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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bauschigen Vliesstoffen.
Spezifischer betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von bauschigen Vliesstoffen, die als
Oberflächenmaterialien für Wegwerfwindeln, Einlagestoffe oder Wattierstoffe für Kleidung usw. geeignet
sind.
Angabe des Standes der Technik
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In den letzten Jahren wurden Spinnvliesstoff-Techniken zur Herstellung von Vliesstoffen
entwikkelt, indem ein Faserbündel mit einer Vielzahl von Einzelfasern, die aus einer Spinndüse mit einem
Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit gesponnen werden, verstreckt und gedehnt wird, und es auf einer
Netztransporteinrichtung abgesetzt wird, um einen Flor zu bilden, gefolgt von Wärmebehandlungen, von
denen einige in industriellem Maßstab durchgeführt wurden. Gemäß einer der Spinnvliesstoff-Techniken,
die zur Herstellung von bauschigen Vliesstoffen bekannt sind (Offengelegte Japanische Patentanmeldung
Nr. 1471/1973) werden zum Beispiel latent kräuselbare Verbundfasern auf einer Netztransporteinrichtung
abgesetzt, um einen Flor zu bilden, der dann wärmebehandelt wird, sodaß er einen gekräuselten Vliesstoff
bildet. Gemäß einer weiteren Spinnvliesstoff-Technik (Offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr.
282350/1988) werden scheinbar kräuselnde Fasern zu einem Faserbündel geformt, welches dann auf einer
Netztransporteinrichtung abgesetzt wird, um einen Flor zu bilden, der zu einem Vliesstoff verarbeitet wird.
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Wenn durch solche Spinnvliesstoff-Techniken ein Vlies hergestellt werden soll, welches geringe
Gewichtsunterschiede pro Einheitsfläche, im folgenden als Einheitsgewicht bezeichnet, haben soll, ist es in
der Folge nötig, zu verhindern, daß der einmal abgesetzte Flor von einem Luftstrom mit hoher
Geschwindigkeit, der von der Oberseite der Netztransporteinrichtung reflektiert wird, beschädigt oder weggeblasen
wird. Zu diesem Zweck wird auf der Rückseite eines Bereichs der Netztransporteinrichtung, gegen den der
Flor geblasen werden soll, eine Auslaßvorrichtung vorgesehen, wodurch ein erheblicher Teil des
Luftstroms durch die Netztransporteinrichtung dringt und angesaugt wird.
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Gemäß der herkömmlichen Spinnvliesstoff-Techniken wird der Flor durch die Kraft eines
Luftstroms mit hoher Geschwindigkeit, der gegen die Netztransporteinrichtung geblasen wird, und die
Ansaugkraft der Auslaßvorrichtung, wie oben erwähnt, gegen die Netztransporteinrichtung gepreßt. Infolge dessen
wird der Flor dem nächsten Wärmebehandlungsschritt zugeführt, während er mit der
Netztransporteinrichtung fest verbunden bleibt. Dementsprechend wird, wenn ein bauschiger Vliesstoff aus latent kräuselbaren
Fasern hergestellt werden soll, jede freie Entwicklung von Kräuselungen gehemmt, auch wenn die Fasern
wärmebehandelt werden, um Kräuselungen zu entwickeln, da sie mit dem Netz fest verbunden und in ihm
verwickelt sind. Dadurch entsteht die Tendenz, daß Nachteile wie eine ungenügende Bauschung, das
Auftreten von ungleicher Schrumpfung und Dichte auf dem Flor, und die Übertragung des
Netzwerkmusters der Netztransporteinrichtung auf die Rückseite des Vliesstoffes entstehen. Solche Nachteile neigen
dazu, vor allem bei der Herstellung von bauschigen Vliesstoffen von geringem Einheitsgewicht
aufzutreten, die als die Oberflächenmaterialien für Wegwerfwindeln usw. verwendet werden, und beeinflussen
darüber hinaus auch den kommerziellen Wert. Es ist daher sehr erwünscht, solche Nachteile zu beseitigen
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Als Ergebnis intensiver Studien, die durchgeführt wurden, um die oben erwähnten Schwierigkeiten
des Standes der Technik zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden daß das
gewünschte Ziel erreichbar ist, indem ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen zur Verfügung
gestellt wird, bei dem ein Faserbündel mit einer Vielzahl von Verbundfasern, die aus einer Spinndüse
gesponnen werden, durch eine Streckkraft eines Luftstroms mit hoher Geschwindigkeit verstreckt wird und
gegen eine laufende Netztransporteinrichtung geblasen wird, während der Luftstrom von unterhalb der
Netztransporteinrichtung angesaugt und entfernt wird, um das Faserbündel auf der
Netztransporteinrichtung abzusetzen, um einen Flor zu bilden, und der Flor danach wärmebehandelt wird, um Kräuselungen zu
entwickeln, und die Fasern thermisch an ihren Kontaktstellen aneinander haften, welches Verfahren
dadurch gekennzeichnet ist, daß für einen Zeitraum vor der Wärmebehandlung ein Luftstrom von
unterhalb der Netztransporteinrichtung gegen den Flor geblasen wird, und zwar mit einer Stärke, die ausreicht.
um den Flor zum Schweben zu bringen, dessen Unterseite (wie später erläutert) sich 0,2 bis 30 mm über
die Netztransporteinrichtung erhebt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun spezifisch in bezug auf die beigefligten Zeichnungen, jedoch
nicht ausschließlich auf diese beschränkt, erläutert, in welchen:
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Figur I eine schematische Ansicht ist, die eine Ausführungsform des Systems zur Herstellung von
Vliesstoffen veranschaulicht, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und
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Figuren II-a, b und c jeweils eine perspektivische Darstellung des Luftstromgebläses verkörpern,
welches im oben genannten System verwendet wird.
DETAILLIERTE ERKLARUNG DER ERFINDUNG
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Mit zwei Extrudern (nicht gezeigt) werden zwei Arten von thermoplastischen Harzen einer
Verbund-Spinndüse J zugeführt, aus der ein Faserbündel 2 mit einer Vielzahl von hitzeverbindungsfähigen
Verbundfasern gesponnen wird. Das Faserbündel 2 wird dann durch eine Absaugevorrichtung für den
Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit 3 verstreckt und gegen eine laufende Netztransporteinrichtung 4
geblasen und auf dieser abgesetzt, um einen Flor 5 zu bilden. An einer Stelle der Netztransporteinrichtung 4,
gegen die das Faserbündel 2 geblasen wird, wird durch eine Auslaßeinheit 8, die sich auf deren Rückseite
befindet, ein erheblicher Anteil des Luftstroms mit hoher Geschwindigkeit angesaugt und entfernt,
wodurch der Flor 5 in engen Kontakt mit der Netztransporteinrichtung 4 gebracht wird, um seine Form zu
stabilisieren. Der so formstabilisierte Flor 5 bewegt sich mit der Netztransporteinrichtung 4. In der Folge
wird der Flor 5 über der Netztransporteinrichtung 4 gemäß des charakteristischen Merkmals der
vorliegenden Erfindung zum Schweben gebracht. Spezifischer wird mit einem Luftstromgebläse 9, welches sich
vor der Stelle befindet, an welcher der Flor 5 einen Heizofen 6 erreicht, ein Luftstrom von unterhalb der
Netztransporteinrichtung 4 gegen den Flor 5 geblasen, um den Flor 5 auf eine solche Weise zum Schweben
zu bringen, daß die Unterseite des Flors 5 sich um 0,2 bis 30 mm über die Netztransporteinrichtung erhebt.
(Es muß hier erwähnt werden, daß es in einem strengen Sinn keine kontinuierliche Unterseite gibt, daß aber
in der vorliegenden Offenbarung die angenommene plane Fläche, die die untere Fläche des Flors 5 berührt,
als Unterseite des Flors bezeichnet wird). Bei einer Schwebehöhe von weniger als 0,2 mm ist es
unmöglich, die Fasern, die in einem niedrigeren Bereich des Flors 5 im Netz verwickelt sind, vollkommen
freizusetzen, sodaß die Schrumpfung des Flors beim nächsten Wärmebehandlungsschritt unvollständig
wird, wodurch ein Vliesstoff entsteht, welcher von geringerer Bauschigkeit ist oder eine Ungleichheit des
Einheitsgewichts aufgrund der Ungleichheit der Schrumpfüng oder ein Netzwerkmuster der
Netztransporteinrichtung 4 aufweist. Andererseits wird bei einer Schwebehöhe von über 30 mm die Verwieklung der
Fasern im Flor 5 so locker, daß der Flor 5 nicht formbestandig ist und es dadurch unmöglich wird, einen
einheitlichen Vliesstoff zu erhalten. So wird der Flor 5 auf diese Weise für einen Zeitraum über der
Netztransporteinrichtung 4 zum Schweben gebracht, und dann wird verhindert, daß die Fasem sich iin
Netz verwickeln. Nachdem der Flor 5 über dem Luftstromgebläse 9 vorbeigelaufen ist, wird er wieder auf
der Netztransporteinrichtung 4 plaziert, während die Fasern nicht im Netz verwickelt sind. In diesem
Zustand wird der Flor 5 mit der Netztransporteinrichtung 4 einem Heizofen 6 zugeführt, worin er
wärmebehandelt wird, um die freie Entwicklung von Kräuselungen ohne nachteilige Beeinflussung zu
ermöglichen, während die Fasern durch die Wärmeadhäsion einer Komponente mit niedrigem Schmelzpunkt an
ihren Kontaktstellen zusammengefügt werden und somit einen Vliesstoff (7) von ausreichender Bauschigkeit
ergeben.
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Das verwendete Luftstromgebläse 9 kann von jeder Type sein, die es ermöglicht, die gewünschte
Menge eines Luftstroms gleichförmig gegen den Flor in dessen Bähnrichtung zu blasen. Es kann zum
Beispiel ein Gebläse mit einer Düse mit einer Anzahl von Löchern, wie in Figur II-a gezeigt, ein Gebläse
mit einer geschlitzten Düse, wie in Figur II-b gezeigt, und ein Gebläse mit einer Vielzahl von Düsen, die in
der Längsrichtung des Flors angebracht sind, wie in Figur II-c gezeigt, verwendet werden.
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Als die Ansaugvorrichtung 3 für den Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit kann jede beliebige der
bekannten Vorrichtungen verwendet werden, die gewöhnlich für Spinnvliesstoffe gebraucht werden.
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Als der Heizofen 6 ist ein Heizgerät des Infrarottyps oder eine Vorrichtung, die heiße Luft als
Wärmequelle verwendet, bevorzugt da diese die Entwicklung von Kräuselungen in Fasern durch
Wärmebehandlungen nicht mechanisch behindern. Andererseits ist eine heiße Kalanderwalze nicht erwünscht, da
sie die Bauschigkeit von Vliesstoffen beeinträchtigt. Figur 1 ist eine schematische Darstellung des
Heizofens 6 mit zwei Stufen von Heizgeräten des Fernen-Infrarot-Bereichs-Typs.
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Die hitzeverbindungsfähigen Verbundfasern, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden,
um bausehige Vliesstoffe herzustellen, werden durch Verbund-Spinnen von zwei oder mehr Sorten
thermoplastischer Harze mit einem Unterschied von 10ºC oder mehr, vorzugsweise 15ºC oder mehr, zwischen
ihren Schmelzpunkten erhalten, wobei die Arten der Verbundfasern die Form einer parallelen Form mit
Kemummantelung oder eine Insel-im-Mehr-Form haben, worin ein Harz mit niedrigem Schmelzpunkt den
größeren Teil als eine Hälfte der Oberflächen der Fasern einnimmt. Solche Verbundfasern können durch
die Wärmebehandlung unter geeignet ausgewählten Bedingungen im oben genannten Heizofen erfolgreich
Kräuselungen entwickeln und können an ihren Kontaktstellen durch die Schmelze des Harzes mit
niedrigem Schnielzpunkt allein aneinander gebunden und fixiert werden, sodaß sie einen bauschigen und starken
Vliesstoff ergeben. Beispiele von Kombinationen solcher thermoplastischer Harze sind kristallines
Polypropyler/Polyethylen mit hoher Dichte, kristalline Polypropylen/Ethylen-vinylacetat-Copolymere,
Polyethylenterephthalat/Polyethylen mit hoher Dichte, Nylon 66/Nylon 6 und andere. Die Feinheit eines
einzelnen Filaments der Verbundfasern und die Anzahl an Kräuselungen, die durch Wärmebehandlung
entwickelt werden, werden passend aus einem Bereich von 0,1 bis 15 Denier bzw. einem Bereich von 4 bis
60 Kräuselungen/25 mm ausgewählt, je nach dem Zweck der Vliesstoffe. Die Dichte der Vliesstoffe kann
passend aus einem weiten Bereich ausgewählt werden, je nach ihrem Zweck, z.B. ein Bereich von 0,005
bis 0,02 g/cm³ für Wattierstoffe für Kleidung, ein Bereich von 0,01 bis 0,05 g/cm³ für Oberflächen von
Sanitärmaterial und ein Bereich von 0,04 g/cm³ oder mehr für Einlagestoffe für Kleidung.
BEISPIELE
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Die vorliegende Erfindung wird mit bezug auf die folgenden Beispiele spezifischer erläutert. Es
besteht die Annahme, daß weiter unten genannte physikalische Werte auf folgende Weise gemessen
wurden.
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Dichte: Fünf quadratische Proben von 20 cm x 20 cm wurden bezüglich Einheitsgewicht in g/m² und
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Dicke in cm gemessen. Die Dichte wurde dann aus der folgenden Gleichung berechnet:
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Dichte in g/cm³ = Einheitsgewicht/Dicke x 10 000
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Aus fünf berechneten Werten wurde der Mittelwert errechnet.
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Festigkeit und Dehnung:
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Fünf Teststucke, jedes 5 cm x 20 cm, wurden aus einer Probe in deren Kett- und Sehußrichtung
gemäß der Meßmethode JIS L 1085 (Testverfähren für Einlagestoffe aus Vliesstoffen) - "Zugfestigkeit und
Zugdehnung"- gewonnen und wurden dann an einer Spannöffiiung von 10 cm und mit einer
Zuggeschwindigkeit von 30 cm/Min. getestet, um ihre Bruchfestigkeit in kg/5 cm und Dehnung in % festzustellen,
woraus dann der Mittehvert errechnet wurde.
Beispiel 1
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Ein bauschiger Vliesstoff wurde mit einem System hergestellt, welches dem in Figur 1 gezeigten
ähnlich ist. Kristallines Polypropylen (mit einer Schnielzflußrate (abgekürzt MFR) von 22, gemessen
entsprechend den in JIS K 7210 angegebenen Bedingungen, Bedingung 14 in Tabelle 1) und Polyethylen
mit hoher Dichte (mit einer MFR von 20, gemessen entsprechend den in JIS K 7210 angegebenen
Bedingungen, Bedingung 4 in Tabelle 1) wurden von den Extrudern (A) bzw. (B), beide nicht gezeigt
einer Verbundspinndüse 1 des Seite-an-Seite-Typs mit 198 Löchern in einer konstanten Menge von 40
g/Min. zugeführt, um Verbundfasern mit den zwei oben genannten Komponenten und mit einer Feinheit
von 1,8 D/F (Denier pro Filament) zu einem Faserbündel 2 zu spinnen. Mit einer Absaugevorrichtung 3
fuhr einen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit, die mit einer Luftgeschwindigkeit von 2 020 m/Min. liet,
wurde das Faserbündel 2 auf eine Netztransporteinrichtung 4, die sich mit 11,5 m/Min. bewegte, geblasen,
um einen Flor 5 zu bilden. Mit einer Auslaßeinheit 8, die sich unterhalb der Stelle befand, an der das
Faserbündel 2 gegen die Netztransporteinrichtung 4 geblasen wurde, wurde die Blasluft abgesaugt und
entfernt, um den Flor 5 auf der Netztransporteinrichtung 4 zu fixieren, während von unten mit eineln
Luftstromgebläse 9 Luft gegen die Netztransporteinrichtung 4 geblasen wurde, bevor der Flor den
Heizofen 6 erreichte, wodurch der Flor 5 etwa 3 mm darüber zum Schweben gebracht wurde. Als das
Luftstromgebläse 9 wurde eine Einheit mit drei Röhren verwendet die Seite an Seite in der
Bewegungsrichtung des Flors 5 angeordnet waren, wovon jede eine Düse mit einer Anzahl von Löchern wie in Figur
II-a gezeigt aufwies. Nachdem er über das Luftstromgebläse 9 gelaufen war, wurde der Flor 5 wieder auf
der Netztransporteinrichtung plaziert. Dann wurde der Flor 5 für einen Zeitraum von 70 Sekunden zur
Wärmebehandlung durch einen Heizofen 6 geführt, der mit einem Heizgerät des Femen-Infrarot-Bewich-
Typs ausgestattet war und in der ersten Stufe auf 140ºC und in der zweiten Stufe auf 150ºC eingestellt
war. Schließlich wurde der Flor 5 abgekühlt, um einen Vliesstoff 7 zu erhalten. In der Verbundfaser
wurden durch solche Wärmebehandlungen Spiralkräuselungen von 24 Kräuselungen/25 mm entwickelt. Im
Vliesstoff 7 wurden die Verbundfasern an ihren Kontaktstellen durch die Wärmeadhäsion von Polyethylen
mit hoher Dichte aneinander gebunden. Der so erhaltene Vliesstoff hatte ein Einheitsgewicht von 23 g/m²
eine Dicke von 1,53 mm, eine Dichte von 0,015 g/cm³, eine Festigkeit von 2 450 g/5 cm in der
Kettrichtung und 1 510 g/5 cm in der Schußrichtung, und eine Dehnung von 70 % in der Kettrichtung und 46 % in
der Schußrichtung, und der Vliesstoff war einheitlich und frei von jeder Falte und jedem Netzwerlunuster
sowohl an seiner Vorder- als auch an seiner Rückseite. Dieser Vliesstoff wurde als am besten geeignet als
Oberflächenmaterial für Wegwerfwindeln befünden.
Beispiel 2
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Mit einem ähnlichen System wie in Beispiel 1 verwendet, wurden Polyethylenterephthalat (mit
einer Strukturviskosität von 0,65) und lineares Polyethylen mit geringer Dichte (mit einer MFR von 20,
gemessen entsprechend den in JIS K 7210 angegebenen Bedingungen, Bedingung 4 in Tabelle 1) von den
Extrudern (A) bzw. (B) in einer konstanten Menge von 40 g/Min. dem Verbundspinnen zugeführt. Der
erhaltene Flor 5 wurde bei einer Geschwindigkeit des verstreckenden Luftstroms von 1 450 m/Min., einer
Geschwindigkeit der Netztransporteinrichtung von 6,8 m/Min. und einer Schwebehöhe des Flors von etwa
8 mm bearbeitet und wurde dann für einen Zeitraum von 2 Minuten durch einen Heizofen 6, der sowohl in
der ersten als auch in der zweiten Stufe auf 142ºC eingestellt war, thermisch behandelt, um einen
Vliesstoff 7 zu erhalten. In der Verbundfaser wurden durch solche Wärmebehandlungen Spiralkräuselungen von
20 Kräuselungen/25 mm entwickelt.
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Der Vliesstoff 7 wies ein Einheitsgewicht von 40 g/m², eine Dicke von 2,35 mm, eine Dichte von
0,017 g/cm³, eine Festigkeit von 5 860 g/5 cm in der Kettrichtung und 3 260 g/5 cm in der Schußrichtung
und eine Dehnung von 47 % in der Kettrichtung und 44 % in der Schußrichtung auf, und war so frei von
jeder Falte und jedem Netztverkmuster sowohl an seiner Vorder- als auch an seiner Rückseite, daß er
einheitlich war. Dieser Vliesstoff wurde als am besten geeignet als Material für die mittlere Schicht von
Wegwerfwindeln oder als Einlagestoff für Kleider befünden.
Beispiel 3
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Mit einem ähnlichen System wie in Beispiel 1 verwendet wurde kristallines Polypropylen (mit
einer MFR von 21) und Propylen-Copolymer (mit einer MFR von 11 und bestehend aus 92 Gew.-%
Propylen, 3,5 Gew.-% Ethylen und 4,5 Gew.-% Buten-1) von den Extrudern (A) bzw. (B) zugeführt. Der
erhaltene Flor 5 wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 bearbeitet, außer daß er etwa 5
mm über der Netztransporteinrichtung 4 zum Schweben gebracht wurde, wodurch ein Vliesstoff 7 erhalten
wurde. Unter solchen Bedingungen wurden Spiralkräuselungen von 36 Kräuselungen/25 mm in der
Verbundfaser entwickelt. Der auf diese Weise erhaltene Verbundstoff 7 wies ein Einheitsgewicht von 26 g/m².
eine Dicke von 2,0 mm, eine Dichte von 0,013 g/cm³, eine Festigkeit von 2 410 g/5 cm in der Kettrichtung
und 1 430 g/5 cm in der Schußrichtung, und eine Dehnung von 36 % in der Kettrichtung und 32 % in der
Schußrichtung auf, und war so frei von jeder Falte und jedem Netzwerklnuster sowohl an seiner
Vorderais auch Rückseite, daß er einheitlich war. Dieser Vliesstoff wurde als am besten geeignet als
Oberflächenmaterial oder Material für die mittleren Schichten von Wegwerfwindeln befünden.
Vergleichsbeispiel 1
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Ein Vliesstoff wurde unter denselben Bedingungen wie den in Beispiel 1 angewandten hergestellt,
außer daß keine Luft gegen einen Flor 5, der auf einer Netztransporteinrichtung 4 abgesetzt war, geblasen
wurde, um den ersteren über der letzteren zum Schweben zu bringen. Der erhaltene Vliesstoff besaß ein
Einheitsgewicht von 21 g/m², eine Dicke von 0,81 mm, eine Dichte von 0,026 g/cm³, eine Festigkeit von 3
020 g/5 cm in der Kettrichtung und 1 930 g/5 cm in der Schußrichtung, und eine Dehnung von 63 % in der
Kettrichtung und 32 % in der Schußrichtung, war leicht faltig an seiner Vorderseite und wies
Netzwerkabdrücke an seiner Rückseite auf. Dieser Vliesstoff konnte nicht als Oberflächenmaterial für
Wegwerfwindeln verwendet werden, da er eine große Festigkeit hatte, jedoch bezüglich Bauschigkeit und Einheitlichkeit
minderwertig war.
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Daher können gemaß der vorliegenden Erfindung bauschige, einheitliche und leichte Vliesstoffe
unter Beibehaltung der wirtschaftlichen Effizienz von Vliesspinnstoffen erhalten werden.