DE10084374B4

DE10084374B4 - Polypropylenfaser und deren Herstellung

Info

Publication number: DE10084374B4
Application number: DE10084374T
Authority: DE
Inventors: Pyung Yul Park; Won Jun Chey
Original assignee: Individual
Current assignee: Kolon Glotech Inc
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: LU90849B1; BR0010462B1; EP1234065B1; CN1174129C; GB2365438A; BR0010462A; MY120636A; GB0121728D0; GB2365438B; CN1335901A; DK200101392A; DE10084374T1; CA2372453A1; EP1234065A2; ES2237983B1; WO2001034884A3; EP1234065A4; DK175963B1; CA2372453C; AU768809B2

Abstract

Polypropylenfaser, erhalten aus einem isotaktischen Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90 bis 99% durch Schmelzspinnen oder durch Recken nach dem Schmelzspinnen, welche zwei endotherme Peaks zwischen 155 und 170°C im Differentialabtastkalorimeter (DSC) zeigt, wobei die Faser einen Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0 und einen Polydispersitätsindex (PI_c) von 2,1–5,7 aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Polypropylenfaser und insbesondere eine Polypropylenfaser, welche brauchbar ist als ein Material für nichtgewebte Textilien, wodurch es ermöglicht wird, daß die nichtgewebten Textilien glatt und ausgezeichnet hinsichtlich der Festigkeit sind, und wodurch Bearbeitbarkeit und physikalische Eigenschaften für die nichtgewebten Textilien während nachfolgenden Prozessen vorgesehen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung solcher Fasern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Um Stapelfasern aus Polyolefinpolymeren herzustellen, müssen sie eine Reihe von Verfahren unterzogen werden: die Polyolefinpolymeren werden allgemein mit einer geringen Menge an Additiven vermischt und die resultierenden Mischungen in gewöhnlichen kommerziellen Verfahren schmelzextrudiert, um Fasern zu erhalten, welche gekräuselt und zu vorbestimmten Längen geschnitten werden.
Bei der Anwendung zur Herstellung nichtgewebter Textilien weden Polyolefinstapelfasern typischerweise in einer Kardiermaschine verarbeitet, um nichtgewebte Bahnen bzw. Faservliese zu erhalten, welche dann thermisch gebunden werden.
Für das thermische Binden verwendet man üblicherweise ein Paar Kalanderwalzen, Ultraschalleinwirkung oder Heißluft.
Insbesondere im Falle von Polypropylenfilamenten oder -stapeln werden diese nach Öffnungs- und Kardierverfahren angeordnet und verbrückt, um Gewebe bzw. Bahnen zu erzielen. Diese Bahnen werden mit Hilfe einer Kalanderwalze mit Mustern vom Rauten- oder Delta-Typ thermisch gebunden, um nichtgewebte Textilien zu erzeugen, welche industriell auf zahlreichen Gebieten nützlich sind. Alternativ kann anstelle von Kalanderwalzen Heißluft eingesetzt werden. In diesem Fall werden Bahnen, nachdem sie einem Kardierver fahren unterzogen worden sind, gebunden, um nichtgewebte Textilien mittels Heißluft, welche in einer porösen Trommel zirkuliert wird, zu erzeugen.
Nichtgewebte Polypropylentextilien finden zahlreiche Anwendungen bei Wegwerfwindeln, Windeln für Patienten, welche an Urininkontinenz leiden, Hygienebinden, Masken und industriellen medizinischen Tüchern. Obwohl sie nicht eine so hohe Festigkeit erfordern wie bei gewebten Textilien, müssen die für diese Zwecke eingesetzten nichtgewebten Textilien weich sein und den Anforderungen an die Sicherheit gegenüber der Haut genügen, da sie in direktem Kontakt mit der Haut kommen.
Die Festigkeit nichtgewebter Textilien variiert in Abhängigkeit deren Herstellungsverfahren sowie den physikalischen Eigenschaften von Fasermaterialien.
Mit dem Ziel, die Produktivität zu verbessern, versuchen Hersteller von nichtgewebten Textilien im allgemeinen eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit zu erzielen. Die hohe Herstellungsgeschwindigkeit erfordert jedoch exzellentere physikalische Eigenschaften der Fasern für die nichtgewebten Textilien.
Aus J. Appl. Polym. Sci. (1995), 57(9), 1075–84 ist es bekannt, dass bei isotaktischen Polypropylenhomopolymeren durch Einstellen bestimmter Parameter zwei endotherme Peaks im Differentialabtastkalorimeter im Temperaturbereich zwischen 155 und 170°C erzielt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Unter Erzielung der vorliegenden Erfindung führte die intensive und gründliche Forschung an für nichtgewebte Textilien geeigneten Polypropylengarnen oder -stapeln, welche von den hier genannten Erfindern mit dem Ziel, die oben beim Stand der Technik auftretenden Probleme zu überwinden, durchgeführt wurde, zu der Erkenntnis, daß isotaktische Polypropylenhomopolymere, welche bei Messung durch ein Differentialabtastkaloriemeter (DSC) zwei endotherme Peaks aufweisen, die Herstellung neuer Fasern erlauben, über welche im Fachgebiet noch nicht berichtet worden ist, und eine ausgezeichnete Festigkeit und Weichheit der aus den Fasern hergestellten, nichtgewebten Textilien garantieren. Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Fasern einer solchen Struktur erhalten werden durch Regulieren der Schmelzindizes und Polydispersitätsindizes bei jedem Verfahrensschritt während des gesamten Verfahrens.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Polypropylenfasern für nichtgewebte Textilien vorzusehen, welche bei Hochgeschwindigkeits-Kardiermaschinen eingesetzt werden können und welche eine ausgezeichnete Festigkeit und Weichheit der nichtgewebten Textilien nach dem thermischen Binden garantieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung solcher Polypropylenfasern vorzusehen.
Schließlich ist es ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, aus solchen Polypropylenfasern hergestellte, nichtgewebte Textilien vorzusehen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Polypropylenfaser vorgesehen, welche erhalten wird aus einem isotaktischen Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90 bis 99% durch Schmelzspinnen oder durch Recken nach dem Schmelzspinnen, und welche zwei endotherme Peaks zwischen 155 und 170°C im Differentialabtastkalorimeter (DSC) zeigt, wobei die Faser einen Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0 und einen Polydispersitätsindex (PI_c) von 2,1–5,7 aufweist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Polypropylenfasern vorgesehen, umfassend die Schritte:

(a) Schmelzen eines isotaktischen Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90–99%, einem Schmelzindex (MI_a) von 10,0–40,0, vorzugsweise 10,0–25,0, und einem Polydispersitätsindex (PI_a) von 2,5–6,0, vorzugsweise 2,8–5,0, weiter vorzugsweise 3,5–4,3, um ein geschmolzenes Polymer mit einem Schmelzindex (MI_b), wobei das Verhältnis von MI_b/MI_a im Bereich von 1,01 bis 1,50 liegt, und einem Polydispersitätsindex (PI_b), welcher um 10% oder weniger geringer ist als der PI_a, zu ergeben;
(b) Spinnen des geschmolzenen Polymeren, um Fasern mit einem Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0 und einem Polydispersitätsindex (PI_c), welcher um 20% oder weniger geringer ist als der PI_a, wobei das Verhältnis von MI_c/MI_a im Bereich von 1,65 bis 7,50 liegt, zu erzeugen; und
(c) wahlweise Recken der Fasern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen sowie weitere Ziele, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch verständlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, worin zeigen:
1 eine endotherme DSC-Kurve, bei welcher in einer Polypropylenhomopolymerfaser gemäß der vorliegenden Erfindung offensichtlich zwei endotherme Peaks erscheinen, wie durch DSC gemessen;
2 eine endotherme DSC-Kurve, bei welcher offensichtlich zwei endotherme Peaks erscheinen, wobei der sekundäre Peak in Form eine Schulter des primären Peaks vorliegt; und
3 eine endotherme DSC-Kurve, bei der bei einer herkömmlichen Polypropylenhomopolymerfaser nur ein endothermer DSC-Peak erscheint.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Polypropylenfasern, welche hergestellt werden aus Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90 bis 99% durch Schmelzspinnen oder durch Schmelzspinnen und Recken, und welche zwei endotherme Peaks im Bereich von 155 bis 170°C im Differentialabtastkalorimeter (DSC) aufweisen. Vorzugsweise zeigen die Polypropylenfasern gemäß der vorliegenden Erfindung einen primären endothermen Peak bei 160±3°C und einen sekundären endothermen Peak bei 165±3°C.
Wenn nichtgewebte Textilien aus den Polypropylenfasern gemäß der vorliegenden Erfindung durch thermisches Binden hergestellt werden, ermöglichen die oben erwähnten physikalischen Eigenschaften, daß die nichtgewebten Textilien glatt sind und mit auszeichneter Festigkeit versehen sind. Es wird geglaubt, daß dieser Vorteil aus der Tatsache resultiert, daß, während die durch die Wärme oder die Wärme und den Druck zwischen Walzen thermisch geschmolzenen Fasern erneut verfestigt werden, eine rasche Rekristallisation in den Bereichen auftritt, welche hohe Schmelzpunkte aufweisen.
Als Materialien zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fasern eignen sich Polypropylenhomopolymere mit einem Isotaxie-Index von 90 bis 99%.
Die erfindungsgemäßen Polypropylenfasern besitzen einen Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0, welcher vorzugsweise 1,65–7,5 mal so hoch ist wie derjenige (MI_a) des isotaktischen Polypropylenmaterials.
Die erfindungsgemäßen Polypropylenfasern weisen einen Polydispersitätsindex (PI_c) im Bereich von 2,1 bis 5,7 und vorzugsweise 3,5 bis 4,3 auf, mit einem Wert, welcher um 20% geringer ist als der PI_a des isotaktischen Polypropylenmaterials.
Die erfindungsgemäßen Polypropylenfasern besitzen vorzugsweise eine Feinheit im Bereich von 1,0 bis 80,0 Denier.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete isotaktische Polypropylen besitzt vorzugsweise einen Schmelzindex (MI_a) von 10 bis 40 und einen Polydispersitätsindex (PI_a) von 2,5 bis 6,0.
Wenn das Polypropylen in einem Extruder geschmolzen wird, wird vorzugsweise ein Stabilisator oder ein Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,03 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,03 bis 0,7 Gew.-%, und weiter vorzugsweise 0,03 bis 0,4 Gew.-%, eingebracht.
Zusätzlich zu Stabilisatoren oder Antioxidationsmitteln können im Fachgebiet übliche Additive, wie ein Desoxidationsmittel, ein Färbemittel, Metallcarboxylate etc. zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fasern verwendet werden. Das für die vorliegende Erfindung verfügbare Metallcarboxylat wird aus der Nickelsalze von 2-Ethylhexansäure, Caprylsäure, Decansäure und Dodecansäure, Fe-, Co-, Ca- und Ba-Salze von 2-Ethylhexansäure und Kombinationen hiervon umfassenden Gruppe ausgewählt. Bezüglich des Desoxidationsmittels oder des Färbemittels kann Calciumstearat, das gewöhnlicherweise zur Herstellung von Polypropylenhomopolymeren in petrochemischen Anlagen verwendet wird, ausgewählt werden. Eine Vielzahl von für die vorliegende Erfindung verfügbaren Additiven ist im Europäischen Patent Nr. 279 511 erwähnt.
Das bei der vorliegenden Erfindung geeignete, isotaktische Polypropylen besitzt vorzugsweise, wie oben erwähnt, einen Schmelzindex (MI_a) von 10 bis 40. Wenn beispielsweise der MI_a geringer als 10 ist, tritt beim Spinnen eine Zunahme des Spinndüsendrucks auf, was in einer Verringerung der Produkti vität resultiert. Für das Schmelzspinnen eines solchen Polypropylens ist viel Wärme erforderlich, was in einer Zunahme des Energieverbrauchs resultiert. Zusätzlich zeigen bei solch starker Hitze erhaltene Fasern eine erhöhte Tenazität, so daß sie für Anwendungen von nichtgewebten Textilien, bei denen Glätte erforderlich ist, nicht geeignet sind. Wenn andererseits das isotaktische Polypropylen einen MI_a von mehr als 40 aufweist, sind die resultierenden Fasern mit Hinblick auf die Festigkeit nicht für ungewebte Textilien geeignet. Weiterhin tritt häufig eine unvollständige Abschreckung nach dem Spinnen auf, was zu einer Verschmelzung zwischen benachbarten Fasern führt.
Es sollte beachtet werden, daß die erfindungsgemäßen Fasern diejenigen beinhalten, welche durch Schmelz-, Spinn-, Verfestigungs- und Aufnahmeverfahren erhalten werden sowie solche, welche erhalten werden durch ein Reckverfahren nach Schmelz- und Spinnverfahren und notwendigerweise den Verfahren des Kräuselns, thermischen Fixierens und Schneidens zu Stapeln unterzogen worden sind. Die Fasern, welche ein Schmelzspinnen erfahren, sind nahezu identisch im Hinblick auf MI, PI und endothermen DSC-Peak zu denjenigen, welche weiterhin einem Recken unterworfen werden.
Bei einer Ausführungsform der Herstellung von Polypropylenfilamenten oder -stapeln gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Polymermaterial in einem Extruder geschmolzen, um ein geschmolzenes Polymer zu ergeben mit einem Schmelzindex (MI_b), bei einem Verhältnis von MI_b/MI_a von 1,01 bis 1,50, und einem Polydispersitätsindex (PI_b), welcher um 10%, und vorzugsweise um 5% geringer ist als PI_a. Ein bevorzugter PI_b liegt im Bereich von 2,4 bis 5,0.
Wenn beispielsweise MI_b das 1,5fache von MI_a überschreitet, wird die Molekülkette des Polypropylens so gespalten, daß dessen inherente Festigkeit nicht beibehalten werden kann. Zusätzlich führt eine solche Spaltung zu einer unzureichenden Viskosität für die Orientierung der Molekülketten an der Düse, und es kann ein für das Spinnen geeigneter Druck nicht aufrechterhalten werden. Weiterhin sind die erhaltenen Fasern hinsichtlich der Festigkeit unzureichend, so daß die aus den Fasern hergestellten, nichtgewebten Textilien sich bei Berührung rauh anfühlen. Als Ergebnis wird eine schlechte Produktivität erzielt. Eine MI-Änderung so groß wie oder größer als 1% tritt na türlicherweise im Polypropylen bei der Extrusion auf. Wenn sich der MI_b um weniger als das 1,01fache von MI_a ändert, ergeben sich ernsthafte Schwierigkeiten beim Herstellungsverfahren der Fasern. Insbesondere scheint eine hohe Viskosität an der Düse den Druck der Düse zu erhöhen, wodurch das Spinnverfahren sehr instabil wird. Demzufolge verringert sich die Produktionsausbeute mit einer ernsthaften Herabsetzung der Faserqualität.
Durch Regulieren der Abschreckbedingungen nach dem Spinnen wird es dem Polymer, das beim Extrudierverfahren einer MI-Änderung unterlegen ist, ermöglicht, eine zweite MI-Änderung einzugehen. Die MI-Änderung beim Abschreckungsschritt wird bestimmt in Abhängigkeit der Temperatur des verzögerten abgeschreckten Bereichs, der Atmosphäre, der Temperatur, Geschwindigkeit und Menge der Abschreckluft. Das US-Patent Nr. 4,193,961 beschreibt die Verwendung einer Verzögerungsabschreckung und Abschreckluft, welche ebenso in anderen Dokumenten entnommen werden kann, beispielsweise M. Ahmed "Polypropylene Fibers-Science and Technology" gesponsert durch Society of Plastics Engineers, Inc.
Gemäß der erfindungsgemäßen Herstellung werden die Fasern, welche den Abschreckschritt erfahren, vorzugsweise so reguliert, daß sie einen Schmelzindex (MI_c), welcher 1,65–7,50fach größer ist als der Schmelzindex (MI_a) des Polymermaterials, und einen Polydispersitätsindex (PI_c), welcher um 20% oder weniger geringer ist als (PI_a) des Polymermaterials (das heißt, welcher 0,80 × PI_a oder größer ist), aufweisen. Die Fasern besitzen vorzugsweise einen PI_c im Bereich von 2,1 bis 5,7, weiter vorzugsweise 2,3 bis 4,5 und am meisten bevorzugt 3,0 bis 4,0.
Wenn der MI_c oberhalb des obigen Bereichs liegt, wird die Festigkeit der Graugarne verschlechtert. Die Herstellung nichtgewebter Textilien aus den Graugarnen leidet an einer schlechten Bearbeitbarkeit, da die ungewebten Textilien dazu neigen, mit Karde-Umhüllung verunreinigt zu sein und auf der Kalanderwalze teilweise zu schmelzen. Genauer gesagt, wenn der MI_c von der oberen Grenze abweicht, besitzt das Garn ein zu stark verringertes Molekulargewicht und der Abschreckeffekt nach dem Spinnen von der Düse ist verringert, wodurch ein Schmelzen zwischen Garnen erzeugt wird. Wenn die Garne zur Herstellung nichtgewebter Textilien verwendet werden, nachdem sie trotz der obigen Bedingungen gezwungenermaßen hergestellt worden sind, wird eine große Menge Pulver aus den schlechten Garnen bei einem Öffnungs- und Kardierverfahren erzeugt, was einen negativen Einfluß auf das Herstellungsverfahren ausübt. Zusätzlich werden wärmeanfällige Bereiche der schlechten Garne beim Kalandern unter Verschmutzung der Oberfläche der Kalanderwalze ausgeschmolzen, was eine Rolle spielt beim letztendlichen thermischen Binden der nichtgewebten Textilien.
Wenn andererseits der MI_c unterhalb der unteren Grenze liegt, ist die Festigkeit des Graugarns verbessert, jedoch ist es schwierig mit solchen Graugarnen den thermischen Bindungsindex (nachfolgend als "TBI" bezeichnet) auf ein erwünschtes Ausmaß zu verbessern. Das heißt, die erhaltenen nichtgewebten Textilien zeigen einen geringen TBI und fühlen sich bei der Berührung rauh an. Obwohl die Festigkeit oder der TBI der nichtgewebten Textilien verbessert werden kann durch Erhöhen der Temperatur der Kalanderwalze oder des thermischen Bindungsbereichs verbleiben die nichtgewebten Textilien immer noch rauh.
Nach Herstellung der nichtgewebten Textilien variieren deren Orientierung in Maschinenrichtung und Festigkeiten in Querrichtung in Abhängigkeit der Arten und Anordnungen der Kardiermaschinen. Es können Unterschiede in den Festigkeiten der Maschinenrichtung und der Querrichtung der nichtgewebten Textilien gefunden werden, welche durch Kardiermaschinen geführt worden sind, wenn diese Maschinen von unterschiedlichen Herstellern hergestellt worden sind. Selbst bei Kardiermaschinen, die von den gleichen Herstellern hergestellt worden sind, zeigen die nichtgewebten Textilien unterschiedliche physikalische Eigenschaften in Abhängigkeit der Form und des Materials der Kardierumhüllung und des Vorhandenseins von Randomwalzen. Zusätzlich sind die nichtgewebten Textilien unterschiedlich im Grundgewicht, in Abhängigkeit der Anforderungen für die Nachbehandlung. Die gemessenen Festigkeitswerte der nichtgewebten Textilien repräsentieren einfache Tenazität und deren Einheiten sind charakteristischerweise verschieden von einer Firma zur anderen. Da daher der Fall auftreten kann, daß eine Überlegenheit zwischen diesen nicht unterschieden werden kann, ist die einfache Tenazität ungeeignet, um zu bestimmen, ob die physikalischen Eigenschaften der nichtgewebten Textilien verbessert sind. Es können jedoch die Struktur und inherenten physikalischen Eigenschaften des Garns oder Stapels verglichen werden hinsichtlich des Einflusses auf die nichtgewebten Textilien unter Be zugnahme auf die Bindungsindizes der hergestellten nichtgewebten Textilien, obwohl ein Unterschied vorliegen kann hinsichtlich den Arten oder den Anordnungen der Kardiermaschinen.
Beim genauen Bestimmen des Einflusses der physikalischen Eigenschaften von Garnen oder Stapeln auf deren nichtgewebte Textilien wird daher das Konzept des TBI als sehr geeignet anerkannt. Einzelheiten des TBI sind in einem Polypropylenfasern und -Textilien betreffenden Artikel beschrieben, welcher bei der Fourth International Conference, abgehalten von The Plastics and Rubber Institute, vorgestellt wurde. Tatsächlich wird der TBI bei der vorliegenden Erfindung als der wertvollste Parameter eingeführt, um in vergleichender Weise den Einfluß der physikalischen Eigenschaften von Garnen oder Stapeln auf die nichtgewebten Textilien zu bestimmen.
Aus den erfindungsgemäßen Fasern können nichtgewebte Textilien mit einem TBI von 2,0 oder höher bei guter Weichheit hergestellt werden.
Bei den folgenden Beispielen wurden die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fasern und nichtgewebten Textilien hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften analysiert.
Endotherme DSC-Peaks: Faserproben wurden ausreichend gewaschen, um Schmiermittel zu entfernen. Nach dem Trocknen über 30 Minuten an der Luft wurden die Proben während 1 Stunde in einem Exsikkator vakuumgetrocknet und in einer Länge von 2–4 mm geschnitten. Die geschnittenen Proben von 5 mg wurden auf eine Meßpfanne gegeben, welche dann einer Thermoanalyse unterzogen wurde unter Verwendung des Thermal Analysis System der Perkin Elmer 7-Reihe, wobei die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 5°C/min von 30°C auf 190°C erhöht wurde, um so endotherme Kurven zu erhalten. Die weiteren Bedingungen dieser Messung stimmten mit der ASTM 3418-82 Methode überein. Herkömmliche Polypropylenhomopolymerfasern zeigten einzelne endotherme Peaks, während die erfindungsgemäßen Fasern endotherme Doppelpeaks besaßen, wie in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt. 1 zeigt zwei offensichtlich endotherme DSC-Peaks der erfindungsgemäßen Faser, und 2 zeigt, daß ein sekundärer endothermer DSC-Peak in Schulterform eines primären endothermen DSC-Peaks auftritt. 3 ist eine endotherme Kurve, welche zeigt, daß bei einer herkömmlichen Faser nur ein endothermer DSC-Peak erscheint.
Denier von Garn und Stapel: Gemessen unter Verwendung von Vibroskop, hergestellt von Lenzing.
Stärke und Dehnung von Garn und Stapel: Gemessen unter Verwendung von Vibrodyn, hergestellt von Lenzing, gemäß ASTM D 638.
Schmelzindex (MI): Gemessen unter Verwendung des Modells MP 993 von Tinius Olsen, gemäß ASTM D 1238. Für die Messung des MI wurden die Faserproben mit reichlich Wasser gewaschen, zentrifugiert, bei 105°C während 15 Minuten in einem Ofen getrocknet und zu 1 cm geschnitten.
Polydispersitätsindex (PI): Unter Verwendung von Modell RMS-800 (Scheibe; parallele Platte) von Rheometrics, U.S.A., wurde G_c bei 200°C bei einer Scherrate von 0,1–100 unter den Bedingungen einer Spannung von 10% gemessen und in die folgende Gleichung eingesetzt
worin G_c der Modul eines Punktes ist, bei dem der Speichermodul (G') und der Verlustmodul (G'') sich bei zwei bis sechs Frequenzen in einem Frequenzbereich von 5–250 Hz kreuzen. Wenn keine Kreuzungspunkte auftraten, wurde G_c durch Extrapolation bestimmt.
Isotaxie-Index (I.I.): Eine Polypropylenhomopolymerprobe wurde in eine Länge von 5 mm geschnitten, mit Wasser gewaschen und bei 105°C während 1 Stunde im Ofen getrocknet. Nachdem etwa 5 g genommen und dann genau gewogen wurden, wurde ein Teil der getrockneten Probe etwa 5 Stunden in Heptan für die Extraktion gekocht. Nach Vervollständigung der Extraktion wurde die Probe ausreichend mit Wasser gewaschen, bei 105°C während 1 Stunde in einem Ofen getrocknet und danach gewogen. Die vor und nach der Extraktion gemessenen Gewichte wurden in die folgende Gleichung eingesetzt, um den Isotaxie-Index zu erhalten.
Thermischer Bindungsindex (TBI) der nichtgewebten Textilie: Berechnet gemäß der folgenden mathematischen Gleichung:
worin MD die Festigkeit in Maschinenrichtung (kg/50 mm), CD die Festigkeit in Querrichtung (kg/50 mm) und das Grundgewicht das Gewicht pro Fläche einer ungewebten Textilie sind.
Festigkeit der nichtgewebten Textilie: Proben mit der Abmessung von 50 mm Breite und 140 mm Länge wurden unter Verwendung eines Instron bei einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min gemessen.
Weichheit: Das Gefühl bei Berührung wurde wie folgt bewertet: 1 sehr rauh; 2 rauh; 3 mittelmäßig; 4 weich; 5 sehr weich.
BEISPIELE 1 BIS 7 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1 BIS 7
Isotaktische Polypropylenhomopolymere mit einem Isotaxie-Index von 97% und einem MI wie in nachstehender Tabelle 1 angegeben, enthaltend ein Antioxidationsmittel und einen Stabilisator in einer Menge von 0,09 Gew.-%, wurden bei einer Extrudertemperatur von 250 bis 290°C schmelzgesponnen, während das Erwärmen im Bereich vom Extruder zu der Düse in einem Bereich von 285–310°C mittels eines Heizmediums reguliert wurde, um zu gewährleisten, daß die Schmelze einen MI_b wie in nachfolgender Tabelle 1 gezeigt, aufweist. Für den Vergleich von MI zwischen dem Ausgangsmaterial und der Schmelze vor der Düse wurde ein Bypass zur Aufnahme der Proben errichtet, während auf den Druck unmittelbar vor einer Zahnradpumpe, welche dazu diente, die Schmelze konstant in die Düse einzuspeisen, ein Minimum angestrebt wurde.
Danach wurde die Schmelze bei einer Spinngeschwindigkeit von 1500 m/min durch eine Mehrlochdüse extrudiert, durch eine Wärmereservezone für ein verzögertes Abschrecken geführt und dann abgeschreckt, um primäre Garne von 2,4 Denier zu erzielen, welche MI_c, PI_c und endotherme DSC-Peaks wie in Tabelle 1 gezeigt aufwiesen.
Die so erhaltenen, primären Garne wurden in einem Bündel gesammelt und bei einem Reckverhältnis von 1,5fach gereckt, während sie in einer Kräuselvorrichtung gekräuselt wurden, wonach sie zu Stapeln von 40 mm Länge geschnitten wurden.
In Tabelle 2 sind MI, PI, Faserfestigkeit, Anzahl der Kräuselungen und endotherme DSC-Peaks der erhaltenen Stapeln angegeben.
Zur Herstellung nichtgewebter Textilien wurden die Stapeln den Kardiermaschinen gemäß den Herstellern zugeführt. Die obere zur Herstellung nichtgewebter Textilien verwendete Walze war von einem Rauten-Typ mit einer Versiegelungfläche von 22%, während die Kalanderwalze ihre Funktion bei 147°C bei einem Druck von 95 kg/cm ausübte.
Die erhaltenen nichtgewebten Textilien sind hinsichtlich Grundgewicht, Festigkeit in Maschinenrichtung und Querrichtung, TBI und Weichheit in nachstehender Tabelle 3 beschrieben.
TABELLE 1
TABELLE 1 (fortgesetzt)
TABELLE 2
TABELLE 3
Wie aus den obigen Beispielen ersichtlich, zeigen die nichtgewebten Textilien, welche durch thermisches Binden der isotaktischen Polypropylenhomopolymerfasern mit zwei endothermen DSC-Peaks gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ausgezeichnete Festigkeit, zusätzlich daß sie weich sind. Ebenso können die nichtgewebten Textilien in Hochgeschwindigkeits-Kardiermaschinen hergestellt werden. Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung qualitätsreicher nichtgewebter Textilien in hoher Ausbeute.

Claims

Polypropylenfaser, erhalten aus einem isotaktischen Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90 bis 99% durch Schmelzspinnen oder durch Recken nach dem Schmelzspinnen, welche zwei endotherme Peaks zwischen 155 und 170°C im Differentialabtastkalorimeter (DSC) zeigt, wobei die Faser einen Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0 und einen Polydispersitätsindex (PI_c) von 2,1–5,7 aufweist.
Polypropylenfaser nach Anspruch 1, wobei die zwei endothermen Peaks im Differentialabtastkalorimeter (DSC) aus einem bei 160±3°C auftretenden, primären endothermen Peak und einem bei 165±3°C auftretenden, sekundären endothermen Peak zusammengesetzt sind.
Polypropylenfaser nach Anspruch 1, wobei die Faser eine Feinheit von 1,0–80,0 Denier pro Filament aufweist.
Polypropylenfaser nach Anspruch 1, wobei die Faser einen PI_c von 2,3–4,5 aufweist.
Polypropylenfaser nach Anspruch 1, umfassend weiterhin einen Stabilisator und/oder ein Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,03 bis 2,0 Gew.-%.
Polypropylenfaser nach Anspruch 5, wobei der Stabilisator und/oder ein Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,03 bis 0,7 Gew.-% enthalten sind.
Polypropylenfaser nach Anspruch 6, wobei der Stabilisator und/oder ein Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,03 bis 0,4 Gew.-% enthalten sind.
Verfahren zur Herstellung von Polypropylenfasern, umfassend die Schritte: (a) Schmelzen eines isotaktischen Polypropylenhomopolymeren mit einem Isotaxie-Index von 90–99%, einem Schmelzindex (MI_a) von 10,0–40,0 und einem Polydispersitätsindex (PI_a) von 2,5–6,0, um ein geschmolzenes Polymer mit einem Schmelzindex (MI_b), wobei das Verhältnis von MI_b/MI_a im Bereich von 1,01 bis 1,50 liegt, und einem Polydispersitätsindex (PI_b), welcher um 10% oder weniger geringer ist als der PI_a, zu ergeben; (b) Spinnen des geschmolzenen Polymeren, um Fasern mit einem Schmelzindex (MI_c) von 16,5–80,0 und einem Polydispersitätsindex (PI_c), welcher um 20% oder weniger geringer ist als der PI_a, wobei das Verhältnis von MI_c/MI_a im Bereich von 1,65 bis 7,50 liegt, zu erzeugen; und (c) wahlweise Recken der Fasern.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Polypropylenhomopolymer einen Stabilisator und/oder ein Antioxidationsmittel in einer Menge von 0,03–2,0 Gew.-% beim Schritt (a) enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der MI_a im Bereich von 10 bis 30 liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der PI_a im Bereich von 2,8 bis 5,0 liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der PI_a im Bereich von 3,5 bis 4,3 liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Fasern eine Feinheit im Bereich von 1,0 bis 80,0 Denier pro Filament aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der MI_b im Bereich von 10,1–41,0 liegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Faser einen PI_c von 2,1–5,7 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Faser einen PI_c von 2,3–4,5 aufweist.