DE69209831T2 - Non-woven fabric - Google Patents

Non-woven fabric

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DE69209831T2
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Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft schmelzgeblasene Faservliesmatten, d.h. Spinnstoffe, die durch Extrusion geschmolzenen, faserbildenden Materials durch Öffnungen in einer Düse in einen gasförmigen Strom mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden, wobei der Strom auf das Extrudat trifft und dieses in den Fasern verfeinert, und zwar häufig im Mikrofaserbereich, der im Durchschnitt bei 10 Mikrometern oder darunter liegt.The present invention relates to meltblown nonwoven mats, i.e., webs produced by extruding molten fiber-forming material through orifices in a nozzle into a high-velocity gaseous stream, which stream impinges on the extrudate and attenuates it into fibers, often in the microfiber range, averaging 10 micrometers or less.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

In den über zwanzig Jahren, in denen schmelzgeblasene Fasern häufige Anwendung fanden, und zwar zum Beispiel zum Filtern, zur Batterieelektrodentrennung und zur Isolation, existierte anerkannter Bedarf an Fasern mit außerordentlich geringen Durchmessern und Spinnstoffen mit guter Zugfestigkeit. Jedoch wurde immer anerkannt, daß die Zugfestigkeit schmelzgeblasener Fasern gering war, z.B. geringer als die Zugfestigkeit von Fasern, die durch herkömmliche Schmelzspinnverfahren erzeugt werden (siehe den Artikel "Melt-Blowing -- A One-Step Web Process For New Nonwoven Products", von Robert R. Buntin und Dwight D. Lohkcamp, Band 56, Nr. 4, April 1973, Tappi, Seite 75, Absatz in den Spalten 2 und 3). Mindestens bis in das Jahr 1981 wurde im Fach allgemein angezweifelt, "daß schmelzgeblasene Spinnstoffe an sich jemals die Festigkeiten besitzen werden, die herkömmliche Faservliesmatten aufweisen, die durch Schmelzspinnen erzeugt werden, wobei eine Faserverfeinerung unterhalb des polymeren Schmelzpunktes auftritt, die eine kristalline Orientierung mit einer resultierenden höheren Faserfestigkeit mit sich bringt" (siehe das Dokument "Technical Developments In The Melt-Blowing Process And Its Application In Absorbent Products", von Dr. W. John McCullock und Dr. Robert A. VanBrederode, vorgestellt bei Insight '81, Verlagsrechte Marketing/Technology Service, Inc., Kalamazoo, MI, Seite 18, unter der Überschrift "Strength").During the more than twenty years that melt-blown fibers have been in widespread use, for example, in filtering, battery electrode separation, and insulation, there has been a recognized need for extremely small diameter fibers and webs with good tensile strength. However, it has always been recognized that the tensile strength of melt-blown fibers has been low, e.g., less than the tensile strength of fibers produced by conventional melt spinning processes (see the article "Melt-Blowing -- A One-Step Web Process For New Nonwoven Products," by Robert R. Buntin and Dwight D. Lohkcamp, Volume 56, No. 4, April 1973, Tappi, page 75, paragraph in columns 2 and 3). At least until 1981, it was generally doubted in the art "that melt-blown fabrics per se will ever have the strengths exhibited by conventional nonwoven mats produced by melt spinning, where fiber attenuation occurs below the polymer melting point, resulting in crystalline orientation with resulting higher fiber strength" (see the paper "Technical Developments In The Melt-Blowing Process And Its Application In Absorbent Products," by Dr. W. John McCullock and Dr. Robert A. VanBrederode, presented at Insight '81, Publishing Rights Marketing/Technology Service, Inc., Kalamazoo, MI, page 18, under the heading "Strength").

Die geringe Festigkeit der schmelzgeblasenen Fasern schränkte die Anwendbarkeit der Fasern ein, und folglich wurden verschiedene Versuche unternommen, um diese geringe Festigkeit zu überwinden. In dem U.S. Patent US-A-3.704.198 an Prentice wird ein solcher Versuch gelehrt, wobei ein schmelzgeblasener Spinnstoff "durch Schmelzen verbunden wird", wie etwa durch Kalandrieren oder Punktverbindung, und zwar mindestens eines Teilstücks des Spinnstoffs. Zwar kann die Festigkeit des Spinnstoffs durch das Kalandrieren teilweise verbessert werden, jedoch bleibt die Faserfestigkeit unbeeinflußt, wobei die Gesamtfestigkeit unter dem gewünschten Wert bleibt.The low strength of meltblown fibers limited the applicability of the fibers and consequently various attempts were made to overcome this low strength. U.S. Patent No. 3,704,198 to Prentice teaches one such attempt in which a meltblown fabric is "fusion bonded" such as by calendering or point bonding at least a portion of the fabric. While the strength of the fabric may be partially improved by calendering, the fiber strength remains unaffected and the overall strength remains below the desired level.

Andere Fachleute haben das Einmischen von hochfesten Bikomponentenfasern in schmelzgeblasene Fasern vor dem Sammeln des Spinnstoffs bzw. dem Laminieren des schmelzgeblasenen Spinnstoffs auf ein Substrat mit hoher Festigkeit vorgeschlagen, wie zum Beispiel eine Spinnfliesmatte (siehe die U.S. Patente US-A-4.041.203, US-A-4.302.495 und US-A- 4.196.245). Diese Schritte tragen zu höheren Kosten bei und schwächen das Mikrofasermerkmal des Spinnstoffs ab, und sie sind für viele Zwecke ungeeignet.Others in the art have proposed blending high strength bicomponent fibers into meltblown fibers prior to collecting the web or laminating the meltblown web to a high strength substrate such as a spunbond mat (see U.S. Patents 4,041,203, 4,302,495 and 4,196,245). These steps add cost and weaken the microfiber feature of the web, and are unsuitable for many purposes.

In bezug auf den Faserdurchmesser existiert anerkannter Bedarf an Fasern mit einheitlich geringen Durchmessern und mit außerordentlich hohen Längenverhältnissen, wie dies zum Beispiel in dem U.S. Patent US-A-4.118.531 an Hauser (Spalte 5) sowie in dem U.S. Patent US-A-4.215.582 an Kubik u.a. (Spalten 5 und 6) beschrieben wird. Trotz der Möglichkeit der Erzeugung schmelzgeblasener Fasern mit sehr geringen durchschnittlichen Faserdurchmessern, ist die Fasergrößenverteilung verhältnismäßig groß, wie dies von Hauser anerkannt wird, wobei Fasern im Bereich von 6 bis 8 Mikrometern zur Verwendung mit Fasern mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 1 bis 2 Mikrometern (Beispiele 5-7) vorhanden sind. Hinsichtlich der Beseitigung von "Einschüssen" mit größeren Durchmessern existieren ebenfalls Schwierigkeiten, wie dies zum Beispiel in dem obengenannten Artikel von Buntin u.a. auf Seite 74, erster Absatz aus Spalte 2, beschrieben wird. Ein Einschuß wird gebildet, wenn die Fasern in der Wirbelströmung der auftreffenden Luft während dem Schmelzblaseverfahren brechen. Buntin gibt an, daß ein Einschuß unvermeidbar ist und einen größeren Durchmesser als die Fasern aufweist.With respect to fiber diameter, there is a recognized need for fibers with uniformly small diameters and with extremely high aspect ratios, as described, for example, in U.S. Patent US-A-4,118,531 to Hauser (column 5) and in U.S. Patent US-A-4,215,582 to Kubik et al. (columns 5 and 6). Despite the ability to produce meltblown fibers with very small average fiber diameters, the fiber size distribution is relatively wide, as recognized by Hauser, with fibers in the range of 6 to 8 micrometers being suitable for use with Fibers with an average fiber diameter of 1 to 2 micrometers (Examples 5-7) are present. Difficulties also exist in eliminating "shots" with larger diameters, as described, for example, in the above-mentioned article by Buntin et al. on page 74, first paragraph of column 2. A shot is formed when the fibers break in the vortex flow of impinging air during the meltblowing process. Buntin states that a shot is unavoidable and has a larger diameter than the fibers.

Das U.S. Patent US-A-4.622.259 an McAmish u.a. betrifft schmelzgeblasene Faservliesstoffe, die sich insbesondere als medizinische Stoffe eignen, und die angeblich eine verbesserte Festigkeit aufweisen. Diese Spinnstoffe werden durch die Zufuhr von Sekundärluft mit hoher Geschwindigkeit an einem Punkt nahe der Stelle erzeugt, an der das faserbildende Material aus der Schmelzblasedüse extrudiert wird. Wie dies in Figur 2 dieses Patents am besten deutlich wird, wird die Sekundärluft von jeder Seite des Stroms der schmelzgeblasenen Fasern zugeführt, der die Schmelzblasedüse verläßt, wobei die Sekundärluft allgemein senkrecht zu dem Faserstrom zugeführt wird. Die Sekundärluft vermischt sich mit der Primärluft, die auf dem faserbildenden Material aufgetroffen ist und die Fasern gebildet hat, und wobei die Sekundärluft so gerichtet wird, daß sie mehr in eine zu dem Weg der Fasern parallele Richtung verläuft. Die vermischte Primär- und Sekundärluft trägt die Fasern dann zu einem Sammler. In dem Patent wird erwähnt, daß durch den Einsatz der Sekundärluft Fasern erzeugt werden, die länger sind als die durch ein herkömmliches Schmelzblaseverfahren erzeugten Fasern, und wobei die Fasern nach der Faseransammlung eine geringere autogene Bindung aufweisen; wobei hinsichtlich der letztgenannten Eigenschaft in diesem Patent erwähnt wird, daß festgestellt werden konnte, daß die Festigkeit der einzelnen Fasern höher ist. Es wird angegeben, daß die Festigkeit von dem Grad der molekularen Ausrichtung abhängig ist, und wobei in dem Patent erwähnt wird, (Spalte 9, Zeilen 21-27), daß die in dem vorliegenden Verfahren verwendete sehr schnelle Sekundärluft für die Erhöhung des Zeitraums und der Strecke, über die die Fasern verfeinert werden, wesentlich ist. Der Kühleffekt der Sekundärluft erhöht die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die molekulare Ausrichtung der Fasern bei einer abnehmenden Geschwindigkeit der Fasern bei der Ansammlung auf dem Sieb nicht übermäßig erschlaffen.U.S. Patent No. 4,622,259 to McAmish et al. relates to meltblown nonwoven fabrics particularly useful as medical fabrics and which are said to have improved strength. These fabrics are produced by supplying secondary air at high velocity to a point near where the fiber-forming material is extruded from the meltblowing die. As best shown in Figure 2 of this patent, the secondary air is supplied from each side of the stream of meltblown fibers exiting the meltblowing die, with the secondary air being supplied generally perpendicular to the fiber stream. The secondary air mixes with the primary air which has impacted the fiber-forming material and formed the fibers, and the secondary air is directed to travel in a direction more parallel to the path of the fibers. The mixed primary and secondary air then carries the fibers to a collector. The patent mentions that the use of secondary air produces fibres that are longer than those produced by a conventional melt blowing process and that the fibres have a lower autogenous bond after fibre collection; with regard to the latter property, the patent mentions that it has been found that the strength of the individual fibres is higher. stated that strength is dependent upon the degree of molecular orientation, and the patent mentions (column 9, lines 21-27) that the high speed secondary air used in the present process is essential to increasing the time and distance over which the fibers are attenuated. The cooling effect of the secondary air increases the likelihood that the molecular orientation of the fibers will not relax excessively as the speed of the fibers decreases as they accumulate on the screen.

Die Stoffe werden aus dem angesammelten Spinnstoff durch Prägen der Spinnstoffe oder durch den Zusatz eines chemischen Bindemittels zu dem Spinnstoff erzeugt, und wobei erwähnt wird, daß die Stoffe höhere Festigkeiten aufweisen, z.B. ein minimales Verhältnis der Grab-Zugfestigkeit zu dem Gewicht von mehr als 0,8 N pro Gramm pro Quadratmeter und ein minimales Verhältnis der Elmendorf-Reißfestigkeit zu dem Gewicht von mehr als 0,04 N pro Gramm pro Quadratmeter. Ferner wird berichtet, daß die Fasern einen Durchmesser von 7 Mikrometern oder weniger aufweisen. Es werden jedoch keine Angaben darüber gemacht, daß das Verfahren Fasern erzeugt, die eine schmale Faserdurchmesserverteilung aufweisen, oder Fasern mit durchschnittlichen Durchmessern von weniger als 2, Mikrometern, im wesentlichen Endlosfasern bzw. Faserspinnstoffe, die im im wesentlichen einschußlos sind.The fabrics are produced from the accumulated spunlace by embossing the spunlace or by adding a chemical binder to the spunlace and it is mentioned that the fabrics have higher strengths, e.g. a minimum Grab tensile strength to weight ratio of more than 0.8 N per gram per square meter and a minimum Elmendorf tensile strength to weight ratio of more than 0.04 N per gram per square meter. It is also reported that the fibers have a diameter of 7 micrometers or less. However, no information is given that the process produces fibers having a narrow fiber diameter distribution or fibers with average diameters of less than 2. micrometers, essentially continuous fibers or spunlace fibers which are essentially shotless.

In EP-A-0 322 16 wird ein Verfahren zur Erzeugung orientierter, schmelzgeblasener Mikrofilter unter Verwendung einer spezifischen Orientierungskammer beschrieben. Dieses Orientierungsverfahren ermöglicht gemäß der Beschreibung die Erzeugung von Fasern, die allgemein kleinere Durchmesser aufweisen als unter herkömmlichen Schmelzblasebedingungen ohne Orientierungskammer erzeugte Fasern. Ferner wird beschrieben, daß die Fasern eine schmalere Durchmesserverteilung als herkömmliche, nicht orientierte Mikrofasern aufweisen.EP-A-0 322 16 describes a process for producing oriented, meltblown microfilters using a specific orientation chamber. This orientation process is described as enabling the production of fibers that generally have smaller diameters than fibers produced under conventional meltblowing conditions without an orientation chamber. It is also described that the fibers have a narrower diameter distribution than conventional, non-oriented microfibers.

In EP-A-0 190 012 wird ein herkömmliches Schmelzblaseverfahren offenbart, wobei ein nicht-gewebter Stoff erzeugt wird, der sich aus Fasern mit einem durchschnittlichen Einzelfaser- Denierwert von 0,005 bis 2,0 zusammensetzt.EP-A-0 190 012 discloses a conventional meltblowing process whereby a nonwoven fabric is produced composed of fibers having an average single fiber denier of 0.005 to 2.0.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgesehen werden gemäß der vorliegenden Erfindung neuartige schmelzgeblasene Fasern und Faservliesstoffe mit stark verbesserter Faserdurchmessergrößenverteilung, durchschnittlichem Faserdurchmesser, Faser- und Spinnstoff- Festigkeit, und mit wenigen Einschüssen. Die neuartigen schmelzgeblasenen Fasern weisen im Vergleich zur früheren ausgerichteten schmelzgeblasenen Fasern eine deutlich höhere Ausrichtung und Kristallinität auf, und zwar als Ergebnis der Herstellung durch ein neuartiges Verfahren, das kurz zusammengefaßt folgendes umfaßt: die Extrusion faserbildenden Materials bei geringer Polymer-Zufuhrgeschwindigkeit von 0,01 bis 3 g/Stunde/Öffnung auf eine Meßeinrichtung, und danach durch die Öffnungen einer Düse mit einem Durchmesser von 0,025 bis 0,5 mm in einen geregelten gasförmigen Hochgeschwindigkeitsstrom mit verringertem Druck (etwa 70 kPa oder weniger, bei einem Luftspalt von 4 mm), wobei das extrudierte Material schnell in die Fasern verteilt wird; das Leiten der verteilten bzw. verfeinerten Fasern und des gasförmigen Stroms in ein erstes offenes Ende, d.h. das Einlaßende, einer röhrenförmigen Kammer, die nahe der Düse angeordnet ist und sich in paralleler Richtung zu dem Weg der verteilten bzw. verfeinerten Fasern erstreckt, wenn diese die Düse verlassen; Zufuhr von Luft mit sowohl radialen als auch axialen Komponenten in die röhrenförmige Kammer, so daß die entlang der Achse der Kammer geblasene Luft eine Geschwindigkeit aufweist, die ausreichend ist, um die Fasern während deren Verlauf durch die Kammer unter Spannung zu halten, und wobei die Luft im wesentlichen entlang der gesamten Länge der Kammer senkrecht zu der Längsachse der Kammer zugeführt wird; optionales Führen der verfeinerten Fasern in eine zweite röhrenförmige Kammer, in der gekühlte Fasern durch entlang der Achse der Kammer geblasene Luft weiter gezogen werden; und Sammeln der Fasern nach deren Austreten aus dem entgegengesetzten Ende bzw. Auslaßende aus der letzten röhrenförmigen Kammer.According to the present invention, there are provided novel meltblown fibers and nonwoven fabrics having greatly improved fiber diameter size distribution, average fiber diameter, fiber and web strength, and low wefts. The novel meltblown fibers exhibit significantly higher orientation and crystallinity as compared to prior oriented meltblown fibers as a result of being produced by a novel process which, in brief, comprises: extruding fiber-forming material at a low polymer feed rate of 0.01 to 3 g/hour/orifice onto a metering device and thereafter through the orifices of a 0.025 to 0.5 mm diameter die into a controlled high velocity gaseous stream at reduced pressure (about 70 kPa or less, with a 4 mm air gap) whereby the extruded material is rapidly distributed into the fibers; directing the dispersed or attenuated fibres and the gaseous stream into a first open end, i.e. the inlet end, of a tubular chamber located near the nozzle and extending in a direction parallel to the path of the dispersed or attenuated fibres as they leave the nozzle; supplying air having both radial and axial components into the tubular chamber such that the air blown along the axis of the chamber has a velocity sufficient to keep the fibres under tension as they pass through the chamber, and wherein the air is directed substantially along the entire length of the chamber perpendicular to the longitudinal axis of the chamber; optionally passing the refined fibres into a second tubular chamber in which cooled fibres are further drawn by air blown along the axis of the chamber; and collecting the fibres after they emerge from the opposite or outlet end of the last tubular chamber.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Es zeigen:Show it:

die Figuren 1 und 2 eine Seitenansicht bzw. Perspektivansichten verschiedener Vorrichtungen, die für die Ausführung erfindungsgemäßer Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Stoffe verwendet werden können;Figures 1 and 2 show a side view and perspective views, respectively, of various devices that can be used to carry out processes according to the invention for producing materials according to the invention;

Figur 3 einen Graphen, der in bezug auf Endlos-Submikronfasern das theoretische Verhältnis der Polymer-Fließgeschwindigkeit zu dem Faserdurchmesser darstellt; undFigure 3 is a graph showing the theoretical relationship of polymer flow rate to fiber diameter with respect to continuous submicron fibers; and

Figur 4 eine rasterelektronenmikroskopische Darstellung der Submikronfasern aus Beispiel 5.Figure 4 is a scanning electron microscope image of the submicron fibers from Example 5.

Genaue BeschreibungPrecise description

In Figur 1 ist eine repräsentative Vorrichtung für die Herstellung erfindungsgemäßer geblasener Fasern bzw. eines Blasfaser-Spinnstoffes schematisch dargestellt. Ein Teil dieser Vorrichtung, der die geblasenen Fasern bildet, kann den Beschreibungen der folgenden Dokumente entsprechen: "Superfine Thermoplastic Fibers", Wente, Van A., Industrial Engineering Chemistry, Band 48, Seite 1342 ff. (1956), oder Bericht Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, mit dem Titel "Manufacture of Superfine Organic Fibers", von Wente, V.A., Boone, C.D. und Fluharty, E.L., veröffentlicht am 25. Mai 1954.A representative apparatus for producing blown fibers or a blown fiber web according to the invention is shown schematically in Figure 1. A portion of this apparatus which forms the blown fibers may be as described in the following documents: "Superfine Thermoplastic Fibers", Wente, Van A., Industrial Engineering Chemistry, Volume 48, page 1342 ff. (1956), or Naval Research Laboratories Report No. 4364, entitled "Manufacture of Superfine Organic Fibers", by Wente, VA, Boone, CD and Fluharty, EL, published May 25, 1954.

Dieser Abschnitt der Vorrichtung umfaßt eine Düse 10, die eine Reihe ausgerichteter, nebeneinander angeordneter, paralleler Düsenöffnungen 11 aufweist, wobei eine dieser Öffnungen in der Schnittansicht durch die Düse sichtbar ist. Die Öffnungen öffnen sich von dem zentralen Düsenhohlraum 12.This portion of the device comprises a nozzle 10 having a series of aligned, side-by-side, parallel nozzle orifices 11, one of which is visible in the sectional view through the nozzle. The orifices open from the central nozzle cavity 12.

Von einem Extruder (nicht abgebildet) wird durch eine Öffnung 13 faserbildendes Material in den Düsenhohlraum 12 eingeführt. Auf jeder Seite der Reihe von Öffnungen 11 sind Luftzwischenräume 15 angeordnet, die erhitzte Luft mit einer sehr hohen Geschwindigkeit übertragen. Diese Luft, die als Primärluft bezeichnet wird, trifft auf dem extrudierten faserbildenden Material auf und wird schnell gezogen, und verfeinert das extrudierte Material in eine Fasermasse. Die Primärluft wird allgemein erhitzt und mit im wesentlichen gleichem Druck beiden Luftzwischenräumen 15 zugeführt. Die Luft wird ferner vorzugsweise gefiltert, um dadurch zu verhindern, daß Schmutz oder Staub die einheitliche Fasergestaltung beeinträchtigen. Die Lufttemperatur wird allgemein auf einem Wert aufrechterhalten, der höher ist als die Temperatur des Schmelzpolymers in den Düsenöffnungen Vorzugsweise liegt die Temperatur der Luft mindestens um 5ºC über der Temperatur der Schmelze. Darunterliegende Temperaturen können beim Austreten des Polymers aus der Düse eine übermäßige Abkühlung verursachen, wodurch die Ausrichtung in den Kammern schwierig wird. Eine zu hohe Temperatur kann zu einem übermäßigen Abbau des Polymers oder zu einer Erhöhung der Bruchneigung der Faser führen.Fiber-forming material is introduced into the die cavity 12 from an extruder (not shown) through an orifice 13. On each side of the series of orifices 11 are air gaps 15 which transmit heated air at a very high velocity. This air, referred to as primary air, strikes the extruded fiber-forming material and is rapidly drawn, attenuating the extruded material into a fiber mass. The primary air is generally heated and supplied to both air gaps 15 at substantially equal pressure. The air is also preferably filtered to prevent dirt or dust from interfering with uniform fiber formation. The air temperature is generally maintained at a value higher than the temperature of the melt polymer in the die orifices. Preferably, the temperature of the air is at least 5°C above the temperature of the melt. Temperatures below this can cause excessive cooling as the polymer exits the die, making alignment in the chambers difficult. Too high a temperature can cause excessive polymer degradation or increase the tendency of the fiber to break.

Von der Schmelzblasedüse 10 verlaufen die Fasern zu einer primären, röhrenförmigen Ausrichtungskammer 17. In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff "röhrenförmig" auf jedes axial langgestreckte Gefüge mit offenen Enden an jedem axial gegenüberliegenden Ende, wobei diese Achse von Wänden umgeben wird. Im allgemeinen handelt es sich bei der Kammer um eine eher dünne, breite, kastenartige Kammer mit einer Breite, die etwas größer ist als die Breite der Düse 10, und mit einer Höhe (18 in Figur 1), die für eine Ausrichtung bzw. Orientierung der Luft ausreicht, so daß diese ohne übermäßigen Geschwindigkeitsverlust ruhig durch die Kammer fließt, und so daß aus der Düse gespritzter Faserstoff ohne Berührung der Kammerwände durch die Kammer verläuft. Eine zu große Höhe würde übermäßig große Luftvolumen voraussetzen, um eine spannungsgebende Luftgeschwindigkeit vorzusehen. Bei einer festen Wandkammer 17 wurden mit einer Höhe von 10 Millimetern oder mehr gute Ergebnisse erzielt, und es konnte festgestellt werden, daß eine Höhe von mehr als etwa 25 Millimetern nicht erforderlich ist.From the meltblowing nozzle 10, the fibers extend to a primary tubular alignment chamber 17. In this specification, the term "tubular" refers to any axially elongated structure having open ends at each axially opposite end, with that axis surrounded by walls Generally, the chamber is a rather thin, wide, box-like chamber having a width slightly greater than the width of the nozzle 10 and a height (18 in Figure 1) sufficient to direct or orient the air so that it flows smoothly through the chamber without undue loss of velocity and so that pulp sprayed from the nozzle passes through the chamber without contacting the chamber walls. Too great a height would require excessively large volumes of air to provide a tension-generating air velocity. With a solid wall chamber 17, good results have been obtained with a height of 10 millimeters or more and it has been found that a height greater than about 25 millimeters is not necessary.

Die Wände 26 entlang der Breite der Kammer 17 können aus einem luftdurchlässigen bzw. porösen Material gestaltet werden. Danach kann entlang der Breite der Kammer ein sekundärer, kühlender, diffuser Luftstrom eingeführt werden. Dieser Luftstrom dient der Funktion der Steigerung der Polymerverfestigungs- und/oder Kristallisierungsgeschwindigkeit in der Kühlkammer 17. Diese sekundäre Kühlluft sorgt ferner unterstützend dafür, daß die Fasern in der Mitte der Kammer 17 und von den Wänden 26 fern gehalten werden. Jedoch darf der Luftdruck dieses kühlenden Luftstroms nicht so hoch sein, daß in der Kammer Turbulenzen erzeugt werden. Allgemein hat sich ein Druck zwischen 2 und 15 psi als zulässig herausgestellt.The walls 26 along the width of the chamber 17 can be made of an air-permeable or porous material. Thereafter, a secondary cooling diffuse air stream can be introduced along the width of the chamber. This air stream serves the function of increasing the polymer solidification and/or crystallization rate in the cooling chamber 17. This secondary cooling air also helps to keep the fibers in the center of the chamber 17 and away from the walls 26. However, the air pressure of this cooling air stream must not be so high as to create turbulence in the chamber. Generally, a pressure between 2 and 15 psi has been found to be acceptable.

Orientierungsluft wird in die Ausrichtungskammer 17 durch die Öffnungen 19 eingeführt, die nahe dem ersten offenen Ende der Kammer angeordnet sind, wo die in der Primärluft enthaltenen Fasern aus der Düse in die Kammer eintreten. Die Orientierungsbzw. Ausrichtungsluft wird vorzugsweise von beiden Seiten der Kammer (d.h. von entgegengesetzten Seiten des in die Kammer eingeführten Faserstroms) um die gekrümmten bzw. gebogenen Oberflächen 20 zugeführt, wobei diese Oberflächen als Coanda- Oberflächen bezeichnet werden können. Im allgemeinen können Coanda-Oberflächen mit einem unendlichen Radiusbereich eingesetzt werden. Wenn der Radius jedoch auf Null abnimmt, wird der Winkel zu spitz, und die Luft neigt dazu sich von der Oberfläche zu lösen. Eingesetzt wurden Radien mit einer so geringen Größe wie 1/8 Inch, wobei die Radien allgemein im Bereich von 0,5 bis 1,5 Inch liegen. Hinsichtlich der Ausrichtungskammer 17 wird eine Coanda-Oberfläche mit größerem Radius bevorzugt, wenn das verwendete Polymer weniger kristallin ist oder eine geringe Kristallisierungsgeschwindigkeit aufweist. Bei Polymeren mit geringer Kristallinität tritt die Luft vorzugsweise aus einer Öffnung neben der Coanda-Oberfläche in einem Winkel zu einer Linie aus, die senkrecht zu der axialen Mittellinie der Kammer verläuft. Bei einem Winkel von null Grad würde die Luft parallel zu der axialen Mittellinie aus der Öffnung austreten. Im allgemeinen lag der Austrittswinkel der Orientierungsluft zwischen 0 und 90 Grad, wobei jedoch auch größere Winkel möglich sind. Allgemein bevorzugt wird ein Luftaustrittswinkel von 30 bis 60 Grad. Ein geringerer Austrittswinkel der Orientierungsluft ist zulässig, wenn vor der Orientierungsbzw. Ausrichtungskammer eine Kühlkammer verwendet wird, oder wenn ein hochkristallines Polymer schmelzgeblasen wird.Orientation air is introduced into the alignment chamber 17 through the openings 19 located near the first open end of the chamber where the fibers contained in the primary air enter the chamber from the nozzle. The orientation air is preferably supplied from both sides of the chamber (ie from opposite sides of the fiber stream introduced into the chamber) around the curved surfaces 20, which surfaces may be referred to as Coanda surfaces. In general, Coanda surfaces with an infinite range of radiuses can be used. However, as the radius decreases to zero, the angle becomes too acute and the air tends to separate from the surface. Radii as small as 1/8 inch have been used, with radii generally in the range of 0.5 to 1.5 inches. With respect to the alignment chamber 17, a larger radius Coanda surface is preferred when the polymer used is less crystalline or has a slow crystallization rate. For polymers with low crystallinity, the air preferably exits an opening adjacent to the Coanda surface at an angle to a line perpendicular to the axial centerline of the chamber. At an angle of zero degrees, the air would exit the opening parallel to the axial centerline. In general, the exit angle of the orientation air has been between 0 and 90 degrees, although larger angles are possible. An air exit angle of 30 to 60 degrees is generally preferred. A smaller exit angle of the orientation air is acceptable when a cooling chamber is used before the orientation or alignment chamber, or when a highly crystalline polymer is melt blown.

Die in die Kammer eingeführte Orientierungsluft macht beim Austritt aus der Öffnung eine Biegung und verläuft um die Coanda-Oberfläche, so daß entlang der Längsachse der Kammer ein überwiegend axialer Fluß vorgesehen wird. Der Verlauf der Luft ist relativ einheitlich und schnell, und sie zieht die aus der Schmelzblasedüse 10 extrudierten Fasern gleichmäßig in die Kammer. Im Gegensatz zu den aus einer schmelzgeblasenen Düse austretenden Fasern, die kurz nach dem Verlassen der Düse normalerweise relativ stark schwingen, neigen die aus der Schmelzblasedüse austretenden Fasern in dem erfindungsgemäßen Verfahren dazu, mit überraschend planarer Verteilung einheitlich bzw. gleichmäßig in die Mitte der Kammer zu verlaufen und ohne größere Schwingungen der Länge nach durch die Kammer zu strömen.The orientation air introduced into the chamber bends as it exits the opening and travels around the Coanda surface, providing a predominantly axial flow along the longitudinal axis of the chamber. The path of the air is relatively uniform and rapid, and it draws the fibers extruded from the meltblowing nozzle 10 evenly into the chamber. In contrast to the fibers exiting a meltblown nozzle, which normally vibrate relatively strongly shortly after leaving the nozzle, the fibers exiting the meltblowing nozzle in the inventive Process to run uniformly or evenly into the center of the chamber with a surprisingly planar distribution and to flow lengthwise through the chamber without major vibrations.

Nachdem die Fasern aus der Kammer 17 austreten, weisen sie normalerweise eine Schwingungsbewegung auf, die durch die Schwingungslinie 21 und die gestrichelten Linien 22 dargestellt ist, die die allgemeinen Außenlinien des Faserstroms darstellen. Dieses Schwingen ist auf die Erweiterung bzw. Konizität an dem Auslaß der Kammer 17 zurückzuführen. Diese Schwingung führt jedoch zu keinem erheblichen Faserbruchverhalten, wie dies der Fall wäre, wenn das Schwingen nahe an der Schmelzblasedüsenöffnung auftreten würde. Die Ausrichtungskammer sorgt für eine erhebliche Verstärkung der Faser, so daß ein Schwingverhalten nach der Kammer in Verbindung mit einer resultierenden Erhöhung der Höchstbeanspruchung, der die Fasern ausgesetzt sind, ohne Faserbruch besser ausgehalten werden kann.After the fibers exit the chamber 17, they normally exhibit a vibrational motion, represented by the vibration line 21 and the dashed lines 22, which represent the general outlines of the fiber stream. This vibration is due to the expansion or taper at the outlet of the chamber 17. However, this vibration does not result in significant fiber breakage behavior, as would be the case if the vibration occurred near the meltblowing die orifice. The alignment chamber provides significant reinforcement of the fiber so that vibrational behavior after the chamber, combined with a resulting increase in the maximum stress to which the fibers are subjected, can be better tolerated without fiber breakage.

Gemäß der Darstellung aus Figur 1 in bezug auf das Ausführungsbeispiel mit einer Ausrichtungskammer 17, ist die Kammer 17 an ihrem Auslaßende 23 vorzugsweise konisch erweitert. Es konnte festgestellt werden, daß diese Konizität dafür sorgt, daß die Fasern eine zufälligere oder isotropische Anordnung in dem Faserstrom aufweisen, jedoch ohne Faserbruch. Zum Beispiel neigt ein vereinigter Spinnstoff erfindungsgemäßer Fasern, der durch eine Kammer ohne konisch erweiterten Auslaß verlaufen ist, dazu ein eine Faseranordnung in Maschinenrichtung aufzuweisen (d.h. mehr Fasern neigen zu einer Ausrichtung in eine Richtung, die parallel zu der Bewegungsrichtung der Sammeleinrichtung ist, als zu einer zu dieser Richtung transversalen Ausrichtung). Andererseits weisen aus einer Kammer mit konisch erweitertem Auslaß angesammelte Faserspinnstoffe einen besseren Ausgleich zwischen Maschinen- und Querausrichtung auf. Die Konizität kann in der Höhe und der Breite auftreten, d.h. auf der Achse oder in der Ebene der Zeichnung sowie in einer Ebene, die senkrecht zu der Seite der Zeichnungen verläuft. Üblicher ist es, daß die Konizität nur auf der Achse in der Ebene der Zeichnung auftritt, d.h. den Seiten mit großer Fläche bzw. den Wänden an gegenüberliegenden Seiten des durch die Kammer verlaufenden Faserstroms. Es wird davon ausgegangen, daß eine Konizität in einem Winkel (der Winkel 0) zwischen der gestrichelten Linie 25, die parallel zu der Längsachse der Kammer verläuft, und der konisch erweiterten Seite der Kammer von 4 bis 70 für eine glatte isotropische Ablagerung der Fasern ideal ist. Die Länge 24 des Abschnitts der Kammer, über die die Konizität auftritt (der als Randomisierungsabschnitt der Kammer bezeichnet werden kann), ist von der Geschwindigkeit der Orientierungsluft und von dem Durchmesser der erzeugten Fasern abhängig. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten und bei geringeren Faserdurchmessern werden kürzere Längen verwendet. Konisch erweiterte Längen im Bereich von 25 bis 75 Zentimetern haben sich als geeignet erwiesen.As shown in Figure 1 with respect to the embodiment with an alignment chamber 17, the chamber 17 is preferably flared at its outlet end 23. It has been found that this taper provides that the fibers have a more random or isotropic arrangement in the fiber stream, but without fiber breakage. For example, a combined web of fibers according to the invention that has passed through a chamber without a flared outlet tends to have a fiber arrangement in the machine direction (ie more fibers tend to be aligned in a direction parallel to the direction of travel of the collector than to be aligned transversely to that direction). On the other hand, fiber webs collected from a chamber with a flared outlet have a better balance between machine and and transverse orientation. The taper may occur in height and width, that is, on the axis or in the plane of the drawing, as well as in a plane perpendicular to the side of the drawings. More usually, the taper occurs only on the axis in the plane of the drawing, that is, the large area sides or walls on opposite sides of the fiber stream passing through the chamber. It is believed that a taper at an angle (the angle 0) between the dashed line 25, which is parallel to the longitudinal axis of the chamber, and the flared side of the chamber of from 4 to 70 is ideal for smooth isotropic deposition of the fibers. The length 24 of the section of the chamber over which the taper occurs (which may be referred to as the randomization section of the chamber) depends on the velocity of the orienting air and on the diameter of the fibers produced. At lower velocities and for smaller fiber diameters, shorter lengths are used. Conically extended lengths in the range of 25 to 75 centimeters have proven to be suitable.

Die Orientierungsluft tritt mit hoher Geschwindigkeit in die Ausrichtungs- bzw. Orientierungskammer 17 ein, wobei die Geschwindigkeit ausreichend hoch ist, um die Fasern unter Spannung zu halten, während sie der Länge nach durch die Kammer verlaufen. Ein planarer, kontinuierlicher Verlauf durch die Kammer zeigt an, daß die Fasern ununterbrochen sind und unter hoher Spannung stehen. Die erforderliche Luftgeschwindigkeit für die Orientierung, die durch den Druck bestimmt wird, mit dem die Luft in die Ausrichtungskammer eingeführt wird, sowie durch die Dimensionen der Öffnungen bzw. Zwischenräume 19, ist abhängig von dem verwendeten faserbildenden Material und von dem Durchmesser der Fasern. Für die meisten Anwendungen konnten als optimale Werte für die entsprechende Spannung Geschwindigkeiten festgestellt werden, die Druckzuständen von etwa 70 psi (ungefähr 500 kPa) mit einer Spaltweite der Öffnung 19 (Dimension 30 in Figur 1) von 0,005 Inch (0,013 cm) entsprechen. In Verbindung mit einigen Polymeren, wie zum Beispiel Hexamethylendiamin-Adipinsäure-Polymer, und der genannten Spaltweite, wurden jedoch auch so geringe Druckzustände wie 20 bis 30 psi (140 bis 200 kPa) verwendet. Wenn die Kammer 17 hauptsächlich als Kühlkammer eingesetzt wird, können für die Orientierungsluft Druckzustände von nur 5 psi verwendet werden.The orientation air enters the orientation chamber 17 at a high velocity, the velocity being sufficiently high to keep the fibers under tension as they pass lengthwise through the chamber. A planar, continuous path through the chamber indicates that the fibers are unbroken and under high tension. The air velocity required for orientation, which is determined by the pressure at which the air is introduced into the orientation chamber and the dimensions of the openings or gaps 19, depends on the fiber-forming material used and the diameter of the fibers. For most applications, optimum values for the corresponding tension have been found to be velocities corresponding to pressure conditions of about 70 psi (approximately 500 kPa) with an opening gap width of 19 (dimension 30 in Figure 1) of 0.005 inches (0.013 cm). However, in conjunction with some polymers, such as hexamethylenediamine adipic acid polymer, and the gap width mentioned, pressure conditions as low as 20 to 30 psi (140 to 200 kPa) have been used. When the chamber 17 is used primarily as a cooling chamber, pressure conditions as low as 5 psi can be used for the orientation air.

Überraschenderweise können viele Fasern über eine lange Strecke durch die Kammer strömen, ohne daß sie die obere oder untere Oberfläche der Kammer berühren. In die erste Kammer (17 bzw. 37) wird jedoch vorzugsweise ein sekundärer, kühlender Luftstrom auf diffuse Weise senkrecht zu den Fasern durch die Seitenwände der Kammer eingeführt. Der sekundäre, kühlende Luftstrom wird bei Polymeren mit niedriger Kristallisierungsgeschwindigkeit bevorzugt, da diese eine erhöhte Klebrigkeit aufweisen und folglich eine Tendenz besitzen, daß vereinzelte Fasern an den Seitenwänden der Kammer haften bleiben. Durch seine kühlende bzw. härtende Wirkung erhöht der kühlende Luftstrom ferner die Faserfestigkeit, wodurch die Wahrscheinlichkeit hinsichtlich eines Faserbruchs vor, in oder nach der ersten Kammer (17 bzw. 37) verringert wird.Surprisingly, many fibers can flow through the chamber for a long distance without touching the upper or lower surfaces of the chamber. However, a secondary cooling air stream is preferably introduced into the first chamber (17 or 37) in a diffuse manner perpendicular to the fibers through the side walls of the chamber. The secondary cooling air stream is preferred for polymers with a low crystallization rate, since these have an increased stickiness and consequently a tendency for isolated fibers to stick to the side walls of the chamber. Through its cooling or hardening effect, the cooling air stream also increases fiber strength, thereby reducing the likelihood of fiber breakage before, in or after the first chamber (17 or 37).

Im allgemeinen sind die Kammern mindestens etwa 40 Zentimeter lang (wobei bei geringer Produktionsleistung jedoch auch kürzere Kammern verwendet werden können, oder wenn die erste Kammer hauptsächlich als Ausrichtungskammer dient), wobei die Kammern vorzugsweise mindestens 100 Zentimeter lang sind, um eine wünschenswerte Ausrichtung sowie wünschenswerte mechanische Eigenschaften in den Fasern zu erzielen. Bei kürzeren Kammerlängen können schnellere Luftgeschwindigkeiten verwendet werden, so daß immer noch eine Faserausrichtung erzielt werden kann. Das Einlaßende der ersten Kammer befindet sich allgemein innerhalb von 3-10 Zentimetern zu der Düse, und trotz der üblicherweise nahe dem Auslaß einer Schmelzblasedüse vorhandenen Turbulenz, die bereits vorstehend erwähnt worden ist, werden die Fasern ausgerichtet bzw. in organisierter Anordnung in die Kammer gezogen.Generally, the chambers are at least about 40 centimeters long (although shorter chambers may be used for low production or when the first chamber serves primarily as an alignment chamber), with the chambers preferably being at least 100 centimeters long to achieve desirable alignment and mechanical properties in the fibers. With shorter chamber lengths, faster air velocities can be used so that fiber alignment can still be achieved. The inlet end of the first chamber is generally within 3-10 centimeters of the nozzle, and despite the turbulence typically present near the outlet of a meltblowing nozzle, already mentioned above, the fibers are aligned or drawn into the chamber in an organized array.

Nach dem Austreten aus der Ausrichtungskammer bzw. aus der letzten Kammer (17 bzw. 38) verlangsamen sich die verfestigten Fasern, und im Verlaufe dieser Verlangsamung werden sie an dem Sammler 26 als Spinnstoff 27 vereinigt, und zwar als eine möglicherweise fehlgerichtete Masse verwickelter Fasern. Der Sammler bzw. die Sammeleinrichtung kann in Form eines zylinderförmigen, feinporigen Siebes oder einer Trommel, eines drehbaren Dorns, oder einer Bandfördereinrichtung gegeben sein. Hinter der Sammeleinrichtung kann sich eine Gasentzugsvorrichtung befinden, die den Gasentzug unterstützt.After exiting the alignment chamber or the last chamber (17 or 38), the solidified fibers slow down and, during this slowing down, they are combined at the collector 26 as a web 27, namely as a possibly misaligned mass of entangled fibers. The collector or the collecting device can be in the form of a cylindrical, fine-pored screen or drum, a rotating mandrel, or a belt conveyor. Behind the collecting device there can be a gas extraction device which assists in the gas extraction.

Der angesammelte Faserspinnstoff kann von der Sammeleinrichtung entfernt und auf eine Vorratsrolle aufgewickelt werden, wobei aneinandergrenzende Wicklungen der Rolle vorzugsweise durch eine Zwischenlage getrennt werden. Zum Zeitpunkt der Faseransammlung und der Spinnstoffgestaltung sind die Fasern vollständig verfestigt und ausgerichtet. Diese beiden Merkmale neigen dazu, den Fasern einen hohen Modul zu verleihen, und wobei es schwierig ist, Hochmodulfasern zu verlangsamen und ausreichend zu verwickeln bzw. zu verhaken, um einen behandelbaren zusammenhängenden Spinnstoff zu gestalten. Spinnstoffe, die nur ausgerichtete, schmelzgeblasene Fasern umfassen, weisen nicht den Zusammenhalt auf, den ein angesammelter bzw. vereinigter Spinnstoff herkömmlicher schmelzgeblasener Fasern aufweist. Aus diesem Grund wird der vereinigte Faserspinnstoff häufig direkt einer Vorrichtung zur Gestaltung eines integralen, behandelbaren Spinnstoffs zugeführt, und zwar zum Beispiel durch Verbindung der Fasern durch gleichmäßiges Kalandrieren des Spinnstoffs in Bereichen oder an Stellen (allgemein in einer Fläche bzw. in einem Bereich von 5 bis 40 Prozent), durch Verdichten des Spinnstoffs zu einem zusammenhängenden Gefüge, wie etwa durch hydraulische Verwicklung, durch Verbindung des Spinnstoffes durch Ultraschall, durch Hinzufügen eines Bindemittels zu den Fasern in gelöster oder in geschmolzener Form und Verfestigung des Bindemittels, durch Hinzufügen eines Lösemittels zu dem Spinnstoff, um die Fasern durch Lösemittel miteinander zu verbinden, oder durch die Herstellung von Bikomponentenfasern, wobei der Spinnstoff derartigen Bedingungen ausgesetzt wird, daß eine Komponente schmilzt, wodurch aneinandergrenzende bzw. sich schneidende Fasern zusammenschmelzen. Ferner kann der vereinigte Spinnstoff auf einem anderen Spinnstoff bzw. einer Bahn aufgetragen werden, wie zum Beispiel auf einem Spinnstoff bzw. einer Bahn, der bzw. die über die Sammeleinrichtung verläuft; wobei auf der unbedeckten Oberfläche des vereinigten Spinnstoffs ein zweiter Spinnstoff aufgetragen werden kann. Die Der angesammelte bzw. vereinigte Spinnstoff kann entweder nicht an der Träger- oder Abdeckbahn bzw. Zwischenlage angebracht werden, oder er kann an der Bahn bzw. Zwischenlage angebracht werden, und zwar durch Verbindung durch Hitze, Lösemittel oder zugesetztem Bindemittel.The accumulated fibrous web may be removed from the accumulator and wound onto a supply roll, with adjacent turns of the roll preferably separated by a spacer. At the time of fiber accumulation and web formation, the fibers are fully consolidated and aligned. These two characteristics tend to give the fibers a high modulus, and it is difficult to slow down and entangle high modulus fibers sufficiently to form a treatable, coherent web. Webs comprising only aligned meltblown fibers do not have the cohesion that an accumulated web of conventional meltblown fibers has. For this reason, the cohesive fibrous web is often fed directly to an apparatus for forming an integral, treatable web, for example, by bonding the fibers by uniformly calendering the web in regions or in places (generally in an area or range of 5 to 40 percent), by densifying the web into a continuous structure such as by hydraulic entanglement, by bonding the web together ultrasonically, by adding a binder to the fibers in dissolved or molten form and solidifying the binder, by adding a solvent to the web to solvent-bond the fibers together, or by making bicomponent fibers wherein the web is subjected to conditions such that one component melts, thereby fusing adjacent or intersecting fibers together. Further, the combined web may be applied to another web, such as a web passing over the collector, and a second web may be applied to the uncovered surface of the combined web. The accumulated or combined textile material may either not be attached to the carrier or cover sheet or intermediate layer, or it may be attached to the sheet or intermediate layer by bonding with heat, solvent or added binder.

Der Faserdurchmesser ist im Durchschnitt geringer als 5 Mikrometer, wobei er vorzugsweise geringer ist als etwa 2 Mikrometer, wobei der Durchmesser der größten Fasern von dem Mittelwert vorzugsweise um höchstens etwa 1,0 Mikrometer abweicht, und wobei sich im allgemeinen 90 Prozent oder mehr der Fasern innerhalb eines Bereichs von weniger als 3, Mikrometern befinden. Vorzugsweise befinden sie sich in einem Bereich von etwa 2,0 Mikrometern oder weniger und am besten innerhalb eines Bereichs von 1,0 Mikrometern oder weniger.The fiber diameter is on average less than 5 micrometers, preferably less than about 2 micrometers, with the diameter of the largest fibers preferably deviating from the average by no more than about 1.0 micrometer, and generally 90 percent or more of the fibers are within a range of less than 3.0 micrometers. Preferably they are within a range of about 2.0 micrometers or less, and most preferably within a range of 1.0 micrometer or less.

In Figur 2A ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, daß sich zur Herstellung von Fasern mit außerordentlich geringen Durchmessern eignet, wobei die Durchmesser im Durchschnitt allgemein etwa 2 Mikrometer oder weniger betragen, und wobei ein sehr schmaler Bereich von Faserdurchmessern existiert (z.B. 90 Prozent innerhalb eines Faserdurchmessers von 1,0 Mikrometern oder weniger). Das faserbildende Material aus dem Extruder 30 wird in eine Meßeinrichtung geführt, die mindestens eine Präzisionsdosierpumpe 31 bzw. Ableitungseinrichtung oder dergleichen umfaßt. Die Dosierpumpe 31 neigt dazu, den Fluß von dem Extruder 30 auszugleichen. Es konnte festgestellt werden, daß die Polymer-Fließgeschwindigkeit durch jede Öffnung in der Düse bei einheitlichen, in wesentlichen ununterbrochenen Fasern mit übermäßig geringem Durchmesser allgemein relativ gering sein muß. Bei durchschnittlichen Faserdurchmessern von weniger als 1 bzw. 2 Mikrometern liegen die Polymer- Fließgeschwindigkeiten für die meisten Polymere im Bereich von 0,01 bis 3 g/Stunde/Öffnung, wobei Werte zwischen 0,02 bis 1,5 g/Stunde/Öffnung bevorzugt werden. Damit diese geringen Fließgeschwindigkeiten verwirklicht werden können, werden herkömmliche Extruder mit geringen Schneckenrotationsgeschwindigkeiten betrieben, und zwar auch bei einer hohen Dichte von Öffnungen in der Düse. Dies führt zu einer Polymer-Fließgeschwindigkeit mit leichten Schwankungen. Es konnte festgestellt werden, daß diese leichten Schwankungen des Fließzustands einen großen nachteiligen Effekt auf die Größenverteilung und die Kontinuität der resultierenden schmelzgeblasenen Fasern mit außerordentlich geringen Durchmessern ausüben.Figure 2A shows an embodiment that is suitable for the production of fibers with extremely low diameters, the diameters generally averaging about 2 micrometers or less, and a very narrow range of fiber diameters exists (e.g., 90 percent within a fiber diameter of 1.0 micrometer or less). The fiber-forming material from the extruder 30 is fed to a metering device which includes at least one precision metering pump 31 or discharge device or the like. The metering pump 31 tends to equalize the flow from the extruder 30. It has been found that for uniform, substantially continuous fibers of excessively small diameter, the polymer flow rate through each orifice in the die must generally be relatively low. For average fiber diameters of less than 1 or 2 micrometers, polymer flow rates for most polymers are in the range of 0.01 to 3 g/hour/orifice, with values between 0.02 to 1.5 g/hour/orifice being preferred. In order to achieve these low flow rates, conventional extruders are operated at low screw rotation speeds, even with a high density of orifices in the die. This results in a polymer flow rate with slight variations. It has been found that these slight variations in the flow state have a large adverse effect on the size distribution and continuity of the resulting meltblown fibers with extremely small diameters.

Für die Meßeinrichtung wird vorzugsweise ein System aus drei Präzisionspumpen verwendet, wie dies in Figur 2A dargestellt ist. Die Pumpen 32 und 33 teilen den Fluß von der Dosierpumpe 31. Die Pumpen 32 und 31 können durch einen einzigen Antrieb betrieben werden, wobei die Pumpen in feststehendem Verhältnis zueinander betrieben werden. Bei dieser Anordnung wird die Geschwindigkeit der Pumpe 33 fortlaufend so geregelt, daß an die Pumpe 32 eine Polymerzufuhr mit konstantem Druck vorgesehen wird, der von einem Druckmeßwertwandler gemessen wird. Die Pumpe 33 dient allgemein als Ableitungseinrichtung zur Entfernung überschüssiger Polymerzufuhr von dem Extruder und der Pumpe 31, während die Pumpe 32 einen ruhigen Polymerfluß an die Düse 35 vorsieht. Für die Zufuhr des Polymers an eine Reihe von Düsen (nicht abgebildet) können mehr als eine Pumpe 32 verwendet werden. Vorzugsweise wird zwischen der Pumpe 32 und der Düse 35 ein Filter 34 vorgesehen, um etwaige Unreinheiten zu entfernen. Vorzugsweise liegt die Maschengröße des Filters im Bereich von 100 bis 250 Löchern/Inch² oder mehr. Dieses System wird zwar bevorzugt, jedoch können auch andere Anordnungen verwendet werden, die den Öffnungen Polymer mit der entsprechend niedrigen Geschwindigkeit und im wesentlichen ohne Schwankungen zuführen.The metering device preferably uses a system of three precision pumps as shown in Figure 2A. The pumps 32 and 33 share the flow from the metering pump 31. The pumps 32 and 31 can be operated by a single drive, with the pumps being operated in fixed ratio to each other. In this arrangement, the speed of the pump 33 is continuously controlled so that pump 32 provides a polymer feed at a constant pressure as measured by a pressure transducer. Pump 33 generally serves as a drain to remove excess polymer feed from the extruder and pump 31 while pump 32 provides a smooth flow of polymer to die 35. More than one pump 32 may be used to supply polymer to a series of dies (not shown). Preferably, a filter 34 is provided between pump 32 and die 35 to remove any impurities. Preferably, the mesh size of the filter is in the range of 100 to 250 holes/square inch or more. While this system is preferred, other arrangements may be used which supply polymer to the orifices at the appropriately low rate and with substantially no fluctuations.

Das Polymer wird der Düse mit einer Fließgeschwindigkeit je Öffnung zugeführt, die sich zur Erzeugung des gewünschten Faserdurchmessers eignet, wie dies zum Beispiel in dem hypothetischen Modell aus Figur 3 dargestellt ist, in der die Y-Achse den Logarithmus der Harzfließgeschwindigkeit (in Gramm/Minute/Öffnung) darstellt, während die X-Achse den entsprechenden isotaktischen Polypropylen-Faserdurchmesser der 0,9-Dichte in Mikron bei zwei Fasergeschwindigkeiten darstellt (obere Linie gleich 400 m/Sekunde und untere Linie gleich 200 m/Sekunde). Dies bestätigt die Notwendigkeit der Verringerung der Fließgeschwindigkeit für die Erzeugung von Mikrofasern mit einheitlichem Durchmesser. Es wird deutlich, daß unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Erzeugung von Endlos-Mikrofasern mit sehr kleinen mittleren Durchmessern eine sehr niedrige Polymer-Fließgeschwindigkeit erforderlich ist. Die gesamte theoretische Polymer-Zufuhrgeschwindigkeit an die Düse ist von der Anzahl der Öffnungen abhängig. Diese geeignete Polymer-Zufuhrgeschwindigkeit wird danach vorgesehen, und zwar zum Beispiel durch die Meßeinrichtung Jedoch war das erfindungsgemäße Verfahren zur Verwirklichung einheitlicher, ununterbrochener Fasern mit hoher Festigkeit und mit geringem Durchmesser mit derartigen niedrigen Polymer- Fließgeschwindigkeiten aus herkömmlichen Schmelzblasetechniken nicht bekannt bzw. vorhersehbar.The polymer is fed to the die at a flow rate per orifice suitable for producing the desired fiber diameter, as shown, for example, in the hypothetical model of Figure 3, in which the Y axis represents the logarithm of the resin flow rate (in grams/minute/orifice) while the X axis represents the corresponding 0.9 density isotactic polypropylene fiber diameter in microns at two fiber speeds (upper line equal to 400 m/second and lower line equal to 200 m/second). This confirms the need to reduce the flow rate to produce uniform diameter microfibers. It will be seen that a very low polymer flow rate is required to produce continuous microfibers with very small mean diameters using the process of the invention. The total theoretical polymer feed rate to the die is dependent on the number of orifices. This suitable polymer feed rate is then provided, for example, by the measuring device. However, the Inventive methods for realizing uniform, continuous, high strength, small diameter fibers at such low polymer flow rates are not known or foreseeable from conventional melt blowing techniques.

Die geeigneten Öffnungsdurchmesser zur Erzeugung einheitlicher Fasern mit mittleren Durchmessern von weniger als 2 Mikrometern liegen im Bereich von 0,025 bis 0,50 mm, wobei ein Bereich von 0,025 bis 0,05 bevorzugt wird (zum Beispiel von Ceccato Spinnerets, Mailand, Italien, oder von der Kasen Nozzle Manufacturing Corporation, Ltd., Osaka, Japan, erhältlich). Die geeigneten Längenverhältnisse dieser Öffnungen liegen im Bereich von 200 bis 20, wobei ein Bereich von 100 bis 20 bevorzugt wird. Bei den bevorzugten Öffnungen werden hohe Öffnungsdichten bevorzugt, um den Polymerdurchsatz zu erhöhen. Im allgemeinen werden Öffnungsdichten von 30/cm bevorzugt, wobei Dichten von 40/cm oder mehr darüber hinaus bevorzugt werden.Suitable orifice diameters for producing uniform fibers with average diameters of less than 2 micrometers are in the range of 0.025 to 0.50 mm, with a range of 0.025 to 0.05 being preferred (available, for example, from Ceccato Spinnerets, Milan, Italy, or from Kasen Nozzle Manufacturing Corporation, Ltd., Osaka, Japan). Suitable aspect ratios of these orifices are in the range of 200 to 20, with a range of 100 to 20 being preferred. For the preferred orifices, high orifice densities are preferred to increase polymer throughput. Generally, orifice densities of 30/cm are preferred, with densities of 40/cm or more being preferred.

Bei der Erzeugung einheitlicher Fasern mit mittleren Faserdurchmessern von weniger als 2 Mikrometern wird der primäre Luftdruck verringert, wodurch die Bruchneigung der Fasern verringert wird, während die aus den Düsenöffnungen extrudierten polymeren Schmelzströme weiterhin verfeinert und gezogen werden. Allgemein werden Luftdruckwerte von weniger als 10 Pfund/Inch² psi (70 kPa) bevorzugt, wobei etwa 5 Pfund/Inch² (35 kPa) darüber hinaus bevorzugt werden, und zwar bei einer Luftspaltweite von etwa 0,4 mm. Durch den niedrigen Luftdruck wird die Wirbelströmung bzw. Turbulenz reduziert, wobei eine Endlosfaser vor einem Faserbruch durch die während dem Schmelzblasen erzeugte Turbulenz in die Kammer 17 bzw. 37 geblasen werden kann. Die der Kammer 17 bzw. 37 zugeführte Endlosfaser wird danach durch die Orientierungsluft gezogen (in Kammer 17 bzw.37 und/oder 38). Die Temperatur der Primärluft entspricht vorzugsweise fast der Temperatur der Polymerschmelze (z.B. etwa 10ºC oberhalb der Temperatur der Polymerschmelze)In producing uniform fibers with average fiber diameters of less than 2 microns, the primary air pressure is reduced, thereby reducing the tendency of the fibers to break while continuing to attenuate and draw the polymer melt streams extruded from the die orifices. Generally, air pressure values of less than 10 pounds per square inch psi (70 kPa) are preferred, with about 5 pounds per square inch (35 kPa) above that being preferred, with an air gap width of about 0.4 mm. The low air pressure reduces turbulence, allowing a continuous fiber to be blown into chamber 17 or 37 prior to fiber breakage by the turbulence created during melt blowing. The continuous fiber fed to chamber 17 or 37 is then drawn through the orientation air (into chamber 17 or 37 and/or 38). The temperature of the primary air preferably corresponds almost to the temperature of the polymer melt (e.g. about 10ºC above the temperature of the polymer melt)

Die Fasern müssen an dem Auslaß der Düsenfläche durch die erste und/oder zweite Kammer aus dem Schmelzblasebereich gezogen werden, um die entsprechende Spannung der Spannungslinie aufrecht zu erhalten. Die Kammern (17 in Figur 1 und 37 und/oder 38 in Figur 2A) sorgen dafür, daß die Fasern keinen Schwingungseffekt aufweisen, der normalerweise bei schmelzgeblasenen Fasern an dem Auslaß einer Schmelzblasedüse auftritt. Wenn die Fasern zu Randomisierungszwecken diesen Schwingungskräften ausgesetzt werden, sind die Fasern stark genug, um den Kräften ohne zu brechen zu widerstehen. Die resultierenden ausgerichteten Fasern sind praktisch ununterbrochen, und wobei bei einer Betrachtung der resultierenden Mikrofaser-Spinnstoffe unter einem Rasterelektronenmikroskop keine Faserenden festgestellt wurden.The fibers must be pulled out of the meltblown region at the outlet of the die face through the first and/or second chambers to maintain the appropriate tension of the stress line. The chambers (17 in Figure 1 and 37 and/or 38 in Figure 2A) ensure that the fibers do not exhibit the oscillation effect that normally occurs with meltblown fibers at the outlet of a meltblown die. When the fibers are subjected to these oscillation forces for randomization purposes, the fibers are strong enough to withstand the forces without breaking. The resulting aligned fibers are virtually continuous and no fiber ends were observed when the resulting microfiber webs were viewed under a scanning electron microscope.

Aus den Düsenöffnungen wird das faserbildende Material in der Primärluft mitgerissen und danach in der Orientierungsluft und der sekundären Kühlluft, wie dies vorstehend für die Kammer 17 bzw. die Kammer 37 (die mit oder ohne die Kammer 38 verwendet werden kann) beschrieben worden ist. Bei einer bevorzugten Anordnung tritt das Material aus der Kammer 37 aus und wird in der Kammer 38 weiter verfeinert. Die röhrenförmige Kammer 38 funktioniert auf ähnliche Weise wie die Kammer 37. Wenn die sekundäre Kammer 38 eingesetzt wird, dient sie hauptsächlich zur Ausrichtung, wobei der Luftdruck in diesem Fall bei einer Spaltweite der Luftöffnung (nicht abgebildet) von 0,005 Inch (0,13 cm) allgemein mindestens 50 psi (344 kPa) und vorzugsweise mindestens 70 psi (483 kPa) beträgt. Wenn diese sekundäre Kammer 38 verwendet wird, liegen die entsprechenden Druckwerte in der ersten Kammer 37 bei identischer Spaltweite allgemein zwischen 5 psi und 15 psi (35 bis 103 kPa). In diesem Fall dient die erste Kammer 37 hauptsächlich als Kühlkammer, wobei ein geringfügiger Grad der Ausrichtung eintritt.From the nozzle orifices, the fiber-forming material is entrained in the primary air and then in the orientation air and secondary cooling air as described above for chamber 17 and chamber 37 (which may be used with or without chamber 38), respectively. In a preferred arrangement, the material exits chamber 37 and is further attenuated in chamber 38. Tubular chamber 38 functions in a similar manner to chamber 37. When secondary chamber 38 is employed, it serves primarily for orientation, in which case the air pressure is generally at least 50 psi (344 kPa) and preferably at least 70 psi (483 kPa) with an air orifice gap (not shown) of 0.005 inches (0.13 cm). When this secondary chamber 38 is used, the corresponding pressure values in the first chamber 37 with an identical gap width are generally between 5 psi and 15 psi (35 to 103 kPa). In this In this case, the first chamber 37 serves primarily as a cooling chamber, with a slight degree of alignment occurring.

Die sekundäre Kammer 38 ist allgemein 2 bis 5 cm von dem Auslaß der ersten Kammer angeordnet, wobei die erste Kammer eine Konizität gemäß obiger Beschreibung aufweist. Die Abmessungen der sekundären Kammer entsprechen im wesentlichen den Abmessungen der ersten Kammer 37. Wenn die sekundäre Kammer 38 vorhanden ist, weist deren Auslaßende 40 vorzugsweise eine Konizität gemäß obiger Beschreibung in bezug auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 auf.The secondary chamber 38 is generally located 2 to 5 cm from the outlet of the first chamber, the first chamber having a taper as described above. The dimensions of the secondary chamber correspond substantially to the dimensions of the first chamber 37. When the secondary chamber 38 is present, its outlet end 40 preferably has a taper as described above with respect to the embodiment of Figure 1.

Die Randomisierung der Fasern wird durch den Einsatz eines Luftstroms erhöht, und zwar unmittelbar bevor die Fasern den konisch erweiterten Auslaß 40 erreichen. Dies kann durch einen verfangenden Luftstrom durchgeführt werden, der von den Kammerwänden vorgesehen wird. Dieser verfangende Luftstrom kann durch Öffnungen in den Seitenwänden vorgesehen werden (vorzugsweise entlang der Breite) und vorzugsweise nahe an dem Auslaßende 40 der Kammer 38. Ein derartiger Luftstrom kann auch in einer Anordnung gemäß der Beschreibung in bezug auf Figur 1 verwendet werden.The randomization of the fibers is increased by the use of an air stream immediately before the fibers reach the flared outlet 40. This can be accomplished by an entangling air stream provided by the chamber walls. This entangling air stream can be provided through openings in the side walls (preferably along the width) and preferably near the outlet end 40 of the chamber 38. Such an air stream can also be used in an arrangement as described with respect to Figure 1.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel wird hauptsächlich für die Verwirklichung von Endlosfasern mit außerordentlich kleinen Durchmessern verwendet, wie zum Beispiel von Fasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 2 Mikrometern, mit sehr schmalen Bereichen von Faserdurchmessern sowie mit sehr hoher Faserfestigkeit. Diese Kombination von Eigenschaften bzw. Merkmalen ist für einen Mikrofaser-Spinnstoff einzigartig und für bestimmte Verwendungszwecke, wie zum Beispiel zum Filtern oder zur Isolation, höchst wünschenswert.The embodiment described above is primarily used to realize continuous fibers with extremely small diameters, such as fibers with an average diameter of less than 2 micrometers, with very narrow ranges of fiber diameters, and with very high fiber strength. This combination of properties or characteristics is unique for a microfiber fabric and is highly desirable for certain uses, such as filtering or insulation.

Wie dies bereits beschrieben worden ist, wird davon ausgegangen, daß die erfindungsgemäßen ausgerichteten, schmelzgeblasenen Fasern endlos bzw. ununterbrochen sind, was im Vergleich zu Fasern, die durch herkömmliche Schmelzblasverfahren gestaltet werden, offensichtlich den deutlichen Unterschied aufweist, daß diese Fasern kennzeichnenderweise unterbrochen bzw. nicht endlos sind. Die Fasern werden der bzw. den Ausrichtungskammer(n) (oder zuerst der Kühl- und dann der Ausrichtungskammer) ungebrochen zugeführt, wobei die Fasern danach allgemein ohne Unterbrechung durch die Ausrichtungskammer verlaufen. Die Kammer(n) erzeugt bzw. erzeugen eine Spannung entlang einer Spannungslinie, die die Faser in bemerkenswertem Ausmaß ausrichtet und verhindert, daß die Fasern stärker schwingen, bis sie vollständig ausgerichtet worden sind. In dem vereinigten Spinnstoff gibt es keine Anzeichen für Faserenden oder Einschüsse (verfestigte Kügelchen faserbildenden Materials, die etwa beim Brechen von Fasern auftreten, und wobei es die Lösung der Spannung ermöglicht, daß sich das Material wieder zusammenzieht). Diese Merkmale sind auch in dem Ausführungsbeispiel vorhanden, in dem der mittlere Durchmesser der Fasern kleiner ist als 2 Mikrometer, was in Anbetracht der geringen Festigkeit der Polymerströme mit außerordentlich geringem Durchmesser, die die Düsenöffnungen verlassen, besonders bemerkenswert ist. Ferner weisen die Fasern wenn überhaupt, dann nur eine sehr geringe Wärmebindung zwischen den Fasern auf.As already described, it is assumed that the inventive aligned, meltblown fibers are continuous, which is clearly different from fibers formed by conventional meltblowing processes in that these fibers are typically discontinuous. The fibers are fed unbroken to the orientation chamber(s) (or first to the cooling chamber and then to the orientation chamber) and the fibers thereafter pass generally uninterrupted through the orientation chamber. The chamber(s) apply a tension along a tension line which aligns the fiber to a considerable extent and prevents the fibers from vibrating more until they have been fully aligned. There is no evidence of fiber ends or wefts (solidified beads of fiber-forming material which occur when fibers break, and where release of the tension allows the material to contract again) in the combined web. These features are also present in the embodiment in which the mean diameter of the fibers is less than 2 microns, which is particularly notable given the low strength of the extremely small diameter polymer streams exiting the die orifices. Furthermore, the fibers exhibit very little, if any, thermal bonding between the fibers.

Die Fasern können aus einer Vielzahl verschiedener faserbildender Materiale gestaltet werden. Zu den kennzeichnenden Polymeren zur Gestaltung schmelzgeblasener Fasern gehören Polypropylen, Polyethylen, Polyethylenterephthalat und Polyamid. Bei Polycaprolactam und Hexamethylendiamin-Adipinsäure-Polymer handelt es sich um besonders geeignete Materiale, da diese Fasern mit sehr hoher Festigkeit bilden.The fibers can be made from a variety of different fiber-forming materials. The typical polymers used to form meltblown fibers include polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate and polyamide. Polycaprolactam and hexamethylenediamine adipic acid polymer are particularly suitable materials because they form fibers with very high strength.

Die erfindungsgemäßen Fasern und Spinnstoffe können elektrisch geladen werden, um deren Filtereigenschaften zu verbessern, wobei die Ladungen zum Beispiel während der Gestaltung der Fasern zugeführt werden können, wie dies etwa in dem U.S. Patent US-A-4.215.682 beschrieben wird. Der Spinnstoff kann aber auch nach der Gestaltung geladen werden, wie dies in dem U.S. Patent US-A-3.571.679 beschrieben wird; siehe auch die US. Patente US-A-4.375.718, US-A-4.588.537 und US-A-4.592.815. In elektrisch geladenen Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise Polyolefine und insbesondere Polypropylen vorhanden, da diese Stoffe einen Ladungszustand besonders gut erhalten.The fibers and textiles according to the invention can be electrically charged in order to improve their filtering properties, whereby the charges can be introduced, for example, during the formation of the fibers, as described in U.S. Patent US-A-4,215,682. However, the textile can also be charged after formation, as described in U.S. Patent US-A-3,571,679; see also U.S. Patents US-A-4,375,718, US-A-4,588,537 and US-A-4,592,815. Electrically charged fibers according to the present invention preferably contain polyolefins and in particular polypropylene, since these materials maintain a charge state particularly well.

Erfindungsgemäße Faserspinnstoffe können zusätzlich zu den Mikrofasern andere Bestandteile aufweisen. So können zum Beispiel Haftmittelüberzüge auf einen Spinnstoff gespritzt werden, um den Griff des Spinnstoffs zu verbessern. Zusätze, wie zum Beispiel Farbstoffe, Pigmente, Füllmittel, Tenside, Schleifpartikel, Lichtschutzmittel, Flammschutzmittel, Absorptionsmittel, Medikamente, usw., können den erfindungsgemäßen Spinnstoffen ebenfalls hinzugefügt werden, und zwar durch Hinzufügen dieser in die faserbildende Flüssigkeit der Mikrofasern, oder durch Sprühen dieser Zusätze auf die Fasern, wenn diese erzeugt werden oder nachdem der Spinnstoff gesammelt bzw. vereinigt worden ist.Fiber spunbonds of the invention may contain other ingredients in addition to microfibers. For example, adhesive coatings may be sprayed onto a spunbond to improve the feel of the spunbond. Additives, such as dyes, pigments, fillers, surfactants, abrasive particles, light stabilizers, flame retardants, absorbents, medicaments, etc., may also be added to the spunbonds of the invention by adding them to the fiber-forming liquid of the microfibers, or by spraying these additives onto the fibers as they are being formed or after the spunbond has been collected or combined.

Ein vollständiger erfindungsgemäßer Spinnstoff kann sehr unterschiedliche Dicken aufweisen. Bei den meisten Anwendungen weisen die Spinnstofe Dicken im Bereich von etwa 0,05 bis 5, Mikrometern auf 4 Bei einigen Anwendungen können zwei oder mehr einzeln gestaltete Spinnstoffe als ein dickeres Lagenprodukt zusammengesetzt werden.A complete fabric according to the invention can have very different thicknesses. In most applications, the fabrics have thicknesses in the range of about 0.05 to 5.4 microns. In some applications, two or more individually designed fabrics can be assembled as a thicker sheet product.

Die Erfindung wird nachstehend in bezug auf die folgenden veranschaulichenden Ausführungsbeispiele weiter beschrieben.The invention is further described below with reference to the following illustrative embodiments.

Beispiel 1example 1

Unter Verwendung der Vorrichtung aus Figur 2 ohne Sekundärkammer 38 wurde eine ultrafeine Submikronfaser aus Polypropylenharz (Himont PF 442) geblasen, wobei die Extrudertemperatur 435ºF (224ºC) und die Düsentemperatur 430ºF (221ºC) betrugen. Der Extruder wurde mit 5 U/Min. (3/4 Inch Durchmesser, Modell Nr. D-31-T, C.W. Brabender Instruments, Hackensack, New Jersey) mit einem Ablaßblock betrieben. Überschüssiges Polymer wure abgelassen, ungefähr eine Polymer- Fließgeschwindigkeit von weniger 1 g/Öffnung/Stunde zu erreichen. Die Düse umfaßte 98 Öffnungen, wobei jede Öffnung eine Öffnungsgröße von etwa 0,005 Inch (125 Mikrometer) und eine Öffnungslänge von 0,227 Inch (0,57 cm) aufwies. Der Primärluftdruck betrug 30 psi (206 kPa), wobei die Spaltweite bei 0,01 Inch (0,025 cm) lag. Die Primärlufttemperatur betrug 200ºC. Das Polymer wurde in die Ausrichtungskammer geblasen. Die sekundäre Orientierungsluft wies bei einer Luftspaltweite von 0,03 Inch und bei Umgebungstemperatur einen Druck von 70 psi (483 kPa) auf. Der Radius der Coanda-Oberfläche betrug 1/8 Inch (0,32 cm). Die Kammer umfaßte eine Innenhöhe von 1,0 Inch (2,54 cm), eine Innenbreite von 4 Inch (10,16 cm) und eine Gesamtlänge von 20 Inch (einschließlich eines konisch erweiterten Auslaßteilstücks).Using the apparatus of Figure 2 without secondary chamber 38, an ultrafine submicron fiber was blown from polypropylene resin (Himont PF 442) with the extruder temperature at 435°F (224°C) and the die temperature at 430°F (221°C). The extruder was operated at 5 rpm (3/4 inch diameter, Model No. D-31-T, C.W. Brabender Instruments, Hackensack, New Jersey) with a bleed block. Excess polymer was bleeded to achieve a polymer flow rate of approximately less than 1 g/orifice/hour. The die included 98 orifices, each orifice having an orifice size of about 0.005 inch (125 micrometers) and an orifice length of 0.227 inch (0.57 cm). The primary air pressure was 30 psi (206 kPa) with a gap width of 0.01 inch (0.025 cm). The primary air temperature was 200ºC. The polymer was blown into the alignment chamber. The secondary orientation air was 70 psi (483 kPa) with an air gap width of 0.03 inch and at ambient temperature. The radius of the Coanda surface was 1/8 inch (0.32 cm). The chamber included an internal height of 1.0 inch (2.54 cm), an internal width of 4 inches (10.16 cm), and an overall length of 20 inches (including a flared outlet section).

Die gestalteten Fasern wiesen einen mittleren Faserdurchmesser von 0,6 Mikrometern auf, wobei 52% der Fasern einen Durchmesser im Bereich von 0,6 bis 0,75 Mikrometern aufwiesen. Ungefähr 85% der Fasern wiesen einen Durchmesser im Bereich von 0,45 bis 0,75 Mikrometern auf. (Die Fasergrößen und Verteilungen wurden durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des Spinnstoffs ermittelt und von einem Bildanalysesystem Omicon Image Analysis System von Bausch & Lomb analysiert.) Eine gewisse Strangbildung der Fasern (ungefähr 3%) konnte festgestellt werden.The designed fibers had a mean fiber diameter of 0.6 micrometers, with 52% of the fibers having a diameter in the range of 0.6 to 0.75 micrometers. Approximately 85% of the fibers had a diameter in the range of 0.45 to 0.75 micrometers. (Fiber sizes and distributions were determined by scanning electron micrographs of the fabric and analyzed by a Bausch & Lomb Omicon Image Analysis System.) Some stranding of the fibers (approximately 3%) was observed.

Beispiel 2Example 2

In diesem Beispiel wurden die gleiche Vorrichtung und das gleiche Polymer wie in Beispiel 1 verwendet, jedoch ohne die Kammer 38. In diesem Beispiel 37 wurde die Kammer 37 mit Seitenwänden aus porösem Glas vorgesehen, wobei die Kammer eine Kammerlänge von 15,5 Inch ohne das konisch erweiterte Auslaßteilstück aufwies. Ferner waren die Luftbürsten an der Kammer 37 verstellbar, so daß die Luft in unterschiedlichen Winkeln der Coanda-Oberfläche zugeführt werden konnte. Die Coanda-Oberfläche umfaßte einen Radius von 1 Inch (2,54 cm) und einen Luftaustrittswinkel von 45 Grad. Die Temperatur des Extruders lag vom Einlaß bis zum Auslaß im Bereich von 190 bis 225ºC, und wobei der Extruder eine Rotationgsgeschwindigkeit von 4 Umdrehungen pro Minute aufwies (ein Schneckendurchmesser von 0,75 Inch, 1,7 cm). Wiederum wurde ein Ablaßblock dazu verwendet, die Polymer-Fließgeschwindigkeit niedrig zu halten und um eine übermäßige Verweilzeit des Polymers in der Düse zu verhindern. Die Polymer-Fließgeschwindigkeit betrug 260 g/Stunde (2, 6 g/Minute/Öffnung). Die Düsentemperatur betrug 186ºC, und wobei die Öffnungen jeweils eine Öffnungsgröße von 0,005 Inch (0,013 cm) aufwiesen. Der Primärluftdruck betrug 10 psi (70 kPa), wobei die Luftspaltweite bei 0,005 Inch (0,013 cm) lag. Die sekundäre Orientierungsluft wies bei einer Luftspaltweite von 0,03 Inch (0,0076 cm) einen Druck von 20 psi (140 kPa) auf. Durch die porösen Glaswände wurde Kühlluft mit einem Druck von 10 psi (70 kPa) eingeführt. Die Sammeleinrichtung war 22 Inch (56 cm) von der Düse entfernt angeordnet. Bei der mikroskopischen Betrachtung der Fasern wiesen diese einen mittleren Durchmesser von 1 Mikrometer auf.In this example, the same apparatus and polymer as in Example 1 were used, but without the chamber 38. In this example, the chamber 37 was provided with porous glass side walls and the chamber had a chamber length of 15.5 inches without the flared outlet section. Furthermore, the air brushes on the chamber 37 were adjustable so that the air could be supplied to the Coanda surface at different angles. The Coanda surface included a radius of 1 inch (2.54 cm) and an air exit angle of 45 degrees. The temperature of the extruder ranged from 190 to 225°C from inlet to outlet and the extruder had a rotational speed of 4 revolutions per minute (a screw diameter of 0.75 inches, 1.7 cm). Again, a bleed block was used to keep the polymer flow rate low and prevent excessive polymer residence time in the die. The polymer flow rate was 260 g/hour (2.6 g/minute/orifice). The die temperature was 186°C and the orifices each had an orifice size of 0.005 inch (0.013 cm). The primary air pressure was 10 psi (70 kPa) with an air gap of 0.005 inch (0.013 cm). The secondary orientation air was 20 psi (140 kPa) with an air gap of 0.03 inch (0.0076 cm). Cooling air was introduced through the porous glass walls at 10 psi (70 kPa). The collector was located 22 inches (56 cm) from the nozzle. When examined microscopically, the fibers had an average diameter of 1 micrometer.

Beispiele 3 - 15Examples 3 - 15

In den Beispielen wurden die gleiche Einrichtung und das gleiche Polymer wie in dem vorstehenden Beispiel 1 verwendet.In the examples, the same equipment and polymer were used as in Example 1 above.

Die Verfahrensbedingungen sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 The process conditions are listed in Table 1 below. Table 1

T&sub1; - Extruder-Austrittstemperatur (ºC)T1; - Extruder outlet temperature (ºC)

T&sub2; - Ablaßblocktemperatur (ºC)T2; - Drain block temperature (ºC)

T&sub3; - Düsentemperatur (ºC)T3; - Nozzle temperature (ºC)

Ta1-Ta2 - Temperatur der Luftströme (ºC), der Primärluft bzw. der ersten OrientierungsluftTa1-Ta2 - Temperature of the air flows (ºC), the primary air or the first orientation air

Pa1-Pa2 - Druckwerte obiger Luftströme (psi)Pa1-Pa2 - Pressure values of above air flows (psi)

F&sub1; - Polymer-Fließgeschwindigkeit der Beispiele 31-33 betrug etwa 2,5 g/Stunde/ÖffnungF₁ - Polymer flow rate of Examples 31-33 was about 2.5 g/hour/orifice

R - U/Min. des ExtrudersR - rpm of the extruder

Tm - Temperatur der Schmelze (ºC)Tm - melt temperature (ºC)

Die Größenverteilung der Fasern (in Mikrometern) wurde danach ermittelt, wobei die Ergebnisse in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt sind. Tabelle II Median 90%+ Bereich AnzahlThe size distribution of the fibres (in micrometres) was then determined and the results are shown in Table II below. Table II Median 90%+ Range Number

In Tabelle II handelt es sich bei dem 90%-Bereich um den Größenbereich, in dem 90% oder mehr der Fasern vorgefunden werden. Anzahl steht für die Anzahl der gemessenen Fasern, und St.Abw. bezeichnet die Standardabweichung. Allgemein gilt, daß bei niedrigeren Polymer-Fließgeschwindigkeiten schmalere Größenverteilungen beobachtet wurden. Die Beispiele 4 und 5 weisen höhere Extrudergeschwindigkeiten auf und einen deutlich umfassenderen Bereich von Faserdurchmessern im Vergleich zu den Beispielen 3 und 6.In Table II, the 90% range is the size range in which 90% or more of the fibers are found. Count is the number of fibers measured and St.Dev is the standard deviation. In general, narrower size distributions were observed at lower polymer flow rates. Examples 4 and 5 have higher extruder speeds and a much wider range of fiber diameters compared to Examples 3 and 6.

Die letzten drei Beispiele aus Tabelle II (13-15) weisen geringere mittlere Durchmesser auf als die anderen Beispiele. Es wird davon ausgegangen, daß sich dies aus der Kombination des verhältnismäßig niedrigen Primärdrucks und des verhältnismäßig hohen Luftdrucks von den Ausrichtungskammeröffnungen ergab.The last three examples in Table II (13-15) have smaller mean diameters than the other examples. It is believed that this resulted from the combination of the relatively low primary pressure and the relatively high air pressure from the alignment chamber openings.

In Beispiel 15 ergab sich ein außerordentlich kleiner mittlerer Durchmesser der Fasern eines sehr schmalen Bereichs von Faserdurchmessern. Die rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Fasern aus Beispiel 15, die in Figur 4 dargestellt ist, zeigt diese Gleichmäßigkeit der Faserdurchmesser (die kleine Linie unter "5.0 kx" stellt 1 Mikrometer dar)In Example 15, an extraordinarily small mean diameter of the fibers was found over a very narrow range of fiber diameters. The scanning electron micrograph of the fibers from Example 15, shown in Figure 4, demonstrates this uniformity of fiber diameters (the small line under "5.0 kx" represents 1 micrometer).

Beispiel 16Example 16

In diesem Beispiel wurden die gleiche Anordnung und das gleiche Polymer wie in Beispiel 2 verwendet, mit der Ausnahme, daß eine Sekundärkammer 38 eingesetzt wurde. Der Extruder und ein Verhältnis der Dosierpumpen wurden zur Regelung des Ablaßblocks verwendet. Die Extruder-Austrittstemperatur betrug 240ºC, wobei die Temperaturen des Ablaßblocks und der Düse 250ºC betrugen. Der Extruder wurde mit 2 U/Min. betrieben.In this example, the same arrangement and polymer were used as in Example 2, except that a secondary chamber 38 was employed. The extruder and a ratio of metering pumps were used to control the bleed block. The extruder exit temperature was 240°C, with the bleed block and die temperatures being 250°C. The extruder was operated at 2 rpm.

Die Funktionsweise des Ablaßblocks wurde durch drei Präzisionspumpen geregelt (Pumpe 1, "Zenith" Pumpe, Modell Nr. HPB-4647-0,297, Pumpen 2 und 3, "Zenith" Pumpen, Modell Nr. HPB-4647-0,160, die von der Powell Equipment Company, Minneapolis, Minnesota, bezogen wurden). Die Pumpen 1 und 2 wurden von einem verstellbaren Präzisionsmotor mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben (Modellnummer 5BP56KAA62, Boston Gear Company, Boston, Massachusetts). Diese Pumpen wurden durch einen Vollzeit-Zahnradantrieb angetrieben, der die Pumpe 1 mit der fünffachen Geschwindigkeit der Pumpe 2 antrieb. Die Pumpe wurde durch einen weiteren Präzisionsgeschwindigkeitsmotor vom gleichen Typ angetrieben. Diese Pumpen teilten den heranfließenden Harzstrom in zwei Ströme. Der größere Polymerstrom von Pumpe 3 wurde aus dem System entfernt ("abgelassen"). Der kleinere Strom von Pumpe 2 wurde erhalten.The operation of the drain block was controlled by three precision pumps (Pump 1, "Zenith" pump, Model No. HPB-4647-0.297, Pumps 2 and 3, "Zenith" pumps, Model No. HPB-4647-0.160, purchased from Powell Equipment Company, Minneapolis, Minnesota). Pumps 1 and 2 were driven by a precision variable speed motor (Model No. 5BP56KAA62, Boston Gear Company, Boston, Massachusetts). These pumps were driven by a full-time gear drive that drove Pump 1 at five times the speed of Pump 2. The pump was driven by another precision speed motor of the same type. These pumps divided the incoming resin stream into two streams. The larger polymer stream from Pump 3 was removed from the system ("drained"). The smaller current from pump 2 was obtained.

Der kleinere Strom wurde durch ein Filterbett kleiner Glaskügelchen mit einer Maschenzahl von 240 Öffnungen/Inch² gefiltert, wobei der Filter alle Fremdstoffe entfernen konnte, die größer waren als 1 Mikron (1 Mikrometer). Danach wurde der Strom in die Düse geleitet und durch die Öffnungen (Durchmesser 0,012 Inch, 0,03 cm) extrudiert.The smaller stream was filtered through a filter bed of small glass beads with a mesh number of 240 openings/inch² filtered, with the filter capable of removing all foreign matter larger than 1 micron (1 micrometer). The stream was then directed into the nozzle and extruded through the orifices (0.012 inch, 0.03 cm diameter).

Primärluft ("Luft 1") wurde der Düse bei geregelter Temperatur (210ºC), Druck (5 psi bei einem Luftspalt von 0,01 Inch) und Volumen je Zeiteinheit, zugeführt.Primary air ("Air 1") was supplied to the nozzle at controlled temperature (210ºC), pressure (5 psi at an air gap of 0.01 inch) and volume per unit time.

Vor dem Beginn der tatsächlichen Gestaltung und Vereinigung der erfindungsgemäßen Fasern wurde die Polymer-Fließgeschwindigkeit durch die Düse gemessen, und zwar durch Probenentnahme aus dem austretenden Harzstrom an einem Punkt kurz nach der Düse, wobei an diesem Punkt ein Stück eines gewogenen Maschensieb positioniert wurde. Das Sieb wurde nach fünf Minuten erneut gewogen, wobei das Gewicht des sich angesammelten Harzes und die Extrusionsgeschwindigkeit in Gramm/Öffnung/Minute berechnet wurden.Before beginning the actual formation and assembly of the fibers of the invention, the polymer flow rate through the die was measured by sampling the exiting resin stream at a point just after the die, and positioning a piece of weighed mesh screen at that point. The screen was reweighed after five minutes, and the weight of accumulated resin and the extrusion rate in grams/orifice/minute were calculated.

Nach diesen Messungen wurde der Harzstrom durch zwei getrennte Kammern geführt.After these measurements, the resin flow was passed through two separate chambers.

Der erste Ausrichtungsluftstrom wurde dazu verwendet, den Strom des geschmolzenen und abkühlenden Harzes weiter durch die erste Kammer zu leiten. Der Druck der Orientierungsluft betrug bei einem Luftspalt von 0,03 Inch (0,0076 cm) 10 psi (70 kPa). Luft wurde ferner mit 5 psi (35 kPa) durch die porösen Seitenwände der Kammer eingeführt.The first alignment air stream was used to further direct the flow of melted and cooling resin through the first chamber. The orientation air pressure was 10 psi (70 kPa) with an air gap of 0.03 inches (0.0076 cm). Air was also introduced through the porous side walls of the chamber at 5 psi (35 kPa).

Die Fasern wurden danach von einer zweiten Ausrichtungskammer 38 abgefangen, als sie im wesentlichen bzw. vollständig gekühlt waren, wobei diese Ausrichtungskammer einen Ausrichtungsluftstrom mit einem Druck von 60 psi (412 kPa) bei einem Luftspalt von 0,03 Inch (0,0076 cm) aufwies, sowie mit einem verfangenden Luftstrom neben dem Kammerauslaß, wobei dieser Luftstrom mit 5 psi (35 kPa) durch Öffnungen eingeführt wurde. Die Pumpe 1 (31 in Figur 2A) wurde mit 1730 U/Min. betrieben, wobei die Pumpe 2 (32 in Figur 2A) mit einem fünftel dieser Geschwindigkeit betrieben wurde. Die Pumpe 3 (33 in Figur 2A) wurde im Dauerzustand mit ungefähr 900 U/Min. betrieben. Die Polymer-Zufuhrgeschwindigkeit betrug 1 g/Stunde/Öffnung. Die gestalteten Fasern wiesen einen mittleren Durchmesser von 1,1 Mikrometern auf, wobei alle Fasern (6 gezählte Fasern) im Bereich von 0,07 bis 1,52 Mikrometern lagen.The fibers were then captured by a second alignment chamber 38 when substantially cooled, which alignment chamber had an alignment air stream at a pressure of 60 psi (412 kPa) with an air gap of 0.03 inches (0.0076 cm) and an entrapment air stream adjacent the chamber outlet, this air stream was introduced through orifices at 5 psi (35 kPa). Pump 1 (31 in Figure 2A) was operated at 1730 rpm, with pump 2 (32 in Figure 2A) operating at one-fifth that speed. Pump 3 (33 in Figure 2A) was operated at approximately 900 rpm at steady state. The polymer feed rate was 1 g/hour/orifice. The designed fibers had a mean diameter of 1.1 micrometers, with all fibers (6 fibers counted) ranging from 0.07 to 1.52 micrometers.

Das gleiche Polymer wurde zum Vergleich ohne diese Kammern (37 oder 38 aus Figur 2A) geblasen. Die Bedingungen des Schmelzblaseverfahrens waren identisch, mit der Ausnahme, daß der Primärluftdruck auf 10 psi (70 kPa) erhöht wurde. Die gesammelten Fasern wiesen bei einer Standardabweichung von 0,37 Mikrometern eine durchschnittliche Fasergröße von 1,41 Mikrometern auf. Alle Fasern lagen im Bereich von 0,5 bis 2,1 Mikrometern.For comparison, the same polymer was blown without these chambers (37 or 38 of Figure 2A). The melt blowing conditions were identical except that the primary air pressure was increased to 10 psi (70 kPa). The collected fibers had an average fiber size of 1.41 microns with a standard deviation of 0.37 microns. All fibers ranged from 0.5 to 2.1 microns.

Beispiel 17Example 17

Bei der Ausführung dieses Beispiels wurden das Verfahren und die Vorrichtung aus Beispiel 16 verwendet. Bei dem Polymer handelte es sich um Polyethylen (Dow Aspun 6806, erhältlich von Dow Chemical Co., Midland, MI). Der Extruder wurde mit 3 U/Min. und mit einer Austrittstemperatur von etwa 200ºC betrieben. Die Temperatur des Düsenblocks und des Ablaßblocks betrug ebenfalls etwa 200ºC. Die Zahnradpumpe 1 wurde mit 1616 U/Min. betrieben, während die Zahnradpumpe 3 mit 1017 U/Min. betrieben wurde. Die Primärlufttemperatur und die Schmelztemperatur betrugen jeweils 162ºC. Der Luftdruck der Primärluft betrug 6 psi (32 kPa). Die Ausrichtungsluft bzw. Orientierungsluft in der Kammer 37 betrug bei einem Luftspalt von 0,01 Inch (0,025 cm) 50 psi (345 kPa), wobei der Druck der Kühlluft 10 psi (70 kPa) betrug. Der Druck der Orientierungsluft in der zweiten Kammer betrug 50 psi (345 kPa), wobei der Druck des verfangenden Luftstroms 10 psi (70 kPa) betrug. Der mittlere Faserdurchmesser betrug bei einer Standardabweichung von 0,49 Mikrometern (12 Proben) 1,31 Mikrometer. Alle Fasern befanden sich innerhalb des Größenbereichs von 0,76 bis 2,94 Mikrometern, wobei sich 94 Prozent der Fasern im Bereich von 0,76 bis 2,0 Mikrometern befanden. Die Düse umfaßte 56 Öffnungen mit einer Größe von jeweils 0,012 Inch (0,03 cm).In carrying out this example, the method and apparatus of Example 16 were used. The polymer was polyethylene (Dow Aspun 6806, available from Dow Chemical Co., Midland, MI). The extruder was operated at 3 rpm and at an exit temperature of about 200°C. The die block and bleed block temperatures were also about 200°C. Gear pump 1 was operated at 1616 rpm while gear pump 3 was operated at 1017 rpm. The primary air temperature and melt temperature were both 162°C. The primary air pressure was 6 psi (32 kPa). The orientation air in chamber 37 was 50 psi (345 kPa) with an air gap of 0.01 inch (0.025 cm), with the pressure of the Cooling air pressure was 10 psi (70 kPa). Orientation air pressure in the second chamber was 50 psi (345 kPa), with entangling air stream pressure being 10 psi (70 kPa). The mean fiber diameter was 1.31 microns with a standard deviation of 0.49 microns (12 samples). All fibers were within the size range of 0.76 to 2.94 microns, with 94 percent of the fibers in the 0.76 to 2.0 micron range. The nozzle included 56 orifices, each 0.012 inch (0.03 cm) in size.

Beispiel 18Example 18

Das Polymer aus Beispiel 17 wurde wie in dem obigen Beispiel 16 mit einer Polymer-Zufuhrgeschwindigkeit von 0,992 g/Stunde/Öffnung zugeführt (Zahnradpumpe 31, Zahnradpumpe 33 und Extruder Umdrehungsgeschwindigkeiten von 1670, 922 bzw. 3 U/Min.). Der Druck der Primärluft (170ºC) betrug bei einer Luftspaltweite von 0,01 Inch (0,025 cm) 10 psi (70 kPa). Die Die Temperatur der Schmelze betrug 140º, wobei die Extrusion aus einer Düse mit 200ºC erfolgte (die Austrittstemperatur aus dem Extruder und die Blocktemperatur betrugen jeweils etwa 170ºC). Die gestalteten nicht ausgerichteten Fasern weisen einen mittleren Faserdurchmesser von 4,5 Mikrometern und eine Standardabweichung von 1,8 Mikrometern auf. 93 Prozent der Fasern befanden sich in dem Bereich von 2 bis 8 Mikrometern (47 Faserproben).The polymer of Example 17 was fed as in Example 16 above at a polymer feed rate of 0.992 g/hour/orifice (gear pump 31, gear pump 33 and extruder rotation speeds of 1670, 922 and 3 rpm, respectively). The primary air pressure (170°C) was 10 psi (70 kPa) with an air gap width of 0.01 inch (0.025 cm). The melt temperature was 140° with extrusion from a 200°C die (extruder exit temperature and block temperature were both about 170°C). The designed non-oriented fibers have a mean fiber diameter of 4.5 microns and a standard deviation of 1.8 microns. 93 percent of the fibers were in the range of 2 to 8 micrometers (47 fiber samples).

Beispiele 19 und 20Examples 19 and 20

Die Ausführung dieser Beispiele entsprach dem Verfahren des vorstehenden Beispiels. Bei dem verwendeten Polymer handelte es sich um Nylon (BASF KR-4405), wobei ein Düseneinsatz mit Öffnungsdurchmessern von 0,005 Inch (0,013 cm) bzw. 0,012 Inch (0,03 cm) für die ausgerichteten bzw. nicht ausgerichteten Beispiele verwendet wurde. Der Extruder wurde mit 2 bzw. 20 U/Min. betrieben, wobei die Austrittstemperaturen 310 bzw. 300ºC betrugen. Die Temperaturen der Düse und des Zufuhrblocks betrugen 280 und 270ºC bzw. 275 und 270ºC. Die Zahnradpumpen 31 und 33 wurden mit 1300 bzw. 1330 U/Min. betrieben. Die Temperaturen der Schmelze betrugen 231 bzw. 234ºC, und die Primärlufttemperatur lag bei 242 bzw. 249ºC. Bei Beispiel 19 handelte es sich um ein nicht ausgerichtetes Beispiel, wobei nur die Primärluft mit 7 Fuß³/Min. (0,2 m³/Min.) bei einem Luftspalt von 0,01 Inch (0,025 cm) eingesetzt wurde. Die resultierenden Fasern wiesen einen mittleren Durchmesser von 1,4 Mikrometern mit einer Standardabweichung von 1,0 auf. 95 Prozent der Fasern (eine gezählte Anzahl von 62) befanden sich im Bereich von 0,0 bis 3,0 Mikrometern.These examples were carried out in the same way as the previous example. The polymer used was nylon (BASF KR-4405) and a die insert with orifice diameters of 0.005 inches (0.013 cm) and 0.012 inches (0.03 cm) for the aligned and non-aligned Examples were used. The extruder was operated at 2 and 20 rpm with exit temperatures of 310 and 300ºC, respectively. Die and feedblock temperatures were 280 and 270ºC, and 275 and 270ºC, respectively. Gear pumps 31 and 33 were operated at 1300 and 1330 rpm, respectively. Melt temperatures were 231 and 234ºC, and primary air temperatures were 242 and 249ºC, respectively. Example 19 was a non-aligned example using only primary air at 7 ft³/min (0.2 m³/min) with an air gap of 0.01 inch (0.025 cm). The resulting fibers had a mean diameter of 1.4 micrometers with a standard deviation of 1.0. Ninety-five percent of the fibers (a count of 62) were in the range of 0.0 to 3.0 micrometers.

Bei Beispiel 20 handelte es sich um ein ausgerichtetes Beispiel, bei dem Primärluft mit 3,5 Fuß³/Min. (10 psi bzw. 70 kPa mit einem Luftspalt von 0,01 Inch (0,025 cm) verwendet wurde. Die erste Kammer 37 wies Orientierungsluft mit 20 psi (140 kPa) und Seitenwandluft mit 5 psi (35 kPa) auf. Die zweite Ausrichtungskammer wies Luft mit 40 psi (277 kPa) und verfangende Luft mit 5 psi (35 kPa) auf. Die resultierenden Fasern wiesen einen mittleren Durchmesser von 1,9 Mikrometern mit einer Standardabweichung von 0,66 Mikrometern auf. 91,6 Prozent der Fasern (eine gezählte Anzahl von 24) wiesen Durchmesser im Bereich von 1,0 bis 3,0 Mikrometern auf.Example 20 was an aligned example using primary air at 3.5 ft³/min (10 psi or 70 kPa) with an air gap of 0.01 inch (0.025 cm). The first chamber 37 had orientation air at 20 psi (140 kPa) and sidewall air at 5 psi (35 kPa). The second alignment chamber had air at 40 psi (277 kPa) and entrapment air at 5 psi (35 kPa). The resulting fibers had a mean diameter of 1.9 micrometers with a standard deviation of 0.66 micrometers. 91.6 percent of the fibers (a count of 24) had diameters in the range of 1.0 to 3.0 micrometers.

Die obigen Beispiele dienen ausschließlich Veranschaulichungszwecken. Für den Fachmann sind verschiedene mögliche Modifikationen und Abänderungen erkennbar, wobei diese ausgeführt werden können, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin Veranschaulichungszwecken dienenden Ausführungen eingeschränkt werden kann.The above examples are for illustrative purposes only. Various possible modifications and variations will be apparent to those skilled in the art and can be made without departing from the scope of the present invention, and the present invention should not be limited to the embodiments illustrated herein.

Claims (3)

1. Nicht-gewebter, im wesentlichen einschußloser Stoff, der ausgerichtete, im wesentlichen kontinuierliche, schmelzgeblasene Fasern umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Fasern geringer ist als etwa 5 Mikrometer, und wobei mindestens 90 Prozent der Faserdurchmesser in einem Bereich von 2 Mikrometern von dem mittleren Faserdurchmesser liegen.1. A nonwoven, substantially shotless fabric comprising oriented, substantially continuous, meltblown fibers characterized in that the average diameter of the fibers is less than about 5 micrometers and at least 90 percent of the fiber diameters are within 2 micrometers of the average fiber diameter. 2. Nicht-gewebter Stoff nach Anspruch 1, wobei der mittlere Faserdurchmesser kleiner ist als 2 Mikrometer.2. The nonwoven fabric of claim 1, wherein the average fiber diameter is less than 2 micrometers. 3. Nicht-gewebter Stoff nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich mindestens 90 Prozent der Faserdurchmesser in einem Bereich von etwa 1 Mikrometer oder weniger befinden.3. The nonwoven fabric of claim 1 or 2, wherein at least 90 percent of the fiber diameters are in a range of about 1 micrometer or less.
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