DE69409981T2

DE69409981T2 - Herstellverfahren für saugfähigen Artikel

Info

Publication number: DE69409981T2
Application number: DE69409981T
Authority: DE
Inventors: James F. Minnesota Mining & Manuf. Comp. St. Paul Minnesota 55133-3427 Dyrud; Thomas I. Minnesota Mining & Manuf.Comp. St. Paul Minnesota 55133-3427 Insley; Daniel E. Minnesota Mining & Manuf.Comp. St. Paul Minnesota 55133-3427 Meyer; Cynthia Y. Minnesota Mining & Manuf. Comp. St. Paul Minnesota 55133-3427 Tamaki; Donald E. Minnesota Mining & Manuf.Comp. St. Paul Minnesota 55133-3427 Young
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1998-12-10
Anticipated expiration: 2014-01-28
Also published as: CA2114303A1; JP3594983B2; US5503782A; DE69409981D1; EP0608884B1; KR100318981B1; ES2115790T3; EP0608884A1; CA2114303C; JPH06316851A; AU672460B2; BR9400390A; KR940018507A; AU5475694A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von saugfähigen bzw. sorbierende Artikeln aus Mikrofasern und, als weitere Wahlmöglichkeit, aus Stapelfasern und Feststoffteilchenmaterial und derartig hergestellte Artikel. Die Artikel haben die Form von langgestreckten Körpern wie etwa beispielsweise Barren bzw. Schwimmbarren.
Viele verschiedene, in zahlreichen Konfigurationen gelieferte Materialien sind bisher zur Sorption von Flüssigkeiten verwendet worden. Diese Materialien sind u. a. Barre- Kissen-Konfigurationen, die aus einem Gehäuse bestehen, das mit sorbierenden Feststoffteilchenerzeugnissen wie etwa Ton, Zellulose, zerkleinerte Maiskolben oder zerkleinerte Mikrofasermaterialien sowie Bahn- bzw. Flachmaterialien aus Holzzellstoffasern oder geblasenen Mikrofasern gefüllt sind. Ein Gehäuse kann auch mit sorbierenden Bahn- oder Walzmaterialien gefüllt sein.
US-A-4 497 712 (Cowling) beschreibt ein dehnungsfähiges Kissen in Form eines Behälters aus einem hochdurchlässigen, mit oberflächenaktiver Substanz beschichteten Textilmaterial mit mindestens einem Hohlraum, der teilweise mit einem körnigen absorbierenden Material, z. B. gemahlene Maiskolben, gefüllt ist. Das Kissen ist der Beschreibung nach leicht, hat eine Absorptionskapazität von über 500 % und die Fähigkeit, auf Flüssigkeiten zu schwimmen.
US-A-4 366 067 (Golding et al.) offenbart Beutel oder Barren aus porösem Material, das mit einem ölabsorbierenden, synthetischen Feststoffteilchen-Polyisocyanurat-Schaumstoffmaterial gefüllt ist, das verwendet wird, um Öl, das auf Wasser oder harten Oberflächen ausgelaufen ist, einzuschließen oder zu absorbieren.
US-A-4 659 478 (Stapelfeld et al.) beschreibt ein Ölabsorptionsteil und -verfahren, das ein langgestrecktes rohrbzw. schlauchförmiges Teil aufweist, das mit einem hochabsorbierenden Feststoffteilchenmaterial mit kapillaren Eigenschaf ten gefüllt ist, das eine Dochtsaugwirkung wie etwa gemahlene Maiskolben aufweist. Das rohrförmige Teil ist an jedem Ende geschlossen und kann um eine Werkzeugmaschinenbasis herum als durchgehendes Absorptionsteil angeordnet werden.
US-A-4 792 399 (Haney et al.) beschreibt eine Flüssigkeitssammel- und -haltevorrichtung, die aus einem rohrförmigen, dreieckig geformten Gehäuse aus einem Material besteht, das für Flüssigkeiten durchlässig ist, das teilweise mit einem Material gefüllt ist, welches durch das Gehäuse hindurchdringende Flüssigkeiten sammelt und festhält, und das nicht in der Lage ist, selbst durch das Gehäuse hindurchzudringen.
US-A-4 965 129 (Bair et al.) offenbart einen wurstförmigen flüssigkeitsabsorbierenden Artikel, der in einem porösen Textilmaterial feine, in einem Flash-Spinnverfahren gewonnene Polyethylen-Faserteilchen, als weitere Wahlmöglichkeit ge schäumte organische Polymerteilchen, und eine effektive Menge eines Befeuchtungsmittels aufweist. Der Artikel ist in der Lage, Öle oder wäßrige Flüssigkeiten in Mengen, die mindestens dem Sechsfachen des Gewichts der Teilchen entsprechen, zu absorbieren.
25 US-A-4 902 544 (Kirn et al.) beschreibt einen lecksicheren absorbierenden Artikel aus einem rohrförmigen Gehäuse aus einem flüssigkeitsdurchlässigem Textilerzeugnis, wobei das Gehäuse lose mit einem Gemisch aus Feststoffteilchen eines vernetzten Hydrokolloids und aus Feststoffteilchen eines anderen flüssigkeitsabsorbierenden Materials wie etwa Sägemehl, zerdrückte Maiskolben, Baumwollinters, Holzzellstoff und dgl. gefüllt ist.
US-A-4 737 394 (Zafiroglu) offenbart einen ölabsorbierenden Artikel, der aus einem außen angeordneten Textilerzeug nis besteht, das ölabsorbierende Faserteilchen wie etwa in einem Flash-Spinnverfahren gewonnenes lineares Polyethylen umschließt. Das poröse Textilerzeugnis ist eine Polyolefin-, nämlich Polyethylen- oder Polypropylen-Faservliesschicht, die mit einem elastischen Faden nähgewirkt ist.
US-A-3 739 913 (Bogosian) beschreibt einen langgestreckten Körper aus ölabsorbierendem Material und Flotationsmaterial, mit in Längsrichtung angeordneten Verstärkungseinrichtungen, wodurch mehrere Körper zur provisorischen Eingrenzung von Ölteppichen auf Wasser zwecks Rückhaltung und Absorption des Öls mit ihren Enden aneinander angeordnet werden können. Der Körperinhalt weist ölabsorbierende Fasern auf, die natürlich oder synthetisch oder eine Kombination daraus sind, und kann ein Flotationsmaterial aufweisen, das mit diesen vermischt ist, um den Auftrieb des Körpers auch nach einer Sättigung der Fasern mit Öl zu fördern. Zusätzlich zu den oben genannten Patenten gibt es eine Anzahl von handelsüblich verfügbaren Eindämmungs- und -rückgewinnungsartikeln für Ölteppiche bzw. ausgelaufene Flüssigkeiten. Beispielsweise verkauft die 3M Company, St. Paul, MN, eine Gruppe von flüssigkeitssorbierenden Artikeln, die geeignet sind, ausgelaufene Flüssigkeiten einzudämmen und zurückzugewinnen. Diese Artikel, die auf sorbierenden Mikrofasermaterialien basieren, sind u. a. Bahnmatenahen für Aufwisch- und Endreinigungsvorgänge, Kissen aus zerkleinerten Mikrofasermaterialien, die in einer Umhüllung enthalten sind, die für eine Rückgewinnung mittelgroßer Flüssigkeitsmengen geeignet ist, und Barren aus zerkleinerten Mikrofasermaterialien, die in einem langgestreckten Gehäuse mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt enthalten sind und die dazu verwendet werden, größere ausgelaufene Flüssigkeitsmengen zurückzugewinnen. Diese Materialien sind beispielsweise in dem 3M-Produkt-Bulletin "Maintenance Sorbents" N.70-0704-0625-4(227.5) DPI beschrieben.
Keines dieser Eindämmungs- und Absorptionsmittelrückgewinnungssysteme für ausgelaufene Flüssigkeiten ist aufgrund bestimmter Probleme vollständig zufriedenstellend. Diese Erzeugnisse, die sorbierende Feststoffteilchenmaterialien wie etwa Ton, Zellulose, Schaumstoffe, Vermiculit oder zerkleinerte Maiskolben enthalten, lassen häufig Staubteilchen entweichen, die eine Reinigung unbequem und äußerst problematisch werden lassen. Auch führt ein Verschieben oder Einzwängen des Feststoffteilchenmaterials im Gehäuse häufig dazu, daß sich das Sorptionsmittel in bestimmten Bereichen konzentriert, während in anderen Bereichen sorptionsmittelleere Räume entstehen. Wenn solche Sorptionsmittelrückgewinnungssysteme, bei denen sorbierende Feststoffteilchen in einem Gehäuse enthalten sind, komprimiert werden, um sorbierte Flüssigkeiten zu extrahieren, kann sich das Feststoffteilchenmaterial im Gehäuse verschieben und eingezwängt werden, wobei in Abschnitten des Gehäuses sorptionsmittelleere Räume entstehen. Dadurch wird der sorbierende Artikel weniger gut verwendbar zur Eindämmungen von ausgelaufenen Flüssigkeiten und zur Rückgewinnung nach Funktionserfüllung.
US-A-4 357 379 (Sloan et al.) offenbart eine Modifikation des Schmelzblasprozesses zur Ausbildung eines Strangs mit einer relativ dichten, festen Haut, in dem die Faserabschnitte in erster Linie in einer Längsrichtung in bezug auf die Achse des Erzeugnisses ausgerichtet sind, und einem weniger dichten Kern, wo die Faserabschnitte in erster Linie in der Querrichtung in bezug auf die Achse des Erzeugnisses ausgerichtet sind. Die Erzeugnisse werden hergestellt, indem Fasern schmelzgeblasen werden und von einer Faseraufnahme- und -formungsvorrichtung aufgefangen werden, die eine relativ starke Ansammlung von Fasern in einem Lippenabschnitt, der den mittleren Abschnitt umgibt, ermöglicht. Die Aufnahmevorrichtung kann trichterförmig oder trompetenförmig sein oder die Form von Endlosbändern haben, die so geformt sind, daß sie in Kombination eine zylindrische Öffnung an ihrem Knick bilden. Die Fasern im Lippenabschnitt, die aufgebracht werden, während sie noch in einem thermoplastischen Zustand sind, werden thermisch miteinander verbunden bzw. verschweißt Da Fasern in der Aufnahme- und Formvorrichtung kontinuierlich aufgebracht werden, wird das derartig ausgebildete Erzeugnis mit einer Geschwindigkeit weggezogen, die mit dem Aufnehmen der Fasern synchronisiert ist, so daß das oben beschriebene Ansammeln aufrechterhalten wird und so daß der Lippenabschnitt durch die Aufnahme- und Formvorrichtung über den mittleren Abschnitt zurückgeklappt wird, um den Strang zu formen, wie beschrieben. Das Fasererzeugnis hat eine ausreichende Festigkeit und Elastizität zur Verwendung in Filtern, Füllfederhalterpatronen usw.
US-A-3 933 557 (Pall) offenbart ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Vliesen in zylindrischer oder Bahnform aus thermoplastischen Fasern, bei dem die Fasern kontinuierlich aus einer Schmelze auf einem sich drehenden Dorn versponnen und auf den Dorn aufgewickelt werden, um einen im allgemeinen spiralenförmig gewickelten Zylinder auszubilden.
US-A-4 594 202 (Pall et al.) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von zylindrischen Faserstrukturen mit den Schritten: Extrudieren von synthetischem Polymermaterial aus einer faserbildenden Düse und Verfeinern des extrudierten Polymermaterials, um unter Einwirkung eines oder mehrerer Gasströme, die auf einen sich drehenden Dorn und eine mit dem Dorn in betriebsmäßigem Zusammenhang stehende Formwalze gerichtet sind, Mikrofasern auszubilden; Abkühlen der synthetischen Polymermikrofasern vor deren Aufnahme auf dem Dorn auf eine Temperatur unter derjenigen, bei der diese sich verbinden oder verschmelzen, wobei eine Faser-Faser-Verbindung weitge hend verhindert wird; und Aufnehmen der abgekühlten Mikrofasern auf dem Dorn als synthetische Faservliesmasse, während durch die Formwalze eine Kraft auf die äußere Oberfläche der aufgenommenen Mikrofasern aufgewendet wird; wobei die Prozeßvariablen gesteuert werden, um eine zylindrische Faserstruktur auszubilden, bei der mindestens der Hauptanteil der Fasermasse ein im wesentlichen konstantes Hohlraumvolumen hat.
US-A-5 165 821 (Fischer et al.) offenbart eine kombinierte Einrichtung aus mit einem Rand versehener, ölsorbierender Barre und ölsorbierendem Dreggtau, die einen schwimmfähigen Innenkern und einen ölsorbierenden Außenkern aus einer spiralförmig gewickelten Bahn aus ölanziehenden, wasserabweisenden Polymermikrofasern aufweist. Haftfähig verbunden mit einer Bahn aus den Mikrofasern an der Außenseite des Außenkerns ist ein offenmaschiger Netzstoff aus Polymereinzelfäden, die an ihren Verkreuzungen verschmolzen sind. Der Netzstoff und die Bahn, an der er haftet, erstrecken sich vom Außenkern, um einen herabhängenden Rand zu bilden, der als Barriere gegen das Öl wirkt, das von den Mikrofasern sorbiert wird. Der schwimmfähige Innenkern kann ein offenzelliger Schaumstoff sein, der Öl langsam sorbiert, wobei die Ölsorptionsfähigkeit ohne wesentlichen Verlust an Freibordhöhe verbessert wird.
US-A-4 973 503 (Hotchkiss) offenbart Mikrofaserkabel oder -schlaucherzeugnisse, bei denen kurze Fasern mit einem größeren Durchmesser mit Mikrofasern vermischt sind. Das Gemisch entsteht durch physisch verschlungene Mikrofasern (die einen durchschnittlichen Durchmesser im Bereich von bis zu etwa 10 um haben und nicht durchgehend sind), die 10 bis 90 % kürzere Fasern enthalten, wobei die Mikrofasern vorwiegend parallel zur Achse des Kabels ausgerichtet sind und das Gemisch an Kontaktpunkten zwischen Mikrofasern und den kürzeren Fasern verbunden ist. Das Verfahren zur Herstellung der Mischfaserkabel- oder -schlaucherzeugnisse weist die Schritte auf: Ausbilden einer Schmelze mit thermoplastischem Material und Extrudieren derselben durch eine oder mehrere Serien von Öffnungen, die in einer gerundeten oder Spinndüsenkonfiguration an der Düsenspitze angeordnet sind. Die extrudierte Schmelze wird mit einem ersten Gasstrom in Berührung gebracht, wodurch sie zu einem Netzwerk von physisch verschlungenen Mikrofasern ausgebildet wird, die zur Mikrofasergröße verfeinert sind. Ein zweiter Gasstrom wird verwendet, um kurze Fasern mit größerem Durchmesser mitzureißen, und die Gasströme vermischen sich, um ein Gemisch aus Fasern auszubilden. Das Gemisch wird als Kabel oder Schlauch mit der gewünschten Faserausrichtung aufgenommen. Anwendungen für solche Kabel oder Schläuche sind u. a. Haarkränze zur Verschönerung, Tampons, Zigarettenfilter, Flaschenstöpsel und, mit Zusatzstoffen, andere Erzeugnisse wie etwa isolierendes Kalfaterwerg und dgl.
US-A-3 037 735 (Till et al.) offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Filtern, wobei Fasern aus mehreren Faserbildungseinrichtungen in einem Gasstrom schweben und auf einer Aufnahmefläche aufgebracht werden. Die Fasern jeder Faserbildungseinrichtung unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften von denjenigen der anderen Einrichtungen, eine der Fasern kann beispielsweise vorgeformt sein wie etwa textile Stapelfasern, die andere Faser kann vor Ort hergestellt werden, durch Beförderung einer faserbildenden Kunststoffzusammensetzung aus einem Vorratsbehälter zu einer Sprüheinheit, die ein Sprührohr aufweist, das in der Mitte einer Düse positioniert ist, durch die Luft mit hoher Geschwindigkeit gedrückt wird. Die Fasern werden auf die Aufnahmevorrichtung derartig vermischt aufgebracht, daß eine allmähliche Abstufung der Fasereigenschaft in einer Dimension des Filters vorhanden ist.
US-A-4 604 313 (Mcfarland et al.) offenbart eine selektive Schichtenbildung von Superabsorptionsmitteln in schmelzgeblasenen Substraten Ein schmelzgeblasenes Material mit Holzfaser wird auf einem Endlos-Formanband ausgebildet. Das Band, das diese Schicht trägt, läuft dann unter mindestens einer weiteren Quelle der schmelzgeblasenen Faser vorbei, der ein Superabsorptionsmittel zusammen mit Holzfasern hinzugefügt wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines sorbierenden Mikrofaserartikels mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Im einzelnen stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines sorbierenden Mikrofaserartikels bereit, mit den Schritten:
a) Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem faserbildendem Polymer aus mehreren Öffnungen in einer faserbildenden Düse, wobei die Öffnungen entlang der Vorderseite der Düse ausgerichtet sind;
b) Verfeinern der Fasern in einem Warmluftstrom, um Mikrofasern auszubilden; und
c) Aufnehmen der Mikrofasern an einem Aufnehmer mit einer Formfläche, wobei die Fläche mit der Düse ausgerichtet und im wesentlichen zu der Düse parallel und im wesentlichen von der Düse gleichmäßig beabstandet ist, so daß die Fasern einer spiralförmig gewickelten Stange bzw. Barre bilden, die auf ihrer Außenseite von der Formfläche gestützt wird und die im wesentlichen parallel zu der Düse über die Formfläche gezogen wird.
Der Begriff "im wesentlichen parallel", wie er hier verwendet wird, um die Beziehung zwischen der Aufnehmerfläche und der Düse zu beschreiben, bedeutet, daß ein Ende der Aufnehmerfläche nicht mehr als etwa 60º von der Düse als das andere Ende angewinkelt ist.
Als weitere Wahlmöglichkeit kann der Aufnehmer eine sich drehende Quetschwalze hinter der Aufnehmerfläche aufweisen, um eine spiralförmige Ausbildung der Barre zu verbessern.
Die Erfindung stellt auch einen sorbierenden Mikrofaserartikel mit einer langgestreckten Barre mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt bereit, wobei die Barre ein spiralförmig gewickeltes Vlies aus schmelzgeblasenen Mikrofasern aufweist, die insbesondere hergestellt werden durch
a) Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem faserbildendem Polymer aus mehreren Öffnungen in einer faserbildenden Düse, wobei die Öffnungen entlang der Stirnfläche der Düse ausgerichtet sind;
b) Verfeinern der Fasern in einem Warmluftstrom, um Mikrofasern auszubilden; und
c) Aufnehmen der Mikrofasern an einem Aufnehmer mit einer Formfläche, wobei die Formfläche mit der Düse ausgerichtet und im wesentlichen zu der Düse parallel und im wesentlichen gleichmäßig von der Düse beabstandet ist, so daß eine spiralförmig gewickelte Stange bzw. Barre ausgebildet wird, die auf ihrer Außenfläche von einer Formfläche gestützt wird und die im wesentlichen parallel zu der Düse über die Formfläche gezogen wird. Die Artikel oder Stangen bzw. Barren, die erfindungsgemäß hergestellt werden, sind in der Lage, eine Flüssigkeit schnell zu sorbieren und eine Flüssigkeit in hohem Maße zu speichern. In den Barren erfolgt kein Verschieben, Einzwängen oder Zusammendrängen des sorbierenden Materials während der Speicherung und Verwendung oder nach Rückgewinnung der sorbierten Flüssigkeit. Die Verbrennung von gebrauchten Barren führt im allgemeinen zu einer geringen Aschebildung. Die Barren sind sowohl vor als auch nach dem Eintauchen in Flüssigkeit einstückig und handhabbar, da die aufgenommenen Fasern in jeder Schicht extensiv verschlungen und auch zwischen den Schichten verschlungen sind. Die Barren sind besonders zum Entfernen öliger Substanzen von Wasserkörpern geeignet. Die erfindungsgemäßen Artikel können ferner sorbierende Feststoffteilchenmaterialien und Bausch-Stapelfasern enthalten.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungen ausführlich beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die zur praktischen Umsetzung der Erfindung dient;
Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung, die zur praktischen Umsetzung der Erfindung dient;
Fig. 2b eine perspektivische Ansicht eines alternativen Aufnehmers zur erfindungsgemäßen Verwendung;
Fig. 2c eine perspektivische Ansicht eines alternativen Aufnehmers zur erfindungsgemäßen Verwendung;
Fig. 2d eine perspektivische Ansicht eines alternativen Aufnehmers zur erfindungsgemäßen Verwendung;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des sorbierenden Mikrofaserartikels, der erfindungsgemäß hergestellt ist;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines sorbierenden Mikrofaserartikels mit einem erfindungsgemäßen Stabilisierungsteil.
Eine repräsentative Vorrichtung, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stange bzw. Barre dient, ist schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt. Mit Ausnahme des Aufnehmers gleicht die Vorrichtung im allgemeinen derjenigen, die in US-A-4 118 531 zur Herstellung eines Vlieses aus schmelzgeblasenen Fasern und gekräuselten Bauschfasern offenbart ist.
Der Faserblasteil der dargestellten Vorrichtung kann eine herkömmliche Struktur haben, wie beispielsweise offenbart in Wente, Van A. "Superfine Thermoplastic Fibers" in Industrial Engineering Chemistry, Vol 48, S. 1342 ff. (1956) oder in Bericht Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1954 unter dem Titel "Manufacture of Superfine Organic Fibers" von Wente, Van A.; Boone, C. D.; und Fluharty E. L. Eine solche Struktur weist auf: eine Düse 10, die eine Extrusionskammer 11 hat, durch die verflüssigtes faserbildendes Material befördert wird; Düsenöffnungen 12, die in Reihen quer über das vordere Ende der Düse angeordnet sind und durch die das faserbildende Material extrudiert wird; und zusammenwirkende Gasöffnungen 13, durch die ein Gas, normalerweise Warmluft, mit sehr hoher Geschwindigkeit befördert wird. Der Hochgeschwindigkeitsgasstrom tritt aus und verfeinert das extrudierte faserbildende Material, woraufhin sich das faserbildende Material als Fasern verfestigt, die sich zu einer Formfläche eines Aufnehmers bewegen.
Die Formfläche kann irgendeine Oberfläche sein, die bewirkt, daß die Fasern auf der spiralförmig gewickelten Barre auftreffen, während er ausgebildet wird, wobei die sich spiralförmig wickelnde Barre an ihrer Außenfläche durch die Formfläche getragen wird, während die Barre ausgebildet wird. Ein bevorzugter Aufnehmer ist als ein Paar Endlosbänder 14 und 15, normalerweise ein fein perforiertes Siebgewebe dargestellt, das Band kann jedoch auch aus einem Textilerzeugnis, Draht, Folie, Gummi oder Kombinationen daraus bestehen. Als Alternative kann der Aufnehmer anstelle der dargestellten Endlosbänder gekrümmte Flächen haben, beispielsweise ein Paar sich drehender Trommeln, Walzen oder Konen. Der Aufnehmer kann feststehend oder in Drehung sein, wie in Fig. 2a, 2b, 2c und 2d dargestellt. Die Aufnehmerflächen sollten mindestens so breit sein wie der Abschnitt der Düsenfläche, der die Öffnungen enthält. Die Aufnehmerflächen können vorzugsweise etwa 0,5 bis 10 cm oder, was besonders bevorzugt wird, etwa 2,5 bis 5 cm voneinander beabstandet sein, wie in der Strecke d in Fig. 1 dargestellt. Die Aufnehmerflächen sind, was am meisten bevorzugt wird, auf der Eingangsseite etwa 1,5 bis 2,5 cm und auf der Ausgangsseite 2,5 bis 8 cm voneinander beabstandet. Die Aufnehmerflächen sind im wesentlichen zur Düse parallel, d. h. ein Ende der Aufnehmerfläche ist von der Düse nicht mehr als etwa 60º als das andere Ende angewinkelt. Vorzugsweise sind die Aufnehmerflächen etwa 0,3 bis 1 m von der Düse beabstandet, besonders bevorzugt etwa 0,5 bis 0,7 m. Die Aufnehmerflächen bewegen sich vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 0 bis 100 m/min, besonders bevorzugt 5 bis 60 m/min, am meisten bevorzugt 10 bis 30 m/min Der Abschnitt der Aufnehmerfläche, der die Barre berührt, während sie ausgebildet wird, hat vorzugsweise einen Radius von etwa 1 bis 30 cm, besonders bevorzugt etwa 10 bis 20 cm. Die Aufnehmerflächen sind im wesentlichen zur Düsenfläche parallel, wobei die Eingangsseite des Aufnehmers 28 diejenige ist, die die Mikrofasern zuerst berührt, und die Ausgangsseite 29 diejenige ist, wo die Barre 31 ausgebildet ist.
Eine Gasabsaugvorrichtung kann hinter dem Schirm positioniert sein, um das Aufbringen der Fasern und das Absaugen bzw. Entfernen von Gas zu unterstützen. Eine oberflächenaktive Substanz kann mittels einer optionalen Sprühstange 9 auf das Vlies aufgebracht werden. Als Alternative können zwei Düsen verwendet und so angeordnet werden, daß sich die Ströme der schmelzgeblasenen Fasern, die aus ihnen austreten, so schneiden, daß ein Strom entsteht, der zu einem Aufnehmer 14 und 15 weiterströmt. Vorzugsweise hat die Düse mindestens etwa 10 Öffnungen, besonders bevorzugt mindestens etwa 100 Öffnungen, am meisten bevorzugt mindestens etwa 500 Öffnungen. Im allgemeinen hat die Düse nicht mehr als etwa 4000 Öffnungen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Mikrofaservlies um ein Stabilisierungsteil 30 herum ausgebildet, das Strang-, Kabel-, Draht-, Schlauch- und Schaumstofform usw.
haben kann und das der Barre zusätzliche Festigkeit verleiht sowie als Mittel zum Befestigen einer Barre an der anderen dient.
Wie man in Fig. 3 sehen kann, hat die Barre 31 einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und weist eine spiral förmig gewickelte Schicht aus Mikrofaservlies 32 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat, wie man in Fig. 4 sehen kann, die Barre 33 ein Mikrofaservlies 34, das spiralförmig um ein Stabilisierungsteil 35 gewickelt ist.
Die erfindungsgemäßen Barren haben eine über die Länge der Barre im wesentlichen gleichmäßig verteilte Mikrofaserstruktur, da die Faser von jeder Öffnung in der Düse über die Länge der Barre verteilt wird. Die erfindungsgemäßen Barren haben im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 2 cm bis etwa 20 cm. Die Barren werden kontinuierlich ausgebildet und können auf gewünschte Längen geschnitten werden. Das Gewicht der erfindungsgemäßen Barren kann im allgemeinen von etwa 150 g/m bis 1500 g/m reichen.
Erfindungsgemäße Mikrofasern können aus nahezu jedem faserbildenden Material ausgebildet werden. Schmelzgeblasene Mikrofasern werden für erfindungsgemäße Barren stark bevorzugt, es können jedoch auch lösungsgeblasene Mikrofasern ver wendet werden, bei denen das faserbildende Material durch Vorhandensein eines flüchtigen Lösungsmittels verflüssigt worden ist. US-A-4 001 067 beschreibt geeignete Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus solchen Fasern; bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Barren wird jedoch im allgemeinen faserbildendes Material durch mehrere benachbarte Öffnungen und nicht durch die in dem Patent dargestellte einzelne Öffnung extrudiert. Repräsentative Polymere zur Ausbildung schmelzgeblasener Mikrofasern sind u. a. Polyolefine wie etwa Polypropylen und Polyethylen, Polyester wie etwa Polyethylentherephtalat und Polybutylentherephtalat, Polyamide, Polyurethan, Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol-Block- Copolymere und andere Polymere, wie sie bekannt sind. Geeignete Polymere zur Ausbildung von Mikrofasern aus einer Lösung sind u. a. Polyvinylchlorid, Acrylharzderivate und Acrylcopolymere, Polystyrol und Polysulfon.
Der effektive durchschnittliche Durchmesser der Mikrofasern ist im allgemeinen kleiner als etwa 10 um. Der effektive Faserdurchmesser wird nach der Methode berechnet, die in Davies, C. N., "The Separation of Airborne Dust and Par ticles", Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952 vorgeschlagen worden ist. Um geeignete Barren auszubilden, sollte das Längenverhältnis (Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser) der Mikrofasern nahe unendlich sein, obwohl geblasene Mikrofasern bekanntlich diskontinuierliche Fasern sind.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung enthält die Barre auch gekräuselte Bauschfasern und/oder sorbierendes oder neutralisierendes Feststoffteilchenmaterial. Das sorbierende Feststoffteilchenmaterial kann die Form von Mikrofaser Mikrovliesen oder im wesentlichen von Feststoffteilchen haben, wie etwa beispielsweise Holzzellstoffasern, modifizierte Stärke, Diatomeenerde, hohes Molekulargewicht aufweisenden Acrylpolymere mit hydrophilen Gruppen, Alkylstyrolteil chen und Aktivkohle. Neutralisierendes, sorbierendes Feststoffteilchenmaterial kann Natriumbicarbonat, Calciumhydroxid, Borax, Monokaliumphosphat, Dinatriumhydrogenphosphat und Kaliumhydrogenphthalat aufweisen. Die Barre kann auch andere Materiahen wie etwa Pilzbildungsverzögerer, z. B. Calciumpropionat, und andere Vorbeugungsmittel, bakteriostatische Mittel, z. B. Ureaformaldehydharze und n-Butyl-2-cyanoacrylat enthalten.
Wenn gekräuselte Bauschfasern vorhanden sind, werden diese in den Strom der geblasenen Mikrofasern in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung unter Verwendung einer Kratzenwalze 16, die über der Mikrofaserblasvorrichtung angeordnet ist, eingebracht. Ein Vlies 17 aus Bauschfasern, normalerweise ein loses Faservlies, das als Rolle 22, wie etwa auf einer Garnetmaschine oder RANDO-WEBER hergestellt, wird auf einem Tisch 18 unter einer Antriebswalze 19 weiterbefördert, wobei die vorausgehende Kante in die Kratzenwalze 16 eingreift. Die Kratzenwalze dreht sich in Richtung des Pfeils und nimmt die Fasern von der vorausgehenden Kante des Vlieses 17 auf, wobei die Fasern voneinander getrennt werden. Die getrennten Fasern werden in einem Luftstrom mittels einer geneigten Rinne oder einem geneigten Kanal 20 in den Strom der geblasenen Mikrofasern befördert, wo sie mit den geblasenen Mikrofasern vermischt werden. Der Luftstrom wird naturgemäß durch die Drehung der Kratzenwalze erzeugt, oder dieser Luftstrom kann durch Verwendung eines Hilfsgebläses oder -lüfters, der in einem Kanal 21 wirksam ist, verstärkt werden, wie bekannt.
Die gekräuselten Bauschfasern haben über ihre Länge folgende durchgehende Eigenschaft: wellig, lockig oder aufgerauht. Die Anzahl der Kräuselungen, d. h. vollständige Wellen oder Zyklen pro Längeneinheit kann ziemlich stark variieren, liegt jedoch im allgemeinen im Bereich von etwa 1 bis 10 Kräuselungen/cm, vorzugsweise mindestens 2 Kräuselungen/cm. Die Größe der gekräuselten Bauschfaser kann auch stark variieren, liegt jedoch im allgemeinen im Bereich von etwa 1 bis 100 Dezitex, vorzugsweise etwa 3 bis 40 Dezitex. Die gekräuselten Bauschfasern sollten mindestens eine durchschnittliche Länge haben, die für mindestens eine komplette Kräuselung und vorzugsweise mindestens drei oder vier Kräuselungen ausreicht. Im allgemeinen haben die gekräuselten Bauschfasern eine durchschnittliche Länge von etwa 2 bis 15 cm, vorzugsweise etwa 2 bis 10 cm.
Die Menge der gekräuselten Bauschfasern, die in der erfindungsgemäßen Barre enthalten sind, kann von 0 bis 90 Gew.-% reichen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.-%. Die Zugabe der gekräuselten Bauschfasern verringert die Dichte oder Festigkeit der Barre und ermöglicht im allge meinen eine größere Flüssigkeitssorptionskapazität. Wenn die erfindungsgemäße Barre zur Sorption von wäßrigen Flüssigkeiten verwendet wird, können Feststoffteilchenmaterialien wie etwa Holzzellstoff oder feste sorbierende Teilchen verwendet werden. Die bevorzugten sorbierenden Materialien sind im allgemeinen im wesentlichen feste supersorbierende Teilchen, die große Mengen von Flüssigkeiten schnell sorbieren und die Flüssigkeit unter Druck speichern. Beispiele für solche im wesentlichen festen supersorbierenden Teilchen sind u. a. beispielsweise wasserunlösliche modifizierte Stärken wie etwa die, die in US-A-3 981 100 beschrieben sind, und ein hohes Molekulargewicht aufweisende Acrylpolymere mit hydrophilen Gruppen. Viele verschiedene kommerziell erhältliche, wasserunlösliche, wassersorbierende Teilchen sorbieren normalerweise das 20- oder Mehrfache ihres Gewichts an Wasser und vorzugsweise das 100- oder Mehrfache ihres Gewichts an Wasser. Bei solchen modifizierten Stärken oder Acrylpolymeren verringert sich die sorbierte Wassermenge im allgemeinen, wenn Fremdstoffe im Wasser wie etwa Salze oder ionische Spezies zunehmen. Zu den sorbierenden Feststoffteilchen, die zum Sorbieren von anderen Flüssigkeiten als Wasser geeignet sind, gehören alkylstyrolsorbierende Teilchen wie etwa IMBIBER BEADS, die von Dow Chemical Company vertrieben werden und die im allgemeinen etwa das 5- bis 10fache oder mehr ihres Gewichts an Wasser sorbieren.
Die Menge der in der erfindungsgemäßen Barre enthaltenen, sorbierenden Feststoffteilchen kann von 0 bis 99 Gew.-% reichen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 50 Gew.-%. Das sorbierende Feststoffteilchenmaterial kann aus einem Zuführtrichter 23 über eine Dosiervorrichtung 24 und über Kanäle 21 und 20 in den Mikrofaserstrom eingeleitet werden.
Mikrofaser-Mikrovliese können auch als sorbierende Feststoffteilchen in erfindungsgemäßen Barren verwendet werden. Die Mikrofaser-Mikrovliese haben einen relativ dichten Kern mit zahlreichen Einzelfasern und/oder Faserbündeln, die sich von diesem erstrecken. Die sich erstreckenden Fasern oder Faserbündel stellen eine Verankerungseinrichtung für das Mikrofaser-Mikrovlies dar, wenn sie in der Barre vorhanden sind, Der Kern der Mikrofaser-Mikrovliese liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 bis 4 mm, besonders bevorzugt im Bereich von etwa 0,2 bis 2 mm. Die sich erstreckenden Fasern und/oder Faserbündel erstrecken sich vorzugsweise über den Kern hinaus, um einen Gesamtdurchmesser von etwa 0,07 bis 10 mm, besonders bevorzugt etwa 0,1 bis 5 mm zu ermöglichen. Solche Mikrofaser- Mikrovliese sind in US-A-4 813 948 (Insley) beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Mikrofaser-Mikrovliese können aus Ausgangsmikrofaservliesen hergestellt werden, wie etwa beispielsweise aus solchen, die in Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers", Industrial Engineering Chemistry, Vol 48, S. 1342 bis 1346 und in Wente, Van A. et al., "Manufacture of Superfine Organic Fibers", Bericht Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1954, enthalten sind, oder aus Mikrofaservliesen, die Feststoffteilchen enthalten, wie etwa solche, die beispielsweise in US-A-3 971 373 (Braun), US-A-4 100 324 (Anderson et al.) und US-A-4 429 001 (Kolpin et al.) offenbart sind.
Die Mikrofaser-Mikrovliese werden durch mechanisches Divellizieren oder Reißen des Ausgangsmikrofaservlieses hergestellt. Das Divellizieren kann beispielsweise erfolgen, indem das Ausgangsmikrofaservlies einer Kratzenwalze ausgesetzt wird, wie in Fig. 1 dargestellt. Das Ausgangsmikrofaservlies 25 wird der Kratzenwalze 16 zugeführt, die Zähne 26 aufweist, die von ihrer Oberfläche abstehen. Die Zähne müssen in einem ausreichend niedrigen Winkel angeordnet sein, z. B. vorzugsweise weniger als 60º, besonders bevorzugt weniger als 40º von der Oberfläche der Kratzenwalze, um das Mikrovlies mit einem relativ dichten Kern, von dem sich Fasern und Faserbündel erstrecken, zu erzeugen. Die Kratzenwalze dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer Drehzahl, die ausreicht, um das Ausgangsmikrofaservlies 25 zu divellizieren, um getrennte Mikrofaservliese auszubilden. Das Ausgangsvlies wird im allgemeinen mittels einer Nasenstange oder Abgabewalze 27 in Berührung mit der Kratzenwalze gehalten. Ein Luftstrom, der über einen Kanal 21 bereitgestellt wird, dient dazu, Mikrofaser-Mikrovliese von den Kratzenwalzenzähnen zu entfernen. Die Mikrofaser-Mikrovliese können für eine spätere Zuführung zu den erfindungsgemäßen Faservliesen gesammelt werden, oder die Mikrofaser-Mikrovliese können direkt von der Kratzenwalze in den Basismikrofaserstrom, der in der Düse 10 erzeugt wird, eingebracht werden.
Zusätzlich dazu oder anstatt weitgehend feste sorbierende Feststoffteilchen direkt in die Mikrofaserbarre einzubringen, können in die Ausgangsmikrofaservliesen feste sorbierende Feststoffteilchenmaterialien eingebracht werden und diese dann divelliziert werden, um Mikrofaser-Mikrovliese bereitzustellen, die geeignete Mengen von Feststoffteilchenmaterial enthalten. In dem Ausgangsmikrofaservlies, aus dem die Mikrofaser-Mikrovliese durch Divellizieren hergestellt werden, können sorbierende Feststoffteilchen für je 100 g/m² Mikrofaser mindestens etwa 5 g/m², für je 100 g/m² Mikrofaser vorzugsweise immerhin 150 g/m² und für je 100 g/m² Mikrofaser in bestimmten Anwendungen immerhin 500 g/m³ betragen.
Die Menge an Mikrofaservliesen, die in der erfindungsgemäßen Barre enthalten sind, kann von 0 bis 90 Gew.-% reichen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 50 Gew.-%.
Wenn dem Basismikrofaserstrom gekräuselte Bauschfasern und/oder sorbierende Feststoffteilchenmaterialien hinzugefügt werden, werden die Materialien durch die vorhandenen Luftturbulenzen vermischt und strömen dann zum Aufnehmer 14 und 15 weiter, wobei die Fasern eine kontinuierliche Barre bilden. Bei genauer Prüfung stellt man fest, daß die Mikrofasern und die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial gründlich vermischt sind. Beispielsweise ist das Vlies frei von Kräuselfaserklümpchen, d. h. Ansammlungen von vielen gekräuselten Fasern, die einen Durchmesser von 1 cm oder mehr haben, was etwa entstehen würde, wenn ein zer kleinerter Teil oder ein viele Enden aufweisendes Kabel aus gekräuselten Endlosfasern nicht abgetrennt worden wäre oder wenn sich gekräuselte Fasern vor dem Einleiten in den Mikrofaserstrom zusammenballen würden.
Die optionalen gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial können selektiv in die erfindungsgemäßen Barre eingebracht werden. Wenn die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial in die gesamte Barre eingebracht wird, werden die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoff teilchenmaterial dem Mikrofaserstrom über die volle Breite der Düse hinzugefügt. Wenn die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial vorwiegend im inneren Teil der Barre anzuordnen sind, werden die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial dem Mikrofaserstrom in dem Teil der Düse hinzugefügt, der eine Faser zur Eingangsseite des Aufnehmers befördert. Vorzugsweise werden die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial auf etwa 20 bis 90 %, besonders bevorzugt 50 bis 75 % der Düsenbreite hinzugefügt, wenn sie in den inneren Teil der Barre einzubringen sind. Bei einer solchen Struktur, wo die gekräuselten Bauschfasern und/oder das sorbierende Feststoffteilchenmaterial selektiv in den inneren Teil der Barre eingebracht werden, verhindert der äußere Teil der Barre, der lediglich aus den geblasenen Mikrofasern ausgebildet ist, im wesentlichen jegliches Stauben des sorbierenden Feststoffteilchenmaterials.
Wenn die Barre zur Dampfunterdrückung verwendet werden soll, d. h. zur Sorption von Dämpfen oder Schadstoffen aus der Luft, dann ist das Feststoffteilchenmaterial ein solches ad sorbierendes Material, wie es normalerweise verwendet wird, um den bestimmten Dampf oder Schadstoff zu entfernen. Typische Feststoffteilchen zur Verwendung bei Filter- oder Reinigungsbarren sind u. a. beispielsweise Aktivkohle, Aluminiumoxid, Natriumbicarbonat und Silberteilchen, die durch Adsorption, chemische Reaktion oder Amalgamation eine Komponente aus einem Fluid entfernen, oder solche Feststoffteilchen-Katalysatoren wie Hopcalit, die die Umwandlung einer gefährlichen Komponente katalysieren, sowie Ton und Ton, der, wie etwa Essigsäure, mit sauren Lösungen oder, wie etwa wäßriges Natriumhydroxid, mit alkalischen Lösungen behandelt worden ist. Die adsorbierenden Feststoffteilchen können in ihrem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 5 bis 3000 um variieren.
Vorzugsweise haben die Feststoffteilchen einen durchschnittlichen Durchmesser von weniger als etwa 1500 um.
Die Menge der adsorbierenden Feststoffteilchen, die in der Barre enthalten sind, kann von 0 bis 90 Gew.-% reichen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis 50 Gew.-%. Das adsorbierende Feststoffteilchenmaterial kann aus einem Zuführungstrichter 23 über eine Dosiervorrichtung 24 und Kanäle 21 und 20 in den Mikrofaserstrom eingeleitet werden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen weiterhin die Erfindung, wobei jedoch die bestimmten Materialien und ihre Mengen in diesen Beispielen sowie die Bedingungen und Einzelheiten nicht so verstanden werden sollten, daß sie die Erfindung unangemessen einschränken. In den Beispielen sind alle Anteile- und Prozentangaben Gewichtsprozentangaben, wenn nichts anderes angegeben ist. Alle Barren wurden unter Verwendung einer Ausrüstung hergestellt, die der in Fig. 1 und 2 dargestellten gleicht, wenn nichts anderes angegeben ist.

Ölsorptionsfähigkeitsprüfung

Ein modifiziertes ASTM-Prüfverfahren F726 9.1.3 wurde verwendet, um die Ölsorptionsfähigkeit zu bestimmen. Ein 24 Zoll (61,5 cm) langes Barrenprobestück wird gewogen und in eine 61 cm x 91 cm große Schale gesetzt, die im Boden ein Ablaufsieb enthält. Mineralöl mit einer Viskosität von 50 bis 60 SUS bei 38ºC wird in die Schale eingebracht, bis eine Tiefe erreicht ist, die ausreicht, um die Barre zu überdecken. Man läßt das Probestück eintauchen, und die Zeit bis zur vollen Sättigung, wie sie visuell zu beobachten ist, wird registriert. Das Probestück wird dann für eine zusätzliche Zeitdauer unberührt gelassen, die mindestens 20 % der vergangenen Sättigungszeit entspricht. Nach der zusätzlichen Zeit wird das Probestück unter Verwendung des Ablaufsiebs aus der Schale herausgenommen und kann 30 s abtropfen. Das Barrenprobestück wird dann gewogen und die Menge des im Probestück verbleibenden Öls wird bestimmt. Die Ölsorption bzw. das sorbierte Öl ist die Ölmenge, die pro Trockengewicht des Probestücks (g/g) im Probestück verbleibt. Vorzugsweise beträgt die Ölsoptions fähigkeit mindestens etwa 5 g/g, besonders bevorzugt 10 g/g.

Zugfestigkeit

Ein Barrenprobestück wird in einem INSTRON-Zugtester Modell 1123 angeordnet, der von Instron Corporation vertrieben wird und der einen Spannbackenabstand von 25,4 cm und Spannbackenflächen mit einer Breite von 3,8 cm aufweist. Ein 2,5 cm breites Nylongurtband wird verwendet, um die Barre an jedem Ende des zu prüfenden Probestücks 12,7 cm auseinanderzubinden, und das Nylongurtband wird in den Spannbacken angeordnet. Das Probestück wird mit einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 20 cm/min geprüft. Die Spitzenzugbelastung wird in N/Barre registriert

Steifigkeit des Textilerzeugnisses

Die Steifigkeit des Textilerzeugnisses wurde unter Verwendung des ASTM-Prüfverfahrens D1388-64 bestimmt und als Biegelänge dargestellt.

Fluidrückgewinnung

Die Fluidrückgewinnung wurde im allgemeinen unter Verwendung des ASTM-Prüfverfahrens F762 10.3 bestimmt. Ein Barrenprobestück wird gewogen (WDRY), zur Sättigung gebracht, tropft ab und wird erneut gewogen (WSAT) wie bei der Ölsorptionsfähigkeitsprüfung, und die Menge des sorbierten Öls wird berechnet. Das Probestück wird dann in eine Walzenwringmaschine (Modell 76-3 von Lake City Industries, Inc.) gegeben, und das Mineralöl wird unter Verwendung eines Druckes von 3,5 kg/cm, mit dem die Walzenoberfläche durch einen an die Wringmaschine angepaßten, druckgeregelten Zylinder beauf schlagt wird, aus dem Probestück extrahiert. Das extrahierte Probestück wird dann gewogen (WEXT). Die prozentuale Rückgewinnung wird dann unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:
1[ (WEXT-WDRY) / (WSAT-WDRY)]

Dampfsorption - Tetrachlorkohlenstoff

Ein Barrenprobestück, das bei 100ºC 4 Stunden lang behandelt worden ist, wurde gewogen und in einen verschlossenen Exsikkator gegeben; auf eine poröse Keramikplatte, die etwa 2 cm über 1 l Tetrachlorkohlenstoff positioniert war. Nach 24 Stunden wurde die Barre aus dem Exsikkator herausgenommen und gewogen. Die Barre wurde in ausgewählten Zeitintervallen erneut gewogen. Die Gewichtszunahmen wurden in Gramm Tetrachlorkohlenstoff pro Gramm Barre berechnet.

Beispiel 1

In Beispiel 1 wurde ein Ausgangsvlies aus Mikrofasern aus Polypropylen (FINA Grade 70 MF, vertrieben von Fina Oel and Chemical Company) mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um hergestellt. Das Vlies hatte ein Basisgewicht von 410 g/m² und eine Festigkeit von 6,3 %. Das Vlies wurde unter Verwendung einer Kratzenwalze mit 6,2 Zähnen/cm² mit einer Drehzahl von 2650 Umdrehungen/min divelliziert, um sorbierende Mikrovliesteilchen zu erzeugen. Die sorbierenden Mikrovliesteilchen wurden mit Polyesterstapelfaser (EASTMAN Type 431, den, 3 Kräuselungen/cm, vertrieben von Eastman Chemical Products, Inc.) vermischt und in einen Polypropylen-(FINA Grade 70 MF-)Basismikrofaservlies mit Mikrofasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um eingebracht. Eine oberflächenaktive Substanz (10,3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Basisvlieses TRITON X-100, vertrieben von Union Carbide Corp.) und Farbstoff (0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Basisvlieses #1607-052-15M/Gray, vertrieben von Spectrum Colors, Inc.) wurden dem Basisvlies unter Verwendung des Verfahrens nach US-Patent Nr. 4 933 299 hinzugefügt. Das Vlies wurde an einem solchen Aufnehmer aufgenommen, wie er in Fig. 1 dargestellt ist. Das obere Band war 2,8 m lang, und das untere Band war 3,2 m lang. Der Bandradius jedes Bandes am Aufnahmepunkt betrug 3,8 cm. Der Abstand zwischen den Bändern betrug am Aufnahmepunkt 5 cm. Das Extrusionsgewicht betrug 0,42 kg/h/cm, die Aufnahmestrecke (Abstand des Aufnehmers von der Düse) betrug 0,48 m, die Oberflächengeschwindigkeit der Aufnehmerbänder betrug 12 m/min, und die Barre wurde mit einer Geschwindigkeit von 5,9 m/min hergestellt. Die Barre enthielt 53 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovlies, 4 Gew.-% Stapelfaser und 43 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies.

Beispiele 2 bis 6

In Beispiel 2 wurden sorbierende Mikrovliesteilchen wie in Beispiel 1 erzeugt, außer daß die oberflächenaktive Substanz und der Farbstoff weggelassen wurden. Die sorbierenden Mikrovliesteilchen wurden mit Polyesterstapelfaser (EASTMAN Type 431) vermischt und einem Polypropylen-(FINA Grade 70 MF-)Basismikrofaservlies mit Mikrofasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um hinzugefügt. Die sorbierenden Mikrovliesteilchen und Stapelfaser wurden in etwa 75 % der Breite des Basisvlieses auf der Eingangsseite eingebracht. Das Vlies wurde an einem Aufnehmer wie in Beispiel 1 gesammelt.
Die Barre wurde mit einer Geschwindigkeit von 3,2 m/min erzeugt. Die Barre enthielt 54 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovliese, 4 Gew.-% Stapelfaser und 42 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies.
In Beispiel 3 wurde eine Barre wie in Beispiel 2 erzeugt, außer daß die Barre mit einer Geschwindigkeit von 4,8 m/min erzeugt und eine Schaumstoffrohrisolierung (Typ CL- 75, 1,9 cm Durchmesser, 1,6 cm dick, vertrieben von Halstead Industries, Inc.) als Strukturteil eingefügt wurde.
In Beispiel 4 wurde eine Barre wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Barre mit einer Geschwindigkeit von 4,4 m/min hergestellt wurde und ein Polyethylenschlauch (3,18 cm Außendurchmesser, 0,6 mm Wanddicke, Artikel-Nr.: 2400, vertrieben von Drainage Industries, Inc.) als Strukturteil eingefügt wurde.
In Beispiel 5 wurde eine Barre wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Stapelfaser weggelassen wurde. Die Barre enthielt 57 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovliese und 43 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies
In Beispiel 6 wurde eine Barre wie in Beispiel 2 hergestellt, außer daß die Barre mit einer Geschwindigkeit von 3,4 m/min hergestellt wurde und 11 Gew.-% Stapelfaser, 47 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovlies und 42 Gew.-% Mikrofaser- Basisvlies enthielt.
Das Lineargewicht und der Durchmesser der Barren wurden gemessen und die Ölsorptionsfähigkeit, Zugfestigkeit und Steifigkeit und die Geschwindigkeit der Barrenausbildung wurden bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Wie man aus den vorstehenden Daten sehen kann, wird durch die Erhöhung der Stapelfasermenge von 0 % (Beispiel 5) auf 4 % (Beispiel 2) bis 11 % (Beispiel 6) die Sorptionsfähigkeit erhöht und die Zugfestigkeit verringert.

Beispiele 7 bis 10

In Beispiel 7 wurde eine Barre wie in den Beispielen 2 bis 6 hergestellt, außer daß es sich beim Aufnehmer um ein Paar Trommeln handelte, wie in Fig. 2a dargestellt, und die Stapelfaser nur in etwa 75 % der Breite des Vlieses auf der Eingangsseite eingebracht wurde. Jede Trommel hatte einen Radius von 20,3 cm, und die Trommeln waren auf der Eingangsseite 2,5 cm und auf der Ausgangsseite 5 cm beabstandet. Der Aufnehmer war auf der Eingangsseite 0,66 m von der Düse und auf der Ausgangsseite 0,71 cm von der Düse entfernt, und die Erzeu gungsgeschwindigkeit betrug 3,5 m/min Die Barre enthielt 50 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovlies, 5 Gew.-% Stapelfaser und 45 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies.
In Beispiel 8 wurde eine Barre wie in Beispiel 7 hergestellt, außer daß die Erzeugungsgeschwindigkeit 8,9 m/min und der Aufnehmerabstand auf der Eingangsseite 0,69 m und auf der Ausgangsseite 0,74 m betrug.
In Beispiel 9 wurde eine Barre wie in Beispiel 8 hergestellt, außer daß dem Basisvlies keine Stapelfaser oder Mikrofaser-Mikrovliese hinzugefügt wurden und die Erzeugungsgeschwindigkeit 0,84 m/min betrug.
In Beispiel 10 wurde eine Barre wie in Beispiel 7 hergestellt, sowohl die Mikrovliese als auch Stapelfaser wurden nur in etwa 75 % der Breite der Düse auf der Eingangsseite eingebracht, die Erzeugungsgeschwindigkeit betrug 4,4 m/min, die Barre enthielt 50 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovliese, 5 Gew.-% Stapelfaser und 45 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies, und das Vlies wurde um zwei Stränge herum (geflochtenes Polypropylen, 0,64 cm Durchmesser, vertrieben von Crowe Rope Co.) ausgebildet.
Die Oberflächengeschwindigkeit der Aufnehmertrommeln und die Barrenausbildungsdrehzahl sind in Tabelle 2 dargestellt. Das Lineargewicht und der Durchmesser der Barren wurden gemessen, und die Ölsorptionsfähigkeit, die Zugfestigkeit und Steifigkeit wurden bestimmt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 2 Tabelle 3
Wenn man die Beispiele 7 (Mikrovliese und Stapelfaser) und 9 (keine Mikrovliese oder Stapelfasern) vergleicht, kann man sehen, daß durch Hinzufügung von Mikrovliesen und Stapelfaser zum Basisvlies die Sorptionsfähigkeit zunimmt und die Biegelänge und die Zugfestigkeit abnehmen.

Beispiel 11

Eine Barre wurde wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß die Mikrovliese und die Stapelfaser nur den mittleren 50 % des Düsenstroms hinzugefügt wurden, die Barrenausbildungsdrehzahl 56 Umdrehungen/min und die Erzeugungsgeschwindigkeit 5,3 m/min betrugc Die Barre enthielt 45 Gew.-% Mikrofaser- Mikrovlies, 13 Gew.-% Stapelfaser und 42 Gew.-% Mikrofaser Basisvlies. Die Barre hatte einen Durchmesser von 6,8 cm und wog 335 g/m. Die Ölsorptionsfähigkeit der Barre betrug 13,4 g/g und die Zugfestigkeit betrug 196 N/Barre. Die Ölrückgewinnung aus der Barre betrug 85,7 %.

Beispiel 12

Ein Ausgangsvlies mit 18,6 Gew.-% Polypropylen-(FINA Grade 70 MF-)Mikrofasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um und 8 Gew.-% Kokosnußaktivkohle (Typ RFM-C, vertrieben von Calgon Carbon Corp.) wurde hergestellt. Das Ausgangsvlies wurde wie in Beispiel 1 divelliziert, um sorbierende Feststoffteilchen-Mikrovliese herzustellen. Die sorbierenden Feststoffteilchen-Mikrovliese und die Polyesterstapelfaser (EASTMAN Typ 431) wurden in ein Polypropylenmikrofaser- Basisvlies mit Mikrofasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um eingebracht. Die sorbierenden Feststoffteilchen- Mikrovliese wurden nur in etwa 50 % der Breite des Düsenstroms in der Mitte eingebracht, und die Stapelfaser wurde nur in etwa 75 % der Breite des Düsenstroms auf der Eingangsseite eingebracht. Die Extrusionsrate betrug 0,42 kg/h/cm. Das Vlies wurde wie in Beispiel 7 mit einem Aufnahmeabstand von 0,69 m auf der Eingangsseite und 0,74 m auf der Ausgangsseite aufgenommen. Die Oberflächengeschwindigkeit der oberen Trommel betrug 23,2 m/min, die Oberflächengeschwindigkeit der unteren Trommel betrug 26,8 m/min, die Barrenausbildungsdrehzahl betrug 35,4 Umdrehungen/min, und die Barre wurde mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m/min erzeugt. Die Barre hatte ein Lineargewicht von 516 gim und enthielt 53,9 Gew.-% sorbierende Feststoffteilchen-Mikrovliese, 4,3 Gew.-% Stapelfaser und 41,8 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies.
Die Barre wurde auf Tetrachlorkohlenstoffdampfsorption geprüft. Zu Vergleichszwecken wurde die Barre gemäß Beispiel 8, die keine Aktivkohle enthielt, auch auf Tetrachlorkohlenstoffdampfsorption geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
Wie man aus Tabelle 4 ersehen kann, hatte die Barre, die die Aktivkohle enthielt, eine ausgezeichnete Dampfsorption.

Beispiele 13 und 14

In den Beispielen 13 und 14 wurden Barren wie in den Beispielen 7 bis 10 hergestellt, und zwar unter Verwendung von 45 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovliesen, 10 Gew.-% Polyesterstapel faser und 45 Gew.-% Basisvliesc Die Extrusionsrate betrug 0,42 kg/h/cm und die Erzeugungsgeschwindigkeit betrug 3,5 m/min in Beispiel 13 und 3,6 m/min in Beispiel 14. Die Aufnahmetrommeln waren in Beispiel 13 auf der Eingangsseite 0,66 m von der Düse und auf der Ausgangsseite 0,71 m von der Düse und in Beispiel 14 0,79 m von der Düse entfernt. In jedem der Beispiele 13 und 14 betrug die Oberflächengeschwindigkeit der oberen Trommel 23,2 m/min, die Oberflächengeschwindigkeit der unteren Trommel 13,8 m/min und die Barrenausbildungsdrehzahl 28,3 Umdrehungen/min. Das Lineargewicht, der Durchmesser, die Sorptionsfähigkeit und die Zugfestigkeit wurden bestimmt, und die Werte wurden in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
Da der Aufnehmerabstand auf der Ausgangsseite vergrößert wurde, nahm, wie man aus den Daten in Tabelle 5 sehen kann, die Sorptionsfähigkeit zu.

Beispiel 15

In Beispiel 15 wurde ein Ausgangsvlies aus Mikrofasern aus Polypropylen (FINA Grade 100 MF, vertrieben von Fina Oil and Chemical Company) mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um hergestellt. Das Vlies hatte ein Basisgewicht von 410 g/m² und eine Festigkeit von 6,3 %. Das Vlies wurde unter Verwendung einer Kratzenwalze mit 6,2 Zähnen/cm² mit einer Drehzahl von 2650 Umdrehungen/min divelliziert, um sorbierende Mikrovliesteilchen auszubilden. Die sorbierenden Mikrovliesteilchen wurden mit Polyesterstapelfaser (CELANESE Type 295, 15 den, 3,7 Kräuselungen/cm, vertrieben von Hoechst Fiber Industries, Inc.) vermischt und in ein Polypropylen-(FINA Grade 100 MF-)Basismikrofaservlies mit Mikrofasern mit einem effektiven Faserdurchmesser von 8 um eingebracht. Das Vlies wurde an einem Aufnehmer, wie er etwa in Fig. 2d dargestellt ist, aufgenommen. Die Formfläche war ein 1,14 m langes, perforiertes Siebgewebe mit einer gekrümmten Oberfläche. Die Tiefe der Kurve betrug 0,15 m, und die Höhe der Öffnung betrug 0,36 m. Die Extrusionsrate betrug 0,42 kg/h/cm, der Sammelabstand (Abstand des Aufnehmers von der Düse) betrug 0,69 m auf der Eingangsseite und 0,74 m auf der Ausgangsseite. Die Barre wurde mit einer Geschwindigkeit von 2,9 m/min erzeugt, und die Barrenausbildungsdrehzahl betrug 56 Umdrehungen/min bei einer sich drehenden Quetschwalze 36 in Fig. 2d. Die Barre enthielt 39 Gew.-% Mikrofaser-Mikrovliese, 17 Gew.-% Stapelfaser und 44 Gew.-% Mikrofaser-Basisvlies. Die Mikrovliese und die Stapelfaser wurden nur in die mittleren 75 % des Düsenstroms hinzugefügt. Der Durchmesser betrug 11,2 cm, das Lineargewicht betrug 577 g/m, die Ölsorptionsfähigkeit betrug 11,8 g/g, die Zugfestigkeit betrug 748 N/Barre, und die Steifigkeit betrug 46 cm Biegelänge.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines sorbierenden Mikrofaserartikels mit den Schritten:

a) Extrudieren von geschmolzenem thermoplastischem faserbildendem Polymer aus mehreren Öffnungen in einer faserbildenden Düse, wobei die Öffnungen entlang der Vorderseite der Düse ausgerichtet sind;

b) Verfeinern der Fasern in einem Warmluftstrom, um einen Faserstrom aus Mikrofasern auszubilden; und

c) Aufnehmen der Mikrofasern an einem Aufnehmer mit einer Formfläche, wobei die Fläche mit der Düse ausgerichtet und im wesentlichen zu der Düse parallel und von der Düse gleichmäßig beabstandet ist, wobei die Formfläche bewirkt, daß die Fasern auf dem sich spiralförmig wickelnden Artikel auftreffen, während dieser ausgebildet wird, wobei der sich spiralförmig wickelnde Artikel an einem Abschnitt seiner Außenfläche von der Formfläche gestützt wird, während der Artikel ausgebildet wird, wobei der Artikel im wesentlichen parallel zu der Düse über die Formfläche gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Formfläche zwei sich drehende Aufnehmerflächen aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Aufnehmerflächen etwa 0,5 bis 10 cm auseinanderliegen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Aufnehmerflächen auf einer Eingangsseite etwa 1,5 bis 2,5 cm auseinanderliegen und auf einer Ausgangsseite 2,5 bis 8 cm auseinanderliegen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Formfläche etwa 0,3 bis 1 m von der Düse entfernt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei sich die Flächen mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 bis 60 m/min bewegen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Aufnehmer ferner eine sich drehende Quetschwalze nach der Formfläche aufweist, um eine spiralförmige Ausbildung des Artikels, z. B. einer Stange bzw. eines Baums zu verbessern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei gekräuselte Bauschfasern in den Faserstrom eingebracht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Artikel um ein Stabilisierungsteil herum ausgebildet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sorbierendes Partikelmaterial in den Faserstrom eingebracht wird.