NO743208L - - Google Patents

Description

Apparat til komprimering av et ikke-vevet materiale for å forbedre dets grep og fall.

Foreliggende oppfinnelse angår ikke-vevede stoffer som dannes av fibre som er tilfeldig sammenbundet med hverandre ved hjelp av små adskilte partikler av et tilsatt polymerisk materiale eller ved berøringspunkter mellom termoplastfibre der bindingen fremkommer ved oppvarmning. Slike ikke-vevede stoffer eller tekstiler har forbedrede kinesiologiske egenskaper sammenliknet med tidligere kjente ikke-vevede stoffer laget av de samme materialer.

Ikke-vevede stoffer har hatt begrenset anvendelse på grunn av deres stivhet ved enkel bøyning og motstand mot deformasjon under komplekse påkjenninger/f.eks. de et stoff blir utsatt for når et menneske beveger seg. Av denne grunn vil ikke-vevede stoffer lett få et hårdt grep, og stoffene har i alminnelighet ikke noe godt fall. Problemene med å få til mykhet og godt fall (uten særlig tap av styrke),- har vært den vesentlige hindring mot mer omfattende anvendelse av ikke-vevede tekstiler eller stoffer. Ikke-vevede stoffer dannes vanligvis ved å legge løse fibre på en bevegelig understøttelse slik at fibrene styres i en leggeretning i en viss utstrekning ved berøring mellom endene av fibrene og den bevegelige understøttelse, og denne første kontakt får fibrene til å ligge stort sett i den bevegelsesretning understøttelsen har, og denne retning er den samme som stoffets lengderetning. Slike stoffer vil når de understøttes bare i et begrenset område, ha tilbøyelighet til å folde seg om en akse som er i det vesentlige parallell med materialets eller stoffets lengderetning, det vil si i den retning hvori de fleste fibre er orientert.

Betydelig utviklingsarbeid er blitt utført for å forbedre ikke-vevede stoffer for at de skal føles myke og for at de skal få bedre kinesiologiske egenskaper. Med spesiell hensyntagen til kinesiologiske egenskaper er det lagt vekt på å gjøre styrken i tverretningen mer lik styrken i lengderetningen (mens man ikke svekker stoffet i lengderetningen). Ikke-vevede stoffer er blitt fremstilt kommersielt med et grep og fallegenskaper som ligger svært nær opptil vevede stoffer. Det er forholdsvis billige å fremstille, kan sterili-seres og de frembringer relativt lite støy når de bøyes slik at ikke-vevede stoffer egner seg for anvendelse i bekledningsgjenstander

for én gangs bruk, ytre lag for bleier, ytre lag for sanitærbind og liknende. Disse resultater er ved kjente metoder blitt oppnådd ved å underkaste ikke-vevede stoffer sammenpakkende eller komprimerende krefter mellom stoffenes sideflater slik at man skyver sammen, bøyer og reorienterer fibrene sammen i lengderetningen, noe som strekker fibrene mellom deres forbindelsespunkter til andre fibre. Disse krefter vil også lokalt bøye, krympe og svinge fibre på tvers. Ved denne komprimering eller sammenpakning blir også trykk utøvet på motstående sider av stoffene tilstrekkelig til å hindre at stoffene kreppes.

Hovedtrekk ved apparater og utstyr som egner seg for ut-øvelse av de ønskede sammenpakkende krefter innbefatter en oppvarmet sylinder som er lagret dreibart om sin akse. Et forholdsvis tykt, endeløst bånd av et elastomerisk materiale føres mellom en omkrets sektor av sylinderen og en komprimerings- eller sammenpakkende stav og deretter over på sylinderen. Komprimeringsstaven ligger an mot det endeløse belte,radielt på sylinderen,inntil et hensiktsmessig komprimeringsnipp dannes mellom beltet og trommelen. Beltet har på eller nær den flate som ligger i anlegg mot staven en kordforsterk-ning som begrenser strekning av belte i lengderetningen langs den forsterkede flate, men tillater lokal strekning på den annen flate som ligger an mot sylinderen. Det ikke-vevede stoff mates gjennom nypet mellom beltet og sylinderen og deretter over på sylinderen, . over et visst stykke langs sylinderens omkrets og deretter ledes det ikke-vevede stoff ut av berøring både med sylinder og belte.

Ved passeringen gjennom det sammenpakkende nipp mellom belte og sylinder holdes det ikke-vevede stoff med friksjon fast mot den strukkede flate av beltet når dette passerer nypet,og idet den elastiske belteflate blir ustrukket ved overgangen til sylinderen blir stoffet pakket sammen eller komprimert i lengderetningen. Fordi trykket mot stoffet (som er stort sett vinkelrett på dets sideflater) hindrer stoffet i å bli særlig tykkere ved sammenpakning i lengderetningen blir fibrene skjøvet i hverandre i tverretningen, rearrangert og krympet lokalt, alt i området mellom stoffete sideflater. Denne sammenpakning fører til at flere av fibrene orienteres i tverr-retningen slik at strekkf astheten på tvers av stoff et-.øker.

Ved utførelse.av slik sammenpakning i kommersiell skala har det vist seg at for noen ikke-vevede stoffer krever forbedringer i grep og fall forholdsvis høye drifttemperaturer på sylinderen med temperaturer fra 71°C til 138°C. Når sylindertemperaturene ikke er tilstrekkelig høye., har det vist seg at noen ikke-vevede stoffer ikke pakkes sammen tilfredsstillende. Med høye temperaturer kan imidlertid stoffene klebe seg til sylinderen og føre til skader i stoffene og/ eller dårlig eller ingen sammenpakning. Denne klebning er særlig problematisk når det gjelder ikke-vevede stoffer som inneholder varme-forseglbare termoplastiske bindemidler slik man vanligvis benytter i ytterlag for bleier, sanitærbind og liknende. Dampstråler er blitt benyttet for smøring av sylinderflaten, men de har ikke vist seg å være helt tilfredsstillende. De ønskelige høye arbeidstemperaturer er blitt oppnådd ved anvendelse av frigjørende midler, såsom silikonoljer og liknende, men disse midler er kostbare og de har uheldig innvirkning på de forseglende egenskaper av polymeriske materialer slik at de ikke kan aksepteres i det endelige ikke-vevede stoff.

Foreliggende oppfinnelse overvinner vanskeligheten med

å arbeide med tilstrekkelig høye temperaturer til at ikke-vevede stoffer pakkes sammen tilfredsstillende uten bruk av frigjørende midler. Hovedpunktet ved foreliggende oppfinnelse ligger i å belegge den oppvarmede sylinder med polytetrafluoretylen som markedsføres blant annet under navnet TEFLON.

Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å komme frem til en bedre sammenpakning av ikke-vevede stoffer slik at stoffets grep bedres.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å komme frem til mer isotropiske egenskaper i ikke-vevede stoffer slik at deres fall og strekkfasthet i tverretningen øker.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å muliggjøre drift av sammenpaknings- eller komprimeringsutstyret ved høyere temperaturer' enn det har vært mulig tidligere.

Dessuten er det en hensikt med oppfinnelsen å hindre ikke-vevede stoffer i å klebe til sylindrene i det sammenpakkende apparat.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å unngå bruk av fri-gjørende midler ved sammenpakking eller komgrpimering av ikke-vevede stoffer.

Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å forbedre varme-forseglingen for ikke-vévede stoffer og dessuten skal man i henhold til oppfinnelsen få høyere virkningsgrad ved sammenpakningen av stoffene, og dessuten skal de ikke-vevede stoffer ha meget god absorb-sjonsevne og de er også vel egnet for ytterligere behandling og/eller omdannelse.

Andre hensikter og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse av en foretrukken utførelsesform for et apparat til sammenpakking av ikke-vevede stoffer under henvisning til tegningen, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk.

Fig. 1 viser fibermønstre i et lokalt område tatt fra et typisk ikke-vevet stoff før behandling i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser det samme som fig.' 1, men fibermønsteret

viser her hvorledes fibrene ligger i det ikke-vevede stoff etterat det er blitt behandlet i henhold til oppfinnelsen,

fig. 3viser skjematisk og i en målestokk som er vesentlig større enn den på fig. 1 og 2, hvorledes noen forandringer i fiber-

forholdene i et ikke-vevet,stoff foregår før og etter behandlingen i henhold til oppfinnelsen og

fig. 4 viser skjematisk og delvis i snitt, et komprimerings-eller sammenpakningsapparat til utførelse av oppfinnelsen.

I henhold til oppfinnelsen dannes et ikke-vevet stoff av laglagte fibre som er bundet tilfeldig til hverandre i smeltepunkter eller ved tilførte partikler av polymerisk materiale, og stoffet blir utsatt for sammenpakkende krefter mellom sideflatene i en retning som er parallell med stoffets lengderetning. Denne operasjon vil pakke sammen, skyve i hverandre, bøye og reorientere fibrene sammen i en slik retning av sammenpakning at fibrene strekkes mellom deres bindingspunkter til andre fibre og også lokalt blir bøyet, krympet eller vridd på tvers av deres lengderetning. Når disse sammenpakkende krefter utøves, utøves det også trykk på motstående flater av stoffet vinkelrett på de nevnte flater og tilstrekkelig til å hindre at stoffet kreppes.

Fig. 1 viser et lite stykke av et ikke-vevet stoff før sammenpakning i henhold til oppfinnelsen. Man vil se at fibrene i dette stoff ligger stort sett i én retning som vil være den retning hvori understøttelsen som fibrene ble avlagt på, beveger seg. Fig. 2 et lite stykke av det samme stoff etterat det har passert gjennom^det apparat som er vist på fig. 4, og ved denne passasje blir fibrene pakket sammen og skjøvet i hverandre.i en retning på langs av stoffet og også bøyet og rearrangert lokalt. Det skal påpekes at behandlingen i et apparat, f.eks. det som er vist på fig. 4, øker antallet av fibre som ligger på tvers i dette område slik at fibrene nu yter omtrent like stor motstand mot strekkpåkjenninger i tverr-retningen som i lengderetningen og flere fibre som strekkes ligger nu på tvers av stoffets lengderetning. Man skal også merke seg at fibrene, særlig de som strekker seg stort sett på langs av stoffet, mellom bindingspunktene til andre fibre, er bøyet, vridd eller krympet lokalt i tverretningen. Dette er vist tydeligere skjematisk på fig. 3, der heltrukne linjer representerer noen få fibre A, B og C som er bundet sammen med små partikler av harpiks der de krysser hverandre i punktene D, E og F. Stiplede linjer a, b og c representerer de stillinger og former fibrene A, B og C får etterat stoffet er blitt pakket sammén og fibrene er rearrangert i henhold til oppfinnelsen. Hvis man forutsetter at punktet B ligger forholdsvis stille vil man se at bindingspunktet E har beveget seg til stillingen e og bindingspunktet F har beveget seg til stillingen f.

Denne bevegelse forkorter avstanden mellom bindingspunktet D og de nye stillinger e og f av bindingspunktene E og F og derved blir fibrene A og B bøyet, snodd eller foldet sammen tilfeldig i tverr-retningen over seg selv, som vist med de stiplede linjer a og b. Bindingspunktene E og F beveges også nærmere mot stillingene e og f og derved blir også fiberet C foldet sammen eller bøyet i sideret-ningen over seg selv lokalt som vist ved den stiplede linje c.

Den ikke-vevede materialbane 11, sees på fig. 4, kommer fra en eller annen foregående behandlingsstasjon. Som beskrevet i U.S. patent nr. 2.624.245 som apparatet i henhold til oppfinnelsen bygger på, omfatter sammenpaknings- eller komprimeringsapparatet en damp-oppvarmet sylinder 12 med ganske stor diameter. Sylinderen 12 er av en stiv konstruksjon og er montert på en aksel 13 som drives i pilens 14 retning ved hjelp av en hensiktsmessig kraftkilde. Et tykt bånd

16 av ettérgivende elastomerisk materiale (f.eks. gummi) ligger rundt tre ruller 17, 18 og 19 som kan stramme båndet 16. Båndet 16 har et løp som ligger over et segment 21 av sylinderen 12. Båndet 16 kan ha en Shore-Durometer-hardhet på mellom 40 og 80, avhengig av hvorledes det skal brukes, og det har et ikke strekkbart støtteiag av cord. 22. Båndet 16 drives av sylinderen 12. De hittil beskrevne roterende deler er alle montert i stive siderammer som ikke er vist, og som ligger utenfor kantene av det ikke-vevede stoff 11 og båndet 16. En stav 23 strekker seg over maskinen i hele lengden av sylinderen 12 og er understøttet ved endene. Staven 23 omfatter en tykkvegget, hul metållsylinder 24 og en stiv bjelke 26. Sylinderen 24 og bjelken 26 er av stål eller en stållegering og har betydelig styrke og stivhet. Sylinderen 24 har en liten diameter, men hele dybden av staven 23 som, som nevnt, utgjøres av sylinderen 24 og bjelken 26 er betydelig større enn diameteren av sylinderen 24. Sylinderen 24 står slik at den ligger an mot baksiden av båndet 16 for å presse dette radielt mot sylinderen 12 slik at det oppstår et ensartet sammenklemmende nipp for det ikke-vevede stoff 11. Det er i dette nipp sammenpakningen eller komprimeringen av banen 11 av ikke-vevet stoff finner sted.

Det finnes anordninger for utøvelse av et jevnt fordelt.

trykk over lengden av staven 23 for derved å fordele jevnt et trykk over båndet 16 fra kant.til kant. Det er viktig at jevnt fordelt trykk utøves på staven 23. Det er også viktig å kunne opprettholde trykket på et hvilket som helst nivå innenfor et stort, trykkområde. Man har derfor en pålitelig hydraulisk eller pneumatisk trykkilde (ikke vist) som er i stand til å opprettholde et hvilket som helst ønsket trykk innenfor et stort område. Fordi anordninger av denne art er velkjent er det ikke her tatt med detaljérte beskrivelser av disse. Apparatet.på fig. 4 har også en innmatningsvalse 28 og en ut-matningsvalse 29.

Som forklart er klebning av fibrene i den ikke-vevede stoffbane 11, til sylinderen 12 unngått ved hjelp av et-lag 31 av polytetrafluoretylen (TEFLON^. Det er ønskelig å la sylinderen 12 arbeide med temperaturer fra,71°C til 138°C slik at man sikrer tilstrekkelig sammenpakning av den ikke-vevede materialbane 11. Polytetrafluor-etylenbelegget 31 opphever behovet for frigjøringsmidler (såsom silikonoljer) som tidligere måtte påføres sylinderen 12. Et forsøk er blitt gjort på et 33 cm laboratorieutstyr for sammenpakning og komprimering for å. bestemme hvilken virkning polytetrafluoretylen-belegget har på sylinderen 12 når det behandles en bane av ikke-vevet stoff 11 som i dette tilfellet inneholder et termoplast bindemiddel. Sammensetningen av stoffet og sammenpakningsbetingelsene er gjengitt i den nedenstående tabell. Med sylinderen 12 dekket av TEFLON 31 b,lé det ikke-vevede stoff 11 behandlet uten vanskelighet ved en temperatur på Ml)°C. Etter å ha fjernet laget av TEFLON 31 var det

o

nødvendig å redusere sylinderens 12 temperatur til 66 C før banen av ikke-vevet stoff 11 kunne pakkes sammen. Denne temperaturreduksjon var nødvendig fordi bindemidlet i det ikke vevede stoff 11 klebet til sylinderen 12. Selv ved denne reduserte temperatur kunne den ikke-vevede stoffbane 11 ikke sammenpakkes når den ble fuktet til et 10% vanninhhold ved hjelp av en dampstråle. For å kunne behandle ét fuktig ark var det nødvendig å redusere temperaturen på sylinderen 12 til 49°C. Strekkfasthet, forlengelse, strekkenergiabsorbsjon og stivhet er egenskaper som ble forbedret når anordningen arbeidet med den høye temperatur som var muliggjort av TEFLON-belegget 31 på sylinderen 12.

Det vil være klart for fagfolk som kjenner sammenpakning av ikke-vevede stoffbaner at avvikelser kan gjøres fra den foregående detaljerte beskrivelse uten at man avviker fra oppfinnelsen slik denne er angitt i det følgende krav. Det skal imidlertid pekes på at de beskrevne eksempler bare er illustrasjoner på oppfinnelsen og ikke utgjør noen begrensning for det vern dette patent gir.

Claims (6)

1. Apparat til behandling av en bane av ikke-vevet stoff for å forbedre dets grep og fall, karakterisert ved kombinasjonen av en sylinder lagret for rotasjon om sin akse, et forholdsvis tykt endeløst bånd av et elastomerisk materiale som er lagt opp slik at det passerer mellom en omkretssektor av sylinderen og staven, hvilken stav ligger an mot båndet radielt i forhold til sylinderen slik at det mellom båndet og sylinderen fremkommer et nipp, hvilket bånd på den flate som ligger an mot staven har en for- ' sterkning som begrenser strekning av båndet i lengderetningen langs forsterkningen, men tillater den side av båndet som ligger an mot sylinderen å strekke seg, anordninger for matning av en stoffbane gjennom nippet mellom båndet og sylinderen, hvorved stoffbanen med friksjon ligger an mot den strukkede flate av båndet som passerer nippet, og blir sammenpakket når strekket i den elastiske båndflate avlastes ved passering over på sylinderen, hvilken sylinder på sin overflate er belagt med et materiale som hindrer klebning.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert v e d at det klebningshindrende matériale er en fpo/ lytetrafluor-etylenharpiks.

3. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert v e d at det klebningshindrende materiale er en polytetrafluoretylen-harpiks med en tykkelse på 0,13-0,64.mm.

4. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert v e dat det klebningshindrende materiale er en polytetrafluoretylen-harpiks med en tykkelse på 0,13-0,54 mm.

5. - Apparat som angitt i krav 2,3 eller 4, karakterisert ved at polytetrafluoretylenharpikset er påført sylinderen som et eget legeme.

6. Apparat som angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved anordninger som kan holde sylinderen på en. temperatur i området fra 71°C-138°C.