DE68919492T2

DE68919492T2 - Elastomerischer Vliesstoff und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE68919492T2
Application number: DE68919492T
Authority: DE
Inventors: Cherie H Everhart; Deborah A Kimmitt; Fred R Radwanski; Roland C Smith; Lloyd E Trimble
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2009-03-18
Also published as: KR890014814A; ATE114747T1; CA1308242C; EP0333212A3; EP0333212A2; ES2064376T3; MX169382B; JPH0226973A; AU611270B2; KR970005851B1; EP0333212B1; DE68919492D1; AU3146589A; US4939016A; JP3014051B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastomeres Vliesmaterial und insbesondere ein faseriges elastomeres Vliesmaterial, welches schmelzgeblasene elastische Bahnen mit oder ohne verschiedene Faserarten enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung schmelzgeblasene elastische Bahnen, die durch hydraulisches Verschlingen stoffähnlich werden, wobei sie entweder selbst oder mit verschiedenen Arten von Fasermaterial und Verbundstoffen verschlungen werden, wie mit Zellstoffasern (synthetischen und natürlichen Zellstoffasern einschließlich Holzzellstoffasern), Stapelfasern wie pflanzlichen Fasern, Baumwollfasern (z.B. Baumwollinters) und Flachs, usw., anderen schmelzgeblasenen Fasern, zusammengesetzten Materialien und Endlosfilamenten. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen elastomeren Vliesstoffes. Diese Materialien finden in einem weiten Bereich Anwendung, von billigen Wegwerf-Hüllenmaterialien zum Beispiel für Wegwerfwindeln bis zu Wischtüchern und strapazierfähigen Vliesstoffen.
Es wurde die Schaffung eines elastomeren Vliesmaterials gewünscht, das eine hohe Festigkeit und isotrope elastische Eigenschaften besitzt, stoffähnlich ist, glatte Oberflächen aufweist, sich gut anfühlt und gut fällt.
U.S. Patent Nr. 4.209.563 an Sisson offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines elastischen Materials und das elastische Material, das durch ein solches Verfahren hergestellt wird, wobei das Verfahren die kontinuierliche Beförderung von verhältnismäßig elastomeren Filamenten und dehnbaren, aber verhältnismäßig nicht elastischen Filamenten auf eine Formungsfläche beinhaltet, sowie die Bindung von wenigstens einigen der Faserüberkreuzungen zur Bildung eines kohärenten Stoffes, der in der Folge mechanisch bearbeitet wird, wie durch Strecken, woraufhin er entspannt wird; der Elastizitätsmodul des Stoffes ist nach dem Dehnen deutlich verringert, wodurch sich die permanent gedehnten, nicht elastischen Filamente entspannen und Schleifen bilden, so daß das Volumen erhöht und der Griff des Stoffes verbessert wird. Die Beförderung der Filamente zu der Formungsfläche wird zwangskontrolliert, was der Patentinhaber der Verwendung von Luftströmen zur Beförderung der Fasern gegenüberstellt, die bei Schmelzblasvorgängen eingesetzt werden. Bei der Bindung der Filamente zur Bildung des kohärenten Stoffes können Prägemuster oder glatte, erwärmte Quetschwalzen verwendet werden.
U.S. Patent Nr. 4.426.420 an Likhyani offenbart einen Vliesstoff mit elastischen Eigenschaften und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stoffes, worin eine Wattierung, die aus mindestens zwei Arten von Stapelfasern besteht, einer hydraulischen Verschlingungsbehandlung unterzogen wird, um einen Spunlaced-Vliesstoff zu erhalten. Um dem Stoff eine größere Streckung und Elastizität zu verleihen, umfaßt das Verfahren das Bilden der Wattierung aus harten Fasern und aus möglicherweise elastischen elastomeren Fasern und nach der hydraulischen Verschlingungsbehandlung die Wärmebehandlung des so hergestellten Stoffes, um elastische Eigenschaften in den elastomeren Fasern zu entwickeln. Das bevorzugte Polymer für die elastomeren Fasern ist Poly(butylenterephthalat)-copoly-(tetramethylenoxy)terephthalat. Die harten Fasern können aus jedem synthetischen faserbildenden Material wie Polyestern, Polyamiden, Acrylpolymeren und Copolymeren, Vinylpolymeren, Cellulosederivaten, Glas und dergleichen wie auch aus allen natürlichen Fasern wie Baumwolle, Wolle, Seide, Papier und dergleichen bestehen oder aus einer Mischung von zwei oder mehr harten Fasern, wobei die harten Fasern im allgemeinen im Vergleich zu den Streckeigenschaften der elastischen Fasern geringe Streckeigenschaften besitzen. Dieses Patent offenbart ferner, daß bei der Wattierung aus der Mischung von Fasern, die hydraulisch verschlungen wird, jedes Material durch die Verfahren zur Faserbildung separat hergestellt werden kann und dann die Fasern vermischt werden, wobei die Mischung auf einer Kardiermaschine zu einer Wattierung geformt wird.
U.S. Patent Nr. 4.591.513 an Suzuki et al. offenbart einen faserimplantierten Vliesstoff und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Vliesstoffes, wobei eine Faserbahn, die aus Fasern besteht, welche kürzer als 100 mm sind, auf eine geschäumte und elastische Platte mit offenen Poren, die ein Dicke von weniger als 5 mm aufweist, gelegt wird, wobei dieses Material dann einer hydraulischen Verschlingung unterzogen wird, während die geschäumte Platte um 10% oder mehr gestreckt wird, so daß die kurzen Fasern der Faserbahn tief in das Innere der geschäumten Platte eingesetzt und nicht nur miteinander auf der Oberfläche der Faserbahn verschlungen werden, sondern auch mit dem Material der geschäumten Platte entlang der Oberfläche wie auch im Inneren der geschäumten Platte verschlungen werden. Die kurzen Fasern können natürliche Fasern umfassen wie Seide, Baumwolle und Flachs, regenerierte Fasern wie Rayon und Kupferoxidammoniakkunstseide, halbsynthetische Fasern wie Acetat und Premix, und synthetische Fasern wie Nylon, Vinylon, Vinyliden, Vinylchlorid, Polyester, Acryl, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, Benzoat und Polyclar. Die geschäumte Platte kann aus geschäumtem Polyurethan bestehen.
U.S. Patent Nr. 3.485.706 an Evans offenbart einen textilähnlichen Vliesstoff und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung, wobei in dem Stoff die Fasern zufällig miteinander verschlungen sind in einem sich wiederholenden Muster aus lokalisierten verschlungenen Bereichen, die durch Fasern verbunden werden, welche sich zwischen angrenzenden verschlungenen Bereichen erstrecken. Das in diesem Patent offenbarte Verfahren umfaßt das Tragen einer Schicht aus Fasermaterial auf einem gelochten Musterelement zur Behandlung, das Ausstoßen von Flüssigkeit, die mit einem Druck von mindestens 200 Pfund je Quadratinch Überdruck (psi) (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) zur Bildung von Strömen mit mehr als 23000 Energiefluß in Fuß-Pfund/Quadratinch x Sekunde (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) bei dem Behandlungsabstand zugeführt wird, und Durchqueren der getragenen Schicht aus Fasermaterial mit den Strömen zur Verschlingung der Fasern in einem Muster, das von dem Halterungselement bestimmt wird, unter Anwendung einer ausreichenden Behandlung, um einen gleichfömig gemusterten Stoff zu erhalten. (Solche Techniken, bei welchen das Ausstoßen von Flüssigkeitsstrahlen zur Verschlingung von Fasern bei der Herstellung eines gebundenen Bahnmaterials verwendet werden, werden hydraulische Verschlingung genannt). Das Ausgangsmaterial besteht nach der Offenbarung aus jeder Bahn, Matte, Wattierung oder dergleichen aus losen Fasern, die in einem zufälligen Verhältnis zueinander oder in jedem Ausrichtungsgrad angeordnet sind. Das Ausgangsmaterial kann durch gewünschte Techniken wie durch Kardieren, zufälliges Ablegen, Luft- oder Schlammabscheidung usw. hergestellt werden; es kann aus Mischungen von Fasern verschiedener Arten und/oder Größen bestehen und kann lockeres Gelege, gewebtes Tuch, gebundene Vliesstoffe oder anderes Verstärkungsmaterial enthalten, das in das Endprodukt durch hydraulische Verschlingung eingearbeitet wird. Dieses Patent offenbart die Verwendung verschiedener Fasern, einschließlich elastischer Fasern, die bei der hydraulischen Verschlingung verwendet werden. In Beispiel 56 dieses Patents wird die Herstellung von mehrschichtigen gemusterten Vliesstrukturen dargestellt, die aus zwei Bahnen aus Polyester-Stapelfasern bestehen, zwischen welchen eine Bahn aus Spandexgarn angeordnet ist, wobei die Bahnen durch Anwendung von hydraulischen Wasserstrahlen miteinander verbunden werden, welche die Fasern einer Bahn mit den Fasern einer angrenzenden Bahn verschlingen, wobei das Spandexgarn während des Verschlingungsschrittes um 200% gestreckt wird, wodurch ein gekräuselter Stoff mit hoher Elastizität in Kettrichtung entsteht.
U.S. Patent Nr. 4.426.421 an Nakamae et al. offenbart eine mehrlagige Verbundbahn, die als Trägerschicht für Kunstleder zweckdienlich ist und mindestens drei Faserschichten umfaßt, nämlich eine Oberschicht, die aus spinngelegten, extrem feinen Fasern besteht, die miteinander verschlungen sind, wodurch ein Körper aus einer Faservliesschicht gebildet wird; eine Zwischenschicht, die aus synthetischen Stapelfasern besteht, die miteinander verschlungen sind, um einen Körper aus einer Faservliesschicht zu bilden; und einer Grundschicht, die aus einem gewebten oder gewirkten Stoff besteht. Es wird offenbart, daß die Verbundbahn durch Übereinanderlegen der Schichten in der zuvor genannten Reihenfolge und anschließendes Verbinden zur Bildung eines Körpers aus Verbundmaterial durch Vernadeln oder Wasserstrahlausstoß unter hohem Druck hergestellt wird. Dieses Patent offenbart, daß die spinngelegten, extrem feinen Fasern durch ein Schmelzblasverfahren hergestellt werden können.
EP-A-0239080 beschreibt elastomere Vliesbahnen, die aus elastomeren schmelzgeblasenen Fasern hergestellt werden, welche ein Copolymer von Ethylen und mindestens einem Vinylmonomer umfassen, das ausgewählt wird aus der Gruppe umfassend Vinylestermonomere, ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren und Alkylester dieser Monocarbonsäuren.
Die zuvor besprochenen Schriften offenbaren zwar Produkte und Verfahren, die einige der Eigenschaften oder Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung aufweisen, aber in keiner wird das gegenwärtig beanspruchte Verfahren oder das dabei erhaltene Produkt offenbart oder vorgeschlagen, und keine erzielt die Vorteile der vorliegenden Erfindung. Insbesondere wird, ungeachtet der verschiedenen Verfahren und Produkte, die in diesen Schriften beschrieben werden, noch immer die Schaffung eines elastomeren Vliesmaterials gewünscht, das eine hohe Festigkeit und isotrope elastische Eigenschaften besitzt und das eine glatte, stoffähnliche Oberfläche aufweist. Ferner wird die Schaffung einer solchen elastomeren Vliesbahn gewünscht, wobei verschiedene Textur- und Mustereigenschaften erzielt werden können. Ferner ist auch die Schaffung eines solches Materials unter Verwendung eines Verfahrens erwünscht, das einfach und verhältnismäßig kostengünstig ist.
Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines elastomeren Vliesmaterials (z.B. eines faserigen, elastomeren Vliesmaterials, wie einer faserigen, elastomeren Vliesbahn) mit hoher Bahnfestigkeit, einschließlich einer isotropen Bahnfestigkeit, und isotropen elastischen Eigenschaften, wie auch von Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines faserigen, elastomeren Vliesmaterials mit einer solchen Festigkeit und solchen elastischen Eigenschaften, das stoffähnlich ist und eine glatte Oberfläche haben kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines solchen faserigen, elastomeren Vliesmaterials mit einer solchen Festigkeit und solchen elastischen Eigenschaften, wobei verschiedene Textur- und Mustereigenschaften für das Material erzeugt werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines faserigen, elastomeren Vliesmaterials mit einer solchen Festigkeit und solchen elastischen Eigenschaften, das strapazierfähig und drapierfähig ist.
Zur Lösung einer oder mehrerer der obengenannten Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung eine elastomere Vliesbahn wie in einem der unabhängigen Ansprüche 1 und 32 beschrieben wird. Weitere vorteilhafte Merkmale dieser Bahnen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Die Erfindung schafft auch Verfahren zur Herstellung einer elastomeren Vliesbahn, wie in den unabhängigen Ansprüchen 35 und 47 beschrieben sind. Weitere vorteilhafte Merkmale dieser Verfahren gehen aus den abhängigen Verfahrensansprüchen hervor.
Die vorliegende Erfindung erfüllt jede der obengenannten Aufgaben durch die Schaffung eines elastomeren Verbundvliesmaterials, das durch hydraulische Verschlingung eines Laminats gebildet wird, welches (1) eine Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und (2) mindestens eine weitere Schicht umfaßt, wobei mindestens eine von der schmelzgeblasenen Faserschicht und der weiteren Schicht elastisch ist. Vorzugsweise ist die Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern eine elastomere Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern, wie eine elastomere Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern aus einem thermoplastischen elastomeren Material. Vorzugsweise besteht die mindestens eine weitere Schicht aus mindestens einer Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern (z.B. Holzzellstoffasern), Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern (einschließlich z.B. Bahnen aus zusammengesetztem Material) und Endlosfilamenten, mit oder ohne partikulärem Material.
Ferner erfüllt die vorliegende Erfindung die obengenannten Aufgaben durch hydraulisches Verschlingen von mindestens einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn (z.B. einer einfachen schmelzgeblasenen elastischen Bahn). Daher liegt im Umfang der vorliegenden Erfindung ein durch Verschlingen gebundenes Vliesmaterial, das durch Herstellung einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn (das heißt, einer einfachen Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern aus einem einzigen elastomeren Material einschließlich einer einfachen Mischung aus Materialien) und dem hydraulischen Verschlingen der schmelzgeblasenen Fasern der Bahn gebildet wird (wobei z.B. schmelzgeblasene Fasern der Bahn mit anderen schmelzgeblasenen Fasern der Bahn einschließlich Bündeln von schmelzgeblasenen Fasern der Bahn verschlungen und verwickelt werden), und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials.
Durch Schaffung eines Laminats aus einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn mit mindestens einer Schicht aus z.B. Holzzellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern (z.B. nicht elastischen oder elastischen schmelzgeblasenen Fasern) und/oder Endlosfilamenten mit oder ohne partikulärem Material und hydraulisches Verschlingen des Laminats kann das gebildete Produkt stoffähnlich sein, wobei jeder kunststoffähnliche (oder gummiähnliche) Griff der schmelzgeblasenen elastischen Bahnen vermieden wird. Zusätzlich kann durch die Verwendung der Bindung durch hydraulisches Verschlingen zur Bindung der schmelzgeblasenen elastischen Bahnen und der Fasern und Verbundstoffe ein glatter elastischer Stoff erhalten werden.
Ferner entfällt durch die vorliegende Erfindung die Notwendigkeit, die schmelzgeblasenen elastischen Bahnen vorzustrecken (wobei sich die elastische Bahn während der Bindung an eine weitere Schicht in einem gestreckten Zustand befindet, wie bei der streckgebundenen Laminattechnologie). Daher ist das Bindungsverfahren der vorliegenden Erfindung weniger komplex als zum Beispiel in der streckgebundenen Laminattechnologie. Durch die vorliegende Erfindung können jedoch die schmelzgeblasenen elastischen Bahnen (wenn sie eine ausreichende strukturelle Integrität z.B. durch vorangehende leichte Bindung aufweisen) vorgestreckt werden, um unterschiedliche Textur- und Elastizitätseigenschaften des gebildeten Produktes zu erzielen. Zum Beispiel kann durch Vorstrecken ein Produkt mit einer gekräuselten Textur erzielt werden.
Ferner kann die Elastizität des gebildeten Verbundproduktes durch Vorverschlingen (z.B. hydraulisches Verschlingen) der elastomeren Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern vor der Laminierung mit der weiteren Schicht und dem hydraulischen Verschlingen des Laminats verändert werden.
Ferner erleichtert die Verwendung von schmelzgeblasenen Fasern als Teil des Laminats, das der hydraulischen Verschlingung unterzogen wird, das Verschlingen der Fasern. Dies führt zu einem höheren Verschlingungsgrad und ermöglicht die Verwendung von kurzen Stapel- oder Zellstoffasern. Ferner kann die Verwendung von schmelzgeblasenen Fasern die Energiemenge senken, die zum hydraulischen Verschlingen des Laminats erforderlich ist.
Zusätzlich liefert die Verwendung der schmelzgeblasenen Fasern ein verbessertes Produkt, da das Verschlingen und Verwickeln unter den schmelzgeblasenen Fasern und dem Fasermaterial der anderen Schicht(en) des Laminats (oder unter den schmelzgeblasenen elastischen Fasern einer einzigen Bahn) verbessert wird. Aufgrund der verhältnismäßig großen Länge, geringen Dicke und hohen Oberflächenreibung der elastischen schmelzgeblasenen Fasern wickeln sich die anderen Fasern verstärkt um die elastischen schmelzgeblasenen Fasern in der Bahn. Ferner haben die schmelzgeblasenen Fasern einen verhältnismäßig großen Oberflächenbereich, geringe Durchmesser und sind ausreichend weit voneinander entfernt, so daß sich z.B. Cellulosefasern frei bewegen und um und in die schmelzgeblasenen Fasern wickeln können.
Zusätzlich ergibt die Verwendung von schmelzgeblasenen elastischen Fasern eine verbesserte Abriebfestigkeit, die der verstärkten Fähigkeit der schmelzgeblasenen elastischen Fasern zuzuschreiben ist, das andere Material aufgrund z.B. des Reibungskoeffizienten der elastischen Fasern und der elastischen Eigenschaften der Fasern zu halten. Zusätzlich besitzt das durch hydraulisches Verschlingen gebildete Produkt aufgrund der verhältnismäßig großen Länge der schmelzgeblasenen elastischen Fasern eine bessere Rückbildung; das heißt, es ist zu erwarten, daß ein Verrutschen zwischen Fasern, die durch hydraulische Verschlingung gebunden sind, geringer ist als wenn z.B. 100% elastische Stapelfasern verwendet werden.
Die Verwendung von hydraulischen Verschlingungstechniken zur mechanischen Verschlingung (z.B. mechanischen Bindung) des Fasermaterials anstelle der Verwendung von nur anderen Bindungstechniken einschließlich anderer mechanischer Verschlingungstechniken wie dem Vernadeln, liefert ein faseriges Verbundvliesmaterial mit verbesserten Eigenschaften, wie verbesserter Festigkeit und Drapierfähigkeit, während ein Produkt mit isotropen elastischen Eigenschaften erhalten wird, das stoffähnlich ist und eine glatte Oberfläche besitzen kann. Ferner ermöglicht die Verwendung des hydraulischen Verschlingens zur Erzielung einer Bindung zwischen den Fasern die Bindung unterschiedlicher Fasermaterialien (z.B. Materialien, die weder chemisch noch thermisch gebunden werden können), um ein einziges Bahnmaterial zu erhalten.
Daher kann durch die vorliegende Erfindung ein strapazierfähiges, drapierfähiges, faseriges, elastomeres Vliesmaterial mit hoher Festigkeit und isotropen elastischen Eigenschaften, das stoffähnlich ist und glatte Oberflächen aufweist, durch ein verhältnismäßig einfaches Verfahren erhalten werden.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Bildung eines faserigen, elastomeren Verbundvliesmaterials der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B sind Mikrophotographien (78- bzw. 77fache Vergrößerung) von jeweils gegenüberliegenden Seiten des Bahnmaterials, das gebildet wurde, indem ein zweischichtiges Laminat einem hydraulischen Verschlingen gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde;
Fig. 3A und 3B sind Mikrophotographien (73- bzw. 65fache Vergrößerung) von jeweils gegenüberliegenden Seiten eines weiteren Beispiels eines Produktes, das durch hydraulisches Verschlingen eines dreischichtigen Laminats gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurde; und
Fig. 3C zeigt dieselbe Seite desselben Produktes wie in Fig. 3B aber mit einer stärkeren Vergrößerung (110fache Vergrößerung).
Die Erfindung wird zwar in Verbindung mit den besonderen und bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, es versteht sich aber, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll. Vielmehr soll sie alle Änderungen, Modifizierungen und Entsprechungen umfassen, die im Umfang und Wesen der Erfindung enthalten sein können, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elastomeres Verbundvliesmaterial aus einem hydraulisch verschlungenen Laminat und ein Verfahren zu dessen Herstellung, welches die Verarbeitung eines Laminats aus einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und einer weiteren Schicht umfaßt, wobei mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Schicht von schmelzgeblasenen Fasern und der weiteren Schicht elastisch ist, so daß ein Verbundmaterial erhalten wird, das nach dem hydraulischen Verschlingen elastisch ist. Die Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern kann zum Beispiel eine schmelzgeblasene elastomere Bahn sein. Die weitere Schicht kann jede Art von Vliesmaterial enthalten, einschließlich faserigem Vliesmaterial wie Zellstoffasern und/oder Stapelfasern und/oder schmelzgeblasenen Fasern und/oder Endlosfilamente. Wenn die weitere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern besteht, kann das Laminat somit 100% schmelzgeblasene Fasern enthalten (z.B. sowohl nicht elastische als auch elastische schmelzgeblasene Fasern oder 100% elastische schmelzgeblasene Fasern); ferner kann das Laminat Verstärkungsschichten wie Netzware enthalten. Die weitere Schicht kann auch ein Verbundfasermaterial wie ein zusammengesetztes Material sein und kann auch eine Schicht aus gewirktem oder gewebtem Material sein. Das Laminat wird hydraulisch verschlungen, das heißt, eine Mehrzahl von Hochdruckflüssigkeitssäulenstrahlen werden auf eine Oberfläche des Laminats ausgestoßen, wodurch die schmelzgeblasenen Fasern und die anderen Fasern und/oder zusammengesetzten Materialien des Laminats mechanisch verschlungen und verwickelt werden.
Unter einem Laminat aus schmelzgeblasenen Fasern und einer weiteren Schicht aus mindestens einer Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern und/oder Stapelfasern und/oder weiteren schmelzgeblasenen Fasern und/oder Endlosfilamenten und/oder Verbundstoffen wie zusammengesetzten Materialien wird eine Struktur verstanden, die mindestens eine Schicht (z.B. Bahn), die schmelzgeblasene Fasern enthält, und eine Schicht, welche das andere Material enthält, umfaßt. Die Fasern können die Form von z.B. Bahnen, Wattierungen, losen Fasern usw. aufweisen. Das Laminat kann durch bekannte Mittel hergestellt werden, wie durch die Bildung einer Schicht aus elastomeren schmelzgeblasenen Fasern, auf welcher eine Schicht aus Fasermaterial durch Naßverfahren oder Luftablage gebildet wird; die Bildung einer kardierten Schicht aus z.B. Stapelfasern und das Anbringen einer solchen Schicht neben einer Schicht aus elastomeren schmelzgeblasenen Fasern usw. Das Laminat kann Schichten aus anderen Materialien enthalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine elastomere Vliesbahn aus elastomeren schmelzgeblasenen Fasern, die einer hydraulischen Verschlingung unterzogen wurden, und ein Verfahren zur Herstellung der Bahn. In der gebildeten elastomeren Vliesbahn sind die schmelzgeblasenen Fasern und Bündel solcher Fasern mechanisch verschlungen und verwickelt, um die gewünschte mechanische Bindung der Bahn zu erzielen.
Die Begriffe "elastischt und elastomer" werden hierin austauschbar verwendet und bezeichnen jedes Material, das bei Ausübung einer Kraft zu einer gestreckten, gespannten Länge streckbar ist, die mindestens etwa 110% ihrer entspannten Länge beträgt, und die sich um mindestens 40% ihrer Ausdehnung bei Lösung der streckenden, dehnenden Kraft rückbildet. Für viele Anwendungen (z.B. für Bekleidungsstücke) ist kein hohes Dehnungsmaß (z.B. über 12%) erforderlich, und das wesentliche Kriterium ist die Rückbildungseigenschaft. Viele elastische Materialien können um mehr als 25% ihrer entspannten Länge gestreckt werden und viele davon erholen sich auf im wesentlichen ihre ursprüngliche entspannte Länge bei Lösung der streckenden, dehnenden Kraft.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Rückbildung" ein Zusammenziehen eines gestreckten Materials bei Beendigung einer Kraft nach dem Strecken des Materials durch Ausübung der Kraft. Wenn zum Beispiel ein Material mit einer Länge von einem (1) Inch (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) durch Strecken um 50% auf eine Länge von 1 1/2 (1,5) Inch gestreckt wurde, besitzt das Material eine gestreckte Länge, die 150% seiner entspannten Länge beträgt. Wenn sich dieses beispielhafte, gestreckte Material nach Lösung der streckenden Kraft auf eine Länge von 1 1/10 (1,1) Inch zusammenzieht, das heißt, rückbildet, hat sich das Material um 80% (0,4 Inch) seiner Ausdehnung rückgebildet.
Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff "Polymer" sowohl Homopolymere als auch Copolymere.
Wie hierin verwendet, betrifft der Begriff "schmelzgeblasene Fasern" Fasern mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch eine Mehrzahl von feinen, üblicherweise kreisförmigen, Formkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in einen Hochgeschwindigkeitsgas- (z.B. Luft-) Strom hergestellt werden, der die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischen Material verdünnt, um deren Durchmesser zu verringern. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom weiterbefördert und auf einer Sammelfläche zur Bildung einer Bahn aus zufällig verteilten schmelzgeblasenen Fasern abgelegt. Schmelzgeblasene Fasern umfassen sowohl Mikrofasern (Fasern mit einem Durchmesser von z.B. weniger als etwa 10 um) und Makrofasern (Fasern mit einem Durchmesser von z.B. etwa 20-100 um; die meisten Makrofasern haben einen Durchmesser von 20-50 um). Ob Mikrofasern oder Makrofasern gebildet werden, hängt z.B. von der Größe der Extrusionsform und insbesondere von dem Verdünnungsmaß des extrudierten Polymermaterials ab. Schmelzgeblasene Makrofasern sind im Vergleich zu schmelzgeblasenen Mikrofasern fester und liefern ein Produkt mit größerem Volumen. Im allgemeinen haben schmelzgeblasene elastische Fasern verhältnismäßig große Durchmesser und fallen nicht in den Größenbereich von Mikrofasern. Ein Verfahren zur Bildung von schmelzgeblasenen Fasern ist zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 3.849.241 an Buntin et al. und U.S. Patent Nr. 4.048.364 an Harding et al. offenbart, deren Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Zur Herstellung der schmelzgeblasenen elastomeren Fasern können verschiedene bekannte elastomere Materialien verwendet werden; einige sind in U.S. Patent Nr. 4.657.802 an Morman offenbart, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Kurz gesagt offenbart dieses Patent verschiedene elastomere Materialien zur Verwendung in der Herstellung von z.B. elastomeren Vliesbahnen aus schmelzgeblasenen Fasern einchließlich elastomerer Polyestermaterialien, elastomerer Polyurethanmaterialien, elastomerer Polyetherestermaterialien und elastomerer Polyamidmaterialien. Andere elastomere Materialien zur Verwendung bei der Herstellung der faserigen elastischen Vliesbahn umfassen (a) A-B-A'-Blockcolymere, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymer-Endblock sind, der einen Styrolteil enthält, und wobei A derselbe thermoplastische Polymer-Endblock sein kann wie A' wie ein Poly(vinylaren), und wobei B ein elastomerer Polymer- Mittelblock wie ein konjugiertes Dien oder niederes Alken ist; oder (b) Mischüngen von einem oder mehreren Polyolefinen oder Poly-(Alpha-methyl-styrol) mit A-B-A'-Blockcopolymeren, wobei A und A' jeweils ein thermoplastischer Polymer-Endblock sind, der einen Styrolteil enthält, und wobei A derselbe thermoplastische Polymer-Endblock sein kann wie A' wie ein Poly(vinylaren), und wobei B ein elastomerer Polymer- Mittelblock wie ein konjugiertes Dien oder niederes Alken ist. Verschiedene besondere Materialien zur Herstellung der schmelzgeblasenen elastomeren Fasern umfassen elastomere Polyestermaterialien, die unter der Handelsbezeichnung "Hytrel" von E.I. DuPont de Nemours & Co. erhältlich sind, elastomere Polyurethanmaterialien, die unter der Handelsbezeichnung "Estane" von B.F. Goodrich & Co. erhältlich sind, elastomere Polyetherestermaterialien, die unter der Handelsbezeichnung "Arnitel" von A. Schulman, Inc. oder Akzo Plastics erhältlich sind, und elastomere Polyamidmaterialien, die unter der Handelsbezeichnung "Pebax" von der Rilsan Company erhältlich sind. Verschiedene elastomere A-B-A'- Blockcopolymermaterialien sind in U.S. Patent Nr. 4.323.534 an Des Marais und 4.355.425 an Jones offenbart und als "Kraton" Polymere von der Shell Chemical Company erhältlich.
Bei Verwendung von verschiedenen "Kraton" Materialien (z.B. "Kraton" G) wird bevorzugt, ein Polyolefin damit zu vermischen, um das Schmelzblasen solcher Block-Copolymere zu verbessern; ein besonders bevorzugtes Polyolefin zur Vermischung mit den "Kraton" G Block-Copolymeren ist Polyethylen, wobei ein bevorzugtes Polyethylen Petrothene Na601 ist, das von U.S.I. Chemicals Company erhältlich ist. Die Besprechung verschiedener "Kraton" Mischungen für Schmelzblaszwecke findet sich in U.S. Patent Nr. 4.657.802, das zuvor zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wurde, und es wird wegen solcher "Kraton" Mischungen darauf verwiesen.
Es wird bevorzugt, daß herkömmliche Schmelzblastechniken wie in der Folge beschrieben modifiziert werden, um die vorteilhaftesten elastischen schmelzgeblasenen Bahnen zur hydraulischen Verschlingung herzustellen. Wie zuvor angeführt, ist die Faserbeweglichkeit für das hydraulische Verschlingungsverfahren besonders wichtig. Zum Beispiel müssen nicht nur die "umgebenden" Fasern flexibel und beweglich sein, sondern in vielen Fällen müssen auch die Basisfasern (um welche die anderen Fasern geschlungen werden) frei beweglich sein. Eine inhärente Eigenschaft von elastischen schmelzgeblasenen Fasern ist jedoch die Agglomeration; das heißt, die Fasern neigen infolge ihrer Klebrigkeit dazu, aneinander zu haften oder sich zu bündeln. Daher wird bei der Herstellung der schmelzgeblasenen Bahn bevorzugt, Schritte zur Begrenzung der Faser-an-Faser-Bindung der schmelzgeblasenen Bahn zu unternehmen. Techniken zur Verringerung des Ausmaßes der Faser-an-Faser-Bindung umfassen die Vergrößerung des Formungsabstandes (des Abstandes zwischen der Form und der Sammelfläche), die Verringerung des primären Luftdrucks oder der Temperatur, die Verringerung des Herstellungsvakuums (unter dem Draht) und das Einleiten eines raschen Abschreckungsmittels wie Wasser in den Strom von schmelzgeblasenen Fasern zwischen der Form und der Sammelfläche (ein solches Einleiten eines raschen Abschreckungsmittels ist in U.S. Patent Nr. 3.959.421 an Weber, et al., beschrieben, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird). Eine Kombination dieser Techniken ermöglicht die Herstellung der vorteilhaftesten schmelzgeblasenen Bahn zur hydraulischen Verschlingung mit ausreichender Faserbeweglichkeit und verringerter Faserbündelgröße.
Es wird nun ein besonderes Beispiel beschrieben, wobei als elastomeres Material, das zu schmelzgeblasenen Bahnen für die hydraulische Verschlingung geformt wird, "Arnitel" verwendet wird, ein elastomeres Polyetherestermaterial, das von A. Schulman, Inc. oder Akzo Plastics erhältlich ist. Daher wurden die üblichen Parameter zur Herstellung von schmelzgeblasenen "Arnitel" Bahnen, um schmelzgeblasene "Arnitel" Bahnen für die hydraulische Verschlingung zu erhalten, wie folgt geändert: (1) die primäre Lufttemperatur wurde gesenkt; (2) der Formungsabstand wurde vergrößert; (3) das Formungsvakuum wurde verringert; und (4) ein Wasser-Abschreckungssystem wurde hinzugefügt. Ferner wurde anstelle eines flachen Formungsdrahtes eine Formungstrommel zur Fasersammlung verwendet, wobei die Fasern an einem Punkt gesammelt wurden, der tangential zu der Trommeloberfläche lag.
Im wesentlichen führten die obengenannten Veränderungen zu einem raschen Abschrecken der Fasern, wodurch das Ausmaß der Faser-an-Faser-Bindung und die Größe der Faserbündel verringert wurden. Die Geschwindigkeit des Faserstromes bei der Sammlung der Bahnform war verringert ebenso wie der Stoßdruck, was zu der Bildung einer lose gepackten, nicht agglomerierten Faseranordnung führte, die vorteilhaft hydraulisch verschlungen werden konnte.
Es können verschiedene bekannte Zellstoffasern wie Holzzellstoffasern mit den schmelzgeblasenen elastischen Fasern bei der Herstellung von elastischen Bahnen mit stoffähnlichen Eigenschaften geschichtet werden. Zum Beispiel kann Harmac Western Red Cedar/Hemlock-Papier auf eine schmelzgeblasene elastische Bahn laminiert werden und das Laminat einer hydraulischen Verschlingung unterzogen werden. Es können verschiedene andere bekannte Zellstoffasern, sowohl Holzzellstoff- als auch andere natürliche und synthetische Zellstoffasern, verwendet werden. Als besonderes Ausführungsbeispiel können Baumwollinterfasern verwendet werden; das gebildete Produkt ist streckbar, äußerst saugfähig und kostengünstig und kann für Einweganwendungen wie Wischtücher verwendet werden.
Zusätzlich können auch Stapelfasern zur Erzeugung von stoffähnlichen Eigenschaften bei schmelzgeblasenen elastischen Bahnen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Bahn aus kardierten Polyester-Stapelfasern mit einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn geschichtet und das Laminat dann hydraulisch verschlungen werden, so daß stoffähnliche Eigenschaften entstehen.
Es ist offensichtlich, daß wenn z.B. die Stapelfaserbahn nur an einer Seite der schmelzgeblasenen elastischen Bahn angeordnet ist, der Griff des Endproduktes "zweiseitig" ist, wobei sich eine Seite der schmelzgeblasenen elastischen Bahn kunststoff- (gummi-) ähnlich anfühlt. Natürlich kann ein solches "zweiseitiges" Produkt vermieden werden, indem eine Schichtstruktur erzeugt wird, wobei eine schmelzgeblasene elastische Bahn zwischen Polyester-Stapelfaserbahnen aufgenommen wird, und die Schichtstruktur einer hydraulischen Verschlingung unterzogen wird (z.B. von beiden gegenüberliegenden Seiten des Laminats).
Durch Hinzufügen von zusätzlichen Schichten (z.B. Bahnen) zu dem Laminat vor der hydraulischen Verschlingung und anschließendes Verschlingen des gesamten Laminats können den Bahnmaterialien verschiedene gewünschte Eigenschaften einschließlich Sperreigenschaften zusätzlich verliehen werden. Zum Beispiel werden durch Hinzufügen einer zusätzlichen Bahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern zu der schmelzgeblasenen elastischen Bahn mit z.B. Schichten aus Holzzellstoffasern, zwischen welchen die Kombination aus schmelzgeblasener elastischer Bahn/schmelzgeblasener Polypropylenbahn aufgenommen wird, nach der hydraulischen Verschlingung bei dem Endprodukt verbesserte Sperreigenschaften gegen den Durchgang von Flüssigkeiten und/oder Teilchen erzielt, während es sich nach wie vor stoffähnlich anfühlt. Diese Materialien mit verbesserten Sperreigenschaften können einfach als billige Wegwerf- Außenhüllen, Saugstoffe, Wischlappenhüllen, Lätzchen, Schutzkleidung, Filter usw. verwendet werden.
Endlosfilamente (z.B. eine spinngebundene Bahn) können auch für die Schicht verwendet werden, die mit der schmelzgeblasenen Faserschicht laminiert wird. Es ist offensichtlich, daß wenn die Endlosfilamente aus einem elastomeren Material (z.B. Spandex) gebildet werden, der hergestellte Verbund elastische Eigenschaften besitzt. Wenn die Schicht aus Endlosfilamenten aus einem nicht elastischen aber dehnbaren Material besteht, kann die Elastizität des gebildeten Verbundstoffes durch mechanisches Bearbeiten (Strecken) des Verbundstoffes nach der hydraulischen Verschlingung erzielt werden, in Übereinstimmung mit der Technik, die in U.S. Patent Nr. 4.209.563 an Sisson besprochen wird, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Wie zuvor angeführt, können bei der Herstellung des Produktes der vorliegenden Erfindung verschiedene Verbundstoffe wie zusammengesetzte Materialien verwendet werden. Unter einem zusammengesetztem Material wird für die vorliegende Erfindung eine Beimischung (z.B. eine gemeinsam abgelagerte Beimischung) aus schmelzgeblasenen Fasern und faserigem Material verstanden (z.B. aus mindestens einer Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern, zusätzlichen schmelzgeblasenen Fasern, Endlosfilamenten und Teilchen). Vorzugsweise wird in einem solchen zusammengesetzten Material das faserige Material und/oder partikuläre Material mit den schmelzgeblasenen Fasern unmittelbar nach dem Extrudieren des Materials aus den schmelzgeblasenen Fasern durch die Schmelzblasform verwickelt, wie in U.S. Patent Nr. 4.100.324 an Anderson et al. besprochen wird, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Als besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, daß synthetische Zellstoffasern aus einem Material wie Polyester oder Polypropylen als die Schicht, die mit der schmelzgeblasenen elastomeren Bahn laminiert wird, verwendet werden können, um ein Produkt nach dem hydraulischen Verschlingen des Laminats zu erhalten, das für Filter, Wischtücher (insbesondere Wischtücher zum Wischen von Öl) usw. verwendet werden kann. Insbesondere kann durch Verwendung der schmelzgeblasenen elastischen Bahn in Kombination mit einer Schicht aus synthetischen Zellstoffasern, die höchstens 0,25 Inch (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) lang sind und 1,3 Denier (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) aufweisen, ein Endprodukt erhalten werden, das nicht nur Dehnungseigenschaften besitzt, sondern auch ein sehr gut integriertes Produkt ist mit einem besseren Faltenwurf und einem weicheren Griff als jenes, das unter Verwendung von z.B. kurzen synthetischen Fasern von mindestens 0,5 Inch erhalten wird. Zur weiteren Befestigung der kurzen Fasern und elastischen schmelzgeblasenen Fasern aneinander kann ferner ein Bindemittel bei dem hydraulisch verschlungenen Produkt angewendet werden, um die Fasern weiter zu binden.
Elastomere Materialien wie Polyurethan, Polyetherester, usw. sind lösungsmittel- und hochtemperaturstabil und können somit den Waschbedingungen für einen strapazierfähigen Stoff widerstehen. Dasselbe gilt für Polyesterstapelfasern. Diese Materialien sind besonders zur Herstellung von strapazierfähigen Stoffen geeignet.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer hydraulisch verschlungenen, faserigen, elastomeren Vliesbahn der vorliegenden Erfindung. In dieser Fig. 1 wird jenes Merkmal der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei ein Laminat, das aus Schichten eines zusammengesetzten Materials und einer schmelzgeblasenen elastomeren Bahn hergestellt und hydraulisch verschlungen wird, wobei ein solches Laminat kontinuierlich gebildet und dann zu der hydraulischen Verschlingungsvorrichtung geleitet wird.
Natürlich können die Schichten einzeln gebildet und gelagert und dann später zu einem Laminat gebildet und zu der hydraulischen Verschlingungsvorrichtung geleitet werden. Es können auch zwei Schichten aus zusammengesetztem Material verwendet werden, wobei die schmelzgeblasene elastomere Bahn zwischen den Schichten aus zusammengesetztem Material aufgenommen wird. In einem solchen Ausführungsbeispiel wird das Laminat aus zusammengesetztem Material /schmelzgeblasenem elastomeren Material /zusammengesetztem Material mit einer Vorrichtung hergestellt, bei welcher die Vorrichtung zur Herstellung des zusammengesetzten Materials zusammen mit der Vorrichtung zur Herstellung des schmelzgeblasenen elastomeren Materials angeordnet ist, wobei die Vorrichtungen zur Herstellung des zusammengesetzten Materials jeweils vor und nach der Vorrichtung zur Herstellung des schmelzgeblasenen elastomeren Materials angeordnet sind.
Ein Gasstrom 2 aus schmelzgeblasenen elastischen Fasern wird durch bekannte Schmelzblastechniken auf einer herkömmlichen Schmelzblasvorrichtung erzeugt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist, z.B. wie in dem zuvor genannten U.S. Patent Nr. 3.849.241 an Buntin et al. und 4.048.364 an Harding et al. besprochen wurde. Im Prinzip umfaßt das Herstellungsverfahren das Extrudieren eines geschmolzenen polymeren Materials durch einen Spritzkopf, der allgemein mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet ist, in feine Ströme und Verdünnen der Ströme durch konvergierende Ströme von erwärmtem Gas (üblicherweise Luft) mit hoher Geschwindigkeit, die von Düsen 8 und 10 zugeleitet werden, um die Polymerströme zu schmelzgeblasenen Fasern zu brechen. Der Spritzkopf enthält vorzugsweise mindestens eine gerade Reihe von Extrusionsöffnungen. Die schmelzgeblasenen Fasern werden z.B. auf dem Formungsriemen 12 zur Bildung einer schmelzgeblasenen elastischen Faserschicht 14 gesammelt.
Die schmelzgeblasene elastische Faserschicht 14 kann mit einer Schicht aus zusammengesetztem Material (z.B. einem zusammengesetzten Bahnmaterial) laminiert werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann letztgenannte direkt auf der schmelzgeblasenen Schicht 14 gebildet werden. Insbesondere wird zur Bildung des zusammengesetzten Materials ein primärer Gasstrom aus schmelzgeblasenen Fasern wie zuvor besprochen erzeugt, dessen Struktur jener Struktur entspricht, die zur Bildung der zuvor beschriebenen schmelzgeblasenen elastischen Fasern verwendet wurde; daher wurde die Struktur der Schmelzblasvorrichtung zur Herstellung der schmelzgeblasenen Fasern des zusammengesetzten Materials, die der Struktur zur Herstellung der schmelzgeblasenen elastischen Faserschicht entspricht, mit den entsprechenden Bezugszeichen aber mit Strichindex versehen. Der primäre Gasstrom 11 wird mit einem zweiten Gasstrom 38 vereint, der das faserige Material enthält (Zellstoffasern und/oder Stapelfasern und/oder weitere schmelzgeblasene Fasern und/oder Endlosfilamente), mit oder ohne partikulärem Material, oder der nur das partikuläre Material enthält. Auch hier wird auf U.S. Patent Nr. 4.100.324 an Anderson et al. für verschiedene Materialien Bezug genommen, die bei der Herstellung des zusammengesetzten Materials verwendet werden können. In Fig. 1 wird der sekundäre Gasstrom 38 durch eine herkömmliche Pickerwalze 30 mit Pickerzähnen zum Zerreißen von Zellstoffplatten 24 in einzelne Fasern hergestellt. Die Zellstoffplatten 24 werden durch Rollen 26 radial der Pickerwalze 30 zugeführt, d.h. entlang eines Pickerwalzenradius. Wenn die Zähne auf der Pickerwalze 30 die Zellstofftafeln 24 in einzelne Fasern zerreißen, werden die erhaltenen getrennten Fasern nach unten zu dem primären Luftstrom 11 durch eine Formungsdüse oder -leitung 20 geleitet. Ein Gehäuse 28 umschließt die Walze 30, und es ist ein Durchgang 42 zwischen dem Gehäuse 28 und der Pickerwalzenoberfläche vorgesehen. Verfahrensluft wird durch herkömmliche Mittel, z.B. ein Gebläse, zu der Pickerwalze 30 in den Durchgang 42 über die Leitung 40 in einer ausreichenden Menge geleitet, um als Mittel zur Beförderung von Fasern durch die Leitung 40 bei einer Geschwindigkeit zu dienen, welche annähernd jene der Pickerzähne ist.
Wie aus Fig.1 hervorgeht, bewegen sich der primäre und sekundäre Strom 11 und 38 senkrecht zueinander, wobei die Geschwindigkeit des sekundären Stromes 38 geringer als jene des primären Stromes 11 ist, so daß der vereinte Strom 36 in dieselbe Richtung wie der primäre Strom 11 fließt. Der vereinte Strom wird auf der schmelzgeblasenen Schicht 14 zur Bildung des Laminats 44 gesammelt.
Danach wird das Laminat 44 hydraulisch verschlungen, wobei die Bahn im Prinzip zweiseitig bleibt, aber mit einem ausreichenden Ausmaß an Verschlingung und Verwicklung der Fasern, so daß ein Endprodukt erhalten wird, das ausreichend mechanisch verschlungen ist, so daß sich die Fasern nicht trennen.
Es ist nicht notwendig, daß in dem Laminat die Bahnen selbst oder Schichten davon (z.B. die schmelzgeblasenen Fasern und/oder Zellstoff- oder Stapelfasern) vollständig ungebunden sind, wenn sie dem hydraulischen Verschlingungsschritt zugeleitet werden. Das Hauptkriterium ist, daß während der hydraulischen Verschlingung genügend freie Fasern zur Verfügung stehen (d.h. die Fasern ausreichend beweglich sind), um das gewünschte Ausmaß an Verschlingung zu erzielen. Somit kann eine solche ausreichende Beweglichkeit möglicherweise durch die Kraft der Strahlen während des hydraulischen Verschlingens erzielt werden, wenn z.B. die schmelzgeblasenen Fasern in dem Schmelzblasverfahren nicht zu sehr agglomeriert wurden. Verschiedene Techniken zur Vermeidung einer nachteiligen Agglomeration der schmelzgeblasenen Fasern im Zusammenhang mit schmelzgeblasenen elastomeren Fasern wurden bereits besprochen.
Als Alternative kann das Laminat vor dem hydraulischen Verschlingen behandelt werden, um die Fasern ausreichend zu lösen. Zum Beispiel kann das Laminat vor dem hydraulischen Verschlingen mechanisch gestreckt und bearbeitet (manipuliert) werden, z.B. unter Verwendung von gerillten Walzen oder Vorsprüngen, um die Fasern in ausreichendem Maße zu lösen.
Die hydraulische Verschlingungstechnik beinhaltet die Behandlung des Laminats oder der Bahn 44, während diese auf einem gelochten Träger 48 gehalten wird, mit Flüssigkeitsströmen aus Düsenvorrichtungen 50. Der Träger 48 kann ein Maschensieb oder Formungsdraht oder eine gelochte Platte sein. Der Träger 48 kann auch ein Muster aufweisen, so daß ein Vliesmaterial mit einem solchen Muster gebildet wird, oder kann so vorgesehen sein, daß die hydraulisch verschlungene Bahn nicht gemustert ist. Die Vorrichtung zum hydraulischen Verschlingen kann eine herkömmliche Vorrichtung sein, wie in U.S. Patent Nr. 3.485.706 an Evans beschrieben, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Bei einer solchen Vorrichtung erfolgt das Verschlingen der Fasern durch das Ausstoßen von Flüssigkeit (z.B. Wasser), das bei einem Druck von z.B. mindestens etwa 200 psi (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) zugeleitet wird, um feine, im wesentlichen säulenförmige, Flüssigkeitsströme zu der Oberfläche des getragenen Laminats zu erzeugen. Das getragene Laminat wird von den Strömen durchquert, bis die Fasern zufällig verschlungen und verwickelt sind. Das taminat kann mehrere Male an einer oder beiden Seiten durch die hydraulische Verschlingungsvorrichtung geführt werden, wobei die Flüssigkeit bei einem Druck von etwa 100 bis 3000 psi zugeführt wird. Die Öffnungen, welche die säulenförmigen Flüssigkeitsströme erzeugen, können übliche, in der Technik bekannte Durchmesser aufweisen, z.B. 0,005 Inch (siehe beiliegende Umrechnungstabelle), und können in einer oder mehreren Reihen mit jeder Anzahl von Öffnungen, z.B. 40 in jeder Reihe, angeordnet sein. Es werden verschiedene Techniken zum hydraulischen Verschlingen in dem obengenannten U.S. Patent Nr. 3.485.706 beschrieben, und auf dieses Patent kann in Verbindung mit solchen Techniken Bezug genommen werden. Als Alternative wird die Vorrichtung für das hydraulische Verschlingen von Honeycomb Systems, Inc., Biddeford, Maine, in dem Artikel mit dem Titel "Rotary Hyraulic Entanglement of Nonwovens" beschrieben, der von INSIGHT '86 INTERNATIONAL ADVANCED FORMING/BONDING Conference nachgedruckt wurde und dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird.
Nachdem das Laminat hydraulisch verschlungen wurde, kann es wahlweise an einer Bindestation (in Fig. 1 nicht dargestellt) zur weiteren Erhöhung seiner Festigkeit behandelt werden. Eine solche Bindestation ist in U.S. Patent Nr. 4.612.226 an Kennette, et al., offenbart, dessen Inhalt hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Andere wahlweise sekundäre Bindungsbehandlungen umfassen die thermische Bindung, Ultraschall-Bindung, Klebbindung usw. Solche sekundären Bindungsbehandlungen bieten zusätzliche Festigkeit, aber versteifen auch das erhaltene Produkt (das heißt, ergeben ein weniger weiches Produkt).
Nachdem das Laminat hydraulisch verschlungen oder weiter gebunden wurde, kann es durch Trocknungszylinder 52 (oder andere Trocknungsmittel wie einen Luftdurchtrockner, der in der Technik bekannt ist) getrocknet und auf eine Wickelmaschine 54 gewickelt werden.
Das z.B. nach dem hydraulischen Verschlingen oder weiteren Binden oder nach dem Trocknen gebildete Verbundprodukt kann weiter z.B. auf einen Film laminiert werden, so daß weitere gewünschte Eigenschaften bei dem Endprodukt erzielt werden. Zum Beispiel kann der Verbund weiter auf einen extrudierten Film laminiert werden oder mit einer Beschichtung (z.B. einer extrudierten Beschichtung) versehen werden, so daß ein Endprodukt mit besonderen gewünschten Eigenschaften erhalten wird. Eine solche weitere Laminierung von z.B. einem Film oder einer extrudierten Beschichtung kann verwendet werden, um Arbeitskleidung mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
In der Folge werden verschiedene besondere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung aber nicht Einschränkung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Harmac Western Red Cedar/Hemlock-Papier (Flächengewicht 0,8 oz/yd.²) (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) wurde auf die Oberseite einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn aus einer Polymermischung von 70% "Kraton" G 1657 und 30% Polyethylenwachs (in der Folge als Q70/30 bezeichnet) gebracht, wobei die Bahn ein Flächengewicht von 2,5 oz./yd.² besaß; ein solches Laminat aus dem Papier und der schmelzgeblasenen elastischen Bahn wurde dreimal durch eine hydraulische Verschlingungsvorrichtung geleitet. Eine solche hydraulische Verschlingungsvorrichtung enthielt einen Verteiler mit Öffnungen mit 0,005 Inch (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) Durchmesser, mit 40 Öffnungen pro Inch und einer Reihe von Öffnungen, wobei der Druck der Flüssigkeit, die aus solchen Öffnungen ausgegeben wurde, auf 400 psi eingestellt war. Das Laminat wurde auf einem Träger mit 100 x 92 Halbtwill-Mesh (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) gehalten. Nach dem Ofentrocknen und Erweichen wurde ein texturiertes stoffähnliches Gewebe erhalten. Der Stoff besaß eine gemessene 60% Dehnung in Maschinenrichtung, 70% Dehnung in Querrichtung und mindestens 98% Rückbildung in beide Richtungen. Mit dem Papier nur an einer Seite war der Griff des verschlungenen Produktes "zweiseitig"; zur Beseitigung dieser "zweiseitigen" Eigenschaft wurde nach dem zuvor beschriebenen hydraulischen Verschlingen das Trägermaterial umgedreht und ein weiteres 0,8 oz. /yd.² Papierblatt auf die Oberseite gelegt und wieder auf gleiche Weise durch hydraulisches Verschlingen und Ofentrocknung und Erweichen bearbeitet. Dadurch fühlte sich die Bahn nicht mehr zweiseitig an; und Dehnung und Rückbildung waren wie zuvor erwähnt. Die Beständigkeit der Holzfasern, sich beim Benässen und mechanischen Bearbeiten (Waschen) von der Bahn zu lösen, war ausgezeichnet.
Fig. 2A und 2B zeigen ein hydraulisch verschlungenes Produkt, das aus einem Laminat einer Holzfaserschicht und einer schmelzgeblasenen elastischen Faserschicht gebildet wurde, wobei die Holzfaserschicht Red Cedar (34 gsm) und die schmelzgeblasene elastische Faserschicht eine Q 70/30 Mischung (das heißt, eine Mischung aus 70% "Kraton" G 1657 und 30% Polyethylenwachs) mit einem Flächengewicht von 85 gsm war. In Fig. 2A liegt die Holzfaserseite oben, während in Fig. 2B die schmelzgeblasene elastische Seite oben liegt.
Ferner können gewellte streckbare Stoffe unter Verwendung derselben zuvor besprochenen Technik aber durch Vorstrecken der elastischen Bahn um 25% auf einem Gestell vor dem hydraulischen Verschlingen hergestellt werden.
In der Folge wird die Verwendung von Stapelfasern zur Herstellung von schmelzgeblasenen elastischen Bahnen, die stoffähnlich sind, beschrieben. So wird eine schmelzgeblasene elastische Bahn aus einer Q 70/30 Mischung (das heißt, eine Mischung aus 70% "Kraton" G 1657 und 30% Polyethylenwachs) mit einem Flächengewicht von 2,5 oz./yd² (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) zwischen kardierten Polyester- Stapelfaser- (1,5 d.p.f. x 3/4") (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) Bahnen (jeweils mit einem Flächengewicht von 0,26 oz./yd.²) aufgenommen, wodurch das Laminat hergestellt wird, das hydraulisch verschlungen wird. Die Stapelbahnen wurden kreuzweise übereinandergelappt, um eine ziemlich isotrope Faserausrichtung zu erhalten. Das Laminat wurde auf ein 100 x 92 mesh-Drahtgitter (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) als Träger gelegt und sechsmal auf jeder Seite durch eine hydraulische Verschlingungsvorrichtung geleitet. Der Verteilerdruck wurde auf 200 p.s.i.g. (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) für den ersten Durchlauf und anschließend auf 400, 800, 1200, 1200 bzw. 1200 p.s.i.g. eingestellt. Der Stoff, der in Fig. 3A, 3B und 3C dargestellt ist, besaß einen guten Griff und eine gute Drapierfähigkeit mit einer isotropen Streckung von 25% und einer Rückbildung von mindestens 75%. Das hydraulische Verschlingen könnte auch mit der schmelzgeblasenen elastischen, vorgestreckten Bahn mit den zuvor besprochenen Ergebnissen durchgeführt werden. Ferner könnten die Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften einfach durch Einstellung der Menge an Stapel- und elastischen Fasern, Faserarten und Ausrichtung in der Bahn verändert werden.
In der Folge wird jenes Merkmal der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei Sperreigenschaften für Bahnmaterialien einschließlich schmelzgeblasener elastischer Bahnen erzielt werden können. So wurde zunächst eine schmelzgeblasene elastische Verbundbahn (Flächengewicht 2,8 oz./yd.²) (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) hergestellt. Eine solche Verbundbahn war eine Teilmischung aus einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn aus Q 70/30 (Flächengewicht 2,5 oz./yd.²) und einer schmelzgeblasenen Polypropylenbahn (Flächengewicht 0,3 oz./yd.²). Das Verbundmaterial wurde durch Verwendung von zweifachen Schmelzblasformspitzen hergestellt, die so angeordnet waren, daß ein geringes Vermischungsmaß über dem Formungsdraht zwischen den Fasern der Q 70/30 Mischung und den extrudierten Polypropylenfasern eintrat. Bei dieser teilweisen Fasermischung wurde jedes mögliche Schichtenspaltungsproblem zwischen den beiden Faserarten vermieden. Ein Harmac Western Red Cedar/Hemlock-Papier (Flächengewicht 1,0 oz./yd.²) wurde der Seite des schmelzgeblasenen Verbundstoffs hinzugefügt, die hauptsächlich aus der Q 70/30 Mischung bestand, und dann wurde die gesamte Struktur einem hydraulischen Verschlingen unterzogen, wodurch die Fasern durch Verschlingen gebunden wurden. Danach wurde ein Harmac Western Red Cedar/Hemlock- Papier (Flächengewicht 1,0 oz./yd.²) der anderen Seite des schmelzgebundenen Verbundmaterials zugefügt, und die andere Seite wurde unter Verwendung der hydraulischen Verschlingung einer Verschlingungsbindung unterzogen. Dadurch wurden die Sperreigenschaften, Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Papierfasern gegenüber einem Auswaschen verbessert; durch das Einarbeiten des unelastischen Polypropylens wurde jedoch die Dehnung deutlich auf 12% in die Maschinenrichtung und 18% in die Querrichtung verringert. Die Rückbildung betrug mehr als 98%. Für verbesserte Sperreigenschaften könnte ein Nachkalandern des Stoffes durchgeführt werden; ferner könnte für eine bessere Dehnung ungeachtet der Verwendung der schmelzgeblasenen nicht elastischen Fasern die nicht elastische Bahn zunächst gebildet und auf einem Formungsdraht vorgewellt werden. In jedem Fall und wie in diesem Merkmal der vorliegenden Erfindung ersichtlich ist, können verschiedene Eigenschaften der grundlegenden schmelzgeblasenen elastischen Bahnen unter Verwendung zusätzlicher Bahnen und/oder Fasern und unter Verwendung des hydraulischen Verschlingens zur Verschlingungsbindung der schmelzgeblasenen elastischen Bahn und solcher anderer Bahnen und/oder Fasern verändert werden.
Als zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung kann ein strapazierfähiges, drapierfähiges, elastomeres Bahnmaterial durch hydraulisches Verschlingen eines Laminats mit einer Schicht aus einer schmelzgeblasenen elastischen Bahn und synthetischen Zellstoffasern wie Polyester-Zellstoff erhalten werden. Insbesondere kann ein elastisches Vliesmaterial, das zum Beispiel für Filter und Wischtücher verwendet werden kann, durch Verwendung von synthetischen Zellstoffasern mit einer Länge von höchstens 0,25 Inch und höchstens 1,3 Denier (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) erzielt werden. Die schmelzgeblasene elastomere Bahn wird zunächst z.B. durch herkömmliche Techniken gebildet, und dann wird der Polyester-Zellstoff durch eine von vielen Techniken darauf geschichtet, wie (1) durch Naßformen direkt von einem Extruderkopf; (2) eine vorgeformte, naßabgelegte Lage; oder (3) eine luftabgelegte Bahn. Das schichtenförmige Laminat wird dann bei Betriebsdrücken von bis zu 2000 psi (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) hydraulisch verschlungen, so daß die schmelzgeblasene elastische Bahn und die Zellstoffasern durch Verschlingen miteinander verbunden werden. Die erhaltene Struktur ist ein Zwei-Komponenten- Verbundstoff und vorzugsweise beträgt das Endflächengewicht eines solchen Materials 100-200 g/m². Vorzugsweise schwankt der Prozentsatz der Polyester-Zellstoffaser zwischen 15-65% des totalen Endflächengewichts des Bahmnaterials.
In der Folge werden verschiedene besondere Beispiele der vorliegenden Erfindung, welche die Eigenschaften des hergestellten Produktes zeigen, beschrieben. Natürlich dienen solche Beispiele als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung.
In den folgenden Beispielen wurden die spezifizierten Materialien unter den beschriebenen Bedingungen hydraulisch verschlungen. Das hydraulische Verschlingen wurde unter Verwendung einer hydraulischen Verschlingungsausrüstung durchgeführt, die herkömmlichen Ausrüstungen ähnlich war, mit Honeycomb (Biddeford, Maine) Verteilern mit 0,005 Inch Öffnungen (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) und 40 Öffnungen pro Inch; und mit einer Reihe von Öffnungen. Bei jeder der Schichten in den Beispielen, die eine Fasermischung enthalten, sind die Prozentangaben als Gewichtsprozent angeführt.

Beispiel 1

Laminatmaterialien: Polypropylenstapelfaserbahn (etwa 20 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 80 gsm)/Polypropylenstapel faserbahn (etwa 20 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm*
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter, das für das Trägerelement verwendet wurde):
Erste Seite: 800, 1000, 1400; 20 x 20*
Zweite Seite: 1200, 1200, 1200; 100 x 92*
(* siehe beiliegende Umrechnungstabelle)

Beispiel 2

Laminatmaterialien: Mischung aus 50% Polyethylenterephthalat und 50% Kunstseidestapelfasern (etwa 20 g/m²) /schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 65 g/m²)/Mischung aus 50% Polyethylentereph thalat und 50% Kunstseidestapelfasern (etwa 20 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 1400, 1400, 1400; 20 x 20
Zweite Seite: 1000, 1000, 1000; 100 x 92

Beispiel 3

Laminatmaterialien: Polypropylenstapelfasern (etwa 15 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus Q 70/30 (etwa 85 g/m²)/Polypropylenstapel fasern (etwa 15 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 50 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 150, 200, 300, 400, 600, 600; 20 x 20
Zweite Seite: 150, 200, 300, 400, 600, 600; 100 x 92

Beispiel 4

Laminatmaterialien: Polyethylenterephthalatstapelfasern (etwa 25 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 75 g/m²)/Polyethylenterephthalatstapelfasern (etwa 25 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 50 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 1500, 1500, 1500; 20 x 20
Zweite Seite: 1500, 1500, 1500; 20 x 20
(Wieder) erste Seite: 200, 400, 800, 1200, 1200, 1200; 100 x 92
(Wieder) zweite Seite: 200, 400, 800, 1200, 1200, 1200; 100 x 92
Die schmelzgeblasene "Arnitel" elastomere Faserbahn wurde vorbehandelt, indem die Bahn auf einem 20 x 20 mesh- Drahtgitter getragen und die getragene Bahn selbst vor der Laminierung und dem hydraulischen Verschlingen einem hydraulischen Verschlingen unterzogen wurde. Die Vorbehandlung erzeugte Bündel der elastomeren Faser und ermöglicht Bereiche, wo Löcher oder eine geringere Dichte des schmelzgeblasenen Elastomers entsteht, wodurch das hydraulische Verschlingen des Laminats und die Elastizität des Endproduktes verbessert wird. Zusätzlich kann die Vorbehandlung die Gesamtdimensionen der elastomeren Faserbahn verringern, die dem erhaltenen Laminat eine größere Elastizität verleiht.

Beispiel 5

Laminatmaterialien: Polyethylenterephthalatstapelfasern (etwa 20 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 65 g/m²) /Polyethylenterephthalatstapelfasern (etwa 20 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 200, 400, 800, 1200, 1200, 1200; 100 x 92
Zweite Seite: 200, 400, 800, 1200, 1200, 1200; 100 x 92
Die schmelzgeblasene "Arnitel" Bahn wurde vorbehandelt (siehe Beispiel 4)

Beispiel 6

Laminatmaterialien: Polypropylenstapelfasern (etwa 20 g/m²)/schmelzgeblasenes Q 70/30 (etwa 85 g/m²)/Polypropylenstapelfasern (etwa 20 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 1000, 1300, 1500; 20 x 20
Zweite Seite: 1300, 1500, 1500; 100 x 92

Beispiel 7

Laminatmaterialien: Polyethylenterephthalat stapelfasern (etwa 20 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 80 g/m²)/Polyethylenterephthalatstapelfasern (etwa 20 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 1400, 1400, 1400; 20 x 20
Zweite Seite: 800, 800, 800; 100 x 92

Beispiel 8

Laminatmaterialien: zusammengesetztes Material aus 50% Baumwolle und 50% schmelzgeblasenem Polypropylen (etwa 50 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 60 g/m²)/zusammengesetztes Material aus 50% Baumwolle und 50% schmelzgeblasenem Polypropylen (etwa 50 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 800, 1200, 1500; 20 x 20
Zweite Seite: 1500, 1500, 1500; 20 x 20

Beispiel 9

Laminatmaterialien: zusammengesetztes Material aus 50% Baumwolle und 50% schmelzgeblasenem Polypropylen (etwa 50 g/m²)/schmelzgeblasene elastische Bahn aus "Arnitel" (etwa 65 g/m²)/zusammengesetztes Material aus 50% Baumwolle und 50% schmelzgeblasenem Polypropylen (etwa 50 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 1600, 1600, 1600; 20 x 20
Zweite Seite: 1600, 1600, 1600; 20 x 20
Die schmelzgeblasene "Arnitel" Bahn wurde vorbehandelt (siehe Beispiel 4)

Beispiel 10

Laminatmaterialien: Harmac-Red Cedar-Papier (etwa 27 g/m²)/schmelzgeblasenes Q 70-30 (etwa 85 g/m²)/Harmac-Red Cedar-Papier (etwa 27 g/m²)
Verschlingungsvorgang:
Durchsatzgeschwindigkeit: 23 fpm
Verschlingungsbehandlung (psi pro Durchlauf); (Drahtgitter):
Erste Seite: 400, 400, 400; 100 x 92
Zweite Seite: 400, 400, 400; 100 x 92
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Die physikalischen Eigenschaften der Materialien aus den Beispielen 1-10 wurden auf die folgende Weise gemessen:
Das Volumen wurde unter Verwendung eines Volumen- oder Dicketesters gemessen, der in der Technik zur Verfügung steht. Das Volumen wurde auf 0,001 Inch (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) genau gemessen.
Die Grabzugfestigkeitswerte in Maschinenrichtung und Querrichtung wurden in Übereinstimmung mit dem Federal Test Method Standard Nr. 191A (Methoden 5041 bzw. 5100) gemessen.
Die Abriebfestigkeit wurde durch die Drehteller-, Doppelkopf (Tabor) Methode in Übereinstimmung mit dem Federal Test Method Standard Nr. 191A (Methode 5306) gemessen. Es wurden zwei Räder vom Typ CS10 (auf Gummibasis und mit mittlerer Rauhheit) verwendet und mit 500 Gramm beladen. Dieser Test maß die erforderliche Anzahl von Zyklen, um in jedes Material ein Loch zu reiben. Die Probe wird der drehenden Reibwirkung unter kontrollierten Druck- und Reibwirkungsbedingungen ausgesetzt.
Ein "Becherdruck-" Test wurde zur Bestimmung der Weichheit, d.h. des Griffs und der Drapierfähigkeit, an jeder der Proben durchgeführt. Je geringer die Spitzenbelastung einer Probe in diesem Test ist, umso weicher und biegsamer ist die Probe. Werte von 100 bis 150 Gramm oder weniger entsprechen dem, was als "weiches" Material angesehen wird.
Die Dehnungs- und Rückbildungstests wurden wie folgt durchgeführt. Proben mit einer Breite von drei Inch und einer Länge von vier Inch wurden in vier Inch Instrom-Klemmen auf die Dehnungslänge gedehnt, die als % Dehnung beschrieben ist. Zum Beispiel wäre eine vier Inch Länge, die auf eine 5-5/8" Länge gedehnt wird, um 40,6% gedehnt. Die Anfangsbelastung (lbs.) wurde aufgezeichnet und dann nach 3 Minuten vor dem Entspannen der Probe aufgezeichnet. Danach wurde die Länge gemessen und die Anfangsrückbildung in Prozent bestimmt. Dies wird als Anfangsrückbildung in Prozent aufgezeichnet. Wenn zum Beispiel ein Material auf 4-1/2" (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) (13,5% Dehnung) gedehnt wurde und nach dem Entspannen 4-1/16" maß, betrug die Rückbildung der Probe 87,5%. Nach dreißig (30) Minuten wurde die Länge neuerlich gemessen und eine Bestimmung als Rückbildung in Prozent nach dreißig (30) Minuten durchgeführt (und aufgezeichnet). Dieser Dehnungstest ist kein Maß der elastischen Grenze, da die Dehnung innerhalb der elastischen Grenze gewählt wurde.
Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle 1 dargestellt. In dieser Tabelle wurden für Vergleichszwecke physikalische Eigenschaften von zwei bekannten, hydraulisch verschlungenen, faserigen Vliesmaterialien angeführt, nämlich "Sontara" 8005, ein Spunlaced-Stoff aus 100% Polyethylenterephthalat-Stapelfasern (1,35 d.p.f. x 3/4") (siehe beiliegende Umrechnungstabelle) von E.I. DuPont De Nemours und Company, und "Optima", einem konvertierten Produkt aus 55% Western Red Cedar / Hemlock-Zellstoffasern und 45% Polyethylenterephthalat-Stapelfasern von American Hospital Supply Corp. TABELLE 1 Grab-Zugfestigkeit in Maschinenrichtung Flächengewicht Volumen Spitzen-Energie Spitzenlast Spitzendehnung Spitzenstreckung Bruch-Energie Sontara 8005 Optima * Siehe beiliegende Umrechnungstabelle (Fortzetzung) TABELLE 1 (Fortsetzung) Grab-Zugfesrigkeit in Querrichtung Tabor-Abriebfestigkeit (Anzahl der zyklen Spitzen-Energie Spitzenlast Spitzendehnung Spitzenstreckung Bruch-Energie Seite Sontara 8005 Optima (Fortsetzung) TABELLE 1 (Fortsetzung) Dehnung und Rockbildung in Maschinenrichtung Anfangslast 3 Min. Last Anfangs-Rückbildung in Prozent (Fortsetzung) TABELLE 1 Fortsetzung) Dehnung und Rückbildung in Querrichtung Becherdruck (Weichheit) Dehnung Anfangslast Anfangs-Rückbildung Spitzenlast Gesamtenergie Sontara 8005 Optima
Wie aus der vorangehenden Tabelle 1 ersichtlich ist, weisen faserige, elastische Vliesmaterialien im Umfang der vorliegenden Erfindung eine bessere Kombination von z.B. Festigkeit und Elastizität/Rückbildung auf, während sie auch weicher sind und andere stoffähnliche Eigenschaften besitzen. Die verbesserte Abriebfestigkeit der hydraulisch verschlungenen schmelzgeblasenen elastischen Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung ist teilweise auf den höheren Reibungskoeffizienten des elastischen Materials zurückzuführen. Die besseren Elastizitäts/Rückbildungseigenschaften der vorliegenden Erfindung können ohne Wärmeschrumpfen oder andere Behandlungen nach der Bindung und ohne kunststoffartigen (gummiartigen) Griff erzielt werden.
Die Elastizität des Produktes der vorliegenden Erfindung kann durch Verschlingen der schmelzgeblasenen elastischen Bahn vor dem Laminieren mit der weiteren Schicht und der hydraulischen Verschlingung erhöht werden. So kann die Elastizität des Produktes gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft kontrolliert werden.
Ferner können die faserigen elastischen Vliesmaterialien der vorliegenden Erfindung elastische und Festigkeitseigenschaften aufweisen, die in die Maschinen- und Querrichtung annähernd gleich sind. Zusätzlich können sie auch so hergestellt werden, daß sie primär entweder eine Elastizität in die Maschinenrichtung oder eine Elastizität in die Querrichtung besitzen.
Das schmelzgeblasene, elastische Bahnprodukt der vorliegenden Erfindung kann eine glatte Oberfläche besitzen und muß nicht wie bei den gestreckt-gebundenen Laminaten gekräuselt sein, wie in U.S. Patent Nr. 4.657.802 an Morman offenbart. Natürlich kann das Bahnprodukt der vorliegenden Erfindung, wie zuvor offenbart, mit einer gekräuselten Oberfläche versehen sein. Ferner kann das Bahnprodukt der vorliegenden Erfindung (aufgrund des hydraulischen Verschlingens des Laminats) eine "fusselige" Oberfläche aufweisen, wodurch der kunststoffartige (gummiartige) Griff der schmelzgeblasenen elastischen Bahn überdeckt wird. Das Bahnmaterial kann nach dem hydraulischen Verschlingen einer Streckungsbehandlung unterzogen werden, um die Fasern der äußeren Schichten des Laminats aufzurichten und einen zusätzlichen "fusseligen" Griff (das heißt, größere Griffigkeit) zu erhalten. Die vorliegende Erfindung erhöht eindeutig die Auswahl für Griff und Textur des hydraulisch verschlungenen, elastischen Produktes, während die Elastizität beibehalten wird.
Das hydraulisch verschlungene Produkt der vorliegenden Erfindung mit der schmelzgeblasenen elastischen Bahn als mittlere Schicht weist eine erhöhte Drapierfähigkeit auf, aber nicht auf Kosten des Griffes des Produktes. Ferner muß das Produkt der vorliegenden Erfindung, insbesondere wenn das Fasermaterial aus Zellstoffasern, Stapelfasern oder schmelzgeblasenen Fasern besteht, keine positive Grenze aufweisen; es ist zu beachten, daß die streckgebundenen Laminate eine solche positive Grenze besitzen (die Grenze der Dehnbarkeit der nicht elastischen Schicht). Ferner haben die elastischen Bahnprodukte der vorliegenden Erfindung eine "sanfte" Elastizität.
Das Produkt der vorliegenden Erfindung fühlt sich zwar wie eine Strickware an, hat aber eine bessere Rückbildung als Strickwaren. Ferner fühlt sich das Produkt der vorliegenden Erfindung sprungelastisch an, mit einer guten Nachgiebigkeit und Flexibilität, so daß es vorteilhaft bei Kleidungsstücken verwendet werden kann. Ferner kann das Produkt der vorliegenden Erfindung wegen seiner guten Dehnungseigenschaften bei Bettzeug verwendet werden.
So können durch die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte erzielt werden.
(1) das Bahnmaterial ist stoffähnlich;
(2) bei Verwendung von Cellulosefasern, die mit der schmelzgeblasenen elastischen Bahn hydraulisch verschlungen sind, können Materialien hergestellt werden, die äußerst saugfähig und billig sind;
(3) das hydraulische Verschlingen kann zur Bindung unterschiedlicher polymerer faseriger Materialien verwendet werden,
(4) die Notwendigkeit einer thermischen oder chemischen Bindung kann entfallen und selbst wenn eine solche Bindung verwendet wird, kann das Ausmaß dieser Bindungsarten verringert werden;
(5) bei dem Schmelzblasvorgang können zusätzliche Behandlungen aufgenommen werden (z.B. Fasermischung, Einarbeiten von Zusatzstoffen wie partikulärem Material in die schmelzgeblasene Bahn usw).
(6) durch Verwendung kleiner Fasern in Kombination mit der schmelzgeblasenen elastischen Bahn kann ein Frottier- (Texturierungs-) Effekt erzielt werden (das heißt, es gibt zahlreiche Fasern in die Z-Richtung).
Diese Anmeldung ist eine aus einer Gruppe von Anmeldungen, die zum selben Datum eingereicht wurden. Die Gruppe umfaßt (1) "NONWOVEN FIBROUS ELASTOMERIC WEB MATERIAL AND METHOD OF FORMATION THEREOF", L. Trimble et al. (K.C. Ser. Nr. 7982 - Unser Aktenzeichen K5016-EP), (2) "NONWOVEN FIBROUS NON-ELASTIC MATERIAL AND METHOD OF FORMATION THEREOF", F. Radwanski et al. (K.C. Ser. Nr. 7978 - Unser Aktenzeichen K5015-EP), (3) "NONWOVEN ELASTOMERIC WEB AND METHOD OF FORMING THE SAME", F. Radwanski et al. (K.C. Ser. Nr. 7975 - Unser Aktenzeichen K5018-EP), (4) "NONWOVEN NON- ELASTIC WEB MATERIAL AND METHOD OF FORMATION THEREOF", F. Radwanski et al. (K.C. Ser. Nr. 7974 - Unser Aktenzeichen K5019-EP) und (5) "BONDED NONWOVEN MATERIAL; METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING THE SAME", F. Radwanski (K.C. Ser. Nr. 8030 - Unser Aktenzeichen K5017-EP).
Der Inhalt der anderen Anmeldungen in dieser Gruppe, der sich von der vorliegenden Anmeldung unterscheidet, wird hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert.

Umrechnungstabelle

1 Pfund je Quadratinch (psi) = 0,069 bar
1 Fuß-Pfund/Quadratinch x Sekunde = 0,21 J/cm² x Sekunde
1 Inch = 2,54 cm
1 Denier = 1/9 tex (= 1/9 g/km)
1 oz. /yd.² = 33,91 g/m²
1 d.p.f. = Denier pro Filament (1 Denier = 1/9 tex = 1/9 g/km)
1 fpm = 0,305 Meter pro Minute
1 in-lb = 0,113 Nm (= Joule)
1 lb = 0,453 kg
mesh = d. h. 20 x 30 mesh = 20 Filamente Kettrichtung 30 Filamente Schußrichtung je Quadratinch (1 Inch = 2,54 cm)

Claims

1. Elastomeres Verbundvliesmaterial, gebildet durch ein Laminat mit mindestens (a) einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern, und (b) mindestens einer weiteren Schicht, wobei mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und der mindestens einen weiteren Schicht elastomer ist, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, daß es durch hydraulisches Verschlingen des Laminats gebildet ist, wodurch das hydraulisch verschlungene Verbundmaterial elastomer ist, wobei das hydraulische Verschlingen eine Verschlingung und Verwicklung der schmelzgeblasenen Schicht und des Materials der mindestens einen weiteren Schicht bewirkt.

2. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aufweist, welche mindestens eine Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfilamenten enthält.

3. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aufweist, welche mindestens eine Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern und schmelzgeblasen Fasern enthält.

4. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 3, bei dem die Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern eine elastomere Schicht aus schmelzgeblasen Fasern ist.

5. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 4, bei dem das Laminat im wesentlichen aus der elastomeren Schicht und der mindestens einen weiteren Schicht besteht.

6. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem die mindestens eine weitere Schicht aus der Gruppe bestehend aus einer Bahn aus Zellstoffasern, einer Stapelfaserbahn und einer Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern ausgewählt ist und die elastomere Schicht eine schmelzgeblasene elastomere Bahn ist.

7. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aus losen Zellstoffasern, losen Stapelfasern oder losen schmelzgeblasenen Fasern ist.

8. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aus Holzzellstoffasern ist.

9. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die mindestens eine weitere Schicht ein Papierblatt ist.

10. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 4, bei dem das Laminat mindestens zwei weitere Schichten aus mindestens einer Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern und schmelzgeblasenen Fasern aufweist, wobei die mindestens zwei weiteren Schichten mindestens eine Schicht auf jeder Seite der elastomeren Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern aufweisen, um die elastomere Schicht zwischen sich aufzunehmen.

11. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 10, bei dem die mindestens zwei weiteren Schichten, die die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern zwischen sich aufnehmen, Papierblätter sind.

12. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 10, bei dem die mindestens zwei weiteren Schichten, die die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern zwischen sich aufnehmen, Schichten aus Zellstoffasern sind.

13. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 10, bei dem die mindestens zwei weiteren Schichten, die die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern zwischen sich aufnehmen, Schichten aus Stapelfasern sind.

14. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 13, bei dem die Stapelfasern Polyesterstapelfasern sind.

15. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 14, bei dem die Schichten aus Polyesterstapelfasern kardierte Polyesterstapelfaserbahnen sind.

16. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine kardierte Polyesterstapelfaserbahn aufweist.

17. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 4, bei dem die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern einen Verbundstoff aus einer elastomeren Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern und einer Bahn aus schmelzgeblasenen Polyolefinfasern aufweist, wodurch das elastomere Faservliesmaterial Sperreigenschaften aufweisen kann.

18. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 17, bei dem die Fasern der elastomeren Bahn aus schmelzgeblasenen Fasern und die Fasern der Bahn aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern an der Grenzfläche zwischen den zwei Bahnen miteinander vermischt sind, wodurch eine Schichtenspaltung der zwei Bahnen verhindert wird.

19. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem das elastomere Verbundvliesmaterial isotrope elastische Eigenschaften aufweist.

20. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 19, bei dem die elastomere Bahn glatte Oberflächen aufweist.

21. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die elastomere Bahn glatte Oberflächen aufweist.

22. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 4, bei dem das Bahnmaterial eine elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern aufweist, welche vor der hydraulischen Verschlingung gestreckt worden ist, wodurch ein gewelltes Bahnmaterial gebildet ist.

23. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Beimischung aus schmelzgeblasenen Fasern und mindestens einer Faserart ausgewählt aus Stapelfasern, Zellstoffasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfilamenten ist.

24. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 23, bei dem die Beimischung des weiteren partikuläres Material enthält.

25. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aus Zellulosefasern aufweist, wodurch ein saugfähiges, elastomeres Faserbahnmaterial gebildet ist.

26. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aus synthetischen Zellstoffasern aufweist, wobei die synthetischen Zellstoffasern nicht größer als 6,35 mm (0,25 Inch) und 0,14 Tex (1,3 Denier) sind.

27. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 22, bei dem die synthetischen Zellstoffasern Polyesterzellstoffasern sind.

28. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 4, bei dem die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyurethanen und Polyetherestern hergestellt ist.

29. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 28, bei dem das Bahnmaterial, bezogen auf das gesamte Endflächengewicht der Bahn, 15 - 65% Polyesterzellstoffasern enthält.

30. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 29, bei dem das Bahnmaterial ein gesamtes Endflächengewicht von 100 - 200 g/m² aufweist.

31. Elastomeres Verbundvliesmaterial gemäß Anspruch 1, bei dem das Bahnmaterial die Oberfläche eines Frottierstoffes aufweist.

32. Elastomeres Vliesmaterial, gebildet durch eine Schicht aus schmelzgeblasenen elastomeren Fasern, wobei das Material dadurch gekennzeichnet ist, daß es durch hydraulisches Verschlingen der Schicht gebildet ist, wodurch das Verschlingen eine Verschlingung und Verwicklung der schmelzgeblasenen elastomeren Fasern der Schicht bewirkt.

33. Elastomeres Vliesmaterial gemäß Anspruch 32, bei dem die Schicht aus den schmelzgeblasenen elastomeren Fasern besteht und das Bahnmaterial aus der Schicht besteht.

34. Elastomeres Vliesmaterial gemäß Anspruch 32, bei dem die schmelzgeblasenen elastomeren Fasern aus einem einzigen elastomeren Material gebildet sind.

35. Verfahren zur Bildung eines elastischen Verbundvliesmaterials, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Bereitstellen eines Laminats mit (a) einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und (b) mindestens einer weiteren Schicht, wobei mindestens eine der Schichten ausgewählt aus der Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und der mindestens einen weiteren Schicht elastomer ist, um somit ein elastisches Bahnmaterial zu bilden, und

Ausstoßen einer Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen hin zu einer Oberfläche des Laminats und dadurch hydraulisches Verschlingen und Verwickeln der schmelzgeblasenen Fasern und des Materials der mindestens einen weiteren Schicht.

36. Verfahren gemäß Anspruch 35, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aufweist, welche mindestens eine Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfilamenten enthält.

37. Verfahren gemäß Anspruch 35, bei dem die mindestens eine weitere Schicht eine Schicht aufweist, welche mindestens eine Faserart ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern und schmelzgeblasen Fasern enthält.

38. Verfahren gemäß Anspruch 37, bei dem die Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern eine elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern ist.

39. Verfahren gemäß Anspruch 38, bei dem die elastomere Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern eine schmelzgeblasene, elastomere Bahn ist.

40. Verfahren gemäß Anspruch 38, bei dem das Laminat durch Bilden der elastomeren Schicht und anschließendem Aufbringen der mindestens einen weiteren Schicht auf die elastomere Schicht hergestellt wird.

41. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 35 bis 40, bei dem das Laminat während des Ausstoßens einer Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen auf einem Träger mit Öffnungen positioniert wird.

42. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 35 bis 40, bei dem das Laminat und die Vielzahl der Hochdruckflüssigkeitsstrahlen relativ zueinander bewegt werden, so daß die Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen die Länge des Laminats durchquert.

43. Verfahren gemäß Anspruch 42, bei dem die Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen das Laminat auf dem Träger mehrere Male durchquert.

44. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 35 bis 43, bei dem das Laminat gegenüberliegende Hauptflächen aufweist und die Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen hin zu jeder Hauptfläche des Laminats ausgestoßen wird.

45. Verfahren gemäß Anspruch 44, bei dem das Laminat mindestens zwei weitere Schichten aufweist, wobei mindestens eine der weiteren Schichten sich auf jeder gegenüberliegenden Seite der elastomeren Schicht befindet, um die elastomere Schicht dazwischen aufzunehmen und die Hauptflächen des Laminats zu bilden.

46. Verfahren zur Bildung eines elastischen Bahnmaterials, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Schicht aus schmelzgeblasenen, elastomeren Fasern; und Ausstoßen einer Vielzahl von Hochdruckflüssigkeitsstrahlen hin zu einer Oberfläche der Schicht, um dadurch die schmelzgeblasenen elastomeren Fasern der Schicht hydraulisch zu verschlingen und zu verwickeln.

47. Verfahren gemäß Anspruch 45, bei dem die schmelzgeblasenen elastomeren Fasern aus einem einzigen Material gebildet sind.