Wirrlage über dem zweiten Spinnvlies 3.2 am Förderband 9 abgelegt. Dabei wird wiederum wie zuvor beschrieben ein mehrlagiges Spinnvlies 10 gebildet, in welchem die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 übereinander angeordnet und lösbar miteinander verbunden sind.
Das mehrlagige Spinnvlies 10 wird dann über das Förderband 9 durch eine Wäsche 11 geführt, in welcher das mehrlagige Spinnvlies 10 gewaschen und von Lösungsmittels-Rückständen (insbesondere NMMO) befreit wird. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsvariante in Fig. 1, wird das mehrlagige Spinnvlies 10 nach der Wäsche 11 einer Auftrenneinrichtung 13 zugeführt und in das erste Spinnvlies 1.1, das zweite Spinnvlies 1.2 und das dritte Spinnvlies 1.3 aufgetrennt.
Die Vorrichtung 201 weist im Vergleich zur Vorrichtung 101 nach Fig. 1 mehrere Wasserstrahlverfestigungen 15.1, 15.2, 15.3 für die einzelnen Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 auf. Die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 durchlaufen dann getrennt jeweils eine Wasserstrahlverfestigung 15.1, 15.2, 15.3, worin die mechanischen Eigenschaften der Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 getrennt voneinander verändert oder beeinflusst werden können. Beispielsweise können im Zuge der Wasserstrahlverfestigungen 15.1, 15.2, 15.3 Perforationsmuster, Prägemuster oder dgl. in die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 eingebracht werden, was in den Figuren jedoch nicht näher dargestellt wurde. Die Wasserstrahlverfestigungen 15.1, 15.2, 15.3 sind jeweils zwischen der Auftrenneinrichtung 13 und späteren Aufwicklungseinrichtung 14.1, 14.2, 14.3 für die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 vorgesehen.
Die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 werden dann wieder zur gemeinsamen Trocknung 12 zusammengeführt, und nach der gemeinsamen Trocknung 12 wieder in die einzelnen Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 aufgetrennt und den jeweiligen Aufwicklungseinrichtungen 14.1, 14.2, 14.3 zugeführt. Für das Zusammenführen und Auftrennen der Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 vor und nach der Trocknung 12 können gesonderte Zusammenführungs- und Auftrenneinrichtungen vorgesehen sein, was in den Figuren nicht gezeigt ist.
In einer alternativen Ausführungsvariante zum in Fig. 2 gezeigten Verfahren 101, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist, kann die Trocknung 12 nach dem Auftrennen des mehrlagigen Spinnvlieses 10 in der Auftrenneinrichtung 13 und nach der Wasserstrahlverfestigung 15.1, 15.2, 15.3 fürjedes Spinnvlies 1.1, 1.2, 1.3 separat erfolgen. So müssen die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 vor der Trocknung 12 nicht zusammengeführt werden und danach wieder aufgetrennt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Spinnvliese 1.1, 1.2, 1.3 durch die Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 mit jeweils unterschiedlichen Flächengewichten hergestellt werden, etwa in dem der Massendurchsatz durch die Spinndüsen 3.1, 3.2, 3.3 verändert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen (1.1, 1.2, 1.3), bei dem eine Spinnmasse (2) durch eine Vielzahl von Düsenlöchem (4.1, 4.2, 4.3) zumindest einer ersten Spinndüse (3.1) und einer zweiten Spinndüse (3.2) zu Filamenten (5.1, 5.2, 5.3) extrudiert werden und die Filamente (5.1, 5.2, 5.3) jeweils in Extrusionsrichtung verstreckt werden, wobei die Filamente (5.1) der ersten Spinndüse (3.1) zur Bildung eines ersten Spinnvlieses (1.1) am Förderband (9) abgelegt werden und die Filamente (5.2) der zweiten Spinndüse (3.2) zur Bildung eines zweiten Spinnvlieses (1.2) über dem ersten Spinnvlies (1.1) am Förderband (9) abgelegt werden, um ein mehrlagiges Spinnvlies (10) zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Spinnvlies (10) in einem nachfolgenden Schritt in zumindest das erste Spinnvlies (1.1) und zweite Spinnvlies (1.2) aufgetrennt wird und das erste und zweite Spinnvlies (1.1, 1.2) nach dem Auftrennen jeweils einzeln eine Wasserstrahlverfestigung (15.1, 15.2) und gegebenenfalls eine Trocknung (12) durchlaufen, und/oder jeweils einzeln aufgewickelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Spinnvlies (10) zumindest einen Behandlungsschritt (11, 12) durchläuft, bevor es in zumindest das erste und zweite Spinnvlies (1.1, 1.2) aufgetrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Behandlungsschritt (11, 12) des mehrlagigen Spinnvlieses (10) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Wäsche (11), einer Trocknung (12).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäsche (11) eine mehrstufige Gegenstromwäsche ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Behandlungsschritt (11, 12) des mehrlagigen Spinnvlieses (10) eine Wasserstrahlverfestigung ist, wobei das erste und zweite Spinnvlies (1.1, 1.2) nach der Wasserstrahlverfestigung im mehrlagigen Spinnvlies (10) zerstörungsfrei auftrennbar bleiben.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten und zweiten Spinndüse (3.1, 3.2) jeweils ein Verstreckungsluftstrom zur Verstreckung der Filamente (5.1, 5.2) zugeordnet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies (1.1, 1.2, 1.3) ein cellulosisches Spinnvlies (1.1, 1.2, 1.3), und die Spinnmasse (2) eine Lösung von Cellulose in einem Direktlösemittel, insbesondere einem tertiären Aminoxid, ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (5.1, 5.2) nach der Extrusion aus der ersten und zweiten Spinndüse (3.1, 3.2) zumindest teilweise koaguliert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten und zweiten
Spinndüse (3.1, 3.2) jeweils ein, eine Koagulationsflüssigkeit aufweisender
Koagulationsluftstrom (7.1, 7.2) zur zumindest teilweisen Koagulation der Filamente (5.1, 5.2) zugeordnet ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulationsflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und einem Direktlösemittel für Cellulose, insbesondere einem tertiären Aminoxid, ist.
11. Vorrichtung zur Herstellung von Spinnvlies (1.1, 1.2, 1.3), mit zumindest einer ersten Spinndüse (3.1) und einer zweiten Spinndüse (3.2) zur Extrusion einer Spinnmasse (2) zu Filamenten (5.1, 5.2, 5.3), wobei die Spinndüsen (3.1, 3.2, 3.3) Verstreckungseinrichtungen (4.1, 4.2, 4.3) zur Verstreckung der extrudierten Filamente (5.1, 5.2, 5.3) aufweisen, und mit einem Förderband (9) zur Ablage der verstreckten Filamente (5.1, 5.2, 5.3) und Bildung zumindest eines ersten und zweiten Spinnvlieses (1.1, 1.2), dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spinndüse (3.2) in Förderrichtung des Förderbands (9) nach der ersten Spinndüse (3.1) derart angeordnet ist, dass das zweite Spinnvlies (1.2) am Förderband (9) über dem ersten Spinnvlies (1.1) zur Bildung eines mehrlagigen Spinnvlieses (10) abgelegt wird, und dass die Vorrichtung (200, 201) eine über das Förderband (9) gespeiste Auftrenneinrichtung (13) zur Auftrennung des mehrlagigen Spinnvlieses (10) in einzelne Spinnvliese (1.1, 1.2, 1.3), aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200, 201) eine Wäsche (11) zum Waschen des mehrlagigen Spinnvlieses (10) aufweist, welche in Förderrichtung des Förderbands (9) zwischen Spinndüsen (3.1, 3.2, 3.3) und
Auftrenneinrichtung (13) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200, 201) zumindest eine erste und eine zweite Aufwicklungseinrichtung (14.1, 14.2) aufweist, wobei die Aufwicklungseinrichtungen (14.1, 14.2, 14.3) durch die Auftrenneinrichtung (13) gespeist werden.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (200, 201) zumindest eine erste und eine zweite Wasserstrahlverfestigung (15.1,
15.2) aufweist, wobei eine Wasserstrahlverfestigung (15.1, 15.2, 15.3) jeweils zwischen einer Auftrenneinrichtung (13) und einer Aufwicklungseinrichtung (14.1, 14.2, 14.3) vorgesehen ist.
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