DE60008361T2

DE60008361T2 - Polypropylenfasern

Info

Publication number: DE60008361T2
Application number: DE60008361T
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: ATE259891T1; DK1169500T3; EP1169500A1; DE60008361D1; JP2003507584A; EP1169500B1; ES2213576T3; EP1041180A1; AU4541600A; US6646051B1; WO2000060148A1; PT1169500E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Polypropylenfasern und Textilerzeugnisse, die aus Polypropylenfasern hergestellt sind.
Polypropylen ist zur Herstellung von Fasern wohl bekannt, insbesondere zur Herstellung von Vliestextilerzeugnissen.
EP-A-0789096 offenbart solche Polypropylenfasern, die aus einem Gemisch aus syndiotaktischem Polypropylen (sPP) und isotaktischem Polypropylen (iPP) hergestellt sind. Diese Patentschrift offenbart, dass durch Mischen von 0,3 bis 3 Gew.-% sPP, bezogen auf das gesamte Polypropylen, unter Bildung eines Gemisches aus iPP–sPP die Fasern erhöhte natürliche Bauschigkeit und Glätte haben, und aus den Fasern hergestellte Vliestextilerzeugnisse eine verbesserte Weichheit aufweisen. Diese Patentschrift offenbart des Weiteren, dass ein solches Gemisch die Wärmebindungstemperatur der Fasern herabsetzt. Wärmebindung wird verwendet, um die Vliestextilerzeugnisse aus den Polypropylenfasern herzustellen. Die Patentschrift offenbart, dass das isotaktische Polypropylen ein Homopolymer umfasst, das durch die Polymerisation von Propylen durch Ziegler-Natta-Katalyse gebildet worden ist. Das isotaktische Polypropylen hat in der Regel ein durchschnittliches Molekulargewicht (Gewichtsmittel; M_w) von 100000 bis 4000000 und ein durchschnittliches Molekulargewicht (Zahlenmittel; M_n) von 40000 bis 100000 bei einem Schmelzpunkt von etwa 159 bis 169°C. Die gemäß dieser Patentschrift hergestellten Polypropylenfasern leiden jedoch unter dem technischen Problem, dass das unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators hergestellte isotaktische Polypropylen keine besonders guten mechanischen Eigenschaften hat, insbesondere Zähigkeit.
WO-A-96/23095 offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung eines Vliestextilerzeugnisses mit einem weiten Bindungsfenster, in dem das Vliestextilerzeugnis aus Fasern eines thermoplastischen Polymergemisches gebildet wird, das 0,5 bis 25 Gew.-% syndiotaktisches Polypropylen einschließt. Das syndiotaktische Polypropylen kann mit einer Vielfalt unterschiedlicher Polymere einschließlich isotaktischem Polypropylen gemischt werden. Die Patentschrift schließt eine Reihe von Beispielen ein, in denen verschiedene Mischungen von syndiotaktischem Polypropylen mit isotaktischem Polypropylen hergestellt wurden. Das isotaktische Polypropylen umfasste kommerziell erhältliches isotaktisches Polypropylen, das unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators hergestellt wurde. Es ist in der Patentschrift offenbart, dass die Verwendung von syndiotaktischem Polypropylen das Temperaturfenster erweitert, in dem Wärmebindung stattfinden kann, und die akzeptable Bindungstemperatur herabsetzt.
WO-A-96/23095 offenbart auch die Produktion von Fasern aus Gemischen einschließlich syndiotaktischem Polypropylen, die entweder Zweikomponentenfasern oder Fasern aus zwei Bestandteilen sind. Zweikomponentenfasern sind Fasern, die aus mindestens zwei Polymeren hergestellt worden sind, die aus separaten Extrudern extrudiert und miteinander versponnen worden sind, um eine Faser zu bilden. Fasern aus zwei Bestandteilen sind aus mindestens zwei Polymeren hergestellt, die als Gemisch aus demselben Extruder extrudiert worden sind. Sowohl von Zweikomponentenfasern als auch von Fasern aus zwei Bestandteilen wird offenbart, dass sie zur Verbesserung der Wärmebindung von Ziegler-Natta-Polypropylen in Vliestextilerzeugnissen verwendet werden. Insbesondere wird ein Polymer mit einem verglichen mit dem isotaktischen Ziegler-Natta-Polypropylen niedrigeren Schmelzpunkt, beispielsweise Polyethylen, statistische Copolymere oder Terpolymere, als äußerer Anteil der Zweikomponentenfaser verwendet oder in das Ziegler-Natta-Polypropylen gemischt, um die Faser aus zwei Bestandteilen zu bilden.
EP-A-0634505 offenbart verbessertes Propylenpolymergarn und daraus gefertigte Artikel, in denen zur Bereitstellung von Garn mit erhöhter Schrumpfung syndiotaktisches Polypropylen mit isotaktischem Polypropylen gemischt wird, wobei 5 bis 50 Gewichtsteile syndiotaktisches Polypropylen vorhanden sind. Es wird offenbart, dass das Garn verbesserte Federkraft und Schrumpfung hat und besonders brauchbar in Walktextil- und Teppichmaterialien ist. Es wird offenbart, dass die Polypropylengemische infolge der Anwesenheit von syndiotaktischem Polypropylen eine Absenkung der Wärmeerweichungstemperatur und eine Verbreiterung der Wärmereaktionskurve zeigen, gemessen mittels Differentialscanningkalorimetrie.
US-A-5269807 offenbart ein Nahtmaterial, das aus syndiotaktischem Polypropylen hergestellt ist und eine größere Flexibilität als vergleichbares Nahtmaterial zeigt, das aus isotaktischem Polypropylen gefertigt ist. Das syndiotaktische Polypropylen kann unter anderem mit isotaktischem Polypropylen gemischt werden.
EP-A-0451743 offenbart ein Verfahren zur Formung von syndiotaktischem Polypropylen, bei dem das syndiotaktische Polypropylen mit einer kleinen Menge eines Polypropylens mit im Wesentlichen isotaktischer Struktur gemischt werden kann. Es wird offenbart, dass aus dem Polypropylen Fasern gebildet werden können. Es wird auch offenbart, dass das isotaktische Polypropylen unter Verwendung eines Katalysators hergestellt ist, der Titantrichlorid und eine Organoaluminiumverbindung, oder Titantrichlorid oder Titantetrachlorid auf Magnesiumhalogenidträger und eine Organoaluminiumverbindung umfasst, d. h. eines Ziegler-Natta-Katalysators.
EP-A-0414047 offenbart Polypropylenfasern, die aus Gemischen aus syndiotaktischem und isotaktischem Polypropylen gebildet sind. Das Gemisch schließt mindestens 50 Gewichts teile des syndiotaktischen Polypropylens und höchstens 50 Gewichtsteile des isotaktischen Polypropylens ein. Es wird offenbart, dass die Extrudierbarkeit der Fasern verbessert wird und die Faserreckbedingungen verbreitert werden.
EP-A-0894875 offenbart Zweikomponentenfasern aus isotaktischem und syndiotaktischem Polypropylen, wobei eine isotaktische Polypropylenkomponente und eine syndiotaktische Polypropylenkomponente jeweils entlang der Faserachse aneinander geschmolzen sind. Diese Patentschrift spricht das Problem der Fertigung von Vliestextilerzeugnissen durch Wärmebindung nicht an.
EP-A-0832924 betrifft eine Polyolefinformungszusammensetzung zur Herstellung von hochfestem Vliestextilerzeugnis.
WO-A-97/10300 offenbart Polypropylengemischzusammensetzungen, die Propylencopolymer mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung umfassen. Die ersten und zweiten Propylenpolymere des Gemisches sind vorzugsweise isotaktisch.
EP-A-0870779 offenbart ein Metallocenkatalysatorsystem zur Herstellung eines Polypropylengemisches aus iso- und syndiotaktischem Polypropylen.
EP-A-0284707 offenbart einen Hafnium-Metallocenkatalysator zur Polymerisation von Olefinen, insbesondere zur Herstellung von isotaktischem Polypropylen.
EP-A-0427696 offenbart ein Verfahren und einen Katalysator zur Herstellung syndiotaktischer Polymere, insbesondere von syndiotaktischem Polypropylen, unter Verwendung von Metallocenkatalysatoren.
Es ist ferner bekannt, syndiotaktisches Polypropylen unter Verwendung von Metallocenkatalysatoren herzustellen, wie beispielsweise in US-A-4794096 offenbart worden ist.
In neuerer Zeit sind Metallocenkatalysatoren auch zur Herstellung von isotaktischem Polypropylen verwendet worden. Isotaktisches Polypropylen, das unter Verwendung eines Metallocenkatalysators hergestellt worden ist, wird hier nachfolgend als miPP bezeichnet. Aus miPP hergestellte Fasern zeigen viel bessere mechanische Eigenschaften, hauptsächlich Zähigkeit, als typische Fasern auf Basis von Ziegler-Natta-Polypropylen, nachfolgend als znPP-Fasern bezeichnet. Dieser Gewinn an Zähigkeit wird jedoch nur teilweise auf Vliestextilerzeugnisse übertragen, die durch Wärmebindung aus den miPP-Fasern hergestellt worden sind. In der Tat haben unter Verwendung von miPP hergestellte Fasern ein sehr enges Wärmebindungsfenster, wobei das Fenster einen Bereich von Wärmebindungstemperaturen definiert, in dem das Vliestextilerzeugnis nach Wärmebindung der Fasern die besten mechanischen Eigenschaften zeigt. Als Ergebnis trägt nur eine geringe Zahl der miPP-Fasern zu den mechanischen Eigenschaften des Vliestextilerzeugnisses bei. Die Qualität der Wärmebindung zwischen benachbarten miPP-Fasern ist schlecht. So haben sich bekannte miPP-Fasern als schwieriger mittels Wärmebindung zu verarbeiten erwiesen als znPP-Fasern, obwohl sie einen niedrigeren Schmelzpunkt haben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Wärmebindungsfenster von miPP-Fasern zu verbreitern. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Vliestextilerzeugnisse aus miPP-Fasern zu liefern, die verbesserte mechanische Eigenschaften zeigen, insbesondere Zähigkeit.
Es ist bekannt, dass Polypropylenfasern und aus Polypropylenfasern hergestellte Vliestextilerzeugnisse dazu neigen, sich bei Berührung rau anzufühlen. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Weichheit von miPP-Polypropylenfasern zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Polypropylenfaser, die ein Polypropylengemisch einschließt, das bis zu 15 Gew.-% sPP, mindestens 10 Gew.-% eines ersten isotaktischen Polypropylens, das durch einen Metallocenkatalysator hergestellt ist, und gegebenenfalls ein zweites isotaktisches Polypropylen umfasst, das durch einen Ziegler-Natta-Katalysator hergestellt ist.
Die sPP-Konzentration in dem sPP/miPP-Gemisch beträgt vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%. Die Faser kann ein Zweikomponenten-sPP/miPP-Gemisch einschließlich mindestens 85 Gew.-% miPP sein. Falls vorhanden, kann das znPP ein Homopolymer, Copolymer oder Terpolymer sein.
Das miPP ist vorzugsweise ein Homopolymer, Copolymer, das entweder ein statistisches oder Blockcopolymer ist, oder Terpolymer aus isotaktischem Polypropylen, das durch einen Metallocenkatalysator hergestellt wird.
Das erste Polypropylen hat vorzugsweise einen Dispersionsindex (D) von 2 bis 3,5. Das erste Polypropylen hat vorzugsweise eine Schmelztemperatur im Bereich von 140 bis 155°C für Homopolymer und eine Schmelztemperatur von 80 bis 150°C für ein Copolymer oder Terpolymer.
Das miPP hat vorzugsweise einen Schmelzindex (MFI) von 1 bis 2500 g/10 Minuten. In dieser Patentschrift sind die MFI-Werte diejenigen, die unter Verwendung des Verfahrens ISO 1133 unter Verwendung einer Last von 2,16 kg bei einer Temperatur von 230°C ermittelt wurden.
Das erste Polypropylenhomopolymer hat insbesondere ein M_n von 50 000 bis 100 000 kDa, und der MFI kann im Bereich von 15 bis 90 g/10 Minuten für spunlaid-Fasern oder Stapel fasern liegen. Der MFI kann im Bereich von 350 bis 2500 g/10 Min für das erste Polypropylen liegen, das ein Copolymer oder ein Terpolymer mit einem höheren M_n ist, als für das Homopolymer zur Herstellung schmelzgeblasener Fasern.
Das sPP ist vorzugsweise ein Homopolymer oder ein statistisches Copolymer mit einem Comonomergehalt von 0,1 bis 1,5 Gew.-%. Das sPP kann alternativ ein Blockcopolymer mit einem höheren Comonomergehalt oder ein Terpolymer sein. Falls der Comonomergehalt über 1,5 Gew.-% liegt, neigt das sPP dazu, klebrig zu werden, was zu Problemen führt, wenn die Fasern gesponnen oder die Fasern wärmegebunden werden. Der Comonomergehalt wird so ausgewählt, dass der Schmelzpunkt des sPP-iPP-Gemisches auf unter 130°C abgesenkt wird. Ein niedrigerer Schmelzpunkt kann auch durch Verwendung spezieller Katalysatoren und/oder Verfahrensbedingungen während der Polymerisation des sPP erhalten werden. Das sPP hat vorzugsweise eine Schmelztemperatur bis etwa 130°C. Das sPP hat in der Regel zwei Schmelzpeaks, einen bei etwa 112°C und den anderen bei etwa 128°C. Das sPP hat in der Regel einen MFI von 0,1 bis 1000 g/10 Minuten, in der Regel 1 bis 60 g/10 Minuten. Das sPP kann eine monomodale oder multimodale Molekulargewichtsverteilung haben und ist am meisten bevorzugt ein bimodales Polymer, um die Verarbeitbarkeit des sPP zu verbessern. Die Eigenschaften eines typischen bimodalen sPP zur erfindungsgemäßen Verwendung sind in Tabelle 1 angegeben.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine Polypropylenfaser, die ein Polypropylengemisch einschließt, das bis zu 15 Gew.-% sPP, mindestens 10 Gew.-% eines ersten isotaktischen Polypropylenhomopolymers, -copolymers oder -terpolymers mit einer Schmelztemperatur von 80°C bis 155°C und gegebenenfalls ein zweites isotaktisches Polypropylenhomopolymer oder -copolymer mit einer Schmelztemperatur von 159°C bis 169°C einschließt.
Das erste isotaktische Polypropylen hat vorzugsweise einen Dispersionsindex (D) von 2 bis 3,5.
Das zweite isotaktische Polypropylen hat vorzugsweise einen Dispersionsindex (D) von 3 bis 9.
Die vorliegende Erfindung liefert ferner ein aus der erfindungsgemäßen Polypropylenfaser hergestelltes Textilerzeugnis.
Die vorliegende Erfindung liefert des Weiteren ein Produkt, das dieses Textilerzeugnis einschließt, wobei das Produkt unter anderem ausgewählt ist aus einem Filter, einem Körperpflegetuch, einer Windel, einem Damenhygieneprodukt, einem Inkontinenzprodukt, einer Wundauflage, einer Binde, einem chirurgischen Kleidungsstück, chirurgischem Abdeckmaterial und einer Schutzabdeckung.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung seitens der Erfinder der vorliegenden Erfinder, dass sPP selbst in geringen Konzentrationen beim Mischen mit miPP während des Spinnverfahrens an die Oberfläche der Polypropylenfasern abgestoßen wird. Wenn daher miPP, das einen typischen Schmelzbereich von etwa 140°C bis etwa 155°C hat, mit sPP gemischt wird, das in der Regel einen Schmelzbereich von etwa 80°C bis etwa 130°C hat, wird, selbst wenn nur eine geringe Konzentration sPP in das miPP eingebracht wird, infolge der Abstoßung des sPP an die Oberfläche der Fasern der Bereich der Temperatur erweitert, in dem die Fasern wärmegebunden werden, und verschiebt sich zu niedrigeren Temperaturen. Infolgedessen werden bei jeder gegebenen Wärmebindungstemperatur mehr Fasern wärmegebunden und die Bindungsfestigkeit verbessert sich, wodurch die mechanischen Eigenschaften des so hergestellten Vliestextilerzeugnisses verbessert werden.
Da das sPP einen Schmelzpeak hat, der etwa 15°C niedriger als derjenige des miPP ist, und während des Spinnverfahrens an die Oberfläche der Fasern abgestoßen wird, trägt infolgedessen das sPP, wenn die Fasern bei einer niedrigeren Temperatur als der optimalen Wärmebindungstemperatur für reine miPP-Fasern wärmegebunden werden, zur Verbesserung der Festigkeit der wärmegebundenen Punkte bei, wodurch das Wärmebindungsfenster verbreitert wird.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat gefunden, dass die Wärmebindungsfähigkeit infolge der Abstoßung des sPP an die Oberfläche der Fasern während des Spinnverfahrens erhöht wird, wenn nur eine Menge von etwa 2 bis 3 Gew.-% sPP in dem sPP/miPP-Gemisch verwendet wird.
Die bekannten isotaktischen Ziegler-Natta-Polypropylenfasern, wie sie in den bereits angegebenen Patentschriften offenbart sind, haben in der Regel eine Schmelztemperatur von etwa 159 bis 169°C, beispielsweise 162°C. Der Temperaturunterschied zwischen den bekannten isotaktischen Ziegler-Natta-Polypropylenfasern und dem eingebrachten sPP hat in den genannten Patentschriften für verbesserte Eigenschaften gesorgt. Für erfindungsgemäß verwendetes miPP ist der typische Schmelzpunkt jedoch etwa 140°C bis 155°C, was in der Regel etwa 15°C bis 20°C höher als derjenige des sPP, jedoch auch erheblich niedriger als derjenige des isotaktischen Ziegler-Natta-Polypropylens ist.
Comonomerzugabe in das sPP ermöglicht das Herabsetzen des Schmelzpunktes. Infolgedessen kann die Comonomerkonzentration eingestellt werden, um die gewünschte Schmelztemperatur zu erreichen, wodurch das miPP und das sPP eine Schmelzpeakdifferenz von etwa 15°C bis 20°C aufweisen. Die Kombination der relativ niedrigen Schmelzpeakdifferenz zwischen einerseits dem miPP und andererseits dem sPP und auch die Bereitstellung des sPP an der Oberfläche der Fasern nach dem Spinnverfahren liefert erheb liche Vorteile, wenn die Fasern zur Herstellung wärmegebundener Vliestextilerzeugnisse verwendet werden. Ein industrielles Wärmebindungsverfahren zur Herstellung eines Vliestextilerzeugnisses verwendet den mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Durchgang einer Schicht durch Wärme zu bindender Fasern durch ein Paar geheizter Walzen. Dieses Verfahren erfordert somit rasches und gleichförmiges Schmelzen der Oberflächen benachbarter Fasern, damit eine belastbare und zuverlässige Wärmebindung erreicht werden kann. Die Zugabe von sPP zu dem miPP setzt die Wärmebindungstemperatur der Fasern herab und verbreitert den Wärmebindungstemperaturbereich oder das "Fenster" der Fasern, wodurch die Wärmebindung der Fasern miteinander erleichtert wird. Da das sPP dazu neigt, sich an der Oberfläche der Fasern aufzuhalten, und da das miPP einen Schmelzpunktbereich hat, der nur etwas höher als derjenige des sPP ist, so dass es bei Wärmebindung der Fasern eine Schmelztemperaturüberlappung zwischen dem sPP und dem miPP in dem wärmebindungstemperaturfenster gibt, das bei niedrigeren Temperaturen als bei miPP allein erreicht werden kann, kann die erhöhte Breite des Wärmebindungsfensters nicht nur dafür sorgen, dass das sPP an der Oberfläche der Fasern geschmolzen ist, sondern es neigt auch ein Teil des miPP zum Schmelzen, um Bindungen zwischen benachbarten Fasern zu bilden. Die Einbringung von sPP in miPP ermöglicht so die deutliche Erhöhung der Maximalfestigkeit des Vliestextilerzeugnisses infolge dieser verstärkten Wärmebindungsbildung zwischen benachbarten Fasern.
Im Unterschied dazu hat znPP einen deutlich höheren Schmelzpunktbereich als derjenige von sPP, so dass, wenn die bekannten znPP/sPP-Fasern wärmegebunden werden, die Wärmebindung und somit die Zähigkeit niedriger als bei den erfindungsgemäßen miPP/sPP-Gemischen sind, weil das znPP nicht zur Bildung von Wärmebindungen beiträgt.
Das erfindungsgemäß verwendete miPP hat eine enge Molekulargewichtsverteilung, wobei es in der Regel einen Dispersionsindex D von 2 bis 3,5, insbesondere 2 bis 3 hat. Der Dispersionsindex D ist das Verhältnis M_w/M_n, wobei M_w das durchschnittliche Molekulargewicht (Gewichtsmittel) und M_n das durchschnittliche Molekulargewicht (Zahlenmittel) des Polymers ist. Das miPP hat in der Regel einen Peak in der Molekulargewichtsverteilung von 60000 bis 120000 kDa. Das miPP hat eine Schmelztemperatur im Bereich von 140°C bis 155°C. Die Eigenschaften der beiden typischen miPP-Harze zur erfindungsgemäßen Verwendung sind in Tabelle 1 angegeben.
Im Unterschied dazu hat das sPP eine etwas breitere Molekulargewichtsverteilung als das miPP, wobei D in der Regel etwa 4 sein kann, und hat einen Peak der Molekulargewichtsverteilung bei etwa 20000 bis 40000 kDa. Das sPP hat eine Schmelztemperatur bis zu etwa 130°C. In Anbetracht der Trennung zwischen den Peaks und der im Wesentlichen fehlenden Überlappung der Molekulargewichtsverteilungen des sPP und des miPP ist es überraschend, dass diese beiden Komponenten in der Tat leicht zusammengemischt werden können. Das sPP neigt dazu, an der Oberfläche der miPP-Fasern bereitgestellt zu werden. Wie bereits gesagt liefert dies bei der Wärmebindung einen Vorteil. Da es eine Überlappung im Schmelzpunktbereich des miPP und des sPP gibt, nimmt die Wärmebindung zwischen den Fasern zu, und diese Zunahme zeigt sich durch eine erhöhte Zähigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Vliestextilerzeugnisse, wobei die Zähigkeit mit einer Zunahme der sPP-Menge zunimmt. Dies liegt daran, dass jegliche Zunahme des sPP dazu neigt, die Materialmenge zu erhöhen, die an die Oberfläche der Fasern wärmegebunden ist. Bei sPP-Mengen größer als etwa 15 bis 20 Gew.-%, wobei die Menge in Abhängigkeit von anderen Parametern variiert, wie den speziellen Verarbeitungsbedingungen beim Spinnen der Fasern, kann die Zähigkeit jedoch zur Abnahme neigen.
Der Erfinder hat auch gefunden, dass die Zugabe von sPP zu dem miPP die Weichheit der Fasern verbessert. Der Erfinder hat gefunden, dass als Ergebnis dieses Oberflächenabstoßungsphänomens die Weichheit der Fasern unter Verwendung nur geringer Mengen an sPP erhöht werden kann, beispielsweise 0,3 Gew.-% sPP in dem sPP/miPP-Gemisch. Da das Mischen von sPP in miPP die Verwendung einer niedrigeren Wärmebindungstemperatur ermöglicht, als für reine miPP-Fasern verwendet werden würde, und da niedrigere Wärmebindungstemperaturen dazu neigen, die Rauheit bei Berührung eines aus den Fasern hergestellten Vliestextilerzeugnisses zu verringern, verbessert die erfindungsgemäße Einbringung von sPP in miPP die Weichheit des Vliestextilerzeugnisses.
Erfindungsgemäß fordert das sPP zudem Fasern mit einer natürlichen Bauschigkeit, was zu verbesserter Weichheit des Vliestextilerzeugnisses führt, wenn sPP unter Bildung von Gemischen in miPP eingebracht wird und wenn diese Gemische zur Herstellung gesponnener Fasern verwendet werden.
Die Verwendung von miPP in Gemischen mit sPP neigt zudem erfindungsgemäß dazu, Fasern zu liefern, die verglichen mit bekannten znPP-Fasern leichter gesponnen werden können. Das wesentliche Fehlen solcher langen Ketten in der Molekulargewichtsverteilung des miPP neigt zur Herabsetzung innewohnender Spannung während des Spinnens, wodurch eine Erhöhung der maximalen Spinngeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Fasern aus den sPP/miPP-Gemischen möglich wird.
Erfindungsgemäß liefert der Einbau von sPP in miPP unter Bildung von Gemischen ein breiteres Wärmebindungsfenster, wodurch die Übertragung der Eigenschaften der miPP-Fasern auf die Eigenschaften der Vliestextilerzeugnisse möglich wird, die aus den Gemischen hergestellt werden. Die Wärmebindungstemperatur der aus solchen Gemischen hergestellten Fasern ist auch etwas niedriger. Die aus den Gemischen hergestellten Fasern und Vliestextilerzeugnisse haben erhöhte Weichheit, und die gesponnenen Fasern haben infolge der Einbringung von sPP in das miPP natürliche Bauschigkeit. Die Fasern haben auch infolge der Verwendung von sPP verbesserte Federkraft, verglichen mit bekannten Polypropylen-znPP-Fasern. Die Verwendung von miPP ermöglicht zudem die Herstellung feinerer Fasern, was zu weicheren Fasern und einer homogeneren Verteilung der Fasern in dem Vliestextilerzeugnis führt.
Obwohl es vor der vorliegenden Erfindung bekannt war, ein zweites Polymer in Fasern zu verwenden, war bislang nicht vorgeschlagen worden, sPP in einem Gemisch mit miPP zur Herstellung von Fasern zu verwenden. Die Verwendung von sPP liefert optimale Wärmecharakteristika, die dazu beitragen, die Wärmebindung der miPP-Fasern zu verbessern. Effiziente Wärmebindung der Fasern ist erforderlich, um die hervorragenden mechanischen Eigenschaften von miPP-Fasern auf Vliestextilerzeugnisse zu übertragen. Zudem reichen nur wenige Prozent sPP aus, um eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften zu beobachten, wie Wärmebindungsfähigkeit und Weichheit der Fasern und der Vliestextilerzeugnisse, während bei anderen Polymeren viel größere Mengen erforderlich sind. Infolge davon wird die Spinnbarkeit der erfindungsgemäß unter Verwendung von sPP/miPP-Gemischen hergestellten Fasern im Vergleich mit bekannten Fasern nicht erheblich verändert.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern können entweder Zweikomponentenfasern oder Fasern aus zwei Bestandteilen sein. Bei Zweikomponentenfasern werden miPP und sPP in zwei verschiedene Extruder eingespeist. Nachfolgend werden die beiden Extrudate miteinander versponnen, um Einzelfasern zu bilden. Bei den Fasern aus zwei Bestandteilen werden Gemische aus sPP/miPP durch trockenes Mischen von Pellets, Flocken oder Flusen der beiden Polymere vor Einspeisen derselben in einen gemeinsamen Extruder, oder durch Verwendung von Pellets oder Flocken eines Gemisches aus sPP und miPP, die gemeinsam extrudiert worden sind, und nachfolgendes erneutes Extrudieren des Gemisches aus einem zweiten Extruder erhalten.
Wenn die Gemische aus sPP/miPP zur erfindungsgemäßen Herstellung von Fasern verwendet werden, gibt es bis zu 15 Gew.-% sPP keine erhebliche Auswirkung auf die Spinncharakteristika der Gemische. Zur Herstellung von spunlaid-Fasern liegt eine typische Extrusionstemperatur im Bereich von 200°C bis 260°C, besonders typisch 230°C bis 250°C. Zur Herstellung von Stapelfasern liegt eine typische Extrusionstemperatur im Bereich von 230°C bis 330°C, besonders typisch 280°C bis 300°C.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern können aus sPP/miPP-Gemischen mit anderen Additiven hergestellt werden, um die mechanische Verarbeitung oder Spinnbarkeit der Fasern zu verbessern. Die erfindungsgemäß hergestellten Fasern können zur Herstellung von Vliestextilerzeugnissen zur Verwendung in Filtration; in Körperpflegeprodukten wie Wischtüchern, Windeln, Damenhygieneprodukten und Inkontinenzprodukten; in medizinischen Produkten wie Wundauflagen, chirurgischen Kleidungsstücken, Verbänden und chirurgischem Abdeckmaterialien; in Schutzabdeckungen; in Textilerzeugnissen für den Außenbereich und in Geotextilien verwendet werden. Mit den erfindungsgemäßen sPP/miPP-Fasern hergestellte Vliestextilerzeugnisse können Teil derartiger Produkte sein oder die Produkte im Wesentlichen ausmachen. Die Fasern können ebenso wie zur Herstellung von Vliestextilerzeugnissen auch zur Herstellung eines gestrickten Textilerzeugnisses oder einer Matte verwendet werden. Die aus den erfindungsgemäßen Fasern hergestellten Vliestextilerzeugnisse können nach mehreren Verfahren hergestellt werden, wie Hindurchblasen durch Luft, Schmelzblasen, Spinnbinden oder Verfahren für gebundenes kardiertes Vlies.
Die erfindungsgemäßen Fasern können auch als Vlies-Spunlace-Produkt gebildet werden, das ohne Wärmebindung dadurch gebildet wird, dass sich die Fasern durch Anwendung eines Hochdruckfluids, wie Luft oder Wasser, unter Bildung eines Textilerzeugnisses miteinander verhaken.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden nicht-einschränkenden Beispiele näher erläutert.
BEISPIELE 1 UND 2 UND VERGLEICHSBEISPIEL 1
Ein Vliestextilerzeugnis, das unter Verwendung von Fasern eines Polypropylens hergestellt war, das unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators hergestellt worden war, und ein Gewicht von 17 g/m² hatte, wurde getestet, um seine Zähigkeit im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 1 zu ermitteln. Gemäß Beispielen 1 und 2 wurden zwei isotaktische Polypropylene, die unter Verwendung eines Metallocenkatalysators hergestellt worden waren und 1 beziehungsweise 5 Gew.-% in das miPP gemischtes sPP enthielten, wobei die Vliestextilerzeugnisse auch ein Gewicht von 17 g/m² hatten, auch auf ihre Zähigkeit getestet. Alle Vliestextilerzeugnisse waren spunlaid. Für jedes der drei Vliestextilerzeugnisse wurden die Bruchkraft in Maschinenrichtung und die Bruchkraft in Querrichtung gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 ist auch eine Angabe des Bindungsindex gezeigt, der ein Maß für die Durchschnittseigenschaften eines Vliestextilerzeugnisses ist und als Quadratwurzel der Bruchkraft in Maschinenrichtung, multipliziert mit der Bruchkraft in Querrichtung, berechnet wird. Der Bindungsindex wird auf einen Gewichtswert des Vliestextilerzeugnisses normalisiert.
Es ist ersichtlich, dass bei beiden Vliestextilerzeugnissen der Beispiele 1 und 2 die Bruchkraft sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung höher als bei dem Vlies erzeugnis war, das aus Ziegler-Natta-Polypropylenfasern von Vergleichsbeispiel 1 hergestellt worden war. Der Bindungsindex ist somit für Beispiele 1 und 2 auch höher, verglichen mit Vergleichsbeispiel 1. Es ist auch ersichtlich, dass die Bruchkraft sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung und auch der Bindungsindex zunehmen, wenn die Menge des sPP in dem Gemisch von miPP/sPP von 1 Gew.-% in Beispiel 1 auf 5 Gew.-% in Beispiel 2 zunimmt. Dies zeigt, dass die Zähigkeit des Vliestextilerzeugnisses mit zunehmender Menge an sPP in dem Gemisch zunimmt.
VERGLEICHSBEISPIELE 2 BIS 5
In den Vergleichsbeispielen 2 und 4 wurde die Zähigkeit von Vliestextilerzeugnissen, die aus isotaktischen Polypropylenfasern bestanden, die unter Verwendung eines Ziegler-Natta-Katalysators hergestellt waren, mit Flächengewichten von 18 beziehungsweise 86 g/m² getestet, indem die Bruchkraft in der Maschinenrichtung des Vliestextilerzeugnisses gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Für Vergleichsbeispiele 3 und 5 wurde sPP in das iPP gemischt, um ein 95 iPP/5 sPP-Gemisch (bezogen auf das Gewicht) zu bilden, und aus Fasern aus diesen Gemischen wurden zwei Vliestextilerzeugnisse hergestellt, wobei die Vliestextilerzeugnisse von Vergleichsbeispielen 3 und 5 die gleichen Gewichte von 18 g/m² beziehungsweise 86 g/m² wie Vergleichsbeispiele 2 und 4 hatten. Die Zähigkeit dieser Vliestextilerzeugnisse wurde wieder untersucht, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Aus Tabelle 3 geht hervor, dass bei jedem der beiden unterschiedlichen Textilgewichte das Mischen von sPP in das Ziegler-Natta-iPP nicht dazu neigte, die Bruchkraft, die für die Zähigkeit steht, des wärmegebundenen Vliestextilerzeugnisses zu erhöhen.
Die Zugabe von sPP zu znPP gemäß den Vergleichsbeispielen neigte somit nicht dazu, die maximale Bruchkraft zu erhöhen, die durch Vliestextilerzeugnisse erreichbar ist, die durch Wärmebindung aus solchen Fasern hergestellt sind. Wie jedoch im Stand der Technik bekannt ist, neigt die Zugabe von sPP zu znPP dazu, die Wärmebindungstemperatur der Fasern herabzusetzen, und verbreitert auch das Wärmebindungstemperaturfenster. Die Verringerung der Bindungstemperatur und die Zunahme der Breite des Fensters, während die Leichtigkeit der Bindung erhöht wird, führen jedoch nicht zu einem Anstieg der maximal erreichbaren Wärmebindungsfestigkeit durch Zugabe von sPP zu znPP. Die Zugabe von sPP zu znPP verschiebt lediglich die Bindungstemperatur, bei der die maximale Festigkeit erreicht wird, nicht den gesamten maximalen Festigkeitswert selbst, wie durch Vergleichsbeispiele 2 bis 5 deutlich wird.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3

Claims

Polypropylenfaser, die ein Polypropylengemisch einschließt, das bis zu 15 Gew.-% sPP, mindestens 10 Gew.-% eines ersten isotaktischen Polypropylens, das durch einen Metallocenkatalysator hergestellt ist, und gegebenenfalls ein zweites isotaktisches Polypropylen umfasst, das durch einen Ziegler-Natta-Katalysator hergestellt ist.
Polypropylenfaser nach Anspruch 1, bei der die sPP-Konzentration in dem Gemisch 3 bis 15 Gew.-% beträgt.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Polypropylen ein Homopolymer, Copolymer oder Terpolymer von isotaktischem Polypropylen ist.
Polypropylenfaser nach Anspruch 3, bei der das erste Polypropylen einen Dispersionsindex (D) von 2 bis 3,5 hat.
Polypropylenfaser nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei der das erste Polypropylen eine Schmelztemperatur im Bereich von 80 bis 155°C hat.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das erste Polypropylen einen Schmelzindex (MFI) von 1 bis 2500 g/10 Minuten hat.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das sPP ein Homopolymer, ein statistisches Copolymer, ein Blockcopolymer oder ein Terpolymer ist.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das sPP eine Schmelztemperatur bis zu etwa 130°C hat.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das sPP einen MFI von 0,1 bis 1000 g/10 Minuten hat.
Polypropylenfaser nach Anspruch 9, bei der das sPP einen MFI von 1 bis 60 g/10 Minuten hat.
Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das sPP eine monomodale oder multimodale Molekulargewichtsverteilung hat.
Polypropylenfaser, die ein Polypropylengemisch einschließt, das bis zu 15 Gew.-% sPP, mindestens 10 Gew.-% eines ersten isotaktischen Polypropylenhomopolymers, -copolymers oder -terpolymers mit einer Schmelztemperatur von 80°C bis 155°C und gegebenenfalls ein zweites isotaktisches Polypropylen-Homopolymer oder – copolymer mit einer Schmelztemperatur von 159°C bis 169°C umfasst.
Polypropylenfaser nach Anspruch 12, bei der das erste isotaktische Polypropylen einen Dispersionsindex (D) von 2 bis 3,5 hat.
Polypropylenfaser nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei der das zweite isotaktische Polypropylen einen Dispersionsindex (D) von 3 bis 9 hat.
Textilerzeugnis, das aus der Polypropylenfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
Produkt, das ein Textilerzeugnis nach Anspruch 15 einschließt, wobei das Produkt ausgewählt ist aus einem Filter, einem Körperpflegetuch, einer Windel, einem Damenhygieneprodukt, einem Inkontinenzprodukt, einer Wundauflage, einer Binde, einem chirurgischen Kleidungsstück, chirurgischem Abdeckmaterial und einer Schutzabdeckung.