DE60007856T2

DE60007856T2 - Polypropylenfasern

Info

Publication number: DE60007856T2
Application number: DE60007856T
Authority: DE
Inventors: Axel Demain
Original assignee: Atofina Research SA
Current assignee: Total Research and Technology Feluy SA
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: AU3558600A; US6720388B1; EP1169499A1; ATE258240T1; EP1169499B1; PT1169499E; ES2211519T3; DE60007856D1; EP1041181A1; JP2002542314A; DK1169499T3; WO2000060149A1

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf Polypropylenfasern und auf Ware, hergestellt aus Polypropylenfasern.
Polypropylen ist für die Herstellung von Fasern, insbesondere für Herstellungen von Faservliesen, gut bekannt.
EP-A-0789096 offenbart derartige Polypropylenfasern, die aus einer Mischung von syndiotaktischem Polypropylen (sPP) und isotaktischem Polypropylen (iPP) hergestellt worden sind. Jene Patentansmeldung offenbart, daß durch Mischen von 0,3 bis 3 Gew.% sPP, basierend auf dem gesamten Polypropylen, unter Bilden einer Mischung von iPP-sPP die Fasern erhöhte natürliche Masse und Glätte haben, und Faservliese, hergestellt aus den Fasern, haben eine verbesserte Weichheit. Ferner offenbart jene Patentanmeldung, daß eine derartige Mischung die Wärmebindungstemperatur der Fasern erniedrigt. Thermisches Binden wird verwendet, die Faservliese aus den Polypropylenfasern herzustellen. Die Patentanmeldung offenbart, daß das isotaktische Polypropylen ein Homopolymer, gebildet durch die Polymerisation von Propylen durch Ziegler-Natta Katalyse, umfaßt.
WO-A-96/23095 offenbart ein Verfahren zum zur Verfügung stellen eines Faservlieses mit einem breiten Bindungsfenster, bei dem das Faservlies aus Fasern einer thermoplastischen Polymermischung, einschließend 0,5 bis 25 Gew.% syndiotaktisches Polypropylen, gebildet wird. Das syndiotaktische Polypropylen kann mit einer Mannigfaltigkeit von unterschiedlichen Polymeren, einschließlich isotaktisches Polypropylen, gemischt werden. Die Patentanmeldung schließt eine Anzahl von Beispielen ein, bei denen verschiedene Mischungen von syndiotaktischem Polypropylen mit isotaktischem Polypropylen hergestellt wurden. Das isotaktische Polypropylen umfaßte kommerziell erhältliches isotaktisches Polypropylen, welches unter Verwenden eines Ziegler-Natta Katalysators hergestellt wird. Es ist in der Patentanmeldung offenbart, daß die Verwendung von syndiotaktischem Polypropylen das Temperaturfenster erweitert, über dem thermisches Binden auftreten kann, und die annehmbare Bindungstemperatur erniedrigt.
WO-A-96/23095 offenbart auch die Herstellung von Fasern aus Mischungen, einschließend syndiotaktisches Polypropylen, welche entweder Bi-Komponentenfasern oder Bi-Bestandteilsfasern sind. Bi-Komponentenfasern sind Fasern, die hergestellt worden sind aus mindestens zwei Polymeren, extrudiert von separaten Extrudern, und zusammen versponnen worden sind unter Bilden einer Faser. Bi-Bestandteilsfasern werden hergestellt aus mindestens zwei Polymeren, extrudiert aus dem gleichen Extruder als eine Mischung. Sowohl Bi-Komponenten- wie Bi-Bestandteilsfasern sind offenbart, zum Verbessern des themischen Bindens von Ziegler-Natta Polypropylen in Faservliesen verwendet zu werden. Insbesondere wird ein Polymer mit einem niedrigeren Schmelzpunkt im Vergleich zu dem Ziegler-Natta isotaktischen Polypropylen, beispielsweise Polyethylen, statistische Copolymere oder Terpolymere, als der äußere Teil der Bi-Komponentenfaser verwendet oder in das Ziegler-Natta Polypropylen unter Bilden der Bi-Bestandteilsfaser gemischt.
EP-A-0634505 offenbart verbessertes Propylenpolymergarn und Gegenstände, daraus hergestellt, bei dem zum zur Verfügung stellen von Garn, fähig zu erhöhter Schrumpfung, syndiotaktisches Polypropylen mit isotaktischem Polypropylen gemischt wird, wobei es 5 bis 50 Teile pro Gewicht syndiotaktisches Polypropylen gibt. Es ist offenbart, daß das Garn erhöhte Spannkraft und Schrumpfung, insbesondere geeignet in Florgewebe und Teppichstoff, hat. Es ist offenbart, daß die Polypropylenmischungen ein Erniedrigen der Wärmeerweichungstemperatur und ein Verbreitern der Wärmereaktionskurve, wie durch Differentialscanningkalorimetrie gemessen, als eine Konsequenz des Vorhandenseins von syndiotaktischem Polypropylen zeigen.
US-A-5269807 offenbart eine Naht, hergestellt aus synditakischem Poypropylen, eine größere Flexibilität zeigend als eine vergleichbare Naht, hergestellt aus isotatischem Polypropylen. Das syndiotaktische Polypropylen kann inter alia mit isotaktischem Polypropylen gemischt werden.
EP-A-0451743 offenbart ein Verfahren zum Formen von syndiotaktischem Polypropylen, bei dem das syndiotaktische Polypropylen mit einer geringen Menge von Polypropylen mit einer im wesentlichen isotaktischen Struktur gemischt werden kann. Es ist offenbart, daß Fasern aus dem Polypropylen gebildet werden können. Es ist auch offenbart, daß das isotaktische Polypropylen hergestellt wird durch die Verwendung eines Katalysators, umfassend Titantrichlorid und eine Organoaluminiumverbindung, oder Titantrichlorid oder Titantetrachlorid, getragen auf Magnesiumhalogenid und einer Organoaluminiumverbindung, d.h. ein Ziegler-Natta Katalysator.
EP-A-0414047 offenbart Polypropylenfasern, hergestellt aus Mischungen von syndiotaktischem und isotaktischem Polypropylen. Die Mischung schließt mindestens 50 Gewichtsteile des syndiotaktischen Polypropylens und höchstens 50 Gewichtsteile des isotaktischen Polypropylens ein. Es ist offenbart, daß die Extrudierbarkeit der Fasern verbessert wird, und die Faserstreckbedingungen verbreitert werden.
US-A-5648428 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Polymermischung in einem Einzelreaktor, insbesondere eine Polymermischung aus isotaktischem Polyolefin und syndiotaktischem Polyolefin, die Polypropylen umfassen kann. Der Einzelreaktor wird zur Verfügung gestellt mit einem Katalysatorsystem, umfassend eine Kombination von mindestens einem Metallocenkatalysator und mindestens einem herkömmlichen unterstützten Ziegler-Natta Katalysator.
Diese bekannten Polypropylene leiden an dem Nachteil, daß die Verarbeitbarkeit der iPP/sPP Mischungen verbessert werden muß, insbesondere zum Verspinnen von Fasern, so daß höhere Verspinnungsgeschwindigkeiten verwendet werden können, bevor Faserbruch auftritt, oder das Vorkommen von Bruch bei einer gegebenen Verspinnungsgeschwindigkeit vermindert wird.
Es ist ferner bekannt, syndiotaktisches Polypropylen herzustellen unter Verwenden von Metallocenkatalysatoren, wie beispielsweise in US-A-4794096 offenbart worden ist.
WO-A-96/35729 offenbart ein Verfahren zum Herstellen und Verwenden eines unterstützten Metallocen-Alumoxan Katalysators, der verwendet wird für die Polyymerisation oder Copolymerisation von Olefinen unter Herstellen eines Olefin Polymeren oder Copolymeren mit einer breiten und bimodalen Molekulargewichtsverteilung.
Es ist auch eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfidnung, eine Mischung von iPP und sPP herzustellen, die verbesserte Verarbeitbarkeit hat, insbesondere, wenn gesponnene Fasern gebildet werden. Es ist eine weitere Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, Fasern zur Verfügung zu stellen und Waren, insbesondere Faservlies, hergestellt aus jenen Fasern, die aus jener Mischung hergestellt worden sind.
Die gegenwärtige Erfindung liefert eine Polypropylenmischung, einschließend von 0,3 bis 50 Gew.% eines syndiotaktischen Polypropylens mit einer multimodalen Molekulargewichtsverteilung und mindestens 50 Gew.% eines isotaktischen Polypropylens.
Das sPP ist typischerweise bimodal.
Das isotaktische Polypropylen (iPP) kann hergestellt worden sein unter Verwenden eines Ziegler-Natta Katalysators und kann ein Homopolymer oder Copolymer sein und kann eine monomodale oder multimodale Molekulargewichtsverteilung haben.
Vorzugsweise ist die syndiotaktische Polypropylen (sPP) Konzentration in der sPP/iPP Mischung von 0,3 bis 15 Gew.%, bevorzugter von 1 bis 10 Gew.%. Die Faser kann eine Zwei-Komponenten sPP/iPP Mischung sein.
Vorzugsweise ist das iPP ein Homopolymer, Copolymer, welches entweder ein statistisches oder Blockcopolymer oder Terpolymer von isotaktischem Polypropylen ist.
Typischerweise hat das isotaktische Polypropylen eine Schmelztemperatur in dem Bereich von 159 bis 169°C, typischer von 161 bis 165°C. Das iPP, verwendet in Übereinstimung mit der Erfindung, hat eine Molekulargewichtsverteilung typischerweise mit einem Dispersionsindex D von 3,5 bis 9, bevorzugter von 3,5 bis 6,5. Der Dispersionsindex D ist das Verhältnis Mw/Mn, wobei Mw das Gewichtsmittel Molekulargewicht ist, und Mn ist das Zahlenmittel Molekulargewicht des Polymeren. Das iPP hat typischerweise einen Peak in der Molekulargewichtsverteilung von etwa 35 000 bis 60 000 kDa. Das isotaktische Polypropylen kann ein Mn von 35 000 bis 45 000 kDa haben.
Das isotaktische Polyproyplen hat vorzugsweise einen Schmelzflußindex (MI)von 1 bis 90g/10 Min, bevorzugter von 10 bis 60g/10 Min. In dieser Patentanmeldung sind die MFI Werte diejenigen, bestimmt unter Verwenden des Verfahrens von ISO 1133 unter Verwenden einer Belastung von 2,16 kg bei einer Temperatur von 230°C.
Die Eigenschaften von zwei typichen iPP Harzen für Verwendung in der Erfindung sind in Tabelle 1 angegeben.
Das multimodale sPP, vorzugsweise bimodales sPP, ist vorzugsweise ein Homopolymer oder statistisches Copolymer mit einem Comonomergehalt von 0,1 bis 1,5 Gew.%, bevorzugter von 0,1 bis 1 Gew.%. Das multimodale sPP kann jedoch ein Blockcopolymer mit einem höheren Comonomergehalt oder ein Terpolymer sein. Wenn der Comonomergehalt über 1,5 Gew.% ist, tendiert das sPP dazu, klebrig zu werden, was somit zu Problemen führt, wenn die Fasern versponnen werden oder die Fasern thermisch gebunden werden. Der Comonomer-Gehalt wird ausgewählt, so daß er den Schmelzpunkt der sPP/iPP Mischung unterhalb von 130°C verringert. Ein niedrigerer Schmelzpunkt kann auch durch Verwenden bestimmter Katalysatoren und/oder Verfahrensbedingungen während Polymerisation von sPP erhalten werden. Vorzugsweise hat das sPP eine Schmelztemperatur von bis zu etwa 130°C. Das sPP hat typischerweise zwei Schmelzpunkte, einer ist etwa 110°C, und der andere ist etwa 125°C. Das sPP hat typischerweise einen MFI Wert von 0,1 bis 1000 g/10 Min., typischer von 1 bis 60 g/10 Min. Das multimodale sPP kann ein Mn von 35 000 bis 40 000 kDa haben. Die Eigenschaften eines typischen bimodalen sPP für Verwendung bei der Erfindung sind in Tabelle 1 angegeben.
Das sPP hat eine leicht engere Molekulargewichtsverteilung als für das iPP, wobei typischerweise D von 3 bis 6 sein kann, typischer von etwa 4, und hat einen Peak der Molekulargewichtsverteilung bei etwa 20 000 bis 35 000 kDa. Das sPP und das iPP können im wesentlichen ähnliche Werte für Mn haben. Im Hinblick auf die Nähe zwischen den Peaks und der Überlappung der Molekulargewichtsverteilungen des sPP und iPP können jene zwei Komponenten leicht zusammengemischt werden.
Die gegenwärtige Erfindung liefert ferner eine Faser, hergestellt aus der Polypropylen Mischung, in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die gegenwärtige Erfindung liefert ferner eine Ware, hergestellt aus der Polypropylenfaser der Erfindung.
Die gegenwärtige Erfindung liefert noch ferner ein Produkt, einschließend jene Ware, wobei das Produkt ausgewählt ist von unter anderem einem Filter, Haushaltswischtuch, Windel, Damenhygieneprodukt, Inkontinenzprodukt, Wundverband, Bandage, OP Bekleidung, OP Tuch und Schutzabdeckung.
Die gegenwärtige Erfindung wird auf der Feststellung durch den gegenwärtigen Erfinder vorhergesagt, daß, wenn mit iPP gemischt, multimodales sPP, vorzugsweise bimodales sPP, die Verarbeitbarkeit des Polypropylens verbessert, insbesondere unter Bilden von Fasern in einem Verspinnungsverfahren, im Vergleich zu monomodalem sPP.
Die gegenwärtige Erfindung ist befunden worden, daß, wenn in einer Menge von nur etwa 2 Gew.% sPP in der sPP/iPP Mischung verwendet, die Verspinnbarkeit erhöht wird, wenn sPP multimodal, vorzugsweise bimodal ist.
Die Verwendung von multimodalem, beispielsweise bimodalem sPP in Mischungen mit iPP in Übereinstimmung mit der Erfindung, tendiert dazu, Fasern zu liefern, die leichter im Vergleich zu bekanten Fasern, gebildet aus iPP gemischt mit monomodalem sPP, vesponnen werden können. Die Molekulargewichtsverteilung von iPP und dem multimodalem sPP überlappen und als ein Ergebnis der zur Verfügungstellung von sPP mit einer breiten multimodalen Molekulargewichtsverteilung liefert dieses erhöhte Überlappung zwischen den zwei Verteilungen im Vergleich zu monomodalem sPP, wodurch die Mischung verbessert wird, und liefert auch einen höheren Anteil von kurzen Ketten in der kombinierten Molekulargewichtsverteilung für die Mischung. Dieses ist befunden worden zu einem Anstieg in der maximalen Verspinnungsgeschwindigkeit vor Bruch für die Fasern der multimodalen sPP/iPP Mischungen in Übereinstimmung mit der Erfindung zu führen.
Die Fasern, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, können entweder Bi-Komponentenfasern oder Bi-Bestandteilsfasern sein. Für Bi-Komponentenfasern werden iPP und sPP in zwei unterschiedliche Extruder beschickt. Danach werden die zwei Extrudate zusammen unter Bilden einzelner Fasern versponnen. Für die Bi-Bestandteilsfasern werden Mischungen von sPP/iPP erhalten durch: Trockenmischen von Pellets, Flocken oder Flaum der zwei Polymere vor Beschicken dieser in einen üblichen Extruder oder durch Verwenden von Pellets oder Flocken einer Mischung von sPP und iPP, die zusammen extrudiert worden sind, und dann erneut Extrudieren der Mischung von einem zweiten Extruder.
Wenn die Mischungen von multimodalem sPP/iPP verwendet werden, Fasern in Übereinstimmung mit der Erfindung herzustellen, für die Herstellung von spinngelegten Fasern, würde eine typische Extrusionstemperatur in dem Bereich von 200°C bis 260°C, am typischsten von 230°C bis 250°C, sein. Für die Herstellung von Stapelfasern würde eine typische Extrusionstemperatur in dem Bereich von 230°C bis 330°C, am typischsten von 280°C bis 300°C, sein.
Die Fasern, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, können aus multimodalen sPP/iPP Mischungen mit anderen Additiven unter Verbessern des mechanischen Verarbeitens oder Verspinnbarkeit der Fasern hergestellt werden. Die Fasern, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, können verwendet werden zum Herstellen von Faservliesen für Verwendung bei Filtration, in Körperpflegemitteln, wie Wischtüchern, Windeln, Damenhygieneprodukten und Inkoninenzprodukte, in medizinischen Produkten, wie Wundverbänden, OP-Bekleidung, Bandagen und OP Tüchern, in Schutzabdeckungen, in Waren fürs Freie und in Geotextilien. Faservliese, hergestellt aus den bimodalen sPP/iPP Fasern der Erfindung, können Teil derartiger Produkte sein oder gänzlich die Produkte bilden. Wie auch zum Herstellen von Faservliesen können die Fasern auch verwendet werden, ein gewebtes Gewirke oder Matte herzustellen. Die Faservliese, hergestellt aus den Fasern in Übereinstimmung mit der Erfindung, können mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden, wie Luftdurchblasen, Schmelzblasen, Spinnbindungs- oder Bindungs-Kardierungs-Verfahren. Die Fasern der Erfindung können auch als ein nicht-gewebtes, spinndurchflochtenes Produkt gebildet werden, welches ohne thermisches Binden durch Fasern gebildet wird, die zusammen unter Bilden einer Ware durch die Anwendung eines Hochdruckfluidums, wie Luft oder Wasser, verwirrt werden.
Die gegenwärtige Erfindung wird jetzt in größerem Detail mit Bezugnahme auf die folgenden nicht beschränkenden Beispiele beschrieben.
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1
In Übereinstimmung mit Beispiel 1 wurde ein bimodales sPP mit einem Dispersionsindex D von 3,9 und einem MFI von 4,4 g/10 Min in einer Menge von 2 Gew.%, basierend auf dem Gewicht der Mischung, mit einem isotaktischen Polypropylen mit den Eigenschaften von Polymer 1, angegeben in Tabelle 1, gemischt. Die Mischung wurde dann Verspinnen durch eine Spinndüse unter Bilden von Fasern ausgesetzt, und die maximale Spinngeschwindigkeit vor Bruch der Fasern wurde bei zwei Verspinnungstemperaturen gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
In Übereinstimmung mit Vergleichsbeispiel 1 wurde ein monomodales sPP mit einem Dispersionsindex D von 2,6 und einem MFI von 4,5 g/10 Min, d.h. ein MFI Wert im wesentlichen dergleiche wie derjenige des bimodalen sPP von Beispiel 1, auch in einer Menge von 2 Gew.%, basierend auf dem Gewicht der Mischung, mit dem gleichen isotaktischen Polypropylen, verwendet in Beispiel 1, gemischt. Die sich ergebende Mischung wurde in ähnlicher Weise unter Bilden von Fasern bei den gleichen Temperaturen wie für Beispiel 1 versponnen, und die Ergebnisse sind auch in Tabelle 2 gezeigt.
Es kann gesehen werden, daß für beide Spinntemperaturen von 260°C und 280°C die Verwendung von bimodalem sPP wesentlich die maximale Spinngeschwindigkeit vor Bruch der Fasern erhöht, verglichen zu der Verwendung der gleichen Menge von monomodalem sPP, gemischt mit dem gleichen isotaktischen Polypropylen.
TABELLE 1
TABELLE 2

Claims

Polypropylenmischung, einschließend 0,3 bis 50 Gew.% eines syndiotaktischen Polypropylens mit einer multimodalen Molekulargewichtsverteilung und mindestens 50 Gew.% eines isotaktischen Polypropylens.
Mischung nach Anspruch 1, wobei die multimodale sPP Konzentration in der sPP/iPP Mischung von 0,5 bis 15 Gew.% ist.
Mischung nach Anspruch 2, wobei die multimodale sPP Konzentration in der sPP/iPP Mischung von 1 bis 10 Gew.% ist.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das iPP ein Homopolymer, Copolymer oder Terpolymer von isotaktischem Polypropylen ist.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das iPP einen Dipersionsindex (D) von 3,5 bis 9, vorzugsweise 3,5 bis 6,5, hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das iPP eine Schmelztemperatur in dem Bereich von 159 bis 169°C hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch 4 bis 6, wobei das iPP ein Mn von 35 000 bis 60 000 kDa hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das iPP einen Schmelzflußindex (MFI) von 1 bis 90g/10 Min. hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP ein Homopolymer oder ein statistisches oder Blockcopolymer oder ein Terpolymer ist.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP eine Schmelztemperatur von bis zu etwa 130°C hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP einen MFI von 0,1 bis 1000g/10 Min. hat.
Mischung nach Anspruch 11, wobei das multimodale sPP einen MFI von 1 bis 60g/10 Min. hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP ein Mn von 35 000 bis 40 000 kDa hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP einen Dispersionsindex (D) von 3 bis 6 hat.
Mischung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das multimodale sPP bimodal ist.
Gesponnene Polypropylenfaser, hergestellt aus der Mischung nach einem vorhergehendn Anspruch.
Ware, hergestellt aus der Polypropylenfaser nach Anspruch 16.
Produkt, einschließend eine Ware nach Ansruch 17, wobei das Produkt ausgewählt ist aus einem Filter, Haushaltswischtuch, Windel, Damenhygieneprodukt, Inkontinenzprodukt, Wundverband, Bandage, OP-Bekleidung, OP-Tuch und Schutzabdeckung.
Verwendung von 0,5 bis 50 Gew.% multimodalem syndiotaktischem Polypropylen in einer Mischung mit isotaktischem Polypropylen zum Erhöhen der maximalen Spinngeschwindigkeit, wenn gesponnene Polypropylenfasern hergestellt werden.