DE69836688T2

DE69836688T2 - Weiches, starkes hydrodynamisch vernadeltes faservlies-verbundmaterial und zugehöriges herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69836688T2
Application number: DE69836688T
Authority: DE
Inventors: L. Ralph Marietta ANDERSON; F. Joseph Alpharetta MERKER; Robert Fred Roswell RADWANSKI; Henry Roswell SKOOG
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-10-17
Also published as: EP1023476B1; MY117807A; ES2276478T3; DE69836688D1; WO1999020821A1; EP1023476A1; AR017360A1; CO5031319A1; CA2305552C; CA2305552A1; JP2001520332A; AU746558B2; AU1098299A

Description

Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf Faservlies-Verbundmaterialien gerichtet. Im Besonderen ist die vorliegende Erfindung auf Produkte zum Wischen, die fest, saugfähig und weich sind, gerichtet.
Saugfähige Produkte, wie zum Beispiel Industriewischer, Wischer, die bei der Lebensmitteldienstleistung zum Einsatz kommen, und andere ähnliche Gegenstände sind konzipiert, verschiedene wichtige Eigenschaften zu vereinigen. Die Produkte sollten zum Beispiel zufrieden stellende Bauschigkeit und einen weichen Griff aufweisen, und sollten in hohem Maß saugfähig sein. Die Produkte sollten ebenfalls, selbst wenn sie nass sind, zufrieden stellende Festigkeit aufweisen, und sollten reißfest sein. Ferner sollten die Produkte zum Wischen über zufrieden stellende Eigenelastizität verfügen, sollten abriebfest sein und sollten in der Umgebung, in der sie verwendet werden, keine Beschädigungen verursachen.
In der Vergangenheit wurden viele Versuche gemacht, bestimmte physikalische Eigenschaften von Produkten zum Wischen zu verbessern und zu verstärken, im Besonderen von Produkten zum Wischen, die einen hohen Anteil an Zellstoff oder Papier enthalten. Unglücklicherweise können jedoch, wenn gewöhnlich Schritte unternommen werden, um eine Eigenschaft eines Produkts zum Wischen zu verstärken, andere Eigenschaften des Produkts ungünstig beeinflusst werden. Zum Beispiel können bei Produkten zum Wischen auf Zellstofffaser-Basis durch Verringern oder Reduzieren von Faser-zu-Faser-Bindung im Papiervlies Weichheit und Bauschigkeit verstärkt werden. Verhindern oder Reduzieren von Faserbindung durch chemisches und/oder mechanisches Lösen der Bindungen beeinflusst jedoch die Festigkeit des Produkts ungünstig. Eine Herausforderung, auf die man beim Konzipieren von Produkten zum Wischen auf Zellstoffbasis stößt, ist, Weichheit, Bauschigkeit und Struktur zu verstärken, ohne Festigkeit und/oder Abriebfestigkeit zu verringern.
WO 98/44181 legt ein hydraulisch vernadeltes Fasergewebe offen, das auf wenigstens einer seiner Seiten ein Bindemittelgemisch aufweist.
Ein spezielles Verfahren, das sich als sehr erfolgreich bei der Herstellung von Papierhandtüchern und anderen Produkten zum Wischen herausgestellt hat, ist in U.S. Patent Nr. 3.879.257 für Gentile und andere offen gelegt. Im Patent für Gentile und andere wird ein Verfahren offen gefegt, weiche, saugfähige, einlagige Fasergewebe herzustellen, die eine Schichtstoff ähnliche Struktur aufweisen.
Die im Patent für Gentile und andere offen gelegten Fasergewebe werden aus einer wässrigen Aufschlämmung von hauptsächlich Holzzellulosefasern unter Bedingungen, die Faser-zu-Faser-Bindung reduzieren, gebildet. Ein Bindemittel, wie zum Beispiel ein elastisches Latex-Gemisch, wird auf eine erste Oberfläche des Gewebes in einem voneinander beabstandeten Muster aufgebracht. Das Bindemittel stellt Festigkeit für das Gewebe und Abriebfestigkeit für die Oberfläche zur Verfügung.
Das Bindemittel kann darauf auf ähnliche Weise auf die gegenüber liegende Seite des Gewebes aufgebracht werden, um darüber hinaus zusätzliche Festigkeit und Abriebfestigkeit zur Verfügung zu stellen. Sobald das Bindemittel auf die zweite Seite des Gewebes aufgebracht ist, kann das Gewebe in Kontakt mit einer Kreppoberfläche gebracht werden. Im Besonderen haftet das Gewebe entsprechend dem Muster, nach welchem das Bindemittel aufgebracht wurde, an der Kreppoberfläche. Das Gewebe wird darauf mit einem Papiermaschinenschaber von der Kreppoberfläche gekreppt. Mechanisches Kreppen des Gewebes löst und zertrennt die Fasern innerhalb des Gewebes und verstärkt dadurch die Weichheit, Saugfähigkeit und Bauschigkeit des Gewebes.
Bei einer im Patent für Gentile und andere offen gelegten alternativen Ausführungsform werden beide Seiten des Papiergewebes gekreppt, nachdem das Bindemittel aufgebracht wurde.
Obgleich diese Technologie auf Papierprodukte angewandt wurde, hat man sie nicht bei Verbundmaterialien erprobt, die über einen Faserbestandteil und einen Endlosfaserbestandteil verfügen, was das Material verstärkt und festigt. Ein Nachteil der im Patent für Gentile und andere offen gelegten Ausführungsformen ist, dass das Bindemittel im Allgemeinen bei hohen Temperaturen, die die Endlosfasern zerstören, ausgehärtet oder getrocknet wird.
Verbundmaterialien, die wünschenswerter Weise Zellstoff und eine Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern vereinigen, weisen erwünschte Festigkeitsniveaus auf, zeigen aber oft schlechte Anbindung des Faserbestandteils. Das heißt, das Fasermaterial und/oder alle faserreichen Oberflächen neigen dazu, schwächer als der Endlosfaserbestandteil zu sein. Dies kann unerwünscht starkes Fusseln und/oder geringe Abriebfestigkeit bewirken und kann ein Material liefern, das geringere Gesamtfestigkeit aufweist. Versuche, diese Verbundmaterialien weich zu machen und/oder deren Bauschigkeit zu verstärken, können die Anbindung oder Verbindung des Fasermaterials zertrennen.
Folglich bleibt gegenwärtig eine Notwendigkeit für ein Produkt zum Wischen auf Zellstoffbasis bestehen, das ein Endlosfaser-Trägergewebe beinhaltet. Ebenso existiert eine Notwendigkeit für ein Produkt zum Wischen auf Zellstoffbasis, das ein Endlosfaser-Trägergewebe enthält und gegenüber herkömmlichen Produkten verbesserte Weichheit aufweist, während es dennoch fest bleibt. Weiterhin existiert eine Notwendigkeit für ein Produkt zum Wischen auf Zellstoffbasis, das ein Endlosfaser-Trägergewebe enthält, das nicht verdichtet wird, wenn es nass ist, und während des Gebrauchs das Berührungsgefühl einer Textilie aufweist.
Um die oben beschriebenen Mängel bemüht sich die vorliegende Erfindung, die ein Verfahren zum Bilden eines weich gemachten, hydraulisch verfilzten Faservlies-Verbundmaterials nach Anspruch 1 zur Verfügung stellt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
Zur Verfügung Stellen eines hydraulisch verfilzten Gewebes, das einen Faserbestandteil und eine Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält;
Aufbringen eines Bindemittels auf wenigstens eine Seite des Gewebes; und
Kreppen der wenigstens einen Seite des hydraulisch verfilzten Gewebes.
Das Bindemittel kann ein herkömmlicher Kleber, wie zum Beispiel ein Acrylat, ein Vinylacetat, ein Vinylchlorid, oder ein Kleber vom Methacrylat-Typ sein.
Das Bindematerial kann ein wässriges Gemisch enthalten, das ein aushärtbares Latex-Polymer, ein Pigment, und einen Aushärtbeschleuniger beinhaltet. Wünschenswerter Weise beinhaltet das wässrige Gemisch etwa 100 Anteile in der Trockenmasse aushärtbares Latex-Polymer, zwischen 0,5 und 33 Anteile in der Trockenmasse Pigment, und zwischen 1 und 10 Anteile in der Trockenmasse Aushärtbeschleuniger. Noch mehr wünschenswerter Weise beinhaltet das wässrige Gemisch 100 Anteile in der Trockenmasse aushärtbares Latex-Polymer, zwischen 1 und 5 Anteile in der Trockenmasse Pigment, und zwischen 4 und 6 Anteile in der Trockenmasse Aushärtbeschleuniger.
Das wässrige Gemisch kann einen Vorhärte-pH-Wert haben, der durch Verwendung eines flüchtigen Alkalis auf über 8 eingestellt ist, und das Gemisch kann bei einer Temperatur gehärtet werden, die unterhalb der Schmelztemperatur irgendeines individuellen Bestandteils des hydraulisch verfilzten Gewebes liegt.
Das aushärtbare Latex-Polymer im wässrigen Gemisch kann vor dem Schritt des Kreppens ausgehärtet werden. Alternativ und/oder zusätzlich kann das aushärtbare Latex-Polymer im wässrigen Gemisch nach dem Schritt des Kreppens ausgehärtet werden.
Das Bindemittel kann auf eine erste Seite des Gewebes und auf eine zweite und gegenüber liegende Seite des Gewebes aufgebracht werden. Das Bindemittel wird auf wenigstens eine Seite des Gewebes in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent aufgebracht.
Das Gewebe kann ferner einen Bindungslöser enthalten, wobei der Bindungslöser wenigstens einen Anteil des Faserbestandteils des Gewebes daran hindert, sich miteinander zu verbinden. Ein reibungsminderndes Mittel kann auf wenigstens eine Seite des Gewebes aufgebracht werden.
Das Bindemittel wird auf das Gewebe in einem Muster aufgebracht. Das Muster kann zum Beispiel ein gitterähnliches Muster, ein Fischschuppen-Muster, einzelne Fleckchen oder Punkte, oder ähnliches, sein. Es wird eine sehr große Vielfalt von Mustern ins Auge gefasst.
Die vorliegende Erfindung schließt ein Verfahren zum Bilden eines Faservlies-Verbundmaterials ein, das die Schritte umfasst:

(1) Zur Verfügung Stellen eines hydraulisch verfilzten Gewebes, das einen Faserbestandteil und eine Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält, wobei das Gewebe eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist;
(2) Aufbringen eines Bindemittels auf die erste Seite des Gewebes in einem vorher ausgewählten Muster, wobei das Bindemittel der ersten Seite in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent des Gewebes hinzugefügt wird, und das Bindemittel verwendet wird, die erste Seite des Gewebes an eine erste Kreppoberfläche zu kleben;
(3) Kreppen der ersten Seite des Gewebes von der ersten Kreppoberfläche aus;
(4) Aufbringen des Bindemittels auf die zweite Seite des Gewebes in einem vorher ausgewählten Muster, wobei das Bindemittel der zweiten Seite in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent des Gewebes hinzugefügt wird, und das Bindemittel verwendet wird, die zweite Seite des Gewebes an eine zweite Kreppoberfläche zu kleben; und
(5) Kreppen der zweiten Seite des Gewebes von der zweiten Kreppoberfläche aus.

Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Faservlies-Verbundmaterial nach Anspruch 14 ein. Das Verbundmaterial umfasst ein hydraulisch verfilztes Gewebe, das einen Faserbestandteil und eine Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält; und Bereiche, die Bindemittel enthalten, bedecken wenigstens einen Abschnitt wenigstens einer Seite des Verbundmaterials in einem vorher ausgewählten Muster. Wenigstens eine Seite des Gewebes wurde gekreppt. Das hydraulisch verfilzte Gewebe enthält mehr als 50 Massenprozent eines Faserbestandteils, und mehr als null und bis zu 50 Massenprozent der Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern. Noch mehr wünschenswerter Weise enthält das hydraulisch verfilzte Gewebe mehr als 70 Massenprozent eines Faserbestandteils und mehr als null und bis zu 30 Massenprozent einer Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern. Das Bindemittel wird auf wenigstens die eine Seite des Gewebes in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent aufgebracht.
Die im Wesentlichen Endlosfasern können Einkomponentenfasern sein oder sie können Mehrkomponentenfasern sein, die wenigstens einen Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt und wenigstens einen Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt aufweisen, und wenigstens einige Außenflächen der Fasern aufweisen, die aus wenigstens einem Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt bestehen. Alternativ und/oder zusätzlich können die Mehrkomponentenfasern aufspaltbare Fasern (d. h. Fasern, die in eine Vielzahl von Fasern oder Fibrillen zerteilt werden können) sein.
Der Faserbestandteil enthält Zellstoff. Der Faserbestandteil kann ferner synthetische Fasern enthalten. Das Faservlies-Verbundmaterial kann ferner ein Sekundärmaterial umfassen. Das Sekundärmaterial kann jedes beliebige geeignete Material, wie zum Beispiel Tone, Füllstoffe, Stärken, Partikel, hoch saugaktive Partikel, und Verbindungen eines oder mehrerer daraus sein. Das Faservlies-Verbundmaterial kann eine Flächenmasse von 20 bis 200 Gramm pro Quadratmeter haben.
Bei einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das weich gemachte, hydraulisch verfilzte Faservlies-Verbundmaterial ein Bindemittel, das, wenn es Flüssigkeiten mit einem pH-Wert zwischen 2 und 13 ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behalten kann. Das Verbundmaterial kann ein Bindemittel enthalten, das, wenn es Natriumhypochlorit ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behält. Das Verbundmaterial kann ein Bindemittel enthalten, das, wenn es Alkohol ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behält.
Die vorliegende Erfindung schließt ferner ein Produkt zum Wischen ein, das aus dem oben beschriebenen Faservlies-Verbundmaterial gebildet ist.
Definitionen
Der Ausdruck „Faservlies-Stoff oder -Gewebe" bedeutet, wie er hierin gebraucht wird, ein Gewebe, das aus einzelnen Fasern oder Fäden zusammengesetzt ist, die verschlungen sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise wie bei einem Gestrick. Faservlies-Stoffe oder -Gewebe sind durch viele Verfahren, wie zum Beispiel Schmelzblas-Verfahren, Spinnvlies-Verfahren, und kardierte Faservliesgewebe-Verfahren gebildet worden. Die Flächenmasse von Faservlies-Stoffen wird gewöhnlich in Material-Unzen pro Quadrat-Yard (ounces of material per square yard, osy) oder Gramm pro Quadratmeter (gsm) ausgedrückt und die Faserdurchmesser werden vorteilhafter Weise gewöhnlich in Mikrometern ausgedrückt. (Man beachte, dass zum Umwandeln von osy zu gsm osy mit 33,91 multipliziert werden müssen).
Der Ausdruck „Mikrofasern" bedeutet, wie er hierin gebraucht wird, Fasern von kleinem Durchmesser, die einen durchschnittlichen Durchmesser aufweisen, der nicht größer als 75 μm ist, die zum Beispiel einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 μm bis 50 μm aufweisen, oder im Besonderen können Mikrofasern einen durchschnittlichen Durchmesser von 2 μm bis 40 μm aufweisen. Ein anderer, häufig gebrauchter Ausdruck des Faserdurchmessers ist Denier, das definiert wird als Gramm pro 9000 Meter einer Faser. Es kann zum Beispiel der in Mikrometern gegebene Durchmesser einer Polypropylenfaser durch Quadrieren und Multiplizieren des Ergebnisses mit 0,00629 in Denier umgewandelt werden, folglich hat eine Palypropylenfaser von 15 μm ein Denier von 1,42 (15² × 0,00629 = 1,415).
Der Ausdruck „schmelzgeblasene Fasern" bedeutet, wie er hierin gebraucht wird, Fasern, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplatischen Materials durch eine Vielzahl feine, in der Regel runde, Düsenkapillare als geschmolzene Fäden oder Fasern in konvergierende Hochgeschwindigkeits-Gas-(z. B. Luft) Ströme, die die Fasern geschmolzenen thermoplastischen Materials strecken, gebildet werden, um ihren Durchmesser, wenn möglich auf Mikrofaserdurchmesser, zu verringern. Darauf werden die schmelzgeblasenen Fasern vom Hochgeschwindigkeits-Gasstrom transportiert und auf einer Sammelfläche abgelegt, um ein Gewebe von zufällig ausgelegten schmelzgeblasenen Fasern zu bilden. Ein solches Verfahren wird zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 3.849.241 offen gelegt. Ganz allgemein gesprochen, können schmelzgeblasene Fasern Mikrofasern sein, die endlos sein können oder nicht, die gewöhnlich im Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer sind, und die gewöhnlich kleben, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt sind.
Der Ausdruck „Polymer", wie er hierin gebraucht wird, beinhaltet, ist jedoch nicht beschränkt auf Homopolymere, Kopolymere, wie zum Beispiel Blockkopolymere, Pfropfkopolymere, zufällige und alternierende Kopolymere, Terpolymere, etc. und Mischungen und Modifikationen davon. Außerdem soll der Ausdruck „Polymer", wenn nicht auf andere Weise besonders beschränkt, jede mögliche geometrische Konfiguration des Materials beinhalten. Diese Konfigurationen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien.
Der Ausdruck „Einkomponenten"-Faser, wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf eine Faser, die unter Verwendung nur eines Polymers von einem oder mehr Extrudern gebildet wurde. Dies bedeutet nicht, dass Fasern, die aus einem Polymer gebildet sind, welchem man zur Farbgebung, für antistatische Eigenschaften, Schmierung, Hydrophilie, etc. kleine Mengen von Additiven hinzugefügt hat, ausgeschlossen sind. Diese Additive, zum Beispiel Titandioxid zur Farbgebung, sind im Allgemeinen in einer Menge von weniger als 5 Massenprozent und noch typischer 2 Massenprozent vorhanden.
Der Ausdruck „Spinnvlies-Fasern", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf im Wesentlichen Endlosfasern von kleinem Durchmesser, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplatischen Materials wie Fasern von einer Vielzahl von feinen, in der Regel runden, Kapillaren einer Spinndüse mit dem Durchmesser der extrudierten Fasern gebildet, darauf schnell im Durchmesser reduziert werden, wie zum Beispiel durch bildendes Ziehen, und/oder andere wohl bekannte Spinnvlies-Techniken. Die Herstellung von Spinnvlies-Faservliesgeweben wird in Patenten, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 4.340.563 für Appel und andere, und U.S. Patent Nr. 3.692.618 für Dorschner und andere, U.S. Patent Nr. 3.802.817 für Matsuki und andere, U.S. Patenten Nr. 3.338.992 und 3.341.394 für Kinney, U.S. Patent Nr. 3.502.763 für Hartman, U.S. Patent Nr. 3.502.538 für Levy, und U.S. Patent Nr. 3.542.615 für Dobo und andere veranschaulicht. Spinnvlies-Fasern kleben im Allgemeinen nicht, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt werden. Spinnvlies-Fasern haben oft Durchmesser, die größer als 7 μm sind, im Besonderen zwischen 10 und 20 μm.
Der Ausdruck „Mehrkomponenten-Fasern", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf gesponnene Filamente und/oder Fasern, die aus vielfachen Faser- oder Fibrillenbestandteilen bestehen. Beispielhafte Mehrkomponenten-Fasern können eine Umhüllung/Kern-Konfiguration (d. h. ein Kernabschnitt im Wesentlichen oder vollständig von einer oder mehreren Umhüllungen ummantelt) und/oder eine Nebeneinander-Anordnung (d. h. mehrfache Filamente/Fasern, die entlang einer gemeinsamen Grenzfläche angebracht sind) von Fasersträngen (d. h. Filamenten) aufweisen. Allgemein gesprochen, sind die verschiedenen Elemente, aus denen die Mehrkomponenten-Faser zusammengesetzt ist (z. B. der Kernabschnitt, der Umhüllungsabschnitt, und/oder die nebeneinander angeordneten Filamente), aus verschiedenen Polymeren und durch verschiedene Spinnverfahren, wie zum Beispiel Schmelzspinnverfahren, Lösungsmittel-Spinnverfahren und ähnliche gebildet. Wünschenswerterweise sind die Mehrkomponenten-Fasern aus wenigstens zwei thermoplastischen Polymeren gebildet, die von separaten Extrudern extrudiert, jedoch, um eine Faser zu bilden, zusammen gesponnen wurden. Mehrkomponenten-Fasern werden auch manchmal als Multikomponenten- oder Bikomponenten-Filamente oder -Fasern bezeichnet. Die Polymere unterscheiden sich gewöhnlich voneinander, dennoch können Mehrkomponenten-Fasern Einkomponenten-Fasern sein. Über Mehrkomponenten-Fasern unterrichtet U.S. Patent 5.108.820 für Kaneko und andere, U.S. Patent 5.336.552 für Strack und andere, und U.S. Patent 5.382.400 für Pike und andere. Für Zweikomponenten-Fasern können die Polymere in Verhältnissen von 75125, 50/50, 25/75 oder jeglichen anderen gewünschten Verhältnissen vorhanden sein. Alternativ und/oder zusätzlich können die Mehrkomponenten-Fasern aufspaltbare Fasern (d. h. Fasern, die in eine Vielzahl von Fasern oder Fibrillen zerteilt oder getrennt werden können) sein. Über derartige Filamente oder Fasern unterrichtet U.S. Patent 4.369.156 für Mathes und andere, und U.S. Patent 4.460.649 für Park und andere.
Der Ausdruck „Erweichungspunkt", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf eine Temperatur in der Nähe des Schmelzübergangs eines im Allgemeinen thermoplastischen Polymers. Der Erweichungspunkt tritt bei einer Temperatur in der Nähe oder gerade noch unterhalb des Schmelzübergangs auf, und korrespondiert mit einer Größe der Phasenänderung und/oder Änderung in der Polymerstruktur, die ausreicht, verhältnismäßig dauerhaftes Verschmelzen oder Verbinden des Polymers mit anderen Materialien, wie zum Beispiel Zellulosefasern und/oder Partikeln zu erlauben. Allgemein gesprochen, neigen interne Molekularanordnungen in einem Polymer dazu, bei Temperaturen unterhalb des Erweichungspunkts verhältnismäßig fest zu sein. Bei solchen Bedingungen lassen sich viele Polymere schwer erweichen, folglich kriechen sie, fließen, und/oder verformen sich in anderer Weise, um sich zu vereinigen oder zusammenzufließen, und verschmelzen oder verbinden sich schließlich mit anderen Materialien. Ungefähr am Erweichungspunkt ist die Fließfähigkeit des Polymers verbessert, so dass es dauerhaft mit anderen Materialien verbunden werden kann. Allgemein gesprochen, kann der Erweichungspunkt eines im Allgemeinen thermoplastischen Polymers als nahe oder etwa an der Vicat Erweichungstemperatur beschrieben werden, wie im Wesentlichen nach ASTM D 1525-91 bestimmt. Das heißt, der Erweichungspunkt liegt im Allgemeinen niedriger als der ungefähre Schmelzübergang des Polymers und im Allgemeinen etwa bei oder über der Vicat Erweichungstemperatur des Polymers.
Der Ausdruck „Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf ein oder mehr thermoplastische Polymere, die ein Element einer Mehrkomponenten-Faser (d. h. eine Umhüllung, einen Kern und/oder ein nebeneinander angeordnetes Element) bilden, die einen niedrigeren Erweichungspunkt als das eine oder mehr Polymere, die wenigstens ein andersartiges Element der gleichen Mehrkomponenten-Faser (d. h. Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt) bilden, hat, so dass der Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt im Wesentlichen erweicht, gedehnt, oder leicht verformt werden kann, wenn er an oder etwa bei seinem Erweichungspunkt ist, während das eine oder mehr Polymere, die das wenigstens eine andersartige Element der gleichen Mehrkomponenten-Faser bilden, unter den gleichen Bedingungen verhältnismäßig schwer zu verformen oder umzuformen bleibt. Der Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt kann zum Beispiel einen Erweichungspunkt haben, der wenigstens 20°C niedriger ist als der des Bestandteils mit hohem Erweichungspunkt.
Der Ausdruck „Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf ein oder mehr Polymere, die ein Element einer Mehrkomponenten-Faser (d. h. eine Umhüllung, einen Kern und/oder ein nebeneinander angeordnetes Element) bilden, die einen höheren Erweichungspunkt als das eine oder mehr Polymere, die wenigstens ein andersartiges Element der gleichen Mehrkomponenten-Faser (d. h. Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt) bilden, hat, so dass der Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt verhältnismäßig unverformbar oder ungestaltbar bleibt, wenn er eine Temperatur hat, bei der das eine oder mehr Polymere, die wenigstens ein andersartiges Element der gleichen Mehrkomponenten-Faser (d. h. den Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt) bilden, im Wesentlichen erweicht oder gedehnt werden können (d. h. etwa bei ihrem Erweichungspunkt). Der Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt kann zum Beispiel einen Erweichungspunkt haben, der wenigsten etwa 20°C höher ist als der des Bestandteils mit hohem Erweichungspunkt.
Der Ausdruck „Zweikomponenten-Fasern", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf Filamente oder Fasern, die aus wenigstens zwei Polymeren, die aus dem gleichen Extruder als eine Mischung extrudiert wurden, gebildet sind. Der Ausdruck „Mischung" wird unten definiert. Bei Zweikomponenten-Fasern sind die verschiedenen Polymerbestandteile über die Querschnittsfläche der Faser nicht in relativ gleichmäßig angeordneten getrennten Bereichen, und die verschiedenen Polymere sind gewöhnlich nicht zusammenhängend entlang der Gesamtlänge der Faser angeordnet, sondern bilden stattdessen gewöhnlich Fibrillen oder Protofibrillen, deren Anfänge und Enden zufällig verteilt sind. Zweikomponenten-Fasern werden manchmal auch als Multikomponenten-Fasern bezeichnet. Fasern/Filamente dieses üblichen Typs werden zum Beispiel in U.S. Patent 5.108.827 für Gessner erörtert. Mehrkomponenten- und Zweikomponenten-Fasern/Filamente werden auch im Lehrbuch „Polymer-Mischungen und – Zusammensetzungen (Polymer Elends and Composites)" von John A. Mason und Leslie H. Sperling, Copyright 1976 bei Plenum Press, einer Abteilung von Plenum Publishing Corporation of New York, ISBN 0-306-30831-2, auf Seiten 273 bis 277, erörtert.
Der Ausdruck „Mischung", wie er hierin gebraucht wird, bedeutet ein Gemisch von zwei oder mehr Polymeren, während der Ausdruck „Gemenge" eine Untergattung von Mischungen bedeutet, in denen die Bestandteile nicht mischbar sind, jedoch kompatibel gemacht wurden. „Mischbarkeit" und „Nicht-Mischbarkeit" werden als Mischungen definiert, die, damit die freie Energie zum Mischen vorhanden ist, jeweils negative und positive Werte aufweisen. Ferner wird „kompatibel machen" als das Verfahren definiert, die Grenzflächen-Eigenschaften einer nicht mischbaren Polymermischung zu modifizieren, um ein Gemenge zu bilden.
„Thermische Punkt-Verbindung", wie hierin gebraucht, bezieht sich auf eine Verbindungstechnik, die Durchführen eines Faserstoffes oder eines Fasergewebes, die verbunden werden sollen, zwischen einer erhitzten Kalanderwalze und einer Ambosswalze einschließt. Die Kalanderwalze ist gewöhnlich, wenn auch nicht immer, in irgendeiner Weise gemustert, so dass der gesamte Stoff nicht über seine Gesamtfläche verbunden wird. Demzufolge wurden für Kalanderwalzen sowohl aus funktionellen, als auch aus ästhetischen Gründen verschiedene Muster entwickelt. Ein Beispiel eines Musters hat Punkte und ist das Hansen Pennings oder „H&P"-Muster mit einem etwa 30%-igen Verbindungsbereich mit etwa 200 Verbindungen/Quadratzoll, wie man durch U.S. Patent 3.855.046 für Hansen und Pennings unterrichtet wird. Das H&P-Muster hat quadratische Punkt- oder Nadelverbindungsbereiche, in denen jede Nadel ein Seitenmaß von 0,965 mm (0,038 Zoll), einen Zwischenraum von 1,778 mm (0,070 Zoll) zwischen den Nadeln, und eine Verbindungstiefe von 0,584 mm (0,023 Zoll) hat. Das entstehende Muster hat einen Verbindungsbereich von 29,5%. Ein anderes typisches Punktverbindungs-Muster ist das erweiterte Hansen und Pennings oder „EHP"-Verbindungsmuster, das einen Verbindungsbereich von 15% mit einer quadratischen Nadel, die ein Seitenmaß von 0,94 mm (0,037 Zoll), einen Nadelzwischenraum von 2,464 mm (0,097 Zoll), und eine Tiefe von 0,991 mm (0,039 Zoll) erzeugt. Ein anderes typisches Punktverbindungs-Muster, benannt „714", hat quadratische Punktverbindungs-Bereiche, in denen jede Nadel ein Seitenmaß von 0,584 mm (0,023 Zoll), einen Zwischenraum zwischen Nadeln von 1,575 mm (0,062 Zoll), und eine Verbindungstiefe von 0,0838 mm (0,033 Zoll) hat. Das entstehende Muster hat einen Verbindungsbereich von 15%. Ein außerdem weit verbreitetes Muster ist das C-Stern Muster, das einen Verbindungsbereich von 16,9% hat. Das C-Stern Muster weist im Querschnitt eine Streifen- oder „Kord"-Gestaltung auf, die von Sternschnuppen unterbrochen wird. Andere weit verbreitete Muster umfassen ein Rautenmuster mit sich wiederholenden und leicht gegeneinander versetzten Rauten, und ein Drahtwebmuster, das so aussieht, wie es der Name andeutet, z. B. wie ein Drahtfenster. Typischer Weise ändert sich der prozentuale Verbindungsbereich von etwa 10% bis etwa 30% des Bereichs der geschichteten Stoffbahn. Die Tupfenbindung hält die geschichteten Lagen zusammen und verleiht ebenso jeder individuellen Lage dadurch Intaktheit, dass sie Filamente und/oder Fasern innerhalb jeder Schicht verbindet.
Der Ausdruck „Wischer, der bei der Lebensmitteldienstleistung zum Einsatz kommt", wie er hierin gebraucht wird, meint einen Wischer, der hauptsächlich in der Lebensmitteldienstleistung, d. h. Restaurants, Cafeterias, Bars, Catering, etc. verwendet wird, jedoch ebenso gut zu Hause benutzt werden kann. Lebensmitteldienstleistungs-Wischer können aus Web- oder Vliesstoffen hergestellt sein. Diese Wischer werden gewöhnlich verwendet, mit einer Vielzahl von Reinigungslösungen herunter gefallene oder verschüttete Lebensmittel auf Theken, Stühlen, etc. aufzuwischen, und zum Wegwischen von durch Spritzen oder Verschütten verursachten Fett-, Ölflecken, etc. in den Küchen- oder Servicebereichen. Typischer Weise zum Aufwischen im Bereich des Lebensmittelservice ver wendete Lösungen können sich in hohem Maß im pH-Wert unterscheiden, von sehr sauer bis sehr basisch, und können ebenso lösungsmittelhaltig sein.
Der Ausdruck „Zellstoff", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf Fasern natürlicher Herkunft, wie zum Beispiel holzhaltige und nicht holzhaltige Pflanzen. Holzhaltige Pflanzen umfassen zum Beispiel Laubbäume und Koniferen. Nicht holzige Pflanzen umfassen zum Beispiel Baumwolle, Flachs, Esparto, Wolfsmilch, Stroh, Jute, Hanf und Bagasse.
Der Ausdruck „durchschnittliche Faserlänge", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf eine gewichtete Durchschnittslänge von Zellstofffasern, die unter Verwendung eines Kajaani Faseranalysators Modell Nr. FS-100 oder 200, lieferbar von Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland, bestimmt wurde. Nach dem Testverfahren wird eine Faserprobe mit einer Mazerationsflüssigkeit behandelt, um sicherzustellen, dass keine Faserbündel oder Schäben vorhanden sind. Jedes Fasermuster wird in heißem Wasser aufgelöst und auf eine etwa 0,001%-ige Lösung verdünnt. Individuelle Testproben werden in etwa 50 bis 100 ml Mengen von der verdünnten Lösung entnommen, wenn unter Verwendung des Standard Kajaani Faseranalyse Testverfahrens getestet wird. Die gewichtete durchschnittliche Faserlänge kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
wobei

k: = maximale Faserlänge
x_i: = Faserlänge
n_i: = Anzahl von Fasern mit der Länge x_i
n: = Gesamtzahl der gemessenen Fasern

Der Ausdruck „Zellstoff mit geringer durchschnittlicher Faserlänge", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf Zellstoff, der eine signifikante Menge von kurzen Fasern und Nichtfaser-Partikeln enthält. Viele sekundäre Holzfaser-Zellstoffe mag man für Zellstoffe mit geringer durchschnittlicher Faserlänge halten, die Qualität des sekundären Holzfaser-Zellstoffs hängt jedoch von der Qualität der recycelten Fasern und der Art und dem Umfang vorhergehender Bearbeitung ab. Zellstoffe mit geringer durchschnittlicher Faserlänge können eine durchschnittliche Faserlänge von weniger als etwa 1,2 mm aufweisen, wie von einem optischen Faseranalysator, wie zum Beispiel einem Kajaani Fa seranalysator Modell Nr. FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland) bestimmt. Zum Beispiel können Zellstoffe mit geringer durchschnittlicher Faserlänge eine durchschnittliche Faserlänge im Bereich von 0,7 bis 1,2 mm aufweisen. Beispielhafte Zellstoffe mit geringer durchschnittlicher Faserlänge umfassen Zellstoff aus neuem Hartholz und Sekundärfaser-Zellstoff aus Quellen, wie zum Beispiel Büroabfall, Zeitungspapier, und Pappeabschnitte.
Der Ausdruck „Zellstoff mit großer durchschnittlicher Faserlänge", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf Zellstoff, der eine verhältnismäßig kleine Menge von kurzen Fasern und Nichtfaser-Partikeln enthält. Zellstoff mit großer durchschnittlicher Faserlänge wird typischer Weise aus bestimmten, nicht sekundären (d. h. neuen) Fasern gebildet. Sekundärfaser-Zellstoff, der gereinigt wurde, kann ebenso eine hohe durchschnittliche Faserlänge aufweisen. Zellstoffe mit großer durchschnittlicher Faserlänge haben typischer Weise eine durchschnittliche Faserlänge von mehr als 1,5 mm, wie von einem optischen Faseranalysator, wie zum Beispiel einem Kajaani Faseranalysator Modell Nr. FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Finnland) bestimmt. Ein Zellstoff mit großer durchschnittlicher Faserlänge kann zum Beispiel eine durchschnittliche Faserlänge von 1,5 mm bis etwa 6 mm aufweisen. Beispielhafte Zellstoffe mit großer durchschnittlicher Faserlänge, die Holzfaser-Zellstoffe sind, umfassen zum Beispiel gebleichte und ungebleichte Faser-Zellstoffe aus neuem Nadelholz.
Der Ausdruck „Farbechtheit", wie er hierin gebraucht wird, bezieht sich auf die Übertragung eines Farbstoffes von einer Probe, wie von einem Farbabriebfestigkeits-Test bestimmt. Farbabriebfestigkeit wird durch Platzieren eines 127 mm mal 178 mm (5 Zoll mal 7 Zoll) großen, zu testenden Materialabschnitts in einem Crockmeter Modell cm^–1, lieferbar von Atlas Electric Device Company in 4.114 Ravenswood Ave., Chicago, IL 60.613, bestimmt. Das Crockmeter streicht oder reibt ein Baumwolltuch eine vorgegebene Anzahl von Malen (in den Tests hierin war die Anzahl 30) mit einer konstanten Kraftmenge vorwärts und rückwärts über die Probe. Die von der Probe auf die Baumwolle übertragene Farbe wird sodann mit einer Skala verglichen, auf welcher 5 bedeutet, dass keine Farbe auf der Baumwolle ist, und 1 eine große Farbmenge auf der Baumwolle bedeutet. Eine höhere Ziffer bedeutet eine verhältnismäßig farbechtere Probe. Die Vergleichsskala ist lieferbar von American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC), PO Box 12.215, Research Triangle Park, NC 27.709. Dieser Test ist dem AATCC Testverfahren 8 ähnlich, außer dass das AATCC Testverfahren nur 10 Striche über das Tuch und eine unterschiedliche Probengröße verwendet. Die Erfinder glauben, dass ihr 30-Striche-Verfahren exakter als das AATCC 10-Striche-Verfahren ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Abbildung einer exemplarischen Ausführungsform eines Verfahrens zum Bilden eines hydraulisch verfilzten Gewebes.
2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum doppelten Kreppen eines Papiervlieses nach der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Man hat entdeckt, dass hydraulisch verfilzte Verbundmaterialien, die über gut saugfähige Eigenschaften verfügen, jedoch im Allgemeinen steif, dünn und flach (d. h. es fehlt Struktur) sind, durch Bedrucken mit einem Bindemittel auf wenigstens einer Seite des Verbundmaterials und Komprimieren des Gewebes, um ihm Struktur zu verleihen, verbessert werden können. Ferner hat man, was ebenso von Bedeutung ist, unerwartet entdeckt, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur die Weichheit steigert, sondern auch die Festigkeit des Gewebes im Vergleich zu auf ähnliche Weise hergestellten Verbundmaterialien nicht ungünstig beeinflusst. Bei einigen Anwendungen wird die Festigkeit des Gewebes tatsächlich gesteigert. Man hat ebenso herausgefunden, dass die Faser-Anbindung verbessert werden kann. Diese Tatsache kann größere Abriebfestigkeit und geringeres Fusseln zur Folge haben. Bessere Faser-Anbindung ist auch dem Gebrauchswert der Verbundware förderlich, wenn sie mechanischem Weichmachen, wie zum Beispiel Kreppen, ausgesetzt wird, indem das Fasermaterial mit dem Endlosfaserbestandteil zusammengefügt bleibt.
Jetzt auf 1 Bezug nehmend, wird ein beispielhaftes, hydraulisches Verfilzungsverfahren gezeigt, das man anwendet, um Verbundmaterialien zu erzeugen. Hydraulisch verfilzte Verbundmaterialien, die zum Beispiel einen Faserbestandteil wie zum Beispiel Zellstoff und eine Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern enthalten, sind zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 5.389.202 für Everhart und andere beschrieben.
Im Allgemeinen gesprochen können geeignete hydraulisch verfilzte Verbundmaterialien durch Zuführen einer verdünnten Zellstoffsuspension zu einem Stofflaufkasten 12 und deren Aufbringen über eine Abflussrinne 14 in einer gleichmäßigen Dispersion auf ein Formgewebe 16 einer herkömmlichen Papiermaschine hergestellt werden. Die Suspension von Zellstofffasern kann auf jede beliebige Konsistenz, die typischer Weise bei herkömmlichen Papierherstellungsverfahren verwendet wird, verdünnt werden. Wasser wird aus der Suspension von Zellstofffasern entfernt, um eine gleichmäßige Schicht von Zellstofffasern 18 zu bilden.
Die Zellstofffasern können jeder beliebige Zellstoff mit großer durchschnittlicher Faserlänge, Zellstoff mit geringer durchschnittlicher Faserlänge, oder Gemische derselben sein. Beispielhafte Holz-Zellstoffe mit großer durchschnittlicher Faserlänge umfassen jene, die von Kimberly-Clark Corporation unter den Handelsbezeichnungen Longlac 19, Coosa River 56, und Coosa River 57 lieferbar sind.
Die Zellstoffe mit geringer durchschnittlicher Faserlänge können zum Beispiel bestimmte Fasern aus neuem Hartholz und sekundärer (d. h. recycelter) Faserzellstoff aus Quellen, wie zum Beispiel Zeitungspapier, aufbereitete Pappe, und Büroabfall sein.
Gemische von Zellstoff mit großer durchschnittlicher Faserlänge und Zellstoff mit geringer durchschnittlicher Faserlänge können einen signifikanten Anteil von Zellstoffen mit geringer durchschnittlicher Faserlänge enthalten. Andere Fasermaterialien, wie zum Beispiel Synthetikfasern, Stapellängen-Fasern, und ähnliche können zu den Zellstofffasern hinzugefügt werden.
Diese anderen Fasermaterialien können „sich nicht verbindende Fasern" sein, was sich im Allgemeinen auf Fasern bezieht, die während der Bildung des Gewebes keine Wasserstoffbindung erfahren. Sich nicht verbindende Fasern können zum Beispiel Polyolefinfasern, Polyesterfasern, Nylonfasern, Polyvinylacetatfasern, und Gemische davon umfassen. Die sich nicht verbindenden Fasern können dem Gewebe in einer Menge von 5 bis 30 Gewichtsprozent hinzugefügt werden. Fasermaterial, wie zum Beispiel schmelzgeblasene Fasern, kann ebenso verwendet werden. Das schmelzgeblasene Fasermaterial kann in der Form von individualisierten Fasern oder eines Gewebes von schmelzgeblasenen Fasern vorhanden sein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann das schmelzgeblasene Fasermaterial zwischen zwei oder mehr Faservliesschichten von im Wesentlichen Endlosfasern geschichtet sein. Verschiedene Kombinationen von schmelzgeblasenen Fasern, Stapelfasern, Zellstoff und/oder im Wesentlichen Endlosfasern werden ins Auge gefasst.
Außer sich nicht verbindenden Fasern kann auch thermomechanischer Zellstoff hinzugefügt werden. Thermomechanischer Zellstoff bezieht sich auf Zellstoff, der während des Kochprozesses nicht im gleichen Ausmaß wie herkömmliche Zellstoffe gekocht wird. Thermomechanischer Zellstoff neigt dazu, steife Fasern zu enthalten, und weist höhere Lignin-Grade auf. Thermomechanischer Zellstoff kann dem Rohgewebe der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden, um eine offenporige Struktur zu erzeugen, und auf diese Weise Bauschigkeit und Saugfähigkeit zu steigern.
Wenn vorhanden, kann der thermomechanische Zellstoff dem Rohgewebe in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsprozent hinzugefügt werden. Wenn thermomechanischer Zellstoff verwendet wird, wird vorzugsweise während Bildung des Gewebes auch ein Benetzungsmittel hinzugefügt. Das Benetzungsmittel kann in einer Menge von weniger als 1% hinzugefügt werden, und kann bei einer Ausführungsform ein sulfoniertes Glykol sein.
Kleine Mengen von nassfesten Harzen und/oder Harzbindern können hinzugefügt werden, um Festigkeit und Abriebfestigkeit zu verbessern. Vernetzungsmittel und/oder hydratisierende Mittel können dem Zellstoffgemisch ebenso hinzugefügt werden. Bindungslöser können dem Zellstoffgemisch hinzugefügt werden, um den Wasserstoff-Bindungsgrad zu reduzieren, falls ein sehr stark durchbrochenes oder loses Zellstofffaser-Gewebe gewünscht wird. Das Hinzufügen von bestimmten Bindungslösern in einer Menge von zum Beispiel 1 bis 4 Gewichtsprozent des Verbundmaterials scheint ebenfalls die gemessenen statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten zu verringern, und die Abriebfestigkeit der an Endlosfasern reichen Seite des Verbundstoffes zu verbessern. Man ist der Meinung, dass der Bindungslöser als ein Gleitmittel oder reibungsverringerndes Mittel wirkt.
Ein Endlosfaservlies-Trägergewebe 20 wird von einer Vorratsrolle 22 abgewickelt und bewegt sich in die durch den ihr hinzugefügten Pfeil angezeigte Richtung, während sich die Vorratsrolle 22 in der durch die ihr hinzugefügten Pfeile angezeigten Richtung dreht. Das Faservliesträgermaterial 18 läuft durch einen Walzenspalt 24 einer S-förmigen Walzenanordnung 26, die von den nebeneinander angeordneten Walzen 28 und 30 gebildet wird.
Das Faservliesträgergewebe 20 kann durch bekannte Endlosfaservlies-Extrusionsverfahren, wie zum Beispiel bekannte Lösungsmittel- oder Schmelzspinnverfahren gebildet und direkt durch den Walzenspalt geführt werden, ohne zuerst auf einer Vorratsrolle gelagert zu werden. Wünschenswerter Weise ist das Endlosfaservlies-Trägergewebe ein Faservliesgewebe von Mehrkomponenten-Fasern. Noch mehr wünschenswerter Weise sind die Mehrkomponenten-Fasern schmelzgesponnene Mehrkomponenten-Fasern, wie zum Beispiel Mehrkomponenten-Spinnvlies-Fasern. Derartige Fasern können geformte Fasern, aus Umhüllung und Kern bestehende Fasern, nebeneinander angeordnete Fasern, oder ähnliches sein. Die schmelzgesponnenen Mehrkomponenten-Fasern können aufspaltbare Fasern sein.
Die Spinnvlies-Fasern können aus jedem beliebigen schmelzspinnbaren Polymer, Copolymer, oder Mischungen daraus gebildet werden. Wünschenswerter Weise sind die Mehrkomponenten-Fasern schmelzgesponnene Mehrkomponenten-Fasern. Noch mehr wünschenswerter Weise sind die Mehrkomponenten-Fasern schmelzgesponnene Mehrkomponenten-Fasern, die aus wenigstens einem Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt und wenigstens einem Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt (bei welchem wenigstens einige der Außenflächen der Fasern aus wenigstens einem Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt gebildet sind) bestehen. Ein polymerer Bestandteil der schmelzgesponnenen Mehrkomponenten-Fasern sollte ein Polymer in der Erscheinungsform als thermoplastisches Material mit niedrigem Erweichungspunkt sein [z. B. ein oder mehr Polyolefine mit niedrigem Erweichungspunkt, elastische Block-Copolymere mit niedrigem Erweichungspunkt, Ethylen-Copolymere mit niedrigem Erweichungspunkt, und wenigstens ein Vinyl-Monomer (wie zum Beispiel Vinylacetate, ungesättigte Monocarbon-Fettsäuren, und Ester solcher Monocarbonsäuren) und Mischungen derselben]. Zum Beispiel kann Polyethylen als ein thermoplastisches Material mit niedrigem Erweichungspunkt verwendet werden.
Ein anderer polymerer Bestandteil der schmelzgesponnenen Mehrkomponenten-Fasern sollte ein Polymer in der Erscheinungsform als ein Material mit hohem Erweichungspunkt sein (z. B. ein oder mehr Polyester, Polyamide, Polyolefine mit hohem Erweichungspunkt, und Mischungen derselben). Polypropylen kann zum Beispiel als ein thermoplastisches Material mit hohem Erweichungspunkt verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann des Endlosfaservlies-Trägergewebe einen Gesamt-Verbindungsbereich von weniger als 30 Prozent und eine gleichmäßige Verbindungsdichte von mehr als 100 Verbindungen pro Quadratzoll aufweisen. 1 Quadratzoll = 6,45 Quadratzentimeter. Das Endlosfaservlies-Trägergewebe kann zum Beispiel einen Gesamt-Verbindungsbereich von 2 bis 30 Prozent (wie durch herkömmliche Lichtmikroskopie-Verfahren bestimmt) und eine Verbindungsdichte von 250 bis 500 Verbindungen pro Quadratzoll aufweisen.
Eine solche Kombination von Gesamt-Verbindungsbereich und Verbindungsdichte kann man durch Verbinden des Endlosfaser-Trägergewebes mit einem Punktverbindungs-Muster erreichen, das mehr als 100 Punktverbindungen pro Quadratzoll hat, was einen gesamten Flächenverbindungsbereich von weniger als etwa 30 Prozent bietet, wenn es vollständig in Kontakt mit einer glatten Ambosswalze ist. Wünschenswerter Weise kann das Verbindungsmuster eine Punktverbindungsdichte von 250 bis 350 Punktverbindungen pro Quadratzoll und einen gesamten Flächenverbindungsbereich von 10 Prozent bis 25 Prozent haben, wenn es in Kontakt mit einer glatten Ambosswalze ist.
Obwohl Punktverbindung durch thermische Verbindungswalzen oben beschrieben ist, fassen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jede beliebige Form von Verbindung, die gute Anbindung der Fasern mit minimalem Gesamt-Verbindungsbereich erzeugt, ins Auge. Zum Beispiel können Ultraschallverbindung, thermische Verbindung, eine Kombination von thermischer Verbindung, Ultraschallverbindung und/oder Latex-Imprägnierung verwendet werden, um wünschenswerte Faseranbindung mit minimalem Verbindungsbereich zu bieten. Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Harz, Latex oder Kleber auf das Endlosfaservlies-Gewebe zum Beispiel durch Sprühen oder Drucken aufgebracht und getrocknet werden, um die gewünschte Verbindung zur Verfügung zu stellen. Falls aufspaltbare Filamente/Fasern verwendet werden, kann hydraulisches Verfilzen zur Anwendung kommen, um den gewünschten Grad von Verbindung alleine oder in Kombination mit anderen Verbindungstechniken zu bieten.
Wenn Mehrkomponenten-Fasern verwendet werden, um das Faservliesträgergewebe 20 zu bilden, oder im Faservliesträgergewebe 20 enthalten sind, kann das Faservliesträgergewebe verhältnismäßig leicht oder sogar überhaupt nicht verbunden werden, bevor es mit der Zellstoffschicht verfilzt wird.
Die Zellstofffaserschicht 18 wird sodann auf das Faservliesträgergewebe 20 gelegt, das auf einer kleine Öffnungen aufweisenden Verfilzungsfläche 32 einer herkömmlichen hydraulischen Verfilzungsmaschine ruht. Es wird bevorzugt, dass sich die Zellstoffschicht 18 zwischen dem Faservliesträgergewebe 20 und den hydraulisch verfilzenden Verteilern 34 befindet. Die Zellstofffaserschicht 18 und Faservliesträgergewebe 20 laufen unterhalb eines oder mehrerer hydraulisch verfilzender Verteiler 34 entlang, und werden mit Flüssigkeitsstrahlen behandelt, um die Zellstofffasern mit den Fasern des Endlosfaservlies-Trägergewebes 20 zu verfilzen. Die Flüssigkeitsstrahlen treiben auch Zellstofffasern in und durch das Faservliesträgergewebe 20, um das Verbundmaterial 36 zu bilden.
Alternativ kann hydraulisches Verfilzen stattfinden, während sich die Zellstofffaserschicht 18 und Faservliesträgergewebe 20 auf dem gleichen, kleine Öffnungen aufweisenden Gitter (d. h. Netzgewebe) befinden, auf welchem das Nasslegen stattfand. Die vorliegende Erfindung zieht auch in Erwägung, eine getrocknete Zellstoffbahn auf ein Endlosfaservlies-Trägergewebe zu legen, die getrocknete Zellstoffbahn bis zu einer festgelegten Konsistenz zu rehydrieren, und sodann die rehydrierte Zellstoffbahn hydraulischem Verfilzen zu auszusetzen.
Das hydraulische Verfilzen kann stattfinden, während die Zellstofffaserschicht 18 in hohem Maße mit Wasser gesättigt ist. Die Zellstofffaserschicht 18 kann zum Beispiel direkt vor dem hydraulischen Verfilzen bis zu 90 Gewichtsprozent Wasser enthalten. Alternativ kann die Zellstofffaserschicht eine im Luftstrom gelegte (air-laid) oder trocken gefegte (dry-laid) Schicht von Zellstofffasern sein.
Das hydraulische Verfilzen kann unter Anwendung herkömmlicher hydraulischer Verfilzungsgeräte durchgeführt werden, wie man sie zum Beispiel in U. S. Patent Nr. 3.485.706 für Evans finden kann. Das hydraulische Verfilzen der vorliegenden Erfindung kann mit jeder beliebigen geeigneten Betriebsflüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser, durchgeführt werden.
Die Flüssigkeit trifft auf die Zellstofffaserschicht 18 und das Faservliesträgergewebe 20, die von einer kleine Öffnungen aufweisenden Fläche getragen werden, die zum Beispiel ein Netz in einer Ebene ist, das eine Maschenzahl von 8 × 8 bis 100 × 100 aufweist. Die kleine Öffnungen aufweisende Fläche kann ebenso ein mehrlagiges Netz mit einer Maschengröße von 50 × 50 bis 200 × 200 sein.
Das Drahtgeflecht-Muster kann ausgewählt werden, um bei dem hydraulisch verfilzten Produkt ein textilähnliches Erscheinungsbild zu bieten. Grobe Netzgewebe neigen zum Beispiel dazu, auffällige Grate und Täler auf dem hydraulisch verfilzten Gewebe zu er zeugen. Ein erwünschtes Netzmaterial kann man von Albany International of Portland, Tennessee, unter der Bezeichnung Form Tech 14 Sieb (Wire) erhalten. Das Sieb kann als ein 14-C Flachkette (Flat-Warp), 14 × 13 Maschen, Einzelschicht-Gewebe beschrieben werden. Die Kettfäden sind 0,88 × 0,57 mm Polyester. Die Schussfäden sind 0,89 mm Polyester. Die durchschnittliche Stärke beträgt 0,14 cm (0,057 Zoll). Luftdurchlässigkeit: 342 Liter/Sekunde (725 cfm, cubic feet per minute); und der offene Bereich ist 27,8 Prozent.
Wie es für viele Behandlungsverfahren mit Wasserstrahlen typisch ist, können Vakuumschächte 38 direkt neben den hydro-vernadelnden Verteilern oder neben der kleine Öffnungen aufweisenden Verfilzungsfläche 32 des im Produktionsprozess folgenden verfilzenden Verteilers angeordnet sein, so dass dem hydraulisch verfilzten Verbundmaterial 36 überschüssiges Wasser entzogen wird.
Nach der Flüssigkeitsstrahlen-Behandlung kann das Verbundmaterial 36 zu einem drucklosen Trocknungsprozess transportiert werden. Eine Aufnahmewalze 40 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit kann verwendet werden, um das Material vom hydraulischen Vernadelungsband zu einem drucklosen Trocknungsprozess zu transportieren. Alternativ können herkömmliche Aufnehmer vom Vakuumtyp und Transportgewebe verwendet werden. Falls gewünscht, kann das Verbundgewebe nass gekreppt werden, bevor es zum Tcocknungsprozess transportiert wird. Druckloses Trocknen des Gewebes kann unter Verwendung einer herkömmlichen, in 1 unter Nr. 42 gezeigten Drehtrommel-Durchströmtrocknungs-Vorrichtung ausgeführt werden. Der Durchströmtrockner 42 kann ein äußerer drehbarer Zylinder 44 mit Perforationen 46 in Kombination mit einer äußeren Haube 48 zum Aufnehmen von durch die Perforationen 46 geblasener heißer Luft sein. Ein Durchströmtrockner-Band 50 trägt das Verbundgewebe 36 über den oberen Abschnitt des äußeren Durchströmtrockner-Zylinders 40. Die durch die Perforationen 46 im äußeren Zylinder 44 des Durchströmtrockners 42 gedrückte erhitzte Luft entfernt Wasser aus dem Verbundgewebe 36. Andere nützliche Durchströmtrocknungs-Verfahren und -Geräte kann man zum Beispiel in U.S. Patenten Nr. 2.666.369 und 3.821.068 finden. Man sollte jedoch verstehen, dass auch andere Trocknungsvorrichtungen im Verfahren verwendet werden können. Man glaubt zum Beispiel, dass bei einigen Anwendungen anstatt des oder zusätzlich zum Durchströmtrocknungs-Verfahren ein Yankee-Trockner verwendet werden kann.
Das Gewebe kann verschiedene Materialien, wie zum Beispiel Spülmittel, Schleifmittel, Aktivkohle, Tone, Stärken und hoch saugfähige Materialien enthalten. Diese Materialien können zum Beispiel der Suspension von Zellstofffasern, die zum Bilden der Zellstofffaserschicht verwendet wird, hinzugefügt werden. Diese Materialien können auch vor den Flüssigkeitsstrahl-Behandlungen auf der Zellstofffaserschicht abgelagert werden, so dass sie durch die Wirkung der Flüssigkeitsstrahlen in das Verbundgewebe aufgenommen werden. Alternativ und/oder zusätzlich können diese Materialien dem Verbundgewebe nach den Flüssigkeitsstrahl-Behandlungen hinzugefügt werden.
Ein Bindemittel kann auf das hydraulisch verfilzte Verbundgewebe 36 entweder vor dem Trocknungsprozess oder nach dem Trocknungsprozess aufgetragen werden. Das Bindemittel kann unter Einsatz jedes beliebigen herkömmlichen Verfahrens aufgetragen werden. Wünschenswerter Weise wird das Bindemittel auf das Verbundmaterial gedruckt. Das Druckverfahren kann jedes beliebige, das in der Technik als wirksam bekannt ist, wie zum Beispiel Flexodruck, Tiefdruck, Tintenstrahldruck, Spritzdruck, und/oder Siebdruck sein.
Allgemein gesprochen, können die Bindemittel Latex basiert sein. Sie können eine Latexbasis und einen Aushärtbeschleuniger und, falls erwünscht, ein Pigment enthalten. Ein Aushärtbeschleuniger kann einer Latexbasis hinzugefügt werden, um Aushärten des Gemisches bei Umgebungstemperaturen zuzulassen, die weit unterhalb derer liegen, die die Polymerbestandteile eines Faservliesgewebes, das im Allgemeinen ein Polyolefin, wie Polypropylen, umfasst, schmelzen würden, falls man es als wünschenswert betrachtet, solche Temperaturen zu vermeiden. Der Aushärtprozess kann durch den Verlust eines flüchtigen Alkalis, das zu einem Bestandteil des Mischungsansatzes gemacht worden sein kann, ausgelöst werden. Alternativ können Latexpolymere mit internen Aushärtmitteln verwendet werden.
Ein Viskositäts-Modifizierer oder zusätzliches Wasser können ebenso Bestandteil des Mischungsansatzes sein, falls die Viskosität nach dem Hinzufügen aller Ingredienzien nicht im korrekten Bereich zum Drucken liegt.
Ein akzeptables Latexpolymer-System zur Verwendung in dieser Erfindung sollte bei Raumtemperatur oder bei leicht erhöhten Temperaturen vernetzbar sein, und es sollte, wenn es ausgehärtet ist, beständig gegen Umgebungs-Witterungsbedingungen und flexibel sein. Beispiele umfassen Polymere aus Ethylen-Vinylazetaten, Ethylen- Vinylchloriden, Styrol-Butadien, Acrylaten, und Styrol-Acrylat-Copolymeren. Derartige Latex-Polymere haben im Allgemeinen eine Transformationstemperatur (Tg) im Bereich von –15 bis +20°C. Ein solches geeignetes Latexpolymer-Gemisch ist bekannt als HYCAR^®26084 von B.F. Goodrich Company in Cleveland, OH. Andere geeignete Latexmaterialien umfassen HYCAR^®2671, 26445, 26322, und 26469 von B.F. Goodrich, RHOPLEX^®B-15, HA-8 und NW-1715 von Rohm & Haas, DUR-O-SET^®E-646 von National Starch & Chemical Co. in Bridgewater, NJ und BUTOFAN^®4261 und STYRONAL^®4574 von BASF in Chattanooga, TN.
Ein akzeptables Pigment zur Verwendung in dieser Erfindung (falls Pigment gewünscht wird) muss mit dem verwendeten Latex und dem verwendeten Vernetzungsmittel kompatibel sein. Allgemein gesprochen, bezieht sich Pigmente auf Gemische, die Partikel-Farbkörper aufweisen, nicht flüssig wie in einem Farbbad sind. Handelsübliche Pigmente zur Verwendung in dieser Erfindung umfassen jene, die von Sandoz Chemical Company in Charlotte, NC, unter dem Handelsnamen GRAPHTOL^® produziert werden. Partikel-Farbkörper umfassen GRAPHTOL^®1175-2 (rot), GRAPHTOL^®6825-2 (blau), GRAPHTOL^®5869-2 (grün) und GRAPHTOL^®4534-2 (gelb). Kombinationen von Pigmenten können verwendet werden, um verschiedene Farben zu Verfügung zu stellen.
Zusätzlich oder vielleicht statt irgendeines Pigments kann ein Füllstoff, wie zum Beispiel Ton, als ein Streckmittel verwendet werden. Der Ton scheint eine Reduzierung der Farbechtheit des Gemisches zu bewirken und bietet natürlich nicht die Farbe eines Pigments, aber er stellt eine Kostensparmaßnahme dar, weil er billiger als Pigmente ist. Ein Ton, der verwendet werden kann, ist zum Beispiel Ultrawhite 90, lieferbar von Englehard Corp., Wood Ave, Iselin, NJ 08830.
Brauchbare Aushärtbeschleuniger sollten die Vernetzung des Latexpolymers im Gemisch bewirken oder zur Folge haben. Wünschenswerter Weise sollten die Aushärtbeschleuniger die Aushärtung des Latex basierten Gemisches bei Raumtemperatur oder leicht darüber zulassen, so dass das Verbundmaterial nicht auf eine Temperatur, bei welcher es zu schmelzen beginnen könnte, erhitzt werden muss, um das Latex auszuhärten. Der Aushärtbeschleuniger kann bei einem pH-Wert aktiv werden, der neutral oder sauer ist, so dass das Bindergemisch während Vermischung und Aufbringung auf einem pH-Wert von über 8 gehalten wird. Der Vorhärte-pH-Wert wird durch die Verwendung eines flüchtigen Alkalis, wie zum Beispiel Ammoniak, auf über 8 gehalten. Flüchtige Alkalis bleiben in Lösung, bis sie sich durch Trocknung bei Raumtemperatur verflüchti gen, oder alternativ, geringfügig erhitzt werden, um die Verdunstungsrate zu vergrößern. Der Verlust des Alkalis bewirkt ein Absinken im pH-Wert des Gemisches, was die Funktion des Aushärtbeschleunigers auslöst.
Geeignete Aushärtbeschleuniger sind zum Beispiel XAMA^®-2 und XAMA^®-7 und sie sind im Handel erhältlich von B.F. Goodrich Company in Cleveland, OH. Ein anderer akzeptabler Aushärtbeschleuniger ist Chemitite PZ-33, erhältlich von Nippon Shokubai Co. in Osaka, Japan. Diese Materialien sind Aziridin-Oligomere mit wenigstens zwei Aziridin-Funktionsgruppen.
Ein Viskositäts-Modifizierer kann, obwohl er im Allgemeinen nicht nötig ist, verwendet werden, falls die Viskosität des Druckgemisches nicht für das gewünschte Druckverfahren geeignet ist. Ein derartiger geeigneter Viskositäts-Modifizierer ist bekannt als ACRYSOL^®RM-8 und ist erhältlich von Rohm & Haas Company in Philadelphia, PA. Wenn es gewünscht wird, die Viskosität des Druckgemisches dieser Erfindung zu reduzieren, kann dem Gemisch einfach Wasser hinzugefügt werden.
Andere geeignete Bindemittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Latexgemische, wie zum Beispiel Acrylate, Vinylacetate, Vinylchloride und Methacrylate. Andere Bindemittel, die verwendet werden können, umfassen Polyacrylamide, Polyvinylalkohole und Carboximethylcellulose.
Bei einer Ausführungsform umfasst das beim Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittel ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer. Im Besonderen kann das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer unter Verwendung eines Säurekatalysators mit N-Methylacrylamid-Gruppen vernetzt werden. Geeignete Säurekatalysatoren umfassen Ammoniumchlorid, Zitronensäure und Maleinsäure. Das Bindemittel sollte eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger als etwa –23,3°C (-10°F) und nicht mehr als +12,2°C (+10°F) haben.
Wie oben angemerkt, wird das Bindemittel auf das Verbundgewebe 36 in einem vorher ausgewählten Muster aufgebracht. Bei einer Ausführungsform kann das Bindemittel zum Beispiel auf das Verbundgewebe 36 in einem netzartigen Muster aufgebracht werden, so dass das Muster miteinander verbunden ist, indem es ein netzähnliches Muster auf der Oberfläche bildet. Das Bindemittel kann zum Beispiel entsprechend einem rautenförmigen Gitter aufgebracht werden. Bei einer Ausführungsform können die Rauten quadra tisch sein und eine Längenausdehnung von 0,32 cm (1/8 Zoll) haben. Bei einer alternativen Ausführungsform können die das Gitter bildenden Rauten Längenausdehnungen von 0,015 cm (6 × 10^–3 Zoll) und 0,023 cm (9 × 10^–3 Zoll) haben.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Bindemittel auf das Gewebe in einem Muster aufgebracht werden, das eine Aufeinanderfolge von einzelnen Punkten darstellt. Diese besondere Ausführungsform kann für Verwendung bei Produkten zum Wischen von geringer Fläche gut geeignet sein. Aufbringen des Bindemittels in einzelnen Formen, wie zum Beispiel Punkten, stellt ausreichende Festigkeit für das Gewebe zur Verfügung, ohne einen wesentlichen Abschnitt des Oberflächenbereichs des Gewebes abzudecken. In einigen Situationen kann sich Aufbringen des Bindemittels auf die Oberflächen des Gewebes ungünstig auf die Saugfähigkeit des Gewebes auswirken. Folglich ist es bei einigen Anwendungen vorteilhaft, die Menge aufgebrachten Bindemittels zu minimieren.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Bindemittel auf den Stoff/das Gewebe 36 entsprechend einem netzartigen Muster in Kombination mit einzelnen Punkten aufgebracht werden. Bei einer Ausführungsform kann zum Beispiel das Bindemittel entsprechend einem rautenförmigen Gitter, das einzelne Punkte hat, die auf das Gewebe innerhalb der Rautenformen aufgebracht sind, aufgetragen werden.
Das Bindemittel kann auf jede Seite des Gewebes aufgebracht werden, so dass es fast jede beliebige Menge von Flächenbereich bedeckt. Das Bindemittel kann zum Beispiel aufgebracht werden, um von 10% bis 60% des Oberflächenbereichs zu bedecken. Wünschenswerter Weise bedeckt das Bindemittel von 20% bis 40% des Oberflächenbereichs jeder Seite des Gewebes. Die Gesamtmenge von auf jede Seite des Stoffes/des Gewebes aufgebrachtem Bindemittel liegt im Bereich von 2 bis 15 Gewichtsprozent, basiert auf dem Gesamtgewicht des Gewebes. Folglich liegt, wenn das Bindemittel auf jede Seite des Gewebes aufgebracht wird, der gesamte Zusatz zwischen 4 und 30 Gewichtsprozent.
Jetzt auf 2 Bezug nehmend, wird dort eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens gezeigt, in dem ein Bindemittel auf beide Seiten eines Gewebes 36 aufgebracht wird, und beide Seiten des Gewebes gekreppt werden.
Ein Faservliesverbundstoff oder -gewebe 36, der/das nach dem in 1 veranschaulichten Verfahren oder nach einem ähnlichen Verfahren hergestellt wurde, wird durch eine erste gewöhnliche Bindemittel-Auftragestation 50 geführt. Station 50 umfasst einen Walzenspalt, der von einer glatten Gummiandruckwalze 52 und einer mit einem Muster versehenen Rotationstiefdruckwalze 54 gebildet wird. Rotationstiefdruckwalze 54 steht in Verbindung mit einem Behälter 56, der ein erstes Bindemittel 58 enthält. Rotationstiefdruckwalze 54 bringt Bindemittel 58 auf eine Seite von Gewebe 36 in einem vorher ausgewählten Muster auf.
Das Gewebe 36 wird sodann durch eine Andruckwalze 62 in Kontakt mit einer ersten Kreppwalze 60 gepresst. Das Gewebe haftet an jenen Stellen an Kreppwalze 60, an welchen das Bindemittel aufgebracht wurde. Falls gewünscht, kann Kreppwalze 60 erhitzt werden, um Anhaftung zwischen dem Gewebe und der Oberfläche der Trommel zu unterstützen und das Gewebe partiell zu trocknen. Man sollte darauf achten, dass die Temperatur der Walze nicht so hoch ist, dass die Festigkeit des Gewebes vermindert wird.
Sobald es an Kreppwalze 60 haftet, wird Gewebe 36 in Kontakt mit einer Kreppschiene 64 gebracht. Im Besonderen wird das Gewebe 36 von Kreppwalze 60 durch die Funktion von Kreppschiene 64 abgenommen, die ein erstes geregeltes Kreppmuster auf dem Gewebe ausführt.
Sobald es gekreppt ist, kann das Gewebe 36 mittels Zugwalzen 66 zu einer zweiten gewöhnlichen Bindemittel-Auftragestation 68 vorwärts bewegt werden. Station 68 umfasst eine Transportwalze 70, die in Kontakt mit einer Rotationstiefdruckwalze 72 ist, die wiederum in Verbindung mit einem Behälter 74 steht, der ein zweites Bindemittel 76 enthält. Ähnlich wie bei Station 50, wird zweites Bindemittel 76 in einem vorher ausgewählten Muster auf die gegenüber liegende Seite des Gewebes 36 aufgetragen. Sobald das zweite Bindemittel aufgetragen ist, wird Gewebe 20 durch eine Druckwalze 80 an eine zweite Kreppwalze 78 geheftet. Das Gewebe 36 wird auf der Oberfläche von Kreppwalze 78 ein Stück weit transportiert, und dann von ihr durch die Funktion einer zweiten Kreppschiene 82 abgenommen. Zweite Kreppschiene 82 führt auf der zweiten Seite des Gewebes einen zweiten Kreppprozess mit geregeltem Muster aus.
Sobald es ein zweites Mal gekreppt ist, wird das Gewebe 36 bei dieser Ausführungsform durch eine Aushärte- oder Trockenstation 84 gezogen. De Trockenstation 84 kann jede beliebige Farm eines Heizelements umfassen, wie zum Beispiel einen Ofen, der durch Infrarotwärme, Mikrowellenenergie, heiße Luft oder ähnliches gespeist wird. Die Trockenstation 84 kann bei einigen Anwendungen notwendig sein, um das Gewebe zu trocknen, und/oder das erste und zweite Bindemittel auszuhärten. Abhängig von den ausgewählten Bindemitteln wird jedoch bei anderen Anwendungen Trockenstation 84 möglicher Weise nicht benötigt. Man sollte darauf achten, dass die Temperatur des Gewebes an der Trockenstation nicht so hoch wird, dass die Festigkeit des Gewebes vermindert wird. Wünschenswerter Weise ist das Bindemittel so angepasst, dass es bei niedrigen Temperaturen aushärtet, so ist eine Aushärtstation nicht erforderlich.
Sobald es durch die Trockenstatian 84 gezogen ist, kann das Gewebe 36 zur weiteren Bearbeitung an einen anderen Ort transportiert werden, oder es kann, wie ein stoffähnliches Produkt zum Wischen, zum Verpacken in Bahnen handelsüblicher Größe geschnitten werden.
Die auf jede Seite des Gewebes 36 aufgebrachten Bindemittel werden nicht nur ausgewählt, um das Kreppen des Gewebes zu unterstützen, sondern auch um dem Papier Trockenfestigkeit, Nassfestigkeit, Elastizität und Reißfestigkeit hinzuzufügen. Die Bindemittel verhindern auch die Fusselabgabe der Produkte zum Wischen während des Gebrauchs.
Nachdem das Bindemittel auf das Gewebe aufgetragen und das Gewebe gekreppt ist, ist das Gewebe wie ein stoffähnliches Produkt zum Wischen nach der vorliegenden Erfidung zum Gebrauch bereit. Alternativ können jedoch, je nach Wunsch, am Gewebe weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden.
Es wird in Erwägung gezogen, das Gewebe 36 mit dem Gewebe durch das Kreppverfahren verliehener hochgradiger Elastizität aufzurollen. Die hat ein Gewebe zur Folge, das einen hohen Grad von Struktur aufweist, was Wischen, Schrubben und/oder Putzen verbessern kann. Alternativ kann ein großer Teil der Struktur oder Elastizität durch Dehnen oder Ziehen der Bahn aus der Bahn herausgezogen werden. Dies kann unmittelbar nach dem Kreppen durchgeführt werden, oder es kann während eines Rückspulprozesses oder ähnlichem durchgeführt werden. Solch eine gedehnte oder gezogene Bahn neigt dazu, ein glattes, weiches Erscheinungsbild aufzuweisen, was einen Wischer zur Verfügung stellt, der sich Oberflächen ohne Schwierigkeit anpasst.
Bei einer Ausführungsform kann das Gewebe kalandert, und dann mit einem reibungsmindernden Mittel behandelt werden, um ein sich ergebendes Produkt zum Wischen zur Verfügung zu stellen, das eine glatte Oberfläche von geringer Reibung aufweist. Man sollte jedoch verstehen, dass dieser Schritt des Kalanderns aus dem Verfahren eliminiert werden kann, wenn es wichtig ist, im Gewebe so viel Bauschigkeit wie möglich zu bewahren.
Das reibungsmindernde Gemisch kann auf das Gewebe gesprüht werden, oder es kann auch unter Verwendung einer Lithographie-Tauchwalze auf das Gewebe gedruckt werden. Das reibungsmindernde Gemisch kann entweder auf eine einzige Seite des Gewebes oder auf beide Seiten des Gewebes aufgebracht werden.
Sobald es auf das Gewebe aufgetragen ist, steigert das reibungsmindernde Gemisch die Glattheit der Oberfläche des Gewebes und verringert Reibung. Einige Beispiele reibungsmindernder Gemische, die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden in U.S. Patent Nr. 5.558.873 für Funk und andere offen gelegt.
Bei einer Ausführungsform ist das reibungsmindernde aufgebrachte Gemisch eine quaternäre Lotion, wie zum Beispiel ein quaternäres Silikonspray. Zum Beispiel kann das Gemisch ein Silikon-Quaternär-Ammoniumchlorid enthalten. Ein handelsübliches Silikonglykol-Quaternär-Ammoniumchlorid, das sich für Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eignet, ist ABIL SW, verkauft von Goldschmidt Chemical Company in Essen, Deutschland.
Bei einer anderen Ausführungsform wird das reibungsmindernde Gemisch auf eine Seite des Gewebes in einer Menge von 0,4 bis 2 Gewichtsprozent und im Speziellen 0,4 bis 1,4 Gewichtsprozent, basiert auf dem Gewicht des Gewebes, aufgebracht.
Nachdem es mit dem reibungsmindernden Gemisch besprüht wurde, kann das Gewebe einem Trockner, wie zum Beispiel einem Infrarottrockner, zugeführt werden, um jegliche verbleibende Feuchtigkeit im Gewebe zu entfernen.
Das Gewebe kann dann zu einer Materialrolle aufgewickelt werden, die an einen anderen Ort gebracht und zum Verpacken als ein Produkt zum Wischen in Bahnen von handelsüblicher Größe geschnitten werden kann.
Die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten strukturierten Faservlies-Verbundmaterialien bieten viele Vorteile und Nutzen gegenüber vielen in der Vergangenheit hergestellten Produkten zum Wischen. Von besonderem Vorteil ist, dass die Produkte zum Wischen der vorliegenden Erfindung das Erscheinungsbild und den Griff eines Textilproduktes haben.
Im Vergleich zu auf herkömmliche Weise hergestellten, unstrukturierten, hydraulisch verfilzten Verbundmaterialien, weisen die strukturierten Materialien der vorliegenden Erfindung viel mehr Formanpassungsvermögen und Elastizität auf. Die strukturierten Materialien können auch auf Grund der Struktur bessere Wisch- oder Scheuereigenschaften bieten. Ebenso stellt die bessere Anbindung oder Bindung des Fasermaterials bessere Abriebfestigkeit, geringeres Fusseln und höhere Festigkeit zur Verfügung. Ferner weisen die strukturierten Verbundmaterialien der vorliegenden Erfindung auf Grund der Struktur und des Latexdrucks verbesserte Bauschigkeit im nassen Zustand auf.
Die Flächenmasse von weich gemachten, hydraulisch verfilzten Faservlies-Verbundmaterialien, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, kann im Allgemeinen im Bereich von 20 bis 200 Gramm pro Quadratmeter (gsm), und im Besonderen im Bereich von 35 gsm bis 100 gsm liegen. Im Allgemeinen sind Produkte von geringerer Flächenmasse für die Verwendung als Wischer im leichten Einsatz gut geeignet, während die Produkte von höherer Flächenmasse besser für die Verwendung als Industriewischer angepasst sind.
Unter Bezugnahme auf das folgende Beispiel kann man die vorliegende Erfindung besser verstehen.
Beispiel
Weich gemachte, hydraulisch verfilzte Faservlies-Verbundmateralien wurden aus einem hydraulisch verfilzten Verbundmaterial hergestellt. Zwei verschiedene Bindemittel wurden während des Kreppverfahrens aufgebracht. Die entstehenden Produkte wurden mit einem unbehandelten (d. h. unbedruckten und ungekreppten) Produkt zum Wischen verglichen, das im Wesentlichen aus dem gleichen hydraulisch verfilzten Verbundmaterial hergestellt wurde.
Drei verschiedene Produkte zum Wischen wurden hergestellt und getestet. Die Ergebnisse der Tests sind unten in Tabelle 1 enthalten. Das zum Anfertigen der Proben verwendete Rohgewebe war identisch und wurde durch Nass-Aufbringen eines Papiervlieses auf ein Faservliesgewebe von im Wesentlichen Endlosfasern gebildet, und dann durchgetrocknet. Das Rohgewebe ist als Workhorse^® Manufactured Rags von Kimberly-Clark Corporation erhältlich und hatte eine Flächenmasse von annähernd 55 gsm. Das Material enthielt 75 Gewichtsprozent Northern Softwood Kraft Zellstoff und etwa 25 Gewichtsprozent Polypropylen-Spinnvlies. Über Testergebnisse dieses Materials wird in Tabelle 1 unter der Überschrift „Probe 1" berichtet.
Die zwei gekreppten Proben wurden auf beiden Seiten mit einem Latex-Bindemittel bedruckt. In jedem Fall wurde das Latex-Bindemittel nach einem 0,64 cm (1/4 Zoll) Bautenmuster in Kombination mit einem darüber gedruckten Punktmuster aufgetragen. Die Latex-Bindemittel waren so gemischt, dass sie 33% Latex-Festkörper enthielten und sie wurden mit einer Druckkraft von 21.090 kg/m² (30 Pfund pro Quadratzoll) gedruckt. Das Latex-Bindemittel wurde auf jede Fläche des Rohgewebes in einer Menge von 5 Gewichtsprozent aufgetragen. Die Proben wurden auf jeder Seite entsprechend dem in 2 gezeigten Verfahren unter Verwendung von auf 99°C (210°F) eingestellten Krepptrocknern, 10 Grad-Kreppschiene, 18 Grad Ablagewinkel, um annähernd ein 15%-Krepp zu erreichen, gekreppt.
Eine gekreppte Probe wurde mit einem Latex bedruckt, das von Air Products unter der Bezeichnung Airflex A-105 erhältlich ist. Diese Probe bedurfte der Aushärtung in einem auf 280°F eingestellten Aushärtungsofen für weniger als eine Sekunde. Über Testergebnisse dieses Materials wird in Tabelle 1 unter der Überschrift „Probe 2" berichtet.
Eine andere gekreppte Probe wurde mit einem Latex bedruckt, das von B.F. Goodrich in Cleveland, OH, als HYCAR^®26469 Latex erhältlich ist. Das Material ist ein Carboxyl-Acryl. Das Latex wurde mit etwa 5 Gewichtsprozent eines Aushärtbeschleunigers, der von B.F. Goodrich, Bezeichnung XAMA^®-7, erhältlich ist, gemischt. Dieses Material ist ein Aziridin-Derivat. Dem XAMA^®-7 Aushärtbeschleuniger wurden annähernd 0,5 Gewichtsprozent eines Ammoniumchlorid-Katalysators hinzugefügt. Ebenso wurde eine kleine Menge Entschäumer hinzugefügt. Diese Probe erforderte keine zusätzliche Aushärtung. Über Testergebnisse dieses Materials wird in Tabelle 1 unter der Überschrift „Probe 3" berichtet.
Tabelle 1
Die obigen, an den Proben durchgeführten Tests wurden nach herkömmlichen Verfahren, die in der Technik wohl bekannt sind, durchgeführt. In der obigen Tabelle bezieht sich Taber auf einen Abriebtest, der bestimmt, wie viele Zyklen es erfordert, bis ein Papier-Wickelprodukt ein 1,27 cm (½ Zoll) Loch entwickelt. Der obige Trockenwischtest bestimmt die Fläche einer 3,8 × 10^–3 cm (1,5 mil) Wasserlache, die von einer Bahn eines Papier-Wischproduktes von einer bestimmten Größe aufgesaugt wird.
Diese und andere Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung können von normalen Kennern der Technik praktiziert werden, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, was ganz besonders in den anhängenden Ansprüchen dargelegt ist. Zusätzlich sollte man verstehen, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen sowohl im Gesamten als auch teilweise untereinander ausgetauscht werden können. Außerdem ist für normale Kenner der Technik zu erkennen, dass die vorangehende Beschreibung nur beispielhaft ist, und nicht beabsichtigt, die Erfindung einzuschränken, so wie sie in den entsprechenden anhängenden Ansprüchen weiter beschrieben wird.

Claims

Verfahren zum Bilden eines Faservlies-Verbundmaterials (36), das die Schritte umfasst: Zur Verfügung Stellen eines hydraulisch verfilzten Gewebes; Aufbringen eines Bindemittels (58) auf wenigstens eine Seite des Gewebes in einem vorher ausgewählten Muster; Kreppen wenigstens dieser einen Seite des hydraulisch verfilzten Gewebes; dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe mehr als 50 Massenprozent eines Zellstoff enthaltenden Faserbestandteils (18), und mehr als null und bis zu 50 Massenprozent einer Faservliesschicht (20) aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält; und wobei das Bindemittel auf wenigstens diese eine Seite des Gewebes in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent aufgebracht wird.
Verfahren wie in Anspruch 1 definiert, wobei Bindemittel auf eine erste Seite des Gewebes und auf eine zweite, gegenüber liegende Seite des Gewebes aufgebracht wird.
Verfahren wie in Anspruch 2 definiert, wobei die erste Seite des Gewebes und die zweite Seite des Gewebes gekreppt sind.
Verfahren wie in Anspruch 1, 2 oder 3 definiert, wobei das Bindemittel einen aus der aus einem Acrylat, einem Vinylacetat, einem Vinylchlorid, und einem Methacrylat bestehenden Gruppe gewählten Stoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, wobei das Bindemittel ein wässriges Gemisch enthält, das ein aushärtbares Latex-Polymer, ein Pigment, und einen Aushärtbeschleuniger beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das wässrige Gemisch 100 Anteile in der Trockenmasse aushärtbares Latex-Polymer, zwischen 0,5 und 33 Anteile in der Trockenmasse Pigment, und zwischen 1 und 10 Anteile in der Trockenmasse Aushärtbeschleuniger enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das wässrige Gemisch 100 Anteile in der Trockenmasse aushärtbares Latex-Polymer, zwischen 1 und 5 Anteile in der Trockenmasse Pigment, und zwischen 4 und 6 Anteile in der Trockenmasse Aushärtbeschleuniger enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei das wässrige Gemisch einen VorhärtepH-Wert hat, der durch Verwendung eines flüchtigen Alkalis auf über 8 eingestellt ist, und das Gemisch bei einer Temperatur gehärtet wird, die unterhalb der Schmelztemperatur des hydraulisch verfilzten Gewebes liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das aushärtbare Latex-Polymer im wässrigen Gemisch nach dem Schritt des Kreppens gehärtet wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gewebe ferner einen Bindungslöser enthält, wobei der Bindungslöser wenigstens einen Anteil des Faserbestandteils des Gewebes daran hindert, sich miteinander zu verbinden.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner den Schritt des Aufbringens eines reibungsmindernden Mittels auf wenigstens eine Seite des Gewebes umfasst.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bindemittel auf das Gewebe in einem gitterähnlichen Muster aufgebracht wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, das ferner die Schritte umfasst: Aufbringen eines Bindemittels (76) auf die zweite Seite des Gewebes in einem vorher ausgewählten Muster, wobei das Bindemittel der zweiten Seite in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent des Gewebes hinzugefügt wird, und das Bindemittel verwendet wird, um die zweite Seite des Gewebes an eine zweite Kreppoberfläche zu kleben; und Kreppen der zweiten Seite des Gewebes von der Kreppoberfläche aus.
Faservliesverbundmaterial (35), das umfasst: Hydraulisch verfilztes Gewebe und Bereiche, die Bindemittel enthalten (58), die wenigstens einen Abschnitt wenigstens einer Seite des Verbundmaterials in einem vorher ausgewählten Muster bedecken; wobei wenigstens eine Gewebeseite gekreppt wurde; dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe mehr als 50 Massenprozent eines Zellstoff enthaltenden Faserbestandteils (18); und mehr als null und bis zu 50 Massenprozent einer Faservliesschicht (20) aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält, und wobei das Bindemittel auf wenigstens diese eine Seite des Gewebes in einer Menge von 2 bis 15 Massenprozent aufgebracht ist.
Faservlies-Verbundmaterial nach Anspruch 14, wobei das hydraulisch verfilzte Gewebe mehr als 70 Massenprozent des Faserbestandteils, und mehr als null und bis zu 30 Massenprozent der Faservliesschicht aus im Wesentlichen Endlosfasern enthält.
Verbundmaterial nach Anspruch 14 oder 15, wobei die im Wesentlichen Endlosfasern Mehrkomponenten-Fasern sind, die wenigstens einen Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt und wenigstens einen Bestandteil mit hohem Erweichungspunkt umfassen, und es wenigstens einige Außenflächen der Fasern aufweist, die aus wenigstens einem Bestandteil mit niedrigem Erweichungspunkt bestehen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Verbundmaterial ferner ein Sekundärmaterial umfasst, das aus Tonen, Füllstoffen, Stärken, Partikeln, hoch saugaktiven Partikeln, und Verbindungen daraus gewählt ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Material ein Flächengewicht von 20 bis 200 Gramm pro Quadratmeter hat.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Bindemittel, wenn es Flüssigkeiten mit einem pH-Wert zwischen 2 und 13 ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behält.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Bindemittel, wenn es Natriumhypochlorit ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behält.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das Bindemittel, wenn es Alkohol ausgesetzt ist, eine Farbechtheit von mehr als 3 behält.
Produkt zum Wischen, das das Faservlies-Verbundmaterial umfasst, wie in einem der Ansprüche 14 bis 21 beansprucht.