DE69703446T2

DE69703446T2 - Feines oder subdenier faservliessubstrat

Info

Publication number: DE69703446T2
Application number: DE69703446T
Authority: DE
Inventors: Rudolph Frankfort; F. Janis; B. Johnson; Jackson Mc Ginty; N. Rudisill; Vaughn Samuelson; Hyunkook Shin; George Vassilatos
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: WO1997046750A1; EP0904442B1; EP0904442A1; CA2257272A1; AU3311597A; DE69703446D1; ES2152681T3; CA2257272C; JP2000511977A; CN1221463A; US5885909A; CN1080342C

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Vliesfaserstrukturen und genauer atmungsaktive Stoffe und Folienstrukturen, die von Fasern gebildet werden, die ohne Weben oder Stricken zusammengehalten werden.

Hintergrund der Erfindung

Vliesfaserstrukturen gibt es schon seit vielen Jahren und heute sind in der Industrie eine Reihe von unterschiedlichen Vlies-Verfahrenstechniken gebräuchlich. Zur Veranschaulichung der Bandbreite der Vlies-Verfahrenstechniken: Papier stellt wahrscheinlich eine der am frühesten entwickelten Vliesfaserstrukturen dar. Auf der Suche nach neuen Anwendungsmöglichkeiten und Wettbewerbsvorteilen werden ständig neue Vlies-Verfahrenstechniken entwickelt. Ein großer Wirtschaftsbereich, der sich aufgrund seiner hohen Umsätze und Gewinnmöglichkeiten als sehr attraktiv erwiesen hat, ist der Markt für Schutztextilien. Dieser Markt umfaßt den Schutz vor gefährlichen Chemikalien, wie bei der Beseitigung von chemischen Verschmutzungen, vor Flüssigkeiten, beispielsweise Blut auf medizinischem Gebiet, und vor trockenen Feinteilchen oder anderen gefährlichen Stoffen, wie beim Umgang mit Farbe oder der Asbestentfernung. Auf diesem Markt konkurrieren eine Reihe von Verfahren.
Betrachtet man nur den Markt für Schutztextilien auf medizinischem Gebiet, so stellt E.I. du Pont de Nemours and Company (DuPont) Sontara® Spunlaced-Stoffe, die in großem Umfang für medizinische Kleidung und Abdecktücher verwendet werden, und für bestimmte Anwendungen innerhalb der Medizin Tyvek® Spunbond-Olefin her.
Die Sontara® Spunlaced-Stoffe werden seit langem aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften und ihres Komforts auf medizinischem Gebiet verwendet. Die Sontara® Spunlaced-Stoffe für den Einsatz in medizinischen Schutztextilien bestehen typischerweise aus Polyesterstapelfasern, die mit Zellstoff hydroverfilzt sind. Der Stoff wird mit einer feuchtigkeitsabweisenden Beschichtung ausgerüstet, um ihn für Feuchtigkeit undurchdringlich zu machen.
Das Tyvek® Spunbond-Olefin ist insbesondere für medizinische Verpackungszwecke geeignet, wo es wichtige Vorteile bietet, beispielsweise indem es die Sterilisation in der Packung ermöglicht. Es bildet außerdem extrem wenig Fussel, wodurch es eine Verunreinigung im Operationsaal minimiert.
Andere Verfahren, die auf medizinischem Gebiet konkurrieren, schließen Verbund- oder laminierte Produkte ein. Der Verbund bietet eine für den jeweiligen Verwendungszweck passende Ausgewogenheit der Eigenschaften. Eines der konkurrierenden Verfahren wird in der Industrie allgemein als "SMS" bezeichnet, was für Spunbond/Meltblown/Spunbond steht. Das SMS Basis-Vliesmaterial wird im US-Patent 4 041 203 beschrieben, und Weiterentwicklungen davon werden in den US-Patenten 4 374 888 und 4 041 203 beschrieben. Die äußeren Spunbond-Schichten bestehen aus Spunbond-Vlies, das zwar Festigkeit bietet, aber nicht in der Lage ist, die Sperreigenschaften der inneren Meltblown-Schicht zu erreichen. Die Herstellungsstechnik für Meltblown-Fasern ist gut geeignet, um feine Fasern mit niedrigem Denier herzustellen, die eine Sperrwirkung haben und atmungsaktiv sind, ist aber nicht geeignet; um eine ausreichende Festigkeit zu erhalten, um die Verwendung als Kleidungsstück auszuhalten. Meltblown-Faserbahnen werden auch in der europäischen Patentveröffentlichung EP-A-0674035 offenbart.
Die US-Patente 4 622 259 und 4 908 163 sind auf eine Verbesserung gegenüber der SMS-Verfahrerzstechnik gerichtet, indem die Meltblown-Fasern mit verbesserten Zugfestigkeits-Eigenschaften hergestellt werden. Durch das Bereitstellen besserer Meltblown-Fasern kann man das Auftragen des verstärkenden Gewebes vermeiden und einen Stoff mit niedrigerem Gewicht erhalten.
Es ist ein Ziel der Erfindung, eine weiter verbesserte Vliesstruktur bereitzustellen, die ausgewogene Eigenschaften besitzt, die für Sperreigenschaften erfordernde Verwendungszwecke besser geeignet sind.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vliesstruktur bereitzustellen, die bessere Sperr- und atmungsaktive Eigenschaften als bisher bekannte Sperrmaterialien aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorstehenden und weitere Ziele der Erfindung werden durch ein flexibles Folienmaterial (Flächengebilde) erreicht, das eine Frazier-Permeabilität von mindestens etwa 70 m³/min-m² und eine nicht unterstützte hydrostatische Druckhöhe von mindestens etwa 15 Zentimeter aufweist.
Die Erfindung betrifft außerdem ein flexibles Folienmaterial mit einer Frazier- Permeabilität von mindestens etwa 28 m³/min-m² und einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 30 Zentimeter.
Die Erfindung betrifft außerdem ein flexibles Folienmaterial mit einer Frazier- Permeabilität von mindestens etwa 15 m³/min-m² und einer hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 40 Zentimeter.
Die Erfindung schließt ein flexibles Flächengebilde ein, das eine Frazier-Permeabilität von mindestens etwa 1 m³/min-m² und eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens etwa 80 Zentimeter aufweist. In einem anderen Aspekt umfaßt die Erfindung ein flexibles Folienmaterial, das aus Meltblown-Vliesfasern mit einer durchschnittlichen Länge von mindestens etwa 4 cm besteht, wobei der Querschnitt der überwiegenden Mehrheit der Fasern unter 70 um² liegt und die durchschnittliche Faserfestigkeit mindestens 275 N/mm beträgt.
In einem noch weiteren Aspekt umfaßt die Erfindung ein flexibles Folienmaterial, das aus Vliesfasern gebildet ist, wobei die Folie ein Grundgewicht von mindestens etwa 13 g/m² und bis zu etwa 75 g/m² aufweist, und wobei praktisch alle Fasern kontinuierliche schmelzgesponnene Fasern sind, wobei eine überwiegende Mehrheit der Fasern einen Querschnitt von unter etwa 90 Mikrometer aufweist und wobei das Folienmaterial eine Frazier-Permeabilität von mindestens etwa 1 m³/min-m² und eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens etwa 25 Zentimeter aufweist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine gegenüber Strahlungssterilisation beständige Mehrkomponentenfaser vom Kern-Mantel (Hüllen)-Typ, die für die Herstellung eines thermisch gebundenen Vliesstoffes geeignet ist, wobei das Kernpolymer aus Polyethylenterephthalat besteht und die Mantelfaser aus Polypropylenterephthalat besteht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann anhand einer detaillierten Erklärung der Erfindung einschließlich von Zeichnungen besser verstanden werden. Darum sind Zeichnungen, die sich besonders gut für die Erklärung der Erfindung eignen, angefügt; man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, daß diese Zeichnungen nur der Erklärung dienen und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind. Die Zeichnungen werden kurz wie folgt beschrieben:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung des Stoffes der Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung des Stoffes der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Darstellung, die eine der Eigenschaften der Faser dieser Erfindung erläutert;
Fig. 4 ist eine zweite Darstellung, die eine zweite Eigenschaft der Faser der Erfindung erläutert;
Fig. 5 ist eine dritte Darstellung, die eine dritte Eigenschaft der Faser der Erfindung erläutert und
Fig. 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Zweikomponentenfaser vom Kern-Mantel-Typ.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nun zu den Zeichnungen: Es existiert eine Reihe von alternativen Verfahren zum Herstellen der Materialien der Erfindung. In Fig. 1 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Systems zum Schmelzspinnen mit niedrigem Denier dargestellt, im allgemeinen mit der Nummer 10 bezeichnet, zur Herstellung eines kontinuierlichen Stoffballens. Das System 10 umfaßt ein kontinuierliches Band 15, das über eine Reihe von Walzen läuft. Das Band 15 schließt eine im allgemeinen horizontale Strecke unter einer Reihe von einem oder mehreren Spinnbalken 20 ein. In jedem Spinnbalken 20 wird geschmolzenes Polymer und eine große Anzahl sehr kleiner Löcher bereitgestellt. Das Polymer tritt durch die Löcher aus, wobei es an jeder Öffnung eine einzelne Faser bildet. Die Fasern bestehen vorzugsweise aus harten Garnfasern, die fest und schrumpfbeständig sind. Typischerweise werden harte Garnfasern durch Quenchen und Ziehen der Fasern nach dem Spinnen hergestellt, so daß die Polymerketten in der Faser ausgerichtet werden. Man hat gefunden, wie nachstehend beschrieben wird, daß harte Garnfasern auch durch Hochgeschwindigkeitsspinnen hergestellt werden können. Ein solches Hochgeschwindigkeitsspinnen kann der Schlüssel für sowohl geeignete Fasereigenschaften und als auch für eine Herstellungsproduktivität sein, die einen wettberwerbsfähigen Preis für die Faser ermöglicht.
Sobald die starken Fasern hergestellt sind, werden die schnell laufenden und sehr feinen Fasern auf das Förderband 15 gelenkt. Dies ist keine leichte Aufgabe angesichts der großen Zahl der Fasern und ihrer Reaktivität mit den sie umgebenden turbulenten Luftströmen. Geeignete Führungen, die vorzugsweise Luftablenkplatten beinhalten, werden bereitgestellt, um eine gewisse Steuerung zu gewährleisten, wenn die Fasern ungeordnet auf dem Band 15 abgelegt werden. Eine zusätzliche Alternative zum Steuern der Fasern kann darin bestehen, die Fasern elektrostatisch aufzuladen und das Band 15 entgegengesetzt aufzuladen, so daß die Fasern auf dem Band haften, sobald sie darauf abgelegt werden. Die Faserbahnen werden danach miteinander verbunden, um den Stoff zu bilden. Die Bindung kann anhand jedes geeigneten Verfahrens durchgeführt werden, einschließlich von thermischem Binden oder Verkleben. Warmluftbinden und Ultraschallbinden können attraktive Alternativen sein, aber das thermische Binden mit den dargestellten Quetschwalzen 25 und 26 wird wahrscheinlich bevorzugt. Es versteht sich auch, daß das Folienmaterial für manche Anwendungszwecke punktgebunden werden kann, um einen griffigen Stoff herzustellen, wobei es aber viele andere Verwendungszwecke gibt, für die es bevorzugt ist, daß die Folie mit einer glatteren Oberflächenbehandlung flächengebunden wird. Bei der punktgebundenen Oberflächenhandlung werden das Bindungsmuster und der Prozentanteil des Flächengebildes, der gebunden wird, so vorgegeben, daß sowohl das Lösen von Fasern und die Bällchenbildung (das Pilling) als auch andere Probleme kontrolliert werden. Der Stoff wird dann für die Lagerung und für die anschließende wunschgemäße Oberflächenbehandlung auf eine Rolle 30 gerollt.
Eine zweite Ausführungsform zum Herstellen des Materials der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 wird ein Naßverlegesystem für die Bildung eines Vliesstoffes gezeigt, das im allgemeinen mit der Nummer 50 bezeichnet wird. Das Naßverlegesystem 50 schließt ein perforiertes oder Gitterband 55 ein, das über eine Reihe von Walzen läuft. Eine Wanne 60 befindet sich über dem Band 55, um eine Aufschlämmung aus Flüssigkeit und diskontinuierlicher Faser darauf abzulegen. Während die Aufschlämmung mit dem Band 55 mitläuft, läuft die Flüssigkeit durch die Öffnungen im Band 55 hindurch und in ein Becken 61 (auch als Grube bezeichnet). Die Faser wird ungeordnet abgelegt und wird an den Quetschwalzen 65 und 66 aneinandergebunden. Es versteht sich, daß es eine Reihe von Verfahren gibt, um die Fasern aneinanderzubinden, einschließlich Luftbinden, Harzbinden ebenso wie andere geeignete Bindungsverfahren. Der Vliesstoff wird dann für die Lagerung oder die anschließende Oberflächenbehandlung auf eine Rolle 70 gerollt.
Die Faser des Stoffes der Erfindung ist eine Polymerfaser mit kleinem Denier, die zahlreiche, aber sehr kleine Poren bildet. Das Einbringen einer Faser mit kleinem Denier in einen Stoff, um eine gute Sperre zu erhalten, ist in der Technik allgemein bekannt und ist nicht neu. Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn schmelzgesponnene Mikrofasern aus hartem Garn verwendet werden, um eine Vliesfaserstruktur zu erzeugen, die resultierenden Stoffe eine außerordentlich hohe Frazier-Permeabilität aufweisen. Dies ist neu.
Es scheint auch, daß schmelzgesponnene Mikrofasern eine ausreichende Festigkeit besitzen, um einen Sperrstoff zu bilden, ohne irgendeine Art von Trägergewebe zu benötigen, wodurch die zusätzlichen Materialien und Kosten für solche Trägergewebe eingespart werden. Obwohl die Festigkeit ein wichtiges Kriterium für den Käufer eines solchen Materials ist, ist seine Stabilität ebenfalls wichtig. Man hat gefunden, daß Mikrofasern, die bei hoher Geschwindigkeit schmelzgesponnen wurden, nur wenig schrumpfen. Ein Stoff mit guten Sperr- und Durchlässigkeitseigenschaften, der fest und stabil ist, hat für die Hersteller und Träger von Schutzbekleidung einen hohen Wert.
Eine mögliche Schlüsselkomponente für den Erfolg dieser Erfindung eines Vliesstoffs kann in der Erzeugung einer gehärteten schmelzgesponnenen Mikrofaser bestehen, die ohne die Schritte des Erhitzens und Ziehens erzeugt wird. Insbesondere wurde gefunden, daß das Spinnen von Mikrofasern bei hohen Spinngeschwindigkeiten zu beträchtlichen Veränderungen der Fasereigenschaften führt. Experimente wurden mit 2GT-Polyester mit einer Reihe von Spinngeschwindigkeiten durchgeführt, um die Wirkung der unterschiedlichen Spinngeschwindigkeiten auf die Eigenschaften zu zeigen. Wie in den Darstellungen in den Fig. 3, 4 und S gezeigt ist, steigt die Zugfestigkeit dramatisch an, während die Reißdehnung und die Kochschrumpfung dramatisch abfallen. Die Daten sind ebenfalls in der folgenden Tabelle A aufgeführt: Tabelle A
Es sollte ausreichend klar geworden sein, daß Fasern, die mit hohen Spinngeschwindigkeiten hergestellt wurden, das Erhitzen und Ziehen überflüssig machen. Die Mikrofasern sind fest und stabil. Solche hohen Produktionsgeschwindigkeiten sind für hohe Produktionsraten von Vliesstoffen erwünscht, obwohl der Umgang mit solch dünnen Fasern für jede Industrieanlage eine Herausforderung bedeutet.
In den nachstehenden Tabellen B - D werden noch mehr Daten angegeben, um die vorausgehenden Daten zu bestätigen. Die nächste Gruppe schließt Polyester mit runden Querschnitten ebenso wie zweilappigen Querschnitten ein. Tabelle B Tabelle C Tabelle D
Es stellt natürlich einen technischen Fortschritt dar, wenn eine Faser mit höherer Geschwindigkeit bereitgestellt wird, die erwünschte Eigenschaften aufweist, die ohne das herkömmliche zusätzliche Bearbeiten erhalten werden. Dies ist im Zusammenhang mit dem verbesserten Vliesstoff besonders vorteilhaft.
In einem Aspekt der Erfindung kann der Stoff mit einer Kaltwalze behandelt werden, um den Stoff zu verdichten. Die Mikroskopanalyse zeigt, daß die Fasern in dem verdichteten Stoff aufeinander gestapelt sind, ohne ihre grundlegende Querschnittsform verloren zu haben. Dies scheint ein wichtiger Aspekt der Erfindung zu sein, da keine Faser verformt oder nennenswert abgeflacht wurde, wodurch die Poren geschlossen worden wären. Als Folge davon weist der Stoff eine Verbesserung der Sperreigenschaften auf, wie mittels der hydrostatischen Druckhöhe gemessen, und scheint immer noch ein hohes Hohlraumverhältnis und eine niedrige Dichte und eine sehr hohe Frazier-Permeabilität zu haben.
Die makroskopische Analyse zeigt, daß die Stoffe der Erfindung im allgemeinen dadurch gekennzeichnet sind, daß sie eine Ausgewogenheit von außerordentlich hoher Frazier-Permeabilität aufweisen, während sie beträchtliche hydrostatische Druckhöhen zeigen. In einigen der getesteten Stoffe kann beispielsweise die anfängliche hydrostatische Druckhöhe auf einem Niveau von etwa 30 cm sein, während der Frazierwert über 65 m²/min-m² liegt. Die Frazier-Permeabilität und die hydrostatische Druckhöhe können leicht modifiziert werden, indem man den Stoff der Erfindung einfach kalt kalandriert. Nach dem Kalandrieren kann die hydrostatische Druckhöhe bis auf 45 bis 50 cm erhöht werden, während der Frazierwert bei über 25 m³/min-m² bleibt. Ein Stoff mit Sperreigenschaften und hoher Atmungsaktivität gilt auf medizinischem Gebiet und möglicherweise auf vielen anderen Gebieten als sehr erstrebenswerter Stoff mit schützenden Eigenschaften.
Die Beschreibung der Erfindung war zwar bisher auf schmelzgesponnene Fasern bezogen, die erst seit kurzem im Subdenier-Größenbereich hergestellt werden; es sind jedoch andere Spinn-Verfahrenstechniken vorstellbar, die entweder zur Zeit entwickelt werden oder noch erfunden werden, die geeignete Polymerfasern bereitstellen können. Der generelle Bereich der bevorzugten Fasern weist Querschnittsgrößen von zwischen 6 und etwa 90 um² auf, wobei Fasern mit einem Bereich von etwa 20 bis etwa 70 um' stärker bevorzugt werden und mit einem Bereich von 33 bis etwa 54 um² am stärksten bevorzugt werden. Die Fasergrößen werden üblicherweise als Denier oder Decitex ausgedrückt. Gegenwärtig geht man davon aus, daß die Eigenschaften teilweise durch eine Funktion der physikalischen Größe der Fasern erhalten werden. Wenn beispielsweise zwei Fasern den gleichen Querschnitt aufweisen, aber eine aus Polyethylen besteht, während die andere Polyester umfaßt, würde der Polyester einen größeren Denier aufweisen, da er eher dichter ist als Polyethylen. Es kann jedoch im allgemeinen davon ausgegangen werden, daß der bevorzugte Bereich des Faserdenier unter oder bei nahezu etwa 1 liegt.
Wie vorstehend angegeben, sollte es sich bei der Faser um eine gehärtete Faser handeln. Die Form des Querschnitts wird für die Erfindung nicht als kritisch angesehen, aber man nimmt an, daß sehr kompakte Querschnitte am besten sind, da ihre Poren höchstwahrscheinlich klein, aber nicht geschlossen sind. Selbstverständlich können möglicherweise durch verschiedene Querschnittsformen der Fasern einige Verbesserungen in den Stoffen der Erfindung erreicht werden. Gleichzeitig wird bevorzugt, daß die Fasern eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, damit keine Trägerschicht benötigt wird. Dies wird wahrscheinlich dadurch erreicht, daß sie aus Fasern mit einer minimalen Festigkeit von mindestens etwa 275 MPa zusammengesetzt sind. Solche Fasern sollten leicht eine Grabtestbeständigkeit von über 1 N/g/m², normiert für das Basisgewicht, aufweisen. Die Faserstärke der Erfindung ist für die meisten Anwendungsbereiche ohne eine Verstärkung, wie die Meltblown-Schicht in SMS-Stoffen, geeignet. Meltblown- Fasern weisen aufgrund des Fehlens der Polymerausrichtung in der Faser typischerweise Zugfestigkeiten von etwa 26 bis etwa 42 MPa auf. In dieser Anmeldung werden die hydrostatischen Druckhöhen der verschiedenen Folienbeispiele in ungeträgerter Form gemessen, so daß, wenn die Folien keine ausreichend große Zahl von festen Fasern enthalten, die Messung nicht durchführbar ist. Daher ist die hydrostatische Druckhöhe eine Maß für eine Sperrwirkung ebenso wie ein Hinweis darauf, daß die Bahn die innere Festigkeit aufweist, um die hydrostatische Druckhöhe zu unterstützen.
Es versteht sich, daß, obwohl der Stoff der Erfindung durch die hydrostatische Druckhöhe charakterisiert wurde, die kleinen Poren eine gute Sperre für trockene teilchenförmige Materialien darstellen. Daher kann der Stoff aufgrund seiner hohen Frazier-Permeabilität für einige Filteranwendungen geeignet sein. Es versteht sich, daß das Grundgewicht des Folienmaterials einen gewissen Einfluß auf die Ausgewogenheit des hydrostatischer Druckhöhe und Permeabilität ausübt. In den meisten Fällen ist es sowohl aus wirtschaftlichen und Produktivitätsgründen als auch wegen einer guten Ausgewogenheit erstrebenswert, daß das Grundgewicht etwa 75 g/m² oder darunter beträgt. Es gibt jedoch mögliche Verwendungszwecke, bei denen schwerere Folienmaterialien mit höherer Sperrwirkung erwünscht sind, beispielsweise bei der Verwendung von bestimmten Schutztextilien. In solchen Fällen kann das Grundgewicht höher als etwa 70 g/m² sein und könnte ziemlich hoch, beispielsweise 200 g/m² sein.
Bevorzugte Fasern sind alle aus einer Reihe von Polymeren oder Copolymeren, einschließlich von Polyethylen, Polypropylen, Polyester und beliebigen anderen schmelzspinnbaren Fasern, die bei unter ungefähr 1, 2 Decitex pro Filament liegen. Die Faser besteht aus einem harten Garn, das üblicherweise vollständig gezogen und erhitzt wurde und Festigkeit und geringe Schrumpfung aufweist. Wie vorstehend angegeben, können Fasern, die durch Hochgeschwindigkeits-Schmelzspinnen gehärtet sind, für die Erfindung geeignet sein. Die Stoffeigenschaften können auch durch Variieren der Faserquerschnitte modifiziert werden.
Eine Anzahl von Beispielen der Erfindung wurde wie folgt hergestellt.

BEISPIELE 1-37

Die Stoffproben wurden mittels einer Laboreinrichtung zum diskontinuierlichen Naßverlegen mit schmelzgesponnener PET-Faser, die auf 5 mm Länge geschnitten war, hergestellt. Die Faser wurde von Teijen Fibers hergestellt und ist im Handel erhältlich. Alle Proben wurden mit einem acrylischen Bindemittel (Barriercoat 1708) behandelt, um der Probe Festigkeit zu verleihen, und mit einer abstoßenden Oberflächenbehandlung (Freepel 114, Zonyl 8315, NaCl, Isopropylalkohol) ausgerüstet, um sie wasserabstoßend zu machen. Die Fasergröße wird nachstehend für Fasern mit rundem Querschnitt als Decitex angegeben. Wie vorstehend angegeben, braucht die Faser der Erfindung nicht unbedingt rund zu sein. Somit ist es vielleicht leichter verständlich, daß Decitex ein Maß sowohl für die Polymerdichte als auch für die Querschnittsfläche der Fasern ist. Daher beträgt für eine PET-Faser (2GT-Polyester) mit 0,333 Decitex (0,3 Denier) die Querschnittsfläche etwa 25 Mikrometer (um²). Eine PET-Faser mit 0,867 Decitex weist eine Querschnittsfläche von 65 Mikrometer auf.
Die Daten sind nachstehend tabellarisch dargestellt: TABELLE I TABELLE II TABELLE III TABELLE IV TABELLE V TABELLE VI TABELLE VII TABELLE VIII TABELLE IX TABELLE X

BEISPIELE 38-40

Die Stoffproben 38-40 wurden unter Verwendung von kontinuierlichen Polypropylenfasern mit Durchmessern wie in Tabelle XI angeben "von Hand gemacht". Die Proben wurden mit den Bindungstemperaturen, wie in Tabelle XI angeben, warmgepreßt. TABELLE XI

BEISPIELE 41 und 42

Die Stoffproben 41 und 42 wurden ähnlich wie in den Beispielen 38-40 "von Hand gemacht", außer daß der Stoff unter Verwendung von zwei Lagen der von Hand gemachten Proben hergestellt wurde. Die Daten der Proben 41 und 42 sind in Tabelle XII angegeben. TABELLE XII
Die Daten der Tabellen XI und XII zeigen deutlich, daß durch den Stoff der Erfindung eine einzigartige Kombination von Sperrwirkung und Luftdurchlässigkeit gebildet werden kann, die in keinem anderen verfügbaren Vliesstoff zu finden ist. Der Anwendungsbereich für solche Stoffe und Strukturen kann außerordentlich groß sein, da man die Kombination oder Ausgewogenheit ihrer Eigenschaften in einem einzelnen Stoff bisher nicht für möglich gehalten hatte. In erster Linie kann der Stoff für Spezialtextilien verwendet werden, beispielsweise für medizinische Bekleidung für Chirurgen. Ein Verwendungszweck bestünde darin, den Chirurgen oder anderes medizinisches Personal vor gefährlichen Flüssigkeiten, wie kontaminierten Körperflüssigkeiten, zu schützen. Während einer langen und anstrengenden Operation würde das medizinische Personal jedoch nicht ins Schwitzen geraten, sondern würde sich in Kleidung, die atmen kann, ziemlich wohl fühlen. Nach der Verwendung wäre die Kleidung vorzugsweise vollständig wiederverwertbar, da sie aus einem einzigen Polymer besteht, das leicht zu dem Monomer, aus dem es besteht, aufbereitet werden kann, anders als bei anderen Materialien, die aus Kombinationen von unterschiedlichen Polymeren bestehen oder bei denen zumindest ein Bestandteil aus einem nicht wiederverwertbaren Polymer besteht.
Obwohl eine Reihe von Beispielen offenbart wurde, die sich auf naßverlegte Vliesstoffe beziehen, und dann eine Erörterung der Fasern stattfand, die ohne Erhitzen und Ziehen zu festen, stabilen Fasern versponnen werden können, stellt die Kombination beider Aspekte der Erfindung zu einem Vliesstoff, der während des Spinnens der Fasern direkt aus festen, stabilen Fasern hergestellt wird und der ein Erhitzen und Ziehen überflüssig macht, zumindest eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.
Es gibt mehrere zusätzliche Aspekte bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Die Faser mit kleinem Dernier kann als konjugierte Bikomponentenfaser oder konjugierte Multikomponentenfaser gesponnen werden und nach dem Spinnen der Fasern in feinere Fasern aufgespalten werden. Ein Vorteil des Spinnens von kunjugierten Fasern besteht darin, daß höhere Produktionsraten möglich sind, abhängig von dem Mechanismus zum Spalten der konjugierten Fasern. Jede der resultierenden gespaltenen Fasern kann einen kreisförmigen oder anders geformten Querschnitt aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, Bikomponenten oder Polymere, z. B. mit Mantel-Kern-Anordnung, bereitzustellen. Eine Mantel-Kern-Bikomponentefaser ist in Fig. 6 dargestellt, wo eine Faser 80 im Querschnitt gezeigt ist. Das Mantelpolymer 82 umgibt das Kernpolymer 84 und die relativen Mengen des Polymers können so abgestimmt werden, daß das Kernpolymer 84 mehr oder weniger als fünfzig Prozent der Querschnittsfläche ausmacht. Mit dieser Ausführungsform kann eine Reihe attraktiver Alternativen hergestellt werden. Beispielsweise kann das Mantelpolymer 82 mit Pigmenten gemischt werden, die nicht im Kern verschwendet werden, wodurch die Kosten für die Pigmente gesenkt werden, während man ein angemessen gefärbtes Material erhält. Ein wasserabstoßendes Material, wie Fluorkohlenstoff, kann ebenfalls in das Mantelpolymer gesponnen werden, um die erwünschte Flüssigkeitsabstoßung zu den geringsten Kosten zu erhalten. Ein antimikrobieller Zusatz kann für einige Anwendungsbereiche im Gesundheitswesen angemessen sein. Stabilisatoren können für eine Reihe von Anwendungsbereichen bereitgestellt werden, beispielsweise bei der Einwirkung von UV-Energie, wofür die Einwirkung von Sonnenlicht im Freien ein Beispiel sein kann. Ein antistatischer Zusatz kann für Anwendungsbereiche verwendet werden, bei denen die Bildung von Elektrizität möglich und unerwünscht ist. Weitere Zusätze können angemessen sein, wie Benetzungshilfsmittel, um das Folienmaterial als Wischtuch oder Absorbens geeignet zu machen, oder um zu ermöglichen, daß Flüssigkeiten durch den Stoff fließen, während sehr feine Feststoffe in den feinen Poren des Folienmaterials zurückgehalten werden. Da das Folienmaterial aus im allgemeinen kontinuierlichen Filamenten hergestellt werden sollte, kann das Folienmaterial als fusselarmes Wischtuch geeignet sein.
Ein Polymer mit einem niedrigeren Schmelzpunkt oder einer niedrigeren Schmelztemperatur kann als Mantel verwendet werden, damit er während des Bindens schmelzen kann, während das Kernpolymer nicht weich wird. Ein sehr interessantes Beispiel ist eine Mantel-Kern-Anordnung, die 2GT-Polyester als Kern und 3GT-Polyester als Mantel verwendet. Solch eine Anordnung wäre für eine Strahlungssterilisierung, beispielsweise eine E-Beam- und Gammastrahlen-Sterilisierung, geeignet, ohne zersetzt zu werden. Andere Kombinationen aus Multikomponentenfasern und Fasermischungen sind vorstellbar. Verschiedene Polymere bringen Probleme und Chancen mit sich. Das Folienmaterial der Erfindung kann Polyester (wie Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat und Polybutylenterephthalat), Kombinationen und Mischungen von Polyestern, Nylon, ein Polyolefin, wie Polyethylen und Polypropylen, und sogar elastomere Polymere umfassen.
Die obenstehende Beschreibung und die Zeichnungen haben den Zweck, die Erfindung zu erläutern und zu beschreiben, um zum allgemeinen Wissenstand beizutragen. Als Gegenleistung für diesen Beitrag zum Wissen und Verständnis werden Exklusivrechte angestrebt, die zu respektieren sind. Der Umfang dieser Exklusivrechte soll in keiner Weise durch die Einzelheiten und bevorzugten Ausführungsformen, die gezeigt wurden, beschränkt oder verringert werden. Selbstverständlich soll sich der Rahmen der Patentrechte, die für diese Anmeldung gewährt werden, nach den folgenden Ansprüchen richten.

Claims

1. Flexibles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde aus schmelzextrudierten, im wesentlichen kontinuierlichen Polymerendlosfasern mit einer minimalen Faserfestigkeit von etwa 275 Newton pro Quadratmillimeter besteht, wobei das Flächengebilde eine Frazier-Permeabilität in Kombination mit einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus:

einer Frazier-Permeabilität von mindestens etwa 70 m³/min-m² und einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 15 cm;

einer Frazier-Permeabilität von mindestens 28 m³/min-m² und einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 30 cm;

einer Frazier-Permeabilität von mindestens 15 m³/min-m² und einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 40 cm;

einer Frazier-Permeabilität von mindestens 1 m³/min-m² und einer nicht unterstützten hydrostatischen Druckhöhe von mindestens etwa 80 cm besteht.

2. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das Flächengebilde eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens etwa 20 cm aufweist.

3. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei die überwiegende Mehrheit der Fasern einen Querschnitt von weniger als etwa 70 Quadratmikrometer aufweist.

4. Flexibles Flächengebilde, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde aus schmelzextrudierten, im wesentlichen kontinuierlichen Polymerendlosfasern mit einer minimalen Faserfestigkeit von etwa 275 Newton pro Quadratmillimeter besteht, wobei die Bahn ein Flächengewicht von 13 g/m² bis 75 g/m² aufweist, im wesentlichen alle Fasern schmelzgesponnene Fasern sind, eine bezogen auf das Gewicht überwiegende Mehrheit der Fasern einen Querschnitt von weniger als 90 Quadratmikrometer aufweisen, und wobei das Flächengebilde eine Frazier- Permeabilität von mindestens 1 m³/min-m² und eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens 25 cm aufweist.

5. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei das Flächengebilde eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens 30 cm aufweist.

6. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei das Flächengebilde eine hydrostatische Druckhöhe von mindestens 40 cm aufweist.

7. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 5 m³/min-m² beträgt.

8. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 10 m³/min-m² beträgt.

9. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 15 m³/min-m² beträgt.

10. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 25 m³/min-m² beträgt.

11. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 35 m³/min-m² beträgt.

12. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die Frazier-Permeabilität mindestens etwa 45 m³/min-m² beträgt.

13. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die hydrostatische Druckhöhe mindestens 50 cm beträgt.

14. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei die hydrostatische Druckhöhe mindestens 60 cm beträgt.

15. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das Flächengebilde aus Fasern mit einer durchschnittlichen Faserdicke von weniger als etwa 90 um² besteht.

16. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 und 4, wobei das Flächengebilde aus Fasern besteht, in denen die durchschnittliche Faserdicke weniger als etwa 75 um² beträgt.

17. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Flächengebilde aus Fasern besteht, in denen die durchschnittliche Faserdicke weniger als etwa 60 um² beträgt.

18. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4; wobei die Bahn eine Grab- Zugfestigkeit von mindestens etwa 1 N/g/m² aufweist.

19. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Flächengebilde aus Fasern besteht und wobei die Mehrzahl der Fasern eine Abkochschrumpfung von weniger als 10 Prozent aufweisen.

20. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Flächengebilde aus Fasern besteht, die Spaltfasern von größeren, konjugierten schmelzgesponnenen Fasern sind.

21. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Flächengebilde aus Fasern besteht und mindestens ein Teil der Fasern aus mindestens zwei getrennten Polymerkomponenten besteht.

22. Flächengebilde nach Anspruch 21, wobei eine der Polymerkomponenten die andere Polymerkomponente in einer Hülle-Kern-Anordnung bedeckt.

23. Flächengebilde nach Anspruch 22, wobei die Hüllenkomponente der Fasern mindestens ein dem Polymer beigemischtes Additiv aufweist.

24. Flächengebilde nach Anspruch 23, wobei das Additiv ein hydrophobes Additiv ist, um Flüssigkeiten abzustoßen.

25. Flächengebilde nach Anspruch 24, wobei das Additiv ein Fluorkohlenwasserstoff ist.

26. Flächengebilde nach Anspruch 23, wobei das Additiv ein Stabilisator ist.

27. Flächengebilde nach Anspruch 26, wobei der Stabilisator ein Stabilisierungsmittel für Bestrahlung mit ultravioletter Energie ist.

28. Flächengebilde nach Anspruch 24, wobei das Additiv ein Netzmittel ist, um eine mechanische Absorption von Flüssigkeiten in das Flächengebilde zu verursachen.

29. Flächengebilde nach Anspruch 24, wobei das Additiv den Fasern und dem Flächengebilde Farbe verleiht.

30. Flächengebilde nach Anspruch 24, wobei das Additiv die Ausbildung von statischer Elektrizität im Flächengebilde verringert.

31. Flächengebilde nach Anspruch 24, wobei das Additiv ein antimikrobielles Mittel ist.

32. Flächengebilde nach Anspruch 23, wobei das Polymer, aus dem die Hülle besteht, eine niedrigere Schmelztemperatur aufweist als das Polymer, aus dem der Kern besteht.

33. Flächengebilde nach Anspruch 23, wobei das Polymer, aus dem die Hülle besteht, durch eine Bestrahlungs-Sterilisationsbehandlung nicht wesentlich abgebaut wird.

34. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern der Bahn aus einem ersten Fasertyp, der aus einem ersten Polymer besteht, und einem zweiten Fasertyp, der aus einem zweiten Polymer besteht, bestehen, wobei eines der ersten und zweiten Polymere bei einer niedrigeren Temperatur schmilzt als das andere der ersten und zweiten Polymere, um die thermische Bindung zu erleichtern.

35. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus Polyester-Polymer bestehen.

36. Flächengebilde nach Anspruch 35, wobei die Fasern aus Polyethylenterephthalat- Polymer bestehen.

37. Flächengebilde nach Anspruch 35, wobei die Fasern aus Polypropylenterephthalat-Polymer bestehen.

38. Flächengebilde nach Anspruch 35, wobei die Fasern aus Polybutylenterephthalt- Polymer bestehen.

39. Flächengebilde nach Anspruch 35, wobei die Fasern aus Polyester mit einem zusätzlichen dem Polyester-Polymer beigemischten Polymer bestehen.

40. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus Nylon-Polymer bestehen.

41. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus Polyethylen-Polymer bestehen.

42. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus Polypropylen-Polymer bestehen.

43. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus elastomerem Polymer bestehen.

44. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus einer Mischung unterschiedlicher Polymere bestehen.

45. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus einem Polymer mit mindestens einem dem Polymer beigemischten Additiv bestehen.

46. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv ein hydrophobes Additiv ist, um Flüssigkeiten abzustoßen.

47. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv ein Fluorkohlenwasserstoff ist.

48. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv ein Stabilisator ist.

49. Flächengebilde nach Anspruch 48, wobei der Stabilisator ein Stabilisierungsmittel für die Bestrahlung mit ultravioletter Energie ist.

50. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv ein Netzmittel ist, um die mechanische Absorption von Flüssigkeiten in das Flächengebilde zu erhöhen.

51. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv den Fasern und dem Flächengebilde Farbe verleiht.

52. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv die Ausbildung von statischer Elektrizität im Flächengebilde verringert.

53. Flächengebilde nach Anspruch 45, wobei das Additiv ein antimikrobielles Mittel ist.

54. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes eine Schutzappretur aufweisen, die darauf aufgetragen wurde.

55. Flächengebilde nach Anspruch 54, wobei die Schutzappretur Fluorkohlenwasserstoff umfaßt.

56. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei die Fasern durch Ultraschall aneinander gebunden sind.

57. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei die Fasern thermisch aneinander gebunden sind.

58. Flächengebilde nach Anspruch 1, wobei das Flächenmaterial aus Fasern besteht, die durch Klebemittel aneinander gebunden sind.

59. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Gebilde einen prozentualen Anteil an Hohlräumen im Querschnitt von mindestens etwa 85 Prozent aufweist.

60. Flächengebilde nach Anspruch 59, wobei das Gebilde einen prozentualen Anteil an Hohlräumen im Querschnitt von mindestens etwa 89 Prozent aufweist.

61. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei die Fasern des Flächengebildes aus einem Polymer bestehen, das nicht wesentlich abgebaut wird, wenn es einem Bestrahlungs-Sterilisationsverfahren unterzogen wird.

62. Flächengebilde nach Anspruch 61, wobei das Polymer aufgrund von Bestrahlung mit Gammastrahlen nicht wesentlich abgebaut wird.

63. Flächengebilde nach Anspruch 61, wobei das Polymer aufgrund von Bestrahlung mit E-Strahlen nicht wesentlich abgebaut wird.

64. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei das Flächengebilde aus Faserschichten besteht, die eine Vliesbahn bilden, und wobei alle Schichten direkt gelegte, schmelzgesponnene, im wesentlichen kontinuierliche Fasern sind.

65. Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 und 3, wobei das Flächengewicht des Flächengebildes größer als 13 Gramm pro Quadratmeter und kleiner als 100 Gramm pro Quadratmeter ist.

66. Flächengebilde nach Anspruch 22, wobei die Kern-Polymerkomponente Polyethylenterephthalat und die Hüllen-Polymerkomponente Polypropylenterephthalat ist.

67. Flächengebilde nach Anspruch 66, wobei das Hüllen-Polymer beigemischtes Pigment enthält und das Kern-Polymer im wesentlichen pigmentfrei ist.

68. Flächengebilde nach Anspruch 67, wobei das Hüllen-Polymer außerdem einen beigemischten Fluorkohlenwasserstoff enthält.

69. Flächengebilde nach Anspruch 67, wobei die durchschnittliche Querschnittsfläche der Fasern im Flächenmaterial kleiner als 90 Quadratmikrometer ist.

70. Flächengebilde nach Anspruch 4, wobei alle Fasern in dem Flächengebilde schmelzgesponnene Polyesterpolymerfasern mit einem Querschnitt von weniger als etwa 90 Quadratmikrometer und einer durchschnittlichen Faserfestigkeit von mindestens 275 N/mm² sind.

71. Flächengebilde nach Anspruch 70, wobei die Mehrzahl der Fasern, aus denen das Flächenmaterial besteht, eine Abkochschrumpfung von weniger als zehn Prozent aufweisen.

72. Flächengebilde nach Anspruch 71, wobei das Flächengebilde eine Frazier- Permeabilität von mindestens 28 m³/min-m² und eine nicht unterstützte hydrostatische Druckhöhe von mindestens etwa 30 cm aufweist.