DE10084563B4

DE10084563B4 - Materialien mit Fasern und Falten in Z-Richtung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10084563B4
Application number: DE10084563T
Authority: DE
Inventors: Edward Jason White; Kurtis Lee Brown; John Herbert Conrad; Robert James Gerndt; Jose Enrique Maldonado
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2020-04-22
Also published as: AR023810A1; GB0125798D0; AU4652700A; GB2364070A; BR0010019A; KR20020002440A; US6867156B1; MXPA01011065A; WO2000066057B1; CO5160398A1; GB2364070B; KR100747385B1; WO2000066057A1; DE10084563T1

Abstract

Material, welches aufweist:
Eine Vliesbahn (40) mit Abmessungen in den Richtungen x, y und z, wobei x die Maschinenrichtung ist, y die Richtung quer zur Maschinenrichtung ist und z senkrecht zur x-y-Ebene ist;
erste und zweite Oberflächen in x-y-Ebenen, die in der Richtung z beabstandet sind;
wobei die Vliesbahn (40) mehrere Endlosfasern umfasst, die eine Orientierung in z-Richtung aufweisen, und mehrere Rippen (41) auf beiden Oberflächen der Vliesbahn (40) ausbilden; und
wobei die Endlosfasern zu Schleifen gefaltet sind, die in z-Richtung verlaufen, und die Schleifen derart vereinigt sind, dass ein Material mit einer Folge von Wellen (22) ausgebildet ist, die entlang der Maschinenrichtung beabstandet sind, wobei jede Welle (22) quer zur Maschinenrichtung verläuft.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein offenes, Nonwoven- oder Vliesmaterial, das aus durchgehenden Fasern hergestellt wird, wobei der offene Charakter des Vliesmaterials das Ergebnis der Tatsache ist, dass die Fasern, welche die Bahn ausbilden, eine Orientierung in z-Richtung aufweisen, wodurch mehrere Rippen oder Falten auf einer Oberfläche der Vliesbahn ausgebildet werden. Diese Materialien sind besonders gut geeignet zum Einsatz in einem breiten Anwendungsbereich, einschließlich der Handhabung von Fluiden (mit sprunghaftem Anstieg), Luft- und Flüssigkeitsfiltrierung, Schall- und Wärmeisolierung, Verpackungsmaterial, Absorptionsmittel, und Reinigungsmaterialien. Insbesondere sind diese Materialien geeignet zur Verwendung als Abstandsschichten für sprunghafte Belastung, Filtermaterialien und Absorptionsschichten in absorbierenden Hygieneerzeugnissen, einschließlich Wegwerfwindeln, Inkontinenzbekleidung, und Erzeugnissen für die weibliche Hygiene, beispielsweise Hygieneeinlagen und Damenbinden, sowie bei Gesichtsmasken, Operationskitteln, sterilen Tüchern und Operationstüchern.
DISKUSSION DES STANDS DER TECHNIK
Absorbierende Gegenstände für die Hygiene wie beispielsweise Hygieneeinlagen und Damenbinden, Wegwerfwindeln, Inkontinenzeinlagen und dergleichen werden in weitem Ausmaß eingesetzt, und zur Verbesserung ihrer Wirksamkeit und Funktionsfähigkeit wurden erhebliche Anstrengungen unternommen. Diese Gegenstände weisen im Allgemeinen ein Flüssigkeitsabsorptionsmaterial auf, das auf der Rückseite eine flüssigkeitsundurchlässige Sperrschicht aufweist. Zur Erhöhung des Komforts weist das absorbierende Material eine Deckschicht aus einem Material auf, welches zumindest die dem Körper zugewandte Oberfläche des Erzeugnisses maskiert. Der Zweck dieses Deckmaterials besteht darin, das absorbierende Material strukturell festzuhalten, und den Träger gegen einen ständigen, direkten Kontakt mit Flüssigkeit infolge vorher benetzten, absorbierenden Materials zu schützen. Das Deckmaterial besteht typischerweise aus einem Vliestextilerzeugnis mit relativ geringem Basisgewicht. Verbesserte Produkteigenschaften wurden bei diesen Erzeugnissen dadurch erzielt, dass ein Material zur Handhabung sprunghaft ansteigender Beanspruchungen vorgesehen wurde, das zwischen dem Deckmaterial und dem absorbierenden Material angeordnet ist. Das Material zur Handhabung Sprungweise ansteigender Beanspruchungen besteht aus einem Vliesbahnmaterial mit relativ hohem Basisgewicht und niedriger Dichte, welches also dick ist.
Bei Vliesbahnen sind die Fasern, welche die Bahn bilden, im wesentlichen in der x-y-Ebene der Bahn orientiert, und das sich ergebende Vliesbahnmaterial ist relativ dünn, und daher nicht ausreichend offen oder dick. Offenheit oder Dicke bei einer Vliesbahn, die zur Verwendung bei absorbierenden Gegenständen für die Hygiene geeignet ist, fördert den Komfort (Weichheit) für den Benutzer, die Handhabung sprungweiser ansteigender Belastungen, und die Fluidverteilung zu benachbarten Schichten.
Damit eine Vliesbahn offen oder dick wird, ist es im Allgemeinen wünschenswert, dass zumindest ein Anteil der Fasern, welche die Bahn bilden, in der z-Richtung orientiert ist. Herkömmlich werden derartige offene Vliesbahnen unter Verwendung von Stapelfasern hergestellt. Vergleiche beispielsweise US 4,837,067 A , welche eine Wärmeisolierungs-Vlies-Wirrfaserschicht vorschlägt, welche strukturelle Stapelfasern und Verbindungsstapelfasern enthält, die verheddert und im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Wirrfaserschicht an den Oberflächenabständen und im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Wirrfaserschicht angeordnet sind, sowie US 4,590,114 A , welches eine Wirrfaserschicht vorschlägt, die einen Hauptanteil thermo-mechanischer Holzschlifffasern enthält, die durch das Einschließen eines geringeren Anteils an thermoplastischen Fasern stabilisiert werden, einschließlich thermoplastischer Fasern mit Stapellänge. Alternativ verlassen sich Verfahren zur Herstellung einer hohen Offenheit auf Vorformvorgänge, beispielsweise Faserkräuselung auf einem flachen Draht oder einer Trommel, und auf Nachformverfahren, beispielsweise Kreppen oder Plissieren der hergestellten Bahn.
In der US 5,658,640 A wird ein Filtermedium beschrieben. Das Filtermedium enthält eine Bahn aus schmelzgeblasenen Mikrofasern, bei der eine Oberfläche im Wesentlichen flach ist und die andere Oberfläche periodische, faltenartige Wellen aufweist. Ein Verfahren zur Herstellung des Filtermediums ist ebenfalls angegeben. Das Filtermedium kann als Elektretfilter eingesetzt werden, wenn es geladen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material gemäß des unabhängigen Patentanspruchs 1. Im Gegensatz zum Stand der Technik bildet die vorliegende Erfindung nicht zuerst eine Bahn aus einem Material aus, und plissiert diese. Stattdessen werden bei den Fasern selbst Schleifen erzeugt, ohne dass sie zuerst als Materialbahn ausgeformt werden. Diese Faserniveauschleifen, die von einer Oberflache der Bahn zu einer zweiten Oberfläche verlaufen, werden in Richtung quer zur Maschine vereinigt, um rippenförmige Strukturen auszubilden, die hier manchmal als ”Wellen” oder ”Falten” bezeichnet werden, um sie von ”Plissee” zu unterscheiden, was Strukturen in einem vorgeformten Bahn- oder Maschenmaterial betrifft, das mit sich selbst gefaltet wurde. Eine ”Wellenlänge” kann allgemein als der Übergang einer Schleife zwischen ihren aufeinanderfolgenden Wellentalpunkten auf einer Oberfläche der Bahn angesehen werden.
Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines offenen Vliesbahnmaterials, welches Endlosfasern aufweist, im Gegensatz zu Stapelfasern, die herkömmlich bei der Herstellung derartiger Vliesmaterialien verwendet werden.
Weitere Vorteile werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Materials mit Falten in z-Richtung erzielt, bei welchem ein im wesentlichen ungeformtes und ebenes Basismaterial als Endlosfasern, sowie nach Wunsch hinzugefügte Materialien, auf einer ersten, sich bewegenden Oberfläche, in eine Einquetschstelle gefördert wird, die durch die erste, sich bewegende Oberfläche, und eine zweite, sich bewegende Oberfläche gebildet wird, wobei sich die zweite, sich bewegende Oberfläche mit geringerer Geschwindigkeit bewegt als die erste, sich bewegende Oberfläche, was zur Ausbildung mehrerer Falten in z-Richtung auf zumindest einer Oberfläche des Materials führt. Das Verfahren transportiert ein Material mit Hilfe einer sich bewegenden Oberfläche in einen begrenzten Raum (die Einquetschstelle), und entferntes aus diesem begrenzten Raum mit Hilfe einer zweiten, sich bewegenden Oberfläche, wobei die Abnahmerate des Materials aus dem begrenzten Raum geringer als die Materialrate ist, die der begrenzten Oberfläche zugeführt wird, was zur Ausbildung eines Vliesmaterials führt, das Komponenten in z-Richtung aufweist. Die Komponenten in z-Richtung erzeugen Rippen oder Wellen auf den Oberflächen, oder den X-Y-Oberflächen, des Materials. Bei diesem Verfahren kann das Ausmaß an Rippen, und daher die Eigenschaft des sich ergebenden Materials, einfach durch eine Anzahl an Betriebsparametern beeinflusst werden, einschließlich, jedoch nicht hierauf beschränkt, der Art des verarbeiteten Materials, der Geometrie des begrenzten Raums, der Vorrichtung zum Transportieren des Materials in dem begrenzten Raum von der ersten, sich bewegenden Oberfläche zu der zweiten, sich bewegenden Oberfläche, des Vorhandenseins oder der Abwesenheit eines Bindemittels, beispielsweise eines Klebers, und der Relativgeschwindigkeiten der ersten und zweiten, sich bewegenden Oberfläche.
Typischer Weise stehen die Abmessungen des begrenzten Raums (Quetschstelle) und die Relativgeschwindigkeiten der sich bewegendem Oberflächen in Bezug auf die Ausbildung einer Bahn in Beziehung, welche eine gewünschte Dichte an Falten aufweist. Für sehr niedrige Differenzgeschwindigkeiten zwischen den beiden, sich bewegenden Oberflächen ist beispielsweise die Größe der Einquetschstelle sehr gering. Wenn die Differenzgeschwindigkeit zunimmt, nimmt auch die Größe der Einquetschstelle zu.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen weist ein Material gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vliesbahn mit mehreren, im wesentlichen durchgehenden Fasern auf, die eine Orientierung in z-Richtung aufweisen und mehrere Rippen auf den Oberflächen der Vliesbahn ausbilden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen noch deutlicher, wobei:
1 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung von Materialien mit Komponenten in z-Richtung ist;
2 eine schematische Seitenansicht einer Vliesbahn mit Komponenten in z-Richtung in Form von Rippen oder Wellen ist, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden;
3A. und 3B schematische Darstellungen einer herkömmlichen Vliesbahn bzw. einer Vliesbahn mit hoher Offenheit gemäß der vorliegenden Erfindung sind; und
4 bis 9 Photographien von Seitenansichten von Vliesmaterialien sind, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, und verschiedene Schleifenstrukturen zeigen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Der hier verwendete Begriff ”Vliesbahn” oder ”Vliesmaterial” bedeutet eine Bahn, die einen Aufbau mit einzelnen Fasern, Fäden oder Garnen aufweist, die zusammen verlaufen, jedoch nicht auf regelmäßige oder feststellbare Art und Weise, beispielsweise wie jene in gestrickten Textilerzeugnissen oder in Filmen, die fibrilliert wurden. Vliesbahnen oder materialien wurden mit zahlreichen Verfahren hergestellt, beispielsweise Schmelzblasverfahren, Spinnvliesverfahren, und Verfahren zur Herstellung gekrempelter Vliesverbundstoffe. Das Basisgewicht von Vliesbahnen oder -materialien wird normalerweise in Unzen Material pro Quadratyard (osy) oder in Gramm pro Quadratmeter (gsm) ausgedrückt, und die Faserdurchmesser werden normalerweise in Mikrometer ausgedrückt. (Hinweis: Zur Umwandlung von osy in gsm wird osy mit 33,91 multipliziert).
Der hier verwendete Begriff ”z-Richtung” bezieht sich auf Fasern, die außerhalb der Orientierung in der Ebene einer Bahn angeordnet sind. 3A zeigt schematisch eine Vliesbahn ohne Fasern in z-Richtung. Daher sind alle Fasern im Wesentlichen in der Richtung orientiert, die durch den Pfeil 27 angedeutet ist. Zum Vergleich zeigt 3B schematisch eine Vliesbahn, die Fasern in z-Richtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Zusätzlich zu Fasern, die in der Richtung eines Pfeils 28 orientiert sind, sind daher Fasern auch in der Richtung der Pfeile 29 und 30 orientiert.
Der Begriff ”ausgeformte z-Richtungs-Fasern” soll sich hier auf Fasern beziehen, die in der z-Richtung während der Ausbildung der Vliesbahn orientiert werden, im Unterschied zu Fasern, die eine Komponente in z-Richtung infolge einer Nachformverarbeitung der Vliesbahn aufweisen, beispielsweise im Falle mechanisch gekräuselter oder gekreppter Vliesbahnen.
Der hier verwendete Begriff ”Spinnvliesfasern” betrifft Fasern mit kleinem Durchmesser, die durch Extrudieren geschmolzenen, thermoplastischen Materials als Fäden aus mehreren feinen, normalerweise kreisförmigen Kapillaren einer Spinndüse hergestellt werden, wie dies beispielsweise in US 4,340,563 A von Appel et al und in US 3,802,817 A von Matsuki et al vorgeschlagen wird.
Der hier verwendete Begriff ”schmelzgeblasene Fasern” bezieht sich auf Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen, thermoplastischen Materials durch mehrere feine, normalerweise kreisförmige, Formkapillaren als geschmolzene Garne oder Fäden in sich vereinigende Gasströme mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise Luftströme) hergestellt werden, welche die Fäden aus geschmolzenem, thermoplastischen Material verdünnen, so dass deren Durchmesser abnimmt, was bis zu einem Mikrofaserdurchmesser reichen kann. Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in US 3,849,241 A von Butin beschrieben.
Der hier verwendete Begriff ”Mikrofasern” bezieht sich auf Fasern kleinem Durchmesser, die einen mittleren Durchmesser von nicht mehr als beispielsweise 75 Mikrometer aufweisen, einen mittleren Durchmesser von etwa 0,5 Mikrometer bis etwa 50 Mikrometer, oder insbesondere einen mittleren Durchmesser von etwa 2 Mikrometer bis etwa 40 Mikrometer.
Der hier verwendete Begriff ”Polymer” umfasst allgemein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt, homopolymere, Copolymere, beispielsweise Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere, usw., sowie Mischungen und Modifikationen hieraus. Weiterhin umfasst, falls dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist, der Begriff ”Polymer” darüber hinaus sämtliche möglichen geometrischen Konfigurationen des Materials. Diese Konfigurationen umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, isotaktische, syndiotaktische, ataktische und statistische Symmetrien.
Der hier verwendete Begriff ”absorbierender Hygienegegenstand” bedeutet Wegwerfwindeln, Trainingshosen, absorbierende Unterhosen, Erzeugnisse für inkontinente Erwachsene, Erzeugnisse für die weibliche Hygiene, und dergleichen.
Der hier verwendete Begriff ”Homofilament” betrifft eine Faser, die aus nur einem Polymer hergestellt wird. Dies soll nicht Fasern aus einem Polymer ausschließen, dem kleine Mengen an Zusatzstoffen zur Färbung, Antistatikeigenschaften, Schmierung, Hydrofilie usw. hinzugefügt wurden.
Der hier verwendete Begriff ”Bikomponentenfasern” betrifft Fasern, (die aus zumindest zwei Polymeren hergestellt wurden, die aus getrennten Extrudern extrudiert wurden, jedoch zur Ausbildung einer Faser miteinander versponnen wurden. Die Komponentenfasern werden manchmal auch als konjugierte Fasern oder Multikomponentenfasern bezeichnet. Bikomponentenfasern werden in US 5,382,400 A von Pike et al vorgeschlagen. Der hier verwendete Begriff ”Bikomponentenfasern” bedeutet Fasern, die aus zumindest zwei Polymeren hergestellt wurden, die aus demselben Extruder als Mischung extrudiert wurden. Der Begriff ”Mischung” ist nachstehend definiert. Bikomponentenfasern werden manchmal auch als Multikomponentenfasern bezeichnet. Fasern dieser allgemeinen Art werden beispielsweise in US 5,108,827 A von Gessner erläutert. Der hier verwendete Begriff ”Mischung” bedeutet eine Mischung von zwei oder mehr Polymeren.
Der hier verwendete Begriff ”im wesentlichen kontinuierliche Fasern” bedeutet Fasern, einschließlich, ohne Einschränkung, Spinnvliesfasern und Schmelzblasfasern, die vor der Ausbildung in eine Vliesbahn oder ein Textilerzeugnis nicht bezüglich ihrer Ursprungslänge beschnitten wurden. Im Wesentlichen kontinuierliche Fasern können mittlere Längen im Bereich von mehr als 15 Zentimeter zu mehr als 1 Meter aufweisen, und bis zur Länge der Bahn oder des Textilerzeugnisses, die bzw. das hergestellt wird. Die Definition von ”im wesentlichen kontinuierlichen Fasern” umfasst solche Fasern, die nicht vor der Ausbildung in eine Vliesbahn oder ein Vliestextilerzeugnis geschnitten werden, jedoch später geschnitten werden, wenn die Vliesbahn oder das Vliestextilerzeugnis geschnitten wird, sowie Fasern, die im wesentlichen linear oder gekräuselt sind.
Der Begriff ”Stapelfasern” bedeutet Fasern, die natürlich sind, oder von einem hergestellten Faden vor der Ausbildung in eine Bahn abgeschnitten wurden, und die eine mittlere Länge im Bereich von etwa 0,1 bis 15 Zentimetern aufweisen, üblicher Weise von 0,2 bis 7 Zentimetern.
Der hier verwendete Begriff ”Bindung mittels Luft” oder ”TAB” bezeichnet das Verfahren, ein Vlies, beispielsweise eine Bikomponentenfaserbahn, zu verbinden, bei Welchem Luft, die ausreichend heiß ist, eines der Polymere zu schmelzen, aus denen die Fasern der Bahn bestehen, zwangsweise durch die Bahn geleitet wird.
Der hier verwendete Begriff ”gleichzeitige Ausbildung” bezeichnet ein Verfahren, bei welchem zumindest ein Schmelzblas-Düsenkopf in der Nähe einer Rutsche angeordnet ist, über welche andere Materialien dem Basismaterial oder der Bahn hinzugefügt werden, während dieses bzw. diese hergestellt wird. Derartige andere Materialien können Holzschliff sein, superabsorbierende Teilchen, Zellulose oder Stapelfasern, als Beispiel. Verfahren mit gleichzeitiger Herstellung sind in dem ebenfalls übertragenen US 4,818,464 A von Lau dargestellt.
1 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung von Materialien, welche einschließen, wobei dies nicht einschränkend zu verstehen ist, Filme, Vliesmaterialien, und gewebte Materialien, die Komponenten in z-Richtung in Form von Rippen oder Spitzen auf zumindest einer Oberfläche aufweisen. Die Rippen oder Spitzen, die entsprechend dem Verfahren ausgebildet werden, können regelmäßige Abstände aufweisen, oder in Bezug auf den Abstand und die Form unregelmäßig sein.
Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Basismaterial 21 aus leicht, oder funktionslos verbundenen Fasern, auf einer ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 in den begrenzten Raum transportiert oder gefördert, der durch eine Einquetschstelle 13 gebildet wird, die durch die erste, sich bewegende Oberfläche 11, und eine zweite, sich bewegende Oberfläche 12 ausgebildet wird. ”Funktionslose Bindung” ist eine Bindung, die nur dazu ausreicht, die Fasern an ihrem Ort zur Verarbeitung gemäß dem vorliegenden Verfahren festzuhalten, jedoch nicht so leicht, um die Fasern nicht so zusammen zu halten, als würden sie von Hand manipuliert. Eine derartige Verbindung kann je nach Wunsch erfolgen, oder insgesamt weggelassen werden, falls gewünscht. Eine Einheit 44 für gleichzeitiges Ausformen zum Zufügen von Zusatzmaterialien zudem Basismaterial ist in der Nähe des Auslasses der Faserverteilungseinheit 16 vorgesehen. Die erste, sich bewegende Oberfläche 11 bewegt sich in der Richtung eines Pfeils 18 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit. Das Basismaterial 21 wird auf der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 durch ein Herunterhaltevakuum 14 heruntergehalten. In der Einquetschstelle 13 wird das Basismaterial auf eine zweite, sich bewegende Oberfläche 12 übertragen, die sich in der durch einen Pfeil 19 angedeuteten Richtung bewegt, über einen Luftüberdruck, von einem Aufblaskasten 15a unterhalb der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 und ein Übertragungsvakuum 20 unterhalb der zweiten, sieh bewegenden Oberfläche. Die Übertragung des Materials in der Einquetschstelle 13 von der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 auf die zweite, sich bewegende Oberfläche 12 wird durch Einsatz eines Übertragungsvakuums unterhalb der zweiten, sich bewegenden Oberfläche 12 erzielt, das durch einen Hochvakuumschlitz 15b und ein Übertragungsvakuum erzeugt wird, das durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch ohne eine echte Einquetschstelle arbeiten kann, so dass die erste und die zweite Oberfläche hintereinander in einem solchen Ausmaß versetzt angeordnet sind, dass keine Überlappung in ihren entgegengesetzten gegenüberliegenden Oberflächen vorhanden ist. Die zweite, sich bewegende Oberfläche bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die niedriger ist als die Geschwindigkeit der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11. Die erste und die zweite, sich bewegenden Oberflächen sind normalerweise durchlöcherte oder perforierte Drahtgitterbänder, die auf diesem Gebiet als ”Drähte bekannt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Geschwindigkeit der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 im Bereich des etwa 1,25- bis etwa 7-fachen der Geschwindigkeit der zweiten, sich bewegenden Oberfläche 12.
Die Art und Weise der Zusammenführung der Quetschstelle 13 ist so, dass beim Eintritt des Basismaterials 21 aus Fasern in die Einquetschstelle 13 und dessen Wegbewegung mit geringerer Geschwindigkeit durch die zweite, sich bewegende Oberfläche 12 das Basismaterial 21 sich in der Einquetschstelle 13 ansammelt, wodurch die Fasern dazu veranlasst werden, sich zusammen zu bündeln, und in z-Richtung verschoben zu werden, bis das Volumen der Einquetschstelle 13 gefüllt ist. Genauer gesagt erfährt das Basismaterial 21, das sich in der durch einen Pfeil 18 angedeuteten Richtung bewegt, eine Verzögerung in der Einquetschstelle 13, was dazu führt, dass sich das Basismaterial 21 in der z-Richtung bewegt, bis es auf die Oberfläche der zweiten, sich bewegenden Oberfläche 12 auftrifft, und hierdurch entfernt wird. Dies führt dazu, dass das aus der Einquetschstelle 13 austretende Material zumindest eine Oberfläche aufweist, und normalerweise beide Oberflächen, die Rippen oder Spitzen aufweisen, wie durch das Bezugszeichen 22 angedeutet.
Obwohl es zur Erzeugung von mit Rippen versehenen Filmen und plissierten Geweben geeignet ist, ist das Verfahren besonders dazu geeignet, hauptsächlich offene, oder eine niedrige Dichte aufweisende, Vliesbahnen aus kontinuierlichen Fasern zu erzeugen, welche Komponenten in z-Richtung aufweisen. Speziell stellt das Material eine Vliesbahn dar, die mehrere, im wesentlichen durchgängige Fasern aufweist, die eine Orientierung in z-Richtung aufweisen, und die Rippen oder Spitzen 22 ausbilden.
Die im wesentlichen durchgängigen Fasern werden vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, welche Homofilamentfasern umfasst, Bikomponentenfasern, Fasern aus zwei Bestandteilen, und Kombinationen hieraus. Die im wesentlichen durchgängigen Fasern werden vorzugsweise aus Polymeren hergestellt, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polefinen, Polyamiden, Polyestern, Polycarbonaten, Polystyrolen, thermoplastischen Elastomeren, Fluorpolymeren, Vinylpolymeren, und Mischungen und Copolymeren daraus bestehen.
Geeignete Polyfine umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, und dergleichen; geeignete Polyamide umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 10, Nylon 12 und dergleichen; und geeignete Polyester umfassen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und dergleichen. Besonders geeignete Polymere zum Einsatz bei der vorliegenden Erfindung sind Polyolefine, welche Polyethylen enthalten, beispielsweise lineares Polyethylen mit niedriger Dichte, Polyethylen mit niedriger Dichte, Polyethylen mit mittlerer Dichte, Polyethylen mit hoher Dichte, und Mischungen daraus; Polypropylen, Polybutylen und Copolymere und auch Mischungen hieraus. Weiterhin können in die geeigneten, Fasern ausbildenden Polymere thermoplastische Elastomere eingemischt sein. Zusätzlich können Stapelfasern in der Vliesbahn als Bindemittel eingesetzt werden.
Damit das Material des Erzeugnisses stabil ist, wird die Vliesbahn verbunden, entweder durch Einsatz eines Klebers von einem Klebersystem 25, oder durch Wärmeverbindung, beispielsweise mittels Luftdurchgangsbindung, einen Kalander oder dergleichen, oder mit Hilfe eines Heißluftmessers ((HAK) 24. Ein Heißluftmesser wird dazu verwendet, die einzelnen Polymerfasern miteinander an verschiedenen Orten zu verbinden, so dass die Bahn eine erhöhte Festigkeit und strukturelle Unversehrtheit für nachfolgende Bearbeitungen wie beispielsweise den Durchgang durch eine Durchluftverbindungseinheit (TAB) aufweist. Ein herkömmliches Heißluftmesser enthält einen Dorn mit einem Schlitz, der einen Düsenstrahl aus heißer Luft auf die Vliesbahnoberfläche bläst. Derartige Heißluftmesser werden beispielsweise in US 5,707,468 A von Arnold et al. beschrieben.
Wie in 1 dargestellt ist, wird ein Basismaterial 21 aus im Wesentlichen durchgängigen Fasern einer ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 von einer Faserverteilungseinheit 16 zugeführt, wie durch das Bezugszeichen 16 angedeutet. Allerdings wissen Fachleute auf diesem Gebiet, dass bestimmte Fasern aus einem Basismaterial 21 direkt auf der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 hergestellt werden können, oder von vorher aufgewickelten Spulen und dergleichen abgewickelt werden können.
Basismaterialien, die zum Einsatz bei dem Material gemäß der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren geeignet sind, werden vorzugsweise aus jener Gruppe ausgewählt, die aus Spinnvlieslaminaten, Schmelzblaslaminaten, Spinnvlies-Schmelzblas-Spinnvlieslaminaten besteht, aus gleichzeitig ausgeformten Spinnvlies-Film-Spinnvlieslaminaten, aus Bikomponentenspinnvlies, Bikomponentenschmelzblasvlies, Bikomponentenspinnvlies, Bikomponentenschmelzblasvlies, Pulpe, superabsorbierende Materialien, und Kombinationen hieraus.
Die Eigenschaften des Materials, können durch derartige Verfahrenseigenschaften wie die Geometrie der Einquetschstelle, einschließlich der Vertikalentfernung zwischen der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11, und der zweiten, sich bewegenden Oberfläche 12 geändert werden, sowie durch das Ausmaß der Überlappung zwischen der ersten, sich bewegenden Oberfläche 11 und der zweiten, sich bewegenden Oberfläche 12, durch die Starke des Vakuums und dessen Ort, den Verbindungsmechanismus, sowie die Geschwindigkeiten des Materials, das in die Einquetschstelle 13 hineingelangt und diese verlässt. Die Art der Faser hat selbstverständlich einen Einfluss auf die Morphologie der hergestellten Bahn. Zusätzlich kann, obwohl das vorliegende Verfahren im allgemeinen eine sich selbst tragende, offene Bahn erzeugt, des Enderzeugnis eine Stützstruktur oder ein zweites Material 23 aufweisen, das wie dargestellt der Einquetschstelle 13 von der Abwicklung zugeführt wird, die mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet ist.
2 zeigt eine Seitenansicht einer Vliesbahn 40 mit einer Komponente in z-Richtung, und Rippen 41 aufweist, die durch im Wesentlichen durchgängige Fasern ausgebildet werden.
4 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn, mit einem Basisgewicht von 85 g/m² (2,5 osy), wobei die Hüllen/Kern Bikomponenten-Fasern, die einzeln gerade sind, deutlich sichtbar sind, und regelmäßige und elliptische, schleifenförmige Fasern an beiden Hauptoberflächen der Bahn zeigen. Die Bahn ist im Wesentlichen offen, und bildet mehrere Kanäle aus, die in Richtung quer zur Maschine zwischen Schleifen verlaufen. Die Schleifen sind weg von der echten z-Achse orientiert, und weisen alle in eine Richtung, also verlaufen in einer Richtung. Eine Vliesbahn gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Basisgewicht auf, das vorzugsweise im Bereich von etwa 8 bis etwa 1696 g/m² (etwa 0,25 osy bis etwa 50 osy) liegt.
5 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn, jedoch mit höherer Differenzgeschwindigkeit als in 4, für ein Basisgewicht von 101,7 g/m² (3,0 osy), wobei die im Wesentlichen durchgängigen, einzelnen Fasern deutlich sichtbar sind, jedoch immer noch im wesentlichen ellipsenförmige, schleifenförmige Fasern an beiden Hauptoberflächen der Bahn aufweisen. Die Bahn ist im wesentlichen offen, so dass die Fasern nicht eng gepackt sind, und bei der Bahn sind überwiegend Lufträume statt Fasern an ihren Oberflächen vorhanden, und die Bahn bildet mehrere Kanäle aus, die in Richtung quer zur Maschine zwischen Schleifen verlaufen. In Bezug auf die gesamte Morphologie des Materials von 5 weist dieses glattere Oberflächen und weniger deutliche Rippen auf als jenes von 4.
6 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn doch mit gekräuselten anstatt mit geraden Fasern, mit einem Basisgewicht von 108,5 g/m² (3,2 osy), wobei die im wesentlichen durchgängigen, einzelnen Fasern deutlich starker statistisch verteilt, jedoch immer noch im wesentlichen ellipsenförmige, schleifenförmige Fasern an beiden Hauptoberflächen der Bahn zeigen. Die Bahn ist im Wesentlichen offen, zeigt jedoch keine deutlich erkennbaren Kanäle, die in Richtung quer zur Maschine zwischen Schleifen verlaufen. In Bezug auf die Gesamtmorphologie weist das Material von 6 breitere und weniger regelmäßige Rippen auf; wobei ”regelmäßig7 die Periodizität des Plissees in Richtung der Maschine bezeichnet, und die Häufigkeit, in welcher die Plissees von Rand zu Rand in Querrichtung im Unterschied zu 5 verlaufen.
7 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn, jedoch mit einer noch höheren Differenzgeschwindigkeit, für ein Basisgewicht von 135,6 g/m² (4,0 osy), wobei die schleifenförmigen Fasern stark zusammengedrückt sind. Die eng ellipsenförmigen Faserschleifen zeigen keine Kanäle zwischen den, Wellen. Die Bahn wird starker geschlossen, als sie natürlicherweise geöffnet ist. In Bezug auf die Gesamtmorphologie weist das Material von 7 noch glattere Oberflächen und weniger deutliche Rippen auf als bei den vorherigen Figuren.
8 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn, jedoch mit einem niedrigen Basisgewicht von 16,96 g/m² (0,5 osy), wobei die im wesentlichen durchgängigen, einzelnen Fasern deutlich sichtbar sind, und eine relativ statische wellenförmige Verteilung bis zu dem Punkt zeigen, bei. dem die im wesentlichen ellipsenförmige und eine regelmäßige Periodizität zeigende Wellenform auf der Oberfläche der Bahn verlorengeht. Die Schleifen können so angesehen werden, dass sie in mehreren Richtungen verlaufen, also statistisch von der orthogonalen z-Achse weg zeigen. Die Bahn ist stark geöffnet. In Bezug auf die Gesamtmorphologie weist das Material von 8 glatte Oberflächen auf, weniger deutliche Rippen, und zahlreiche dünne Punkte.
9 ist ein Photo einer Seitenansicht einer Vliesbahn, jedoch mit Seite an Seite liegenden Bikomponentenfasern, die gekräuselt Sind, mit einem Basisgewicht von 27,13 g/m² (0,8 osy), wobei wiederum eine relativ statistische Wellenform erkennbar ist. Wie zu erwarten zeigt die Bahn einen Mangel an regelmäßig periodischen Wellen auf der Oberfläche. Die Bahn ist äußerst offen. In Bezug auf die Gesamtmorphologie weist das Material von 9 glatte Oberflächen auf, beinahe nicht erkennbare Rippen, und zahlreiche dünne Punkte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die im Wesentlichen durchgängigen Fasern Bikomponentenfasern. Besonders geeignete Polymere zur Ausbildung der Bestandteile geeigneter Bikomponentenfasern umfassen Polystyrol und Copolymere aus Polypropylen und Ethylen, und besonders geeignete Polymere für die Klebekomponente der Bikomponentenfasern umfassen Polyethylen, insbesondere Polyethylen, das linear ist und eine geringe Dichte aufweist, sowie Polyethylen mit hoher Dichte. Weiterhin kann die Klebekomponente Zusatzstoffe zur Verbesserung der Kräuselbarkeit und/oder Verringerung der Verbindungstemperatur der Fasern enthalten, und zur Erhöhung der Abriebfestigkeit, der Festigkeit und der Weichheit der sich ergebenden Bahn.
Die Vliesbahn des erfindungsgemäßen Materials weist ein Basisgewicht im Bereich von etwa 8 bis etwa 1696 g/m² (etwa 0,25 osy bis etwa 50 osy) auf. Zur Erhöhung der Absorptionseigenschaften des Vliesmaterials weist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Vliesbahn ein Absorptionsmaterial auf, beispielsweise hochabsorbierende Teilchen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Stützanordnung an zumindest einer Oberfläche der Vliesbahn angebracht, um dieser Festigkeit zu verleihen. Die sich ergebende Laminatstruktur stellt Unterstützung für die Struktur mit hoher Offenheit, die Wickelfestigkeit, die Umwandlung, und dergleichen zur Verfügung, sowie eine Grenzschicht, um den Fluidfluss in die offene, absorbierende Struktur entweder zu erhöhen oder zu verringern. Die Stützstruktur kann Spinnvliesbahnen verschiedener Arten enthalten, einschließlich Beschichtungen, die perforiert sein können, Mikrofasern aufweisen, gekreppt sein können, beispielsweise Spinnvlies-Schmelzvlies-Spinnvlies (SMS), Schmelzvlies, und/oder Filme.
Potentielle Einsätze für die Vliesbahn gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen absorbierende Gegenstände für die Hygiene wie beispielsweise Windeln, Trainingshosen, Inkontinenzkleidung, Erzeugnisse für die weibliche Hygiene einschließlich Hygieneeinlagen und Damenbinden, sämtliche Materialien für eine Beanspruchung mit sprunghaftem Anstieg, Schleifenmaterialien, Luftfilter, Flüssigkeitsfilter, Kissen zum Abschrubben des Körpers, Ölauffangmaterialien, Wischtücher für die Industrie und für Kleinkinder, Isoliermaterial, Verpackungsmaterial, sowie lichtdurchlässiges oder Abschirmmaterial für Lampenschirme und dergleichen. Bei Filtermaterialien erhöht das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich die Oberfläche, die zum Filtern verfügbar ist. Weiterhin kann das Verfahren zum Plissieren von Textilerzeugnissen geeignet sein. Weiterhin kann für Windelrollen ein Verbundmaterial dadurch erzeugt werden, dass ein stark offenes Materiallaminat, das plötzlichen Beanspruchungen standhält, Pulpe enthält, und hochabsorbierend ist, mit Rippen oder Rillen versehen wird, und zwischen einer äußeren Abdeckung und einer Beschichtung angeordnet wird, wodurch ein Laminat mit sämtlichen Bestandteilen einer Windel in einem einzigen Schritt erzeugt wird, das auf gewickelt werden kann, geschnitten werden kann, und später auf Veredlungsmaschinen angebracht werden kann.

Claims

Material, welches aufweist: Eine Vliesbahn (40) mit Abmessungen in den Richtungen x, y und z, wobei x die Maschinenrichtung ist, y die Richtung quer zur Maschinenrichtung ist und z senkrecht zur x-y-Ebene ist; erste und zweite Oberflächen in x-y-Ebenen, die in der Richtung z beabstandet sind; wobei die Vliesbahn (40) mehrere Endlosfasern umfasst, die eine Orientierung in z-Richtung aufweisen, und mehrere Rippen (41) auf beiden Oberflächen der Vliesbahn (40) ausbilden; und wobei die Endlosfasern zu Schleifen gefaltet sind, die in z-Richtung verlaufen, und die Schleifen derart vereinigt sind, dass ein Material mit einer Folge von Wellen (22) ausgebildet ist, die entlang der Maschinenrichtung beabstandet sind, wobei jede Welle (22) quer zur Maschinenrichtung verläuft.
Material nach Anspruch 1, welches Wellen (22) aufweist, bei denen zumindest ihre Vorderkanten oder Hinterkanten mit einer benachbarten Vorder- oder Hinterkante verbunden sind, um so die z-Richtungsform beizubehalten.
Material nach Anspruch 2, bei welchem die Vorder- und Hinterkanten einer Welle (22) miteinander verbunden sind.
Material nach Anspruch 2, bei welchem die Vorder- und Hinterkanten einer Welle (22) miteinander verbunden sind, und mit den Vorder- und Hinterkanten der jeweils benachbarten Welle verbunden sind.
Material nach Anspruch 1, bei welchem jede Welle (22) ellipsenförmig im Querschnitt zwischen den Hauptoberflächen ist.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Wellen (22) versetzt von der orthogonalen z-Achse orientiert sind und in einer Richtung verlaufen.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die erste Oberfläche überwiegend geschlossen ist.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die zweite Oberfläche überwiegend geschlossen ist.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Endlosfasern aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Spinnvliesen, Schmelzblasvliesen und deren Kombinationen besteht.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Endlosfasern einen Kleber enthalten.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Endlosfasern durch Wärme verbunden sind.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Vliesbahn ein Flächengewicht im Bereich von 8,48 g/cm² (0,25 osy) bis 1695,50 g/cm² (50 osy) aufweist.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Endlosfasern Polymerfasern sind.
Material nach Anspruch 13, bei welchem die Polymerfasern thermoplastische Fasern sind.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Endlosfasern aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Homofilamentfasern, Bikomponentenfasern, Zweikomponentenfasern und deren Kombination besteht.
Material nach Anspruch 1, bei welchem eine Stützstruktur an zumindest einer Oberfläche der Vliesbahn angebracht ist.
Material nach Anspruch 1, bei welchem die Vliesbahn weiterhin ein Absorptionsmittel enthält.
Verwendung des Materials nach Anspruch 1 für die Herstellung von Gegenständen für die Körperhygiene.
Verwendung des Materials nach Anspruch 1 für die Herstellung von Filtermaterialien.
Verwendung des Materials nach Anspruch 1 für die Herstellung von Gegenständen für die Schall- und Wärmeisolierung, für die Herstellung von Verpackungsmaterialien, für die Herstellung von Absorptionsmaterialien, sowie für die Herstellung von Reinigungsmaterialien.