DE60036994T2

DE60036994T2 - Faservliesstoff aus Polypropylenfaser und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE60036994T2
Application number: DE60036994T
Authority: DE
Inventors: Toshio Mitoyo-gun Kagawa-ken Kobayashi; Satoru Mitoyo-gun Kagawa-ken Tange
Original assignee: Unicharm Corp
Current assignee: Unicharm Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: AU765499B2; BR0005847B1; EP1101854B1; DE60036994D1; KR20010060339A; CA2326263C; TW487756B; CN1297075A; BR0005847A; JP3662455B2; EP1101854A1; AU7173900A; SG87192A1; CN1237218C; CA2326263A1; JP2001146670A; ID28425A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Faservliesstoff aus Polypropylenendlosfasern und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Das japanische Patent Nr. 2887611 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Faservliesstoffs aus Mikroendlosfasern mit einer Feinheit von weniger als 1 Denier. Gemäß dem in diesem Patent beschriebenen Verfahren werden die Mikroendlosfasern einmal in der Stufe des Schmelzspinnens verstreckt und dann erneut verstreckt, bis ihre Feinheit bis zu einem gewünschten Wert verringert ist. Die Mikroendlosfasern mit einer auf diese Weise verringerten Feinheit werden gesammelt und aneinander gefügt, beispielsweise durch Adhäsion, um einen gewünschten Faservliesstoff zu erhalten.
Der vorstehend beschriebene Stand der Technik offenbart einen Faservliesstoff, der Mikroendlosfasern einer Feinheit umfasst, die ausreichend verringert ist, um eine angenehme Weichheit des Stoffes sicherzustellen. Diese Erfindung zielt dahin, diesen angenehm weichen Faservliesstoff mit hoher Bruchlänge zu versehen.
Das vorstehend beschriebene Ziel wird in einem ersten Aspekt dieser Erfindung, der sich auf das Produkt bezieht, und durch einen zweiten Aspekt dieser Erfindung erreicht, der sich auf das Verfahren zur Herstellung dieses Produkts bezieht.
Genauer gesagt wird das vorstehend beschriebene Ziel gemäß dem ersten Aspekt durch eine Verbesserung des Faservliesstoffs aus Propylenendlosfasern erreicht.
Die Verbesserung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Endlosfasern mit einer Feinheit von 0,006–5,8 Denier, eine Doppelbrechung von 0,019–0,030 und eine Zugbruchdehnung von 100–300% aufweisen, wobei die Fasern im wesentlichen einer mechanischen Verflechtung unterworfen werden, um die Form eines Vliesstoffs aufrechtzuerhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts hat der Faservliesstoff eine Zugfestigkeit von 1–3 g/d.
Das vorstehend beschriebene Ziel gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird durch eine Verbesserung des Verfahrens zum Herstellen eines Faservliesstoffs erreicht, welches die Stufen umfasst, bei denen die Propylenendlosfasern, die aus einer Vielzahl von Düsenöffnungen extrudiert werden, verstreckt werden, die Polypropylenendlosfasern auf einem Band, das sich in eine Richtung bewegt, angehäuft werden und die Endlosfasern miteinander verflochten werden, wobei die gewünschte Form eines Faservliesstoffs erhalten wird.
Die Verbesserung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass das Verfahren die Stufen umfasst, bei denen ein Bereich eines Extruders in der Nähe der Düse im wesentlichen auf die Temperatur der Endlosfasern, die in geschmolzenem Zustand extrudiert werden, erhitzt wird, die Endlosfasern durch einen Führungskanal einer Saugeinrichtung geführt werden, wobei der Führungskanal zwischen dem Ein- und dem Auslass der Saugeinrichtung verläuft und mit Druckluft bei Normaltemperatur gespeist wird, wobei die Druckluft in Richtung vom Einlass zum Auslass abgegeben wird, die Endlosfasern entlang einer Bahn, die zwischen der Düse und der Saugeinrichtung verläuft, verstreckt werden, wodurch die Feinheit der kontinuierlichen Fasern verringert wird, und die Polypropylenmoleküle ausreichend orientiert werden, um die gewünschte Doppelbrechung zu erzielen.
1 ist ein Diagramm, welches das Verfahren zum Herstellen eines Faservliesstoffs schematisch veranschaulicht.
Der erfindungsgemäße Faservliesstoff und das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen desselben werden in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eingehender beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das das Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Vliesstoffs 100 unter Verwendung einer Schmelzspinnmaschine 1, einer Saugeinrichtung 2, eines Endlosförderbandes 3, einer Hochdruckwasserstrahleinrichtung 4 und einer Aufnahmewalze 6 schematisch veranschaulicht.
Die Schmelzspinnmaschine 1 umfasst einen Materialeinspeisetrichter und einen Schneckeneinspeiseextruder (nicht gezeigt), wobei der letztgenannte an seinem vorwärts gerichteten Ende mit einer Spinndüse 11 und Heißblasöffnungen 12 auf allen Seiten der Düse 11 versehen ist. Als Material wird Polypropylen mit einer MFR von beispielsweise 10–80 g/10 min. eingesetzt. 600 Öffnungen der Düse 11 mit jeweils einem Öffnungsdurchmesser von beispielsweise 0,35 mm werden an der Öffnung in einer senkrechten Richtung zu der Zeichnungsebene angeordnet. Propylenendlosfasern 15 werden durch jede dieser Öffnungen der Düse 11 bei einer Geschwindigkeit von 0,13–0,40 g/min./Düse abgegeben. Die Ausblasöffnungen 12 blasen Heißluft im wesentlichen bei derselben Temperatur wie die Temperatur des im geschmolzenen Zustand abgegebenen Polypropylens aus, d. h. bei einer Temperatur von etwa 230°C unter der Annahme, dass Polypropylen durch die Düse 11 bei einer Temperatur von etwa 230°C abgegeben wird. Die heiße Luft wird bei einer Geschwindigkeit von 1–3 Nm³/min. ausgeblasen und verhindert, dass das Polypropylen beim Extrudieren rasch abkühlt.
Die Saugeinrichtung 2 hat einen Führungskanal 16 für die Endlosfasern 15 und Ausblasöffnungen 17, die sich in den Führungskanal 16 von beiden Seiten des Kanals hinein öffnen, um unter Druck stehende Luft bei Normaltemperatur ausblasen zu können. Der Führungskanal 16 hat einen Einlass 18 und einen Auslass 18 für Endlosfasern 15. Die Saugeinrichtung 2 ist so angeordnet, dass ein Abstand zwischen der Düse 11 und dem Einlass 18 der Saugeinrichtung 2 500 mm oder weniger, vorzugsweise 100–300 mm ist. Die Endlosfasern 15, die sich über die Distanz P bewegen, haben vorzugsweise eine Temperatur in der Nähe ihres Schmelzpunkts, wenn die Endlosfasern 15 den Einlass 18 erreichen. Über eine Strecke Q zwischen den Ausblasöffnungen 17 und dem Auslass 19 werden Endlosfasern 15 mit komprimierter Luft bei Normaltemperatur zu dem Auslass 19 hin geblasen. Die Strecke Q ist vorzugsweise im Bereich von 20–500 mm, und der Ausdruck "Normaltemperatur", der hier verwendet wird, soll eine Temperatur im Bereich von 10–50°C ausdrücken. Die komprimierte Luft ist 0,5–2 kgf/cm²G und wird bei einer Fließgeschwindigkeit von Nm³/min. abgegeben. Die Endlosfasern 15, die in dem Führungskanal 16 eintreten, werden durch die komprimierte Luft bei Normaltemperatur in der Nähe der Normaltemperatur abgeschreckt, und sie werden gleichzeitig angemessen gestreckt, um eine Feinheit von 0,006–5,8 Denier, eine Doppelbrechung Δn von 0,019–0,030 zu erzielen. Nach dem Verstrecken auf diese Weise haben die Endlosfasern 15 vorzugsweise eine Zugfestigkeit von 1–3 g/d.
Das Endlosförderband 3 hat eine Breite, die in orthogonaler Richtung zu der durch die Zeichnung definierten Ebene verläuft. Eine Strecke R zwischen der Düse 11 und dem Förderband 3 ist vorzugsweise in einem Größenbereich von 300–1500 mm, stärker bevorzugt in einem Bereich von 400–600 mm und wird durch Einstellen der Strecken P und Q entsprechend eingestellt. Das Förderband 3 bewegt sich bei Betrachtung der Zeichnung nach rechts mit einer Geschwindigkeit von 2–8 m/min. Das Förderband 3 ist aus einem atmungsfähigen Mate rial, und ein Saugeinrichtungsbehälter 21 befindet sich gegenüber der Saugeinrichtung 2, wobei das Förderband 3 dazwischen liegt. Die Endlosfasern 15, die sich aus dem Auslass 19 heraus bewegen, schwingen unter dem Einfluss der komprimierten Luft und dem Saugen sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung des Förderbandes 3. Folglich werden die Endlosfasern 15 auf dem Förderband 3 in einem unregelmäßigen Muster unter Bildung eines Gewebes 22 angehäuft.
Die Hochdruckwasserstrahleinrichtung 4 hat eine oder zwei oder mehrere Düsenanordnungen 24, die jeweils eine Vielzahl von Öffnungen 23 umfassen, die quer zum Förderband 3 auf einem erhöhten Punkt von 0,3 bis 3 mm angeordnet sind, und einen Saugbehälter 26, der diesen Düsenanordnungen gegenüberliegt, wobei das Förderband 3 dazwischen angeordnet ist. Im Fall einer zweifachen Düsenanordnung 24 können die Öffnungen 23 der ersten Anordnung beispielsweise die Textur des Gewebes 22 stabilisieren, indem Wasserstrahlen von 20 kgf/cm² ausgestossen werden, und die Öffnungen 23 der zweiten Anordnung können zur teilweisen Orientierung der Endlosfasern 15 dienen, so dass diese in Bewegungsrichtung des Gewebes 22 verlaufen oder sie können die Endlosfasern 15 teilweise miteinander verflechten, um die Zugfestigkeit des Gewebes 22 zu erhöhen. Das Gewebe 22 kann dann in einer Trocknungsstufe (nicht gezeigt), unter Bildung des Vliesstoffs 26 getrocknet werden, der seinerseits durch die Aufnahmewalze 6 in der Form einer Rolle aufgenommen wird.
Die Endlosfasern 15 und der Vliesstoff 26, der durch die vorstehend beschriebenen Stufen unter den nachstehend beschriebenen Verfahrensbedingungen erhalten wird, haben die folgenden physikalischen Eigenschaften:
(Verfahrensbedingungen)

Als Ausgangsmaterial eingesetztes Harz: Polypropylen (MFR = 70 g/10 min.)

Spinndüse:

Öffnungsdurchmesser: 0,35 mm
Anzahl der Öffnungen: 600
Öffnungshöhe: 1 mm
Temperatur: 230°C
Abgabe: 0,13 g/min./Düse

Heißluft:

Temperatur: 230°C
Fließgeschwindigkeit: 1,5 Nm³/mmin

Komprimierte Luft bei Normaltemperatur:

Druck: 1,0 kgf/cm²G
Fließrate: 6,0 Nm³/min.

Förderband:

Strecke von der Spinndüse aus: 490 mm
Fördergeschwindigkeit: 4,4 m/min.

Hochdruckwasserstrahleinrichtung:

Erste Anordnung: bei einem Druck von 20 kgf/cm²
Zweite Anordnung: bei einem Druck von 100 kgf/cm²

(Physikalische Eigenschaften der Endlosfasern)

Mittlerer Faserdurchmesser: 8,9 μm (0,51 d)
Standardabweichung des Faserdurchmessers: 1,03
Zugfestigkeit: 1,72 g/d
Zugbruchdehnung: 6,38 mm

Zugbedingungen:

Abstand zwischen den Spannvorrichtungen: 0 mm
Zuggeschwindigkeit: 10 mm/min.
Doppelbrechung (Δn): 0,027

(Physikalische Eigenschaften)

Basisgewicht: 34,2 g/m²
Dicke (unter einer Messbelastung von 3 g/cm²): 0,48 mm
Zugfestigkeit in Maschinenrichtung: 16550 g/Breite von 50 mm)
Zugbruchdehnung in Maschinenrichtung: 193
Zugfestigkeit in Querrichtung: 8248 g/Breite von 50 mm
Zugbruchdehnung in Querrichtung: 197

Zugbedingungen:

Abstand zwischen den Spannvorrichtungen: 10 mm
Zuggeschwindigkeit: 10 mm/min.

Aus den vorstehend beschriebenen physikalischen Eigenschaften der Endlosfasern und des Vliesstoffs geht hervor, dass das neue Verfahren zum Herstellen eines Vliesstoffs es ermöglicht, dass die Endlosfasern 15 eine relativ geringe Feinheit von beispielsweise 0,006–5,8 d haben, und es gleichzeitig ermöglicht wird, dass mögliche Ungleichförmigkeiten bei der Feinheit abgemildert werden. Die Endlosfasern 15, die durch dieses neue Verfahren erhalten werden, sind im wesentlichen frei von einer Hitzeversiegelung miteinander, sie werden während des ganzen Verfahrens vielmehr nur mechanisch miteinander verflochten, wobei der Vliesstoff 26 gebildet wird. Zudem ist eine solche mechanische Verflechtung nicht fest, weil die Faser endlos ist, so dass diese Endlosfasern 15 ihre relative Bewegung etwas einschränken. Der Vliesstoff 26 aus solchen Endlosfasern 15 fühlt sich weich und angenehm an. Die Endlosfasern 15 werden angemessen verstreckt, wobei eine Doppelbrechung von 0,019–0,030 erhalten wird, und sie haben eine hohe Bruchlänge, da der Grad der Verstreckung der Polypropylenmoleküle nicht so hoch ist, dass die Verstreckbarkeit der Endlosfasern 15 dadurch deutlich eingeschränkt würde. Beispielsweise zeigte ein Zugtest mit einem Abstand von 0 mm zwischen den Spannvorrichtungen, dass die Endlosfasern 15 als typische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf 6,38 mm verstreckt werden konnten. Der Vliesstoff 26, der durch mechanisches Verflechten solcher Endlosfasern miteinander unter Einwirkung eines Hochdruckwasserstrahls erhalten wird, hat eine Bruchdehnung von 100–300% in Maschinenrichtung und in Querrichtung, was auf eine hohe Bruchdehnung der Endlosfasern 15 und auf eine moderate Verflechtung zwischen diesen Fasern 15 zurückzuführen ist. Der Vliesstoff 26 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Bruchrechnung von 193% in Maschinenrichtung und eine Bruchrechnung von 197% in Querrichtung.
Der Vliesstoff 26, der durch das neue Verfahren erhalten wird, ist nicht nur als Einwegsanitärartikel, wie Einwegwindeln, sanitäre Einlagen oder Einweggewebe, die in der Medizin eingesetzt werden, sondern auch als Filter, Feuchttücher oder dergleichen nützlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, einen Vliesstoff aus Polypropylen mit einer Feinheit von 0,006–5,8 Denier, einer Doppelbrechung von 0,019–0,030 und einer Zugfestigkeit von 1–3 g/zu erhalten. In diesem Vliesstoff ist der Grad der Orientierung der Polypropylenmoleküle im Verlauf des Spinnens der Endlosfasern relativ gering, und zudem werden die kontinuierlichen Fasern miteinander nicht so fest verflochten, dass ihre relative Bewegung deutlich eingeschränkt würde. Solche Endlosfasern fühlen sich weich an und haben eine hohe Bruchdehnung.

Claims

Vliesstoff aus Polypropylen-Endlosfasern, die eine Dicke von 0,006–5,8 Denier, eine Doppelbrechung von 0,019–0,030 und eine Bruchlängung von 100–300% aufweisen und im wesentlichen mechanischer Verflechtung unterworfen sind, um die Form eines Vliesstoffs zu erhalten.
Vliesstoff nach Anspruch 1, der eine Spannungsfestigkeit von 1–3 g/d aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffs, wobei durch mehrere Düsenöffnungen extrudierte Polypropylen-Endlosfasern gestreckt, auf einem in einer Richtung laufenden Band aufgenommen und zur Erzielung der gewünschten Vliesstofform verflochten werden, wobei in dem Verfahren ferner: ein Extruderbereich in der Nähe der Düse im wesentlichen auf die Temperatur der in geschmolzenem Zustand extrudierten Endlosfasern erwärmt wird, die Endlosfasern durch einen Führungskanal einer Saugeinrichtung geführt wird, wobei der Führungskanal zwischen Einlass und Auslass der Saugeinrichtung verläuft und mit Druckluft bei Normaltemperatur gespeist wird, wobei die Druckluft in Richtung vom Einlass zum Auslass abgegeben wird, die Endlosfasern längs einer zwischen der Düse und der Saugeinrichtung verlaufenden Bahn gestreckt werden, um ihre Dicke zu verringern, und die Polypropylenmoleküle zur Erzielung der gewünschten Doppelbrechung ausreichend orientiert werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Endlosfasern in der Nähe der Düse mit verringerter Dicke bei einer Temperatur über ihrem Schmelzpunkt vorliegen, wobei die Temperatur der Endlosfasern allmählich auf etwa deren Schmelzpunkt sinkt, während sich die Endlosfasern von der Nähe der Düse zum Einlass der Saugeinrichtung bewegen, und wobei die Endlosfasern, während sie innerhalb der Saugeinrichtung auf die Normaltemperatur abgeschreckt werden, wesentlich gestreckt werden, um die gewünschte Doppelbrechung zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei zum Erwärmen ein heißer Strahl angewendet wird, der im wesentlichen die gleiche Temperatur hat wie die in die Nähe der Düse extrudierten Endlosfasern.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Endlosfasern innerhalb der Saugeinrichtung so gestreckt werden, dass sie eine Dicke von 0,006–5,8 Denier erhalten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Polypropylenmoleküle innerhalb der Saugeinrichtung so orientiert werden, dass die Endlosfasern eine Doppelbrechung von 0,019–0,030 annehmen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Endlosfasern unter der Wirkung von Hochdruckwasserstrahlen miteinander verflochten werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Band von der Düse einen Abstand von 400–600 mm hat.