制备模制件的方法以及模制件与流程

    技术2025-10-19  3


    本发明涉及一种制备模制件的方法以及一种模制件。根据本发明的模制件尤其可以为用于盛放和/或包装食物(例如菜肴)的容器。根据一个优选的实施方式,根据本发明的模制件为食物碗盘或其他一次性餐具。此外,根据本发明的模制件为用于汽车内室的结构构件,例如为内衬元件。但是,原则上,根据本发明的模制件的其他应用可能性也在本发明的范围内。


    背景技术:

    1、用于制备模制件的方法以及模制件从实践中以不同实施方式在原则上是已知的。从实践中已知的模制件中的许多模制件由塑料材料组成。例如以深拉法制备的用于菜肴的塑料碗盘是已知。用于汽车的结构构件一般也由塑料组成。此类塑料模制件以及对应的制备方法是可持续性较低的。模制件大多数情况下完全或很大部分由塑料或基于石油产生的原料组成。

    2、此外已知由纤维素且有时由可再生的原料组成的模制件。但是用于此类基于纤维素的模制件的制备方法通常是高复杂性且高成本的并且由此较不经济。另外已经显示出,所获得的模制件在其机械性能方面(例如在其机械强度和/或其柔性方面)没有满足所有要求。在此方面,在从实践中已知的措施一方面在模制件(例如所使用原料)的可持续性方面以及另一方面关于模制件的机械性能都需要改进。在此提出本发明。


    技术实现思路

    1、相对于现有技术,本发明基于如下的技术问题:提供一种开篇所述类型的方法,利用所述方法可以制备模制件,所述模制件的突出之处在于可持续性或使用可持续的、尤其可再生的原料,并且所述模制件尽管如此仍然满足了对于其机械性能方面的所有要求。另外,本发明基于如下的技术问题:提供一种对应的模制件。

    2、为了解决所述技术问题,本发明教导了一种由至少一种无纺织物制备模制件的方法,其中所述至少一种无纺织物具有由连续长丝-短纤维混合物形成的至少一个层、尤其一个层,其中用至少一个纺丝喷嘴来产生包括连续长丝的至少一个长丝-空气流,并且其中用至少一个短纤维产生装置来生产包括短纤维的至少一个短纤维-空气流,

    3、其中所述至少一个长丝-空气流和所述至少一个短纤维-空气流在接触区中合并,并且随后作为连续长丝-短纤维混合物在至少一个铺网(ablage)输送装置、尤其至少一个铺网筛带上,铺置(abgelegt)成无纺织物或纤维网幅材(vliesbahn),其中铺置在所述铺网输送装置上的连续长丝-短纤维混合物的连续长丝形成基体,所述短纤维包埋入到所述基体中,

    4、其中所述至少一种无纺织物被布置在压制模具中,其中将所述无纺织物—尤其通过对所述压制模具的调温—加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃范围内的温度并且其中所述无纺织物—优选经加热的无纺织物—被施加有至少1mpa、优选2mpa至40mpa、优选3mpa至30mpa、进一步优选4mpa至25mpa、非常优选5mpa至23mpa、特别优选6mpa至22mpa、非常特别优选7mpa至21mpa、例如15mpa至20mpa的变形压力并且被模制为模制件。根据本发明的进一步优选的实施方式,将所述至少一种无纺织物加热到100℃至200℃的范围内的温度。

    5、在本发明的范围内“所述至少一种无纺织物在压制模具中被施加变形压力”尤其是指所述压制模具的至少一个元件、优选冲模以对应的变形压力作用于所述至少一种无纺织物或者压在所述至少一种无纺织物上。可能的是,所述至少一种无纺织物在所述压制模具中被施加在所给出范围内的等静压变形压力。然后,适宜地对应地设计压制模具或压制成形装置,例如可以设置封闭的压力室。

    6、在本发明的范围内,表述“长丝-空气流”尤其是指由纺丝喷嘴产生的连续长丝和空气形成的料流。在根据本发明的方法的范围内,包括连续长丝的长丝-空气流优选向所述至少一个短纤维-空气流的方向和/或向所述铺网输送装置的方向流动。在本发明的范围内,表述“短纤维-空气流”尤其是指由短纤维产生装置产生的短纤维和空气形成的料流,其中短纤维-空气流适宜地向所述铺网输送装置的方向和/或向所述至少一个长丝-空气流的方向流动。在本发明的范围内,在其余情况下,术语“纤维”既指连续长丝也指短纤维。连续长丝由于其几乎无限的长度而区别于短纤维,所述短纤维具有例如0.1mm至60mm的小得多的长度。

    7、根据本发明,将所述至少一个长丝-空气流与所述至少一个、尤其一个短纤维-空气流在接触区中合并。在本发明的范围内,所述接触区尤其被布置在所述铺网输送装置上方、优选在所述铺网筛带上方,使得所述至少一个长丝-空气流和所述至少一个短纤维-空气流在所述铺网输送装置上方在所述接触区中合并。在所述接触区中,所述至少一个长丝-空气流和所述短纤维-空气流进行充分混合。根据本发明的方法的优选实施方式,以此方式产生的连续长丝-短纤维混合物作为均匀或基本上均匀的混合物从所述接触区流动到所述铺网输送装置。通过根据本发明将短纤维与连续长丝在连续长丝-短纤维混合物中充分混合并分布,得到了所铺置的无纺织物和相应的模制件的特别有利的性能。例如,由此在所述至少一种无纺织物中或在所述模制件中相对较低的连续长丝比例就已经足够,由此连续长丝可以以功能更可靠的方式形成短纤维包埋入其中的基体,从而可以确保模制件的有利的机械性能。

    8、根据优选的实施方式,所述铺网输送装置为铺网筛带、特别优选为透气的铺网筛带。根据非常特别优选的实施方式,所述铺网筛带或所述透气的铺网筛带为可连续移动的、尤其无端环形的铺网筛带。

    9、根据本发明,将所述至少一种无纺织物布置在压制模具中并且加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃的范围内的温度。对无纺织物的这种加热适宜地通过对所述压制模具调温来进行。与此相关地,所述压制模具的调温尤其是指将所述压制模具加热或升温。但是原则上还可能的是,在布置在所述压制模具中之前已经将所述无纺织物加热到对应的温度或至少部分加热或预热。这可以例如通过设在所述压制模具上游的加热装置来进行。另外根据本发明,所述无纺织物被施加有至少1mpa、优选2mpa至40mpa、优选3mpa至30mpa、进一步优选4mpa至25mpa、非常优选5mpa至23mpa、特别优选6mpa至22mpa、非常特别优选7mpa至21mpa、例如15mpa至20mpa的变形压力并且被模制为模制件。适宜地,在施加变形压力之前已经将所述无纺织物加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃的范围内的温度。但是原则上还可能的是,所述无纺织物在(完全)加热到这个温度之前在所述压制模具中已经被施加有这个变形压力,并且只有尤其通过对所述压制模具进行调温时才(完全)加热到这个温度,使得优选在施加压力期间对所述无纺织物进行加热或进一步加热。

    10、根据本发明方法的一个非常特别优选的实施方式,首先将所述至少一种无纺织物布置在所述压制模具中,然后通过对所述压制模具的调温将其加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃的范围内的温度,并且后续在所述压制模具中对经加热的无纺织物施加变形压力并且模制为模制件。

    11、已经证实为有用的是,布置在所述压制模具中的所述至少一种无纺织物在0.01至25秒、优选0.05至20秒、优选0.1至15秒、特别优选0.2至10秒的时间段中被施加所述变形压力。

    12、根据本发明方面的一个特别优选的实施方式的特征在于,所述压制模具具有上模具件和下模具件并且其中所述上模具件和/或所述下模具件优选被形成为冲模。优选所述上模具件被形成为冲模。进一步优选所述下模具件被形成为与所述冲模互补的接纳元件。用于在所述压制模具中对所述至少一种无纺织物进行加压的变形压力适宜地为所述冲模作用于或压在被布置在所述压制模具中的无纺织物上的压力。当根据优选实施方式对所述压制模具进行调温时,优选将上模具件和/或下模具件、优选上模具件和下模具件调温。

    13、在本发明的范围内特别优选的是所述至少一个纺丝喷嘴为熔喷纺丝喷嘴,其中优选存在至少两个、尤其两个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴,使得特别优选产生至少两个、尤其两个包含连续长丝的长丝-空气流并且在所述接触区中与所述至少一个短纤维-空气流合并。当根据优选的实施方式所述一个或多个纺丝喷嘴被形成为熔喷纺丝喷嘴时,通过这些熔喷纺丝喷嘴产生熔融的塑料长丝(熔喷连续长丝)并且挤出到快速吹气流中。吹气同样适宜地从相应的熔喷纺丝喷嘴离开并且在此优选为温热的或热的吹气。然后优选由所产生的连续长丝和吹气形成的长丝-空气流从所述至少一个熔喷纺丝喷嘴或这些熔喷纺丝喷嘴向短纤维-空气流的方向和/或向铺网输送装置的方向流动。

    14、本发明的一个优选的实施方式的特征在于,所述至少一个熔喷纺丝喷嘴被形成为单列喷嘴,所述单列喷嘴具有多个被布置在单一行列中的喷嘴开口并且优选具有两个在两侧平行于所述喷嘴开口行列延伸且尤其向所述喷嘴开口的方向倾斜的空气流入间隙,吹气从所述空气流入间隙中离开。适宜地,所述至少两个、尤其这两个熔喷纺丝喷嘴都如此形成。还可能的是,所述熔喷纺丝喷嘴中的至少一个、优选至少两个、尤其这两个熔喷纺丝喷嘴被形成为多列喷嘴,其中存在多个被布置在多个行列中的喷嘴开口,其中优选为每一个喷嘴开口分配一个(自身的)空气流入开口,吹气从所述空气流入开口中离开。

    15、根据本发明的优选的实施方式,所产生的连续长丝作为具有初始体积流量v2的(第一)长丝-空气流从所述至少一个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴向所述短纤维-空气流的方向和/或向所述铺网输送装置的方向流动。当根据优选的实施方式设置有至少两个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴时,具有初始体积流量v3的第二长丝-空气流特别优选地从所述第二纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴向所述短纤维-空气流的方向和/或向所述铺网输送装置的方向流动。初始体积流量v2或v3在此尤其是指在对连续长丝施加空气、尤其吹气之后直接或紧接地位于相应的纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴下方的长丝-空气流的体积流量。

    16、所述至少一个短纤维-空气流适宜地以初始体积流量v1向所述铺网输送装置的方向和/或向所述至少一个长丝-空气流的方向流动。然后,初始体积流量v1尤其是指直接或紧接着从所述短纤维产生装置中离开之后存在的体积流量。已经证实为有用的是,在所述连续长丝-短纤维混合物的铺网区域中,空气或处理空气以体积流量v4被抽吸穿过所述铺网输送装置、尤其穿过所述铺网筛带、优选穿过透气的铺网筛带。为此,适宜地在所述铺网输送装置下方、尤其所述铺网区域下方布置至少一个抽吸装置、尤其抽风机。根据本发明方法的一个优选的实施方式的特征在于,被抽吸穿过所述铺网输送装置的体积流量v4大于体积流量v1和v2之和,使得下式成立:v4>(v1+v2)。当存在至少两个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴时,特别优选的是,体积流量v4大于体积流量v1、v2和v3之和,使得优选下式成立:v4>(v1+v2+v3)。根据本发明方法的一个特别优选的实施方式对应于介于总和v1+v2和/或总和v1+v2+v3的1.05与30倍之间、优选介于5与25倍之间、优选介于10与20倍之间的体积流量v4。在根据本发明的方法的范围内,通过这种特殊的流动比,可以实现短纤维和连续长丝的特别好的充分混合以及在所铺置的无纺织物中和模制件中连续长丝和短纤维的分布的有利的均匀性。由此,所需的连续长丝的比例可以进一步降低并且模制件仍然满足所有要求。

    17、在其余情况下已经证实为有用的是,在两个纺丝喷嘴、尤其熔喷纺丝喷嘴的情况下,第一长丝-空气流在所述铺网输送装置的传送方向f上在所述短纤维-空气流之前流动,并且第二长丝-空气流适宜地在所述铺网输送装置的传送方向f上在所述短纤维-空气流之后流动。然后,所述短纤维-空气流尤其被布置在这两个长丝-空气流之间的中央。

    18、根据本发明方法的一个优选的实施方式,所述长丝-空气流在所述接触区中以锐角α1、优选以10°至80°、优选20°至75°、特别优选30°至65°的角α1击中所述至少一个短纤维-空气流和/或所述第二长丝-空气流在所述接触区中以锐角α2、优选以10°至80°、优选20°至75°、特别优选30°至65°的角α2击中所述至少一个短纤维-空气流。角α1和α2在此尤其是指在所述接触区中或之前不远处由所述短纤维-空气流(s1)和相应的长丝-空气流(s2或s3)的流动方向或流动向量形成的角,并且还表示在所述接触区中所述长丝-空气流击中所述短纤维-空气流的倾斜角。

    19、根据本发明的一个优选的实施方式,所述至少一个长丝-空气流、尤其这两个长丝-空气流在其沿着整条流动路径的流动方向s2或s3上—尤其直线地或基本上直线地—从相应的纺丝喷嘴、尤其熔喷纺丝喷嘴相对于所述短纤维-空气流的流动方向s1以角α1或α2流动直至所述接触区。在本发明的范围内,所述一个或多个长丝-空气流在其流动方向s2或s3上相对于所述短纤维-空气流的流动方向s1以角α1或α2流动尤其是指所述长丝-空气流的流动向量至少局部或分段地相对于所述短纤维-空气流的流动向量以角度α1或α2延伸。在本发明的范围内,术语“流动方向”和“流动向量”尤其是指相应料流的平均流动方向或平均流动向量。

    20、已经证实为有用的是,所述角α1和α2具有相同的值,使得这两个长丝-空气流在所述接触区中优选在两侧对称地击中尤其布置在中央的短纤维-空气流。所述短纤维-空气流优选在其流动方向s1方面垂直于或基本上垂直于所述铺网输送装置的表面流动。在本发明的范围内,这尤其是指,所述短纤维-空气流的流动向量垂直于或基本上垂直于所述铺网输送装置表面的平面延伸部延伸。所述长丝-空气流在所述接触区中以角度α1和α2击中所述短纤维-空气流的实施方式的基础在于以下认识:利用这些角可以实现连续长丝和短纤维在所述接触区中的特别优化的充分混合,并且特别优选可以将均匀的或基本上均匀的连续长丝-短纤维混合物在铺网筛带上铺置成无纺织物或纤维网幅材。当根据非常特别优选的实施方式角α1和α2具有相同的值时,连续长丝和短纤维的这种充分混合得以进一步改进。有利的是,连续长丝-短纤维混合物在其流动方向方面垂直于或基本上垂直于所述铺网输送装置表面从所述接触区流动到铺网筛带。

    21、在本发明的范围内,所述至少一个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴、优选所述至少两个、尤其这两个熔喷纺丝喷嘴相对于所述短纤维产生装置、尤其相对于所述短纤维产生装置的出口通道以倾斜角布置。在所述纺丝喷嘴、尤其所述熔喷纺丝喷嘴与所述短纤维产生装置或所述短纤维产生装置的出口通道之间的倾斜角适宜地(分别)为10°至80°、优选20°至75°、特别优选30°至65°。以此方式,长丝-空气流可以相对于所述短纤维-空气流的流动方向s1以角α1或α2,从纺丝喷嘴、尤其从熔喷纺丝喷嘴中向所述短纤维-空气流的方向流动。所推荐的是,所述纺丝喷嘴与所述出口通道之间的倾斜角分别是可调节的。

    22、根据本发明的一个优选的实施方式,由至少一种热塑性聚合物生产连续长丝。优选由至少一种聚烯烃、优选由聚丙烯和/或聚乙烯、特别优选由聚丙烯来生产连续长丝。根据另一个优选的实施方式,由至少一种聚酯、优选由聚乳酸和/或聚对苯二甲酸乙二酯、特别优选由聚乳酸来生产连续长丝。根据本发明的另一个优选的实施方式,由聚乙烯醇来生产连续长丝。原则上还可以由其他热塑性聚合物、例如由聚酰胺以及由上述热塑性聚合物的混合物来生产连续长丝。根据本发明的一个优选的实施方式,在根据本发明的方法的范围内将所述至少一种无纺织物加热到低于所述连续长丝的所述至少一种热塑性聚合物的熔融温度的温度。所推荐的是,所述连续长丝具有0.2至15μm、优选0.5至12μm且优选0.5至10μm的平均长丝直径。连续长丝非常特别优选为熔喷连续长丝。

    23、根据本发明的一个优选的实施方式,由至少一种能够生物降解的热塑性聚合物、优选由聚乳酸和/或聚乙烯醇来生产连续长丝。在其余情况下已经证明有用的是,所述连续长丝由前述和上文提及的热塑性聚合物或其混合物组成或基本上由其组成。

    24、根据本发明,用至少一个短纤维产生装置来生产包括短纤维的至少一个短纤维-空气流。适宜地,所述至少一个短纤维产生装置作为纤维化装置的形式形成,其中在所述短纤维产生装置中或所述纤维化装置中产生所述至少一个短纤维-空气流的短纤维,其中所述短纤维-空气流优选被引导穿过出口通道并且离开所述出口通道,并且其中所述短纤维-空气流特别优选从所述出口通道或从出口通道末端垂直于或基本上垂直于所述铺网输送装置的表面流动。根据特别优选的实施方式,所述短纤维-空气流以初始体积流量v1从所述出口通道离开并且以流动方向s1向所述铺网输送装置的方向流动。所述出口通道适宜地为所述短纤维产生装置、尤其纤维化装置的一部分。然后初始体积流量v1适宜地是指直接或紧接在从所述出口通道离开之后的短纤维-空气流的体积流量。优选的是,所述纤维化装置为锯片研磨机。

    25、已经证实为有用的是,所生产的短纤维-空气流在所述出口通道中加速,尤其通过所述短纤维产生装置或纤维化装置的风机加速。因此,根据优选的实施方式,所述短纤维产生装置具有向装置中送入空气的风机。在本发明的范围内,用于在所述短纤维产生装置或纤维化装置中产生所述短纤维-空气流的空气流通过纤维化过程和/或通过风机产生。然后,优选在所述出口通道中加速的短纤维-空气流以初始体积流量v1从所述出口通道中离开。

    26、优选的是,所述短纤维-空气流以每千克空气0.0138kg至0.0833kg、优选0.0222kg至0.0694kg、优选0.0277kg至0.05kg短纤维的比例从所述短纤维产生装置、尤其从所述出口通道离开。另外优选的是,所述至少一个长丝-空气流或所述多个长丝-空气流(分别)以每千克空气0.002kg至0.5kg、优选0.01kg至0.25kg、优选0.015kg至0.12kg、特别优选0.018kg至0.1kg连续长丝的比例从所述纺丝喷嘴、尤其从所述熔喷纺丝喷嘴离开。

    27、根据本发明方法的一个优选的实施方式,由天然纤维来生产所述至少一种无纺织物或所述无纺织物的至少一个层的短纤维。然后,所述短纤维为天然短纤维。在本发明的范围内,天然纤维或天然短纤维尤其是指由可再生原料形成的纤维或短纤维。优选由纤维素来生产所述至少一种无纺织物或所述无纺织物的至少一个层的短纤维。非常特别优选地,由选自以下组的至少一种材料:“纸浆、甘蔗渣、纤维素、竹子、棉、农业废料”且优选由纸浆来生产所述至少一种无纺织物或所述无纺织物的至少一个层的短纤维。当由纸浆来生产短纤维时,所述短纤维为纸浆短纤维。在本发明的范围内,术语“纸浆”尤其是指基于纤维素的纤维型材料。在根据本发明的方法的范围内优选使用固态纸浆。表述“固态纸浆”在此尤其是指基于纤维素的干燥材料。在本发明的范围内特别优选使用由固态纸浆形成的幅材并且通过所述至少一个纤维化装置纤维化为纸浆短纤维。在根据本发明的方法的范围内使用的纸浆优选经调理。在所述至少一个短纤维产生装置中生产的短纤维、尤其纸浆短纤维适宜地具有0.05至5mm、优选0.1至4mm、特别优选0.1至3mm的长度或平均长度。

    28、在本发明的范围内,所述至少一个所铺置的无纺织物中和/或所述模制件中所述连续长丝的比例为0.5重量%至35重量%、优选1重量%至25重量%、优选1重量%至15重量%、特别优选1重量%至10重量%、非常特别优选1重量%至8重量%、例如1重量%至5重量%。这个实施方式的基础在于以下认识:所得到的模制件的突出之处在于机械性能和可持续性的特别令人满意的折衷、尤其在于使用可持续的或可再生的原料。这尤其还适用于在所述至少一个所铺置的无纺织物中和/或模制件中连续长丝的比例在1重量%至10重量%、优选1重量%至8重量%、优选1重量%至5重量%范围内的情况。然后,所得到的模制件主要部分由短纤维、尤其天然短纤维、尤其纸浆短纤维构成并且因此是与纸类似的,其中所述连续长丝仍然形成用于所述短纤维的功能可靠的基体。

    29、进一步优选的是,所铺置的无纺织物中和/或所述模制件中所述短纤维的比例为65重量%至97重量%、优选70重量%至95重量%、优选75重量%至95重量%。

    30、根据本发明方法的另一个实施方式的特征在于,所述无纺织物具有分别由连续长丝-短纤维混合物形成的至少两个层,所述层优选同时和/或彼此相继地生产并且彼此重叠地铺网在所述至少一个铺网输送装置上,其中所述连续长丝-短纤维混合物或所述层的连续长丝分别形成基体,所述短纤维包埋入到所述基体中。优选用在所述铺网输送装置的传送方向f上前后布置的两个纤维网生产装置从至少一个纺丝喷嘴、优选至少两个纺丝喷嘴和至少一个短纤维产生装置来生产分别由连续长丝-短纤维混合物形成的这两个层。在第二层的连续长丝-短纤维混合物的优选性能方面上述描述尤其类似地适用。可能的是,所述至少两个层的连续长丝-短纤维混合物在其组成方面有所不同。根据另一个实施方式,所述至少两个层的连续长丝-短纤维混合物具有相同或基本上相同的组成。根据优选的实施方式,用于生产相应的连续长丝-短纤维混合物的纤维网生产装置被布置在相同的铺网输送装置上方,使得所述无纺织物的所述至少两个层在相同的铺网输送装置上彼此重叠铺置。

    31、可能的是,所述无纺织物具有分别由连续长丝-短纤维混合物形成的至少三个、尤其至少四个层,并且存在用于生产连续长丝-短纤维混合物的对应的纤维网生产装置。另外可能的是,所述无纺织物具有用对应的纺丝喷嘴生产的另外的层、例如纺粘层或熔喷层。可以作为最后的层或作为由连续长丝-短纤维混合物形成的层之间的中间层来布置此类纺粘层和/或熔喷层。根据本发明的一个实施方式,所述无纺织物仅仅具有所述至少一个层、尤其由连续长丝-短纤维混合物形成的这一个层,并且所述无纺织物因此优选由至少一种连续长丝-短纤维混合物或基本上由至少一种连续长丝-短纤维混合物组成。

    32、在根据本发明的方法的范围内,根据一个优选的实施方式将所述至少一种无纺织物布置在所述压制模具中,使得所述至少一种无纺织物作为纤维网幅材被布置在所述压制模具中。然后,在模制过程或压制过程期间或其后适宜地对所述无纺织物或模制件进行冲压和/或切割,从而尤其得到单个的模制件。但是,根据另一个优选的实施方式还可能的是,首先从纤维网幅材上剪裁出所述至少一种无纺织物并且随后将所述至少一种经剪裁的无纺织物布置在所述压制模具中。在本发明的范围内,将所述至少一种无纺织物布置在所述压制模具中优选是指将所述至少一种无纺织物或经剪裁的无纺织物放入所述压制模具中。

    33、根据本发明方法的优选的实施方式,在地点上和/或时间上与无纺织物生产分开的方法步骤中,将所述至少一种无纺织物布置在所述压制模具中并且模制成所述模制件。已经证实为特别有用的是,在铺置在所述至少一个铺网输送装置上之后将所述至少一种无纺织物从所述铺网输送装置取下、卷绕成卷并且优选在地点上和/或时间上分开的方法步骤中将所述无纺织物或所述卷再次解卷以便在压制模具中布置且模制。在此方面,“在地点上分开的方法步骤”尤其是指,在地点上与用于生产所述至少一种无纺织物的纤维网生产装置分开的装置中将所述至少一种无纺织物模制为所述模制件。这特别优选是指,其不涉及由无纺织物生产和紧随其后地将无纺织物模制为模制件构成的连续方法。但是,此类连续的操作方式原则上也在本发明的范围内。在此方面,“在时间上分开的方法步骤”尤其是指在无纺织物生产与将所述至少一种无纺织物模制为所述模制件之间存在时间间隔,其中这个时间间隔例如可以为几分钟,如大于2分钟、优选大于5分钟、优选大于10分钟、特别优选大于15分钟或还可以为几小时或几天。非常特别优选的是,在铺网在所述至少一个铺网输送装置上之后将所述至少一种无纺织物从所述铺网输送装置取下并且卷绕成卷,并且在需要时将所述无纺织物或卷解卷并且将所述无纺织物模制为模制件。

    34、在其余情况下可能的是,在所述至少一个铺网输送装置上进一步处理、例如加固,和/或掺混至少一种添加剂。另外可能的是,在从所述至少一个铺网输送装置取下之后在单独的步骤中进一步处理、例如加固所述无纺织物和/或掺混至少一种添加剂。在根据本发明的方法的范围内,所述无纺织物的加固通过至少一个压延机来进行。所述至少一个压延机适宜地具有至少一个压延辊对,所述无纺织物在压紧力下被引导通过压延辊对。根据本发明方法的一个特别优选的实施方式,可以在优选地将所述无纺织物卷绕成卷之前和/或在将所述无纺织物或卷解卷之后且适宜地在将所述无纺织物布置在所述压制模具中之前进行进一步处理,尤其优选以喷涂、涂覆、胶合等形式将所述无纺织物掺混添加剂和/或优选用压延机将所述无纺织物加固。

    35、优选的是,向所述无纺织物的至少一个外侧上、优选向所述无纺织物的两个外侧上施加呈罩面层(abschlusslage)形式的至少一个阻挡层,其中所述罩面层优选为熔喷纤维网层和/或膜片。因此,当所述无纺织物仅仅具有一个由连续长丝-短纤维混合物形成的层时,可以将所述罩面层或阻挡层施加在所述无纺织物的这个层的一个或两个外侧面上。因此,当根据一个实施方式所述无纺织物具有分别由连续长丝-短纤维混合物形成的两个层时,可以在一个或两个层的位于无纺织物外侧的外侧面上施加呈罩面层形式的阻挡层。所述无纺织物的外侧面在此尤其还是指所述无纺织物的外表面。所获得的无纺织物因此优选在其一个或两个外侧面上具有呈罩面层形式的阻挡层。在本发明的范围内,所述至少一个阻挡层例如可以起到针对油脂和/或液体(尤其水)的阻挡物的作用。当根据优选的实施方式的模制件为食物包装、如用于菜肴的食物碗盘时,当所述罩面层或阻挡层面向菜肴时,所述罩面层或阻挡层可以例如防止油脂渗入模制件中。由此,当此类食物包装或食物碗盘在背离菜肴的侧面上具有罩面层或阻挡层时,可以避免油脂完全穿透模制件,使得例如使用者可以将碗盘拿在手中,而油脂不会以不希望的方式析出。

    36、在根据本发明方法的范围内,根据一个实施方式,可以在所述纤维网生产装置中在所述至少一个铺网输送装置上将所述至少一个阻挡层以罩面层的形式施加到所述无纺织物上。然后尤其可以将至少一个纺丝喷嘴、尤其至少一个熔喷纺丝喷嘴连接在所述至少一个用于生产连续长丝-短纤维混合物的纤维网生产装置的上游和/或下游。还可能的是,只有在将所述无纺织物从所述铺网输送装置移除之后才将所述至少一个阻挡层以罩面层的形式施加到所述无纺织物上。这例如还可以在所述压制模具中才进行。为此,优选可以将例如以膜片的形式的罩面层放入所述压制模具中和/或放到被布置在所述压制模具中的无纺织物上并且然后适宜地在压制过程期间与其余的无纺织物层接合。所述至少一种无纺织物因此优选在一个或两个外侧面上具有呈罩面层形式的阻挡层。

    37、根据本发明方法的另一个优选的实施方式,所述无纺织物和/或所述模制件的至少一个外部边界层混合有至少一种用于调节所述模制件的机械性能和/或疏水性能和/或疏油性能的添加剂,从而优选产生所述模制件的至少一个阻挡层。根据本发明的一个实施方式,在此可以在用于生产所述至少一种无纺织物的纤维网生产装置中将所述至少一种添加剂施加到所述无纺织物上。所述添加剂可以为精整剂(avivage)。所述无纺织物和/或模制件的外部边界层尤其是指外侧无纺织物层的被添加剂渗入的无纺织物外侧部分。适宜地在所述无纺织物或模制件的一个或两个外侧面上将所述至少一个外部边界层掺混所述添加剂。

    38、还可能的是,优选在将所述无纺织物优选地卷绕成卷之前或者在将所述无纺织物或卷解卷之后,只有在从所述至少一个铺网输送装置取下之后才将所述无纺织物掺混所述至少一种添加剂。在根据本发明方法的范围内,例如通过用所述至少一种添加剂——尤其以精整剂的形式——对所述无纺织物进行喷涂来施加所述至少一种添加剂。

    39、另外可能的是,只有在将所述无纺织物模制为模制件之后,才将所述至少一种添加剂施加到所述模制件的至少一个外部边界层上。在这种情况下,还适宜地在所述模制件的一个外侧面上或所述模制件的两个外侧面上施加所述添加剂。根据优选的实施方式,通过将所述无纺织物和/或模制件的至少一个外部边界层掺混至少一种添加剂来产生所述模制件的至少一个阻挡层。这例如可以通过借助于所述至少一种添加剂调节所述模制件的疏水和/或疏油性能来进行,使得所述无纺织物和/或模制件的混合有所述至少一种添加剂的至少一个外部边界层具有疏水和/或疏油性能并且由此同样起到针对液体(尤其水)和/或油脂的阻挡物的作用。在本发明的范围内在其余情况下还可能的是,所述无纺织物的上述至少一个罩面层形成所述无纺织物的外部边界层或是这个外部边界层的一部分,其优选混合有所述至少一种添加剂。

    40、根据本发明方法的一个特别优选的实施方式的特征在于,至少两种无纺织物、优选至少三种无纺织物作为无纺织物堆叠体被布置在所述压制模具中,并且其中将所述无纺织物堆叠体——尤其通过对所述压制模具的调温——加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃范围内的温度,并且其中所述无纺织物堆叠体——优选经加热的无纺织物堆叠体——被施加有至少1mpa、优选2mpa至40mpa、优选3mpa至30mpa、进一步优选4mpa至25mpa、非常优选5mpa至23mpa、特别优选6mpa至22mpa、非常特别优选7mpa至21mpa、例如15mpa至20mpa的变形压力并且被模制为模制件。在此方面已经证实为有用的是,首先彼此分离地生产所述至少两种无纺织物,并且优选在将其相应地铺网在铺网输送装置上之后从所述铺网输送装置取下,并且分别卷绕成卷,随后——非常优选在地点上和/或时间上分开的方法步骤中——非常特别优选地将相应的无纺织物或相应的卷再次解卷以便在所述压制模具中布置和模制,并且将所述无纺织物作为在所述压制模具中的无纺织物堆叠体而彼此重叠地布置。

    41、在本发明的范围内,所述至少一种无纺织物尤其具有0.1至3mm、优选0.2至2mm且优选0.3至1.5mm的厚度。所述无纺织物的厚度在此尤其是指所述无纺织物横向、尤其垂直于或基本上垂直于其平面延伸部的最大厚度。厚度在此尤其涉及在模制为模制件的过程之前——任选地经加固的——无纺织物。进一步优选的是,所述无纺织物具有在10g/m2至1000g/m2、优选100g/m2至300g/m2范围内的单位面积重量。

    42、为了解决所述技术问题,本发明还教导了一种模制件、尤其利用上述方法制备的模制件,其中所述模制件具有至少一种无纺织物,其中所述无纺织物具有由连续长丝-短纤维混合物形成的至少一个层、尤其一个层并且优选由所述连续长丝-短纤维混合物组成或基本上由其组成,其中所述连续长丝-短纤维混合物具有连续长丝和短纤维并且其中所述连续长丝形成用于所述短纤维的基体。

    43、根据一个特别优选的实施方式,所述模制件具有二维或三维的结构。所述模制件优选为用于盛放和/或包装食物的容器,例如为用于菜肴的食物碗盘。根据一个实施方式,根据本发明的模制件还可以为一次性餐具或用于汽车的结构构件。

    44、根据本发明的一个优选的实施方式,所述模制件的至少一个外部边界层形成阻挡层,所述阻挡层具有小于所述至少一种无纺织物的质量、尤其所述模制件的总质量的300%、优选小于所述质量的30%、优选小于所述质量的15%、非常优选小于所述质量的5%、特别优选小于所述质量的2.5%、非常特别优选小于所述质量的1%的吸水能力和/或小于所述至少一种无纺织物的质量、尤其所述模制件的总质量的300%、优选小于所述质量的30%、优选小于所述质量的15%、非常优选小于所述质量的5%、特别优选小于所述质量的2.5%、非常特别优选小于所述质量的1%的吸油脂能力,并且其中所述外部边界层或所述阻挡层优选是能够生物降解的。当根据一个实施方式的模制件具有多于一种无纺织物、例如具有两种无纺织物时,所述质量尤其涉及这些种(这两种)无纺织物。在其余情况下还可能的是,上述至少一个罩面层形成所述外部边界层或阻挡层或者是所述外部边界层或阻挡层的一部分,所述外部边界层或阻挡层具有上文给出的吸水能力和/或吸油脂能力。

    45、根据本发明的一个实施方式,所述至少一种无纺织物是能够生物降解的。根据一个特别优选的实施方式,所述模制件是能够生物降解的。在本发明的范围内,“能够生物降解”尤其是指对应的子层或层或无纺织物或整个模制件由能够生物降解的材料组成。这例如可以以如下方式实现:使用能够生物降解的热塑性聚合物、例如聚酯、尤其聚乳酸和/或聚乙烯醇作为用于连续长丝的热塑性聚合物。在此方面,在本发明的范围内,由至少一种能够生物降解的热塑性聚合物、优选由聚乳酸和/或聚乙烯醇来生产连续长丝。

    46、本发明基于以下认识:可以用根据本发明的方法提供一种模制件,所述模制件的突出之处在于可持续性——尤其通过主要使用基于可再生原料的材料——与令人满意的机械性能的最佳的折衷。通过在根据本发明的方法的范围内实现的、在连续长丝-短纤维混合物中连续长丝和短纤维的最佳的充分混合可以制备模制件,所述模制件的突出之处在于有利地较低比例的连续长丝并且根据特别优选的实施方式以主要比例由天然短纤维、尤其由纸浆短纤维组成。连续长丝仍然形成用于短纤维的功能可靠的基体,使得所述模制件还满足其机械性能方面的所有要求。尽管如此,在根据本发明的方法的范围内,在所述模制件中可以实现出人意料地低的连续长丝比例。当根据优选的实施方式使用基于能够生物降解的热塑性聚合物的连续长丝时,另外可能的是,提供一种能够完全或基本上完全生物降解的模制件。另外需要强调的是,在根据本发明的方法的范围内,通过耗费较低的措施实现上述优点,并且在此方面根据本发明的方法的突出之处还在于高经济性。这尤其在以下背景下是需要强调的:对应的模制件——例如当其用作用于盛放和/或包装食物的容器时——是大批量产品。

    47、下面将借助于仅展示一个实施例的附图来详细阐释本发明。


    技术特征:

    1.一种由至少一种无纺织物(2)制备模制件(1)的方法,其中所述至少一种无纺织物(2)具有至少一个、尤其是一个由连续长丝-短纤维混合物(3)形成的层(18),其中采用至少一个纺丝喷嘴产生包括连续长丝(5)的至少一个长丝-空气流(4)并且其中采用至少一个短纤维产生装置产生包括短纤维(7)的至少一个短纤维-空气流(6),

    2.根据权利要求1所述的方法,其中所述压制模具(11)具有上模具件(11a)和下模具件(11b)并且其中所述上模具件(11a)和/或所述下模具件(11b)优选形成为冲模。

    3.根据权利要求1或2之一所述的方法,其中所述至少一个纺丝喷嘴为熔喷纺丝喷嘴(12),其中优选存在至少两个、尤其两个纺丝喷嘴或熔喷纺丝喷嘴(12,13),使得特别优选产生至少两个、尤其两个包含连续长丝(5)的长丝-空气流(4,14)并且在所述接触区(8)中与所述至少一个短纤维-空气流(6)合并。

    4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中所述长丝-空气流(4)在所述接触区(8)中以锐角α1、优选以10°至80°、优选20°至75°、特别优选30°至65°的角α1击中所述至少一个短纤维-空气流(6)和/或其中第二长丝-空气流(14)在所述接触区(8)中以锐角α2、优选以10°至80°、优选20°至75°、特别优选30°至65°的角α2击中所述至少一个短纤维-空气流(6)。

    5.根据权利要求4所述的方法,其中所述角α1和α2具有相同的值,使得这两个长丝-空气流(4,14)在所述接触区(8)中优选在两侧对称地击中尤其布置在中央的短纤维-空气流(6)。

    6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中所述连续长丝(5)由至少一种热塑性聚合物、优选由至少一种聚烯烃、优选由聚丙烯和/或聚乙烯、特别优选由聚丙烯来生产。

    7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中所述连续长丝(5)由至少一种热塑性聚合物、优选由至少一种聚酯、优选由聚乳酸和/或聚对苯二甲酸乙二酯、特别优选由聚乳酸来生产和/或其中所述连续长丝由聚乙烯醇来生产。

    8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中所述至少一个短纤维产生装置作为纤维化装置(15)的形式形成,其中在所述短纤维产生装置中或所述纤维化装置(15)中产生所述至少一个短纤维-空气流(6)的短纤维(7),其中所述短纤维-空气流(6)优选被引导穿过出口通道(16)并且离开所述出口通道,并且其中所述短纤维-空气流(6)特别优选从所述出口通道(16)或从出口通道末端(17)垂直于或基本上垂直于所述铺网输送装置的表面流动。

    9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述至少一种无纺织物(2)或所述无纺织物(2)的至少一个层(18)的短纤维(7)由天然纤维生产,优选由选自以下组的至少一种材料生产:“纸浆、甘蔗渣、纤维素、竹子、棉、农业废料”,且优选由纸浆来生产。

    10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法,其中至少一个所铺置的无纺织物(2)中和/或所述模制件(1)中所述连续长丝(5)的比例为0.5重量%至35重量%、优选1重量%至25重量%、优选1重量%至15重量%、特别优选1重量%至10重量%、非常特别优选1重量%至8重量%、例如1重量%至5重量%。

    11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法,其中所铺置的无纺织物(2)中和/或所述模制件(1)中所述短纤维(7)的比例为65重量%至97重量%、优选70重量%至95重量%、优选75重量%至95重量%。

    12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述无纺织物(2)具有分别由连续长丝-短纤维混合物(3)形成的至少两个层(18,19),所述层优选同时和/或彼此相继地生产并且彼此重叠地铺置在所述至少一个铺网输送装置上,其中所述连续长丝-短纤维混合物(3)或所述层(18,19)的连续长丝(5)分别形成基体(10),所述短纤维(7)包埋入到所述基体中。

    13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中在铺网在所述至少铺网输送装置上之后将所述至少一种无纺织物(2)从所述铺网输送装置取下、卷绕成卷(21)并且优选在地点上和/或时间上分开的方法步骤中将所述无纺织物(2)或所述卷(21)再次解卷,以便在压制模具(11)中布置和模制。

    14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法,其中向所述无纺织物(2)的至少一个外侧上、优选向所述无纺织物(2)的两个外侧上施加呈罩面层(20)形式的至少一个阻挡层,其中所述罩面层(20)优选为熔喷无纺织物纤维网层和/或膜片。

    15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法,其中所述无纺织物(2)和/或所述模制件(1)的至少一个外部边界层(23)中掺混有至少一种用于调节所述模制件(1)的机械性能和/或疏水性能和/或疏油性能的添加剂,从而优选产生所述模制件(1)的至少一个阻挡层。

    16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法,其中至少两种无纺织物(2)、优选至少三种无纺织物(2)作为无纺织物堆叠体被布置在所述压制模具(11)中,并且其中将所述无纺织物堆叠体(22)—尤其通过对所述压制模具(11)的调温—加热到30℃至275℃、优选60℃至260℃、优选100℃至250℃范围内的温度,并且其中所述无纺织物堆叠体(22)—优选经加热的无纺织物堆叠体(22)—被施加有至少1mpa、优选2mpa至40mpa、优选3mpa至30mpa、进一步优选4mpa至25mpa、非常优选5mpa至23mpa、特别优选6mpa至22mpa、非常特别优选7mpa至21mpa、例如15mpa至20mpa的变形压力并且被模制为模制件(1)。

    17.一种模制件,特别是根据权利要求1至16中任一项所述的方法制备的模制件,其中所述模制件(1)具有至少一种无纺织物(2),其中所述无纺织物(2)具有至少一个、尤其是一个由连续长丝-短纤维混合物(3)形成的层(18)并且优选由所述连续长丝-短纤维混合物(3)组成或基本上由其组成,其中所述连续长丝-短纤维混合物(3)具有连续长丝(5)和短纤维(7)并且其中所述连续长丝(5)形成用于所述短纤维(7)的基体(10)。

    18.根据权利要求17所述的模制件,其中所述模制件(1)具有二维或三维结构。

    19.根据权利要求17或18中任一项所述的模制件,其中所述模制件(1)的至少一个外部边界层(23)形成阻挡层,所述阻挡层具有的吸水能力为所述至少一种无纺织物(2)的质量、尤其所述模制件(1)的总质量的小于300%、优选小于30%、优选小于15%、非常优选小于5%、特别优选小于2.5%、非常特别优选小于1%和/或具有的吸油脂能力为所述至少一种无纺织物(2)的质量、尤其所述模制件(1)的总质量的小于300%、优选小于30%、优选小于15%、非常优选小于5%、特别优选小于2.5%、非常特别优选小于1%,并且其中所述外部边界层(23)或所述阻挡层优选是能够生物降解的。

    20.根据权利要求17至19中任一项所述的模制件,其中所述模制件(1)是能够生物降解的。


    技术总结
    一种由至少一种无纺织物制备模制件的方法。所述至少一种无纺织物具有至少一个由连续长丝‑短纤维混合物形成的层。采用至少一个纺丝喷嘴产生包括连续长丝的至少一个长丝‑空气流。采用至少一个短纤维产生装置产生包括短纤维的至少一个短纤维‑空气流。所述至少一个长丝‑空气流和所述至少一个短纤维‑空气流在接触区中合并,并且随后作为连续长丝‑短纤维混合物在至少一个铺网输送装置上铺置成无纺织物。铺置在所述铺网输送装置上的连续长丝‑短纤维混合物的连续长丝形成基体,所述短纤维包埋入所述基体中。所述至少一种无纺织物被布置在压制模具中,其中将所述无纺织物加热到30℃至275℃范围内的温度并且其中所述无纺织物被施加有至少1MPa的变形压力并且被模制为模制件。

    技术研发人员:A·勒斯纳,M·温施特,T·C·波尔
    受保护的技术使用者:莱芬豪舍有限责任两合公司机器制造厂
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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