DE69128429T2

DE69128429T2 - Textilverbundstoff mit durch verwirbelte geschmolzene, geblasene fasern fixierte endlosfäden und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE69128429T2
Application number: DE69128429T
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Nils Appleton Wis. Sabee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: DE69128429D1; CA2106460C; CA2106460A1; EP0582568A1; WO1992016364A1; EP0582568B1; US5200246A; EP0582568A4

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft kostengünstige Einwegverbundstoffe, einschließlich elastizierte Stoffe, und eine Methode zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung mindestens eine nicht zufallsmäßig gelegte, kontinuierliche Filamentbahn, die mit einer oder mehreren schmelzgeblasenen Bahnen verbunden ist, wobei die schmelzgeblasenen Fasern einer ersten schmelzgeblasenen Bahn mit den Filamenten der nicht zufallsmäßig gelegten, kontinuierlichen Filamentbahn oder mit den Fasern einer gleichzeitig abgelegten zweiten Bahn, die der nicht zufallsmäßig gelegten Bahn gegenüberliegt, vermischt werden.
Im Bereich Einwegartikel und Wegwerfwindeln bestanden Interesse und großer Bedarf an kostengünstigen Einwegverbundstoffen, einschließlich elastizierten Stoffen. Der Stoff sollte:
1. elastisch sein, um fest, aber dennoch bequem zu sitzen;
2. wasserabweisend sein, um Flüssigkeiten zu halten, und dennoch atmungsaktiv sein, um den Austausch von Dämpfen durch das Material zu gewährleisten;
3. von hoher Bauschigkeit sein, dennoch weich und drapierbar sein und über einen guten Griff und hohe Weichheit verfügen; und
4. undurchsichtig sein für den Gebrauch als Wegwerfartikel.
Zusätzlich besteht großer Bedarf an einem billigen Stoff von hoher Stärke, der schnelles Durchdringen von Körperflüssigkeiten ermöglicht, und der durch den Einsatz von billigen Maschinen und einem sparsamen Arbeitsvorgang hergestellt werden kann.
Die Herstellung der verschiedenen vorgefertigten, faserigen Bahnen, auf die hier Bezug genommen wird, erfolgt mit Hilfe von Schmelzblastechniken zur Bildung von Fasern. Diese Schmelzblastechniken zur Bildung von Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen, Elastomerfasern und nicht elastischen, aber verlängerbaren Fasern können durch bekannte Techniken durchgeführt werden, wie sie in einem Artikel von Van A. Wente mit dem Titel "Superfine Thermoplastic Fibers", der in "Industrial and Engineering Chemistry", Vol 48, Nr. 8, S. 1342 bis 1346, erschienen ist, beschrieben werden.
Eine weitere Publikation, die sich mit dem Schmelzblasen beschäftigt, ist der Naval Research Laboratory Report 111437 vom 15. April 1954. Gemäß dieser Publikation besteht der Schmelzblasvorgang im Erhitzen eines faserbildenden Harzes, bis der Schmelzzustand erreicht ist, und dem Strangpressen durch eine Vielzahl von feinen Öffnungen in einen erhitzten Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit, der das stranggepreßte Material verdünnt, um die schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Dieses Verfahren ist weiter beschrieben im US-Patent Nr. 3.849.241 an Butin et al.
Diese Erfindung betrifft Verfahren zur Lösung einiger dieser Anforderungen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die bekannten faserigen Verbund-Vliesstoffe, die bisher gebildet wurden, verfügen nicht über stabilisierte, nicht zufallsmäßig gelegte, kontinuierliche Filamente, vermischt mit schmelzgeblasenen Fasern zwischen und um die kontinuierlichen Filamente, um die schmelzgeblasenen Fasern und die kontinuierlichen Filamente zu verbinden und dadurch die kontinuierlichen Filamente zu fixieren und einen einheitlichen, durch Fasern verbundenen, geschichteten Stoff zu bilden, bei dem die Schichten nicht getrennt werden können, ohne daß sie dadurch zerstört werden. US-A-4.910.064 offenbart zwar die Verwendung stabilisierter, kontinuierlicher Filamentbahnen, aber die Ablage von schmelzgeblasenen Fasern auf der Bahn erfolgt nicht so, daß sie zur vollständigen Fixierung der kontinuierlichen Fasern führt und einen gleichwertig flexiblen Stoff liefert.
Weiter betrifft diese Erfindung billige Stoffe aus höchst einheitlichen Bahnen, die kostengünstig hergestellt und darauf abgestimmt werden können, daß sie eine Vielzahl verschiedener Kombinationen von Merkmalen und Eigenschaften für verschiedene Verwendungszwecke bieten. Es handelt sich um einen Stoff, bei dem die Stärke in jede Richtung vorherbestimmt werden kann und die Dehnbarkeit in jede Richtung auf vorherbestimmte Weise verändert werden kann. Es ist außerdem ein Stoff, der kontinuierliche Filamente von elastomer bis nicht elastisch, aber zuinindest bis auf ein Mindestmaß verlängerbar, für Stärke und Dehnbarkeit mit dem vorherbestimmten, gründlichen Vermischen von faserigen, schmelzgeblasenen Bahnen verbindet, damit die kontinuierlichen Filamente in der Formation der einheitlichen, faserigen und kontinuierlichen Filamentmatrix ineinandergreifen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Strangpressen zur Verfügung gestellt werden, die über mehrere Schmelzblasdüsen verfügen; daß ein Paar temperaturgeregelter Ablagewalzen zur Verfügung gestellt wird; daß gleichzeitig mindestens zwei gegenüberliegende, schmelzgeblasene Faserströme auf die kontinuierlichen Filamente abgelegt werden, bevor die kontinuierlichen Filamente in die temperaturgeregelten Ablagewalzen geführt werden, wo sie miteinander und mit den kontinuierlichen Filamenten vermischt werden; daß die Gruppe unter Zug in den Einlaufbereich des Paares temperaturgeregelter Ablagewalzen geführt wird, wodurch der Verbundstoff gebildet wird, so daß mindestens einige der Überlappungen der kontinuierlichen Fasern frei sind, übereinander zu rutschen und zu gleiten; daß der Verbund-Vliesstoff zwischen ein Paar Zugwalzen geführt wird, welche eine höhere Oberflächengeschwindigkeit aufweisen als die Ablagewalzen, oder durch inkrementelle Dehnwalzen, wodurch die kontinuierlichen Filamente gedehnt werden und der Stoff verlängert wird; daß der verlängerte Verbundstoff entspannt wird, damit sich dadurch der faserige Vliesstoff kräuselt.
Die Erfindung ist weiter gekennzeichnet durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Vliesstoffes, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt: das Zurverfügungstellen von mindestens zwei elastomeren Filamentvorhängen, umfassend eine Vielzahl an polymeren kontinuierlichen Filamenten, welche in einer vorherbestimmten, nicht zufälligen Richtung abgelegt werden; das Ablegen von mindestens einer Ablage schmelzgeblasener, dehnbarer Fasern auf beiden Seiten von mindestens einem der Vorhänge und zwischen den polymeren Filamentvorhängen zur gleichzeitigen Ablage darauf; die Zufuhr der Vorhänge und der Ablage in einen Einlaufbereich zwischen zwei temperaturgeregelte Ablagewalzen, wodurch der Verbund- Vliesstoff gebildet wird; das Dehnen des verfestigten Verbund-Vliesstoffes zwischen den Ablagewalzen und einem Paar Zugwalzen mit einer höheren Oberflächengeschwindigkeit, wodurch die kontinuierlichen Elastomerfilamente gedehnt und die schmelzgeblasenen, verlängerbaren Fasern verlängert werden; das Entspannen des verlängerten Verbund- Vliesstoffes, um dadurch den kräuselbaren, faserigen Vliesstoff zu kräuseln.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden in der Folge deutlich werden.

Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gebauten Gerätes, in der der Bildungsabschnitt einer schnell arbeitenden, kostengünstigen Maschine zur Bildung von elastizierten Stoffen gezeigt wird.
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, das gegenüber dem in Figur 1 gezeigten leicht abgewandelt ist, und zeigt zwei gegenüberliegende Schmelzblasdüsen, die gleichzeitig zwei gegenüberliegende Gas-Faserströme auf eine stabilisierte, gekreuzt gelegte, kontinuierliche Filamentbahn ablegen.
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Abwandlung des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispieles und zeigt eine Maschine zur Bildung von elastizierten Stoffen.
Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Abwandlung des in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispieles und zeigt eine Maschine zur Herstellung von atmungsaktiven, saugfähigen Stoffen.
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung und zeigt eine Maschine zur Herstellung eines faserigen Stoffes mit hohem Volumen und reibfesten Oberflächen.
Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung und zeigt eine Maschine zur Herstellung von in hohem Maß verschlungenen Fasern und Stoffen von hoher Bauschigkeit aus kontinuierlichen Filamenten.
Figur 7 ist eine Endansicht eines Gerätes, das eine leichte Abwandlung des in Figur 6 gezeigten darstellt, und zeigt zusätzliche Stammwalzen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Gemäß der vorliegenden Erfindung können kostengünstige Einwegstoffe, einschließlich elastizierte Stoffe von hochwertiger Faserlage, Stärke und Widerstandsfähigkeit, durch Verwendung einer stabilisierten, kontinuierlichen Filamentbahn hergestellt werden, deren Herstellung in Sabee, US- Patent Nr. 4.910.064 vollständig beschrieben ist. Es handelt sich dabei um die Verwendung von stabilisierten, kontinuierlichen Filamenten in Verbindung mit schmelzgeblasenen Gas-Faserströmen, die bei gleichzeitiger Ablage auf beiden Seiten der stabilisierten, kontinuierlichen Filamente miteinander vermischt werden und die kontinuierlichen Filamente durch Verbinden der beiden vermischten, schmelzgeblasenen Bahnen fixieren. Diese Verbindungen reichen von mechanischer Verzahnung bis zum Verbinden der Fasern durch Schmelzen. Dieses vermischte Verbinden der schmelzgeblasenen Fasern sowohl durch ausschließlich mechanisches Vermischen, als auch Schmelzverbinden von Haftverbindungen bis zu vollständiger Schmelzverbindung, stellt keine Verbindung der kontinuierlichen Filamente an ihren Überlappungen dar. Dadurch bleiben die Überlappungen der kontinuierlichen Filamente frei, um übereinander zu rutschen und zu gleiten. Diese Fähigkeit der kontinuierlichen Filamente, während der Verwendung übereinander zu rutschen und zu gleiten, setzt die Steifheit des Stoffes drastisch herab und verbessert Fall und Griff. Die verbesserten Fall- und Griffeigenschaften, die durch diesen Stoff gegeben sind, in Verbindung mit der Vermischung der zwei gegenüberliegenden Oberflächenfasern der schmelzgeblasenen, faserigen Bahnen bilden eine einheitliche Matrix von faserigen Filamenten und eine vorherbestimmte, nicht zufallsmäßige Ablageausrichtung von kontinuierlichen Filamenten, wodurch eine hohe Kohäsion und Einheitlichkeit der Bahn in einem Arbeitsgang gegeben ist.
Das Vermischen von schmelzgeblasenen Fasern mit einer festgelegten Ablagerichtung von gezogenen, molekular ausgerichteten, kontinuierlichen Filamenten in Verbindung mit dem Schmelzverbinden der schmelzgeblasenen Fasern bringt den hohen Grad an Gleichmäßigkeit und Stärke im gebildeten Stoff. Diese Gleichmäßigkeit bei der Stoffbildung ist bei der Bildung von extrem leichtgewichtigen Stoffen von besonderem Vorteil, bei denen die Materialien zur Bildung von Fasern und kontinuierlichen Filamenten von Elastomeren bis nicht elastischen Polymeren reichen können, und bei denen billige faserbildende Materialien verwendet werden müssen, damit die Marktpreise wettbewerbsfähig sind.
Die Begriffe "schmelzgeblasene Fasern", "schmelzgeblasene Fasern und/oder Filamente" und "schmelzgeblasene Fasern oder Filamente" werden hier austauschbar verwendet und beziehen sich auf Faserlängen von kurzen Fasern bis zu Filamenten von im wesentlichen kontinuierlicher Länge. Schmelzgeblasene Fasern können klebrige Fasern aus Materialien einschließlich druckempfindliche, elastomere, druckempfindliche Elastomere, Hotmelts oder beliebige verfaserbare thermoplastische Polymere, Copolymere oder Polymermischungen sein.
Die kontinuierlichen Filamente werden durch gleichzeitiges Spinnen von einer Vielzahl von kontinuierlichen Filamenten eines synthetischen Polymers wie z.B. eines Polypropylens oder eines elastomeren Polymers durch eine Vielzahl von Spinndüsen hergestellt, die sich vorzugsweise in eine oder mehrere Reihen ausdehnen. Bei Verlassen der Spinndüsen kommen die Filamente in eine Kammer mit kontrollierter Temperatur und werden von der Öffnung der Spinndüse mit einer größeren Geschwindigkeit, als der beim Strangpressen vorherrschenden, weggezogen. Dadurch wird ein wesentliches Ziehen der Filamente im geschmolzenen Zustand vor ihrer Verfestigung erreicht. Die verfestigten Filamente mit ihrem niedrigen Grad an molekularer Ausrichtung werden dann einem mechanischen Zug ausgesetzt, wobei Zugwalzen unter streng kontrollierten Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen den kontinuierlichen Filamenten einen viel höheren Grad an molekularer Ausrichtung verleihen.
Das Schmelzblasen von klebrigen Fasern wird mittels des selben Verfahrens wie im vorher angeführten Artikel von Van A. Wente durchgeführt, und die Fasern weisen Durchmesser von weniger als 0,5 µm bis über etwa 250 µm auf. Diese klebrigen Fasern werden dadurch hergestellt, daß ein geschmolzenes, thermoplastisches, klebriges Material durch eine Vielzahl von feinen Düsenkapillaren stranggepreßt wird und die geschmolzenen, stranggepreßten Filamente in einen Gasstrom von hoher Geschwindigkeit gelangen, der die Filamente des geschmolzenen klebrigen Materials verdünnt, so daß ihr Durchmesser auf den oben genannten Bereich bei der Bildung von Mikrofasern oder Filamenten reduziert wird. Jedes verfaserbare Schmelzklebematerial ist geeignet für die Herstellung von klebrigen Fasern, die zum Vermischen und Verbinden von geschichteten faserigen Stoffen verwendet werden. Elastomerklebstoffe, Kontaktklebstoffe, Kontaktschmelzklebstoffe, viskoelastische Schmelzklebstoffe, selbstklebende elastische Materialien und herkömmliche Schmelzklebstoffe sind einige der Klebemittel, die zur Bildung von klebrigen Fasern geeignet sind. Man muß allerdings beachten, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese speziellen Klebemittel beschränkt ist.
Wie bereits zuvor erwähnt, versteifen die schmelzgeblasenen, klebrigen Fasern die faserigen, geschichteten Stoffe nicht, wie es bei den mit Walzen aufgetragenen oder beschichteten Klebemitteln der Fall ist. Diese letzteren Klebemittel füllen oft Risse und Zwischenräume zwischen den Fasern der faserigen Schicht oder Bahn und binden nach Verfestigung Gruppen von Fasern zusammen, wodurch die faserige Schicht versteift wird, was sich auf Griff und Fall des Stoffes negativ auswirkt. Die schmelzgeblasenen, klebrigen Fasern verhalten sich andererseits wie die Fasern der geschichteten faserigen Bahn und nicht wie Sprays, wie z.B. Farbsprays, wobei kleine Farbtröpfchen vom Spritzapparat abgegeben werden. Die schmelzgeblasenen Fasern, die flexibel sind und einen geringen Durchmesser aufweisen, werden turbulent mit den Fasern der faserigen Bahn verschlungen und bilden an ihren Überlappungen Verbindungen mit diesen Fasern. Diese Klebeverbindungen an den Überlappungen verhalten sich ähnlich den Schmelzverbindungen, wobei keine nennenswerte Versteifung des Verbundstoffes auftritt. Sie bieten außerdem die zusätzliche Eigenschaft, daß sich die elastomeren, klebrigen Fasern unter Spannung dehnen oder verlängern.
Andere Materialien, die zur Bildung von gründlich verbundenen, geschichteten Bahnen verwendet werden können, sind Polyolefine wie Polypropylen, Polyethylen, Polybutan, Polymethyldenten, Ethylen-Propylen-Copolymere; Polyamide wie Polyhexamethylen-Adipinsäureamid, Poly-(oc-Capronamid), Polyhexamethylen-Sebazinsäureamid, Polyvinyle wie Polystyrol, thermoplastische Elastomere wie Polyurethane, andere thermoplastische Polymere wie Polytrifluorochloroethylen und Mischungen daraus; sowie Mischungen dieser thermoplastischen Polymere und copolymere; Ethylen-Vinylazetat-Polymere, synthetische Polymere, die 40% oder mehr Polyurethan umfassen; Polyetherester; Polyetherurethan; Polyamid-Elastomermaterialien; und Polyester-Elastomermaterialien S-EB-S Kraton "G" Blockcopolymere und Kraton GX 1657 Blockcopolymere, wie sie von Shell Chemical Company angeboten werden; Polyester-Elastomermaterialien unter der Handelsbezeichnung "Hytrel" von Dupont Company; Polyurethan-Elastomermaterialien unter der Handelsbezeichnung "Estane" von B. F. Goodrich and Company und Polyamid- Elastomermaterial unter der Handelsbezeichnung "Pebax" von Rilsam Company, einschließlich Copolymere, Mischungen oder verschiedene Formulierungen daraus mit anderen Materialien. Ebenfalls eingeschlossen sind viskoelastische Schmelzkontaktklebstoffe, wie "Fullastic" von H.B. Fuller and Company und andere Schmelzklebstoffe einschließlich Kontaktklebstoffe. Jedes der faserbildenden thermoplastischen Polymere, einschließlich faserbildende Schmelzklebstoffe, Kontaktklebstoffe und viskoelastische Schmelzkontaktklebstoffe, kann zur Festigung der Bahn oder zum Verbinden der gefestigten Bahn mit einer oder mehreren Zellulosebahnen, holzhaltigen Bahnen, schmelzgeblasenen faserigen Matten, oder zum Schichten und Verbinden von zwei oder mehreren gefestigten Bahnen zur Bildung von Laminaten verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben angeführten Polymere beschränkt, da alle thermoplastischen Polymere, Copolymere oder Mischungen daraus, die zu Fasern oder Filamenten schmelzgeblasen werden können, geeignet sind. Alle thermoplastischen Elastomere, die schmelzgeblasen oder schmelzgesponnen werden können, sind für die Herstellung von dehnbaren Stoffen geeignet.
Die kontinuierlichen Filamente, die im Rahmen dieser Erfindung zur Bildung eines Vorhangs von kontinuierlichen Filamenten verwendet werden, können aus vielerlei Materialien sein, natürlichen und synthetischen, von Textilfäden oder Garnen aus Baumwolle, Reyon, Hanf usw. bis zu thermoplastischen Polymeren. Diese Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer bestimmten Faser beschränkt, sondern kann viele Eigenschaften verschiedener Fasern ausnützen. Ein Vorhang von kontinuierlichen Filamenten oder Fäden unter Verwendung von Multifilamentfäden aus Reyon oder Nylon kann leicht durch Ablegen einer Schicht geschmolzener, schmelzgeblasener Fasern oder Filamente auf diese kontinuierliche Filamentbahn gefestigt werden. Beim Auskühlen werden die geschmolzenen, schmelzgeblasenen Filamente klebrig und verbinden sich selbständig mit den kontinuierlichen Reyon- oder Nylonfäden.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden thermoplastische, schmelzgesponnene, kontinuierliche Filamente verwendet, wobei ständig ein thermoplastisches Polymer durch eine Spinndüse stranggepreßt wird, wodurch ein Vorhang von individuellen Filamenten entsteht. Zu den zahlreichen, für die kontinuierlichen Filamente geeigneten, thermoplastischen Polymeren gehören Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen; Polyamide, Polyester wie Polyethylenterephthalat; thermoplastische Elastomere wie Polyurethane; thermoplastische Copolymere; Mischungen von thermoplastischen Polymeren; Copolymere und Mischungen von Copolymeren; sowie die zuvor genannten Materialien, die hier für die schmelzgeblasenen Fasern und Filamente verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Materialien beschränkt, da alle schmelzspinnbaren Polymere geeignet sind, einschließlich alle klebrigen Materialien und spinngebundenen Materialien, die hier angeführt sind, sowie schmelzgeblasene Materialien. Andere spinnbare thermoplastische Elastomere, die für dehnbare Stoffe geeignet sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Elastomere, die Polymerfasern aus Polyurethan bilden, wobei das Polyurethan auf Polyesterbasis oder vom Typ Polyester sein kann, wie z.B. Texin 480A von Mobay Chemical Company.
Es dürfte selbstverständlich sein, daß diese Erfindung nicht auf die zuvorgenannten Materialien beschränkt werden kann. Im Gegenteil, es wird beabsichtigt, daß alle faserbildenden thermoplastischen Polymere, Copolymere und Mischungen daraus, zusätzlich zu holzhaltigen oder Zellulosefasern, einschließlich Stapelfasern und gleichwertige Materialien, einzubeziehen sind, sofern sie dem Geist und Umfang der Erfindung entsprechen, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.
Wenn wir uns nun Figur 1 zuwenden, sehen wir den Bildungsabschnitt eines schnell arbeitenden, kostengünstigen Gerätes 10 zur Herstellung von elastizierten Stoffen, mit dem man auch nicht elastische, undurchsichtige, leichte Stoffe von hoher Stärke und hoher Bauschigkeit für die Verwendung bei Einwegartikeln herstellen kann. Gerät 10 kann auch Kombinationen aus elastischen und nicht elastischen Eigenschaften im selben Stoff für bestimmte Zwecke bilden.
Gerät 10 umfaßt drei Strangpressen: die Strangpresse 12 ist versehen mit einem Schmelzspinnspritzkopf 14 zur Bildung von geschmolzenen, elastomeren kontinuierlichen Filamenten oder geschmolzenen, nicht elastischen, aber verlängerbaren Filamenten, die beide mit der Ziffer 16 bezeichnet sind; die Strangpresse 18 ist mit einem Schmelzblasspritzkopf 20 zum Schmelzblasen von Fasern und/oder Filamenten 22 ausgestattet; und die Strangpresse 24 verfügt über einen Schmelzblasspritzkopf 26, ebenfalls zum Schmelzblasen von Fasern und/oder Filamenten 28.
Wenn eine elastizierte Bahn gebildet werden soll, wird ein elastomeres Material eines elastomeren thermoplastischen Polymers wie Kraton G2730x, das auch ein Styrol-Blockcopolymer ist, das Styrolendblöcke mit Gummimittelblöcken (SEBS Styrol-Butylen-Styrol) umfaßt, oder Kraton D2120x, das auch ein Styrol-Blockcopolymer ist, das Styrolendblöcke mit Gummimitteiblöcken (SBS Styrol-Butadien-Styrol) umfaßt, in den Kastenspeiser von Strangpresse 12 geführt und vom Spritzkopf 14, der eine oder mehrere Reihen Spinndüsen oder Kapillardüsen enthält, zu einer oder mehreren Reihen von geschmolzenen kontinuierlichen Elastomerfilamenten 16 geformt. Die geschmolzenen Elastomerfilamente 16 werden abgekühlt, verfestigt und gedehnt, während sie von den Düsen durch gegendrehende, temperaturgeregelte Zugwalzen 30 weggezogen werden. Die abgekühlten, verfestigten, gedehnten Filamente 32 werden in der Folge unter Spannung in den Einlaufbereich eines Paares temperaturgeregelter Ablagewalzen 34 gezogen, gleichzeitig mit dem Ablegen von zwei gegenüberliegenden schmelzgeblasenen Gasfaserströmen 22 und 28, die gleichzeitig und turbulent miteinander und zwischen den gespannten kontinuierlichen Elastomerfilamenten 34 vermischt werden. Dadurch wird ein Stoff 36 gebildet, der eine einheitliche faserige Matrix aus hitzeerweichten Fasern und physikalisch verfangenen und mechanisch verschlungenen, gespannten kontinuierlichen Elastomerfilamenten aufweist.
Dieser gespannte zusammengesetzte Stoff 36 kann weiter gedehnt oder verlängert werden, falls gewünscht, durch Dehnen des Stoffes zwischen den Transportwalzen 38 und der höheren Oberflächengeschwindigkeit der Zugwalzen 40. Als Alternative kann der Stoff 36 durch Verwendung von inkrementellen Dehnwalzen 42 gedehnt oder verlängert werden, die dann die Zugwalzen 40 ersetzen. Die Zugwalzen können in die Positionen zurückgezogen werden, wie z.B. bei 40a angedeutet. Die inkrementellen Dehnwalzen 42 dehnen dann inkrementell den Stoff 36, wie weiter in US-Patent Nr. 4.223.063 und in US-Patent Nr. 4.153.664 beschrieben. Der verlängerte Stoff 44, der gedehnte Elastomerfilamente 16 enthält, wird in der Folge beim Austritt aus den Ziehwalzen 46 entspannt und bildet beim Zusammenziehen Kräusel in den schmelzgeblasenen Lagen 22 und 28 des entspannten Stoffes 48, der daraufhin zu Rollen gewickelt wird.
Falls weiteres Verbinden oder zusätzliches Verdichten erwünscht ist, kann der verlängerte Stoff 44 durch ein Paar temperaturgeregelter Prägewalzen 50 anstelle von oder zusätzlich zu den Ziehwalzen 46 geführt werden. Im allgemeinen ist eine der Walzen 50 glatt, während die andere Walze eine Vielzahl von herausragenden Erhöhungen 50a aufweist, die Autogen- oder Schmelzverbindungen an den erhobenen Punkten oder Stellen bilden. Dieser Vorgang wird weiter beschrieben in Sabee '064 und in Brock et al., US- Patent Nr. 4.041.203, und wird nachfolgend als "Nadelverbinden" bezeichnet.
Verbessertes Schmelzverbinden an den Überlappungen der Fasern 22 und 28 miteinander und Schmelzverbinden der Fasern 22 und 28 mit geschmolzenen Filamenten 16 kann durch Lösen der Ziehrollen 30, d.h. durch Verlagerung an die Positionen, die in Figur 1 angedeutet sind, erreicht werden. Außerdem kann der Abstand zwischen den Strangpreßdüsen 20 und 26 und den geschmolzenen kontinuierlichen Filamenten 34 verändert werden. Auf diese Weise können sich die hitzeerweichten schmelzgeblasenen Fasern 22 und 28 mit den hitzeerweichten kontinuierlichen Elastomerfilamenten 16 vermischen, während sich alle Fasern 22 und 28 und die kontinuierlichen Filamente 16 im hitzeerweichten Plastikstadium befinden.
Wenn ein nicht elastizierter Stoff gebildet werden soll, muß lediglich das elastomere Material in der Strangpresse 12 durch irgendein thermoplastisches Polymer ersetzt werden, das beim Austreten aus den Öffnungen der Spinndüse 14 durch Einwirkung von Hitze und Druck kontinuierliche Filamente bildet. Ein thermoplastisches, schmelzspinnbares Polymer wird in den Kastenspeiser der Strangpresse 12 geführt und zu einer oder mehreren Reihen geschmolzener kontinuierlicher Filamente 16 geformt und, wie vorangehend bei der Verarbeitung von Elastomerstoffen beschrieben, verarbeitet. Allerdings zieht sich der Stoff beim Dehnen zwischen den Transportwalzen 38 und den Zugwalzen 40 und anschließenden Entspannen nicht zusammen, wie der elastizierte Stoff, sondern bleibt im wesentlichen in seiner ausgedehnten Länge erhalten. Der Grad der Rückbildung nach dem Dehnen ist je nach den verwendeten Polymeren und ihren Formulierungen unterschiedlich. Die entstehenden Filamente sind in Längsrichtung molekular ausgerichtet, wodurch sich ein geringerer Durchmesser und ein längeres und stärkeres, nicht elastisches Filament ergibt, wie weiter beschrieben in Sabee '064.
Figur 2 zeigt eine stabilisierte, nicht zufallsmäßig gelegte Filamentbahn 52, weiter beschrieben in Sabee '064, die zwei gegenüberliegende, gleichzeitige Ablagen von schmelzgeblasenen Fasern 22 und 28 von zwei gegenüberliegenden Spritzköpfen 20 und 26 erhält. Diese Fasern 22 und 28 werden turbulent miteinander und mit den nicht zufallsmäßig gelegten kontinuierlichen Filamenten von Bahn 52 vermischt, während Schmelzverbindungen gebildet werden, die die kontinuierlichen Filamente fixieren. Nur ein geringer Anteil der vermischten Fasern muß miteinander und zwischen und rund um die kontinuierlichen Filamente vermischt werden, um die Reißfestigkeit der Faserverbindung enorm zu steigern, was schließlich zur Bildung des einheitlichen, durch Fasern verbundenen, geschichteten Stoffes 54 führt.
Die gleichzeitige Ablage von Fasern im hitzeerweichten, naszierenden Zustand bildet Schmelzverbindungen, die den Schmelzverbindungen weitaus überlegen sind, die durch Ablage von Fasern auf eine bereits vorhandene Bahn gebildet werden, bei der die Fasern bereits verfestigt sind. Die Oberflächen von frisch gebildeten Fasern in hitzeerweichtem oder weichem, naszierendem Zustand bei erhöhten Temperaturen bilden äußerst kohärente Schmelzverbindungen, da die Oberflächen besser für eine Oberflächenbindung bei niedrigeren Temperaturen geeignet sind als eine hitzeerweichte Faser, die eine Schmelzverbindung mit einer vorgefertigten, ausgekühlten und verfestigten Faserbahn eingehen soll.
Bahnen, die stabilisierte, kontinuierliche, einander überschneidende Elastomerfilamente umfassen, wie in Sabee '064 dargelegt und in Figur 2 dieser Anwendung gezeigt, bilden die Grund- oder Ausgangsbahn für die Bildung von Stoffen mit hoher Stärke und Dehnbarkeit in zwei oder mehrere Richtungen. Figur 3 zeigt eine gedehnte, stabilisierte, elastische, nicht zufallsmäßig gelegte Filamentbahn 52, die zwei gegenüberliegende Ablagen von schmelzgeblasenen Fasern 22 und 28 gleichzeitig erhält, während die stabilisierte Bahn durch den Einlaufbereich der zwei temperaturgeregelten Ablagewalzen 34 gelangt. Zur gleichen Zeit nehmen die Ablagewalzen 34 und/oder die zusätzlichen, vorgefertigten Bahnen 56 und 58 auch gleichzeitig schmelzgeblasene Ablagen von Fasern auf, wodurch ein gedehnter, elastizierter Stoff 60 gebildet wird. Diese Ausführungsform ist zweckmäßig in Fällen, in denen es notwendig ist, daß die äußeren Oberflächen des Stoffes 60 eine hohe Reib- oder Scheuerfestigkeit aufweisen. Die Bahnen 56 und/oder 58 werden von den Stammwalzen 62 und 64 herangeführt und im Einlaufbereich der Ablagewalzen 34 mit der Bahn 52 verbunden. Die Bahnen 56 und 58 können beliebige, vorgefertigte Bahnen sein, einschließlich aber nicht ausschließlich trocken oder naß gelegte Bahnen, spinngebundene Bahnen, schmelzgeblasene Bahnen, luftgelegte Bahnen, wasserverflochtene Bahnen, Filme, Spunlaced-Bahnen, fibrillierte Filme, Nadelvliese, hochvoluminöse Stoffe und stabilisierte, nicht zufallsmäßig gelegte, kontinuierliche Filamentbahnen, wie in Sabee '064 beschrieben. Die inkrementellen Dehnwalzen 42 dehnen oder wellen sodann inkrementell den Stoff 60, wodurch ein gedehnter oder gewellter Stoff 66 entsteht, der dann auf eine Rolle aufgewickelt werden kann, z.B. durch eine Zweitrommelspulmaschine 68.
Eine andere Möglichkeit der Stoffbildung ist in Figur 4 gezeigt, wo eine vorgefertigte, hochvoluminöse Bahn 70 über eine der zwei Ablagewalzen 34 geführt wird, während schmelzgeblasene Fasern 28 vom Spritzkopf 26 gleichzeitig und turbulent in den Einlaufbereich der Ablagewalzen 34 abgelegt werden und sich mit der nicht zufallsmäßig gelegten, kontinuierlichen Filamentbahn 52 vermischen, wodurch der atmungsaktive, saugfähige Stoff 72 entsteht. Zusätzlich können, falls gewünscht, klebrige Fasern aus einem anderen Spritzkopf (nicht gezeigt) gleichzeitig abgelegt und turbulent mit der Bahn 52 und den Fasern 28 vermischt werden, um eine verbesserte Bindung an die Bahn 70 zu erreichen. Der Stoff 72 wird dann gedehnt, wenn die Bahn 52 elastiziert ist, oder leicht gespannt, wenn die Bahn 52 nicht elastisch ist, durch Einstellen des Geschwindigkeitsdifferentials zwischen den Transportwalzen 38 und den Zugwalzen 40. Die Bahn 72 kann dann nadelverbunden und, wie zuvor für Figur 3 beschrieben, aufgewickelt werden.
Beim Verbundstoff 74 von Figur 5 sollen die äußeren Oberflächen eine hohe Reib- oder Scheuerfestigkeit aufweisen. Um diesen Stoff 74 zu bilden, werden zwei stabilisierte, nicht zufallsmäßig gelegte, kontinuierliche Filamentbahnen 52 über die Ablagewalzen 34 geführt, und gleichzeitig dazwischen schmelzgeblasene Fasern 28 abgelegt. Diese Fasern 28 werden bei und während der Ablage turbulent miteinander und mit den zwei Bahnen 52 vermischt, um zumindest einige Schmelzverbindungen mit den nicht zufallsmäßig gelegten, kontinuierlichen Filamenten der Bahnen zu bilden, während die hochbauschige Bahn 76 entsteht. Die Bahn 76 wird sodann durch Transportwalzen und Zugwalzen 40 geführt, um die richtige Spannung und Bauschigkeit zu kontrollieren, um den reibfesten, hochbauschigen Stoff 74 zu bilden, und wird ansöhließend auf der Zweitrommelspulmaschine 68 in Rollen gewickelt.
Stoffe von extrem hoher Bauschigkeit, die für Luftfilterung geeignet sind, werden durch Vermischen von Anteilen von zwei oder mehreren Faserströmen von schmelzgeblasenen Filamenten erzielt, wenn sie genügend ausgekühlt sind, um wenig oder keine Schmelzverbindungen mehr herzustellen, und wenn die Fasern vor ihrer Ablage auf die Sammelfläche ausreichend turbulent vermischt werden. Wenn sie im hitzeerweichten Zustand abgelegt werden, biegen und formen und bündeln sich schmelzgeblasene Fasern leicht auf die Ablagefläche, ob glatte oder rauhe, faserige Fläche, und bilden beim Auskühlen viel dichtere Bahnen als Fasern, die vor ihrer Ablage auf eine Sammelfläche bis zur Verfestigung abgekühlt und anschließend turbulent mit Anteilen von zwei oder mehreren verfestigten Faserströmen vermischt wurden. Das kommt daher, daß die abgekühlten, verfestigten Fasern bei ihrer Verfestigung verschiedene Gestalten angenommen haben und spröde und in diesen Gestalten fixiert geworden sind, und sich bei ihrer Ablage auf eine Sammelfläche nicht zusammenbündeln, sondern lockere, elastische Faservliese bilden, die sich unter Druck flachdrücken lassen und bei Nachlassen des Drucks wieder ausdehnen. Diese lockeren, elastischen Faservliese sind nicht so dicht wie die aus einer einzigen Düse hergestellten, wie in Butin et al. '241 berichtet wird, sondern bilden eher hochvoluminöse, elastische, federnde Stoffe, da die Fasern bei der Ansammlung nicht in gebündelte Positionen geformt wurden.
Ein Beispiel für einen Verbundstoff mit hoher Bauschigkeit, wie er gemäß dieser Erfindung gebildet wird, ist in Figur 6 gezeigt und verbindet die schmelzgeblasenen Ströme 22, 28 und 79 aus den drei Spinndüsenspritzköpfen 20, 26 und 78 mit den stabilisierten, ausgekühlten kontinuierlichen Filamenten 16 und 80, wobei diese von zwei Schmelzspinndüsen 14 und 82 durch zwei Kühlkammern 84 und 86 von Ziehwalzenanordnungen 30 und 88 gezogen werden. Diese Ströme 22, 28, 79 und Filamente werden abwechselnd und gleichzeitig im Einlaufbereich der temperaturgeregelten Ablagewalzen 34 verbunden. Die schmelzgeblasenen Filamente werden verfestigt und miteinander und mit den kontinuierlichen Filamenten vermischt, wobei die äußeren, faserigen Schichten die schmelzgeblasenen Fasern 22 und 28 sind. Der neugebildete, hochbauschige Verbundstoff 90 kann sodann durch Transportwalzen 38 zu einer Zweitrommelspulmaschine 68 geführt oder auch an den temperaturgeregelten Prägewalzen 50 nadelverbunden werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die herausragenden Erhöhungen der Prägewalze 50 vorzugsweise größer, länger und weiter auseinander angeordnet, als die vorher beschriebenen, um den geknittert geprägten Verbundstoff 92 von hoher Bauschigkeit herzustellen.
Figur 7 ist eine Endansicht einer Maschine zur Stoffherstellung, ähnlich der in Figur 6 gezeigten. Figur 7 zeigt sehr deutlich das gleichzeitige Vermischen und Ablegen von schmelzgeblasenen Fasern 22, 28 und 78, wobei die stabilisierten, elastomeren, kontinuierlichen Filamente 16 und 80 von zwei Schmelzspinndüsen 14 und 82 durch zwei Kühlkammern 84 und 86 von Ziehwalzenanordnungen 30 und 88 gezogen werden, und abwechselnd oder gleichzeitig im Eingangsbereich der temperaturgeregelten Ablagewalzen 34 verbunden werden. Die schmelzgeblasenen Filamente 22, 79 und 28 werden miteinander und mit den kontinuierlichen Filamenten 16 und 80 vermischt, wobei die äußeren, faserigen Schichten die schmelzgeblasenen Fasern 22 und 28 sind. Dieses Ausführungsbeispiel sieht Stammwalzen 62 und 64 vor, die die Bahnen 56 und 58 tragen. Die Bahnen 56 und 58 können in den Einlaufbereich der Walzen 34 geführt werden, um Schutzhüllen für einen entstehenden elastizierten Verbundstoff von hoher Bauschigkeit 94 zu bilden.
Während das vorangehend beschriebene Gerät wirkungsvoll ausgestattet ist, um die zuvorgenannten Ziele zu erreichen, muß zur Kenntnis genommen werden, daß die Erfindung nicht auf das spezielle bevorzugte Ausführungsbeispiel für Verbundstoffe zu beschränken ist, die durch vermischte, schmelzgeblasene Fasern fixierte kontinuierliche Filamente umfassen, und auf Methoden zu deren Herstellung, wie oben angeführt. Es soll eher alle zielführenden Äquivalente im Rahmen der folgenden Ansprüche einschließen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Vliesstoffes, umfassend:

a) das Zurverfügungstellen mindestens einer Strangpresse mit einem Schmelzspinnspritzkopf (14, 82) mit mehreren Schmelzspinndüsen;

b) das Strangpressen von kontinuierlichen, länglichen, thermoplastischen Polymerfilamenten (16) aus den Düsen;

c) das Ziehen der kontinuierlichen Polymerfilamente aus den Düsen mit einem Paar temperaturgeregelter, gegendrehender Transportwalzen (30, 88); dadurch gekennzeichnet, daß:

d) mindestens zwei Strangpressen (20, 26) zur Verfügung gestellt werden, die über mehrere Schmelzblasdüsen verfügen;

e) ein Paar temperaturgeregelter Ablagewalzen zur Verfügung gestellt wird;

f) gleichzeitig mindestens zwei gegenüberliegende schmelzgeblasene Faserströme (22, 28) auf die kontinuierlichen Filamente abgelegt werden, bevor die kontinuierlichen Filamente in die temperaturgeregelten Ablagewalzen geführt werden, wo sie miteinander und mit den kontinuierlichen Filamenten vermischt werden;

g) die Gruppe unter Zug in den Einlaufbereich des Paares temperaturgeregelter Ablagewalzen (34) geführt wird, wodurch der Verbundstoff gebildet wird, so daß mindestens einige der Überlappungen der kontinuierlichen Fasern frei sind, übereinander zu rutschen und zu gleiten;

h) der Verbund-Vliesstoff zwischen ein Paar Zugwalzen (40) geführt wird, welche eine höhere Oberflächengeschwin digkeit aufweisen als die Ablagewalzen, oder durch inkrementelle Dehnwalzen (42), wodurch die kontinuierlichen Filamente gedehnt werden und der Stoff verlängert wird;

l) der verlängerte Verbundstoff entspannt wird, damit sich dadurch der faserige Vliesstoff kräuselt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein zusätzlicher Strom (79) aus schmelzgeblasenen Fasern gleichzeitig mit mindestens zwei gegenüberliegenden Strömen (22, 28) aus schmelzgeblasenen Fasern abgelegt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei mindestens einige der Ströme aus schmelzgeblasenen Fasern, welche in den Einlaufbereich der temperaturgeregelten Ablagewalzen abgelegt werden, Elastomere sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens einige der kontinuierlichen Filamente verlängerbar sind, aber keine Elastomere sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine geeignete, vorgefertigte Bahn (56) oder (58) in den Einlaufbereich der temperaturgeregelten Ablagewalzen (34) geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei mindestens eine geeignete, vorgefertigte Bahn aus der Gruppe bestehend aus trocken oder naß gelegten Bahnen, spinngebundenen Bahnen, schmelzgeblasenen Bahnen, luftgelegten Bahnen, wasserverflochtenen Bahnen, Filmen, Spunlaced-Bahnen, fibrillierten Filmen, Nadelvliesen, hochvoluminösen Stoffen und stabilisierten, nicht zufallsmäßig gelegten, kontinuierlichen Filamentbahnen ausgewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens einige der kontinuierlichen Filamente einander überschneiden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei es sich bei den kontinuierlichen Filamenten um Elastomere handelt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwei Reihen von Strangpressen mit Schmelzspinnspritzköpfen (14, 82) zur Verfügung gestellt werden und Vorhänge aus kontinuierlichen, nicht zufälligen Filamenten kombiniert werden.

10. Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Vliesstoffes, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

a) das Zurverfügungstellen von mindestens zwei elastomeren Filamentvorhängen, umfassend eine Vielzahl an polymeren kontinuierlichen Filamenten (16), welche in einer vorherbestimmten, nicht zufälligen Richtung abgelegt werden;

b) das Ablegen von mindestens einer Ablage schmelzgeblasener, dehnbarer Fasern (22, 28, 79) auf beiden Seiten von mindestens einem der Vorhänge und zwischen den polymeren Filamentvorhängen zur gleichzeitigen Ablage darauf;

c) die Zufuhr der Vorhänge und der Ablage in einen Einlaufbereich zwischen zwei temperaturgeregelte Ablagewalzen (34), wodurch der Verbund-Vliesstoff gebildet wird, wobei mindestens einige der Überschneidungen der kontinuierlichen Fasern frei sind, um übereinander zu rutschen und zu gleiten;

d) das Dehnen des verfestigten Verbund-Vliesstoffes zwischen den Ablagewalzen (34) und einem Paar Zugwalzen (40) mit einer höheren Oberflächengeschwindigkeit, wodurch die kontinuierlichen Elastomerfilamente gedehnt und die schmelzgeblasenen verlängerbaren Fasern verlängert werden;

e) das Entspannen des verlängerten Verbund-Vliesstoffes, um dadurch den kräuselbaren faserigen Vliesstoff zu kräuseln.

11. Verbund-Vliesstoff, hergestellt durch das Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 10.