DE69828444T2

DE69828444T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von verfestigten vliesstoffen

Info

Publication number: DE69828444T2
Application number: DE69828444T
Authority: DE
Inventors: R. Delton THOMPSON; A. David OLSON; A. Pamela PERCHA
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2018-08-21
Also published as: DE69828444D1; ES2235358T3; KR20010042136A; KR100581637B1; WO1999049119A1; JP4202601B2; EP1068384B1; EP1068384A1; US20010055631A1; US6371749B2; CA2324147A1; AU9109698A; CA2324147C; BR9815755A; JP2003532801A; US5958322A

Description

Charakteristische Polymere für das Schmelzspinnen, so wie Polyolefine, neigen dazu, bei der Meltblown-Faserextrusion in einem teilkristallinen Stadium vorzuliegen (wie mittels der Raster-Differentialkalorimetrie (DSC) gemessen). Für Polyolefine ist dieser geordnete Zustand zum Teil auf eine relativ hohe Kristallisationsgeschwindigkeit und auf eine ausgedehnte bzw. verlängerte Orientierung der Polymerketten im Extrudat zurückzuführen. Bei der Meltblown-Extrusion wird die ausgedehnte bzw. verlängerte Orientierung mit einem erwärmten Hochgeschwindigkeits-Luftstrom im Längungsbereich erreicht. Das Ausdehnen von Polymerketten aus der bevorzugten beliebigen Spulenform und die Bildung von Kristallen verursacht innere Spannungen im Polymer. Wenn das Polymer oberhalb seiner Glas-Übergangstemperatur (T_g) ist, lösen sich die Spannungen auf. Die Auflösung der Spannungen bei Meltblown-Polyolefinen verläuft spontan, da T_g des Polymers weit unterhalb der Raumtemperatur liegt.
Im Gegensatz dazu neigen einige Polymere für das Schmelzspinnen, so wie Polyethylenterephtalat (PET) dazu, bei der Meltblown-Faserextrusion in einem vollständig amorphen Stadium vorzuliegen. Dieses Merkmal ist auf eine relativ niedrige Kristallisationsgeschwindigkeit, eine relativ hohe Schmelztemperatur (T_m) und einen Wert für T_g, der weit über der Raumtemperatur liegt, zurückzuführen. Die inneren Spannungen im amorphen Stadium innerhalb des Längungsbereichs sind eingefroren, auf Grund der schnellen Abschreckung der Schmelze, wobei eine Entspannung verhindert wird, die nicht einsetzen kann, wenn nicht nachfolgend oberhalb T_g geglüht wird. Das Erwärmen auf eine Temperatur zwischen T_g und T_m in ausreichend langen Zeiträumen ermöglicht es, daß das Polymer zum einen kristallisiert und zum anderen die inneren Spannungen, die durch die ausgedehnte bzw. verlängerte Orientierung entstanden sind, aufgelöst werden. Diese Auflösung der Spannungen äußert sich in der Form von Schrumpfung, die Werte erreichen kann, die 50 % der Maße des extrudierten Bahnenmaterials überschreiten.
Die Textilindustrie und die Industrie zur Herstellung dünner Schichten konnten dieser Form-Instabilität bei gewebten Polyesterprodukten und Folien durch das Einspannen der Ränder während der Warmfixierung oder der Glühung erfolgreich entgegenwirken. Beim Spannen der Ränder wird das gewebte Polyesterprodukt oder die Folie entlang seiner/ihrer Ränder bei einer gewünschten Breite fixiert, während es/sie durch einen Glühofen läuft. Die Temperatur für die Warmfixierung liegt typischerweise in einem Bereich von etwa 177°C bis etwa 246°C (350°F bis etwa 475°F) und die Verweilzeit liegt in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis zu einigen Minuten. Das erwärmte Produkt ist bis zur Warmfixierungstemperatur formstabil. Während das Spannen der Ränder bei Folien und gewebten Produkten gut durchführbar ist, fehlen typischerweise bei nicht gewebten bzw. Vlies-Produkten die ausreichenden Zugeigenschaften (z.B. Faser- und Bahnenmaterial-Festigkeit), um herkömmliche Verfahren für das Einspannen der Ränder zu überstehen, was zu einer Zerstörung des Bahnenmaterials führt.
Es wurden in diesem Fachgebiet viele Versuche unternommen, um ein formstabiles, Vliesfaser-Bahnenmaterial aus Polyester herzustellen. Das U.S. Patent Nr. 3.823.210 (Hikaru, Shii et al.) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines orientierten Produktes aus einem synthetischen kristallinen Polymer. Dieses Patent offenbart das Ziehen eines kristallinen Polymers, wobei in einem erwärmten Lösungsmittel eine Zugspannung in Richtung der Ziehachse angelegt wird und unter diesen Bedingungen die löslichen Anteile aus dem gezogenen Material extrahiert werden.
Das U.S. Patent Nr. 5.010.165 (Pruett et al.) beschreibt ein formstabiles Bahnenmaterial aus Polyester-Meltblownfasern, erzeugt durch die Behandlung einer Meltblown-Bahnenmaterial-Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel, wobei das Lösungsmittel einen bestimmten Löslichkeitsparameter aufweist und das Trocknen der Meltblown-Bahnenmaterial-Zusammensetzung.
Das U.S. Patent Nr. 5.364.694 (Okada et al.) lehrt, daß aus PET kein Meltblown-Bahnenmaterial mit einer kleinen thermischen Schrumpfung bzw. kleinem thermischen Schrumpfungsfaktor hergestellt werden kann, außer der Meltblowing-Vorgang bzw. der Schmelzausblasevorgang wird bei einer höheren Viskosität und mit stärkerer Druckluft durchgeführt, als die Meltblowing-Prozeßbedingungen bzw. Schmelzausblase-Prozeßbedingungen bei anderen, früher kristallisierenden Polymeren, wie etwa Polypropylen. Die Patentschrift lehrt, daß ein stabiler Vorgang mit einer hohen Produktivität bzw. Ausbeute unter solchen strengen Bedingungen unmöglich ist. Die Patentschrift offenbart, daß das Beimengen von 2 bis 25 % eines Polyolefins zum PET die Schmelzviskosität der gesamten Mischung so herabsetzt, daß die Extrusion des Polymers zu Fasern sogar bei einer vergleichsweise niedrigen Kraft unter Anwendung von Nieder-Druckluft mit nicht mehr als 1,0 kg/cm² erreicht werden kann. Das extrudierte Polyolefin weist eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit auf. In der Mischung bildet das Polyolefin sehr kleine Inseln in einem kontinuierlichen Meer aus PET. Mehrere der kristallisierten Polyolefin-Inseln bilden einschränkende Punkte, die die Bewe gung der amorphen PET-Moleküle unterdrücken, wenn das Bahnenmaterial erwärmt wird, wobei damit verhindert wird, daß das nicht gewebte Produkt in einem großem bzw. größerem Maß einschrumpft.
Das U.S. Patent Nr. 5.609.808 (Joest et al.) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses oder einer Fasermatte aus einem thermoplastischen Polymer, das sowohl ein amorphes als auch ein kristallines Stadium zeigt. Ein Kopf für das Schmelzausblasen wird unter bestimmten Bedingungen betätigt, um lange Fasern herstellen, die auf einem Siebgurt gesammelt werden und die sich kreuzende Schweißstellen an Kreuzungspunkten bilden. Das resultierende Bahnenmaterial ist aus Fasern zusammengesetzt, die einen Durchmesser von weniger als 100 μm und einen kristallinen Anteil von weniger als 45 % aufweisen. Das Bahnenmaterial wird auf die Dehnungstemperatur von 80°C bis 150°C erwärmt und wird dann um 100 % bis 400 % biaxial gedehnt, bevor es bei einer höheren Temperatur thermisch fixiert wird. Die Streckanordnung kann ein nachgeschaltetes Rollenpaar, das mit einer bestimmten Geschwindigkeit gefahren wird, und ein vorgeschaltetes Rollenpaar, das mit einer höheren Geschwindigkeit gefahren wird, aufweisen, um die Dehnung in Längsrichtung durchzuführen. Die Dehnung in Querrichtung wird zwischen divergierenden Kettenpaaren durchgeführt.
Die DE-A-21 60 209 bezieht sich auf ein Verfahren zum Warmfixieren von Vliesfaser-Bahnenmaterialien oder ähnlichen Materialien, die aus kontinuierlich gesponnenen Polymerfasern, speziell PES-Fasern oder Fasern mit einem primären PES-Inhalt zusammengesetzt sind, wobei das Vliesfaser-Bahnenmaterial über eine erwärmte Stiftwalze geführt und teilweise herumgewickelt wird, während es mit einem kreisförmigen Strom warmer Luft angeblasen wird. Die Stift walze enthält 50 bis 100 Stifte/cm², wobei die Stifte etwa 0,14 bis 0,1 cm voneinander beabstandet sind.
Diese Erfindung, die durch die Beschreibungen in den Patentansprüchen definiert ist, liefert ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vliesfaser-Bahnenmaterials aus polymeren Fasern, das schrumpfungsbeständig oder formstabil ist. Die resultierenden, formstabilen Vliesfaser-Bahnenmaterialien können bei höheren Temperaturen verwendet werden, wobei sich der Faserdurchmesser, die Fasergröße oder die physikalischen Eigenschaften im Vergleich zu den herkömmlichen Polyolefin-Bahnenmaterialien nur minimal verändern. Nicht gewebte Polyester-Vliesfaser-Bahnenmaterialien, die unter Verwendung dieses Verfahrens und der Apparatur formstabilisiert werden, sind besonders gut für die thermische und akustische Dämmung einsetzbar.
Das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Vliesfaser-Bahnenmaterialien erfordert nicht die Verwendung von Zusätzen, die einen unerwünschten Einfluß auf die Eigenschaften des Basispolymers haben könnten. Zum Beispiel setzen Polymerzusätze und Polymerbeimengungen, die dafür ausgerichtet sind, das PET in seinen Maßen zu stabilisieren, den Schmelzpunkt und die Glas-Übergangstemperatur des PET herab. Diese Verringerung des Schmelzpunktes und der Glas-Übergangstemperatur hat einen negativen Einfluß auf die Verwendung von PET bei Hochtemperaturanwendungen, so wie Schalldämpfer im Motorbereich von Automobilen.
In einer Ausführungsform ist das Vliesfaser-Bahnenmaterial aus thermoplastischen Fasern auf eine Spannstruktur an mehreren Spannpunkten aufgespannt, die über einen Innenabschnitt des Bahnenmaterials verteilt sind und nicht nur entlang seiner Ränder. Der Vliesfaser-Bahnenmaterial wird erwärmt, während es auf die Spannstruktur aufgespannt wird, um ein Vliesfaser-Bahnenmaterial zu erzeugen, das mindestens bis zur Warmfixierungstemperatur formstabil bleibt. Das erwärmte Vliesfaser-Bahnenmaterial wird dann von der Spannstruktur entfernt. In einer Ausführungsform spannt die Spannstruktur das Vliesfaser-Bahnenmaterial so auf, daß es eine nicht planare Konfiguration während des Glühprozesses einnimmt.
Diese Erfindung bezieht sich auch auf eine Spannstruktur zur Glühung von Vliesfaser-Bahnenmaterial. Die Spannstruktur enthält eine Vielzahl von Spannpunkten, die distal von einem Spannträger vorstehen. Die Spannpunkte können das Bahnenmaterial in zwei oder drei Dimensionen aufspannen.
Wie hier verwendet, ist
die „Kristallisationstemperatur (T_c)" die Temperatur, bei der ein Polymer vom amorphen in den teilkristallinen Zustand übergeht.
„formstabil" bezieht sich auf ein VliesfaserBahnenmaterial, das vorzugsweise weniger als 20 %, noch besser weniger als 10 %, und am besten weniger als 5 % Schrumpfung entlang seiner Hauptfläche zeigt, wenn es auf die Temperatur gebracht wird, bei der das Vliesfaser-Bahnenmaterial geglüht wurde.
„Glasübergangstemperatur (T_g)" ist die Temperatur, bei der ein Polymer von einem glasartigem in einem viskosen oder gummiartigen Zustand übergeht.
„Warmfixierung" oder „Glühung" bezieht sich auf einen Erwärmungsprozeß eines Produktes auf eine Temperatur, die höher ist als (T_g) für einen bestimmten Zeitraum und Abkühlen des Produkts.
„Warmfixierungstemperatur" bezieht sich auf die Maximaltemperaur, bei der die Vliesfaser-Bahnenmaterialien erwärmt oder geglüht werden.
"Schmelzpunkt (T_m)" ist die Temperatur, bei der das Polymer von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand übergeht.
„Vliesfaser-Bahnenmaterial" bezieht sich auf eine textile Struktur, die durch mechanisches, chemisches und/oder thermisches Verbinden oder Ineinandergreifen von polymeren Fasern entsteht.
„Mikrofaser" bezieht sich auf Fasern, die einen effektiven Faserdurchmesser von weniger als 20 μm aufweisen. „Prozentuale Kristallinität" bezieht sich auf den Anteil des Polymers, der eine kristalline Ordnung aufweist. Der kristalline Anteil kann sowohl Domänen mit fast perfekt geordneten Kristallen, als auch Domänen mit verschiedenen Unordnungsgraden aufweisen, die aber noch von dem, in einem amorphen Material vorherrschenden Fehlen von Ordnung unterschieden werden können.
„polymerisch" bezeichnet ein Material, das nicht anorganisch ist und sich wiederholende Einheiten enthält und Polymere, Copolymere und Oligomere mit einschließt.
„Schnittfaser" bezieht sich auf Fasern, die auf eine definierte Länge geschnitten werden, typischerweise im Bereich von etwa 0,64 cm bis etwa 20,3 cm und einen tatsächlichen Faserdurchmesser von mindestens 20 μm haben.
„Spannpunkt" bezieht sich auf einen diskreten Ort bzw. bestimmten Punkt, an dem das Vliesfaser-Bahnenmaterial während der Glühung befestigt wird.
„Thermoplastisch" bezieht sich auf ein polymeres Material, das reversibel aufweicht bzw. weicher wird, wenn es der Wärme ausgesetzt bzw. erwärmt wird.
„Höchste Kristallinität in %" bezieht sich auf das praktisch erreichbare Maximum der Kristallinität in Prozent bei einem Material.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Spannapparatur und eines angeschnittenen Anteils des Vliesfaser-Bahnenmaterials in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
2A ist eine partiell angeschnittene Seitenansicht einer alternativen Apparatur zum Spannen eines Vliesfaser-Bahnenmaterials in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
2b ist eine Draufsicht auf die Apparatur von 2A
3 ist eine partiell angeschnittene Seitenansicht einer alternativen Apparatur, die einen oberen und einen unteren Spannträger in Übereinstimmung mit dieser Erfindung enthält.
4 ist eine partiell angeschnittene Seitenansicht einer Apparatur zum zusammendrückenden Einspannen in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
5 ist ein Anschnitt einer alternativen Spannstift-Konfiguration von der Seite in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
6 ist die Seitenansicht einer Spannapparatur zum Spannen von Produkten, die nicht planar sind, in Übereinstimmung mit dieser Erfindung.
7 ist ein Beispiel für ein MDSC(Modulierte Raster-Differentialkalorimetrie)-Erwärmungsprofil.
8 veranschaulicht Beispiele für Wärmeflußsignale des Erwärmungsprofils von 7.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Glühapparatur 20, die konstruiert wurde, um ein Vliesfaser-Bahnenmaterial 21 stationär an mehreren Spannpunkten während des Glühens oder während der Warmfixierung zu halten. Mehrere einziehbare Spannstifte sind an einem Träger für die Spannstifte 24 angebracht. In der in 1 dargestellten Ausführungsform werden die Spannstifte 22 durch mehrere Löcher 26 für die Spannstifte auf einer Unterlage 28 eingeführt. Die Spannapparatur 20 von
1 spannt das Vliesfaser-Bahnenmaterial 21 entlang seiner Hauptfläche (x- und y-Achse) auf, aber nicht entlang seiner z-Achse. Der Träger für die Spannstifte 24 und die Unterlage 28 weisen mehrere Belüftungslöcher 30 auf, um einen Luftfluß durch die Oberfläche des Vliesfaser-Bahnenmaterials 21, welches an der Glühapparatur 20 in Eingriff gebracht ist, zu ermöglichen. Bei der Spannapparatur 20 wird vermieden, daß das Vliesfaser-Bahnenmaterial 21 aus Mikrofasern während des Glühprozesses zusammengedrückt wird, um akustische und thermische Isoliereigenschaften zu erhalten.
Anders als das herkömmliche Spannen des Vliesfaser-Bahnenmaterials an den Rändern, welches beim Glühen von Folien und gewebten Produkten verwendet wurde, sind die Spannstifte 22 von 1 so aufgebaut, daß sie das Vliesfaser-Bahnenmaterial 21 an mehreren Punkten in einem Innenabschnitt 36 spannen. Die Randbereiche 34 können auch gespannt werden. Der Randbereich 34 bezieht sich auf die äußeren Abmessungen des Vliesfaser-Bahnenmaterials, die typischerweise während des herkömmlichen Spannens der Folien oder der gewebten Produkte an den Rändern gespannt werden. Für die meisten Anwendungen zur Spannung des Bahnenmaterials an den Rändern, machen die Randbereiche 34 typischerweise weniger als 5 % der Gesamtoberfläche des Bahnenmaterials aus. Der Innenabschnitt 36 steht für die Hauptoberfläche des Bahnenmaterials, mit Ausnahme der Randbereiche 34. Das heißt, daß ein Innenabschnitt 36 typischerweise den Oberflächenbereich des Bahnenmaterials einnimmt, der nicht durch die herkömmlichen Techniken des Spannens an den Rändern aufgespannt wird. Der Innenabschnitt enthält typischerweise mindestens 95 % des Oberflächenbereichs des Bahnenmaterials. Die Verteilung der Spannstifte 22 über den Innenabschnitt des Bahnenmaterials 21 läßt zu, daß die Kontraktionskräfte bei der Entspannung und der anschließenden Kristallisation im Allgemeinen gleichmäßig über das Bahnenmaterial 21 verteilt sind, mit einer minimalen Schrumpfung oder einem minimalen Reißen des Bahnenmaterials.
Der Abstand zwischen den einziehbaren Spannstiften 22 wird so optimiert, daß ein Rutschen von Faser zu Faser, das auf die Schrumpfung während der Glühung zurückzuführen ist, vermieden werden kann. In einer Realisierung bilden die Stifte 22 ein Gitter, wobei jeder Stift 22 voneinander etwa 2,5 cm bis etwa 50 cm beabstandet ist. Die Länge der einziehbaren Spannstiften 22 kann in Abhängigkeit von der Dicke des Vliesfaser-Bahnenmaterials angepaßt werden. Obwohl die in 1 dargestellte Ausführung Stifte 22 zeigt, die gleichmäßig über die Glühapparatur verteilt sind, ist eine zufällige Anordnung der Spannstifte auch möglich.
Die beabstandete Anordnung der Stifte 22 hängt von der Füllkonstante des Bahnenmaterials 21, dem effektiven Faserdurchmesser der Fasern, der Dicke des Bahnenmaterials, dem Material, aus dem das Bahnenmaterial hergestellt wurde, und anderen Faktoren ab. Der effektive Faserdurchmesser (EFD) wird entsprechend des bei Davies, C. N., „The Separation of Airborne Dust and Particles (Die Separation von Flugstaub und Partikeln)", Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952, vorgestellten Verfahrens berechnet.
Nachdem der Glühprozeß vollendet ist, kann der Träger für die Spannstifte 24 von der Unterlage 28 abgetrennt werden, so daß die Spannstifte 22 vom Bahnenmaterial 21 eingezogen werden. Alternativ dazu kann das Vliesfaser-Bahnenmaterial 21 von der Spannstruktur 20 abgehoben werden.
2A und 2B zeigen eine Apparatur 40 zur kontinuierlichen Glühung, in der das Vliesfaser-Bahnenmaterial 32 an einer Spannstruktur 42 in Eingriff gebracht ist. Die Spannstruktur 42 enthält ein Laufband 44, der mehrere Spannstifte 46 enthält, die distal von dem Band 44 vorstehen. Die Spannstifte 46 sind so über die Breite „w" des Bandes 44 angeordnet, daß sie in einen Innenabschnitt des Bahnenmaterials 32 eindringen. Eine Walze 48 kann optional bereitgestellt werden, um das Vliesfaser-Bahnenmaterial 32 auf die Spannstifte 46 zu drücken. Das Laufband 44 dreht sich, um das Vliesfaser-Bahnenmaterial 32 durch einen Glühofen 50 zu ziehen. Mehrere Energiequellen können für den Glühofen verwendet werden, so wie Dampf, erwärmte Luft, Infrarotstrahlung, Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen etc. Nach der Glühung wird das erwärmte, Vliesfaser-Bahnenmaterial 32' von der Spannstruktur 42 abgelöst, um ein Vliesfaser-Bahnenmaterial, das mindestens bis zur Temperatur seiner Warmfixierung formstabil ist, herzustellen.
In der Ausführungsform, die in 2A und 2B dargestellt ist, ragen die Spannstifte 46 im Wesentlichen durch die Dicke 33 des Vliesfaser-Bahnenmaterials 32. Alternativ dazu können die Spannstifte 46 ein Stück in das Vliesfaser-Bahnenmaterial hineinragen. In einer anderen Ausführung kann eine Vorrichtung 52 zur Erzeugung von Fasern vor den Ofen 50 vorgeschaltet werden, um die Meltblown-Fasern direkt auf der Spannstruktur 42 aufzubringen.
3 stellt eine alternative Glühapparatur 60 dar, die eine obere Spannstruktur 62, die gegenüber einer unteren Spannstruktur 64 positioniert ist, enthält. In der, in 3 dargestellten Anordnung, ragen die Spannstifte 66 auf der oberen Spannstruktur 62 nur ein Stück in die Dicke 65 des Vliesfaser-Bahnenmaterials 67 hinein. In ähnlicher Weise ragen die Spannstifte 68 der unteren Spannstruktur 64 nur ein Stück in das Vliesfaser-Bahnenmaterial 67 hinein. Die Verwendung einer oberen und einer unteren Spannstruktur 62, 64 ermöglicht den Einsatz kürzerer Spannstifte 66, 68. Die kürzeren Spannstifte 66, 68 vereinfachen die Entfernung des geglühten, Vliesfaser-Bahnenmaterials 67' von der Spann struktur 62, 64 nach der Glühung im Ofen 70. Die Summe der Längen der Spannstifte 66, 68 kann weniger, mehr oder gleich der Dicke 65 des Vliesfaser-Bahnenmaterials 67 sein. In einer Ausführungsform werden die oberen Spannstifte 66 mit den unteren Spannstifte 68 während der Glühung innerhalb des Bahnenmaterials 67 verbunden bzw. in Eingriff gebracht, um eine größere laterale Festigkeit der Stifte zu erhalten. Wie oben besprochen, sind die Spannstifte 66, 68 über die Breite der Spannstrukturen 62, 64 verteilt, um einen Innenabschnitt des Vliesfaser-Bahnenmaterials 67 zu durchdringen, wie in 1 dargestellt.
4 ist eine partiell angeschnittene Seitenansicht einer alternativen Apparatur 80, in der das Vliesfaser-Bahnenmaterial 81 zusammendrückend zwischen einer oberen Spannstruktur 82 und einer unteren Spannstruktur 84 in Eingriff gebracht ist. Die Spannstifte 86, 88 spannen eher das Bahnenmaterial 81 durch Zusammendrücken an bestimmten Stellen, als daß sie in das Vliesfaser-Bahnenmaterial 81 eindringen. Die Spannstifte 86, 88 sind so angeordnet, daß sie Druck-Spannpunkte entlang eines Innenabschnitts des Vliesfaser-Bahnenmaterials 81 bilden, so wie in 1 dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform haben die Spannstifte 86, 88 einen relativ niedriges Längen/Breitenverhältnis, um die Durchbiege-Festigkeit zu verbessern und die Durchdringung der Stifte 86, 88 zwischen den Fasern des Bahnenmaterials 81 zu reduzieren oder zu beseitigen. Das resultierende, geglühte Vliesfaser-Bahnenmaterial 81' hat eine geprägte Oberfläche entsprechend der Form der Spannstifte 86, 88. Die Ausführung von 4 ist speziell für Vliesfaser-Bahnenmaterialien, die relativ dick, vorzugsweise dicker als 5 mm sind, zu gebrauchen.
5 ist eine partiell angeschnittene Seitenansicht einer Spannstruktur 100 als Beispiel, die verjüngte bzw. zuge spitzte Spannstifte 102 aufweist, die an einem Träger 104 für Spannstifte befestigt sind. Die verjüngten bzw. zugespitzten Spannstifte 102 erleichtern die Entfernung des Vliesfaser-Bahnenmaterials 108 nach dem Glühprozeß. Eine Unterlage 106 kann optional über den Spannstiften positioniert werden, so daß die Stifte 102 nach der Glühung aus dem Vliesfaser-Bahnenmaterial 108 gezogen werden können.
In einer alternativen Ausführungsform, die in 5 dargestellt ist, wird eine Serie von horizontal orientierten Spannstiften 109 senkrecht zu den Spannstiften 102 in das Bahnenmaterial 108 eingebracht. Die Spannstifte 102 spannen das Bahnenmaterial 108 in der x-y-Ebene auf. Die Spannstifte 109 spannen das Bahnenmaterial 108 entlang der z-Achse auf. Durch die dreidimensionale Aufspannung des Bahnenmaterials 108 während der Glühung bleibt die Luftigkeit oder die Dicke des Bahnenmaterials erhalten.
Die Spannstifte werden vorzugsweise aus Metallen wie rostfreier Stahl oder Aluminium hergestellt. In einer Ausführung sind die Spannstifte mit einem leicht adhäsiven Material beschichtet, so wie Polytetrafluoroethylen oder Polyolefine mit hoher Dichte. Alternativ dazu können die Spannstifte und/oder kann das Vliesfaser-Bahnenmaterial kontinuierlich oder periodisch behandelt oder mit einem schwach adhäsiven Material besprüht werden, so wie Silikon oder Fluorochemikalien, um das Entfernen des Vliesfaser-Bahnenmaterials zu erleichtern.
6 stellt eine nicht-planare Spannstruktur 110 dar, die mehrere geformte Strukturen 112 aufweist, um das Vliesfaser-Bahnenmaterial 118 während der Glühung im Ofen 116 zu bilden. Die Spannstifte 114 sind entlang der gesamten Breite und Länge der Spannstruktur 110 angeordnet, unter mit Einbeziehen der geformten Strukturen 112. Nach der Glühung hat das geglühte Bahnenmaterial 124 geformte Bereiche 122 entspre chend den geformten Strukturen 112. Die geformten Strukturen 112 können in mehreren Formen angeordnet werden, abhängig von der Anwendung des geglühten Produktes.
Im Allgemeinen bezieht sich der Term „Monomer" auf ein einzelnes Molekül, das fähig ist, eine Kombination mit sich selbst oder mit anderen Monomeren einzugehen, um Oligomere oder Polymere auszubilden. Der Ausdruck Oligomer bezieht sich auf eine Komponente, die eine Kombination von etwa 2 bis etwa 20 Monomeren ist. Der Ausdruck „Polymer" bezieht sich auf eine Komponente, die eine Kombination aus etwa 21 oder mehr Monomeren ist.
Polymere, die geeignet sind für die Anwendung in dieser Erfindung enthalten Polyamide, so wie Nylon 6, Nylon 6,6, Nylon 6,10; Polyester, so wie Polyethylen-Terephtalat, Polyethylen-Naphtalat, Polytrimethylen-Terephtalat, Polycyclohexylen-Dimethylen-Terephtalat, Polyeutylen-Terephtalat; Polyurethane; Acrylharze; acrylartige Copolymere; Polystyrole; Polyvinylchlorid; Polystyrol-Polybutadiene; Polysteren-Block-Copolymere; Polyetherketone; Polykarbonate; oder Kombinationen dieser Substanzen. Die Fasern im Vliesfaser-Bahnenmaterial können aus einem einzelnen thermoplastischen Material gebildet werden oder eine Mischung aus vielen thermoplastischen Materialien sein, so wie z.B. eine Mischung aus einer oder mehreren der oben aufgelisteten Polymere oder eine Mischung aus irgend einem der oben aufgelisteten Polymere und einem Polyolefin. In einer Ausführung werden die Fasern extrudiert, um viele Schichten aus verschiedenen polymeren Materialien zu erhalten. Die Schichten können konzentrisch oder in Längsrichtung entlang der Faserlänge angeordnet sein.
Obwohl dieses Verfahren und die Apparatur zur Herstellung eines formstabilen Vliesfaser-Bahnenmaterials auf mehrere thermoplastische Materialien anwendbar ist, ist ein formstabiles, Vliesfaser-Bahnenmaterial aus Polyester, speziell ein setzbar für akustische und andere isolierende Eigenschaften im Maschinenbereich von Automobilen, in Geräteanschlußbereich von Motorkomponenten und mehreren, anderen Hochtemperaturumgebungen. Polyester können auch deutliche Vorteile in Anwendungen haben, wie in der Medizin, Chirurgie, Filtrierung, thermischen und akustischen Isolierung (siehe U.S.-Patent Nr. 5.298.694 (Thompson et al.)) und als Schutzkleidung, Reinraumbekleidung, personenbezogene Hygiene- und Inkontinenzprodukte, Geotextilien bzw. wetterbeständige Textilien, industrielle Wischtücher, Spannprodukte und viele andere beständige und wegwerfbare Schichtkörper bzw. Verbund-Bahnenmaterialien.
Meltblown-Vliesfaser-Bahnenmaterialien aus Polyester haben eine einmalige Kombination aus hoher Festigkeit, Dehnungsfähigkeit, Widerstandsfähigkeit, Greifbeständigkeit und Zerreißfestigkeit im Vergleich zu anderen, polymeren Vliesfaser-Bahnenmaterialien, so wie Vliesfaser-Bahnenmaterialien aus Polypropylenen. Vliesfaser-Bahnenmaterialien aus Polyester können, im Vergleich zu olefinischen Bahnenmaterialien, mit einem hohen Grad an Steifheit oder Steifigkeit hergestellt werden. Diese Steifigkeit im Polyester ist inhärent, was vorrangig auf die höheren Modulwerte zurückzuführen ist. Zusätzlich können schwer entflammbare Eigenschaften einfacher in Vliesfaser-Bahnenmaterialien aus Polyester eingebracht werden als im Vergleich zu olefinischen Vliesfaser-Bahnenmaterialien.
Polymerische Fasern werden typischerweise durch das Schmelzen eines thermoplastischen Kunstharzes hergestellt, welches durch eine Formöffnung für die Extrusion gedrückt wird. Im Meltblown-Prozeß werden die Fasern in einem Hochgeschwindigkeits-Luftstrom extrudiert, der das geschmolzene Polymer streckt oder verlängert, um Fasern zu bilden. Die Fasern werden dann kondensiert (vom Luftstrom abgetrennt) und als zufällig verwickeltes bzw. verankertes oder nicht gewebtes Vliesfaser-Bahnenmaterial aufgesammelt. Zum Beispiel können Vliesfaser-Bahnenmaterialien unter Verwendung einer Apparatur für den Meltblown-Prozeß des Typs, der in Van A. Wente, „Superfine Thermoplastic Fibers (Extrem dünne thermoplastische Fasern)", Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, S. 1342–1346 und im Bericht Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, herausgegeben am 25. Mai, 1954, mit dem Titel „Manufacture of Super Fine Organic Fibers (Herstellung von extrem dünnen, organischen Fasern)" von Van A. Wente et al. hergestellt werden.
Wenn kein Hochgeschwindigkeits-Gasstrom verwendet wird, so wie in einem Spunbond-Prozeß bzw. Prozeß zur Herstellung von Spinnvliesen, dann wird eine kontinuierliche Faser auf einem Kollektor aufgebracht. Nach dem Aufbringen wird die kontinuierliches Faser verwickelt, um ein Vliesfaser-Bahnenmaterial zu bilden, mittels mehrerer Prozesse, die in der Fachwelt bekannt sind, so wie das Prägen oder das Besprühen mit Wasser (Hydro-Verwickeln). Für die Anwendungen als thermische und akustische Isolierung können Schnittfasern mit den Fasern kombiniert werden, um einem luftigeres, weniger dichtes Bahnenmaterial herzustellen. Vliesfaser-Bahnenmaterialien, die Mikrofasern und Kräusel-Quell-Fasern enthalten und die für die thermische Isolierung verwendet werden, sind in dem U.S. Patent Nr. 4.118.531 (Hauser) und in der Veröffentlichung „United States Defensive Publication" Nr. T100.902 (Hauser) offenbart.
Ein Verfahren und eine Apparatur zur Herstellung von im Molekularbereich orientierten Meltblown-Fasern und speziell orientierten Polyester-Fasern, die geeignet sind für die Verwendung in dieser Erfindung, sind in den U.S. Patenten Nr. 4.988.560 (Meyer et al.) und Nr. 5.141.699 (Meyer et al.) offenbart. Polyester-Fasern, so wie Polyethylen-Terephtalat (PET) neigen dazu, einem amorphen Zustand einzunehmen, wenn sie mittels der herkömmlichen Meltblowing-Verfahren hergestellt werden, was bei der Raster-Differentialkalorimetrie (DSC) zu erkennen ist. Das Spannen und Strecken bzw. Ausdünnen der Fasern während der Extrusion verstärkt die molekulare Ausrichtung innerhalb der Faser. Die Fasern werden dann in einem ausgerichteten, amorphen Zustand gekühlt. Die ausgerichteten, amorphen Fasern haben eine ausreichende Widerstandsfähigkeit, Biegsamkeit und Festigkeit, um ein Bahnenmaterial zu bilden, der unter Anwendung dieses Verfahrens und dieser Spannapparatur geglüht werden kann. Zusätzlich dient die eingespannte, amorphe, molekulare Ausrichtung dazu, den kristallinen Zustand innerhalb der Faser über die Spannung zu induzieren (Kristallkeime zu schaffen) während des nachfolgenden Glühprozesses. Das resultierende, erwärmte Bahnenmaterial ist ein formstabiles Bahnenmaterial bis zur oder über die Temperatur der Warmfixierung hinaus.
Ohne daran gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, daß die Nuclei oder „Kristallkeime", die während der Extrusion erzeugt werden, in Form von sehr kleinen Inseln aus „stärker geordnetem Material" innerhalb eines kontinuierlichen Meeres aus amorphem Polyester vorliegen. Mehrere dieser geordneten Plätze innerhalb des amorphen Materials dienen als Keim für die Kristallisation der Polyesterfasern während des Glühprozesses. Die Kristallisation wird optimal verstärkt durch die Erhöhung der Temperatur über die Glas-Übergangstemperatur (T_g) (etwa 70°C bis etwa 80°C bei PET) des Materials bei der Glühung.
Es wird ebenfalls davon ausgegangen, daß die molekulare Orientierung bzw. Orte molekularer Orientierung innerhalb des Materials in Konkurrenz dazu als einschränkende Punkte innerhalb der Matrix aus amorphen Material dient bzw. dienen. Diese orientierten Bereiche oder „molekularen Bindeglieder" unterdrücken die Kontraktion des amorphen Materials, wobei zeitgleich der Kristallisationsprozeß fortschreitet. Nach der Glühung oder der Warmfixierung übernehmen die Kristalle die Rolle, die zuvor die molekulare Ausrichtung spielte und dienen als physikalische Querglieder bzw. Zwischenglieder, die die Bewegung der amorphen Moleküle und dementsprechend des Bahnenmaterials unterdrücken. Zum Beispiel schrumpft ein Vliesfaser-Bahnenmaterial aus PET typischerweise um nicht mehr als 2 %, wenn ein Grad der Kristallinität von 13 % oder mehr während des Spannens erzeugt wird, wie unten diskutiert wird.
Ein amorphes, ausgerichtetes Vliesfaser-Bahnenmaterial aus Mikrofasern ist nicht formstabil, wenn es auf eine Temperatur, die höher ist als die Glas-Übergangstemperatur erwärmt wird und nicht eingespannt wird. Die Veränderungen in den Maßen, die auftreten, wenn sich die amorphen, ausgerichteten Mikrofasern während der Glühung zusammenziehen, können durch die Erzeugung von kristallinen Bereichen innerhalb der Fasern stabilisiert werden. Die Kristalle dienen als physikalische Bindeglieder innerhalb der Faser bis zu ihren jeweiligen Schmelztemperaturen. Die Veränderungen in den Maßen sind dann am größten, wenn das Mikrofaser-Bahnenmaterial vollständig amorph ist. Im Gegensatz dazu tritt die größte Form-Stabilität dann auf, wenn die Fasern zu einem hohen Anteil kristallin sind. Daher kann der Prozentanteil der Kristallinität als ein Maß der Formstabilität bei Vliesfaser-Bahnenmaterialien, die unter Anwendung dieses Verfahrens und dieser Apparatur erwärmt wurden, verwendet werden.
Der Prozentanteil der Kristallinität in Polymeren wurde bisher mit der Standard-Raster-Differentialkalorimetrie (DSC) näherungsweise bei Fällen ermittelt, bei denen nur wenig oder keine beginnende Kristallinität vorhanden ist. Es ist allgemein üblich, jeden exothermen Peakbereich (Kaltkristallisie rung bei T_c) vom endothermen Peak (Schmelzen bei T_m) abzuziehen und das „Überbleibsel" der Schmelzwärme, geteilt durch die theoretische Schmelzwärme zu verwenden, um die Kristallinität annähernd zu bestimmen, die vor dem Beginn des Experiments vorhanden ist. Mit diesem Verfahren läßt sich der Prozentanteil der Kristallinität nicht reproduzierbar annähern, wenn mit Polyethylen-Terephtalat gearbeitet wird, welches amorph ist oder nur geringfügig kristallin. Der Fehler liegt im Bereich der Basislinie zwischen T_c und T_m, welche mittels DSC nicht genau bestimmt werden kann. Das Standard-DSC-Wärmeflußsignal ist eine „System-Mittelung", so daß es eine Faltung aus endothermen und exothermen Ereignissen darstellt. Diese „System-Mittelung" des Wärmeflußdiagramms erscheint stabil (z.B. scheint die Basislinie zwischen T_c und T_m flach bzw. gerade zu verlaufen) und impliziert, daß keine Kristallisation, vervollständigte Ausbildung von Kristallen oder Schmelzen bis zu einer künstlichen bzw. nicht der Realität entsprechenden, hohen Temperatur auftreten kann. Dies führt typischerweise zu einer Fehleinschätzung der Höhe des kristallinen Gehalts bei Proben mit einer tatsächlichen geringeren Kristallinität. Bahnenmaterialproben, die mit der herkömmlichen DSC untersucht wurden, wurden bezüglich ihres kristallinen Gehalts falsch eingestuft. Als ein Ergebnis der begrenzten Möglichkeiten von herkömmlichen DSC-Analysen waren z.B. Proben mit einer berechneten Kristallinität von 20 % im Ausgangszustand tatsächlich vor der Untersuchung im Wesentlichen amorph und hätten bei einer Behandlung mit Temperaturen, die höher waren als die Temperatur der Warmfixierung, Schrumpfung gezeigt. Im Gegensatz dazu waren die Proben, die in der Ausgangsphase eine Kristallinität von etwa 20 % bei der Modulierten Raster-Differentialkalorimetrie (MDSC) und dem Verfahren, das unten beschrieben wird, gezeigt hatten, statt dessen formstabil bis zu einer Temperatur entsprechend der oder höher als die Temperatur der Warmfixierung. Die MDSC liefert ein Verfahren zur zuverlässigen Bestimmung des kristallinen Anteils im %, welcher proportional zur Formstabilität des Bahnenmaterials ist, z.B. wenn der Anteil der kristallinen Phase ansteigt, dann steigt die Formstabilität ebenfalls.
Die Proben wurden unter Verwendung eines 2920-Modulierten^® Raster-Differentialkalorimeters (MDSC) der Firma TA Instruments (Sitz in New Castle, DE) untersucht. Eine lineare Aufheizgeschwindigkeit von etwa 4°C/min wurde angewendet mit einer Störamplitude von etwa ± 0,636°C alle 60 sec. Die Proben wurden dann einem zyklischen Heiz-Abkühl-Heiz-Programm, im Bereich von etwa – 10°C bis etwa 310°C ausgesetzt. Die übermittelten Glas-Übergangstemperaturen (°C) sind die Neutralleiter im Wechsel der Wärmekapazität, die im Stufenübergang zu sehen sind. Der Stufenübergang wird unter Verwendung der Umkehr-Signalkurve analysiert. Die Übergangstemperaturen, die vom endothermen und vom exothermen Übergang aufgezeichnet wurden, waren die Maximalwerte (T_peakmax oder min) – Die integrierten Werte der Peaks wurden als HF (Wärmefluß), R (Wärmefluß, der auf die Umkehr- oder die Wärmekapazität bezogen ist) und NR (Nicht-Umkehr-Wärmefluß oder kinetische Effekte) bezeichnet.
Ein MDSC ist ähnlich dem herkömmlichen DSC in seiner Hardware-Ausstattung, jedoch verwendet es ein deutlich anderes Erwärmungsprofil. Im Einzelnen bezieht sich die neue Technik auf Unterschiede in der Programmierung des Erwärmungsprofils, welches gleichzeitig bei der Probe und beim Referenzbeispiel verwendet wird. Beim MDSC wird eine sinusförmige Störung 154 über die lineare Standard-Erwärmungsgeschwindigkeit 152 gelegt, wie es in dem Beispiel für ein MDSC-Erwärmungsprofil in 7 gezeigt wird. Das Ergebnis ist eine sich kontinuierlich verändernde Erwärmungsgeschwindigkeit 150 in Abhängigkeit von der Zeit, welche aber keinen linearen Verlauf zeigt. Die Wärmefluß-Ergebnisse, die aus der Anwendung dieses komplexen Erwärmungsprogrammes resultieren, werden ebenfalls moduliert und die Größe des Signals auf dem y-Achsen-Abschnitt ist proportional zur Wärmekapazität.
Nach ihrer Zusammenstellung werden die Rohdaten in drei Komponenten (8) unter Verwendung von Fourier-Mathematik aufgefaltet, wobei die erste ein Fourier-Mittelwertssignal (HF) darstellt, die zweite eine Funktion der Wärmekapazität (R) darstellt und die dritte (NR) die Differenz aus der oben aufgeführten ersten und zweiten Kurve darstellt. Die Signale für den Wärmefluß für rasch abgekühltes bzw. abgeschrecktes PET, die in 8 dargestellt sind, dienen nur zur Veranschaulichung. Die Amplitude des modulierten Rohsignals wird mittels der Kalibrierkonstanten korrigiert, um Informationen, basierend auf der Wärmekapazität, zu erhalten. Materialübergänge, die aus Veränderungen in der Wärmekapazität resultieren, werden nach der Datenreduktion in die Umkehr-Kurve aufgefaltet, wogegen kinetische Effekte (kalte Kristallisation oder vervollständigte Ausbildung von Kristallen) in das Nicht-Umkehr-Signal einfließen. Das Wärmeflußsignal entspricht dem Standard-DSC-Wärmeflußsignal und ist quantitativer Natur. Die Signalpaare der „Umkehr + Nicht-Umkehr"-Signale sind als Satz ebenfalls quantitativer Natur aber nicht, wenn sie einzeln betrachtet werden.
Wenn ein mäßig schnell auskristallierendes Material wie PET mittels eines Standard-DSCs untersucht wird, dann sind die Prozentwerte für die Kristallinität, die dadurch bestimmt werden, daß der Peak für die Kalt-Kristallisation vom Peak für den Schmelzpunkt vor der Normierung auf die theoretische Schmelzwärme abgezogen wird, relativ genau und reproduzier bar, aber nur wenn das Material bereits teilweise kristallin ist. Nachdem eine Probe ausreichend geglüht wurde um „etwas Kristallinität" zu erhalten, ist eine repräsentativere bzw. stärker charakteristische Basislinie in einer Standard-DSC-Spur zwischen T_c und T_m zu erkennen und das oben beschriebene Verfahren zur annähernden Bestimmung des Anteils der kristallinen Phase läßt sich mit den beobachteten physikalischen Eigenschaften den Polymers verfolgen bzw. abgleichen. Die Wärme, die durch den Test selbst zugeführt wird, beeinflußt den kristallinen Anteil des Materials nicht mehr deutlich, wenn es durch den typischen Bereich der Kalt-Kristallisation erwärmt wird. Die MDSC-Methode läßt die Erweiterung der Bestimmung und die Annäherung an eingangs vorhandenen Prozentanteilen oder „Bahnenmaterial"-Prozentanteilen der kristallinen Phase bei niedrigeren Anteilen der Kristallinität und auch an amorphen Proben durch die genaue Bestimmung dieses Mittelbereiches des Wärmeflußsignals zu.
Die eingangs vorhandene Kristallinität in Prozent in PET wird abgeschätzt unter der Verwendung der Daten für den Nicht-Umkehr(NR)-Signalpeak-Bereich des MDSC-Verfahrens, um den Beitrag der exothermen Kristallisation zum Wärmeflußsignal anzunähern, während der Umkehr(R)-Signalpeak-Bereich verwendet wird, um den Beitrag der endothermen Schmelze abzuschätzen. Der Unterschied zwischen der exothermen Kristallisationskomponente und dem Signalpeak-Bereich der endothermen Schmelze läßt eine ähnliche Abschätzung der eingangs vorhandenen kristallinen Phase zu, wie sie bei der Standard-DSC-Methode durchgeführt wird, aber ohne die Ungenauigkeiten in der Grundlinie. Der folgende Ausdruck wird zur Abschätzung der eingangs vorhandenen kristallinen Phase, die in der Probe vorhanden ist, verwendet: [R(–) + NR(+)]/theoretische Wärme des Schmwelzvorgangs × 100 = % der Kristallinität, wobei
R ist der Peak-Bereich, der in die Umkehr-Signalkurve einbezogen wurde, und
NR ist der Peak-Bereich, der in die Nicht-Umkehr-Signalkurve einbezogen wurde.
In der hier verwendeten Regel werden die endothermen R-Signaldaten mit einem negativen, die exothermen NR-Signaldaten mit einem positiven und der Prozentanteil der kritallinen Phase ebenfalls mit einem positiven Vorzeichen versehen.
Die Anwesenheit oder Abwesenheit eines exothermen Peaks (120°C) in den Signalen des Wärmeflusses (HF) oder des Nicht-Umkehr-Wärmeflusses (NR) (8) während der ersten Erwärmung kann ebenfalls als Mittel verwendet werden, um den Wirksamkeitsgrad des Einspannprozesses bei PET zu bestimmen. Eine Probe, die ein deutlich exothermes Verhalten in der Nicht-Umkehr-Kurve zeigt, d.h. die einen Peak mit einer ähnlichen Größe zeigt, wie die Peakgröße für die kalte Kristallisation einer amorphen Probe (Kontrollbeispiel), ist nicht formstabil. Im Gegensatz dazu zeigt eine wirksam gespannte/geglühte Probe wenig oder gar keine exotherme Aktivität in den gesamten oder den Nicht-Umkehr-Signalkurven unterhalb etwa 200°C.
Wenn unter den experimentellen Bedingungen, die hier beschrieben wurden, getestet wird, dann entspricht die Differenz zwischen dem exothermen Nicht-Umkehr-Signal-Peakbereich und dem endothermen Umkehr-Signal-Peakbereich dem Prozentanteil der Kristallinität des Bahnenmaterials.
Durch die Verfolgung des Übergangs von der amorphen Phase in die teilkristalline Phase im Nicht-Umkehr-MDSC-Signal ist es möglich, den Prozentanteil der Kristallinität der Fasern nach der Glühung zu bestimmen. Die Kristallinität, die wäh rend eines MDSC-Testzyklus entsteht und vervollständigt wird, wird durch den Signal-Bereich des Nicht-Umkehr-Peaks verfolgt. Der niedrigere der beiden exothermen Peaks entspricht der Kaltkristallisation des Materials, wogegen der höhere Temperaturbereich (größer als 200°C) auf die vervollständigte Ausbildung der Kristalle zurückzuführen ist. Hochamorphe PET-Proben zeigen ein deutliches Nicht-Umkehr-Peak-Signal unterhalb 200°C, was ein Indikator für eine Forminstabilität des Bahnenmaterials ist.
Im Gegensatz dazu ist ein teilkristallines Bahnenmaterial formstabiler und weist weniger relative Kristallinität, die während des MDSC-Tests gebildet wurde, auf. Dies wird ebenfalls durch den Nicht-Umkehr-Signal-Peakbereich bestätigt, z.B. der Bereich des exothermen Peaks unterhalb etwa 200°C wäre nicht vorhanden oder wäre kleiner als beim Kontrollbeispiel. Daher ist die MDSC-Methode ein brauchbares Mittel, um die Formstabilität bei einen Mikrofaser-Bahnenmaterial zu prüfen. Tatsächlich kann die MDSC-Methode die Formstabilität einer Faser durch die Beobachtung der Instabilität der PET-Kristalle gegenüber Temperatur bzw. Temperaturzufuhr während der Analyse voraussagen.
Die Ergebnisse der MDSC-Methode lassen eine Vorhersage der Formstabilität des Bahnenmaterials im Fall von teilweise kristallisierten Materialien durch eine reproduzierbare Bestimmung des eingangs vorhandenen Prozentanteils der Kristallinität in den geglühten Bahnenmaterialien zu. Dieses Verfahren läßt ein Einordnen der Bahnenmaterialien mit genaueren Beschreibungen als einfach „gut" oder „schlecht" zu, was oft die effektive Eingrenzung der Standard-DSC-Meßdaten war. Die Stärke des MDSC-Tests liegt in der Fähigkeit, wirksam den eingangs vorhandenen Prozentanteil der Kristallinität zu berechnen und daher die Formstabilität des Mikrofaser-Bahnenmaterials abzuschätzen. Das Einsetzen der Kristallisa tion oder der vervollständigten Ausbildung der Kristalle im Nicht-Umkehr-Signal zeigt annähernd die maximale Gebrauchstemperatur des Bahnenmaterials, basierend auf der Formstabilität in Abhängigkeit von der Temperatur. Diese Abschätzung ist nicht genau möglich bei Verwendung der Standard-DSC-Wärmeflußkurven mit deren enttäuschend flachem Signal im mittleren (und im hier gebräuchlichen), interessierenden Temperaturbereich.
Beispiele
Beispiel 1–5 und Vergleichsbeispiel 1
Ein Vliesfaser-Bahnenmaterial aus Polyethylen-Terephtalat (PET)-(Meltblown-Mikrofasern wurde entsprechend der Beschreibung von Wente, Van A., „Superfine Thermoplastic Fiber (Extrem dünne thermoplastische Fasern)" in Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, Seite 1342ff (1956) oder dem Bericht Nr. 4364 der Naval Research Laboratories, herausgegeben am 25. Mai, 1954, mit dem Titel „Manufacture of Superfine Organic Fibers (Herstellung von extrem dünnen organischen Fasern)" von Van A. Wente, C.D. Boone und E.L. Fluharty hergestellt. Das Basis-Sollgewicht des Bahnenmateriales war 200 g/m². Das Bahnenmaterial-Basisgewicht wurde in Übereinstimmung mit ASTM D 3776-85 bestimmt. Das Vliesfaser-Bahnenmaterial wurde vorbereitet bzw. präpariert, unter Verwendung von PET, erhältlich bei Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, MN, U.S.A., Type 651000,0.60 I.V.
Die Proben der Beispiele 1–5 werden unter Verwendung einer Spannapparatur, die in allgemeiner Form in 1 dargestellt ist, erwärmt bzw. geglüht. Die Spannapparatur bestand aus einer Aluminiumplatte mit den Maßen 58,4 cm × 58,4 cm × 0,635 cm (23 Inches × 23 Inches × 0,25 Inches), mit 6,35 mm (0,25 Inch)-Löchern, die durch die Platte gebohrt waren und die Mitte zu Mitte 9,53 mm (0,375 Inches) voneinander beabstandet waren, um einen Luftstrom durch die Platte und durch den Bahnenmaterial bereitzustellen. Zwischen den Reihen der Luftlöcher und um 4,76 mm (0,188 Inches) versetzt dazu sind Stifte gleichmäßig voneinander 2,86 cm (1,125 Inches) beabstandet verteilt. Die Stifte sind 15 Gauge × 18 Gauge × 36 Gauge × 7,62 cm CB-A Foster 20 (3-22-1,5B-Nadel-Stanzstifte, erhältlich bei der Firma Foster Needle Co., Inc. Manitowoc, WI, U.S.A.).
Jedes PET-Bahnenmaterial der Beispiele 1–5 wurde einzeln auf der Spannapparatur positioniert, mit genügendem Ziehen per Hand, um lockere bzw. durchhängende Bereiche zu entfernen. Der Bahnenmaterial wurde auf die Spannstifte bis zur Grundfläche der Aluminiumplatte gedrückt, wobei zugelassen wurde, daß die Stifte das Bahnenmaterial stationär festhalten. Die gespannten Bahnenmaterialien der Beispiele 1–5 wurden je in einem Ofen plaziert, unter Variation der in Tab. 1 vorgestellten Zeitdauer und Temperaturen, um die Bahnenmateriale zu glühen oder warmzufixieren. Die Proben wurden dann aus dem Ofen entfernt und kühlten auf Raumtemperatur aus.
Die Proben der Beispiele 1 bis 5 wurden dann mit Gitterlinien von etwa 25,4 cm × etwa 25,4 cm (10 Inches × 10 Inches) markiert und ein zweites Mal in den Ofen gegeben, wobei die Bahnenmaterialien nicht aufgespannt waren. Die Bahnenmaterialien wurden dann 10 min lang etwa auf 190°C erwärmt, um die Bahnenmaterialschrumpfung in Prozent in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 zu messen.
Das Vergleichsbeispiel C1 wurde, wie oben beschrieben, vorbereitet, ohne aufgespannt zu werden. Das Beispiel C1 wurde mit Gitterlinien von etwa 25,4 cm × etwa 25,4 cm (10 Inches × 10 Inches) versehen und 10 min lang bei 190°C geglüht. Das geglühte Bahnenmaterial konnte auskühlen bevor der Prozentanteil der Bahnenmaterialschrumpfung in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 vorgestellt. Tab. 1 Modulierte Raster-Differentialkalorimetrie, Schrumpfung 190°C/10 min
Tab. 1 (Fortsetzung) Modulierte Raster-Differentialkalorimetrie, Schrumpfung 190°C/10 min
Die Ergebnisse in Tab. 1 zeigen, daß die nicht aufgespannte Probe C1 eine sehr hohe Bahnenmaterialschrumpfung zeigte, die 50 % sowohl in der Maschinenrichtung als auch in der Querrichtung des Bahnenmaterials überschritt. Das Glühen oder Warmfixieren unter Verwendung der in 1 dargestellten Apparatur verbesserte die Formstabilität des Bahnenmaterials erheblich. Der Glüheffekt ist jedoch zeit- und temperaturabhängig und kann mittels Phasenübergängen durch die Modulierte Raster-Differentialkalorimetrie (MDSC) beobachtet werden. Die Beispiele 1 bis 3 und das Beispiel 5 liefern beide eine ausreichende Glühzeit und Glühtemperatur, um Kristallisation hervorzurufen, die durch die Spannstifte, die ein Rutschen der Faser und des Bahnenmaterials verhindern, begünstigt wird. Die Bahnenmaterialien von Beispiel 1–3, und 5 zeigten eine sehr geringe Schrumpfung während einer nachfolgenden Glühung bei 190°C für 10 min.
Beispiel 4 zeigt die Wirkung einer nicht ausreichenden Glühtemperatur. Wenn die Glühtemperatur unterhalb der Kristallisationstemperatur des Polymeres liegt, dann findet eine Stabilisierung des Bahnenmaterials bei nachfolgender Glühung oder höheren Glühtemperaturen nicht statt. Dieser Effekt wird durch einen großen exothermen Anteil verdeutlicht, so wie er in einem MDSC-Heizprofil für Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1 für die kalte Kristallisation auftritt. Es kommt vor, daß die Formstabilisierung des Bahnenmaterials bei nachfolgender Glühung auf die Kristallisation während des Warmfixierens zurückzuführen ist. Wenn das Potential für die Kristallisation innerhalb des Polymers abnimmt, nimmt die Formstabilisierung des Bahnenmaterials zu und die Schrumpfung des Bahnenmaterials nimmt ab.
Der Prozentanteil der kristallinen Phase des Polymers wurde bei den extrudierten Bahnenmaterialien vor dem Test auf Schrumpfung durch die Bildung der Differenz der Umkehr-Wärmeflußenergie pro Gramm und der Nicht-Umkehr-Wärmeflußenergie pro Gramm und durch Dividieren durch die theoretische Schmelzenthalpie von PET (138 J/g) berechnet. Die Proben von Beispiel 1 bis 3 und Beispiel 5 zeigen einen hohen, eingangs vorhandenen Prozentanteil der Kristallinität (der 20 % übersteigt) und kleine exotherme Bereiche der kalten Kristallisation (wie in einem MSDC-Heizprofil deutlich ersichtlich). Das Einspannen und Glühen oberhalb der Kristallisationtemperatur des Polymers mit der in 1 dargestellten Apparatur induzierte die Kristallisation und die gegebene Formstabilisierung des Bahnenmateriales. Beispiel 4 zeigt die Prägnanz bzw. Notwendigkeit des Glühens unter Einspannen über eine Kristallisationstemperatur von 121,9°C, dem Peak-Maximum des Polymers. Das Bahnenmaterial weist beim Einspannen und Glühen bei Temperaturen unterhalb der Glühtemperatur einen Prozentanteil der Kristallinität, der gegen Null geht und es ist bei nachfolgenden Glühvorgängen, speziell oberhalb 121,9°C dauerhaft instabil in seinen Maßen. Das Vergleichsbeispiel 1 zeigt die Auswirkung, wenn das Bahnenmaterial während der Glühung nicht eingespannt wurde. Das extrudierte Meltblown-Bahnenmaterial war im Wesentlichen nicht kristallin (weniger als 13 %) oder amorph. Es ist schwierig, die Kristallisation in Meltblown-Bahnenmaterialen aus PET (größer 20 %) durch Spannung zu induzieren, da es schwierig ist, die Faserschmelze mit einem Luftstrom zu verlängern und die gewünschte Luftstromgeschwindigkeit typischerweise die Schmelz-Formfestigkeit des Polymers übersteigt, was zum Brechen der Fasern führt.
Ein amorphes PET wird deutlich schrumpfen, wenn es im Wesentlichen einmal, ohne eingespannt zu sein, über seiner Kristallisationstemperatur geglüht wird, so wie bei dem Vergleichsbeipiel C1 gezeigt. Letztlich, wenn das Bahnenmaterial im nicht eingespannten Zustand kalte Kristallisation zeigt, dann ist das resultierende Bahnenmaterial typischerweise spröde, was wahrscheinlich auf starkes und unorientiertes Kristallwachstum zurückzuführen ist. Das Einspannen und Glühen oberhalb der Kristallisationstemperatur des Polymers mit der in 1 dargestellten Apparatur induziert unter Spannung Kristallisation. Diese geordnete Struktur ergibt ein flexibles und formstabiles Vliesfaser-Bahnenmaterial.
Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiele 2 bis 6
Ein Vliesfaser-Bahnenmaterial aus Polyethylen-Terephtalat (PET)-Meltblown-Mikrofasern mit einem Basis-Sollgewicht von 200 g/m² wurde entsprechend der Beschreibung in den Beispielen 1 bis 5 und dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Das extrudierte Bahnenmaterial wurde in Proben mit 50,8 cm × 50,8 cm (20 Inches × 20 Inches) geschnitten. Die Bahnenmaterialien der Beispiele 6 bis 10 wurden auf der Spannapparatur der Beispiele 1 bis 5 aufgebracht und während der fünfminütigen Glühung bei verschiedenen Temperaturen, die in Tab. 2 dargestellt sind, eingespannt. Die Proben wurden anschließend entfernt, kühlten auf Raumtemperatur ab und wurden mit Gitterlinien mit den Maßen 20,3 cm × 20,3 cm (8 Inches × 8 Inches) markiert, und noch einmal 5 min bei 170°C geglüht, ohne eingespannt zu werden. Mit der Ausnahme der Probenabmessungen wurde die Schrumpfung des Bahnenmaterials in Maschinenrichtung in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 gemessen. Die Vergleichsbeispiele C2 bis C5 wurden wie oben beschrieben, vorbereitet, mit der Ausnahme, daß die Bahnenmaterialien nicht eingespannt wurden. Die Bahnenmaterialien von C2 bis C5 wurden mit Gitterlinien mit dem Maßen 20,3 cm × 20,3 cm (8 Inches × 8 Inches) markiert und bei verschiedenen Temperaturen, die in Tab. 2 aufgelistet sind, 5 min lang geglüht, ohne eingespannt zu werden (im erholten Zustand). Mit dem Ausnahme der Probenabmessungen wurde die Schrumpfung des Bahnenmaterials in Maschinenrichtung in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 gemessen. Die Ergebnisse werden in Tab. 2 vorgestellt. Tab. 2
Die Proben der Beispiele 6–10 zeigen den Einfluß der Erhöhung der Temperatur bei der 5 min langen Glühung mit Einspannen unter Verwendung der in 1 dargestellten Apparatur. War einmal der Kristallisationspunkt von PET von annä hernd 122°C während der Glühung mit Einspannen überschritten, dann war der Bahnenmaterial mindestens bis zur Warmfixierungstemperatur formstabil. Das geglühte Bahnenmaterial war weich und faltbar bzw. biegsam. Das Entspannungsglühen oberhalb der Kristallisationstemperatur des Polymers führt zu einer hohen Schrumpfung und zu steifen und spröden Bahnenmaterialen, was möglicherweise auf starkes und unorientiertes Kristallwachstum zurückzuführen ist.
Beispiele 11–14
Bahnenmaterialien aus Polyethylen-Terephtalat (PET)-Meltblown-Mikrofasern mit einem Basis-Sollgewicht von 200 g/m² wurden entsprechend der Beschreibung der Beispiele 1–5 hergestellt. Die Bahnenmaterialien aus PET-Meltblown-Mikrofasern wurden aus verschiedenen „Intrinsic Vicsosity (Grenzviskosität)"-PET-Harzen (I.V.-Materialien), die in Tab. 3 vorgestellt werden (erhältlich bei 3M Company und bei Eastman Chemical Products, Inc. of Kingsport, TN), hergestellt. Die geglühten Bahnenmaterialien wurden ausgewertet, um den Einfluß der I.V.-Materialien auf die Schrumpfung von nicht eingespannten Bahnenmaterialen in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in Tab. 3 vorgestellt. Tab. 3
Die in Tab. 3 dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die Werte für I.V. keinen Einflußfaktor auf die Form-Stabilisierung des PET-Bahnenmateriales innerhalb des Bereichs von 0,60 bis 0,95 I.V. darzustellen scheinen.
Beispiel 15 und Vergleichsbeispiel C7
Akustisch isolierende Vliesfaser-Bahnenmaterialien werden entsprechend der Beschreibung in dem U.S. Patent Nr. 4.118.531 (Hauser) hergestellt. Die Bahnenmaterialien enthielten zu 65 % Meltblown-Mikrofasern, die aus Polyethylen-Terephtalat (PET) mit 0,60 I.V. hergestellt wurden. Diese Bahnenmaterialien enthielten ebenfalls zu 35 % Kräusel-Quell-Fasern in Form von 3,8 cm (1,5 Inch) langen, 6 Denier (25,1 μm im Durchmesser), 3,9 Kräuselungen/cm (10 Kräuselungen/Inch) Polyester-Schnitt-Fasern, erhältlich als Fasern des Typs T-295 bei Hoechst-Celanese Co. in Somerville, N.J., U.S.A.. Das resultierende Bahnenmaterial von Beispiel 15 wurde geglüht oder warmfixiert unter Verwendung der in 1 beschriebenen Apparatur.
Die Spannapparatur bestand aus einer Aluminiumplatte mit den Maßen 68,6 cm × 25,4 cm × 0,635 cm (27 Inches × 10 Inches × 0,25 Inches) mit 6,35 mm (0,25 Inch)-Löchern, die durch die Platte gebohrt wurden und die 9,5 mm (0,375 Inches) Mitte zu Mitte beabstandet waren, um einen Luftfluß durch die Platte und durch das Bahnenmaterial zu gewährleisten. Zwischen den Reihen der Luftlöcher und um 4,76 mm (0,188 Inches) versetzt dazu sind Stifte 2,86 cm (1,125 Inches) gleichmäßig beabstandet positioniert. Die Stifte haben eine Feinheit von 15 Gauge × 18 Gauge × 36 Gauge × 7,62 cm (3 Inches) mit der Produktbezeichnung CB-A Foster 20 (3-22-1,5B-Nadel-Stanzstifte erhältlich bei der Firma Foster Needle Co., Inc. Manitowoc, WI, U.S.A.) Beispiel 15 wurde aufgespannt 10 min lang bei 238°C geglüht. Die Probe wurde aus dem Ofen entfernt, kühlte auf Raumtemperatur ab und wurde vom Spannträger entfernt. Mit der Ausnahme der Probenabmessungen wurde die Schrumpfung des Bahnenmateriales in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 gemessen. Das Beispiel 15 und das Vergleichsbeispiel C7 wurden mit Gitterlinien mit den Maßen 12,7 cm × 50,8 cm (5 Inches × 20 Inches) markiert und 10 min bei 238°C geglüht. Die Ergebnisse sind in Tab. 4 vorgestellt. Tab. 4
Die Ergebnisse von Tab. 4 zeigen, daß obwohl Schnittfasern des Verbund-Bahnenmaterials (z.B. Mikrofasern und Schnittfasern) die Formstabilität verbessern, sie nicht bis zu dem Grad stabilisieren können, wie sie mit der Spannapparatur dieser Erfindung stabilisiert werden können.
Beispiel 16
Ein akustisch isolierendes Vliesfaser-Bahnenmaterial wurde, wie in dem U.S. Patent Nr. 4,118,531 (Hauser) beschrieben, vorbereitet. Das Bahnenmaterial enthielt 65 % Meltblown-Mikrofasern, die aus Polyethylen-Terephtalat (PET), 0,6 I.V., des Typs 651000, erhältlich bei 3M Company, St.Paul, Minnesota, U.S.A. hergestellt wurden. Die Bahnenmateriale enthielten ebenfalls 35 % Kräusel-Quell-Fasern mit den Maßen 3,8 cm (1,5 Inch) lang, 6 Denier (25,1 um im Durchmesser), 3,9 Kräuselungen/cm (10 Kräuselungen/Inch), Schnittfasern aus Polyester, mit der Typenbezeichnung T-295-Fasern erhältlich bei Hoechst-Celanese Co. in Somerville, N.J., U.S.A.. Das resultierende Bahnenmaterial von Beispiel 16 wurde eingespannt geglüht oder warmfixiert unter Verwendung der Einspannapparatur von Beispiel 15.
Die Probe von Beispiel 16 wurde eingespannt und 10 min lang bei 180°C geglüht unter Verwendung der in den Beispielen 1 bis 5 beschriebenen Einspannapparatur. Die Probe wurde aus dem Ofen entfernt, sie kühlte auf Raumtemperatur ab und wurde vom Spannträger entfernt. Die Probe von Beispiel 16 besaß eine Bahnenmaterialdichte von 3,4 cm und wurde in Übereinstimmung mit ASTM D 1777-64 ausgewertet unter Verwendung von 13,79 Pa (0,002 Pound/Inch²) und einen Pressfuß mit den Maßen 30,5 cm × 30,5 cm (12 Inches × 12 Inches). Das Beispiel 16 besaß ein Bahnenmaterial-Basisgewicht von 418 g/m² und wurde in Übereinstimmung mit ASTM D 3776-85 ausgewertet. Das Beispiel 16 hatte einen EFD von 12,5 μm und wurde in Übereinstimmung mit ASTM F 778-88 bei einem Luftfluß von 32 1/min ausgewertet. Die Geräuschabsorption wurde in Übereinstimmung mit ASTM E 1050 ausgewertet und die Ergebnisse werden in Tab. 5 vorgestellt. Tab. 5
Tab. 5 (Fortsetzung)
Die Ergebnisse von Tab. 5 zeigen, daß Verbund-Bahnenmaterialien, die formstabil sind, effektive Geräuschabsorber darstellen.
Beispiel 17 und Vergleichsbeispiel C8
Ein Vliesfaser- Bahnenmaterial – aus Poly-(1,4-Cyclohexylen-Dimethylen-Terephtalat)(PCT)-Meltblown-Mikrofasern mit einem Basis-Sollgewicht von 53 g/m² wurde, wie in den Beispielen 1 bis 5 beschrieben, hergestellt. Das Bahnenmaterial aus PCT-Meltblown-Mikrofasern wurde aus einem Harz mit der Typenbezeichnung Ektar 10820, erhältlich bei der Firma Eastman Chemical Company, Kingsport, TN, U.S.A. hergestellt. Der Bahnenmaterial von Beispiel 17 wurde eingespannt und 2 min lang bei 180°C geglüht unter Verwendung der Vorrichtung, die in den Beispielen 1 bis 5 beschrieben wurde, aus dem Ofen entfernt, kühlte auf Raumtemperatur ab und wurde vom Spannträger entfernt. Beispiel 17 und Vergleichsbeispiel C8 wurden mit Gitterlinien mit den Maßen 20,3 cm × 20,3 cm (8 Inches × 8 Inches) markiert und 5 min bei 180°C geglüht. Die Bahnenmaterialien wurden auf ihre Schrumpfung in Übereinstimmung mit ASTM D 1204-84 (mit der Ausnahme der Probenabmessungen) untersucht. Die Ergebnisse sind in Tab. 6 dargestellt. Tab. 6
Die Ergebnisse in Tab. 6 zeigen, daß andere Bahnenmaterial-Typen aus Meltblown-Polyester eine deutliche Schrumpfung zeigen, wenn sie ohne Einspannen entsprechend dieser Erfindung geglüht werden.
Für die Fachleute ist es offensichtlich, daß viele Veränderungen an den oben beschriebenen Realisierungen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu sprengen. Daher sollte der Rahmen dieser Erfindung nicht auf die Verfahren und Strukturen, die hier beschrieben wurden, begrenzt sein, sondern nur auf die Verfahren und Strukturen, die durch die Aussagen in den Ansprüchen und den dazu äquivalenten Texten beschrieben werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines formstabilen Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118) mit den Schritten: Spannen eines Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118), das thermoplastische Fasern aufweist, auf einer Spannstruktur an mehreren Spannpunkten, die über mindestens einen Innenabschnitt des Bahnenmaterials verteilt sind; Glühen des Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118), während das Bahnenmaterial auf der Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) gespannt ist; und Entfernen des geglühten Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118) von der Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110); dadurch gekennzeichnet, daß die Spannpunkte voneinander etwa 2,5 cm bis etwa 50 cm beabstandet sind.
Verfahren von Anspruch 1, wobei die mehreren Spannpunkte mehrere Spannadeln (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie in das Vliesfaser-Bahnenmaterial (21; 32; 67; 81; 108; 118) eindringen.
Verfahren von Anspruch 1, wobei die mehreren Spannpunkte mehrere Spannadeln (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie das Vliesfaser-Bahnenmaterial (21; 32; 67; 81; 108; 118) durchdringen.
Verfahren von Anspruch 1, wobei der Schritt des Spannens des Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118) auf der Spannstruktur den Schritt aufweist: zusammendrückendes Eingreifen des Vliesfaser-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118) an den mehreren Spannpunkten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Spannpunkte im Allgemeinen gleichmäßig über den Innenabschnitt (36) des Vliesstoff-Bahnenmaterials (21; 32; 67; 81; 108; 118) verteilt sind.
Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) zum Glühen eines Vliesfaser-Bahnenstoffs (21; 32; 67; 81; 108; 118), das mehrere Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) aufweist, die distal von einem Spannträger (24; 104) vorstehen, wobei die Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) so positioniert sind, daß sie mit einem Innenabschnitt (36) des Bahnenmaterials in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) voneinander etwa 2,5 cm bis etwa 50 cm beabstandet sind.
Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) Anspruch 6, wobei die mehreren Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) so angeordnet sind, daß sie in das Vliesfaser-Bahnenmaterial (21; 32; 67; 81; 108; 118) eindringen.
Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) Anspruch 6, wobei die mehreren Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) so angeordnet sind, daß sie das Vliesfaser-Bahnenmaterial (21; 32; 67; 81; 108; 118) durchdringen.
Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) nach Anspruch 6, wobei die Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) so beschaffen sind, daß sie an den mehreren Spannstiften das Vliesfaser-Bahnenmaterial (21; 32; 67; 81; 108; 118) zusammendrückend in Eingriff nehmen.
Spannstruktur (42; 62, 64; 82, 84; 100; 110) nach Anspruch 6, wobei die Spannstifte (22; 46; 66, 68; 86, 88; 102, 109; 114) im Allgemeinen gleichmäßig über den Spannträger (24, 104) verteilt sind.