DE10126126B4

DE10126126B4 - Vlies aus Polyethylen-Verbundfaser und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE10126126B4
Application number: DE10126126.8A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Terada; Yukinori Kataoka
Original assignee: JNC Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: US6391443B1; US20020034635A1; DE10126126A1

Abstract

Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser, umfassend zwei Arten von Polyethylenharz-Komponenten mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, worin die niedrigschmelzende Komponente (A) ein Polyethylen (a) umfasst, das mit einem Metallocen-Katalysator polymerisiert ist und eine Dichte von 0,850 bis 0,915 g/cm3 und einen Q-Wert (Molekulargewicht im Zahlenmittel/Molekulargewicht im Gewichtsmittel) von 2,5 oder weniger aufweist, worin die hochschmelzende Komponente (B) ein Polyethylen (b) mit einer Dichte von 0,940 g/cm3 oder mehr ist und, wobei die Verbundfaser eine Verbundstruktur hat, ausgewählt aus Seite-an-Seite-, Hülle-Kern- oder exzentrischer Hülle-Kern-Struktur, wobei dann, wenn die Verbundfaser die Hülle-Kern-Struktur oder exzentrische Hülle-Kern-Struktur aufweist, die niedrigschmelzende Komponente (A) die Hülle ist und die hochschmelzende Komponente (B) der Kern ist.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Vlies aus Polyethylen-Verbundfaser. Mehr spezifisch betrifft sie ein Vlies, das innerhalb eines breiteren Arbeitstemperaturbereiches hergestellt werden kann und das ein gutes Gefühl und eine Stärke aufweist. Weiterhin betrifft sie ein medizinisches oder hygienisches Material, das das Vlies verwendet.
Beschreibung des Standes der Technik
Gegenwärtig werden Wegwerfmaterialien aus Vlies für die medizinische Verwendung, wie Operationskappen, Operationstücher, Operations-Abdecktücher, Operationshandschuhe zunehmend verwendet. Dies dient zur Lösung eines Problems der Krankenhausinfektion wie einer Infektion von MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus), Hepatitis oder HIV (human immunodeficiency virus). Weiterhin erfordert die Verwendung von wegwerfbaren Vliesmaterialien keine Reinigung, so daß die Pflegearbeit ohne Verschlechterung der Pflegequalität vereinfacht werden kann. Ebenso kann dies eine Lösung für einen Mangel der Arbeit sein, der ein ernsthaftes soziales Problem geworden ist. Das Vlies für die medizinische Verwendung muß eine Bakteriensperreigenschaft, Antipermeabilität, Wasserrückhaltevermögen, flusenfreie Eigenschaft usw. aufweisen, aber wichtig ist es, daß es ein gutes Tragegefühl, starke Festigkeit und Kostenleistung aufweist, weil der Stoff direkt mit dem menschlichen Körper in Kontakt gelangt und nach einmaliger Verwendung wegwerfbar sein muß.
Als Ausgangsmaterialien für Fasern für Vliese werden Polyethylene, Polypropylene und Polyester in großem Umfang verwendet. Im Hinblick auf Vliese für die medizinische Verwendung werden diese Harze im allgemeinen als Ausgangsmaterialien der Vliese verwendet.
Die Vliese für die medizinische Verwendung werden häufig unter Bestrahlung desinfiziert, aber es ist ein Problem und unterliegt einer Beschränkung, Polypropylenharze zur Verwendung einzusetzen, die durch Bestrahlung desinfiziert sind, weil die Polymerkette aufgrund des Aufbruchs von chemischer Bindung an tertiären Kohlenstoffatomen durch die Strahlung aufgeschnitten wird und das Vlies die Festigkeit drastisch verliert.
Im Hinblick auf Polyesterharze schwächt eine Strahlung nicht deren Festigkeit, aber Polyesterharze sind teuerer als Polyolefinharze. Wenn Polyester-Vliese mit einem hohen Basisgewicht verwendet werden, um den Stoff fest genug zu machen, um zu verhindern, daß er durch die Körperbewegung des Verwenders reißt, oder um den Stoff undurchsichtig zu machen, wird das Tuch hart und weist ein schlechtes Tragegefühl oder kein leichtes Gefühl auf, und zwar aufgrund der Natur des Ausgangsmaterialharzes. Wegen dieser Probleme werden Polyester-Vliese durch Krankenhäuser nicht positiv verwendet und verbreiten sich nicht.
Im Gegensatz dazu sind Polyethylenharze für Vliese mit medizinischer Verwendung geeignet, weil sie einige Vorteile aufweisen, daß weiche Vliese wegen der Natur des Ausgangsmaterialharzes erzeugt werden können und weil sie keine tertiären Kohlenstoffatome aufweisen, die bei der Bestrahlung die Festigkeit schwächen.
Jedoch sind konventionelle Vliese, die sich aus einer einzelnen Polyethylen-Komponente ohne Verbundstruktur zusammensetzen, nicht für das Durch-Luft-Verarbeitungsverfahren unter Verwendung von erwärmter Luft für den Erhalt von Vliesmaterialien geeignet, wobei das Verfahren zu einer geringen Weichheit des Vliesmaterials führt.
Um dieses Problem zu lösen, offenbart z. B. die japanische Patentanmeldung Hei 6-508892 (entsprechend PCT WO 93/01334 ) eine Polyethylen-Verbundfaser mit Polyethylen hoher Dichte als erste Komponente und einem Copolymer aus Ethylen und einem α-Olefin (nachfolgende mit ”L-LDPE” abgekürzt) als zweite Komponente. Die Verwendung von allgemeinem L-LDPE als zweite Komponente ist nicht ausreichend für das Bearbeitungsverfahren wie das Durch-Luft-Verfahren geeignet, weil der Schmelzpunktunterschied zwischen beiden Komponenten noch gering ist. Unter Verwendung eines L-LDPE mit einer verhältnismäßig niedrigen Dichte, eines Polyethylen mit sehr niedriger Dichte (VLDPE) oder eines Polyethylen mit einer ultraniedrigen Dichte (ULDPE) als zweite Komponente zur Erhöhung des Schmelzpunktunterschiedes zwischen der ersten und der zweiten Komponente, aber mit kleinerer Harzdichte gibt es noch einige Probleme, daß die Oberfläche der Fasern klebriger werden, Noppen bei der Kardierstufe auftreten und die Festigkeit der erhaltenen Vliese stark vermindert wird.
US 5,540,992 beschreibt Bikomponentenfasern aus Polyethylenen, die sich voneinander bezüglich der Schmelzpunkte bzw. der Dichten unterscheiden. Polyethylene mit einer Dichte im Bereich von 0,921 bis 0,944 g/cm³ werden verwendet.
DE 693 22 082 T2 beschreibt Copolymere von Ethylen mit verzweigten α-Olefinen. Die Dichte eines Polyethylens, das gemäß den Beispielen dieser Druckschrift verwendet wird, liegt bei 0,930 bis 0,931 g/cm³.
DE 33 15 360 A1 beschreibt schmelzklebende Fasern aus einer Polyethylenzusammensetzung, wobei ein Polyethylen mit einer Dichte von 0,910 bis 0,940 g/cm³ und einem Q-Wert von 4,0 oder weniger verwendet wird. Ein weiteres Polyethylen kann in einer Menge von 50 bis 0 Gew.-% verwendet werden, wobei dieses eine Dichte von 0,910 bis 0,930 g/cm³ und einen Q-Wert von 7,0 oder mehr hat.
EP 1 057 916 A1 beschreibt ein Vlies aus einer Konjugatfaser, wobei Harze auf Polyethylenbasis verwendet werden, die sich vonei9nander bezüglich des Schmelzpunktes unterscheiden. Die Konjugatfaser kann eine Kern-Hüll-Struktur oder eine Seite-an-Seite-Struktur aufweisen.
JP 10298827 A beschreibt Verbundfasern vom Kern-Hülle-Typ, wobei der Kern aus Polypropylen erzeugt ist und die Hülle aus niedrigschmelzendem Polyethylen erzeugt ist.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist den Schriften EP 0 522 995 A2 und JP 58191215 A zu entnehmen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung bezweckt die Lösung des oben erwähnten Problems und den Erhalt eines Vliese aus einer Polyethylen-Verbundfaser, die für das thermische Vollpräge- und Durch-Luft-Verarbeiten geeignet ist, das ein gutes Gefühl und eine hohe Festigkeit vermittelt.
Diese Erfinder haben eine intensive Forschung zur Lösung des obigen Problem der konventionellen Polyethylen-Fasern durchgeführt und die Kenntnis erlangt, daß das Problem gelöst werden kann durch ein Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser, das gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Beschreibung der Zeichnungen
1: Modelldiagramm zur Interpretation der Differentialkalorimetrie(DSC)-Kurve der Polyethylen-Faser dieser Erfindung, umfassend das mit dem Metallocen-Katalysator polymerisierte Polyethylen.
P1: Endothermer Peak der niedrigschmelzenden Komponente (A).
P2: Endothermer Peak der hochschmelzenden Komponente (B).
P3: Nächster Punkt zur Basislinie auf der DSC-Kurve zwischen den beiden endothermen Peaks P₁ und P₂.
L1: Länge des linearen Segmentes, im rechten Winkel von der Basislinie zum Punkt P₃ liegend.
L2: Länge von der Basislinie der DSC-Kurve zum endothermen Peak P₁.
W: Länge des linearen Segmentes parallel zur Basislinie, geht durch den Mittelpunkt zwischen der Basislinie und P₁ und kreuzt die DSC-Kurve.
2: DSC-Diagramm der erfindungsgemäßen Polyethylen-Faser, umfassend das mit dem Metallocen-Katalysator polymerisierte Polyethylen.
3: DSC-Diagramm der erfindungsgemäßen Polyethylen-Faser, umfassend ein mit einem konventionellen Ziegler-Natta-Katalysator polymerisiertes Polyethylen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Diese Erfindung wird nachfolgend detailliert erläutert.
Die hochschmelzende Komponente (B) umfaßt ein Polyethylen (b) mit einer Dichte von 0,940 g/cm³ oder mehr als Hauptkomponente. Ein Beispiel eines solches Polyethylen ist ein Ethylen-Homopolymer oder Ethylen-Copolymer, das durch das Niederdruckverfahren mit einem konventionellen Ziegler-Natta-Katalysator polymerisiert ist, umfassend maximal 2 Gew.-% eines Alken-Comonomers mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen. Ein bevorzugter Dichtebereich dieses Polyethylen ist 0,940 bis 0,965 g/cm³, und in diesem Dichtebereich ist ein Polyethylen hoher Dichte mit 0,945 bis 0,960 g/cm³ mehr bevorzugt.
Die niedrigschmelzende Komponente (A) umfaßt ein Polyethylen (a) mit einem Q-Wert von 2,5 oder weniger als Hauptkomponente. Ein Beispiel eines solchen Polyethylens ist ein Ethylen-Copolymer mit im wesentlichen keiner langen Verzweigungskette, üblicherweise mit 15 Gew.-% oder weniger eines Alken-Comonomers mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Wenn dieses Polyethylen (a) mit dem Metallocen-Katalysator polymerisiert wird, kann der Schmelzpunkt erniedrigt werden und die Steifheit der Faseroberfläche vermindert werden im Vergleich zu einem anderen Polyethylen mit dem gleichen Dichtebereich, das durch einen konventionellen Ziegler-Natta-Katalysator polymerisiert ist. Weiterhin hat das durch den Metallocen-Katalysator polymerisierte Polyethylen (a) eine enge Molekulargewichtsverteilung (kleiner Q-Wert), so daß ein stabiles Faserspinnen möglich ist, und das erhaltene Vlies ist weich und hat ein gutes Gefühl, eine hohe Adhäsionsstärke und Wärmedichtstärke.
Das oben erwähnte Polyethylen (a) wird unter Verwendung des Metallocen-Katalysators erhalten. Typische Verbindungen als Metallocen-Katalysator sind die folgenden:
Bis(cyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Bis(cyclopentadienyl)hafniumdichlorid,
Ethylenbis(indenyl)zirkoniumdichlorid,
Ethylenbis(indenyl)hafniumdichlorid, Isopropyliden(cyclopentadienyl-9-fluorenyl)zirkoniumdichlorid,
Isopropyliden(cyclopentadienyl-9-fluorenyl)hafniumdichlorid,
Isopropyliden(cyclopentadienyl-2,7-dimethyl-9-fluorenyl)zirkoniumdichlorid,
Isopropyliden(cyclopentadienyl-2,7-dimethyl-9-fluorenyl)hafniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(2,4,5-trimethylcyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(2,4-dimethylcyclopentadienyl)zirkoniumdichlorid,
Dimethylsilandiylbis(2,4,5-trimethylcyclopentadienyl)hafniumdichlorid oder
Dimethylsilandiylbis(2,4-dimethylcyclopentadienyl)hafniumdichlorid.
Unter den mit diesen Katalysatoren erzeugten Polyethylenen sind viele kommerziell erhältlich, und bevorzugte können aus solchen ausgewählt werden, die den spezifischen Q-Wert, Schmelzpunkt und Schmelzflußrate gemäß dieser Erfindung aufweisen. Weiterhin ist es effektiver, eines mit einem mehr spezifischen Bereich des Q-Wertes, Schmelzpunktes und Schmelzflußrate, wie später diskutiert, auszuwählen.
Das Polyethylen (a) ist ein lineares Polyethylen niedriger Dichte mit einem Dichtebereich von 0,850 bis 0,915 g/cm³. Wenn die Dichte weniger als 0,850 g/cm³ ist, ist die Faseroberfläche klebriger, wenn daraus eine Faser hergestellt wird, und die Kardierverarbeitbarkeit ist verschlechtert. Im Gegensatz dazu ist, wenn die Dichte mehr als 0,915 g/cm³ beträgt, der Schmelzpunktunterschied zwischen der hochschmelzenden Komponente (B) und der niedrigschmelzenden Komponente (A) nicht groß genug, so daß der Temperaturbereich der Vliesverarbeitung nicht verbreitert werden kann, und das Problem liegt nicht nur in der verschlechterten Verarbeitbarkeit, sondern das erhaltene Vlies hat ebenfalls ein schlechtes Gefühl beim Anfassen.
Der Schmelzpunkt des Polyethylen (a) ist bevorzugt im Bereich von 70 bis 125°C. Der MFR (Schmelzflußrate) des Polyethylen (a) ist bevorzugt im Bereich von 5 bis 45 g/10 min, mehr bevorzugt im Bereich von 25 bis 40 g/10 min.
Der Q-Wert des Polyethylen (a) ist 2,5 oder weniger. Wenn der Q-Wert 2,5 übersteigt, erhöht sich die Verteilung der Niedermolekulargewichtsfraktion, so daß die erhaltene Faser klebriger ist eine geringere Adhäsionsstärke hat.
Ein bevorzugter Aspekt der Polyethylen-Faser ist wie folgt:
Die Analyse der Faser unter Verwendung eines Differentialkalorimeters (DSC) zeigt zwei unterschiedliche endotherme Peaks P₁ und P₂ auf der DSC-Kurve von den beiden Komponente (A) und (B) der Faser;
und wenn L₁ als Länge von der Basislinie der DSC-Kurve zum endothermen Peak P₁ und W als Länge eines linearen Segmentes parallel zur Basislinie definiert wird, das den Mittelpunkt zwischen der Basislinie und P₁ kreuzt und die DSC-Kurve kreuzt, wird die Beziehung von L₁ und W mit L₁ > 3W ausgedrückt,
mit dem Vorbehalt, daß die Programmierrate 10°C/min ist und das DSC-Diagramm eine solche Skala aufweist, daß die Länge von 2 W/g Skala auf der vertikalen Achse (die Wärmeflußskala, Einheit: W/g) gleich ist wie die Länge der 50°C-Skala auf der horizontalen Achse (die Temperaturskala, Einheit: °C), wie in 1 gezeigt ist.
Die Differentialkalorimetrie (DSC) ist das allgemeinste Verfahren zur Analyse des Schmelzpunktes des Harzes, der Schmelzstarttemperatur, dessen der Anteil der Komponenten usw. Erfindungsgemäß erfüllt die DSC-Kurve der Polyethylen-Verbundfaser bevorzugt die oben erwähnte Bedingung. Die DSC-Kurve kann entsprechend dem Analyseverfahren von JIS (Japanese Industrial Standard) K7122 unter Verwendung des Differentialkalorimeters (DSC) beobachtet werden. Unter Erfüllung der oben erwähnten Bedingung kann die Polyethylen-Faser leicht erhalten werden und unter einer breiten Arbeitstemperatur kann daraus das Vlies hergestellt werden, und das Vlies zeigt ein gutes Gefühl und eine hohe Festigkeit.
Innerhalb der oben erwähnten Bedingung kann die Polyethylen-Faser den bevorzugtesten Aspekt unter der weiter spezifizierten Bedingung einnehmen; P₃ wird als Punkt auf der DSC-Kurve zwischen den beiden endothermen Peaks P₁ und P₂ von den beiden Komponenten und nächst zu der Basislinie definiert, und L₂ wird als Länge eines linearen Segmentes rechteckig von der Basislinie zum P₃ definiert, die Beziehung von L₁ und L₂ wird mit L₁ > 3L₂ ausgedrückt. Durch Erfüllung dieser Bedingung zeigt die Polypropylen-Verbundfaser einen scharfen endothermen Peak von der niedrigschmelzenden Komponente (A), so daß die Oberflächenklebrigkeit der Faser und die Verminderungsstärke nach dem Vlies-Herstellungsverfahren vermindert werden können.
Bei der Polyethylen-Faser ist der Schmelzpunktunterschied der niedrigschmelzenden Komponente (A) und der hochschmelzenden Komponente größer, der Temperaturbereich der Vlies-Bearbeitungsstufe kann breiter gemacht werden, so daß die Vliesverarbeitung mit einem Verfahren wie das Durch-Luft- oder das thermische Prägen leichter gemacht werden können. Insbesondere ist die Verminderung des Schmelzpunktes der niedrigschmelzenden Komponente (A) ökonomisch vorteilhaft, weil die Wärmemenge zum Anhaften der Faser aneinander bei der Vlieserzeugungsstufe vermindert werden kann.
Der Schmelzpunktunterschied zwischen den beiden Komponenten (A) und (B) der erfindungsgemäßen Polyethylen-Faser ist bevorzugt 5°C oder mehr. (Der erfindungsgemäß definierte ”Schmelzpunktunterschied” ist die Temperaturdifferenz zwischen den endothermen Peaks von der hochschmelzenden Seite P₂ und der niedrigschmelzenden Seite P₁.)
Üblicherweise korreliert der Schmelzpunkt des Harzes mit seiner Dichte, wenn die Dichte eines Harzes niedriger ist, ist dessen Schmelztemperatur niedriger. Jedoch hat ein Harz mit einer niedrigeren Dichte einen größeren Q-Wert und eine stärker erhöht Niedermolekulargewichtsfraktion, so daß die Klebrigkeit der Faseroberfläche und die erniedrigte Zugfestigkeit eines Vlieses zum Problem werden, während die Schmelzbeginntemperatur erniedrigt ist.
Angesichts dessen ist es wirksam für diese Erfindung, daß das Polyethylen (a), das mit dem Metallocen-Katalysator polymerisiert ist, hauptsächlich als niedrigschmelzende Komponente (A) enthalten ist, weil der Metallocen-Katalysator bevorzugt für einen kleinen Q-Wert ist.
Wenn das mit allgemein verwendetem Ziegler-Natta-Katalysator polymerisierte Polyethylen für die Hauptkomponente der niedrigschmelzenden Komponente (A) verwendet wird, wird der beobachtete endotherme Peak P₁ von der niedrigschmelzenden Komponente (A) auf der DSC-Kurve verbreitert, wie in 3 gezeigt ist. In diesem Fall ist zur Erhöhung der Dichte der niedrigschmelzenden Komponente (A), um den endothermen Peak P₁ schärfer zu machen, der Schmelzpunkt ebenfalls höher und der Schmelzpunktunterschied zwischen den beiden Komponenten (A) und (B) ist kleiner. Und schließlich ist der endotherme Peak P₁ von der niedrigschmelzenden Komponente (A) zum endothermen Peak P₂ von der hochschmelzenden Komponente (B) hin verschoben, unter Erhalt eines einheitlichen Peaks.
Im Gegensatz dazu verwendet die Polyethylen-Faser das Polyethylen mit dem Q-Wert von 2,5 oder weniger, das mit dem Metallocen-Katalysator polymerisiert ist, als Hauptkomponente der niedrigschmelzenden Komponente (A). Durch Kombination dieses mit der hochschmelzenden Komponente (B), die hauptsächlich das Polyethylen (b) mit einer Dichte von 0,940 g/cm³ oder mehr enthält, zeigt die DSC-Kurve der Verbundfaser einen scharfen endothermen Peak P₁ von der niedrigschmelzenden Komponente (A), deutlich getrennt davon den endothermen Peak P₂ mit einem bevorzugten Abstand. Dies legt nahe, daß die Moleküle von Polyethylen (a), die die Rolle als Adhäsionskomponente in der niedrigschmelzenden Komponente (A) zum Binden der Fasern aneinander bei der Vlies-Erzeugungsstufe spielen, auf der hochmolekularen Seite verteilt sind und daß die Verteilung des Polyethylens (a) eng ist. Dies legt ebenfalls nahe, daß die Schmelzeigenschaft beider Komponenten deutlich voneinander verschieden ist. Als Ergebnis ist zu verstehen, daß die Polyethylen-Verbundfaser eine geringe Klebrigkeit und hohe Adhäsionsstärke aufweist.
Die Polyethylen-Verbundfaser dieser Erfindung kann durch das konventionelle Schmelz-Spinn-Verfahren oder Spun-Bond-Verfahren erzeugt werden. Die Faser hat eine Kern-Hüll-Struktur.
Bei der Polyethylen-Faser mit der Kern-Hüllen-Struktur ist das Gewichtsverhältnis der hochschmelzenden Komponente (B) zu der niedrigschmelzenden Komponente (A) 80/20 bis 20/80, und 50/50 bis 70/30 ist mehr bevorzugt. Wenn die hochschmelzende Komponente (B) der Kern ist, ist die Steifheit der Verbundfaser schlechter, wenn der Polyethylen-Gehalt (b) als Hauptkomponente mit einer Dichte von 0,940 g/cm³ oder mehr vermindert wird. Die Kardierfähigkeit wird verschlechtert, und ebenso wird das verarbeitete Vlies nicht voluminös und verliert das gute Gefühl. Im Gegensatz dazu wird, wenn das Verhältnis der niedrigschmelzenden Komponente (A) als Hülle vermindert ist, die Adhäsionsstärke der Verbundfaser schwach, so daß die Zugfestigkeit des erhaltenen Vlieses nicht bevorzugt abgeschwächt wird. Daher ist das am meisten bevorzugte Verhältnis der beiden Komponenten in dem oben erwähnten Bereich.
Die Polyethylen-Verbundfaser kann weiterhin ein konventionelles Additiv wie ein Antioxidans, ein lichtresistentes Mittel, ein flammwidriges Mittel und ein Pigment innerhalb eines Bereiches enthalten, bei dem das Ziel dieser Erfindung erreicht wird.
Die Polyethylen-Faser kann nach dem Schmelzspinnen gereckt werden. Als Verfahren zum Recken kann das konventionelle Recken mit erwärmten Walzen oder das Recken in heißem Wasser angewandt werden, und das Recken kann in einer, zwei oder vielen Stufen erfolgen. Für den Erhalt einer gut kardierbaren Faser und eines voluminöseren Vlieses ist es wirksam, die Kristallorientierung der Faser zur Erhöhung der Steifheit davon zu fördern. Zur Förderung der Kristallorientierung der Faser ist das anwendbare Verfahren ein Hochgeschwindigkeitsziehen bei der Schmelzspinnstufe oder ein Hochgeschwindigkeitsrecken bei der Reckstufe. Im letzten Fall ist das Reckverhältnis bevorzugt zumindest das 5- bis 8-fache, und mehr bevorzugt das 10-fach oder mehrfache, unter Erhalt der Polyethylen-Verbundfaser mit hoher Steifigkeit. Ebenso ist die Beibehaltung von Kräuseln für die Polyethylen-Verbundfaser wichtig. Bei der Verwendung einer konventionellen Stopfbüchse zum mechanischen Kräuseln der Fasern ist es möglich, die Beibehaltung der Kräusel durch Auferlegung von ausreichender Wärme auf die Faser unmittelbar vor dem Eintritt in die Stopfbüchse zu erhöhen.
Mit der Polyethylen-Faser können andere Fasern, die bei der Temperatur, bei der die Faser thermisch zum Anhaften gebracht wird, nicht klebrig sind, vermischt oder kombiniert werden, und zwar innerhalb des Bereiches, daß das Ziel dieser Erfindung erreicht werden kann. Eine solche andere Faser ist z. B. eine synthetische Faser wie eine Polypropylen-Faser, Polyester-Faser, Polyamid-Faser oder Polyacrylvinylen-Faser, eine regenerierte Faser oder eine Tierfaser wie Viskoserayon, Cuprammoniumrayon, ein Acetat, Baumwolle, Wolle, Seide, Hanf oder eine Pulpe.
Die Polyethylen-Faser wird als Ausgangsmaterial für die Vlieserzeugung verwendet. Die Polyethylen-Faser kann leicht zu einem Vlies durch ein konventionelles Verfahren wie Prägen, Durch-Luft, Nadeln und Wasserstrahl-Verwirbelung hergestellt werden. Insbesondere wird die Polyethylen-Faser bevorzugt durch das thermische Bindeverfahren des Prägens und der Durch-Luft verarbeitet, weil sie einen Schmelztemperaturunterschied zwischen den beiden Komponenten aufweist und thermisch in einem breiten Temperaturbereich bei der Verarbeitung behandelt werden kann.
Für den Erhalt des Vlieses durch das Durch-Luft-Verfahren schrumpft die Verbundfaser unter dem thermischen Einfluß bei der Verarbeitungsstufe, wenn das thermische Schrumpfverhältnis hoch ist, so daß einige Probleme bei dem erhaltenen Vlies wie eine schlechte Dimensionsstabilität, schlechte Qualität des Stoffes oder Schrumpfen auftreten. Daher muß die Materialschrumpfung (in einem Ofen bei 120°C erwärmt) auf 15% oder weniger und mehr bevorzugt 10% oder weniger eingestellt werden.
Zur Steuerung der Materialschrumpfung ist es notwendig, die Fließfähigkeit des von der Spinndüse schmelzextrudierten Harzes zu erhöhen. Hierfür ist es möglich, daß die Temperatur des geschmolzenen Harzes bei der Spinnstufe erhöht oder ein Harz mit einem hohen Schmelzindex verwendet wird. Ein geschmolzenes Polyethylen führt bei hoher Temperatur zu einem Gel (Brückenmaterial des thermischen Abbaus) und verursacht bei der Spinnstufe einen Faserbruch. Somit ist das letztgenannte Verfahren zur Steuerung der Materialschrumpfung effektiver.
Weil die Polyethylen-Faser insbesondere unter Bestrahlung weniger abgebaut wird, kann das erhaltene Vlies in großem Umfang für Radiologie-bezogene Kleidung, medizinische Gegenstände wie Operationshauben, Operationstücher, Operations-Abdeckkleidungsstücke, Operationshandschuhe und Arztkleidung verwendet werden, aber die Verwendung ist nicht auf medizinische oder radiologische Gebiete beschränkt.
Beispiele
Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert. Die Bedingungen zur Herstellung des Ausgangsmaterials, die Prüfverfahren und die Messung einer jeden Eigenschaft in den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind wie folgt beschrieben.
Beispiele 1 bis 6, Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Neun Arten Polyethylen-Verbundfasern wurden unter Verwendung der niedrigschmelzenden Komponente (A) als Hülle und der hochschmelzenden Komponente (B) als Kern hergestellt. Tabelle 1 zeigt die für jede Komponente verwendeten Polyethylene und das Zusammensetzungsverhältnis (Hüllen/Kernverhältnis).
Die niedrigschmelzende Komponente (A), erwärmt bei 200°C, und die hochschmelzende Komponente (B), erwärmt auf 240°C, wurden von einer Spinndüse mit Spinnlöchern mit 0,8 mm extrudiert, dann bei 376 m/min Spinngeschwindigkeit gezogen, unter Erhalt einer nicht-gereckten Polyethylen-Verbundfaser mit einer Feinheit von 18,7 dtex. Die erhaltene nicht-gereckte Faser wurde um das 10-fache unter Verwendung eines Heißwasser-Streckgerätes, das mit Wasser, das auf 90°C erwärmt war, gefüllt war, gereckt, dann mit einem Kräuselgerät vom Stopf-Typ gekräuselt unter Erhalt von Zick-Zack-Kräuseln und dann mit einem Heißluft-Saugtrockner bei 80°C getrocknet und danach in 51 mm lange Stapelfasern geschnitten. Jede erhaltene Polyethylen-Verbundfaser gemäß den obigen Schritten hatte eine Feinheit von 202 dtex.
Die DSC-Analyse der Polyethylen-Verbundfasern, die gemäß den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhalten wurden, wurde durchgeführt. Die Analyse-Bedingung war entsprechend JIS 7122 unter Verwendung eines Du Pont Thermoanalysators ”DSC 10”. Die resultierende DSC-Analyse erfolgte mit dem DSC-Diagramm, das so eingeteilt war, daß die Länge von 2 W/g-Skala auf der vertikalen Achse (der Wärmefluß) gleich war wie die Länge der 50°-Skala mit der horizontalen Achse, wobei jede Skala 42 mm war, und die Längen L₁, L₂ und W (Einheit: mm) wurden gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Unter Verwendung einer jeden Polyethylen-Verbundfaser, erhalten gemäß den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispielen 1 bis 4 wurden Warenbahnen mit 20 g/m² Basisgewicht hergestellt. Die Herstellung der Warenbahnen erfolgte mit der Probenroll-Kardiermaschine mit hoher Geschwindigkeit von Yamato Kiko. Bei diesem Test wurde der Zustand des Noppenaussehens und die Qualität der Warenbahn beobachtet, und die Kardierfähigkeit einer jeden Probe wurde entsprechend dem folgenden Standard ausgewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Sehr gut: Eine gleichmäßige Warenbahn wurde ohne Auftreten von Noppen erhalten.
Gut: Eine kleine Zahl von Noppen wurde beobachtet, aber die Warenbahn war gleichmäßig.
Schlecht: Eine große Zahl von Noppen trat auf, und die Warenbahn war nicht gleichmäßig.
Jede Warenbahn, erhalten von den Polyethylen-Verbundfasern der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurde durch das Durch-Luft-Verfahren zur Herstellung von Vliesmaterialien der Beispiele 7 bis 12 und Vergleichsbeispiele 5 bis 6 verarbeitet. Die Bedingung der Durch-Luft-Verarbeitung war, daß die thermische Adhäsion unter Verwendung eines Heißzirkulations-Saugbandtrockners erfolgte, zum Anhaften der Polyethylen-Verbundfaser der Warenbahn, wobei 1,0 m/s Heißluft geblasen wurde und die Verarbeitungsgeschwindigkeit 8,5 m/s war. Bei diesem Verfahren war die Bearbeitungstemperatur 110, 115, 120 bzw. 125°C, wie in Tabelle 2 gezeigt ist.
Jede Warenbahn, erhalten von den Polyethylen-Verbundfasern der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurde durch das thermische Prägeverfahren zur Herstellung von Vliesen gemäß den Beispielen 13 bis 18 und den Vergleichsbeispielen 7 bis 9 verarbeitet. Die Bedingung der thermischen Prägeverarbeitung war, daß die thermische Adhäsion unter Verwendung eines Prägeverarbeiters erfolgte, der mit einem Paar oberen und unteren Walzen ausgerüstet war, zum Anhaften der Polyethylen-Verbundfaser der Warenbahn, und zwar unter einem Liniendruck von 1,96 MPa und einer Bearbeitungsgeschwindigkeit von 6,0 m/s. Bei diesem Verfahren war die Bearbeitungstemperatur 105, 110, 115,120 und 125°C, wie in Tabelle 2 gezeigt ist.
Jedes Vlies, erhalten gemäß den Beispielen 7 bis 18 und Vergleichsbeispielen 5 bis 9 wurde in Stücke mit 15 × 5 cm (MD × CD: Probe für den MD-Stärkentest) und 5 × 15 cm ((MD × CD: Probe für den CD-Stärkentest) geschnitten, die Bruchfestigkeit der Vliesstücke wurde unter Verwendung des Shimadzu-Autograph AG-500D mit einer Zuggeschwindigkeit von 200 mm/min gemessen. Das Ergebnis ist in den Tabellen 2 und 3 gezeigt.
Das Gefühl eines jeden Vlieses, erhalten in den Beispielen 7 bis 18 und in Vergleichsbeispielen 5 bis 9 wurde untersucht. Jede Vliesprobe wurde durch 10 Tester getestet, und es wurde von einem angenehmen Gefühl berichtet. Die Probe, die von 9 oder mehr Testern mit weich beurteilt wurde, wurde mit sehr gut bewertet, die, bei der 5 oder 8 Tester weich urteilten, wurde mit gut beurteilt, die, bei der 3 oder 4 Tester weich urteilten, wurde mit schlecht beurteilt, und die, die von zwei oder weniger Testern als weich angesehen wurde, wurde mit sehr schlecht beurteilt. Sehr gute und gute Proben wurden als praktisch verwendbar angesehen, und schlechte und sehr schlechte Proben wurden als nicht praktisch verwendbar angesehen.
Die in der Tabelle 1 gezeigten Beispiele 1, 3, 4 und 6 sind die Fasern dieser Erfindung mit einem Hüllen/Kern-Verhältnis von 30/70 und mit einer unterschiedlichen Dichte der Kern-Komponenten. Die Fasern außerhalb dieser Erfindung mit Hüllen-Komponenten mit ungefähr der gleichen Dichte wie diese Beispiele sind ebenfalls als Vergleichsbeispiele 1 und 2 gezeigt. Aus den Fasern der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden Vliese der Beispiele 7, 9, 10 und 12, Vergleichsbeispiele 5, 6 (Tabelle 2: Durch-Luft-Vlies) und Beispiele 13, 15, 16, 17, Vergleichsbeispiel 7, 8, 9 hergestellt (Tabelle 3: Thermisch geprägtes Vlies). Die Vlies-Zugfestigkeit und das Gefühl beim Anfassen gemäß den Beispielen wurden mit den Vergleichsbeispielen verglichen, wie in den Tabellen 2 und 3 gezeigt ist.
Als Vergleich weisen die Vliese unter Verwendung der Fasern ein gutes Gefühl beim Anfassen und hohe Zugfestigkeit auf, während solche, die die Fasern außerhalb der Erfindung anwenden, das gute Gefühl und die Zugfestigkeit verlieren. Insbesondere war die Faser gemäß Vergleichsbeispiel 1 an ihrer Oberfläche sehr klebrig, so daß eine große Anzahl von Noppen bei der Kardierstufe auftrat und das eine Warenbahnsammlung und die Vliesverarbeitung unmöglich waren.
Beispiel 2 von Tabelle 1 ist die Faser mit der gleichen Struktur wie Beispiel 1, aber das Hüllen/Kern-Verhältnis wurde von 30/70 auf 50/50 geändert. Und Beispiel 5 ist die Faser dieser Erfindung mit der Hülle, bei der ein L-LDPE, das mit Ziegler-Natta-Katalysator polymerisiert war, innerhalb des Bereiches vermischt war, so daß das Ziel dieser Erfindung erreicht wurde. Aus dieser Faser wurde ein Vlies gemäß Beispiel 8 (Tabelle 2: Durch-Luft-Vlies) und den Beispielen 14, 17 verarbeitet (Tabelle 3: thermisch geprägtes Vlies). Die Vlies-Zugfestigkeit und das Gefühl beim Anfassen bei den Beispielen wurde mit den Vergleichsbeispielen verglichen, wie in Tabelle 2 und 3 gezeigt ist. Beide Vliese hatten ein gutes Gefühl und eine hohe Zugfestigkeit.
Das Vergleichsbeispiel 4 gemäß Tabelle 1 ist die Faser dieser Erfindung unter Verwendung eines L-LDPE, das mit einem Ziegler-Natta-Katalysator polymerisiert ist, als Hülle mit einem Hüllen/Kern-Verhältnis von 50/50. Diese Faser hat einen kleinen Schmelzpunktunterschied, so daß sie unmöglich in ein Durch-Luft-Vlies verarbeitet werden konnte, und daraus wurde ein geprägtes Vlies nur bei 120°C Verarbeitungstemperatur hergestellt, wie in Tabelle 3 bei Vergleichsbeispiel 9 gezeigt ist, aber das erhaltene Vlies ist hart und hat ein sehr schlechtes Gefühl beim Anfassen.
Beispiel 19, Vergleichsbeispiel 10
Ein Oberflächenmaterial aus einer kommerziell erhältlichen Windel für Erwachsene wurde abgeschnitten und durch die Vliese von Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 5 substituiert und als Windel von Beispiel 19 bzw. Vergleichsbeispiel 10 fixiert. Der Tragetest erfolgte unter Vergleich von 19 mit Vergleichsbeispiel 5. Als Ergebnis wurde bestätigt, daß die Windel von Beispiel 19 ein gutes Gefühl beim Hautkontakt aufweist und die Zugfestigkeit für die praktische Verwendung hoch genug ist, daß aber die von Vergleichsbeispiel 10 ein schlechtes Gefühl beim Hautkontakt ergibt und für das praktische Tragen nicht geeignet ist.
Wirkung der Erfindung

Die Polyethylen-Verbundfaser hat einen breiten Verarbeitungstemperaturbereich und daraus kann leicht Vliesmaterial hergestellt werden, wobei das erhaltene Vlies weich ist und eine hohe Zugfestigkeit hat. Insbesondere kann sie geeignet als Ausgangsmaterial verwendet werden, das durch das Durch-Luft-Verfahren verarbeitet wird, das für die Polyethylen-Faserverarbeitung schwierig war. Sie wird geeignet nicht nur für ein medizinisches Material, sondern ebenfalls für hygienische Materialien und andere Materialien verwendet.

Tabelle 2 Durch-Luft-Vlies

	Bearbeitungstemperatur (°C)	Zugfestigkeit (N/5 cm)		Gefühl beim Anfassen
	Bearbeitungstemperatur (°C)	MD	CD	Gefühl beim Anfassen
Beispiel 7	110	46,6	3,5	sehr gut
	115	65,4	5,0	sehr gut
	120	80,6	8,5	gut
Beispiel 8	110	55,2	6,3	sehr gut
	115	70,9	6,9	sehr gut
	120	88,8	10,2	gut
Beispiel 9	110	43,2	3,7	sehr gut
	115	66,7	5,0	sehr gut
	120	87,3	9,4	gut
Beispiel 10^**	115	49,3	4,0	sehr gut
	120	70,9	5,8	sehr gut
	125	88,8	8,3	gut
Beispiel 11^**	110	39,2	2,9	gut
	115	60,3	4,8	gut
	120	81,5	8,3	schlecht
Beispiel 12	90	40,2	3,0	gut
	95	45,3	3,9	gut
	100	60,0	4,8	schlecht
Vergleichsbeispiel 5	115	29,4	2,6	schlecht
Vergleichsbeispiel 5	120	55,0	4,2	sehr schlecht
Vergleichsbeispiel 6	115	19,0	1,7	gut
Vergleichsbeispiel 6	120	62,8	4,7	schlecht

** Referenz Tabelle 3 Thermisch geprägtes Vlies

	Bearbeitungstemperatur (°C)	Zugfestigkeit (M/5 cm)		Gefühl beim Anfassen
	Bearbeitungstemperatur (°C)	MD	CD	Gefühl beim Anfassen
Beispiel 13	105	90,7	16,0	sehr gut
	110	95,3	19,7	sehr gut
	115	100,4	20,2	gut
Beispiel 14	105	88,4	16,4	sehr gut
	110	98,4	18,9	sehr gut
	115	109,3	22,3	gut
Beispiel 15	110	50,2	11,3	sehr gut
	115	110,0	19,0	gut
	120	113,0	20,5	gut
Beispiel 16^**	120	94,4	15,3	sehr gut
Beispiel 16^**	125	115,5	17,3	gut
Beispiel 17^**	110	81,8	10,3	gut
	115	106,2	19,3	gut
	120	108,9	20,7	gut
Beispiel 18	85	70,4	5,9	gut
	90	87,3	14,3	gut
	95	93,0	18,0	gut
Vergleichsbeispiel 7	110	39,5	6,8	schlecht
	115	70,4	13,6	sehr schlecht
	120	73,8	14,7	sehr schlecht
Vergleichsbeispiel 8	110	25,0	4,0	sehr schlecht
Vergleichsbeispiel 8	115	75,0	13,5	sehr schlecht
Vergleichsbeispiel 9	120	72,2	7,4	sehr schlecht

** Referenz

Claims

Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser, umfassend zwei Arten von Polyethylenharz-Komponenten mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, worin die niedrigschmelzende Komponente (A) ein Polyethylen (a) umfasst, das mit einem Metallocen-Katalysator polymerisiert ist und eine Dichte von 0,850 bis 0,915 g/cm³ und einen Q-Wert (Molekulargewicht im Zahlenmittel/Molekulargewicht im Gewichtsmittel) von 2,5 oder weniger aufweist, worin die hochschmelzende Komponente (B) ein Polyethylen (b) mit einer Dichte von 0,940 g/cm³ oder mehr ist und, wobei die Verbundfaser eine Verbundstruktur hat, ausgewählt aus Seite-an-Seite-, Hülle-Kern- oder exzentrischer Hülle-Kern-Struktur, wobei dann, wenn die Verbundfaser die Hülle-Kern-Struktur oder exzentrische Hülle-Kern-Struktur aufweist, die niedrigschmelzende Komponente (A) die Hülle ist und die hochschmelzende Komponente (B) der Kern ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach Anspruch 1, worin das Polyethylen (b) der hochschmelzenden Komponente (B) ein Polyethylen mit hoher Dichte mit einer Dichte von 0,945 g/cm³ bis 0,965 g/cm³ ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach Anspruch 1 oder 2, worin das Polyethylen (b) der hochschmelzenden Komponente (B) ein Polyethylen mit einem Schmelzpunkt von 125 bis 135°C ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Polyethylen (b) der hochschmelzenden Komponente (B) ein Polyethylen mit einem Schmelzflussindex von 5 bis 45 g/10 min ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Polyethylen (a) der niedrigschmelzenden Komponente (A) ein Polyethylen mit einem Schmelzpunkt von 70 bis 125°C ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Polyethylen (a) der hochschmelzenden Komponente (A) ein Polyethylen mit einem Schmelzflussindex von 5 bis 45 g/10 min ist.
Vlies, umfassend eine Polyethylen-Verbundfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Schmelzpunktunterschied der beiden Komponenten 5°C oder mehr ist.
Vlies nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Vlies durch ein Spun-Bond-Verfahren erhältlich ist.
Vlies nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Vlies durch ein Durch-Luft-Verarbeitungsverfahren erhältlich ist, bei dem die Fasern miteinander thermisch schmelzverbunden werden.
Vlies nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die Vliesschrumpfung in einem Ofen bei 125°C 15% oder weniger ist.
Vlies nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Vlies durch ein Punktbindeverfahren erhältlich ist, das die Fasern thermisch miteinander schmelzbindet.
Verwendung des Vlieses nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als medizinischer Gegenstand.
Verwendung des Vlieses nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Hygienegegenstand.