DE102016109115A1

DE102016109115A1 - Spinnvlies aus Endlosfilamenten

Info

Publication number: DE102016109115A1
Application number: DE102016109115.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Sommer
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-23
Also published as: CN109154117A; JP2020117852A; WO2017198730A1; BR112018072335A2; KR102396246B1; EP3296438B1; KR20210075215A; DK3296438T3; AR110601A1; KR20190008364A; CN109154117B; US20190194826A1; MX371463B; EP3246447A1; ES2796629T3; PL3296438T3; ZA201806891B; PL3246447T3; MX2018012969A; JP2020117853A

Abstract

Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind. Die Filamente enthalten zumindest ein Gleitmittel, wobei das Gleitmittel in der Kernkomponente vorhanden ist. Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente beträgt 50:50 bis 90:10. Der Anteil des Gleitmittels – bezogen auf das gesamte Filament – beträgt 250 bis 5500 ppm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind. – Erfindungsgemäß weisen die Spinnvliese Endlosfilamente auf. Solche Endlosfilamente unterscheiden sich aufgrund ihrer quasi endlosen Länge von Stapelfasern, die viel geringere Längen von beispielsweise 10 bis 60 mm aufweisen.
Spinnvliese der eingangs genannten Art sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsvarianten bekannt. Bei solchen Spinnvliesen ist in der Regel eine hohe Festigkeit bzw. hohe Zugfestigkeit wünschenswert. Für viele Anwendungen sollen die Spinnvliese außerdem einen glatten weichen Griff aufweisen. Ein weicher Griff der Spinnvliese einerseits und eine hohe Festigkeit bzw. Zugfestigkeit der Spinnvliese andererseits ist häufig nicht zufriedenstellend in der Kombination erreichbar. Das gilt erst recht, wenn zugleich eine hohe Produktivität bzw. Anlagenproduktivität gewünscht wird.
Bei der Herstellung von Spinnvliesen aus Endlosfilamenten ist es grundsätzlich bereits bekannt, weichmachende Additive bzw. Gleitmittel in den thermoplastischen Kunststoff der Filamente einzumischen. Dabei erfolgt gleichsam ein homogenes Einbringen des Gleitmittels in die Filamente. Diese bekannten Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, dass die Additive im Zuge der Spinnvlies-Erzeugung aus den Filamenten ausdampfen können und die Anlage verschmutzen bzw. sich insbesondere in den luftführenden Komponenten der Anlage niederschlagen. Diese negativen Effekte sind natürlich unerwünscht.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Spinnvlies der eingangs genannten Art anzugeben, dass sich sowohl durch einen glatten weichen Griff als auch durch eine ausreichende Festigkeit auszeichnet, das einfach und effizient herstellbar ist und bei dem vor allem ein Ausdampfen weichmachender Additive bzw. ein Ausdampfen von Gleitmitteln weitgehend vermieden werden kann.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente, mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei das Gleitmittel ausschließlich oder zu mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 95 Gew.-% in der Kernkomponente vorhanden ist, wobei das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente 55:45 bis 90:10, vorzugsweise 60:40 bis 85:, bevorzugt 65:35 bis 80:20 und besonders bevorzugt 65:35 bis 75:25 beträgt. Der Anteil des Gleitmittels entspricht – bezogen auf das gesamte Filament – 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise 500 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 700 bis 2500 ppm. – Gemäß besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beträgt das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente 67:33 bis 73:27 und bevorzugt 70:30 bzw. etwa 70:30. – Nach sehr empfohlener Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform ist die Mantelkomponente gleitmittelfrei bzw. im Wesentlichen gleitmittelfrei ausgebildet. – Bei der ersten Ausführungsform kann der Mantel gleichsam als Migrationssperre für das im Kern vorhandene Gleitmittel dienen.
Die nachfolgend zur Kern-Mantel-Konfiguration angegebenen Merkmale gelten zweckmäßigerweise sowohl für die erste Ausführungsform der Erfindung als auch für die weiter unten noch erläuterte zweite Ausführungsform. In der Kernkomponente und/oder in der Mantelkomponente können Rohstoffmischungen eingesetzt werden, die bevorzugt jeweils kompatibel sind. Kern-Mantel-Konfiguration meint im Rahmen der Erfindung, dass die Mantelkomponente die Kernkomponente vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig umgibt. – Die Endlosfilamente des Spinnvlieses haben für alle Ausführungsformen der Erfindung vorzugsweise einen Titer von 1,0 bis 2,5 denier und besonders bevorzugt einen Titer von 1,2 bis 2,2 denier.
Im Rahmen der ersten Ausführungsform der Erfindung hat es sich bewährt, dass die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente aus einem Polyolefin und/oder aus einem Polyolefin-Copolymerisat besteht/bestehen bzw. im Wesentlichen besteht/bestehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente aus einem Polypropylen und/oder aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht/bestehen bzw. im Wesentlichen besteht/bestehen. Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Polypropylen-Copolymerisat ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung als Ethylen-Propylen-Copolymerisat ausgeführt.
Eine Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kernkomponente als auch die Mantelkomponente der Endlosfilamente des erfindungsgemäßen Spinnvlieses aus einem Homo-Polyolefin, bevorzugt aus einem Homo-Polypropylen bestehen bzw. im Wesentlichen bestehen. Bei dieser Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform beträgt das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente zweckmäßigerweise 50:50 bis 75:25 und bevorzugt 67:33 bis 75:25. Empfohlenermaßen wird bei der ersten Ausführungsform das zumindest eine Gleitmittel lediglich der Kernkomponente beigemischt oder das Gleitmittel ist zu mindestens 95 Gew.-%, bevorzugt zu mindestens 98 Gew.-% in der Kernkomponente vorhanden. Es empfiehlt sich, dass bei dieser Ausführungsvariante in dem gesamten Endlosfilament ein Anteil bzw. ein mittlerer Anteil des Gleitmittels von 250 bis 5000 ppm und bevorzugt von 1000 bis 5000 ppm vorliegen.
Eine weitere Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kernkomponente aus einem Homo-Polyolefin, insbesondere aus einem Homo-Polypropylen besteht bzw. im Wesentlichen besteht und dass die Mantelkomponente aus einer Mischung aus einem Homo-Polyolefin, insbesondere einem Homo-Polypropylen und aus einem Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere einem Polypropylen-Copolymerisat besteht bzw. im Wesentlichen besteht. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist dabei das Homo-Polyolefin, insbesondere das Homo-Polypropylen in der Kernkomponente identisch mit dem Homo-Polyolefin bzw. Homo-Polypropylen in der Mantelkomponente. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Homo-Polyolefins, insbesondere des Homo-Polypropylens in der Mantelkomponente 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-% und bevorzugt 75 bis 85 Gew.-%. Zweckmäßigerweise beträgt der Anteil des Polyolefin-Copolymerisats bzw. des Polypropylen-Copolymerisats in der Mantelkomponente 50 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 10 Gew.-% und bevorzugt 25 bis 15 Gew.-%. Empfohlenermaßen weist das dabei eingesetzte Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere das Polypropylen-Copolymerisat eine Schmelzflussrate (MFI) von 5 bis 30 g/10 min, vorzugsweise von 5 bis 25 g/10 min auf. Die Schmelzflussrate (MFI) wird hier und nachfolgend insbesondere nach ISO 1133 gemessen und zwar für Polypropylen und Polypropylen-Copolymerisat bei 230 °C und 2,16 kg. Das Polyolefin-Copolymerisats bzw. das Polypropylen-Copolymerisats weist vorzugsweise einen Ethylen-Anteil von 2 bis 20 %, bevorzugt von 4 bis 20 % auf. Das Polyolefin-Copolymerisat bzw. das Polypropylen-Copolymerisat dieser Ausführungsvariante zeichnet sich bevorzugt bezüglich der Kohlenstoffatome durch einen mittleren C2-Anteil im Bereich von 2 bis 6 % aus. Vorzugsweise werden als Polypropylen-Copolymerisat Exxon Vistamaxx 3588 und/oder Exxon Vistamaxx 6202 oder ein Polypropylen mit ähnlichen Eigenschaften eingesetzt. Das Polypropylen-Copolymerisat wird entsprechend den obigen Angaben mit dem Homo-Polyolefin bzw. Homo-Polypropylen für die Mantelkomponente gemischt. Bevorzugte Angaben für das Homo-Polypropylen sind weiter unten noch aufgeführt.
Im Zuge der Herstellung des erfindungsgemäßen Spinnvlieses kann im Hinblick auf den eingesetzten thermoplastischen Kunststoff mit einer Recyclat-Rückführung gearbeitet werden. Dabei wird zweckmäßigerweise – insbesondere bei der ersten Ausführungsform der Erfindung – der Recyclat-Strom ausschließlich oder vornehmlich für die Kernkomponente eingesetzt. Ein mit Gleitmittel beladenes zurückgeführtes Recyclat wird dann nur in die Kernkomponente zurückgeführt und es wird gewährleistet, dass die Mantelkomponente gleitmittelfrei bzw. im Wesentlichen gleitmittelfrei bleibt. – Bei einer Recylcat-Rückführung mit Copolymerisat-Anteilen im Recyclat-Strom wird dann Copolymerisat auch in die Kernkomponente überführt. Nichtsdestoweniger bleibt der Mantel gleitmittelfrei bzw. im Wesentlichen gleitmittelfrei.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Gleitmittel ausschließlich oder zum größten Teil in der Kernkomponente vorhanden. Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. – Als Gleitmittel werden sowohl bei der ersten Ausführungsform als auch bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die nachfolgend spezifizierten Substanzen eingesetzt. Zweckmäßigerweise wird als Gleitmittel zumindest ein Fettsäurederivat und bevorzugt zumindest eine Substanz aus der Gruppe „Fettsäureester, Fettsäurealkohol, Fettsäureamid“ verwendet. Eine empfohlene Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass als Gleitmittel zumindest ein Stearat – insbesondere Glycerin-Monostearat – und/oder ein Fettsäureamid wie z. B. Erucasäureamid und/oder ein Ölsäureamid eingesetzt wird. Beispielsweise ist auch der Einsatz von Distearylethylendiamid möglich. Als Gleitmittel-Masterbatch wird gemäß einer bewährten Ausführungsvariante das Erucasäureamid-Produkt SL05068PP der Firma Constab verwendet.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei der Anteil des Gleitmittels – bezogen auf das gesamte Filament – 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise 500 bis 5000 ppm bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 700 bis 2500 ppm beträgt. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass bei dieser zweiten Ausführungsform in der Mantelkomponente zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels durch die Mantelkomponente reduzierender Zusatzstoff enthalten ist. Dieser Zusatzstoff wird weiter unten näher spezifiziert.
Eine Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gleitmittel in der Mantelkomponente vorhanden ist und gemäß einer Ausführungsvariante lediglich in der Mantelkomponente enthalten ist. Grundsätzlich kann bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung Gleitmittel aber auch in oder auch nur in der Kernkomponente vorhanden sein.
Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die Kernkomponente aus einem Homo-Polyolefin und insbesondere aus einem Homo-Polypropylen bestehen bzw. im Wesentlichen bestehen. Nach einer anderen Ausführungsvariante weist die Kernkomponente bei dieser zweiten Ausführungsform zumindest 75 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt zumindest 85 Gew.-% und besonders bevorzugt zumindest 90 Gew.-% des Homo-Polyolefins, insbesondere des Homo-Polypropylens auf.
Eine empfohlene Ausführungsvariante der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelkomponente bzw. die das Gleitmittel enthaltende Mantelkomponente aus einem Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht bzw. im Wesentlichen besteht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Mantelkomponente vorzugsweise das Gleitmittel enthalten ist und bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung zusätzlich noch der die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzierende Zusatzstoff. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird bevorzugt ein Polyolefin-Copolymerisat bzw. ein Polypropylen-Copolymerisat für die Mantelkomponente gewählt, dass eine Schmelzflussrate (MFI) von 20 bis 70 g/10 min, vorzugsweise von 25 bis 50 g/10 min aufweist. Zweckmäßigerweise wird ein Ethylen-Propylen-Copolymerisat mit einem Ethylen-Anteil von 1 bis 6 %, bevorzugt von 2 bis 6 % eingesetzt. Empfohlenermaßen zeichnet sich das für die Mantelkomponente gewählte Polyolefin-Copolymerisat bzw. Polypropylen-Copolymerisat durch eine enge Molmassenverteilung aus und vorzugweise durch eine Molekulargewichtsverteilung bzw. Molmassenverteilung (M_w/M_n) von 2,5 bis 6, bevorzugt von 3 bis 5,5 und sehr bevorzugt von 3,5 bis 5. Die Molekulargewichtsverteilung M_w/M_n wird im Rahmen der Erfindung nach der Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) und zwar entsprechend ISO 16014-1:2003, ISO 16014-2:2003, ISO 16014-4:2003 und ASTM D 6474-12.
– Empfohlenermaßen wird ein ein Nukleierungsmittel aufweisendes Random-Polypropylen-Copolymerisat eingesetzt, wie beispielsweise Borealis RJ377MO oder Basell Moplen RP24R. Dieses letztgenannte Random-Polypropylen-Copolymerisat weist z. B. eine Schmelzflussrate von 30 g/10 min und eine Vicat-Temperatur von 120 °C (ISO 306/A50, 10 N) auf
Im Rahmen der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird in der Mantelkomponente der Endlosfilamente zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff eingesetzt. Bei diesem Zusatzstoff handelt es sich um zumindest ein Nukleierungsmittel und/oder um zumindest einen Füllstoff. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird zumindest ein Nukleierungsmittel eingesetzt. Dabei hat es sich besonders bewährt ein Nukleierungsmittel aus der Gruppe „Aromatische Carbonsäure, Salz einer aromatischen Carbonsäure, Sorbit-Derivat, Talkum, Kaolin, Chinacridon, Pimelinsäure-Salz, Suberinsäure-Salz, Dicyclohexyl-naphthalendicarboxamid, Organophosphat, Triphenyl-Verbindung, Triphenyldithiazin“ verwendet. Als Nukleierungsmittel kann ein Sorbitol wie das Dibenzyl-Sorbitol (DBS) bzw. 1,3:2,4-bis-(p-methylbenzylidene) Sorbitol (MDBS) bzw. das 1,3:2,4-bis(3,4-Dimethylbenzylidene) Sorbitol (DMDBS) eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Nukleierungsmittel ist ein Salz einer aromatischen Carbonsäure, insbesondere ein Alkalisalz der Benzoesäure und beispielsweise Natriumbenzoat.
Durch die Nukleierung der Mantelkomponente, insbesondere des Polyolefin-Copolymerisates bzw. des Polypropylen-Copolymerisates der Mantelkomponente mit zumindest einem Nukleierungsmittel wird die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels im Mantel gesenkt und somit im Hinblick auf die Lösung des technischen Problems der problemlose Einsatz von Gleitmitteln in der Mantelkomponente ermöglicht. – Auch zumindest ein Füllstoff in der Mantelkomponente kann die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzieren. Dabei wird als Füllstoff vorzugsweise zumindest ein Metallsalz und besonders bevorzugt zumindest eine Substanz aus der Gruppe „Titandioxid“, Calciumcarbonat, Talkum“ eingesetzt.
Im Rahmen der zweiten Ausführungsform der Erfindung können als Polypropylen-Copolymerisate für die Mantelkomponente zweckmäßigerweise Random-Polypropylen-Copolymerisate mit enger Molmassenverteilung eingesetzt werden. Hier kommen insbesondere auch Polypropylen-Copolymerisate in Frage, die aus dem Spritzguss-Sektor bekannt sind und oft Antistatika und Nukleierungsmittel enhalten. Solche Antistatika (z. B. Fettsäureester wie beispielsweise Glycerin Monostearat oder auch ethoxylierte Fettamine bzw. Alkylamine) können oftmals als Gleitmittel bereits ausreichen und würden unter die erfindungsgemäß beanspruchte Gleitmittelmenge fallen. – Optional kann in die Kernkomponente und/oder Mantelkomponente zusätzliches Gleitmittel zudosiert werden, wenn der bereits vorhandene Anteil aus dem Copolymerisat nicht ausreicht. Das Copolymerisat der Mantelkomponente kann mit Homo-Polypropylen abgemischt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Viskosität dieser Mischungen geringer als die Viskosität eines Homo-Polypropylens.
Wenn bei der ersten oder bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Homo-Polypropylen eingesetzt wird, so handelt es sich dabei vorzugsweise um ein Homo-Polypropylen mit den folgenden Eigenschaften. Die Schmelzflussrate (MFI) beträgt zweckmäßigerweise 17 bis 37 g/10 min, bevorzugt 19 bis 35 g/10 min. Das Homo-Polypropylen weist empfohlenermaßen eine enge Molmassenverteilung im Bereich von 3,6 bis 5,2, insbesondere im Bereich von 3,8 bis 5 auf. Die Messung der Molmassenverteilung wurde weiter oben bereits spezifiziert. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird als Homo-Polypropylen zumindest eines der folgenden Produkte eingesetzt: Borealis HF420FB (MFI19), HG455FB (MFI25), HG475FB (MFI25), Basell Moplen HP561R (MFI25) und Exxon 3155 PP (MFI35).
Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform wird nach ganz besonders empfohlener Ausführungsform der Erfindung sowohl für die Kernkomponente als auch für die Mantelkomponente Homo-Polypropylen und/oder Polypropylen-Copolymerisat, insbesondere Ethylen-Propylen-Copolymerisat und/oder Mischungen davon eingesetzt. Die PP-Materialien haben sich im Rahmen der Erfindung ganz besonders bewährt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein erfindungsgemäßes Spinnvlies mit einem Spunbond-Verfahren hergestellt wird. Dabei werden zunächst Mehrkomponentenfilamente bzw. Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration als Endlosfilamente mittels zumindest einer Spinnerette ersponnen und anschließend werden diese Endlosfilamente in zumindest einer Kühleinrichtung gekühlt und daraufhin durchlaufen die Endlosfilamente eine Verstreckeinrichtung zum Verstrecken der Filamente. Die verstreckten Filamente werden auf einer Ablagevorrichtung, insbesondere auf einem Ablagesiebband als Spinnvlies abgelegt.
Eine besonders empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat aus der Kühleinrichtung und der Verstreckeinrichtung als geschlossenes Aggregat ausgebildet ist, wobei außer der Zufuhr der Kühlluft in der Kühleinrichtung keine weitere Luftzufuhr in das geschlossene Aggregat stattfindet. Diese geschlossene Ausführung hat sich im Rahmen der Erfindung bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Spinnvlieses besonders bewährt.
Zweckmäßigerweise ist zwischen der Verstreckeinrichtung und der Ablagevorrichtung zumindest ein Diffusor angeordnet. Die aus der Verstreckeinrichtung austretenden Endlosfilamente werden durch diesen Diffusor hindurchgeführt und dann auf der Ablagevorrichtung bzw. auf dem Ablagesiebband abgelegt. Eine empfohlene Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Verstreckeinrichtung und dem Siebband zumindest zwei Diffusoren, bevorzugt zwei Diffusoren in Filamentströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist zwischen den beiden Diffusoren zumindest ein Sekundärlufteintrittsspalt für den Eintritt von Umgebungsluft vorhanden. Die Ausführungsform mit dem zumindest einen Diffusor bzw. mit den zumindest zwei Diffusoren und dem Sekundärlufteintrittsspalt hat sich ebenfalls im Hinblick auf die Herstellung der erfindungsgemäße Spinnvliese besonders bewährt.
Nach der Ablage der Filamente zum Spinnvlies wird dieses Spinnvlies verfestigt, nach bevorzugter Ausführungsform vorverfestigt und anschließend endverfestigt. Die Vorverfestigung bzw. Verfestigung des Spinnvlieses erfolgt zweckmäßigerweise mit zumindest einem Kalander. Dabei werden bevorzugt zwei miteinander wechselwirkende Kalanderwalzen eingesetzt. Nach einer empfohlenen Ausführungsform ist zumindest eine dieser Kalanderwalzen beheizt ausgeführt. Die Prägefläche des Kalanders beträgt zweckmäßigerweise 8 bis 20 %, beispielsweise 12 %.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die erfindungsgemäßen Spinnvliese einen optimalen glatten weichen Griff und nichtsdestoweniger eine hohe Festigkeit aufweisen. Es resultieren weiche Spinnvliese mit guter Zugfestigkeit. Das gilt vor allem für den bevorzugten Einsatz der Polypropylene bzw. Polypropylen-Copolymerisate für die Kernkomponente und/oder Mantelkomponente der Endlosfilamente des erfindungsgemäßen Spinnvlieses.
Wesentlich ist weiterhin, dass gegenüber bekannten Lösungen das Ausdampfen von Gleitmittel aus den Filamenten effektiv reduziert werden kann und dadurch werden unerwünschte Abscheidungen in der Anlage vermieden. Somit kann die Sauberkeit der Anlage gegenüber den bekannten Maßnahmen erhöht werden und dadurch auch die Effizienz und Verfügbarkeit der Anlage gesteigert werden. Insbesondere kann die Anlagenlaufzeit erhöht werden. Der Erfindung liegt insoweit auch die Erkenntnis zugrunde, dass ein inhomogenes Einbringen des Gleitmittels in die Filamente zur Lösung des erfindungsgemäßen technischen Problems effektiv beiträgt. – Wie mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch belegt wird, kann im Vergleich zu den aus der Praxis bekannten Maßnahmen bei der Erzeugung der erfindungsgemäßen Spinnvliese und insbesondere bei der Verfestigung der Spinnvliese bei geringerem Energieaufwand – insbesondere bei geringeren Kalandertemperaturen – eine vergleichbare Festigkeit der Vliese erreicht werden. Aufgrund der erfindungsgemäß erreichten hohen Festigkeit der Spinnvliese kann bei der Herstellung der Endlosfilamente auch Material eingespart werden, insbesondere im Vergleich zu anderen Rohstoffkombinationen, wie beispielsweise PP/PE. Weiterhin kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Spinnvliese eine einfache Recyclierung der Komponenten in den Herstellungsprozess erfolgen. Aufgrund der Kompatibilität der verwendeten Rohstoffe ist eine problemlose Rückführung von Recyclat mit hohen Anteilen möglich. Auch dadurch ergibt sich ein erheblicher Kostenvorteil gegenüber z. B. einer PP/PE-Kombination. Im Ergebnis resultieren weiche, glatte und zugfeste Spinnvliese, die mit verhältnismäßig geringen Kosten realisiert werden können.
Es wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: Nachfolgend wurden Spinnvliese aus Bikomponentenfilamenten mit Kern-Mantel-Konfiguration nach dem oben beschriebenen Spunbond-Verfahren hergestellt. Als Material für die beiden Komponenten (Kern und Mantel) kamen dabei Homo-Polypropylene und Polypropylen-Copolymerisate zum Einsatz. Das auf dem Ablagesiebband abgelegte Spinnvlies wurde bei allen Ausführungsbeispielen mit einem Kalander verfestigt, der eine Gravur U5714A aufwies (12 % Prägefläche, runde Gravurpunkte, 25 Fig/cm²). Die Feinheit der Filamente aller Beispiele betrug ca. 1,6 bis 1,8 denier, alle Muster wurden mit einem Spinnsystem bei ähnlichen Durchsätzen produziert.
Vergleichsbeispiel:
Es wurden Monokomponentenfilamente aus Homo-Polypropylen (Borealis HG455FB mit MFI25) hergestellt. Die Kalandrierung erfolgte bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von ca. 148 °C. Das erzeugte Spinnvlies hat eine gute Festigkeit, im Vergleich zu den nachfolgenden Ausführungsbeispielen aber keinen zufriedenstellenden weichen Griff.
Ausführungsbeispiel 1:
Ein Spinnvlies aus Bikomponentenfilamenten wurde gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt, wobei sowohl die Kernkomponente als auch die Mantelkomponente aus Homo-Polypropylen (Borealis HG455FB mit MFI25) mit 8 % eines Polypropylens der Firma Idemitsu „L-MODU X901S“ als weichem Zusatz-Polypropylen bestanden. Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug 70:30. Ausschließlich im Kern war das Gleitmittel SL05068PP der Firma Constab auf Basis von Erucasäureamid enthalten. Der Gehalt des Gleitmittels betrug in Bezug auf das gesamte Filament 2000 ppm. Das Spinnvlies wurde bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von etwa 142 °C kalandriert. Das aus diesen Endlosfilamenten erzeugte Spinnvlies wies nach einem Tag Ablagerzeit einen glatten weichen Griff auf.
Ausführungsbeispiel 2:
Auch das Spinnvlies dieses Ausführungsbeispiels wurde gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt. Die Bikomponentenfilamente dieses Spinnvlieses enthielten sowohl in der Kernkomponente als auch in der Mantelkomponente Homo-Polypropylen (Basell Moplen HP561R mit MFI25) mit 10 Gew.-% eines weichen Zusatz-Co-Polypropylens (Exxon Vistamaxx VM 6202). Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug auch hier 70:30. Als Gleitmittel wurde wiederum SL05068PP der Firma Constab auf Basis von Erucasäureamid eingesetzt. Dieses Gleitmittel war nur im Kern enthalten und der Gehalt an dem Gleitmittel betrug 2500 ppm, bezogen auf das gesamte Filament. Die Kalandrierung des Spinnvlieses erfolgte bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von 132 °C. Der Griff des erzeugten Filamentes musste anfangs als stumpf eingestuft werden, nach einem Tag Ablagerzeit stellte sich ein glatter weicher Griff ein. Dies zeigt die verzögerte Migration des Gleitmittels.
Ausführungsbeispiel 3:
Dieses Spinnvlies wurde gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung erzeugt. Die Bikomponentenfilamente enthielten Homo-Polypropylen (Borealis HG475FB) im Kern und Poloypropylen-Copolymerisat (Basell Moplen RP248R mit MFI 30) im Mantel. Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug 70:30. In dem Polypropylen-Copolymerisat des Mantels ist ein Nukleierungsmittel und ein Antistatikum enthalten. Die Kalandrierung des Spinnvlieses erfolgte bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von 121 °C. Der Griff des hergestellten Spinnvlieses musste anfangs als stumpf eingestuft werden, nach einem Tag Ablagerzeit stellte sich ein glatter weicher Griff des Vlieses ein. Das zeigt wiederum eine verzögerte Migration des Gleitmittels bzw. hier des Antistatikums.
Ausführungsbeispiel 4:
Das Spinnvlies wurde nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung erzeugt. Die Kernkomponente der Bikomponentenfilamente bestand aus Homo-Polypropylen (Borealis HG475FW mit MFI25) und die Mantelkomponente bestand aus Polypropylen-Copolymerisat (Basell Moplen RP248R mit MFI30). Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug 50:50. In dem Polypropylen-Copolymerisat war ein Nukleierungsmittel und ein Antistatikum enthalten. Die Verfestigung erfolgte mit Kalanderwalzen mit einer Oberflächentemperatur von 121 °C. Der Griff des hergestellten Spinnvlieses war anfangs stumpf und nach einem Tag Ablagerzeit stellte sich dann ein glatter weicher Griff ein. Das zeigt wiederum die verzögerte Migration des als Gleitmittel eingesetzten Stearates. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 3 zeigt sich eine verminderte Festigkeit des Vlieses (s. Tabelle unten), die auf den größeren Anteil von Polypropylen-Copolymerisat im Vergleich zum Homo-Polypropylen zurückzuführen ist.
Ausführungsbeispiel 5:
Die Bikomponentenfilamente dieses Spinnvlieses wiesen Homo-Polypropylen (Borealis HG475FB mit MFI25) im Kern auf und Polypropylen-Copolymerisat im Mantel. Das Massenverhältnis der Kernkomponente zur Mantelkomponente betrug 70:30. Das eingesetzte Polypropylen-Copolymerisat ist vergleichbar zum Copolymerisat Moplen RP248R, besitzt aber kein Nukleierungsmittel und kein Antistatikum. Eine Verfestigung des Spinnvlieses wurde mit Kalanderwalzen mit einer Oberflächentemperatur von 121 °C durchgeführt. Auch nach dreitätiger Ablagerzeit erreichte das auf diese Weise hergestellte Spinnvlies nicht den glatten weichen Griff des Ausführungsbeispiels 3. Das zeigt, dass der Einsatz von Polypropylen-Copolymerisat allein nicht ausreicht und ein migrierendes Gleitmittel zur Realisierung der erfindungsgemäßen Eigenschaften erforderlich ist.
In der nachfolgenden Tabelle werden für die obigen Beispiele die Flächengewichte der Spinnvliese in g/m² sowie die die Festigkeiten in Maschinenrichtung (MD) und quer zur Maschinenrichtung (CD) angegeben und zwar in N/5cm. Die Festigkeiten wurden dabei gemäß EDANA ERT 20.2-89 mit 100 mm Einspannlänge und 200 mm/min Abzugsgeschwindigkeit gemessen. Das Vergleichsbeispiel V wird hier mit den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 verglichen:

Beispiel Flächengewicht Festigkeit MD Festigkeit CD

„V“ 22 49 35

1 22 44 28

2 22 39 31

3 20 55 31

4 20 48 30

5 20 55 35
Hervorzuheben ist, dass die Spinnvliese der Ausführungsbeispiele 3 bis 5 bei einer deutlich geringeren Kalandertemperatur verfestigt wurden als beim Vergleichsbeispiel V. Trotzdem sind vergleichbare Festigkeiten zu beobachten, so dass der Energieaufwand bei der Herstellung der Spinnvliese gemäß Ausführungsbeispielen 3 bis 5 reduziert werden konnte. Die niedrigere Kalandertemperatur unterstützt den weichen Griff und ermöglicht somit eine Senkung der zusätzlich zuzudosierenden Gleitmittel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 1133 [0009]
ISO 16014-1:2003 [0015]
ISO 16014-2:2003 [0015]
ISO 16014-4:2003 [0015]
ASTM D 6474-12 [0015]
ISO 306/A50 [0016]

Claims

Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei das Gleitmittel ausschließlich oder zu mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise zu mindestens 95 Gew.-% in der Kernkomponente vorhanden ist, wobei das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente 50:50 bis 90:10, vorzugsweise 60:40 bis 85:15, bevorzugt 65:35 bis 80:20 und besonders bevorzugt 65:35 bis 75:25 beträgt und wobei der Anteil des Gleitmittels – bezogen auf das gesamte Filament – 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise 1000 bis 5000 ppm bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 500 bis 2500 ppm beträgt.
Spinnvlies nach Anspruch 1, wobei das Massenverhältnis zwischen Kernkomponente und Mantelkomponente 67:33 bis 73:27 und bevorzugt 70:30 bzw. etwa 70:30 beträgt.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente aus einem Polyolefin und/oder einem Polyolefin-Copolymerisat besteht/bestehen bzw. im Wesentlichen besteht/bestehen und vorzugsweise aus einem Polypropylen und/oder aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht/bestehen bzw. im Wesentlichen besteht/bestehen.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sowohl die Kernkomponente als auch die Mantelkomponente aus einem Homo-Polyolefin, bevorzugt aus einem Homo-Polypropylen bestehen bzw. im Wesentlichen bestehen.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kernkomponente aus einem Homo-Polyolefin, insbesondere aus einem Homo-Polypropylen besteht bzw. im Wesentlichen besteht und wobei die Mantelkomponente aus einer Mischung aus einem Homo-Polyolefin, insbesondere aus einem Homo-Polypropylen und aus einem Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht bzw. im Wesentlichen besteht und wobei vorzugsweise das Homo-Polyolefin, insbesondere das Homo-Polypropylen in der Kernkomponente und in der Mantelkomponente identisch sind.
Spinnvlies nach Anspruch 5, wobei in der Mantelkomponente der Anteil des Homo-Polyolefins, insbesondere des Homo-Polypropylens 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 70 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 75 bis 85 Gew.-% und der Anteil des Copolymerisats 50 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 15 Gew.-% beträgt.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere das Polypropylen-Copolymerisat eine Schmelzflussrate (MFI) von 5 bis 30 g/10 min, vorzugsweise von 5 bis 25 g/10 min aufweist und vorzugsweise einen Ethylen-Anteil von 2 bis 20 %, bevorzugt 4 bis 20 % aufweist.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei als Gleitmittel zumindest ein Fettsäurederivat und bevorzugt zumindest eine Substanz aus der Gruppe „Fettsäureester, Fettsäurealkohol, Fettsäureamid“ eingesetzt wird.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Gleitmittel zumindest ein Stearat und/oder zumindest ein Erucasäureamid und/oder zumindest ein Ölsäureamid eingesetzt wird.
Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei der Anteil des Gleitmittels – bezogen auf das gesamte Filament – 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise 1000 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 500 bis 2500 ppm beträgt und wobei in der Mantelkomponente weiterhin zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels durch die Mantelkomponente reduzierender Zusatzstoff enthalten ist.
Spinnvlies nach Anspruch 10, wobei das Gleitmittel in der Mantelkomponente und gemäß einer Ausführungsform lediglich in der Mantelkomponente enthalten ist.
Spinnvlies nach einem der Anspräche 10 oder 11, wobei die Kernkomponente aus einem Homo-Polyolefin, insbesondere aus einem Homo-Polypropylen besteht bzw. im Wesentlichen besteht oder wobei die Kernkomponente zumindest 75 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt zumindest 85 Gew.-% und besonders bevorzugt zumindest 90 Gew.-% des Homo-Polyolefins, insbesondere des Homo-Polypropylens aufweist.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 10 oder 12, wobei die Mantelkomponente bzw. die das Gleitmittel enthaltende Mantelkomponente aus einem Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht bzw. im Wesentlichen besteht.
Spinnvlies nach Anspruch 13, wobei das Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere das Polypropylen-Copolymerisat eine Schmelzflussrate (MFI) von 20 bis 70 g/10 min, vorzugsweise von 25 bis 50 g/10 min aufweist und zweckmäßigerweise einen Ethylen-Anteil von 1 bis 6 %, bevorzugt von 2 bis 6 % aufweist.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere das Polypropylen-Copolymerisat eine Molekulargewichtsverteilung bzw. Molmassenverteilung (M_w/M_n) von 2,5 bis 6, bevorzugt von 3 bis 5,5 und sehr bevorzugt von 3,5 bis 5 aufweist.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei als die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff in der Mantelkomponente zumindest ein Nukleierungsmittel und/oder zumindest ein Füllstoff, vorzugsweise zumindest ein Nukleierungsmittel enthalten ist.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei als die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff und insbesondere als Nukleierungsmittel zumindest ein Zusatzstoff aus der Gruppe „Aromatische Carbonsäure, Salz einer aromatischen Carbonsäure, Sorbit-Derivat, Talkum, Kaolin, Chinacridon, Pimelinsäure-Salz, Suberinsäure-Salz, Dicyclohexyl-naphthalendicarboxamid, Organophosphat, Triphenyl-Verbindung, Triphenyldithiazin“ eingesetzt wird.
Spinnvlies nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei als Füllstoff zumindest ein Metallsalz bzw. zumindest eine Substanz aus der Gruppe „Titandioxid, Calciumcarbonat, Talkum“ eingesetzt wird.