DE69303711T2

DE69303711T2 - Anlage und verfahren zur herstellung von vliesstoff aus thermoplastischen filamenten

Info

Publication number: DE69303711T2
Application number: DE69303711T
Authority: DE
Inventors: John V. Taylors Sc 29687 Francis; William J. Greenville Sc 29615 Grubbs; Lloyd E. Greenville Sc 29615 Trimble; Leon M. Greer Sc 29650 Zeldin
Original assignee: Fiberweb North America Inc
Current assignee: Fiberweb North America Inc
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: DK0635077T3; JP3007157B2; ES2092304T3; KR100189396B1; AU4044593A; NO943813D0; KR950701021A; NO943813L; BR9306222A; CA2133553A1; MX9302051A; US5397413A; WO1993021370A1; DE69303711D1; CA2133553C; ATE140494T1; EP0635077A1; EP0635077B1; JPH07505687A

Description

BESCHREIBUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn aus spundbonded bzw. spinngebundenen thermoplastischen Filamenten, und sie betrifft mehr im besonderen eine Einrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer spundbonded bzw. spinngebundenen Bahn von vergrößerter Gleichförmigkeit und Qualität.

Hintergrund der Erfindung

Das Spunbonding-Verfahren bzw. Spinnbinde-Verfahren wird in weitem Umfang für die Herstellung von ungewebten Textiler- Zeugnissen aus thermoplastischen Filamenten verwendet. Spunbonded bzw. spinngebundene Textilerzeugnisse können auf vielen Wegen erzeugt werden, aber der Hauptteil der Spunbonding- Verfahren bzw. Spinnbinde-Verfahren umfaßt die Grundschritte des Extrudierens von kontinuierlichen Filamenten aus einem faserbildenden thermoplastischen Polymer, des Abschreckens der Filamente, des Ziehens oder Verdünnens bzw. Verfeinerns der Filamente, gewöhnlich mittels eines Hochgeschwindigkeitsfluids, und des Ablagerns der Filamente auf einer Sammeloberfläche, um eine Bahn bzw. ein Vlies auszubilden.
Die Hersteller von spundbonded bzw. spinngebundenen ungewebten Textilerzeugnissen haben lange danach gestrebt, das Herstellungsverfahren zu verbessern, um eine höhere Produktivität und eine bessere Qualität sowie Gleichförmigkeit des spundbonded bzw. spinngebundenen ungewebten Textilerzeugnisses zu erreichen. Die Aufrecherhaltung der Qualität und Gleichförmigkeit des Textilerzeugnisses erhält eine besondere Wichtigkeit bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten, und dann, wenn Textilerzeugnisse von niedrigem Basisgewicht erzeugt werden. Mehrere Eigenschaften beeinträchtigen die Qualität und Gleichförmigkeit von spundbonded bzw. spinngebundenen ungewebten Textilerzeugnissen.
Die Filamenttrennung bzw. -separation ist der Grad der Trennung bzw. Separation der einzelnen Filamente voneinander. Eine gute Filamentseparation bzw. -trennung tritt dann auf, wenn die Filamente bei beschränktem Parallelkontakt zwischen den Filamenten zufallsverteilt angeordnet sind. Idealerweise sollten keine einzelnen Filamente in Parallelkontakt mit einem anderen Filament sein, obwohl die Filamente in der Praxis die Tendenz haben, über beträchtliche Strecken in Parallelkontakt zu sein. Eine gute Filamenttrennung bzw. -separation ist besonders wichtig für leichtgewichtige Textilerzeugnisse, bei denen eine gute Deckfähigkeit schwieriger zu erreichen ist. Fadenziehen ist der extreme Zustand von schlechter Filamentseparation bzw. -trennung. Eine große Anzahl von Filamenten in parallelverdrilltem Kontakt führt zu langen Strängen in dem Textilerzeugnis, was Löcher oder sehr dünne Bereiche in dem Textilerzeugnis bewirken kann. Fleckigkeit ist eine relativ maßstäblich große Ungleichförmigkeit im Basisgewicht. Ein Textilerzeugnis, das Fleckigkeit hat, ist generell schwach wegen der niedrigen Zugfestigkeit der dünnen Bereiche des Textilerzeugnisses. Außerdem hat ein fleckiges Textilerzeugnis generell schlechte Abdeckungseigenschaften.
In den frühen Spunbonding-Verfahren bzw. Spinnbinde-Verfahren, welche runde Verfeinererrohre zum Verfeinern bzw. Schwächen und Ziehen der Filamente benutzten, stellten das Erreichen von guter Gleichförmigkeit und adequater Abdeckung Herausforderungen dar, insbesondere, wenn die Hersteller versuchten, Bahnen bzw. Vliese von leichterem Gewicht zu erzeugen oder Bahnen bzw. Vliese mit höheren Geschwindigkeiten oder reduzierten Kosten zu erzeugen. Bei den runden Verfeinererrohren, die oft als Lurgi-Rohre bezeichnet wurden, werden typischerweise große Mengen von Hochdruckluft verwendet, die die Verfeinerungs- bzw. Verdünnungskraft für die Filamente liefern. Dieses führt zu hohen Energiebedarfskosten und hohem Geräuschniveaus. Die Erhöhung der Anzahl von Filamenten in jedem Rohr zur Erhöhung der Produktivität und zur Verminderung des Energiebedarfsaufwand führt zu erhöhten Problemen von schlechter Filamenttrennung bzw. -separation, Fadenziehen und Bahnen bzw. Vliesen, die eine schlechte Deckung bzw. Abdeckung haben.
Es sind viele Versuche gemacht worden, um die obigen Probleme der Filamentseparation bzw. -trennung, des Fadenziehens und der Fleckigkeit zu überwinden, während die Zugeigenschaften von ungewebten Bahnen bzw. Vliesen, die aus spundbonded bzw. spinngebundenen thermoplastischen Filamenten hergestellt sind, bewahrt werden sollten. Zum Beispiel beschreiben die US-Patente 3 296 678, 3 485 428 und 4 163 305 verschiedene Einrichtungen und Verfahren für die machanische und pneumatische Schwingung von Bündeln aus kontinuierlichen Filamenten, um die Filamente auszubreiten, wenn sie auf der Sammeloberfläche abgelagert werden. Das US-Patent 4 334 340 beschreibt die Verwendung einer Luftfolie an dem Ausgang eines Rundverfeinererrohres zum Separieren bzw. Trennen von kontinuierlichen Filamenten vor ihrer Ablagerung auf einem Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb. Forcierte Luft folgt dem voreilenden Rand der Luftfolie, und Filamente, die auf die Folie auftreffen, werden durch die forcierte Luft auf ein Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb getragen, was zu einem Spreizen bzw. Ausbreiten des Filamentbündels führt, das die zufallsverteilte Ablaqerung der Filamente fördert.
Es sind verschiedene elektrostatische Verfahren vorgeschlagen worden, um das Ausbreiten bzw. Spreizen des Filamentbündels durch Anwenden einer elektrischen Ladung auf die Filamente zu fördern, um zu bewirken, daß die Filamente einander abstoßen. Das US-Patent 3 338 992 beschreibt ein reibungselektrisches Laden, bei welchem die Filamente durch Reibkontakt mit einem geeigneten dielektrischen Material geladen werden, und Abstoßungskräfte, die in dem Filamentbündel induziert werden, bewirken, daß sich die Filamente trennen bzw. separieren, wenn sie aus einer Beförderungskanone austreten und vor der Ablagerung auf dem Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb. Jedoch ist ein Reibkontakt typischerweise für empfindlichere Bahnen bzw. Vliese nicht wünschenswert, und dieses Verfahren ist auch einem Fehlen an Zuverlässigkeit unterworfen, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern. Die oben angegebenen US-Patente 3 338 992 und 3 296 678 beschreiben auch das elektrostatische Laden des Filamentbündels mit einer lonenkanone oder Koronaentladungseinrichtung vor dem Ziehen und der Beförderung der Filamente.
Das US-Patent 4 208 366 beschreibt ein Spunbonding-Verfahren bzw. Spinnbinde-Verfahren ohne die Verwendung von Verfeinerung bzw. Verdünnung durch forcierte Luft, welches aber eine elektrostatische Behandlung des Filamentbündels umfaßt. Die extrudierten Filamente gehen durch eine elektrostatische Ladezone und werden durch einen Walzenspalt zwischen elastomerbedeckten Ziehwalzen gezogen. Die geladenen Filamente werden durch die Ziehwalzen in ein elektrostatisches Feld angetrieben, das zwischen den Walzen und der Sammeloberfläche erzeugt wird, welches die Filamente zu der Sammeloberf läche anzieht.
Die US-Patente 3 163 753, 3 341 394 und 4 009 508 sowie die PCT-Anmeldung WO 09/107530 beziehen sich auf die Verwendung von Koronaelektroden für die elektrostatische Behandlung von Filamentbündeln, die mit runden Verfeinererkanonen verfeinert bzw. geschwächt worden sind. In dem US-Patent 3 163 753 wird das Filamentbündel benachbart einer geladenen Koronaelektrode vorbeibewegt&sub1; während es über eine geerdete Stange läuft. In dem US-Patent 3 341 394 wird eine Korona angewandt, während die Filamente unter Spannung sind und bevor die Filamente in das Verdünnungs- bzw. Schwächungsrohr eintreten. In dem US- Patent 4 009 508 werden die Filamente einer elektrostatischen Behandlung von einer Korona unterworfen, nachdem sie aus dem Rundverfeinererrohr entladen worden sind und während die Filamente auf eine Target-Elektrode auftreffen, und zwar zum Spreizen bzw. Ausbreiten in dem elektrischen Feld. In der PCT-Anmeldung WO 09/107530 treten die Filamente aus einem runden Verfeinererrohr aus und treffen auf die gegenüberliegenden, konvergierenden Ablenkungsplatten von einem Filamenttransferkanal auf, wo die Filamente mechanisch ausgebreitet bzw. gespreizt werden. Ladestifte sind wahlweise an dem Ausgang des Kanals für eine elektrostatische Separation bzw. Trennung der bereits mechanisch ausgebreiteten bzw. gespreizten Filamente vorgesehen.
Es sind verschiedene Schlitzverfeinerer entwickelt worden, um die Probleme und Beschränkungen des Rundverfeinerers zu überwinden. In einem Schlitzverfeinerer oder Schlitzziehprozess sind mehrere Rohrverfeinerer durch einen einzigen schlitzförmigen Verfeinerer ersetzt, der die volle Breite der Maschine überdeckt. Eine Zufuhr von Luft wird in den Schlitzverfeinerer unter der Mehrloch- bzw. Spinndüsenfläche eingelassen. Die Luft verläuft abwärts des Verfeinererkanals, welcher sich in der Breite verengt, wodurch ein Ventun-Effekt zur Beschleunigung der Luftströmung und zur Bewirkung einer Filamentverfeinerung erzeugt wird. Filamente treten aus dem Verfeinererkanal aus und werden auf dem Bildungs- bzw. Formungs- Langsieb gesammelt. Die Verfeinerungs- bzw. Verdünnungsluft kann, abhängig von der Art des benutzten Schlitzziehprozesses, mittels einer Druckluftzuführung oberhalb des Schlitzes oder durch ein Vakuum, das sich unterhalb des Bildungs- bzw. Formungs-Langsiebs befindet, in den Verfeinerungsschlitz gerichtet werden. Schlitzziehen hat verschiedene Vorteile gegenüber dem Lurgi-Prozeß und anderen rohrförmigen Verfeinerungsprozessen. Der Schlitzverfeinerer ist selbsteinfädelnd insofern, als die Filamente aus dem Spinnblock direkt in den Schlitzverfeinerer fallen. Die von den Lurgi-Einrichtungen verwendete Hochdruckluft ist nicht immer erforderlich, so daß dadurch Geräusche und Energiebedarfskosten reduziert werden.
Jedoch können trotz der Vorteile des Schlitzziehprozesses noch Abdeckungs- bzw. Deckungsprobleme auftreten, insbesondere für Textilerzeugnisse leichteren Gewichts. Der forcierte Luftstrom kann eine Turbulenz an der Stelle einführen, wo die Bahn bzw. das Vlies auf der Sammeloberfläche gebildet wird, was die Qualität der Bahn bzw. des Vlieses nachteilig beeinflußt.
Außerdem versuchen die Hersteller noch, Bahnen bzw. Vliese mit höheren Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu erzeugen, was das Problem steigert. Zum Beispiel beschreibt das US-Patent 4 753 698 eine Technik zum mechanischen Oszillieren der Reihe bzw. Kette von Filamenten, die aus einem Schlitzziehverfeinerer austreten, und das Anwenden von Vakuum durch das Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb, um die Filamente an Ort und Stelle zu fixieren. Coanda-Walzen erzeugen eine Pendelbewegung in der Filamentreihe bzw. -kette. Jedoch ist die Schwinggeschwindigkeit der Filamente an den Umkehrpunkten Null, und sofern nicht spezielle Vorkehrungen getroffen werden, können Zusammenballungen an den Umkehrpunkten auftreten.
Im Hinblick auf die Vorteile des Schlitzziehprozesses gegenüber früheren Filamentverfeinerungstechniken wäre es wünschenswert, einen Schlitzziehprozeß vorzusehen, der fähig ist, spunbonded bzw. spinngebundene Textilerzeugnisse herzustellen, die bessere Abdeckungs- bzw. Deckungseigenschaften haben. Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schlitzziehverfahren und eine Einrichtung zum Herstellen einer ungewebten spundbonded bzw. spinngebundenen Bahn bzw. einer ungewebten Spinnvliesmatte zur Verfügung zu stellen, die verbesserte Abdeckungs- bzw. Deckungseigenschaften hat. Im besonderen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schlitzziehverfahren und eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die fähig sind, ungewebte Bahnen bzw. Vliese herzustellen, welche ausgezeichnete Deckungs- bzw. Abdeckungseigenschaften trotz niedrigem Basisgewicht oder hoher Verarbeitungsgeschwindigkeiten haben.

Abriß der Erfindung

Gemäß der Erfindung wird ein Schlitzziehverfeinerer mit einer Koronaeinrichtung zur verfügung gestellt, die zum elektrostatischen Laden von Filamenten positioniert ist, welche den Verfeinerer verlassen, so daß elektrostatische Abstoßungskräfte in den Filamenten induziert werden, um die Filamente gleichförmiger auszubreiten bzw. zu spreizen, bevor sie auf einer Sammeloberfläche zur Ausbildung einer Bahn bzw. eines Vlieses abgelagert werden.
Der Schlitzziehverfeinerer hat mehr im besonderen gegenüberliegende Seitenwände und gegenüberliegende Endwände, die einen langgestreckten Eintrittsschlitz zum Aufnehmen der Filamente, einen langgestreckten Austrittsschlitz, aus welchem die Filamente ausgestoßen werden, und einen schlitzförmigen Durchgang, der sich zwischen dem Eintritt und dem Austritt erstreckt und durch welchen die Filamente laufen, während sie gezogen und verfeinert werden, begrenzen. Es sind Mittel vorgesehen, die mit dem Verfeinerer zum Einführen einer Luftströmung durch den schlitzformigen Durchgang und zum Ziehen und Verfeinern der Filamente, die durch den schlitzförmigen Durchgang hindurchgehen, zusammenwirken. Eine Sammeloberfläche ist benachbart dem Austrittsschlitz des Verfeinerers zum Aufnehmen der Filamente, die aus dem Verfeinerer ausgestoßen werden, zum Bilden einer Bahn bzw. eines Vlieses, positioniert. Die Koronaeinrichtung umfaßt ein Elektrodenmittel, das auf den Wänden des Verfeinerers gehalten und zum Erzeugen eines elektrostatisch geladenen Feldes quer durch den schlitzförmigen Durchgang, durch welchen die Filamente laufen, positioniert ist.
Spezieller umfaßt das Elektrodenmittel eine Reihe von Punktoder Draht-Koronaelektroden, die mittels des Austrittsschlitzes auf einer der gegenüberliegenden Verfeinererwände gehalten sind. Diese Koronaelektroden befinden sich in einer gestaffelten bzw. versetzten Beziehung zueinander an beabstandtenten Orten quer über die Breite der Wand des Verfeinerers. Eine Erde ist mit der anderen gegenüberliegenden Wand des Verfeinerers verbunden. Die Hochspannungs-Leistungsquelle ist mit jeder der Koronaelektroden zum Erzeugen einer Koronaentladung verbunden, d.h. einer elektrischen Entladung in der Luft, welche die Koronaelektrode umgibt. Die Leistung wird durch einen elektrischen Leiter geführt, der von einem langgestreckten Isolatorquerstück getragen ist, welches an der Verfeinererwand angebracht ist. Jede der Koronaelektroden ist längs des langgestreckten Isolatorquerstücks angebracht und ist elektrisch mit dem elektrischen Leiter durch einen Hochspannungswiderstand verbunden.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn bzw. eines Vlieses aus thermoplastischen Filamenten zur Verfügung, in welchem die Filamente in und durch einen langgestreckten schlitzförmigen Durchgang geleitet werden, während sie verfeinert bzw. verdünnt und gezogen werden. Die Filamente werden elektrostatisch in dem Durchgang geladen und werden dann aus dem Durchgang ausgestoßen, während die Abstoßungskräfte, die in den Filamenten durch die elektrostatische Ladung induziert werden, bewirken, daß die Filamente einander abstoßen, so daß sich die Filamente demgemäß gleichförmiger ausbreiten bzw. spreizen und verteilen. Die Filamente werden dann auf einer Sammeloberfläche zur Ausbildung einer Bahn bzw. eines Vlieses abgelagert. Spezieller umfaßt das Verfahren das Hindurchführen der Filamente durch eine Koronazone, worin eine Hochspannung an eine Reihe von Koronaelektroden angelegt ist, die sich längs einer Wand aus einem Paar von gegenüberliegenden Wänden in dem schlitzformigen Durchgang befinden. Die Elektroden erzeugen eine Korona in dem schlitzförmigen Durchgang zwischen der Wand, welche die Elektroden trägt, und die sich zu der geerdeten anderen Wand erstreckt.
Die Einrichtung und das Verfahren der Erfindung sind fähig, spunbonded bzw. spinngebundene Bahnen bzw. Vliese bzw. Spinnvliesmatten von gesteigerter Gleichförmigkeit und Qualität, verglichen mit der früheren Praxis, zu erzeugen. Außerdem ist es durch die Praxis dieser Erfindung möglich, spunbonded bzw. spinngebundene ungewebte Textilerzeugnisse bzw. Spinnvliese herzustellen, die eine akzeptable Abdeckung bzw. Deckung und akzeptable Zugfestigkeitseigenschaften bei Bas isgewichten haben, welche signifikant niedriger als jene sind, die durch vorherige Einrichtungen und Verfahren erzeugt worden sind.

Kurze Beschreibung der zeichnungen

Einige der Merkmale und Vorteile der Erfindung sind angegeben worden, andere Vorteile werden ersichtlich, wenn die Beschreibung der Erfindung weitergeht, und zwar in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
Figur 1 schematisch eine Einrichtung zum Bilden einer ungewebten spundbonded bzw. spinngebundenen Bahn bzw. einer Spinnvliesmatte gemäß der Erfindung veranschaulicht;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Einrichtung der Figur 1 ist, welche den Schlitzziehverfeinerer zeigt;
Figur 3 ein Querschnitt durch den Schlitzziehverfeinerer, ausgeführt längs der Linie 2-2 der Figur 2 ist, und der die Koronaelektrodenanordnung zeigt, die für das elektrostatische Laden der Filamente verwendet wird;
Figur 4 ein Längsschnitt durch die Koronaelektrodenanordnung ist, ausgeführt längs der Linie 4-4 der Figur 3;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Teils ist, welcher eine Gruppe von stiftförmigen Punktelektroden zeigt, die in einem Anbringungsblock für das Einfügen in die Koronaelektrodenanordnung angebracht sind;
Figur 6 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der Koronaelektrodenanordnung, die von Figur 3 genommen ist, ist, welche die Anbringung der Elektroden an Hochspannungswiderständen zeigt; und
Figur 7 eine perspektivische Ansicht ähnlich der Figur 5 ist, welche eine alternative Form einer Koronaelektrodenanordnung zeigt.

Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsform

In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 generell eine Einrichtung zum Herstellen einer ungewebten spunbonded bzw. spinngebundenen Bahn bzw. einer Spinnvliesmatte aus kontinuierlichen Filamenten. Die Einrichtung 10 weist einen Schmelzspinnabschnitt für das Herstellen von kontinuierlichen Filamenten aus einem thermoplastischen Polymer auf, der einen Speisetrichter 12 zum Aufnehmen des Polymerrohmaterials in granularer Form oder Pelletform und einen Extruder 13 zum Erhitzen des Polymers in einen geschmolzenen plastischen Zustand umfaßt. Das Spunbond-Verfahren ist auf eine große Vielfalt von Polymerharzen, Copolymeren und Mischungen hiervon anwendbar, und der erfahrene Fachmann erkennt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Harze beschränkt ist, die verwendet werden können.
Das geschmolzene Polymer wird aus dem Extruder 13 in einer gesteuerten bzw. geregelten, bemessenen Rate bzw. Geschwindigkeit zu einem generell linearen Form- bzw. Spritzformkopf oder einer generell linearen Spinndüse bzw. Mehrlochdüse 15 geleitet, wo das geschmolzene Polymer in Strömen aus feinen Form- bzw. Spritzformöffnungen extrudiert wird, um kontinuierliche Filamente F zu bilden. Die Filamente werden durch eine Zufuhr 16 von Kühlluft abgeschreckt und zu einer Schlitzziehverfeinerungs-Einrichtung 17 geleitet, welche die volle Breite der Spundbond-Maschine überdeckt. Eine Beschikkung von Luft wird in den Schlitzverfeinerer 17 unter der Spinn- bzw. Mehrlochdüsenfläche zugeführt. Die Luft verläuft den Verfeinererkanal abwärts, welcher sich in der Breite, in der von der Spinn- bzw. Mehrlochdüse wegweisenden Richtung verengt, und erzeugt einen Venturi-Effekt, welcher eine Beschleunigung der Luft und Verfeinerung bzw. Verdünnung der Filamente bewirkt. Die Filamente treten aus dem unteren Ende der Verdünnungs- bzw. Verfeinerungseinrichtung aus und werden zufallsverteilt auf einem endlosen Bildungs- bzw. Formungsband 20 zur Ausbildung einer Bahn bzw. eines Vlieses W abgelagert.
Die Verdünnungs- bzw. Verfeinerungsluft kann, abhängig von der Art des benutzten Schlitzziehverfahrens, durch eine Druckluftzuführung oberhalb des Schlitzes, durch ein unterhalb eines Bildungs- bzw. Formungsbands befindliches Vakuum, oder durch die Verwendung von integral in dem Schlitz ausgebildeten Verteilern in den Verdünnungs- bzw. Verfeinerungsschlitz gerichtet werden. In der veranschaulichten Ausführungsform weist der Schlitzziehverfeinerer 17 einen Verteiler 22 auf, welcher Luft in den Verfeinerer 17 zwischen dem Einlaß- und Austrittsende desselben einleitet.
Eine Koronaeinrichtung, die generell mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist, befindet sich benachbart dem Austrittsende des Verfeinerers. Die Koronaeinrichtung erzeugt eine Korona von ionisierter Luft, durch welche die Filamente F hindurchgehen, wenn sie durch den Verfeinerer laufen, was eine elektrostatische Ladung auf die Filamente zuführt, die bewirkt, daß die Filamente einander abstoßen. Die Filamente trennen und spreizen sich demgemäß voneinander weg, wenn sie aus dem Verfeinerer austreten, bevor sie zufallsverteilt auf dem endlosen Bildungs- bzw. Formungsband 20 abgelagert werden. DieD Koronaeinrichtung wird unten unter Bezug auf die Figuren 2 bis 7 vollständiger beschrieben.
Das endlose Bildungs- bzw. Formungsband 20 bildet eine angetriebene Schleife 20', die einen sich generell horizontal erstreckenden Verlauf 24 zum Tragen der Bahn bzw. des Vlieses W und zum Transportieren der Bahn bzw. des Vlieses von der anfänglichen Ablagestelle 26 aus hat. Führungswalzen 28, die sich innerhalb der Schleife 20' befinden, erstrecken sich in im wesentlichen paralleler Beziehung in der Querrichtung des Bands 20 zum Halten bzw. Abstützen des Bands. Das Band 20 ist vorzugsweise von einer porösen oder foraminösen Konstruktion, so daß Luft aus dem Verfeinerer 17 durch das Band hindurchgehen kann und so daß Vakuum durch das Band auf das Vlies bzw. die Bahn W angewandt werden kann, um eine erhöhte Kontrolle über das Vlies bzw. die Bahn, während der Bildung und des Transports vorzusehen.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, wird die Bahn bzw. das Vlies W, wenn sie bzw. es das stromabwärtige Ende des Bands 20 erreicht, von dem Band übertragen und durch einen Kalanderwalzenspalt 32, der zwischen zusammenwirkenden Walzen 30 und 34 ausgebildet ist, vorwärts bewegt. Die Filamente der Bahn bzw. des Vlieses werden thermisch aneinander gebunden, wenn sie durch den Kalanderwalzenspalt hindurchgehen. Vorzugsweise hat die eine der Walzen eine glatte Oberfläche, und die damit zusammenwirkende Walze ist mit einer gemusterten Oberfläche so versehen, daß die thermische Bindung an diskreten Orten oder Stellen bzw. Punkten über der Oberfläche des Vlieses bzw. der Bahn stattfindet.
Nach dem Hindurchgehen durch den Walzenspalt 32 wird das nun thermisch gebundene Vlies bzw. die nun thermisch gebundene Bahn längs der Kalanderwalzenoberfläche zu einer Aufwickelwalze 42 geleitet. Die Aufwickelwalze 42 kann von irgendeiner konventionellen Art sein. In der gezeigten Auführungsform tragen und rotieren Trägerwalzen 43 und 44 die Walze 42 für die ungewebte spunbonded bzw. spinngebundene Bahn bzw. das Spinnvlies.
Wie außerdem in Figur 1 gezeigt ist, ist ein Vakuumkasten 48 innerhalb der Schleife 20' vorhanden, der ein Vakuum durch das Band 20 anwendet, und zwar zum Halten und Unbeweglichmachen des Vlieses bzw. der Bahn W mit Bezug auf das Band 20. Der Vakuumkasten 48 ist eine konventionelle Metallblecheinschließung mit der eine Vakuumquelle durch die Leitung 50 verbunden ist. Außerdem kann der Vakuumkasten 48 dazu verwendet werden, die Verdünnung bzw. Verfeinerung der Filamente, wie oben erläutert, durch Ziehen von Luft durch den Schlitzziehverfeinerer 17 zu erleichtern.
Der Schlitzziehverfeinerer 17 wird nunmehr im Detail in Verbindung mit Figur 2 beschrieben. Wie gezeigt, hat der Verfeinerer gegenüberliegende Wände 52 und 54, die einen Eintrittsschlitz 56 zum Aufnehmen der Filamente F von der Spinn- bzw. Mehrlochdüse 15 und einen Austrittsschlitz 58, aus welchem die verdünnten bzw. verfeinerten und gezogenen Filamente entladen werden, begrenzen. Die gegenüberliegenden Wände 52 und 54 begrenzen außerdem einen langgestreckten schlitzförmigen Durchgang 60 (Figur 3), der sich zwischen dem Eintritt 56 und dem Austritt 58 erstreckt und durch welchen die Filamente F laufen, während sie gezogen und verfeinert bzw. verdünnt werden. Verteiler 22, die mit den Wänden 52 und 54 verbunden sind, injizieren Luft in den schlitzförmigen Durchgang 60 und längs eines abwärtigen Strömungswegs an einen Ort gerade unter dem Eintrittsschlitz 56. Luft wird zu den Verteilern durch Sammelleitungen 62 und 64 verteilt.
Die Koronaeinrichtung 18 befindet sich benachbart dem Austrittsende 58 des Schlitzverfeinerers 17. Wie in Figur 2 gezeigt ist, umfaßt sie eine Koronaelektrodenanordnung 66, die von einer Verfeinererwand 52 getragen wird und sich über die volle Breite der Wand 52 in der Querrichtung erstreckt. Die Elektrodenanordnung 66 ist mit einer Hochspannungs-Leistungsquelle 19 verbunden, und die gegenüberliegende Verfeinererwand 54 ist geerdet.
Die Elektrodenanordnung 66 umfaßt ein langgestrecktes Querstück 68, das aus einem elektrischen Isolator mit hoher dielektrischer Festigkeit, wie Kunststoff, gebildet ist. Das Isolatorquerstück 68 ist an der äußeren Oberfläche der Verfeinererwand 52 angebracht. Wie deutlicher aus Figur 3 ersichtlich ist, endet der untere Rand der Verfeinererwand 52 eine kurze Strecke oberhalb des unteren Rands der gegenüberliegenden Verfeinererwand 54, und das Isolatorquerstück 68 hat einen vorstehenden Schulterteil 69, der sich von dem Hauptteil des Isolatorquerstücks 68 aus um eine Strecke, die der Dicke der Wand 52 entspricht, erstreckt, so daß die innere freiliegende Fläche des Schulterteils 69 koplanar mit der inneren Oberfläche der Verfeinererwand 52 liegt. Der vorstehende Schulterteil 69 des Isolatorquerstücks 68 bildet demgemäß den unteren Teil der Verfeinererwand und befindet sich direkt gegenüber der gegenüberliegenden geerdeten Verfeinererwand 54. Der Schulterteil 69 ist in Figur 6 vergrößert gezeigt. In dem vorstehenden Schulterteil befinden sich Hohlräume 70, in denen eine Reihe von voneinander beabstandeten Spitzenelektroden in der Form von leitfähigen Metallstiften 72 mit Enden, welche zu geschärften Spitzen abgeschrägt sind, die eine kurze Strecke in den Durchgang 60 vorstehen, angebracht sind. Die Stifte 72 sind nach der gegenüberliegenden geerdeten Verfeinererwand 54 zum Erzeugen einer Korona von ionisierter Luft quer durch den gesamten Durchgang 60, benachbart dem Entladungsende 58 des Verfeinererschlitzes, ausgerichtet.
Es sei nun auf Figur 4 Bezug genommen, woraus ersichtlich ist, daß die Stifte 72 in Gruppen angeordnet sind, die sich von einem Anbringungsblock 74 aus erstrecken, der aus einem elektrisch isolierenden Material mit hoher dielektrischer Festigkeit ausgebildet ist. Ein einzelner Anbringungsblock und zugehörige Koronaelektrodenstifte sind in vergrößerter Perspektive in Figur 5 gezeigt. Die Anbringungsblöcke sitzen auf dem Boden des Hohlraums 70 und sind in zwei vertikal voneinander beabstandeten Reihen angeordnet, die sich über die volle Breite des Isolatorquerstücks erstrecken. Die Anbringungsblöcke in jeder Reihe sind voneinander beabstandet, und die Anbringungsblöcke in einer Reihe sind in versetzter oder gestaffelter Beziehung zu den Anbringungsblöcken in der anderen Reihe angeordnet, so daß sichergestellt wird, daß das elektrisch geladene Koronafeld, welches von den Koronaelektroden erzeugt wird, gleichformig ist und die volle Breite des Durchgangs 60 von links nach rechts, wie aus Figur 4 ersichtlich ist, überdeckt.
Die jeweiligen Stifte von jedem Anbringungsblock 74 sind mit der Hochspannungs-Leistungsquelle 19 durch einen Widerstand 76 verbunden. Die Widerstände befinden sich in vertikalen Bohrungen, die im Isolatorquerstück 68 ausgebildet sind. Das untere Ende von jedem Widerstand ist elektrisch mit den jeweiligen Stiften 72 eines Anbringungsblocks 74 durch eine zentrale Leitung verbunden, und das obere Ende des Widerstands ist mit einem elektrischen Leiter oder Bus 78 verbunden, welcher sich über die volle Breite des Isolatorquerstücks 68 erstreckt, um eine Hochspannung von der Leistungsbzw. Stromquelle 19 zu verteilen.
Jede Hochspannungs-Gleichstromquelle 19 kann dazu benutzt werden, das elektrostatische Feld zwischen den Koronaelektroden und der geerdeten gegenüberliegenden Schlitzwand 54 herzustellen. Die Quelle sollte vorzugsweise variable Spannungseinstellungen bis zu wenigstents etwa 50 kV und vorzugsweise (-) und (+) Polaritätseinstellungen haben, um Einstellungen beim Herstellen des elektrostatischen Felds zu ermöglichen.
Wenn die Filamente durch die Korona hindurchgehen, werden sie elektrostatisch geladen, was bewirkt, daß die Filamente einander abstoßen und sich separieren und auseinanderspreizen, wenn sie in die Freifallzone eintreten, die sich zwischen dem Verfeinerer 17 und dem Bildungs- bzw. Formungsband 20 befindet, und so fortfahren, bis sie auf dem Bildungs- bzw. Formungsband abgelagert werden&sub4; Die Freifallzone sollte von genügender Länge sein, um für die gewünschte Filamenttrennung in der Bahn bzw. dem Vlies zu sorgen.
Figur 7 zeigt eine alternative Form der Koronaelektrode, worin die Elektroden in der Form eines Drahts anstatt von individuellen Stiften sind. Demgemäß hat der Anbringungsblock 74', wie in Figur 7 gezeigt ist, eine Koronaelektrode in der Form eines Drahts 72', der sich über die Länge des Anbringungsblocks erstreckt.

Beisdiel

Dieses Beispiel vergleicht die physikalischen Eigenschaften von Spinnvliesmatten bzw. spundbonded bzw. spinngebundenen Bahnen bzw. Vliesen von verschiedenen Basisgewichten, die gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Koronaeinrichtung hergestellt worden sind, mit Bahnen bzw. Vliesen von vergleichbarem Basisgewicht, die durch ähnliche Verarbeitungsbedingungen, aber ohne die Koronaeinrichtung, hergestellt worden sind.
Die unten tabellarisch wiedergegebenen Ergebnisse wurden unter den folgenden Verfahrensbedingungen erreicht. Ein Polypropylenpolymer wurde schmelzextrudiert und durch einen Schlitzziehverfeinerer mit einer Filamentgeschwindigkeit von angenähert 1000 bis 3000 Metern pro Minute gezogen. Der Abstand zwischen der Koronaeinrichtung und dem Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb war 350 bis 600 mm. Der Abstand zwischen der Spitze der Stifte und der gegenüberliegenden geerdeten leitfähigen Platte war 11 mm, und es wurde eine Spannung von 8 bis 30 kV von einer Hochspannungsquelle an die Stifte angelegt. Außerdem wurde ein Vakuum an das Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb von 8 bis 180 mm Wassersäule angelegt, und das Bildungs- bzw. Formungs-Langsieb lief mit angenähert 50 bis 200 Meter pro Minute. Die Proben 1, 3 und 5 wurden beim Betrieb der Koronaeinrichtung erzeugt und sind auf diese Weise gemäß der Erfindung. Die Proben 2, 4 und 6 sind Kontrollproben, die auf der gleichen Einrichtung unter ähnlichen bzw. gleichartigen Verarbeitungsbedingungen hergestellt wurden, wobei jedoch die Koronaeinrichtung inoperativ war. Die unter diesen Bedingungen erreichten Ergebnisse sind unten tabellarisch wiedergegeben. TABELLE DER PHYSIKALISCHEN EIGENSCHAFTEN
Wie aus den Vergleichsbeispielen ersichtlich ist, haben die durch die Praxis der vorliegenden Erfindung hergestellten Textilerzeugnisse drastisch verbesserte physikalische Eigenschaften im Vergleich mit der Kontrollprobe von vergleichbarem Basisgewicht. Die Zugfestigkeit sowohl in der Maschinenrichtung als auch in der Querrichtung ist signifikant erhöht. Außerdem ist der Prozentsatz des Durchbruchs in hohem Maße reduziert. Der Prozentsatz des Durchbruchs ist eine Messung des Niveaus der Eindringung bzw. Durchdringung von Teilchen gewisser Größe während einer gegebenen Zeit. Je niedriger der Prozentsatz des Durchbruchs ist, umso besser sind die Qualität und die Abdeckungseigenschaften der Bahn bzw. des Vlieses. Wie außerdem aus der Tabelle ersichtlich ist, verbessert sich der Grad der Bildung in hohem Maße mit der Elektrostatikanwendung. Bildung ist das visuelle Aussehen der Bahn bzw. des Vlieses, das anzeigt, wie gleichförmig die Filamente überall in der gesamten Bahn bzw. dem gesamten Vlies verteilt sind. Diese Beurteilung berücksichtigt auch solche Defekte wie Streifen bzw. Maserung, Flecken, Lichtflecken oder sogar Löcher, sowie das Vorhandensein von Fadenziehen. Die Bildung wird von trainierten Einzelpersonen visuell auf einer Skala von 0 bis 5, wobei 5 das Beste ist, beurteilt.
Es versteht sich, daß die oben im Detail beschriebenen und in den Zeichnungen veranschaulichten speziellen Ausführungsformen spezielle Beispiele davon sind, wie die vorliegende Erfindung praktiziert werden kann, und daß die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt ist. Jene Abwandlungen, die innerhalb der Bedeutung und des Bereichs der Äquivalenz der Ansprüche zu liegen kommen, sind in den Bereich der Erfindung eingeschlossen.

Claims

1. Einrichtung zum Herstellen einer Bahn von thermoplastischen Filamenten, umfassend:

a) einen Schlitzziehverfeinerer, der gegenüberliegende Seitenwände und gegenüberliegende Endwände hat, die einen langgestreckten Eingangsschlitz zur Aufnahme von Filamenten sowie einen langgestreckten Ausgangsschlitz, aus dem die Filamente ausgestoßen werden, und einen schlitzförmigen Durchgang, der sich zwischen dem Eingang und dem Ausgang erstreckt und durch welchen die Filamente laufen, während sie gezogen und verfeinert werden, begrenzen;

b) ein mit dem Verfeinerer zusammenwirkendes Mittel zum Einführen einer Strömung von Luft durch den schlitzförmigen Durchgang und zum Ziehen und Verfeinern der Filamente durch den schlitzförmigen Durchgang;

eine benachbart dem Ausgangsschlitz des Verfeinerers positionierte Auffangoberfläche zum Aufnehmen der Filamente, die aus dem Verfeinerer ausgestoßen werden, um eine filamen täre Bahn zu bilden; und

d) ein Koronamittel, das zum elektrostatischen Laden der Filamente, die aus dem Verfeinerer ausgestoßen werden, positioniert ist, so daß Abstoßungskräfte in den Filamenten induziert werden, um die Filamente gleichförmiger auszubreiten, bevor sie auf der Auffangoberfläche zur Ausbildung einer Bahn abgelagert werden.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Koronamittel ein Elektrodenmittel aufweist, das auf bzw. in den Wänden des Verfeinerers gehalten und zum Erzeugen eines elektrostatischen Felds, durch welches die Filamente hindurchgehen, wenn sie durch den schlitzförmigen Durchgang des Verfeinerers laufen, positioniert ist.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, worin das Elektrodenmittel eine Reihe von Koronaelektroden aufweist, die von einer der gegenüberliegenden Verfeinererwände gehalten sind, wobei die Koronaelektroden an beabstandeten Orten entlang der Länge des schlitzförmigen Durchgangs lokalisiert sind, wobei eine Masse bzw. Erde mit der anderen der gegenüberliegenden Verfeinererwände verbunden ist, und wobei eine Hochspannungsleistungsquelle mit jeder der Koronaelektroden verbunden ist.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 3, worin das Elektrodenmittel ein langgestrecktes Isolatorquerstück aufweist, das von der einen Verfeinererwand benachbart dem Ausgangsschlitz gehalten ist, und einen elektrisch leitfähigen Bus, der von dem Isolatorquerstück gehalten ist, und worin die Koronaelektroden an beabstandeten Orten entlang dem langgestreckten Isolatorquerstück angebracht und elektrisch mit dem leitfähigen Bus verbunden sind.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 4, worin jede der Koronaelektroden einen Stift umfaßt, der eine geschärfte Spitze hat, die in den schlitzförmigen Durchgang gewandt ist, und einen Hochspannungswiderstand, der den Stift elektrisch mit dem Bus verbindet.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 4, worin jede der Koronaelektroden einen Draht umfaßt&sub1; der in den schlitzförmigen Durchgang gewandt ist, und einen Hochspannungswiderstand, der den Draht elektrisch mit dem Bus verbindet.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 3, worin die Koronaelektroden in gestaffelter bzw. versetzter Beziehung zueinander an beabstandeten Orten quer über die Breite der einen Wand lokalisiert sind.

8. Einrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein Mittel zum Extrudieren von Filamenten aus einem thermoplastischen Polymer.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, worin das Filamentextrudiermittel einen Spinnbalken umfaßt.

10. Einrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein Mittel zum Binden der Filamente aneinander, nachdem sie auf dem Band zu einer Bahn ausgebildet worden sind.

11. Einrichtung gemäß Anspruch 10, worin das Filamentbindemittel einen Kalanderwalzenspalt zum Binden der Filamente aneinander, nachdem sie auf dem Band zu einer Bahn ausgebildet worden sind, umfaßt, wobei die Einrichtung weiter eine Aufwikkelwalze zum Aufwickeln der spinngebundenen bzw. spunbonded Bahn nach dem Durchgang durch den Kalanderwalzenspalt umfaßt.

12. Einrichtung gemäß Anspruch 1, worin das Filamentzieh- und -verfeinerungsmittel einen Adduktor zum Induzieren einer Luftströmung durch den schlitzförmigen Durchgang für das Ziehen und Verfeinern der Filamente umfaßt.

13. Verfahren zum Herstellen einer Bahn von thermoplastischen Filamenten, umfassend das Leiten bzw. Führen einer Mehrzahl von Filamenten in und durch einen langgestreckten schlitzförmigen Durchgang, während die Filamente, wenn sie durch den Durchgang laufen, verfeinert und gezogen werden, das elektrostatische Laden der Filamente, wenn sie durch den schlitzförmigen Durchgang laufen, das Ausstoßen der elektrostatisch geladenen Filamente aus dem langgestreckten schlitzförmigen Durchgang, während es den Abstoßungskräften, die durch die elektrostatische Ladung in den Filamenten induziert worden sind, ermöglicht wird, die Filamente gleichförmiger auszubreiten, und das Ablagern der demgemäß ausgebreiteten Filamente auf einer Auffangoberfläche zur Ausbildung einer Bahn.

14. Verfahren gemäß Anspruch 13, worin der Schritt des elektrostatischen Ladens der Filamente das Hindurchführen der Filamente durch ein mittels einer Korona gebildetes elektrostatisches Feld umfaßt.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin der Schritt des Hindurchführens der Filamente durch ein elektrostatisches Feld das Anlegen einer Hochspannung an eine Elektrode umfaßt, die längs einer von einem Paar von gegenüberliegenden Wänden in dem schlitzförmigen Durchgang lokalisiert ist, und das Erzeugen einer Korona in dem schlitzförmigen Durchgang zwischen der Elektrode und der gegenüberliegenden Wand des schlitzförmigen Durchgangs.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, worin der Schritt des Anlegens einer Hochspannung an eine Elektrode das Verteilen der Hochspannung unter einer Reihe von Koronaelektroden umfaßt, die sich in den schlitzförmigen Durchgang an beabstandeten Orten entlang einer Wand des Durchgangs erstrecken.

17. Verfahren gemäß Anspruch 13, weiter umfassend die Schritte des Vorwärtsbewegens der Auffangoberfläche, wenn die Filamente darauf zur Ausbildung einer Bahn abgelagert werden, und des thermischen Bindens der Filamente zur Ausbildung einer einheitlichen Bahn.