DE60304890T2

DE60304890T2 - Hohlfaser-Vliesstoff für Weichspülersubstrat

Info

Publication number: DE60304890T2
Application number: DE2003604890
Authority: DE
Inventors: Keith Edward Madison WILLIS
Original assignee: Reemay Inc
Current assignee: Reemay Inc
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: WO2004044299A2; DE60304890D1; ATE324479T1; AU2003291742A1; EP1558800A2; CA2505192C; EP1558800B1; US20040092192A1; CA2505192A1; WO2004044299A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Trockner-aktivierte Gewebekonditionierprodukte und insbesondere ein verbessertes Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Trockner-aktivierten Weichspülertücher, die heutzutage kommerziell erhältlich sind, verwenden ein Vliesstoffsubstrat, gewöhnlicherweise hergestellt aus Polyesterfasern, das mit einer Weichspülerzusammensetzung beschichtet worden ist. Sowohl die Weichspülerzusammensetzung als auch das Vliesstoffsubstrat werden sorgfältig so entworfen, daß die Weichspülerzusammensetzung zu Kleidungsstücken in einer einheitlichen und gesteuerten Art und Weise während eines Standardtrocknungszyklus eines automatischen Kleidungstrockners übertragen wird. Insbesondere das Substrat muß in der Lage sein, eine ausreichende Menge der Weichspülerzusammensetzung zu halten, um das gewünschte Konditionieren des Gewebes zu erreichen, und um diese Weichspülerzusammensetzung allmählich während des Trocknungszyklus freizusetzen, so daß die Zusammensetzung einheitlich auf die verschiedenen Kleidungsstücke in dem Kleidungstrockner aufgetragen wird. Das Substrat ist ebenfalls entwickelt, um einen gewünschten Weichheitsgrad zu haben, ebenso wie andere ästhetische Eigenschaften, wenn ein Benutzer die verbrauchten Weichspülertücher von der Kleidung nach Vollständigkeit des Trocknungszyklus entfernt. Childs et al., US 5,470,492 ; 5,883,069; 5,929,026; und 6,357,137 beschreiben die Entwicklung von Vliesstoffsubstraten für Trockner-aktivierte Weichspülerprodukte, die als Verbesserungen für das Substrat gemacht worden sind. Wie aus diesen Patenten erkannt wird, werden verschiedene physikalische Eigenschaften des Stoffes, wie Dicke, Stoffflächenmasse und Faserdenier, sorgsam in vorgegebenen Bereichen gesteuert, um die gewünschte Leistung des Stoffes als ein Trocknertuchsubstrat zu erfüllen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt weitere Verbesserungen für das Substrat für ein Trockneraktiviertes Weichspülerprodukt bereit. Insbesondere bewahrt die vorliegende Erfindung die entscheidend wichtigen Leistungseigenschaften des Substrats, wie Beschichtungskapazität und Freisetzungseigenschaften, während die Flächenmasse des Substrats reduziert wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß das Innere oder der Kernbereich der Fasern, aus denen der Vliesstoff hergestellt ist, nicht materiell zur Leistung des Vliesstoffes als ein Trocknertuchsubstrat beiträgt. Durch Eliminieren des Kerns der Fasern, d. h. durch Herstellen einer hohlen Faser, ist es möglich, die Gesamtflächenmasse des Stoffsubstrats und die begleitenden Materialkosten beträchtlich zu reduzieren. Überraschenderweise werden Stoffestigkeit und ebenso die kritischen Leistungseigenschaften als ein Trocknertuchsubstrat bewahrt.
Das Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Flächenmasse von 16,3 g/m² (0,48 Unzen pro Quadratyard) oder weniger, eine Dicke von etwa 0,16 mm bis etwa 0,38 mm auf und umfaßt einen Vliesstoff aus Fasern, wobei wenigstens einige der Fasern hohl sind. Die Fasern weisen einen Denier von 2 bis 8 (2,2 bis 2,9 decitex) auf. Die hohlen Fasern weisen einen Hohlraumbereich von wenigstens 10 % des Faserquerschnitts auf, und die Fasern weisen einen nicht kreisförmigen Querschnitt auf.
Gemäß einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Substrat eine Flächenmasse von 16,3 g/m² (0,48 Unzen pro Quadratyard) oder weniger, eine Dicke von etwa 0,16 mm bis etwa 0,38 mm auf und umfaßt ein spunbonded Vlies aus kontinuierlichen Polyesterfilamenten, wobei wenigstens 25 % der Filamente einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen und hohl sind.
Das Substrat weist eine Flächenmasse von 16,3 g/m² (0,48 Unzen pro Quadratyard) oder weniger, eine Dicke von etwa 0,16 mm bis etwa 0,38 mm auf und umfaßt ein spunbonded Vlies aus kontinuierlichen Filamenten, einschließend Hohlmatrixfilamente eines trilobalen Querschnitts, gebildet aus Polyesterhomopolymer, und Bindemittelfilamente, gebildet aus Polyestercopolymer, und wobei die Hohlmatrixfilamente eine Größe von 2,2 bis 8,9 decitex (2 bis 8 Denier) aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt bereit, wobei das Substrat eine Flächenmasse von 16,3 g/m² (0,48 Unzen pro Quadratyard) oder weniger, eine Dicke von etwa 0,16 mm bis etwa 0,38 mm aufweist und ein spunbonded Vlies aus kontinuierlichen Hohlmatrixfilamenten eines trilobalen Querschnitts, gebildet aus einem Polyesterhomopolymer, umfaßt. Die Hohlmatrixfilamente weisen einen Hohlraumbereich von wenigstens 10 % des Faserquerschnitts und eine Größe von 2,2 bis 8,9 decitex (2 bis 8 Denier) auf. Das spunbonded Vlies umfaßt ebenfalls Bindemittelfilamente eines massiven Querschnitts, gebildet aus einem Polyestercopolymer. Die Bindemittelfilamente dienen dazu, die Matrixfilamente zu binden und einen Stoff mit Zug- und Scherfestigkeit zu bilden, die ausreichend sind zur Verwendung als ein Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Einige der Merkmale und Vorteile der Erfindung sind beschrieben worden, andere werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung offensichtlich, in der
1 eine schematische Veranschaulichung einer Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung des Vliessubstrates der vorliegenden Erfindung ist,
2 und 3 Fotomikrographien von Querschnitten von Vliesstoffsubstraten gemäß der vorliegenden Erfindung sind, bei denen die Filamentquerschnitte erkannt werden können.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindungen werden nun vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen einige, jedoch nicht alle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Tatsächlich kann die vorliegende Erfindung in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hierin dargelegten spezifischen, veranschaulichten Ausführungsformen begrenzt interpretiert werden; vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, so daß diese Offenbarung anwendbare rechtliche Erfordernisse erfüllt. Gleiche Zahlen beziehen sich insgesamt auf gleiche Elemente.
Die Substratstoffe der vorliegenden Erfindung werden in geeigneter Weise durch verschiedene Herstellungsverfahren hergestellt, die in der Vliesstoffindustrie gut bekannt sind, und sie können entweder aus einzelnen Längsstapelfasern oder aus kontinuierlichen filamentartigen Fasern hergestellt werden. Sofern der Zusammenhang nicht anderweitiges vorschreibt, wird der Begriff „Faser" hierin in einem allgemeinen Sinne verwendet, um sowohl Stapelfasern als auch kontinuierliche Filamente einzuschließen. In den hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen der Erfindung ist der Vliesstoff ein spunbonded Vliesstoff, der im allgemeinen gemäß dem Verfahren hergestellt wird, das in der US 3,989,788 beschrieben wird. Kontinuierliche Filamente eines geschmolzenen thermoplastischen Polymers werden aus Spinnöffnungen extrudiert, gequencht und gezogen und dann zufällig auf einem sich vorbewegenden, luftpermeablen Trägerband abgelagert, um einen unbonded Vlies aus Filamenten zu bilden. Die Filamente werden dann aneinander durch Beaufschlagung von Wärme gebunden, um einen starken, kohärenten Vliesstoff zu bilden. In der Spinnvorrichtung werden ein oder mehrere (typischerweise 4 oder 5) Spinnträger aufeinanderfolgend in der Maschinenrichtung angeordnet, jeweils sich quer über das Förderband erstreckend. Jeder Spinnträger wird mit geschmolzenem thermoplastischen Polymer aus einem Extruder gefüttert und ist mit Spinnplatten über die Maschinenrichtung zum Extrudieren eines Vorhangs von Filamenten über die Breite des Förderbandes ausgerüstet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zumindest einer der Spinnträger mit Spinndüsen ausgerüstet, die konfiguriert sind, um hohle Filamente zu bilden. Spinndüsen dieses Typs sind kommerziell aus unterschiedlichen Quellen, wie Ceccato Spinnerets aus Mailand, Italien, erhältlich. Bevorzugt werden die Spinndüsenkonfiguration und die Spinnbedingungen ausgewählt, um einen Hohlraumbereich in den Hohlfilamenten von wenigstens 10 % des Filamentquerschnitts bereitzustellen. Ebenfalls bevorzugt weisen die Hohlfilamente einen nicht kreisförmigen Querschnitt, am bevorzugtesten eine trilobale Querschnittskonfiguration auf. Insbesondere bevorzugt sind Hohlfilamente mit trilobalem Querschnitt mit einem Hohlraumbereich von wenigstens 10 %, bevorzugter etwa 15 %.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist einer von vier Spinnträgern mit Spinndüsen ausgerüstet, die zum Bilden von Hohlmatrixfilamenten konfiguriert sind, und die verbleibenden drei Spinnträger sind mit Spinndüsen zum Spinnen von Matrixfilamenten mit massivem Querschnitt ausgerüstet. Unter Verwendung von Spinndüsen mit gleichen Anzahlen von Öffnungen resultiert dies in einem Vliesstoff enthaltend 25 % Hohlfilamente und 75 % Filamente mit massivem Querschnitt. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann ein höherer Prozentanteil an Hohlmatrixfilamenten im Stoff bereitgestellt werden, und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind alle Matrixfilamente hohl.
1 veranschaulicht schematisch eine Anordnung der Vorrichtung zum Herstellen eines Polyestervliesstoffes, der zur Verwendung als ein Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Ein Flor aus kontinuierlichen Filamenten wird hergestellt, einschließend sowohl Homopolymerfilamente aus Polyethylenterephthalat, und Copolymerfilamente aus 70 bis 90 Gew.-% Ethylen terephthalatwiederholungseinheiten und 10 bis 30 Gew.-% von anderen Esterwiederholungseinheiten. Die Homopolymerfilamente bilden die Matrixfilamente, während die Copolymerfilamente einen geringeren Schmelzpunkt aufweisen und als Bindemittelfilamente bezeichnet werden. Die Gew.-%-Anteile an Bindemittelfilamenten liegt zwischen etwa 5 und 30, wobei der Rest Matrixfilamente sind. Die Copolyesterbindemittelfilamente sind bevorzugt Polyethylenterephthalat/Isophthalat-Copolymerfilamente.
Die Vorrichtung schließt vier Spinnträger 12 ein, die oberhalb eines sich bewegenden Endlosförderbandes 14 montiert sind. Jeder Träger erstreckt sich in seiner Breite in der Quermaschinenrichtung, und die entsprechenden Träger sind nacheinander in der Maschinenrichtung angeordnet. Jeder Träger wird mit geschmolzenem Polyesterhomopolymer und mit geschmolzenem Polyestercopolymer aus entsprechenden Extrudern (nicht gezeigt) versorgt. Spinndüsen, die zum Herstellen von hohlen, trilobalen Matrixfilamenten konfiguriert sind, werden an jedem der vier Spinnträger 12 montiert. Das geschmolzene Polyesterhomopolymer wird aus den Spinndüsenöffnungen in der Form eines Vorhangs von feinen Hohlfilamenten von trilobalem Querschnitt extrudiert. Spinndüsen zum Herstellen von Bindemittelfasern werden ebenfalls auf dem Spinnträger 12 bereitgestellt. Diese Spinndüsen nehmen geschmolzenes Polyestercopolymer auf und extrudieren dieses Polymer in der Form von feinen kontinuierlichen Filamenten, die von einem im allgemeinen kreisförmigen, massiven Querschnitt sein können.
Die frisch extrudierten Filamente werden gekühlt und durch Kontakt mit einem Fluß von Quenchluft verfestigt, und die Filamente werden dann abgeschwächt und gezogen, entweder mechanisch oder pneumatisch durch Dämpfungsvorrichtungen 16. Die Filamente werden dann zufällig auf dem sich vorbewegenden Band 14 abgelagert, um ein Flor zu bilden. Dieser Flor an ungebundenen Filamenten wird dann durch einen Dampfkonsolidator 22 geführt, wo der Flor mit gesättigtem Dampf kontaktiert wird, der dazu dient, die Bindemittelfilamente zu erweichen. Der Druck, der in diesem Schritt zwischen dem Sammelband und der Hartrolle beaufschlagt wird, ist gerade ausreichend, um den Flor zu stabilisieren und eine Schrumpfung zu minimieren, ohne die Dicke des Flores im wesentlichen zusammenzudrücken oder zu reduzieren.
Der Flor wird dann zu einem Heißluftbinder 24 überführt. Die beim Binden verwendeten Temperaturen sind beträchtlich höher als solche, die bei der Konsolidierung verwendet werden, wobei die Temperatur ausgewählt wird abhängig von den im Produkt gewünschten Eigenschaften (d. h. Festigkeit, Dimensionsstabilität oder Steifigkeit). Typischerweise wird der konsolidierte Flor Luft bei 140 bis 250°C, bevorzugt 215 bis 250°C während des Bindens ausgesetzt.
Das Heißluftbinden, das folgend der Dampfkonsolidierung stattfindet, liefert die notwendigen Tucheigenschaften, wie Reißfestigkeit und Zugfestigkeit. In der Heißluftzone binden sich die Matrix- und Bindemittelfasern aneinander. Die Bindemittelfilamente erweichen, schmelzen oder fließen. Die Matrixfilamente erweichen lediglich leicht. Bei diesem Betrieb werden die Matrixfilamente in der gewünschten Konfiguration eingestellt. Die Bindemittelfasern verlieren viel ihrer filamentartigen Form und dienen als Haftmittel für die Hohlmatrixfilamente, die ihre Form bewahren. Gebundener Flor gelangt über eine Ausgangsrolle zu einer Aufwickelvorrichtung 26.
Das so hergestellte Vliesstoffsubstrat kann mit einer geeigneten Trockner-aktivierten Weichspülerzusammensetzung unter Verwendung verschiedener Beschichtungsverfahren, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, beschichtet werden. Beispiele von Trockner-aktivierten Weichspülerzusammensetzungen werden in den US 5,804,547 ; 6,107,270; 6,133,226 und 6,169,067 beschrieben.
2 ist eine Mikrofotographie, die einen Querschnitt eines Vliesstoffsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die hohlen, trilobalen Matrixfilamente und ein Bindemittelfilament mit massivem, rundem Querschnitt können erkannt werden. 3 ist eine Mikrofotographie eines weiteren Vliesstoffsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die hohlen, trilobalen Matrixfilamente sichtbar sind. Da die Bindemittelfilamente lediglich einen kleinen Prozentanteil der Filamente darstellen, sind sie in dieser Probe nicht sichtbar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Copolyesterbindemittelpolymer mit dem Polyesterhomopolymermatrixpolymer in den gleichen Filamenten kombiniert werden, anstelle daß es getrennte Bindemittelfilamente und Matrixfilamente gibt. Bevorzugt wird dies erreicht durch Bilden von hohlen, trilobalen Filamenten mit der Polyesterhomopolyermatrixpolymerzusammensetzung, die in den zentralen Bereichen des hohlen, trilobalen Filamentquerschnitts angeordnet ist, und wobei das Copolyesterbindemittelpolymer an den Spitzen der Blätter der Filamente angeordnet ist.

Claims

Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt, wobei das Substrat eine Flächenmasse von 16,3 g/m² (0,48 Unzen pro Quadratyard) oder weniger und eine Dicke von etwa 0,16 mm bis etwa 0,38 mm aufweist und ein spunbonded Vlies von kontinuierlichen Matrixfilamenten mit einem trilobalen Querschnitt, die aus einem Polyesterhomopolymer gebildet sind, umfaßt, wobei wenigstens einige der Filamente hohl sind und einen Hohlraumbereich von wenigstens 10% des Faserquerschnitts und eine Größe 2,2 bis 8,9 decitex aufweisen, und wobei das spunbonded Vlies ebenfalls Bindemittelfilamente mit einem massiven Querschnitt, die aus einem Polyestercopolymer gebildet sind, umfaßt, wobei die Bindemittelfilamente dazu dienen, die Matrixfilamente zu binden und ein Vlies mit ausreichender Zug- und Reißfestigkeit zur Verwendung als ein Substrat für ein Trockner-aktiviertes Weichspülerprodukt zu bilden.
Substrat nach Anspruch 1, wobei wenigstens 25% der Filamente hohle Filamente sind.
Substrat nach Anspruch 1, wobei die kontinuierlichen Filamente, die das Substrat bilden, Filamente von wenigstens zwei unterschiedlichen decitex-Größen einschließen.