-
BEREICH DER
ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in der Herstellung von
Spinnvliesstoff, und insbesondere auf den Einsatz von recyceltem
Polymer bei der Herstellung von Spinnvliesstoff.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Kostenreduzierung
ist ein Hauptziel in der Vliesstoffindustrie. Gleichzeitig wird
die Verschlechterung der Natur immer bedeutsamer für die Gesellschaft.
Die Entsorgung festen Mülls
ist ein Hauptbeitrag bezüglich dieses
wachsenden Interesses.
-
Während der
Produktion von Polypropylen-Vliesstoffen wird während des Anlaufens des Prozesses erheblicher
Polypropylenabfall erzeugt, von Abfallstreifen, die zurückbleiben,
wenn die Vliesbahn für
Kundenspezifikationen zurecht geschnitten wird, und von Walzen,
die vielleicht geringfügig
beschädigt
waren oder sonst von Spezifikationen abwichen. Dieser Polypropylenabfall,
der von früheren
Spinnpolypropylenfasern und -bahnen, die frühere Spinnpolypropylenfasern
aufweisen, stammt, kann ohne Bedenken auf Festmülldeponien befördert werden.
Da dies jedoch sehr sauberes Polypropylen ist, kann es auch zum
Recyceln durch das Spinnvliesverfahren wieder eingeschmolzen werden.
Daher dient das Recyceln zwei Zwecken, der Einsparung der Kosten
durch Polypropylenverlust und weniger Festmüll, der den Naturhaushalt zerstört.
-
Das
Recyceln solchen Polypropylens ist in der Vliesstoffindustrie gut
bekannt. Sobald das Polypropylen jedoch den Spinnvorgang durchläuft, wird
es durch Oxidation teilweise zerstört, so dass das Polymer-Molekulargewicht
verringert wird. Diese Wirkung kann durch die optimierte Zugabe
von Antioxidationsmitteln teilweise gemildert werden. Eine gewisse
Zerstörung
wird jedoch immer beobachtet. Eine solche Zerstörung kann erkannt werden, indem
die Schmelzfließrate
des verarbeiteten Polymers gemessen wird. Die Schmelzfließrate wird
ansteigen. Der Schmelzfluss von Polypropylen kann wie in ASTM D-1238
gelehrt gemessen werden, unter Bedingungen von 230°C und 2,14
kg.
-
Aufgrund
des verringerten Molekulargewichts ist das recycelte Polypropylen
allein nicht generell geeignet, in der Herstellung von Spinnvliesstoff
eingesetzt zu werden. Daher wird es typischerweise mit fabrikneuem
Polypropylen gemischt. Jedoch ist die Menge von recyceltem, vorher
gesponnenen Polypropylen, das wieder verwertet werden kann, begrenzt.
Wenn zuviel recyceltes Polypropylen mit dem neuen Harz gemischt wird,
wird ein Anstieg in der Anzahl der Spinnbrüche (gebrochene Filamente)
zu beobachten sein. Diese gebrochenen Filamente werden zu Qualitätsfehlern
in dem Endspinnvliesstoff führen
oder, in schwerwiegenden Fällen,
einer vollständigen
Unterbrechung des Herstellungsprozesses. Zweitens kann die Gegenwart
von zu viel recyceltem Polypropylen die gemessene Zugfestigkeit
des sich ergebenden Spinnvliesstoffes verringern. Aus diesen Gründen ist
die Menge des in dem Verfahren wiederverwerteten Polypropylens normalerweise
auf weniger als etwa 20% bezogen auf das Gewicht des gesamten Polypropylens
begrenzt (WO 99/16947).
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
den Einsatz einer großen
Menge an Regenerat und zwar unter Beibehaltung der Produktqualität einschließlich verbesserter
Struktur, welche mit der bei Einsatz von 100 Prozent reinem Polymer
vergleichbar ist.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Spinnvliesstoff hergestellt, der im Wesentlichen
kontinuierliche Bikomponentenfilamente enthält, wobei die Bikomponentenfilamente
zwei verschiedene Polypropylenpolymerkomponenten entlang des Filamentquerschnittes
aufweisen, die angeordnet sind, um eine Kernkomponente zu bilden,
und eine Mantelkomponente, die die Kernkomponente umgibt, wobei
die Mantelkomponente fabrikneues Polypropylen enthält, die
Kernkomponente enthält
bis zu 100 Gewichtsprozent recyceltes Polypropylen, wiedergewonnen
von früheren
Spinnpolypropylenfasern oder -bahnen, die frühere Spinnpolypropylenfasern
enthalten, mit einem Gesamtgehalt an recyceltem Polypropylen in
den Filamenten von 25 Gewichtsprozent oder mehr, wobei der Stoff
eine verbesserte Struktur durch eine Variabilität eines Koeffizienten für eine Luftdurchlässigkeit
(gemessen gemäß ASTM D-737)
von weniger als etwa 7% aufweist.
-
Zur
Herstellung des Spinnvliesstoffes haben wir ein besonderes Verfahren
entwickelt, das die Herstellung von Bikomponentenfilamenten mit
einem hohen Gehalt an wiederverwendetem Polypropylen und bei hohen
Geschwindigkeiten ermöglicht,
die für
eine zweckmäßige und
wirtschaftliche kommerzielle Produktion notwendig sind. Die Spinnvliesstoffe
haben eine verbesserte Struktur und Produktqualität.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesstoffen
zur Verfügung
gestellt, das die folgenden Schritte umfasst: Polypropylen von früheren Spinnpolypropylenfasern
oder -bahnen, die frühere
Spinnpolypropylenfasern aufweisen; getrenntes Schmelzen einer ersten
Polymerkomponente umfassend ein fab rikneues Polypropylen und eine
zweite Polymerkomponente umfassend das recycelte Propylen; separates
Führen
der ersten und der zweiten geschmolzenen Polymerkomponenten durch
ein Verteilungssystem, das derart konfiguriert ist, dass die separat
geschmolzenen Polymerkomponenten sich an einer Vielzahl an Spinnerettöffnungen
kombinieren, um Bikomponentenfilamente zu bilden, die einen Kern
mit der zweiten Polymerkomponente besitzen und einen umgebenden
Mantel mit der ersten Polymerkomponente, wobei der Kern wiederverwendetes
Polypropylen in einer Menge von bis zu 100 Gewichtsprozent enthält, und mit
einem Gesamtgehalt an wiederverwendetem Polypropylen in den Filamenten
von 25 Gewichtsprozent oder größer; Extrudieren
der Bikomponentenfilamente von den Spinnerettöffnungen in eine Abkühlkammer;
Führen von
Kühlluft
in die Abkühlkammer
und Inkontaktbringen mit den Filamenten, um die Filamente abzukühlen und zu
erstarren; Führen
der Filamente und der Kühlluft
hinein in und durch einen Filamentverdünner und pneumatisches Verdünnen und
Verstrecken der Filamente; Führen
der Filamente von dem Verdünner
in und durch eine Filamentablageeinheit; Ablegen der Filamente von
der Ablageeinheit in zufälliger
Weise auf ein sich kontinuierlich bewegendes luftdurchlässiges Band
zum Bilden einer Vliesstoffbahn aus im Wesentlichen kontinuierlichen
Filamenten; Ablegen der Filamente von der Ablageeinheit in zufälliger Weise
auf ein sich kontinuierlich bewegendes luftdurchlässiges Band
zum Bilden einer Vliesstoffbahn aus im Wesentlichen kontinuierlichen Filamenten;
Aufprägen
eines Soges von einem zweiten unabhängig steuerbaren Gebläse unterhalb
des luftdurchlässigen
Bandes, um Luft durch die Ablageeinheit und durch das luftdurchlässige Band
abzuziehen; und Führen
der Bahn durch eine Bindeeinheit und Verbinden der Filamente zum
Konvertieren der Bahn in einen koherenten Vliesstoff.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt auch einen gemäß den oben beschriebenen Verfahren
hergestellten Spinnvliesstoff zur Verfügung. Der Spinnvliesstoff eignet
sich zum Einsatz als Bestandteile in hygienischen Anwendungen, wie
zum Beispiel Windeln und Inkontinenzbekleidung. Die Spinnvliesstoffe
weisen eine verbesserte Bildung auf, wie es angezeigt wird durch
einen Variationskoeffizienten für
die Luftdurchlässigkeit
von weniger als etwa 7 Prozent.
-
In
einer weiteren spezifischen Ausgestaltung beinhaltet der Spinnvliesstoff
im Wesentlichen kontinuierliche Kern-/Mantelbikomponentenfilamente,
wobei die Mantelkomponente Polypropylen umfasst und die Kernkompomente
umfasst wiederverwendetes Polypropylen mit einer Schmelzfließrate, die
wenigstens 5 Einheiten über
der der Mantelkomponente liegt.
-
In
einer spezifischen Ausgestaltung wird die anfängliche Behandlung, Schmelzen
und Weiterleiten der zwei oder mehreren Polymerkomponenten in jeweils
getrennten Extrudern ausgeführt.
Die getrennten Polymerbestandteile werden kombiniert und als Mulitkomponentenfilamente
extrudiert bei Einsatz eines Spinnbalkens, der mit Spinnpaketen
ausgestattet ist, die eine außergewöhnliche
Verteilungsplattenanordnung haben, erhältlich von Hills, Inc. und
beschrieben in US-Patenten Nr. 5,162,074, 5,344,297 und 5,466,410.
Die extrudierten Filamente werden abgekühlt, verdünnt und auf ein sich bewegendes
luftdurchlässiges
Fließband
abgelegt, das ein System verwendet, das als das Reicofil III-System
bekannt ist, beschrieben in US-Patent Nr. 5,814,349. Die Bahn aus
Filamenten, die auf dem Fließband
gebildet wird, kann entweder in dieser Form oder in Kombination
mit zusätzlichen
Lagen oder Komponenten gebunden werden, indem es durch eine Bindeeinheit
läuft.
Die Bindeeinheit kann einen erhitzten Kalander mit einer profilierten
Prägewalze
umfassen, die diskrete Punktbindungen im ganzen Stoff bildet. Die
Bindeeinheit kann als Alternative eine Luftbindeeinheit umfassen.
Der Stoff wird dann mittels einer handelsüblichen Aufwickelanordnung
in Walzenform gewickelt.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
-
Die
Figur zeigt in schematischer Weise eine Anordnung von Systemkomponenten
für die
Herstellung eines Bikomponenten-Vliesstoffstoffes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun nachstehend ausführlicher beschrieben unter
Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, die eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung zeigt.
-
Diese
Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Ausgestaltungen verwirklicht
werden und sollte nicht als auf die hier dargelegte Ausgestaltung
beschränkt
ausgelegt werden; vielmehr ist diese Ausgestaltung vorgesehen, damit
diese Offenbarung sorgfältig
und vollständig
ist, und den Umfang der Erfindung vollständig an den Fachmann vermittelt.
Gleiche Nummern beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente.
-
Die
Figur verdeutlicht schematisch die Systembestandteile zum Ausführen des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung. In der dargestellten Ausgestaltung
umfasst das System zwei Extruder 11, 12, die zur
Aufnahme und Verarbeitung von zwei getrennten faserformenden Polymermaterialien
vorgesehen sind, die vom Hersteller typischerweise in der Form von
Polymerchips oder -flocken bezogen werden. Die Extruder sind mit Einlasstrichtern 13, 14 ausgestattet,
die darauf eingerichtet sind, eine Ladung von Polymermaterial in
granulöser
oder Flockenform aufzunehmen. Die Extruder beeinhalten ein erhitztes
Extruderrohr, in dem eine Extruderschnecke angebracht ist, die Gewinde-
beziehungsweise Schraubengänge
aufweisen, welche so konfiguriert sind, dass sie das Chip- oder Flockenpolymermaterial
durch eine Reihe von Heizzonen befördern, und das Polymermaterial
bis zu einem geschmolzenen Zustand erhitzt und mittels der Extruderschnecke
gemischt wird. Extruder dieser Art sind von verschiedenen Quellen
kommerziell erhältlich.
Alternativ kann einem oder beiden Extrudern geschmolzenes Polymer
von Polypropylen zugeführt
werden, das direkt aus Polypropylenfilamenten oder -bahnen erhalten
wurde. Zum Beispiel kann der Extruder, der eingesetzt wird, Polymer
für den Kernbestandteil
eines Kern-/Mantelbikomponentenfilaments (z.B. Extruder 12 in
der Zeichnung) zuzuführen, ausgestattet
werden mit einem zusätzlichen
Nebenzuführextruder
(nicht gezeigt), der Polypropylenbahnen oder -filamente direkt erhält und die
Bahnen oder Filamente schmilzt, um der Trommel des Hauptextruders (z.B.
Extruder 12) geschmolzenes, wiederverwendetes Polypropylenpolymer
zuzuführen.
Der Hauptextruder kann mit 100 Prozent wiederverwendetem Polypropylen
von diesem Nebenzuführextruder
betrieben werden, oder das wiederverwendete Polypropylen kann mit
fabrikneuem Polypropylenharz gemischt werden, das von Trichter 14 zugeführt wird.
-
Eine
Spinnbalkenanordnung, die allgemein mit 20 bezeichnet wird,
ist mit dem Abflussende jedes Extruders auf übertragende Weise verbunden,
um von diesem geschmolzenes Polymermaterial aufzunehmen. Die Spinnbalkenanordnung 20 erstreckt
sich in Quermaschinenrichtung der Vorrichtung und definiert auf
diese Weise die Weite des herzustellenden Vliesstoffes. Die Spinnbalkenanordnung
umfasst typischerweise mehrere Meter in Länge. An der Spinnbalkenanordnung
sind ein oder mehrere austauschbare Spinnpakete angebracht, die
konzipiert sind, um das geschmolzene Polymermaterial von den beiden
Extrudern aufzunehmen, das Polymermaterial zu filtern und dann das
Polymermaterial durch die feinen Kapillaren zu lenken, die in einer Spinnerettplatte
gebildet werden. Das Polymer wird zur Bildung feiner kontinuierlicher
Filamente von den Kapillaröffnungen
unter Druck extrudiert. Es ist wichtig für die vorliegende Erfindung,
dass Spinnerettöffnungen in
hoher Dichte vorhanden sind. Vorzugsweise sollte das Spinnerett
eine Dichte von wenigstens 3000 Öffnungen
pro Meter Spinnbalkenlänge
haben, und noch wünschenswerter
wenigstens 4000 Öffnungen
pro Meter. Löcherdichten
in Höhe
von 6000 pro Meter sind in Erwägung
gezogen.
-
Jedes
Spinnpaket wird zusammengefügt
aus einer Reihe von Platten, die schichtweise angeordnet sind. An
dem unteren Ende oder Boden des Spinnpaketes befindet sich eine
Spinnerettplatte 22, die Spinnerettöfftnungen hat, wie sie oben
beschrieben sind. An dem oberen Ende oder der Oberseite befindet
sich eine Oberseitenplatte mit Einlasskanälen zur Aufnahme der getrennten
Ströme
von geschmolzenem Polymer. Unterhalb der Oberseitenplatte befindet
sich eine Siebauflage zum Stützen
der Filtersiebe, die das geschmolzene Polymer filtern. Unterhalb
der Siebauflage befindet sich eine Dosierungsplatte mit darin gebildeten
Fließverteilungsöffnungen
zur Verteilung der getrennten, geschmolzenen Polymerströme. Unterhalb
der Dosierungsplatte und direkt über
der Spinnerettplatte 22 ist eine Verteilungsplatte 24 angebracht,
die Kanäle
bildet zur getrennten Beförderung
des jeweiligen von den Fließverteilungsöffnungen
in der darüber
befindlichen Dosierungsplatte erhaltenen geschmolzenen Polymermaterials.
Die Kanäle
in der Verteilungsplatte sind so konfiguriert, dass sie als Bahnen
dienen für
die Ströme
des jeweiligen geschmolzenen Polymers, um die Polymerströme zu den
Stellen der geeigneten Spinneretteinlässe zu lenken, so dass die
getrennten, geschmolzenen Polymerkomponenten sich am Eingangsende
der Spinnerettöffnungen
verbinden, um ein gewünschtes
geometrisches Muster innerhalb des Filamentquerschnitts zu erzeugen.
Wenn das geschmolzene Polymermaterial von den Spinnerettöffnungen
extrudiert wird, nehmen die getrennten Polymerkomponenten verschiedene
Bereiche oder Zonen des Filamentquerschnitts ein. Zum Beispiel können die
Muster Mantel/Kern, Seite an Seite, segmentierte Torte, Inseln-im-Meer, bestücktes Profil,
Damebrett, Orangenschale, etc. sein. Die Spinnerettöffnungen
können
entweder einen runden Querschnitt haben oder eine Vielzahl von Querschnitten,
wie zum Beispiel trilobal, quadralobal, pentalobal, Hundeknochenform,
Deltaform, etc. zur Herstellung von Filamenten von verschiedenen
Querschnitten.
-
Die
dünnen
Verteilerplatten 24 sind leicht hergestellt, insbesondere
durch Ätzen,
was weniger kostspielig ist als traditionelle Maschinenbearbeitungsmethoden.
Da die Platten dünn
sind, leiten sie Hitze gut und nehmen ein sehr niedriges Polymervolumen
auf, wodurch die Verweilzeit in der Spinnpaketanordnung signifikant
verringert wird. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Extrudierung
von Polymermaterialien mit signifikant unterschiedlichen Schmelzpunkten,
bei denen das Spinnpaket und der Spinnbalken bei Temperaturen oberhalb
des Schmelzpunktes des höher
schmelzenden Polymers betrieben werden muss. Das andere (niedriger schmelzende)
Polymermaterial in dem Paket erfährt
diese höheren
Temperaturen, jedoch bei einer reduzierten Verweilzeit, wodurch
die Verschlechterung des Polymermaterials verringert wird. Spinnpakete,
die Verteilungsplatten benutzen der Art, wie sie für die Herstellung
von Bikomponenten- oder Multikomponentenfasern beschrieben sind,
werden von Hills Inc., W. Melborne Florida, hergestellt und sind
in U.S. Patent Nummern 5,162,074, 5,344,297 und 5,466,410 beschrieben,
deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme aufgenommen sind.
-
Bei
Verlassen der Spinnerettplatte werden die frisch extrudierten geschmolzenen
Filamente nach unten durch eine Abkühlkammer 30 gelenkt.
Luft von einem unabhängig
kontrollierten Gebläse 31 wird
in die Abkühlkammer
und in Kontakt mit den Filamenten gelenkt, um die Filamente abzukühlen und
zu verfestigen. Wenn die Filamente sich weiter nach unten bewegen,
treten sie in einen Filamentverdünner 32 ein.
Wenn die Filamente und die Abkühlluft
durch den Verdünner
laufen, bewirkt die Querschnittskonfiguration des Verdünners, dass
sich die Abkühlluft
der Abkühlkammer
beschleunigt, wenn sie abwärts
durch die Verdünnungskammer
läuft.
Die Filamente, die in der sich beschleunigenden Luft mitgerissen
werden, werden auch beschleunigt und die Filamente werden dadurch
verdünnt
(verstreckt), während
sie durch den Verdünner
laufen. Gebläsegeschwindigkeit,
Verdünnerkanalspalt
und Konvergenzgeometrie sind zu Zwecken der Flexibilität des Verfahrens
einstellbar.
-
Unterhalb
des Filamentverdünners 32 ist
eine Filamentablageeinheit 34 angebracht, die so konzipiert ist,
dass sie die Filamente nach dem Zufallsprinzip verteilt, wenn sie
auf ein darunter liegendes, sich bewegendes luftdurchlässiges Endlosband 40 niedergelegt
werden, um eine ungebundene Bahn von nach dem Zufallsprinzip angeordneten
Filamenten zu bilden. Die Filamentablageeinheit 34 besteht
aus einem Diffusor mit auseinandergehender Geometrie und einstellbaren
Seitenwänden.
Unterhalb des luftdurchlässigen
Bandes 40 befindet sich eine Saugeinheit 42, die
Luft abwärts
durch die Filamentablageeinheit 34 zieht und die Ablage der
Filamente auf das luftdurchlässige
Band 40 unterstützt.
Ein Luftspalt 36 ist zwischen dem unteren Ende des Verdünners 32 und
dem oberen Ende der Filamentablageeinheit 34 vorgesehen,
um Umgebungsluft in die Ablageeinheit zu lassen. Dies dient dazu,
die Erreichung einer durchgängigen,
aber zufälligen
Filamentverteilung in der Ablageeinheit zu erleichtern, so dass
der Vliesstoff sowohl in Maschinenrichtung als auch in Quermaschinenrichtung
gute Homogenität
aufweist.
-
Abkühlkammer,
Filamentverdünner
und Filamentablageeinheit sind kommerziell erhältlich von Reifenhauser GmbH & Company Maschinenfabrik,
Troisdorf, Deutschland. Dieses System ist vollständiger in U.S. Patent Nr. 5,814,349
beschrieben, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme umfasst ist.
Dieses System wird handelsüblich
als das "Reicofil
III"-System von
Reifenhauser verkauft.
-
Die
Bahn aus Filamenten auf dem kontinuierlichen, sich bewegenden Endlosband
kann anschließend durch
eine Bindeeinheit gelenkt werden und zu einem kohärenten Vliesstoff
verbunden werden. Die Verbindung kann ausgeführt werden mittels einer Anzahl
bekannter Techniken wie zum Beispiel durch das Durchlaufen des Spaltes
eines Paares erhitzter Kalanderwalzen 44 oder eine Luftbindeeinheit.
Alternativ kann die Bahn aus Filamenten kombiniert werden mit einer
oder mehreren zusätzlichen
Komponenten und verbunden werden, um einen Kompositvliesstoff zu
bilden. Solche zusätzlichen
Komponenten können
zum Beispiel Folien, schmelzgeblasene Bahnen oder zusätzliche
Bahnen kontinuierlicher Filamente oder Stapelfasern beinhalten.
-
Die
Polymerkomponenten für
Vielstofffilamente werden in Teilen ausgewählt und dass sie solche Schmelzpunkte,
Kristallisationseigenschaften, elektrische Eigenschaften, Viskositäten und
Mischbarkeiten haben, die dem Vielstofffilament erlauben, dass es
schmelzgesponnen wird und an den Vliesstoffstoff die gewünschten
Eigenschaften weitergibt. Zumindest einer der Bestandteile wird
von wiederverwendetem Polypropylen gebildet, das wiedergewonnen
wurde aus früheren
Spinnpolypropylenfasern oder -bahnen, die frühere Spinnpolypropylenfasern
aufweisen. Das wiederverwendete Polypropylen wird zumindest zweimal
Hitzegesetzmäßigkeiten
unterworfen gewesen sein, unter denen das Polyproplyen geschmolzen
und wieder verfestigt wurde: Einmal als das fabrikneue Polypropylenharz
(in Pellet- oder Flockenform, wie es vom Polymerhersteller erhalten
wurde), anfänglich
geschmolzen und extrudiert wurde, um die ursprünglichen Filamente und Bahnen zu
bilden, und zumindest noch einmal, als das wiederverwendete Polypropylen
wieder eingeschmolzen wurde und in die Filamente und Bahnen der
vorliegenden Erfindung geformt wurde. In vielen Fällen wird
das Polypropylen eine zusätzliche
Schmelze und Wiedererstarrung durchlaufen haben, wenn der Polypropylenabfall
in der Form von Filamenten oder Bahnen, die gerade recycelt werden,
wieder eingeschmolzen und in Pellets oder Flocken geformt wird,
die geeignet sind für
eine Verarbeitung in den Extrudern der Spinnverfestigungsvorrichtung.
Als Ergebnis der vorherigen Hitzegesetzmäßigkeiten weist das wiederverwendete
Polypropylen eine Schmelzfließrate
auf, die höher
ist als die von fabrikneuem Polypropylen, typischerweise mindestens
5 Schmelzfließeinheiten
größer.
-
In
einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Vielstofffilamente Kern-Mantel-Bikomponentenfilamente und
die Komponente, die das wiederverwendete Polypropylen enthält, ist
im Kern des Kern-Mantelfilaments vorhanden. Diese Komponente kann
bis zu 100 Gewichtsprozent des wiederverwendeten Polypropylens beinhalten
und ermöglicht
es auf diese Weise, die Menge des wiederverwendeten Polypropylens,
die in dem Filament eingeschlossen wird, beträchtlich zu erhöhen. Der
Mantel kann 100 Gewichtsprozent fabrikneues Polypropylenharz enthalten
oder Mischungen von fabrikneuem Polypropylenharz mit einer kleineren
Menge des wiederverwendeten Polypropylens als sie im Kern vorhanden
ist. Aufgrund des höheren
Gehalts an wiederverwendetem Polypropylen wird der Kernbestandteil
eine Schmelzfließrate
haben, die höher
ist als die des Mantels, typischerweise wenigstens 5 Schmelzfließeinheiten
größer als
der Mantel.
-
Vorzugsweise
umfasst die Kernkomponente des Bikomponentenfilaments zwischen 25%
bis 75% bezogen auf das Gewicht des gesamten Filaments, und wünschenswerter
zwischen 40 Gew.-% und 60 Gew.-% des Filamentes. In einem solchen
Fall umfasst das wiederverwendete Polypropylen 25 Prozent oder mehr
des gesamten Filaments bezogen auf das Gewicht.
-
Durch
Aufnahme des wiederverwendeten Polypropylens in den Kern des Filaments
und durch Umgeben mit einem Mantel aus fabrikneuem Polypropylen
oder einer Mischung aus fabrikneuem und wiederverwendetem Polypropylen
ist das Spinnverhalten der Filamente vergleichbar mit dem von Monokomponentenfilamenten,
die vollständig
aus der Mantelzusammensetzung gebildet wurden. Das Verfahren kann
bei Geschwindigkeiten betrieben werden, die vergleichbar sind mit
denen, welche in der normalen Produktion eines aus Monokomponentenfilamenten
gebildeten Spinnstoffes eingesetzt werden, und auch die betriebliche
Leistungsfähigkeit
und das Auftreten von Filamentbrüchen
sind vergleichbar. Auch bleiben die physikalischen Eigenschaften
und die Struktur des Spinnvliesstoffes vergleichbar mit Stoffen,
die aus herkömmlichen
Monokomponentenfilamenten aus neuem Polymer gebildet sind. Die Vliesstoffe
zeigen eine verbesserte Struktur durch eine Variabilität eines
Koeffizienten für
eine Luftdurchlässigkeit
von weniger als etwa 7 Prozent.
-
Die
Qualität
der Struktur ist ein Hauptanliegen für Vliesstoffe, die als Bestandteil
in Babywindeln oder Inkontinenzeinlagen oder Slips für Erwachsene
eingesetzt werden. Eine gute Struktur läßt es zu, dass die Herstellung
bei hoher Geschwindigkeit ablaufen kann ohne Bedenken, dass z.B.
Klebemittel durch eine Lage Vliesstoff in einen anderen Teil der
Windel ausblutet. Ein Maßstab
der Struktur ist die Verhältniszahl
der Standardabweichung der Luftdurchlässigkeit geteilt durch den
Durchschnitt der Luftdurchlässigkeit
multipliziert mit 100 Prozent. Diese Verhältniszahl wird manchmal als
Koeffizient der Variation bezeichnet. Ein Vliesstoff, der einen
niedrigen Variationskoeffizienten für Luftdurchlässigkeit
hat, weist eine einheitliche Verteilung der Fasern in der Bahn,
die das Vlies ausmachen, auf. Ein Vliesstoff mit schlechter Verteilung
von Fasern in der Bahn zeigt einen höheren Wert für den Koeffizienten
der Variation der Luftdurchlässigkeit.
-
Der
Spinnstoff gemäß der vorliegenden
Erfindung kann vollständig
von Viel- oder Bikomponentenfilamenten
hergestellt werden, oder kann gebildet werden mit einer Mischung
aus Regenerat, das Vielstoff- oder Bikomponentenfilamente und herkömmliche
Monokomponentenfilamente enthält.
-
Die
folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der vorliegenden
Erfindung.
-
Beispiel 1 (Kontrolle)
-
Eine
Spinnverfestigungsmaschine wurde eingesetzt, ausgerüstet mit
drei nacheinander angeordneten Spinnbalken (bezeichnet als A, B,
und C), wobei jeder Spinnbalken ein unabhängiges Polymerverteilungssystem
aufweist und mit Spinnerettes ausgerüstet ist, die Kern-Mantelbikomponentenfilamente
herstellen können. In
jedem der Balken, A, B und C umfasste der Polymerbestandteil, der
den Mantel des Bikomponentenfilamentes bildete, und die Polymerkomponente,
die den Kern des Bikomponontenfilamentes bildete, fabrikneues Polypropylenharz
(EXXON Resin PP 3155), so dass die sich ergebenden Filamente 100%
fabrikneues Polypropylen umfasste. Die Polymerzufuhrrate zu den
Balken A, B und C war dergestalt, dass die Balken eine Bahn herstellten
von 0,40 Ounces pro Square Yard (13,8 Gramm pro Quadratmeter) Gesamtgrundgewicht.
Die sich ergebende Bahn, die nicht Teil unserer Erfindung ist, war
aus 100% fabrikneuem Polypropylenpolymer zusammengesetzt. Die Bahn
wurde mittels Kalander gebunden, wobei eine gemusterte Prägewalze
210 Prägepunkte pro
Square Inch und einen Bindungsbereich von 25% pro Square Inch hatte.
Der Stoff wurde dann mit einem oberflächenaktiven Stoff behandelt,
um den Stoff zum Gebrauch als Topsheet für Inkontinenzwindeln für Erwachsene
einsetzbar zu machen. Der Stoff wurde physikalischen Prüfungen unterzogen,
die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
-
Für die in
Tabelle 1 dargestellten Daten wurde das Grundgewicht gemessen unter
allgemeiner Einhaltung der Methoden nach ASTM D3776-96. Die Zugdehnung
in MD und CD und der Widerstand oder TEA wurden gemessen unter allgemeiner
Einhaltung von ASTM D5035-95, wobei das Testen an 1-Inch breiten
Vliesstoffstreifen erfolgte. Die Flüssigkeittransporteigenschaften
des Stoffes, die wichtig sind für
Vliesstoffe, die als Topsheet für
Babywindeln oder Inkontinenzwindeln oder Slips für Erwachsene eingesetzt werden,
wurden mittels Durchschlag- und Wiederbenetzungstests evaluiert.
Durchschlag und Wiederbenetzung, oder Oberflächenwiederbenetzung, wurden
mittels Verfahren ausgewertet, die denen in U.S. Patent Nummern
4,041,951 und 4,391,869 beschriebenen ähnlich sind und durch Bezugnahme
miteinbezogen werden. Der Durchschlag wurde gemessen als die Zeit,
in der 5 ml einer synthetischen Urinlösung, die in die Vertiefung
der Durchschlagsplatte platziert wurde, durch den Musterstoff in
eine absorbierende Unterlage laufen. Die Oberflächenwiederbenetzung, in Gramm
dargestellt, wurde ausgewertet durch die Zugabe von synthetischem
Urin durch den Musterstoff in die absorbierende Unterlage, bis die
absorbierende Unterlage nahezu gesättigt war. Auf diese Weise
war das Muster zu Beginn des Tests nass. Es wurde ein Belastungsfaktor
von etwa 4 Gramm synthetischen Urins pro Gramm absorbierender Probe
eingesetzt, dann wurde eine einheitliche Druckbelastung von 0,5
psi angewendet und das Verfahren wurde wie in den obigen Patenten
beschrieben, abgeschlossen. Die Wiederbenetzung in Gramm misst das
Gewicht der Flüssigkeit,
die durch das Topsheet vom Kern zu einer Lage Filterpapier, die
dem Topsheet zugewandt ist, bei einer Zusammenpressung unter einer
Belastung von 0,5 psi zurück
geleitet wird. Die Hunter-Farbe des Vliesstoffes wurde gemessen
unter allgemeiner Einhaltung von ASTM E-308, mit dem Ergebnis eines "L"-Wertes bezogen auf die Helligkeit,
die von der Oberfläche
weg reflektiert wird, eines "a"-Wertes bezogen auf
das von der Lage wegreflektierte Rot (+) oder Grün und eines "b"-Wertes bezogen auf das von der Lage
wegreflektierte Gelb (+) oder Blau (–). Die Struktur ist ein Maßstab für die Gleichmäßigkeit
der Faserverteilung durch die Bahn des gebundenen Vliesstoffes.
Ein sachkundiger Prüfer
verglich die Kontrollmuster (Standards) von Vliesstoffen, die verschiedene
Grade von Faserverteilungsgleichmäßigkeit aufwiesen, visuell
mit dem auszuwertenden Stoff. Es wurde eine Bewertung zwischen 5
für eine
sehr gute Struktur bis 1 für
sehr schlechte Struktur vergeben. Die Luftdurchlässigkeit wurde im allgemeinen
gemäß ASTM D-737
gemessen. Die Luftdurchlässigkeit
ist die Rate des Luftstromes durch ein Material unter einer Druckdifferenz
zwischen den beiden Stoffoberflächen.
-
Die
in Beispiel 1 beschriebene Spinnverfestigungsmaschine wurde zur
Herstellung eines Spinnvliesstoffes von etwa 0,4 Ounces pro Square
Yard (13,8 Gramm pro Quadratmeter) Gesamtgrundgewicht eingesetzt.
In den Balken A und C bestand der Polymerbestandteil, der zum Mantel
des Bikomponentenfilamentes wurde, aus fabrikneuem Polypropylenharz
(EXXON PP 3511). In Balken A und C bestand die Polymerkomponente,
die zum Kern des Bikomponentenfilamentes wurde, ebenfalls aus fabrikneuem
Polypropylenharz (EXXON PP 3155). Balken B wurde eine homogene Mischung
aus 85% neuem Polypropylen (EXXON PP 3155) und 15% wiederverwendetem
Polypropylen, das aus früheren
Spinnpolypropylenfasern oder -bahnen, die frühere Spinnpolypropylenfasern
umfassen, zurückgewonnen
wurde, zugeführt.
Dieses Polymer wurde sowohl dem Mantel als auch dem Kern der sich
ergebenden gesponnenen Filamente zugeführt. Die sich ergebende Bahn,
die nicht Teil unserer Erfindung ist, wurde wie in Beispiel 1 gebunden
und getestet, wobei sich die in Tabelle 1, unter Tabelle 2 dargestellten
Daten ergeben.
-
Beispiel 3 (Bikomponente
mit 100% Regenerat im Kern)
-
Die
in Beispiel 1 beschriebene Spinnverfestigungsmaschine wurde eingesetzt
zur Herstellung einer Vliesstoffbahn von 0,4 Ounces pro Square Yard
(13,9 Gramm pro Quadratmeter) Gesamtgrundgewicht, das wiederverwendetes
Polypropylen enthält.
Im Balken A und B bestand die Polymerkomponente, die zum Mantel des
Bikomponentenfilamentes wurde, aus fabrikneuem Polypropylenharz
(EXXON PP 3155). Im Balken A und B bestand die Polymerkomponente,
die zum Kern des Bikomponentenfilamentes wurde, aus 100% wiederverwendetem
Polypropylen, das von früheren
Spinnpolypropylenfasern oder -bahnen, die frühere Spinnpolypropylenfasern
aufweisen, zurückgewonnen
wurde. Balken C wurde mit fabrikneuem Polypropylenharz (Exxon PP
3155) betrieben, das sowohl dem Mantel als auch dem Kernteil zugeführt wurde,
so dass die resultierenden Filamente aus 100% fabrikneuem Polypropylen
bestanden. Die resultierende Bahn, ein Produkt gemäß unserer
Erfindung, wurde nach Bindung und Behandlung mit einem oberflächenaktiven
Stoff wie in Beispiel 1 getestet mit dem Ergebnis der in Tabelle
1 gezeigten Daten zum Vergleich mit dem Kontrollstoff aus Beispiel
1, das unter denselben Bedingungen, jedoch mit 100% neuem Polypropylen
hergestellt wurde. Die in Tabelle 1 zusammengefassten Ergebnisse
zeigen, dass die Bahn der Beispiele 1 und 3 bezüglich der entscheidenden Eigenschaften ähnlich ist.
Daher eignet sich das Produkt aus Beispiel 3 zum Einsatz als Topsheet
in Inkontinenzartikeln für
Erwachsene.
-
Beispiel 4 (Kontrolle)
-
Das
Produkt des Beispiels 4 wurde, wie im obigen Beispiel 1 beschrieben,
hergestellt unter Einsatz von 100% fabrikneuem Polypropylenharz
(Exxon PP 3155), abgesehen davon, dass die Bindung erreicht wurde
unter Einsatz einer Kalanderwalze umfassend 144 Prägepunkte
pro Square Inch und einem 18% Bindungsbereich. Die drei Balken wirkten
zusammen zur Erlangung einer in etwa gleichen Produktionsleistung
mit einem Endgrundgewicht von 0,7 Ounces pro Square Yard (23 Gramm
pro Quadratmeter) als Ergebnis. Die Stoffeigenschaften des Beispiels
4 sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Dieses Produkt ist zum Einsatz
als Topsheet in der Herstellung von Babywindeln vorgesehen.
-
Beispiel 5 (15% Regenerat
Kontrolle)
-
Das
Produkt aus Beispiel 5 wurde, wie in Beispiel 2 oben beschrieben,
hergestellt, außer,
dass die Bindung durch Einsatz einer Kalanderwalze mit 144 Prägepunkten
pro Square Inch und 18% Bindungsbereich verwirklicht wurde. Die
drei Balken wirkten zusammen zur Erlangung einer in etwa gleichen
Produktionsleistung mit einem Endgrundgewicht von 0,65 Ounces pro
Square Yard (22,1 Gramm pro Quadratmeter) als Ergebnis. Die Eigenschaften
des Erzeugnisses des Beispiels 5 sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
-
Beispiel 6 (Bikomponente
mit 100% Regenerat im Kern)
-
Beispiel
6, ein Produkt gemäß unserer
Erfindung, wurde wie in Beispiel 3 oben beschrieben hergestellt,
mit der Ausnahme, dass die Bindung unter Einsatz einer Kalanderwalze
mit 144 Prägepunkten
pro Square Inch und 18% Bindebereich erreicht wurde. Die drei Balken
wirkten zusammen zur Erlangung einer in etwa gleichen Produktionsleistung
mit einem Endgrundgewicht von 0,65 Ounces pro Square Yard (22,1 Gramm
pro Quadratmeter) als Ergebnis. Die Eigenschaften des Produktes
aus Beispiel 6 sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
-
Ein
Fachmann wird an viele, diese Erfindung betreffende Änderungen
und andere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung denken, die
die Vorteile der in den vorhergehenden Beschreibungen und dazugehörigen Zeichnungen
aufweisen. Daher versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf
die spezifischen, offenbarten Ausgestaltungen beschränkt ist,
und dass Modifikationen und andere Ausgestaltungen in den Rahmen der
beigefügten
Ansprüche
mit einbezogen sein sollen. Obwohl hier bestimmte Begriffe benutzt
wurden, sind sie nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinne
gebraucht und nicht, um die Erfindung zu beschränken.
-