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Dokumentenidentifikation DE69904303T2 16.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1058747
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON VLIESSTOFFEN UND LAMINATEN
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder ALLEN, A., Martin, Dawsonville, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 69904303
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.03.1999
EP-Aktenzeichen 999097371
WO-Anmeldetag 02.03.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/04536
WO-Veröffentlichungsnummer 0099045186
WO-Veröffentlichungsdatum 10.09.1999
EP-Offenlegungsdatum 13.12.2000
EP date of grant 04.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.10.2003
IPC-Hauptklasse D04H 3/02
IPC-Nebenklasse D04H 1/56   D01D 4/02   D01D 5/098   B32B 5/26   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von Vliesgeweben durch Schmelzblas- und/oder Schmelzspinnverfahren. In einem Aspekt betrifft sie eine Vorrichtung mit auswechselbaren Schmelzblas- und Schmelzspinndüsen. In einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine neue Elementarfadenzieh- oder - streckeinrichtung. In noch einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung die Direktfertigung von im Schmelzspinn-Schmelzblasverfahren hergestellten Verbundstoffen.

Vliesgewebe finden kommerzielle Anwendung in vielen Industriezweigen, zu denen Medizin, Windeln, Filtration, Bekleidung, Tuchwaren, Absorption und Umwelt zählen, um nur ein paar solcher Anwendungen zu nennen.

Der Begriff "Vlies" bezieht sich auf eine Schicht, Gewebe oder Faserflor aus gesteuert oder zufällig ausgerichteten Fasern, die durch Verbinden oder Verwickeln der Fasern durch mechanische, thermische oder chemische Mittel hergestellt wird. Vliesgewebe schließen Papier und Produkte aus, die gewebt, gestrickt, gelüftet oder durch Gewebewalken gefilzt sind. Die Fasern sind im Allgemeinen Kunststoffe.

Obwohl Vliesgewebe durch eine Reihe von Verfahren hergestellt werden können, sind die bekanntesten, gegenwärtig angewandten Verfahren das Schmelzblas- und Schmelzspinnverfahren. Schmelzblasen ist ein Verfahren für die Herstellung eines Vliesgewebes, bei dem ein schmelzflüssiger Thermoplast aus einem Düsenmundstück extrudiert wird, so dass eine Elementarfadenreihe gebildet wird (z. B. Fasern). Die aus dem Düsenmundstück austretenden Fasern werden mit konvergierenden Heißluftschichten oder -strahlen in Berührung gebracht, um die Fasern auf einen Mikrodurchmesser herunterzustrecken oder zu ziehen. Die Fasern werden dann im Zufallsverfahren auf einem Sammler abgelegt und bilden ein Vliesgewebe.

Das Schmelzspinnverfahren umfasst die Extrusion kontinuierlicher Elementarfäden durch eine Spinndüse. Die extrudierten Elementarfäden werden beabstandet gehal ten und die gewünschte Ausrichtung der Elementarfäden wird durch Drehen der Spinndüse, durch elektrische Aufladungen, durch gesteuerte Luftströme oder durch die Geschwindigkeit des Sammlers erreicht. Die Elementarfäden werden auf dem Sammler gesammelt und durch Hindurchführen der Elementarfadenschicht durch Verdichtungswalzen und/oder Heißkalandrieren verbunden. Schmelzspinngewebe haben im Allgemeinen einen großen Durchschnittsdurchmesser (z. B. 12-100 um, typischerweise 15-50 um), die dicker und steifer als Schmelzblasfasern sind (z. B. 0,5-15 um, typischerweise 1-10 um).

Ein auf der "Fiber Producer Conference 1983" in Greenville, South Carolina, vorgestelltes Papier mit dem Titel "Nonwoven Fabrics: Spunbonded and Meltblown Processes" beschreibt die beiden Verfahren ausführlich. Die Offenbarungen dieses Papiers sind hierin durch Bezugnahme eingeschlossen. Es sollte beachtet werden, dass die Begriffe "Fasern" und "Elementarfäden" bei Verwendung in Verbindung mit Vliesgeweben austauschbar sind.

Die Schmelzblasgewebe sind als weich, porös mit gutem Griff charakterisiert, sind jedoch unzureichend in den Festigkeitseigenschaften, wie z. B. der Zugfestigkeit und sind nicht sehr haltbar. Auf der anderen Seite haben die Schmelzspinngewebe gute Festigkeitseigenschaften und Haltbarkeit, sind aber nicht so flexibel wie Schmelzblasgewebe.

Vor einigen Jahren wurde entdeckt, dass die Eigenschaften der schmelzgeblasenen und schmelzgesponnenen Gewebe durch einen Schichtstoff kombiniert werden könnten, der aus mindestens einer Schicht des Schmelzblasgewebes und mindestens einer Schicht des Schmelzspinngewebes besteht. Das US-Patent 4,041,203 offenbart solch einen Schichtstoff. Über die Jahre wurden Verbesserungen an dem Schichtstoff vorgenommen, die bekannteste ist die sogenannte S-M-S Struktur (Schmelzgesponnen-Schmelzgeblasen-Schmelzgesponnen), bei der eine schmelzgeblasene Schicht von zwei schmelzgesponnenen Schichten flankiert ist. Die Schichten können durch Verdichtung oder Kalandrieren miteinander verbunden sein und weisen hervorragende Festigkeitseigenschaften, Energieabsorption, Zugfestigkeit und Haltbarkeit auf und verfügen noch immer über einen weichen, flexiblen Griff bzw. fühlen sich immer noch weich und flexibel an.

Die S-M-S-Strukturen können durch Aufeinanderschichten der vorgefertigten Gewebe hergestellt werden oder sie können durch Direktfertigungsverfahren hergestellt werden, bei denen (a) schmelzgesponnene Elementarfäden auf einen beweglichen Sammler unter Bildung einer ersten Schicht abgelegt werden, (b) schmelzgeblasene Elementarfäden auf der ersten Schicht abgelegt werden und schließlich (c) eine zweite Schicht der schmelzgesponnenen Elementarfäden auf der Oberseite der Schmelzblasschicht abgelegt wird. Die dreischichtige Struktur kann dann miteinander verbunden werden.

Die Direktfertigung erfordert somit zwei Schmelzspinnvorrichtungen und eine Schmelzblasvorrichtung. Die Schmelzspinnvorrichtungen sind wegen des großen Abstandes des Sammlers von der Spinndüse große Aufbauten und sind nicht ohne Weiteres an andere Verfahren, wie zum Beispiel das Schmelzblasen, angepasst. Für die Schmelzblasvorrichtung auf der anderen Seite wird eine relativ kurze Entfernung von der Düse zum Sammler eingesetzt, und sie ist nicht ohne Weiteres an das Schmelzspinnverfahren angepasst. Die Direktfertigungsvorrichtung ist somit auf die Herstellung von nur einem Schichtstofftyp begrenzt: dem S-M-S-Schichtstoff oder Teilen desselben.

Das EP 0822282 offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen eines Schichtgewebes aus schmelzgeblasenem faserigen Filtermedium, umfassend einen einzelnen Düsenkörper mit mehreren nebeneinander liegenden Materialdurchflusskanälen, wobei jeder von ihnen ein Schmelzblasmundstück versorgt, und sich aufeinanderfolgende Schichten der Schmelzblasfasern auf einem sich unterhalb des Düsenkörpers bewegenden Förderband befinden können.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Düsenvorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen Vliesgewebes zur Verfügung, wobei die Vorrichtung umfasst:

(a) einen Schmelzspinndüsenkörper mit einem Luftkanal und einem Polymerströmungskanal, und

(b) ein Schmelzblasmundstück mit einem Polymerströmungskanal und einem Luftkanal, wobei das Schmelzblasmundstück außerdem mit dem Polymerströmungskanal des Schmelzblasmundstückes kommunizieren de Polymeraustragsöffnungen und mit dem Luftkanal des Schmelzblasmundstückes kommunizierende Luftöffnungen besitzt, das Schmelzblasmundstück selektiv so am Schmelzspinndüsenkörper befestigbar ist, dass zwischen dem Luftkanal des Düsenkörpers und dem Luftkanal des Schmelzblasmundstückes eine Strömungsverbindung vorgesehen wird und außerdem zwischen dem Polymerströmungskanal des Düsenkörpers und dem Polymerströmungskanal des Schmelzblasmundstückes eine Strömungsverbindung vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem umfasst:

(c) ein Schmelzspinnmundstück mit einem Polymeraustragskanal, wobei das Schmelzspinnmundstück selektiv so am Schmelzspinndüsenkörper befestigbar ist, dass zwischen dem Polymerströmungskanal des Düsenkörpers und dem Polymeraustragskanal des Schmelzspinnmundstückes eine Strömungsverbindung vorgesehen wird, und

(d) eine Konstruktion zum Halten des Schmelzspinndüsenkörpers, wobei die Konstruktion vertikal beweglich ist, um die Vertikalhöhe des Düsenkörpers zwischen einer oberen Position für das Schmelzspinnmundstück und einer unteren Position für das Schmelzblasmundstück einzustellen.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Spinnvlieses und eines schmelzgeblasenen Vlieses zur Verfügung, unter Anwendung eines Schmelzspinnmundstückes und eines Schmelzblasmundstückes, die wahlweise an einem Schmelzspinndüsenkörper befestigbar sind, wobei das Verfahren umfasst: Befestigen des Schmelzspinnmundstückes am Schmelzspinndüsenkörper, Positionieren des Schmelzspinndüsenkörpers und des befestigten Schmelzspinnmundstückes in einer oberen Position, Extrudieren von Polymerelementarfäden aus dem Schmelzspinnmundstück, um das Spinnvlies zu bilden, Unterbrechen des Extrudierschrittes und Ersetzen des Schmelzspinnmundstückes durch das Schmelzblasmundstück am Schmelzspinndüsenkörper, Positionieren des Schmelzspinndüsenkörpers und des befestigten Schmelzblasmundstückes in einer unteren Position und Schmelzblasen von Polymerelementarfäden aus dem Schmelzblasmundstück, um das schmelzgeblasene Vlies zu bilden.

Die vorliegende Erfindung stellt weiter eine Vorrichtung zur Direktfertigung eines Schichtstoffes aus thermoplastischen Schichten zur Verfügung, umfassend erste und zweite nebeneinander liegende Stationen, wobei jede Station besitzt: einen Schmelzspinndüsenkörper mit einem darin ausgebildeten, nach unten zeigenden Hohlraum und Mittel zum Zuführen einer Polymerschmelze aus einem Extruder zum Düsenkörper, ein Schmelzblasmundstück, das im Hohlraum des Düsenkörpers einer der Stationen befestigt ist und Mittel zum Aufnehmen der Polymerschmelze aus dem Extruder und Umwandeln der Schmelze in schmelzgeblasene Elementarfäden umfasst, und einen beweglichen Elementarfadensammler, der unter dem Schmelzblasmundstück angeordnet ist, um von diesem Elemantarfäden aufzunehmen, um darauf mindestens eine Schicht zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass jede Station außerdem eine vertikal bewegliche Trägerkonstruktion und einen an der beweglichen Trägerkonstruktion befestigten Extruder besitzt, wobei der Düsenkörper an der beweglichen Trägerkonstruktion befestigt ist; dass im Hohlraum des Düsenkörpers der anderen der Stationen ein Schmelzspinndüsenmundstück befestigt ist und Mittel zum Aufnehmen von Polymerschmelze aus dem Extruder und Umwandeln der Schmelze in Elementarfäden umfasst, wobei der Sammler auch unter dem Schmelzspinnmundstück angeordnet ist; dass das Schmelzspinnmundstück und das Schmelzblasmundstück zwischen den Düsenkörpern austauschbar ist und dass die Vorrichtung außerdem Mittel zum wahlweisen Bewegen jeder Trägerkonstruktion umfasst, um den Abstand der Düse zum Sammler für jede Station einzustellen.

Die vorliegende Erfindung stellt noch weiter ein Verfahren zur direkten Herstellung von thermoplastischen Vlieskomponenten zur Verfügung, umfassend das Befestigen eines Schmelzspinndüsenkörpers (61) an einer ersten vertikal beweglichen Trägerkonstruktion mit einer oberen Position und einer unteren Position, Befestigen eines Schmelzspinnmundstückes im Düsenkörper, so dass eine Schmelzspinnvorrichtung gebildet wird, Positionieren der ersten Trägerkonstruktion in ihrer oberen Position, in der die Schmelzspinnvorrichtung mindestens 1,22 m (4 feet) über der unteren Position angeordnet ist, Extrudieren von Elementarfäden aus der Schmelzspinnvorrichtung, Ablegen der Elementarfäden auf einem Förderer zum Ausbilden einer ersten Schicht, Befestigen eines Schmelzspinndüsenkörpers an einer zweiten vertikal beweglichen Trägerkonstruktion, Befestigen eines Schmelzblasmundstückes im Düsenkörper, so dass eine Schmelzblas-Spinnvorrichtung gebildet wird, Positionieren der zweiten Trägerkonstruktion in ihrer unteren Position, in der die Schmelzblas-Spinnvorrichtung 15,24 bis 91,44 cm (6 inches bis 3 feet) über dem Förderer ist, Vorbeiführen des Förderers mit der ersten Schicht unter der Schmelzblas-Spinnvorrichtung und Ablegen der schmelzgeblasenen Elementarfäden auf der Oberseite der ersten Elementarfadenschicht.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Verfügung, die austauschbare Düsen aufweist. Das heißt, eine Schmelzspinnvorrichtung, die leicht in eine Schmelzblasvorrichtung umgewandelt werden kann; oder alternativ eine Schmelzblasvorrichtung, die leicht in eine Schmelzspinnvorrichtung umgewandelt werden kann.

Die vorliegende Erfindung stellt auch einen aus mehreren Stationen bestehenden Spinnvorgang oder -verfahren zur Direktfertigung zur Verfügung, bei dem jede Station selektiv betrieben werden kann, um ein Schmelzspinngewebe oder ein Schmelzblasgewebe zu erzeugen. Die Flexibilität jeder Station erlaubt die selektive Herstellung einer Vielzahl von Schichtstoffen, die schmelzgeblasene und/oder schmelzgesponnene Schichten in unterschiedlichen Kombinationen umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Direktfertigungsvorrichtung mit drei Stationen, die die erste und dritte Station im Schmelzspinnmodus und die mittlere Station im Schmelzblasmodus zeigt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, die die Seitenansicht der ersten Station zeigt.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht der in jeder der drei Stationen gezeigten Schmelzspinnvorrichtung.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles (Düsenkörper) der in Fig. 3 gezeigten Schmelzspinnvorrichtung.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht des in den Fig. 3 und 4 gezeigten Düsenkörpers ohne einen darin eingesetzten Düseneinsatz.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des in Fig. 5 gezeigten Düsenkörpers mit der Schnittebene entlang 6-6.

Fig. 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schmelzblasdüseneinsatzes, der vom Düsenkörper gelöst und im Querschnitt gezeigt ist.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht eines Schmelzspinndüseneinsatzes und im Querschnitt gezeigt.

Fig. 9 ist eine Unteransicht der in Fig. 8 gezeigten Spinndüse.

Fig. 10 ist eine vergrößerte Draufsicht der in den Fig. 1, 2 und 12 gezeigten Elementarfadenstreckeinrichtung.

Fig. 11 ist eine teilweise Schnittansicht der in Fig. 10 gezeigten Elementarfadenstreckeinrichtung mit der Schnittebene entlang den Linien 11-11.

Fig. 12 ist eine Seitenansicht, die eine modifizierte Schmelzblasdüsenvorrichtung zeigt, die mit einer in den Fig. 10 und 11 gezeigten Elementarfadenstreckeinrichtung ausgerüstet ist.

Fig. 13 ist eine fragmentarische vergrößerte Ansicht eines Teiles der Trägerstruktur, die ein Zahnstangengewinde zum teleskopischen Bewegen konzentrischer Beine der Trägerstruktur zeigt.

Fig. 14 ist ein Querschnitt eines anderen Schmelzblasdüseneinsatzes.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wegen der Komplexität der in der vorliegenden Erfindung verkörperten Konstruktionen wird die Erfindung zunächst und unter allgemeiner Bezugnahme auf die Direktfertigungsvorrichtung mit drei Stationen (Fig. 1) beschrieben, gefolgt von der Beschreibung ihrer verschiedenen Bestandteile einschließlich der Schmelzspinnvorrichtung, dem Schmelzblasdüseneinsatz, dem Schmelzspinndüseneinsatz, der Elementarfadenstreckeinrichtung und einer alternativen Konstruktion für die Schmelz blasvorrichtung. Auf die Beschreibung der verschiedenen Bestandteile folgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben, die die Flexibilität der Mehrstationenfertigungslinie zeigt, insbesondere in Bezug auf die Austauschbarkeit der Düsen an jeder Station.

Allgemeine Beschreibung der Mehrstationenfertigungslinie (Fig. 1 und 2)

Die Stationen 10A, 10B und 10C der Mehrstationenfertigungslinie können viele identische Bestandteile umfassen. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen den entsprechenden Bestandteil in jeder Station. Zum Beispiel ist der Extruder in jeder Station durch das Bezugszeichen 22 bezeichnet.

Insbesondere unter Bezugnahme auf die Station 10A umfasst diese Station eine Trägerkonstruktion, die die Form von vier vertikalen Beinen 11, die durch Querträger 12 miteinander verbunden sind, hat. Jedes der Beine 11 ist hohl und konzentrisch über Innenbeinen 13 angeordnet, die im Boden verankert sind. Die Beine 11 und 13 können einen beliebigen Querschnitt besitzen, sind aber vorzugsweise rechteckig und so dimensioniert, dass zwischen ihnen eine Teleskopbewegung möglich ist. Die Mittel zur Teleskopverschiebung der Außenbeine 11 in bezug auf die Innenbeine 13 können vielfältiger Form sein, einschließlich Hydraulikkolben. Das bevorzugte Mittel ist jedoch eine konventionelle Schraubspindelvorrichtung 50, die am oberen Ende jedes Beines 11 angeordnet ist, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Die Schraubspindelvorrichtung 50 umfasst ein durch eine Antriebswelle 59 angetriebenes Rädergetriebe 55, das die Schraubspindel 60 dreht. Die Schraubspindel 60 ist in eine Laufbuchse 69 geschraubt, die am oberen Ende des Beines 11 befestigt ist. Das Drehen der Schraubspindel 60 in eine Richtung hebt die Beine 11 und die Trägerkonstruktion 15 an. Das Drehen der Schraubspindel 60 in die entgegengesetzte Richtung senkt die Beine 11 und die Trägerkonstruktion 15 ab. Die Trägerkonstruktion 15 und die daran befestigte Ausrüstung ist somit vertikal zwischen einer oberen Position (Station 10A) und einer unteren Position (10B) beweglich.

Eine generell mit 16 gezeigte Schmelzspinnvorrichtung ist durch Luftrohrleitungen, die ein Paar vertikaler Luftrohrleitungen 18 (siehe Fig. 2) und einen horizontalen Rohrleitungsabschnitt 19 umfassen, an der beweglichen Trägerkonstruktion 15 befestigt. Es gibt zwei Paare von Luftrohrleitungen 18, wobei ein Paar auf jeder Seite der Schmelzspinnvorrichtung 16 befestigt ist. Ein Paar, gezeigt in Fig. 2, ist mit gegenüberliegenden Enden eines Luftkastens 20 der Schmelzspinnvorrichtung 16 verbunden, wie es unten ausführlich beschrieben wird. Die horizontale Rohrleitung 19 jedes Rohrleitungspaares kann am Querträger 12 befestigt sein. Somit hängt die Schmelzspinnvorrichtung 16 an der beweglichen Trägerkonstruktion 15. (Der Begriff "Schmelzspinnvorrichtung" wird hierin in generischem Sinn verwendet und bezieht sich sowohl aufschmelzblas- als auch Schmelzspinndüsenvorrichtungen.)

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Extruder 22 an der beweglichen Trägerkonstruktion 15 befestigt und umfasst einen Zuführungsbehälter 23, eine Trommel 24 und eine Polymerzuführungsleitung 25. Die Polymerzuführungsleitung 25 liefert Polymerschmelze an die Schmelzspinnvorrichtung 16, wie es unten ausführlicher beschrieben wird.

Direkt unter der Schmelzspinnvorrichtung 16 und in Ausrichtung mit dieser positioniert sind ein Paar Kühlluftrohrleitungen 26 und eine Elementarfadenstreckeinrichtung 27. Diese beiden Bauteile 26 und 27 werden beide durch Halterungen (siehe Fig. 2) übereinander gestapelt auf einer Plattform 28 getragen. Das Rohrleitungspaar 26 begrenzt eine Kühlzone 49 dazwischen. Die Streckeinrichtung 27 ist auch als ein Rohrleitungspaar konstruiert, das dazwischen eine Elementarfadenstreck- oder -ziehzone 46 begrenzt. Der vertikale Zwischenraum zwischen den Kühlrohrleitungen 26 und der Streckeinrichtung 27 kann ein Blechgehäuse 47 umfassen und der vertikale Zwischenraum zwischen der Streckeinrichtung 26 und der Plattform 28 kann ein Blechgehäuse 48 umfassen. Die Plattform 28 hat eine darin ausgebildete Öffnung 32. Die aus der Schmelzspinnvorrichtung ausgetragenen Elementarfäden 30 sinken durch die Kühlzone 45, das Gehäuse 47, die Streckzone 46, das Gehäuse 48, die Öffnung 32 und werden auf einem Band oder Förderband 36 abgelegt. Die Bauteile 26, 27, 47 und 48 sind an einer Seilzugkatze 33 befestigt, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, so dass diese Vorrichtung als eine Einheit in die Arbeitsposition (Fig. 2) bewegt werden kann, oder im rechten Winkel zum Förderband 36 in eine inaktive Position bewegt wird.

Das Förderband 36 durchläuft alle drei Stationen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, und ist so angepasst, dass es Elementarfäden von jeder Station aufnimmt. Das Förderband 36 ist perforiert oder ein feinmaschiges Sieb, um den Luftdurchgang dort hindurch zuzulassen. Unter dem Förderband 36 angeordnete Vakuummittel 25 an jeder Station können angewandt werden, um Luft und Grobabfälle abzusaugen.

Wie bei 34 schematisch gezeigt ist, wird den Kühlrohrleitungen 26 Luft zugeführt, und wie es bei 35 gezeigt ist, wird der Elementarfadenstreckeinrichtung 27 Luft zugeführt.

Die Station 10C ist im wesentlichen gleich der Station 10A, wobei beide den Schmelzspinnmodus der daran befestigten Ausrüstung zeigen. Die Schmelzspinnvorrichtung 16 an diesen Stationen sind mit Schmelzspinndüseneinsätzen versehen, wie es unten beschrieben wird.

Die Station 10B stellt den Schmelzblasmodus der Vorrichtung dar. In diesem Modus wird die Katze 33 und die daran befestigte Ausrüstung in die inaktive Position bewegt und erscheint deshalb nicht für Station 10B in Fig. 1. In dieser Station ist die bewegliche Trägerkonstruktion 15 in ihre untere Position bewegt. Die untere Position der beweglichen Trägerkonstruktion 15 ist wegen des geringen Abstandes zwischen dem Schmelzblasdüsenauslass und dem Förderband 36 erforderlich. Die Schmelzspinnvorrichtung 16 der Station 10B ist mit einem Schmelzblasdüseneinlass versehen.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Dreistationenfertigungslinie ist wie folgt: Auf dem Förderband 36 werden Schmelzspinnelementarfäden 30 abgelegt, die eine Elementarfadenschicht 42 bilden. Die Schicht 42 wird unter die Schmelzblasdüse an der Station 10B gebracht, die Schmelzblaselementarfäden darauf ablegt, die eine Schicht 43 bilden. Diese Schichten werden unter die Station 10C gebracht, wo eine weitere Schicht 44 aus Schmelzspinnelementarfäden darauf abgelegt wird. Wie oben angemerkt wurde, können die Schichten durch Kalandrieren oder Verdichten weiter bearbeitet werden, um sie miteinander zu verbinden.

Schmelzspinnvorrichtung (Fig. 3)

Der Begriff "Schmelzspinnen", wie er hierin verwendet wird, meint die Umwandlung einer Polymerschmelze in Elementarfäden durch Extrudieren der Schmelze durch kleine Öffnungen. Die Spinnvorrichtung umfasst eine Düsenvorrichtung 51, eine Verdrängerpumpe 52, einen Motor 53, einen Rädergetriebe 54 und eine Welle 56. Die Polymerzuführungsleitung 25 führt der Spinnvorrichtung 16 Polymerschmelze zu. Der Motor 53 treibt die Zahnradpumpe 52 an, die die Polymerschmelze empfängt und in dosierten Mengen an die Düsenvorrichtung 51 liefert, die die Schmelze verteilt und als Elementarfäden 30 durch kleine Öffnungen ausgibt.

An jeder Seite der Düsenvorrichtung 51 befestigte Luftverbindungsstücke 57 und 58 schließen an die Luftleitungen 18 an, die der Düsenvorrichtung 51 im Schmelzblasmodus heiße Druckluft liefern.

Die Zahnradpumpe 52, der Motor 53 und das Rädergetriebe 54 können ähnlich den im US-Patent 5,236,641 beschriebenen sein, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.

Wie am besten in Fig. 5 zu sehen ist, umfasst die Düsenvorrichtung 51 einen Düsenkörper 61, der einen in seinem unteren Ende ausgebildeten, nach unten öffnenden Hohlraum 62 besitzt. Der Düsenkörper 61 kann aus zwei Hälften aufgebaut sein, wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wobei eine Hälfte einen mit der Leitung 25 verbundenen Polymereinlasskanal 67 zum Zuführen der Polymerschmelze zum Einlass der Zahnradpumpe 52 besitzt.

Der Hohlraum 62 ist durch zwei Längsseitenwände 63 und eine obere Fläche 64 begrenzt. An jeder Seitenwand 63 sind längliche, V-förmige Nuten 66 ausgebildet.

Der Düsenkörper 61 hat längs beabstandete Luftkanäle 68 zum Verbinden von Luftanschlussstücken 57 und 58 mit gegenüberliegenden Seiten des Hohlraumes 62.

Wie am besten in Fig. 6 zu sehen ist, ist in dem Düsenkörper 61 eine "bügelförmige" Verteilerkonfiguration ausgebildet, die einen Einlass 71 und seitliche Kanäle 72 und 73 umfasst, deren Enden mit dem Kanal 74 verbunden sind. Der von den Kanälen 72, 73 und 74 umschriebene Bereich ist speziell geformt, um eine gleichmäßige Verteilung des in den Einlass 71 zum Kanal 74 eintretenden Polymers zu bewirken, die mit bekannten bügelartigen Verteilersystemen übereinstimmt. Löcher 76, gezeigt in Fig. 6, sind so angepasst, dass sie Schrauben zum Verschrauben der beiden Körperhälften 61 miteinander aufnehmen. Im Düsenblock 61 können elektrische Heizeinrichtungen zum Aufrechterhalten der Temperatur des Düsenkörpers auf dem Betriebslevel befestigt sein.

Der Einlasskanal 71 passt mit dem Auslass der Zahnradpumpe 52 aufeinander, um von dieser Polymerschmelze aufzunehmen und dieselbe gleichmäßig zum Kanal 74 zu verteilen.

Wie zuvor erwähnt wurde, hängt der Luftkasten 20 auf jeder Seite des Düsenkörpers 61 zwischen den Rohren 18 (siehe Fig. 2). Wie am besten in Fig. 4 zu sehen ist, begrenzt jeder Luftkasten 20 eine interne längliche rechteckige Kammer 81, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Düsenkörpers 61 erstreckt und durch eine Platte 82 mit dem Luftverbindungsstück 57 verbunden ist, wie zum Beispiel durch Schweißverbindungen.

Jedes Verbindungsstück 57 kann eine geschweißte Anordnung von Platten 83, 84, 85 und 86 sein, die zusammen eine interne Luftkammer 87 begrenzen und an jede Seite des Körpers 61 durch Schrauben 92 geschraubt sind. Die Platte 82 hat mehrere Luftdurchgangsöffnungen 88, die über ihre Länge verteilt sind, um der Kammer 87 Luft von der Kammer 81 zuzuführen. In der Kammer 87 sind Leitbleche 89 und 90 befestigt, die in der Kammer 87 einen mehrfach gewundenen Strömungsweg begrenzen. Der Auslass für die Kammer 87 wird durch mehrere Luftlöcher 91 vorgesehen, die mit den mehreren im Düsenkörper 61 ausgebildeten Luftlöchern 68 aufeinander passen.

Der in jeder Hälfte des Körpers 61 ausgebildete Luftkanal 68 erstreckt sich in das Innere des Düsenkörpers und bildet einen rechtwinkligen Austritt in den Hohlraum 62, wie bei 92. Die rechtwinklige Biegung im Strömungskanal 68 kann durch Anwendung von Einsätzen 93 geglättet werden, die wie dargestellt am Düsenkörper angeschraubt sind.

Die jedem Verbindungsstück 57 zugeführte Luft strömt von der dadurch begrenzten Luftkammer 81 nach Innen zum Luftkanal 68 und tritt an Luftkanälen 92 in den Hohlraum ein.

Wie zuvor angegeben wurde, umfasst die Düsenvorrichtung den Düsenkörper 61 und eine Düseneinsatzvorrichtung 96 oder 97, die in den Hohlraum 62 passt und darin befestigt ist. Die Einsatzvorrichtung kann die Form einer Schmelzblasdüse haben (hierin als Schmelzblasdüseneinsatz 96 bezeichnet), gezeigt in den Fig. 4 und 7, oder die Form einer Schmelzspinndüse haben (hierin als Schmelzspinndüseneinsatz 97 bezeichnet), gezeigt in den Fig. 8 und 9.

Schmelzblasdüseneinsatz (Fig. 4 und 7)

Es wird zuerst auf die Ausführungsform Bezug genommen, bei der der Schmelzblasdüseneinsatz 96 zur Anwendung kommt, wobei diese Anordnung ein Trägerelement 98 (das manchmal als eine Übergabeplatte bezeichnet wird) und ein daran befestigtes Düsenmundstück 99 umfasst. Die Elemente 98 und 99 sind durch eine Reihe von Schrauben (eine mit 109 gezeigt) miteinander verbunden. Das Element 98 hat eine obere Fläche 101, die die Fläche 64 des Hohlraumes 62 berührt, und hat Seitenwände 102, die nahezu konform mit den Seitenwänden 63 des Hohlraumes 62 eingepasst sind. Im Trägerelement 98 ist außerdem ein Paar sich längs erstreckender V-förmiger Nuten 104 ausgebildet. Diese Nuten fluchten mit den Hohlraumnuten 66, wenn der Einsatz 96 im Hohlraum 62 befestigt ist. Mehrere Luftlöcher 103 erstrecken sich vertikal durch das Trägerelement 98. Der Einlass jedes Luftkanales 103 ist mit dem Auslass 92 jedes im Düsenkörper 61 ausgebildeten Luftkanales ausgerichtet. Außerdem ist in dem Trägerelement 98 ein länglicher Kanal 106 ausgebildet, der sich durch seine Längsachse erstreckt. Der Einlass des Kanales 106 passt auf den Kanal 74 des Düsenkörpers 61, wenn der Schmelzblasdüseneinsatz 96 im Hohlraum 62 befestigt ist (siehe Fig. 4). Ein O-Ring 107 umgibt den Einlass 106.

Die Düsenmundstückvorrichtung umfasst eine Düsenspitze 99 und ein Paar Luftplatten 108. Die Düsenspitze 99 hat ein nach unten vorstehendes dreieckiges Nasenteil 111, das durch konvergierende Flächen 112 und 113 begrenzt ist. Die Flächen 112 und 113 treffen an einer Spitze 114 zusammen und mehrere Öffnun gen 116 sind längs an der Spitze 114 entlang beabstandet. Durch die Düsenspitze 99 erstreckt sich ein Polymerströmungskanal 117 und hat einen Einlass, der mit dem Polymerströmungskanal 106 des Trägerelementes 98 ausgerichtet ist. Der Strömungskanal 117 verschmälert sich nach unten, um den Öffnungen 117 Polymer zuzuführen. Das Nasenteil 111 kann in der Düsenspitze 99 integral ausgebildet sein, wie es dargestellt ist, oder kann ein separates Teil sein, das am Körper der Düsenspitze 99 angeschraubt ist.

In der Düsenspitze 99 sind außerdem Luftkanäle 118 ausgebildet, die auf die Luftkanäle 103 des Trägerelementes 98 passen. Die Luftplatten 108 sind an der Düsenspitze 99 durch mehrere Schrauben befestigt, eine ist mit 119 gezeigt.

Die Luftplatten 108 flankieren das Nasenteil 111 und begrenzen mit den Flächen 112 und 113 konvergierende Luftspalten 121. Jede Luftplatte 108 begrenzt mit einer gegenüberstehenden Fläche der Düsenspitze einen mehrfach gewundenen Luftkanal 124.

Der Schmelzblasdüsenmundstückeinsatz 96 sitzt nahezu konform im Hohlraum 62 des Düsenkörpers 61. Wie beschrieben wurde, stehen die Polymerströmungskanäle und Luftkanäle der Vorrichtungen jeweils in Strömungsverbindung, so dass durch die Vorrichtung strömende Luft aus den Luftspalten 121 als konvergierende Luftschichten an der Spitze 114 des Nasenteiles austreten, wenn Polymer von der Zahnradpumpe 52 durch den Düsenkörper 61, den Schmelzblasdüseneinsatz 96 strömt und als Elementarfäden durch kleine Öffnungen 116 der Düsenspitze austritt.

Die Schmelzblasvorrichtung bei Station 10B kann durch separate Luftrohrleitungen (nicht gezeigt) abgekühlte Kühlluft umfassen, die Kühlluft auf die Elementarfäden austragen, wenn sie aus den kleinen Öffnungen 116 extrudiert werden.

Fig. 14 zeigt eine alternative Schmelzblasdüseneinsatzkonstruktion. Entsprechende, in Fig. 7 dargestellte Teile sind in Fig. 14 durch die gleichen Bezugszeichen angegeben. Der Düseneinsatz ist ausführlicher auch im US-Patent 5,145,689 beschrieben.

Schmelzspinndüseneinsatz (Fig. 8 und 9)

Der Schmelzspinndüseneinsatz 97 umfasst ein Trägerelement 126, das im Wesentlichen gleich dem Trägerelement 98 sein kann, das zuvor beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass darin keine Luftkanäle ausgebildet sind. Das Trägerelement 126 hat jedoch die obere Fläche 127, Seitenflächen 128 und V-förmige Nuten 129, die gleich den entsprechenden Flächen 101, 102 und Nuten 104 des Schmelzblasdüseneinsatzes 96 sein können.

Die Halterung 126 ist mit einer Polymeröffnung oder - kanal 131 versehen, der mit dem Kanal 74 des Düsenkörpers 61 ausgerichtet ist, wenn der Düseneinsatz 126 im Hohlraum 62 befestigt ist. Es ist zu beachten, dass die Luftkanäle im Düsenkörper 61 durch die Fläche 127 gesperrt werden, da im Trägerelement 126 keine Luftkanäle vorhanden sind.

Das Trägerelement 126 ist an der Schmelzspinndüse 132 befestigt, die ein Körperelement 133 und eine Spinndüsenplatte 134 umfasst, die durch mehrere Schrauben 135 miteinander verschraubt sind. Das Körperelement 133 begrenzt in Kombination mit der Platte 134 eine Zuführungskammer 136, die einen Einlass besitzt, der mit dem Kanal 131 des Trägerelementes 128 übereinstimmt. Die Spinndüsenplatte 134 hat mehrere darin ausgebildete Durchflusskanäle 137, die sich zu Öffnungen 138 an ihren Auslässen verkleinern. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, bilden die Öffnungen 138 ein Gitter, durch das die Elementarfäden extrudiert werden. Die Anzahl und der Abstand der Öffnungen 138 können der allgemein bekannten Schmelzspinnpraxis entsprechen (siehe zum Beispiel US-Patent 4,340,563; 5,028,375 und 5,545,371).

Jeder der Düseneinsätze 96 und 97 wird selektiv in den Hohlraum 62 des Düsenkörpers 61 eingesetzt und dort durch ein Paar Rechteckstangen 141 festgehalten, die in rechteckige Löcher passen, die durch die V-Nuten 66 und 104 oder 129 an jeder Seitenwand des Hohlraumes 62 begrenzt werden. Wenn der ausgewählte Düseneinsatz 96 oder 97 platziert ist und die Stangen 141 eingesetzt sind, greifen dort entlang beabstandete und auf jeder Seite des Düsenkörpers 61 angeschraubte Schrauben 142 mit einer Seite der Stange 141 ineinander, so dass das Drehen der Schrauben in eine Richtung den Einsatz dicht auf der oberen Fläche 64 des Hohlraumes festklemmt.

Die obige Beschreibung des Düsenkörpers 61 und der Schmelzblas- und Schmelzspinndüseneinsätze 96 und 97 macht klar, dass das System leicht von einem Modus in den anderen durch einfache Auswahl der Einsatzdüse und Einsetzen derselben in den Hohlraum 62 umgewandelt werden kann. Dieses erfordert natürlich die Einstellung der beweglichen Trägerkonstruktion 15, um sich dem Betriebsmodus anzupassen. Die Mittel zum Einsetzen der Düseneinsätze 96 oder 97 in den Hohlraum 61 können manuell oder automatisch sein. Die Stationen 10A und 10C in Fig. 1 zeigen den Schmelzspinnmodus und Station 10B zeigt den Schmelzblasmodus.

An der Station 10B wird Polymerschmelze aus dem Extruder 22 durch die Schmelzspinnvorrichtung 16 ausgegeben, die mit dem Schmelzblasdüseneinsatz 96 versehen ist, und als Mikroelementarfäden aus der Reihe der Öffnungen 116 ausgetragen. Die Elementarfäden 116 werden auf gegenüberliegenden Seiten von konvergierenden Heißluftströmen berührt und zum Förderband 36 geführt und auf diesem abgelegt. Im Schmelzblasmodus ist die bewegliche Trägerkonstruktion in ihrer unteren Position angeordnet.

Für den Schmelzspinnbetriebsmodus (Stationen 10A und 10B) wird der Schmelzspinndüseneinsatz 97 in den Düsenkörper 61 eingesetzt und die bewegliche Unterkonstruktion 15 wird in ihre obere Position bewegt. Die Kühlluftvorrichtung 26 und die Elementarfadenstreckeinrichtung 27 werden durch Bewegen der Katze 33 in die Position in Fig. 2 richtig positioniert. Den Kühlrohrleitungen 26 und der Streckeinrichtung 27 wird Luft zugeführt, während durch die Öffnungen 138 Elementarfäden 30 extrudiert werden, die von der Spinnvorrichtung 16 durch die Kühlzone 45 und Streckzone 46 niedergehen und schließlich auf dem Förderband 36 abgelegt werden.

Elementarfadenstreckeinrichtung (Fig. 10 und 11)

Die Elementarfadenstreckeinrichtung 27 dient zum Ziehen oder Strecken der Elementarfäden entweder im Schmelzspinnbetriebsmodus oder im Schmelzblasbetriebsmodus. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein Paar sich längs erstreckender Luftrohrleitungen 142 unterhalb der Kühlrohrleitungen 26 angeordnet. Die Luftrohrleitungen 142 sind durch einen Raum (die Streckzone 46) getrennt, durch den die extrudierten Elementarfäden hindurchlaufen. Jede der Rohrleitungen 142 ist an eine Luftzuführung 35 angeschlossen und umfasst, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, eine rechteckige Kammer 144, die Luft von zwei Rohrleitungen 35 auf ihren gegenüberliegenden Enden erhält. Jede Rohrleitung 142 ist durch eine Trennplatte 147 in eine zweite Kammer 146 getrennt. Die Platte 147 hat eine Vielzahl längs dort entlang verteilter Löcher 148, die zwischen den Kammern 144 und 146 eine Strömungsverbindung vorsehen. In jeder Kammer 146 ist ein Paar Leitbleche 149 und 150 befestigt, die für die durch die Kammer 146 strömende Luft einen mehrfach gewundenen Weg begrenzen. Eine Stirnwand 151, die die Kammer 146 begrenzt, ist durch ein Paar länglicher Elemente 152 und 153 befestigt, die in Kombination einen mehrfach gewundenen Weg für die dort hindurch strömende Luft begrenzen. Eine Vielzahl in der Stirnwand 151 ausgebildete Löcher 154 treten in eine Vielzahl Luftkanäle 156 aus, die in den Luftkanal 159 austreten, der durch gegenüberstehende Flächen der Elemente 152 und 153 begrenzt wird. Der Auslass 158 des Luftkanales 157 ist in Bezug auf die durch die Streckzone 46 strömenden Elementarfäden nach unten gerichtet. Der Berührungswinkel der aus dem länglichen Kanal 158 austretenden Luft in Bezug auf die dort hindurch gehenden Elementarfäden sollte zwischen ungefähr 1 und 80º (eingeschlossener Winkel β) sein, vorzugsweise zwischen 5 und 50º, am meisten bevorzugt 10 bis 30º.

Wenn die Elementarfäden die Zone 46 durchlaufen, üben die konvergierenden Luftschichten aus den Kanälen 158 jeder Hälfte der Streckeinrichtung 27 Strömungswiderstände auf diese aus und ziehen oder strecken die Elementarfäden auf einen kleineren Durchmesser.

Schmelzblasdüsenvorrichtung mit Elementarfadenstreckeinrichtung (Fig. 12)

Fig. 12 zeigt einen alternativen Schmelzblasbetriebsmodus, bei dem die Schmelzspinnvorrichtung 16 mit einem Schmelzblasdüseneinsatz 96 versehen und über der Streckeinrichtung 27 befestigt ist. Wie dargestellt ist, kann die Einrichtung 27 an der Plattform 28 befestigt sein, die, wie oben beschrieben ist, an einer Katze 33 zum Entfernen oder Einsetzen der Einrichtung 27 aus der oder in die Fertigungslinie angeordnet ist. Es kann auch Blech verwendet werden, um Gehäuse 38 und 39 zu begrenzen, durch die die Schmelzblasfasern durchgehen müssen. Wenn die Fasern das Gehäuse 38, die Streckzone 146 und das Gehäuse 39 durchlaufen, berühren die nach unten konvergierenden Luftschichten die Schmelzblaselementarfäden, wobei sie Strömungswiderstandskräfte zum weiteren Strecken der Fasern ausüben. Das zusätzliche Strecken durch die Anwendung der Elementarfadenstreckeinrichtung erzeugt Microfasern im Bereich von 0,5-5 um, vorzugsweise 1-2 um.

Es ist zu beachten, dass in diesem alternativen Schmelzblasbetriebsmodus der DCD (Düsen-Sammler-Abstand) viel größer ist als der DCD für konventionelles Schmelzblasen, wie es durch Vergleich der Station 10B mit Fig. 12 offensichtlich wird. Bei der Streckeinrichtung 27 liegt der DCD im Bereich von 0,914 bis 2,438 m (3 bis 8 feet), vorzugsweise von 0,914 bis 2,134 m (3 bis 7 feet), am meisten bevorzugt 1,219 bis 1,829 m (4 bis 6 feet).

Betriebsweise Betriebsparameter für die Schmelzspinnstation(en)

Das in der Schmelzspinndüse/den Schmelzspinndüsen verwendete Harz kann irgendeine der kommerziell erhältlichen Sorten zum Schmelzspinnen sein, umfassend einen breiten Bereich an thermoplastischen Stoffen, wie zum Beispiel Polyolefine, Polyamide, Polyester, PVA, PVC, Polyvinylalkohol, Zelluloseacetat und dergleichen. Polypropylen ist wegen seiner Verfügbarkeit der bevorzugte Thermoplast. Die Betriebsparameter der Schmelzspinnstationen bei Anwendung von Polypropylen (MFR 10 bis 400) können wie folgt sein:

Die oben aufgeführte Beschreibung und die aufgeführten Betriebsparameter sind zu Zwecken der Illustration. Die Spinnplatte und Kammer als auch die Kühlrohrleitungen können konventionelle sein. Es wird auf die US-Patente 3,692,618; 4,041,203 und 4,340,563 verwiesen.

Betriebsparameter für die Schmelzblasstation

Die Schmelzblasdüse (z. B. Öffnungen, Größe und Abstand) kann gemäß verschiedenen Konstruktionen aufgebaut sein, einschließlich jener, die in den US-Patenten 3,972,759 und 4,818,463 offenbart sind.

Die oben aufgeführte Beschreibung und Betriebsparameter sind zu Zwecken der Illustration. Die Spinnplatte und die Kammer als auch die Kühlrohrleitungen können konventionelle sein. Es wird auf die US-Patente 3,692,618; 4,041,203 und 4,340,563 verwiesen.

Betriebsparameter für die Schmelzblasstation(en)

Die Schmelzblasdüse (z. B. Öffnungen, Größe und Abstand) kann gemäß verschiedenen Konstruktionen aufgebaut sein, einschließlich jener, die in den US- Patenten 3,972,759 und 4,818,463 offenbart sind.

Die Sehmelzblasdüse kann alle kommerziell erhältlichen thermoplastischen Harze der Schmelzblasklasse verarbeiten. Diese umfassen einen breiten Bereich an Polyolefinen, wie Propylen- und Ethylenhomopolymere und -copolymere. Spezifische Thermoplasten umfassen Ethylenacrylcopolymere, Nylon, Polyamide, Polyester, Polystyrene, Polymethylmethacrylat, Polytrifluorchlorethylen, Polyurethane, Polycarbonate, Siliconsulfide und Polyethylenterephthalate, Pech und Mischungen der obigen. Das bevorzugte Harz ist Polypropylen. Die obige Liste ist nicht beschränkend gedacht, da neue und verbesserte thermoplastische Schmelzblasharze weiterentwickelt werden.

Das bevorzugte Harz ist eine Schmelzblasklasse des Polypropylens. Das Folgende ist ein illustratives Beispiel einer Schmelzblasstation:

Betriebsweise

Die in Fig. 1 gezeigte Mehrstationenfertigungslinie zeigt das Herstellungsverfahren eines Schmelzspinn-Schmelzblas-Schmelzspinn (S-M-S) - Schichtstoffes. In Station 10A ist die Spinnvorrichtung 16 mit einem Schmelzspinndüseneinsatz 97 versehen und die bewegliche Trägerkonstruktion 15 ist in der oberen Position eingestellt, um den gewünschten DCD vorzusehen. Die Kühlrohrleitungen 26 und die Elementarfadenstreckeinrichtung 27 sind in ihre Stellung bewegt. In Station 10B wurde die Katze 33 mit der daran befestigten Ausrüstung entfernt und die Schmelzspinnvorrichtung 16 ist mit einem Schmelzblasdüseneinsatz 96 versehen. Die bewegliche Trägerkonstruktion 15 ist in ihrer unteren Position angeordnet, wodurch die Schmelzspinnvorrichtung 16 in ihrem richtigem Schmelzblas-DCD platziert ist. Die Station 10C ist gleich der Station 10A.

Die Arbeitsvorgänge werden durch Spinnen kontinuierlicher Elementarfäden aus der Schmelzspinndüse 97 der Station 10A begonnen. Die Elementarfäden durchlaufen die Kühlzone 45, die nicht nur die Elementarfäden kühlt, sondern sie voneinander entfernt hält, um das Aneinanderhaften der Elementarfäden zu verhindern. Die gekühlten Elementarfäden durchlaufen die Streckzone 46 der Einrichtung 27, in der aus dieser austretende Luft die Elementarfäden weiter streckt und verdünnt. Die Elementarfäden werden auf dem Förderband 36 in einer zufälligen Art und Weise abgelegt. Die Schmelzspinnelementarfäden haben einen mittleren Durchmesser von 12 bis 50 um, vorzugsweise 15 bis 40 um. Durch das Förderband 36 strömt Luft hindurch und wird durch das Vakuumsystem 25 abgezogen.

Die Schicht 42 wird unter die Spinnvorrichtung der Station 10B transportiert, in der Microfasern, die einen mittleren Faserdurchmesser von 0,5 bis 15 um, vorzugsweise 1 bis 10 um, am meisten bevorzugt 2 bis 6 um besitzen, auf die Schicht 42 unter Bildung einer Schmelzblasschicht 43 auf der Schmelzspinnschicht 42 geblasen wird.

Der zweischichtige Schichtstoff wird dann unter die Station 10C transportiert, wo eine andere Schicht 44 aus schmelzgesponnenen Elementarfäden auf der Oberseite der Schmelzblasschicht 43 aufgetragen wird, so dass die S-M-S-Struktur komplettiert wird. Die dreischichtige Struktur kann dann durch einen Kalander oder eine andere Einrichtung hindurchgeführt werden, um die Schichten in konventioneller Art und Weise miteinander zu verbinden.

Basierend auf der hierin enthaltenen Beschreibung ist es für Fachleute auf dem Gebiet leicht offensichtlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Flexibilität bietet, die mit bekannten Einrichtungen nicht erreichbar ist. Durch selektives Modifizieren der Stationen kann die Fertigungslinie zusätzlich zur S-M-S-Struktur die folgenden Schichtstoffe produzieren:

S-S, M-M, S-M, M-S unter Anwendung von nur zwei Stationen.

S-S-S, M-M-M, wobei jede Schicht unterschiedliche Eigenschaften oder Zusätze oder Farben haben kann.

S-S-M, M-S-M, M-M-S, S-M-M, M-S-S, eine Schichtung unter Anwendung aller drei Stationen.

Das Folgende fasst die wichtigeren Merkmale der vorliegenden Erfindung zusammen:

(a) Eine bewegliche Trägerkonstruktion für das Schmelzblasen oder Schmelzspinnen.

(b) Eine Schmelzspinnvorrichtung, die zur Aufnahme entweder eines Schmelzblas- oder Schmelzspinndüseneinsatzes angepasst ist.

(c) Eine Schmelzblasdüse, die eine hilfsweise oder zusätzliche Elementarfadenstreckeinrichtung besitzt.

(d) Eine neue Elementarfadenstreckeinrichtung, die mit Schmelzspinn- oder Schmelzblasdüsen verwendet werden können.


Anspruch[de]

1. Düsenvorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen Vliesgewebes, wobei die Vorrichtung umfasst:

(a) einen Schmelzspinndüsenkörper (61) mit einem Luftkanal (68) und einem Polymerströmungskanal (74), und

(b) einem Schmelzblasmundstück (96) mit einem Polymerströmungskanal (106, 117) und einem Luftkanal (103, 118), wobei das Schmelzblasmundstück außerdem mit dem Polymerströmungskanal (106, 112) des Schmelzblasmundstückes kommunizierende Polymeraustragsöffnungen (116) und mit dem Luftkanal (103, 118) des Schmelzblasmundstückes kommunizierende Luftöffnungen (121) besitzt, das Schmelzblasmundstück selektiv so am Schmelzspinndüsenkörper (61) befestigbar ist, dass zwischen dem Luftkanal (68) des Düsenkörpers und dem Luftkanal (103, 118) des Schmelzblasmundstückes eine Strömungsverbindung vorgesehen wird und außerdem zwischen dem Polymerströmungskanal (74) des Düsenkörpers und dem Polymerströmungskanal (106, 117) des Schmelzblasmundstückes eine Strömungsverbindung vorgesehen wird,

dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem umfasst:

(c) ein Schmelzspinnmundstück (97) mit einem Polymeraustragskanal (131), wobei das Schmelzspinnmundstück selektiv so am Schmelzspinndüsenkörper (61) befestigbar ist, dass zwischen dem Polymerströmungskanal (74) des Düsenkörpers und dem Polymeraustragskanal (131) des Schmelzspinnmundstückes (97) eine Strömungsverbindung vorgesehen wird, und

(d) eine Konstruktion (11, 12, 13) zum Halten des Schmelzspinndüsenkörpers (61), wobei die Konstruktion (11, 12, 13) vertikal beweglich ist, um die Vertikalhöhe des Düsenkörpers (61) zwischen einer oberen Position für das Schmelzspinnmundstück und einer unteren Position für das Schmelzblasmundstück einzustellen.

2. Düsenvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei dem das Schmelzblasmundstück (96) eine Düsenspitze (99) mit darin ausgebildetem Polymerströmungskanal (117) und Luftkanal (118) und ein Nasenteil (111) mit den Polymeraustragsöffnungen (116) umfasst.

3. Düsenvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der der Schmelzspinndüsenkörper (61) einen Hohlraum (62) besitzt, wobei der Luftkanal (68) und der Polymerströmungskanal (74) des Düsenkörpers jeweils einen Einlass und einen in den Hohlraum austragenden Auslass besitzen, und bei der das Schmelzspinnmundstück (97) eine Spinnplatte (134) mit darin ausgebildetem Polymerströmungskanal (131) umfasst, wobei das Schmelzspinnmundstück so in dem Hohlraum (62) befestigbar ist, dass der Luftkanal (68) im Düsenkörper abgesperrt ist und der Polymerströmungskanal (131) der Spinnplatte (134) in Strömungsverbindung mit dem Polymerströmungskanal (74) des Düsenkörpers steht.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 und außerdem umfassend Mittel (22, 25, 52) zum Zuführen einer Polymerschmelze zum Polymerströmungskanal (74) des Düsenkörpers, wobei die Polymerschmelze durch den Düsenkörper (61), durch den Strömungskanal (106, 117, 131) des im Düsenkörperhohlraum angeordneten Mundstückes (96, 97) fließt und als Elementarfäden aus diesem austritt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die Vorrichtung außerdem Mittel (20) zum Zuführen von Heißluft zum Schmelzspinndüsenkörperluftkanal umfasst, wobei, wenn das Schmelzblasmundstück (96) im Hohlraum (62) befestigt ist, die Luft als konvergierende Luftschichten aus den Luftöffnungen (121) in Berührung mit dem aus den Polymeraustragsöffnungen austretenden Elementarfäden austritt.

6. Düsenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem einen Schlitten (28) mit einem daran befestigten Paar Kühlluftrohrleitungen (26) umfasst, die dazwischen eine Kühlzone begrenzen, wobei der Schlitten (28) in eine Arbeitsposition unterhalb des Schmelzspinndüsenkörpers (61) mit dem Schmelzspinndüseneinsatz (97) darin verschiebbar ist, wenn sich die bewegliche Trägerkonstruktion (11, 12, 13) in der oberen Position befindet, wodurch, wenn der Schmelzspinndüseneinsatz (97) am Düsenkörper (61) befestigt ist; die aus dem Schmelzspinndüseneinsatz (97) extrudierten Elementarfäden die Kühlzone passieren, und der Schlitten (28) in eine zurückgezogene, ruhende Position bewegbar ist, die das Absenken der Trägerkonstruktion (11, 12, 13) in die untere Position erlaubt.

7. Düsenvorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Schlitten außerdem eine daran befestigte Elementarfadenstreckeinrichtung (27) besitzt, wobei die Elementarfadenstreckeinrichtung (27) ein Paar Luftrohrleitungen umfasst, die eine Streckzone (46) dazwischen begrenzen, und unterhalb der Kühlluftrohrleitungen (26) angeordnet sind, um von diesen die Elementarfäden aufzunehmen, wobei die Rohrleitungen außerdem in die Streckzone (46) austretende Luftschlitze besitzen, um auf die dort hindurchlaufenden Elementarfäden abwärts gerichtete Luftwiderstände aufzubringen.

8. Düsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend eine Elementarfadenstreckeinrichtung (27), die ein Paar Luftrohrleitungen (142) umfasst, die unterhalb des Schmelzspinnmundstückes angeordnet sind und dazwischen eine Elementarfadenstreckzone (46) begrenzen, wobei jede Rohrleitung mit einem darin ausgebildeten Luftschlitz (158) versehen ist, der so angeordnet ist, dass Luft abwärts in die Streckzone abgegeben wird und die dort hindurchlaufenden Elementarfäden in einem Winkel von 5º bis 50º berührt, und Mittel (35) zum Zuführen von Luft zu jeder Luftrohrleitung (142).

9. Düsenvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das Nasenteil (111) des Schmelzblasmundstückes dreieckig ist und an einer Spitze (114) endet, wobei die Öffnungen (116) in der Spitze in einer Reihe ausgebildet sind, wobei die Luftplatten (108) in Bezug auf das Nasenteil (111) flankierend angeordnet sind und damit konvergierende Luftschlitze (121) begrenzen, und bei der die Vorrichtung außerdem eine Elementarfadenstreckeinrichtung (27) umfasst, die unterhalb der Öffnungsreihe angeordnet ist und ein Paar Luftrohrleitungen (142) umfasst, die sich parallel zur Öffnungsreihe erstrecken und beabstandet sind, so dass eine Streckzone (46) gebildet wird, wobei jede Luftrohrleitung einen Strömungsschlitz (158) besitzt, der so ausgebildet ist, dass Luft abwärts in Berüh rung mit die Streckzone durchlaufenden Elementarfäden ausgetragen wird, wobei der Berührungswinkel in Bezug auf die Vertikalebene 1º bis 80º beträgt.

10. Düsenvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vorrichtung außerdem einen beweglichen, unter dem Schmelzspinndüsenkörper (61) angeordneten Sammler (36) umfasst.

11. Düsenvorrichtung gemäß Anspruch 10, die außerdem Mittel (50) zum vertikalen Bewegen der Trägerkonstruktion (11, 12, 13) umfasst, um den Abstand der Düse zum Sammler selektiv einzustellen.

12. Verfahren zum Herstellen eines Spinnvlieses und eines schmelzgeblasenen Vlieses unter Anwendung eines Schmelzspinnmundstückes (97) und eines Schmelzblasmundstückes (96), die wahlweise an einem Schmelzspinndüsenkörper (61) befestigbar sind, wobei das Verfahren umfasst: Befestigen des Schmelzspinnmundstückes (97) am Schmelzspinndüsenkörper (61), Positionieren des Schmelzspinndüsenkörpers und des befestigten Schmelzspinnmundstückes in einer oberen Position, Extrudieren von Polymerelementarfäden (30) aus dem Schmelzspinnmundstück (97), um das Spinnvlies zu bilden, Unterbrechen des Extrudierschrittes und Ersetzen des Schmelzspinnmundstückes (97) durch das Schmelzblasmundstück (96) am Schmelzspinndüsenkörper (61), Positionieren des Schmelzspinndüsenkörpers (61) und des befestigten Schmelzblasmundstückes (96) in einer unteren Position und Schmelzblasen von Polymerelementarfäden aus dem Schmelzblasmundstück (96), um das schmelzgeblasene Vlies zu bilden.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem die untere Position mindestens 1,22 m (4 feet) unterhalb der oberen Position ist, in der sich die aus dem Schmelzspinnmundstück (97) extrudierten Elementarfäden auf einem Sammler (30) sammeln, wobei die Elementarfäden einen mittleren Durchmesser von 12 bis 15 um besitzen, bei dem die untere Position des Schmelzblasmundstückes (96) vom Sammler (36) geringer ist als 0,91 m (3 feet), und bei der sich die Elementarfäden aus dem Schmelzblasmundstück (96) auf dem Sammler (36) sammeln, wobei die Elementarfäden einen mittleren Durchmesser zwischen 1 bis 10 um besitzen.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, das außerdem die Schritte des Positionierens von Luftkühlrohrleitungen (26) unterhalb des Schmelzspinndüsenkörpers (61) mit in der oberen Position befindlichem Düsenkörper umfasst, um aus dem Schmelzspinnmundstück (97) extrudierte Elementarfäden aufzunehmen, und Entfernen der Luftkühlrohrleitungen (26), gefolgt von der Befestigung des Schmelzblasmundstückes (97), um das Positionieren des Düsenkörpers (61) in der unteren Position zu erlauben.

15. Vorrichtung zur Direktfertigung eines Schichtstoffes aus thermoplastischen Schichten, umfassend erste und zweite nebeneinander liegende Stationen (10A, 10B, 10C), wobei jede Station besitzt: einen Schmelzspinndüsenkörper (61) mit einem darin ausgebildeten, nach unten zeigenden Hohlraum (62) und Mittel (25, 52) zum Zuführen einer Polymerschmelze aus einem Extruder (22) zum Düsenkörper (61), ein Schmelzblasmundstück (96), das im Hohlraum (62) des Düsenkörpers einer der Stationen (10B) befestigt ist und Mittel zum Aufnehmen der Polymerschmelze aus dem Extruder (22) und Umwandeln der Schmelze in schmelzgeblasene Elementarfäden umfasst, und einen beweglichen Elementarfadensammler (36), der unter dem Schmelzblasmundstück (96) angeordnet ist, um von diesem Elementarfäden aufzunehmen, um darauf mindestens eine Schicht (42) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass jede Station (10A, 10B, 10C) außerdem eine vertikal bewegliche Trägerkonstruktion (11, 12, 13) und einen an der beweglichen Trägerkonstruktion (11, 12, 13) befestigten Extruder (22) besitzt, wobei der Düsenkörper (61) an der beweglichen Trägerkonstruktion (11, 12, 13) befestigt ist; dass im Hohlraum (62) des Düsenkörpers der anderen der Stationen (10A, 10C) ein Schmelzspinndüsenmundstück (97) befestigt ist und Mittel (134) zum Aufnehmen von Polymerschmelze aus dem Extruder (22) und Umwandeln der Schmelze in Elementarfäden umfasst, wobei der Sammler (36) auch unter dem Schmelzspinnmundstück (97) angeordnet ist; dass das Schmelzspinnmundstück (97) und das Schmelzblasmundstück (96) zwischen den Düsenkörpern austauschbar ist und dass die Vorrichtung außerdem Mittel (50) zum wahlweisen Bewegen jeder Trägerkonstruktion umfasst, um den Abstand der Düse zum Sammler für jede Station (10A, 10B, 10C) einzustellen.

16. Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei der das Schmelzspinnmundstück (97) Mittel (134) zum Erzeugen von Elementarfäden mit einem mittleren Durchmesser von 12 bis 15 um umfasst, und das Schmelzblasmundstück (96) Mittel zum Erzeugen von Elementarfäden mit einem mittleren Durchmesser von 1 bis 10 um umfasst.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, die außerdem Mittel zum Miteinanderverbinden der beiden Schichten umfasst.

18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der das Mittel zum Zuführen von Polymer zum Düsenkörper eine an der beweglichen Trägerkonstruktion (11, 12, 13) befestigte Verdrängerpumpe (52) umfasst.

19. Verfahren zur direkten Herstellung von thermoplastischen Vlieskomponenten, umfassend das Befestigen eines Schmelzspinndüsenkörpers (61) an einer ersten vertikal beweglichen Trägerkonstruktion (11, 12, 13) mit einer oberen Position und einer unteren Position, Befestigen eines Schmelzspinnmundstückes (97) im Düsenkörper (61), so dass eine Schmelzspinnvorrichtung gebildet wird, Positionieren der ersten Trägerkonstruktion (11, 12, 13) in ihrer oberen Position, in der die Schmelzspinnvorrichtung (61, 97) mindestens 1,22 m (4 feet) über der unteren Position angeordnet ist, Extrudieren von Elementarfäden aus der Schmelzspinnvorrichtung, Ablegen der Elementarfäden auf einem Förderer (36) zum Ausbilden einer ersten Schicht (42), Befestigen eines Schmelzspinndüsenkörpers (61) an einer zweiten vertikal beweglichen Trägerkonstruktion (11, 12, 13), Befestigen eines Schmelzblasmundstückes (96) im Düsenkörper (61), so dass eine Schmelzblas-Spinnvorrichtung gebildet wird, Positionieren der zweiten Trägerkonstruktion in ihrer unteren Position, in der die Schmelzblas- Spinnvorrichtung 15, 24 bis 91,44 cm (6 inches - 3 feet) über dem Förderer (36) ist, Vorbeiführen des Förderers (36) mit der ersten Schicht (42) unter der Schmelzblas-Spinnvorrichtung (61, 96) und Ablegen der schmelzgeblasenen Elementarfäden auf der Oberseite der ersten Elementarfadenschicht (42).

20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem die aus der Schmelzspinnvorrichtung (61, 97) extrudierten Elementarfäden Polyolefine sind, die aus Homopolymeren und Copolymeren des Ethylens und Propylens ausgewählt sind und die Elementarfäden einen mittleren Elementarfadendurchmesser von mehr als 12 um besitzen.

21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, bei dem die schmelzgeblasenen Elementarfäden Polyolefine sind, die aus Homopolymeren oder Copolymeren des Ethylens und Propylens ausgewählt werden und einen mittleren Elementarfadendurchmesser von 1 bis 10 um besitzen.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, bei dem die Elementarfäden Polypropylen sind.

23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, das außerdem den Schritt des Miteinanderverbindens der beiden Schichten (42, 43) umfasst.

24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, das außerdem das Positionieren einer Kühleinrichtung (26) und Elementarfadenstreckeinrichtung (27) unter der Schmelzspinnvorrichtung in vertikaler Ausrichtung mit dieser und das Hindurchführen der aus der Schmelzspinnvorrichtung extrudierten Elementarfäden durch die Kühleinrichtung (26) und Elementarfadenstreckeinrichtung (27) vordem Ablegen der Elementarfäden auf den Förderer (36) umfasst.







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