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Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden von Vliesstoffbahnen
und eine Vorrichtung zum Ausbilden solcher Bahnen.
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Hintergrund der Erfindung
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Viele
medizinische Kleidungsstücke
und Produkte, Schutzkleidungsstücke,
Leichnams- und Veterinärprodukte
und Hygieneprodukte, die heutzutage in Gebrauch sind, bestehen teilweise
oder vollständig
aus Vliesstoffbahnmaterialien. Beispiele für solche Produkte schließen, ohne
jedoch darauf beschränkt
zu sein, medizinische und gesundheitliche Verbraucherprodukte und
professionelle Produkte, wie chirurgische Tücher, Handschuhe und Bandagen,
Schutzkleidungsstücke,
wie Vollschutzkleidung und Laborkittel, und absorbierende Sanitärprodukte für Kinder
und Erwachsene, wie Windeln, Trainingshosen, Schwimmbekleidung,
Inkontinenzkleidungsstücke
und -hosen, Binden, Wischtücher
u. ä.,
ein. Für
diese Anwendungen stellen Vliesstofffaserbahnen taktile, bequeme
und ästhetische
Eigenschaften zur Verfügung,
die sich denjenigen von traditionellen gewebten oder gewirkten Kleidungsmaterialien
annähern.
Vliesstoffbahnmaterialien werden ebenso weit verbreitet als Filtermedien
sowohl für
Flüssigkeits-
als aus Gas- und Luftfiltrationsanwendungen verwendet, da sie in
einem Filternetz von feinen Fasern ausgebildet werden können, das
eine kleine mittlere Porengröße aufweist,
die zum Auffangen von Teilchenmaterial geeignet ist, wobei sie dennoch
einen geringen Druckabfall über
die Netzmaschen aufweisen.
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Vliesstoffbahnmaterialien
weisen eine physikalische Struktur individueller Fasern oder Filamente auf,
die in einer im allgemeinen zufälligen
Weise, anstatt in einer regulären,
identifizierbaren Weise wie in gewirkten oder gewebten Stoffen,
gelegt sind. Die Fasern können
kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, und sie werden häufig aus
thermoplastischem Polymer oder Copolymer-Kunstharzen aus den allgemeinen
Klassen von Polyolefinen, Polyestern und Polyamiden sowie vielfältigen anderen
Polymeren hergestellt. Mischungen von Polymeren oder konjugierte
Multikomponenten-Fasern
können
ebenfalls verwendet werden. Vliesstofffaserbahnen, die durch Schmelzextrusionsverfahren,
wie Spunbonding und Meltblowing, ausgebildet werden, sowie jene,
die durch Trockenlegungsverfahren, wie Kardieren oder Luftlegen
von Spinn-Fasern,
ausgebildet werden, sind in dem Stand der Technik gut bekannt. Zusätzlich können Vliesstoffe
in zusammengesetzten Materialien in Verbindung mit anderen Vliesstoffschichten, wie
in Spunbond/Meltblown (SM) und Spunbond/Meltblown/Spunbond(SMS)-Laminatbahnen, verwendet
werden, und sie können
ebenso in Kombination mit thermoplastischen Filmen verwendet werden.
Vliesstoffbahnen könne
auch bondiert, geprägt, behandelt
und/oder koloriert werden, um verschiedene gewünschte Eigenschaften in Abhängigkeit
von der endgültigen
Verwendung zu verleihen.
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Schmelzextrusionsverfahren
zum Spinnen kontinuierlicher Filamentfäden und kontinuierlicher Filamente
oder Fasern, wie Spunbond-Fasern, und zum Spinnen von Mikrofasern,
wie Meltblown-Fasern, und die damit verbundenen Verfahren zum Ausbilden
von Vliesstoffbahnen oder -stoffen daraus sind in dem Stand der
Technik wohl bekannt. Typischer Weise werden Faservliesstoffbahnen,
wie Spunbond-Vliesstoffbahnen,
mithilfe der Extrusionsvorrichtung, wie einer Spinndüse, und
einer Faserverdünnungsvorrichtung,
wie einer Faserzieheinheit(FDU), die in der Quer-Maschinenlaufrichtung oder „CD" ausgerichtet sind,
ausgebildet. Das heißt, dass
die Vorrichtung in einem Winkel von 90 Grad zu der Richtung der
Bahnherstellung ausgerichtet ist. Die Richtung der Vliesstoffbahnherstellung
ist als die „Maschinenlaufrichtung" oder „MD" bekannt. Auch wenn
die Fasern auf der Formfläche
in einer allgemeinen zufälligen
Weise niedergelegt werden, weisen dennoch, da die Fasern im allgemeinen
die CD-ausgerichtete Spinndüse
und die FDU in einer Richtung verlassen, die im wesentlichen parallel
zu der MD ist, die resultierenden Vliesstoffbahnen insgesamt eine
durchschnittliche Faserausrichtung auf, in der mehr der Fasern in
der MD als in der CD ausgerichtet sind. Es ist allgemein bekannt,
dass solche Eigenschaften wie z. B. die Materialzugfestigkeit, -ausdehnbarkeit
und Materialsperrfähigkeit
Funktionen der Materialgleichförmigkeit
und der Ausrichtung der Fasern oder Filamente in der Bahn sind.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, die Fasern oder
Filamente innerhalb der Bahn auf eine kontrollierte Weise zu verteilen,
Versuche, die die Verwendung von Elektrostatik, um eine Ladung auf die
Fasern oder Filamente aufzubringen, die Verwendung von Spreizeinrichtungen,
um die Fasern oder Filamente in einer gewünschten Richtung auszurichten,
die Verwendung von mechanischen Ablenkmitteln zu demselben Zwecke
und das Neuausrichten der Faserausbildungsmittel einschließen.
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Die
US 3 293 718 offenbart eine
Vorrichtung zum Ausbilden von Vliesstoffbahnen, in der elektrostatisch
aufgeladene kontinuierliche Filamente durch aerodynamische transversale
Ablenkungskräfte
abgelenkt werden, die durch oszillierende Luftströmungen gebildet
werden. Des weiteren wird eine Herstellung einer Meltspun-Bahn durch
diese Vorrichtung beschrieben.
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Die
GB 1 244 753 offenbart ein
Verfahren zum Herstellen einer Vliesstoffbahn, die in einer Richtung
ausgerichtet ist, das das Ablenken von elektrostatisch aufgeladenen
kontinuierlichen Filamenten durch gegenläufige Luftströmungen einschließt, wobei
einer der Ströme
in der Maschinenlaufrichtung ausgerichtet ist, während der andere in der Quer-Maschinenlaufrichtung
ausgerichtet ist.
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Die
US 2002/0117770 A1 offenbart
eine Vorrichtung für
die Herstellung von Vliesstoffbahnen, die eine Einrichtung zum Aufbringen
elektrostatischer Ladungen und eine Elektrodendeflektorplatte, die aus
Zähnen
hergestellt ist, umfasst.
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Dennoch
bleibt es gewünscht,
eine noch größere Fähigkeit
zu erhalten, diese Kontrolle auf eine Weise zu gewinnen, die mit
den Kosten verträglich ist,
die durch die Einweganwendungen vieler dieser Vliesstoffe diktiert
werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer
Vliesstoffbahn mit gewünschter
Faserausrichtung gemäß Anspruch
1 zur Verfügung,
wobei das Verfahren die Schritte des Bereitstellens einer Faserquelle,
des Aussetzens der Fasern einer elektrostatischen Aufladung, des
Ablenkens der Fasern mithilfe einer nicht-kontaktierenden Ablenkungseinrichtung,
des Sammelns der Fasern auf einer sich bewegenden Formfläche, um
die Vliesstoffbahn zu bilden, einschließt. Die nicht-kontaktierende Ablenkungseinrichtung
ist ein Luftstromdeflektor, der voneinander getrennte Luftströmungen zur Verfügung stellt,
und die Luftströmungen
können
gestört
sein, und weiterhin sind die Luftströmungen in Bezug auf die Maschinenlaufrichtung
mit einem Winkel von etwa 15 Grad bis etwa 60 Grad und/oder mit Bezug
auf die horizontale Ebene mit einem Winkel von bis zu etwa 60 Grad
abgewinkelt. in Ausführungsformen
können
die Fasern im Wesentlichen kontinuierliche Fasern sein, die durch
Schmelzspinnen zur Verfügung
gestellt werden, und die Fasern können pneumatischen Ziehkräften ausgesetzt
sein, bevor sie der elektrostatischen Aufladung unterliegen. In bestimmten
Ausführungsformen
kann die nicht-kontaktierende Ablenkungseinrichtung ein Luftmesser
sein, das einen Vorhang aus Luft liefert. Die elektrostatische Ladung
kann unter Verwendung einer Anordnung geladener Stifte zur Verfügung gestellt
werden. In bestimmten Ausführungsformen
ist der Luftstromdeflektor eine Target-Elektrode für die Anordnung
geladener Stifte. Die Erfindung stellt weiterhin Vliesstoffbahnen
zur Verfügung,
die in Übereinstimmung
mit Ausführungsformen
des Verfahrens hergestellt sind.
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Die
Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zum Ausbilden von Faser-Vliesstoffbahnen
gemäß Anspruch
6 zur Verfügung,
wobei die Vorrichtung eine Faserquelle; eine Einrichtung zum Aufbringen
einer elektrostatischen Ladung auf die Fasern; eine nicht-kontaktierende
Faserablenkungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf die Fasern
zu wirken, während
sich die Fasern unter dem Einfluss der aufgebrachten elektrostatischen
Ladung befinden; und eine Formfläche
(110) zum Sammeln der Fasern (60) als eine Faser-Vliesstoffbahn
umfasst. In bestimmten Ausführungsformen
kann die Faserquelle eine Schmelzspinneinrichtung zum Herstellen
kontinuierlicher Fasern sein, die Einrichtung zum Aufbringen der
elektrostatischen Ladung kann eine Anordnung geladener Stifte sein,
und die Vorrichtung schließt
weiterhin eine Faserzieheinrichtung ein, die pneumatische Zugkräfte auf
die kontinuierlichen Fasern ausübt.
In Ausführungsformen
kann die Einrichtung zum Aufbringen der elektrostatischen Ladung auf
die Fasern so positioniert werden, dass sie die elektrostatische
Ladung aufbringt, bevor die Fasern in die Faserzieheinheit gelangen,
oder sie kann so positioniert werden, dass sie die elektrostatische
Ladung auf die Fasern aufbringt, während sich die Fasern in der
Faserzieheinheit befinden, oder sie kann so positioniert werden,
dass sie die elektrostatische Ladung auf die Fasern aufbringt, nachdem
die Fasern die Faserzieheinheit verlassen haben sind und bevor die
Fasern auf der Formfläche
gesammelt werden. Die nicht-kontaktierende Faser-Ablenkungseinrichtung ist ein Luftstromdeflektor,
der voneinander getrennte Luftströmungen zur Verfügung stellt,
die im wesentlich konstant oder gestört sind. Der Luftstromdeflektor
kann eine Target-Elektrode für
die Einrichtung zum Aufbringen der elektrostatischen Ladung sein.
Die Luftströmungen
sind in einem Winkel mit Bezug auf die Maschinenlaufrichtung oder
die horizontale Ebene oder beide abgewinkelt, wobei der Winkel durch
die gewünschte
Ausrichtung der Fasern in der Vliesstoffbahn bestimmt wird. Die
Vorrichtung kann weiterhin einen zweiten Luftsttromdeflektor umfassen,
der sich auf der gegenüberliegenden Seite
der Fasern von einem ersten Luftstromdeflektor befindet. Wenn die
Einrichtung zum Aufbringen der elektrostatischen Ladung eine Anordnung
geladener Stifte ist, kann sich die Anordnung geladener Stifte auf
der nicht-kontaktierenden
Ablenkungseinrichtung befinden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens zum
Herstellen von Vliesstoffbahnen.
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2 veranschaulicht
eine beispielhafte Einrichtung zum Aufbringen einer elektrostatischen Ladung
auf Fasern.
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3 zeigt
eine beispielhafte nicht-kontaktierende Ablenkungseinrichtung.
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4A zeigt
eine schematische Draufsichtdarstellung von Luftströmungswegen
für ein
einander gegenüberliegendes
Paar von beispielhaften nicht-kontaktierenden Ablenkungseinrichtungen.
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4B zeigt
eine schematische Seitenansichtdarstellung von Luftströmungswegen
für ein
einander gegenüberliegendes
Paar von beispielhaften nicht-kontaktierenden Ablenkungseinrichtungen.
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5 ist
ein Balkendiagramm, das die Variabilität des Basisgewichts in Vliesstoffbahnen
veranschaulicht.
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6 ist
ein Balkendiagramm, das die Zugfestigkeit von Vliesstoffbahnen veranschaulicht.
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Definitionen
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Wie
hier und in den Ansprüchen
verwendet, ist der Begriff „umfassend" einschließend oder
offen und schließt
nicht zusätzliche
nicht angeführte
Elemente, Bestandteile oder Verfahrensschritte aus.
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Wie
hier verwendet schließt
der Ausdruck „Polymer" allgemein, ohne
darauf beschränkt
zu sein, Homo-Polymere, Copolymere, wie z. B. Block-, Pfopf-, Zufalls-
und Wechselpolymere, Terpolymere usw. und Mischungen und Modifikationen
davon ein.
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Des
weiteren soll der Ausdruck „Polymer", sofern nicht im
Besonderen anderweitig eingeschränkt,
sämtliche
möglichen
geometrischen Konfigurationen des Materials einschließen. Diese
Konfigurationen schließen,
ohne darauf beschränkt
zu sein, isotaktische, syndiotaktische und zufällige Symmetrien ein.
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Wie
hier verwendet bezieht sich der Ausdruck „Fasern" sowohl auf Spinn-Längenfasern
als auch kontinuierliche Fasern, soweit es nicht anderweitig angezeigt
ist.
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Wie
hier verwendet bezieht sich der Ausdruck „Monokomponenten"-Faser auf eine Faser,
die aus einem oder mehreren Extrudern unter Verwendung lediglich
eines Polymers gebildet wird. Dieses heißt nicht, dass Fasern ausgeschlossen
werden, die aus einem Polymer gebildet sind, dem kleine Mengen an
Zusatzstoffen für
die Farbe, antistatische Eigenschaften, Gleitfähigkeit, Hydrophilie usw. hinzugefügt worden
sind. Diese Zusatzstoffe, z. B. Titandioxid für die Farbe, sind im allgemeinen
in einer Menge weniger als 5 Gewichtsprozent und noch typischer
weniger als etwa 2 Gewichtsprozent vorhanden.
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Wie
hier verwendet bezieht sich der Ausdruck „Multikomponenten-Fasern" auf Fasern, die aus
zumindest zwei Komponenten-Polymeren oder demselben Polymer mit
unterschiedlichen Eigenschaften oder Zusatzstoffen, extrudiert von
unterschiedlichen Extrudern aber zusammen bondiert, um eine Faser
zu bilden, ausgebildet worden sind. Multikomponenten-Fasern werden
manchmal auch als konjugierte Fasern oder Eikomponenten-Fasern bezeichnet.
Die Polymere werden in im Wesentlichen konstant positionierten abgetrennten
Zonen über
den Querschnitt der Multikomponenten-Fasern angeordnet, und sie
erstrecken sich kontinuierlich entlang der Länge der Multikomponenten-Fasern.
Der Aufbau einer solchen Multikomponenten-Faser kann z. B. eine Hülle/Kern-Anordnung
darstellen, in der ein Polymer durch eine anderes umgeben wird,
oder sie kann eine Seite-an-Seite-Anordnung, eine „Insel-in-der-See"-Anordnung sein,
oder sie kann als Kuchenstück-Formen
oder als Streifen auf einer Faser von einem runden, ovalen oder
rechteckigen Querschnitt angeordnet sein. Multikomponenten-Fasern
werden z. B. in dem
US-Patent
Nr. 5 108 820 von Kaneko et al., dem
US-Patent Nr. 5 336 552 von Strack
et al. und dem
US-Patent Nr.
5 382 400 von Pike et al. gelehrt. Bei Zweikomponenten-Fasern können die
Polymere in Verhältnissen
von 75/25, 50/50, 25/75 oder jedem anderen gewünschten Verhältnis vorhanden
sein.
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Wie
hier verwendet bezieht sich der Ausdruck „zweigebildete Faser" oder „mehrfachgebildete Faser" auf eine Faser,
die aus zumindest zwei Polymeren oder demselben Polymer mit unterschiedlichen
Eigenschaften oder Zusatzstoffen, als eine Mischung aus demselben
Extruder extrudiert, gebildet ist, und wobei die Polymere nicht
in im Wesentlichen konstant positionierten abgetrennten Zonen über den Querschnitt
der Multikomponenten-Fasern angeordnet sind. Fasern dieser allgemeinen
Art werden z. B. in dem
US-Patent
Nr. 5 108 827 von Gessner diskutiert.
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Wie
hier verwendet bedeutet der Ausdruck „Vliesstoffbahn" oder „Vliesstoffmaterial" eine Bahn, die eine
Struktur aus individuellen Fasern oder Filamenten aufweist, die,
jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise, wie in einem gewirkten
oder gewobenen Stoff, ineinander gelegt sind. Vliesstoffbahnen sind
durch verschiedene Verfahren gebildet worden, wie z. B. Meltblowing-Verfahren,
Spunbonding-Verfahren, Luftlege-Verfahren
und Verfahren für
kardierte Bahnen. Das Basisgewicht von Vliesstoffbahnen wird im
Allgemeinen in Gramm pro Quadratmeter (gsm) oder Unzen des Materials
pro Quadrat-Yard (osy) ausgedrückt,
und die Faserdurchmesser sind nützlich
im Allgemeinen in Mikron angegeben, (Man beachte, dass man, um von
osy in gsm umzurechnen, osy mit 33,91 multipliziert).
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Der
Ausdruck „Spunbond" oder „Spunbond-Vliesstoffbahn" bezieht sich auf
eine Vliesstofffaser- oder ein Vliesstofffilament-Material aus Fasern geringen
Durchmessers, die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen
Polymers als Fasern aus einer Mehrzahl von Kapillaren einer Spinndüse gebildet
werden. Die extrudierten Fasern werden abgekühlt, während sie durch einen Auszugsmechanismus
oder anderen bekannten Ziehmechanismus gezogen werden. Die gezogenen
Fasern werden auf einer Formfläche
in einer im Allgemeinen zufälligen
Weise abgelegt oder niedergelegt, um eine leicht ungeordnete Faserbahn
zu bilden, und sodann wird die gelegte Faserbahn einem Bondierungsverfahren
unterzogen, um ihr eine physikalische Integrität und Abmessungsstabilität zu verleihen.
Die Herstellung von Spunbond-Tüchern wird
z. B. in den
US-Patenten Nr.
4 340 563 von Appel et al.,
3
692 618 von Dorschner et al. und
3 802 817 von Matsuki et al. offenbart.
Typischer Weise haben Spunbond-Fasern oder -Filamente ein Gewicht-pro-Einheitslänge von
mehr als etwa 1 Denier und bis zu etwa 6 Denier oder mehr, auch
wenn sowohl feinere als auch schwerere Spunbond-Fasern hergestellt werden
können.
Was den Faserdurchmesser anbelangt, weisen Spunbond-Fasern im Allgemeinen
einen mittleren Durchmesser von größer als 7 Mikron und insbesondere
zwischen etwa 10 und etwa 25 Mikron und bis zu etwa 30 Mikron oder
mehr auf.
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Wie
hierin verwendet bedeutet der Ausdruck „Meltblown-Fasern" Fasern oder Mikrofasern,
die durch Extrudieren eines geschmolzenen thermoplastischen Materials
durch eine Mehrzahl von feinen, im Allgemeinen kreisförmigen,
Die-Kapillaren als geschmolzene Fäden oder Fasern in konvergierenden Hochgeschwindigkeits-Gas
(z. B. Luft)-Strömen,
die auf die Fasern aus dem thermoplastischen Material wirken, so
dass ihr Durchmesser verringert wird, gebildet werden. Danach werden
die Meltblown-Fasern von
dem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom getragen und auf einer Sammelfläche abgelegt,
um eine Bahn aus zufällig
verteilten Meltblown-Fasern zu bilden. Ein solches Verfahren wird
z. B. in dem
US-Patent Nr. 3
849 241 von Buntin offenbart. Meltblown-Fasern können kontinuierlich
oder diskontinuierlich sein, sind im Allgemeinen kleiner als 10
Mikron im durchschnittlichen Durchmesser und sind oftmals kleiner
als 7 Mikron oder gar 5 Mikron im durchschnittlichen Durchmesser,
und im Allgemeinen sind sie anhaftend, wenn sie auf einer Sammelfläche abgelegt
werden.
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Wie
hierin verwendet schließt „thermisches Punkbondieren" das Führen eines
Stoffs oder einer Bahn oder einer anderen Lagenschicht, die zwischen einer
erhitzten Kalanderwalze und einer Andruckwalze zu bondieren ist,
ein. Die Kalanderwalze ist im Allgemeinen, wenn auch nicht immer,
auf ihrer Oberfläche
auf eine bestimmte Weise gemustert, so dass nicht das gesamte Stoff über seine
gesamte Oberfäche
bondiert wird. Infolgedessen sind verschiedene Muster für Kalanderwalzen
aus funktionellen und ästhetischen
Gründen
entwickelt worden. Ein Beispiel eines Musters hat Punkte und ist
das Hansen-Pennings -oder „H&P"-Muster mit etwa
30% bondierter Fläche
mit etwa 200 Sondierungen/Quadratzoll, wie es in dem
US-Patent Nr. 3 855 046 von Hansen
und Pennings gelehrt wird. Das H&P-Muster
hat quadratische Punkt- oder Pin-Bonding-Gebiete,
in denen jeder Pin eine Seitenabmessung von 0,038 Zoll (0,965 mm),
einen Abstand von 0,070 Zoll (1,778 mm) zwischen den Pins und eine
Bondierungstiefe von 0,023 Zoll (0,584 mm) hat. Das resultierende
Muster hat einen bondierten Bereich von etwa 29,5%. Ein weiteres typisches
Punktbondierungsmuster ist das expandierte Hansen und Pennings oder „EHP"-Bondierungsmuster,
das eine 15%-Bondierungsfläche mit einem
quadratischen Pin erzeugt, der eine seitliche Abmessung von 0,037
Zoll (0,94 mm), einen Pin-Abstand von 0,097 Zoll (2,464 mm) und
eine Tiefe von 0,039 Zoll (0,991 mm) aufweist. Andere allgemeine Muster
schließen
ein Diamantmuster mit sich wiederholenden leicht versetzten Diamanten
und ein Drahtgewebe-Muster, das, wie es der Name andeutet aussieht,
z. B. wie ein Fliegenfenster, ein. Typischer Weise variiert die
prozentuale Bondierungsfläche
von rund 10% bis rund 30% der Fläche
der Stofflaminatbahn. Thermisches Punktbondieren verleiht individuellen
Schichten durch das Sondieren von Fasern innerhalb der Schicht Integrität, und/oder
Punktbondieren hält
für Laminate
mehrerer Schichten die Schichten zusammen, um ein zusammenhängendes
Laminat zu bilden.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Ausbilden von Vliesstoffbahnen
mit kontinuierlichen Fasern hoher Gleichförmigkeit zur Verfügung, wobei
das Verfahren das Bereitstellen einer Faserquelle; Aussetzen der
Fasern einer elektrostatischen Aufladung; Ablenken der Fasern mit
einer nicht-kontaktierenden Ablenkeinrichtung; und Sammeln der Fasern
auf einer sich bewegenden Formfläche,
um eine Vliesstoffbahn zu bilden, einschließt. Die vorliegende Erfindung
stellt weiterhin eine Vorrichtung zum Ausbilden solcher Vliesstoffbahnen
zur Verfügung.
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Die
Erfindung wird ausführlicher
mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Um zu 1 zu kommen,
so ist dort in schematischer Form in einer Seitenansicht ein beispielhaftes
Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffbahnmaterials veranschaulicht. Mit
Bezug auf 1 wird die Prozesslinie 10 mit
Bezug auf die Herstellung von kontinuierlichen Monokomponenten-Fasern
beschrieben, aber es sollte sich verstehen, dass die vorliegende
Erfindung ebenso Vliesstoffbahnen umfasst, die mit Multikomponenten-Fasern (d. h. mit
Fasern, die zwei oder mehr Komponenten aufweisen) hergestellt werden.
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Die
Prozesslinie
10 schließt
einen Extruder
30 zum Schmelzen und Extrudieren von einem
Polymer ein, das von einem Polymervorratsbehälter
20 in den Extruder
30 geliefert
wird. Das Polymer wird von dem Extruder
30 durch Polymerleitungen
40 an
eine Spinndüse
50 geliefert.
Die Spinndüse
50 bildet
Fasern
60 aus, die Monokomponenten- oder Multikomponenten-Fasern sein können. Wenn
Multikomponenten-Fasern gewünscht
sind, würde
ein zweiter Extruder verwendet werden, der von einem zweiten Polymervorratsbehälter beliefert
werden würde. Spinndüsen zum
Extrudieren von kontinuierlichen Multikomponenten-Fasern sind den
Fachleuten in dem Stand der Technik bekannt, und sie werden somit
hier nicht im Detail beschrieben; es ist jedoch eine beispielhafte
Spinnanlage zum Herstellen von Multikomponenten-Fasern in dem
US-Patent Nr. 5 989 004 von
Cook beschrieben.
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Polymere,
die für
die vorliegende Erfindung geeignet sind, schließen die bekannten Polymere ein,
die für
die Herstellung von Vliesstoffbahnen und -materialien geeignet sind,
wie z. B. Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polykarbonate und Copolymere und
Mischungen davon. Geeignete Polyolefine schließen Polyethylen, z. B. Polyethylen
hoher Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen niedriger Dichte
und Polyethylen linear niedriger Dichte; Polypropylen, z. B. isotaktisches
Polypropylen, syndiotaktisches Polypropylen, Mischungen aus isotaktischem Polypropylen
und ataktischem Polypropylen; Polybutylen, z. B. Poly(1-Buten) und
Poly(2-Buten); Polypenten, z. B. Poly(1-Penten) und Poly(2-Penten),
Poly(3-Methyl-1-Penten); Poly(4-Methyl-1-Penten); und Copolymere
und Mischungen daraus ein. Geeignete Copolymere schließen Zufalls- und Blockpolymere ein,
die aus zwei oder mehr unterschiedlichen nicht-saturierten Olefin-Monomeren hergestellt
werden, wie aus Ethylen/Propylen- und Ethylen/Butylen-Copolymeren. Geeignete
Polyamide schließen Nylon
6, Nylon 6/6, Nylon 4/6, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 6/10, Nylon 6/12,
Nylon 12/12, Copolymere aus Caprolactam und Alkylenoxid-Diamin u. ä. sowie Mischungen
und Copolymere daraus ein. Geeignete Polyester schließen Poly-Lactide
und Poly-Lactid-Säure-Polymere
sowie Polyethylen-Terephthalat, Poly-Butylene-Terephthalat, Polytetramathylen-Terephthalat, Polycyclohexylen-1,4-Dimethylen-Terephthalat
und Isophthalat-Copolymere
davon sowie Mischungen davon ein.
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Die
Spinndüse 50 weist Öffnungen
auf, die in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind. Die Spinndüse-Öffnungen
bilden einen sich nach unten erstreckenden Vorhang von Fasern 60,
wenn Polymer durch die Spinndüse
extrudiert wird. Die beispielhafte Prozesslinie 10 in 1 schließt auch
ein Abschreckgebläse 64 ein,
das sich dem Vorhang von Fasern 60, der sich von der Spinndüse 50 erstreckt, benachbart
befindet. Luft aus dem Abschreckgebläse 64 schreckt die
Fasern 60 ab, die sich von der Spinndüse 50 erstrecken.
Die Abschreckluft kann von einer Seite des Faservorhangs, wie in 1 gezeigt,
oder von beiden Seiten des Faservorhangs aus gerichtet sein. Wie
hierin verwendet meint der Ausdruck „Abschrecken" lediglich ein Verringern
der Temperatur der Fasern unter Verwendung eines Mediums, das kühler als
die Fasern ist, wie unter Verwendung von z. B. gekühlten Luftströmungen,
Luftströmungen
mit Umgebungstemperatur oder leicht oder moderat erhitzten Luftströmungen.
Das Verfahren kann wünschenswerter
Weise weiterhin eine Einrichtung (nicht gezeigt) umfassen, um Rauch
fortzutransportieren, der von dem geschmolzenen Polymer erzeugt
wird, wie einen Unterdruckkanal, der oberhalb der oder anderweitig
nahe der Spinndüse 50 angebracht
ist.
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Eine
Faserzieheinheit oder ein Faser-Absauggerät
70 wird unterhalb
der Spinndüse
50 und des
Abschreckgebläses
64 positioniert,
um die abgeschreckten Fasern zu empfangen. Faserzugeinheiten oder
Faser-Absauggeräte
zur Verwendung bei Schmelzspinnen von Polymeren sind in dem Stand der
Technik wohl bekannt. Geeignete Faserzieheinheiten zur Verwendung
in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung schließen z. B.
lineare Faser-Absauggeräte
der Arten ein, die in dem
US-Patent
Nr. 3 802 817 von Matsuki et al. und den
US-Patenten Nr. 4 340 563 und
4 405 297 von Appel et al.
gezeigt sind.
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Allgemein
beschrieben schließt
die Faserzieheinheit
70 einen ausgedehnten vertikalen Durchgang
ein, durch den die Fasern durch Absaugluft, die von den Seiten des
Durchgangs eintritt, und die durch den Durchgang nach unten strömt, angezogen werden.
Absaugluft wird durch ein Gebläse
(nicht gezeigt) zur Verfügung
gestellt. Die Absaugluft kann erhitzt oder nicht erhitzt sein. Die
Absaugluft übt
pneumatische Ziehkräfte
auf die Fasern aus und zieht die Fasern durch den Durchgang der
Faserzieheinheit
70 und verdünnt die Fasern durch die Anwendung der
Zugkräfte,
d. h. verringert den Durchmesser der Fasern. Wenn Multikomponenten-Fasern
in einer krimpbaren Konfiguration verwendet werden und es gewünscht ist,
eine inhärente
helische Krümmung
in den Fasern vor dem Niederlegen zu aktivieren, liefert das Gebläse erhitzte
Absaugluft an die Faserzieheinheit
70. In dieser Hinsicht
verdünnt
die erhitzte Absaugluft die Fasern und aktiviert auch die helische Krümmung, wie
es in dem
US Patent Nr. 5 382
400 von Pike et al. beschrieben ist. Wenn es gewünscht ist,
die latente helische Krümmung
in den Fasern an einem bestimmten Punkt nach der Faserniederlegung
zu aktivieren, liefert das Gebläse
nicht-erhitzte Absaugluft an die Faserzieheinheit
70. In
dieser Hinsicht kann Wärme
der Bahn an einem bestimmten Punkt nach der Faserniederlegung zugeführt werden,
um die latente Krümmung
zu aktivieren.
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An
dem Ende der Faserzieheinheit
70 sind ein nicht-kontaktierender
Deflektor
90 und eine elektrostatische Aufladungseinrichtung
74 gezeigt.
Die elektrostatische Aufladungseinrichtung
74 ist eine Einrichtung,
wie eine Anordnung elektrisch geladener Stifte, zum Aufbringen einer
elektrostatischen Ladung auf die Fasern, wenn sie aus dem ausgedehnten
vertikalen Durchgang der Faserzieheinheit kommen und bevor die Fasern
auf einer Formfläche,
wie einer kleine Öffnungen
aufweisenden Formfläche
110,
die in
1 gezeigt ist, gesammelt werden. Elektrostatische
Aufladungseinrichtungen sind in dem Stand der Technik bekannt. Allgemein
beschrieben besteht eine elektrostatische Aufladungseinrichtung
aus einer oder mehreren Reihen von elektrischen Emitterstiften,
die eine Korona-Entladung erzeugen, wodurch sie eine elektrostatische
Ladung auf die Fasern aufbringen, und die Fasern, wenn sie aufgeladen
sind, neigen dazu, sich abzustoßen,
was dabei hilft, zu verhindern, dass Gruppen von individuellen Fasern
zusammenklumpen oder sich „ineinander
verschlingen". Ein
beispielhaftes Verfahren für das
Aufladen von Fasern, um Vliesstoffe mit einer verbesserten Faserverteilung
zu erzeugen, ist in der ebenfalls zugehörigen PCT-Veröffentlichung
Nr.
WO 02/52071 von
Haynes et al., veröffentlicht
am 4. Juli 2002, offenbart. Eine beispielhafte elektrostatische Aufladungseinrichtung
ist in
2 gezeigt. Es sollte bemerkt werden, dass, während in
1 eine
elektrostatische Aufladungseinrichtung
74 gezeigt ist,
die sich unterhalb der Faserzieheinheit
70 befindet, in bestimmten
Ausführungsformen
die elektrostatische Aufladungseinrichtung
74 wünschenswerter
Weise oberhalb der Faserzieheinheit
70 positioniert werden kann,
um die Ladung auf die Fasern aufzubringen, bevor sie in die Faserzieheinheit
70 gelangen,
in anderen Ausführungsformen
mag die elektrostatische Aufladungseinrichtung
74 wünschenswerter
Weise innerhalb der Faserzieheinheit
70 positioniert werden,
um die Ladung auf die Fasern aufzubringen, wenn sie die Faserzieheinheit
70 passieren.
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Um
zu 2 zu kommen, so ist dort eine Seitenansicht einer
Korona-Entladungsanordnung gezeigt,
die allgemein mit 201 bezeichnet ist, die in Übereinstimmung
mit der Erfindung nützlich
ist. Die Korona-Entladungsanordnung 201 umfasst eine elektrostatische
Aufladungseinrichtung, wie eine Elektrodenanordnung 210 und
eine Target-Elektrode 230. Der Ausgang aus der Faserzieheinheit 70 (1)
ist mit 203 bezeichnet. Die Elektrodenanordnung 210 ist
mit einer Energieversorgung 209 verbunden, und sie ist
durch eine Isolierung 205 von der Faserzieheinheit getrennt.
Die Target-Elektrode 230 kann geerdet sein oder mit der
Energieversorgung 209 verbunden sein und ist durch eine
Isolierung 235 von der Faserzieheinheit getrennt. Die Elektrodenanordnung 210 umfasst
mehrere Stangen, die sich im Wesentlichen entlang der Quer-Maschinenlaufrichtungsbreite
der Faserzieheinheit erstrecken, z. B. vier Stangen 213, 215, 217 und 219,
von der jede eine Mehrzahl an Emitterstiften 221 enthält, die
sich ebenso im Wesentlichen entlang der Quer-Maschinenlaufrichtungsbreite der Faserzieheinheit
erstrecken. Emitterstifte sind wünschenswerter
Weise zurückgesetzt,
um eine Auffangen von und eine Verschmutzung mit Fasern zu vermeiden.
Die Target-Elektrode 230 umfasst weiterhin eine Target-Platte 231.
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Um
auf 1 zurückzukommen,
so ist an dem Ausgang der Faserzieheinheit 70 ein nicht-kontaktierender
Deflektor 90 positioniert. Der nicht-kontaktierende Deflektor 90 kann
auf der Faserzieheinheit 70 angebracht sein, oder unterhalb
der Faserzieheinheit 70 aufgehängt werden, oder er kann an
irgendeinem anderen Teil der Prozessvorrichtung befestigt sein,
ohne physikalisch an der Faserzieheinheit angebracht zu sein, und
der nicht-kontaktierende Deflektor 90 wird im Allgemeinen
im Wesentlichen entlang der gesamtem Quer-Maschinenlaufrichtung der
Faserzieheinheit 70 verlaufen. In dem Fall des Verfahrens,
das in 1 gezeigt ist, fungiert der nicht-kontaktierende
Deflektor 90 auch als eine Target-Elektrode für die elektrostatische
Aufladungseinrichtung 74. Mit „nicht-kontaktierend" ist gemeint, dass
die Fasern zu einem bestimmten Grad von ihrem Transportweg vor der
Faserniederlegung abgelenkt werden, ohne dass ein physikalisches
Objekt verwendet wird, das in den Faserströmungsweg ragt oder die Fasern
berührt.
Als ein Beispiel können
die Fasern durch konstante oder gestörte Fluidströmungen,
wie Luftströmungen,
oder durch eine Schicht oder einen Vorhang von Luft, wie er unter
Verwendung eines Luftmessers erzeugt werden kann, abgelenkt werden.
Der nicht-kontaktierende Deflektor 90 kann wünschenswerter
Weise ein Luftstromdeflektor, wie in 3 gezeigt,
sein.
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Der
Luftstromdeflektor, der in 3 gezeigt und
allgemein mit 300 bezeichnet ist, umfasst eine Kammer 310 zum
Aufnehmen von unter Druck gesetzter Luft, und die Strömungsöffnungen 320 aufweist,
die in beabstandeten Positionen über
und durch die Oberfläche 330 der
Kammer 310 gebohrt oder gefräst worden sind. Wenn Luft der
Kammer 310 durch einen Einlass 340 zugeführt wird,
bilden die Strömungsöffnungen 320 voneinander
getrennte Luftströmungen.
Mit „voneinander
getrennten" Luftströmungen ist
gemeint, dass die Luft zunächst
die Kammer 310 in Form einer Mehrzahl von im Wesentlichen
säulenartigen
Luftströmungen
aus den Strömungsöffnungen 320 verlässt, statt
als eine Schicht oder ein Vorhang von Luft. Es sollte bemerkt werden, dass,
auch wenn es ausgesagt wird, dass die Luft die Kammer 310 zunächst in
Form voneinander getrennter Luftströmungen verlässt, es nicht beabsichtigt
ist, die Möglichkeit
auszuschließen,
dass in einem bestimmten Abstand von der Kammer 310 die
Strömungen
sich vereinigen können.
Die Luftströmungen werden
entlang einer Richtung gerichtet, die durch den Winkel der Orientierung
der Strömungsöffnungen 320 bestimmt
wird. Die Form, Größe, Beabstandung
und der Orientierungswinkel der gebohrten Strömungsöffnungen 320 kann
variiert werden, um gewünschte
Grade der Fasertrennung und eine gewünschte Faserausrichtung bei
der Faserniederlegung zu erzeugen.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann die gewünschte
Faserausrichtung dadurch erreicht werden, dass die Strömungsöffnungen 320 (3)
so orientiert sind, dass sie Luftströmungen erzeugen, die im Wesentlichen
senkrecht zu dem Stromweg des Faserstroms gerichtet sind, der aus
der Faserzieheinheit 70 (1) austritt.
Allgemein gesprochen wird sich der Faserstrom auf einem vertikalen
Weg zu der kleine Öffnungen
aufweisenden Formfläche bewegen,
so dass dort, wo die Luftströmungen
im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromweg des Faserstroms gerichtet
sind, die Luftströmungen
im Wesentlichen in die Maschinenlaufrichtung und im Wesentlichen
parallel zu der horizontalen Ebene ausgerichtet werden. Es kann
jedoch abhängig
von der gewünschten
Faserausrichtung ebenso gewünscht sein,
dass die Luftströmungen
in einem Winkel zu der Maschinenlaufrichtung ausgerichtet werden.
Es können
z. B. die Luftströmungen
in einem Winkel zu der Maschinenlaufrichtung von bis zu etwa 60
Grad oder mehr ausgerichtet werden. Des weiteren kann es gewünscht sein,
dass die Luftströmungen
in einem Winkel zu der horizontalen Ebene ausgerichtet werden, d.
h. dass die Luftströmungen
in einem aufwärtsgerichteten
oder abwärtsgerichteten
Winkel von bis zu 60 Grad ausgerichtet sein können.
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In
bestimmten Ausführungsformen
kann eine Kombination von Winkeln ebenso erwünscht sein, wie eine solche,
in der die Luftströmungen
in einem Winkel zu der Maschinenlaufrichtung und ebenso in einem
Winkel zu der horizontalen Ebene ausgerichtet werden. Des weiteren
ist es wünschenswert,
auch wenn es nicht in 1 gezeigt ist, mehr als einen nicht-kontaktierenden
Deflektor zu verwenden d. h. zwei nicht-kontaktierende Deflektoren
als gegenüberliegende
Paare, wie es in 4A und 4B veranschaulicht
ist. In 4A ist in einer Draufsicht ein Paar
von nichtkontaktierenden Deflektoren, in diesem Fall gepaarte Luftstromdeflektoren 410 und 420, gezeigt.
Die Luftstromdeflektoren 410 und 420 sind dem
Luftstromdeflektor ähnlich,
der in 3 dargestellt worden ist, und sie sind durch eine
Reihe von Strömungsöffnungen
(3) durchlöchert,
die gefräst
oder anderweitig in den Luftkammern ausgebildet sind. Die gestrichelten
Linien A und B veranschaulichen die Luftströmungswege während des Betriebs der Luftstromdeflektoren.
Wie es in 4A gezeigt ist, sind die Luftströmungswege
in einem Winkel von etwa 45 Grad zu dem Pfeil MD ausgerichtet, der
die Maschinenlaufrichtung (Richtung der Materialproduktion) darstellt.
Eine Seitenansicht eines Paars von Luftstromdeflektoren ist in 4B gezeigt. Für die Ausführungsform,
die in 4B gezeigt ist, sind die Luftströmungswege
während
des Betriebs der Luftstromdeflektoren mit einem Winkel von etwa 45
Grad zu der horizontalen Ebene nach unten (Pfeil E) ausgerichtet.
Die Luftströmungswege
werden durch gestrichelte Linien C bzw. D für Luftstromdeflektoren 460 und 470 veranschaulicht.
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Wenn
ein Luftvorhang, wie ein solcher der unter Verwendung des eines
Luftmessers geliefert werden kann, verwendet wird (anstelle der
Verwendung von voneinander getrennten Luftströmungen), um die nicht-kontaktierende
Ablenkung zu erzeugen, sollte es bemerkt werden, dass der Luftvorhang
mit einem Winkel im Wesentlichen senkrecht zu dem Flussweg des Faserstroms
geliefert werden kann, oder dass er in einem Winkel bezüglich der
horizontalen Ebene geliefert werden kann, wie es oben mit Bezug
auf die Ausrichtung der Luftströmungen
beschrieben wurde. Wie oben erwähnt,
können
die Fluid- oder Luftströmungen
oder der Luftvorhang im Wesentlichen hinsichtlich der Luftgeschwindigkeit
und Luftflussrate konstant sein, oder sie können alternativ als ein gestörter Strom
von Luft geliefert werden. Ein beispielhaftes Verfahren und eine
Vorrichtung zum Bereitstellen einer Störung der Fluidströmungen ist
in dem
US Patent Nr. 5 807 795 von
Lau et al. beschrieben. Eine Störung
der Fluidströmung
kann wünschenswert
sein, um sowohl den Grad als auch die Ordnung der Turbulenz der
Luftströmung
in der Nähe der
Faserzieheinheit zu erhöhen,
wodurch das Mischen und die zufällige
Ausrichtung der Fasern vor der Faserniederlegung erhöht werden.
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Um
auf
1 zurückzukommen,
ist ebenso eine kleine Öffnungen
aufweisende Endlosformfläche
110 gezeigt,
die sich unter der Faserzieheinheit
70 befindet, um die
verengten Fasern
100 aus der Ausgabeöffnung der Faserzieheinheit
70 aufzunehmen.
Eine Unterdruckquelle (nicht gezeigt), die sich unterhalb der kleine Öffnungen
aufweisenden Formfläche
110 befindet,
kann günstiger
Weise verwendet werden, um die verengten Fasern auf die kleine Öffnungen
aufweisende Formfläche
110 zu
ziehen. Die Fasern, die auf der kleine Öffnungen aufweisenden Formfläche
110 empfangen
werden, umfassen eine Vliesstoffbahn von lockeren kontinuierlichen
Fasern, die wünschenswerter
Weise anfänglich
unter Verwendung einer Konsolidiereinrichtung
130 konsolidiert
werden können,
um das Transportieren der Bahn zu einer Bondierungseinrichtung zu
unterstützen.
Die Konsolidiereinrichtung
130 kann eine mechanische Kompaktifizierungswalze
sein, wie sie in dem Stand der Technik bekannt ist, oder sie kann
ein Luftmesser sein, das erhitzte Luft auf und durch die Bahn bläst, wie
sie in dem
US Patent Nr. 5 707
468 von Arnold et al. beschrieben wird.
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Die
Prozesslinie 10 schließ weiterhin
eine Bondierungseinrichtung, wie die Kalanderwalzen 150 und 160,
die in 1 gezeigt sind, ein, die verwendet werden können, um
die Vliesstoffbahn, wie oben beschrieben, einem Punkt-Bondieren
oder Spot-Bondieren zu unterziehen. Alternativ können Durchluftbondierer, wie
solche die den Fachleuten wohl bekannt sind, vorteilhafter Weise
verwendet werden, wenn die Fasern Multikomponenten-Fasern sind,
die Komponentenpolymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten besitzen.
Allgemein gesprochen richtet ein Durchluftbondierer einen Strom
erhitzter Luft durch die Vliesstoffbahn aus kontinuierlichen Multikomponenten-Fasern,
wodurch Zwischenfaser-Sondierungen durch das wünschenswerte Verwenden von
erhitzter Luft, die eine Temperatur bei oder oberhalb von der Polymer-Schmelztemperatur der
niedriger schmelzenden Polymerkomponente und unterhalb der Schmelztemperatur
der höher schmelzenden
Polymerkomponente aufweist, gebildet werden. Als noch weitere Alternativen
kann die Bahn unter Verwendung anderer Mittel, die in dem Stand
der Technik bekannt sind, wie z. B. Haftbondierungsmittel, Ultraschallbondierungsmittel
oder Entanglement-Mittel, wie Hydro-Entangling oder Nadelung, bondiert
werden.
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Letztlich
schließt
die Prozesslinie 10 weiterhin eine Aufwickelrolle 180 zum
Aufnehmen der bondierten Bahn 170 ein. Während sie
hier nicht gezeigt sind, können
verschiedene weitere potentielle Verarbeitungs- und/oder Fertigstellungsschritte,
die in dem Stand der Technik bekannt sind, wie Bahn-Schlitzen, Dehnen,
Behandeln oder Laminieren des Vliesstofftuchs in einen Verbund mit
anderen Materialien, wie Filmen oder anderen Vliesstoffschichten,
ausgeführt werden,
ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Beispiele der Bahnbehandlungen
schließen eine
Elektret-Behandlung zum Induzieren einer permanenten elektrostatischen
Ladung in der Bahn oder alternative antistatische Behandlungen ein.
Ein weiteres Beispiel für
die Bahnbearbeitung schließt
die Behandlung zum Versehen einer Bahn, die hydrophobes thermoplastisches
Material umfasst, mit Benetzbarkeit oder Hydrophilie ein. Benetzbarkeitsbehandlungszusätze können der
Polymerschmelze als eine interne Behandlung zugesetzt werden, oder
sie können
an einem Ort an einem Punkt nach der Bildung der Fasern oder der
Bahn hinzugefügt
werden. Ein noch weiteres Beispiel der Bahnbearbeitung schließt eine
Behandlung ein, um eine Abstoßung gegenüber von
Flüssigkeiten
mit einer niedrigen Oberflächenenergie,
wie Alkohol, Aldehyd und Keton, zu verleihen. Beispiele solcher
Behandlungen zur Abstoßung
von Flüssigkeiten
schließen
Fluorkarbonzusammensetzungen, die intern der thermoplastischen Schmelze
zugegeben sind, aus der die Fasern extrudiert werden, ein. Zusätzlich kann
als eine Alternative dazu, die Vliesstoffbahn auf einer Aufwickelrolle 180 aufzunehmen,
die Vliesstoffbahn zu verschiedenen Umwandlungs- oder Produktausbildungsoperationen
ohne ein Aufwickeln geführt
werden.
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Als
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
die Vliesstoffbahnmaterialien in einem Laminat verwendet werden,
das zumindest eine Schicht einer Vliesstoffbahn und zumindest eine
zusätzliche
Schicht, wie eine gewebte Stoffschicht, und eine zusätzliche
Vliesstoffschicht, eine Schaumstoffschicht oder eine Filmschicht
enthält. Die
zusätzliche
Schicht oder die zusätzlichen
Schichten für
das Laminat können
gewählt
werden, um zusätzliche
und/oder komplementäre
Eigenschaften, wie Flüssigkeits-
und/oder Mikrobensperreigenschaften zu verleihen. Die Laminatstrukturen
sind infolgedessen sehr geeignet für verschiedene Verwendungen
einschließlich
verschiedener hautkontaktierender Anwendungen, wie Schutzkleidungsstücke, Deckschichten
für Windeln,
Sanitärprodukte
für Erwachsene,
Trainingshosen und Binden, verschiedene Tücher, chirurgische Handschuhe
u. ä. Die Schichten
des Laminats können
bondiert werden, um eine einheitliche Struktur durch in dem Stand
der Technik bekannte Bondierverfahren, die für Laminatstrukturen geeignet
sind, wie ein thermisches, Ultraschall- oder Haftmittelbondierungsvefahren
oder mechanische oder hydraulische Entanglement-Verfahren, auszubilden.
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Als
ein Beispiel kann ein atmungsaktiver Film auf die Vliesstoffbahn
laminiert werden, um ein atmungsaktives Sperrlaminat zur Verfügung zu
stellen, das eine wünschenswerte
Kombination von nützlichen
Eigenschaften zeigt, wie eine weiche Textur, Festigkeit und Sperreigenschaften.
Ein anderes Beispiel der Vliesstoffbahn kann auf einen nicht-atmungsaktiven Film
laminiert werden, um ein festes, stark sperrendes Laminat zur Verfügung zu
stellen, das kleidungsartige Eigenschaften besitzt. Diese Laminatstrukturen
stellen erwünschte
kleidungsartige strukturelle Eigenschaften, verbesserte Festigkeitseigenschaften
und starke Sperreigenschaften zur Verfügung. Eine andere Laminatstruktur,
die für
die vorliegende Erfindung sehr geeignet ist, ist das Spunbond-Meltblown-Spunbond-Laminatmaterial
wie es in dem
US Patent Nr. 4
041 203 von Brock et al. offenbart ist.
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Die
Vliesstoffbahnmaterialien, die durch die vorliegende Erfindung hergestellt
werden, sind für verschiedene
Verwendungen sehr geeignet, wie z. B. Verwendungen, die Einwegartikel,
z. B. Schutzkleidungsstücke,
sterile Verpackungen, chirurgische Kleidung, Wischtücher und
Außenlagen
und Deckschichten für
absorbierende Artikel einschließen.
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Die
folgenden Beispiele werden zum Zwecke der Illustration zur Verfügung gestellt,
und die Erfindung ist nicht darauf eingeschränkt.
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Beispiel
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Kommerziell
erhältliche
isotaktische Polypropylene mit einer Schmelzflussrate von ungefähr 35, die
von ExxonMobil Chemical Co. (Houston, Texas) erhältlich sind und als Exxon 3155
bezeichnet werden, wurden in einem Schlitzzieh-Vliesspinnsystem der
Spunbond-Art verarbeitet, um ein Beispiel- und Vergleichs-Spunbond-Materialien
herzustellen. Für sämtliche
Materialien wurden die Schlitzzieh-Verfahrenseigenschaften auf eine Filamentziehgeschwindigkeit
von etwa 2700 Meter pro Minute eingestellt, was in einen durchschnittlichen
Filamentdurchmesser von etwa 18 Mikron resultiert. Für das Beispielmaterial
wurde ein elektrostatisches Aufladungssystem nahe dem Ziehzonenausgang
positioniert, um den Filamentvorhang aufzuladen, wie es allgemein
in der PCT-Veröffentlichung
WO 02/52071 von Haynes et al.
beschrieben wird. Ein Zweikammern-Luftstrom-Deflektorsystem, in
dem jede Kammer eine Mehrzahl von Öffnungen enthält, wurde
direkt unterhalb des Aufladungssystems und mit einer Kammer auf
jeder Seite des Schlitzes der Schlitzzieheinheit platziert. Die
Luftströmungsöffnungen
waren in einem Winkel ausgerichtet, der 30 Grad nach unten (von
der Horizontalen aus) und 45 Grad seitwärts von der Maschinenlaufrichtung
betrug. Luft wurde jeder Luftstrom-Deflektorkammer mit einem Druck
von etwa 17 kPa zugeführt,
um die Luftströmungen
zu erzeugen, die das Niederlegen der Polymerfilamente modifizierte.
Die Filamente wurden auf einer kleine Öffnungen aufweisenden Formfläche als
ein faseriges Vliesstoffmaterial abgelegt, das ein Basisgewicht von
etwa 15 Gramm pro Quadratmeter besaß. Die Bahn wurde dann mit
einem thermischen Bondierungskalander musterbondiert und auf einer
Aufwickeleinrichtung aufgenommen.
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Die
Beispiel-Spunbond-Materialien, die oben hergestellt wurden, wurden
mit Vergleichs-Spunbond-Materialien verglichen, die unter Verwendung entweder
von Luftablenkung allein oder Elektrostatik mit gewinkelter mechanischer
Zahnablenkung, wie sie in der PCT-Veröffentlichung
WO 02/52071 von Haynes et al. beschrieben
ist, hergestellt wurden. Die Materialfestigkeit und Qualität der Materialgleichförmigkeit
des Beispielmaterials wurde unter Verwendung eines Tests auf Basisgewichtsgleichförmigkeit, der
unten beschrieben wird, und eines Zugfestigkeitstests in der Maschinenlaufrichtung
(MD) und der Quer-Maschinenlaufrichtung (CD) gemessen.
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Um
die Gleichförmigkeit
des Basisgewichts zu bewerten, wurden einhundert Kreise mit einem Durchmesser
von 2,54 Zentimeter zufällig
aus einer 1 Quadratmeter großen
Probe eines Spunbond-Stoffs geschnitten. Das Gewicht jedes Kreises wurde
gemessen und dann auf Basis einer Einheitsfläche normiert. Die Ergebnisse
des Tests können
in 5 gesehen werden, die ein Histogramm-Balkendiagramm
der Anzahl von Kreisen „N" darstellt, die für jedes
normierte Gewicht von jedem der zwei Materialien gemessen wurde.
Die Gleichförmigkeit
des Basisgewichts der zwei Materialien wird als ein berechneter
Variationskoeffizient oder „COV" verglichen. Es wird
der Prozent-COV als die Standardabweichung der Testergebnisse dividiert
durch den Mittelwert der Testergebnisse berechnet und mit 100 multipliziert,
um so in Prozent ausgedrückt
zu werden. Der COV für
das Beispiel-Spunbond-Material war um 5% besser als der COV für das Vergleichs-Spunbond-Material
mit der Luftablenkung allein (29,8% für das Beispiel gegenüber 35,0%
für den Vergleich).
Es wurde durch visuelle Prüfung
der Materialien ebenso bemerkt, dass die visuelle Erscheinung der
Ausbildung des Beispiel-Spunbond-Materials
verglichen mit der des Spunbond-Materials unter Verwendung der Luftdeflektoren
allein, welches Material ein gefleckteres und gesprenkelteres Aussehen zeigte,
wie es durch starke und leichte Punkte in dem Material gezeigt ist, überlegen
war.
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Die
Zugfestigkeittestung wurde unter Verwendung eines Sintech 2/S-Zugfestigkeitstesters, der
von der SinTech Corporation (Carey, North Carolina) erhältlich ist,
in Übereinstimmung
mit ASTM-D-5035-90 durchgeführt,
mit der Ausnahme, dass auf 3 Zoll (76,2 mm) geschnittene Streifenproben
anstelle von Proben von 1 Zoll (25,4 mm) oder 2 Zoll (50,8 mm),
die in dem Verfahren D-5035-90 spezifiziert sind, verwendet wurden.
Zehn Proben wurden auf die Zugfestigkeit in jeder der CD- und MD-Richtung
getestet, und es wurden die Ergebnisse für jedes Material gemittelt
und auf ein Einheitsgewicht von 0,5 osy (17 gsm) normiert. Ergebnisse
aus diesen Tests sind grafisch in 6 gezeigt.
Wie es aus 6 ersichtlich ist, wurde die
CD-Zugfestigkeit des Beispielmaterials in der Richtung verbessert, wenn
sie mit dem Vergleichs- Spunbond
verglichen wurde, der unter Verwendung der Elektrostatik und der
mechanischen gewinkelten Zahnablenkung hergestellt wurde. Für das Beispielmaterial
betrug die mittlere CD-Zugfestigkeit 20,23 N/76,2 mm, was mehr als
12% größer als
das Ergebnis von 18,05 N/76,2 mm für die Zugfestigkeit des Vergleichs-Spunbonds
ist, der unter Verwendung der Elektrostatik und der mechanischen
gewinkelten Zahnablenkung hergestellt wurde.
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In
der Beschreibung ist auf viele andere Patente Bezug genommen worden,
und in dem Maße, in
dem ein Konflikt oder eine Diskrepanz zwischen den Lehren der zitierten
Patente und derjenigen der vorliegenden Beschreibung auftritt, soll
die vorliegende Beschreibung gelten. Zusätzlich wird es, während die
Erfindung in Ausführlichkeit
mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen
derselben beschrieben worden ist, den Fachleuten in der Technik
offenbar sein, dass verschiedene Veränderungen, Modifikationen und/oder
Abänderungen
ausgeführt
werden können, ohne
von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist daher
beabsichtigt, dass sämtliche
solche Modifikationen, Veränderungen
und andere Abänderungen
durch die Ansprüche
umfasst sind.