DE69122579T2

DE69122579T2 - Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes

Info

Publication number: DE69122579T2
Application number: DE69122579T
Authority: DE
Inventors: Frank Paul Abuto; Leon Eugene Chambers; Frederick Lee Dickenson; Edward Erich Werner; Tony John Wisneski
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2011-08-08
Also published as: EP0470594A1; CA2044076C; MX9100547A; EP0470594B1; ES2092531T3; AU8033691A; AU654819B2; CA2044076A1; ZA915167B; KR920004637A; KR100187581B1; DE69122579D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesmaterials.
Die Entwicklungen in der Vliestechnologie haben in den letzten zwei bis drei Jahrzehnten große Fortschritte erzielt. Heute gibt es eine Vielzahl unterschiedlichster Technologien zur Herstellung von Vliesmaterialien. Beispiele solcher Technologien umfassen das Schmelzblasen, das Spinnbinden, das Schmelzspinnen, das Lösungsspinnen, das Kardieren, das Schmelzsprühen und das Naß-/Trocken-Blasverfahren. Viele dieser Technologien werden individuell zur Herstellung von Einkormponentenmaterialien verwendet. So wird zum Beispiel das Spinnbinden zur Herstellung von Viesmaterialien verwendet, die in Gegenständen wie Arbeitsbekleidung und Produkten zur persönlichen Hygiene einschließlich Windeln verwendet werden. Das Schmelzblasen kann verwendet werden, um feinporige Strukturen zu erzeugen, die für Anwendungen wie z.B. als Filtermedien und Saugkörper für Öl und andere Flüssigkeiten geeignet sind. Das Blasverfahren kann verwendet werden, um Produkte wie zum Beispiel faserige Zellstofflaumeinlagen zur Verwendung als Saugkörper in Windeln und Damenbinden herzustellen. In allen diesen Fällen wird eine bestimmte Technologie angewandt, um ein bestimmtes Produkt zu erzeugen.
Zusätzlich zu Einzeltechnologiematerialien können verschiedene Technologien miteinander kombiniert werden, um Mehrkomponentenmaterialien herzustellen. Ein Beispiel dafür ist ein spinngebundenes /schmelzgeblasenes/spinngebundenes Material, wie dies zum Beispiel im allgemein übertragenen Patent an Brock et al. (US-Patent Nr. 4.100.324) offenbart ist. Dieses Material wird im allgemeinen als ein Laminat betrachtet, welches in vielen verschiedenen Bereichen einschließlich Windeln, chirurgischer Kleidung und chirurgischen Stoffen Anwendung gefunden hat. Bei wieder anderen Anwendungen werden bestimmte Technologien miteinander kombiniert, um die Vorteile zweier unterschiedlicher Herstellungstechnologien in einem Produkt zu vereinen. Ein Beispiel für ein derartiges Material wird im allgemein übertragenen Patent an Anderson et al. (US-Patent Nr. 4.100.324) beschrieben, welches sich auf ein sogenanntes zusammengesetztes Material bezieht. Dieses Material ist eine Kombination aus Zellstofflaum und schmelzgeblasenen Fasern, die der Flaummischung aus Zusatzstoff-Seitenströmen zugefügt werden, wenn der Flaum auf eine Formoberfläche wie zum Beispiel auf einen mit Löchern versehenen Draht abgelegt wird. Alle diese Technologien und deren Kombinationen verfügen zwar über spezielle Vorteile, aber sie weisen auch bestimmte Nachteile und Einschränkungen auf. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Vuesmaterialien zu schaffen, die aus Kombinationen verschiedener Technologien erzeugt werden.
Die Anforderungen der saugfähigen Produkte in bezug auf mechanische Belastung und Flüssigkeitsabsorbierung erfordert manchmal das Vorhandensein von Vliesverfestigern, Haftmitteln oder verschlungenen Fasern innerhalb des Saugkerns, um eine Einheit des Produktes zu schaffen und die Vorteile bei der Flüssigkeitsfunktionalität zu liefern und zu bewahren. Anderson et al. (US-Patent Nr. 4.100.324) lehrt ein Verfahren zum einheitlichen Mischen von schmelzgeblasenen Fasern in einem zerfaserten Zellstoffstrom, um eine zusammengesetzte Bahn herzustellen, die über größere Festigkeit und weniger Verstäubung verfügt als reiner Zellstoff. Insley (US-Patent Nr. 4.755.178) und Weisman (US-Patent Nr. 4.773.903) lehren ebenso Verfahren zur Herstellung gemischter Produkte, welche geblasene Fasern enthalten, die zum Verschlingen anderer Fasern oder Partikelmaterialien verwendet werden. Die Zugabe von schmelzgeblasenen Fasern verbessert die Einheit der Flaumstruktur, jedoch besteht das Problem bei der Herstellung dieser Art von Struktur darin, daß das Material auf einer Grundmaschine hergestellt werden muß. Nachdem das Material hergestellt ist, muß es geschlitzt, umgebäumt und danach zu einer Weberei transportiert werden, um in ein fertiges Produkt wie zum Beispiel eine Windel, eine Einlage für die weibliche Hygiene oder ein Inkontinenzbekleidungsstück verarbeitet zu werden. Diese Aktivität kann auf die hergestellte Bahn allein schon aufgrund der Handhabung und Verarbeitung der fertigen Rolle einen negativen Einfluß haben. Darüberhinaus wird innerhalb der Bahn im allgemeinen ein hoher Anteil an schmelzgeblasenem Material benötigt, um die Struktur zusammenzuhalten, damit sie das Zurichten, den Transport und andere Verarbeitungsvorgänge überstehen kann. Darüberhinaus kann die Offline-Verarbeitung zu Abfallverlust aufgrund des Zurichtvorgangs führen, der wegen der mangelnden Möglichkeit der Steuerung im Herstellungsprozeß selbst unvermeidlich ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die zuvor erwähnten Probleme verringert.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung eines Vliesmaterials gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung werden aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen offensichtlich.
Die Erfindung schafft auch eine Mehrkomponenten-Faservliesstruktur und das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung derselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vliesmaterialien unter Verwendung eine Formkammer in Verbindung mit mehreren Faserquellen und einer Formoberfläche zur Schaffung von Mehrkomponenten-Vliesmaterialien mit veränderlichen Merkmalen. Die auf diese Art und Weise hergestellten Materialien eignen sich für die Verwendung in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen einschließlich Produkten für die persönliche Hygiene wie zum Beispiel Windeln, Damenbinden und Inkontinenzprodukten für Erwachsene.
Ein Bereich, für den die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet ist, betrifft die Herstellung von flüssigkeitsabsorbierenden Materialien, die Zellstofflaum als eine von mehreren Komponenten enthalten.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit, thermoplastische Endlosfasern einer saugfähigen Verbundstoffbahn direkt auf einem Konverterband zuzufügen, wodurch die Schritte des Zurichtens, des Umbäumens, des Schlitzens und des Transportes umgangen werden. Darüberhinaus ist es möglich, geringere Mengen der Verstärkungsfasern im fertigen Produkt zu verwenden, da die Verbundbahn sofort in ein fertiges Produkt umgewandelt wird und daher nicht den nachteiligen Einflüssen des Transportes und der Verarbeitung widerstehen müssen, wie sie oben bereits erwähnt wurden.
Ein weiteres Problem bei bestimmten Herstellungsverfahren im Zusammenhang mit Saugkörpern aus Zellstofflaum ergibt sich aus der Notwendigkeit nach einem hohen Verstärkungsfasergehalt oder der Verwendung von Haftmitteln im gesamten Material, um eine ausreichende Einheit zu gewährleisten. In beiden Fällen schränken derartige Zusätze die Möglichkeit ein, den Saugkörper zur Formgebung zuzuschärfen oder seine äußere Form nachzuschneiden. Es ist daher ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Materialien zu schaffen, die Einheitseigenschaften aufweisen und die trotzdem zugeschärft werden können. Dies ist mit dem vorliegenden Verfahren möglich, weil die Einheitsfasern strategisch innerhalb lokalisierter Bereiche des Materials mit Abstand zur Zuschärfwalze plaziert werden können, wodurch ausreichende Einheit geschaffen wird, während gleichzeitig das Zuschärfen der Konturen der Außenfläche des Materials ermöglicht wird.
Ein weiterer Nachteil bei bestimmten Herstellungsverfahren des Standes der Technik zur Erzeugung von Zellstoffasersaugeinlagen liegt im Grad der Verstäubung, die bei der Herstellung, beim Transport und bei der Handhabung von Zellstoff und der daraus gebildeten Einlage auftritt. Die Verstäubung führt zu Produktverlust und stellt ein zusätzliches Reinigungsproblem für den Arbeitsplatz dar. Es ist daher ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches von einem betrieblichen Standpunkt her reiner ist. Dies wird zumindest teilweise erreicht, weil das vorliegende Verfahren eine Formkammer verwendet, die zerfaserten Zellstoff enthält und diesen direkt in einem abgetrennten Bereich ablegt. Die Verwendung einer derartigen Formkammer ermöglicht eine Verringerung der Verstäubungsmenge durch die Ablage des Materials an abgegrenzten Bereichen entweder auf einer Formoberfläche oder direkt innerhalb des gewünschten Gesamtprodukts.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, welches die Zugabe weiterer Komponenten, wie zum Beispiel Partikelmaterial, innerhalb einer Umgebung ermöglicht, die aufgrund der Verwendung einer Formkammer gut abgeschlossen ist. Während die obigen Vorteile in erster Linie auf die Anwendung des vorliegenden Verfahrens zur Herstellung verstärkter Saugmaterialien ausgerichtet sind, eignet sich das Verfahren auch zur Kombinierung mehrerer Komponenten einschließlich anderer Fasertechnologien, wie zum Beispiel Schnittfasern, Endlosfasern und Nicht-Endlosfasern, Haftmitteln und Partikelmaterialien, um eine große Anzahl unterschiedlichster Materialien herzustellen. Darüberhinaus ermöglicht das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Materialien, welche lokalisierte Bereiche aufweisen, die verschiedene Bruchteile oder Mischungen der Komponentenmaterialien enthalten. Die oben angeführten Vorteile sowie weitere Vorteile werden bei weiterer Durchsicht der folgenden Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche offensichtlich.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Mehrkomponenten- Faservliesstruktur und das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung derselben. Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vliesmaterialien unter Verwendung einer Formkammer in Verbindung mit mehreren Faserquellen und einer Formoberfläche zur Herstellung von Mehrkomponenten-Vliesmaterialien mit veränderlichen Merkmalen. Die auf diese Art und Weise hergestellten Materialien eignen sich für die Verwendung in einer Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen einschließlich Produkten für die persönliche Hygiene wie zum Beispiel Windeln, Damenbinden und Inkontinenzprodukten für Erwachsene.
Der Vorrichtungsabschnitt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine erste Faserquelle und eine zweite Faserquelle, die beide dazu verwendet werden, um ihre jeweiligen Fasern in eine Formkammer zu leiten. Je nach den Bereichen, in welche die Fasern innerhalb der Formkammer abgelegt werden, kann eine Vermischung der Fasern stattfinden oder auch nicht, bevor die Fasern auf eine Formoberfläche abgelegt werden. Als Ergebnis dessen kann eine Vielzahl unterschiedlicher Mehrkomponenten-Vliesmaterialien hergestellt werden. Darüberhinaus kann die Anzahl der Variationen in den Materialien erhöht werden, indem zusätzliche Faserquellen sowie aus Partikelmaterialien und Haftmittel zugegeben werden.
Ein einschichtiges Zweikomponentenmaterial kann hergestellt werden, indem die Fasern von der ersten und zweiten Faserquelle durch die Formkammer geführt werden, so daß sie sich vermischen, um einen relativ einheitlichen faserigen Vorläufer zu bilden, der dann von der Formkammer auf eine Formoberfläche abgelegt wird, so daß eine Faservliesbahn hergestellt wird, die eine Mischung aus den ersten und zweiten Fasern darstellt.
Um komplexere Materialien mit Bereichen oder Schichten herzustellen, die unterschiedliche Kombinationen aus Fasern aufweisen, ist es am besten, das Innere der Formkammer so zu beschreiben, daß sie eine Reihe von Bereichen entlang der Maschinenrichtung der Formkammer aufweist. Insbesondere kann die Kammer so gesehen werden, daß sie einen vorangehenden Bereich und einen zurückliegenden Bereich aufweist, die seitlich durch einen mittleren Bereich getrennt sind. Die ersten Fasern werden durch einen Fasereinlaß in die Formkammer eingeführt, so daß die ersten Fasern innerhalb des vorangehenden, des zurückliegenden und des mittleren Bereiches verteilt werden. Danach wird eine Mehrzahl an zweiten Fasern in den vorangehenden Bereich der Formkammer über die zweite Faserquelle eingeführt, so daß ein faseriger Vorläufer der Vliesbahn gebildet wird. Dieser faserige Vorläufer wird danach auf eine Formoberfläche über einen Faserauslaß in der Formkammer abgelegt, um eine Faservliesbahn zu bilden, die einen ersten Bereich oder eine erste Schicht aufweist, welche eine Mischung aus den ersten und zweiten Fasern umfaßt, und einen zweiten Bereich oder eine zweite Schicht aufweist, welche vorwiegend aus der Mehrzahl der ersten Fasern zusammengesetzt ist.
Durch Andern des Bereiches, in den die zweiten Fasern eingeführt werden, können mehrere andere Materialien hergestellt werden. Zum Beispiel kann das Gegenteil des zuvor beschriebenen Zweibereichsmaterials hergestellt werden, indem die Einführung der zweiten Fasern vom vorangehenden Bereich in den zurückliegenden Bereich umgeschalten wird. Dadurch wird eine Faservliesbahn hergestellt, die einen ersten Bereich aufweist, der vorwiegend aus der Mehrzahl erster Fasern zusammengesetzt ist, und der einen zweiten Bereich aus einer Mischung zwischen den ersten und zweiten Fasern umfaßt.
Ebenso ist es möglich, Faservliesmaterialien mit drei Bereichen herzustellen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Mehrzahl an zweiten Fasern in den mittleren Bereich der Formkammer einzuführen, während die ersten Fasern über alle drei Bereiche verteilt werden. Das Ergebnis ist ein faseriger Vorläufer, der, wenn er vom Faserauslaß auf eine Formoberfläche abgelegt wird, eine Faservliesbahn mit einem ersten Bereich ergibt, der sich vorwiegend aus der Mehrzahl der ersten Fasern zusammensetzt, mit einem zweiten Bereich, der eine Mischung aus den ersten und zweiten Fasern umfaßt, und einem dritten Bereich, der sich vorwiegend aus der Mehrzahl der ersten Fasern zusammensetzt.
Es kann auch eine dritte Faserquelle in die Formkammer eingeführt werden, wobei die dritte Faserquelle Fasern erzeugt, die entweder gleich sind oder anders sind als die Fasern, die von der ersten und zweiten Faserquelle erzeugt werden. Zum Beispiel ist es möglich, die ersten Fasern in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich einzubringen, während die zweiten Fasern in den vorangehenden Bereich eingebracht werden, und die dritten Fasern in den zurückliegenden Bereich eingebracht werden. Die dadurch erzeugte Faservliesbahn weist einen ersten Bereich auf, der sich aus einer Mischung aus den ersten und zweiten Fasern zusammensetzt, und einen zweiten Bereich, der sich vorwiegend aus den ersten Fasern zusammensetzt, und einen dritten Bereich, der sich aus einer Mischung der ersten und dritten Fasern zusammensetzt.
Wenn das Sprühmuster der zweiten Fasern erweitert wird, so daß es sich sowohl in den vorangehenden Bereich als auch in einen Abschnitt des mittleren Bereiches erstreckt, und auf ähnliche Weise das Sprühmuster der dritten Fasern sowohl in den zurückliegenden Bereich als auch in einen Abschnitt des mittleren Bereiches erweitert wird, dann wird wiederum ein anderes Material geschaffen. Durch Verwendung dieser Konfiguration der Faserablegung wird ein Faservliesbahnmaterial geschaffen, welches einen ersten Bereich aufweist, der sich aus einer Mischung von ersten und zweiten Fasern zusammensetzt, einen zweiten oder mittleren Bereich aufweist, der sich aus einer Mischung aus allen drei Fasern zusammensetzt, und einen dritten Bereich aufweist, der sich aus einer Mischung der ersten und dritten Fasern zusammensetzt.
Bei all den oben angeführten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es noch möglich, weitere Bestandteile, wie zum Beispiel Superabsorptionsmittel und Haftmittel, hinzuzufügen. Solche Materialien können innerhalb der Kammer einem oder mehreren Bereichen zugefügt werden. Alternativ dazu können diese Materialien dem Vlies außerhalb der Formkammer hinzugefügt werden, bevor oder nachdem der Vorläufer auf die Formoberfläche abgelegt wird.
Die Materialien, das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können direkt auf einem Konverterband verwendet werden, um Vliesmaterialien innerhalb eines Gesamtprozesses, wie zum Beispiel der Herstellung von Produkten zur Körperhygiene einschließlich Windeln, Damenbinden und Inkontinenzbekleidungsstücken, herzustellen. Als Ergebnis dessen ist es möglich, das Verfahren der vorliegenden Erfindung in einer kontinuierlichen Art und Weise zu verwenden, oder alternativ dazu können eine oder mehrere Komponenten zyklisch oder pulsierend ein- und ausgeschalten werden, um auf diese Weise lokalisierte Zonen des jeweiligen pulsierten Materials zu schaffen. Wenn es sich zum Beispiel bei dem hergestellten Material um einen verstärkten, supersaugfähigen Flaumverbundstoff für eine Windel handelt, können entweder die zweiten Fasern oder das Superabsorptionsmittel oder beide zyklisch ein- und ausgeschalten werden, um lokalisierte Bereiche des zyklisch zugeführten Materials zu schaffen.
Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich ablegt, und einer zweiten Faserquelle, welche ihre Fasern in den mittleren Bereich der Formkammer ablegt.
Figur 2 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer und der zweiten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Sprühmuster der zweiten Faserquelle.
Figur 3 ist eine Seitenansicht eines Dreibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, welches mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens von Figur 1 und 2 hergestellt wurde.
Figur 4 ist eine Perspektivansicht eines konturierten und zugeschärften Dreibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 5 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich ablegt, einer zweiten Faserquelle und einer dritten Faserquelle, wobei die zweite Faserquelle ihre Fasern in den vorangehenden Bereich der Formkammer einbringt, und die dritte Faserquelle ihre Fasern in den zurückliegenden Bereich der Formkammer einbringt.
Figur 6 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer, der zweiten Faserquelle und der dritten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Sprühmustern der zweiten und der dritten Faserquelle.
Figur 7 ist eine Seitenansicht eines Dreibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, welches mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens von Figur 5 und 6 hergestellt wurde.
Figur 8 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich ablegt, und einer zweiten Faserquelle und einer dritten Faserquelle, wobei die zweite Faserquelle ihre Fasern in den vorangehenden Bereich und mindestens einen Abschnitt des mittleren Bereiches der Formkammer einbringt, und die dritte Faserquelle ihre Fasern in den zurückliegenden Bereich und mindestens einen Abschnitt des mittleren Bereiches der Formkammer einbringt.
Figur 9 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer, der zweiten Faserquelle und der dritten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung gemeinsam mit den Sprühmustern der zweiten und dritten Faserquelle.
Figur 10 ist eine Seitenansicht des Dreibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, welches mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens von Figur 8 und 9 hergestellt wurde.
Figur 11 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich ablegt, und einer zweiten Faserquelle, wobei die zweite Faserquelle ihre Fasern in den vorangehenden Bereich der Formkammer einbringt.
Figur 12 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer und der zweiten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Sprühmuster der zweiten Faserquelle.
Figur 13 ist eine Seitenansicht eines Zweibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, welches mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens von Figur 11 und 12 hergestellt wurde.
Figur 14 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden Bereich, den zurückliegenden Bereich und den mittleren Bereich ablegt, und einer zweiten Faserquelle, wobei die zweite Faserquelle ihre Fasern in den zurückliegenden Bereich der Formkammer einbringt.
Figur 15 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer und der zweiten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Sprühmuster der zweiten Faserquelle.
Figur 16 ist eine Seitenansicht eines Zweibereichsvliesmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung, welches mit Hilfe der Vorrichtung und des Verfahrens von Figur 14 und 15 hergestellt wurde.
Figur 17 ist eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung einschließlich einer ersten Faserquelle, welche Fasern in den vorangehenden Bereich, den zurückliegenden Bereich und den mittleren Bereich ablegt, einer zweiten Faserquelle und einer Formwalze anstatt des Formdrahtes wie in den vorangehenden Zeichnungen, wobei die zweite Faserquelle ihre Fasern in den mittleren Bereich der Formkammer einbringt.
Figur 18 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer und der zweiten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit dem Sprühmuster der zweiten Faserquelle.
Figur 19 ist eine weitere schematische Seitenansicht der Vorrichtung und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 20 ist eine schematische Draufsicht der Formkammer, der zweiten Faserquelle und der dritten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Sprühmustern der zweiten und dritten Faserquelle, wenn sie ihre Fasern in den vorangehenden Bereich der Formkammer einbringen.
Figur 21 ist eine Perspektivansicht einer Formkammer und einer zweiten Faserquelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponentenvliesmaterialien. Zum Zwecke der Veranschaulichung wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit der Herstellung von Verstärkungssaugflaumeinlagen beschrieben, welche Mischungen von Zellstoffasern und im wesentlichen polymeren Verstärkungsfasern enthalten. Dies sollte nicht als eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, da das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit einer großen Anzahl unterschiedlicher Faserquellen und Herstellungsverfahren sowie für die Zugabe von anderen Komponenten wie zum Beispiel Haftmitteln und Partikelstoffen geeignet ist.
Bezugnehmend auf Figur 1 umfaßt die Ausrüstung für das vorliegende Verfahren sehr allgemein gesprochen eine Formkammer 10, eine erste Faserquelle 14, eine zweite Faserquelle 18 und eine Sammel- oder Formoberfläche 22. Wie in Figur 1 dargestellt, weist die Formoberfläche 22 die Form eines kontinuierlich schleifenförmigen, mit Löchern versehenen Drahtes 24 auf, der sich in die Richtung des Pfeiles 26 bewegt. Alternativ dazu kann, wie in Figur 17 und 19 dargestellt, die Sammel- bzw. Formoberfläche 22 die Form einer sich drehenden Walze 32 annehmen, die sich in die Richtung des Pfeiles 34 dreht. Die in Figur 1 dargestellte Formoberfläche 22 ist ein mit Löchern versehener Draht 24, der sich in die Richtung des Pfeiles 26 um ein Paar Walzen 28 und 30 dreht, von denen eine oder beide angetrieben werden können. Falls dies gewünscht wird, kann die Geschwindigkeit des Drahtes 24 veränderlich angetrieben werden, so daß die Bandgeschwindigkeit des Drahtes 24 in Relation zu den Ablagegeschwindigkeiten der ersten und zweiten Faserquelle 14 und 18 geregelt werden kann. Die Bewegung des Drahtes 24 kann auch zyklisch ein- und ausgeschaltet werden, falls dies gewünscht wird.
Um weiters die Faserablage am Draht 24 zu ermöglichen, kann eine Unterdruckhilfe 31 unterhalb des Drahtes 24 angebracht werden, um die Fasern hinunter auf die Formoberfläche 24 zu ziehen. Der Unterdruck kann in der Menge verändert oder abgeschalten werden, um die besonderen Anforderungen des zu formenden Materials erfüllen zu können.
In bestimmten Fällen kann es erforderlich sein, das Faservliesmaterial zu konturieren oder nachzuschneiden, um die Dicke zu verringern. Dem Material kann auf zwei verschiedene Arten Kontur verliehen werden. Die erste Art besteht darin, ein relativ gleichförmiges Material herzustellen, und dann einen Teil des Fasermaterials von der Einlage mit Hilfe einer Zuschärfwalze 35 abzutrennen, wie sie in Figur 1, 5, 17 und 19 dargestellt wird. Dies erzeugt Abfallmaterial, das entweder wiederverwertet oder weggeworfen werden muß. Die zweite Art besteht darin, einen Formdraht 24 zu verwenden, der selbst so geformt ist, daß das darauf hergestellte Vlies die Form des Formdrahtes 24 annimmt. Alternativ dazu kann das Konturieren und Zuschärfen gemeinsam angewandt werden. Ein Beispiel für ein derartiges konturiertes Material ist in Figur 4 dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, verfügt das Saugmaterial 37 über einen dickeren Mittelabschnitt und dünnere Seiten, wodurch der größte Teil der Saugfähigkeit des Materials in der Mitte des Produktes konzentriert wird, um in einer Windel oder in einer Inkontinenzkonstruktion verwendet zu werden.
Eine andere mögliche Sammel- bzw. Formoberfläche 22 ist eine sich drehende Walze 32, wie sie in Figur 17 und 19 dargestellt wird. Die sich drehende Formwalze 32 ist mit Löchern versehen, so daß auch sie mit einer Unterdruckquelle versehen werden kann, um beim Ablegen der Fasern zu helfen. So wie beim Formdraht 24 in Figur 1 kann die Formwalze 32 konturiert sein oder in Verbindung mit einer Zuschärfwalze 35 verwendet werden, um eine konturierte Struktur zu bilden, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Ebenso kann die Walzengeschwindigkeit auf dieselbe Art und Weise geregelt werden, wie dies im Zusammenhang mit dem Formdraht 24 beschrieben wurde, wodurch eine kontinuierliche oder unterbrochene Bildung der Vliesmaterialien ermöglicht wird.
Nachdem nun das Gerät in allgemeinen Worten beschrieben wurde, umfaßt das Verfahren das Ablegen einer ersten Mehrzahl an Fasern 40 in die Formkammer 10 von der ersten Faserquelle 14. Wie in Figur 1 dargestellt, wird die erste Mehrzahl an Fasern 40 im allgemeinen im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Formkammer 10 abgelegt. Zur gleichen Zeit wird eine zweite Mehrzahl an Fasern 42 innerhalb der Formkammer 10 über die zweite Faserquelle 18 abgelegt. Ebenso wie die ersten Fasern 40 können auch die zweiten Fasern 42 innerhalb der Formkammer 10 in einer gleichförmigen Weise abgelegt werden, oder stattdessen können sie auch in lokalisierten Bereichen abgelegt werden, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Zum Zwecke der Beschreibung kann die Formkammer 10 so gesehen werden, als wäre sie in mehrere seitlich definierte Bereiche in der Maschinenrichtung der Formkammer unterteilt (welche der Bewegungsrichtung des Formdrahtes 24 entspricht, wie sie durch den Pfeil 26 dargestellt ist) . Wiederum bezugnehmend auf Figur 1 ist die Formkammer 10 in einen vorangehenden Bereich A und einen zurückliegenden Bereich C unterteilt, die beide durch den mittleren Bereich B voneinander getrennt sind. In Figur 1 ist die zweite Faserquelle 18 so dargestellt, daß sie auf eine derartige Art und Weise positioniert ist, daß sie ihre zweite Mehrzahl an Fasern 42 im wesentlichen innerhalb des mittleren Bereiches B der Formkammer 10 ablegt. (Es ist zu beachten, daß der mittlere Bereich B nicht notwendigerweise die Mitte der Formkammer 10 bedeutet, sondern bloß jenen Bereich, der zwischen dem vorangehenden Bereich A und dem zurückliegenden Bereich C liegt.) Als Ergebnis dessen wird, wenn die erste Mehrzahl an Fasern 40 und die zweite Mehrzahl an Fasern 42 auf die Formoberfläche 22 abgelegt werden, eine geschichtete Struktur erzielt, welche, wie im Querschnitt in Figur 3 dargestellt, einen ersten Bereich 56 aufweist, der sich neben dem Oberteil der Formfläche 22 befindet und sich in erster Linie aus der ersten Mehrzahl an Fasern 40 zusammensetzt. Dieser erste Bereich 56 wiederum ist mit einem zweiten Bereich 58 aus einem Material bedeckt, das eine Mischung aus der ersten Mehrzahl an Fasern 40 und der zweiten Mehrzahl an Fasern 42 umfaßt. Der zweite Bereich 58 des Materials, welcher der Faserbildung innerhalb des mittleren Bereiches B der Formkammer 10 entspricht, ist wiederum mit einem dritten Bereich aus einem Material 60 bedeckt, das vorwiegend aus der ersten Mehrzahl an Fasern 40 besteht. Zum Zwecke der Veranschaulichung kann der Querschnitt des Materials in Figur 3 daher so betrachtet werden, als verfüge er über einen ersten Bereich 56, der dem vorangehenden Bereich A entspricht, einen zweiten Bereich 58, der dem mittleren Bereich B entspricht, und einen dritten Bereich 60, der dem zurückliegenden Bereich C entspricht. Wie dies weiter unten noch genauer besprochen werden wird, kann dieselbe Erklärung zum Verfahren der vorliegenden Erfindung auch ohne weiteres für die in Figur 17 dargestellte Vorrichtung verwendet werden, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß die Fasern auf der Formwalze 32 anstatt auf dem in Figur 1 dargestellten Formdraht 24 gebildet werden. Bezugnehmend auf Figur 2 und 18, welche Draufsichten im Querschnitt von der Formkammer darstellen, wird die zweite Mehrzahl an Fasern 42 innerhalb des mittleren Bereiches B abgelegt. So wie bei dem in Figur 1 dargestellten Gerät wird die Dreischichtstruktur, Figur 3, erreicht, indem die zweite Mehrzahl an Fasern 42 in einem sich in die Querrichtung verbreiternden Muster 39 aufgesprüht wird. Indem von einem schmalen zu einem breiten Sprühmuster übergegangen wird, ist es möglich, daß die erste Mehrzahl an Fasern 40 die zweite Mehrzahl an Fasern 42 innerhalb des vorangehenden Bereiches A umrundet, wodurch die in Figur 3 dargestellte Dreischichtstruktur geschaffen wird. Abhängig von der Breite des Musters 39 in der Querrichtung kann ein mittlerer oder zweiter Bereich 58 des Materials erzeugt werden, der so breit ist wie das Gesamtmaterial, indem das Muster 39 zu den seitlichen Wänden der Formkammer erstreckt wird, oder die Breite des Bereiches im Material kann durch Einengen des Musters schmäler gemacht werden.
Abhängig von der Lokalisierung der ersten und zweiten Mehrzahl an Fasern innerhalb der Formkammer kann eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien hergestellt werden. Neben der Erzeugung der Dreischichtstrukturen ermöglichen das Gerät und das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Erzeugung einer Einzelschichtkonstruktion, welche eine Mischung aus den Zellstoffasern und den polymeren Verstärkungsfasern enthält. Darüberhinaus sind Zweibereichsmatenahen möglich, wobei ein Bereich eine Mischung aus der ersten und zweiten Mehrzahl an Fasern enthält, während der zweite Bereich nur eine der zwei Faserarten enthält. Dies kann dadurch erzielt werden, indem die zweite Faserquelle entweder in den vorangehenden Bereich A oder den zurückliegenden Bereich C in einem verbreiterten Muster vom Anfang an gerichtet wird, so daß die ersten Fasern 40 nicht die zweiten Fasern 42 der zweiten Faserquelle 18 umrunden können.
Ebenso sind mehrere Arten von Dreibereichsmaterialien möglich. Wenn die zweite Faserquelle 18 in den mittleren Bereich B gerichtet wird, entsteht daraus ein Material, welches in erster Linie erste Fasern im ersten Bereich 56, eine Mischung von ersten und zweiten Fasern im zweiten Bereich 58 und vorwiegend erste Fasern im dritten Bereich 60 enthält. Indem eine zweite Faserquelle sowohl in den vorangehenden als auch in den zurückliegenden Bereich gegeben wird, kann ein weiteres Material hergestellt werden, welches Mischungen von den ersten und zweiten Fasern im ersten und dritten Bereich des Materials enthält, während der zweite oder mittlere Bereich vorwiegend erste Fasern enthält. Schließlich kann, wenn die Ablage der ersten Fasern so abgelenkt wird, daß sie vorwiegend in den mittleren Bereich fallen, während zur gleichen Zeit vorwiegend die zweiten Fasern im vorangehenden und im zurückliegenden Bereich über zweite Faserquellen, die sich in diesen jeweiligen Bereichen befinden, abgelegt werden, ein Dreibereichsmaterial entwickelt werden, welches zwei äußere Bereiche enthält, die sich vorwiegend aus den zweiten Fasern zusammensetzen, und einen mittleren Bereich, der sich vorwiegend aus den ersten Fasern zusammensetzt. Somit ermöglichen das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Bildung einer Vielzahl unterschiedlichster Materialien. Nun folgt eine genauere Beschreibung des Gerätes, des Verfahrens und der Produkte.
Wie in Figur 1 dargestellt weist die Formkammer 10 der vorliegenden Erfindung eine im allgemeinen rechtwinklige Form auf, deren Breite für gewöhnlich gleich oder kleiner ist als die Formoberfläche 22, auf welche die Fasern abgelegt werden. Die Länge der Formkammer, welche im allgemeinen als parallel zur Maschinenrichtung der Formoberfläche anzusehen ist, kann verstellt werden, um den Abmessungen des Gerätes und den gewünschten Ablagegeschwindigkeiten des auf die Formoberfläche 22 abzulegenden Materials entsprechen zu können. Während die in den Zeichnungen dargestellte Formkammer über eine im allgemeinen rechtwinklige Form verfügt, sollte doch erkannt werden, daß dies nicht als eine Einschränkung zu betrachten ist, sondern daß die Formkammer beliebig viele Formen annehmen kann, die mit dem jeweiligen im Verfahren verwendeten Gerät übereinstimmen.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf eine detailliertere Abbildung der Formkammer 10, wie sie in Figur 21 dargestellt ist, verfügt die Formkammer 10 über eine Vorderseite 62 neben dem vorangehenden Bereich A, und eine Rückseite 64 neben dem zurückliegenden Bereich C, getrennt durch zwei Seitenwände 66 und 68. Wie in Figur 21 dargestellt, verfügt die Formkammer 10 über ein offenes oberes Ende 70, welches als Fasereinlaß angesehen wird, und ein offenes unteres Ende 72, welches als der Faserauslaß angesehen wird. Somit ist, wie in den Zeichnungen dargestellt, der Fasereinlaß über dem Faserauslaß positioniert; jedoch ist es auch möglich, andere Konfigurationen zu verwenden, wie zum Beispiel einen Fasereinlaß unter dem Auslaß, wobei die Fasern von einer der Quellen nach oben in die Kammer geblasen werden. Die Formkammer 10 verfügt über eine große obere Öffnung 70, um eine Hammermühle oder ein ähnliches zerfaserndes Gerät aufzunehmen, welche in den folgenden spezifischen Beispielen als erste Faserquelle 14 dient. Die Hammermühle zerteilt die Quelle für absorbierende Flaumfasern, wie zum Beispiel von einer Zellstoffolie, und legt sie innerhalb der Formkammer 10 ab. Der Faserauslaß 72 ist im allgemeinen so breit wie die gewünschte Breite des jeweiligen Produkts in der Querrichtung (QR). Größere Formkammerbreiten können in Verbindung mit einem Unterdruck 31 unter dem Formdraht 24 oder der Walze 32 verwendet werden, um die Fasern nach innen zu ziehen und die tatsächliche Breite des so hergestellten Material zu verringern. Siehe Figur 1 und 17 für Beispiele. Die Breite des Auslasses 72 kann auch breiter sein als das gewünschte Produkt, so daß die Seiten des somit hergestellten Materials zugerichtet werden können, oder so daß mehrfache Breiten hergestellt und dann geschlitzt werden können. Die Gesamthöhe der Formkammer 10 kann verändert werden, um eine größere Verteilung oder Regelung der Fasern zu ermöglichen. Je größer im allgemeinen die Kammer 10, umso größer die Verteilung der Fasern. Die Menge der mitreißenden Luft, die zur Ablage entweder der ersten 40 oder zweiten 42 Mehrzahl an Fasern oder beider verwendet wird, sollte ebenso bei der Bestimmung der Gesamtgröße der Kammer 10 berücksichtigt werden. Sehr oft weist die Kammer eine Größe zwischen einem Bruchteil eines Meters und mehreren Metern auf, wobei die bodennächste Kante oder der Auslaß 72 sehr nahe bei dem mit Löchern versehenen Draht 24 oder der Formwalze 32 positioniert ist. Indem der Auslaß 72 in unmittelbarer Nähe zur Formoberfläche 22 gehalten wird, ist die Vorrichtung besser in der Lage, die Faserablage zu regeln. Bei der Herstellung voluminöser Materialien muß die Rückseite 64 neben dem zurückliegenden Bereich C der Formkammer 10 ausreichend von dem oberen Ende der Formoberfläche 22 getrennt sein, damit das neugebildete Vliesmaterial aus der Kammer austreten kann, ohne sich an der Wand der Formkammer 10 zu verfangen. Typischerweise bewegt sich der Abstand zwischen dem Faserauslaß 72 und dem oberen Ende der Formoberfläche 22 im Zentirneterbereich.
Die erste Faserquelle 14, wie sie in Figur 1, 5, 8, 11, 14, 17 und 19 dargestellt ist, wird von der Art der erwünschten Faser bestimmt. In den folgenden Beispielen besteht die erste Faser aus freigebildetem Zellulosezellstoff (Flaum) der in vielen Fällen in Rollenform geliefert und dann zerbrochen und mit Hilfe einer Hammermühle oder anderer bekannter Arten zerfasernder Geräte in einzelne Fasern zerfasert wird. In der in den Zeichnungen dargestellten Bauart wird dieses zerfasernde Gerät auf das obere Ende der Formkammer 10 über den Fasereinlaß 70 gesetzt, der sehr weit geöffnet ist, um die Fasern und die Zufuhr mitreißender Luft aufzunehmen. Alternativ dazu kann die Hammermühle auch an eine andere Stelle gegeben werden, wie zum Beispiel, wenngleich nicht dargestellt, an die Seite der Kammer 10 oder unter diese, und die Fasern können in die Kammer geblasen werden. Es ist weiters zu beachten, daß auch andere Fasern als erste Faser verwendet werden können. Andere Fasern könnten unter anderem sein: Schnittfasern, schmelzgeblasene Fasern, spinngebundene Fasern, oder aus Haftmittel hergestellte Fasern. Jede dieser anderen Fasern würde über eine eigene Luftquelle und entsprechendes Herstellungsgerät verfügen, das von einem Durchschnittsfachmann ohne Probleme so angepaßt werden kann, daß es zum Fasereinlaß 70 der Formkammer 10 paßt. Zum Zwecke der vorliegenden Patentanmeldung umfaßt der Begriff Faser auch Partikelmaterial, wie zum Beispiel unter anderem Superabsorptionsmittel, sowie andere Materialien, die entweder als Fasern oder als Partikel hergestellt werden können.
Sollte der Anwender schmelzgeblasene Fasern als erste Faserquelle 14 in die Formkammer 10 einbringen, so könnten die schmelzgeblasenen Hohlformen oberhalb oder in den Seiten der Kammer 10 angebracht werden, um einen oder alle Bereiche A, B und C abzudecken. Bei der Herstellung von spinngebundenen Fasern als erste Faserquelle würde das Spinnbindgerät aufgrund von Geräteeinschränkungen bezüglich der Größe normalerweise an der Oberseite der Formkammer angebracht werden. Bei anderen Schnittfasern außer Flaum würden dieselben Arten von Einschränkungen und Möglichkeiten gelten wie bei der Einbringung von Flaumfasern in die Kammer. Als Ergebnis dessen könnten die Schnittfasern eingeblasen oder von oben, unten oder von den Seiten der Formkammer 10 eingebracht werden. Sollten andere Fasern und/oder Materialien, wie zum Beispiel Haftmittel, in die Kammer gesprüht werden, könnte die tatsächliche Anordnung verändert werden, um das Gerät entweder im vorangehenden, im zurückliegenden oder im mittleren Bereich oder in allen diesen Bereichen sowie entweder oben oder unten in der Kammer anzubringen. Desweiteren ist ein Umdrehen des Gerätes im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten, um Materialien in einer Aufwärtsrichtung herzustellen.
Am typischsten wird die zweite Faserquelle 18 ein extrudierbares thermoplastisches Polymer sein, wenngleich auch andere Fasern sowie Haftmittel und Partikelmaterialien verwendet werden können. Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Bauweise die Herstellung im wesentlichen kontinuierlicher thermoplastischer Fasern direkt in der Formkammer über kompaktes Schmelzsprühgerät ermöglicht, wie dies im allgemein übertragenen Patent EP-A- 0 401 829 mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" offenbart ist, welches hierin in seiner Gesamtheit als Referenz aufgenommen wird. Durch direktes Sprühen der kontinuierlichen thermoplastischen Fasern in die Kammer 10 können dem Gesamtmaterial aufgrund der lokalisierten Einbringung innerhalb eines klar abgegrenzten Bereiches der Kammer einzigartige und veränderliche Eigenschaften verliehen werden. Durch diesen Vorgang können saugfähige Flaumeinlagen hergestellt werden, die angesichts der geringen Mengen an thermoplastischer Faser, die der Flaumeinlage hinzugefügt werden, einen relativ hohen Grad an Einheit aufweisen. Während es möglich ist, jede beliebige Fasermenge zuzufügen, um bestimmte Endanwenderanforderungen zu erfüllen, läßt sich typischerweise eine bemerkenswerte Verbesserung sowohl bei der Trockenfestigkeit als auch bei der Naßfestigkeit durch Einbringung von thermoplastischen Fasern mit einem Anteil von nur 0,10 bis 10 Gewichtsprozent erzielen. Der Prozentsatz der Verstärkungsfasern kann jedoch so hoch wie notwendig sein, um die Endanforderungen des jeweiligen Produktes zu erfüllen. Geeignete thermoplastische Fasermaterialien würden zum Beispiel unter anderem Polyolefine, Polyester, Polyamide, Poly(ethylen-Vinylacetat), synthetischen Gummi, Haftmittelfasermaterialien usw. umfassen.
Um nun wieder zu den Zeichnungen zurückzukehren, wird es aufgrund von Platzeinschränkungen notwendig sein, daß die zweite Faserquelle von ihrer Natur her im allgemeinen ziemlich kompakt ist, so daß sie strategisch in oder neben der Formkammer 10 angebracht werden kann, so daß die damit erzeugten Fasern direkt in die Kammer selbst gerichtet werden können. In der Folge kann es also notwendig sein, das Gerät zu verkleinern, wenn Schmelzblas- oder Spinnbindtechnologien angewandt werden, damit die Kombination mit der Formkammer 10 möglich ist. Bei größeren Produktionsgeräten wird dies wahrscheinlich kein Problem darstellen. Wenn jedoch das Verfahren und das Gerät der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Materialien direkt in der Herstellungsleitung zur Erzeugung von Windeln und Inkontinenzprodukten für Erwachsene verwendet wird, ist es aller Wahrscheinlichkeit nach notwendig, das Gerät sehr kompakt zu halten. Als Ergebnis dessen kann es wünschenswert sein, Schmelzsprühgeräte zu verwenden, wie sie in der zuvor erwähnten Patentanmeldung an Kimberley-Clark mit dem Titel "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" beschrieben sind, welche hierin als Referenz aufgenommen ist.
In Figur 1 wird die zweite Faserquelle 18 so dargestellt, daß sie in den mittleren Bereich B der Formkammer 10 gerichtet ist. Die zweiten Fasern 42 werden so in die Formkammer 10 gerichtet, daß sie von einem schmalen Strahl zu einem breiteren Strahl ausgeblasen werden, der die Breite der Kammer 10 umfaßt, wie dies durch die vertikale Ansicht in Figur 2 dargestellt wird. Als Ergebnis dessen werden die ersten Fasern 40 gleichförmig über die Formkammer 10 verteilt, während sich die zweiten Fasern 42 mit den ersten Fasern 40 im allgemeinen innerhalb des mittleren Bereiches B vermischen, wodurch der in Figur 3 dargestellte Verbundstoff hergestellt wird, der einen ersten Bereich 56 und einen dritten Bereich 60 umfaßt, die beide in erster Linie aus den ersten Fasern 40 bestehen, und einen zweiten oder mittleren Bereich 58, der den ersten vom dritten Bereich trennt und aus einer Mischung von ersten Fasern 40 und zweiten Fasern 42 besteht. Dies ist zumindest teilweise auf das sich verbreiternde Sprühmuster 39 zurückzuführen, das in Figur 2 dargestellt ist. Wie daraus ersehen werden kann, können aufgrund der Schmalheit der Sprühform beim Eintritt in die Formkammer 10 die ersten Fasern 40 den schmalen Abschnitt des Sprühmusters 39 umrunden, wodurch der erste Bereich 56 des im Querschnitt in Figur 3 dargestellten Materials gebildet wird. Aufgrund der Natur der Vorrichtung und des Verfahrens ist die Schicht des hergestellten Materials, welche der Formoberfläche 22 am nächsten ist, aus jenem Material, welches zuerst die Oberfläche 22 innerhalb des vorangehenden Bereiches A der Formkammer 10 berührt. Der erste Bereich 56 setzt sich in erster Linie aus den ersten Fasern zusammen, welche in den Beispielen Zellstofflaum sind . Der zweite Bereich 58 ist ]ener, wo das Vermischen der ersten mit den zweiten Fasern stattfindet Als Ergebnis ist der zweite Bereich 58 eine Mischung aus thermoplastischen Verstärkungsfasern und Zellstofflaum. Der dritte Bereich 60 wird von den zweiten Fasern 42 nicht berührt, und infolgedessen besteht er vorwiegend aus Zellstofflaumfasern.
Einer der Vorteile des oben beschriebenen Verfahrens liegt darin, daß ein Material verwendet werden kann, welches innerhalb der äußeren Bereiche (Bereiche 56 und 60) des Materials keine thermoplastischen Verstärkungsfasern (zweite Fasern) 42 enthält. Als Ergebnis dessen ist es möglich, eine Zuschärfwalze 35 zum Konturieren oder Zuschneiden der Außenflächen oder der Oberflächen des neu hergestellten Materials zu verwenden. Dies wäre nicht möglich, wenn die zweiten Verstärkungsfasern 42 gleichförmig über das gesamte Material verteilt würden. Dies ist deshalb der Fall, weil die Verstärkungsfasern von der Zuschärfwalze abgefangen werden, wodurch die Vlieseinlage auseinandergerissen wird, was eine Bearbeitung des Materials schwierig, wenn nicht gar unmöglich macht.
Ein anderes mögliches Verfahren zur Herstellung von Vliesen als jenes, das in Figur 1 dargestellt ist, wird in Figur 5 und 6 dargestellt, wobei die gleichen Numerierungen für dieselben Elemente verwendet werden. Die wesentlichsten Unterschiede zwischen dem Verfahren von Figur 1 und dem Verfahren von Figur 5 liegen in der Zugabe einer dritten Faserquelle 19 an der Rückseite 64 der Formkammer 10 neben dem zurückliegenden Bereich C, sowie in den in bezug auf die zweite Faserquelle 18 und die dritte Faserquelle 19 verwendeten Sprühmustern. Als Ergebnis dieser Anderungen wird ein in Figur 7 dargestelltes Dreibereichsmaterial erzielt, welches im ersten Bereich 74 eine Mischung aus ersten Fasern 40 und zweiten Fasern 42 aufweist, im zweiten Bereich 76 vorwiegend erste Fasern 40 aufweist und im dritten Bereich 78 eine Mischung aus ersten Fasern 40 und dritten Fasern 43 aufweist.
In den folgenden Beispielen ist die dritte Faserquelle 19 dieselbe Art von Faserquelle, wie sie für die zweiten Fasern 42 verwendet wird, das heißt, es handelt sich um thermoplastische Endlos-Verstärkungsfasern. Es ist jedoch zu beachten, daß dies nicht als Einschränkung angesehen werden sollte, da jede der anderen Fasern, die oben als Möglichkeiten für die erste und zweite Faserquelle genannt wurden, ebenso für die dritte Faserquelle 19 verwendet werden kann.
Ein weiteres wichtiges Merkmal in bezug auf das in Figur 5 und 6 dargestellte Verfahren im Vergleich zu Figur 1 und 2 ist das Sprühmuster für die zweite und dritte Faserquelle 18 bzw. 19. Im Gegensatz zum Sprühmuster 39 in Figur 2, welches schmal beginnt und eine immer größere Breite annimmt, die ungefähr jener der Formkammer 10 entspricht, entsprechen die Sprühmuster 45 und 47 aus den jeweiligen Faserquellen 18 und 19 eher der Breite der Formkammer 10 ab ihrem ersten Eintritt in die Kammer 10. In der Folge ist es für die ersten Fasern 40 schwieriger, die Sprühmuster zu umrunden, um vorangehende und zurückliegende Bereiche A und C zu schaffen, welche sich vorwiegend aus den ersten Fasern 40 zusammensetzen. Stattdessen sind es der vorangehende und der zurückliegende Bereich A und C, wo das Vermischen der verschiedenen Fasern stattfindet. Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß es möglich ist, dieselbe Art des Herstellungsverfahrens in einer Konfiguration mit einer sich drehenden Walze anstatt mit einem Formdraht durchzuführen.
Eine weitere Variation des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Figur 8 und 9 dargestellt. Auch hier werden wieder gleiche Numerierungen für die gleichen Elemente verwendet. Das in Figur 8 und 9 dargestellte Verfahren ist so angepaßt, daß es zu einem Vliesbahnmaterial führt, welches eine Mischung aus Fasern in der gesamten Struktur enthält. Wie bei den anderen Strukturen wird die erste Mehrzahl an Fasern 40 in den vorangehenden, den zurückliegenden und den mittleren Bereich der Formkammer 10 über eine erste Faserquelle 14 eingebracht. Eine zweite Mehrzahl an Fasern 42 wird über eine zweite Faserquelle 18 in die Formkammer 10 eingebracht, und eine dritte Mehrzahl an Fasern 43 wird über eine dritte Faserquelle 19 in die Formkammer 10 eingebracht.
Die zweite Faserquelle 18 wird in die Vorderseite 62 der Formkammer 10 eingebracht, so daß sie den vorangehenden Bereich A und mindestens einen Abschnitt des mittleren Bereiches B bedeckt. Die dritte Faserquelle 19 ist winkelig in der Rückseite 64 der Formkammer 10 angebracht, so daß sie den zurückliegenden Bereich C und mindestens einen Abschnitt des mittleren Bereiches B bedeckt sowie einen Abschnitt des Sprühstrahls von der zweiten Faserquelle 18, Figur 8, überlappt. Beide Faserquellen 18 und 19 in Figur 9 verfügen über Sprühmuster, die im Gegensatz zum sich verbreiternden Sprühmuster von Figur 2 der Breite der Formkammer 10 eher entsprechen.
Als Ergebnis der sich überlappenden Sprühmuster wird ein Material erzeugt, wie es in Figur 10 dargestellt ist. Der erste Bereich 82 enthält eine Mischung aus den ersten Fasern 40 und den zweiten Fasern 42. Der zweite Bereich 84 enthält eine Mischung aus den ersten Fasern 40, den zweiten Fasern 42 und den dritten Fasern 43, während der dritte Bereich 86 eine Mischung aus den dritten Fasern 43 und den ersten Fasern 40 enthält. Wenn somit die zweite Faserquelle 18 und die dritte Faserquelle 19 dieselbe Art von Fasern in die Formkammer 10 einbringen, weist das in Figur 10 dargestellte Material dieselben zwei Fasermischungen in seiner gesamten Struktur auf. Es ist jedoch auch möglich, von der dritten Faserquelle 19 eine Faser einbringen zu lassen, welche sich von jenen unterscheidet, die von der ersten oder zweiten Faserquelle 14 bzw. 18 eingebracht werden. Wenn dies geschieht, weisen der erste Bereich 82 und der dritte Bereich 86 Mischungen zweier Arten von Fasern auf, während der zweite Bereich 84 eine Mischung aus allen drei Faserarten aufweist.
Eine weitere Variation des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist in Figur 11 und 12 dargestellt Das Verfahren ist gleich wie das Verfahren, das in Figur 1 und 2 dargestellt ist, mit dem Unterschied, daß das aus der zweiten Faserquelle 18 austretende Sprühmuster anders ist. Im Gegensatz zum sich verbreiternden Sprühmuster 39 in Figur 2 bedeckt das Sprühmuster 49 in Figur 12 im wesentlichen die gesamte Breite der Formkammer 10 vom Punkt der Einbringung bis zum Punkt der Ablagerung am Formdraht 24. Als Ergebnis dessen wird eine zweischichtige Struktur (siehe Figur 13) geschaffen, da es für die erste Mehriahl an Fasern 40 schwierig ist, das Sprühmuster 49 von der Faserquelle 18 zu umgehen, wie sie dazu in dem in Figur 2 dargestellten Verfahren in der Lage sind. Die solcherart erzeugte Struktur umfaßt einen ersten Bereich 53, der neben dem Formdraht 24 gebildet wird und eine Mischung aus der ersten Mehrzahl an Fasern 40 und der zweiten Mehrzahl an Fasern 42 darstellt. Diese Fasermischung wird vorwiegend innerhalb des vorangehenden Bereiches A der Formkammer 10 abgelegt. Der Rest der Kammer 10 (mittlerer Bereich B und zurückliegender Bereich C) erhält nur Ablagerungen der ersten Fasern 40, und somit setzt sich der zweite Bereich 55 des in Figur 13 dargestellten Materials vorwiegend aus den ersten Fasern 40 zusammen.
Eine umgekehrte Form des Materials, wie sie in Figur 13 dargestellt ist, kann durch das in Figur 14 und 15 dargestellte Verfahren hergestellt werden, wobei der Querschnitt des sich daraus ergebenden Materials in Figur 16 dargestellt ist. Der Unterschied zwischen diesem Verfahren und dem in Figur 11 und 12 dargestellten Verfahren liegt in der Positionierung der zweiten Faserquelle 18. In Figur 11 und 12 befindet sich die zweite Faserquelle 18 an der Vorderseite 62 der Formkammer 10 neben dem vorangehenden Bereich A. In dem in Figur 14 und 15 dargestellten Verfahren befindet sich die zweite Faserquelle 18 an der Rückseite 64 der Formkammer 10 neben dem zurückliegenden Bereich C. Als Ergebnis dessen setzt sich der erste Bereich 57 des in Figur 16 dargestellten Materials vorwiegend aus den ersten Fasern 40 zusammen. Dies ist der Bereich neben dem Formdraht 24. Der zweite Bereich 59, welcher sich am oberen Ende des ersten Bereiches 57 befindet, setzt sich aus einer Mischung der ersten und zweiten Fasern, 40 und 42, zusammen. Der Vorteil des in Figur 11 und 12 und in Figur 14 und 15 dargestellten Verfahrens liegt darin, daß durch Verschieben der zweiten Faserquelle 18 von einem Ende der Kammer 10 hin zum anderen die Positionierung des Bereiches jenes Materials, welches die thermoplastischen Verstärkungsfasern enthält, von oben nach unten verändert werden kann, um die Verstärkungsfasern im vorteilhaftesten Abschnitt des Produktes zu plazieren. Dies wird für Geräte mit fix angebrachten Zuschärfwalzen wichtig, da dadurch die Herstellung eines Materials möglich wird, bei dem sich die Verstärkungsfasern abseits der Zuschärfwalze befinden, so daß das Gerät nicht jedesmal umgestellt werden muß, wenn ein Material Verstärkungsfasern enthält und zugeschärft werden muß.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch Kombinationen der verschiedenen Verfahrensvariablen, um noch andere Vliesmaterialien herstellen zu können. So hat sich zum Beispiel der Großteil der bisherigen Beschreibung um die Verwendung der zweiten und dritten Faserquelle 18 und 19 innerhalb der Enden der Formkammer 10 gedreht. Es ist auch möglich, ähnliche Materialien zu erzeugen, indem die Faserquellen an die Seiten 66 und 68 der Formkammer gegeben werden und trotzdem noch Vliesmaterialien herzustellen (siehe Figur 19 und die Draufsicht der Formkammer in Figur 20). Wenn sich zwei Faserquellen 18 und 19 an einer der beiden Seiten 66 und 68 innerhalb des vorangehenden Bereiches A befinden, wird ein Material hergestellt, das ähnlich jenem ist, welches in Figur 13 dargestellt wird.
Es ist auch möglich, Sprühmuster zu kombinieren, wie zum Beispiel durch Verwendung des sich verbreiternden Sprühmusters 39, wie zum Beispiel in Figur 2, an einem Ende der Formkammer 10 mit dem gleichförmigen Sprühmuster 49, wie dies in Figur 12 dargestellt ist, am anderen Ende der Formkammer. Weiters ist es möglich, entweder das sich verbreiternde oder das gleichförmige Sprühmuster in einem oder mehreren Bereichen zu verwenden. Darüberhinaus können mehrere Faserquellen an jedem der Enden, 62 und 64, an jeder der Seiten, 66 und 68, an der Oberseite 70 oder in einer Kombination all dieser zuvorgenannten Positionen verwendet werden.
Andere Materialien einschließlich Partikelmaterialien, wie zum Beispiel Superabsorptionsmittel, können hinzugefügt werden. Jede geeignete Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Lufteinblasrohr 80, wie es in Figur 17 und 19 dargestellt ist, kann verwendet werden. So wie bei den anderen Komponenten kann die Position des aus Partikeln bestehenden Materials innerhalb des vorangehenden Bereiches A, des mittleren Bereiches B, des zurückliegenden Bereiches C oder einer Kombination der oben erwähnten Bereiche durch Einstellen der Position der Partikelquelle 80 oder Quellen innerhalb der Kammer 10 verändert werden. Auch sei darauf hingewiesen, daß das Partikelmaterial gepulst oder zyklisch ein- und ausgeschalten werden kann, um lokalisierte Zonen des Partikelmaterials innerhalb der Faservliesstruktur zu erzeugen.
Schließlich können bestimmte Geräte, wie zum Beispiel das Schmelzsprühgerät, welche als zweite Faserquelle in den folgenden Beispielen verwendet werden, zyklisch ein- und ausgeschalten werden, um lokalisierte Materialbereiche zu erzeugen, die sowohl erste als auch zweite Fasern enthalten, sowie lokalisierte Bereiche, die nur die ersten Fasern enthalten. Bei der Materialherstellung kann diese Möglichkeit, eine oder mehrere Komponenten zyklisch ein- und auszuschalten, zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.
Das als zweite Faserquelle in den folgenden Beispielen verwendete Gerät verwendet eine als Schmelzsprühen bezeichnete Technologie und eine derartige Vorrichtung, welche im allgemein übertragenen Patent EP-A-0 401 829 offenbart sind. Das Schmelzsprühgerät ist eine kompakte Vorrichtung zum Extrudieren von geschmolzenem Polymer in verfeinerte Fasern durch Verwendung einer oder mehrerer Hohlformen mit hohem Durchsatz, welche primäre und, falls gewünscht, sekundäre Verfeinerungsluft verwenden, um das geschmolzene Polymer in Fasern zu ziehen. Ein weiteres Merkmal des Schmelzsprühgerätes ist seine Fähigkeit, die Produktion von Fasern mit Hilfe der Verwendung eines pneumatischen Nadelventils, das sich im Faserkanal befindet, zyklisch ein- und auszuschalten.
Im allgemeinen umfaßt die Vorrichtung einen Behälter für die Zufuhr einer Menge an geschmolzenem, faserbildendem, thermoplastischem Polymerharz. Der Behälter umfaßt im allgemeinen eine Vorrichtung zum Schmelzen des Polymerharzes und zum Beibehalten des Harzes im geschmolzenen Zustand. Typische Harze schmelzen bei Temperaturen im Bereich von 149º bis 260ºC. Daher muß der Behälter in der Lage sein, Harztemperaturen in diesem Bereich auszuhalten. Die faserbildende Hohlform kann in ihrer einfachsten Ausführung so beschrieben werden, daß sie ein Hauptgehäuse aufweist, um einen Hohlformsatz mit einer Harzdüse aufzunehmen, welche in einer luftbildenden Kammer untergebracht und mit einer Luftplatte verschlossen ist. Die Luftplatte kann eine Mehrzahl an Öffnungen umfassen, um auf eine Mehrzahl an Düsen gesetzt zu werden. Alternativ dazu können die Bausätze in einer Mehrzahl von Reihen ausgerichtet oder gestaffelt werden, um die Anzahl an Öffnungen pro Einheitsbreite zu erhöhen. Die Harzdüsen sind wiederum mit zurückziehbaren Kolbensätzen ausgestattet, welche ein Bestandteil der Ein-/Ausschaltkontrollvorrichtung sind und daher die Unterbrechung des Harzflusses und das Reinigen der Düsenöffnung ermöglichen. Luft wird für zwei Verwendungszwecke zur Hohlform zugeführt. Der erste Verwendungszweck ist die Betätigung der Ein-/Ausschaltkontrollvorrichtung. Der zweite Verwendungszweck besteht darin, das geschmolzene Harz in Fasern zu ziehen oder zu verfeinern.
Das geschmolzene Harz tritt zuerst in das Hauptgehäuse der Hohlform durch einen Harzeinlaßkanal ein, der in das Innere der Düse führt, die sich in der Hohlform befindet. Die Düse enthält eine Harzkammer oder einen Hauptflußkörper, der den hydraulisch betätigten Kolbensatz enthält und umgibt. Als Ergebnis dessen stehen der Harzeinlaßkanal und der Hauptflußkörper in Flüssigkeitskommunikation miteinander. Wenn das geschmolzene Harz in den Hauptflußkörper eintritt, füllt es dadurch die Kammer und beaufschlagt sie mit Druck. Das geschmolzene Harz wird dann durch ein Harzflüssigkeitskapillarröhrchen aus der Kammer entlassen, um Fasern über eine Harzauslaßöffnung zu formen, die sich innerhalb des Luftplattensatzes befindet. Ursprünglich befindet sich der Kolbensatz an der Bodenfläche der Harzauslaßöffnung und verhindert somit den Auslaß des geschmolzenen Harzes. Wenn der Kolben zurückgezogen und dadurch von der Harzauslaßöffnung abgehoben wird, kann das Harz in der Folge aus dem Hauptflußkörper entweichen, und somit beginnt die Bildung der Fasern.
Um das Harz, das aus der Harzauslaßöffnung austritt, zu zerfasern und zu verfeinern, wird eine Zerfaserungs-/Verfeinerungsluft oder eine andere Flüssigkeit verwendet, um das Harz zu umgeben und es in Fasern zu ziehen. In der Folge ist die Hohlform mit einer primären und, falls gewünscht, einer sekundären Zerfaserungsvorrichtung zum Ziehen und Verfeinern der Fasern ausgestattet. Luft oder eine andere Flüssigkeitszerfaserungsquelle tritt in die Hohlform durch einen Flüssigkeitseinlaßkanal ein, der in Kommunikation mit der luftbildenden Kammer steht, welche vom Zwischenraum zwischen dem Inneren des Haupthohlformgehäuses/Luftplatte der Hohlform und dem Äußeren der Düse gebildet wird. Die luftbildende Kammer umgibt zumindest den unteren Abschnitt der Düse und erstreckt sich in den Luftplattensatz, wo sie in einem ringförmigen Flüssigkeitsauslaßkanal endet. Der Flüssigkeitsauslaßkanal verfügt typischerweise über einen Durchmesser zwischen 3 und 5 mm. Es ist dieser Flüssigkeitsauslaßkanal, der die primäre Vorrichtung für die Verfeinerung und Zerfaserung der Fasern bildet. Wenn der Durchmesser des Flüssigkeitsauslaßkanals verringert wird, wird die Geschwindigkeit der Zerfaserungs- /Verfeinerungsluft erhöht, wodurch die Fasern noch stärker verfeinert werden.
Um die geschmolzenen Fasern weiter zu verfeinern und zu zerfasern, kann auch eine sekundäre Zerfaserungsvorrichtung verwendet werden. Der Luftplattensatz kann an einem sekundären Flüssigkeitsauslaßkanal angebracht werden, der radial und axial auswärts vom ersten oder primären Flüssigkeitsauslaßkanal beabstandet ist, um eine Mehrzahl an sekundären Flüssigkeitsströmen zu erzeugen, die auf das geschmolzene Harz auftreffen und dieses weiter zerfasern. Die sekundären Flüssigkeitsauslaßkanäle stehen in Flüssigkeitskommunikation mit der Luftzufuhr über Flüssigkeitskanäle, welche die sekundären Flüssigkeitsauslaßkanäle mit der luftbildenden Kammer verbinden. Die luftbildende Kammer verfügt über eine Hohlraumoberfläche, die einen im wesentlichen zylindrischen Abschnitt aufweist, der eine im wesentlichen ringförmige Form besitzt, wenn er im Querschnitt betrachtet wird, und einen zweiten stumpfkegeligen Abschnitt, der sich in der Luftplatte befindet. Der stumpfkegelige Abschnitt ist geneigt, was als primärer Flüssigkeitsdurchflußwinkel bezeichnet wird. Dies ist jener Winkel, mit dem die primäre Zerfaserungsflüssigkeit gegen den Strom des geschmolzenen Harzes gerichtet wird, der sich entlang einer ersten Achse bewegt. Der primäre Flüssigkeitsdurchflußwinkel ist jener Winkel zwischen der vertikalen oder ersten Achse der Düse und liegt tangential zur Oberfläche des ersten stumpfkegeligen Abschnittes. Im allgemeinen sollte der primäre Flüssigkeitsdurchflußwinkel etwa zwischen 15º und 60º betragen. Ebenso ist zu beachten, daß diese erste Achse den ursprünglichen Durchflußpfad des geschmolzenen Harzes definiert, wenn es aus der Harzauslaßöffnung austritt. Der Luftplattensatz kann mit sekundären Flüssigkeitsauslaßöffnungen ausgestattet werden, die radial und axial auswärts vom ersten oder primären Flüssigkeitsauslaßkanal beabstandet sind, um eine Mehrzahl an sekundären Flüssigkeitsströmen zu schaffen, welche auf das geschmolzene Harz treffen und dieses weiter zerfasern. Die sekundären Flüssigkeitsauslaßkanäle stehen mit der Luftzufuhr über Flüssigkeitskanäle in Kommunikation, welche die sekundären Flüssigkeitsauslaßkanäle mit der luftbildenden Kammer verbinden. Die sekundären Flüssigkeitsauslaßkanäle sind radial einwärts zur länglichen Achse der Düse angewinkelt, so daß die sekundäre Zerfaserungsflüssigkeit auf die zuvor geformten Fasern in einem vorherbestimmten Winkel trifft. Dieser Winkel wird als sekundärer Flüssigkeitsdurchflußwinkel bezeichnet und als innerer Winkel zwischen der ersten Achse des Harzdurchflusses (auch die längliche Achse der Düse) gemessen und liegt tangential zu beliebigen Flüssigkeitsströmen, die aus dem sekundären Flüssigkeitsauslaßkanal austreten.
Die konkave Bodenfläche der Luftplatte in Kombination mit dem primären und sekundären Zerfaserungsflüssigkeitsstrom schafft einen begrenzten Zerfaserungsbereich, in dem die primäre Zerfaserungsflüssigkeit durch den Auslaßkanal den Fluß des Harzes von der Harzauslaßöffnung berührt und im wesentlichen umgibt. Als nächstes trifft die sekundäre Zerfaserungsflüssigkeit auf die zuvor geformten Fasern. Beim Austritt aus der Hohlform verhält sich die Zerfaserungsluft, die aus dem primären und sekundären Flüssigkeitsauslaßkanal austritt, wie ein sich frei verbreiternder Strahl. Mit dieser Art der Strahlverbreiterung wird ein sehr hoher Grad an Turbulenz erzeugt, wodurch der Strom aus geschmolzenem Harz in willkürliche Richtungen gedrängt und gezogen wird, wodurch der Strom aus geschmolzenem Harz in einem sehr hohen Maß verfeinert und zerfasert wird. Die sekundären Zerfaserungsströme treffen auf die vom primären Zerfaserungsflüssigkeitsstrom verteilten Fasern, und am Punkt des Zusammentreffens der zwei Ströme wird die Zerfaserungsflüssigkeit umgelenkt, um einen sich nicht kreisförmig verbreiternden Strahl zu erzeugen.
Wie zuvor erwähnt umfaßt der Hohlformsatz weiters eine Vorrichtung zum selektiven Stoppen und Starten des Harzflusses und somit der Herstellung von Fasern. In Konfigurationen mit mehreren Hohlformen ist es möglich, eine, einige oder alle Düsen zyklisch ein- und auszuschalten. Als Ergebnis dessen ist es möglich, den Faserbildungsprozeß zu unterbrechen, wodurch einzelne getrennte Fasermengen erzeugt werden. Die Ein-/Ausschaltkontrollvorrichtung umfaßt eine pneumatische Befestigungsvorrichtung, die am Haupthohlformgehäuse befestigt ist und davon einen Bestandteil bildet. Von der pneumatischen Befestigungsvorrichtung in den Hauptdurchflußkörper der Hohlform hinein erstreckt sich ein Kolbensatz oder eine sich hin- und herbewegende Welle mit einer distalen Spitze, die sich über dem Harzdurchflußkapillarröhrchen befindet. Die Welle verfügt über einen nicht gesetzten Zustand, in dem die Spitze zurück in den Hauptdurchflußkörper gezogen ist und daher vom Eingang in das Kapillarröhrchen beabstandet ist. Die Welle verfügt auch über einen gesetzten Zustand, in dem die Welle hin- und herbewegt wird, um die Spitze gegen den Eingang in das Kapillarröhrchen zu setzen. Durch das Setzen der Welle wird ein hydrostatischer Druck im Kapillarröhrchen erzeugt, der dabei hilft, eventuell darin vorhandenen Schmutz zu entfernen, und der den Durchfluß des geschmolzenen Harzes vom Harzflußauslaß einschränkt.
Die pneumatische Befestigungsvorrichtung umfaßt eine pneumatische Kammer mit einer oberen Kammer und einer unteren Kammer. Die Welle umfaßt einen Endabschnitt, der sich in die pneumatische Kammer erstreckt. Der Endabschnitt der Welle verfügt über einen daran befestigten Kolben und ist mit Dichtungen ausgestattet, um die Wände der Kammer zu berühren und somit die obere und untere Kammer zu bilden. Die Kammer umfaßt ein Paar hydraulische Flüssigkeitskanäle, die sich in die pneumatische Kammer öffnen, um einen sich ändernden Flüssigkeitsdruck auf jeder Seite des Kolbens innerhalb der pneumatischen Kammer zuzuführen, wodurch die Welle zwischen dem gesetzten (AUS) und dem ungesetzten (EIN) Zustand hin- und herbewegt wird.
Der Hauptdurchflußkörper umfaßt einen Wellenkanal, wobei sich die Welle durch den Wellenkanal hindurch erstreckt. Die Hohlform umfaßt auch eine hitzefeste dynamische Dichtung, um einen verschiebbaren Eingriff zu ermöglichen, während eine Dichtung zwischen der Welle und dem Wellenkanal erzeugt wird, um den Durchgang geschmolzenen Harzes durch die Kanäle zu verhindern.
Die Betätigung des Ein-/Ausschaltkontrollmechanismus umfaßt die selektive Druckbeaufschlagung entweder der oberen Kammer oder der unteren Kammer der pneumatischen Befestigungsvorrichtung. Um den Mechanismus einzuschalten und den Durchfluß des geschmolzenen Harzes von der Harzauslaßöffnung zu starten, wird der Druck von der oberen Kammer durch den Flüssigkeitskanal entlastet, und druckbeaufschlagte Luft wird über einen anderen Flüssigkeitskanal in die untere Kammer geführt. Als Ergebnis des Druckunterschiedes an den beiden Seiten des Kolbens bewegt sich der Kolben weiter in die obere Kammer, hebt dabei die Spitze der Welle vom Kapillarröhrchen ab und ermöglicht so, daß das geschmolzene Harz vom Hauptflüssigkeitskörper durch die Harzauslaßöffnung entlassen wird. Um den Mechanismus abzuschalten und den Fluß des geschmolzenen Harzes zu unterbrechen, wird der oben beschriebene Vorgang umgekehrt. Es wird nämlich der Druck von der unteren Kammer verringert und der Druck in der oberen Kammer erhöht, was wiederum einen Druckunterschied verursacht, durch den die Spitze der Welle sich wieder gegen das Kapillarröhrchen setzt und den Fluß geschmolzenen Harzes abschneidet. Darüberhinaus erzeugt diese Maßnahme einen ausreichenden hydrostatischen Druck innerhalb des Kapillarröhrchens, um eventuell darin vorhandenen Schmutz zu entfernen.

BEISPIELE

Nachdem nun einige Geräte- und Verfahrenskonfigurationen beschrieben wurden, die mit der vorliegenden Erfindung möglich sind, werden nun einige Beispiele angegeben, um die praktischen Anwendungen der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen. In jedem der Beispiele wurde eine Faservlieseinlage mit Zellstoffasern (Flaum) als erster Faser 40 und im wesentlichen thermoplastischen Endlosfasern als zweiter Faser 42 erzeugt. Die solcherart hergestellten Faserbahnen eignen sich für die Verwendung als Saugkörper in Produkten zur persönlichen Hygiene, wie zum Beispiel Windeln, Binden, Trainingshöschen und Inkontinenzbekleidungsstücke sowie andere mögliche Anwendungen.
An trockenen Faserbahnen wurde eine Zugfestigkeitsprüfung durchgeführt, bei der die Spitzenlast gemessen wurde, die erforderlich ist, um ein 7,6 cm mal 15,2 cm großes Muster an einem Instron Microcon 1, Modell A 1026 A, hergestellt von Instrom in Canton, Mass., zu zerreißen. Zugfestigkeitsprüfungen wurden auch an einem Thwing Albert-Modell Nr. 1450 MM 24, hergestellt von Thwing Albert in Philadelphia, PA, durchgeführt. Die Querhauptgeschwindigkeit an beiden Geräten betrug 5,1 cm pro Minute bei einer Meßlänge von 10,2 cm. Naßzugfestigkeitsprüfungen wurden durchgeführt, indem 20 ml Wasser in die Mitte der Muster mit Hilfe einer Pipette oder Spritze aufgetragen wurde, nachdem sie in die Klemmbacken des Testgerätes eingespannt worden waren und unmittelbar bevor das Gerät betätigt wurde. Die angegebenen Zugfestigkeitsprüfungen wurden in der Maschinenrichtung und in der Querrichtung durchgeführt.

BEISPIEL I

Ein Vliesstoff mit 95,9 Gewichtsprozent Zellstoffasern und 4,1 Gewichtsprozent schmelzgesprühten Polypropylenfasern wurde gemäß dem Verfahren mit dem vorangehenden Bereich, wie es oben beschrieben und in Figur 17 und 18 dargestellt ist, erzeugt. Ein primärer Luftstrom mit zerfasertem Zellstoff (Kimberly Clark, Coosa Pines, CR2054) wurde in die Kammer gerichtet und stellte die erste Mehrzahl an Fasern dar. Die Fasern wurden in den oberen Bereich der Formkammer über einen Zellstoffzerfaserer mit einer Geschwindigkeit von 1,3 kg/Min. eingebracht. Beim Zellstoff handelte es sich um eine Mischung aus 80% Weichholzfasern und 20% Hartholzfasern. Die Faserlänge lag zwischen 0,5 mm und 10 mm, mit einem Verhältnis von etwa 10/1 bis 400/1 zwischen der Länge und der maximalen Breite. Die Luftstromgeschwindigkeit der mitreißenden Luft lag zwischen 9,2 und 19,8 m/Sek.
Polypropylen (Himont PFO1S) wurde durch eine Hohlform mit acht Düsen oder Öffnungen mit einer Geschwindigkeit von 41,6 g/Min. extrudiert, was einer Geschwindigkeit von 5,2 g/Min. pro Öffnung bei einer Verarbeitungstemperatur von 252ºC entspricht, wobei das Verfahren und das Gerät der zuvor erwähnten Patentanmeldung für "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" angewandt wurde. Das Polymer wurde durch einen ringförmigen Luftstrom in Fasern zerfeinert, dessen Temperatur auf 250ºC gehalten wurde. Die Polypropylenfasern, welche die zweite Mehrzahl an Fasern darstellten, hatten eine im wesentlichen gleichförmige Länge, und ihr Durchmesser betrug zwischen 1 und 60 µm. Das Polypropylenpolymer wurde durch einen Schlitz in den vorangehenden Bereich der Formkammer (senkrecht zum Luftstrom, der die ersten Fasern enthielt) mit einer Geschwindigkeit von 44 m/Sek., gemessen in einer Entfernung von 2,6 cm von der Hohlformvorderfläche, eingebracht. Die Hohlformspitze befand sich 3,8 cm außerhalb der Wand der Kammer und 11,4 cm vertikal von der Bodenfläche der Kammer und in etwa 14 cm vom Formdraht entfernt. Die Hohlform wurde so positioniert, daß zwei Düsen quer und vier in der Höhe vorhanden waren. Die Umgebungsluft (mitreißende Luft) konnte gemeinsam mit den extrudierten Polypropylenfasern in den Schlitz eintreten.
Die Formkammer war 15,2 cm breit, 61 cm lang und 55,9 cm hoch. Die Verbundbahn wurde an einer Formwalze mit einem Durchmesser von 1,4 m gebildet, die sich mit einer Geschwindigkeit von 16,2 m/Min. drehte und an die ein Wasserunterdruck von 30,5 cm bis 40,6 cm angelegt wurde, um die Bahn an der Walze zu halten. Die Formwalze enthielt ein perforiertes Formgitter mit einer Breite von 15,2 cm, das rund um den Umfang eine kontinuierliche Länge aufwies. Innerhalb der Formwalze befanden sich eingelassene Taschen, die 15,2 cm breit, 30,5 cm lang und 2,54 cm tief waren. Die Taschen waren um den Umfang der Walze 25,4 cm voneinander beabstandet. Eine Zuschärfwalze entfernte einen Abschnitt der ersten Fasern vom dritten Bereich des Materials, was zu einer Bahn führte, die eine mittlere Tasche mit höherem Basisgewicht zwischen zwei Enden (Basisbögen) mit niedrigerem Basisgewicht aufwies. Siehe Figur 4. Die sich daraus ergebende Materialdicke umfaßte drei Schichten oder Bereiche. Der erste Bereich, der direkt an der Walzenformoberfläche abgelegt wurde, setzte sich hauptsächlich aus den ersten Fasern zusammen. Der zweite Bereich setzte sich aus einer Mischung der ersten und zweiten Fasern zusammen, und der dritte Bereich setzte sich vorwiegend aus den ersten Fasern zusammen. Folgende Verbundstoffeigenschaften wurden gemessen:
Basisgewicht (Tasche) : 622 Gramm/Quadratmeter (g/m²)
Basisgewicht (Basisbogen) : 270 Gramm/Quadratmeter (g/m²)
Gew.-% Zellstoffasern: 95,9%
Gew.-% Polypropylenfasern: 4,1%
Tasche
Dicke: 3,81 mm
Dichte: 0,16 g/cm³
Basisbogen
Dicke: 2,8 mm
Dichte: 0,096 g/cm³

Basisbogen

MR Trocken-Zugfestigkeit: 1415 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 1393 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 320 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 224 g
Um die Naß- und Trockenzugfestigkeit des solcherart hergestellten Bahnmaterials vergleichen zu können, wurde ein Kontrollmaterial hergestellt, das nur Zellstoffasern enthielt. Das Kontrollmuster verfügte über folgende Eigenschaften:
Nur Zellstoff:
Basisgewicht: 276 g/m²
Gew.-% Zellstoffasern: 100,0%
Gew.-% Polypropylenfasern: 0,0%
Dicke: 2,8 mm
Dichte: 0,098 g/cm³
MR Trocken-Zugfestigkeit: 62 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 144 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 46 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 118 g
Wie daraus ersichtlich ist, war die Trocken-Zugfestigkeit des Basisbogen-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung (1415 g) mehr als zwanzigmal höher als jene der Kontrolle (62 g) in der Maschinenrichtung. Die Naß-Zugfestigkeit (1393 g) war beinahe zehnmal größer als jene der Kontrolle (144 g) in der Maschinenrichtung. Zusätzlich zu dieser enormen Zunahme in der Trocken- und Naßzugfestigkeit ist auch zu beachten, daß aufgrund des einzigartigen Herstellungsverfahrens (drei Schichten mit der Verstärkungsschicht in der Mitte) das Material an einem oder beiden Enden zur weiteren Konturierung des Produktes zugeschärft werden konnte

BEISPIEL II

Das gleiche Material, das in Beispiel 1 beschrieben ist, wurde mit der Zugabe eines partikelförmigen Superabsorptionsmittels (Sanwet Superabsorber Polymer, IM-5000P von Hoechst Celanese in Portsmouth, Virginia) hergestellt. Das Superabsorptionsmittel wurde mit einer Geschwindigkeit von 149 g/Min. durch ein Rohr 80 zugegeben, das sich an der Vorderseite 62 der Formkammer 10 34 cm über dem Boden der Formkammer 10 befindet. Siehe dazu Figur 17. Die Anordnung der ersten und zweiten Fasern war gleich wie im Beispiel 1, wobei die Superabsorptionspartikel primär im dritten Bereich des sich ergebenden Materials abgelegt wurden. Das Vliesmaterial setzte sich zu 12,8 Gew.-% aus Superabsorptionsmittel, zu 3,5 Gew.-% aus Polypropylenfasern, und zu 83,7 Gew.-% aus Zellstoff zusammen. Die Abmessungen der Formkammer waren gleich, wie sie im Beispiel 1 beschrieben wurden

BEISPIEL III

Es wurde Vliesstoff mit 97,2 Gew.-% Zellstoffasern und 2,8 Gew.-% Polypropylenfasern gemäß dem Verfahren mit dem zurückliegenden Bereich hergestellt, das oben beschrieben und in Figur 14 und 15 dargestellt ist. Ein primärer Luftstrom, der zerfaserten Zellstoff (Kimberly Clark, Coosa Pines, CR2054) enthielt, wurde in die Kammer gerichtet und stellte die erste Mehrzahl an Fasern dar. Der Zellstoff war eine Mischung aus 80% Weichholz- und 20% Hartholzfasern und wurde im oberen Bereich der Kammer mit einer Geschwindigkeit von 3,6 kg/Min. abgelegt. Die Faserlänge lag zwischen 0,5 mm und 10 mm, mit einem Verhältnis von etwa 10/1 bis 400/1 zwischen der Länge und der maximalen Breite. Die Luftstromgeschwindigkeit betrug 31,3 m/Sek., gemessen an einer Stelle, die ca. 10 cm über dem Formdraht lag. Die Formkammer war 76,2 cm breit, 55,2 cm lang und 53,3 cm hoch.
Die Polypropylen-Endlosfasern (Polypropylen PF015 von Himont USA, Inc. in Wilmington, Delaware) wurden mit einer Temperatur von 249ºC durch eine 45,7 cm breite Hohlform, die 24 Düsen oder Öffnungen enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 103,8 g/Min. extrudiert, was einer Geschwindigkeit von 4,3 g/Min. pro Öffnung entspricht, wozu das Verfahren und das Gerät der zuvor erwähnten Patentanmeldung für "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" angewandt wurde. Die Hohlform wurde so positioniert, daß 12 Düsen quer und 2 der Höhe nach vorhanden waren. Das Polymer wurde durch einen ringförmigen Luftstrom in Fasern zerfeinert, dessen Temperatur auf 243ºC gehalten wurde. Die Polypropylenfasern hatten eine im wesentlichen gleichförmige Länge, und ihr Durchmesser betrug zwischen 1 und 60 um. Das Polymer wurde durch einen Schlitz in der Rückseite 64 der Formkammer mit einer Verfeinerungsluft mit einer Geschwindigkeit von 19,3 m/Sek. eingebracht, gemessen in einer Entfernung von ca. 10 cm von der Hohlformvorderfläche. Die Hohlform befand sich im zurückliegenden Bereich der Formkammer in einem nach unten gerichteten Winkel von 75 Grad zur Horizontalen und stellte die zweite Mehrzahl an Fasern dar. Die Hohlformspitze war mit der Wand der Kammer bündig und 35,6 cm vertikal vom Boden der Kammer beabstandet. Die Verbundstoffbahn wurde auf einem 71,1 cm breiten, flachen Formdraht mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/Min gesammelt, auf den ein Wasserunterdruck von 30,5 cm angelegt wurde, um die Bahn am Draht zu halten. Das am Draht hergestellte Material hatte eine Breite von 50,8 cm. Die sich daraus ergebende Materialdicke umfaßte zwei geschichtete Bereiche, wie sie in Figur 16 dargestellt sind. Der erste Bereich, der direkt auf die Formoberfläche abgelegt wurde, enthielt hauptsächlich die ersten Fasern. Der zweite Bereich enthielt eine Mischung aus ersten und zweiten Fasern. Folgende Verbundstoffeigenschaften wurden gemessen:
Basisgewicht: 399 Gramm/Quadratmeter (g/m²)
Gew.-% Zellstoffasern: 97,2 %
Gew.-% Polypropylenfasern: 2,8 %
Dicke: 2,8 mm
Dichte: 0,13 g/cm³
MR Trocken-Zugfestigkeit: 572 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 740 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 272 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 381 g
Um die Naß- und Trockenzugfestigkeit des solcherart hergestellten Bahnmaterials vergleichen zu können, wurde ein Kontrollmaterial hergestellt, das nur Zellstoffasern enthielt. Das Kontrollmuster verfügte über folgende Eigenschaften:

Nur Zellstoff:

Basisgewicht: 392 g/m²
Gew.-% Zellstoffasern: 100,0%
Gew.-% Polypropylenfasern: 0,0%
Dicke: 3,6 mm
Dichte: 0,11 g/cm³
MR Trocken-Zugfestigkeit: 117 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 206 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 105 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 181 g
Ein Vergleich des Verbundstoffmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Kontrollmuster aus Zellstoff alleine zeigte, daß die Verbundstoffstruktur über eine Trocken-Zugfestigkeit in Maschinenrichtung (572 g) verfügte, die fünfmal höher war als jene der Kontrolle (117 g) Die Naß-Zugfestigkeit des Verbundstoffes in der Maschinenrichtung (740 g) war mehr als dreieinhalbmal höher als jene der Zellstoffkontrolle (206 g)

BEISPIEL IV

Es wurde Vliesstoff mit 97,5 Gew.-% Zellstoffasern und 2,5 Gew.-% Polypropylenfasern gemäß dem Verfahren mit dem vorhergehenden plus dem Verfahren mit dem zurückliegenden Bereich hergestellt, das oben beschrieben und in Figur 5 und 6 dargestellt ist. Ein primärer Luftstrom, der zerfaserten Zellstoff (Kimberly Clark, Coosa Pines, CR2054) enthielt, wurde in den oberen Bereich der Kammer gerichtet und stellte die erste Mehrzahl an Fasern dar. Der Zellstoff war eine Mischung aus 80% Weichholz- und 20% Hartholzfasern und wurde in der Kammer mit einer Geschwindigkeit von 3,7 kg/Min. abgelegt. Die Faserlänge lag zwischen 0,5 mm und 10 mm, mit einem Verhältnis von etwa 10/1 bis 400/1 zwischen der Länge und der maximalen Breite. Die Luftstromgeschwindigkeit betrug 31,3 m/Sek., gemessen an einer Stelle, die ca. 10 cm vom Draht entfernt war. Die Abmessungen der Formkammer waren die gleichen wie jene in Beispiel III.
Polypropylen (Himont PF015) wurde durch zwei 45,7 cm breite Hohlformen mit jeweils 24 Düsen oder Öffnungen extrudiert. Die Durchflußgeschwindigkeit des Polymers je Hohlform betrug bei einer Verarbeitungstemperatur von 249ºC 47,2 g/Min., was einer Geschwindigkeit von 2,0 g/Min. pro Öffnung entspricht, wozu das Verfahren und das Gerät der zuvor erwähnten Patentanmeldung für "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" angewandt wurde. Das Polymer wurde durch einen ringförmigen Luftstrom in Fasern zerfeinert, dessen Temperatur auf 243ºC gehalten wurde. Die Polypropylenfasern hatten eine im wesentlichen gleichförmige Länge, und ihr Durchmesser betrug zwischen 1 und 60 pm. Eine erste Hohlform brachte das Polypropylen in die Kammer durch einen Schlitz ein, der sich im vorangehenden Bereich A befand und die zweite Mehrzahl an Fasern darstellte. Eine zweite Hohlform brachte Polypropylen in die Kammer durch einen Schlitz ein, der sich im zurückliegenden Bereich befand und die dritte Mehrzahl an Fasern darstellte. Beide Hohlformen waren hin zur Formoberfläche mit einem nach unten gerichteten Winkel von 75 Grad von der Horizontalen geneigt und verwendeten mitreißende Luft mit einer Geschwindigkeit von 19,3 m/Sek., gemessen in einer Entfernung von ca. 10 cm von der Hohlformvorderfläche. An den beiden Hohlformen waren 12 Düsen quer und 2 der Höhe nach angebracht und bündig mit der Wand der Kammer und 35,6 cm vertikal vom Boden der Kammer positioniert. Die Kammer war 3,8 cm über dem Formdraht positioniert. Die Verbundstoffbahn wurde auf einem flachen Formdraht mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/Min gesammelt, auf den ein Wasserunterdruck von 30,5 cm angelegt wurde, um die Bahn am Draht zu halten. Der Formdraht war 71,1 cm breit und verfügte über eine kontinuierliche Länge, und das darauf geformte Material hatte eine Breite von 50,8 cm. Die sich daraus ergebende Materialdicke umfaßte drei geschichtete Bereiche, wie sie in Figur 7 dargestellt sind. Der erste Bereich, der direkt auf die Formoberfläche abgelegt wurde, enthielt eine Mischung aus ersten und zweiten Fasern. Der zweite Bereich enthielt vorwiegend die ersten Fasern. Der dritte Bereich enthielt eine Mischung aus den ersten und dritten Fasern. Folgende Verbundstoffeigenschaften wurden gemessen:
Basisgewicht: 406 Gramm/Quadratmeter (g/m²)
Gew.-% Zellstoffasern: 97,5 %
Gew.-% Polypropylenfasern: 2,5 %
Dicke: 3,3 mm
Dichte: 0,12 g/cm³
MR Trocken-Zugfestigkeit: 763 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 822 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 390 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 377 g

BEISPIEL V

Es wurde Vliesstoff mit 98 Gew.-% Zellstoffasern und 2 Gew.-% schmelzgeblasenen Polypropylenfasern gemäß dem Verfahren mit dem vorhergehenden plus dem Verfahren mit dem zurückliegenden Bereich hergestellt, das oben beschrieben und in Figur 8 dargestellt ist. Ein primärer Luftstrom, der zerfaserten Zellstoff (Kimberly Clark, Coosa Pines, CR2054) enthielt, wurde in die Kammer gerichtet und stellte die erste Mehrzahl an Fasern dar. Der Zellstoff war eine Mischung aus 80% Weichholz- und 20% Hartholzfasern und wurde im oberen Teil der Kammer mit einer Geschwindigkeit von 3,7 kg/Min. abgelegt. Die Faserlänge lag zwischen 0,5 mm und 10 mm, mit einem Verhältnis von etwa 10/1 bis 400/1 zwischen der Länge und der maximalen Breite. Die Luftstromgeschwindigkeit betrug 31,3 m/Sek., gemessen an einer Stelle, die ca. 10 cm vom Formdraht entfernt war. Die Abmessungen der Formkammer waren die gleichen wie jene in Beispiel III.
Polypropylen (Himont PF015) wurde durch zwei 45,7 cm breite Hohlformen mit jeweils 24 Düsen oder Öffnungen extrudiert. Die Durchflußgeschwindigkeit des Polymers je Hohlform betrug bei einer Verarbeitungstemperatur von 249ºC 37,4 g/Min., was einer Geschwindigkeit von 1,6 g/Min. pro Öffnung entspricht, wozu das Verfahren und das Gerät der zuvor erwähnten Patentanmeldung für "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" angewandt wurde. Das Polymer wurde durch einen ringförmigen Luftstrom in Fasern zerfeinert, dessen Temperatur auf 243ºC gehalten wurde. Die Polypropylenfasern hatten eine im wesentlichen gleichförmige Länge, und ihr Durchmesser betrug zwischen 1 und 60 um. Die Polypropylenfasern wurden durch einen Schlitz in die Kammer eingebracht, der sich im vorangehenden Bereich A befand, wobei eine der Hohlformen verwendet wurde, und sie stellten die zweite Mehrzahl an Fasern dar. Eine zweite Hohlform brachte Polypropylenfasern in die Kammer durch einen Schlitz ein, der sich im zurückliegenden Bereich C befand, wobei dies die dritte Mehrzahl an Fasern darstellte. Beide Hohlformen waren hin zur Formoberfläche mit einem nach unten gerichteten Winkel von 12 Grad von der Horizontalen geneigt und verwendeten mitreißende Luft mit einer Geschwindigkeit von 19,3 m/Sek., gemessen in einer Entfernung von ca. 10 cm von der Hohlformvorderfläche. Die Düsenspitzen befanden sich in einem Abstand von 5,1 cm von der Wand der Kammer und 40,6 cm vertikal vom Boden der Kammer. An den beiden Hohlformen waren 12 Düsen quer und 2 der Höhe nach angebracht. Umgebungsluft (mitreißende Luft) konnte gemeinsam mit den Polypropylenfasern in die Schlitze eintreten. Die Verbundstoffbahn wurde auf einem flachen Formdraht mit einer Geschwindigkeit von 18,3 m/Min. gesammelt, auf den ein Wasserunterdruck von 30,5 cm angelegt wurde, um die Bahn am Draht zu halten. Der Formdraht war 71,1 cm breit und verfügte über eine kontinuierliche Länge, und das darauf geformte Material hatte eine Breite von 50,8 cm. Die sich daraus ergebende Materialdicke umfaßte im wesentlichen drei Bereiche, wie sie in Figur 10 dargestellt sind. Da jedoch die zweiten und dritten Fasern aus Polypropylen bestanden, waren die Polypropylenfasern im wesentlichen mit den ersten Fasern über alle drei Bereiche vermischt. Folgende Verbundstoffeigenschaften wurden gemessen:
Basisgewicht: 403 Gramm/Quadratmeter (g/m²)
Gew.-% Zellstoffasern: 98 %
Gew.-% Polypropylenfasern: 2 %
Dicke: 3,4 mm
Dichte: 0,12 g/cm³
MR Trocken-Zugfestigkeit: 858 g
MR Naß-Zugfestigkeit: 994 g
QR Trocken-Zugfestigkeit: 526 g
QR Naß-Zugfestigkeit: 599 g

BEISPIEL VI

Es wurde Vliesstoff mit 97 Gew.-% Zellstoffasern und 3 Gew.-% Polypropylenfasern durch Einspritzen der zweiten Fasern in die Seiten der Formkammer hergestellt, wie dies in Figur 19 und 20 dargestellt ist. Ein primärer Luftstrom, der zerfaserten Zellstoff (Kimberly Clark, Coosa Pines, CR2054) enthielt, wurde in die Kammer gerichtet und stellte die erste Mehrzahl an Fasern dar. Die Fasern wurden in den oberen Bereich der Formkammer über einen Zellstoffzerfaserer mit einer Geschwindigkeit von 7,3 kg/Min. eingebracht, und der Zellstoff war eine Mischung aus 80% Weichholz- und 20% Hartholzfasern. Die Faserlänge lag zwischen 0,5 mm und mm, mit einem Verhältnis von etwa 10/1 bis 400/1 zwischen der Länge und der maximalen Breite. Die Luftstromgeschwindigkeit der mitreißenden Luft lag zwischen 9,2 m/Sek. und 19,8 m/Sek. Die Formkammer war 40 cm breit, 61 cm lang und 55,9 cm hoch.
Polypropylen (Himont PF015) wurde durch zwei getrennte Hohlformen mit jeweils 8 Düsen oder Öffnungen eingebracht. An den beiden Hohlformen waren vier Düsen quer und zwei der Höhe nach angebracht. Die Durchflußgeschwindigkeit des Polymers je Hohlform betrug bei einer Verarbeitungstemperatur von 263ºC 113 g/Min., was einer Geschwindigkeit von 14,2 g/Min. pro Öffnung entspricht, wozu das Verfahren und das Gerät der zuvor erwähnten Patentanmeldung für "Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern" angewandt wurde. Das Polymer wurde durch einen ringförmigen Luftstrom in Fasern zerfeinert, dessen Temperatur auf 258ºC gehalten wurde. Jede Hohlform befand sich an einer Seitenwand der Kammer im vorangehenden Bereich A, so daß die zwei Polypropylenströrne zueinander und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Formwalze gerichtet waren. Die Hohlformspitzen befanden sich in einem Abstand von 16,5 cm von der vorangehenden Kante der Kammer und 36,8 cm über dem Boden der vorangehenden Kante der Kammer. Die Hohlformen waren in einem Winkel von 30 Grad von der Horizontalen nach unten hin zum Draht geneigt. Die Verbundstoffbahn wurde auf einer Formwalze gesammelt, die sich mit einer Gesghwindigkeit von 77,5 m/Min drehte und an die ein Wasserunterdruck von 30,5 cm bis 40,6 cm angelegt wurde, um die Bahn an der Walze zu halten. Die sich daraus ergebende Materialdicke umfaßte zwei Schichten oder Bereiche. Der erste Bereich wurde direkt auf die Formoberfläche abgelegt und enthielt eine Mischung aus ersten und zweiten Fasern. Der zweite Bereich setzte sich vorwiegend aus ersten Fasern zusammen. Das Basisgewicht des Materials betrug 600 g/m²

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Vliesmaterials, das folgendes umfaßt:

Zuführung einer Mehrzahl an ersten Fasern (40) in eine Forinkammer (10), wobei die Kammer einen Fasereinlaß (70) und einen Faserauslafl (72) aufweist, wobei die ersten Fasern durch den Fasereinlaß in die Kammer gelangen, wobei die Kammer eine Reihe von Bereichen entlang der Maschinenrichtung der Formkammer aufweist, nämlich einen vorangehenden Bereich (A) und einen zurückliegenden Bereich (C), die seitlich durch einen mittleren Bereich (B) getrennt sind, wobei die ersten Fasern innerhalb des vorangehenden, des zurückliegenden und des mittleren Bereichs verteilt sind,

Zuführung einer Mehrzahl an zweiten Fasern (42) in die Kammer innerhalb zumindest eines der Bereiche durch Sprühen der zweiten Mehrzahl an Fasern (42) in einem Sprühmuster, welches variabel ist, um einen faserigen Vorläufer zu bilden, und

Ablegen des faserigen Vorläufers von dem Faserauslaß (72) auf eine Formoberfläche (22) zur Bildung einer Faservliesbahn.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern (42) innerhalb des vorangehenden Bereichs (A) zugeführt wird, wobei die entstehende Faservliesbahn einen ersten Bereich (56) mit einer Mischung der ersten und der zweiten Fasern und einen zweiten Bereich (58) aus vorwiegend der Mehrzahl an ersten Fasern aufweist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern (42) innerhalb des mittleren Bereichs (B) zugeführt wird, wobei die entstehende Faserbahn einen ersten Bereich (56) aus vorwiegend der Mehrzahl an ersten Fasern, einen zweiten Bereich (58) mit einer Mischung der ersten und der zweiten Fasern und einen dritten Bereich (60) aus vorwiegend der Mehrzahl an ersten Fasern aufweist

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern (42) innerhalb des zurückliegenden Bereichs zugeführt wird, wobei die entstehende Faservliesbahn einen ersten Bereich (56) aus vorwiegend der Mehrzahl an ersten Fasern und einen zweiten Bereich (58) mit einer Mischung der ersten und der zweiten Fasern aufweist.

5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Vliesbahn 0,1 bis 10 Gew.% der zweiten Fasern enthält.

6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Fasern Zelluloseflaumfasern mit einer Länge im Bereich von etwa 0,5 bis 10,0 mm und einem Verhältnis der Länge zur maximalen Breite von etwa 10/1 bis 400/1 sind.

7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Fasern Verstärkungsfasern sind, die im allgemeinen kontinuierliche Längen aufweisen und aus einem Faserbildungsharz hergestellt sind.

8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt der Zugabe eines Superabsorptionsmittels in die Formkammer vor dem Ablegen des faserigen Vorläufers von der Faseröffnung auf die Formoberfläche aufweist.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das des weiteren den Schritt der Zugabe eines Superabsorptionsmittels in den faserigen Vorläufer vor dem Ablegen des faserigen Vorläufers auf die Formoberfläche aufweist.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, das des weiteren den Schritt des Pulsierens der Zugabe des Superabsorptionsmittels zur Erzeugung lokalisierter Zonen von Superabsorptionsmittel innerhalb der Vliesbahn aufweist.

11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Fasern intermittierend in die Formkammer gegeben werden.

12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Zuschärfens mindestens eines Teils der ersten Fasern von dem zweiten Bereich der Faservliesbahn umfaßt.

13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Zuschärfens mindestens eines Teils der ersten Fasern von dem ersten oder dritten Bereich der Faservliesbahn umfaßt.

14. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des weiteren den Schritt des Zuschärfens mindestens eines Teils der ersten Fasern von dem ersten Bereich der Faservliesbahn umfaßt.

15. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern (42) in die Kammer (10) innerhalb des vorangehenden Bereichs (A) zugeführt wird und eine Mehrzahl an dritten Fasern (43) in die Kammer (10) innerhalb des zurückliegenden Bereichs (0) zugeführt wird, um einen faserigen Vorläufer zu bilden, wobei die entstehende Faserbahn einen ersten Bereich (74) mit einer Mischung der ersten und der zweiten Fasern, einen zweiten Bereich (76) aus vorwiegend den ersten Fasern und einen dritten Bereich (78) mit einer Mischung der ersten und dritten Fasern (43) aufweist.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die Vliesbahn ein Minimum von 90 Gew.% der ersten Fasern (40) enthält.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem die ersten Fasern Zelluloseflaumfasern mit einer Länge im Bereich von etwa 0,5 bis 10,0 mm und einem Verhältnis der Länge zur maximalen Breite von etwa 10/1 bis 400/1 sind.

18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem die zweiten Fasern Verstärkungsfasern sind, die im allgemeinen kontinuierliche Längen aufweisen und aus einem Faserbildungsharz hergestellt sind.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, das des weiteren den Schritt der Zugabe eines Superabsorptionsmittels in die Formkammer vor dem Ablegen des faserigen Vorläufers von der Faseröffnung auf die Formoberfläche aufweist.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, das des weiteren den Schritt der Zugabe eines Superabsorptionsmittels in den faserigen Vorläufer vor dem Ablegen des faserigen Vorläufers auf die Formoberf läche aufweist.

21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, das des weiteren den Schritt des Pulsierens der Zugabe des Superabsorptionsmittels zur Erzeugung lokalisierter Zonen von Superabsorptionsmittel innerhalb der Vliesbahn aufweist.

22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem die zweiten Fasern intermittierend in die Formkammer gegeben werden.

23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 22, bei dem die dritten Fasern intermittierend in die Formkammer gegeben werden.

24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern (42) in die Kammer (10) innerhalb des vorangehenden Bereichs (A) und zumindest eines Teils des mittleren Bereichs (B) zugeführt wird, und wobei eine Mehrzahl an dritten Fasern (43) in die Kammer (10) innerhalb des zurückliegenden Bereichs (C) und zumindest eines Teils des mittleren Bereichs (B) zugeführt wird, um einen faserigen Vorläufer zu bilden, wobei die entstehende Faserbahn einen ersten Bereich mit einer Mischung der ersten und der zweiten Fasern, einen zweiten Bereich mit einer Mischung der ersten, zweiten und dritten Fasern und einen dritten Bereich mit einer Mischung der ersten und dritten Fasern aufweist.

25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Mehrzahl an zweiten Fasern in die Kammer innerhalb des vorangehenden Bereichs und eine Mehrzahl an dritten Fasern in die Kammer innerhalb des zurückliegenden bilden, wobei die entstehende Faserbahn einen ersten Bereich aus vorwiegend den zweiten Fasern, einen zweiten Bereich aus vorwiegend den ersten Fasern und einen dritten Bereich aus vorwiegend den dritten Fasern aufweist.