DE69726731T2

DE69726731T2 - Vliesstoffe mit verbesserter Gleichmässigkeit

Info

Publication number: DE69726731T2
Application number: DE69726731T
Authority: DE
Inventors: Gregory Thomas TRIEBES; David Bryan HAYNES; John Charles MORELL; Lawrence Jeffrey MCMANUS; Willey Rebecca GRIFFIN
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: CA2256506A1; EP0909351A1; AU3405697A; AR013827A1; BR9709966A; DE69726731D1; US5935612A; EP0909351B1; WO1997049854A1

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Vliesstoffen. Die Herstellung von Vliesstoffen, wie schmelzgeblasenen und spinngebundenen Stoffen umfasst das Verfeinern von Polymerströmen, im Allgemeinen in einem Fluid, wie z. B. Luft. Bei der Herstellung von spinngebundenen Fasern zum Beispiel werden Fasern innerhalb einer Kammer, die als Zieheinheit bezeichnet wird, verfeinert und auf ein sich bewegendes Förderband abgelegt, das als Formsieb bezeichnet wird. Bei der Herstellung von schmelzgeblasenen Fasern besteht die Zieheinheit üblicherweise aus nur einer Düse, durch das das Polymer fließt und vor dem Ablegen auf das Formsieb durch Druckluft verfeinert wird.
US-A-3 806 289 betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer zufallsmäßig gemischten Faserbahn mit hoher Festigkeit und Opazität. Ein lineares Polymer wird auf eine extrudierbare Schmelze erhitzt und durch eine mit Schlitzen versehene Düse mit variierenden Schlitzen extrudiert. Die Schmelze wird zu Fasern gezogen, indem ein Gas bei Schmelztemperatur auf das extrudierte Polymer gerichtet wird, das Gas und die Fasern abgekühlt werden, indem ermöglicht wird, dass das Gas sich ausdehnt, wodurch die Fasern zerreißen. Schließlich werden die Fasern zu einer Bahn gesammelt.
US-A-3 849 241 betrifft eine schmelzgeblasene Vliesmatte, die aus thermoplastischen Polymerfasern hergestellt wird. Das faserbildende Harz wird in geschmolzener Form durch Öffnungen einer erhitzten Düse in einen Strom von heißem inertem Gas extrudiert, um das geschmolzene Harz als Fasern zu verfeinern, die dann auf einer Ablagevorrichtung gesammelt werden, um die Vliesmatte zu bilden.
US-A-5 145 689 betrifft verbesserte Anordnungen für Schmelzblasdüsen.
US-A-4 889 476 betrifft eine Schmelzblasdüse, wobei die verfeinernden Luftströme eine verbesserte Steuerbarkeit aufweisen.
EP-A-0 646 663 betrifft eine Schmelzblasspinndüsenvorrichtung, wobei ein thermoplastisches synthetisches Harz durch Spinndüsenplatten extrudiert wird. Es sind allerdings keine Kerben in den Luftströmungsdurchgängen bereitgestellt.
Eine der Eigenschaften bestimmter Arten von Vliesstoffen ist die Gleichmäßigkeit der Bildung. Ungleichmäßigkeit kann zu verschiedenen Eigenschaften in einer gegebenen Länge von Vliesstoff führen und kann ein vorzeitiges Versagen des Stoffes und/oder das unbefriedigende Auftreten von Griffeigenschaften verursachen. Eine steigende Gleichmäßigkeit sollte die Kraft erhöhen, der ein Vliesstoff widerstehen kann, bevor er reißt, d. h. der Stoff sollte fester sein. Stoffe, die Pfund für Pfund fester als andere Stoffe sind, ermöglichen, dass die Produkte, zu denen sie verarbeitet werden, dünner und leichter bei demselben Festigkeitsgrad oder einfach fester bei demselben Flächengewicht sind.
Obwohl die Erfinder nicht an diese Ansicht gebunden sein wollen, gehen manche von ihnen davon aus, dass eines der Hindernisse für die Herstellung eines festeren Vliesstoffes die große Turbulenz ist, die in der Ziehkammer durch die große Menge an Luft erzeugt wird, die sich zusammen mit den Fasern durch diese bewegt. Sie gehen davon aus, dass große Turbulenz den glatten Strom von Fasern von der Spinndüse zum Formsieb unterbricht und dadurch Ungleichmäßigkeiten und andere Bereiche der Schwäche innerhalb der Bahn hervorbringt. Als Alternative gehen manche der Erfinder davon aus, dass nicht das Verringern sondern das Erhöhen der Turbulenz in der Ziehkammer zu einer größeren Verschiebung der Fasern und daher zur gleichmäßigeren Bahnherstellung führt. Die genaue Betriebslehre bleibt allerdings undefiniert, die Bahnen, die gemäß dieser Erfindung hergestellt werden, sind gleichmäßiger als ähnliche Bahnen, die ohne die Verwendung dieser Erfindung hergestellt werden.
Dementsprechend ist es ein Ziel dieser Erfindung, einen Vliesstoff bereitzustellen, der auf eine neue Art hergestellt wird, welche die Gleichmäßigkeit der Bahn erhöht. Die Erhöhung der Gleichmäßigkeit erhöht die Festigkeit der Vliesbahn.
ZUSAMMENFASSUNG
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn, wie in Anspruch 1 definiert, die Verwendung der so erzielten Bahn, wie in Anspruch 2 definiert, und eine Druckluftkammer, wie in Anspruch 3 definiert.
Die Ziele der Erfindung sind durch einen Vliesstoff oder eine Vliesbahn bereitgestellt, die in einer Druckluftkammer hergestellt worden ist, die winzige Kerben über eine wirksame Menge ihrer mit dem Fluid in Berührung kommenden Oberfläche, aufweist. Ein solcher Stoff oder eine solche Bahn weist eine Gleichmäßigkeit auf, die der einer ähnlichen Bahn, die in einer ungekerbten Druckluftkammer hergestellt wird, überlegen ist.
Eine Druckluftkammer für die Anwendung dieser Erfindung weist Kerben über eine wirksame Menge ihrer Fläche auf, wobei die Kerben eine Tiefe zwischen etwa 10 und 6500 Mikron, eine Breite von 10 bis 6500 Mikron aufweisen und 10 bis 6500 Mikron getrennt sind.
Die Gleichmäßigkeit der Bahn wird durch Durchlässigkeit, Festigkeit in Querrichtung oder Festigkeit in Maschinenrichtung gemessen und sollte für einen kommerziellen Wert etwa 10 Prozent größer sein als eine ähnliche Bahn, die ohne gekerbtes Ziehen hergestellt ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung einer typischen Zieheinheit für die Herstellung spinngebundener Bahnen. 2 ist eine typische Vorrichtung zur Bildung einer schmelzgeblasenen Vliesbahn. 3 ist eine Ansicht der Schmelzblasdüse, die als Gegenstand 16 in 2 gezeigt ist. 4 ist eine Querschnittsansicht der Düse von 3 entlang der Linie 3-3.
5–14 sind Diagramme, die die Beziehung zwischen verschiedenen Eigenschaften für eine Bahn zeigen, die mit einer gekerbten Zieheinheit hergestellt wurde, gegenüber. einer ungekerbten Einheit. In den Diagrammen von 5–14 stellt das quadratische Symbol den gemessenen Punkt für eine Bahn dar, die mit einer gekerbten Zieheinheit hergestellt wurde, während das Diamantensymbol für Bahnen ist, die ohne eine gekerbte Zieheinheit hergestellt wurden.
15 und 16 sind Diagramme des Flächengewichtes gegenüber der Lage in 20 Inch (51 cm) breiten 0,5 osy (17 g/m²) schmelzgeblasenen Bahnen. Die Bahn von 15 wurde unter Verwendung einer ungekerbten Druckluftkammer hergestellt, und 16 wurde unter Verwendung einer gekerbten Druckluftkammer hergestellt.
DEFINITIONEN
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Vliesstoff oder -bahn" eine Bahn mit einer Struktur aus einzelnen Fasern oder Fäden, die ineinander gelegt sind, aber nicht auf erkennbare Weise, wie bei Maschenware. Vliesstoffe oder -bahnen werden aus vielen Verfahren gebildet, wie zum Beispiel Schmelzblasverfahren, Spinnbindeverfahren und Verfahren für gebundene kardierte Bahnen. Das Flächengewicht von Vliesstoffen wird üblicherweise in Unzen Material pro Quadratyard (osy) oder Gramm pro Quadratmeter (g/m²) ausgedrückt, und die verwendbaren Faserdurchmesser werden üblicherweise in Mikron ausgedrückt. (Es ist zu beachten, dass zum Umrechnen von osy in g/m² osy mit 33,91 zu multiplizieren ist). Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Mikrofasern" Fasern mit kleinem Durchmesser mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als etwa 75 Mikron, zum Beispiel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,5 Mikron bis etwa 50 Mikron, oder insbesondere können Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 Mikron bis etwa 40 Mikron aufweisen. Ein anderer häufig verwendeter Ausdruck für den Faserdurchmesser ist Denier, was als Gramm pro 9000 Meter einer Faser definiert ist und als Faserdurchmesser in Mikron zum Quadrat, multipliziert durch die Dichte in Gramm/cm³, multipliziert mit 0,00707 berechnet werden kann. Ein niedrigeres Denier deutet auf eine feinere Faser hin, und ein höheres Denier deutet auf eine dickere oder schwerere Faser hin. Zum Beispiel kann der Durchmesser einer Polypropylenfaser, der mit 15 Mikron angegeben ist, in Denier umgewandelt werden durch Quadrieren, Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,89 g/cm³ und Multiplizieren mit 0,00707. Daher weist eine Polypropylenfaser mit 15 Mikron ein Denier von etwa 1,42 (15² × 0,89 × 0,00707 = 1,415) auf. Außerhalb der Vereinigten Staaten ist die Maßeinheit weiter verbreitet als "tex", was als Gramm pro Kilometer Faser definiert ist. Tex kann als Denier/9 berechnet werden.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "schmelzgeblasene Fasern" Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials durch mehrere feine, üblicherweise runde Düsenkapillaren als geschmolzene Fäden oder Filamente in zusammenlaufende, üblicherweise heiße Hochgeschwindigkeitsgasströme (z. B. Luft) gebildet werden, die die Filamente aus geschmolzenem thermoplastischem Material verfeinern, um ihren Durchmesser zu verringern, was bis zu Mikrofaserdurchmesser sein kann. Danach werden die schmelzgeblasenen Fasern durch den Hochgeschwindigkeitsgasstrom getragen und auf eine Sammeloberfläche abgelegt, um eine Bahn aus zufallsmäßig verteilten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel in US-Patentschrift 3,849,241 an Butin et al. offenbart. Schmelzgeblasene Fasern sind Mikrofasern, die endlos oder nicht endlos sein können, im Allgemeinen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 10 Mikron aufweisen und im Allgemeinen klebrig sind, wenn sie auf eine Sammeloberfläche abgelegt werden.
Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck "spinngebundene Fasern" auf Fasern mit kleinem Durchmesser, die durch Extrudieren geschmolzenen thermoplastischen Materials als Filamente aus mehreren feinen, üblicherweise runden Kapillaren einer Spinndüse gebildet werden, wobei der Durchmesser der extrudierten Filamente dann rasch verringert wird, wenn sie gequencht, gezogen, üblicherweise durch Druckluft, und auf eine sich bewegende, mit Löchern versehene Matte, ein Band oder ein "Formsieb" abgelegt werden, um den Vliesstoff zu bilden. Beispiele für dieses Verfahren sind zum Beispiel in US-Patentschrift 4,340,563 an Appel et al., US-Patentschrift 3,692,618 an Dorschner et al., US-Patentschrift 3,802,817 an Matsuki et al., US-Patentschrift 3,338,992 und 3,341,394 an Kinney, US-Patentschrift 3,502,763 an Hartman, US-Patentschrift 3,542,615 an Dobo et al. und US-Patentschrift 5,028,375 an Reifenhauser zu finden. Spinngebundene Fasern werden gequencht und sind daher im Allgemeinen nicht klebrig, wenn sie auf eine Sammeloberfläche abgelegt werden. Spinngebundene Fasern sind im Allgemeinen endlos und weisen einen durchschnittlichen Durchmesser (aus einer Probe von mindestens 10) von mehr als 7 Mikron, insbesondere zwischen etwa 10 und 40 Mikron auf.
Wie hier verwendet bedeutet "mehrlagiges Laminat" ein Laminat, bei dem manche der Lagen spinngebunden und manche schmelzgeblasen sind, wie z. B. ein spinngebunden/schmelzgeblasen/spinngebunden (SMS) Laminat und andere, wie in US-Patentschrift 4,041,203 an Brock et al., US-Patentschrift 5,169,706 an Collier et al., US-Patentschrift 5,145,727 an Potts et al., US-Patentschrift 5,178,931 an Perkins et al. und US-Patentschrift 5,188,885 an Timmons et al. offenbart. Ein solches Laminat kann durch aufeinander folgendes Ablegen zuerst einer spinngebundenen Stofflage, dann einer schmelzgeblasenen Stofflage und zuletzt einer anderen spinngebundenen Lage auf ein sich bewegendes Formband und dann Binden des Laminates auf eine nachfolgend beschriebene Weise hergestellt werden. Als Alternative können die Stofflagen einzeln, in Rollen gewickelt, und in einem getrennten Bindungsschritt kombiniert werden. Solche laminierten Stoffe weisen üblicherweise ein Flächengewicht von etwa 0,1 bis 12 osy (6 bis 400 g/m²) oder insbesondere etwa 0,75 bis etwa 3 osy (25 bis 102 g/m²) auf. Mehrlagige Laminate können auch verschiedene Anzahlen von schmelzgeblasenen Lagen oder mehrere spinngebundene Lagen in vielen verschiedenen Konfigurationen aufweisen und können andere Materialien umfassen, wie Filme (F) oder zusammengesetzte Materialien, z. B. SMMS, SM, SFS usw.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "zusammengesetzt" ein Verfahren, bei dem wenigstens ein Schmelzblasdüsenkopf in der Nähe einer Führungsbahn angeordnet ist, durch die andere Materialien zu der Bahn hinzugefügt werden, während sie gebildet wird. Solche anderen Materialien können zum Beispiel Pulpe, superabsorbierende Partikel, Zellulose- oder Stapelfasern sein. Zusammengesetzte Verfahren sind in den gemeinsam übertragenen US-Patentschriften 4,818,464 an Lau und 4,100,324 an Anderson et al. gezeigt. Bahnen, die durch die zusammengesetzten Verfahren. hergestellt werden, werden im Allgemeinen als zusammengesetzte Materialien bezeichnet. Ein Beispiel für ein Produkt, das oft durch ein zusammengesetztes Verfahren hergestellt wird, ist ein Babywischtuch.
Wie hier verwendet umfasst der Ausdruck "Polymer" im Allgemeinen, ist aber nicht beschränkt auf Homopolymere, Copolymere, wie zum Beispiel Block-, Pfropf-, statistische und alternierende Copolymere, Terpolymere usw. und Mischungen und Modifikationen davon. Darüber hinaus umfasst der Ausdruck "Polymer", falls nicht speziell anders eingeschränkt, alle möglichen geometrischen Formen des Moleküls. Diese Formen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf isotaktische, syndiotaktische und zufallsmäßige Symmetrien.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Maschinenrichtung" oder MD die Länge eines Stoffes in der Richtung, in die er hergestellt wird. Der Ausdruck "Maschinenquerrichtung" oder CD bedeutet die Breite des Stoffes, d. h. eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zur MD ist.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Bekleidungsstück" jede Art von nicht medizinisch ausgerichteter Bekleidung, die getragen werden kann. Das umfasst Industriearbeitskleidung und Überanzüge, Unterbekleidung, Hosen, Hemden, Jacken, Handschuhe, Socken und ähnliches.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Infektionsschutzprodukt" medizinisch ausgerichtete Gegenstände, wie z. B. Operationskittel und -tücher, Gesichtsmasken, Kopfbedeckungen wie Bouffantkappen, Operationskappen und -hauben, Fußbekleidung wie Schuhabdeckungen, Stiefelabdeckungen und Pantoffel, Wundverbände, Bandagen, Sterilisationsumschläge, Wischtücher, Bekleidungsstücke wie Labormäntel, Überanzüge, Schürzen und Jacken, Patientenbettwäsche, Tücher für Tragbahren und Wiegen und ähnliches.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Hygieneprodukt" Windeln, Höschen für die Sauberkeitserziehung, absorbierende Unterhosen, Inkontinenzprodukte für Erwachsene und Frauenhygieneprodukte.
Wie hier verwendet bedeutet der Ausdruck "Schutzabdeckung" eine Abdeckung für Fahrzeuge wie z. B. Autos, Lastwagen, Boote, Flugzeuge, Motorräder, Fahrräder, Golfwagen usw., Abdeckungen für Ausrüstung, die oft im Freien gelassen wird, wie Griller, Hof- und Gartenausrüstung (Rasenmäher, Bodenfräsen usw.) und Gartenmöbel, sowie Bodenabdeckungen, Tischtücher und Abdeckungen für Picknickplätze.
TESTVERFAHREN
Durchlässigkeit nach Frazier: Ein Maß für die Durchlässigkeit eines Stoffes oder einer Bahn für Luft ist die Durchlässigkeit nach Frazier, die gemäß Federal Test Standard 191A, Method 5450 vom 20. Juli 1978, durchgeführt wird und als Durchschnitt von 3 Probenablesungen angegeben wird. Durchlässigkeit nach Frazier misst die Luftstromgeschwindigkeit durch eine Bahn in Kubikfuß Luft pro Quadratfuß Bahn pro Minute oder CFM. CFM wird auf Liter pro Quadratmeter pro Minute (LMM) umgerechnet durch Multiplizieren von CFM mit 304,8.
Greifzugfestigkeitstest: Der Greifzugfestigkeitstest ist ein Maß für die Reißkraft und Verlängerung oder Verformung eines Stoffes, wenn er einer einseitig gerichteten Belastung unterworfen wird. Dieser Test ist auf dem Fachgebiet bekannt und entspricht den Anforderungen von Method 5100 der Federal Test Methods Standard 191A. Die Ergebnisse werden in Pfund bis zum Reißen und Prozent Dehnung vor dem Reißen ausgedrückt. Höhere Zahlen deuten auf einen festeren, dehnbareren Stoff hin. Der Ausdruck "Last" bedeutet die maximale Last oder Kraft, ausgedrückt in Gewichtseinheiten, die erforderlich ist, um die Probe in einem Zugfestigkeitstest zu reißen oder zu zerreißen. Der Ausdruck "Verformung" oder "Gesamtenergie" bedeutet die Kurve der Gesamtenergie unter einer Last gegenüber Verlängerung, ausgedrückt in Gewichts-Längen-Einheiten. Der Ausdruck "Verlängerung" bedeutet den Anstieg der Länge einer Probe während eines Zugfestigkeitstests. werte für Greifzugfestigkeit und Greifverlängerung werden unter Verwendung einer festgelegten Stoffbreite, üblicherweise 4 Inch (102 mm), Klammerbreite und einer konstanten Ausdehnungsgeschwindigkeit erzielt. Die Probe ist breiter als die Klammer, um Ergebnisse zu erhalten, die für die effektive Festigkeit der Fasern in der eingeklammerten Breite in Kombination mit zusätzlicher Festigkeit, die durch angrenzende Fasern im Stoff beigesteuert wird, repräsentativ sind. Die Probe wird zum Beispiel in einem Instron Model^TM eingeklammert, erhältlich von der Instron Corporation, 2500 Washington St., Canton, MA 02021, oder einem Thwing-Albert Model INTELLECT II, erhältlich von der Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Phila., PA 19154, die 3 Inch (76 mm) lange parallele Klammern aufweisen. Das simuliert sehr genau die Stoffbelastungsbedingungen bei der tatsächlichen Verwendung.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die Verfahren, für die diese Erfindung nützlich sein kann, sind die Schmelzblas- oder Spinnbindeverfahren, welche Verfahren für die Herstellung von Vliesstoffen sind, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind. Bei diesen Verfahren wird im Allgemeinen ein Extruder verwendet, um geschmolzenes thermoplastisches Polymer zu einer Spinndüse zuzuführen, wo das Polymer zerfasert wird, um Fasern zu ergeben, die Stapellänge oder länger sein können. Die Fasern werden dann gezogen, üblicherweise durch Druckluft, und auf eine sich bewegende, mit Löchern versehene Matte oder ein Band abgelegt, um den Vliesstoff zu bilden. Die Fasern, die in den Spinnbinde- und Schmelzblasverfahren hergestellt werden, sind Mikrofasern, wie oben definiert.
Vliesstoffe werden bei der Herstellung von Bekleidungsstücken, Infektionsschutzprodukten, Hygieneprodukten und Schutzabdeckungen verwendet.
Spinngebundener Vliesstoff wird durch ein Verfahren hergestellt, das auf dem Fachgebiet bekannt ist und in vielen der oben angeführten Entgegenhaltung beschrieben wird. Kurz gesagt wird beim Spinnbindeverfahren im Allgemeinen ein Trichter verwendet, der Polymer zu einem erhitzten Extruder zuführt. Der Extruder führt geschmolzenes Polymer zu einer Spinndüse zu, wo das Polymer zerfasert wird, wenn es durch feine Öffnungen tritt, die üblicherweise in einer oder mehreren Reihen in der Spinndüse angeordnet werden, wodurch ein Vorhang von Filamenten gebildet wird. Die Filamente werden üblicherweise mit Luft gequencht, gezogen, üblicherweise mit Druckluft, und auf eine sich bewegende, mit Löchern versehene Matte, ein Band oder ein "Formsieb" abgelegt, um den Vliesstoff zu bilden.
Die Fasern, die im Spinnbindeverfahren hergestellt werden, weisen üblicherweise einen Durchmesser im Bereich von etwa 10 bis etwa 40 Mikron auf, abhängig von den Verfahrensbedingungen und der gewünschten Endanwendung für die Stoffe, die aus solchen Fasern hergestellt werden sollen. Zum Beispiel führt das Erhöhen des Molekulargewichtes des Polymers oder das Verringern der Verarbeitungstemperatur zu Fasern mit größerem Durchmesser. Veränderungen in der Temperatur des Quenchfluids und der Luftdruck beim Ziehen können ebenfalls den Faserdurchmesser beeinflussen.
Polymere, die im Spinnbindeverfahren verwendbar sind, weisen im Allgemeinen eine Verfahrensschmelztemperatur zwischen etwa 300°F und etwa 610°F (149°C und 320°C), insbesondere zwischen etwa 350°F und 510°F (175°C und 265°C), und eine Schmelzfließgeschwindigkeit, wie oben definiert, im Bereich von etwa 10 bis etwa 150, insbesondere zwischen etwa 10 und 50 auf. Beispiele für geeignete Polymere umfassen Polypropylene, Polyethylene und Polyamide.
Bikomponentenfasern können auch in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden. Bikomponentenfasern sind im Allgemeinen Polypropylene und Polyethylene, angeordnet in einer Mantel/Kern-, "Insel-" oder Seite-an-Seite-Konfiguration. Bikonstituentenfasern können ebenfalls in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden. Mischungen aus einem Polypropylencopolymer und Polybutylencopolymer in einer 90/10-Mischung haben sich als wirkungsvoll herausgestellt. Jede andere Mischung wäre ebenfalls wirkungsvoll, vorausgesetzt, sie kann gesponnen werden.
Diese Erfindung betrifft insbesondere das Verfahren, das verwendet wird, um die Fasern zu kühlen und zu verfeinern, nachdem sie durch die Spinndüse hergestellt worden sind. Die oben angeführten Spinnbindepatente haben, obwohl sie irgendwie unterschiedliche Verfahren beschreiben, gemeinsam, dass sie eine Kammer zum Verfeinern der Fasern mit Druckluft vor der Bildung einer Bahn bereitstellen. Diese Kammer ist in Figuren zu sehen und wird in den angeführten Spinnbindepatenten manchmal als "draw-off tube (Abzugsrohr)" (Dorschner), "sucker unit (Saugeinheit)" (Matsuki), "filament passageway (Filamentdurchgang)" (Kinney), "yarn passageway (Garndurchgang)" (Kinney), "guide passageway (Führungsdurchgang)" (Hartmann), "venturi nozzle (Venturidüse)" (Reifenhauser) und "aspirator (Saugapparat)" (Dobo) bezeichnet. Die Kombination aus der Quenchkammer und der Ziehdüse wird als Zieheinheit bezeichnet.
Wenn sie beim Schmelzblasen verwendet wird, umfasst die Zieheinheit üblicherweise nur eine Ziehdüse mit Kammern und Spalten, wie in 4 als Gegenstand 38, 40 und 42, 44 gezeigt, die gemäß dieser Erfindung gekerbt sind. Die vorliegende Erfindung ist daher geeignet zur Verwendung in jedem beliebigen Faserherstellungsverfahren, das auf dem Ziehen der Fasern mit Druckluft beruht. Dementsprechend soll diese Erfindung speziell nicht nur Spinnbindeverfahren sondern auch Schmelzblasverfahren und andere einschließen. Um diese Verfahren richtig einzuschließen, bedeutet der Ausdruck "Druckluftkammer", wie hier verwendet, dass er wenigstens die Spinnbindezieheinheit und die Schmelzblaskammern und -spalten umfasst.
In 1, einem Beispiel für ein Spinnbindeverfahren, kann die Spinndüse herkömmlich ausgeführt und so angeordnet sein, dass sie das Extrudieren von Filamenten. aus dem Spinnkasten in einer oder mehreren Reihen von gleichmäßig beabstandeten Öffnungen über die gesamte Breite der Maschine in die Quenchkammer bereitstellt. Die Größe der Quenchkammer ist normalerweise nur groß genug, um eine Berührung zwischen den Filamenten und der Seite zu verhindern und ausreichende Kühlung der Filamente zu erzielen. Die Filamente beginnen gleichzeitig abzukühlen von der Berührung mit dem Quenchfluid, das durch den Einlass in eine Richtung zugeführt wird, die vorzugsweise in einem Winkel mit der hauptsächlichen Geschwindigkeitskomponente in die Richtung zum Düseneingang zugeführt wird. Das Quenchfluid kann jedes aus einer großen Zahl verschiedener Gase sein, wie für Fachleute offensichtlich ist, aber aus ökonomischen Gründen ist Luft bevorzugt. Ein Abschnitt des Quenchfluids wird durch die Filamente gerichtet und durch eine Auslassöffnung entzogen.
Unmittelbar nach dem Extrudieren durch die Öffnungen findet eine Beschleunigung der Strangbewegung auf Grund der Spannung in jedem Filament statt, die durch das aerodynamische Ziehmittel erzeugt wird. Die Filamente werden zwischen den Wänden beschleunigt und treten durch die Düse aus, wo sie auf eine mit Löchern versehene Matte oder ein Band zusammengeführt werden, um eine Vliesbahn zu bilden.
In der Praxis dieser Erfindung bei Spinnbindeanwendungen sollten die Kerben sich wenigstens über einen Hauptabschnitt des Abstandes vom unteren Ende der Düse zum Lufteinlass und der Spinndüse erstrecken, d. h. wo immer Fluid die Wände der Zieheinheit berühren kann, um einen maximalen Effekt zu erzielen.
Die Herstellung schmelzgeblasener Bahnen ist im Allgemeinen oben und in den Entgegenhaltungen besprochen worden und kann auch gemäß der folgenden allgemeinen Vorgangsweise durchgeführt werden.
Wenn man sich nun 2 zuwendet, ist zu sehen, dass eine Vorrichtung zur Bildung einer schmelzgeblasenen Bahn durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet wird.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung werden Granulat, Perlen oder Späne (nicht gezeigt) eines geeigneten Materials in einen Trichter 12 eines Extruders 14 eingeführt. Der Extruder 14 weist eine Extrusionsschraube (nicht gezeigt) auf, die durch einen herkömmlichen Antriebsmotor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Wenn das Material auf Grund der Rotation der Extrusionsschraube durch den Antriebsmotor durch den Extruder 14 fortschreitet, wird es zunehmend auf einen geschmolzenen Zustand erhitzt. Das Erhitzen des Materials kann in mehreren einzelnen Schritten durchgeführt werden, wobei seine Temperatur allmählich erhöht wird, wenn es durch einzelne Erhitzungszonen des Extruders 14 in Richtung einer Schmelzblasdüse 16 fortschreitet. Die Düse 16 kann eine noch andere Erhitzungszone sein, wo die Temperatur des thermoplastischen Harzes auf einem erhöhten Niveau für die Extrusion erhalten wird. Die Temperatur, die erforderlich ist, um das Material auf einen geschmolzenen Zustand zu erhitzen, variiert etwas in Abhängigkeit davon, welches Material genau verwendet wird, und ist für Fachleute leicht zu bestimmen.
3 stellt dar, dass die laterale Ausdehnung 18 der Düse 16 mit mehreren Öffnungen 20 versehen ist, die üblicherweise einen runden Querschnitt aufweisen und linear entlang der Ausdehnung 18 der Spitze 22 der Düse 16 angeordnet sind. Die Öffnungen 20 der Düse 16 können Durchmesser aufweisen, die im Bereich von etwa 0,025 bis etwa 0,05 cm (etwa 0,01 Inch bis etwa 0,02 Inch) liegen, und eine Länge, die im Bereich von etwa 0,13 bis etwa 0,76 cm (etwa 0,05 Inch bis etwa 0,30 Inch) liegen kann. Zum Beispiel können die Öffnungen einen Durchmesser von etwa 0,037 cm (etwa 0,0145 Inch) und eine Länge von 0,29 cm (etwa 0,113 Inch) aufweisen. Es können etwa 5 bis etwa 50 Öffnungen pro Inch der lateralen Ausdehnung 18 der Spitze 22 der Düse 16 bereitgestellt sein, wobei die Düse 16 sich von etwa 50, 8 bis etwa 152 cm (etwa 20 Inch bis etwa 60 Inch) oder mehr erstreckt. 2 stellt dar, dass das geschmolzene Material aus den Öffnungen 20 der Düse 16 als geschmolzene Stränge oder Fäden 24 austritt.
4, die eine Querschnittsansicht der Düse von 3 entlang der Linie 3-3 ist, stellt dar, dass die Düse 16 vorzugsweise Verfeinerungsgasquellen 30 und 32 umfasst (siehe 2 & 3). Das erhitzte, unter Druck gesetzte Verfeinerungsgas tritt an den Einlässen 26, 28 in die Düse 16 ein und folgt einem Weg, der im Allgemeinen durch die Pfeile 34, 36 angegeben wird, durch die zwei Kammern 38, 40 und weiter durch die zwei engen Durchgänge oder Spalten 42, 44, um die extrudierten Fäden 24 zu berühren, wenn sie die Öffnungen 20 der Düse 16 verlassen. Die Kammern 38, 40 sind so ausgeführt, das das erhitzte Verfeinerungsgas durch die Kammern 38, 40 tritt und die Spalten 42, 44 verlässt, um einen Strom (nicht gezeigt) von Verfeinerungsgas zu bilden, der die Düse 16 auf beiden Seiten der Fäden 24 verlässt. Es sind diese Kammern 38, 40 und Spalten 42, 44, die in der Praxis dieser Erfindung gekerbt sein können. Die Temperatur und der Druck des erhitzten Stroms von Verfeinerungsgas können stark variieren. Zum Beispiel kann das erhitzte Verfeinerungsgas in einer Temperatur von etwa 220 bis etwa 315°C (425–600°F), insbesondere etwa 230 bis etwa 280°C angewendet werden. Das erhitzte Verfeinerungsgas kann im Allgemeinen bei einem Druck von etwa 3,45 bis etwa 138 kPa (etwa 0,5 Pfund pro Quadratinch Stärke (psig) bis etwa 20 psig) angewendet werden. Insbesondere etwa 6,89 bis etwa 68,9 kPa (etwa 1 bis etwa 10 psig).
Die Anordnung der Luftplatten 46,48, die in Verbindung mit einem Düsenabschnitt 50 die Kammern 38, 40 und die Spalten 42, 44 definieren, kann bezüglich des Düsenabschnittes 50 eingerichtet werden, um die Breite der Durchgänge 42,44 des Verfeinerungsgases zu erhöhen oder zu verringern, so dass das Volumen von Verfeinerungsgas, das während eines gegebenen Zeitraums durch die Luftdurchgänge 42, 44 tritt, variiert werden kann, ohne die Geschwindigkeit des Verfeinerungsgases zu variieren. Darüber hinaus können die Luftplatten 46, 48 so eingestellt werden, dass sie eine "vertiefte" Düsenspitzenform, wie in 4 dargestellt, oder eine herausstechende Form einer positiven Düsenspitze 22 ergeben, wobei die Spitze des Düsenabschnittes 50 über die Ebene, die durch die Platten 48 gebildet wird, vorsteht. Niedrigere Geschwindigkeiten des Verfeinerungsgases und breitere Luftdurchgangsspalten sind im Allgemeinen bevorzugt, wenn im Wesentlichen endlose schmelzgeblasene Fasern oder Mikrofasern 24 hergestellt werden sollen.
Die zwei Ströme von Verfeinerungsgas laufen zusammen, um einen Gasstrom zu bilden, der die geschmolzenen Fäden 24, wenn sie die Öffnungen 20 verlassen, mitreißt und zu Fasern oder in Abhängigkeit vom Grad der Verfeinerung zu Mikrofasern mit kleinem Durchmesser verfeinert, der üblicherweise kleiner als der Durchmesser der Öffnungen 20 ist. Die vom Gas getragenen Fasern oder Mikrofasern 24 werden durch die Wirkung des Verfeinerungsgases auf eine Sammelanordnung geblasen, die in der in 2 dargestellten Ausführungsform ein mit Löchern versehenes endloses Band 52 ist, das herkömmlicherweise durch Rollen 54 angetrieben wird. Andere mit Löchern versehene Anordnungen, wie z. B. eine rotierende Trommel, könnten verwendet werden. Ein oder mehrere Vakuumkästen (nicht gezeigt) können unterhalb der Oberfläche des mit Löchern versehenen Bandes 52 und zwischen den Rollen 54 angeordnet werden. Die Fasern oder Mikrofasern 24 werden als zusammenhängende Matrix von Fasern auf der Oberfläche des endlosen Bandes 52 gesammelt, das wie durch den Pfeil 58 in 2 angedeutet rotiert. Die Vakuumkästen helfen beim Halten der Matrix auf der Oberfläche des Bandes 52. Typischerweise ist die Spitze 22 der Düse 16 etwa 15,24 bis etwa 35,6 cm (etwa 6 Inch bis etwa 14 Inch) von der Oberfläche des mit Löchern versehenen Bandes 52 entfernt, auf dem die Fasern gesammelt werden. Die so gesammelten, verwirbelten Fasern oder Mikrofasern 24 sind zusammenhängend und können als selbsttragende Vliesbahn 56 vom Band 52 entfernt werden.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Bereitstellen von Kerben auf den Oberflächen innerhalb der Druckluftkammern, z. B. der Zieheinheit in den Spinnbindeverfahren und den Kammern und Spalten in den Schmelzblasverfahren, eine Bahn mit größerer Gleichmäßigkeit als bei einer ähnlichen Bahn bereitstellt, die in einer Einheit ohne solche Kerben hergestellt wird. Mit dem Ausdruck "similar web (ähnliche Bahn)" ist eine Bahn gemeint, bei der im Wesentlichen dieselben Verfahrensbedingungen und Polymere wie bei der Bahn der Erfindung verwendet werden, wobei aber die Druckluftkammer nicht gekerbt ist. Gemäß Webster's New Collegiate Dictionary (1980) bedeutet "similar (ähnlich)" 1) having characteristics in common; strictly comparable (mit gemeinsamen Eigenschaften; genau vergleichbar), 2) alike in substance or essentials; corresponding (im Wesentlichen oder im Grunde gleich; entsprechend). Unter Anwendung dieser allgemein angenommenen Bedeutung des Wortes "ähnlich", bedeutet dieser Ausdruck, dass alle anderen Bedingungen im Wesentlichen dieselben sind mit Ausnahme der erwähnten Bedingungen. Es sollte erwähnt werden, dass nicht alle Bedingungen genau identisch zwischen den gekerbten und ungekerbten Einheiten sein konnten, da die Anwesenheit der Kerben selbst Verfahrensänderungen hervorruft, zum Beispiel beim Druckabfall innerhalb der Einheit.
Die effektive Menge an gekerbter Fläche bei jeder bestimmten Anwendung hängt von den jeweiligen Bedingungen in jener Betriebseinheit ab. Es kann sein, dass in bestimmten Einheiten nur 5 oder 10 Prozent der Fläche, die mit dem Fluid in Berührung steht, mit Kerben bedeckt sein müssen, um die gewünschte Erhöhung der Gleichmäßigkeit herzustellen. Es ist allerdings wahrscheinlicher, dass beinahe die gesamte Fläche, die mit dem Fluid in Berührung steht, gekerbt sein muss, um ein kommerziell nützliches Ergebnis zu erzielen.
Die Kerben in der Praxis dieser Erfindung können in der Strömungsrichtung des Fluids sein oder können auch in einem Winkel zum Fluidstrom sein. Es wird davon ausgegangen, dass diese Form zu einem Drehen oder Ringeln der Fasern führen könnte. Das Drehen oder Ringeln der Fasern sollte zu einer bauschigeren Bahn führen, und solche Bahnen sind zum Beispiel nützlich beim Filtrieren. Gemäß der Erfindung liegen die Winkel bezüglich der Fluidströmungsrichtung im Bereich von 0 Grad bis plus oder minus 60 Grad. Die Menge der Fläche von winkeligen Kerben könnte variiert werden auf der Basis des gewünschten Grades an Drehung.
Es wird auch davon ausgegangen, dass die Größe, der Abstand und der Winkel der Kerben sich innerhalb der Druckluftkammer ändern kann, ohne von den Bereichen, die in Anspruch 3 beansprucht sind, abzuweichen, zum Beispiel können in einer Spinnbindezieheinheit die Kerben in der Nähe der Polymerdüse so groß und in Richtung des Fluidstroms beginnen und sich zu feineren Kerben im unteren Abschnitt der Zieheinheit verändern. Die Kerben könnten dann nahe dem Ende der Zieheinheit winkelig sein, um den Fasern eine leichte Drehung zu verleihen. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Kerben an den Wänden einer Spinnbindezieheinheit zum Beispiel nicht über die ganze Einheit in die selbe Richtung winkelig sein müssen, sondern die Richtung ändern können von einer positiven Menge bis zu 60 Grad zur Richtung des Fluidstroms zu einer negativen Menge bis zu 60 Grad zur Richtung des Fluidstroms, wodurch ein Gesamtbereich von 120 Grad definiert wird.
Die Erfinder nehmen auch an, dass die verbesserte Gleichmäßigkeit, die hier gezeigt wird, auch in anderen Produktbereichen erreicht werden könnte, wie z. B. in der Tissueherstellung durch Verwendung eines gekerbten Auflaufkastens, in der Stapelfasertechnologie durch Verwendung einer gekerbten Faserrinne, in der Papierherstellung und in der zusammengesetzten Herstellung unter Verwendung einer gekerbten Pickerdüse. Wiederum hängt die effektive Menge an Fläche, die gekerbt sein muss, von den bestimmten Bedingungen der Installation ab, z. B. Fluidbedingungen (Massendurchflussrate, Temperatur, Druck, Dichte), Geometrie des Strömungssystems usw.
Die Wirkung der Kerben oder Rippen in bestimmten Anwendungen ist von Walsh und Lindemann in "Optimization and Application of Riblets for Turbulent Drag Reduction", American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Paper 84-0347, Jan. 1984, von Lazos und Wilkinson in "Turbulent Viscous Drag Reduction with Thin-Element Riblets", AIAA Journal Vol. 26, Nr. 4, S. 486 (1988), in US-Patentschrift 5,445,095 an Helfrich, die Flüssigkeitsturbulenz betrifft und bei der außerdem ein zugreduzierendes Polymer verwendet wird, und von Walsh in einem Artikel mit dem Titel "Riblets" im Buch Viscous Drag Reduction in Boundary Layers, herausgegeben von Dennis M. Bushnell und Jerry N. Hefner, veröffentlicht von AIAA (1990), ISBN 0-930403-66-5, und von anderen untersucht worden. Diese Entgegenhaltungen sind auf die Verringerung von Zug in einem Fluidstrom in der Grenzschicht durch die Verwendung von Rippchen, Rippen oder Kerben ausgerichtet. Keine dieser Entgegenhaltungen lehrt oder sieht die Verbesserung in der Gleichmäßigkeit der Bildung einer Vliesbahn vor, was ein Ziel dieser Erfindung ist.
Größere Gleichmäßigkeit der Bahn kann indirekt auf mehrere Arten gemessen werden. Gleichmäßigkeit, wie hier verwendet, bedeutet eine verbesserte Durchlässigkeit, Festigkeit in Querrichtung (Spitzenlast oder Gesamtenergie), Festigkeit in Maschinenrichtung (Spitzenlast oder Gesamtenergie) oder Flächengewicht, und "verbessert" bedeutet in Bezug auf Durchlässigkeit niedriger und in Bezug auf Festigkeit höher. Die Erfinder haben einige Bahnen unter Verwendung von gekerbten und ungekerbten Druckluftkammern hergestellt und haben diese auf Gleichmäßigkeit getestet unter Anwendung dieser Kriterien. Es sollte angemerkt werden, dass das Phänomen der verbesserten Gleichmäßigkeit bei niedrigeren Flächengewichten besser bemerkbar ist als bei höheren Flächengewichten, da die erhöhte Menge an Material in Stoffen mit höherem Flächengewicht den Effekt der verbesserten Bildung der Bahn durch die vorliegende Erfindung zu überschatten beginnt. Es sollte des Weiteren angemerkt werden, dass die verbesserte Gleichmäßigkeit an jedem beliebigen Satz von Betriebsbedingungen stattfinden kann und nicht an einem bestimmten Satz an Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel in 9 zu bemerken ist, wo der Stoff, der in einer gekerbten Druckluftkammer hergestellt wurde, beim niedrigeren Druck der Zieheinheit verbesserte Durchlässigkeit aufweist, nicht aber beim höheren Druck der Zieheinheit.
Noch weiter sollte angemerkt werden, dass die Gleichmäßigkeit einer schmelzgeblasenen Bahn im Allgemeinen durch die Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes in der gesamten Bahn gemessen wird. Der Grund dafür ist, dass schmelzgeblasene Bahnen im Allgemeinen zu schwach sind, dass sie strengeren Prüfungen, wie z. B. Reißfestigkeitsprüfungen, standhalten. Spinngebundene Bahnen sind daher bessere Kandidaten für Reißfestigkeits- und Durchlässigkeitsprüfungen, obwohl sie auch auf Flächengewichtsgleichmäßigkeit getestet werden können.
In 5–14 repräsentiert das quadratische Symbol den gemessenen Punkt für eine spinngebundene Bahn, die mit einer gekerbten Zieheinheit hergestellt wurde, während das Diamantensymbol für Bahnen steht, die ohne eine gekerbte Zieheinheit hergestellt wurden. Es sollte angemerkt werden, dass die Daten in den Figuren für eine leichtere Betrachtung grafisch dargestellt werden anstatt in Tabellenform und dass jede Figur Daten an zwei Punkten mit einer Linie dazwischen extrapoliert umfasst. Für die Beispiele, die folgen, wurden die Kerben in eine Zieheinheit aus Stahl eingearbeitet. Die Kerben waren 0,010 Inch (254 Mikron) tief, 0,028 Inch (711 Mikron) breit und durch einen Abstand von 0,015 Inch (381 Mikron) getrennt. Es ist zu beachten, dass Inch auf Mikron umgerechnet werden können durch Multiplizieren von Inch mit 25400.
Ein alternatives Verfahren zum Einarbeiten von Kerben in die Druckluftkammer wäre, ein handelsübliches Band, das die Kerben bereits darin eingeschnitten aufweist, durch Kleben an der Druckluftkammer anzubringen. Ein im Handel erhältliches Band wird von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M) hergestellt und unter der Handelsbezeichnung Polyurethane Protective Tape verkauft und weist Kerben auf, die 50–1700 Mikron tief, 50–1700 Mikron breit und durch einen Abstand von 50–1700 Mikron getrennt sind.
5 ist ein Diagramm der CD-Energie in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 15 g/m² (0,45 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die CD-Energie bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war und einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck in der Zieheinheit erhöht wurde.
6 ist ein Diagramm der CD-Spitzenlast in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 15 g/m² (0,45 osy) Flächengewicht. Dieser Graph zeigt, dass die CD-Spitzenlast bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war und einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck in der Zieheinheit erhöht wurde.
7 ist ein Diagramm der MD-Energie in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 15 g/m² (0,45 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die MD-Energie bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war und einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck in der Zieheinheit erhöht wurde, während die Bahn aus der ungekerbten Zieheinheit eine deutliche Abnahme bei Erhöhung der Ziehdrucks zeigte.
8 ist ein Diagramm der MD-Spitzenlast in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 15 g/m² (0,45 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die MD-Spitzenlast bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war und einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck der Zieheinheit erhöht wurde, während die Bahn aus der ungekerbten Zieheinheit eine, deutliche Abnahme bei Erhöhung des Ziehdrucks zeigte.
9 ist ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit jeder Bahn mit 15 g/m² (0,45 osy) und zeigte eine deutliche Abnahme bei ansteigendem Druck, wobei die gekerbte Einheit bei einer niedrigeren Durchlässigkeit begann, aber nicht so stark wie die Kontrolleinheit abnahm.
10 ist ein Diagramm der CD-Energie in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 0,9 osy (30,5 g/m²) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die CD-Energie bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war als bei Verwendung einer ungekerbten Einheit.
11 ist ein Diagramm der CD-Spitzenlast in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 30,5 g/m² (0,9 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die CD-Spitzenlast bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit höher war.
12 ist ein Diagramm der MD-Energie in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 30,5 g/m2 (0,9 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die MD-Energie bei Verwendung. der gekerbten Zieheinheit einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck in der Zieheinheit erhöht wurde, während die Bahn aus der ungekerbten Zieheinheit eine deutliche Abnahme bei Erhöhung des Ziehdrucks zeigte. Das lässt klar darauf schließen, dass die Bahn aus der gekerbten Zieheinheit gleichmäßiger war.
13 ist ein Diagramm der MD-Spitzenlast in Pfund Kraft auf der y-Achse und Druck im Quenchbereich in Pfund/Quadratinch (psi) auf der x-Achse für Bahnen mit 30,5 g/m² (0,9 osy) Flächengewicht. Dieses Diagramm zeigt, dass die MD-Spitzenlast bei Verwendung der gekerbten Zieheinheit einen deutlichen Anstieg aufwies, als der Druck in der Zieheinheit erhöht wurde, während die Bahn aus der ungekerbten Zieheinheit eine deutliche Abnahme bei Erhöhung des Ziehdrucks zeigte, ähnlich wie in 12.
14 ist ein Diagramm der Luftdurchlässigkeit jeder Bahn mit 30,5 g/m² (0,9 osy) und zeigte eine deutliche Abnahme bei Erhöhung des Drucks, obwohl die Divergenz bei höherem Druck darauf schließen lässt, dass die Bahn aus der ungekerbten Zieheinheit deutlich weniger gleichmäßig war.
15 ist ein Diagramm des Flächengewichtes gegenüber der Lage in einer 20 Inch (51 cm) breiten schmelzgeblasenen Bahn mit 17 g/m² (0,5 osy), die aus PF-015 Polypropylen von Montell Chemical hergestellt war. Die Daten in diesem Diagramm sind normiert worden. Die Druckluftkammer war ungekerbt.
16 ist ein Diagramm des Flächengewichtes gegenüber der Lage in einer 51 cm (20 Inch) breiten schmelzgeblasenen Bahn mit 16,96 g/m² (0,5 osy), die aus PF-015 Polypropylen von Montell Chemical hergestellt wurde. Die Daten in diesem Diagramm sind normiert worden. Die Druckluftkammer war gekerbt. Das Flächengewicht dieser Bahn weist eine Standardabweichung von etwa 10 Prozent weniger als die Standardabweichung des Flächengewichtes der Bahn, die unter Verwendung der ungekerbten Druckluftkammer hergestellt wurde, auf.
Obwohl die Erfinder Kerben mit der Größe, die in den Beispielen angegeben sind, verwendet haben, soll jede beliebige Größe, Form, Verteilung und Abdeckung von Kerben, die zu einer gleichmäßigeren Bahn führt, in den Umfang dieser Erfindung fallen. Die Erfinder gehen davon aus, dass für die beste Leistung die Kerben so viel wie möglich von der inneren Oberfläche der Druckluftkammer bedecken sollten. Die Kerben weisen eine Tiefe zwischen 10 und 6500 Mikron und eine Breite von 10 bis 6500 auf und sind 10 bis 6500 Mikron und. wenigstens 10 Mikron getrennt. Es sollte auch angemerkt werden, dass die Form der Kerben ein "V", ein gerundetes "U" oder ein eckiges "U" oder jede andere bekannte Kerbenform sein kann. Jede wirksame Kerbenform soll in die Definition der Erfindung fallen.
Die Kerben können der Druckluftkammer verliehen werden, indem sie direkt auf die innere Oberfläche gekratzt, geschnitten oder geätzt werden, oder indem ein Band oder eine Applikation, worin die Kerben bereits eingeschnitten sind, angebracht und mit Klebstoff an der Druckluftkammer befestigt wird. Jedes wirksame Verfahren wäre annehmbar, solange eine wirksame Menge der Oberfläche der Druckluftkammer, die das Ziehfluid berührt, bedeckt wäre und die Gleichmäßigkeit der Bahn verbessert wird. Um von kommerziellem Wert zu sein, gehen die Erfinder davon aus, dass die Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Bahn wenigstens etwa 10 Prozent ausmachen sollte, gemessen durch die Tests, die hier angegeben sind.
Obwohl nur wenige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung oben im Detail beschrieben worden sind, werden Fachleute leicht anerkennen, dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von den neuartigen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Umfang dieser Erfindung eingeschlossen sein, wie in den folgenden Ansprüchen. In den Ansprüchen sollen Mittel-plus-Funktion-Ansprüche die Strukturen abdecken, die hier als die betreffende Funktion ausführend beschrieben sind, und nicht nur strukturelle Äquivalente sondern auch äquivalente Strukturen. Obwohl ein Nagel und eine Schraube möglicherweise keine strukturellen Äquivalente sind, da ein Nagel eine zylindrische Oberfläche verwendet, um Holzteile aneinander zu befestigen, während eine Schraube eine spiralförmige Oberfläche verwendet, können ein Nagel und eine Schraube daher im Bereich des Befestigens von Holzteilen äquivalente Strukturen sein.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vliesbahn (56), umfassend den Schritt des Ziehens der thermoplastischen Fasern mit Fluid durch eine Druckluftkammer (38, 40, 42, 44), die eine Zieheinheit mit Wänden umfasst, zwischen denen Fasern in einem Fluidstrom geführt werden, wobei die Wände Kerben mit einer Tiefe zwischen etwa 10 und 6500 Mikron und einer Breite von 10 bis 6500 Mikron aufweisen, 10 bis 6500 Mikron getrennt sind und zum Fluidstrom in einem Winkel von 0 Grad bis plus oder minus 60 Grad stehen.
Verwendung der Bahn (56), die direkt durch das Verfahren von Anspruch 1 erzielt wird, in einer Windel, einem Frauenhygieneprodukt, einem Operationstuch, einem Operationskittel, einem Schutzüberzug, einem Bekleidungsstück oder einem zusammengesetzten Wischtuch.
Druckluftkammer (38, 40, 42, 44) für spinngebundene Fasern, umfassend eine Zieheinheit mit Wänden, zwischen denen Fasern in einem Fluidstrom geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände Kerben mit einer Tiefe zwischen 10 und 6500 Mikron und einer Breite von 10 bis 6500 Mikron aufweisen, 1,0 bis 6500 Mikron getrennt sind und zum Fluidstrom in einem Winkel von 0 Grad bis plus oder minus 60 Grad stehen.