DE3544523C2 - - Google Patents

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DE3544523C2 DE19853544523 DE3544523A DE3544523C2 DE 3544523 C2 DE3544523 C2 DE 3544523C2 DE 19853544523 DE19853544523 DE 19853544523 DE 3544523 A DE3544523 A DE 3544523A DE 3544523 C2 DE3544523 C2 DE 3544523C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern aus Polyolefingemischen sowie die daraus hergestellten Fasern und deren Verwendung für thermogebondete Vliese mit weichem Griff, hohem Bausch, guten Thermobondingei genschaften und hoher Dehnung. The invention relates to a method for producing bicomponent fibers of polyolefin blends, and the fibers prepared therefrom and their use for thermogebondete fabrics with a soft handle, high bulk, good Thermobondingei properties and high elongation.

Bikomponentenfasern werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß zwei Materialkomponenten separat in einzelnen Extrudern aufgeschmolzen werden und erst in der Düse zusammengeführt und gemeinsam versponnen werden. Bicomponent fibers are usually produced in that two material components are melted separately in different extruders and are brought together until in the nozzle and spun together. Bikomponentenfasern weisen infolge ihrer inhomogenen Struktur quer zur Fadenrichtung ein Kräusel verhalten auf. Bicomponent fibers have due to its inhomogeneous structure transversely to the thread direction behave in a crimps. Auch lassen sich durch die Materialkombinationen die physikalischen und textilen Eigenschaften beeinflussen. Also can be influenced by the material combinations and the physical textile properties. Bekannt sind bisher Bikomponentenfasern mit einem asymmetri schen Kern aus Polypropylen (PP) und einem Mantel aus Polyethy len (PE). are previously known bicomponent fibers having a core asymmetri rule of polypropylene (PP) and a sheath of polyethylene (PE). Dadurch läßt sich ein weicher Griff und hoher Bausch erzielen. Thus, a soft touch and high Bausch is possible to achieve. Diese Fasern sind sehr teuer und daher für eine breite Anwendung im Hygienebereich nicht geeignet. These fibers are very expensive and therefore not suitable for widespread use in the hygiene sector. Dies trifft auch für die Bikomponentenfäden nach der US-PS 44 69 540 zu, die neben einer Kern/Mantel Anordnung der PE- und PP Komponen ten auch eine Seite an Seite Anordnung offenbart. This is also true for the bicomponent fibers according to US-PS 44 69 540 which in addition to a core / shell arrangement of the PE and PP Components th a side by side arrangement disclosed. Hierbei kommt hinzu, daß beide Materialkomponenten an der Fadenoberfläche liegen. add, here comes that both material components are located on the fiber surface. Die thermischen und textil-physikalischen Eigenschaften beider Komponenten wirken sich daher sowohl bei der Fadenverar beitung zum Flächengebilde als auch in den Eigenschaften der Fertigprodukte aus. Therefore, the thermal and textile physical properties of both components have an effect both in the Fadenverar processing the fabric as well as in the properties of the finished products. Ein Vlies aus derartigen Fasern hat deshalb einen härteren Griff als ein Vlies ausschließlich aus PE-Fasern mit entsprechendem Titer. A web of such fibers has therefore a harder grip as a nonwoven fabric exclusively of PE fibers with a corresponding titer. Mit reinen PP-Fasern wird ein weicher Griff dadurch erzielt, daß man Fasern mit sehr feinem Titer (ca. 1,7 dtex) und hohen Dehnungen herstellt. With pure PP fibers, a soft handle is achieved by preparing fibers having very fine denier (about 1.7 dtex) and high strains. Trotz feinem Titer und hohen Dehnungen besitzen diese Fasern nicht den weichen Griff und hohen Bausch, die den Anforderungen im Hygienebereich genügen. Despite fine denier and high strains these fibers do not have the soft feel and high bulk, which meet the requirements in the hygiene sector.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Fasern mit weichem Griff, hohem Bausch und hoher Dehnung, guten Kräuseleigenschaften und guten Thermobondingei genschaften zu schaffen. The invention has for its object to provide a process for the production of fibers with a soft feel, high bulk and high elongation, good crimp properties and good Thermobondingei properties. Insbesondere sollen Fasern entstehen, die die gleichen oder bessere Eigenschaften wie die bekannten Bikomponentenfasern besitzen, aber in ihrer Herstellung billiger sind und somit auch für eine breite Anwendung, insbesonder im Hygienebereich geeignet sind. In particular, fibers are produced which have the same or better characteristics as the known bi-component fibers, but are cheaper to manufacture and therefore are suitable for widespread use, insbesonder in the hygiene sector.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine PP- PE-Trichtermischung mit bis zu 20% PE hergestellt wird. The object is inventively achieved in that a PP PE funnel a mixture with up to 20% of PE is established. Durch einen an der Schneckenspitze des Extruders befindlichen Mischer wird eine feindisperse Verteilung des PE im PP erhalten, so daß ein feiner Spinntiter ersponnen werden kann. By a screw located at the tip of the extruder mixer a fine dispersion of PE in PP is obtained so that a fine spinning titre can be spun. Das Material wird bei 180 bis 280°C extrudiert und versponnen und langsam mit 20 bis 120 m/min durch die erste Abzugsvorrichtung, die eine Temperatur über 100 und bis zu 140°C besitzt, abgezogen. The material is extruded at 180 to 280 ° C and spun and slowly withdrawn at 20 to 120 m / min through the first take-off device, which has a temperature above 100 and up to 140 ° C. Zwischen der ersten und zweiten Abzugsvorrichtung werden die Fasern verstreckt. Between the first and second take-off device, the fibers are stretched. Die stattfindende Verstreckung ist vorzugs weise niedriger als üblich und liegt unter dem natürlichen Verstreckungsverhältnis (VVnat), dh innerhalb des Fließberei ches (vgl. H. Ludewig, Polyesterfasern, Akademie-Verlag, Berlin (1965), S. 197). Taking place stretching is preferential, lower than usual and is below the natural draw ratio (VVnat), ie within the fluid preparation ches (see. H. Ludewig, polyester fibers, Akademie-Verlag, Berlin (1965), p 197). Es hat sich herausgestellt, daß die PE- Bestandteile bei 120 bis 140°C in der Faser in Schmelzeform vorliegen. It has been found that the PE components at 120 to 140 ° C in the fiber are present in melt form. Es zeigte sich, daß die PP-Bestandteile während des Verstreckprozesses bei 120 bis 140°C zu kristallisieren beginnen und zu Molekülketten orientiert werden. It was found that the PP components begin to crystallize during the stretching process at 120 to 140 ° C and to be oriented molecular chains. Es wird angenommen, daß die Kristallkeime zu wachsen beginnen und sich gleichzeitig durch das Verstrecken in der Fadenlängsachse ausrichten. It is believed that the crystal nuclei start to grow and align simultaneously by stretching in the yarn longitudinal axis. Durch die vom Kern der Faser aus wachsenden Kristalle dürften PE-Bestandteile an den Außenrand der Faser gedrückt werden. By growing from the core of the fiber of crystals PE components are likely to be pressed against the outer edge of the fiber. Dabei wird die Materialwanderung durch die bevorzugte niedrige Verstreckung noch erleichtert. The material migration is facilitated by the preferred low stretching. Beim Durchlaufen des auf 150 bis 170°C beheizten Heißluftofens können durch die Orientierung der Molekülketten eingebrachte Spannungen relaxieren, und das Kristallwachstum des PP dürfte beschleunigt werden. When passing through the heated to 150 to 170 ° C hot air oven introduced by the orientation of the molecular chains voltages can relax, and the crystal growth of the PP is likely to be accelerated. Gleichzeitig werden immer mehr PE- Bestandteile an den Faserrand gedrückt. At the same time, more and more PE components are pressed at the fiber edge. Nach Verlassen des Heißluftofens findet auf einer zweiten Abzugsvorrichtung eine weitere Beheizung auf 110 bis 140°C statt. After leaving the hot air oven, a further heating to 110 to 140 ° C takes place in a second extraction device. Die PP-Matrix dürfte dabei weiter kristallisieren, und die PE-Komponente kristallisiert ebenfalls bei gleichzeitiger Verstreckung und Stabilisierung durch die Abzugsvorrichtung. The PP matrix should thereby further crystallize, and the PE component also crystallizes while stretching and stabilization by the trigger mechanism. Die in den Außenbereichen der PP-Fasern befindlichen Bestandteile des PE erhalten dabei eine Volu menausrichtung in Fadenlängsachse. The components of the PE located in the outer regions of the PP fibers obtained thereby a Volu menausrichtung in yarn longitudinal axis. Es wird eine Faser mit Bikomponentenstruktur erhalten, mit einem PP-Kern und einem Mantelbereich mit Ansammlungen der PE-Komponente. There is obtained a fiber having a bicomponent structure, with a PP core and a cladding region with accumulations of the PE component.

Dies zeigt sich zum ersten darin, daß eine Faser mit weichem, für PE typischem Griff erhalten wird. This shows for the first in the fact that a fiber having soft, typical for PE handle is obtained. Zum zweiten zeigen die Fasern die für Bikomponentenfäden typische Kräu selung, die sich ggf. der mechanisch, zB durch Stauchkräu seln eingebrachten Kräuselung, überlagert und zu einem hohen Bausch und zur besonderen Weichheit der hergestellten Flächengebilde, insbesondere Vliese führt. Second, the fibers exhibit Selung typical of bicomponent Kräu which optionally mechanically, for example, introduced by Stauchkräu clauses crimp superimposed on, and to a high bulk, and for the specific softness of the fabric produced, particularly resulting webs. Schießlich weisen die Fäden beim Kalandrieren zur Herstellung thermogebondeter (schmelzverklebter) Vliese einen sehr breiten, auf PE hin weisenden Erweichungsbereich ihrer Außenhaut auf. Schießlich have the threads in calendering for producing thermogebondeter (heat sealed) to a very wide webs, on PE pointing towards softening its outer skin. Dadurch wird die Temperaturführung der Kalanderwalzen entscheidend vereinfacht. Thus, the temperature control of the calender rolls is significantly simplified. Außerdem liegt die Schmelztemperatur der Außen haut wesentlich niedriger als bei PP, so daß sich das Schmelzverkleben der Fasern im Vlies auf die Außenhaut beschränkt und der die Festigkeit bestimmende Faserkern nicht wärmegeschädigt wird. In addition, the melting temperature of the outer skin is considerably lower than for PP, so that the fusion bonding of the fibers in the nonwoven limited to the outer skin and the strength determining fiber core is not thermally damaged.

Es wurde festgestellt, daß mit gängigen Marktqualitäten des Spinnmaterials unter Auswahl richtiger Mischungsverhältnisse die beschriebene Bikomponentenfaser erhalten wird. It was found that under the right choice mixing ratios, the bi-component fiber described above is obtained with current market qualities of the spinning material. Die Versuche wurden mit einem handelsüblichen LLDPE (linear low density polyethylene) und HDPE (high density polyethylene) durchgeführt. The experiments were performed (linear low density polyethylene) and HDPE (high density polyethylene) with a commercially available LLDPE. Es konnte eine Faser mit sehr weichem Griff, hoher Bauschfähigkeit, guter Kräuselung und sehr hoher Deh nung sowie guten Thermobondingeigenschaften hergestellt werden. Unable to establish a fiber with a very soft hand, high Bausch ability, good crimp and very high voltage and good Deh Thermobondingeigenschaften. Der Filamenttiter der Faser lag bei 1,7 dtex und die Dehnung bei ca. 370%. The filament of the fiber dtex was 1.7 and the elongation is about 370%. Durch die erfindungsgemäße Faser werden Anwendungsgebiete eröffnet, die sonst nur wesentlich teueren Bikomponentenfasern zugänglich waren. The inventive fiber application areas are opened that were accessible only much more expensive bicomponent otherwise.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei einer Mischung mit nur 5 Gew.% PE-Anteil keine Bikomponenteneigenschaften auf treten. It has further been found that by weight in a mixture with only 5.% PE portion do not occur on Bikomponenteneigenschaften. Ausgeprägte und industriell verwertbare Bikomponen teneigenschaften treten bei einem PE-Anteil von mehr als 10% auf. teneigenschaften pronounced and industrially utilizable Bikomponen occur in a PE-content of more than 10%. Bei einer Trichtermischung mit mehr als 20% PE wird das Ausspinnen der Mischung problematisch, da bei der Schmelz temperatur des PP die bereits schmelzflüssige PE-Komponente geschädigt wird. In a hopper mixture with more than 20% PE the spinning of the mixture is problematic because the already molten PE component is damaged at the melting temperature of the PP.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1, die schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfah rens wiedergibt: Further details and features of the invention will become apparent from the following description in connection with Figure schematically represents an apparatus for carrying out of the procedure 1,.:

Es wird eine PP-PE-Trichtermischung mit bis zu 20 Gew.% PE-Granulat hergestellt, die in dem Extruder 1 aufgeschmol zen wird. It is a PP-PE funnel a mixture with up to 20 wt.% PE resin produced which is aufgeschmol zen in the extruder 1. Die Schmelze wird durch einen dynamischen Mischer 10 geführt, so daß eine feindisperse Mischung entsteht, in der die PE-Phase in kleinen Partikeln verteilt ist. The melt is passed through a dynamic mixer 10 so that a finely dispersed mixture is obtained, in which the PE phase is dispersed in small particles. Diese Mischung wird ausgepreßt und zu Fasern versponnen. This mixture is extruded and spun into fibers. Sie treten an den Spinndüsen 2 aus und werden über eine auf 100 bis 140°C beheizte erste Abzugsvorrichtung 3 , bestehend aus sieben Walzen, die vorzugsweise in Fadenlaufrichtung ca. 1% schneller laufen, geführt und mit einer erhöhten Geschwin digkeit abgezogen. They emerge from the spinning nozzle 2 and are removed via a heated to 100 to 140 ° C first draw-off device 3, consisting of seven rolls, preferably about 1% to run faster in the thread running direction, guided and speed with an increased Geschwin. Die Verstreckung der Fasern ist so einge stellt, daß sie unter dem natürlichen Verstreckverhältnis liegt. The orientation of the fibers is incorporated represents that it is below the natural draw ratio. Danach durchlaufen die Fasern einen Heißluftofen 4 mit einer Temperatur von 150 bis 170°C und werden daraus von einer zweiten Abzugsvorrichtung 5 abgezogen, die aus sieben Walzen besteht, die auf eine Temperatur von 110 bis 140°C beheizt sind und die in Fadenlaufrichtung langsamer angetrieben werden. Thereafter, the fibers through a hot air oven 4 at a temperature of 150 to 170 ° C and are withdrawn therefrom by a second draw-off device 5, which consists of seven rolls which are heated to a temperature of 110 to 140 ° C and the driven slowly in the thread running direction become. Die Fasern durchlaufen eine Stauchkräu selkammer (Krimper) 6 , werden sodann auf einer Faserschneide 7 geschnitten und durch eine Ballenpresse 8 zu Ballen ver preßt oder gemäß Fig. 1A als Endlosfasern aufgewickelt (Aufspuleinrichtungen 9 ). The fibers pass through a Stauchkräu selkammer (Krimper) 6, are then cut to a fiber cutting edge 7 and presses ver through a baler to form bales or 8 according to Fig. 1A wound as endless fibers (winding apparatus 9).

Fig. 2 zeigt eine stauchkammergekräuselte Polypropylen faser. Fig. 2 shows a stuffer box crimped polypropylene fiber. Typisch ist die ebene, relativ grobe Kräuselung. Typical is the flat, relatively coarse crimp.

Fig. 3 zeigt eine stauchkammergekräuselte Faser nach dieser Erfindung. Fig. 3 shows a stuffer box crimped fiber according to this invention. Die typische Stauchkammerkräuselung ist zwar erhalten geblieben, jedoch ist dieser eine feinbogige, drei dimensionale Kräuselung überlagert. The typical stuffer box crimping has remained true but it is a feinbogige, three dimensional ripple superimposed.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern aus Polyolefingemischen, dadurch gekennzeichnet, daß 1. A method for producing bicomponent fibers of polyolefin blends, characterized in that
die Fasern aus einer feindispersen Mischung aus Polyethy len und Polypropylen mit mehr als 5 und bis zu 20 Gew.% Polyethylen gesponnen werden, the fibers are present in a finely dispersed mixture of polyethylene and polypropylene len with more than 5 and up to the 20th% polyethylene are spun,
daß die Fasern in einer auf über 100°C beheizten Abzugsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 120 m/min verstreckt werden und durch einen Heißluftofen mit einer Temperatur von 150 bis 170°C laufen und von einer zweiten Abzugsvorrichtung mit einer Temperatur von 110 bis 150°C geführt werden. that the fibers are stretched in a heated above 100 ° C take-off device at a speed of 20 to 120 m / min and run through a hot air oven at a temperature of 150 to 170 ° C and of a second take-off device with a temperature of 110 to 150 ° C are performed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trichtermischung aus Polyethylen und Polypropylen hergestellt wird. 2. The method of claim 1, characterized in that a funnel blend of polyethylene and polypropylene is prepared.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 20 Gew.% PE zugemischt werden. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that 10 to 20 wt.% PE are admixed.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein HDPE ist. 4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the PE is HDPE.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein LDPE ist. 5. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the PE is a LDPE.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein LLDPE ist. 6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the PE is a LLDPE.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der ersten Abzugsvorrichtung über 100°C und höchstens bei 140°C liegt. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the first extraction device is greater than 100 ° C and a maximum at 140 ° C.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heißluftofens bei 160 bis 170°C liegt. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the hot air furnace is 160 to 170 ° C.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zweiten Abzugsvorrichtung bei 110 bis 140°C liegt. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the second extraction device is located at 110 to 140 ° C.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Abzugsvorrichtung jeweils aus mehreren teilweise umschlungenen Walzen besteht und daß die Walzen jeweils der ersten und/oder zweiten Abzugsvor richtung in Fadenlaufrichtung langsamer laufen. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first and second take-off device in each case comprises a plurality of partially wrapped rolls and that the rolls in each of the first and / or second Abzugsvor direction running slower in the thread running direction.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Fasern geringer als das natürliche Verstreckungsverhältnis ist. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the stretching of the fibers is less than the natural draw ratio.
12. Bikomponentenfasern aus Polypropylen-Polyethylen von 0,6 bis 5 dtex, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethylenkomponente 10 bis 20% der Polypropylenkom ponente beträgt und in der Polypropylenmatrix unregelmä ßig und vor allem in den Umfangsbereichen des Faserquer schnitts als in Längsrichtung ausgerichtete Materialan sammlungen auftritt. 12. bicomponent fibers of polypropylene and polyethylene from 0.6 to 5 dtex, characterized in amounts that the polyethylene component component 10 to 20% of the Polypropylenkom and irregular shapes a resident of the polypropylene matrix and especially in the peripheral regions of the fiber cross-section as aligned in the longitudinal direction of material at Collections occurs.
13. Verwendung der Bikomponentenfasern nach Anspruch 12 für Vliese mit hohem Bausch und weichem Griff für den Hygienebereich. 13. Use of the bicomponent fibers according to claim 12 for webs having high bulk and a soft feel for the hygiene sector.
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