1 CS 276 302 361 EN 276 302 36
Vynález sa týká polypropylénového vlákna, rieši zvýšenie jeho termoplastičnosti, vý- znantnej vlastnosti pre jeho aplikáciu na teplom spevnované netkané textilie.The present invention relates to a polypropylene fiber, addressing the enhancement of its thermoplastic properties, a significant property for its application to heat-reinforced nonwovens.
Polypropylénové vlákna sú tvořené polymorfným systémom, tj. obsahujú ako kryštalický,tak i amorfný podřel izotaktického polypropylénu. Doteraz známe polypropylénové vlákna po-užívané na výrobu vlnařských či bavlnářských priadzí, mechanicky, či chemicky spevňovanýchnetkaných textiílií sa vyznačujú charakteristickými vlastnosťami akými sú dížková hmot-nost’, resp. hrúbka, pevnost’, ťažnosť, počet oblúčkov na jednotku dížky, povrchová úprava.Pre dosiahnutie týchto vlastností v optimálnych hodnotách sa v procese výroby využívajúpreto postupy zvlákňovania a díženia tak, aby vel’kosť a orientácia kryštalickej časti poly-morfného systému, ktoré zásadné ovplyvňujú pevnost, boli dostatečné, bez ohladu na komplementárny amorfný podiel, ktorý je potom rozmiestnený v prereze vlákna viac menej štatisticky. Pře nové progresivně postupy spevňovania netkaných textilií však tieto vlákna majú ne-výhody. Při spevňovaní netkaných textilií teplom pře vytvorenie adhézneho spoja - vaznéhobodu je potřebná přítomnost' dostatočného množstva adhéziva - amorfného podielu na povrchuvláken. To znamená, ,že kým při spracovateískej teplote pojenia kryštalický podiel vláknazabezpečuje pevnost vlákna, vfibec neovplyvňuje pevnost adhézneho spoja, ktorá je danáamorfným podielom. Naviac, využitelným adhézivom je len část, ktorá je přítomná v povrcho-vej vrstvě vlákna. Známe je riešenie problému zvýšenia termoplastičnostl bikomponentnýmzvláknovaním. Problém adhéziva na povrchu sa rieši tým, že jádro je tvořené poiyméroms vyššou teplotou topenia ako má polymér tvoriaci plášť, alebo sú usporiadané spňsobom"bok po boku". Toto riešenie je známe pod ochranným označením ES Fiber firmy CHISSO Corp.,jap. patent 128666. Známe je tiež dosiahnutie pokroku v riešení problému využitím procesuzvlákňovania zmesí dvoch polymérov s rozdielnou teplotou topenia, ako to uvádza japonskýpatent 147659 pře zmes polyesteru a polyolefínu, alebo jap. patent 686917 pře zmes poly-propylénu a polyetylénu. Nevýhodou všetkých týchto riešení je, že zásadné vyžadujú dvapolyméry, špeciálne strojnotechnologické zariadenia. Dosahovanie nízkých dížkových hmot-ností vláken si vyžaduje úpravu Teologických vlastností taveniny.Polypropylene fibers are made up of a polymorphic system, i.e. they contain both crystalline and amorphous coatings of isotactic polypropylene. The so-called polypropylene fibers used for the manufacture of woolen or cotton yarns, mechanically or chemically reinforced fiber fabrics are characterized by their characteristic properties such as length weight and weight. thickness, strength, ductility, number of curves per unit length, surface treatment. In order to achieve these properties at optimal values, the spinning and spinning processes are used in the manufacturing process so that the magnitude and orientation of the crystalline part of the polymorphic system that substantially affect strength, sufficient, regardless of the complementary amorphous fraction, which is then distributed more or less statistically in the fiber cross-section. However, the novel progressive processes for strengthening nonwovens have these advantages. When the nonwovens are reinforced by heat to form an adhesive bond, the presence of a sufficient amount of adhesive-amorphous portion on the surface of the fibers is required. That is, while the crystalline portion of the fiber provides fiber strength while processing the bonding temperature, it does not affect the strength of the adhesive bond which is the damamorphic portion. In addition, the usable adhesive is only the portion that is present in the fiber surface layer. It is known to solve the problem of increasing the thermoplasticity by bicomponent coating. The problem of adhesive on the surface is solved by the core being formed by a polymer having a higher melting point than the polymer forming the sheath, or arranged in a "side-by-side" manner. This solution is known under the trademark ES Fiber of CHISSO Corp., jap. It is also known to make progress in solving the problem by utilizing the process of fibrillating mixtures of two polymers with different melting points, as disclosed in Japanese Patent 147659 to a mixture of polyester and polyolefin, or jap. No. 686917 to a mixture of poly (propylene) and polyethylene. The disadvantage of all these solutions is that they require two polymers, especially machine technology equipment. Achieving low fiber lengths requires adjustment of the rheological properties of the melt.
Podstatou tohto vynálezu je vlákno tvořené jedným druhom polyméru, a to aspoň 94 %izotaktického polypropylénu, pričom nadmolekulová štruktúra jadra a plášťa tohto vláknaje rozdielna. Rozdiel je možné vyjádřit pomerom hodnot optického dvojlomu plášťa k prie-mernej hodnotě, pričom celkové množstvo adhéziva (ktoré je komplementárně ku kryštalickejčasti) je zaručené tak, že entalpia topenia vlákna nie je vačšia ako 71 j.g-'1', čo předsta-vuje stupeň zakryštalizovania menší ako 53 %. Podstatou spfisobu výroby takéhoto vlákna jeriešenie technologických podmienok prieťahu vlákna pod hubicou tak, že v závislosti odhmotného prietoku taveniny inerciálna sila posobiaca na taveninu počas jej prieťahu navlákno je nižšia ako 5,5.10"7N. Přitom táto sila pfisobí na dráhe vlákna maximálně dovzdialenosti 50 mm, pričom priemer vlákna dosiahnutý v tejto vzdialenosti od hubice jeod 20 do 40 /im. Aby výsledná nadmolekulová štruktúra vlákna bola radiálně diferencovaná,i po dížení, dížiaci poměr následného kontinuálneho díženia nemá byť váčší ako 1:2,25,nakolko pri vyšších dížiacich pomeroch sú vytvořené podmienky pre rast kryštalitov v sme-re kolmom na os vlákna, čo potvrdzuje změna dichroizmu vláken dížených na vyšší dížiacipoměr. Výhody dosiahnuté riešením sú v prvom radě v tom, že inerciálna sila, teda silapotřebná na zrýchlenie taveniny počas prieťahu je oproti doterajším technológiám řádové nižšia. Při sposobe podl’a vynálezu pri odťahovacej rýchlosti 0,91 m.s”·1 a hmotnostnom -7 -1 -7 prietoku 5,5.10 kg s je inerciálna sila celková 4,8.10 N. Pri doterajšich technolo-giách pri odťahovacej rýchlosti 9,6 m.s"'1' a hmotnostnom prietoku 1,67.10"^ kg.s-1 celko-vá inerciálna sila potřebná na zrýchlenie taveniny na konečný priemer vlákna l,6.10”^N.Výhodou sú i nižšie odťahovácie rýchlosti. Ďalšou výhodou je, že množstvo tepla, ktoré jepotřebné odniesť z jedného polymérneho prúdu taveniny počas tvorby vlákna je oproti dote-rajším technológiám zhruba 50 krát nižšie. Výhodou je i relativné krátká dráha pre dosia-hnutie konečnej hrůbky vlákna. Tieto faktory spolu s radiálnym gradientom teploty vo vlák-ně sposobujú rozdielnosť nadmolekulovej štruktúry jadra a plášťa vlákna. Konečnou výhodouvýrobku je potom zvýšená termoplastičnosť, ktorá sa prejavuje pri tepelnom spevňovaníSUMMARY OF THE INVENTION The subject of the present invention is a fiber of one kind of polymer, at least 94% isotactic polypropylene, wherein the super-molecular structure of the core and the sheath of the fiber is different. The difference can be expressed by the ratio of the optical birefringence of the jacket to the average value, whereby the total amount of adhesive (which is complementary to the crystalline part) is guaranteed so that the filament enthalpy is not greater than 71 µg, which is a degree of crystallization less than 53%. The essence of the method of producing such a fiber is to solve the technological conditions of the filament under the spout so that, depending on the tangential melt flow, the inertial force melt during its ducting is less than 5.5.10 "7N. wherein the diameter of the filament reached at this distance from the nozzle is from 20 to 40 µm. In order for the resulting super-molecular structure of the filament to be radially differentiated, even after cutting, the splitting ratio of the subsequent continuous filament should not be greater than 1: 2.25, since the conditions for the growth of crystallites in the vertical perpendicular to the fiber axis, which is confirmed by the change in the dichroism of the fibers cut to a higher diameter, the advantages achieved by the solution are in the first row that the inertial force, i.e. the force required to accelerate the melt during drafting, is higher than prior art. According to the invention, at a withdrawal rate of 0.91 ms -1 and a mass -7-1 -7 flow rate of 5.5.10 kg s, the inertial force is a total of 4.8.10 N. With the prior art at the withdrawal rate 9.6 ms " 1 " and a mass flow rate of 1.67 * 10 < 4 > kg.s-1 total inertial force required to accelerate the melt to a filament end diameter of 1.6.10 < - > N. Another advantage is that the amount of heat that is required to be removed from one polymer melt stream during fiber formation is about 50 times lower compared to conventional technologies. The advantage is also a relatively short path for reaching the final ridge of the fiber. These factors, together with the radial temperature gradient in the fiber, cause a difference in the super-molecular structure of the core and the fiber sheath. The final advantage of the product is then the increased thermoplasticity that is manifested in the thermal consolidation