DE68913057T2

DE68913057T2 - Nichtgewebtes, faseriges, nichtelastisches Material und Verfahren zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE68913057T2
Application number: DE68913057T
Authority: DE
Inventors: Leon E Chambers; Linda A Connor; Fred R Radwanski; Lloyd E Trimble
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2009-03-18
Also published as: EP0333228A2; MX167630B; AU3147489A; KR890014818A; EP0333228A3; KR970005852B1; DE68913057T4; JPH0226972A; US4931355A; EP0333228B1; DE68913057D1; ES2049268T3; AU624807B2; CA1315082C

Description

Es wurde angestrebt, ein zusammengesetztes Material vorzusehen, welches erhöhte Vliesfestigkeit, geringe Flusenbildung und hohe Dauerhaftigkeit ohne erheblichen Verlust an Fall, Bausch und tuchartigem Griff des Vlieses aufweist. Des weiteren wurde angestrebt, derartige zusammengesetzte Materialien, beispielsweise als Teil eines Laminates, vorzusehen, welche verschiedene Verwendungen, beispielsweise bei Schutzbekleidung, Wischtüchern und als Hüllpapier für absorbierende Hygieneprodukte, aufweisen.
Das US-Patent Nr. 4,100,324 an Anderson et al., dessen Inhalt hier durch Bezugnahme eingegliedert wird, offenbart einen vliesstoffähnlichen Verbundstoff, welcher im wesentlichen aus einer luftgeformten Matrix aus thermoplastischen Polymer-Mikrofasern besteht, welche einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von weniger als rund 10 µm aufweisen, und einer Vielzahl an individualisierten Zellstoffasern, welche auf der gesamten Matrix aus Mikrofasern angeordnet sind und zumindest mit einigen der Mikrofasern ineinandergreifen, um die Mikrofasern voneinander zu beabstanden. Dieses Patent offenbart, daß die Zellstoffasern durch mechanisches Verschlingen der Mikrofasern mit den Zellstoffasern mit Hilfe der Matrix aus Mikrofasern untereinander verbunden werden und darin festgehalten werden können, und zwar nur durch mechanisches Verschlingen und die Verbindung der Mikrofasern und der Zellstoffasern untereinander, ohne zusätzliches Verbinden, beispielweise thermisches oder mit Harz usw., und somit eine kohärente, integrierte Faserstruktur bilden. Allerdings kann die Festigkeit des Vlieses durch Prägen des Vlieses, entweder mit Ultraschall oder bei einer erhöhten Temperatur, verbessert werden, so daß die thermoplastischen Mikrofasern in den geprägten Bereichen zu einer feinfolienartigen Struktur plangemacht werden. Zusätzliche Faser- und/oder teilchenförmige Materialien, umfassend Kunstfasern, beispielsweise Stapelnylonfasern, und Naturfasern, beispielsweise Baumwolle, Flachs, Jute und Seide, können im Verbundstoff eingegliedert werden. Das Material wird zunächst durch Bilden eines Primärluftstromes, enthaltend schmelzgeblasene Mikrofasern, durch Bilden eines Sekundärluftstromes, enthaltend Zellstoffasern (oder Zellstoffasern und/oder andere Fasern mit oder ohne teilchenförmigem Material), Verschmelzen des Primär- und des Sekundärstromes unter turbulenten Bedingungen, um einen integrierten Luftstrom herzustellen, welcher eine gründliche Mischung der Mikrofasern und der Zellstoffasern enthält, und Richten des integrierten Luftstromes auf eine Formfläche, um das textilstoffartige Material luftzuformen, gebildet.
US-Patent Nr. 4,118,531 an Hauser betrifft Vliese auf Mikrofaserbasis, welche Mischungen aus Mikrofasern und gekräuselten Bauschfasern enthalten. Dieses Patent offenbart, daß gekräuselte Bauschfasern in einen Strom aus geblasenen Mikrofasern eingebracht werden. Der gemischte Strom aus Mikrofasern und Bauschfasern wird daraufhin zu einem Sammler geführt, wo ein Vlies aus beliebig miteinander vermischten und verschlungenen Fasern geformt wird.
US-Patent Nr. 3,485,706 an Evans offenbart einen textilähnlichen Vliesstoff und ein Verfahren und eine Vorrichtung für seine Herstellung, wobei der Stoff Fasern aufweist, welche beliebig miteinander in einem sich wiederholenden Muster aus örtlich begrenzten, verschlungenen Bereichen verschlungen sind, welche durch Fasern, die sich zwischen benachbarten verschlungenen Bereichen erstrecken, miteinander verbunden werden. Das in diesem Patent offenbarte Verfahren umfaßt das Tragen einer Schicht aus Fasermaterial auf einem mit Öffnungen versehenen Musterglied zur Behandlung, das Ausspritzen von Flüssigkeit, welche bei Drücken von mindestens 13,8 bar (200 Pfund/Quadratzoll) zugeführt wird, um Ströme zu bilden, welche über 4.830 J/cm²sec (Energiefluß von 23.000 in Fuß-Poundal/Zoll² sec) bei Behandlungsabstand aufweisen, und das Überqueren der Trägerschicht des Fasermaterials mit den Strömen, um Fasern in einem Muster zu verschlingen, welches durch das Trägerglied bestimmt wird, wobei ein ausreichendes Maß an Behandlung verwendet wird, um einen einheitlich gemusterten Stoff zu erzeugen. Das Ausgangsmaterial wird offenbart derart, daß es aus einem beliebigen Vlies, einer Matte, einer Einlage oder dergleichen aus losen Fasern besteht, welche in einer beliebigen Beziehung zueinander oder in jedem beliebigen Ausrichtungsgrad angeordnet sind.
Das neuausgegebene US-Patent Nr. 31,601 an Ikeda et al. offenbart einen Stoff, welcher sich als Unterschicht für Kunstleder eignet und einen Web- oder Strickstoffbestandteil und einen Vliesstoffbestandteil aufweist. Der Vliesstoffbestandteil besteht aus zahlreichen, äußerst feinen Einzelfasern, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,1 bis 6,0 µm aufweisen und beliebig verteilt und miteinander verschlungen sind, um einen Körper aus Vliesstoff zu bilden. Der Vliesstoffbestandteil und der Web- oder Strickstoffbestandteil werden übereinander gelegt und miteinander verbunden, um einen Körper aus Verbundstoff zu bilden, derart, daß ein Teil der äußerst feinen Einzelfasern und des Vliesstoffbestandteiles ins Innere des Web- oder Strickstoffbestandteiles eindringen und mit einem Teil der darin befindlichen Fasern verschlungen werden. Der Verbundstoff wird offenbart derart, daß er durch Übereinanderlegen der beiden Stoffbestandteile und Ausspritzen zahlreicher Fluidströme, welche bei einem Druck von 15 bis 100 kg/cm² ausgestoßen werden, auf die Oberfläche des Faservliesbestandteiles hergestellt wird. Dieses Patent offenbart, daß die äußerst feinen Fasern durch Verwendung eines der herkömmlichen Fasererzeugungsverfahrens, vorzugsweise eines Schmelzblasverfahrens, hergestellt werden können.
US-Patent Nr. 4,190,695 an Niederhauser offenbart leichte Verbundstoffe, die sich für Mehrzweckbekleidung eignen und mittels eines hydraulischen Nadelungsverfahrens aus kurzen Stapelfasern und einer Grundschicht aus Endlosfasern, die in eine geordnete, quer zur Faser gerichtete Anordnung gebracht werden, hergestellt werden, wobei die einzelnen Endlosfasern von den kurzen Stapelfasern durchdrungen und durch die große Häufigkeit der Stapelfaserumkehrungen an Ort und Stelle festgehalten werden. Die gebildeten Verbundstoffe können die Stapelfasern beim Waschen zurückbehalten und weisen vergleichbare ästhetische Deck- und Textilstoffeigenschaften wie Webstoffe mit einem höheren Flächengewicht auf.
US-Patent Nr. 4,426,421 an Nakamae et al. offenbart eine Mehrschicht-Verbundfolie, welche sich als Grundschicht für Kunstleder eignet, umfassend mindestens drei Faserschichten, und zwar eine Oberflächenschicht, bestehend aus spinngelegten, äußerst feinen Fasern, die miteinander verschlungen sind und dadurch einen Körper aus einer nichtgewebten Faserschicht bilden; eine Zwischenschicht, bestehend aus synthetischen Stapelfasern, welche miteinander verschlungen sind, um einen Körper aus einer nichtgewebten Faserschicht zu bilden; und eine Grundschicht, bestehend aus einem Web- oder Strickstoff. Die Verbundfolie wird offenbart derart, daß sie durch Übereinanderlegen der Schichten in der oben genannten Reihenfolge und darauffolgendes Integrieren derselben durch Vernadeln oder Wasserstromausspritzen bei hohem Druck, um einen Körper einer Verbundfolie zu bilden, hergestellt wird. Dieses Patent offenbart, daß die spinngelegten, äußerst feinen Fasern durch das Schmelzblasverfahren hergestellt werden können.
US-Patent Nr. 4,442,161 an Kirayoglu et al. offenbart einen (hydraulisch verschlungenen) Spunlaced- Vliesstoff und ein Verfahren zur Herstellung des Stoffes, wobei eine Anordnung, welche im wesentlichen aus Zellstoff- und synthetischen, organischen Fasern besteht, mit feinen, säulenartigen Wasserströmen behandelt wird, während es sich auf einem Trägerglied befindet. Dieses Patent offenbart, daß es bevorzugt ist, daß die synthetischen, organischen Fasern in der Form von Endlosfaser-Vliesfolien vorliegen und die Zellstoffasern in der Form von Papierfolien vorliegen.
Bestehende, hydraulisch verschlungene Materialien leiden unter einer Menge Probleme. Derartige Materialien weisen keine isotropen Eigenschaften auf, sind nicht dauerhaft (beispielsweise besitzen sie keine gute Pilling-Beständigkeit) und haben keine ausreichende Abriebfestigkeit. Infolgedessen wird angestrebt, ein nichtgewebtes Vliesmaterial vorzusehen, welches eine hohe Vliesfestigkeit und -integrität, geringe Flusenbildung und hohe Dauerhaftigkeit ohne erheblichen Verlust an Fall, Bausch und tuchartigem Griff des Vlieses aufweist. Des weiteren wird angestrebt, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Materials vorzusehen, welches die Regelung anderer Produktattribute, beispielsweise Absorptionsvermögen, isotrope Eigenschaften, Naßfestigkeit, Dichtigkeit, Bedruckbarkeit und Abriebfestigkeit, ermöglicht.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisch verschlungenes nichtgewebtes Fasermaterial (z.B.: ein nichtgewebtes, selbsttragendes Fasermaterial, beispielsweise ein Vlies), welches eine hohe Vliesfestigkeit und -integrität, geringe Flusenbildung und hohe Dauerhaftigkeit aufweist, sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Materiales vorzusehen. Diese Aufgabe wird durch das Material nach dem unabhängigen Anspruch 1 und das Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 19 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale dieses Materials und Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verstärktes nichtgewebtes Faservliesmaterial, wobei das Vlies ein Verstärkungsmaterial, beispielsweise ein schmelzgesponnenes Nonwoven, ein Mull-, Sieb-, Netz-, Strick-, Webmaterial usw. umfaßt, und Verfahren zum Herstellen derartiger verstärkter, nichtgewebter Faservliesmaterialien vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch das Material nach dem unabhängigen Anspruch 16 und das Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 23 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale dieses Materials und Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die vorliegende Erfindung betrifft nichtelastisches Fasermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung sieht demnach nichtgewebtes, nichtelastisches Fasermaterial und verstärktes, nichtgewebtes Fasermaterial vor, wobei das nichtgewebte Fasermaterial ein hydraulisch verschlungenes, zusammengesetztes Material (z.B. ein Gemisch) aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial (z.B. nichtelastischem Fasermaterial) mit oder ohne teilchenförmigem Material ist. Das Fasermaterial kann aus mindestens einem der folgenden Stoffe, und zwar aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfasern bestehen. Derartiges Material kann neben anderen Verwendungszwecken für Wischtücher, Taschentücher und Bekleidung verwendet werden.
Außerdem sieht die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von derartigem nichtgewebten Material und Verfahren zur Herstellen von verstärktem, nichtgewebtem Material durch Methoden des hydraulischen Verschlingens vor.
Die vorliegende Erfindung löst jede der oben genannten Aufgaben, indem sie ein nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies-Verbundmaterial vorsieht, welches durch hydraulisches Verschlingen eines zusammengesetzten Materials gebildet wird, welches ein Gemisch aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial mit oder ohne teilchenförmigem Material umfaßt. Das Fasermaterial kann zumindest aus einem der folgenden Stoffe, nämlich aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfasern, bestehen. Die Verwendung schmelzgeblasener Fasern als Teil des abgelagerten Gemisches, welches hydraulischem Verschlingen unterzogen wird, erleichtert das Verschlingen. Dies führt zu einem hohen Grad an Verschlingung und erlaubt die wirksamere Verwendung von kürzerem Fasermaterial. Schmelzgeblasene Fasern können relativ preisgünstig (wirtschaftlicher) sein und besitzen eine hohe Deckfähigkeit (d.h. eine große Oberfläche) und erhöhen somit die Wirtschaftlichkeit. Außerdem kann die Verwendung schmelzgeblasener Fasern im Vergleich zum Verschlingen einzelner Schichten und Erzeugen eines innigen Gemisches die Energiemenge reduzieren, welche benötigt wird, um das zusammengesetzte Material hydraulisch zu verschlingen.
Die Verwendung schmelzgeblasener Fasern schafft ein verbessertes Produkt, indem das Verschlingen und Verwickeln zwischen den schmelzgeblasenen Fasern und dem Fasermaterial (z.B.: nichtelastisches Fasermaterial) verbessert wird. Aufgrund der relativ großen Länge und relativ kleinen Dicke (tex) der schmelzgeblasenen Fasern wird das Herumwickeln und Verschlingen von schmelzgeblasenen Fasern um und innerhalb des anderen Fasermaterials im Vlies verstärkt. Außerdem weisen die schmelzgeblasenen Fasern eine relativ große Oberfläche sowie kleine Durchmesser auf und sind ausreichend weit voneinander beabstandet, um beispielsweise Zellstoff, Stapelfasern und schmelzgeblasenen Fasern zu gestatten, sich frei innerhalb des Faservlieses zu bewegen und zu verschlingen.
Außerdem bringt die Verwendung schmelzgeblasener Fasern, als Teil eines zusammengesetzten Vlieses, welches hydraulisch verschlungen wird, den zusätzlichen Vorteil, daß vor dem hydraulischen Verschlingen das Vlies einen gewissen Grad an Verschlingung und Integrität aufweist. Dies kann die Verwendung eines geringeren Flächengewichts ermöglichen und kann auch die Anzahl der Verschlingbehandlungen (Energie) zum Erreichen eines bestimmten Satzes an Eigenschaften reduzieren.
Die Verwendung hydraulischer Verschlingungsmethoden zum mechanischen Verschlingen (z.B.: mechanischen Verbinden) des Fasermaterials anstelle der Verwendung anderer Verbindungsmethoden, einschließlich anderer mechanischer Verschlingungsmethoden wie Vernadeln, schafft ein nichtgewebtes Faservlies- Verbundmaterial mit erhöhter Vliesfestigkeit und -integrität und ermöglicht bessere Regelung anderer Produktattribute, beispielsweise Absorptionsvermögen, Naßfestigkeit, Griff und Fall, Bedruckbarkeit, Abriebfestigkeit, Dichtigkeit, Dessinierung, taktiler Eindruck, optische Ästhetik, kontrollierten Bausch usw.
Außerdem können durch hydraulisches Verschlingen eines zusammengesetzten Materials aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial in Verbindung mit einem Verstärkungsmaterial Festigkeit und Integrität des zusammengesetzten Materials erheblich verbessert werden, ohne größere Verluste hinsichtlich Fall und tuchartigem Griff des zusammengesetzten Materials zu bewirken.
Zudem wird durch weiteres Hinzufügen einer Schicht (Vlies) aus schmelzgeblasenen Fasern zum zusammengesetzten Vlies und durch darauffolgendes hydraulisches Verschlingen eines derartigen Vlieses aus einer Schicht aus schmelzgeblasenen Fasern und zusammengesetztem Material die Dichtigkeit der gebildeten Struktur (z.B.: Barriere gegenüber dem Durchtreten von Flüssigkeiten und teilchenförmigen Material) verstärkt, während die Atmungsfähigkeit beibehalten wird.
Hydraulisch verschlungene zusammengesetzte Materialien der vorliegenden Erfindung können nach Maschinenwäsche keinen gemessenen Verlust an Flächengewicht zeigen und können in dauerhaften Anwendungen zum Einsatz gebracht werden. In vielen Fällen kommt es aufgrund der schmelzgeblasenen Fasern innerhalb der zusammengesetzten Materialien zu keinem Faserpilling.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Vorrichtung zum Herstellen eines nichtgewebten, hydraulisch verschlungenen zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B mikrophotographische Aufnahmen (85- bzw. 86-fache Vergrößerung) der entsprechenden Seiten eines zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung aus schmelzgeblasenen und Stapelfasern;
Fig. 3A und 3B mikrophotographische Aufnahmen (109- bzw. 75-fache Vergrößerung) der entsprechenden Seiten eines zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung aus schmelzgeblasenen und Zellstoffasern; und
Fig. 4 eine mikrophotographische Aufnahme (86- fache Vergrößerung) von schmelzgeblasenen und Endlosfasern eines spinngebundenen zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung.
Obgleich die Erfindung in Zusammenhang mit den spezifischen und bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, versteht es sich von selbst, daß nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung sieht ein nichtgewebtes Faservlies aus hydraulisch verschlungenem zusammengesetzten Material und ein Verfahren zur Herstellung desselben vor, was die Verarbeitung eines zusammengesetzten Materials oder Gemisches aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial (z.B.: nichtelastischem Fasermaterial) mit oder ohne teilchenförmigem Material miteinschließt. Das Fasermaterial kann aus mindestens einem der folgenden Stoffe, d.h. aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfasern, bestehen. Das Gemisch wird hydraulisch verschlungen, das heißt eine Vielzahl von unter Hochdruck (d.h. 6,9 bar (100 psi) oder mehr, z.B.: 6,9-207 bar (100-3000 psi)) stehenden, flüssigen, säulenförmigen Strömen wird auf eine Oberfläche des Gemisches gerichtet und verschlingt und verwickelt mechanisch dadurch die nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und das Fasermaterial, beispielsweise Zellstoffasern und/oder Stapelfasern und/oder schmelzgeblasene Fasern und/oder Endlosfasern mit oder ohne teilchenförmigen Materialien.
Mit einem zusammengesetzten Material aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial meinen wir ein gleichzeitig abgelagertes Gemisch aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und Fasermaterial mit oder ohne teilchenförmigen Materialien. Es ist wünschenswert, daß das Fasermaterial mit oder ohne teilchenförmigem Material sofort nach dem Extrudieren des Materials der schmelzgeblasenen Fasern durch das Schmelzblaswerkzeug mit den schmelzgeblasenen Fasern vermischt wird, beispielsweise wie in US-Patent Nr. 4,100,324 besprochen wird. Das Fasermaterial kann Zellstoffasern, Stapelfasern und/oder Endlosfasern beinhalten. Ein derartiges zusammengesetztes Material kann ungefähr 1 bis 99 Gewichtsprozent schmelzgeblasene Fasern aufweisen. Durch gleichzeitiges Ablagern der schmelzgeblasenen Fasern und zumindest einem der Stoffe aus der Gruppe, umfassend Stapelfasern, Zellstoffasern und Endlosfasern, mit oder ohne teilchenförmige Materialien, auf die zuvor beschriebene Art wird eine im wesentlichen homogene Mischung abgelagert, um dem hydraulischen Verschlingen unterzogen zu werden. Zudem kann auch eine kontrollierte Anordnung der Fasern im Vlies erreicht werden.
Das Fasermaterial kann auch aus schmelzgeblasenen Fasern bestehen. Es ist wünschenswert, daß Ströme verschiedener schmelzgeblasener Fasern sofort nach ihrer Bildung, beispielsweise durch Extrusion der schmelzgeblasenen Fasern durch das Schmelzblaswerkzeug oder die Schmelzblaswerkzeuge untereinander vermischt werden. Ein derartiges zusammengesetztes Material kann ein Gemisch aus Mikrofasern, Makrofasern oder sowohl Mikro- als auch Makrofasern sein. Jedenfalls enthält das zusammengesetzte Material vorzugsweise ein ausreichendes Maß an freien und mobilen Fasern und ein ausreichendes Maß an weniger mobilen Fasern, um den gewünschten Grad an Verschlingung und Verwicklung zu erreichen, d.h. genug Fasern, die sich herumschlingen und verwickeln, und genug Fasern, die umschlungen und verwickelt werden.
Es ist nicht erforderlich, daß das zusammengesetzte Vlies (z.B.: die schmelzgeblasenen Fasern) völlig unverbunden sein müssen, wenn sie dem Schritt des hydraulischen Verschlingens zugeführt werden. Allerdings besteht das Hauptkriterium darin, daß während des hydraulischen Verschlingens eine ausreichende Menge an freien Fasern (die Fasern sind ausreichend mobil) verfügbar sein muß, damit der gewünschte Verschlingungsgrad erreicht werden kann. Wenn demnach die schmelzgeblasenen Fasern beim Schmelzblasverfahren nicht zu sehr agglomeriert wurden, kann eine derartige ausreichende Mobilität eventuell durch die Kraft der Ströme beim hydraulischen Verschlingen geschaffen werden. Der Grad der Agglomeration wird durch Prozeßparameter, wie zum Beispiel Extrudiertemperatur, Verfeinerungslufttemperatur, Abschreckluft- oder Wassertemperatur, Formabstand usw., beeinflußt. Alternativ dazu kann das zusammengesetzte Vlies zum Beispiel mechanisch gestreckt und bearbeitet (behandelt) werden, beispielsweise durch Verwendung von gerillten Nips oder Ausstülpungen vor dem hydraulischen Verschlingen, um die Fasern in ausreichendem Maße voneinander zu lösen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines nichtgewebten, hydraulisch verschlungenen zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung.
Ein Primärgasstrom 2 aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern wird durch bekannte Schmelzblasmethoden auf einer herkömmlichen Schmelzblasvorrichtung, welche allgemein mit Bezugszahl 4 gekennzeichnet wird, gebildet, beispielsweise wie in US-Patent Nr. 3,849,241 und 3,978,185 an Buntin et al. und in US-Patent Nr. 4,048,364 an Harding et al. besprochen wird, wobei der Inhalt jedes dieser Patente hier durch Bezugnahme eingegliedert wird. Im allgemeinen umfaßt das Herstellungsverfahren das Extrudieren eines geschmolzenen polymeren Materials durch einen Werkzeugkopf, welcher im allgemeinen mit der Bezugszahl 6 gekennzeichnet ist, in feine Ströme und das Verfeinern der Ströme durch konvergierende Flüsse von äußerst schnellem, erhitztem Fluid (für gewöhnlich Luft), welches von Düsen 8 und 10 zugeführt wird, um die Polymerströme in Fasern von relativ kleinem Durchmesser zu brechen. Der Werkzeugkopf umfaßt vorzugsweise mindestens eine gerade Reihe Extrudieröffnungen. Je nach Verfeinerungsgrad können die Fasern Mikrofasern oder Makrofasern sein. Mikrofasern unterliegen einer relativ größeren Verfeinerung und weisen einen Durchmesser von bis zu ca. 20 um, im allgemeinen jedoch von ungefähr 2 bis 12 um, auf. Makrofasern besitzen im allgemeinen einen größeren Durchmesser, d.h. größer als ca. 20 um, beispielsweise 20-100 um, für gewöhnlich ungefähr 20-50 um. Im allgemeinen kann jedes nichtelastische, warmformbare, polymere Material zum Herstellen der schmelzgeblasenen Fasern in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beispielsweise jene, die in den oben genannten Patenten an Buntin et al. offenbart werden. Allerdings sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, Polyvinylchlorid und Acrylate einige der bevorzugten. Kopolymere der oben genannten Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Der Primärgasstrom 2 wird mit einem Sekundärgasstrom 12 verschmolzen, welcher Fasermaterial, beispielsweise zumindest einen der Stoffe aus der Gruppe, umfassend Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasene Fasern und Endlosfasern, mit oder ohne teilchenförmige Materialien, enthält. In der vorliegenden Erfindung können alle Zellstoff- (Holzzellulose) und/oder Stapelfasern und/oder schmelzgeblasenen Fasern und/oder Endlosfasern, mit oder ohne teilchenförmige Materialien, verwendet werden. Allerdings sind für die vorliegende Erfindung ausreichend lange und flexible Fasern zweckmäßiger, da sie sich besser zum Verschlingen und Verwickeln eignen. "Southern Pine" ist ein Beispiel für eine Zellstoffaser, die ausreichend lang und flexibel zum Verschlingen ist. Zu weiteren Zellstoffasern gehören Rotzeder, Hemlocktanne und Schwarzfichte. Beispielsweise kann ein Kraftzellstoff vom Typ Croften ECH (70% Western Red Cedar/30% Hemlocktanne) verwendet werden. Außerdem ist auch ein gebleichter "Northern Softwood"- Kraftzellstoff, der als Terrace Bay Long Lac-19 bekannt ist und eine durchschnittliche Länge von 2,6 mm aufweist, vorteilhaft. Ein besonders bevorzugtes Zellstoffmaterial ist IPSS (International Paper Super Soft). Ein derartiger Zellstoff ist bevorzugt, da es sich dabei um ein leicht zerfaserbares Zellstoffmaterial handelt. Allerdings sind Art und Größe von Zellstoffasern aufgrund der einzigartigen Vorteile, die durch die Verwendung von schmelzgeblasenen Fasern mit großer Oberfläche erreicht werden, bei der vorliegenden Erfindung nicht speziell eingeschränkt. Beispielsweise können kurze Fasern wie Eukalyptus, andere derartige Harthölzer und höchst verfeinerte Fasern, beispielsweise Holzfasern und Zweitschnittbaumwolle, verwendet werden, da die schmelzgeblasenen Fasern ausreichend klein sind und die kleineren Fasern umhüllen und einfangen. Außerdem bietet die Verwendung schmelzgeblasener Fasern den Vorteil, daß Material, welches Eigenschaften aufweist, die mit der Verwendung von Fasern mit niedrigem "Tex-Wert" (z.B.: 0,15 Tex (1,35 Denier oder weniger)) assoziiert werden, mit der Verwendung von Fasern mit größerem "Tex" erreicht werden kann. Pflanzenfasern wie Abaca, Flachs und Seidenpflanze können ebenfalls verwendet werden.
Stapelfasermaterialien (sowohl natürliche als auch synthetische) umfassen Rayon, Polyethylenterephthalat, Baumwolle (z.B.: Streubaumwolle), Wolle, Nylon und Polypropylen.
Endlosfasern umfassen Fasern, beispielsweise mit einem Durchmesser von 20 um oder größer, wie zum Beispiel spinngebundene, beispielsweise spinngebundene Polyolefine (Polypropylen oder Polyethylen), Bikomponentenfasern, Formfasern, Nylonarten, Rayonarten und Garne.
Das Fasermaterial kann auch Minerale, beispielsweise Fiberglas und Keramik, umfassen. Auch anorganisches Fasermaterial wie Kohlenstoff, Wolfram, Graphit, Bornitrat usw. kann verwendet werden.
Der Sekundärgasstrom kann schmelzgeblasene Fasern enthalten, welche Mikrofasern und/oder Makrofasern sein können. Die schmelzgeblasenen Fasern sind im allgemeinen alle zuvor angeführten nichtelastischen, warmformbaren, polymeren Materialien.
Der Sekundärgasstrom 12 aus Zellstoff- oder Stapelfasern kann mittels einer herkömmlichen Pflückwalze l4 erzeugt werden, welche Pflückzähne zum Auftrennen von Zellstoffolien 16 in einzelne Fasern aufweist. In Fig. 1 werden die Zellstoffolien 16 der Pflückwalze 14 radial, d.h. entlang einem Pflückwalzenradius, über Walzen 18 zugeführt. Wenn die Zähne auf der Pflückwalze 14 die Zellstoffolien 16 in einzelne Fasern auftrennen, werden die entstehenden getrennten Fasern durch eine Formdüse oder einen Kanal 20 nach unten zum Primärluftstrom 2 transportiert. Ein Gehäuse 22 umschließt die Pflückwalze 14 und schafft einen Durchgang 24 zwischen dem Gehäuse 22 und der Pflückwalzenoberfläche. Prozeßluft wird durch herkömmliche Mittel, beispielsweise ein Gebläse, zur Pflückwalze 14 im Durchgang 24 über den Kanal 26 in ausreichenden Mengen zugeführt, um als Medium für den Transport der Fasern durch den Kanal 26 mit einer Geschwindigkeit zu dienen, welche jener der Pflückzähne nahe kommt.
Stapelfasern können kardiert werden und auch leicht als Vlies der Pflück- oder Kratzenwalze 14 zugeführt werden und somit beliebig im gebildeten Vlies zugeführt werden. Dies ermöglicht die Verwendung von hohen Bahngeschwindigkeiten und schafft ein Vlies mit isotropen Festigkeitseigenschaften.
Endlosfasern können beispielsweise entweder durch eine andere Düse extrudiert oder als Garne zugeführt werden, welche durch Herausführen mit Hilfe eines Hochleistungs-Venturikanals bereitgestellt und auch als Sekundärgasstrom geliefert werden.
Ein Sekundärgasstrom, der schmelzgeblasene Fasern umfaßt, kann mittels einer zweiten Schmelzblasvorrichtung der zuvor beschriebenen Art gebildet werden. Die schmelzgeblasenen Fasern im Sekundärgasstrom können andere Größen aufweisen oder aus anderen Materialien bestehen als die Fasern im Primärgasstrom. Die schmelzgeblasenen Fasern können in einem einzigen Strom oder zwei oder mehreren Strömen vorliegen.
Der Primär- und der Sekundärstrom 2 bzw. 12 verschmelzen miteinander, wobei die Geschwindigkeit des Sekundärstromes 12 vorzugsweise geringer ist als jene des Primärstromes 2, so daß der integrierte Strom 28 in dieselbe Richtung wie der Primärstrom 2 fließt. Der integrierte Strom wird auf einer Sammelfläche 30 gesammelt, um das zusammengesetzte Material 32 zu bilden. Bezugnehmend auf die Herstellung des zusammengesetzten Materials 32 wird die Aufmerksamkeit auf jene Verfahren gelenkt, welche im US-Patent Nr. 4,100,324 beschrieben werden.
Das Verfahren des hydraulischen Verschlingens umfaßt das Behandeln des zusammengesetzten Materials 32, während dieses auf einem mit Öffnungen versehenen Träger 34 aufliegt, mit Wasserströmen von Düsenvorrichtungen 36. Der Träger 34 kann ein beliebiges poröses Bahnträgermedium sein, beispielsweise Walzen, Maschensiebe, Formdrähte oder mit Öffnungen versehene Platten. Der Träger 34 kann auch ein Muster aufweisen, um ein Vliesmaterial mit einem derartigen Muster auszubilden. Die Vorrichtung zum hydraulischen Verschlingen kann eine herkömmliche Vorrichtung sein, beispielsweise ein im US-Patent Nr. 3,485,706 an Evans beschriebene oder wie aus Fig. 1 hervorgeht und von Honeycomb Systems, Inc., Biddeford, Maine im Artikel mit dem Titel "Rotary Hydraulic Entanglement of Nonwovens" beschrieben wird, welcher von INSIGHT 86 INTERNATIONAL ADVANCED FORMING/BONDING CONFERENCE neu gedruckt wurde, wobei der Inhalt jedes der genannten Dokumente hier durch Bezugnahme eingegliedert wird. Auf einer derartigen Vorrichtung wird das Verschlingen von Fasern bewerkstelligt, indem Flüssigkeit, welche bei Drücken von z.B. mindestens ca. 6,9 bar (100 psi) ausgespritzt wird, um feine, im wesentlichen säulenförmige Flüssigkeitsströme zur Oberfläche des getragenen zusammengesetzten Materials hin herzustellen. Das getragene zusammengesetzte Material wird mit den Strömen überquert, bis die Fasern verschlungen und verwickelt sind. Das zusammengesetzte Material kann einige Male auf einer oder beiden Seiten durch die hydraulische Verschlingungsvorrichtung durchgeführt werden. Die Flüssigkeit kann mit Drücken von ungefähr 6,9-207 bar (100 bis 3000 psi) zugeführt werden. Die Öffnungen, welche die säulenartigen Flüssigkeitsströme erzeugen, können charakteristische, im Stand der Technik bekannte Durchmesser aufweisen, beispielsweise 0,0127 cm (0,005 Zoll) und können in einer oder mehreren Reihen mit einer beliebigen Anzahl Öffnungen, beispielsweise 40 pro Reihe, angeordnet werden. Verschiedene Verfahren zum hydraulischen Verschlingen werden im oben genannten US-Patent Nr. 3,485,706 beschrieben, und im Zusammenhang mit derartigen Verfahren kann auf dieses Patent Bezug genommen werden.
Nachdem das zusammengesetzte Material hydraulisch verschlungen wurde, kann es wahlweise bei der Verbindestation 38 behandelt werden, um seine Festigkeit weiter zu erhöhen. Beispielsweise umfaßt eine Paddingmaschine eine verstellbare, drehbare obere Walze 40, welche auf einer drehbaren Welle 42 gelagert ist, in leichtem Kontakt mit einer unteren Aufnahmewalze 44, welche auf einer drehbaren Welle 46 gelagert ist, oder arretiert, um einen Zwischenraum von 2,54 - 5,08 um (1 bis 2 Mil) zwischen den Walzen vorzusehen. Die untere Aufnahmewalze 44 ist teilweise in ein Bad 48 aus einer wässrigen Harzbinderzusammensetzung 50 eingetaucht. Die Aufnahmewalze 44 nimmt Harz auf und überträgt es auf das hydraulisch verschlungene zusammengesetzte Material am Spalt zwischen den beiden Walzen 40, 44. Eine derartige Verbindestation wird im US-Patent Nr. 4,612,226 an Kennette et al. offenbart, dessen Inhalt hier durch Bezugnahme eingegliedert wird. Zu weiteren optionellen sekundären Verbindebehandlungen gehören Thermobonden, Ultraschallbonden, Klebeverbinden usw. Derartige sekundäre Verbindebehandlungen schaffen zusätzliche Festigkeit, können jedoch das zusammengesetzte Material auch steifer machen. Nachdem das hydraulisch verschlungene zusammengesetzte Material durch die Verbindestation 38 durchgefahren ist, wird es beispielsweise in einem Durchgangstrockner 52 oder einem Trocknerzylinder getrocknet und auf dem Wickler 54 aufgewickelt.
Das zusammengesetzte Material der vorliegenden Erfindung kann auch mit einem Verstärkungsmaterial (z.B.: einer Verstärkungsschicht, beispielsweise einem Mull-, Sieb-, Netz-, Strick- oder Webmaterial) hydraulisch verschlungen werden. Eine besonders bevorzugte Methode ist, ein zusammengesetztes Material mit Endlosfasern aus einem spinngebundenen Polypropylen-Textilstoff, z .B. einem spinngebundenen Vlies, bestehend aus Fasern mit durchschnittlichem Tex- Wert (Denier-Wert) von 0,25 Tex (2,3 Denier pro Faser), hydraulisch zu verschlingen. Ein leicht punktgebundenes spinngebundenes Material kann verwendet werden; allerdings ist für Verschlingungszwecke ein unverbundenes spinngebundenes Material vorzuziehen. Das spinngebundene Material kann aufgelöst werden, bevor es auf das zusammengesetzten Material aufgebracht wird. Es können auch ein Schmelzgeblasenes/spinngebundenes Laminat oder ein schmelzgeblasenes/spinngebundenes/schmelzgeblasenes Laminat, wie in US-Patent Nr. 4,041,203 an Brock et al. beschrieben wird, auf das zusammengesetzte Vlies aufgebracht und die Anordnung hydraulisch verschlungen werden.
Spinngebundene Polyestervliese, welche aufgelöst wurden, indem sie durch hydraulische Verschlingungsmittel geführt wurden, können beispielsweise zwischen zusammengesetzten Stapelvliesen eingeschlossen und durch Verschlingen verbunden werden. Unverbundenes, schmelzgesponnenes Polypropylen und Strickstoffe können auf ähnliche Weise zwischen zusammengesetzten Vliesen plaziert werden. Diese Methode führt zu einer erheblichen Erhöhung der Vliesfestigkeit. Vliese aus schmelzgeblasenen Polypropylenfasern können ebenfalls zwischen oder unter zusammengesetzten Vliesen plaziert und daraufhin verschlungen werden. Diese Methode verbessert die Dichtigkeit. Laminate aus Verstärkungs fasern und Sperrfasern können spezielle Eigenschaften hinzufügen. Wenn beispielsweise derartige Fasern als ein zusammengemischtes Gemisch hinzugefügt werden, können andere Eigenschaften hergestellt werden. Beispielsweise können Vliese mit geringerem Flächengewicht (verglichen mit herkömmlichen losen Stapelvliesen) erzeugt werden, da schmelzgeblasene Fasern die benötigten größeren Mengen an Fasern für die strukturelle Einheit hinzufügen, welche erforderlich sind, um Vliese mit geringem Flächengewicht zu erzeugen. Derartige Textilstoffe können zur Regelung von Fluidverteilung, Nässeregulierung, Absorptionsvermögen, Bedruckbarkeit, Filtration usw. beispielsweise durch die Regelung der Porengrößengradienten (z.B.: in Z-Richtung) hergestellt werden. Das zusammengesetzte Material kann auch mit extrudierten Feinfolien, Schaumstoffen (z .B.: Offenzellschaumstoffen), Netzen, Stapelfaservliesen usw. laminiert werden.
Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, ein superabsorbierendes Material oder andere teilchenförmige Materialien, beispielsweise Kohlenstoff, Aluminiumoxid usw. im zusammengesetzten Material zu integrieren. Eine bevorzugte Methode hinsichtlich des Einschließens von superabsorbierendem Material besteht darin, ein Material im zusammengesetzten Material einzuschließen, welches chemisch modifiziert werden kann, um nach der hydraulischen Verschlingbehandlung Wasser zu absorbieren, wie in US-Patent Nr. 3,563,241 an Evans et al. offenbart wird. Andere Methoden zum Modifizieren der Wasserlöslichkeit und/oder des Absorptionsvermögens werden in US-Patent Nr. 3,379,720 und 4,128,692 an Reid beschrieben. Das superabsorbierende und/oder teilchenförmige Material kann mit den nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern und dem Fasermaterial vermischt werden, beispielsweise mit zumindest einem aus der Gruppe umfassend Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasene Fasern und Endlosfasern, und zwar an jener Stelle, wo der Sekundärgasstrom aus Fasermaterial in den Primärstrom aus nichtelastischen, schmelzgeblasenen Fasern eingeführt wird. Hinsichtlich des Eingliederns von teilchenförmigem Material im zusammengesetzten Material wird Bezug auf das US-Patent Nr. 4,100,324 genommen. Teilchenförmiges Material kann auch synthetisches Stapelzellstoffmaterial, beispielsweise gemahlene synthetische Stapelzellstoffasern, umfassen.
Fig. 2A und 2B sind mikrophotographische Aufnahmen eines zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung aus schmelzgeblasenen und Baumwollfasern. Im einzelnen sind die Materialien des zusammengesetzten Materials 50% Baumwolle und 50% schmelzgeblasenes Polypropylen. Das zusammengesetzte Material wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 7,015 Metern/Minute (23 Fuß/Min.) auf einem 100 × 92 Mesh* bei 13,8, 27,6, 55,2, 82,8, 82,8 und 82,8 bar (200, 400, 800, 1200, 1200 und 1200 psi) auf jeder Seite hydraulisch verschlungen. Das zusammengesetzte Material weist ein Flächengewicht von 68 g/m² auf. Die zuletzt behandelte Seite zeigt in Fig. 2A nach oben, während in Fig. 2B die zuerst behandelte Seite nach oben zeigt.
Fig. 3A und 3B sind mikrophotographische Aufnahmen eines zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung aus schmelzgeblasenen und Zellstoffasern. Im einzelnen sind die Materialien des zusammengesetzten Materials 50% IPSS und 50% schmelzgeblasenes Polypropylen. Das zusammengesetzte Material wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 7,015 Metern/Minute (23 Fuß/Min.) auf einem 100 × 92 Mesh bei 27,6, 27,6 und 27,6 bar (400, 400 und 400 psi) auf einer Seite hydraulisch verschlungen. Das zusammengesetzte Material weist ein Flächengewicht von 20 g/m² auf. Die behandelte Seite zeigt in Fig. 3A nach oben, während in Fig. 3B die unbehandelte Seite nach oben zeigt.
Fig. 4 ist eine mikrophotographische Aufnahme eines schmelzgeblasenen und spinngebundenen zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung. Im einzelnen sind die Materialien des zusammengesetzten Materials 75% spinngebundenes Polypropylen mit einem mittleren Durchmesser von ungefähr 20µm und 25% schmelzgeblasenes Polypropylen. Das zusammengesetzte Material wurde bei einer Bahngeschwindigkeit von 7,015 Metern/Minute (23 Fuß/Min.) auf einem 100 × 92 Mesh bei 13,8 Meter/Minute (200 psi) für sechs Durchgänge, 27,6 bar (400 psi), 55,2 bar (800 psi) und bei 82,8 bar (1200 psi) für drei Durchgänge auf einer Seite hydraulisch verschlungen. Das zusammengesetzte Material *Mesh = d.h. 20 × 30 Mesh = 20 Fasern Kettrichtung 30 Fasern Schußrichtung pro Quadratzoll (1 Zoll=2,54 cm)
weist ein Flächengewicht von 46 g/m² auf. Die behandelte Seite zeigt in Fig. 4 nach oben.
Verschiedene Beispiele für Verarbeitungsbedingungen werden in der Folge zum Illustrieren der vorliegenden Erfindung beschrieben. Natürlich sind derartige Beispiele illustrativ und nicht einschränkend. Beispielsweise wird erwartet, daß großtechnische Bahngeschwindigkeiten höher sind, beispielsweise 122 Meter/Minute (400 Fuß/Min.) und darüber. Auf der Grundlage von Probeläufen sind eventuell Bahngeschwindigkeiten von beispielsweise 305 oder 610 Metern/Minute (1000 oder 2000 Fuß/Minute) möglich.
In den folgenden Beispielen wurden die angegebenen Materialien unter den angegebenen Bedingungen hydraulisch verschlungen. Das hydraulische Verschlingen für die folgenden Beispiele wurde unter Verwendung von hydraulischen Verschlingungsgeräten durchgeführt, welche herkömmlichen Geräten ähnlich waren und Düsen mit 0,127 mm (0,005 Zoll) großen Öffnungen, 40 Öffnungen pro Zoll sowie mit einer Reihe Öffnungen, aufwiesen, welche ebenfalls verwendet wurden, um die in Fig. 2A, 2B, 3A, 3B und 4 dargestellten zusammengesetzten Materialien zu bilden. Die Prozentsätze der Materialien werden in Gewichtsprozent angegeben.

Beispiel 1

Materialien des zusammengesetzten Materials: IPSS - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz, welches als Trägerglied für das zusammengesetzte Material verwendet wurde):
Seite Eins: 51,75, 51,75, 51,75; 100 × 92
Seite Zwei: 51,75, 51,75, 51,75; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz, welches als Trägerglied für das zusammengesetzte Material verwendet wurde):
Seite Eins: 750, 750, 750; 100 × 92
Seite Zwei: 750, 750, 750; 100 × 92 )

Beispiel 2

Materialien des zusammengesetzten Materials: IPSS - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 6,9, 51,75, 51,75, 51,75, 51,75, 51,75; 100 × 92
Seite Zwei: 51,75, 51,75, 51,75; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 100, 750, 750, 750, 750, 750; 100 × 92
Seite Zwei: 750, 750, 750; 100 × 92

Beispiel 3

Materialien des zusammengesetzten Materials: IPSS - 30%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 70%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar); (Drahtnetz):
Seite Eins: 6,9, 34,5, 34,5, 34,5, 34,5, 34,5; 100 × 92
Seite Zwei: nicht behandelt
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 100, 500, 500, 500, 500, 500; 100 × 92
Seite Zwei: nicht behandelt)

Beispiel 4

Materialien des zusammengesetzten Materials: IPSS - 40%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 60%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 82,8, 82,8, 82,8; 20 × 20
Seite Zwei: 82,8, 82,8, 82,8; 20 × 20
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 1200, 1200, 1200; 20 × 20
Seite Zwei: 1200, 1200, 1200; 20 × 20)

Beispiel 5

Materialien des zusammengesetzten Materials: IPSS - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 62,1, 62,1, 62,1; 100 × 92
Seite Zwei: 20,7, 20,7, 20,7; 20 × 20
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 900, 900, 900; 100 × 92
Seite Zwei: 300, 300, 300; 20 × 20)

Beispiel 6

Materialien des zusammengesetzten Materials: Baumwolle - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 55,2, 55,2, 55,2; 100 × 92
Seite Zwei: 55,2, 55,2, 55,2; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 800, 800, 800; 100 × 92
Seite Zwei: 800, 800, 800; 100 × 92)

Beispiel 7

Materialien des zusammengesetzten Materials: Baumwolle - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 82,8, 82,8, 82,8; 20 × 20
Seite Zwei: 82,8, 82,8, 82,8; 20 × 20
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 1200, 1200, 1200; 20 × 20
Seite Zwei: 1200, 1200, 1200; 20 × 20)

Beispiel 8

Materialien des zusammengesetzten Materials: Baumwolle - 50%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 13,8, 27,6, 55,2, 103,5, 103,5, 103,5; 100 × 92
Seite Zwei: 13,8, 27,6, 55,2, 103,5, 103,5, 103,5; 100 × 92
< Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 200, 400, 800, 1500, 1500, 1500; 100 × 92
Seite Zwei: 200, 400, 800, 1500, 1500, 1500; 100 × 92)

Beispiel 9

Materialien des zusammengesetzten Materials: Polyethylenterephthalat-Stapelfaser - 50%/schmelzgeblasenes Polybutylentherephthalat - 50%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 103,5, 103,5, 103,5; 100 × 92
Seite Zwei: 103,5, 103,5, 103,5; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 1500, 1500, 1500; 100 × 92
Seite Zwei: 1500, 1500, 1500; 100 × 92)

Beispiel 10

Materialien des zusammengesetzten Materials: Baumwolle - 60%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 40%
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 103,5, 103,5, 103,5; 100 × 92
Seite Zwei: 48,3, 48,3, 48,3; 20 × 20
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 1500, 1500, 1500; 100 × 92
Seite Zwei: 700, 700, 700; 20 × 20)

Beispiel 11

Ein Laminat, welches eine zusammengesetzte Zellstoffschicht aufweist, die zwischen zwei Stapelfaserschichten eingezwängt ist, wurde hydraulischem Verschlingen unterzogen wie folgt:

Laminat:

Schicht 1: Polyethylenterephthalat - 50%/Rayon - 50% (ca. 20 g/m²)
Schicht 2: IPSS - 60%/schmelzgeblasenes Polypropylen - 40% (ca. 40 g/m²)
Schicht 3: Polyethylenterephthalat - 50%/Rayon - 50% (ca. 20 g/m²)
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 20,7, 55,2, 55,2; 100 × 92
Seite Zwei: 13,8, 41,4, 55,2; 20 × 20
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 300, 800, 800; 100 × 92
Seite Zwei: 200, 600, 800; 20 × 20)

Beispiel 12

Ein unverbundenes, spinngebundenes Polypropylen (ca. 14 g/m²) wurde zwischen zwei Vliese aus IPSS - 50%/schmelzgeblasenem Polypropylen - 50% (ca. 27 g/m²) eingeschlossen und der folgenden hydraulischen Verschlingbehandlung unterzogen:
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 7,015 Meter/Minute (23 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 48,3, 48,3, 48,3; 100 × 92
Seite Zwei: 48,3, 48,3, 48,3; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 700, 700, 700; 100 × 92
Seite Zwei: 700, 700, 700; 100 × 92)

Beispiel 13

Ein teilweise aufgelöstes spinngebundenes Material DuPont Reemay 2006 (Polyester) (ca. 20g/m²) wurde zwischen zwei zusammengesetzte Vliese aus Baumwolle - 50%/schmelzgeblasenem Polypropylen - 50% (ca. 15 g/m²) eingeschlossen und der folgenden hydraulischen Verschlingbehandlung unterzogen:
Verarbeitungsbahngeschwindigkeit für hydraulisches Verschlingen: 12,2 Meter/Minute (40 Fuß/Minute)
Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in bar);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 6,9, ,82,8, 82,8, 82,8; 100 × 92
Seite Zwei: 82,8, 82,8, 82,8; 100 × 92
(Verschlingbehandlung (jeder Durchgang in psi);
(Drahtnetz):
Seite Eins: 100, 1200, 1200, 1200; 100 × 92
Seite Zwei: 1200, 1200, 1200; 100 × 92)

Beispiel 14

Dasselbe Ausgangsmaterial wie bei Beispiel 13 wurde derselben Behandlung wie in Beispiel 13 unterzogen, nur war das Drahtnetz 20 × 20 für jede Seite.
Die physikalischen Eigenschaften der Materialien aus Beispiel 1 bis 14 wurden auf folgende Weise gemessen:
Der Bausch wurde mit Hilfe eines Bausch- oder Dickenmessers der Fa. Ames (oder einem gleichwertigen), welcher im Stand der Technik verfügbar ist, gemessen. Der Bausch wurde auf die nächsten 0,0254 mm (0,001 Zoll) gemessen.
Das Flächengewicht und MD- (in Faserrichtung) sowie CD- (quer zur Faserrichtung) Grab-Zugversuche wurden gemäß Federal Test Method Standard Nr. 191A (Methoden 5041 bzw. 5100) gemessen.
Die Abriebfestigkeit wurde mit Hilfe des Drehplattform-Doppelkopfverfahrens (Tabor) gemäß Federal Test Method Standard Nr. 191A (Methode 5306) gemessen. Zwei Räder vom CS10-Typ (auf Gummibasis und von mittlerer Rauhheit) wurden verwendet und mit 500 Gramm beladen. In diesem Test wurde die Anzahl der Zyklen gemessen, welche erforderlich sind, um ein Loch in jedes Material einzuarbeiten. Der Prüfling wird in kontrollierten Bedingungen hinsichtlich Druck und Abriebwirkung einer Drehreibwirkung unterzogen.
Ein "Becherknitterversuch" wurde durchgeführt, um die Weichheit, d.h. Griff und Fall, jedes der Prüfstücke zu bestimmen. Dieser Test mißt die Energiemenge, welche erforderlich ist, um den Textilstoff, welcher zuvor über einen Zylinder oder "Becher" gelegt worden war, mit einem Fuß oder Stempel zu drücken. Je geringer die Belastungsspitze eines Prüflings in diesem Test ist, desto weicher oder flexibler ist der Prüfling. Werte unter 100 bis 150 Gramm entsprechen dem, was als ein "weiches" Material betrachtet wird.
Die Absorptionsrate der Prüfstücke wurde auf der Grundlage der Anzahl an Sekunden gemessen, um jedes Prüfstück in einem bei konstanter Temperatur gehaltenen Wasserbad und Ölbad vollständig naßzumachen.
Die Ergebnisse dieser Tests gehen aus Tabelle 1 hervor. In Tabelle 1 werden zu Vergleichszwecken physikalische Eigenschaften von zwei bekannten, hydraulisch verschlungenen, nichtgewebten Fasermaterialien, nämlich von Sontaraº8005, hergestellt mit einer 100%Polyester- Stapelfaser (0,15 Tex pro Faser × 1,905 cm) (1,35 Denier/Faser × 3/4") von E.I. DuPont de Nemours and Company, sowie von Optimaº, einem Verarbeitungsprodukt aus Zellstoff/Polyester-Textilstoff von der American Hospital Supply Corp, beschrieben. Tabelle 2 zeigt zu Vergleichszwecken die physikalischen Eigenschaften des zusammengesetzten Materials aus Beispiel 1, 6, 9 und 12, noch bevor das zusammengesetzte Material hydraulischer Verschlingbehandlung unterzogen wird. Das nichtverschlungene zusammengesetzte Material aus Beispiel 1, 6, 9 und 12 wurde in Tabelle 2 mit 1', 6', 9' bzw. 12' bezeichnet. TABELLE 1 MD-Grab-Zugversuch Beispiel Grundgewicht (g/m²) Bausch cm (Zoll) Energiespitze Nm (Zoll-Pfund) Belastungsspitze kg (Pfund) Dehnungsspitze cm (Zoll) Streckungsspitze (%) Bruchenergie Nm (Zoll-Pfund) Sontaraº Optimaº TABELLE 1 (Fortsetzung) CD-Grab-Zugversuch Beispiel Energiespitze Nm (Zoll-Pfund) Belastungsspitze kg (Pfund) Dehnungsspitze cm (Zoll) Streckungsspitze (%) Bruchenergie Nm (Zoll-Pfund) Sontaraº Optimaº TABELLE 1 (Fortsetzung) Tabor-Abriebfestigkeit (Anzahl Zyklen) Absorptionsvermögen Becherknitterversuch (Weichheit) Beispiel Seite Wasserbad (sec) Ölbad (sec) Belastungsspitze Gesamtenergie Sontaraº Optimaº * Mit oberflächenaktivem Mittel "Rohm and Haas Triton X-102" behandelt ** mechanisch behandelt (weichgemacht im Trockner) TABELLE 2 MD-Grab-Zugversuch nichtverschlungenes zusammengesetztes Material aus Beispiel Grundgewicht (g/m²) Bausch cm (Zoll) Energiespitze Nm(Zoll-Pfd) Belastungsspitze kg (Pfund) Dehnungsspitze cm (Zoll) Streckungsspitze (%) Bruchenergie Nm (Zoll-Pfund) CD-Grab-Zugversuch
Wie aus vorstehender Tabelle 1 hervorgeht, kann nichtgewebtes Fasermaterial innerhalb des Rahmes der vorliegenden Erfindung eine hervorragende Kombination von Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Abriebfestigkeit aufweisen. Außerdem ist es möglich, bei Verwendung desselben Substrates durch Veränderung der Prozeßbedingungen, z.B. mechanisches Weichmachen, Materialien herzustellen, welche einen Abriebfestigkeits- und Weichheitsbereich aufweisen. Die Verwendung schmelzgeblasener Fasern in der vorliegenden Erfindung schafft Vliese, welche eine größere CD- Erholung aufweisen.
Die Vliese der vorliegenden Erfindung weisen nichtorientierte Fasern auf, nicht wie bei kardierten Vliesen, und besitzen somit gute isotrope Festigkeitseigenschaften. Außerdem besitzen die Vliese der vorliegenden Erfindung eine größere Abriebfestigkeit als vergleichbare kardierte Vliese auf. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafter als Prägen, da Prägen in einem Vlies Anhaften zwischen Fasern verursacht, was zu einem steiferen Vlies führt. Laminate, einschließlich des zusammengesetzten Materials der vorliegenden Erfindung, weisen erhöhte Festigkeit auf und können beispielsweise als Bekleidung verwendet werden.
Diese Akte ist eine aus einer Gruppe von Akten, welche zum selben Datum eingereicht werden. Diese Gruppe umfaßt
(1) "NICHTGEWEBTES, ELASTOMERISCHES FASERVLIES- MATERIAL UND VERFAHREN FÜR SEINE HERSTELLUNG", L. Trimble et al., (EP-A-0 333 209)
(2) "NICHTGEWEBTES, NICHTELASTISCHES FASERMATERIAL UND VERFAHREN FÜR SEINE HERSTELLUNG", F. Radwanski et al. (die vorliegende Anmeldung)
(3) "NICHTGEWEBTES ELASTOMERISCHES VLIES UND VERFAHREN FÜR SEINE HERSTELLUNG", F. Radwanski et al. (EP-A-0 333 212)
(4) "NICHTGEWEBTES, NICHTELASTISCHES VLIESMATERIAL UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG", F. Radwanski et al. (EP-A-0 333 211), und
(5) "VERBUNDENES, NICHTGEWEBTES MATERIAL; VERFAHREN UND VORRICHTUNG FÜR SEINE HERSTELLUNG." F. Radwanski, (EP-A-0 333 210)
Der Inhalt der anderen Anmeldungen dieser Gruppe, d.h. nicht der vorliegenden Anmeldung, wird hier durch Bezugnahme eingegliedert.

Claims

1. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies, das ein im wesentliches homogenes Gemisch aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und anderem Fasermaterial aufweist, wobei die nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern hydraulisch mit dem anderen Fasermaterial verschlungen sind.

2. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 1, wobei das andere Fasermaterial aus der Gruppe enthaltend Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasene Fasern und Endlosfasern ausgewählt ist.

3. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 1, wobei das Gemisch ein zusammengesetztes Vlies aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und anderem Fasermaterial ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Zellstoffasern, Stapelfäsern, schmelzgeblasene Fasern und Endlosfasern umfaßt.

4. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gemisch im wesentlichen aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und Zellstoffasern besteht.

5. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern aus einem warmformbaren Material ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Polypropylen, Polyethylen, Polybutylenterephthalat und Polyethylenterephthalat hergestellt sind.

6. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gemisch im wesentlichen aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und Stapelfasern besteht.

7. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 6, wobei die Stapelfasern natürliche Stapelfasern sind.

8. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 6, wobei die Stapelfasern synthetische Stapelfasern sind.

9. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gemisch im wesentlichen aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern besteht.

10. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 9, wobei das Gemisch im wesentlichen aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Mikrofasern und nichtelastischen schmelzgeblasenen Makrofasern besteht.

11. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material mindestens eine gemusterte Oberfläche aufweist.

12. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gemisch desweiteren ein teilchenförmiges Material aufweist.

13. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 12, wobei das teilchenförmige Material ein superabsorbierendes Material ist.

14. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gemisch im wesentlichen aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfasern besteht.

15. Nichtgewebtes, nichtelastisches Faservlies nach Anspruch 14, wobei die Endlosfasern spinngebundene Endlosfasern sind.

16. Nichtgewebtes, nichtelastisches verstärktes Faservlies, das ein im wesentlichen homogenes zusammengesetztes Vlies aus

nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern,

anderem Fasermaterial, und

einem Verstärkungsmaterial aufweist, wobei die nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern, das andere Fasermaterial und das Verstärkungsmaterial durch hydraulische Verschlingung miteinander verbunden sind.

17. Nichtgewebtes, nichtelastisches verstärktes Faservlies nach Anspruch 16, wobei das zusammengesetzte Vlies Fasern ausgewählt aus Zellstoffasern, Stapelfasern, schmelzgeblasenen Fasern und Endlosfasern aufweist.

18. Nichtgewebtes, nichtelastisches verstärktes Faservlies nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Verstärkungsmaterial ein spinngebundenes Material ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten, nichtelastischen Vlieses, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15, das folgende Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines im wesentlichen homogenen Gemisches aus

nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern, und

anderem Fasermaterial, und

Ausrichten einer Vielzahl von Hochdruck-Flüssigkeitsströmen auf eine Oberfläche des Gemisches, um die nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und das andere Fasermaterial miteinander zu verschlingen.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Material mindestens eine gemusterte Oberfläche aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Vielzahl von Hochdruck- Flüssigkeitsströmen mehrmals auf die Oberfläche des Gemisches gerichtet ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei dem die Vielzahl von Hochdruck- Flüssigkeitsströmen auf jede der Oberflächen des Gemisches gerichtet ist.

23. Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten, nichtelastischen, verstärkten Faservlieses, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, das folgende Schritte umfaßt:

Bereitstellen eines Verbundstoffes aus

einem im wesentlichen homogenen Gemisch aus nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern und anderem Fasermaterial, und

einem Verstärkungsmaterial, und

Ausrichten einer Vielzahl von Hochdruck-Flüssigkeitsströmen auf mindestens eine Oberfläche des Verbundstoffs, um die nichtelastischen schmelzgeblasenen Fasern mit dem anderen Fasermaterial und dem Verstärkungsmaterial zu verschlingen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem die Vielzahl der Hochdruck-Flüssigkeitsströme auf jede der Oberflächen des Verbundstoffs gerichtet ist.