DE2432723A1

DE2432723A1 - Nicht-gewebtes vlies und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2432723A1
Application number: DE2432723A
Authority: DE
Inventors: Frederick Mesek
Original assignee: Johnson and Johnson
Current assignee: Johnson and Johnson
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-08
Publication date: 1975-01-30
Also published as: US3952124A; AU7100374A; CA1037368A; FR2236434A1; ZA744355B; BR7405615D0; ATA562474A; DK364574A; CH570494A5; NO742262L; NL7409269A; AT355539B; JPS5048269A; BE817460A; ES427933A1; SE7408942L; FI209374A; PH13343A; GB1473882A

Description

DR. MÜLLERBORE · DIPL.-ING. GROENING 2432723

DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL · DIPL..-CIIEM. DR. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTEI.

PATENTANWÄLTE

j/J 10-8

Johnson & Johnson 501 George Street, New Brunswick,N.J. U.S.A.

Nicht-gewebtes Vlies und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein verbessertes nicht-gewebtes Vlies und ein Verfahren zu seiner Herstellung«, Vorzugsweise bestehen die erfindungsgemäßen Vliese aus langen und kurzen Fasern, z.B. Stoffasern (textile length fibers) und Fasern, wie sie zur Papierherstellung verwendet werden, wobei die Fasern innerhalb des Vlieses eine Zufallsorientierung zeigen und die Konzentrationen der langen und kurzen Fasern an verschiedenen Stellen der Dicke des Vlieses eine unterschiedliche Konzentration haben.

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Fasern werden gewöhnlich nach ihrer Länge eingeteilt, wobei die langen oder Stoffasern länger als ca. 6,35 mm (1/4 in.) sind und ihre Länge im allgemeinen zwischen 1,27 cm und 3,81 cm liegt. Der Ausdruck "lange Fasern", wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf Stoffasern mit einer Länge über 6,35 mm, wobei die Fasern natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein können. Der Ausdruck "kurze Fasern", wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf Fasern, die zur Papierherstellung verwendet werden, wie Holzschliff-Fasern oder Baumwollabfälle mit einer Länge von weniger als 6,35 mm. Obwohl es bekannt ist, daß kurze Fasern gewöhnlich wesentlich weniger kosten als lange Fasern, ist es doch ebenso bekannt, daß es in vielen Fällen wünschenswert ist, das Kurzfasererzeugnis durch Einschluß einer Langfasermischung zu verstärken.

üngewebte Materialien haben im allgemeinen einen Aufbau, der aus einer Zusammenstellung oder einem Vlies von Fasern besteht, die zufällig oder systematisch mittels mechanischer, chemischer oder anderer Mittel verbunden sind. Diese Materialien sind bekannt und haben sich innerhalb der letzten 25 Jahre eine bedeutende Stellung in dem Verbrauchermarkt, im industriellen' Handelsmarkt und auf dem Krankenhaussektor erobert. Eine typische Verwendung finden sie als Krankenhaushauben, zahnärztliche Saugtücher, Augenpolster,Kleiderhüllen, Schuhtücher, Schulterkissen, Röcke, Handtücher, Taschentücher,Bänder, Tüten, Tischservietten, Vorhänge, Drapierungen, etc.

Durch Verwendung von kurzen Fasern für ein nicht-gewebtes Vlies können bedeutende Kosteneinsparungen erzielt werden.

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Infolge der geringen Zugfestigkeit der Kurzfaservliese ist die alleinige Verwendung dieser Fasern jedoch unpraktisch-. Die bekannten aus kurzen Fasern hergestellten Vliese sind daher vom wirtschaftlichen Standpunkt her unerwünscht, da sie nicht nur eine niedrige Zugfestigkeit aufweisen, sondern auch eine starke Staubbildung zeigen, die durch die Ablösung einzelner Fasern vom Vlies hervorgerufen wird.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Verbund-Vlies geschaffen, welches die vorteilhaften zweckmäßigen Eigenschaften eines verbesserten Griffes und einer verbesserten Anwendbarkeit mit einer hohen Zugfestigkeit für die Beständigkeit in den Abmessungen und die Einheitlichkeit des Vlieses bei niedrigen Kosten verbindet.

Das erfindungsgemäße Vlies wird von zwei Bahnen halber Dicke gebildet, die flächig miteinander verbunden sind und ein Verbund-Vlies bilden. Eine Vliesbahn halber Dicke besteht aus langen und kurzen Fasern mit einer bestimmten Gesamtkonzentration. Um dem Material die einwandfreien Griff- und Gebrauchseigenschaften wie auch ein entsprechendes Aussehen zu geben, besteht eine Seite dieser einen Bahn halber Dicke aus einer Mischung langer und kurzer Fasern, wobei die langen Fasern, bezogen auf die Gesamtkonzentration, im Überschuß vorliegen. Um die Kosten möglichst gering zu halten, besteht die andere Fläche dieser Bahn halber Dicke aus einer Mischung langer und kurzer Fasern, wobei die kurzen Fasern, bezogen auf die Gesamtkonzentratiön, im Überschuß vorliegen. Im Inneren dieser Bahn halber Dicke nehmen die Konzentrationen der langen und kurzen Fasern mit zunehmender Entfernung von den jeweiligen angereicherten Seiten ab, wodurch innerhalb dieser ersten Bahn halber Dicke ein Übergangsbereich geschaffen wird. Die Abnahme der Faserkonzentrationen von einer Seite zur anderen findet innerhalb des gesamten Vlieses statt, d.h. es gibt keine scharfe Trennfläche

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zwischen einer Konzentration und einer anderen. Die Konzentration einer bestimmten Faserart an einer beliebigen Tiefe ist geringer als ihre Konzentration an einer näher zur Oberfläche gelegenen Tiefe und höher als ihre Konzentration in einer Tiefe näher zur gegenüberliegenden Seite, jedoch nicht notwendigerweise um den gleichen Wert. Eine zweite Bahn halber Dicke ist mit der mit kurzen Fasern angereicherten Seite der ersten Bahn halber Dicke verbunden und zeichnet sich durch eine der verbundenen • Seite gegenüberliegenden äußeren Seite aus, welche aine größere strukturelle Stabilität besitzt als die mit kurzen Fasern angereicherte Seite der ersten Bahn halber Dicke. Auf diese Weise hat das erfindungsgemäße Verbund-Vlies Außenseiten, die eine bedeutende strukturelle Einheitlichkeit zeigen, die jedoch einen inneren Bereich aus billigen kurzen Fasern haben. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Bahn halber Dicke ähnlich zur ersten Bahn halber Dicke und"spiegelbildlich mit dieser verbunden.

Die Bahnen halber Dicke gemäß der Erfindung können am bequemsten mittels einer Luftlege-Technik hergestellt werden und anschließend zur Bildung des Verbund-Vlieses zusammengefügt werden. In diesen Techniken wurden kürzliche Verbesserungen erzielt, die beispielsweise in der am 21. Januar 1971 unter" der No. 108 546 in den V.St.A. hinterlegten und dem Anmelder übertragenen Patentanmeldung beschrieben sind, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Eine der Luftlege-Techniken, die in der erwähnten Anmeldung beschrieben ist und die bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bildung entweder einer oder beider der Bahnen halber Dicke angewandt wird, besteht

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aus folgenden Schritten: Zuführen von Fasern zweier verschiedener Arten zu getrennten Faseröffnungsmitteln mit bestimmter Zuführungsgeschwindigkeit, um in jeder Bahn halber Dicke eine bestimmte mittlere Konzentration langer und kurzer Fasern herzustellen. Vereinzelung der Fasern von jeder der verschiedenen Faserquellen, Mitreißen der Fasern jeder Quelle in getrennten Gasströmen und zumindest anfängliches Gegeneinandertreiben der Gasströme und Vereinigen der Gasströme zur Bildung eines vereinigten gasförmigen Trägerstroms. Bei einem Volumenverhältnis oberhalb 12000 : 1 von Gas : Faservolumen sind die Fasern in den einzelnen Gasströmen genügend weit voneinander entfernt, so daß , wenn die Gasströme in einem Winkel ohne wesentliche Verringerung ihrer Geschwindigkeit zusammengeführt werden, die Fasern jedes gasförmigen Stroms die ankommenden Fasern des anderen gasförmigen Stroms kreuzen, um nach Ablage der Fasern eine nicht-gewebte Bahn halber Dicke zu bilden. Diese Bahn zeichnet sich durch eine Konzentration langer Fasern an einer Seite und eine Konzentration kurzer Fasern an der anderen Seite aus, die über die Gesamtkonzentration hinausgeht, wobei zwischen den Seiten eine Übergangszone besteht, so daß die Konzentration langer und kurzer Fasern von der Fläche mit der höchsten Konzentration gegen die gegenüberliegende Fläche graduell abnimmt. Bei dem Verfahren zur Formung einzelner Bahnen halber Dicke wird eine Kombination von Techniken verwendet, die das schindel- oder schuppenform!ge Ablegen der Fasern während des Luft-Legeverfahrens und die gesteuerte Bindemitte!-Aufbringung umfaßt und die mit der Verteilung kurzer und langer Fasern in der Bahn halber Dicke zusammenwirkt, um ihre strukturelle Einheitlichkeit zu erhalten.

Die bevorzugt verwendeten Bahnen halber Dicke, die als "Übergangs"-Vliese bezeichnet werden, werden dann flächen-

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mäßig miteinander verbunden, so daß ihre mit Holzfasern angereicherten Seiten aneinander zu liegen kommen und das fertige Vlies gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung gebildet wird.

Verschiedene alternative Ausführungsformen der Erfindung werden offenbart, bei welchen ein einziges Übergangs-Vlies verwendet wird, das mit seiner rait Holzfasern angereicherten Seite mit einer zweiten Bahn halber Dicke verbunden wird, die eine größere strukturelle Stabilität als die mit Holzfasern angereicherte Seite des Übergangs-Vlieses besitzt.

unter den Ausführungsformen, die von besonderem Interesse sind, sind jene, die als zweite Bahn halber Dicke andere Vliese verwenden, die entsprechend der erwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) erhalten werden. Gemäß dieser Anmeldung können verschiedene Vliese auf einer Vorrichtung hergestellt werden, bei der die Fasern von zwei getrennten Vereinzelungsvorrichtungen in getrennten Gasströmen, die zu einer gemeinsamen Leitung führen, verteilt werden, wobei der Verteilungsgrad von demjenigen Verhältnis der Mischung der Fasern abhängt, das durch ein Leitblech innerhalb der Leitung ermöglicht wird. Die Einstellung der senkrechten Stellung des Leitblechs kann dadurch erfolgen, daß (1) ein Vlies einheitlicher Mischung auf seiner gesamten Dicke oder entweder zwei Verschiedene Vlies nicht-einheitlicher Zusammensetzung auf ihrer Dicke vorgesehen werden können, nämlich (2) ein Vlies mit Außenschichten, das aus Fasern aus zwei verschiedenen Faserquellen und.einer Zwischenschicht besteht, das eine Mischung der Fasern aus der ersten Quelle darstellt, oder (3) ein Vlies aus zwei Faserschichten aus jeder Easerquelle mit Schichten, die lediglich an ihrer Verbindungsfläche miteinander verbunden sind.

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Alle diese Abänderungen sind als zweite Bahn halber Dicke, die mit der mit Holzfasern angereicherten Seite des Übergangs-Vlieses erfindungsgemäß zusammengelegt werden muß, zu verwenden. Im Falle der nicht-einheitlichen Erzeugnisse (2) und (3) wird die Seite mit den kurzen Fasern der zweiten Bahn halber Dicke mit dem Übergangs-Vlies so verbunden, daß die Seite mit den längeren Fasern nach der Verbindung die Außenseite darstellt.

Zusätzlich zu den obigen Erzeugnissen, die als zweite Bahn halber Dicke verwendet werden können, können erfindungsgemäß auch (4) eine vollständig aus langen Fasern bestehende Schicht und (5) eine vollständig aus Holzfasern bestehende Schicht verwendet werden. Die erstere der letztgenannten Ausführungsformen wird wegen ihrer Kosten nicht besonders bevorzugt und die letztere ebenfalls nicht, da sie eine zusätzliche äußere Schicht (wie eine Gewebeschicht oder einen Kunststoffilm) zur Verstärkung und Verhinderung der Staubbildung benötigt.

Wie genauer weiter unten beschrieben wird, ist die Erfindung gemäß ihrer bevorzugten Ausführungsformen auf ein Übergangs-Vlies gerichtet, das durch die Hinzufügung eines zweiten Vlieses mit einer größeren strukturellen Stabilität als die mit Kurzfasern angereicherte Seite das Übergangsvlies so verbessert, daß das sich ergebende Verbund-Vlies bessere Griff- und bessere Festigkeits-Eigenschaften aufweist, und die Tendenz der im Inneren des Verbund-Vlieses befindlichen kurzen Fasern zur Staubbildung auf ein Minimum herabgesetzt wird.

Obwohl das Verbund-Vlies gemäß der Erfindung aus zwei Bahnen halber Dicke gebildet wird, ist es verständlich, daß der Ausdruck "halbe Dicke" nicht notwendigerweise

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bedeutet, daß jede Bahn genau die gleiche Dicke wie die andere oder genau 50 Prozent der Dicke des Verbund-Vlieses aufweisen muß. Die Bahnen halber Dicke können in ihren jeweiligen Dicken unterschiedlich sein, wenn sie es jedoch sind, sollte die dünnere Bahn wenigstens 20 Prozent der Gesamtdicke des Verbund-Vlieses ausmachen.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten schematisehen Zeichnung beispielhaft beschrieben. Es zeigen: *

Fig. 1 die vereinfachte schematische Ansicht

einer bevorzugten Ausführungsform einer Fertigungsstraße, auf welcher das erfindungsgemäße Vlies hergestellt wird,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt des Vlieses entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3

und 4 vergrößerte Querschnitte der Bahnen halber

Dicke im allgemeinen entlang der Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5

bis 7 vergrößerte Querschnitte von alternativen

Ausführungsformen für eine Bahn halber Dicke, die die Bahn halber Dicke von Fig. 4 ersetzen kann, und

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt" einer anderen Ausführungsform des Verbund-Vlieses für einen besonderen Endzweck.

Obwohl die Erfindung in zahlreichen Formen verwirklicht werden kann, beziehen sich die Zeichnungen und die Be-

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beschreibung auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und ihre Abwandlungen, mit der Einschränkung, daß die vorliegende Offenbarung als ein Beispiel für das erfindungsgemäße Prinzip angesehen wird und daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die gezeigte Ausführungsform zu beschränken. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche bestimmt.

Vlies 10 (Fig. 2) ist das endgültige Vlies, das in Übereinstimmung mit der Erfindung erzeugt wurde und ist durch Anelnanderlegen zweier Ubergangs-Vliese 20 (Fig.3) und 20' (Fig.4) gebildet worden. Da die strukturelle Einheitlichkeit eine Hauptrolle bei der Bildung der erfindungsgemäßen Vliese spielt, wird in jeder Ausführungsform der Erfindung ein Übergangs-Vlies mit einem zweiten Vlies so zusammengelegt, daß die Oberfläche des Übergangsvlieses ,in der lange oder Stapelfasern angereichert sind, die äußere Oberfläche des endgültigen Vlieses bildet. Die gegenüberliegende äußere Fläche des endgültigen Vlieses besitzt eine größere strukturelle Stabilität als die mit kurzen Fasern angereicherte Oberfläche des Übergangs-Vlieses.

Vlies 10 (Fig. 2) wird vorzugsweise unter Verwendung eines Luft-Legeverfahrens gebildet, wie beispielsweise in der oben erwähnten US-Patentanmeldung offenbart, um zwei verschiedene Übergangs-Vliese herzustellen, die aneinandergelegt das endgültige Mehrschichtvlies mit den äußeren sich gegenüberliegenden Hauptflächen 12 und 12· und einem mittleren Bereich 14 ergeben. Die Übergangszonen zwischen den Oberflächen 12 und 12' und der mittlere Bereich 14 zeichnen sich durch Konzentrationen von Stofffasern aus, die von den Oberflächen gegen den mittleren

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Bereich des Erzeugnisses hin abnehmen. Die Oberflächen 12 und 12' weisen vorzugsweise eine größere Gewichtsmenge Stoffasern und eine kleinere Gewichtsmenge diese durchsetzender und mit diesen vermischter Cellulosefasern auf (verglichen mit den Gesamtkonzentrationen dieser Pasern in jedem Übergangs-Vlies). Der mittlere Bereich 14 weist dabei vorzugsweise eine größere Gewichtsmenge kurzer Cellulosefasern und eine kleinere Gewichtsmenge diese durchsetzender und mit diesen vermischter Stoffasern (textile length fibers) auf (verglichen mit der Gesamtkonzentration in jedem Übergangsvlies). Obwohl der mittlere Bereich als Element 14 zum Zwecke der Identifikation bezeichnet wurde, gibt es keine scharfe Trennfläche zwischen ihm und den Flächen 12 und 12* , da sich die Zusammensetzung allmählich ändert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das erfindungsgemäße Vlies aus zwei getrennten luftgelegten Übergangs-Vliesen 20 und 20' gebildet, die durch eine Verbindungs-Vörrichtung 29 aneiriandergelegt werden. Nach dem Aneinanderlegen werden die Vliese mit einem Bindemittel, wie einer selbstvernetzenden Acrylemulsion behandelt, um dem Verbund-Vlies eine strukturelle Einheitlichkeit zu vermitteln. . Ein Bindemittel, welches mit gutem Erfolg angewandt wurde, ist eine Dispersion eines Polyäthyl -Acrylat-Copolymeren mit kleinen Mengen von Acrylnitril und einem vernetzenden Monomeren; die Mischung wird unter dem Handelsnamen HYCAR 2600 X 120 verkauft. Das Bindemittel sollte vorzugsweise eine niedrige Viskosität unter 5 Centipoise aufweisen.

Die Bahnen halber Dicke 20 und 20^l des Vlieses 10 , wie oben beschrieben, sind vorzugsweise nach dem Verfahren

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erzeugt, das in der obenerwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) offenbart wird. Jede der Bahnen halber Dicke hat eine Gesamtkonzentration an kurzen Fasern, die eine Länge von 6,35 mm (1/4 in.) nicht überschreiten. Die durchschnittliche Länge der kurzen Fasern liegt zwischen 1,58 mm (1/16 in.) und 3,74 mm (3/16 in.). Die Bahnen halber Dicke werden anfänglich an den Stationen 21 und 21* erzeugt, welche ähnlich in ihrer Verfahrensweise und korrespondierend bezeichnet sind. In der Beschreibung des Verfahrens wird nur eine Station beschrieben v/erden, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß diese Beschreibung gleichermaßen auf die andere Station, deren Bezugszeichen mit einem 'versehen sind, anwendbar ist.

Zur Erzeugung einer Bahn halber Dicke 20 wird als erstes ein Vorrat kurzer Cellulosefasern 22 und ein Vorrat von Stoffasern' 23 einer Faseröffnungs- und Mischvorrichtung zugeführt, welche die Form von zwei getrennten rotierenden Leckwalzen 24 und 25 ("lickerin") hat, wie es in der obenerwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) beschrieben wird. Die Fasern 22 und 23 werden Öffnungsmitteln 24 und 25 jeweils mit einer bestimmten Geschwindigkeit zugeführt, um im Vlies 20 eine bestimmte Gesamtfaserkonzentration zu erhalten. In der Vorrichtung 26 werden die ,Fasern von den Faservorräten 22 und 23 nicht nur geöffnet und vereinzelt, sondern die Fasern jedes Faservorrats werden in getrennten Gasströmungen aufgewirbelt und gegeneinander geleitet, um eine gasförmige Trägerströmung zu bilden, in welcher sich die Fasern von jeder einzelnen Strömung überkreuzen. Bei dieser Anordnung werden die Fasern von der Leckwalze 25 auf dem stromaufwärts gelegenen Bereich des durchbrochenen Förderbandes 27 abgelagert und

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die Fasern von der Leckwalze 24 werden auf dem weiter stromabwärts gelegenen Teil auf den bereits abgelagerten Fasern der Leckwalze 25 abgelagert. Die auf dem Förderband 27 abgelagerten Fasern werden mittels einer Saugvorrichtung 35 verdichtet, die mit Sauggebläsen Luft mit hoher Geschwindigkeit durch das Förderband 27 und die darauf abgelagerten Fasern saugt. Jede Bahn halber Dicke 20 zeichnet sich durch eine unmittelbar am Förderband 27 anliegende Hauptfläche 12 aus, die mit langen Fasern angereichert ist und eine zweite Hauptfläche 15, die mit kurzen Fasern angereichert ist. Dabei nehmen die Konzentrationen der langen und kurzen Fasern mit zunehmenden Abständen von ihren angereicherten Oberflächen ab.

Die Vliese 20 und 20· werden nach ihrem Austreten aus den Vorrichtungen 26 und 26' von Förderern 28 und 28' an eine Verbindungsvorrichtung 29 gebracht, in welcher die Vliese so aufeinandergelegt werden, daß das Verbund-Vlies 10 sich durch äußere Oberflächen 12 und 12' auszeichnet, die mit langen Fasern angereichert sind.

Das Verbund-Vlies 10 wird dann von einem Förderer 30 an eine Verklebe-Station 31 gebracht, wo es mit einem Bindemittel des vorher beschriebenen Typs aus Gefäß 32 durch und durch verklebt wird. Das Bindemittel aus Gefäß wird auf eine Fläche des Vlieses 10 aufgegeben und das Verbund-Vlies anschließend über eine Saugvorrichtung 33 geleitet, die das Bindemittel durch das Vlies zieht und jede überflüssige Bindemittel-Lösung entfernt.

Das Verbund-Vlies 10 wird daraufhin beim Durchlaufen einer Trockenstation 40 gestrooknet. Vorzugsweise weist die Trockenstation zwei Stufen auf: (a) eine erste Stufe;

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die schematisch als Bjpck 41 bezeichnet ist, und in welcher das Verbund-Vlies einer Trocknung über seine gesamte Dicke unterzogen wird, und (b) eine zweite Stufe, die aus einer Reihe von wechselseitig rotierenden Dampfzylindern 42 und 43 besteht, durch welche die äußeren Oberflächen des Vlieses mit Wärme beaufschlagt werden.

Beim Trocknen des Vlieses durch die Beaufschlagung der Vlies-Oberflächen mit Wärme zeigt die Bindemittel-Lösung eine Neigung, gegen die Wärmequelle zu wandern, wenn das Trägerwasser verdampft. Wendet man die Oberflächenerhitzung als alleiniges Trocknungsmittel an, kann eine solche Bindemittelwanderung bewirken, daß der Zusammenhalt im Inneren des Verbundvlieses nachteilig beeinflußt wird. Vorzugsweise wird daher ein Teil der Beheizung auf eine Weise ausgeführt, welche die Wärme im Inneren des Vlieses verfügbar macht, wie beispielsweise die elektrische Heizung, Infrarot-Heizung oder Heizung durch eine starke Strömung heißer Luft, welche die Wärme durch Konvektion in das Innere des Vlieses bringt.

Die relativen Anteile der in der ersten und zweiten Stufe erreichten Verdampfung hängen vom Gleichgewicht der im Enderzeugnis gewünschten Eigenschaften ab. Es ist erwünscht ,daß die Wanderungzu den Hauptoberflächen genügend groß ist, damit die Oberflächen eine ausreichende Festigkeit und einen Abriebwiderstand erhalten, jedoch nicht so groß, daß die Oberflächen hart werden oder die mittleren Bereiche des Erzeugnisses so geschwächt werden, daß während des normalen Gebrauches eine Schichtablösung vorkommt.

Nach dem Vollenden des Trocknens wird das fertige Vlies in weiteren Verfahreneschritfeen, wie Drucken, Beschneiden

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und Verpacken für den Letztverbraucher vorbereitet.

Für einige Endverwendungen des Vlieses kann es wünschenswert sein, daß seine Schichten leichter ablösbar sind. Vliese, die für einen solchen Gebrauch bestimmt sind, kann die erste Trocknungsstufe auf ein Minimum reduziert oder vollständig ausgelassen werden, um eine größere Wanderung des Bindemittels zu den gegenüberliegenden Flächen zu bewirken und weniger Bindemittel im mittleren Bereich des Vlieses zu belassen. Umgekehrt kann es für andere Zwecke wünschenswert sein, eine größtmögliche Sicherheit gegen eine Schichtablösung zu erhalten. Für solche Vliese kann das Trocknen auf dem ersten Dampfzylinder auf ein Minimum reduziert werden.

Für einige Anwendungen kann es wünschenswert sein, jede Bahn halber Dicke getrennt mit Bindemittel zu tränken und sie erst anschließend zu verbinden. Zu diesem Zweck müßten Bindemittel-Stationen, ähnlich Station 31, relativ zu den Förderern 28 und 28' vorgesehen werden, die selbstverständlich durchbrochene Bänder sein müßten. Mit dieser Art von Vorrichtung würde die Bindemittel-Station 31 entfallen und ein Klebemitt^-Auftrager könnte zwischen Vlies 20 und 20' oberhalb der Verbindungs-Vorrichtung 29 vorgesehen werden, um das Klebemittel auf der Zwischenfläche aufzubringen.

Wie oben beschrieben, kann die zweite Bahn halber Dicke ganz unterschiedlich ausgebildet sein, solange die äußere Oberfläche (entgegengesetzt der Fläche, die mit der mit Holzfasern angereicherten Seite der ersten Bahn halber Dicke verklebt ist) eine größere strukturelle

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Einheitlichkeit aufweist als die mit Holzfasern angereicherte Fläche des Übergangs-Vlieses. In den Fig. 5 bis 7 sind einige alternative Ausführungsformen für die zweite Bahn halber Dicke gezeigt.

Fig. 5 zeigt eine Bahn halber Dicke 120, die sich durch einen homogenen dicken Bereich 115 aus einer gleichmäßigen Mischung zwischen langen und kurzen Fasern auszeichnet, der zwischen den dicken Bereichen 113 aus kurzen Fasern an einer Oberfläche und dem dicken Bereich 112 aus langen Fasern an der anderen Oberfläche eingeschoben ist. Die Ausführungsform nach Fig. 5 ist auf die Ausführungsform nach Fig. 9 gemäß der oben erwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) bezogen und wird dann erzeugt, wenn das Leitblech zwischen den Leckwalzen ("lickerins") in einer mittleren Stellung steht, wie es in Fig. 6 der erwähnten US-Anmeldung gezeigt ist» In dieser Ausführungsform ist der Kurzfaserbereich mit der mit kurzen Fasern angereicherten Seite des Übergangs-Vlieses verklebt.

In Fig. 6 ist eine zweite mögliche Ausführungsform eines Vlieses 220 für die zweite Bahn halber Dicke gezeigt, die sich durch einen dicken Bereich 215 mit Fasern kurzer Länge an einer Oberfläche und einem dicken Bereich 212 mit längeren Fasern an der anderen Oberfläche auszeichnet. Die Ausführungsform nach Fig. 6 1st auf die Ausführungsform nach Fig. 10 der erwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) ■ bezogen und wird hergestellt, wenn das Leitblech zwischen den Leckwalzen sehr niedrig eingestellt ist, wie es in Fig. der erwähnten US-Anmeldung gezeigt ist. Diese Ausführungsform stellt den Grenzfall der Ausführung nach Fig. 5 dar,-

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wo die Dicke der Schicht gleichmäßiger Mischung auf reduziert worden ist. . .

Eine dritte Ausführungsform 320 für die zweite Bahn halber Dicke ist in Fig. 7 gezeigt. Das Vlies 320 wird ausschließlich von einer einzigen Schicht mit einer gleichmäßigen Mischung zwischen langen und kurzen Fasern gebildet. Die Ausfuhrungsform nach Fig. 7 ist auf die Ausführungsform nach Fig. 8 der erwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) bezogen und wird dann erzeugt, wenn das Leitblech zwischen den Leckwalzen hoch eingestellt wird, wie es in Fig. 5 der erwähnten US-Anmeldung (Ruffo et al) gezeigt ist. Diese Ausführungsform stellt den entgegengesetzten Grenzfall der Ausführungsform nach Fig. 5 dar, wo die Schicht gleichförmiger Mischung über die gesamte Dicke der Bahn halber Dicke ausgedehnt ist.

Jedes Übergangs-Vlies ist insgesamt gesehen aus einer gegebenen Gesamtkonzentration kurzer Fasern, wie Holzschnitzelfasern oder Baumwollabfällen, und einer vorgegebenen Gesamtkonzentration von langen Fasern, wie Kunstseide, Polyester, Cellulose-AcetatiNylon^tc. , hergestellt. Die Gesamtkonzentration langer Fasern kann in verschiedenen Prozentsätzen vorliegen - in einem Bereich von 2 bis 50 Prozent und vorzugsweise von IO bis 25 Prozent, wobei der Rest aus kurzen Fasern besteht - z.B. Mischungen aus 25 Prozent Kunstseidefasern und 75 Prozent Holzschnitzelfasern.

Die Menge der langen Fasern innerhalb der angereicherten Oberfläche des Übergangs-Vlieses liegt mindestens 30 Prozent über der Gesamtkonzentration, während die

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Konzentration der langen Fasern in der gegenüberliegenden, mit Holzschnitzelfasern angereicherten Seite um denselben Wert unterhalb der Gesamtkonzentration liegt. Im obenangeführten Beispiel, mit einer Gesamtkonzentration von 25 Prozent und 75 Prozent Holzschnitzelfasern, bedeutet eine Anreicherung von wenigstens 30 Prozent langer Fasern eine Konzentration von mindestens 32,5 Prozent Kunstseide an einer Oberfläche und eine Konzentration von wenigstens 82,5 Prozent Holzschnitzelfasern an der anderen Seite.

Während gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zwei aneinandergelegte Übergangs-Vliese 20 und 21 verwendet werden, können selbstverständlich die Ubergangs-Vliese hinsichtlich der Natur der verwendeten langen und kurzen Fasern, der Gesamtkonzentrationen, der Dicken oder der Menge der Anreicherung an jeder Grundfläche unterschiedlich sein.

Für einige Verwendungen kann es vorteilhaft sein, wegen unterschiedlicher Einflüsse auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Verbund-Vlieses und unterschiedlichen Anforderungen an jede Seite, verschiedene lange Fasern in den Bahnen halber Dicke nach den Fig. 3 und zu verwenden. Wenn das Verbund-Vlies beispielsweise für eine Windelaußenseite benutzt werden soll, kann eine Seite (die in Berührung mit der Babyhaut kommt) einen Großteil langer Kunstseidefasern enthalten, welche die erforderliche Festigkeit in Verbindung mit einem weichen Griff vermitteln. Die gegenüberliegende Seite (die innerhalb der Windel liegt), kann mit langen Fasern von wasserunlöslichem Polyvinylalkohol angereichert sein, die trotz

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ihres härteren Griffs verwendet werden können, um die gewünschte höhere Festigkeit aufgrund ihrer ausgezeichneten Bindeeigenschaften zu erzielen. Alternativ kann das Erzeugnis an seiner äußeren Oberfläche einen Großteil an langen Polyesterfasern enthalten, um eine überlegene Weichheit zu erzeugen und an seiner gegenüberliegenden Seite einen Großteil weniger teuren langen Pasern enthalten.

Für einige Anwendungen, bei denen das fertige Vlies für Windel oder Damenbinde verwendet wird, ist es wünschenswert, der wasserabstoßenden Wirkung des Bindemittels entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck kann in der Bindend, tte!suspension ein Oberflächenbehandlungsmittel, vorzugsweise nicht-ionischer Art, enthalten sein. Als ein geeignetes nicht-ionisches Oberflächenbehandlungsmittel wurde Polyoxyäthylen-Sorbitanmonolaureat gefunden, das unter dem Handelsnamen TWEEN 20 verkauft wird.

In einem typischen Anwendungsfall wird die Bindemittelsuspension so eingestellt, daß dem Erzeugnis ein trockener Feststoffzusatz im Bereich von ca. 4,5 bis 9 Prozent, bezogen auf das Gewicht des Erzeugnisses, beigegeben wird, von denen ungefähr O,15 bis 0,30 Prozent die Menge des Oberflächenbehandlungsmittels ausmachen. In Vliesen, die einen extrem niedrigen Prozentsatz an Stoffasern aufweisen, liegt der Bindemittelgehalt an der oberen Grenze des angegebenen Bereiches. Die obenerwähnten Oberflächenbehandlungsmittel mäßigen und reduzieren die Wasserabstoßung, die den kurzen tind langen Fasern des Vlieses von dem Bindemittel mitgeteilt wird, welches si© zn einer einheitlichen Schicht verbindet.

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Die Erfindung verwendet gemäß ihrer am meisten bevorzugten Form eine zweite Bahn halber Dicke, die an ihrer äußeren Oberfläche eine größere strukturelle Stabilität zeigt als die mit Holzfasern angereicherte Fläche des Übergangs-Vlieses. In einigen Fällen jedoch kann die äußere Schicht der zweiten Bahn halber Dicke durch Aufbringen eines Tuches oder einer Plastikfolie verstärkt werden oder, wenn die äußere Oberfläche der zweiten Bahn halber Dicke einen hohen Holzschnitzelfaser-Gehalt aufweist, kann eine papierähnliche, verdichtete, zusammengedrückte Celluloseschicht zur Verstärkung mit jener einheitlich ausgeformt werden. Das Verfahren der Ausbildung einer verdichteten papierähnlichen Schicht ist bekannt, z.B. durch US-PS 3 017 304 (Burgeni).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform unter Verwendung einer verdichteten papierähnlichen Schicht werden zwei Bahnen halber Dicke als Ubergangs-Vliese hergestellt und die mit Holzschnitzeln angereicherten Oberflächen leicht angefeuchtet, bevor sie ζasammengebracht werden, um ein Verbund-Vlies zu bilden, das anschließend zusammengedrückt wird. Dadurch wird ein Erzeugnis (gezeigt in Fig. 8) mit einer Konzentration langer Fasern an jeder der Hauptoberflächen 420 und 421 und einer Konzentration kurzer Fasern im Inneren 412 und einer verdichteten, zusammengedrückten papierähnlichen Celluloseschicht 416 in seiner Mitte hergestellt. Solch ein Erzeugnis mit oder ohne anschließender Bindemittelbeaufschlagung kann als Aufwischtuch verwendet werden.

Das nicht-gewebte erfindungsgemäße Vlies, wie es vor-

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stehend beschrieben wurde, hat vorteilhafte Eigenschaften, wenn es so benutzt wird, wie es hergestellt wurde. Für einige Zwecke kann jedoch das nicht-gewebte Verbund-Vlies ein Zwischenprodukt umfassen, das vor seiner Verwendung beim Letztverbraucher in zwei Vliese halber Dicke aufgeteilt werden kann. In einer Fertigungsstraße, in welcher die Grenze der Durchlaufgeschwindigkeit von der Grenze der linearen vollständigen Bindefähigkeit (through-bonding capacity) oder der Grenze der linearen Trocknungskapazität bestimmt wird, kann die Produktivität der Straße erhöht werden, indem zuerst ein Verbund-Vlies vollständig gebunden oder getrocknet und anschließend in seinem mittleren Bereich aufgetrennt wird, um zwei Bahnen halber Dicke zu erzeugen. Das Vlies, das von der Vorrichtung nach Fig. 1 hergestellt wird, ist für diese Art der Herstellung besonders brauchbar, da die vereinzelten Fasern auf dem durchbrochenen Band schindelartig in Längsrichtung des Vlieses abgelegt werden. Dieser Schindeleffekt ergibt ein Vlies, das der Aufspaltung in einer Richtung (entgegengesetzt den Schindeln) Widerstand entgegensetzt, das jedoch in der Schindelrichtung gleichförmig aufgespalten werden kann. In der US-PS 3 483 051 ist ein Verfahren offenbart, das im Zusammenhang mit der Erfindung benutzt v/erden kann, um das fertige Vlies in zwei Übergangs-Vliese aufzuspalten.

Das Aufspalten eines Verbund-Vlieses in zwei getrennte Vliese halber Dicke kann auch dann vorteilhaft sein, wenn ein niedriger Bindemittelgehalt ander Oberfläche des Vlieses, welcher mit kurzen Fasern angereichert ist, erwünscht ist. Wie oben festgestellt wurde, führt das Trocknen dazu, die Bindemittelkonzentration an den äußeren

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Flächen zu erhöhen, und jedes Vlies halber Dicke , das direkt hergestellt wird, ohne während der Herstellung mit einem anderen Vlies zusammengeschichtet worden zu sein, würde ungefähr gleiche Bindemittelkonzentrationen an seinen Außenflächen aufweisen. Im Gegensatz dazu hat ein Verbund-Vlies eine niedrige Bindemittelkonzentration in seiner mittleren Ebene, was nach einer Spaltung des Vlieses eine niedrige Bindemittelkonzentration an der mit kurzen Fasern angereicherten Fläche sicherstellt.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Vlieses nach dem Verfahren der Fig. 1 bewegen sich die Bänder 20 und 20' gegeneinander, und die darauf gebildeten Teile halber Dicke werden mit ihren freien Oberflächen, die reich an kurzen Fasern sind, zusammengeführt. Wenn es erwünscht ist, kann Band 20' jedoch auch in der gleichen Richtung wie Band 20 bewegt werden, und die Faserquellen 22* und 23' können umgekehrt in Bezug auf die Bandbewegung angeordnet werden, so daß die kurzen Fasern vorzugsweise stromauf abgelegt werden und sich in der Fläche anreichern, die mit dem Band in Berührung steht. In diesem Fall würde das auf dem Band 20' gebildete Vlies von dem Band abgenommen und auf die Oberseite des Vlieses übertragen werden, das auf dem Band 20 so hergestellt wird, daß die mit kurzen Fasern angereicherte Oberfläche, die ursprünglich in Berührung mit dem Band 20· war, nun in Berührung mit der freien, mit Kurzfasern angereicherten Oberfläche des Vlieses von Band 20 kommt. In diesem Fall ist die Richtung der schindelartigen Ablage der Fasern beider Halbbahnen die gleiche, was für bestimmte Endzwecke vorteilhaft sein kann.

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Das erfindungsgemäße Vlies kann ebenfalls auf einem einzigen Band anstatt eines Paares von Bändern, wie die Bänder 20 und 20',hergestellt werden. Die Faserquellen 22' und 23' können zusammen mit den Walzen 24' und 25' und dem Leitblech 21· an einer Stelle oberhalb von Band 20 übertragen werden, die stromab von den vergleichbaren Elementen 22,23,24,25 und 21 liegt. In diesem Fall würde eine Querströmung von Walze 25 , die mit langen Fasern angereichert ist, als erste abgelegt werden, und eine mit kurzen Fasern angereicherte Querströmung von Walze würde als zweites abgelegt; ein mit kurzen Fasern angereicherter Querstrom von Walze 2 4· würde als drittes abgelegt und ein mit langen Fasern angereicherter Querstrom von Walze 25' würde als viertes abgelegt.

Es ist für Fachleute offenbar, daß auch Variationen und Modifikationen der spezifischen Ausführungen, die oberhalb beschrieben wurden, verwendet werden können, ohne daß der Schutzbereich der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen abgesteckt ist, verlassen wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Ein nicht-gewebtes Vlies aus zwei nebeneinanderliegenden, miteinander verbundenen Bahnen halber Dicke, mit je einer nach außen gekehrten Hauptoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste nicht-gewebte Bahn halber Dicke eine Gesamtkonzentration langer und kurzer Fasern besitzt, wobei der erste Teil halber Dicke gegenüber der Gesamtkonzentration einen Überschuß an langen Fasern an einer Hauptseite und an kurzen Fasern an der anderen Hauptseite und eine Übergangszone an Faserkonzentrationen zwischen diesen Hauptseiten aufweist, und daß eine zweite, nicht-gewebte Bahn halber Dicke mit der ersten Bahn mit derjenigen Oberfläche verbunden ist, an welcher die Konzentration der kurzen Fasern-über der gegebenen Gesamtkonzentration liegt und die Außenfläche der zweiten Bahn halber Dicke eine Konzentration langer Fasern aufweist, die über der Konzentration langer Fasern an der verbundenen Seite der ersten Bahn halber Dicke liegt.

2. Ein nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bahn halber Dicke eine Gesamtkonzentration langer und kurzer Fasern aufweist und die Konzentration langer Fasern an einer Hauptoberfläche über der Gesamtkonzentration liegt, und die Konzentration kurzer Fasern an der anderen Hauptoberfläche oberhalb der Gesamtkonzentration liegt, und ein Übergangsbereich an Konzentrationen zwischen den Oberflächen vorhanden ist.

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3. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Fasern der ersten und zweiten Bahn halber Dicke verschieden voneinander sind.

4. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die langen Fasern der ersten und zweiten Bahn halber Dicke aus dem gleichen Fasermaterial bestehen.

5. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern der ersten und zweiten Bahn halber Dicke aus dem gleichen Fasermaterial
bestehen.

6. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die kurzen Fasern der ersten und zweiten Bahn halber Dicke voneinander verschieden sind.

7. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bahnen
halber Dicke von gleicher Dicke sind.

8. Nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Bahnen halber Dicke verschiedene Dicken haben.

9. Ein nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch 1, dadurch ge-· kennzeichnet, daß die zweiten Bahnen halber Dicke eine Schicht mit einer gleichmäßigen Mischung
langer und kurzer Fasern aufweisen, die zwischen eine Schicht mit kurzen Fasern und eine Schicht mit langen Fasern eingeschoben ist und die zweite Bahn halber Dicke mit ihrer die kurzen Fasern enthaltenden Schicht mit der ersten Bahn halber Dicke verbunden ist.

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10. Ein nicht-gewebtes Vlies nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bahn halber Dicke aus zwei Schichten besteht, deren erste aus kurzen Fasern und deren zweite aus langen Fasern gebildet ist und die zweite Bahn halber Dicke mit der die kurzen Fasern enthaltenden Schicht mit der ersten Bahn halber Dicke verbunden ist.

11. Verfahren zur Bildung eines nicht-gev/ebten Vielschichten-Vlieses, das lange und kurze Fasern aus zwei Bahnen halber Dicke enthält,gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: (1) Bildung einer ersten Bahn halber Dicke durch (a) Bereitstellung von getrennten Mengen jeder Faserart, (b) Vereinzelung der Fasern jeder Menge mit einer bestimmten Gesamtkonzentration an nahe beieinander befindlichen Stellen, (c) Mitreißen der vereinzelten Fasern jeder Menge in getrennten Gasströmen, (d) Gegeneinandertreiben der die mitgerissenen Fasern tragenden Gasströme, (e) Vereinigen der Gasströme durch Zusammenbringen der Gasströme unter einem Winkel an einem gemeinsamen Punkt, um einen einzigen vereinigten Gasstrom zu bilden, wobei der Raum zwischen den Fasern in jedem der ersten und zweiten Ströme genügend groß ist, um der Mehrzahl der Fasern jeder der Ströme zu ermöglichen, die Fasern des anderen Stroms zu durchschneiden und zu durchqueren, und (f) Richten des vereinigten Gasstromes gegen eine sich bewegende durchbrochene Oberfläche, welche für Gas durchlässig ist, die Fasern jedoch ausfiltert und sie in Form eines Vlieses trägt, wodurch die erste Bahn halber Dicke gebildet wird, welche sich durch einen Überschuß kurzer Fasern über die Gesamtkonzentration an einer Seite und einen Überschuß langer Fasern über die Gesamtkonzentration an der anderen Seite und eine Übergangs zone der Faserkonzentrationen zwischen diesen Seiten auszeichnet; (2) Herstellung

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einer zweiten Bahn halber Dicke mit einer größeren strukturellen Stabilität oder wenigstens einer Seite als die mit_:kurzen Fasern angereicherte Seite der ersten Bahn halber Dicke, und (3) Aneinanderlegen der zweiten Bahn halber Dicke an die mit kurzen Fasern angereicherte Seite der ersten Bahn halber Dicke, mit ihrer Seite größerer struktureller Stabilität, die ihr gegenüberliegt, zur Bildung des besagten Vielschicht-Vlieses.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bahn halber Dicke ähnlich zur ersten Bahn aufgebaut ist und spiegelbildlich mit dieser verbunden wird.

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