DE3302710A1

DE3302710A1 - Vlies mit implantierten fasern und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3302710A1
Application number: DE3302710A
Authority: DE
Inventors: Toshio Kobayashi; Satoshi Kawanoe Ehime Sasaki; Migaku Suzuki
Original assignee: Unicharm Corp
Current assignee: Unicharm Corp
Priority date: 1982-01-31
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1983-08-11
Anticipated expiration: 2003-01-28
Also published as: IT1159967B; GB8302338D0; JPS58132157A; GB2114054B; FR2520767B1; FR2520767A1; US4591513A; US4532173A; GB2114054A; IT8367091A0; DE3302710C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Faservlies mit implantierten Fasern,bestehend aus einer Kombination von kurzen Fasern und einer dehnbaren und elastischen geschäumten Lage, insbesondere auf ein Vlies mit implantierten Fasern, in dem diese kurzen Fasern-zumindest an einer Oberfläche mit der geschäumten Lage nibht nur miteinander verflochten sondern mit dem Material an der Oberfläche und im Inneren der geschäumten Lage miteinander verfilzt sind. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Herstellverfahren solcher Vliese mit implantierten Fasern.

Faservliese, die lediglich aus einem einzigen Bestandteil bestehen, sind arm an Elastizität und Stretchfähigkeit, so daß diese Einkomponent-Faservliese durchaus nicht immer als Material für ein Produkt geeignet ist, das im Gebrauch in Anlage an die Haut eines menschlichen Körpers gedrückt oder getragen wird. Auf der anderen Seite ist auch eine dehnbare und

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elastische geschäumte Lage, obwohl sie mit diesen Vorzügen ausgestattet ist, ungeeignet als Material für ein Produkt, das in direktem Kontakt mit der menschlichen Haut verwendet wird, da derartige Lagen kein behagliches Tuchgefühl besitzen.

Es ist bekannt, extrem kurze Fasern in die Oberfläche einer geschäumten Lage mittels eines sogenannten elektrostatischen Implantationsverfahrens einzusetzen, oder eine faserige Lage, die z. B. eine faserige Bahn oder ein Tuch aufweist, auf die Oberfläche einer solchen geschäumten Lage unter Zuhilfenahme von Klebstoff zu laminieren oder direkt zu verschmelzen, so daß der Oberfläche dieser Lage ein Tuchgefühl verliehen werden kann. Die somit mittels der konventionellen Herstellmethoden erhaltenen Lagen weisen immer noch Nachteile auf, die darin bestehen, daß die geschäumte Lage selber und die Faserlage ihre Merkmale zu klar voneinander getrennt haben, da die Fasern lediglich auf die geschäumte Lage auflaminiert und daher die Anfangselastizität der geschäumten Lage selber im wesentlichen in Richtung der Dicke aufrechterhalten ist, die Lagen können jedoch nicht frei sein von ernsthaften Beschädigungen in der Oberflächenrichtung, da die faserige Lage durch Aufschmelzen oder Adhäsion daran befestigt ist. Aus diesem Grund wird kein multiplikativer Effekt aus der Kombination dieser beiden Komponenten in den Lagen nach dem Stand der Technik erzielt und eine solche Lage ist als Material für Produkte, wie sie vorgehend erwähnt wurden, ungeeignet. Das Verwendungsgebiet der Lagen nach dem Stand der Technik ist daher eng begrenzt. Insbesondere sind Lagen nach dem Stand der Technik, die ein Klebmittel verwenden, als Material für Produkte, die in direktem Kontakt mit der menschlichen Haut verwendet werden, vom medizinischen Standpunkt ungeeignet.

Um ein neues Produkt dieses Typs zu erzielen, welches in der Lage wäre, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, hat der Erfinder eine Vielzahl verschiedener Studien durchgeführt und herausgefunden, daß das gewünschte Produkt dann erhalten wird, wenn kurze Fasern mittels einer Hochenergiebehandlung durch Wasserstrahlen ohne Verwendungeiner besonderen Substanz wie Kleb-

stoff oder Binder oder besonderen Mitteln für ein Verschmelzen auf eine elastische Sctaimlage implantiert werden.

Erfindungsgemäß sind, wie oben beschrieben, die kurzen Fasern einer gewünschten Länge und eines gewünschten Grundgewichts ohne besonderen Klebstoff oder Binder in eine dehnbare und elastische geschäumte Lage von der Oberfläche her in das Innere eingesetzt, um einen Vlies herzustellen, bei dem die kurzen Fasern nicht nur an der Oberfläche miteinander verfilzt sondern auch mit dem Material der geschäumten Lage sowohl in der Oberflächenebene als auch im Inneren in komplizierter Weise verankert ist, so daß dieses Vlies eine dehnbare Elastizität besitzt, die im wesentlichen derjenigen entspricht, die der geschäumten Lage innewohnt, wobei das Vlies an seiner Oberfläche das Erscheinungsbild wie auch das Gefühl eines Tuches vermittelt. Desweiteren weist das erfindungsgemäße Faservlies den Vorteil auf, daß es praktisch frei ist von der Gefahr, daß die kurzen Fasern leicht aus der geschäumten Lage fallen. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Vlies vorteilhafterweise als Material für Produkte verwendet werden, die während ihres Gebrauchs federnd gegen menschlicht Haut gedrückt oder gepreßt werden. Das erfLndungsgemäße Verfahren gestattet die wiederholte Verwendung von Wasserdüsenstrahlen für eine wirkungsvolleBehandlung des Anfangsmaterials und gestattet als Folge die Herstellung eines Vlieses mit hervorragenden Eigenschaften, wie oben beschrieben, in einer Massenproduktion mit grundlegen niedrigen Kosten.

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Vlies mit implantierten Fasern wie oben beschrieben vor und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Vlieses, das durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

Auflegen einer Faserbahn von 5 und 80g /cm , bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm auf eine geschäumte Lage mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Ausbilden des zu behandelnden Ausgangsmaterials, Zuführen des zu behandelnden Ausgangsmaterials zu wasserundurchlässigen Stützauflagern mit einer glatten Oberfläche, welche -Stützauflager zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,

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Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials mit Wasserdüsenstrahlen, die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern angeordneten Öffnungen

2 mit einem Düsendruck von mehr als 15 kg/cm aufgebracht werden,

gleichzeitigem Strecken der geschäumten Lage um 10 % oder mehr, wobei die Wasserdüsenstrahlen säulenartige Strahlen sind, die senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn auf das Ausgangs— material gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern der Faserbahn zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage her in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte definierten Muster tief in das Innere der geschäumten Lage implantiert werden, und die kurzen Fasern nicht nur auf der Oberfläche miteinander verfilzt sondern auch mit der Oberfläche und im Inneren der geschäumten Lage verankert sind.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vlieses,

Figur 2 und

Figur 3 jeweils einen Schnitt entlang der Linie X-X in Figur 1 in schematischer Darstellung,

Figur 4 eine Ansicht einer schematischen Schnittdarstellung durch die Dicke des zu behandelnden Ausgangsmaterials um das Prinzip darzustellen, mittels welchem die Wasserdüsenstrahlen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das zu behandelnde Ausgangsmaterial einwirken,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer als Auflager dienenden Walze, von der in Figur 4 lediglich eine dargestellt ist, und von Düsenmitteln, die dieser Walze zugeordnet sind,

Figur 6 eine schematische Seitenansicht, in welcher die Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Ver-

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fahrens dargestellt ist, und

Figur 7 A jeweils vertikale Schnitte durch Ausführungsformen bis D einer öffnung, die am Boden jedes Düsenmittels ausgeformt ist.

Es wird nun auf die Figuren 1, 2 und 3 Bezug genommen, worin das Vlies 1 aus einer dehnbaren und federnden geschäumten Lage 2 und kurzen Fasern 3 besteht. Die kurzen Fasern 3 werden von einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 her so tief wie möglich in das Innere des Vlieses 1 implantiert, wie es in Figur 2 dargestellt ist. In dem in Figur 3 dargestellten Vlies sind die kurzen Fasern von einer Oberfläche der geschäumten Lage 2 durch die letztere außerhalb einer anderen Oberfläche oder von der gegenüberliegenden Oberfläche so tief als möglich in das Innere der genannten geschäumten Lage 2 implantiert. Wie dem auch sei, die kurzen Fasern 3 sind auf der geschäumten Lage in einem gestreiften Muster aufgebracht, das durch abwechselnd und in regelmäßigen Abständen in Querrichtung des Vlieses angeordnete Zonen hoher Dichte 4a und solchen niedriger Dichte 4b gebildet wird. Diese Art der Implantation ist dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fasern 3 nicht nur an einer oder an beiden Oberflächen der geschäumten Lage 2 miteinander verfilzt sind, sondern in komplizierter Weise mit dem Material der geschäumten Lage ent- j lang der Oberflächen und dem Inneren verankert und verriegelt \

sind. j

Die geschäumte Lage 2 kann aus einem PoIyurethanschaum, wie ι z.B. solchen bestehen, die aus Reaktionen zwischen gesättigtem Polyester und Isocyanate, Polyäther und Isocyanate und Rizinusöl (Castoröl) und Isocyanate erhalten werden, oder aus geschäumter Cellulose, in jedem Fall müssen offene Poren vorhanden sein. Eine geschäumte Lage mit geschlossenen Poren würde das Verriegeln .der kurzen Fasern mit dem Material der geschäumten Lage und somit das Implantieren schwierig machen. Darüberhinaus würde eine Lage mit geschlossenen Poren es unmöglich machen, Luftdurchlässigkeit und Wasserabsorptionsfähigkeit für das erfindungs·

gemäße Vlies zu erzielen, wenn diese Eigenschaften gewünscht werden.

Die kurzen Fasern 3 können eine Länge von weniger als 100 mm aufweisen. Würden die Fasern eine Länge von mehr als 100 mm aufweisen, so würde dies weniger Faserenden ergeben und ein zu geringes Verfilzen der Fasern miteinander zur Verhinderung des Herausfallens der Fasern aus der geschäumten Lage während des Gebrauchs des Vlieses, soweit Fasern mit einem gleichen Gewicht verwendet würden, wie das solcher mit einer Länge von weniger als 100 mm. Es wird keine besondere Grenze der unteren Faserlänge gesetzt, jedoch würde eine Verwendung von Fasern, die einheitlich kürzer als 5 mm sind, dazu führen, daß das gegenseitige Verfilzen der Fasern ungenügend ist-, um sie vor dem Herausfallen aus der geschäumten Lage zu bewahren, obwohl das Einsetzen dieser Fasern in die geschäumte Lage 1 erleichtert würde. Dementsprechend können Fasern mit einer Länge kürzer als 5 mm wirksam nur in Kombination mit Fasern verwendet werden, die länger als 30 bis 50 mm sind. Als Material für die kurzen Fasern 3 kann verwendet werden: Naturfasern, wie Seide, Baumwolle und Flachs, regenerierte Fasern wie Rayon und Cupro-Ammoniumrayon, halbsynthetische Fasern wie beispielsweise Acetat und Premix, synthetische Fasern wie Nylon, Vinylon, Vinylidene, Vinylchlorid, Polyester, Acryl, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan, Benzoate und Polyclar. Diese Fasern können unabhängig voneinander oder in Kombination air Anwendung gelangen. Obwohl keine besondere Grenze für den Feinheitsgrad dieser kurzen Fasern gesetzt wird, so wird es doch bevorzugt, kurze Fasern mit einem Denier zu verwenden, das so fein wie möglich ist. j

Figur 6 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des >j_ erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind eine Vielzahl· von Walzen 6 ] als wasserundurchlässige Auflager in einem vorgegebenen Abstand entlang des Wegs des zu behandelnden Ausgangsmaterials 5 angeordnet vorgesehen, wobei sich über den jeweiligen Auflagern 6 Düsenmittel 7 befinden (vergleiche auch Figur 5). Jedes Düsenmittel \ weist ein langes Rohr mit an der unteren Wandung ausgebildeten Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,2 mm im Durchmesser auf, die in einem Abstand von 0,5 bis 10 mm längs des Rohrs vor-

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gesehen sind, so daß diese Öffnungen der Oberfläche des zugeordneten Auflagers gegenüberliegen. Desweiteren ist ein Transportband 8, ein Paar Zuführungswalzen 9 und eine Führungsrolle 10 auf einer Seite der Auflagerwalzen, und ein Paar von Zugwalzen 11 mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die höher ist als diejenige der Zuführungsrollen 9, am anderen Ende der Auflagerwalzen 6 vorgesehen. Jedes der Düsenmittel 7 ist über ein zugeordnetes Druckregulierventil 12 mit einem Verteilerbehälter 13 verbunden, welcher seinerseits mittels einer Leitung 14 mit einem Filterbehälter 15 inStromungsverbindung steht. Der Filterbehälter 15 ist an eine Druckpumpe 17 angeschlossen, die mittels eines Motors 16 angetrieben wird. Die Druckpumpe 17 ist ihrerseits mittels einer Leitung 18 mit einem Vorratstank 19 verbunden. In einem Raum, der sich unter den Auflagerwalzen 6 und den Zugwalzen 11 erstrecktest ein trogartiger Auffangbehälter 20 vorgesehen, der über eine Rohrleitung 21 und einen Filterkasten 22 in Strömungsverbindung mit dem Vorratsbehälter 19 steht. Das Wasser des Behälters 19 wird mittels der Druckpumpe 17 unter Druck gesetzt, mittels des Filterbehälters 15 gefiltert und anschließend von dem Verteilbehälter 13 zu den einzelnen Düsenmitteln 7 verteilt und durch die Öffnungen der Düsenmittel 7 auf die Auflager 6 ge- i spritzt.

Das zu behandelnde Ausgangsmaterial 5 besteht aus einer dehnbaren und elastischen geschäumten Lage 2, dievon den Zuführungsrollen 9 über die Führungsrolle 10 zu den Auflagerwalzen 6 geführt wird und einer Bahn 3a aus kurzen Fasern, die mittels des Transportbandes 8 herangeführt wird, so daß sie auf der geschäumten Lage 2 zu liegen kommt. Das Ausgangsmaterial wird einer Hochenergiebehandlung mit säulenartigen Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt, die aus den Düsenmitteln 7 durch die darin vorgesehenen Öffnungen austreten, wooei die geschäumte Lage 2 zwischen den zwei Walzenpaaren 9 und 11 in Längsrichtung gedehnt wird. Wenn die Wasseraüjenstrahlen inre Einwirkung auf das Ausgangsmaterial 5 beendet und ihre Energie verloren haben, wird das Wasser in den Auffangbehälter 20 abgeleitet, durch den Filterkasten 22 gefiltert und in den Tank 19 rezirkuliert.

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In Figur 4 ist das Prinzip dargestellt, mit welchem die Wasserdüsenstrahlen auf das Ausgangsmaterial einwirken. Die Vvasserdüsenstrahlen 23a wirken auf das Ausgangsmaterial nicht nur in der Weise ein, daß sie die Kurzfaserbahn 3a und die geschäumte Lage 2 durchdringen, sondern sie werden von dem Auflager bzw. den Auflagerwalzen 6 zurückgeworfen und durchdringen die beiden Einzelkomponenten erneut. Auf diese Weise wird die geschäumte Lage und das Kurzfaserband 3a in einer Interaktion von Wasserdüsenstrahlen 23a und zurückgeworfenen Strahlen behandelt. Als Folge davon werden die kurzen Fasern.3 in der Bahn 3a dreidimensional bewegt und wirksam in die geschäumte Lage 2 implantiert, wobei die Art und Weise bereits in Verbindung mit den Figuren 1, 2 und 3 erläutert wurde.

Um eine derartige Behandlung mit hoher Wirksamkeit zu erzielen j müssen mindestens die folgenden Erfordernisse A, B, C und D erfüllt sein:

A Die geschäumte Lage 2 muß vom Typ her offenporig sein und eine Dicke von weniger als 5 mm aufweisen,

B die Wasserdüsenstrahlen müssen mit einem Druck höher als

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15 kg/cm , vorzugsweise höher als 25 kg/cm aufgebracht werden,

C die Oberflächen der Auflager bzw. Auflagerwalzen sollten eine angemessene Härte aufweisen, größer als 50°, vorzugsweise größer als 70° in Übereinstimmung mit JIS (Japanese Industrial Standard)-K 6301 Hs, und

D während der Behandlung des Ausgangsmaterials 5 mit den j

Wasserdüsenstrahlen muß die geschäumte Lage 2 in Längs- j

richtung oder in Querrichtung in einer Dehnung von 10 % ι

oder mehr gehalten werden. · I

Wenn diese Bedingungen nicht vollständig erfüllt werden, wir^d es j schwierig, eine wirksame Verfilzung der kurzen Fasern 3 der i Bahn 3a, eine Verankerung der kurzen Fasern mit dem Material der \ geschäumten Lage 2 und somit ein sicheres und verläßliches Ein- ' setzen dieser kurzen Fasern in die geschäumte Lage 2 zu erzielen,

selbst wenn das Ausgangsmaterial 5 über eine längere Zeit mit den Wasserdüsenstrahlen behandelt oder die öffnungen, durch welche die Wasserdüsenstrahlen aufgebracht werden, in einer Ebene so niedrig wie möglich über dem Ausgangsmaterial angeordnet werden. Der Grund liegt darin, daß der geschäumten Lage 2 ein Kisseneffekt innewohnt, unter welchem die Energie der Wasserdüsenstrahlen, die auf die Bahn 3a aus kurzen Fasern einwirkt, von der geschäumten Lage absorbiert wird. Desweiteren würde die Ladung der Wassermenge, die bereits auf das Ausgangsmaterial eingewirkt und ihre Energie verloren hat, Wellen und Falten in dem Ausgangsmaterial entlang der Erstreckung, die zu behandeln ist, verursachen und die Behandlung erschwerden, wenn nicht die geschäumte Lage 2 um 10 % oder mehr gedehnt würde. Wenn die geschäumte Lage 2 unter einem ausreichenden Zug steht, um das · Dehnen zu erreichen, wird demgegenüber der Kisseneffekt vermindert, d.h. die Dicke der geschäumten Lage 2 wird reduziert und die Zellen gedehnt, um das gegenseite Verfilzen der kurzen Fasern 3, das Verankern und Verriegeln der Fasern mit dem Material der geschäumten Lage und das Implantieren dieser kurzen Fasern in diese Lage zu erleichtern. Wie eingangs beschrieben, beabsichtigt die vorliegende Erfindung eine Elastizität in beiden Richtungen der Dicke und in der Länge (d.h . Kissencharakteristika und Dehncharakteristika) zu erzielen. Eind derartige Elastizität wird nur dann erzielt, wenn die Behandlung zum Faserimplantieren an einer geschäumten Lage 2 durchgeführt wird, die in Längsrichtung oder in Querrichtung gedehnt ist.

Es wird hier darauf hingewiesen, daß die Elastizität des Vlieses 1 in beide Richtungen allgemein von der Elastizität der geschäumten Lage 2 abhängt, wobei jedoch der elastische Bereich gesteuert wird von der Stärke, mit welcher die kurzen Fasern mit dem Material der geschäumten Lage 2 an der Oberfläche und im Inneren verankert und verriegelt sind, wie es mittels der folgenden Formel ausgedrückt ist:

worin gilt: a - Elastizitätsbereich des Vlieses 1,

b - Elastizität der geschäumten Lage 2, c - Dehnung der mit dem Material der geschäumten Lage an der Oberfläche und im Inneren verankerten und verriegelten kurzen Fasern 3, Ad- Verfilzungsstärke der kurzen Fasern 3 (abhängig vom Grundgewicht der Fasern wie auch vom Material der geschäumten Lage), b bf O, wenn die geschäumte Lage lediglich in Längsrichtung, jedoch nicht in Querrrichtung gedehnt ist.

Um die geschäumte Lage unter Zugspannung in ihrer Längsrichtung zu setzen, wird sie in Längsrichtung zwischen den beiden Walzenpaaren 9 und 11_;so wie es bereits in Verbindung mitFigur 3 beschrieben worden ist, gedehnt. Um die genannte geschäumte Lage

2 unter Zugspannung in ihrerQuerrichtung zu setzen, kann sie mittels der bekannten Mittel wie Stift- oder Clip-Spannrahmen gedehnt werden.

Die Trägerwalzen 6 bestehen vorzugsweise aus Walzen mit einem Durchmesser von 50 bis 300 mm, um einen adäquaten Widerstand gegen den hohen Druck der Wasserdüsenstrahlen und eine wirkungsvolle Ableitung von der Auflagerfläche zu erzielen. Die Walzen bestehen aus Metall, Gummi oder Kunststoff oder einer mehrlagigen Konstruktion, die eine Kombination dieser Materialien aufweist, soweit diese Walzen mit einer entsprechend harten Oberfläche versehen sind.

Die Bahn 3a der kurzen Fasern kann eine blattartige Bahn sein, die durch einen Kardierprozeß oder Papierhersteilprozeß gewonnen wird, insoweit als eine derartige Bahn es den kurzen Fasern

3 einer solchen Bahn ermöglicht, leicht in das Innere der geschäumten Lage 2 transportiert zu werden. Eine derartige Faserbahn 3a weist vorzugsweise ein Grundgewicht zwischen 5 und

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80 g/m auf. Eine Faserbahn mit einem Grundgewicht von weniger

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als 5 g/m kann nicht mit Vorteil für die Erfindung verwendet ,

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werden, da ein derartiges Grundgewicht dazu führt, daß die kurzen Fasern in einer solchen Bahn ungleichmäßig verteilt sind. Mit einer Bahn eines Grundgewichts von mehr als 80 g/m" verhält es sich genau umgekehrt, die Masse der Fasern ist im Verhältnis zu der geschäumten Lage zu groß, so daß die Zellen in der geschäumten Lage leicht brechen, wobei hinzukommt, daß die Lage der Fasern, die in die geschäumte Lage implantiert werden sollen, so dick wäre, daß die Energie der Wasserstrahlen im wesentlichen durch diese Faserlage während der hydraulischen Energiebehandlung absorbiert und die Wirksamkeit dieser Behandlung erheblich reduziert würde.

Vorzugsweise bestehen die Wasserdüsenstrahlen aus säulenartigen Strahlen, die aus öffnungen mit einem Durchmesser zwischen 0,05 und 0>2 mm senkrecht auf die Oberfläche der zugeordneten Auflagerwalzen 26 gespritzt werden, wobei die öffnungen in einem Abstand zwischen 0,5 und 10 mm angeordnet sind. In Figur 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele von öffnungen dargestellt, mit denen die Düsenmittel ausgestattet sind. Wie dargestellt, weist jede öffnung 24 in ihrem senkrechten Bereich einen nach unten abgeschrägten Bereich 24a und einen linearen Bereich 24b auf,*

das Verhältnis L/D, das Verhältnis der Länge L des geraden Bereichs 24b zum Durchmesser D dieses Bereichs 24b,wird vorzugsweise kleiner als 4/1 gewählt, insbesondere weniger als 3/1, um einen Verlust an Strahldruck auf einem vernachlässigbaren Niveau zu halten, der aufgrund des Strömungswiderstandes in der öffnung 24 entsteht. Wenn die öffnung 24 so gewählt wird, daß sie eine zylindrische Form aufweist, die ein und denselben Durchmesser besitzt und ein Verhältnis L/D von 4/1 oder größer, so nimmt der Druckverlust aufgrund des Strömungswiderstandes in der öffnung 24 bis zu einem Niveau zu, das ökonomisch unvorteilhaft ist.

Das Durchschnittsströmungsverhältnis (transverse average flow rate) der Wasserstrahlen, die durch derartige öffnungen 24 ausgespritzt werden, beträgt vorzugsweise weniger als 40 cc/sec. -?cm, insbesondere weniger als 30 cc/sec.· cm. Der Begriff Durchschnittsströmungsverhältnis (transverse average flow rate) be-

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zeichnet einen Wert F/W, worin F den gesamten Durchfluß bezeichnet, der auf jede der Auflagerwalzen 6 aufgespritzt wird, und W die effektive Breite der Düsenmittel, die über diesem Auflager angeordnet sind. Wenn das Durchschnittsströmungsverhältnis in Querrichtung 40 cc/sec. · cm überschreitet, dann wird das zu behandelnde Ausgangsmaterial aufgrund des schlechten Abflusses aufgeschwemmt und die kurzen Fasern würden in einem solchen aufgeschwemmten Wasser umherschwimmen. Als Ergebnis würden die Wasserdüsenstrahlen auf diese kurzen Fasern mit einer Energie einwirken, die derart reduziert ist, daß die gewünschte wirkungsvolle Behandlung des Ausgangsmaterials unvorteilhafterweise verhindert würde.

Das erfindungsgemäße Vlies, das durch eine derartige Behandlung wie oben erwähnt, erzielt wird, kann bereits zu verschiedenen Zwecken verwendet werden, ohne daß weitere Behandlungsmaßnahmen erforderlich wären, es kann jedoch auch einer wasserabstoßenden Behandlung unterzogen werden, wenn die für den Gebrauch des Vlieses gewünscht wird, um es für Produkte zu verwenden, bei denen wasserabstoßende Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegen Wasserdruck erforderlich sind. Die wasserabstoßende Behandlung wird durch Eintauchen des Vlieses in eine wasserabstoßende Lösung oder durch Aufsprühen einer derartigen Lösung auf das Vlies nach Vervollständigung der Behandlung mit den Wasserdüsenstrahlen erzielt. Die wasserabstoßende Lösung kann den Wasserdüsenstrahlen beigefügt werden, so daß während der Energiebehandlung des Ausgangsmaterials 5 mit der hydraulischen Energie dieser Wasserdüsenstrahlen das Ausgangsmaterial gleichzeitig der wasserabstoßenden Behandlung ausgesetzt wird. Das Vlies oder das Ausgangsmaterial, das auf diese Weise mit einer adäquaten Menge von wasserabstoßender Lösung während dieser Behandlung getränkt ist, kann eine Menge an wasserabstoßender Lösung beinhalten, die gesteuert wird durch Absaugen,anschließend wird das Produkt ge- I trocknet. Die wasserabstoßenden Agenzien, welche wirksam zu

diesem Zweck verwendet werden können, sind diejenigen, die im j Stand der Technik bekannt sind, beispielsweise die wasserab- j stoßenden Agenzien vom Silicontyp (Dimethy!polysiloxane, Hydro- \

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polysiloxane, Epoxypolysiloxane, Aminopolysiloxane und Carboxypolysiloxane), wasserabstoßende Agenzien wachsartigen Typs, wasserabstoßende Agenzien von dem Typ metallischer Seifen und wasserabstoßende Agenzien vom Typ der Fluorine, welche in Kombination mit Harz zur Anwendung gelangen können. Diese Harze können Kondensationsharze (Glyoxal) und Harze hoher molekularer Vernetzung (acrylische Ester, Polyvinylacetat) sein, um das Ausgangsmaterial, wenn gewünscht, mit teilweisem faserigen Gefüge zu versehen und den Wasserdruckwiderstand zu erhöhen. Dem faserigen Vlies wird durch eine derartige Verhandlung eine wasserabstoßende Fähigkeit und eine Widerstandskraft gegen Wasserdruck verliehen, die annähernd dreimal höher ist als diejenige der geschäumten Lage (Polyurethan) und annähernd 1 1/2 mal höher als diejenige der faserigen Bahn alleine. Eine derartige Verbesserung begründet sich auf die Tatsache, daß die Porendichte der geschäumten Lage durch die Implantierten oder darin eingebetteten kurzen Fasern verbessert ist.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele im Detail erläutert.

Beispiel 1:

Das vorliegende Beispiel zeigte an, daß es für die Ausführung der vorliegenden Erfindung wesentlich ist, die faserige Bahn auf die geschäumte Lage mit offenen Poren aufzubringen, welche letztere in einem gedehnten Zustand gehalten wird, um ein optimales Implantieren der kurzen Fasern auf die geschäumte Lage zu erzielen.

Als zu behandelndes Ausgangsmaterial wird eine Anordnung verwendet, die aus einer parallel verlaufenden Bahn Rayon 1.,5 d χ 51 mm

2
• 30 g/m und die von einer Kardierwalze erhalten wird und einer

geschäumten Urethanlage vom Polyestertyp besteht, welche 1,5 mm dick ist und auf die die Parallellage aufgelegt wird. Ein solches Ausgangsmaterial wurde mit der Vorrichtung nach Figur 6 behandelt, in welcher die geschäumte Lage mittels jeweils der Walzen 9 und 11 zusammengedrückt und dabei durch die unterschiedlichen Geschwin-

digkeitsverhältnisse dieser Rollenpaare 9 und 11, d.h. 108 %,

wird.)

120 %, 150 % und 190%, gestreckt^Anschließend wurde die faserige Bahn auf die genannte Lage aufgebracht. Das auf diese Weise zusammengelegte Ausgangsmaterial wird dann der Hochenergiebehandlung durch Wasserdüsenstrahlen ausgesetzt, die mit einem Druck von 32 kg/cm durch öffnungen von 0,13 mm Durchmesser aus den zwischen den Walzenpaaren 9 und 11 angeordneten Düsenmitteln 7 austreten, wobei die öffnungen mit einem gegenseitigen Abstand von 1 mm in Längsrichtung an den Düsenmitteln 7 angeordnet sind.

Bei einem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Walzenpaaren 9 und 11 oder einer Dehnung der geschäumten Lage von 108 % hing die geschäumte Lage in Bereichen durch, die von jeweils zwei nebeneinander angeordneten Düsenmitteln 7 definiert werden, dies aufgrund der schlechten Drainage der Wasserdüsenstrahlen, die von den jeweiligen Düsenmitteln aufgebracht werden, was als Ergebnis hat, daß nicht nur die Faserbahn in einen ungeordneten Zustand geriet, es wurde auch die geschäumte Lage in unvorteilhafter Weise gewellt, wodurch eine Durchführung der gewünschten Behandlung unmöglich wurde.

Bei den anderen Geschwindigkeitsverhältnissen von 120 %, 150 % und 190 % war die Behandlung möglich, aber nachdem die geschäumte Lage von der Zugspannung freigesetzt wurde, der sie während der Behandlung unterworfen war, schrumpfte sie zusammen und die daraufliegende Lage der Fasern wurde kräuselig.

Das Oberflächenprofil des Faservlieses, das auf diese Weise erhalten wurde, wies ein gestreiftes Muster entsprechend dem Abstand der öffnungen auf.

Beispiel 2:

Dieses Beispiel zeigt auf, daß der Zustand des Ausgangsmaterials wesentlich ist für den Erhalt des gewünschten Produkts.

Als Ausgangsmaterial weist die Anordnung eine Lage geschäumten Urethane des Polyäthylentyps und parallele Gefügebahnen von PoIy-

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ester 1,4 d χ 51 mm auf, welche jeweils mit einem Grundgewicht

2 2 2

von 20 g/m , 40 g /m und 70 g/m verwendet wurden. Die Behandlung wurde mit der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt, in welcher das Geschwindigkeitsverhältnis der Walzenpaare 9 und 11 auf 130 % eingestellt wurde.

Tabelle

NO.	Dicke des ürethans (mm)	Grundgewicht der Faserbahn (g/m^)	Bemerkungen
1	0,6	20
2	1/2	20
3	2,0	20
4	5,0	20	Faserbahn nicht im Urethan einaebettet
5*	1,2	40
6	1,2	40
7	1,2	80
8*	1,2	70	Faserbahn nicht im Urethan eingebettet
	■

^ in der obigen Tabelle zeigt an,daß das korrespondierende sample dadurch erhalten wurde, daß die faserige Bahn auf die Urethanlage gelegt, diese Anordnung behandelt und anschließend umgedreht und eine weitere faserige Lage auf die Rückseite aufgelegt wurde; danach wurde die Anordnung erneut der Behandlung ausgesetzt.

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Claims

Patentansprüche

Vlies mit darin implantierten Fasern, gekennzeichnet durch eine dehnbare elastische Schaumlage (2) mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm und kurzen Fasern (4) von einer Länge kürzer als 100 mm und einem Grund-

gewicht zwischen 5 und 80 g/m , wobei die kurzen Fasern zumindest auf einer Seite tief in die Schaumlage in einem gestreiften Muster implantiert sind,wobei das Muster durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und solchen niedriger Dichte gebildet ist und die kurzen Fasern nicht nur gegenseitig und ineinander verflochten oder verfilzt, sondern auch mit dem Material der Schaumlage sowohl an der Oberfläche als auch in deren Innerem verankert bzw. verriegelt sind.
2. Vlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Lage (2) ausgewählt wird aus Schaum vom Polyurethantyp und vom Cellulosetyp.
3. Vlies nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chn e t, daß als kurze Fasern Naturfasern, regenerierte Fasern, halbsynthetische Fasern oder synthetische Fasern entweder jeweils allein oder in einer Mischung eingesetzt werden.
4. Vlies nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche und das Innere des Vlieses einer Behandlung zur Wasserabstoßung unterzogen werden.
5. Verfahren zum Herstellen eines Vlieses mit implantierten Fasern, insbesondere zum Herstellen des Vlieses nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

- Auflegen einer Faserbahn mit einem Grundgewicht von 5 bis

2
80 g/m , bestehend aus Fasern, die kürzer sind als 100 mm, auf eine geschäumte Lage mit offenen Poren und einer Dicke von weniger als 5 mm zum Ausbilden des zu behandelnden Ausgangsmaterials ,

- Zuführen des zu behandelnden Materials zu wasserundurchlässigen Stützauflagern mit glatten Oberflächen, welche Stütz— auflager zumindest an der Oberfläche angemessen hart sind,

- Durchführen einer Hochenergiebehandlung des Ausgangsmaterials mit Wasserdüsenstrahlen, die aus in einem vorbestimmten Querabstand voneinander über den Stützauflagern angeordneten Öffnungen mit einem Düsendruck von mehr als

2
15 kg/cm aufgebracht werden,

- gleichzeitiges Strecken der geschäumten Lage um 10 % oder mehr,

- wobei die Wasserdüsenstrahlen säulenartig sind und senkrecht nach unten von der Seite der Faserbahn aus auf das Ausgangsmaterial gestrahlt werden, so daß die kurzen Fasern der Faserbahn zumindest von einer Oberfläche der geschäumten Lage in einem durch abwechselnd angeordnete Zonen hoher und niedriger Dichte definierten Muster tief in das Innere implantiert werden, und die kurzen Fasern nicht nur auf der Ober-

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fläche miteinander verflochten oder verfilzt sondern auch mit dem Material der Oberfläche und dem Inneren der geschäumten Lage verankert sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die geschäumte Lage einer Zugbelastung in Längs- oder in Querrichtung ausgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche und das Innere des Vlieses mit einem wasserabstoßenden Agens behandelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies in eine Lösung eines wasserabstoßenden Agens eingetaucht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich-< net, daß die Lösung des wasserabstoßenden Agens auf das Faservlies aufgesprüht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Agens dem Wasser der Wasserdüsenstrahlen, die zur Behandlung des Ausgangsmaterials: dienen, zugesetzt wird, so daß das Ausgangsmaterial der ι wasserabstoßenden Behandlung gleichzeitig mit der hydrauli- 1 sehen Energiebehandlung durch die Wasserdüsenstrahlen ausge- \ setzt ist. i

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