DE69423282T2

DE69423282T2 - Vliesstoff mit Maschenware-Effekt

Info

Publication number: DE69423282T2
Application number: DE69423282T
Authority: DE
Inventors: Frank H. Flesch; William F. Kelly; James E. Knox; Charles Shimalla; Susan Lynn Suehr
Original assignee: McNeil PPC Inc
Current assignee: Kenvue Brands LLC
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: FI944199A0; DK0644288T3; JP2004353162A; EP0644288A1; FI944199L; HUT69676A; AU7283594A; ATE190364T1; SG55097A1; AU6991998A; ZA947014B; CZ220194A3; GR3033364T3; HU218618B; BR9403523A; TW273000B; DE69423282D1; ES2144489T3; KR950008772A; JP2006104657A

Description

Hintergrund der Erfindung

Nonwoven-Stoffe sind seit vielen Jahren bekannt. Viele Nonwoven- Stoffe werden durch Ausbilden eines Gewebes oder einer Matte aus Textil, wie Fasern, und Behandeln der Fasermatte mit einem Bindemittel zum Zusammenhalten der Fasern und Bereitstellen einer gewissen Festigkeit bei der Matte hergestellt. In anderen Fällen kann ein Nonwoven-Stoff durch Behandeln einer Fasermatte mit Wasserströmen zum Miteinanderverfangenlassen der Fasern und Liefern einer gewissen Festigkeit in der. Matte erzeugt werden. Es sind viele Verfahren zur Behandlung von Fasermatten in einer derartigen Weise im Rahmen des Versuches entwickelt worden, die physikalischen Eigenschaften und die Erscheinung von Webwaren nachzuahmen. Während die zur Herstellung von Nonwoven-Stoffen entwickelten Verfahren Stoffe mit gewissen Eigenschaften von Web- oder Wirkwaren erzeugt haben, konnte eine Eigenschaft, nämlich die Drapierfähigkeit, schwerlich erzielt werden. Keiner der bis heute hergestellten Nonwoven-Stoffe weist die Erscheinung, Drapierfähigkeit oder Flexibilität von Trikotstrickwaren auf.
US-3498874 offenbart einen Lochvliesstoff mit verwirbelten Fasern, der in einer Flüssigkeitsstrahlvorrichtung mit hohem Stoßdruck hergestellt ist. Der Stoff ähnelt einem Webtextilstoff sowohl in der Erscheinung als auch in den Eigenschaften und zeigt ein Zickzack-Muster entlang paralleler Bänder, die seitlich durch Reihen mit Öffnungen zwischen den Bändern bildende Faserbündel untereinander verbunden sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Nonwoven-Stoff herzustellen, der die Erscheinung und Drapiereigenschaften von Trikotstrickwaren emuliert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen sehr drapierfähigen Nonwoven-Stoff mit guter Festigkeit in allen Richtungen herzustellen. Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden.
Die Nonwoven-Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung sind hierin gemäß Anspruch 1 offenbart und weisen eine Oberseite und eine Unterseite auf. Zwischen diesen Seiten sind mehrere Fasern angeordnet. Die Fasern sind miteinander verschlungen und verfangen und bilden ein vorabbestimmtes Muster aus Öffnungen in dem Nonwoven-Stoff. Ein Teil der Öffnungen schließt eine in der Öffnung angeordnete Fasersegmentschlaufe ein. Die Schlaufe umfaßt mehrere im wesentlichen parallele Fasersegmente, die in Gestalt eines U vorliegen. Das offene Ende des U ist zu einer Seite des Stoffes gerichtet, während das geschlossene Ende des U zu der gegenüberliegenden Seite des Stoffes gerichtet ist. Die Nonwoven-Stoffe der vorliegenden Erfindung weisen eine exzellente Drapierfähigkeit und einen Drapierindex in allen Richtungen des Stoffes von 75 Grad oder größer auf.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Mikrofotografie eines ungefähr 20-fach vergrößerten Nonwoven-Stoffes gemäß der vorliegenden Erfindung von der Oberseite gesehen.
Fig. 2 ist eine Mikrofotografie eines ungefähr 20-fach vergrößerten Nonwoven-Stoffes gemäß der vorliegenden Erfindung von der Unterseite gesehen;
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Vorrichtungstyps zum Herstellen der Nonwoven-Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Diagrammansicht eines weiteren Vorrichtungstyps zum Herstellen von Nonwoven-Stoffen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Typs von topographischem Tragteil, das in der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung verwendet werden kann.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist Fig. 1 eine Mikrofotografie eines Nonwoven-Stoffes gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer näherungsweise 20-fachen Vergrößerung. Der Stoff 10 ist aus mehreren Fasern hergestellt. Wie es in der Mikrofotografie zu sehen ist, sind die Fasern verschlungen und miteinander verfangen und bilden ein Muster aus Öffnungen 11 in dem Stoff. Eine Anzahl dieser Öffnungen schließt eine aus Fasersegmenten ausgebildete Schlaufe 12 ein. Jede Schlaufe ist aus mehreren im wesentlichen parallelen Fasersegmenten hergestellt. Die Schlaufe liegt in Gestalt eines U vor, wobei das geschlossene Ende des U, wie es in der Mikrofotografie zu sehen ist, nach oben zu der Oberseite des Stoffes zeigt. Fig. 2 ist eine Mikrofotografie der gegenüberliegenden Seite des Stoffes von Fig. 1 bei einer ungefähr 20-fachen Vergrößerung. Die Fasern in dem Stoff sind verschlungen und verfangen, um ein Muster aus Öffnungen 11 in dem Stoff zu bilden. In einigen dieser Öffnungen sind U- förmige Schlaufen 12 vorhanden, die aus im wesentlichen parallelen Fasersegmenten ausgebildet sind. Bei Betrachtung von dieser Unterseite des Stoffes zeigt das offene Ende der U-förmigen Schlaufe zu der Seite des in dieser Mikrofotografie betrachteten Stoffes.
Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung, die zum Herstellen von Stoffen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die Vorrichtung schließt ein bewegliches Förderband 55 ein. Auf diesem Band ist ein topographisch gestaltetes Tragteil 56 zur Bewegung mit dem Band plaziert. Das Tragteil weist mehrere erhabene dreidimensionale Gebiete auf. Wie es ausführlicher in Verbindung mit Fig. 5 erörtert wird, sind zwischen diesen dreidimensionalen Gebieten sich durch das Tragteil erstreckende Löcher oder Öffnungen angeordnet. Das zu behandelnde Fasergewebe 57 ist auf den dreidimensionalen Gebieten angeordnet bzw. wird dort getragen. Das Gewebe kann ein Gewebe aus kadierten Fasern, mittels Luft verlegter Fasern, schmelzgeblasener Fasern oder ähnlichem sein. Über dem Fasergewebe befindet sich eine Rohrleitung 58 zum Aufbringen einer Flüssigkeit 59, vorzugsweise Wasser, über das Fasergewebe, wenn das faserige Gewebe auf dem Tragteil getragen und auf dem Förderband unter der Rohrleitung bewegt wird. Das Wasser kann mit variierenden Drücken aufgebracht werden. Unter dem Förderband ist eine Vakuumrohrleitung 60 zum Entfernen von Wasser aus dem Gebiet bei Hindurchleiten des Gewebes und des Tragteils unter der Flüssigkeitsrohrleitung angeordnet. Im Betrieb wird das Fasergewebe auf dem Tragteil plaziert und werden das Fasergewebe und das Tragteil unter der Flüssigkeitsrohrleitung vorbeigeführt. Wasser wird zum Befeuchten des Fasergewebes auf die Fasern aufgebracht, um sicher zu sein, daß das Gewebe bei weiterer Behandlung nicht aus seiner Position auf dem Tragteil bewegt oder auseinandergerissen wird. Nachfolgend werden das Tragteil und das Gewebe mehrere Male unter der Rohrleitung vorbeigeführt. Während dieser Durchgänge wird der Druck des Wassers der Rohrleitung von einem Anfangsdruck von ungefähr 100 psi (690 kN/m²) auf Drücke von 1000 psi (6,9 MN/m²) oder mehr erhöht. Die Rohrleitung besteht aus mehreren Düsen mit ungefähr 4 bis 100 oder mehr Löchern pro Zoll (1 Zoll beträgt 2,54 cm). Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Löcher in der Rohrleitung 13 bis 70 pro Zoll. Die Löcher können einen Durchmesser von 3/1000 Zoll bis 10/ 1000 Zoll (0,08 bis 0,25 mm) aufweisen.
In Fig. 4 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Stoffen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die schematische Darstellung schließt ein Förderband 80 ein, das als ein Tragteil gemäß der vorliegenden Erfindung dient. Das Band wird in bekannter Weise kontinuierlich in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigsinn um voneinander beabstandete Elemente bewegt. Über diesem Band ist eine Flüssigkeitzuführrohrleitung 79 angeordnet, die mehrere Linien oder Gruppen von Düsen 81 verbindet. Jede Gruppe weist eine oder mehrere Reihen von Löchern mit kleinem Durchmesser mit 30 oder mehr Löchern pro Zoll auf. Die Rohrleitung ist mit Druckmessern 88 und Regelventilen 87 zum Regeln des Flüssigkeitsdrucks in jeder Linie oder Gruppe von Düsen ausgestattet. Unter jeder Düsenlinie oder -gruppe ist ein Absaugelement 82 angeordnet zum Entfernen von überschüssigem Wasser und übermäßiges Fluten des Wassers zu verhindern. Das zu behandelnde und in einen Stoff gemäß der vorliegenden Erfindung auszubildende Fasergewebe 83 wird dem Tragteilförderband zugeführt. Wasser wird durch eine geeignete Düse 84 auf das faserige Gewebe gesprüht, um das Gewebe anzufeuchten und beim Kontrollieren der Fasern während des Hindurchtretens unter den Druckrohrleitungen zu helfen. Ein Saugkasten 85 ist zum Entfernen von überschüssigem Wasser unter der Wasserdüse plaziert. Das faserige Gewebe wird unter der Flüssigkeitzuführrohrleitung hindurch bewegt, wobei die Rohrleitung vorzugsweise fortschreitend ansteigende Drücke aufweist. Zum Beispiel kann die erste Linie mit Löchern oder Düsen Flüssigkeitskräfte bei 100 psi (690 kN/m²) liefern, während die nächste Linie mit Düsen Flüssigkeitskräfte bei einem Druck von 300 psi (2,07 MN/m²) liefern kann und die letzte Linie mit Düsen Flüssigkeitskräfte bei einem Druck von 700 psi (4,83 MN/m²) liefern kann. Obwohl 6 Linien mit Düsen gezeigt sind, ist die Anzahl von Linien oder Reihen mit Düsen nicht kritisch, sondern wird von der Breite des Gewebes, der Geschwindigkeit, dem verwendeten Druck, der Anzahl von Reihen und Löchern in jeder Linie etc. abhängen. Nach Hindurchtreten zwischen den Flüssigkeitzuführ- und Absaugrohrleitungen wird der ausgebildete Stoff über einen zusätzlichen Saugkasten 80 zum Entfernen von überschüssigem Wasser aus dem Gewebe geführt. Das Tragteil kann aus relativ starrem Material hergestellt sein und mehrere Leisten umfassen. Jede Leiste erstreckt sich quer über die Breite des Förderers und weist eine Lippe auf einer Seite und eine Schulter auf der gegenüberliegenden Seite auf, so daß die Schulter eines Schlitzes mit einer Lippe eines benachbarten Schlitzes in Eingriff steht, um eine Bewegung zwischen benachbarten Schlitzen zu ermöglichen und die Verwendung dieser relativ starren Teile in der in Fig. 4 gezeigten Förderkonfiguration zu ermöglichen. Jeder Düsenstreifen umfaßt eine oder mehrere Reihen mit Löchern mit sehr kleinem Durchmesser von ungefähr 7/1000 Zoll (0,18 mm). Es sind näherungsweise 50 Löcher pro Zoll über dem Düsenstreifen vorhanden.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Tragteiltyps, der zum Erzeugen der Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Teil umfaßt eine Platte 90 mit mehreren sich durch die Dicke der Platte erstreckenden Öffnungen 91. Die Öffnungen sind in Reihen ausgerichtet, die sich entlang der Länge und Breite der Platte erstrecken. Der obere Teil jeder Öffnung weist eine konische Gestalt 92 auf. Wie es in der Figur zu sehen ist, sind die Flächen der konischen Gestalt relativ glatt mit variierenden Riffelbildungen. Die von den konischen Gestalten gebildete Fläche ist die Fläche, auf der das Fasergewebe plaziert und gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt wird.
Es folgt ein spezielles Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beispiel

In diesem Beispiel umfaßt das zum Herstellen eines Stoffes gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Ausgangsgewebe 100% Baumwollfasern. Das Gewebe wiegt 2,5 Unzen pro Quadratyard (59 g/m²) und umfaßt ein 1,5 Unzen pro Quadratyard (36 g/m²) Wirrfaservlies, das auf die Oberseite eines 1,0 Unzen pro Quadratyard (24 g/m²) kadierten Gewebes laminiert ist. Das Gewebe wird durch Plazieren auf ein Bronzeband mit 100 · 92-Maschen und Leiten des Gewebes und Bandes unter säulenartige Wasserstrahlströme vorverfestigt. Die Strahlströme werden von Düsen mit einem Durchmesser von 0,007 Zoll (0,18 mm) erzeugt, die in einer in der Querrichtung oder der Breite des Gewebes verlaufenden Reihe angeordnet sind. Es sind 30 Düsen pro Zoll vorhanden. Das Gewebe wird mit einer Geschwindigkeit von 92 ft/min (0,47 m/s) unter den säulenartigen Strahlströmen vorbeigeleitet. Es werden drei Durchgänge bei 100 psig (690 kN/m²) und 9 Durchgänge bei 900 psig (6,2 MN/m²) durchgeführt. Der Abstand vom Gewebe zu der Düse beträgt 0,75 Zoll (19 mm). Das vorbehandelte Gewebe wird von der Bandfläche entfernt, umgewendet und auf einer in Fig. 5 dargestellten Ausformplatte plaziert. Wie oben beschrieben, werden die Ausformplatte und das Gewebe unter säulenartigen Wasserstrahlströmen hindurchgeleitet. Die Platte und das Gewebe werden mit 90 ft/min (0,46 m/s) unter den Strahlströmen hindurchgeführt. Ein Durchgang wird bei 600 psig (4,1 MN/m²) und 7 Durchgänge werden bei 1400 psig (9,7 MN/m²) durchgeführt. Der resultierende Stoff wird zum Entfernen des Wassers auf Trockenwalzen getrocknet.
Wie erwähnt wurde, weisen die Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung eine exzellente Drapierfähigkeit in allen Richtungen des Stoffes auf. Während die Drapierfähigkeit mittels zahlreicher Techniken gemessen werden kann, ist die Drapierfähigkeit der Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen worden indem ein 12 Zoll · 12 Zoll (30 · 30 cm) Stoffquadrat genommen und für wenigstens 6 Stunden in einem Raum einer Temperatur von 70º F (21ºC) und einer relativen Feuchtigkeit von 65% ausgesetzt wurde. Der konditionierte Stoff wird auf einer ebenen, horizontalen Fläche plaziert und eine Kante des Stoffes wird über die Kante der Fläche bewegt, so daß 6 Zoll (15 cm) des Stoffes sich über die Flächenkante erstrecken und nicht von der Fläche getragen werden. Es wird der Winkel des Stoffes gemessen, um den sich der Stoff von der horizontalen Fläche biegt. Dieser Winkel wird der Drapierindex des Stoffes genannt. Die Stoffe werden in der Maschinenrichtung, der Querrichtung und unter 45º und 135º zu der Maschinenrichtung getestet.
Es wird ein Vergleich der Drapierfähigkeit der Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung mit Nonwoven-Stoffen im Stand der Technik durchgeführt. Der, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben, hergestellte Stoff gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch einen Binderfoulardvorgang verarbeitet und mit einer 20% Akrylbinderaufnahme imprägniert und auf Trockenwalzen getrocknet.
Eine der Vergleichsproben aus dem Stand der Technik ist unter Verwendung desselben Grundgewebes mit 2 1/2 Unzen pro Quadratyard (59 g/m²) hergestellt, wobei das Gewebe behandelt und zu einem Nonwoven-Stoff ausgebildet ist, wie in US-Patent 3,485,706 beschrieben ist. Eine weitere Vergleichsprobe ist unter Verwendung des 2 1/2 Unzen pro Quadratyard (59 g/m²) Grundgewebes hergestellt. Das Gewebe ist behandelt und zu einem Stoff ausgebildet, wie es in US-Patent 5,098,764 beschrieben ist. Der Stoff gemäß der oben beschriebenen Erfindung und die in der in US-Patent 3,486,168 und US-Patent 5,098,764 beschriebenen Weise hergestellten Stoffe werden zum Verbessern der Eigenschaften einem Dusenfärbeprozeß unterzogen. Der verwendete Prozeß ist ein Standardfärbeprozeß, der bei vielen Bekleidungs- und selbstverarbeiteten Stoffen zum Weichmachen des Stoffes und Liefern einer gleichförmigen Farbverteilung verwendet wird. Derartige Veredelungsprozesse stellen einen Standard in der Textilindustrie dar und werden bei vielen Web-, Strick- und Vlieswaren verwendet. Der andere verglichene Stoff ist ein kommerzieller verwickelter Nonwoven-Stoff, der von DuPont unter der Marke Sontara verkauft wird. Dieser Stoff ist aus Polyesterfasern und Faserbrei hergestellt, die nicht so steif wie Baumwollfasern sind. Der Stoff wird kommerziell veredelt, um die Weichheit und Drapierfähigkeit zu verbessern. Baumwolle wird in dem Vergleich verwendet, da sie als Folge, der Steifigkeit von Baumwolle eine schlechte Drapierfähigkeit aufweist. Der Drapierindex jeder der drei Stoffe ist durch den vorangehend beschriebenen Drapierfähigkeitstest bestimmt. Jede Probe ist in der Maschinenrichtung, der Querrichtung und unter 45 und 135 Grad zu der Maschinenrichtung getestet. Die Proben wiesen die folgenden Drapierindizes auf: Tabelle
Wie es anhand der obigen Tabelle ersichtlich ist, weisen die Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung einen Drapierfähigkeitsindex von wenigstens 75 Grad und vorzugsweise 80 Grad oder mehr in allen Richtungen des Stoffes auf. Vorzugsweise beträgt die Drapierfähigkeit der Stoffe gemäß der vorliegenden Erfindung in der Maschinenrichtung wenigstens 80 Grad und in der Querrichtung 85 Grad.
Nachdem nun die Erfindung in allen Einzelheiten beschrieben und ein Beispiel der Art beschrieben worden ist, in der sie in der Praxis durchgeführt werden kann, wird es für Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich sein, daß viele Variationen, Anwendungen, Modifikationen und Erweiterungen der damit verbundenen Grundprinzipien vorgenommen werden können, ohne aus dem Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung zu gelangen.

Claims

1. Nonwoven-Stoff, der auf einem topographisch konfigurierten Tragteil mit mehreren erhabenen, dreidimensionalen Bereichen und einer Mehrzahl von Löchern gebildet ist, die zwischen den dreidimensionalen Bereichen angeordnet sind und sich durch das Tragteil erstrecken, wobei der Stoff, wenn er gebildet wird, eine von dem Tragteil abgekehrte Oberseite sowie eine Unterseite aufweist, die auf der Oberseite der dreidimensionalen Bereiche abgestützt ist, wenn der Stoff gebildet wird, und der Stoff eine Mehrzahl von Fasern umfaßt, die zwischen den genannten Seiten angeordnet sind, wobei die Fasern durch das Aufbringen von unter Druck stehender Flüssigkeit auf die Oberseite des Stoffes neu angeordnet werden und die Fasern mit benachbarten Fasern verschlungen und in Wirrlage gebracht werden, um ein Muster von Öffnungen (11) zu bilden, die sich durch den Stoff erstrecken und in einem Teil der Öffnungen (11) U-förmige, im wesentlichen parallele Fasersegmentschlaufen angeordnet sind, wobei das offene Ende des U zu einer Seite des Stoffes und das geschlossene Ende des U zu der anderen Seite des Stoffes gerichtet ist und der Stoff einen Drapierindex in allen Richtungen des Stoffes von mindestens etwa 80º aufweist.

2. Nonwoven-Stoff gemäß Anspruch 1, worin die Schlaufen (12) im wesentlichen in der Mitte der Öffnung (11) angeordnet sind.

3. Nonwoven-Stoff gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Öffnungen (11) in dem Stoff in einem Reihenmuster angeordnet sind, wobei die Reihen der Öffnungen (11) sich in die Längs- und Querrichtungen des Stoffes erstrecken.

4. Nonwoven-Stoff gemäß Anspruch 3, worin die Schlaufen (12) in voneinander beabstandeten Reihen von Öffnungen (11) angeordnet sind, die sich in der Querrichtung des Stoffes erstrecken.