Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn, die Po- lylactid-Fasern enthält, Faserstoffbahnen, die nach dem beanspruchten Verfahren erhältlich sind sowie die Verwendung der hergestellten Faserstoffbahnen.

Produkte auf Basis von Fasern in Form von Bahnenmaterial, insbesondere aus Fasern aus Cellulose, aus Kunststoffen, oder aus Fasergemischen, sind aus dem Stand der Technik be kannt. Sie finden vielfach Anwendung als Absorptionsmaterialien für Flüssigkeiten, wie in Hy gieneprodukten, als Filtermaterialien und in Verpackungen.

In allen Lebensbereichen wird inzwischen großen Wert daraufgelegt, dass die verwendeten Materialen, insbesondere wenn es sich um Verbrauchsgüter handelt, biologisch abbaubar sind. In der WO 99/25281 wird ein Verfahren zur Herstellung einer aus Cellulosefasern bestehenden Faserstoffbahn für die Verwendung in Hygieneartikeln offenbart. Zur Herstellung der Faser stoffbahn werden zunächst eine Faserlage aus Cellulosefasern wirr auf eine Unterlage gelegt, diese Faserlage wird unter relativ niedrigerem Druck vorverdichtet, wodurch ein lockeres Vlies mit geringer Dichte und einer Reißfestigkeit, die ein Überbrücken zwischen 0,1 m und 1 m bis zum Reißen des Vlieses erlaubt, und anschließend Einführen des erhaltenen Vlieses in den Spalt eines Kalanderrollen-Paares, mit dem ein Muster von punkt- oder linienförmigen Druck bereichen erzeugt wird, in denen die regellos liegenden Fasern unter einem Druck im Bereich zwischen 150 bis 600 MPa aufeinander gedrückt werden. Es wird eine Fusion der Fasern er halten und eine Faserstoffbahn mit einem Prägemuster erzeugt. Die hergestellte Faserstoff bahn enthält praktisch keine Bindemittel, so dass diese als biologisch vollständig abbaubar angesehen werden kann.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Bahnen aus biologisch abbaubaren Fasern weisen eine gute Nassfestigkeit bei üblichen Belastungen auf. Für den Einsatz in Hygieneprodukten ist die Nassfestigkeit ausreichend, da Hygieneprodukte üblicherweise keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Auch lässt sich die Nassfestigkeit von Hygieneprodukten durch Zusatz von sogenannten Superabsorbern verbessern, die gleichzeitig die Absorptionsfähigkeit der Faserstoffbahn gegenüber Flüssigkeiten erhöhen. Diese Verbesserung tritt nur dann ein, wenn die Faserstoffbahn in Kontakt mit wässrigen Flüssigkeiten gebracht wird, so dass die Teilchen aus Superabsorbern aufquellen.

Die Biegsamkeit und Flexibilität der Bahnen wird genutzt, um diese zu dreidimensionalen Fil terkörpern, zu verarbeiten. Derartige Filterkörper werden beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2010/112024 A2 beschrieben. Das Filtermaterial wird ausgehend von einem Bahnmaterial hergestellt. Die Faserbahn wird gekrimmt unter Ausbildung von sich in Längsrichtung des zu reinigenden Luftstroms erstreckenden Kanälen gelegt. Unter trockenen Bedingungen weisen die ausgebildeten Kanäle eine stabile Struktur auf, die jedoch bei höherer Luftfeuchtigkeit kollabieren können.

Neben den natürlich vorkommenden Fasern, die alle biologisch abbaubar sind, sind auch syn thetische Fasern bekannt, die mittels Kompostierverfahren abgebaut werden können. Zu der Gruppe der biologisch abbaubaren Polymere zählen die Polylactide (PLA). Die Polylactide wer den typischerweise in Form von sogenannten PLA-Blends eingesetzt, die mittel Extrusion, Thermoformen, Spritzguss und auch Blasformen verarbeitet werden.

Der vorliegenden Erfindung lag die A ufg a be zugrunde, eine Faserstoffbahn zur Verfügung zu stellen, die aus ökologisch verträglichen Komponenten, vorzugsweise biologisch abbaubare Fasern, hergestellt ist und die auch im nassen Zustand und unter Belastung eine gute Festig keit aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn enthaltend Polylactide-Fasern und ggf. weitere Fasern, worin

(a) eine Faserlage enthaltend Polylactid-Fasern und ggf. weitere Fasern in wirrer Faseran ordnung auf eine Unterlage gelegt wird,

(b) durch Ausüben eines ersten Drucks auf die Faserlage zunächst ein lockeres, vorverdich tetes Vlies, dessen Reißfestigkeit das freihängende Überbrücken einer Spannweite zwi schen 0,1 m und 1 m bis zum Reißen des Vlieses erlaubt,

(c) das vorverdichtete Vlies anschließend durch den Spalt eines Kalanders hindurchgeführt wird, wobei in dem Spalt ein Muster aus punkt- oder linienförmigen Druckbereichen er zeugt wird, wobei die Fasern in den Druckbereichen einem solchen zweiten Druck, wel cher höher als der erste Druck ist, und einer solchen Temperatur ausgesetzt werden, dass eine Fusion der Fasern eintritt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, biologisch abbaubare Faserstoffbahnen, die Polylactid-Fasem und ggf. weitere Fasern enthalten, herzustellen, die eine gute Nassfestigkeit auch im Gemisch mit anderen Fasern, beispielsweise Cellulosefasern, aufweisen. So zeigen Faserstoffbahnen, die neben den Polylactid-Fasern einen überwiegenden Anteil an Cellulosefasern aufweisen, eine deutlich verbesserte Nassfestigkeit gegenüber Faserstoffbahnen, die ausschließlich aus Cellulosefasern bestehen.

Auch lassen sich Faserstoffbahnen, die zu einem überwiegenden Anteil aus Polylactid-Fasern hergestellt wurden, in einem weiteren Herstellungsschritt zu dreidimensionalen Formkörpern verarbeiten, die sich durch Formstabilität auszeichnen.

Die Erfinder gehen davon aus, dass die Fusion der Fasern in den Druckbereichen zum einen durch Verschmelzen der Polylactid-Fasern erfolgt, wobei die Polylactid-Fasern miteinander verschmelzen können und auch eine Verbindung mit den ggf. vorhandenen weiteren Fasern eingehen können. Es ist auch möglich, dass unter den Verfahrensbedingungen, d. h. unter den Temperatur- und Druckbedingungen, untereinander eine Verbindung eingehen können, wobei die Art der sich einstellenden Verbindung den Erfindern nicht bekannt ist, und auch nicht, ob es sich um eine physikalische und/oder chemische Verbindung handelt.

Die Verarbeitung von Polylactid-Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt die Teilschritte eines Ai rlaid-Verfahren, nach welchem im Stand der Technik Cellulosefasern verarbeitet werden. Die Verwendung von Polylactid-Fasern in einem Airlaid-Verfahren ermöglicht die Herstellung biologisch abbaubarer Produkte mit geringem Gewicht pro Volumen und eines breiten Spektrums an Eigenschaften. Bahnen, die zu einem überwiegenden Teil bis zu 100 % aus Polylactid-Fasern hergestellt sind, können formstabile Faserstoffbahnen bilden und dann zu dreidimensionalen Formkörpem mit einem sehr geringen Gewicht und guter biologischer Abbaubarkeit verarbeitet werden.

Zudem sind Faserstoffbahnen, die Cellulosefasern und einen geringeren Anteil an Polylactid-Fasern enthalten, flexibel und biegsam und weisen eine gute Absorptionskapazität gegenüber Flüssigkeiten und Gasen auf.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Materialbahn werden nicht nur durch das Verhältnis von Polylactid-Fasern zu Cellulosefasern bestimmt, sondern auch durch die Menge der verwendeten Fasern insgesamt, d. h. durch die Dicke der gelegten Faserlage, die in Verfahrensschritt a) hergestellt wird. Die erfindungsgemäß verwendeten Polylactid-Fasern sind synthetische Fasern. Polylactide zählen zu den Polyestern, sie zeigen thermoplastische Eigenschaften, d. h. sie schmelzen und können bei Schmelztemperatur Formgebungsverfahren unterworfen werden. Der Schmelzpunkt der Polylactide liegt üblicherweise zwischen 150°C und 160°C.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise Polylactid-Fasern mit einer Faserlänge von 3 bis 10 mm eingesetzt. Die Fasern sollten eine ausreichende Feinheit aufweisen, wobei eine Feinheit zwischen 0,7 und 3,0 dtex und insbesondere zwischen 1 ,0 und 1 ,5 dtex bevorzugt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Polylactid-Fasern in einem Gemisch mit Cellulosefasern eingesetzt. Als Cellulosefasern werden vorzugsweise solche Fasern verwendet, die im Stand der Technik als „fluff pulp“ bekannt sind. Bei fluff pulp handelt es sich um ein standardisiertes Produkt aus Holz, das aus Platten, Flash-Dried-Ballen oder Bahnen, sogenannten „wood pulp card- boards“, geliefertem Cellulosematerial hergestellt wird, indem es vor der Verwendung üblicherweise in Hammermühlen zerkleinert und aufgefasert wird, bis ein watteähnliches Produkt aus Cellulosefasern, nämlich „fluff pulp“, entstanden ist.

In einem ersten Verfahrensschritt a) werden die Fasern, d. h. die Polylactid-Fasern und ggf. weitere Fasern, wie Cellulosefasern, in wirrer Faseranordnung auf eine Unterlage gelegt. Die Fasern werden üblicherweise in einem Luftstrom transportiert und auf einer Unterlage abgelegt. Diese Verfahrensweise wird auch Airlaid-Verfahren genannt.

Wird ein Gemisch aus Cellulosefasern und Polylactid-Fasern verwendet, werden die Cellulosefasern, wie oben beschrieben, vorzugsweise in einer Hammermühle aufgefasert und in einem Luftstrom in einen Mischer transportiert. In einem separaten Luftstrom werden die Polylactid-Fasern dem Mischer zugeführt. Durch Vermischen der beiden Luftströme erfolgt auch ein Vermischen der einzelnen Fasern. Es wird eine wirre Faseranordnung erhalten. Die gelegte Faserlage hat üblicherweise eine Schichthöhe von etwa 5 bis 15 mm.

Durch die Menge der auf der Unterlage abgelegten Fasern wird die Schichthöhe der gelegten Faserlage und schließlich auch das Flächengewicht der fertigen Faserstoffbahn bestimmt.

In einem weiteren Verfahrensschritt b) wird die in Verfahrensschritt a) erhaltene, gelegte Faserlage weiterverarbeitet, indem unter Ausübung eines ersten Drucks auf die Faserlage ein lockeres, vorverdichtetes Vlies gebildet wird, dessen Reißfestigkeit das freihängende Überbrücken einer Spannweite zwischen 0,1 m und 1 m bis zum Reißen des Vlieses erlaubt. Im Verfahrensschritt b) wird die gelegte Faserlage vorzugsweise auf einem Förderband oder einem beweglichen Sieb durch eine erste Vorverdichtungsstation geführt, die z. B. ein Kalanderrollen-Paar mit einem ersten Druck sein kann, so dass ein lockeres Vlies mit geringer Dichte und Reißfestigkeit entsteht. Die Reißfestigkeit sollte so bemessen sein, dass das Vlies in diesem Verarbeitungszustand über eine Länge von etwa 0,1 bis 1 m frei durchhängen könnte, ohne dabei zu zerreißen. Dadurch sollte das Vlies auch einem Luftdruck widerstehen können, wie er bei einem Herstellungsverfahren auftreten kann.

Im Verfahrensschritt c) wird das im Verfahrensschritt b) erhaltene Vlies durch den Spalt eines Kalanderrollen-Paares hindurchgeführt, wobei in dem Spalt ein Muster von punkt- oder linienförmigen Druckbereichen gegen die Materialbahn arbeitet. Vor allem in den Druckbereichen werden die Fasern einem solchen zweiten Druck ausgesetzt, dass eine Fusion der Fasern eintritt. Der Druck in den diskreten Druckbereichen beträgt üblicherweise mindestens 100 MPa und liegt vorzugsweise zwischen 150 und 600 MPa. Der hohe Druck in den diskreten Druckbereichen wird erreicht, indem Kalanderwalzen mit Noppen, verschränkt zueinander laufenden Linienmustern oder anderen überstehenden punkt- oder linienartigen Druckflächen verwendet werden. Die Rasterdichte dieser Druckbereiche liegt vorzugsweise zwischen 1 und 16 Rasterpunkten pro cm ² . Eine detaillierte Beschreibung dieses Verfahrensschritts kann der WO 99/25281 entnommen werden, auf die hier konkret Bezug genommen wird.

Nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren wird eine Faserstoffbahn mit vorzugsweise einem Flächengewicht zwischen 50 g/m ² und 1500 g/m ² erhalten.

Die regellos liegenden Fasern werden unter sehr hohem lokalem Druck in den z. B. punkt- oder linienförmigen Druckbereichen aufeinandergedrückt. In den Druckbereichen werden die Temperaturen und der Druck derart eingestellt, dass die Polylactid-Fasern der Faserbahn aufschmelzen und sich in diesen Druckpunkten miteinander unlösbar verbinden. Die Temperatur der Druckbereiche beträgt vorzugsweise zwischen 100°C und 200°C. Diese innige Verbindung kann auch als stoffschlüssige Verbindung ähnlich einer Schweißverbindung bezeichnet werden.

Soweit die ggf. vorhandenen Cellulosefasern nicht über angeschmolzene Polylactid-Fasern miteinander verbunden sind, wird davon ausgegangen, dass diese thermomechanisch miteinander verbunden sind, wobei die Natur dieser Verbindung nicht bekannt ist.

Sofern ein Gemisch aus Polylactid-Fasern mit anderen Fasern eingesetzt wird, beispielsweise Cellulosefasern, die bei den Verfahrenstemperaturen und -drücken nicht aufschmelzen, werden diese anderer Fasern von aufgeschmolzenem Polylactid umschlossen und es bildet sich eine innige Ver bindung zwischen den einzelnen Fasern. In diesen Bereichen lassen sich die einzelnen Fasern nicht mehr voneinander lösen, diese Bereiche können nur durch Schneiden oder Reißen zerteilt werden. Die Verbindung der Fasern bewirkt eine erhöhte Festigkeit in den Druckbereichen mit der Folge, dass nicht nur die Reißfestigkeit allgemein, sondern insbesondere die Stabilität gegenüber Luft feuchtigkeit und die Nassfestigkeit der erhaltenen Faserstoffbahnen, verglichen mit Faserstoffbah nen, die nur Cellulose enthalten, verbessert wird.

In einer möglichen Ausführungsform weist diese Faserstoffbahn auf wenigstens einer ihrer Oberflächen eine Bahn aus textilem, vliesartigem, papier- oder folienartigem Material auf, mit der die Bahn verklebt und/oder verschweißt und/oder mechanisch verbunden ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei der Herstellung der erfindungsge mäßen Faserstoffbahn in Verfahrensschritt a) die gelegte Faserlage auf eine Bahn aufge bracht. Wenn die Faserstoffbahn auf beiden Oberflächen eine Bahn aus textilem, vliesartigem, papier- oder folienartigem Material aufweisen soll, so kann in einer möglichen Ausführungsform nach dem Verfahrensschritt a) die zweite Bahn aufgebracht werden. Die drei Lagen aus Fa sermaterial als Kern und Bahnenmaterial jeweils auf der unteren oder oberen Oberfläche kön nen im Verfahrensschritt b) gemeinsam vorverdichtet und anschließend gemeinsam im Ver fahrensschritt c) weiterverarbeitet werden.

In einer möglichen Ausführungsform kann die Festigkeit der erfindungsgemäßen Faserbahn weiter erhöht werden, indem die Bahn in einem nachgeschalteten Verfahrensschritt d) thermischer Ener gie ausgesetzt wird. In dem thermischen Nachbehandlungsschritt werden selbst jene Polylactid- Fasem, die sich außerhalb der Druckbereiche befinden, angeschmolzen oder aufgeschmolzen und verbinden sich zumindest teilweise miteinander und/oder mit den ggf. vorhandenen weiteren Fa sern. Die Nachbehandlung mit thermische Energie kann beispielsweise mit Heißgas, mittels heißer Kalanderwalzen, zwischen welche die Faserstoffbahn eingeführt wird, oder unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen erfolgen.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die thermische Nachbehandlung mit elektromag netischen Wellen mit einer Wellenlänge von 30 cm bis 1 mm. Elektromagnetische Wellen mit der genannten Wellenlänge von 30 cm bis 1 mm sind sogenannte Mikrowellen. Polylactide sind aktiv gegenüber Mikrowellen, d. h. die Fasern werden, in Abhängigkeit von der zugeführten Energie, angeschmolzen oder aufgeschmolzen, so dass eine Verschmelzung von weiteren Fa sern innerhalb der Faserstoffbahn erfolgt und die Festigkeit der Faserstoffbahn weiter erhöht werden kann. Bei der Behandlung mit Mikrowellen werden auch Fasern an- bzw. aufgeschmol zen, die außerhalb der Druckbereiche des Verfahrensschritts c) liegen. Das Bestrahlen der Faserstoffbahn mit Mikrowellen kann beispielsweise erfolgen, indem die aus Verfahrensschritt c) erhaltene Faserstoffbahn in einem Verfahrensschritt d) direkt mit Mikrowellen bestrahlt wird. Diese Behandlung der Faserstoffbahn oder daraus hergestellter Zuschnitte und Produkte kann in an sich bekannter Weise mittels üblicher Mikrowellengeräte erfolgen.

Zur Durchführung des Verfahrensschritt d) kann die Faserstoffbahn oder ein Zuschnitt davon zunächst in die Form des gewünschten Endproduktes verarbeitet, und erst dann mit den Mik rowellen bestrahlt werden. Zumindest ein Teil der Polylactid-Fasern schmilzt und behält nach dem Abkühlen formstabil die gewünschte Form bei, so dass auch das so hergestellte Endpro dukt formstabil ist, z. B. eine Schale.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Faserstoffbahn, die nach dem voranstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist und die sich dadurch auszeichnet, dass sie ein Gemisch aus Polylactid-Fasern und Zellstofffasern enthält. Es können Faserstoffbahnen mit einem Anteil an Polylactid-Fasern bis zu 100% hergestellt werden, deren Eigenschaften sich in Abhängigkeit von den Anteilen der Polylactid-Fasern und weiterer Fasern, wie Zellstoff fasern, eingestellt können. Faserstoffbahnen, die zu einem überwiegenden Teil aus Cellulose fasern bestehen, zeigen hohe Absorptionsfähigkeit, und Faserstoffbahnen mit einem höheren oder hohen Anteil an Polylactid-Fasern oder auch 100% Polylactid-Fasern können mittels üb licher Formgebungsverfahren in eine z. B. dreidimensionale Form überführt werden, die sie beibehalten.

Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Faserstoffbahn, die 5 Gew.- % bis 100 Gew.-% Polylactid-Fasern und 0 Gew.-% bis 95 Gew.-% Zellstofffasern enthält, und dass die Polylactidfasern und Zellstofffasern in einem Prägemuster aus punkt- oder linienför migen Prägebereichen fusioniert sind. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Fa serstoffbahn 10 Gew.-% bis 100 Gew.-% Polylactid-Fasern und 0 Gew.-% bis 90 Gew.-% Zell stofffasern

Eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Faserstoffbahn mit 5 Gew.-% bis 30 Gew.-% Polylactid-Fasern und 70 Gew.-% bis 95 Gew.-% Zellstofffasern, ins besondere 8 Gew.-% bis 20 Gew.-% Polylactid-Fasern und 80 Gew.-% bis 92 Gew.-% Zell stofffasern, und ggf. weiteren Fasern wobei die Polylactid-Fasern und Zellstofffasern in einem Prägemuster aus punkt- oder linienförmigen Prägebereichen fusioniert sind. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß eine Faserstoffbahn, die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhältlich ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Faserstoffbahn 17 Gew.-% bis 40 Gew.-% Polylactid-Fasern und 60 Gew.-% bis 83 Gew.- % Zellstofffasern enthält und die Polylactid-Fasern und Zellstofffasern in einem Prägemuster aus punkt- oder linienförmigen Prägebereichen Prägebereichen fusioniert sind. In dieser Aus gestaltung zeigen die Faserstoffbahnen eine gute Nassfestigkeit auf.

Erfindungsgemäße Faserstoffbahnen mit einem überwiegenden Anteil an Cellulosefasern zeichnen sich durch eine hohe Absorptionsfähigkeit auf verbunden mit einer Nassfestigkeit, d. h. einer hohen Festigkeit im nassen Zustand. Die erfindungsgemäße Faserstoffbahn eignet sich insbesondere als Absorptionsmaterial in Hygieneprodukten, Lebensmittelverpackungen, als Filtermaterial zur Filterung von Flüssigkeiten und Gasen oder als Verpackungsmaterial von empfindlichen Gegenständen.

Bereits bei niedrigen Anteilen an Polylactid-Fasern ist es möglich, der Faserstoffbahn eine hö here Festigkeit zu verleihen im Vergleich zu Faserstoffbahnen, die nur aus Cellulosefasern bestehen. Beretis bei Anteilen an Polylactidfasern von 10 Gew.-% und darüber ist möglich die erfindungsgemäßen Faserstoffbahnen mittels aus dem Stand der Technik bekannter Formge bungsverfahren in eine dreidimensionale Form zu überführen.

Als Formgebungsverfahren ist insbesondere das Tiefziehverfahren geeignet. Dazu werden ein zelne Zuschnitte der Faserstoffbahn z. B. mittels Unterdrück einem Tiefziehen unterworfen und ggf., wie es voranstehend beschrieben wurde, anschließend einer thermischen Nachbehand lung unterworfen, um die erhaltene Form zu stabilisieren.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern, in welchem die erfindungsgemäße Faserstoffbahnmittels aus dem Stand der Technik bekannter Formgebungsverfahren zu Formkörpern, wie Schalen, Roh ren, Filterkörpern usw., verarbeitet wird.

In einer möglichen Ausführungsform wird die Faserstoffbahn auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes bzw. Erweichungspunktes der Polylactid-Fasern erwärmt und in einem form gebenden Schritt unter Bildung einer Einsenkung zu einem Formkörper geformt. Das Beson- dere hierbei ist, dass die Faserstoffbahn zur Stabilisierung der Form erst über den Schmelz punkt der Polylactid-Faser hinweg mittels beheiztem Formkörper oder Mikrowelle erwärmt wird. Dabei wird ein Verflüssigen und somit ein Umschließen der Zellstofffaser mit Polylactid erreicht. Der Form körper wird abschließend unter den Schmelzpunkt des Polylactids abgekühlt.

Die erfindungsgemäßen Faserstoffbahnen und daraus hergestellte Formkörper zeichnen sich durch eine geringe Dichte und durch eine gute biologische Abbaubarkeit aus. Wird der Form körper aus der erfindungsgemäßen Faserstoffbahn beispielsweise als schalenförmige Lebens mittelverpackung verwendet, so kann diese Verpackung wie auch die Lebensmittelreste kom postiert werden.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Filtermaterial, das aus einer Faserstoffbahn, die mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, erhalten werden kann. In einer möglichen Ausführungsform erfolgt der Filtervorgang, indem das zu filt rierende Material, Luft, Gas oder Flüssigkeit, durch die Faserstoffbahn hindurch geleitet wird und der Filtriervorgang über die Faserstruktur erfolgt.

Vorzugsweise wird eine Faserstoffbahn, die zum Reinigen von Luft und Gasen eingesetzt wer den soll, unter Ausbildung von sich in Längsrichtung des zu reinigenden Gas- oder Luftstroms erstreckenden Kanälen gelegt. Die Reinigung der Luft bzw. der Gase erfolgt entlang dieser Kanäle. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Faserstoffbahn und optional vorhan dene weitere Schichten zunächst gekrimmt und anschließend unter Ausbildung von sich in Längsrichtung des zu reinigenden Luftstroms erstreckenden Kanälen gelegt. Der so herge stellte Körper ist vorzugsweise ein stabförmiger Körper.

Eine weitere Verfestigung des Filtermaterials kann in einem Nachbehandlungsschritt erzielt werden, indem das ggf. gekrimmte und bereits gelegte Material einer Behandlung mit Mikro wellen unterworfen wird. Bei der Mikrowellenbehandlung sollte darauf Acht gegeben werden, dass diese nicht zu lange dauert, da verhindert werden muss, dass sämtliche in der Faserstoff bahn enthaltenen Polylactid-Fasern angeschmolzen werden und der lockere Verbund zerstört wird. Es wird vermutet, dass diese Verfestigung des Filtermaterials dadurch erreicht wird, dass die Polylactid-Fasern, die außerhalb der Prägepunkte liegen, ebenfalls zu einem gewissen An teil verschmolzen werden.

In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein rohrförmiger Körper für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten hergestellt. Dazu wird aus einem oder aus mehreren Zuschnitten aus der erfindungsgemäß hergestellten Faserstoffbahn zunächst ein länglicher, vorzugsweise stabförmiger Körper geformt. Dieser kann von rundem, rechteckigem oder einem anderen Querschnitt sein. Dieser Körper wird dann, wie es ähnlich aus der Produk tion nahtloser Stahlrohre bekannt ist, in seiner Längsrichtung über einen stabilen Dorn geführt, wodurch sich der Körper verformt und im Inneren des Körpers ein Längskanal entsteht. Nach dem im Prinzip selben Verformungsverfahren lassen sich auch z. B. Längsnuten in den stab förmigen Körper einbringen.

Anschließend kann der rohrförmige Körper, zur dauerhaften Sicherung seiner Gestalt, erwärmt werden, ggf. auch verpresst und/der mit elektromagnetischen Wellen bestrahlt werden, z. B. mittels einer der oben bereits beschriebenen Prozessalternativen. Nach dem Abkühlen kann das erhaltene Rohr, sofern es von großer Länge ist oder sogar endlos produziert wurde, noch auf die für den jeweiligen Verwendungszweck gewünschte Länge abgelängt werden.

Die Erfindung ist in den beigefügten Figuren genauer dargestellt und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 : in vergrößerter Darstellung eine Faserbahn im Querschnitt den Druckbereich zweier Kalander-Walzen mit pyramidenförmigen Noppen;

Fig. 2: einen Schnitt durch das Fasermaterial in gekrimptem Zustand;

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines rohrförmig gestalteten Körpers, hergestellt aus dem Fasermaterial gemäß Fig. 1, unter teilweiser Weglassung einer Mantelschicht;

Fig. 4: einen Querschnitt in der Ebene A/A in Fig. 3;

Fig. 5: eine schematische Übersichtsdarstellung des Verfahrens;

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Schritt bei der Bildung einer erfindungsgemäßen Faserbahn 1 , die Polylactid-Fasern 3 und Cellulosefasern 4 enthält, dargestellt. Fig. 1 zeigt auf der rechten Seite ein lockeres, nur vorverdichtetes Vlies 2, das sowohl Fasern 3 aus Polylactid (Polylactid- Fasern) als auch Cellulosefasern 4 enthält. Die dargestellten Fasern 3 und 4 sind nur beispiel haft dargestellt und geben nicht die tatsächlich vorhandene Menge, Dicke und Länge der Fa sern wieder. Auf der Oberseite und / oder auf der Unterseite der Faserbahn 1 kann zusätzlich ein dünnes Bahnenmaterial 5.1, 5.2 aufgebracht werden, beispielsweise Bahnen aus textilem, vliesartigem oder folienartigem Material.

Das vorverdichtete Vlies wird durch den Spalt eines in Figur 1 nur jeweils segmentweise dar gestellten Kalanderrollen-Paares 6.1 , 6.2 hindurchgeführt. Die Oberflächen der Kalanderrollen weisen Vorsprünge 7.1 und 7.2 auf, so dass in den Bereichen, in denen diese Vorsprünge 7.1 und 7.2 aufeinandertreffen, sich diskrete, z. B. punktförmige Druckbereiche bilden, in denen auf das Vlies ein Druck von erheblicher Größe aufgebracht wird. In diesen Bereichen werden die Fasern verpresst, es entstehen diskrete Prägebereiche 8. Der Druck in diesen Prägeberei chen sollte mindestens 100 MPa betragen, in der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Druck etwa 520 MPa. Zur Erzeugung eines solchen Drucks können die Walzen bzw. die Vor sprünge an den Walzen entsprechend ausgestaltet sein. Beispielsweise können Walzen mit Noppen, verschränkt zueinander laufende Linienmustern oder anderen überstehenden punkt- oder linienartigen Druckflächen 7.1 , 7.2 verwendet werden. Die Rasterdichte dieser punktför migen Druckbereiche liegt vorzugsweise zwischen 1 und 16 Rasterpunkten pro cm ² .

Die Walzen des Kalanderrollenpaars 6.1, 6.2 werden erhitzt, z. b. mittels elektrischer Heizele mente, so dass zumindest in den Druckbereichen 7.1 , 7.2 zusätzlich zu dem Druck eine solche Temperatur herrscht, dass die Polylactid-Fasern angeschmolzen oder vollständig geschmol zen werden, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Polylactid-Fa sern und ggf. auch unter Einbeziehung der Cellulosefasern erfolgt.

Durch das Anschmelzen bzw. Erschmelzen der Polylactid-Fasern können die Cellulosefasern auch vollständig von Polylactid-Schmelze umschlossen werden. In diesen Bereichen, auch Prägebereiche genannt, tritt eine Fusion der Fasern ein, so dass diese Fasern nicht mehr ohne Weiteres voneinander getrennt werden können, insbesondere nicht ohne den Prägebereich 8 zu zerstören.

Nach Austritt aus dem Kalander 6.1 , 6.2 wird eine Faserstoffbahn 1 erhalten, in der in den Bereichen 9 die Fasern einen lockeren Verbund bilden. Die erhöhte Stabilität und Festigkeit der Faserbahn 1 ist auf die stoffschlüssige Verbindung der Polylactid-Fasern in den Prägebe reichen 8 zurückzuführen.

In einem weiteren Schritt wird die Faserstoffbahn 1 zum Beispiel zu einem Filtermaterial zum Reinigen von Luft und Gasen weiterverarbeitet. Dazu wird die Faserstoffbahn vorzugsweise, wie in Fig. 2 dargestellt, zunächst gekrimpt. Die einzelnen Schichten sind hier nicht dargestellt. In der hier dargestellten Ausgestaltung ist das Material der Faserbahn in unregelmäßige Falten gelegt. Es wird ein Filtermaterial erhalten, dass zusätzlich zu den bereits vorhandenen Präge bereichen 8 eine gekrimpte Oberflächenstruktur mit abwechselnd Erhebungen 11 und Vertie fungen 12 aufweist. Dadurch wird eine für den Filterprozess vorteilhafte Vergrößerung der Oberfläche erreicht.

Fig. 3 zeigt einen stabförmigen Filter 17, der aus dem in Fig. 1 dargestellten, als Flächengebilde vorliegenden Faserbahnmaterial 1 und einer umhüllenden Mantelschicht 18, die in Fig. 3 teil weise weggelassen wurde, gebildet ist. Das Bahnmaterial 1 ist in der hier dargestellten Aus führungsform wechselseitig gelegt oder gefaltet, wobei sich in Längsrichtung des Filters erstre ckende Kanäle 19 bilden. Das wechselseitige Legen kann gleichmäßig oder unregelmäßig sein. Durch die Kanäle 19 und durch die Faserschicht 1 des Filtermaterials kann das zu reini gende Gas hindurchtreten. Das zu reinigende Gas strömt also vorzugsweise entlang der ge falteten Schichten, also entlang den Oberflächen des Faserstoffmaterials, und nicht quer zu diesen und wenn überhaupt, nur in geringem Umfang durch die Schichten 1 hindurch. Die Druckverluste sind daher nur gering.

Die Festigkeit der Prägebereiche 8 und deren Stabilität gegenüber Feuchtigkeit bewirkt, dass die Kanäle 19 auch bei höherer Luftfeuchtigkeit und bei höherem Feuchtigkeitsgehalt der zu filternden bzw. reinigenden Gase nicht kollabieren, sondern sie ihre Form behalten.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist der Filter von einer Mantelschicht 18 umgeben. Im Falle eines Einsatzes des Filters 17 als Zigarettenfilter kann die Mantelschicht 18 ein einfa ches Umwickelpapier sein, dass sowohl einstückig den Tabakdrang der Zigarette (hier nicht dargestellt) als auch den Zigarettenfilter umgeben kann. Es ist auch möglich, dass die Mantel schicht 18 nur den Filter 17 umgibt.

Die Oberfläche der Faserbahn 1 bildet die innere Oberfläche der Kanäle 19. Durch die Präge bereiche 8 und durch das Krimpen des Materials bildet sich eine unebene Oberflächenstruktur der Kanalwände aus, die sich positiv auf die Filterwirkung des Filters auswirkt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Filter entlang der Linie A-A der Fig. 3. Das Filtermaterial 1 ist, wie hier dargestellt, wechselseitig gelegt, so dass sich in Längsrichtung des stabförmigen Filters die Kanäle 19 ausbilden. Das wechselseitig gelegte Filtermaterial kann innerhalb des Filters 17 symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet sein. In der hier darge stellten Ausführungsform bilden die wechselseitig gelegten Filtermaterialien einzelne Kreisseg mente. Die Anordnung der Lagen aus Filtermaterial kann auch unregelmäßig sein.

Das Filtermaterial lässt sich auch in Anlagen zum Reinigen von Luft und Gasen einsetzen. Das Legen des Bahnmaterials 1 kann, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, in Form eines Zylinders erfolgen, die Form des in den Anlagen eingesetzten Filters kann im Übrigen beliebig sein, beispielsweise in Kastenform oder anderen denkbaren Formen.

In einem weiteren Verfahrensschritt kann die Festigkeit der Faserstoffbahn 1 erhöht werden, indem die Faserstoffbahn 1 einer thermischen Behandlung unterworfen wird. Die Erfinder neh men an, dass auch die Polylactid-Fasern, die sich in den unverpressten Bereichen 9 (Fig. 1) befinden, schmelzen bzw. angeschmolzen werden und sich untereinander verbinden oder eine Verbindung mit den ggf. vorhandenen weiteren Fasern, wie Cellulosefasern, eingehen. Die thermische Behandlung kann mit dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, wie mittels Heißgas oder Mikrowellen oder auch indem die Faserstoffbahn durch Heißkalanderwalzen ge führt wird.

In einem weiteren Verarbeitungsschritt kann ein dreidimensionaler Formkörper aus dem Mate rial der voranstehend beschriebenen Faserstoffbahn 1 hergestellt werden. Dazu wird die Fa serstoffbahn 1 nach dem Durchlaufen des Verfahrensschritts c), wenn diese also den Spalt des Kalanderrollen-Paares 6.1 , 6.2 verlässt, einem Formgebungsverfahren unterzogen, beispiels weise einem Tiefziehverfahren. Dazu wird die Faserstoffbahn oder ein daraus gewonnener Zuschnitt mittels Unterdrück oder anderen Verfahren in die gewünschte Form überführt und anschließend einer thermischen Nachbehandlung unterzogen, wie sie bereits voranstehend beschrieben wurde. Während der thermischen Nachbehandlung werden die Polylactid-Fasern soweit angeschmolzen bzw. geschmolzen, dass sich die Faserstoffbahn 1 an die Form an passt. Nach dem Abkühlen bleibt die so gebildete Form formstabil, und ein dauerhafter dreidi mensionaler Körper wird erhalten. Die einzelnen so hergestellten Formen werden bereits wäh rend des Formgebungsprozesses oder während oder nach der thermischen Nachbehandlung voneinander getrennt und ihrer weiteren Verwendung zugeführt.

In Fig. 5 ist das Verfahrensschema zur Herstellung der Faserstoffbahn 1 und deren Weiterver arbeitung dargestellt. Über eine Zufuhr 23 gelangen Fasern aus Polylactid 3, und über eine getrennte Zufuhr 24 gelangen weitere Fasern, wie z. B. Cellulosefasern 4, in einen Mischraum 20, in dem die un terschiedlichen Fasern gemischt werden, bevor sie als Mischung in einem Luftstrom auf eine Unterlage, hier ein umlaufendes Transportband 21 , gelangen und dabei eine Faserschicht auf dem Transportband 21 bilden. Das Transportband 21 kann zum Beispiel ein luftdurchlässiges Siebband sein. Die so platzierte Faserschicht wird dann mit dem umlaufenden Band 21 durch einen leicht verdichtenden Kalander 22 oder Verdichtungsspalt geführt. Dabei wird ein erster Druck auf die Faserlage ausgeübt, so dass ein verdichtetes Vlies 2 entsteht.

Das so vorverdichtete Vlies 2 wird anschließend durch den Spalt des Kalanderrollenpaars 6.1, 6.2 gemäß Figur 1 hindurchgeführt. Dieses Kalanderrollenpaar 6.1 , 6.2 weist das Muster von Vorsprüngen 7.1 , 7.2 auf. Diese Vorsprünge stellen die Druckbereiche dar, die einen höheren Druck erzeugen als in dem Kalander, und ergeben ein Muster von punkt- oder linienförmigen Druckbereichen. Der zweite, höhere Druck in Kombination mit der Wärmebeaufschlagung des Vlieses bewirkt, dass eine Fusion der Fasern eintritt.

Nach Austritt aus dem Kalanderrollenpaar 6.1, 6.2 wird die so erhaltene Faserstoffbahn 1 der weiteren Verarbeitung zugeführt. In der hier dargestellten Ausführungsform wird die Faserstoff bahn 1 zunächst einer weiteren, eigenständigen thermischen Behandlung 25 zugeführt und hierzu beispielsweise elektromagnetischen Strahlen, beispielsweise einer Behandlung mit Mik rowellen, unterzogen.

Das so thermisch nachbehandelte Zwischenprodukt kann in entsprechende Zuschnitte weiter verarbeitet und/oder in einem sich anschließenden Formgebungsprozess 30 zu einem dreidi mensionalen Produkt verarbeitet werden. Zum Beispiel können die Zuschnitte in dem Formge bungsprozess 30 durch Tiefziehen zu einem räumlich gestalten Endprodukt weiterverarbeitet werden, z. B. zu einer Schale oder einem stabförmigen Körper. An den Formgebungsprozess 30 kann sich eine weitere thermische Behandlung 32 anschließen, durch die eine dauerhafte Verfestigung des Produkts erreicht wird. Bezugszeichenliste

1 Faserstoffbahn

2 Vlies aus Verfahrensschritt b)

3 Fasern aus Polylactid

4 Cellulosefasern

5.1. 5.2 Bahnenmaterial

6.1. 6.2 Kalanderrollenpaar

7.1. 7.2 Vorsprünge

8 Prägebereiche

9 unverpresste Bereiche

10 Form

11 Erhebungen

12 Vertiefungen

17 Filter

18 Mantelschicht

19 Kanäle

20 Mischraum

21 Transportband

22 Kalander

23 Zufuhr

24 Zufuhr

25 thermische Behandlung

30 Formgebungsprozess

32 thermische Behandlung