DE69319611T2

DE69319611T2 - Wasserstrahlenverfestigter spinnvliesstoff mit kontrollierbarem bausch und durchlässigkeit

Info

Publication number: DE69319611T2
Application number: DE69319611T
Authority: DE
Inventors: Hyun Sung Chesterfield Va 23832 Lim; Robert Howe Hendersonville Tn 37075-2538 Peterson; Roger Keith Hockessin De 19707-9184 Siemionko; James Ralph Old Hickory Tn 37138 Vincent
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1992-11-10
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: DE69319611D1; US5290628A; JP3289908B2; KR950704561A; WO1994011557A1; EP0669994A1; CA2148460A1; EP0669994B1; ES2119909T3; JPH08503271A; KR100250893B1; TW280840B

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ungebundenen oder durch Wärme gebundenen Spunlaced-Faservliesstoff und ein Verfahren zur Herstellung des Spunlaced-Faservliesstoffs.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Spinnvliesstoffe aus flashgesponnenen Plexifilament-Folienfibrillensträngen aus Polyolefin wurden in der Vergangenheit bei technischer Wegwerfbekleidung eingesetzt. Diese Vliesstoffe werden industriell hergestellt von E. I. du Pont de Nemours & Company und vertrieben als Spinnvlies-Olefin unter dem Warenzeichen "TYVEK". Die Vliesstoffe sind bekannt für ihre Festigkeit, Dauerhaftigkeit, Opazität und ihr Vermögen, als Barriere gegen disperse Substanzen mit Submikrometergröße zu wirken. Auf Grund dieser wünschenswerten Eigenschaften werden die Spinnvliesstoffe zu vielen Arten von technischer Bekleidung verarbeitet, wie sie z. B. von mit Asbest arbeitenden Personen getragen werden und offenbart sind in "Protective Apparel of Du Pont TYVEK® - SAFETY YOU CAN WEAR", E-02145 (1987).
Diese Spinnvliese eignen sich zwar zur Verwendung in Bekleidung und Kleidungsstücken, es besteht jedoch ein Bedarf, die Vliesstoffe auch bauschig und durchlässig zu machen, so daß sich diese auch zu anderen speziellen Endgebrauchszwecken eignen (z. B. als Mikrofilterstoffe). Unverfestigte, flashgesponnene Folienbesitzen zwar eine ziemlich hohe Durchlässigkeit in unverschmolzenem Zustand, diese geht jedoch verloren, wenn der Vliesstoff durch Wärme gebunden wird, da durch das Verschmelzen die Durchlässigkeit auf einen Grad vermindert wird, der ungeeignet ist für schwierige Filterzwecke (z. B. bei Staubsaugerbeuteln). Das ist zurückzuführen auf die hohe mechanische Verfestigung der bändchenartigen Mikrodenier-Fasern mit großer Oberfläche, die mit dem Flash-Spinnverfahren hergestellt werden. Auf Grund des beschränkten Vermögens des Flashspinn- und Wärmebindungsverfahrens, die Durchlässigkeit über eine Gurley-Hill-Porosität von etwa 8 s/100 cm³ hinaus zu erhöhen, besteht ein sehr großer Bedarf zur Entwicklung eines Verfahrens, mit dem die Durchlässigkeit nach der Wärmebindung auf eine Frazier- Porosität von mindestens 1,22 m³/m²/min (4 ft³ /ft²/min) erhöht wird oder diese sogar aufrechterhalten wird.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um Filtermedien aus Faservliesen zu schaffen, die aus flashgesponnenen Plexifilamenten hergestellt sind. Ein Beispiel für solche Filtermedien ist im Handel zu beziehen von E. I. du Pont de Nemours and Company unter dem Warenzeichen "HYSURF" - Filtermedien. Diese Verfahren (z. B. im USA-Patent 5,047,121 (Kochar)) erfordern jedoch zahlreiche Verfahrensschritte und Ausrüstungen zum Zerschneiden und Zermahlen der flashgesponnenen Faservliese zu Papierbrei, der sich zum Naßlegen auf Rollenpapiermaschinen eignet. Nur wenn diese Schritte sorgfältig befolgt werden, entsteht bei der nachfolgenden Wärmebindung ein hochwertiges Papier, das sich für Mikrofilterzwecke (z. H. Staubsaugerbeutel) eignet.
Des weiteren werden im USA-Patent 5,023,130 (Simpson et al.) (= EP-A-0 473 325) wasserstrahlverfestigte, flashgesponnene Vliese aus Polyolefin offenbart, die verbesserte Weichheit und verbesserte Barrierebildungseigenschaften aufweisen. Spunlaced-Stoffe, die nach dem Verfahren von Simpson et al. hergestellt werden, sind im Handel zu beziehen von E. I. du Pont de Nemours & Company unter den Warenzeichen "TYPRO HC" und ComforMax IB". Diese Spunlaced-Stoffe haben sich als geeignet erwiesen als barrierebildende Innenschichtfutterstoffe für Bekleidung, Schlafsäcke, Steppdecken und Kissen. Diese Spunlaced-Stoffe wirken zwar mit aus Fasern bestehenden Isolier- oder Füllmaterialien gut, wirken jedoch nicht so gut durchdringungsverhindernd, wenn Entenfedern oder Daunenfüllungen verwendet werden. Wie die Erfahrung zeigt, dringen Federkiele durch in dem Stoff vorhandene Öffnungen hindurch.
Des weiteren werden im USA-Patent 4,681,801 (Eian et al.) schmelzgeblasene Fasern wasserstrahlverfestigt, um Verstärkungsfasern hindurchzudrücken. Die Verstärkungsfasern werden durch Wasserdruck, vorzugsweise mechanisch, durch die schmelzgeblasenen Fasern hindurch vernadelt und dann auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern an Fasern gebunden, um die Verstärkungsfasern festzuhalten.
In EP-A-0 365 293 wird ein Stoff offenbart, der aus etwas verfestigten flashgesponnenen Plexifilamenten aus Polyethylen besteht und wärmegeprägt wird, so daß ein punktgebundenes Faservlies entsteht, das dannwasserstrahlverfestigt wird.
In EP-A-0 092 819 wird ein Filtermedium offenbart, bestehend aus. Faservliesen, die nach einer oder ohne eine Wärmebehandlung wasserstrahlverfestigt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Mit der Erfindung nach Anspruch 1 und 3 wird das Problem gelöst, wie ein Spunlaced-Faservliesstoff mit kombinierten Barrierebildungs- und Durchlässigkeitseigenschaften zu schaffen ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen erläutert.
In unverschmolzenem Zustand besitzt der Spunlaced-Stoff einen Bausch und verhindert, daß Federn oder eine Daunenfüllung hindurchdringen, wenn er als barrierebildendes Futter in Bekleidung, Kissen oder dergleichen verwendet wird. Des weiteren sollte der Spunlaced- Stoff in durch Wärme gebundenem Zustand einen erhöhten Durchlässigkeitsgrad aufweisen, so daß er sich für schwierige Mikrofilterzwecke eignet.
Die unverschmolzenen Spunlaced-Stoffe sind besonders gut geeignet als barrierebildende Innenschichtstoffe, zum Beispiel als Futter für Rissen, Schlafsäcke, Steppdecken und technische Wegwerfbekleidung (z. B. barrierebildende Schutzbekleidung und medizinische Bekleidung. Da die Poren des ungebundenen Vlieses aus flashgesponnenen Fasern durch das Eindringen steifer Stapelfasern in die ungebundene, flashgesponnene Faservliesstruktur ausreichend geschlossen wurden, können Federn oder Daunenfüllungen nicht durch den Stoff selbst hindurchdringen (d. h. der Stoff ist daunendicht und federdicht). Gegenwärtig ist dieser Vorteil nur dann erzielbar, wenn teure, dicht gewebte Stoffe verwendet werden.
Die durch Wärme gebundenen Spunlaced-Faservliesstoffe weisen eine Frazier-Porosität von mindestens 1,22 m³/m²/min (4 ft³/ft²/ min), vorzugsweise von 3,05 bis 12,2 m³/m²/min (10-40 ft³/ft /min), am meisten vorzugsweise von 3,05 bis 6,1m3/m²/min (10-20 ft³/ft²/ min) auf. Nach dem Stande der Technik bewirkt die Wärmebindung, daß die flashgesponnenen Spunlaced-Vliese eine starke Verminderung der Durchlässigkeit erfahren. Da die Durchlässigkeit des Spunlaced- Stoffs nach der Wärmebindung höher sein kann, besitzen die entstandenen, durch Wärme gebundenen Spunlaced-Stoffe eine hinreichende Durchlässigkeit bei vielen schwierigen Mikrofilterzwecken (z. B. für Staubsaugerbeuteln), die in der Vergangenheit nicht denkbar waren. Wie angenommen wird, eignen sich diese durch Wärme gebundenen Spunlaced-Stoffe auch als verstärkende Materialien beim Bau. Der Grund für die Zunahme der Durchlässigkeit ist, wie angenommen wird, daß die steifen Stapelfasern, die in das ungebundene, flashgesponnene Faservlies in Schritt (b) von Anspruch 3 eingebettet werden, die mechanische Verfestigung vermindern, und daß die flashgesponnenen Fasern schrumpfen und bewirken, daß die Durchlässigkeit direkt mit der Wärmebindungstempertur zunimmt.
Ein weiterer Vorteil des durch Wärme gebundenen, flashgesponnenen Faservlieses besteht darin, daß auf der Seite des Stoffs, von der aus die Stapelfasern das ungebundene, flashgesponnene Vlies durchdringen, ein stufenweise wirkender Tiefenfilter geschaffen wird, der verhindert, daß der Mikrofaserbereich des Stoffs in Gebrauch verstopft wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird besser verständlich unter Verweis auf die folgenden Figuren:
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur kontiniuerlichen Ausbildung einer Verbundvliesstruktur aus Stapelfasern und einem ungebundenen, flashgesponnenen Faservlies und zur Wasserstrahlvernadelung der Verbundvliesstruktur, um Spunlaced- Faservliesstoffe gemäß der Erfindung zu bilden.
Fig. 2 ist eine modifizierte Version von Fig. 1, die Bandwasserdüsen zusätzlich zu Trommelwasserdüsen zeigt.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht eines Palmer-Wärmebinders, der dazu dient, den Spunlaced-Faservliesstoff von Fig. 1 oder 2 durch Wärme zu binden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eines der Ausgangsmaterialien für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein etwas verfestigtes oder unverfestigtes Faservlies aus flashgesponnenen Plexifilament-Folienfibrillen aus Polyolefin, vorzugsweise aus Polyethylen oder Polypropylen, das hergestellt wurde mit dem allgemeinen Verfahren von Steuber in dem USA-Patent 3,169,899, dessen gesamter Inhalt durch Verweis darauf hier einbegriffen ist. Gemäß dem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Ausgangsfaservliese wird ein lineares Polyethylen mit ei ner Dichte von 0,96 g/cm³, einem Schmelzindex von 0,9 (bestimmt mit dem ASTM-verfahren D-1238-57T, Bedingung E) und einer Obergrenze seines Schmelztemperaturbereiches von 135ºC aus einer Lösung von 12 Gew. -% des Polyethylens in Trichlorfluormethan flashgesponnen. Die Lösung wird bei einer Temperatur von etwa 179ºC und einem Druck von mehr als etwa 8,5 MPa (85 Atmosphären) kontinuierlich in Spinndüsenanordnungen gepumpt. Die Lösung wird in jeder Spinndüsenanordnung durch eine erste Öffnung in eine Druckminderungszone und dann durch eine zweite Öffnung in die umgebende Atmosphäre geführt. Der entstandene Strang aus Folienfibrillen (d. h. aus Plexifilament) wird mit Hilfe eines geformten rotierenden Staublechs ausgebreitet und in Schwingungen versetzt, elektrostatisch aufgeladen und dann auf einem laufenden Sammelband abgelegt. Die Spinndüsen sind so beabstandet, daß sich überlappende, sich überschneidende Ablagen auf dem Band gebildet werden, so daß eine breite, flashgesponnene Vliesbahn entsteht. Dann kann die Bahn etwas verfestigt werden, indem es durch einen Walzenspalt geführt wird, der eine Last von etwa 17,6 N (1,8 Kilogramm) pro cm Bahnbreite aufbringt, oder es kann unverfestigt bleiben. Zur Verwendung in dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich im allgemeinen Bahnen mit einem Flächengewicht im Bereich von 34 bis 119 g/m² (1,0 bis 3,5 oz/yd²). Auch werden Vliese mit einem Strangdurchmesser zwischen 1 und 10 Mikrometern bevorzugt. Das Vlies wird vor dem Wasserstrahl-Vernadelungsvorgang weder durch Wärme gebunden noch verschmolzen (d. h. ist ungebunden).
Das andere Ausgangsmaterial ist ein Vlies aus Stapelfasern. Das Vlies kann hergestellt werden gemäß den Erläuterungen im USA- Patent 3,485,706 (Evans), dessen gesamter Inhalt durch Verweis darauf hier einbegriffen ist. Vorzugsweise sollte das Vlies aus Stapelfasern kardiert oder blasgelegt werden, so daß es sich leicht gegen das ungebundene, flashgesponnene Vlies positionieren läßt und sich auf einem Sieb (z. B. auf einem Sieb von 75 mesh) halten läßt.
Der hier verwendete Begriff "Stapelfasern" bezeichnet jede relativ steife Faser von Stapellänge, die typischerweise in der Technik der Wasserstrahlvernadelung verwendet wird. Die Faser muß einen geeigneten (d. h. nicht zu hohen und nicht zu niedrigen) Modul aufweisen, um in das ungebundene, flashgesponnene Vlies eingebettet und mit diesem verwirrt werden zu können. Die Stapelfasern können aus synthetischen oder aus Naturfasern oder aus Mischungen beider bestehen. Sie können Einkomponenten- wie auch Zweikomponentenfasern sein. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Stapelfasern sind solche, die aus Holzschliff, Polyester, Nylon, Acrylen und Aramiden hergestellt sind, zum Beispiel "KEVLAR" und "NOMEX".
Die hier verwendeten Begriffe "unverschmolzen" und "ungebunden" besagen, daß das Vlies oder der Stoff nicht durch Wärme gebunden oder durch Wärme verschmolzen ist. Das ist zu unterscheiden von mechanischer Hindung (z. B. dem Wasserstrahlvernadeln oder der Lichtverfestigung).
In Gebrauch wird das Vlies aus Stapelfasern gegen ein ungebundenes, flashgesponnenes Vlies auf einem Haltesieb positioniert. Das Flächengewichtsverhältnis des Vlieses aus Stapelfasern zu dem ungebundenen, flashgesponnenen Vlies kann je nach dem gewünschten Endgebrauchszweck variiert werden. Wenn zum Beispiel erhöhte Hauschigkeit erwünscht ist, werden größere Mengen an Stapelfasern verwendet. Dann wird die gehaltene Verbundvlieskonstruktion unter einer Reihe von Hochdruck-Wasserdüsen hindurchgeführt (vorzugsweise bei einem Düsendruck von 1,38 bis 20,1 MPa (200 bis 3 000 psi), so daß die Stapelfasern in das ungebundene, flashgesponnene Faservlies gedrückt (d. h. wasserstrahlvernadelt) werden. Die Stapelfasern dringen so in das flashgesponnene Faservlies ein, daß sie sich einbetten und sich mit dem flashgesponnenen Vlies verschlingen und einen Spunlaced-Faservliesstoff bilden. Verfahren und Ausrüstungen, die sich zum Wasserstrahlvernadeln der Verbundvliesstruktur eignen, sind ausführlicher offenbart in dem Patent von Evans und dem USA- Patent 3,403,862 (Dworjanyn). Typischerweise wird, wenn die Verbundvliesstruktur zu einem Spunlaced-Faservliesstoff wasserstrahlvernadelt ist, überschüssiges Wasser durch Unterdruckentwässerung und/oder Abquetschwalzen entfernt. (Die Behandlung mit Abquetschwalzen erzeugt eine verdichtende Kraft, die bewirkt, daß der Spunlaced-Faservliesstoff an Durchlässigkeit einbüßt). Dann erfolgt ein Trocknen bei einer Temperatur, die keine Wärmebindung (d. h. Verschmelzung) des Stoffs stattfinden läßt.
Nach dem Wasserstrahlvernadeln weist der ungebundene Spunlaced-Faservliesstoff eine größere Dicke und eine Frazier-Porosität von mindestens 1,22 m³/m²/min (4 ft³/ft²/min) auf. Der Stoff eignet sich als bauschiger, barrierebildender Innenschichtstoff für Klei dungsstücke, Schlafsäcke, Kissen, Steppdecken und dergleichen. Er eignet sich auch als barrierebildender medizinischer Stoff und als Schutzbekleidung. Da die Poren des ungebundenen, flashgesponnenen Vlieses durch die steifen Stapelfasern ausreichend verstopft werden (d. h. bessere Barriereeigenschaften bewirken), hat sich der fertige Spunlaced-Faservliesstoff überraschenderweise als durchdringungsverhindernd erwiesen, wenn er mit Daunenfüllung oder natürlichen Federn verwendet wird (d. h. es wird verhindert, daß Federkiele durch den Stoff hindurchgelangen).
Wahlweise kann der Spunlaced-Faservliesstoff, wenn komplizierte Filterungen oder andere Verwendungszwecke erwünscht sind, wärmegebunden werden. In der Vergangenheit bewirkte die Wärmebindung stets, daß die Durchlässigkeit einesflashgesponnenen Vlieses sehr stark abnahm, d. h. genau das Gegenteil dessen eintrat, was für Mikrofilterungs-Endzwecke erwünscht ist. Zur Überraschung der Anmelder kann jedoch durch Wärmebindung tatsächlich die Durchlässigkeit aufrechterhalten werden und, was noch wichtiger ist, erhöht werden. Tatsächlich kann die Durchlässigkeit des Spunlaced-Faservliesstoffs je nach dem Grad der angewandten Wärmebindung an den gewünschten Endzweck angepaßt werden (und diese liegt typischerweise zwischen etwa 3,05 und 12,2 m³/m²/min (10 und 40 ft³/ft²/min)). Diese Erscheinung wird, wie man annimmt, bewirkt durch den Faserschrumpf des flashgesponnenen Vlieses und dadurch, daß die Stapelfasern die Verdichtung der flashgesponnenen Fasern auf diesen selbst bei der Wärmebindung vermindern. (Durch die Wärmebindung können die Faserschrumpfkräfte stärker sein als die Verdichtungskräfte (z. B. bei Verdichtung durch Abquetschwalzen). Infolgedessen nimmt die Durchlässigkeit um so stärker zu, je höher der Grad der Wärmebindung ist (d. h. je höher die Temperatur und/oder der Druck bei der Wärmebindung ist). Wird eine zu niedrige Wärmebindungstemperatur/ein zu niedriger Wärmebindungsdruck angewandt (d. h. unter etwa 135ºC und 331 kPa (48 psi)), nimmt die Durchlässigkeit tatsächlich ab, da die Verdichtungskräfte stärker sind als der entstehende Faserschrumpf. Da die Durchlässigkeit reguliert werden kann, weisen die entstandenen, durch Wärme gebundenen Spunlaced-Faservliesstoffe typischerweise einen geringeren Druckabfall auf als synthetische Stoffe, die auf herkömmlichen Papiermaschinen mit Naßlegung hergestellt werden (z. H. das Qualitätspapier aus Polyethylen im üSA-Patent 5,047,121 (Kochar)).
Es wurde auch festgestellt, daß durch Veränderung der Menge der während des Wasserstrahl-Vernadelungsprozesses aufgebrachten Wasserstrahlenergie die Tiefe des Eindringens der Stapelfasern in das ungebundene, flashgesponnene Faservlies und schließlich das Vermögen zur Erhöhung der Durchlässigkeit des Spunlaced-Faservliesstoffs nach der Wärrmebindung beeinflußt werden. Zwar verhindert bereits ein geringer Grad des Eindringens der Stapelfasern, daß Federkiele durch den fertigen ungebundenen Spunlaced-Faservliesstoff hindurchdringen, wenn dieser für Zwecke als barrierebildender Futterstoff verwendet wird, jedoch ist die Eindringtiefe wichtig für Filterzwecke bei hoher Durchlässigkeit. Es wurde festgestellt, daß durch ein leichtes Eindringen der Stapelfasern die Durchlässigkeit nach der Wärmebindung nur leicht erhöht werden kann. Jedoch kann durch ein sehr tiefes Eindringen der Stapelfasern die Durchlässigkeit nach der Wärmebindung sehr stark erhöht werden. Deshalb kann zusätzlich zu dem angewandten Grad der Wärmebindung die Menge der während der Wasserstrahlvernadelung aufgebrachten Wasserstrahlenergie variiert werden (siehe Fig. 1 und 2 unten), um die schließliche Durchlässigkeit des wärmegebundenen Spunlaced-Faservliesstoffs anzupassen.
In den Figuren sind nunmehr schematische Darstellungen zu sehen, um typische Wasserstrahlvernadelungsverfahren und -ausrüstungen (Fig. 1 und 2) sowie geeignete Wärmebindungsausrüstungen (Fig. 3) darzustellen.
Fig. 1 stellt eine Anlage zur kontinuierlichen Bearbeitung der Verbundvliesstruktur aus einem Vlies aus Stapelfasern und einem Vlies aus ungebundenen, flashgesponnenen Fasern dar, um diese in einen Spunlaced-Faservliesstoff umzuwandeln. Insbesondere werden Stapelfasern 1 in einem Luftstrom 2 auf einem Transportband 3 abgelegt, wo das Vlies durch einige verfestigende Wasserdüsen 4 etwas vernadelt wird, um es etwas zu verdichten. Dann wird das Stapelfaservlies gegen ein ungebundenes, flashgesponnenes Faservlies 5 auf einem Transportband 6 positioniert, um eine Verbundvliesstruktur 7 zu bilden. Dann wird die Verbundvliesstruktur 7 um die Waschtrommel 8 herumgezogen, wo eine Reihe von Trommelwasserdüsen 9 das Stapelfaservlies durch Wasserstrahlen so in das ungebundene, flashgespon nene Vlies nadelt, daß die Stapelfasern in das ungebundene, flashgesponnene Vlies eingebettet und mit diesem verwirrt werden, um einen Spunlaced-Faservliesstoff 10 zu bilden. Danach wird überschüssiges Wasser durch Abquetschwalzen 11 und eine Unterdruckentwässerungsvorrichtung 12 aus dem Spunlaced-Faservliesstoff entfernt. Dann wird der entwässerte Spunlaced-Faservliesstoff 13 getrocknet und sammelt sich auf einer Aufwickelwalze (nicht dargestellt) zwecks Transport oder Lagerung.
Fig. 2 ist die gleiche wie Fig. 1, nur daß eine Reihe von Wasserdüsen 14 auch dazu dient, die Seite der Verbundvliesstruktur mit dem ungebundenen, flashgesponnenen Vlies auf dem Transportband 6 mit Wasserstrahlen zu vernadeln. Auf diese Weise treffen auf die beiden Seiten der Verbundvliesstruktur während des Behandlungsvorgangs Hochdruck-Wasserstrahlen auf.
Fig. 3 stellt einen Palmer-Rollenbinder dar, der wahlweise an dem ungebundenen Spunlaced-Faservliesstoff 13 von Fig. 1 oder 2 eingesetzt wird. (Es versteht sich, daß auch andere Bindungsverfahren oder -ausrüstungen in geeigneter Weise verwendet werden können, und daß die Verwendung eines Palmer-Rollenbinders nicht entscheidend für die Erfindung ist). Wenn der ungebundene Spunlaced-Faservliesstoff 13 durch Wärme gebunden werden soll, wird er abgewickelt und zu einem Palmer-Binder 19 geführt, wo er durch ein Transporttuch 22 um eine beheizte Trommel 21 von 60 Zoll Durchmesser herumgewickelt wird. Das Transporttuch 22 trägt auch zur Verminderung des Schrumpfes bei, indem es Druck auf den Stoff ausübt, während dieser durch Wärme gebunden wird. Die Trommel 21 bindet den Stoff durch Wärme, indem sie auf eine Temperatur über dem Verschmelzungspunkt der Stränge aufgeheizt wird, aus denen das flashgesponnene Vlies besteht. Danach wird der Stoff um eine gekühlte Walze 23 von 24 Zoll gewickelt, um den Stoff nach der Wärmebindung abzukühlen. Dadurch soll das Schrumpfen des Stoffs und das Kräuseln der Ränder verhindert werden. Danach sammelt sich der durch Wärme gebundene Spunlaced-Faservliesstoff 24 auf einer Aufwickelwalze (nicht dargestellt) zwecks Transport oder Lagerung.

BEISPIELE

In den folgenden, nicht einschränkenden Beispielen wurden die folgenden Testverfahren angewandt, um verschiedene dargestellte Merkmale und Eigenschaften zu bestimmen. ASTM bezeichnet die American Society of Testing Materials. TAPPI bezeichnet die Technical Association of the Pulp and Paper Industry.
Das Flächengewicht wurde bestimmt durch ASTM D 3776-85 und ist angegeben in 34 g/m2 (oz/yd²). Die Streifenzugfestigkeit wurde bestimmt durch ASTM D 1117 und ist angegeben in 175.1 N/m (1bs/Linearzoll). Die Frazier-Porosität wurde bestimmt durch ASTM D 737-75 und ist angegeben in 0,301 m³/m²/min (ft /ft²/min). Die Opazität wurde bestimmt durch TAPPI T-245 M-60 und ist als Prozentsatz angegeben.
Die Gurley-Hill-Porosität wurde bestimmt durch ASTM D 726-84 und ist in s / 100 cm³ angegeben.
Die Porengröße wurde mit bestimmt mit Hilfe eines Coulter-Porometers, im Handel zu beziehen von Coulter Elecronics Limited, Luton Beds, England. Die zu analysierende Probe wurde gründlich benetzt, so daß alle zugänglichen Poren vollkommen mit Flüssigkeit gefüllt wurden. Dann wurde die benetzte Probe in den Probenkörper der Filterhalteranordnung eingebracht und mit einem Spannring gesichert, und es wurde der Wert der Porengröße registriert. Die Werte sind für die Verteilung der maximalen, der minimalen und der mittleren Porengröße in Mikrometern angegeben.
Die Oberfläche (SA) wurde bestimmt mit Hilfe eines Strohlein- Instruments, das eine 3 g wiegende Probe bei einer BET-Einpunkt- Stickstoffabsorption mißt. Sie ist angegeben in m²/g.
Die Berstfestigkeit wurde bestimmt durch TAPPI T403-85 und ist angegeben in psi.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurden mehrere Probestücke mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Anwendung verschiedener Reihen von Bedingungen hergestellt. Bei allen Probestücken dienten zwei Verfestigungsdüsen dazu, lockere Fasern etwas zu verdichten.
Beim Probestück 1 wurde ein vorgeformtes Gelege von wasserstrahlverfestigten Stapelfasern mit Wasserstrahlen zu einem ungebundenen Vlies "TYVEK" T-800 vernadelt, wobei nur Bandwaschdüsen verwendet wurden (die Trommelwaschdüsenwaren ausgeschaltet). Somit wurde dieses Probestück ohne lockere Stapelfasern hergestellt. Die Abquetschwalzen wurden offen gelassen.
Beim Probestück 2 wurde ein Stapelfaservlies mit Wasserstrahlen zu einem ungebundenen Vlies "TYVEK" T-800 vernadelt, wobei eine Reihe von Trommelwaschdüsen eingesetzt wurde, jedoch keine Trommelwaschdüsen. Bei diesem Probestück wurden 5 Düsen (Düsen 5/20, 5/20, 5/40, 5,40, 5/40) jeweils bei 2 500, 2 300, 2 000, 2100 und 2 000 psi verwendet. Die Abquetschwalzen wurden offen gelassen.
Heim Probestück 3 wurden die gleichen Bedingungen befolgt wie beim Probestück 2, nur daß die Abquetschwalzen geschlossen wurden. Beim Probestück 4 wurden die gleichen Bedingungen befolgt wie beim Probestück 2, nur daß die Art der Wasserdüsen geändert wurde. Bei diesem Probestück wurden 6 Düsen (Düsen 5/20, 7/10, 5/20, 5/40, 5/40 und 5/40) jeweils bei 2 500, 0, 2,500, 2 450, 2400 und 2 500 psi verwendet. Die Abquetschwalzen wurden offen gelassen.
Beim Probestück 5 wurden die gleichen Probestückbedingungen befolgt wie beim Probestück 2, nur daß die Art der Wasserdüsen geändert wurde. Bei diesem Probestück wurden 2 Düsen (Düsen 5/20 und 5/40) jeweils bei 8,274 und 10,34 MPa (1200 bzw. 1 500 psi) verwendet. Die Abquetschwalzen wurden geschlossen.
Die Probestücke wurden in ungebundenem Zustand (U) und nach der Wärmebindung (B) bei 400 kPa (58 psi) und 30,5 m/min (100 ft/ min) in einem Palmer-Rollenbinder auf verschiedene physikalische Eigenschaften getestet. TABELLE 1
Tabelle 1 demonstriert, daß die Frazier-Porosität unerwarteterweise bei der Wärmebindung der Probestücke 2-4 zunimmt, bei denen die Stapelfasern tief in das ungebundene Vlies "TYVEK" T-800 eingebettet werden, wohingegen sich die Poren des ungebundenen Vlieses "TYVEK" T-800 bei der Wärmebindung des Probestücks 2 schließen (d. h. die Frazier-Porosität zunimmt), bei dem die weniger beweglichen Fasern des vorgeformten Geleges nur in die Oberflächen schichten des ungebundenen Vlieses "TYVEK" T-800 eindringen. Probestück 5 demonstriert, daß die Frazier-Porosität reguliert (d. h. angepaßt) werden kann, indem die Energiemenge der Wasserstrahlen beim Vernadeln durch Wasserstrahlen verändert wird. In diesem Falle bewirkt die geringere Energie der Wasserstrahlen ein geringeres Eindringen der Stapelfasern in das ungebundene Vlies "TYVEK" T-800 und eine geringere Zunahme der Frazier-Porosität nach der Wärmebindung.
Des weiteren zeigt Probestück 3, daß die Frazier-Porosität, selbst wenn der Spunlaced-Faservliesstoff verfestigt wird (d. h. die Abquetschrollen geschlossen werden), so daß eine geringe Frazier- Porosität im ungebundenen Zustand vorhanden ist, dennoch bei hinreichender Wärmebindung sehr stark erhöht werden kann.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde das erfindungsgemäße Verfahren mit den folgenden Modifikationen befolgt. Aus ungebundenem "TYVEK" T-800 und Stapelfasern wurden acht (8) Probestücke von Spunlaced- Stoff hergestellt, wobei verschiedene Arten und Gewichte von Stapelfasern verwendet wurde. Das waren die folgenden;
Probe A = Polyesterfaser von 30,5 g/m² (0,9 oz/yd²) mit 1,5 dtex pro Filament (1,35 dpf) und "TYVEK" -Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe B = spaltbare Acrylfaser von 30,5 g/m² (0,9 oz/yd²) aus Bändchen mit X-Querschnitt und "TYVEK"-Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe C = spaltbare Polyesterfaser von 28,8 g/m² (0,85 oz/yd²) und "TYVEK"-Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe D = Polyesterfaser von 30,5 g/m² (0,9 oz/yd²) mit 2,78 dtex pro Filament (2,5 dpf) aus Bändchen mit X-Querschnitt und "TYVEK"- Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe E = Polyesterfaser von 47,5 g/m² (1,4 oz/yd²) mit 3,33 dtex/ Filament (3 dpf) und "TYVEK"-Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²); Probe F Bikomponenten-Polyesterfaser (aneinanderliegend) von 74,6 g/m² (2,2 oz/yd²) mit 6,67 dtex/Filament (6 dpf) und "TYVEK"-Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe G = Polyesterfaser von 67,8 g/m² (2,0 oz/yd²) mit 1,5 dtex/ Filament (1, 35 dpf) und "TYVEK" -Vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²);
Probe H = Naßgelegter Holzschliff von 34 g/m² (1,0 oz/yd²) (60 Gew. -%) und Polyesterfaser mit 1,67 dtex/Filament (1, 5 dpf) (40 Gew.-%) und "TYVEK"-vlies T-800 von 53 g/m² (1,56 oz/yd²).
Die Probestücke C und D enthalten Fasern, die sich beim Wasserstrahlverfestigen spalten. Der Denier-Wert pro Filament der gespaltenen Fasern lag im Bereich von 0,22 bis 2,78 dtex pro Filament (0,2 bis 2,5 dpf).
In Tabelle 2 sind physikalische Eigenschaften für ungebundene Spunlaced-Faservliesstoffe gemäß der Erfindung angegeben. TABELLE 2
Tabelle 3 zeigt die physikalischen Eigenschaften der Probestücke A - H, nachdem diese mit Hilfe von Dampf von 400 kPa (58 psi) mit einer Geschwindigkeit von 30,5 m/min (100 ft/min) durch Wärme gebunden wurden (d. h. der durch Wärme gebundenen Spunlaced- Faservliesstoffe). TABELLE 3
Ein Vergleich der Tabellen 2 und 3 demonstriert, daß die Wärmebindung dazu dienen kann, die Frazier-Porosität des Spunlaced- Stoffs anzupassen (d. h. aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen) an einen Grad, der sich gut für Filterzwecke eignet, zum Beispiel bei Staubsaugerbeuteln (d. h. 3,05-6.1 m³/m²/min (10-20 ft³/ft²/min)).

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Auswirkung des Grades der Wärmebindung demonstriert. Die Probestücke 1-4 von Beispiel 1 wurden mit einem Dampfdruck von (1) 331 kPa (48 psi) mit 30,5 m/min (100 ft/min) und (2) 372 kPa (54 psi) mit einem Dampfdruck von 30,5 m/min (100 ft/min) durch Wärme gebunden. Die physikalischen Eigenschaften der fertigen, durch Wärme gebundenenen Spunlaced- Faservliesstoffe sind unten in Tabelle 4 angegeben. TABELLE 4
Beim Vergleich mit Tabelle 1 zu physikalischen Eigenschaften im ungebundenen Zustand und bei einem Dampfdruck von 58 psi bei 0,305 m/min (100 ft/min) wird klar, daß sich durch Erhöhung des Bindegrads (d. h. der Temperatur) die Frazier-Porosität des fertigen, durch Wärme verklebten Spunlaced-Faservliesstoffs gemäß der Erfindung erhöht (Probestücke 1-5).
In Tabelle 5 werden physikalische Eigenschaften eines repräsentativen erfindungsgemäßen, durch Wärme gebundenen Probestücks (Probe A) mit Bereichen typischer physikalischer Eigenschaften bei Probestücken von im Handel erhältlichen Filtermedien nach dem Stande der Technik verglichen. TABELLE 5
Diese vergleichende Tabelle veranschaulicht das Vermögen des erfindungsgemäßen Probestücks, als geeignetes Filtermedium für solche Artikel wie Staubsaugerbeutel zu fungieren.

Claims

1. Ungebundener oder durch Wärme gebundener Spunlaced- Faservliesstoff (13; 24) umfassend eine ungebundene flashgesponnene Bahn (5), enthaltend Plexifilamente aus Polyolefin in Form von Polyethylen oder Polypropylen, in welche Bahn Stapelfasern (1) eingebettet und mit dieser verschlungen sind, wobei der Stoff eine Frazier-Porosität von mindestens 1,22 m³/m²/min (4 ft³/ft²/min) aufweist.

2. Durch Wärme gebundener Spunlaced-Faservliesstoff (24) nach Anspruch 1, wobei der Stoff eine Frazier-Porosität zwischen 3,05 und 12,2 m³/m²/min (10 und 40 ft³/ft²/min) aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung des Spunlaced-Faservliesstoffs (13; 24) der Ansprüche 1 oder 2, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Positionieren einer Bahn von Stapelfasern (1) gegen eine ungebundene, flashgesponnene Bahn (5), bestehend aus Plexifilamenten von Polyolefin in Form von Polyethylen oder Polypropylen auf einem Haltesieb (6, 8), um eine Verbundbahnstruktur (7) zu bilden; und

(b) Wasserdruckvernadeln der Stapelfaserseite der gehaltenen Verbundbahnstruktur (7) mit Hilfe von Wasserstrahldüsen (9), die bei einem Druck zwischen 1340 und 20700 kN (200 und 3000 psi) arbeiten, so daß die Stapelfasern in die flashgesponnene Bahn (5) eindringen und in die ungebundene, flashgesponnene Bahn eingebettet und mit dieser verschlungen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Stapelfasern Polyester, Nylon, Acryle, Aramide, Holzschliff oder Mischungen derselben umfassen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, des weiteren umfassend den Schritt des Wärmebindens des Spunlaced- Faservliesstoffs (13), um die Durchlässigkeit des Stoffs aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Stoff eine Frazier- Porosität zwischen 3,05 und 12,2 m³/m²/min (10 und 40 ft³/ft²/min) aufweist.

7. Daunenfester und federfester Futterstoff, hergestellt aus dem ungebundenen, flashgesponnenen Faservliesstoff (13) von Anspruch 1.

8. Ungebundener Spunlaced-Faservliesstoff nach Anspruch 1, wobei der Stoff als Futterstoff für Kissen, Schlafsäcke, Steppdecken oder Kleidungsstücke verwendet wird.

9. Filtermedium, hergestellt aus dem wärmegebundenen Spunlaced-Faservliesstoff (24) von Anspruch 2.

10. Staubsaugerbeutel, hergestellt aus dem wärmegebundenen Spunlaced-Faservliesstoff (24) von Anspruch 2.