DE60030815T2

DE60030815T2 - Herstellungsverfahren eines quergestreckten Vliesstoffes mit hoher Zugfestigkeit

Info

Publication number: DE60030815T2
Application number: DE2000630815
Authority: DE
Inventors: Yuki Shiki-Shi Kuroiwa; Yoshiro Inba-gun Morino; Kazuhiko Kurihara; Shuichi Murakami
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd; Polymer Processing Research Institute Ltd
Current assignee: Polymer Processing Research Institute Ltd; Eneos Corp
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: CN1285425A; EP1079013A3; TW507037B; EP1079013A2; US6511625B1; KR100644354B1; CN1237220C; JP4191855B2; US20030077968A1; US20030082976A1; US20030082977A1; DE60030815D1; US6637128B2; KR20010067100A; JP2001064864A; EP1079013B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes großer Breite, der mittels Querstreckung einer Bahn in ihre Querrichtung als eines der so genannten Nach-Streck-Verfahren für Vliesstoffe hergestellt wird, bei dem eine aus gesponnenen Filamenten gebildete Bahn beim Herstellen eines Vliesstoffes gestreckt wird. Der quergestreckte Vliesstoff wird als Vliesstoff, der in einer Querrichtung Festigkeit benötigt, und als Materialbahn für einen orthogonalen Vliesstoff oder als Vliesstoff mit Festigkeit und Formbeständigkeit verwendet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Zu Verfahren zum Herstellen von Vliesstoffen gehört ein Spun-Bonding-Schema, ein Melt-Blow-Schema, ein Spun-Lace-Schema, welche einen Vliesstoff direkt durch Spinnen eines schmelzflüssigen Harzmateriales ausbilden, und dergleichen. Diese Schemen domininieren die Verfahren zum Herstellen von Vliesstoffen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Herstellbarkeit. Vliesstoffe, die mit diesen Verfahren hergestellt wurden, werden im Folgenden als Spun-Bonded-Vliesstoffe in einem weiteren Sinne bezeichnet. Die Spun-Bonded-Vliesstoffe in einem weiteren Sinne aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vliesstoffe, die den Nachteil geringer Dichte und oftmals keine Formbeständigkeit aufweisen.
Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Vliesstoffen, die die oben genannten Nachteile verbessern, werden in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36948/91, der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6126/95 und dem Japanischen Patent Nr. 2612203 durch den vorliegenden Anmelder beschrieben.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 36948/91 beschreibt als Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs ein Verfahren zum Strecken eines Vliesstoffs mit langen Fasern, welcher durch Spinnen von ungerichteten Filamenten in eine Richtung bei einer zum Strecken geeigneten Temperatur gebildet wird, so dass viele der Filamente in eine Richtung ausgerichtet werden. Die Schrift beschreibt ein Verfahren zum Laminieren und Bonden von Vliesstoffen, die nach einem derartigen Verfahren gestreckt werden, so dass die entsprechenden Streckrichtungen der Vliesstoffe zueinander orthogonal sind.
Außerdem beschreibt die oben genannte Schrift als Spray-Spinning ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes mit langen Fasern, welcher ungerichtete, in eine Richtung ausgerichtete Filamente umfasst. In dem Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes mit langen Fasern werden zuerst aus einer Düse abgegebene Filamente durch erhitzte Luft, die sich in einer Spirale über einem in eine Richtung verlaufenden Siebnetz dreht, zerstreut. Neben der sich drehenden Luft werden zwei Luftströme ausgestoßen, so dass sie miteinander unterhalb der Düse zusammenstoßen. Die durch die zusammenstoßenden beiden Luftströme verteilte Luft zerstreut die sich drehenden gesponnenen Filamente weiter. Wenn die Richtungen der beiden Luftströme, die so ausgestoßen werden, dass sie miteinander zusammenstoßen, parallel zu der Verlaufsrichtung des Siebnetzes sind, werden die gesponnenen Filamente in einer Richtung senkrecht zu der Verlaufsrichtung des Siebnetzes zerstreut. Dies führt dazu, dass sich die zerstreuten Filamente so auf dem Siebnetz ansammeln, dass viele der Komponenten quer ausgerichtet sind, wodurch ein Vliesstoff hergestellt wird, bei dem die Filamente überwiegend quer ausgerichtet sind. Wenn die Richtungen der beiden Luftströme, die so ausgestoßen werden, dass sie miteinander zusammenstoßen, im Wesentlichen senkrecht zu der Verlaufsrichtung des Siebnetzes verlaufen, werden die gesponnenen Filamente im Gegensatz dazu in einer Richtung zerstreut, die parallel zu der Verlaufsrichtung des Siebnetzes ist. Dies führt dazu, dass sich die zerstreuten Filamente auf dem Siebnetz so ansammeln, dass viele Komponenten in Längsrichtung ausgerichtet sind, wodurch ein Vliesstoff hergestellt wird, bei dem die Filamente in Längsrichtung ausgerichtet sind.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 6126/95 beschreibt als Spray-Spinning ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffes mit einer Ausrichtung in eine Richtung, bei dem eine Vielzahl von Filamenten im Wesentlichen in eine Richtung ausgerichtet ist. Bei dem Herstellungsverfahren werden beim Spinnen der Filamente durch Ausgeben von Polymermaterial aus einer Mündung zum Spinnen die gesponnenen Filamente zuerst in einer Breitenrichtung gedreht oder vibriert. Während die sich drehenden oder vibrierenden Filamente Zugeigenschaften mit einem Faktor von zwei oder mehr aufweisen, werden die Filamente durch ein Paar oder mehr Fluide von der Seite des Filaments aus beaufschlagt, die im Wesentlichen symmetrisch um eines der rotierenden oder vibrierenden Filamente angeordnet sind. „Zugeigenschaften" bezieht sich auf die Eigenschaft, wieviel die Filamente gezogen werden. Eine derartige Einwirkung des Paars von Fluiden oder mehr auf die Filamente bewirkt, dass die Filamente, wenn sie mit Zug beaufschlagt werden, in einer senkrecht zu der Ausgaberichtung der Filamente verlaufenden Richtung zerstreut werden. Dadurch werden die in die zerstreute Richtung ausrichteten Filamente in einer geschichteten Form zur Herstellung eines Vliesstoffes laminiert, der eine Ausrichtung in eine Richtung aufweist und die laminierten Filamente umfasst. „Die Filamente werden mit Zug beaufschlagt" bezieht sich auf das Ziehen und Ausdünnen der Filamente durch ihre Beaufschlagung mit Zug.
Die Japanische Patentschrift Nr. 2612203 beschreibt als ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs ein Verfahren zum Herstellen einer Bahn, die aus in eine Richtung ausgerichteten Fasern besteht. In dem Herstellungsverfahren werden Fasern zusammen mit einem Fluid von einem Ejektor auf einen laufenden Bandförderer ausgestoßen und die Fasern sammeln sich auf dem Bandförderer dergestalt, dass die Fasern in eine Richtung ausgerichtet sind. In einem Beispiel eines derartigen Herstellungsverfahrens ist mindestens ein Teil des Förderbands rechtwinklig zu seiner Laufrichtung und nach unten abgebogen, so dass das Fluid und die Fasern von dem Ejektor nach unten auf den gebogenen Abschnitt in einer Rillenform auf dem Förderband gestoßen werden. Das ausgestoßene Fluid wird in einer Längsrichtung der Rille in dem Förderband zerstreut, wodurch sich die Fasern in die zerstreute Richtung ausrichten.
Bei der Herstellung von Vliesstoffen spielt die Herstellung einer Bahn großer Breite, die eine hohe Festigkeit des Vliesstoffes erhält, eine wichtige Rolle, da dies nicht nur eine Steigerung der Produktionseffizienz und eine Verminderung der Herstellungskosten per Einheit bedeutet, sondern auch eine Verbesserung hinsichtlich der Anwendungsformen der Bahn, da in einigen Bereichen nur eine Bahn großer Breite Anwendung findet.
Da eine quergestreckte Bahn durch Strecken einer Ausgangsbahn in ihre Querrichtung hergestellt wird, wird sie im Allgemeinen leicht als Bahn großer Breite erhalten. Bei dem oben mit Bezug auf die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 36948/91 und die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 6126/95 beschriebenen Spray-Spinning-Verfahren ist die Querstreckrate der Bahn 5 bis 6 bei einer Bahn aus Polypropylen (im Folgenden als „PP" bezeichnet) oder 5 bis 6 bei einer Bahn aus Polyethylenterephthalat (im Folgenden als „PET" bezeichnet), da eine Ausgangsbahn vor dem Strecken in der Regel eine Breite von 300 bis 400 mm aufweist. Es besteht daher die Schwierigkeit, als Produkt einen quergestreckten Vliesstoff mit einer Breite von 2400 mm oder mehr herzustellen. Eine Bahn großer Breite mit einer höheren Streckrate kann hergestellt werden, indem Spinnbedingungen eingesetzt werden, die den Durchmesser von Filamenten einer Ausgangsbahn erhöhen, wenn die Ausgangsbahn mittels des in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36948/91 und der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6126/95 beschriebenen Spray-Spinning-Verfahrens hergestellt wird, und in diesem Fall ist ein stabileres Spinnen möglich.
Herkömmlicherweise werden als Mittel zum Querstrecken einer Bahn, bei dem beide Randabschnitte gehalten werden, im Allgemeinen eine Querstreckvorrichtung eingesetzt, um eine Bahn in ihre Querrichtung zu strecken. Außerdem kann als eine derartige Querstreckvorrichtung ein Streckrahmen zur Verwendung beim Querstrecken einer Folie verwendet werden. Einfache Querstreckvorrichtungen sind Querstreckvorrichtungen in der Art einer Riemenscheibe und für eine Folie wird ein Beispiel in der Patentschrift GB 1213441 beschrieben. Eine Anwendung dieser Vorrichtung auf einen Vliesstoff wird in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3068/88, der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36948/91 (und der dieser Schrift entsprechenden Beschreibung der US-Patentschrift Nr. 4,992,124, welche den nächsten Stand der Technik zu der vorliegenden Erfindung darstellt) beschrieben, welches die früheren Erfindungen der vorliegenden Erfinder sind. Eine Querstreckvorrichtung mit Mitteln, die aus einem Paar von oberen und unteren Rillenwalzen bestehen, wurde bereits verwendet (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 32307/84, Beschreibung der US-Patentschrift Nr. 4,223,059).
Im Allgemeinen kann eine quergestreckte Bahn großer Breite aus einer Ausgangsbahn geringer Breite dadurch erhalten werden, dass die Querstreckrate erhöht wird. Da ein Strecken mit höherer Rate aber zum Brechen der Filamente durch das Strecken führt, sind der Rate unweigerlich Grenzen gesetzt. Eine Steigerung der Streckrate ist zwar durch Erhöhung der Temperatur einer Ausgangsbahn oder der Strecktemperatur beim Strecken der Ausgangsbahn möglich, aber das Strecken bei einer hohen Temperatur kann für die resultierende quergestreckte Bahn im Allgemeinen nicht ausreichend Festigkeit sicherstellen. Somit kann eine Streckrate im Bereich der oben beschriebenen 5 oder 6 einen gewissen Grad von Festigkeit sicherstellen, während eine quergestreckte Bahn großer Breite mit einer erwünschten Festigkeit bei einer Streckrate von 7 oder mehr schwierig herzustellen ist.
Andererseits besteht ein Näherungsstreckverfahren als ein Verfahren zum Strecken einer Bahn in ihre Längsrichtung. Das Näherungsstrecken ist ein Verfahren, bei dem Walzen für das Strecken einer Bahn in die Längsrichtung eingesetzt werden, beispielsweise, um eine Längsstreckung mit extrem reduziertem Streckabstand für die Bahn auszuführen. Das Näherungsstrecken, welches für eine derartige Längsstreckung verwendet wird, lässt sich schwer auf die Querstreckung einer Bahn anwenden. Bei der Querstreckung wird eine Ausgangsbahn in der Regel quergestreckt, während beide Randabschnitte gehalten werden. Daher ist es bei der Querstreckung der Bahn im Vergleich zu der Längsstreckung nicht nur wünschenswert, die Filamente, aus denen die Bahn besteht, quer auszurichten, sondern auch jedes Filament von einem Rand in einer Breitenrichtung der Bahn zu dem anderen Rand zu erstrecken. Daher kann die bei der Längsstreckung eingesetzte Näherungsstreckung nicht auf die Querstreckung angewendet werden und die Querstreckverfahren und Querstreckvorrichtungen aus dem Stand der Technik weisen die Schwierigkeit auf, eine hohe Streckrate unter Beibehaltung einer hohen Festigkeit der Bahn zu verwirklichen.
Die Japanische Patentveröffentlichung Nr. 36948/91 beschreibt als einen dem für die Längsstreckung verwendeten Näherungsstrecken mittels Walzen ähnlichen Mechanismus für die Querstreckung ein Querstreckverfahren beispielsweise mit Rillenwalzen. Bei dem Querstreckverfahren mit Rillenwalzen wird ein Paar Rillenwalzen eingesetzt, die so ausgerichtet sind, dass die Höhepunkte einer Rillenwalze zu den Tiefpunkten der anderen Rillenwalze passen. Ein Vliesstoff mit ungerichteten Filamenten wird zwischen dem Paar von Rillenwalzen eingeführt, um den Vliesstoff mittels der Vorsprünge und Vertiefungen der Höhepunkte und Tiefpunkte der Rillenwalzen querzustrecken. Das Querstreckverfahren mit Rillenwalzen weist jedoch die Nachteile einer geringen Streckrate, geringer Gleichmäßigkeit der Streckung und dergleichen auf, die das Verfahren als Streckverfahren zum Erhalten von Vliesstoffen hoher Festigkeit unbrauchbar machen. In der Folge kann das Verfahren verwendet werden, um einen Vliesstoff zu strecken, der keine hohe Festigkeit benötigt, aber es eignet sich nicht zum Erhalten einer hohen Streckrate und hoher Festigkeit.
Zu den Eigenschaften des Streckens von PET-Filamenten zählt insbesondere ein enger Temperaturbereich, der sich für das Strecken zum Erhalten von Vliesstoffen hoher Festigkeit eignet, d.h. Temperaturen, die sich für das Strecken eignen, bei denen eine hohe Festigkeit des Vliesstoffes erhalten wird, sowie erhebliche Variationen der für das Strecken geeigneten Temperaturen abhängig von einer Streckgeschwindigkeit und einer Streckrate. Diese Eigenschaften erschweren das Strecken einer PET-Filamente enthaltenden Bahn. Insbesondere ist es schwierig, als eine PET-Filamente enthaltende Bahn eine quergestreckte Bahn großer Breite unter Beibehaltung großer Festigkeit und bei hoher Streckrate zu erhalten. Daher muss eine Streckung ausgeführt werden, die diese Schwierigkeiten lösen kann, um eine PET-Filamente enthaltende Bahn großer Breite herzustellen.
Bei einer solchen Querstreckung bei einer hohen Rate ist es nicht nur notwendig, eine hohe Streckrate zu erzielen, sondern auch, gleichmäßig gestreckte Abschnitte einer quergestreckten, durch Strecken erhaltenen Bahn, gleichmäßige Streckverteilung und ein gleichmäßiges Basisgewicht der gestreckten Bahn, eine verringerte Bruchhäufigkeit der Filamente beim Strecken und dergleichen bereitzustellen. Ein Verfahren zum Querstrecken einer Bahn bei hoher Streckrate stellt daher nur dann ein Mittel zur Streckung in einem industriellen Sinne bereit, wenn eine gleichmäßige Querstreckung erzielt wird.
Ist eine für die vorgenannten Zwecke eingesetzte Querstreckvorrichtung kostspielig oder erfordert sie eine große Grundfläche, so ist sie als Vorrichtung zum Herstellen von Vliesstoffen nicht einsetzbar, da diese kostengünstig sein müssen. Außerdem ist es notwendig, dass die Querstreckvorrichtung die Streckrate einfach ändern kann, um mit Schwierigkeiten wie Brechen beim Strecken auf einfache Weise umzugehen. Ferner muss auch eine solche einfache und kostengünstige Querstreckvorrichtung schnelles Strecken sicherstellen und gleichmäßiges Strecken bei hoher Rate wie oben beschrieben ermöglichen. Insbesondere beim Strecken von Vliesstoffen können die oben genannten Zwecke, wie beispielsweise Strecken bei hoher Rate, Schnellstrecken und gleichmäßiges Strecken nur dann erzielt werden, wenn ein aus angesammelten flockenartigen Filamenten gebildetes Ausgangsmaterial und eine Vorrichtung bei der Streckung eingesetzt werden, wobei die Vorrichtung in der Lage ist, die in den angesammelten flockenartigen Filamenten enthaltene Luft vollständig durch ein erwärmtes Medium bei einer auf eine Strecktemperatur erhöhten Temperatur zu ersetzen.
Kurze Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines quergestreckten Vliesstoffes, bei dem, wenn eine Ausgangsbahn zur Herstellung eines quergestreckten Vliesstoffes quergestreckt wird, sogar bei einer Streckrate der Ausgangsbahn von 7 oder mehr, eine hohe Zugfestigkeit in Querrichtung in dem resultierenden Vliesstoff als Zugfestigkeit der Bahn in Querrichtung insbesondere mindestens 132,5 mN/tex (1,5 g/d), vorzugsweise 158,9 nN/tex (1,8 g/d) oder mehr, weiter bevorzugt 176,6 mN/tex (2,0 g/d) oder mehr, ganz besonders bevorzugt 220,8 mN/tex (2,5 g/d) erhalten werden kann, sowie das Bereitstellen eines Verfahrens zum Herstellen eines solchen quergestreckten Vliesstoffes und einer Querstreckvorrichtung, die in der Lage ist, einen quergestreckten Vliesstoff bei einer solchen Streckrate und Festigkeit herzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines quergestreckten Vliesstoffes mit der Textur von Stoff, eines Verfahrens zum Herstellen eines solchen quergestreckten Vliesstoffes und einer Querstreckvorrichtung, die in der Lage ist, einen solchen quergestreckten Vliesstoff herzustellen. Es ist erwünscht, dass der Durchmesser der Filamente, die die gestreckte Bahn bilden, mindestens 20 μm oder weniger, vorzugsweise 10 μm oder weniger und besonders bevorzugt 5 bis 8 μm beträgt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Querstreckvorrichtung, die bei Erwärmung einer Ausgangsbahn zur Querstreckung der Ausgangsbahn zur Herstellung eines quergestreckten Vliesstoffes eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung der Ausgangsbahn ermöglicht, um eine schnelle und gleichmäßige Streckung der Ausgangsbahn bei hoher Rate zu ermöglichen, sowie einer Erhitzungseinheit zur Verwendung in der Querstreckvorrichtung.
Zur Erzielung der oben genannten Aufgaben umfasst der quergestreckte Vliesstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von quer ausgerichteten Filamenten mit einem Faserdurchmesser von 20 μm oder weniger, einer Streckrate von 7 oder mehr in einer Querrichtung und einer Zugfestigkeit von 132,5 nN/tex (1,5 g/d) oder höher in Querrichtung. Für die Zugfestigkeit eines quergestreckten Vliesstoffes wird die Bruchfestigkeit dargestellt als Bruchlast pro 5 Zentimeter in dem Testverfahren für Vliesstoffe mit langen Fasern gemäß JIS (Japanischer Industriestandard) L1906. Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch eine Darstellung der Zugfestigkeit als Festigkeit pro tex (mN/tex) mit einer Umwandlung von dem Gewicht eines Vliesstoffes zu der Feinheit (tex), da Vliesstoffe unterschiedlicher Basisgewichte getestet wurden. Zu Bezugszwecken wird in der folgenden Beschreibung auch die Festigkeit pro Denier (d) angegeben. Die Umsetzung des oben erwähnten quergestreckten Vliesstoffes kann zu einer Bahn mit großer Breite bei einer Streckrate von 7 oder mehr in Querrichtung unter Beibehaltung einer hohen Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher führen. Dies führt zu einer verbesserten Produktionseffizienz des quergestreckten Vliesstoffes und zu verringerten Herstellungskosten pro Einheit für den quergestreckten Vliesstoff als Bahn großer Breite. Außerdem führt ein solcher als Bahn großer Breite erhaltener quergestreckter Vliesstoff mit hoher Festigkeit und hoher Streckrate zu einer großen Anwendbarkeit des quergestreckten Vliesstoffes hinsichtlich der Anwendungen der Bahn. Außerdem weist der quergestreckte Vliesstoff die Textur von Stoff auf; da der Faserdurchmesser der Filamente, die den quergestreckten Vliesstoff bilden, 20 μm oder weniger beträgt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des quergestreckten Vliesstoffes wird zuerst eine aus ungerichteten Filamenten bestehende Ausgangsbahn 1,2- bis 3-mal breiter in ihre Querrichtung bei einer Temperatur, die um 5°C oder mehr höher ist als die sich zum Strecken geeignete Temperatur gestreckt. Dieser Schritt führt dazu, dass die Filamente der Ausgangsbahn fast ohne molekulare Ausrichtung der beteiligten Filamente gestreckt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Festigkeit der Ausgangsbahn noch nicht erhöht. Wenn die Streckrate in der Querrichtung bei diesem Schritt 1,2 oder weniger beträgt, kann die Ausgangsbahn im nächsten Schritt nicht bei einer höheren Rate gestreckt werden, und wenn die Streckrate 3 oder höher ist, wird die Stärke der Ausgangsbahn reduziert. Danach wird die Ausgangsbahn 1,2- bis 3-mal breiter in Querrichtung gestreckt und wird bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur weiter insgesamt um 7 mal breiter oder mehr in Querrichtung gestreckt, verglichen mit dem Zustand der Ausgangsbahn vor dem Strecken. Auf diese Weise wird ein quergestreckter Vliesstoff aus der insgesamt um 7 Mal oder mehr breiter gestreckten Ausgangsbahn hergestellt. Bei diesem Schritt wird die Ausgangsbahn bei einer hohen Rate bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur quergestreckt und es ist möglich, eine Zugfestigkeit des quergestreckten Vliesstoffes in der Querrichtung zu erhalten, die gleich oder höher ist als bei normaler Streckung bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur. Das Verfahren zum Herstellen des quergestreckten Vliesstoffes, das die Zwei-Schritt-Streckung enthält, stellt eine Bahn großer Breite bereit, die bei einer hohen Rate von 7 oder mehr gestreckt ist, während eine hohe Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher in der Querrichtung beibehalten wird. Die Produktionseffizienz des quergestreckten Vliesstoffes wird somit erhöht und die Herstellungskosten pro Einheit des quergestreckten Vliesstoffes als Bahn großer breite werden reduziert. Es ist auch möglich, einen solchen quergestreckten Vliesstoff als eine Bahn großer Breite mit hoher Festigkeit und einer hohen Querstreckrate herzustellen und einen quergestreckten Vliesstoff zu erhalten, der hinsichtlich der Anwendbarkeit der Bahn viele Anwendungsmöglichkeiten aufweist.
Die sich zum Strecken eignende Temperatur hängt von den Polymerarten der Filamente, dem Polymerisationsgrad, der Spinntemperatur, der Spinngeschwindigkeit, dem Kühlzustand usw. ab. Im Allgemeinen wird eine Strecktemperatur, bei der beim Strecken eines Vliesstoffes die Festigkeit der Bahn nach dem Strecken am höchsten ist, als die sich zum Strecken eignende Temperatur angenommen. Ein Bereich der sich zum Strecken eignenden Temperaturen für einen Polypropylen-Vliesstoff, der beim Spinnen gut gekühlt wird, ist zwischen 100°C und 130°C bei der Heißluftstreckung, vorzugsweise zwischen 105°C und 120°C. Die sich zum Strecken eignende Temperatur von Polyethylenterephthalat-Vliesstoff hängt hauptsächlich von einer Streckgeschwindigkeit ab, die sich zum Strecken eignende Temperatur beträgt zwischen 80°C bis 95°C bei geringer Geschwindigkeit und 95°C bis 105°C bei hoher Geschwindigkeit.
„Ungerichtetes Filament" bedeutet nicht, dass der molekulare Ausrichtungsgrad im Ganzen Null ist, es ist möglich, das ungerichtete Filament 3-mal oder mehr breiter zu strecken als bei seiner sich zum Strecken eignenden Temperatur. Wenn ein ungerichtetes Filament mit einem molekularen Ausrichtungsgrad gezeigt wird, der mit Doppelbrechung usw. gemessen wurde, ist der Ausrichtungsgrad einer perfekten Ausrichtung 100% und ein „ungerichtetes Filament" bezieht sich auf das Filament mit einem Ausrichtungsgrad von 10% oder weniger.
Gemäß einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes, der sich besonders für eine Bahn mit ungerichteten Filamenten aus Polyethylenterephthalat (PET) eignet, als ein Verfahren bereitgestellt, das die Querstreckung der Bahn bei einer hohen Streckrate ermöglicht. In dem Herstellungsverfahren wird, während eine Ausgangsbahn aus ungerichteten Filamenten, die hauptsächlich aus Polyethylenterephthalat bestehen, durch heiße Luft auf eine Temperatur von 100°C oder mehr erhitzt und zugleich bei einer Bandgeschwindigkeit von 20 m/min oder höher bewegt wird, die Ausgangsbahn sieben Mal breiter oder mehr insgesamt in ihre Querrichtung gestreckt, so dass die Ausgangsbahn eine Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) in einer Querrichtung aufweist. Gemäß des Herstellungsverfahrens ist es, wenn ein quergestreckter Vliesstoff, der hauptsächlich aus PET besteht, hergestellt wird, möglich, einen quergestreckten Vliesstoff mit einer Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) in Querrichtung und eine Querstreckrate von 7 oder mehr herzustellen. Es wird bevorzugt, eine Ausgangsbahn, die quer ausgerichtete Filamente umfasst, als die Ausgangsbahn vor der Querstreckung zu verwenden. Die Verwendung einer derartigen Ausgangsbahn zur Herstellung des quergestreckten Vliesstoffes ermöglicht die Verwirklichung einer hohen Festigkeit und einer hohen Streckrate in dem quergestreckten Vliesstoff.
Die Querstreckvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet das Herstellungsverfahren eines quergestreckten Vliesstoffes mit der zweistufigen Streckung wie oben beschrieben. In der Querstreckvorrichtung wird zuerst eine Ausgangsbahn, die ungerichtete Filamente umfasst, erhitzt, indem zuerst Erhitzungsmittel auf eine Temperatur erhitzt werden, die um 5°C höher als die zum Strecken geeignete Temperatur ist. Die erhitzte Ausgangsbahn wird durch erste Streckmittel 1,2 bis 3-Mal breiter in ihre Querrichtung gestreckt. Dies bewirkt die Streckung der Filamente der Ausgangsbahn bei beinahe keiner molekularen Ausrichtung der Filamente. Zu diesem Zeitpunkt wird die Festigkeit der Ausgangsbahn noch nicht erhöht. Danach wird die 1,2 bis 3-Mal breiter in die Querrichtung gestreckte Ausgangsbahn durch zweite Erhitzungsmittel auf die sich zum Strecken eignende Temperatur erhitzt und wird durch zweite Streckmittel bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur weiter in Querrichtung gestreckt. Dies führt zu einem quergestreckten Vliesstoff, der aus der insgesamt im Vergleich zu dem Zustand vor der Streckung durch das erste Streckmittel um 7 Mal oder mehr in Querrichtung gestreckten Ausgangsbahn besteht. Eine solche Querstreckvorrichtung kann zum Querstrecken der Ausgangsbahn bei hoher Rate bei ihrer sich zum Strecken eignenden Temperatur und zum Erhalten einer Zugfestigkeit des quergestreckten Vliesstoffes in Querrichtung von gleich oder höher als bei normaler Streckung bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur verwendet werden. Die Querstreckvorrichtung, die eine solche Zweifachstreckung durchführt, stellt als eine Bahn großer Breite einen quergestreckten Vliesstoff bereit, der bei einer hohen Rate von 7 oder mehr gestreckt wurde, während der eine hohe Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher in Querrichtung beibehalten wird. Somit ist die Produktionseffizienz des quergestreckten Vliesstoffes erhöht und die Herstellungskosten pro Einheit des quergestreckten Vliesstoffes als Bahn großer Breite werden verringert. Da ein solcher quergestreckter Vliesstoff als eine Bahn großer Breite mit einer hohen Festigkeit und einer hohen Querstreckungsrate hergestellt werden kann, ist es auch möglich, einen quergestreckten Vliesstoff mit breiter Einsetzbarkeit hinsichtlich der Anwendungsmöglichkeiten der Bahn zu erhalten.
Außerdem können erste Vorerhitzungsmittel zum Vorerhitzen der Ausgangsbahn durch Aufblasen von heißer Luft auf die Ausgangsbahn bereitgestellt sein, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn tritt, bevor die Ausgangsbahn durch die ersten Erhitzungsmittel erhitzt wird.
Es können auch zweite Vorerhitzungsmittel zum Erhitzen der Ausgangsbahn durch Aufblasen von heißer Luft auf die Ausgangsbahn bereitgestellt sein, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn tritt, bevor die durch die ersten Streckmittel quergestreckte Ausgangsbahn durch die zweite Erhitzungseinheit auf ihre sich zum Strecken eignende Temperatur erhitzt wird.
Die Erhitzungseinheit der vorliegenden Erfindung erhitzt die Ausgangsbahn durch heiße Luft, bevor die Ausgangsbahn quergestreckt wird, und weist ein Netzglied zum Unterstützen der Ausgangsbahn bei dem Erhitzen durch die heiße Luft auf. Die Erhitzungseinheit ist beispielsweise für eine Querstreckvorrichtung zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes durch Querstrecken einer Ausgangsbahn vorgesehen. Wenn die Ausgangsbahn durch die Erhitzungseinheit erhitzt wird, wird heiße Luft auf die Ausgangsbahn geblasen, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn tritt. An diesem Punkt wird die Ausgangsbahn durch das Netzglied unterstützt, indem dieses die Oberfläche der Ausgangsbahn gegenüber der Seite, auf welcher die heiße Luft geblasen wird, in dem Abschnitt, in dem heiße Luft geblasen wird, kontaktiert. Mindestens ein Teil der heißen Luft durch die Ausgangsbahn tritt weiter durch das Netzglied. Somit wird die Verformung der Ausgangsbahn, wie beispielsweise die Verformung durch die heiße Luft, verhindert. Da mindestens ein Teil der heißen Luft durch die Ausgangsbahn weiter durch das Netzglied tritt, wird die in der Ausgangsbahn enthaltene Luft oder die Luft in den Lücken zwischen den Filamenten, die die Ausgangsbahn bilden, durch Luft mit hoher Temperatur zum Erhitzen der Ausgangsbahn ersetzt. Somit kann die Ausgangsbahn schnell und gleichmäßig auf die beabsichtigte Strecktemperatur zum Strecken der Ausgangsbahn erhitzt werden. Als Netzglied kann eine Siebwalze von hohlzylindrischer Form, die drehbar unterstützt ist und eine Vielzahl von Durchgangslöchern in ihre Wandung aufweist, oder ein Siebförderband, das in einer Richtung bewegbar gestützt ist, verwendet werden.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ersichtlich, die Beispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die eine zweistufige Querstreckvorrichtung zeigt, welche eine erste Ausführungsform der Querstreckvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist;
2 ist eine Draufsicht, die eine Spinndüse zum Bilden einer Ausgangsbahn zeigt, die beim Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes mit der in 1 gezeigten zweistufigen Querstreckvorrichtung verwendet wird;
3 ist eine Diagramm, das einen Teil der Herstellungsvorrichtung zeigt, die die in 2 gezeigte Spinndüse, von der Seite gesehen, verwendet;
4 ist ein Diagramm, das einen Teil der Herstellungsvorrichtung zeigt, die die in 2 gezeigte Spinndüse, von vorne gesehen, verwendet;
5 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration einer ersten in 1 gezeigten Querstreckeinheit zeigt;
6 ist eine Perspektivansicht, die die Konfiguration einer zweiten in 1 gezeigten Querstreckeinheit zeigt;
7A ist ein Diagramm, das das Innere einer Querstreckvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, von oben gesehen, zeigt;
7B ist ein Diagramm, das das Innere der in 7A gezeigten Querstreckvorrichtung, von der Seite gesehen, zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Ausdruck „eine Längsrichtung", der zur Beschreibung einer Ausrichtung von Filamenten in einem Vliesstoff, einer Streckrichtung und dergleichen verwendet wird, auf die Zufuhrrichtung des Vliesstoffes beim Herstellen des Vliesstoffes, während „eine Querrichtung" sich auf eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung bezieht, d.h. in einer Querrichtung des Vliesstoffes. Für die Zugfestigkeit verwendet die vorliegende Erfindung, obwohl JIS (Japanische Industriestandards) L1096 die Darstellung der Bruchfestigkeit als Bruchlast pro 5 Zentimetern verwendet, die Darstellung der Zugfestigkeit als Festigkeit pro tex (nM/tex) mit Umwandlung von dem Gewicht eines Vliesstoffes zur Feinheit (tex), da Vliesstoffe unterschiedlicher Basisgewichte getestet wurden. Für Bezugszwecke wurde auch die Festigkeit pro Denier (d) angegeben.
Erste Ausführungsform
Mit Bezugnahme auf 1 ist eine zweistufige Querstreckvorrichtung 21 gezeigt, welches eine Querstreckvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die eine Vorerhitzungseinheit 22, erste Querstreckeinheit 23, Vorerhitzungseinheit 24 und zweite Querstreckeinheit 25 umfasst. Die Vorerhitzungseinheit ist aufwärts in Bewegungsrichtung der zum Herstellen des quergestreckten Vliesstoffes verwendeten Ausgangsbahn 1 angeordnet. Die Vorerhitzungseinheit 22, erste Querstreckeinheit 24, Vorerhitzungseinheit 24 und zweite Querstreckeinheit 25 werden in dieser Reihenfolge entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 ausgerichtet. Die Ausgangsbahn 1 wird durch die zweistufige Querstreckvorrichtung 21 insgesamt 7 Mal breiter oder mehr in ihre Querrichtung gestreckt. Die Ausgangsbahn 1 umfasst vor ihrer Streckung durch die zweistufige Querstreckvorrichtung 21 Filamente, von denen viele Komponenten quer ausgerichtet sind.
Die erste Querstreckeinheit 23 und die zweite Querstreckeinheit 25 sind Querstreckeinheiten des Riemenscheibentyps, welches ein Beispiel einer für das Querstrecken einer solchen Ausgangsbahn 1 bevorzugten Querstreckeinrichtung sind. Die erste Querstreckeinheit 23 und die zweite Querstreckeinheit 25 sind mit einem Paar Riemenscheiben und einem Paar umlaufender Riemen zum Querstrecken der Ausgangsbahn 1 versehen. Die Ausgangsbahn 1 wird durch Zerstreuen von aus einer Spinndüse ausgegebenen Filamenten durch Luft hergestellt, so dass viele der ungerichteten Filamente quer ausgerichtet sind. In der ersten Querstreckeinrichtung 23 wird die Ausgangsbahn 1,2 bis 3-mal breiter in ihre Querrichtung bei einer Temperatur, die um 5°C oder mehr höher ist als ihre zum Strecken geeignete Temperatur, gestreckt. Der Schritt in der ersten Querstreckeinheit 23 wird als Vorbereitungsstreckung bezeichnet. In der zweiten Querstreckeinheit 25 wird die Ausgangsbahn 1 nach der Querstreckung in der ersten Querstreckeinheit 23 weiter quergestreckt, so dass die Ausgangsbahn insgesamt im Vergleich zu dem Zustand vor dem Strecken in der ersten Querstreckeinheit 23 7-Mal oder mehr in Querrichtung breiter gestreckt wird. Der Schritt in der zweiten Querstreckeinheit 25 wird als Hauptstreckung bezeichnet. Die sich zum Strecken eignende Temperatur der Ausgangsbahn 1 bezieht sich auf eine Temperatur, die sich zum Strecken eignet, bei dem eine erwünschte Festigkeit der Ausgangsbahn 1 in Querrichtung beim Querstrecken der Ausgangsbahn 1 erhalten wird. Die Hauptstreckung in der zweiten Querstreckeinheit 25 wird zum Zwecke des Erhaltens von Festigkeit der Ausgangsbahn 1 in einer Querrichtung beim Querstrecken der Ausgangsbahn 1 durchgeführt.
Als nächstes werden die Schritte zum Herstellen der Ausgangsbahn 1 zur Verwendung beim Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes in einer in 1 gezeigten zweistufigen Querstreckvorrichtung 21 mit Bezug auf 2 bis 4 beschrieben. 4 zeigt Filamente, die quer verteilt werden.
Beim Herstellen der Ausgangsbahn 1, wie in 2 bis 4 gezeigt, wird geschmolzene Flüssigkeit 39 von Filamenten, die die Ausgangsbahn 1 formen sollen, abwärts von der Ausgabeöffnung 38 der Spinndüse 34 abgegeben. Sechs Luftlöcher 30, die mit leichter Neigung geöffnet sind, sind um die Ausgabeöffnung 28 herum angeordnet. Normalerweise sind drei bis acht Luftlöcher 30 vorgesehen. Von den jeweiligen Luftlöchern ausgestoßene Luft schneidet geschmolzene Flüssigkeit 39, die von der Ausgabeöffnung 38 ausgegeben wird, in einem Bereich von einigen bis zehn und mehreren Zentimetern von der Ausgabeöffnung 38 entfernt. Schmelzflüssige Flüssigkeit 39, die die Luftströme aus den Luftlöchern schneidet, wird in einer Spirale über einem Siebnetz 32 gedreht, das streifenförmig ist und in einer durch Pfeil A angezeigten Richtung in 3 läuft.
Andere Luftlöcher 31a, 31b sind unter der Ausgabeöffnung 38 und den Luftlöchern 30 vorgesehen. Die Luftlöcher 31a, 31b stoßen Luftströme in die Richtung senkrecht zu der Laufrichtung des Siebnetzes 32 aus, so dass die aus den Luftlöchern 31a, 31b strömende Luft sich unter der Ausgabeöffnung 38 schneidet. Die von den Luftlöchern 31a, 31b ausgestoßenen Luftströme fallen unterhalb der Ausgabeöffnung 38 zusammen und die zusammenfallenden Luftströme verteilen sich rechtwinklig zu der Laufrichtung des Siebnetzes 32. Dadurch verursacht der Strom der verteilten Luft die ausgegebenen Filamente, sich in einer Spirale zu drehen, um rechtwinklig zu der Laufrichtung des Siebnetzes 32 gesprüht zu werden. Danach sammeln sich die gesprühten Filamente auf dem Siebnetz 32, welches unter ihnen verläuft, wobei sich viele der Komponenten quer ausrichten und dadurch eine als der Vliesstoff dienende Ausgangsbahn 1 bilden, wobei die Filamente hauptsächlich quer ausgerichtet sind. In der Regel sprüht eine einzelne Spinndüse 34 schmelzflüssige Flüssigkeit 29 in einer Breite von 100 bis 350 mm.
Als nächstes folgt eine Beschreibung jeder Einheit, die die in 1 gezeigte zweistufige Querstreckvorrichtung 21 bilden.
In der Vorerhitzungseinheit 22 als einer Erhitzungseinheit zum Vorerhitzen der Ausgangsbahn 1, sind in dem Gehäuse 13a ein Paar Siebwalzen 4a, 4b, bei denen es sich um ein um ein netzartiges Glied handelt, und Heizluftblasöffnungen 5a, 5b angeordnet. Die Heißluftblasöffnung 5a entspricht der Siebwalze 4a, während die Heißluftblasöffnung 5b der Siebwalze 4b entspricht. Die Vorerhitzungseinheit 22 ist mit einer heiße Luft erzeugenden Einheit versehen, die nicht gezeigt ist und heiße Luft erzeugt, welche aus den Heißluftblasöffnungen 5a, 5b ausgegeben wird. Die heiße Luft erzeugende Einheit, die Heißluftblasöffnungen 5a, 5b, Siebwalzen 4a, 4b und dergleichen stellen die Vorerhitzungseinheit 22 dar, die als erstes Vorerhitzungsmittel dient. Die heiße Luft in der Vorerhitzungseinheit 22 heizt die Ausgangsbahn 1 vor, bevor sie zur ersten Querstreckeinheit 23 bewegt wird.
Die Einführungsöffnung 14 ist zum Einführen der Ausgangsbahn 1 in das Gehäuse 13a in der Wand gegenüber der ersten Querstreckeinrichtung 23 in Gehäuse 13a der Vorerhitzungseinheit 22 geformt. Die Querführung 2 ist nahe der Einführungsöffnung 14 außerhalb des Gehäuses 13a angeordnet. Die Querführung 2 ist zum Zuführen der Ausgangsbahn 1 vorgesehen, so dass die Ausgangsbahn 1 gerade in das Gehäuse 13a eingeführt wird und nicht in das Gehäuse 13a mit einer Krümmung in ihrer Bewegungsrichtung eingeführt wird. Die Ausgangsbahn 1 wird zu den Siebwalzen 4, 4b durch die Querführung 2 und Wendewalze 3a in Gehäuse 13a geführt.
Jede der Siebwalzen 4a, 4b ist drehbar gelagert. Wenn die um die Siebwalzen 4a, 4b gewundene Ausgangsbahn 1 bewegt wird, verursacht die Bewegung der Ausgangsbahn 1, dass sich die Siebwalzen 4a, 4b drehen. Das Paar Siebwalzen 4a, 4b ist zum Unterstützen der Ausgangsbahn 1 beim Erhitzen der Ausgangsbahn 1 mit heißer Luft vorgesehen. Wenn die Ausgangsbahn 1 in den Siebwalzen 4a, 4b erhitzt wird, wird die heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt. Zu dieser Zeit unterstützen die Siebwalzen 4a, 4b die Ausgangsbahn 1, um die Verformung der Ausgangsbahn 1, wie die Ausdehnung durch die heiße Luft, zu verhindern. Jede Siebwalze 4a, 4b hat eine hohlzylindrische Form und eine Siebwand, die durch Vorsehen einer Vielzahl von Durchgangslöchern in der Wand gebildet wird. Die in das Gehäuse 13 eingeführte Ausgangsbahn 1 wird zu der ersten Querstreckeinheit 23 bewegt, nachdem sie um einen Teil jeder der Siebwalzen 4a, 4b gewunden ist.
Wenn ein Teil der Ausgangsbahn 1 um die Siebwalze 4a gewunden ist, wird die heiße Luft von der Heißluftöffnung 5a auf den Abschnitt der Ausgangsbahn 1 geblasen, der im Kontakt mit der Siebwalze 4a ist. Die heiße Luft aus der Heißluftblasöffnung 5a tritt durch die Ausgangsbahn 1 und erhitzt die Ausgangsbahn 1. An diesem Punkt wird die Luft in der Ausgangsbahn 1, d.h. die in der Lücke zwischen den Filamenten, die die Ausgangsbahn 1 bilden, vorhandene Luft, durch die Luft hoher Temperatur von der Heißluftblasöffnung 5a ersetzt. Dies ermöglicht ein schnelles und gleichmäßiges Erhitzen der Ausgangsbahn 1.
Die Siebwalze 4a unterstützt die Ausgangsbahn 1 durch Zusammenziehen der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 gegenüber der Seite, auf der die heiße Luft aus der Heißluftblasöffnung 5a geblasen wird, in dem Bereich, in dem heiße Luft geblasen wird. Die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt durch die Durchgangslöcher in der Wand der Siebwalze 4a und fließt in die Siebwalze 4a. Dies verhindert, dass die Ausgangsbahn 1 aufgrund der heißen Luft verformt wird oder sich bewegt. Die Abgasbox 10 ist in Siebwalze 4a angeordnet. Von der heißen Luft aus der Heißluftblasöffnung 5a, der heißen Luft, die durch die Ausgangsbahn 1 und die Durchgangslöcher in der Wand der Siebwalze 4a tritt und in die Siebwalze 4a fließt, wird in die Abgasbox 10a gesaugt.
Wenn ein Teil der Ausgangsbahn 1 um die Siebwalze 4b gewunden ist, wird analog die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5b auf den Abschnitt der Ausgangsbahn 1, der sich in Kontakt mit der Siebwalze 4b befindet, geblasen. Auf diese Weise erhitzt die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5b die Ausgangsbahn 1. In diesem Fall unterstützt auch die Siebwalze 4b die Ausgangsbahn 1, indem sie die Oberfläche gegenüber der Seite, auf der die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5b geblasen wird, in dem Bereich, in dem die heiße Luft geblasen wird, kontaktiert. Die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt durch die Durchgangslöcher in der Wand der Siebwalze 4b und fließt in die Siebwalze 4b. Dies verhindert, dass die Ausgangsbahn 1 aufgrund der heißen Luft sich verformt oder bewegt.
Die Abgasbox 10b ist in der Siebwalze 4b angeordnet. Die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5b, die heiße Luft, die durch die Ausgangsbahn 1 und die Durchgangslöcher in der Wand der Siebwalze 4b tritt und in die Siebwalze 4b strömt, wird durch die Abgasbox 10b gesaugt. Die durch die Abgasboxen 10a, 10b gesaugte Luft wird nach außen von Gehäuse 13a durch ein Belüftungsrohr abgegeben.
Die Vorerhitzungseinheit 22 zum Durchlassen der heißen Luft durch die Ausgangsbahn wie oben beschrieben verwendet Siebwalzen 4a, 4b, d.h. Käfigwalzen zylindrischer Form. Andererseits ist in der Vorerhitzungseinheit ein anderes effektives Verfahren, dass eine Bahn auf einem in einer Ebene verlaufenden Förderbahn getragen und bewegt wird, so dass die heiße Luft durch die Bahn von oberhalb des Förderbandes tritt, um die Bahn vorzuerhitzen.
Als nächstes wird die Konfiguration der ersten in 1 gezeigten Querstreckeinheit 23 mit Bezug auf 1 und 5 beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die als erstes Streckmittel dienende Querstreckeinheit 23 ein Gehäuse 13b, ein Paar linker und rechter Streckriemenscheiben 6a, 6b, die von dem Gehäuse 13b umgeben sind, umlaufende Riemen 8a, 8b und dergleichen. Die erste Querstreckeinheit 23 ist mit einem Antrieb zum Drehen der Streckriemenscheiben 6a, 6b versehen. Die Ausgangsbahn 1 wird durch die erste Querstreckeinheit 23 bei einer Temperatur, die um 5°C oder mehr höher als ihre zum Strecken geeignete Temperatur liegt, 1,2 bis 3-mal breiter in ihre Querrichtung gestreckt. Das Paar linker und rechter Streckriemenscheiben 6a, 6b haben dieselbe Umfangsgeschwindigkeit und sind symmetrisch um die Mittellinie herum angeordnet, so dass die äußeren Umfänge der gepaarten linken und rechten Streckriemenscheiben 6a, 6b eine sich graduell von aufwärts nach abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 weitende Bahn aufweisen, d.h. eine sich graduell weitende Bahn.
Jede der gepaarten Riemenscheiben 6a, 6b weist eine Riemenrille auf, die in ihrem äußeren Umfang ausgebildet ist. Ein Teil des umlaufenden Riemens 8a ist an die Riemenrille der Streckriemenscheibe 6a befestigt, während ein Teil des umlaufenden Riemens 8a auf der Bahn der Umfangsoberfläche der Streckriemenscheibe 6a in der durch das Paar von Streckriemenscheiben 6, 6b gebildeten, sich graduell weitenden Bahn verläuft. Der umlaufende Riemen 8b (oder Seil) wird durch die Walzen 7e bis 7h gestreckt, so dass ein Teil des umlaufenden Riemens 8b auf der Bahn der Umfangsoberfläche der Streckriemenscheibe 6b in der sich graduell weitenden Bahn umläuft.
In einer solchen ersten Querstreckeinheit 23 verläuft die Ausgangsbahn 1, die nichtgerichtete Filamente enthält, von der Vorerhitzungseinheit 22 durch die Wendewalzen 3b, 3c in dem Gehäuse 13b und wird in den Abschnitt eingeführt, wo der Abstand zwischen den Streckriemenscheiben 6a und 6b der engste zwischen den gepaarten Streckriemenscheiben 6a und 6b ist. Die von der Vorerhitzungseinheit 22 in die Streckriemenscheiben 6a, 6b eingeführte Ausgangsbahn 1 wird getragen, wobei einer ihrer Randabschnitte in einer Querrichtung zwischen der Riemenrille der Streckriemenscheibe 6a und dem umlaufenden Riemen 8a gehalten wird, und der andere Randabschnitt zwischen der Riemenrille der Streckriemenscheibe 6b und dem umlaufenden Riemen 8b gehalten wird. Auf dieses Weise wird die Ausgangsbahn 1 bewegt, während beide Endabschnitte in ihrer Breitenrichtung zwischen die Streckriemenscheiben 6a, 6b und den umlaufenden Riemen 8a, 8b angeordnet sind. An dieser Stelle wird die Ausgangsbahn 1 1,2 bis 3-mal breiter in der Querrichtung gestreckt, indem beide Endabschnitte der Ausgangsbahn 1 in der sich graduell weitenden Bahn, die durch die Streckriemenscheiben 6a, 6b gebildet wird, gezogen werden, so dass sich der Abstand zwischen den beiden Randabschnitten vergrößert. Die quergestreckte Ausgangsbahn 1 verlässt die Streckriemenscheiben 6a, 6b und die umlaufenden Riemen 8a, 8b in der Position, in der die Bahn der Streckriemenscheiben 6a, 6b die weiteste ist. Die die Streckriemenscheiben 6a, 6b verlassende Ausgangsbahn 1 wird außerhalb von Gehäuse 13b durch die Wendewalze 34 in Gehäuse 13b bewegt. Die in der ersten Querstreckeinheit 23 auf diese Weise 1,2 bis 3-mal breiter in Querrichtung gestreckte Ausgangsbahn 1 wird dann zu der Vorerhitzungseinheit 24 bewegt.
Das Gehäuse 13b ist am Boden mit der Heißluftblasöffnung 11 versehen. Außerdem ist die Heißluftblasöffnung 5c nahe aufwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 in dem Abschnitt der Ausgangsbahn 1, der an beiden Randabschnitten durch die Streckriemenscheiben 6a, 6b und die umlaufenden Riemen 8a, 8b gehalten wird, angeordnet. Die Heißluftblasöffnung 5c ist zum Blasen heißer Luft auf den Aufwärtsabschnitt der Ausgangsbahn 1 in ihrer Bewegungsrichtung in Gehäuse 13b vorgesehen. Diese Heißluftblasöffnungen 11, 5c, eine heißlufterzeugende Einheit zum Erzeugen heißer Luft, die von den Heißluftblasöffnungen 11, 5c ausgegeben wird, und dergleichen bilden eine Erhitzungseinheit, die als erstes Erhitzungsmittel dient. Die Erhitzungseinheit erhitzt die Ausgangsbahn 1 in Gehäuse 13b auf eine Temperatur, die um 5°C oder mehr höher ist als die sich zum Strecken eignende Temperatur.
Die Heißluftblasöffnung 11 ist zum Blasen heißer Luft auf die Ausgangsbahn 1 von außerhalb des Gehäuses 13b durch den Raum zwischen den Streckriemenscheiben 6a und 6b im Gehäuse 13b vorgesehen. Die Heißluftblasöffnung 11 gibt heiße Luft in das Gehäuse 13b ab, so dass die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 11 durch die Ausgangsbahn 1 tritt. Auf diese Weise wird die heiße Luft so auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, dass die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 11 durch die Ausgangsbahn 1 tritt und die thermische Effizienz beim Erhitzen der Ausgangsbahn 1 erhöht.
Die Heißluftblasöffnung 5c gibt auch heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 ab, so dass die heiße Luft davon durch die Ausgangsbahn 1 tritt. Die heiße Luft von jeder der Heißluftblasöffnungen 11, 5 erhitzt die Ausgangsbahn 1 auf eine um 5°C oder mehr höhere Temperatur als die sich zum Strecken eignende Temperatur.
Die Abgasboxen 10c, 10d sind auf der Seite der Ausgangsbahn 1 gegenüber der Heißluftblasöffnung 11 in dem Abschnitt vorgesehen, in dem die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 11 geblasen wird. Die Abgasbox 10c ist an einer Position von der Heißluftblasöffnung 5c um einen vorbestimmten Abstand abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 entfernt. Die Abgasbox 10d ist an einer Position von der Heißluftblasöffnung 5d um einen vorbestimmten Abstand abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 entfernt. Die Abgasboxen 10c, 10d saugen die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 von der heißen Luft von der Heißluftblasöffnung 11. Die Abgasbox 10e ist auch unter der Wendewalze 3d angeordnet und saugt die in dem Gehäuse 13b vorhandene Luft. Insbesondere saugt die Abgasbox 10e die Luft hoher Temperatur in einen niedrigeren Abschnitt des Gehäuses 13b von zwischen den Streckriemenscheiben 6a und 6b.
In der Vorerhitzungseinheit 24, die als Erhitzungseinheit für das Vorerhitzen der Ausgangsbahn 1 dient, bevor die Ausgangsbahn 1 durch die zweite Querstreckeinheit 25 gestreckt wird, ist ein Netzfördernetzriemen 9, der ein netzartiges Glied ist, in dem Gehäuse 13c angeordnet. Fördernetzriemen 9 wird durch vier Wendewalzen 3e gestreckt und wird so unterstützt, dass er in eine Richtung läuft. Fördernetzriemen 9 ist zum Unterstützen der Ausgangsbahn 1 vorgesehen, wenn Ausgangsbahn 1 von der ersten Querstreckeinheit 23 durch heiße Luft in dem Gehäuse 13c erhitzt wird. Die heiße Luft wird auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die heiße Luft beim Erhitzen der Ausgangsbahn 1 auf dem Fördernetzriemen 9 durch die Ausgangsbahn 1 tritt. An dieser Stelle ist die Ausgangsbahn 1 durch den Fördernetzriemen 9 unterstützt, um Verformung der Ausgangsbahn 1, wie Ausdehnung aufgrund der heißen Luft, zu vermeiden, und die Ausgangsbahn 1 wird auf die zweite Querstreckeinheit 25 zu getragen. Wenn die heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 auf dem Fördernetzriemen 9 geblasen wird, tritt die durch die Ausgangsbahn 1 tretende heiße Luft weiter durch die Löcher in dem Fördernetzriemen 9.
Eine Vielzahl von Heißluftblasöffnungen 5d sind in einer Linie entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 über dem Abschnitt der Ausgangsbahn 1 auf dem Fördernetzriemen 9 angeordnet. Eine heiße Luft erzeugende Einheit zum Erzeugen heißer Luft, die aus den Heißluftblasöffnungen 5d ausgegeben wird, eine Vielzahl von Heißluftblasöffnungen 5d, Fördernetzriemen 9 und dergleichen bilden die Vorerhitzungseinheit 24, die als zweites Erhitzungsmittel dient. Eine Vielzahl von Saugboxen 10e sind entsprechend den jeweiligen Heißluftblasöffnungen 5d in dem Fördernetzriemen 9 angeordnet.
Die heiße Luft von jeder der Heißluftblasöffnungen 5d wird auf den Abschnitt der Ausgangsbahn 1 auf dem Fördernetzriemen 9 geblasen, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt. Dadurch wird die in der Ausgangsbahn 1 vorhandene Luft, d.h. die Luft, die in den Lücken zwischen den die Ausgangsbahn bildenden Filamenten vorhanden ist, durch die Luft hoher Temperatur von den Heißluftblasöffnungen 5d ersetzt. Somit wird die Ausgangsbahn 1 schnell und gleichmäßig erhitzt. Ein Teil der heißen Luft von den Heißluftblasöffnungen 5d tritt durch die Ausgangsbahn 1 und die Durchgangslöcher in dem Fördernetzband 9 und wird durch die Saugboxen 10e gesaugt.
Der Fördernetzriemen 9 stützt die Ausgangsbahn 1 durch Kontaktieren der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 gegenüber der Seite, auf die die heiße Luft von den Heißluftblasöffnungen 5d geblasen wird, in dem Abschnitt, in dem die heiße Luft geblasen wird. Dies verhindert, dass sich die Ausgangsbahn 1 aufgrund der heißen Luft verformt oder bewegt. Der durch die Vorerhitzungseinheit 24 erhitzte Abschnitt der Ausgangsbahn 1 wird in eine zweite Querstreckeinheit 25 bewegt.
Als nächstes wird die Auslegung der in 1 gezeigten zweiten Querstreckeinheit 25 mit Bezug auf 1 und 6 beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist der als das zweite Streckmittel dienende Mechanismus der zweiten Querstreckeinheit 25 ähnlich wie der der ersten Querstreckeinheit 23 zum Querstrecken der Ausgangsbahn 1 ausgelegt. Die zweite Querstreckeinheit 25 umfasst ein Paar linker und rechter Streckriemenscheiben 6c, 6d zum Querstrecken der Ausgangsbahn 1 und umlaufende Riemen 8c, 8d, die den entsprechenden Streckriemenscheiben entsprechen. Die zweite Querstreckeinheit 25 unterscheidet sich von der ersten Querstreckeinheit 23 durch die Streckrate der Ausgangsbahn 1 in einer Querrichtung und durch eine Erhitzungseinheit zum Erhitzen der Ausgangsbahn 1 in einer zweiten Querstreckeinheit 25.
In der zweiten Querstreckeinheit 25 sind das Paar linker und rechter Streckriemenscheiben 6c, 6c, der umlaufende Riemen 8c, der der Streckriemenscheiben 6c entspricht, und der umlaufende Riemen 8d, der der Streckriemenscheibe 6d entspricht, in dem Gehäuse 13d angeordnet. Die zweite Querstreckeinrichtung 25 ist auch mit einem Antrieb versehen, um die Streckriemenscheiben 6c, 6d zu drehen. Die Ausgangsbahn 1, die durch die erste Querstreckeinheit 23 quergestreckt wurde, wird durch die zweite Querstreckeinheit 25 weiter bei ihrer sich zum Strecken eignenden Temperatur quergestreckt. Das zusätzliche Strecken der Ausgangsbahn 1 durch die zweite Querstreckeinheit 25 führt dazu, dass die Ausgangsbahn 1 insgesamt im Vergleich zu dem Zustand vor dem Strecken durch die erste Querstreckeinheit 23 bei einer Rate von 7 oder mehr quergestreckt wird.
Das Paar linker und rechter Streckriemenscheiben 6c, 6d haben dieselbe Umfangsgeschwindigkeit und sind symmetrisch um die Mittellinie herum angeordnet, so dass die äußeren Umfänge der gepaarten Streckriemenscheiben 6c, 6d eine sich von aufwärts nach abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 graduell erweiternde Bahn, d.h. eine sich graduell erweiternde Bahn aufweisen.
Jede Streckriemenscheibe aus dem Paar von Streckriemenscheiben 6c, 6d hat eine Riemenrille auf ihrer Umfangsoberfläche. Ein Teil des umlaufenden Riemens 8c ist an der Riemenrille der Streckriemenscheibe 6c befestigt, während ein Teil des umlaufenden Riemens 8d an der Riemenrille der Streckriemenscheibe 6d befestigt ist. Der umlaufende Riemen (oder Seil) wird durch Walzen 7i bis 7l so gestreckt, dass ein Teil des umlaufenden Riemens auf der Spur auf der Umfangsoberfläche der Streckriemenscheibe 6c in der sich graduell erweiternden durch das Paar der Streckriemenscheiben 6c, 6d gebildeten Rille verläuft. Der umlaufende Riemen 8d (oder das Seil) ist durch Walzen 7m bis 7p so gestreckt, dass ein Teil des umlaufenden Riemens 8d auf der Spur auf der Umfangsoberfläche der Streckriemenscheibe 6d in der sich graduell erweiternden Bahn verläuft.
Die Breite am Anfang der sich erweiternden Bahn, die durch die Streckriemenscheiben 6c, 6d gebildet wird, ist die gleiche wie die am Ende der sich graduell erweiternden durch die Streckriemenscheiben 6, 6b in der ersten Querstreckeinheit 23 gebildeten Spur. Die Streckriemenscheiben 6c, 6d sind einander gegenüber in einer V-Form angeordnet, so dass die Breite am Ende der sich graduell erweiternden Spur der Streckriemenscheiben 6c, 6d größer ist als die Breite an deren Anfang. Auf diese Weise stellen die Streckriemenscheiben 6c, 6d die sich graduell erweiternde Spur für das weitere Querstrecken der von der ersten Querstreckeinheit 23 bereitgestellten Ausgangsbahn dar.
In einer zweiten Querstreckeinheit 25 wird die Ausgangsbahn 1 von der Vorerhitzungseinheit 25 durch die Wendewalze 3f in dem Gehäuse 13d in den Abschnitt eingeführt, wo der Abstand zwischen den Streckriemenscheiben 6d und 6d der engste zwischen den gepaarten Streckriemenscheiben 6c, 6d ist. Die von der Vorerhitzungseinheit 24 auf die Streckriemenscheiben 6c, 6d eingeführte Ausgangsbahn 1 wird getragen, wobei beide ihrer Randabschnitte zwischen der Streckrahmenscheibe 6c und dem umlaufenden Riemen 8c und zwischen der Streckrahmenscheibe 6d und dem umlaufenden Riemen 8d gehalten werden, und wird mit der durch die Streckrahmenscheiben 6c, 6d gebildeten Bahn quergestreckt. Wie oben beschrieben streckt die zweite Querstreckeinheit 25 die Ausgangsbahn 1 quer, so dass die Ausgangsbahn 1 insgesamt im Vergleich zu dem Zustand, bevor die Ausgangsbahn 1 durch die erste Querstreckeinheit 23 quergestreckt wird, mit einer Rate von 7 oder mehr quergestreckt wird. Dadurch wird der quergestreckte Vliesstoff 12 aus der Ausgangsbahn 1 hergestellt, die insgesamt 7 Mal breiter und mehr in Querrichtung gestreckt wird. Der so hergestellte Vliesstoff 12 verlässt die Streckriemenscheiben 6c, 6d und die umlaufenden Riemen 8c, 8d an der Position, wo die Bahn der Streckriemenscheiben 6c, 6d die größte Breite hat, und wird außerhalb des Gehäuses 13d durch die Wendewalze 3g in dem Gehäuse 13d bewegt.
Wie oben beschrieben wird in der ersten Querstreckeinheit 23 zum Durchführen des Vorstreckens die heiße Luft von den Heißluftblasöffnungen 11 auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt, um die Ausgangsbahn 1 zu erhitzen. Andererseits wird in der zweiten Querstreckvorrichtung 25 zur Durchführung der Hauptstreckung die heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 entlang der Flussrichtung der Ausgangsbahn 1 geblasen, um die Ausgangsbahn 1 zu erhitzen. Drei Heißluftblasöffnungen 5e bis 5g sind in dem Gehäuse 13d der zweiten Querstreckeinheit 25 vorgesehen. Diese Heißluftblasöffnungen 5e bis 5g, eine heißlufterzeugende Einheit zum Erzeugen von heißer Luft, die von den Heißluftblasöffnungen 5e bis 5g abgegeben wird, und dergleichen bilden eine Erhitzungseinheit, die als zweites Erhitzungsmittel dient. Das Erhitzungsmittel erhitzt die Ausgangsbahn 1 in dem Gehäuse 13d auf ihre zum Strecken geeignete Temperatur.
Die Heißluftblasöffnung 5e ist nahe der Wendewalze 3f und auf de Seite der Ausgangsbahn 1 angeordnet, die den Streckriemenrollen 6c, 6d zugewandt ist. Die heiße Luft wird von der Heißluftblasöffnung 5e auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die aus der Heißluftblasöffnung 5e abgegebene heiße Luft von der Nähe der Wendewalze 3f in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 entlang der Oberfläche der Ausgangsbahn auf den Seiten der Streckriemenrollen 6c, 6d fließt. Die Saugbox 10i ist in einem unteren Abschnitt in dem Gehäuse 13d angeordnet. Von der aus der Heißluftblasöffnung 5e abgegebenen heißen Luft, die entlang der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 auf den Seiten der Streckriemenscheiben 6c, 6d fließt, wird die in die Nähe der Unterseite in Gehäuse 13 fließende heiße Luft durch Saugbox 10i eingesaugt.
Die Heißluftblasöffnung 5f ist nahe aufwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 in dem Abschnitt, wo beide Randabschnitte der Ausgangsbahn 1 zwischen den Streckriemenscheiben 6c, 6d und den umlaufenden Riemen 8c und 8d gehalten werden, und auf der Seite der Ausgangsbahn 1, die den umlaufenden Riemen 8c, 8d zugewandt ist, angeordnet. Heiße Luft wird schräg von der Heißluftblasöffnung 5f auf die Oberfläche der Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5 aufwärts in die Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 fließt.
Die Heißluftblasöffnung 5g ist nähe dem oberen Teil der Ausgangsbahn 1 in dem Abschnitt, wo die beiden Randabschnitte zwischen den Streckriemenscheiben 6c, 6d und den umlaufenden Riemen 8c, 8d gehalten werden, und auf der Seite der Ausgangsbahn 1, die den umlaufenden Riemen 8c, 8d zugewandt ist, angeordnet. Heiße Luft wird von der Heißluftblasöffnung 5g ausgegeben, so dass die heiße Luft von der Heißluftblasöffnung 5g abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 entlang der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 strömt.
Die Saugbox 10f ist nahe der Heißluftblasöffnung 5g über der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 den umlaufenden Riemen 8c, 8d in dem Gehäuse 13d zugewandt angeordnet. Die Saugbox 10f saugt die Luft in dem Raum aufwärts von der Heißluftblasöffnung 5g in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1. Die Saugboxen 10g, 10h sind mit einem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen über der Oberfläche der Ausgangsbahn 1 den umlaufenden Riemen 8c, 8c in dem Gehäuse 13c abwärts von der Heißluftblasöffnung 5g in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 angeordnet. Die Saugboxen 10g, 10h saugen die Luft in dem Raum abwärts von der Heißluftöffnung 5g in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1.
Wie oben beschrieben, wird die heiße Luft in der ersten Querstreckeinheit 23 von der Heißluftöffnung 11 auf die Ausgangsbahn 1 geblasen, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt, um die Ausgangsbahn 1 zu erhitzen, während in der zweiten Querstreckeinheit 25 die heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 entlang der Strömung der Ausgangsbahn 1 geblasen wird, um die Ausgangsbahn 1 zu erhitzen. Die Konfiguration zum Erhitzen der Ausgangsbahn 1 können jedoch auch in der ersten Querstreckeinheit 23 und der zweiten Querstreckeinheit 25 vertauscht werden. Insbesondere kann die Ausgangsbahn 1 in der ersten Querstreckeinheit 23 durch Blasen von heißer Luft auf die Ausgangsbahn 1 entlang der Strömung der Ausgangsbahn 1 erhitzt werden. In der zweiten Querstreckeinheit 25 kann die Ausgangsbahn durch das Verfahren des Durchtretens der heißen Luft durch die Ausgangsbahn 1 erhitzt werden, so dass die heiße Luft von unterhalb der Ausgangsbahn 1 geblasen wird, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt und die heiße Luft oberhalb der Ausgangsbahn 1 eingesaugt wird. Alternativ kann die Ausgangsbahn 1 auch durch das Verfahren des Durchtretens der heißen Luft durch die Ausgangsbahn 1 sowohl in der ersten Querstreckvorrichtung 23 als auch in der zweiten Querstreckvorrichtung 25 erhitzt werden, oder die Ausgangsbahn 1 kann durch Blasen von heißer Luft entlang der Strömung der Ausgangsbahn 1 in diesen Einheiten erhitzt werden.
Außerdem kann die Ausgangsbahn 1, während sie in der ersten Querstreckeinheit 23 und der zweiten Querstreckeinheit 25 in der Ausführungsform erhitzt wird, auch durch warmes Wasser, Infrarotbestrahlung oder ähnliches anstelle von heißer Luft erhitzt werden.
Wie oben beschrieben, wird die Ausgangsbahn 1 aus ungerichteten Filamenten in einer zweistufigen Querstreckeinheit 21 der Ausführungsform durch die Vorerhitzungseinheit 22 und die Erhitzungseinheit in einer ersten Querstreckeinheit 23 auf eine um 5°C oder mehr höheren Temperatur als ihre sich zum Strecken eignende Temperatur erhitzt, und die erhitzte Ausgangsbahn 1 wird in der ersten Querstreckeinheit 23 1,2 bis 3-mal breiter in der Querrichtung gestreckt. In dem Vorbereitungsstreckungsschritt werden die die Ausgangsbahn 1 bildenden Filamente mit beinahe keiner molekularen Ausrichtung gestreckt. An dieser Stelle wird die Stärke der Ausgangsbahn noch nicht erhöht. Als nächstes wird die in der ersten Querstreckeinheit 23 um 1,2 bis 3-mal breiter in der Querrichtung gestreckte Ausgangsbahn 1 durch die Vorerhitzungseinheit 24 und die Erhitzungseinheit in der zweiten Querstreckvorrichtung 25 weiter auf die sich zum Strecken eignende Temperatur erhitzt. Dieser Hauptstreckungsschritt stellt einen quergestreckten Vliesstoff 12 her, der aus der im Vergleich zu dem Zustand vor der Streckung in der ersten Querstreckeinheit 23 um insgesamt 7 Mal oder mehr in der Querstreckung gestreckten Ausgangsbahn 1 besteht. Der Hauptstreckungsschritt umfasst die molekulare Ausrichtung der die Ausgangsbahn 1 bildenden Filamente. Der Schritt kann eine Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) in der Querrichtung oder mehr bei dem aus der gestreckten Bahn 1 hergestellten quergestreckten Vliesstoff 12 ermöglichen.
Der Durchmesser der Faser der Filamente, welche den quergestreckten Vliesstoff 12 bilden, beträgt 1 μm oder mehr und 20 μm oder weniger, um den quergestreckten Vliesstoff mit Eigenschaften wie einem Stoff hinsichtlich der Textur zu versehen. Der Durchmesser der Faser beträgt vorzugsweise 3 μm oder mehr und 15 μm oder weniger und weiter bevorzugt 5 μm oder mehr und 15 μm oder weniger. Um den Durchmesser zu erhalten, ist es notwendig, dass der Durchmesser der Faser der Filamente, die die Ausgangsbahn 1 bilden, 30 μm oder weniger, bevorzugt 20 μm oder weniger beträgt. Wenn der Durchmesser der Faser der Filamente des quergestreckten Vliesstoffes 12, d.h. der Durchmesser der Fasern der Filamente nach dem Strecken 1 μm oder weniger beträgt, wird die Stärke des quergestreckten Vliesstoffes 12 in vielen Fällen nicht erreicht.
Eine Gesamtstreckrate der Bahn in der zweistufigen Querstreckvorrichtung 21 ist 7 oder mehr und 20 oder weniger, vorzugsweise 8 oder mehr und 15 oder weniger, und weiter bevorzugt 9 oder mehr und 12 oder weniger. Beim Strecken der Ausgangsbahn 1 um 20 Mal oder mehr breiter in der Querrichtung insgesamt ist es notwendig, die Streckrate in der ersten Querstreckeinheit 23, d.h. die Streckrate in der Vorbereitungsstreckung zu erhöhen. Die Ergebnisse der Experimente haben jedoch gezeigt, dass eine ausreichende Festigkeit der Bahn nach der Hauptstreckung nicht erreicht wird, wenn die Streckrate nach der Vorbereitungsstreckung zu hoch ist.
Bei der Herstellung des quergestreckten Vliesstoffes 12 unter Verwendung einer derartigen zweistufigen Querstreckvorrichtung 21 wird die Ausgangsbahn 1 bei einer hohen Rate bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur quergestreckt, und es ist möglich, eine Zugfestigkeit des quergestreckten Vliesstoffes 12 in Querrichtung zu erhalten, die gleich oder höher ist als bei der normalen Streckung bei der sich zum Strecken eignenden Temperatur. Daher kann die Querstreckvorrichtung zum Ausführen der zweistufigen Streckung als Bahn großer Breite einen bei einer hohen Streckrate von 7 oder mehr quergestreckten Vliesstoff 12 herstellen, während eine hohe Zugfestigkeit in der Querrichtung von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher sichergestellt wird. Somit kann die Produktionseffizienz des quergestreckten Vliesstoffes 12 verbessert werden, um die Produktionskosten pro Einheit des quergestreckten Vliesstoffes 12 als eine Bahn großer Breite zu reduzieren. Da der quergestreckte Vliesstoff 12 bei einer hohen Streckrate in der Querrichtung mit so hoher Festigkeit als Bahn großer Breite hergestellt werden kann, ist es außerdem möglich, einen quergestreckten Vliesstoff 12 mit großer Anwendbarkeit hinsichtlich Anwendungsmöglichkeiten der Bahn herzustellen.
Zweite Ausführungsform
Eine Querstreckvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet einen so genannten Streckrahmen, bei dem beide Randbereiche einer Ausgangsbahn in einer Querrichtung in einer Ebene gehalten werden, um die Ausgangsbahn querzustrecken.
Wie in den 7A und 7B gezeigt, wird in der Querstreckvorrichtung der Ausführungsform ein Paar Ketten 56a, 56b, die zum Querstrecken der Ausgangsbahn 1 laufen, in dem Gehäuse 53 angeordnet. Der Raum in dem Gehäuse 53 ist in zwei Kammern, d.h. eine Hochtemperaturheizkammer 58 und eine Niedrigtemperaturheizkammer, durch eine sich senkrecht zu einer horizontalen Richtung erstreckenden Innenwand geteilt. Die Hochtemperaturheizkammer 58 entspricht einer Kammer der ersten Querstreckeinheit 43 zum Ausführen einer Vorbereitungsstreckung, während die Niedrigtemperaturheizkammer 59 einer Kammer einer zweiten Querstreckeinheit 45 zum Ausführen der Hauptstreckung entspricht.
Die Einführungsöffnung 55a wird im Wesentlichen in der Mitte der Seitenwand gegenüber der Innenwand 54 der Seitenwand, die die Hochtemperaturheizkammer 58 des Gehäuses 53 bildet, zum Zuführen der Ausgangsbahn 1 in die Hochtemperaturheizkammer 58 geformt. Der Öffnungsabschnitt 54a wird auch in der Innenwand 54 zum Zuführen von Ausgangsbahn 1 nach der Vorbereitungsstreckung in der Hochtemperaturheizkammer 58 in die Niedrigtemperaturheizkammer 59 von der Hochtemperaturheizkammer 58 geformt. Außerdem ist die Einführungsöffnung 55b in der Seitenwand gegenüber der Innenwand 54 der die Niedrigtemperaturheizkammer 59 des Gehäuses 53 bildenden Seitenwand geformt. Die quergestreckte Bahn 12, die durch die Ausführung der Hauptstreckung an der Ausgangsbahn 1 in der Niedrigtemperaturheizkammer 59 hergestellt wurde, wird aus dem Inneren der Niedrigtemperaturheizkammer 59 nach außen durch die Einführungsöffnung 55b geführt. Die Ausgangsbahn 1 wird in eine Richtung bewegt, so dass die Ausgangsbahn 1 durch die Hochtemperaturheizkammer 58 und die Niedrigtemperaturheizkammer 59, in dieser Reihenfolge, geführt wird. Die Ausgangsbahn 1 wird in ihrer Breitenrichtung oder quer in der Hochtemperaturheizkammer 58 und der Niedrigtemperaturheizkammer 59 gestreckt.
Die Querstreckvorrichtung der Ausführungsform umfasst außerdem eine Erhitzungseinheit, die als erstes Erhitzungsmittel zum Erhitzen einer Ausgangsbahn 1 in der Hochtemperaturheizkammer 58 auf eine um 5°C oder mehr höheren Temperatur als ihre zum Strecken geeignete Temperatur dient, und eine Erhitzungseinheit, die als zweites Erhitzungsmittel zum Erhitzen einer Ausgangsbahn 1 in der Niedrigtemperaturheizkammer 59 auf ihre zum Strecken geeignete Temperatur dient. In einer solchen Querstreckvorrichtung stellt der Abschnitt von dem Ende an der Seite der Einführungsöffnung 55a zur Innenwand 54 in der Vorrichtung eine erste Querstreckeinheit 43 zum Durchführen einer Vorbereitungsstreckung an einer Ausgangsbahn 1 bei einer Temperatur, die höher ist als die zum Strecken der Ausgangsbahn 1 geeignete Temperatur, bereit. Der Abschnitt von der Innenwand 54 bis zum Ende auf der Seite der Einführungsöffnung 55b stellt eine zweite Querstreckeinheit 45 zum Durchführen einer Hauptstreckung an einer Ausgangsbahn 1 bei der zum Strecken geeigneten Temperatur bereit.
Die Ketten 56a, 56b sind senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 und parallel zur Ausgangsbahn 1 angeordnet und beide Ketten 56a und 56b laufen innerhalb einer im Wesentlichen zur Ausgangsbahn 1 parallelen Richtung. Die Kette 56a wird durch das in der Hochtemperaturheizkammer 58 angeordnete Kettenrad 57a und die in der Niedrigtemperaturheizkammer 59 angeordneten Kettenräder 57b bis 57d gestreckt. Die Kette 56b wird durch das in der Hochtemperaturheizkammer 58 angeordnete Kettenrad 57e und die in der Niedrigtemperaturheizkammer 59 angeordneten Kettenräder 57f bis 57h gestreckt.
Die Abschnitte zwischen den Kettenrädern 57a und 57b, und zwischen den Kettenrädern 57a und 57d der Kette 56a und die Abschnitte zwischen den Kettenrädern 57e und 57f, und zwischen den Kettenrädern 57e und 57h der Kette 56b sind alle mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 geneigt. Die Abschnitte in den Ketten 56a, 56b sind in der Hochtemperaturheizkammer 58 und in der Niedrigtemperaturheizkammer 59 durch die Öffnungsabschnitte 54a in der Innenwand 54 angeordnet. Der Abschnitt zwischen den Kettenrädern 57a und 57b der Kette 56a und der Abschnitt zwischen den Kettenrädern 57e und 57f in der Kette 56b sind einander gegenüber angeordnet, so dass der Raum zwischen den Abschnitten graduell abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 zunimmt.
Andererseits verläuft der Abschnitt zwischen den Kettenrädern 57d und 57c der Kette 56a und der Abschnitt zwischen den Kettenrädern 57h und 57g der Kette 56b entlang einer im Wesentlichen zu der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn parallelen Richtung, so dass diese Abschnitte einander gegenüber angeordnet sind. Somit verlaufen die Abschnitte in den Ketten 56a, 56b außer an den Endabschnitten abwärts in der der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 schräg mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1, so dass der Abstand zwischen den Ketten 56a und 56b abwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 graduell zunimmt.
Wie in 7B gezeigt, wird eine Vielzahl von Stiften 57, die sich aufwärts von der oberen Oberfläche der Kette 56a erstrecken, über die gesamte Längsrichtung der Kette 56a bereitgestellt. Diese Stifte 52 werden bereitgestellt, um den Randabschnitt der Ausgangsbahn 1 auf der Seite der Kette 56a zu halten, indem sie den Randbereich penetrieren. Analog wird eine Vielzahl Stiften, die sich aufwärts von der oberen Oberfläche der Kette 56b erstrecken, über die gesamte Längsrichtung der Kette 56b bereitgestellt. Diese Stifte werden zum Halten des Randbereichs der Ausgangsbahn 1 auf der Seite von Kette 56b bereitgestellt, indem sie den Randabschnitt der Ausgangsbahn 1 auf der Seite der Kette 56b penetrieren.
Diese Stifte jeweils an den Ketten 56a, 56b halten beide Randbereiche der Ausgangsbahn 1 in ihrer Breitenrichtung und gleichzeitig führt das Laufen der Ketten 56a, 56b dazu, dass die Ausgangsbahn 1 bewegt wird. Wenn die Ausgangsbahn durch die Ketten 56a, 56b auf diese Weise bewegt wird, wird die Ausgangsbahn 1 auf eine Temperatur erhitzt, die um 5°C oder mehr über ihrer zum Strecken geeigneten Temperatur liegt, und wird in der Hochtemperaturheizkammer 58 der ersten Querstreckeinheit 43 mittels der Ketten 56a, 56b um 1,2 bis 3-mal breiter in der Querrichtung gestreckt. In der Niedrigtemperaturheizkammer 59 der zweiten Querstreckeinheit 45 wird die Ausgangsbahn 1 weiter durch die geneigten Abschnitte der Ketten 56a, 56b bei einer für das Strecken geeigneten Temperatur weiter quergestreckt.
Daher stellen die Ketten 56a, 56b und die an den Ketten geformten Stifte, die beide Randabschnitte der Ausgangsbahn 1 in einer ersten Querstreckeinheit 43 stecken, ein erstes Streckmittel zum Strecken der Ausgangsbahn 1 um 1,2 bis 3-mal breiter in der Querrichtung dar. Die Ketten 56a, 56b und die an den Ketten geformten Stifte, die beide Randabschnitte der Ausgangsbahn 1 in einer zweiten Querstreckeinheit 45 halten, stellen ein zweites Streckmittel zum weiteren Strecken der Ausgangsbahn 1 zum Ausführen der Hauptstreckung dar. Auf diese Weise wird die Ausgangsbahn 1 durch eine erste Querstreckeinheit 43 und eine zweite Querstreckeinheit 45 quergestreckt, wodurch die Ausgangsbahn 1 im Vergleich zu dem Zustand vor der Streckung in der ersten Querstreckeinheit 43 um insgesamt 7 Mal oder mehr in Querrichtung breiter gestreckt wird. Diese Schritte führen zu einem quergestreckten Vliesstoff 12, der aus der quergestreckten Ausgangsbahn 1 besteht und eine Zugfestigkeit in der Querrichtung von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher aufweist.
In der Ausführungsform erstrecken sich die Abschnitte zwischen den Kettenrädern 57a und 57b der Kette 56a und zwischen den Kettenrädern 57e und 57f der Kette 56b linear. Andere als die in den 7A und 7B gezeigten Kettenräder können jedoch neu zu der Querstreckvorrichtung hinzugefügt werden, um die Streckrate der Ausgangsbahn 1 in der zweiten Querstreckeinheit 45 auf einen vorbestimmten Wert mit Bezug auf die Streckrate der Ausgangsbahn 1 in der ersten Querstreckeinheit 43 zu setzen. Insbesondere wird ein Kettenrad, das die Innenseite oder Außenseite von Kette 56a kontaktiert, neu an einer Position nahe dem Öffnungsabschnitt 54a zwischen den Kettenrädern 57a und 57 der Kette 56a bereitgestellt, und eine die Innenseite oder Außenseite von Kette 56b kontaktierendes Kettenrad wird neu an einer Position nahe dem Öffnungsabschnitt 54a zwischen den Kettenrädern 57e und 57h der Kette 56b bereitgestellt. Diese zusätzlichen Bereitstellungen ermöglichen die Einstellung des Verhältnisses der Streckrate in einer ersten Querstreckeinheit 43 auf die Streckrate in einer zweiten Querstreckeinheit 45 bei einem vorbestimmten Wert.
Während in den 7A und 7B keine Vorrichtung zum Erhitzen einer Ausgangsbahn gezeigt wird, kann die Ausgangsbahn 1 durch heiße Luft in der Querstreckvorrichtung der Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform erhitzt werden. Wie bei dem in der ersten Querstreckein heit 23 der ersten Ausführungsform verwendeten Erhitzungsverfahren kann heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 geblasen werden, so dass die heiße Luft durch die Ausgangsbahn 1 tritt und die hieße Luft durch die Ausgangsbahn 1 gesaugt wird. Alternativ kann, wie bei dem in der zweiten Querstreckeinheit 25 der ersten Ausführungsform verwendeten Erhitzungsverfahren heiße Luft auf die Ausgangsbahn 1 entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 geblasen werden. Das Verfahren des Durchtretens der heißen Luft durch die Ausgangsbahn 1 kann in einer der ersten Querstreckeinheit 43 und der zweiten Querstreckeinheit 45 verwendet werden, und das Verfahren, bei dem heiße Luft entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 geblasen wird, kann in der anderen Einheit verwendet werden. Alternativ kann eines der Verfahren des Durchtretens der heißen Luft durch die Ausgangsbahn 1 und des Verfahrens, bei dem heiße Luft entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 geblasen wird, sowohl in der ersten Querstreckeinheit 32 als auch in der zweiten Querstreckeinheit 45 verwendet werden.
Außerdem wird in der Querstreckvorrichtung der Ausführungsform nur ein Paar Ketten 56a, 56b verwendet, um eine erste Querstreckeinheit 43 zum Ausführen der Vorbereitungsstreckung und eine zweite Querstreckeinheit 45 zum Ausführen der Hauptstreckung bereitzustellen. Verschiedene Kettenpaare können jedoch für die Vorbereitungsstreckung und die Hauptstreckung verwendet werden. Insbesondere können die in 7A gezeigten Ketten 56a, 56b und die Kettenräder 57a bis 57a zum Unterstützen der Ketten für die Vorbereitungsstreckung verwendet werden, und ein anderes Kettenpaar und ein anderer Satz von Kettenrädern kann für die Hauptstreckung verwendet werden. Somit können zwei Querstreckvorrichtungen des Streckrahmens mit unterschiedlichen Streckraten entlang der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 angeordnet sein, um eine Querstreckvorrichtung zum Ausführen der zweistufigen Querstreckung bereitzustellen. In diesem Fall ist die zweistufige Querstreckvorrichtung so konfiguriert, dass von den beiden Querstreckvorrichtungen des Streckrahmens, die Streckvorrichtung aufwärts in der Bewegungsrichtung der Ausgangsbahn 1 für die Vorbereitungsstreckung verwendet wird, und die Streckvorrichtung abwärts in der Bewegungsrichtung für die Hauptstreckung verwendet wird.
Als Ausgangsbahn 1 zur Verwendung bei der Herstellung des quergestreckten Vliesstoffes können in der vorliegenden verschiedene Vliesstoffe verwendet werden. Da die Ausgangsbahn 1 sowohl die hohe Festigkeit des quergestreckten Vliesstoffes 12, der durch Strecken der Bahn erhalten wird, als auch eine hohe Streckrate der Ausgangsbahn 1 verwirklichen muss, ist ein Vliesstoff, der die folgenden Bedingungen erfüllt, besonders erwünscht.
Erstens ist es notwendig, dass der Durchmesser der die Ausgangsbahn 1 bildenden Filmante 30 μm oder weniger, vorzugsweise 20 μm oder weniger ist. Der quergestreckte Vliesstoff 12 der vorliegenden Erfindung, der Eigenschaften wie Stoff hinsichtlich seiner Festigkeit und Textur benötigt, muss aus Filamenten gefertigt sein, die einen Durchmesser nach Streckung gleich oder weniger als 20 μm haben. Um dies zu erzielen, muss der Durchmesser der Filamente in der Ausgangsbahn 1 vor dem Strecken gleich oder weniger sein als 30 μm.
Zweitens muss die Ausgangsbahn 1 aus Filamenten fast ohne molekulare Ausrichtung bestehen. Dies deshalb, weil Filamente, die bereits eine molekulare Ausrichtung haben, schwierig weiterzustrecken sind.
Drittens ist es nötig, dass die Ausgangsbahn 1 aus Filamenten besteht, die in dem Spinnschritt schnell abkühlen, und die Filamente eine so weit wie möglich amorphe Struktur haben. Dies deswegen, weil bei Voranschreiten der Kristallisation der Filamente bei dem Spinnschritt oder einen späteren Schritt das Kristall zum Strecken der Filamente zerstört werden muss, was zu einer Anfälligkeit für Brechen der Filamente beim Strecken führt.
Viertens ist es nötig, dass die Ausgangsbahn 1 ein Vliesstoff mit Filamenten ist, die quer ausgerichtet sind und die Filamente sich über beide Ränder von einem Rand zum anderen Rand in der Breitenrichtung der Ausgangsbahn 1 erstrecken. Dies deswegen, weil eine solche Querausrichtung der Filamente wünschenswert ist, um hohe Festigkeit und eine hohe Rate bei einem quergestreckten Vliesstoff in typischerweise eingesetzten Querstreckmitteln zu realisieren, die beide Ränder einer Bahn in ihrer Breitenrichtung (Querrichtung) halten. Wenn sich die Filamente jedoch nicht über beide Ränder von einem Rand zum anderen Rand der Ausgangsbahn 1 erstrecken, kann das später beschriebene Strecken der Ausgangsbahn nach partiellem Bonden angewandt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, eine quergestreckte Bahn großer Breite bei einer hohen Streckrate zu erhalten. Im Stand der Technik ist es schwierig, eine Streckrate beim Querstrecken einer Ausgangsbahn zu erhöhen, und die Streckrate ist, selbst wenn sie erhöht ist, maximal 5 bis 6. Als Lösungsmittel zum Erhöhen der Streckrate wird in der vorliegenden Erfindung erstens eine Querstreckung (Vorbereitungsstreckung) bei einer Streckrate von 1,2 oder höher und 3 oder niedriger bei einer um 5°C oder mehr, vorzugsweise um 10°C oder mehr bei Polyethylenterephthalat (PET) und um 20°C oder mehr, vorzugsweise um 40°C oder mehr bei anderen Polymerfilamenten, wie beispielsweise Polypropylen (PP), höheren Temperatur als eine normale für das Strecken geeignete Temperatur durchgeführt. Danach wird eine Querstreckung (Hauptstreckung) durchgeführt, um eine Festigkeit des Vliesstoffes zu erhalten, nachdem die Temperatur des Vliesstoffes auf die normale zum Strecken geeignete Temperatur abgekühlt ist. Eine solche zweistufige Streckung, die aus der Vorbereitungsstreckung und der Hauptstreckung besteht, kann auf einfache Weise eine Streckung bei einer Querstreckungsrate von 7 oder mehr insgesamt, vorzugsweise bei einer Rate von 8 bis 10, realisieren und kann eine Festigkeit der quergestreckten Bahn nach der Streckung von gleich oder höher als der normalen Streckung erzielen. Die Vorbereitungsstreckung bei einer solchen hochratigen Streckung ist eine Streckung, bei der die Moleküle der Filamente ohne molekulare Ausrichtung fließen, d.h. Fließstreckung fast ohne molekulare Ausrichtung. In der Vorbereitungsstreckung ist die Stärke der Bahn noch nicht erhöht. Es ergibt sich aus experimentellen Ergebnissen, dass eine Streckrate von 1,2 oder niedriger in der Vorbereitungsstreckung nicht zu einer hohen Streckrate in der Hauptstreckung führt, während eine Streckrate von 3 oder mehr in einer Verringerung der Festigkeit der Bahn führt
Weitere Ausführungsformen
Als Verfahren zum Ermöglichen einer Streckung bei hoher Streckrate außer dem zweistufigen Querstreckverfahren, das aus der Vorbereitungsstreckung und der Hauptstreckung besteht, wie oben beschrieben, wurde experimentell ein Verfahren zum Herstellen einer Streckbahn aufgestellt, die sich insbesondere für eine Ausgangsbahn aus ungerichteten, hauptsächlich aus PET gefertigten Filamenten eignet. In diesem Verfahren wurde während eine aus PET hergestellte Ausgangsbahn in einer heißen Luft der Temperatur 100°C oder höher, vorzugsweise 105°C oder höher, bei einer Bahngeschwindigkeit von 20 m/m oder höher, vorzugsweise 30 m/min, bewegt wurde, die Ausgangsbahn insgesamt 7-mal breiter oder mehr in ihre Querrichtung gestreckt. Dies ermöglichte die Herstellung einer quergestreckten Bahn als quergestreckte Bahn aus PET, bei einer Querstreckrate von 7 oder mehr insgesamt und mit einer Querzugfestigkeit von 132 mN/tex (1,5 g/d) oder höher. Im Fall einer Temperatur, bei der die Ausgangsbahn 130°C oder mehr hatte, wurden PET-Filamente geschmolzen und es konnte keine Querzugfestigkeit von 132,5 mN/tex (1,5 g/d) oder höher für die Bahn erzielt werden.
Wenn eine Ausgangsbahn eine geringe Breite hat, wird eine Vielzahl von Ausgangsbahnen geringer Breite parallel so angeordnet, dass zwei benachbarte Ausgangsbahnen im Voraus teilweise miteinander an ihren Seiten verbunden sind. Auf diese Weise wird die Vielzahl von Bahnen geringer Breite zu einem Bogen geformt, um eine Ausgangsbahn großer Breite zu bilden. Die Ausgangsbahn großer Breite, die aus den teilweise verbundenen Ausgangsbahnen geformt wird, wird in eine Richtung zur Querstreckung bewegt. Ein solches Verfahren kann sowohl eine hohe Festigkeit der Ausgangsbahn von den teilweise verbundenen Punkten der Ausgangsbahn großer Breite und eine große Breite der Ausgangsbahn vor der Querstreckung bereitstellen. Außerdem ist es auch möglich, dass eine Vielzahl von Ausgangsbahnen übereinander laminiert werden und die gesamten laminierten Ausgangsbahnen teilweise verbunden werden, wodurch die Bildung einer Ausgangsbahn von großem Basisgewicht ermöglicht wird.
Wenn Versuche unternommen werden, um die Querstreckung einer Bahn bei industrieller Geschwindigkeit zu erhöhen und eine hohe Rate und hohe Festigkeit zu erhalten, wird die Temperatur der Bahn aufgrund der Verzögerung des Erhitzens der in der Bahn enthaltenen Luft nicht erhöht und eine gleichmäßige Erhitzung der Bahn kann nicht ausgeführt werden. Somit ist es wie bei der zweistufigen Streckvorrichtung 21 der ersten Ausführungsform notwendig, die Ausgangsbahn 1 auf eine beabsichtigte Strecktemperatur gleichmäßig zu erhitzen, bevor die Ausgangsbahn 1 in eine erste Querstreckeinheit 23 oder zweite Querstreckeinheit 25 eingeführt wird. Bei dieser Erhitzung kann die Temperatur der Bahn auf eine gleichmäßige Strecktemperatur in einer ersten Querstreckeinheit 23 oder einer zweiten Querstreckeinheit 25 erhöht werden, indem die in der Ausgangsbahn 1 enthaltene Luft durch die heiße Luft in Strecktemperatur ersetzt wird. Eine Vorerhitzungseinheit, die die Bahn auf diese Weise erhitzt, kann die Streckung bei einer hohen Rate und hohen Festigkeit verwirklichen. Mittel zum Ersetzen der Luft in der Bahn ermöglichen, dass die heiße Luft durch die Bahn tritt, wenn die Bahn von einem Netzbahnmittel mit Luftdurchlässigkeit getragen wird. Solche Ersetzungsmittel können die in der Bahn enthaltene Luft mit der Luft bei Strecktemperatur ersetzen.
Die oben genannten Tragemittel enthalten eine Netzwalze, ein Netzförderband oder dergleichen. Die durch die Tragemittel und die Bahn tretende heiße Luft kann die von den Saugmitteln eingesaugte heiße Luft sein, die auf der Seite der Tragemittel entfernt wird, oder heiße Luft, die auf die Bahn von der Seite der Tragemitte aus geblasen wird. Wesentlich ist nur, dass die heiße Luft durch die Bahn tritt.
Verschiedene herkömmliche Streckvorrichtungen für Bahnen können als Querstreckvorrichtungen verwendet werden, die die Querstreckung der vorliegenden Erfindung verwirklichen können. Herkömmliche Bahnstreckmittel enthalten einen Streckrahmen zur Verwendung als Querstreckvorrichtung für Folien und Mittel (US-A-4,223,059) zum Querstrecken von Bahnen zwischen zwei kombinierten Rillenwalzen. Außerdem ist ein riemenscheibenartiges Streckverfahren effektiv, das in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 36948/91, eingereicht durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung und in der ersten Ausführungsform eingesetzt.
Zum Verwirklichen der Streckung bei hoher Rate der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Vorstrecken bei hoher Temperatur und geringer Streckrate durchgeführt. Da das Vorstrecken bei geringer Rate durchgeführt wird und das Vorstrecken keine Beachtung der Temperaturerhöhung auf die Strecktemperatur erfordert, wenn die vorgenannte Vorerhitzungseinheit verwendet wird, kann die Querstreckeinheit zum Ausführen der Vorstreckung einfach als ein Mittel zum Umsetzen der hohen Streckrate der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Als eine solche Einheit sind eine rillenwalzenartige Streckvorrichtung oder eine riemenscheibenartige Streckeinheit effektiv.
Auch in der Hauptstreckung nach dem Vorstrecken ist die riemenscheibenartige Streckvorrichtung, welche eine vereinfachte Streckvorrichtung ist und vorteilhafte Betreibbarkeit aufweist, besonders als Querstreckvorrichtung geeignet.
Während eine solche Streckvorrichtung des Streckrahmens insofern Nachteile aufweist, als sie kostspielig ist und mehr Grundfläche in Anspruch nimmt, hat sie den Vorteil, dass eine Strecktemperatur einfach in einer einzigen Streckvorrichtung geändert werden kann. Daher kann die Streckrahmen-Streckvorrichtung in der Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden und in einem solchen Fall wird eine Ausgangsbahn bei einer hohen Temperatur vorbereitend in der Anfangsstufe der Streckvorrichtung gestreckt und dann wird die Temperatur der Ausgangsbahn auf eine sich für das Strecken eignende Temperatur reduziert.
Die Bereitstellung einer Wärmebehandlungszone für die Ausführung einer Wärmebehandlung einer Ausgangsbahn nach dem Strecken ist effektiv, um die Stabilität der Bahn zu verbessern. Normalerweise wird eine effektive Wärmebehandlungszone bereitgestellt, so dass die Wärmebehandlung an der Ausgangsbahn ausgeführt wird, während beide Randbereiche davon nach Abschluss der Querstreckung gehalten werden.
Während für das zum Strecken nach der vorliegenden Erfindung erforderliche Erhitzen in der Regel heiße Luft verwendet wird, kann auch ein anderes Wärmemedium verwendet werden, um Oxidation oder ähnliches zu vermeiden. Heißes Wasser und Dampf sind aufgrund schnellen Wärmetransfers für die Erhitzung der Bahn wirksam.
Die Strecktemperatur der Bahn in dem Streckschritt wird konstant gehalten, indem ein Wärmemedium durch die Bahn gelassen wird oder das Wärmemedium entlang der Bahn fließt.
Während sich die vorliegende Erfindung grundsätzlich auf quergestreckte Vliesstoffe und ein Verfahren für ihre Herstellung richtet, hängt eine Streckrate der Bahn von Arten von Polymeren, der die Bahn bildenden Filamente, von Spinnmitteln oder Ausrichtungsmitteln für die Bahn ab. Es wird jedoch eine Streckrate ausgewählt, die einen hohen Ausrichtungsgrad und eine hohe Festigkeit der Bahn ermöglicht, welches auch mit allen Mitteln oder auf alle Arten die Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind.
Die Streckrate leitet sich von der folgenden Gleichung durch Verwendung von Markierungen, die in der Bahn vor der Streckung in regelmäßigen Abständen in der Streckrichtung vorgesehen sind. Streckrate = (Zwischenmarkierungslänge nach dem Strecken)/(Zwischenmarkierungslänge vor dem Strecken)
Die Streckrate bedeutet nicht notwendigerweise eine Streckrate jedes der Filamente wie bei der typischen Streckung von Filamentfäden mit langen Fasern.
Thermoplastische Harze, wie Polyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyamid, Polyvinylchloridbasenharz, Polyurethan, Fluorkohlenwasserstoffharz oder denaturierte Harze davon können als das Polymer verwendet werden, das als Festigkeitsglied für Filamente dient, aus denen der quergestreckte Vliesstoff besteht. Außerdem können Harze für Nass- oder Trockenspinnmittel wie Polyvinylalkoholbasisharze, Polyacrylnitrilharze oder ähnliches verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann bei dem in der Internationalen Veröffentlichung WO 96/17121 durch den vorliegenden Anmelder beim Mischspinnen und Konjugatspinnen und dergleichen verwendet werden.
(Beispiel 1)
In Beispiel 1 und den später beschriebenen Beispielen 2, 3, werden die Testergebnisse der Materialeigenschaften nur für eine Querrichtung gemäß eines Testverfahrens für ein Vliesstoff aus Filamenten mit langen Fasern aus JIS L1096 gezeigt. In JIS L1096 ist die Festigkeit gegen Brechen mit einer Brechlast pro 5 Zentimeter gezeigt. Die folgende Beschreibung verwendet eine Darstellung der Festigkeit pro tex (mN/tex) mit Umwandlung von dem Gewicht eines Vliesstoffes zur Feinheit (tex), da Vliesstoffe verschiedener Basisgewichte getestet wurden. Zu Bezugszwecken wird auch die Festigkeit pro Denier (d) gezeigt.
In Beispiel 1 wird durch Degradierung erhaltenes Polypropylen mit dem auf Basis von 2 bis 4 bei einer MFR (Melt Flow Rate, Schmelzfließrate) von 500 als Fließgeschwindigkeit gesponnen, um eine Ausgangsbahn mit einer Breite von 380 mm zu erhalten, die dann quergestreckt wurde. Wenn die Ausgangsbahn 1 quergestreckt wurde, kann entweder die zweistufige Querstreckvorrichtung 21 der ersten Ausführungsform oder die Querstreckvorrichtung des Streckrahmentyps der zweiten Ausführungsform verwendet werden. Beim Querstrecken der Ausgangsbahn wird jede Breite von Überstandsabschnitten an den linken und rechten Rändern der Ausgangsbahn auf 40 mm gesetzt. Somit war der Abstand zwischen den Überständen unmittelbar vor der Streckung der Ausgangsbahn von 380 mm Breite auf 300 mm eingestellt. Die Querstreckung wurde an dem Abschnitt zwischen den beiden Überständen an beiden Seiten der Ausgangsbahn durchgeführt, d.h. dem Abschnitt, der dem Bereich von 300 mm Breite außer den Überstandsabschnitten der Ausgangsbahn vor der Streckung entspricht. Die folgenden Beispiele verwenden ebenfalls Abschnitte von 40 mm Breite für die Überstandsabschnitte links und rechts der Ausgangsbahn.
Zuerst werden die vorgenannten Abschnitte, die einem Bereich von 300 mm Breite außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn von 380 mm Breite entsprechen, quergestreckt bei einer Vorbereitungsstrecktemperatur von 135°C und einer Streckrate von zwei für das Vorbereitungsstrecken in der Herstellungsvorrichtung, wodurch die Ausgangsbahn auf eine Breite von etwa 680 mm insgesamt gebracht wird. Als nächstes wird die Ausgangsbahn von insgesamt etwa 680 mm Breite bei einer Strecktemperatur von 115°C und einer Streckrate von 5 für das Hauptstrecken in der Herstellungsvorrichtung quergestreckt, wodurch ein quergestreckter Vliesstoff mit einer Breite von 2920 mm entsteht. Die Querstreckung des Abschnitts, der dem Bereich von 600 mm Breite außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn von etwa 680 mm Breite entspricht, bei der Hauptstreckrate von 5 führte zu der Breite von 2920 mm des Abschnitts des quergestreckten Vliesstoffes, der schmaler als 3000 mm ist, weil leichtes Schrumpfen bei dem gestreckten Abschnitt involviert war. Diese Schritte ermöglichten die Herstellung des quergestreckten Vliesstoffes in Streifenform bei einer Gesamtstreckrate von 10 in einer Querrichtung in der Herstellungsvorrichtung, einer Zugfestigkeit von 203,1 mN/tex (2,3 g/d) in Querrichtung und einer Breite von 2920 mm (aufrund des leichten Schrumpfens).
In der Regel ist eine sich zum Strecken eignende Temperatur für einen Vliesstoff aus schnell kühlendem Polpropylen zwischen 90 und 100°C und eine maximale Streckrate für den Polypropylenvliesstoff reichte von 5,5 bis 6,0 in diesem Temperaturbereich.
(Beispiel 2)
In Beispiel 2 wird eine Ausgangsbahn mit einer Breite von 400 mm, die durch die auf der Basis von 2 bis 4 beschriebenen Spinnvorrichtung erhalten wurde, mit Hilfe eines geschmolzenen Polyethylentelephthalatharzes mit einer Grenzviskosität von 0,52 quergestreckt. Zuerst wurde die Ausgangsbahn mit einer Breite von 400 mm bei einer Vorbereitungsstrecktemperatur von 105°C und einer Streckrate von 1,5 für das Vorbereitungsstrecken in der Herstellungsvorrichtung quergestreckt. Danach wurde die Ausgangsbahn weiter bei einer Hauptstrecktemperatur von 90°C und einer Streckrate von 6 für das Hauptstrecken weiter in der Herstellungsvorrichtung quergestreckt.
Da dieses Beispiel auch eine Breite von 40 mm für die Überstandsabschnitte links und rechts der Ausgangsbahn wie in Beispiel 1 beschrieben einsetzt, war der Abstand zwischen den Überstandsabschnitten unmittelbar vor dem Strecken 320 mm und die Querstreckung wurde an dem Abschnitt durchgeführt, der dem Bereich von 320 mm Breite außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn vor dem Strecken entspricht. Wenn der dem Bereich von 320 mm Breite außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn von 400 mm Breite bei der Vorbereitungsstreckrate von 1,5 quergestreckt wurde, war die Breite der sich ergebenden Ausgangsbahn somit insgesamt etwa 560 mm. Der dem Bereich von 480 mm Breite entsprechende Abschnitt außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn von 560 mm breite wurde bei der Hauptstreckrate von 6 weiter quergestreckt, wodurch ein quergestreckter Vliesstoff mit einer Breite von etwa 2740 mm erhalten wurde. In diesem Fall war auch die Breite des quergestreckten Vliesstoffes ungefähr 2740 mm um etwa 140 mm enger als 2880 mm aufgrund des Schrumpfens des gestreckten Abschnitts. Die oben genannten Schritte führten zu der quergestreckten Bahn als ein quergestreckter Vliesstoff mit einer Gesamtstreckrate von 9 in einer Querrichtung in der Herstellungsvorrichtung, einer Zugfestigkeit von 229,6 mN/tex (2,6 g/d) in der Querrichtung und einer Breite von 2740 mm (aufgrund eines leichten Schrumpfens).
(Beispiel 3)
In Beispiel 3 wird eine Ausgangsbahn mit einer Breite von 380 mm, die durch die auf der Basis von 2 bis 4 beschriebenen Spinnvorrichtung erhalten wurde, mit Hilfe eines geschmolzenen Polyethylentelephthalatharzes mit einer Grenzviskosität von 0,56 quergestreckt. Anders als bei dem Verfahren zum Ausführen des Streckens in zwei Schritten wie in den Beispielen 1 und 2 wurde in diesem Beispiel eine Vorerhitzungseinheit 22 und eine erste Querstreckeinheit 23, wie in 1 gezeigt, zum Querstrecken der oben genannten Ausgangsbahn von 380 mm Breite bei einer auf 9 geänderte Streckrate in der Einheit, bei einer Strecktemperatur von 150°C und einer Bahndgeschwindigkeit von 45 m/min eingesetzt.
Da jede Breite von Überstandsabschnitten an der linken und rechten Seite der Ausgangsbahn in diesem Beispiel wie für Beispiel 1 beschrieben auf 40 mm eingestellt wurde, betrug der Abstand zwischen den Überständen unmittelbar vor der Streckung 300 mm und der dem Bereich von 300 mm Breite außer den Überstandsabschnitten entsprechende Abschnitt in der Ausgangsbahn vor dem Strecken wurde bei der auf 9 geänderten Streckrate in der Einheit quergestreckt. Auf diese Weise wurde der dem Bereich von 300 mm Breite außer den Überstandsabschnitten in der Ausgangsbahn von 380 mm Breite entsprechende Abschnitt bei einer Streckrate von 9 quergestreckt, wodurch ein quergestreckter Vliesstoff mit einer Breite von ungefähr 2560 mm erhalten wurde. In diesem Fall war die Breite des quergestreckten Vliesstoffes ungefähr 2560 mm und um ungefähr 140 mm schmaler als die 2700 mm aufgrund des Schrumpfens der gestreckten Abschnitte der Bahn. Diese Schritte führten zu der quergestreckten Bahn als ein quergestreckter Vliesstoff mit einer Gesamtstreckrate von 9 in der Herstellungsvorrichtung, einer Zugfestigkeit von 150,1 mN/tex (1,7 g/d) in Querrichtung und einer Breite von 2560 mm (aufgrund des leichten Schrumpfens).
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe von spezifischen Begriffen beschrieben worden sind, dient diese Beschreibung lediglich Anschauungszwecken und es versteht sich, dass Änderungen und Variationen vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes mit in Querrichtung ausgerichteten Filamenten, welches die folgenden Schritte aufweist: Strecken einer Ausgangsbahn, welche Filamente aufweist, welche in Querrichtung ausgerichtet sind und sich über beide Ränder von dem einen Rand zu dem anderen Rand in beiden Richtungen erstrecken, und die einen molekularen Orientierungsgrad von 10% oder weniger haben, auf das 1,2- bis 3-fache der Breite in Querrichtung der Ausgangsbahn bei einer ersten Temperatur; weiteres Strecken der Ausgangsbahn um das 1,2- bis 3-fache breiter in Querrichtung bei einer zweiten Temperatur derart, dass die gestreckte Bahn eine Zugfestigkeit von 132,5 mN/tex oder größer in Querrichtung hat, um die Ausgangsbahn 7-fach breiter oder mehr in Querrichtung insgesamt im Vergleich zu dem Zustand vor dem Strecken zu strecken; und die erste Temperatur um 5°C oder mehr größer als die zweite Temperatur ist.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes nach Anspruch 1, welches ferner vor dem Schritt zum Strecken der Ausgangsbahn um das 1,2- bis 3-fach breiter in Querrichtung den folgenden Schritt aufweist: teilweises Bonden der Filamente, welche die Ausgangsbahn bilden.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes nach Anspruch 1, bei dem eine Ausgangsbahn Filamente aufweist, welche in Querrichtung ausgerichtet sind, und dass diese als Ausgangsbahn vor dem Strecken in Querrichtung eingesetzt wird.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vilesstoffes nach An spruch 1, welches ferner beim Strecken der Ausgangsbahn in Querrichtung die folgenden Schritte aufweist: Anordnen eines Paars von linken und rechten Riemenscheiben mit ein und derselben Umfangsgeschwindigkeit symmetrisch um eine Mittellinie derart, dass die äußeren Umfangsteile der paarweise vorgesehenen linken und rechten Riemenscheiben eine sich allmählich erweiternde Bahnspur bilden; Ausführen einer Umlaufbewegung eines Paars von Riemen, welche passend in Riemenausnehmungen eingesetzt sind, welche an den Umfangsflächen der paarweise vorgesehenen linken und rechten Riemenscheiben an der sich allmählich erweiternden Bahnspur ausgebildet sind; Einleiten der Ausgangsbahn an einem Abschnitt, an dem der Zwischenraum zwischen den paarweise angeordneten linken und rechten Riemenscheiben klein ist; Halten eines Randabschnitts der Ausgangsbahn in Querrichtung zwischen der Riemenausnehmung einer der paarweise angeordneten linken und rechten Riemenscheiben und des passend in die Ausnehmung eingesetzten Riemens, und Halten des anderen Randabschnitts der Ausgangsbahn in Querrichtung zwischen der Riemenausnehmung und der anderen Riemenscheibe und dem passend in die Riemenausnehmung eingesetzten Riemen; und Strecken der Ausgangsbahn in Querrichtung auf die sich allmählich erweiternde Bahnspur, welche von den paarweise angeordneten linken und rechten Riemenscheiben gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes nach Anspruch 1, welches ferner beim Strecken der Ausgangsbahn in Querrichtung die folgenden Schritte aufweist: Einsetzen einer Querstreckvorrichtung eines Streckrahmens für die in Querrichtung zu streckende Ausgangsbahn, indem beide Randabschnitte der Ausgangsbahn in Querrichtung in einer Ebene gehalten werden, und beide Abschnitte derart gezogen werden, dass der Abstand zwischen den beiden Randabschnitten größer wird.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Ausgangsbahn aus Polypropylenfilamenten hergestellt ist.
Verfahren zum Herstellen eines quergestreckten Vliesstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Bahn aus Polyethylenterephtalatfilamenten hergestellt ist.