DE3782724T2

DE3782724T2 - Verfahren zur herstellung von vliesstoffen.

Info

Publication number: DE3782724T2
Application number: DE8787117243T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Goi; Taizo Sugihara; Masahiko Taniguchi
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1987-11-23
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2007-11-24
Also published as: EP0269051B1; JPS63135549A; DK163884C; EP0269051A2; DE3782724D1; DK163884B; JPH0320505B2; DK623987A; DK623987D0; EP0269051A3; US4814032A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes durch Wärmebehandlung einer Bahn, die wärmeadhäsive (in der Wärme haftende) Verbundfasern umfaßt, bei dem ausreichende Fülle unter solchen Behandlungsbedingungen derart erreicht wird, daß ein Druck auf die Bahn während der Wärmebehandlung ausgeübt wird.

Stand der Technik

Bekanntgeworden ist ein Verfahren zur Herstellung poröser Vliesstoffe durch die Wärmebehandlung eines Gewebes, an dein wenigstens ein Teil sich aus wärmeadhäsiven Verbundfasern zusaminensetzt, die als Verbundkomponenten zu Fasern formbare Polymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten umfaßt, um die Fasern durch Wärme zusammenzubinden. Unter anderem ist die Verwendung von wärmeadhäsiven Verbundfasern, die als Verbundkomponenten Polypropylen und ein anderes Polymer mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als dem des Propylens enthalten, seit langem bekannt. Mit solchen wärmeadhäsiven Verbundfasern jedoch stellt sich ein Problem, daß die Fülle bzw. die Bauschigkeit des hieraus erhaltenen Vliesstoffes geringer als die der Bahn vor der Wärmebehandlung ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sie im allgemeinen bei großer Schrumpfung durch Wärme aneinander gebunden werden, da latente Kräuselungen sich durch die Wärmebehandlung zusätzlich zu den ursprünglichen dreidimensionalen Kräuselungen entwickeln, die sich bereits entwickelt haben.
Um dieses Problem zu lösen, war es bekannt, die wärmeadhäsiven Verbundfasern zu tempern, insbesondere abzuschrecken, bevor hieraus ein Vliesstoff erhalten wurde, und zwar für die Vor-Entwicklung von latenten Kräuselungen und dann einen Vliesstoff herzustellen. In diesem Fall jedoch ist es schwierig, die Anzahl der Kräuselungen zu regeln. Zusätzlich werden die Verarbeitbarkeit der Bahn und die Fülle des Vliesstoffes in großem Umfang durch eine zu große oder kleine Gesamtzahl an Kräuselungen nach dem Tempern beeinflußt. Mit solch einem Verfahren tritt praktisch die Schwierigkeit auf, daß das oben genannte Problem eliminiert wird.
Seit neuerem offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 58-23951 ein Verfahren zum Herstellen bauschiger Vliesstoffe unter Verwendung wärmeadhäsiver Verbundfasern mit dreidimensionalen Kräuselungen, jedoch im wesentlichen nicht latenten Kräuselungen, die erhalten werden, indem man spezifisch den Q-Wert des Propylens, bei dem es sich um eine der Verbundkomponenten handelt, sowie Streckbedingungen beschränkt. In dem offenbarten Verfahren jedoch werden, da die Wärmebehandlung ohne Anwendung irgendeines wesentlichen Drucks auf die Bahnen durchgeführt wird, die erhaltenen Vliesstoffe bauschig (füllig). Mit diesem Verfahren jedoch ist es unmöglich, ausreichend bauschige Vliesstoffe zu erhalten, wenn ein Trockner des Typs, der Druck an die Bahnen zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung aufbringt, verwendet wird, beispielsweise ein Saugtrockner, der jetzt zunehmend in Verwendung kommt.

Erfindungszusammenfassung

Im Hinblick auf die vorgenannten Probleme ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Mittel zur Verfügung zu stellen, das es möglich macht, ausreichend bauschige Vliesstoffe zu erhalten, selbst wenn die Wärmebehandlung unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß ein Druck auf die Bahnen ausgeübt wird. Insbesondere wird nach der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt:
SCHMELZSPINNEN erster und zweiter Komponenten, um wärmeadhäsive Verbundfasern für einen Vliesstoff zu erhalten, der aus zwei schmelzgesponnenen Komponenten in einer Anordnung seitlich nebeneinander oder einer Mantel- Seelen-Anordnung gemacht ist und
KRÄUSELN hiernach, wodurch die zweite Komponente auf wenigstens einem Teil der Oberflächen dieser Fasern in Längsanordnung und kontinuierlich gebildet wird, wobei diese erste Komponente aus Polypropylen gemacht ist und diese zweite Komponente ein Polymer ist, das aus 50 Gew.-% oder mehr Polyethylen zusammengesetzt ist;
BILDUNG einer Bahn, die aus wenigstens 20 Gew.-% dieser wärmeadhäsiven Verbundfasern besteht; und
WÄRMEBEHANDELN dieser Bahn oder dieses Gewebes unter Druck bei einer Temperatur gleich oder höher dem Schmelzpunkt dieser zweiten Komponente, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt dieser ersten Komponente dieser wärmeadhäsiven Faser;
wodurch das Spinnen und die Wärmebehandlung der Bahn durchgeführt wird unter einer Bedingung, die jeden der folgende Punkte erfüllt,
(1) Verwenden als erste Komponente ein Polypropylen mit einer Dichte von 0,905 oder höher, so wie es ist und einer Schmelzflußgeschwindigkeit entsprechend Bedingung (L) nach ASTM D 1238 von 3 inklusive bis 20 exklusive vor dem Schmelzspinnen, wobei diese erste Komponente wenigstens 95,3 Gew.-% eines Teils aufweist, der in siedendem n- Heptan unlöslich ist, dessen isotaktisches Pentadverhältnis, gemessen nach dem Verfahren unter Verwendung der ¹³C-NMR, vorgestellt in Macromolecules 6, 925 (1973) von A. Zambelli, gleich 0,950 oder höher ist und dessen Pentadverhältnis, bei dem drei Monomereinheiten eine gemeinsame Konfiguration haben und die verbleibenden beiden eine entgegengesetzte Konfiguration haben, bei 0,002 oder weniger liegt,
(2) Schmelzspinnen der ersten Komponente mit der zweiten Komponente, so daß die Differenz zwischen den Schmelzflußgeschwindigkeiten dieser ersten Komponente vor und nach dem Schmelzspinnen in einen Bereich innerhalb 10 fällt,
(3) Wärmebehandeln des Gewebes oder der Bahn, so daß die Temperatur dieses Gewebes bei einer Geschwindigkeit von 100ºC/30 s oder mehr steigt und für den Rest einer Gesamtwärmebehandlungsperiode bei dieser Temperatur bleibt.
Weiterhin vorgesehen ist ein wärmeadhäsives Verbundgarn für einen Vliesstoff, hergestellt aus zwei schmelzgesponnenen Komponenten in einer Anordnung Seite- Seite oder in einer Mantel-Seelen-Anordnung, wobei die zweite Komponente auf wenigstens einem Teil der Oberfläche dieser Fasern in Längsrichtung und kontinuierlich geformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Komponente aus Polypropylen mit einer Dichte von 0,905 oder höher und einer Schmelzflußgeschwindigkeit entsprechend der Bedingung (L) nach ASTM D 1238 von 3 inklusive bis 20 exklusive vor dem Schmelzspinnen und einer Differenz innerhalb 10 zwischen den Schmelzflußgeschwindigkeiten vor und nach dem Schmelzspinnen hergestellt ist,
wobei die erste Komponente einen in siedendem n-Heptan unlöslichen Teil hat, dessen isotaktisches Pentadverhältnis, gemessen nach dem Verfahren unter Verwendung der ¹³C-NMR, vorgestellt in Macromolecules 6, 925 (1973) von A. Zembelli, bei 0,950 oder höher liegt und dessen Pentadverhältnis, bei dem drei Monomereinheiten eine gemeinsame Konfiguration und die verbleibenden zwei eine entgegengesetzte Konfiguration haben, 0,002 oder niedriger ist, wobei die zweite Komponente ein Polymer ist, das aus 50 Gew.-% oder mehr Polyethylen zusammengesetzt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung soll nun im Detail erläutert werden. Das als die erste Komponente gemäß der Erfindung verwendete Polypropylen kann hergestellt werden nach dem in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 58-104907 beschriebenen Verfahren. Insbesondere kann eine organische Aluminiumverbindung oder ein Reaktionsprodukt einer organischen Aluminiumverbindung mit einem Elektronengeber zunächst mit Titantetrachlorid reagieren, um ein festes Produkt (I) zu erhalten. Man läßt das feste Produkt (I) dann mit einem Elektronengeber und einem Elektronenaufnehmer zum Erhalt eines festen Produkts (II) reagieren. Um das gewünschte Polypropylen zu erhalten, kann das Propylen in Anwesenheit einer Katalysatorkombination des festen Produktes (II) mit einer organischen Aluminiumverbindung und einem aromatischen Carboxylat (III) und in einem solchen aromatischen Carboxylat (III) zu diesem festen Produkt (II) mit einem Molarverhältnis von 0,2-1,00 polymerisiert werden.
Unter dem isotaktischen Pentadverhältnis ist ein isotaktisches Verhältnis ausgedrückt als Pentadeinheiten in der Molekularkette des Polypropylens zu verstehen, gemessen nach dem Verfahren unter Verwendung von ¹³C-NMR, dargelegt in Macromolecules 6, 925 (1973) von A. Zambelli et al. Somit bedeutet das isotaktische Pentad-Verhältnis das Verhältnis von fünf Propylenmonomereinheiten, die aufeinanderfolgend isotaktisch in der Molekularkette gebunden sind. Das Pentadverhältnis mit zwei unterschiedlichen Arten von Konfigurationen bedeutet das Verhältnis von fünf Monomereinheiten, die aufeinanderfolgend in der Molekularkette gebunden sind, wobei drei Monomereinheiten eine gemeinsame Konfiguration und die verbleibenden zwei eine entgegengesetzte Konfiguration aufweisen.
Bezugnehmend auf das bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Polypropylen: das isotaktische Pentad- Verhältnis (P&sub0;) seines in siedendem n-Heptan-unlöslichen Teils ist gleich oder größer als 0,950, und das Pentad- Verhältnis (P&sub2;) mit zwei unterschiedlichen Arten von Konfigurationen ist gleich oder niedriger als 0,002. Selbst wenn man wärmeadhäsive Verbundfasern verwendet, die als erste Komponente ein Polypropylen enthalten, wobei P&sub0; unterhalb 0,950 liegt, so wird es unmöglich, irgendeinen fülligen Vliesstoff zu erhalten, da seine Fülligkeit durch die Wärmebehandlung bei seiner Herstellung reduziert wird. Es ist auch unmöglich, irgendeinen fülligen Vliesstoff zu erhalten, selbst wenn man wärmeadhäsive Verbundfasern verwendet, die als erste Komponente ein Polypropylen mit P&sub2; von mehr als 0,002 enthalten.
Das erfindungsgemäß verwendete Polypropylen hat vorteilhaft eine Dichte gleich oder höher als 0,905, ohne die Anwendung irgendeiner Extraktionsbehandlung und hat vorteilhaft eine Dichte gleich oder höher als 0,910. Es ist auch unmöglich, irgendeinen fülligen Vliesstoff zu erhalten, selbst wenn wärmeadhäsive Verbundfasern verwendet werden, die als erste Komponente ein Polypropylen mit der Dichte unterhalb 0,905 verwenden.
Vor dem Schmelzspinnen sollte das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Polypropylen eine Schmelzflußgeschwindigkeit (die im folgenden als MFR abgekürzt wird und nach dem später zu beschreibenden Verfahren gemessen wird) auf einen Bereich von 3 inklusive bis 20 exklusive aus den folgenden Gründen haben. Wird das Schmelzspinnen durchgeführt unter Verwendung eines Polypropylens mit MFR unter 3 als eine der Komponenten, so ist es extrem schwierig, ein Verbundspinnen aufgrund seiner schlechteren Verspinnbarkeit durchzuführen. Wenn andererseits das Schmelzspinnen durchgeführt wird unter Verwendung von Polypropylen mit einem MFR gleich oder größer 20 vor dem Spinnen, so wird es unmöglich, irgendeinen bauschigen Vliesstoff von der Bahn zu erhalten, welche die so erhaltenen Verbundfasern enthält, selbst wenn es die vorbestimmten Bereiche von P&sub0;, P&sub2; und Dichte hat.
Eine Differenz zwischen den MFRs des Polypropylens vor und nach dem Schmelzspinnen sollte auf innerhalb 10 aus den folgenden Gründen begrenzt sein. Überschreitet die MFR- Differenz 10, so wird es dann unmöglich, irgendeinen fülligen Vliesstoff zu erhalten, da, wenn eine die erhaltenen Verbundfasern enthaltende Bahn in einen Vliesstoff durch Wärmebehandlung geformt wird, ihre Fülle reduziert wird. Man nimmt an, daß der Grund hierfür darin liegt, daß die MFR des Polypropylens im allgemeinen durch Wärmebehandlung erhöht wird, da seine Molekularketten brechen und wenn sie übermäßig erhöht wird, der Kristallisationsgrad des Polypropylens mit einem Anstieg des Anteils mit niedrigem Molekulargewicht fällt. Um die MFR-Differenz des Polypropylens vor und nach dem Schmelzspinnen auf innerhalb 10 zu begrenzen, kann das Polypropylen allein gesponnen werden, um seine MFR vor und nach dem Spinnen zu messen. Somit wird eine Bedingung, unter der die MFR-Differenz auf innerhalb 10 begrenzt wird, durch ein solches Testen ausgewählt. Die so erhaltene Bedingung wird als Spinnbedingung der ersten Komponente beim Verbundspinnen angewendet.
Das die erste Komponente der wärmeadhäsiven Verbundfasern gemäß der Erfindung bildende Polypropylen hat einen Schmelzpunkt um wenigstens 2ºC höheren als solches gewöhnlicher Qualität und zeigt einen extrem hohen Grad an Kristallinität. Beispielsweise wird dies ausgedrückt als Messung, die mit einem Differentialabtastkalorimeter (DSC) erhalten wurde. Darüber hinaus ist die Kristallisationsgeschwindigkeit solch eines Polypropylens aus einem geschmolzenen Zustand größer als die des üblichen, so daß die Wachstumsrate und Anzahl der Kerne der auftretenden Spheraliten beispielsweise erhöht wird bzw. werden. Die Tatsache, daß das die erste Komponente der wärmeadhäsiven Verbundfasern gemäß der Erfindung bildende Polypropylen mit den genannten Eigenschaften als Grund dafür angesehen wird, daß der erhaltene Vliesstoff füllig bzw. bauschig wird, indem die Abnahme in der Bauschigkeit der Bahn zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung vermindert wird.
Das als Hauptbestandteil der zweiten Komponente der erfindungsgemäß eingesetzten wärmeadhäsiven Verbundfasern verwendete Polyethylen ist ein allgemeiner Ausdruck für Polymere, die Ethylen als Hauptkomponente enthalten, wie Polyethylen hoher oder niedriger Dichte, bei dem nicht nur Homopolymere des Ethylens, sondern auch Copolymere des Ethylens mit Propylen, Buten-1 oder Vinylacetat, z.B. EVA, eingeschlossen sind. Das als zweite Komponente verwendete Polymer, das hauptsächlich aus Polyethylen zusammengesetzt ist, kann ein Ethylenpolymer allein, ein Gemisch aus Ethylenpolymeren oder ein gemischtes Polymer aus 50% oder mehr Gew.-% Polyethylen mit anderen Polymeren, wie Polypropylen, Polybuten-1 oder EPR (Ethylen-Propylen- Kautschuk) sein. Der Schmelzpunkt der zweiten Komponente sollte vorteilhaft niedriger als der der ersten Komponente (Polypropylen) um 20ºC und mehr betragen. Obwohl nicht besonders angegeben, wird vorteilhaft hierzu ein Polyethylen mit einem Schmelzindex (gemessen nach dem weiter unten zu beschreibenden Verfahren) von etwa 5 bis 35 wegen seiner leichten Spinnbarkeit bevorzugt.
Die ersten und zweiten Komponenten können verschiedene Additive enthalten, wie sie üblicherweise für Polyolefinfasern, beispielsweise als Stabilisatoren, Füllstoffe und Pigmente, verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie für den Zweck gemäß der Erfindung geeignet sind.
Bei der wärmeadhäsiven Verbundfaser nach der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, daß die zweite Komponente auf wenigstens einem Teil der Faseroberfläche, vorteilhaft dem möglichst breitesten Teil der Faseroberfläche, in Längsrichtung kontinuierlich geformt wird. Anders ausgedrückt, solch eine Verbundfaser ist von einem Seite- an-Seite angeordneten Typ und umfaßt die ersten und zweiten Komponenten oder ist vom Mantel-Seelen-Typ, bei dem die ersten und zweiten Komponenten als die Seelen- und Mantel-Komponenten jeweils verwendet werden und kann erhalten werden nach dem bekannten Schmelzspinnverfahren. Obwohl keine besondere Begrenzung auf den Anteil der beiden Komponenten gelegt wird, bevorzugt man, daß die zweite Komponente 40 bis 70 Gew.-% ausmacht.
Ein nicht-verstrecktes Verbundgarn der gegebenen Verbundstruktur, erhalten durch Schmelzspinnen, der genannten ersten und zweiten Komponenten wird gewöhnlich nach bekannten Streckverfahren und mit bekannten Streckvorrichtungen zur Verbesserung seiner Zähigkeit, Griff oder "Gefühl" und ähnlichen Faktoren verstreckt, wodurch geeignete dreidimensionale Kräuselungen entwickelt werden. Strecken muß aber nicht notwendigerweise angewendet werden. Solch ein nicht-verstrecktes Verbundgarn kann als das Rohmaterial für Vliesstoffe Verwendung finden, indem zweidimensionale Kräuselungen hierauf durch eine Kräuselungsmaschine ausgeübt werden. Solch ein mechanisches Kräuseln kann auf Garnmaterialien aufgebracht werden, die durch Verstrecken der nicht- verstreckten Garne, falls erforderlich, erhalten werden. Erhalten werden auf diese Weise die wärmeadhäsiven Verbundfasern (die auch als wärmeadhäsive H-Verbundfasern bezeichnet werden können, so daß sie unterschieden werden können, von dem, was allgemein wärmeadhäsive Verbundfasern auf dem Fachgebiet genannt wird), welche der Hauptbestandsteil einer Bahn sind, von dem ein Vliesstoff entsprechend den Maßnahmen nach der Erfindung erhalten wird.
Erfindungsgemäß sollten andere mit den wärmeadhäsiven H- Verbundfasern zu vermischende Fasern, wenn eine Bahn, die die wärmeadhäsiven Verbund-H-Fasern enthält, in einen Vliesstoff geformt wird, nicht durch die Wärmebehandlung der Bahn geschmolzen werden. Anders ausgedrückt, es können viele Arten von Fasern Verwendung finden, die einen Schmelzpunkt höher als die Wärmebehandlungstemperatur haben oder die keine Degenerationen, wie Carbonisierung, erleiden. Beispielsweise können eine oder mehrere natürliche Fasern, wie Baumwolle oder Wolle, regenerierte Fasern, wie Viskose Rayon, halbsynthetische Fasern, wie Celluloseacetatfasern, synthetische Fasern, sowie polyolefinische Fasern, Acrylfasern oder Polyvinylalkoholfasern und anorganische Fasern, wie Glasfasern, nach Wunsch hierfür ausgewählt werden. Der Anteil der wärmeadhäsiven H-Verbundfasern, die mit den anderen Fasern zur Bildung einer Bahn vermischt werden sollen, beträgt 20 oder mehr Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Fasermaterialien. Wenn die wärmeadhäsiven Wärmeverbundfasern in der Bahn in einer Menge von 20 Gew.-% enthalten sind, so kann die Bahn in einen fülligen Vliesstoff durch einen gewissen Adhäsiveffekt durch Wärmebehandlung geformt werden, die in zufriedenstellender Weise für die Zwecke von Schallabsorptionsmaterialien und Schallabdichtungsmaterialien Verwendung finden kann. Der Vermischungsanteil der wärmeadhäsiven H-Verbundfasern sollte 30 Gew.-% oder mehr sein, um es zu ermöglichen, daß Vliesstoffe in Anwendungen verwendet werden können, wo sie im wesentlichen Festigkeit besitzen sollten. In diesem Fall wird der Effekt der Erfindung beachtlich. Die wärmeadhäsiven H-Verbundfasern lassen sich mit anderen Fasern in einem kurzen Faserzustand oder einem Tauzustand nach irgendeinem geeigneten Verfahren vermischen.
Die wärmeadhäsiven H-Verbundfasern mit oder ohne anderen Fasern können in einer Bahn in einer geeigneten Form geformt werden, beispielsweise eine Parallelbahn, eine Kreuzbahn, eine beliebige Bahn oder eine Taubahn.
Das Gewebe wird dann bei einer Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt der zweiten Komponente der wärmeadhäsiven H-Verbundfasern wärmebehandelt, der jedoch niedriger als der Schmelzpunkt der ersten Komponente liegt, wodurch ein Vliesstoff durch die Schmelzadhäsion der zweiten Komponente erhalten wird. In diesem Falle sollte die Erwärmung derart aufgebracht werden, daß die Temperatur der Bahn bei einer Geschwindigkeit von 100ºC/s oder höher erhöht wird. Wird die Erwärmung bei einer darunterliegenden Geschwindigkeit durchgeführt, dann ist es unmöglich, irgendeinen bauschigen oder fülligen Vliesstoff zu erhalten, und zwar aufgrund der Verminderungen in der Fülle der Bahn. Der Grund ist darin zu suchen, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Temperaturzunahme geringer als 100ºC/30 s ist, eine Relaxation der Molekularorientierung der ersten Polypropylen-Komponente stattfindet, die zum Zeitpunkt des Spinnens und Streckens gegeben ist.
Die Bahn kann wärmebehandelt nach irgendeinem der Verfahren werden, bei denen Trockner sowie Warmlufttrockner, Saugtrommeltrockner oder Yankee-dryers und Wärmewalzen sowie flache Kalanderwalzen und Prägewalzen eingesetzt werden. Die Temperatur der Bahn an sich kann durch ein Infrarotstrahlungsthermometer gemessen werden.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung soll nun mit bezug auf die Beispiele näher erläutert werden. Das Messen und die Definition der physikalischen, in den Beispielen gezeigten Werte sind unten als erstes angegeben.

Dichte:

Eine Probe wurde gemäß dem Preßverfahren hergestellt, das durch die JIS K-6758 vorgeschrieben war und die Dichte hiervon wurde durch das Dichtegradientenröhrenverfahren, wie in JIS K-7112 vorgeschrieben, gemessen.

In siedendem n-Heptan unlöslicher Teil:

Fünf (5) g Polypropylen wurden vollständig in 500 ml siedendem Xylol gelöst und wurden dann aus 5 l Methanol, gefolgt von Trocknen, ausgeschieden. Danach wurde das getrocknete Produkt mit siedendem n-Heptan 6 h lang mittels der Soxhlet-Extraktion, um Rückstände zu erhalten, extrahiert.

Isotaktisches Pentad-Verhältnis (P&sub0;) und Pentad-Verhältnis (P&sub2;) mit zwei unterschiedlichen Arten von Konfigurationen:

Die Messung wurde durchgeführt bezüglich des in siedendem n-Heptan unlöslichen Teil des Polypropylens nach dem in Macromolecules 6, 925(1973) beschriebenen Verfahren. Die Zuordnung der Peaks in NMR-Messungen basierte auf dem in Macromolecules 8, 687 (1975) beschriebenen Verfahren. Für solche NMR-Messungen wurde eine FT-NMR-Vorrichtung von 270 MHz verwendet, und die Signalerfassungsgrenze wurde auf 0,001, ausgedrückt als isotaktisches Pentad-Verhältnis, durch die integrierende Messung über das 27.000-fache erhöht.

MFR:

Die Messung wurde entsprechend der Bedingung (L) nach ASTM D1238 durchgeführt.

MFR des Polypropylens nach dem Spinnen:

Polypropylen allein wurde mit der gleichen Extrusionsmenge und unter den gleichen Heizbedingungen, wie beim Verbundspinnen, zum Messen des MFR der so erhaltenen Probe gesponnen.

MI:

Die Messung wurde entsprechend der Bedingung (E) nach ASTM D 1238 durchgeführt.

Spinnbarkeit:

Kontinuierliches Spinnen wurde 1 h lang oder länger durchgeführt mit dem Ziel, das Auftreten von Garnbruch per Spindel und Stunde zu beobachten.
ο = kein Garnbruch
Δ = weniger als zwei Garnbrüche
x = wenigstens zwei Garnbrüche.

Fülle:

Die erforderliche Anzahl von Bahnen oder Vliesstoffen, je von 25 cm x 25 cm, wurden derart gesammelt, daß deren Gewicht sich auf etwa 100 g summierte. Nach Messung des Gesamtgewichtes der Bahnen oder Vliesstoffe wurden sie aufeinandergelegt. Angeordnet auf dem erhaltenen Stapel war eine Pappe mit einer Fläche von 25 cm x 25 cm und einem Gewicht von 75 g zum Messen der Gesamthöhe (h cm) und zum Berechnen des Volumens (v cm³) der Bahnen oder Vliesstoffe. Die Fülle wurde aus der folgenden Gleichung errechnet:
Fülle: v/w = 625 x h/w (cm³/g)

Grad verbleibender Fülle:

Der Grad der verbleibenden Fülle wurde aus der folgenden Gleichung gefunden:
Grad verbleibender Fülle (H/Ho) x 100
worin H&sub0; die Fülle der Bahn oder des Gewebes und H die Fülle eines von eben dieser Bahn erhaltenen Vliesstoffes ist.

Grad der thermischen Schrumpfung der Bahn durch Wärmebehandlung:

Eine parallele Kartenbahn (Stoff) von 25 cm x 25 cm wurde in losem Zustand unter Bedingungen, ähnlich denen für die Wärmebehandlung zur Herstellung von Vliesstoffen, behandelt. Danach wurde die Länge (a cm) des erhaltenen Vliesstoffes in Richtung der Faserorientierung gemessen. Der Grad der thermischen Schrumpfung des Gewebes ergab sich aus der folgenden Gleichung:
Grad der thermischen Schrumpfung der Bahn =
(1 - a/25) x 100.

Beispiele 1-8 und Vergleichsbeispiele 1-13

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden verschiedene Sorten Polypropylen (in Tabelle 1 abgekürzt mit PP) in Kombination mit verschiedenen Sorten Polyethylen verwendet, wie Polyethylen hoher Dichte (abgekürzt als HDPE in Tabelle 1), Polyethylen niedriger Dichte (abgekürzt als LDPE in Tabelle 1) und Ethylenvinylacetatcopolymere (abgekürzt als EVA in Tabelle 1) verwendet, um die wärmeadhäsiven H-Verbundfasern sowie verschiedene andere Verbundfasern zu erhalten. Die Eigenschaften dieser Ausgangspolymere sowie die Spinn- und Streckbedingungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die verwendeten Spinndüsen hatten 60 Löcher von 1,0 mm im Durchmesser für eine nicht-verstreckte Faserfeinheit von 72 Denier und 42 Löchern von 0,6 mm Durchmesser für eine nicht-verstreckte Faserfeinheit von 24 Denier oder weniger. Beim Verbundaufbau vom Mantel-Seelen-Typ wurden Mantel und Seele aus den zweiten bzw. ersten Komponenten jeweils hergestellt. Die so erhaltenen, nicht verstreckten Garne wurden zu Kabeln gebündelt und bei der vorbestimmten Strecktemperatur in gestreckte Garnkabel verstreckt, in welchen dreidimensionale Kräuselungen entwickelt wurden oder wurden bei dieser Temperatur verstreckt und zusätzlich wurden zweidimensionale Kräuselungen auf die so erhaltenen verstreckten Garnkabel aufgebracht. Diese Kabel wurden in eine Länge von 64 mm zum Erhalt kurzer Verbundfasern geschnitten, die mit oder ohne andere Fasern durch eine 40 (englische) Zoll Walzencarde gegeben wurden, um Cardenbahnen mit einem Gewicht von 100 g/m² zu bilden. Während die Cardenbahnen oder -stoffe auf die vorbestimmte Behandlungstemperatur bei einer Geschwindigkeit von 100ºC/20 s mittels eines Trockners vom Sauglufttyp mit einem Luftdruck, der auf 0,12 g/cm² eingestellt war, erwärmt wurden, wurden sie 30 s lang zur Herstellung von Vliesstoffen wärmebehandelt.
Tabelle 2 stellt die Herstellungsbedingungen für Vliesstoffe und die Volumenänderungen in den Bahnen oder Stoffen zum Zeitpunkt der Herstellung der Vliesstoffe dar.
Tabelle 3 gibt den Grad der verbleibenden Fülle der Vliesstoffe wieder, wie sie durch die Behandlung der Bahnen nach Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 bei einem Luftdruck von 0,12 g/cm² und einer Behandlungstemperatur von 145ºC unter Verwendung eines Sauglufttrockners erhalten wurden, jedoch bei veränderten Geschwindigkeiten des Temperaturanstiegs und veränderten Wärmebehandlungszeiten.
Aus den Tabellen 1 und 2 ergibt sich, daß die fülligen, erfindungsgemäß erhaltenen Gewebe 50% und mehr Volumen bzw. Fülle der Bahnen beibehalten, selbst wenn die Gewebe unter Aufbringung eines Luftdrucks wärmebehandelt werden. Unter von den Maßnahmen der Erfindung abweichenden Bedingungen jedoch wurden irgendwelche voluminösen Vliesstoffe nicht erhalten, da die Voluminösität der Bahnen durch die Wärmebehandlung reduziert wird. Genauer: die Vergleichsbeispiele 2, 4, 6, 7, 9 und 10 weichen ab von dem Umfang der vorliegenden Erfindung, bezogen auf die Dichte, P&sub0; und P&sub2; der ersten Komponente; Vergleichsbeispiele 1, 5, 8, 11, 12 und 13 hinsichtlich der MFR der ersten Komponente; Vergleichsbeispiel bezüglich sämtlicher Faktoren der obengenannten Art; und Vergleichsbeispiele 14, 15, 16 bezüglich der Dichte, P&sub2; und P&sub0; der ersten Komponente.
Aus Tabelle 3 erkennt man, daß, bezogen auf die Heizrate, voluminöse (füllige) Vliesstoffe nur dann erhalten werden können, wenn die Bahnen unter Verwendung der wärmeadhäsiven H-Verbundfasern bei einer Rate oder einer Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung behandelt wurden, die im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen. Tabelle 1 Komponente Spinnbedingungen Harz Dichte (g/cm²) MFR vor dem Spinnen/MFR nach dem Spinnen (g/10 min.) MFR Differenz Schmelzpunkt (ºC) Polymersorte (MI) Verbundstruktur Verbundrate (1. Komp. 2. Komp) (Gew.%) Spinntemperatur (ºC) Feinheit (d/f *5) Spinnbarkeit Strecktemperatur (ºC) Streckverhältnis Kräuselform Seite-Seite Mantel-Seele dreidimensional Spiral zweidimensional zigzag *1: enthält 5% Flammschutz auf Halogenbasis *2: 50% Mischprodukt aus HDPE und LDPE je mit MI von 10.0 *3: enthält 5% Flammschutz auf Halogenbasis *4. Vinylacetat 5 Gew.% *5: Deniers pro Faden Tabelle 2 Bedingungen zur Herstellung von Vliesstoff Volumenänderung zum Zeitpunkt d. Vliesstoffherstellung Verbundfasern andere Fasern Fülligkeit Feinheit X Länge (d/f × (mm) Mischverhältnis (Gew.%) Sorten Mischanteil (Gew.%) Behandlungstemperatur (&sup0;C) Vliesstoff gewicht (g/m²) Bahn ( &sub0;) (cm³/g) Vliesstoff (II) (cm³/g) Grad zurückbleibende Fülligkeit (%) Wärmeschrumpfungsgrad (%) *1: Polyethylene Terephthalate *2: Gewöhnliche Polypropylene Tabelle 3 Geschwindigkeit d. Temperaturerhöhung Behandlungszeit total (sec.) verbleibender Fülligkeitsgrad (%) Bahn Beispiel 1 Bahn Vergleichsbeispiel 2

Wirkung

Erfindungsgemäß lassen sich füllige Vliesstoffe erhalten, indem man Bahnen wärmebehandelt, die unter Verwendung der spezifisch begrenzten wärmeadhäsiven Verbundfasern erhalten wurden, selbst wenn die Bahnen oder Stoffe unter Anwendung eines Luftdrucks wärmebehandelt wurden. Es ist so möglich, die äußerst effiziente Produktion an Vliesstoffen mit einem Saugtrockner durchzuführen, der von jetzt ab weitestgehend eingesetzt werden wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen, die folgenden Schritte umfassend:

1. SCHMELZSPINNEN erster und zweiter Komponenten, um wärmeadhäsive Verbundfasern für einen Vliesstoff zu erhalten, der aus zwei schmelzgesponnenen Komponenten in einer Anordnung seitlich nebeneinander oder einer Mantel-Seelen-Anordnung gemacht ist, wodurch die zweite Komponente auf wenigstens einem Teil der Oberflächen dieser Fasern in Längsrichtung und kontinuierlich geformt wird, wobei diese erste Komponente aus Polypropylen und diese zweite Komponente aus einem Polymer gemacht ist, das aus 50 Gewichtsprozent oder mehr an Polyethylen zusammengesetzt ist,

KRÄUSELN dieser wärmeadhäsiven verbundfasern hiernach; bilden eines Gewebes, das aus wenigstens 20 Gewichtsprozent dieser wäremadhäsiven Verbundfasern besteht und

WÄRMEBEHANDELN dieses Gewebes unter Druck bei einer Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt dieser zweiten Komponente, jedoch niedriger als der Schmelzpunkt dieser ersten Komponente dieser wärmeadhäsiven Faser ist;

gekennzeichnet durch AUSFUHREN des Spinnens und des Wärmebehandelns des Gewebes unter einer Bedingung, die jeden der folgenden Punkte erfüllt,

(1) VERWENDEN als erste Komponente ein Polypropylen mit einer Dichte von 0,905 oder höher so wie es ist und einer Schmelzflußgeschwindigkeit entsprechend der Bedingung (L) nach ASTM D 1238 von 3 inklusive bis 20 exklusive vor dem Schmelzspinnen, wobei diese erste Komponente wenigstens 95,3 Gewichtsprozent eines Teils hat, das in siedendem n-Heptan unlöslich ist, dessen isotaktisches pentadverhältnis, gemessen nach dem Verfahren unter Verwendung der ¹³C-NMR, vorgestellt in Macromolecules 6,925 (1973) von A.Zambelli

0.950 oder höher ist und dessen Pentadverhältnis, bei dem drei Monomereinheiten eine gemeinsame Konfiguration haben und die verbleibenden beiden eine entgegengesetzte Konfiguration haben, bei 0.002 oder weniger liegt,

(2) SCHMELZSPINNEN der ersten Komponente mit der zweiten Komponente, so daß die Differenz zwischen den Schmelzfluß-Geschwindigkeiten dieser ersten Komponente vor und nach dem Schmelzspinnen in einen Bereich innerhalb 10 fällt,

(3) WÄRMEBEHANDELN des Gewebes, so daß die Temperatur dieses Gewebes bei einer Geschwindigkeit von 100ºC/30 Sek. oder mehr bis zu einer vorbestimmten Wärmebehandlungs-Temperatur steigt, und dieses Gewebe bei dieser Temperatur für eine gesamte Wärmebehandlungsperiode verbleibt.

2. Wärmeadhäsives Verbundgarn für einen Vliesstoff, hergestellt aus zwei schmelzgesponnenen Komponenten in einer Anordnung Seite an Seite oder in einer Mantel-Seelen-Anordnung, wobei die zweite Komponente auf wenigstens einem Teil der Oberflächen dieser Fasern in Längsrichtung und kontinuierlich geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Komponente aus Polypropylen mit einer Dichte von 0.905 oder höher und einer Schmelzflußgeschwindigkeit entsprechend der Bedingung (L) nach ASTM D 1238 von 3 inklusive bis 20 exklusive vor dem Schmelzspinnen und einer Differenz innerhalb 10 zwischen den Schmelzflußgeschwindigkeiten vor und nach dem Schmelzspinnen hergestellt ist,

wobei diese erste Komponente einen in siedendem n- Heptan unlöslichen Teil hat, dessen isotaktisches Pentadverhältnis, gemessen nach dem Verfahren unter Verwendung der ¹³C-NMR, vorgestellt in Macromolecules 6, 925 (1973) von A. Zambelli bei 0.950 oder höher liegt und dessen Pentadverhältnis, bei dem drei Monomereinheiten eine gemeinsame Konfiguration und die verbleibenden zwei eine entgegengesetzte Konfiguration haben, 0.002 oder niedriger ist,

wobei die zweite Komponente ein Polymer ist, das aus 50 Gewichtsprozent oder mehr Polyethylen zusammengesetzt ist.