DE60120260T2

DE60120260T2 - Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes und zugehörige Vorrichtung

Info

Publication number: DE60120260T2
Application number: DE60120260T
Authority: DE
Inventors: c/o Technical Center Toshio Mitoyo-gun Kagawa-ken Kobayashi; c/o Technical Center Satoru Mitoyo-gun Kagawa-ken Tange
Original assignee: Unicharm Corp
Current assignee: Unicharm Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-03-21
Also published as: CN1261633C; JP3701837B2; JP2001288670A; MY128264A; TW538166B; CA2340819A1; CN1319692A; CA2340819C; AU778577B2; SG85233A1; EP1138813B1; US6663823B2; AU2811001A; BR0101618B1; EP1138813A1; ID29733A; US20010054783A1; DE60120260D1; KR20010095080A; BR0101618A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs mit den Schritten des Schmelzextrudierens einer thermoplastischen Kunstharzfaser und des anschließenden Dünnmachens der Faser durch Dehnen derselben unter einem Heißluftstrahl. Die Erfindung betrifft auch eine für dieses Verfahren verwendete Vorrichtung.
Es ist gut bekannt, Endlosfasern eines schmelzgeblasenen, thermoplastischen Kunstharzes auf ein Förderband zu liefern und dadurch einen Vliesstoff auszubilden. Gemäß diesem gut bekannten Verfahren ist ein Schmelzextruder mit mehreren Düsen versehen, die in einem Array angeordnet sind, das dazu ausgebildet ist, Endlosfasern auszugeben, die unter einem Heißluftstrahl in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand gedehnt und dünn gemacht werden.
Beim gut bekannten Verfahren können die Endlosfasern, die sich auf geordnete Weise unmittelbar nach der Ausgabe aus den Düsen parallel zueinander erstrecken, unter der Wirkung des Heißluftstrahls abgelenkt werden und in geschmolzenem oder halbgeschmolzenem Zustand miteinander verschmolzen werden, bevor sie das Förderband erreichen. Demgemäß können mehrere Fasern miteinander als Bündel ausgebildet werden, und/oder mehrere Fasern können miteinander verwoben werden, wobei sie einen Faserklumpen bilden, wenn sie abgekühlt werden. Derartige Faserbündel und/oder -klumpen führen notwendigerweise dazu, dass der Vliesstoff eine ungleichmäßige Faserverteilung, ein grobes Anfühlen und ein mehr oder weniger fleckiges Aussehen zeigt. Während derartige Mängel des Vliesstoffs insoweit nicht auffällig ist, als er aus Komponentenfasern mit jeweils einem Durchmesser unter 3 μm besteht, können derartige Mängel nicht mehr vernachlässigt werden, und ihr Funktionswert sowie ihr Handelswert nehmen entsprechend ab, wenn der Faserdurchmesser einen großen Wert in der Größenordnung von 10~20 μm aufweist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, einen Vliesstoff herzustellen, ohne dass es zu befürchten wäre, dass sich Bündel und/oder Klumpen von Komponenten- Endlosfasern bilden, und zwar selbst dann, wenn jede dieser Komponentenfasern einen relativ großen Durchmesser aufweist.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung existiert ein neuartiges Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs, und gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung existiert eine neuartige Vorrichtung, die zum Ausnutzen des neuartigen Verfahrens verwendet wird.
Genauer gesagt, existiert, gemäß der ersten Erscheinungsform der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs mit den Schritten des Dehnens und dadurch Dünnermachens von Endlosfasern aus einem thermoplastischen Kunstharz, das von einem Schmelzextruder unter einem Heißluftstrahl ausgegeben wird, und wobei dann diese Endlosfasern auf einer Fördereinrichtung abgelegt werden.
Das Verfahren beinhaltet es außerdem, dass zwischen dem Extruder und der Fördereinrichtung ein Führungskasten vorhanden ist, der über eine Öffnung am oberen Ende, die von Düsen des Extruders um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist und so ausgebildet ist, dass sie die gedehnten und dünn gemachten Endlosfasern erhält, und eine Öffnung am unteren Ende verfügt, die benachbart zur Fördereinrichtung ausgebildet ist und über eine Weite verfügt, die größer als die Öffnung am oberen Ende, gesehen in der Laufrichtung der Fördereinrichtung ist, sowie eine Saugeinrichtung vorhanden ist, die so unter der Fördereinrichtung liegt, dass sie dem Führungskasten gegenüber liegt, mit den Schritten des Ablegens der gedehnten und dünn gemachten Endlosfasern in geordneter Weise innerhalb des Führungskastens, damit die gedehnten und dünn gemachten Endlosfasern in gut geordneter Weise von der Öffnung am oberen Ende zur Öffnung am unteren Ende fließen, wobei zweitens die Endlosfasern weiter gedehnt, dünn gemacht und bei einer Strömungsgeschwindigkeit der Fasern, die in der Nähe der Öffnung am oberen Ende aufrechterhalten oder erhöht wird, abgekühlt werden, und wobei die Endlosfasern auf der Fördereinrichtung abgelegt werden.
Gemäß der zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung geschaffen, die dazu ausgebildet ist, Endlosfasern aus thermoplastischem Kunstharz, die aus einem Schmelzextruder unter einem Heißluftstrahl ausgegeben werden, zu dehnen und dadurch dünn zu machen, und um dann diese Endlosfasern auf einer Fördereinrichtung abzulegen, wobei die Vorrichtung über einen zwi schen dem Extruder und der Fördereinrichtung liegenden Führungskasten verfügt, der über eine Öffnung am oberen Ende, die von Düsen des Extruders um einen vorbestimmten Abstand entfernt ist und so ausgebildet ist, dass sie die gedehnten und dünn gemachten Endlosfasern erhält, und eine Öffnung am unteren Ende verfügt, die benachbart zur Fördereinrichtung ausgebildet ist und über eine Weite verfügt, die größer als die Öffnung am oberen Ende, gesehen in der Laufrichtung der Fördereinrichtung ist und mit einer Saugeinrichtung, die so unter der Fördereinrichtung liegt, dass sie dem Führungskasten gegenüberliegt, wobei sich die Fördereinrichtung dazwischen befindet, und wobei die Saugeinrichtung die Endlosfasern geordnet ablegen kann, wobei die Endlosfasern dem Heißluftstrahl ausgesetzt werden, und sie dann zweitens dadurch weiter gedehnt, dünn gemacht und abgekühlt werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit derselben in der Nähe der Öffnung am oberen Ende aufrechterhalten oder erhöht wird.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen eines Vliesstoffs ermöglichen es, die vom Schmelzextruder ausgegebenen Endlosfasern in gut geordnetem Zustand, im Wesentlichen ähnlich dem Zustand, in dem sie ausgegeben wurden, in den Führungskasten einzuleiten. Außerdem ermöglichen es die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung, die Geschwindigkeit der Endlosfasern unmittelbar nach der Ausgabe aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen, damit sie effektiv gedehnt und dadurch dünn gemacht werden, während sie allmählich abgekühlt werden. Auf diese Weise wird durch die Erfindung ein Vliesstoff geschaffen, der frei von irgendwelchen Bündeln und/oder Klumpen der Fasern ist und der für ein angenehmes Berührungsgefühl sorgt.
1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in der 1; und
3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des bedeutsamen Teils der 2 mit vergrößertem Maßstab.
Einzelheiten eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Herstellen eines Vliesstoffs werden aus der nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgenden Beschreibung vollständiger zu verstehen sein.
Die 1 ist eine perspektivische Teilansicht einer Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung zum Herstellen eines Vliesstoffs. Die Vorrichtung 1 verfügt über einen Schmelzextruder 2, ein unter diesem laufendes Endlosband 3, einen zwischen dem Extruder 2 und dem Endlosband 3 liegenden Führungskasten 4 sowie einen Saugkasten 6, der so positioniert ist, der so positioniert ist, dass er dem Führungskasten 4 gegenüberliegt, wobei sich das Endlosband 3 dazwischen befindet. Das Endlosband 3 läuft in einer durch einen Pfeil Y gekennzeichneten Richtung, und es besteht aus einem atmungsfähigen Material, um zu gewährleisten, dass der Saugkasten 6 geeignet auf den Führungskasten 4 einwirken kann, wenn das Endlosband 3 unmittelbar über dem Saugkasten 6 läuft. Der Führungskasten 4 wird auf vertikal bewegliche Weise durch ein Paar seitlicher Halterungen 7 gehalten.
Die 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in der 1. Der Extruder 2 ist innerhalb seines Kopfs 11 mit mehreren extrudierenden Düsen 12 versehen, die so ausgebildet sind, dass sie thermoplastische Kunstharzfasern 13 in geschmolzenem Zustand ausgeben, die dann unter einem Heißluftstrahl 15, der von Heißluftdüsen 14 eingeblasen wird, gedreht und dadurch dünn gemacht werden.
Der unter dem Kopf 11 liegende Führungskasten 4 verfügt über ein Paar von Seitenwänden 16, die in der Nähe der in der Querrichtung entgegengesetzten Seiten des Bands 3, wie in der 1 gesehen, liegen, eine Vorderwand 17 und eine Rückwand 18, gesehen in der Laufrichtung des Bands 3. Der Führungskasten 4 zeigt einen trapezförmigen Querschnitt, und er verfügt über eine Öffnung 21 am oberen Ende, die unmittelbar unter den Extrudierdüsen 4 liegt, und eine Öffnung 22 am unteren Ende, die angrenzend an die Oberseite des Bands 3 ausgebildet ist. Die Öffnung 22 am unteren Ende verfügt über eine Weite, die größer als die der Öffnung 21 am oberen Ende, gesehen in der Laufrichtung des Bands 3, ist. In der Nähe der Öffnung 22 am unteren Ende sind die Vorder- und die Rückwand 17, 18 an ihren Außenseiten mit vorderen bzw. hinteren Walzen 23, 24 versehen. Diese Walzen 23, 24 drehen sich in der Laufrichtung Y des Bands 3, wenn dieses läuft. Diese Walzen 23, 24 sind geringfügig vertikal beweglich, jedoch ausreichend dazu, einen Zwischenraum im Wesentlichen zu schließen, der zwischen den Unterenden der Vorder- und der Rückwand 17, 18 und dem Band 3 gebildet wird. Anders gesagt, ist die vordere Walze 23 so an der Vorderwand 17 montiert, dass ein zwischen dem Unterende derselben und dem auf dem Band 3 transportierten Fasergewebe 31 gebildeter Zwischenraum durch die vordere Walze 23 im Wesentlichen geschlossen werden kann, und die hintere Walze 24 ist ebenfalls in ähnlicher Weise an der Rückwand 18 montiert. Die oberen Hälften der Walzen 22, 24 sind durch Abdeckungen 26, 27 geschützt, die sich von der Vorder- bzw. der Rückwand 17, 18 aus nach außen erstrecken.
Der Saugkasten 6 ist über eine Leitung 28 mit einer Vakuumpumpe (nicht dargestellt) verbunden. Ein auf den Führungskasten 4 ausgeübter Saugeffekt des Saugkastens 6 ermöglicht es, die Außenluft durch die relativ kleine Öffnung 21 am oberen Ende zwangsweise in den Führungskasten 4 zur Öffnung 22 am unteren Ende einzuleiten. Die auf diese Weise in den Heißluftstrahl 4 gelangende Außenluft dient nicht nur dazu, dass die von mehreren der quer zum Band 3 angeordneten Extrusionsdüsen 12 ausgegebenen Fasern 13 in gut geordnetem Zustand gehalten werden, sondern auch dazu, in der Nähe der Öffnung 21 am oberen Ende, die Geschwindigkeit der Fasern 13 nach der Ausgabe aufrechtzuerhalten oder zu erhöhen. Auf diese Weise können die Fasern in der Öffnung 21 am oberen Ende weiter gedehnt und dadurch dünn gemacht werden. Außerdem werden die Fasern 13 in vollkommen oder im Wesentlichen gut geordnetem Zustand abgekühlt und auf dem Band 3 gesammelt. Demgemäß ist nicht davon auszugehen, dass die Fasern 13 zerbrechen könnten, bevor sie auf dem Band 3 gesammelt werden, oder dass sie miteinander verschmelzen, um Faserbündel zu bilden, und/oder sie miteinander verwoben werden, um Faserklumpen zu bilden.
Die Fasern, die sich auf dem Band 3 angesammelt haben, werden in ein Gewebe 31 gewandelt, das durch einen kleinen Zwischenraum zwischen der Vorderwand 17 des Führungskastens 4 und dem Band 3 in der Richtung Y gefördert wird, und dann werden sie in der Form eines Vliesstoffs 32 aufgenommen. Außerhalb der Vorderwand 17 dreht sich die Walze 23 in der Richtung Y, während sie mit der Oberseite des Gewebes 31 in Kontakt gehalten wird. Das Vorliegen der vorderen Walze 23 verhindert in zuverlässiger Weise, dass die Außenluft in den zwischen der Vorderwand 17 und dem Band 3 gebildeten Zwischenraum eintritt.
Die 3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen des bedeutsamen Teils der 2 in vergrößertem Maßstab. Die dargestellte Ausführungsform verwendet Extrusionsdüsen 12 mit jeweils einem Durchmesser = 0,95 mm, die mit einer Schrittweite = 1 mm angeordnet sind.
Die dargestellte Ausführungsform verwendet einen Führungskasten 4, dessen Öffnung 21 am oberen Ende über eine Weite d = 10~100 mm verfügt, wobei die Vorder- und die Rückwand 17, 18 einen Schnittwinkel θs = 30~60° bilden. Der Führungskasten 4 ist um eine Abmessung a = 10~200 mm von den Extrusionsdüsen 12 beabstandet, und er liegt auf einem Niveau = 50~400 mm, gemessen ausgehend vom Band 3.
Für die in den 1~3 dargestellte Vorrichtung 1 wurde ein Elastomer auf Styrolbasis vom Dreiblocktyp mit einem MFR-Wert = 70 g/10 Min. (2,16 kg bei 230°C) als Rohmaterial für die Endlosfasern 13 verwendet, das bei einer Harztemperatur = 270°C unter einem Heißluftstrahl, der mit einer Rate = 2,5 Nm³/Min. eingeblasen wurde, mit einer Rate = 0,13 g/Min./Loch ausgegeben wurde. Der Betrieb der Vorrichtung 1 bei einer Saugluft-Ausblasrate = 42 m³/Min. und einer Bandgeschwindigkeit = 3,3 m/Min. führte zu einer Fasergeschwindigkeit = 662 m/Min. unmittelbar nach der Ausgabe sowie einer Fasergeschwindigkeit = 1062 m/Min. in der Nähe der Öffnung 21 am oberen Ende. So wurde der Vliesstoff 32 erhalten, in dem die Komponentenfasern 13 gleichmäßig verteilt sind und weder Bündel noch Klumpen dieser Komponentenfasern 13 vorhanden sind. Der Betrieb der Vorrichtung 1, aus der der Führungskasten 4 weggelassen wurde, führte zu einem Vliesstoff, für das beobachtet wurde, dass es Endlosfasern mit einem mittleren Durchmesser von 17 μm aufwies, wobei mehrere Faserbündel und/oder -klumpen vorlagen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Vlies mit Schritten zum Dehnen und somit zum Dünnermachen von Endlosfasern aus thermoplastischem Kunstharz, das von einem Schmelzextruder (2) abgegeben wird, unter einem Heißluftstrahl und dann zum Legen dieser Endlosfasern auf eine Fördereinrichtung (3), wobei das Verfahren außerdem beinhaltet, daß zwischen dem Extruder (2) und der Fördereinrichtung (3) ein Führungskasten (4) mit einer Öffnung (21) am oberen Ende, die einen Abstand von 10 bis 200 mm von Düsen (12) des Extruders (2) aufweist und zur Entgegennahme der gedehnten und dünner gemachten Endlosfasern eingerichtet ist, und einer Öffnung (22) am unteren Ende, die in der Nähe der Fördereinrichtung (3) ausgebildet ist und bei Betrachtung in Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung (3) eine größere Breite als die Öffnung (21) am oberen Ende aufweist, und eine Saugeinrichtung (6), die unter der Fördereinrichtung (3) in Gegenüberstellung zum Führungskasten (4) angeordnet ist, vorgesehen sind, und wobei das Verfahren Schritte beinhaltet, um den gedehnten und dünner gemachten Endlosfasern innerhalb des Führungskastens (4) eine Ordnung zu geben, so daß sie wohlgeordnet von der Öffnung (21) am oberen Ende zur Öffnung (22) am unteren Ende strömen, die Endlosfasern dann sekundär weiter zu dehnen, dünner zu machen und zu kühlen, während die Strömungsgeschwindigkeit der Fasern in der Gegend der Öffnung (21) am oberen Ende beibehalten oder vergrößert wird, und die Endlosfasern auf die Fördereinrichtung (3) zu legen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kasten (4), innerhalb dessen die Fasern sekundär gedehnt und somit dünner gemacht werden, ein Paar einander in Laufrichtung der Fördereinrichtung (3) gegenüberliegender Wände (16) aufweist, die bezüglich der Laufrichtung geneigt sind, so daß sie einander von der Öffnung (22) am unteren Ende zur Öffnung (21) am oberen Ende näher kommen, wo die Wände (16) des Paars einen Abstand von 10 bis 200 mm voneinander aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wände (16) des Paars jeweils über der Öffnung (21) am oberen Ende Erweiterungen aufweisen, die einander unter einem Winkel von 30 bis 60° schneiden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fasern sekundär gestreckt und dünner gemacht werden, indem das Paar Wände (16) auf Höhe der Öffnung (22) am unteren Ende im wesentlichen in engem Kontakt mit der Fördereinrichtung (3) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei Einrichtungen, um das Paar Wände (16) im wesentlichen in engem Kontakt mit der Fördereinrichtung (3) zu halten, ein Paar jeweils an den Wänden (16) befestigter Walzen (23, 24) in der Gegend der Öffnung (22) am unteren Ende aufweisen, so daß sich diese Walzen (23, 24) in Laufrichtung der Fördereinrichtung (3) drehen.
Vorrichtung zum Dehnen und somit zum Dünnermachen von Endlosfasern aus thermoplastischem Kunstharz, das von einem Schmelzextruder (2) abgegeben wird, unter einem Heißluftstrahl und dann zum Legen dieser Endlosfasern auf eine Fördereinrichtung (3), wobei die Vorrichtung einen zwischen dem Extruder (2) und der Fördereinrichtung (3) angeordneten Führungskasten (4) mit einer Öffnung (21) am oberen Ende, die einen Abstand von 10 bis 200 mm von Düsen (12) des Extruders (2) aufweist und zur Entgegennahme der gedehnten und dünner gemachten Endlosfasern eingerichtet ist, sowie mit einer Öffnung (22) am unteren Ende, die in der Nähe der Fördereinrichtung (3) ausgebildet ist und bei Betrachtung in Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung (3) eine größere Breite als die Öffnung (21) am oberen Ende aufweist, und eine Saugeinrichtung (6), die unter der Fördereinrichtung (3) angeordnet ist, so daß sie dem Führungskasten (4) gegenüberliegt und sich die Fördereinrichtung (3) dazwischen befindet, und die in der Lage ist, den Endlosfasern eine Ordnung zu geben, enthält, wobei die Endlosfasern dem Heißluftstrahl ausgesetzt sind und dann sekundär weiter gedehnt, dünner gemacht und gekühlt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit der Endlosfasern in der Gegend der Öffnung (21) am oberen Ende beibehalten oder beschleunigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Kasten (4) ein Paar einander in Laufrichtung der Fördereinrichtung (3) gegenüberliegender Wände (16) aufweist, die jeweils in der Gegend der Öffnung (22) am unteren Ende mit Walzen (23, 24) versehen sind, die zur Drehung in Laufrichtung der Fördereinrichtung (3) in der Gegend der Öffnung (22) am unteren Ende des Führungskastens (4) eingerichtet sind, so daß sie eine Lücke zwischen dem unteren Ende der Wände (22) und der oberen Fläche der Fördereinrichtung (3) im wesentlichen schließen.