DE69721753T2

DE69721753T2 - Polyprophylenfasern und daraus hergestellte produkte

Info

Publication number: DE69721753T2
Application number: DE1997621753
Authority: DE
Inventors: H. James HARRINGTON; E. Randall KOZULLA; F. John NEWPORT; J. Edward ENGLE; L. Elizabeth FAHEY; J. Walter FREEMAN; K. Rakesh GUPTA; J. Carl WUST
Original assignee: Fibervisions Lp Wilmington; FiberVisions Inc
Current assignee: Fibervisions Lp Wilmington; FiberVisions Inc
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: CA2250436C; CN1220710A; ID17222A; DK0891433T3; AU2337597A; IL126371A; US6458726B1; IL126371A0; JP2000507654A; EP0891433A1; CA2250436A1; DE69721753D1; EP0891433B1; ES2194192T3; HK1015424A1; WO1997037065A1; BR9708409A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft synthetische Fasern, die besonders nützlich in der Herstellung von Vliesstoffen sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Fasern, die für eine solche Verwendung gedacht sind, einschließlich Verfahren zu ihrer Herstellung, und Zusammensetzungen zur Herstellung der Fasern, sowie diese Fasern enthaltende Vliesstoffe und Gegenstände. Ganz besonders sind die Fasern der vorliegenden Erfindung in der Lage, Vliesmaterialien mit einem weichen Gefühl bereitzustellen, die eine hohe Zugfestigkeit besitzen. Ferner sind die Vliesmaterialien bei niedrigeren Temperaturen thermisch bondierbar, während sie überlegene Festigkeitseigenschaften besitzen, einschließlich Festigkeit in der Querrichtung. Die Fasern der vorliegenden Erfindung können in Vliesmaterialien mit einem geringeren Flächengewicht eingefügt werden, die Festigkeitseigenschaften haben, die gleich oder größer als diejenigen von Vliesmaterialien mit höherem Flächengewicht sind. Weiterhin können die Fasern der vorliegenden Erfindung auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen betrieben werden, wie Hochgeschwindigkeitskardier- und -bondiermaschinen.
2. Hintergrundinformation
Die Anfordernisse an Vliesstoffe, die in Anwendungen verwendet werden, die Hygiene, medizinische Gewebe, wischtücher und dgl. betreffen, steigen kontinuierlich an. Außerdem müssen häufig Nutzwert und Wirtschaftlichkeit und ästhetische Qualitäten gleichzeitig erfüllt werden. Der Markt erweitert sich fortgesetzt für Polyolefin-Fasern und daraus hergestellte Gegenstände mit aufgewerteten Eigenschaften und verbesserter Weichheit.
Die Herstellung von Polymerfasern für Vliesmaterialien beinhaltet gewöhnlich die Verwendung eines Gemisches aus wenigstens einem Polymer mit Nennbeträgen von Additiven, wie Stabilisatoren, Pigmenten, Antazida und dgl. Das Gemisch wird schmelzextrudiert und zu Fasern und faserförmigen Produkten unter Verwendung herkömmlicher gewerblicher Verfahren verarbeitet. Vliesstoffe werden typischerweise hergestellt durch Herstellen einer Bahn und anschließendes thermisches Bondieren der Fasern. Z. B. werden Stapelfasern zu Vliesstoffen umgewandelt, wobei z. B. eine Kardiermaschine verwendet wird, und der kardierte Stoff wird thermisch bondiert. Das thermische Bondieren kann unter Verwendung verschiedener Heiztechniken erreicht werden, einschließlich Erwärmen mit erwärmten Walzen, heißer Luft und Erwärmen durch Verwendung von Ultraschallschweißen.
Fasern können ebenfalls auf verschiedene andere Weisen hergestellt und zu Vliesen verdichtet werden. Z. B. können die Fasern und Vliese durch Spunbond-Verfahren hergestellt werden. Ebenfalls können Verdichtungsverfahren Vernadelung, thermische Durchluftbondierung, Ultraschallschweißen und Wasserstrahlvernadelung einschließen.
Herkömmliche thermisch bondierte Vliesstoffe weisen gute Volumen- und Weichheitseigenschaften auf, aber eine weniger als optimale Festigkeit in Querrichtung und eine weniger als optimale Festigkeit in Querrichtung in Kombination mit hoher Dehnung. Die Festigkeit der thermisch bondierten Vliesstoffe hängt von der Orientierung der Fasern und der inhärenten Festigkeit der Bindungspunkte ab.
Über die Jahre wurden Verbesserungen an Fasern vorgenommen, die stärkere Bindungsfestigkeiten bereitstellen. Jedoch sind weitere Verbesserungen erforderlich, um noch höhere Stoffestigkeiten bei niedrigeren Bondierungstemperaturen und niedrigerem Stoff-Flächengewicht bereitzustellen, was die Verwendung dieser Stoffe in den heutigen Hochgeschwindigkeits-Verarbeitungsverfahren für Hygieneprodukte erlaubt, wie für Windeln und andere Typen von Inkontinenzprodukten. Insbesondere besteht ein Bedarf an thermisch bondierbaren Fasern und den resultierenden Vliesstoffen, die eine hohe Festigkeit in Querrichtung, hohe Dehnung und ausgezeichnete Weichheit besitzen, wobei die hohe Festigkeit in Querrichtung (und Weichheit) bei niedrigen Bondierungstemperaturen erhältlich sind.
Ferner besteht ein Bedarf an der Herstellung thermisch bondierbarer Fasern, die ausgezeichnete Festigkeit in Querrichtung, Dehnung und Zähigkeitseigenschaften in Kombination mit Stoffgleichförmigkeit, Volumen und Weichheit erreichen können. Insbesondere besteht ein Bedarf am Erhalt von Fasern, die Vliesstoffe, speziell kardierte, kalandrierte Stoffe mit Querrichtungseigenschaften in der Größenordnung von wenigstens ca. 79 bis 157 g/cm (200 bis 400 g/in), besonders bevorzugt 118 bis 157 g/cm (300 bis 400 g/in), bevorzugt mehr als ca. 157 g/cm (400 g/in) und besonders bevorzugt von so hoch wie ca. 256 g/cm (650 g/in) oder mehr bei Geschwindigkeiten von so hoch wie ca. 152 m/min (500 ft/min), bevorzugt so hoch wie ca. 213 bis 244 m/min (700 bis 800 ft/min) und ganz besonders bevorzugt von so hoch wie ca. 980 ft/min (300 m/min) erzeugen können. Ferner können die Stoffe eine Dehnung von ca. 50 bis 200 und eine Zähigkeit von ca. 79 bis 276 g/cm (200 bis 700 g/in), bevorzugt ca. 189 bis 276 g/cm (480 bis 700 g/in) für Vliesstoffe mit einem Flächengewicht von ca. 12 bis 24 g/m2 (10 bis 20 g/yd2) aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, diese Festigkeitseigenschaften bei einem Flächengewicht von ca. 24 g/m2 (20 g/yd2), besonders bevorzugt von weniger als ca. 24 g/m2 (20 g/yd2), ganz besonders bevorzugt weniger als ca. 20 bis 22 g/m2 (17 bis 18 g/yd2), noch mehr bevorzugt weniger als ca. 18 g/m2 (15 g/yd2) und noch mehr bevorzugt weniger als ca. 17 g/m2 (14 g/yd2) und am meisten bevorzugt bei so niedrig wie 12 g/m2 (10 g/yd2) oder niedriger aufzuzeigen. Heutzutage hergestellte gewerbliche Stoffe haben abhängig von der Verwendung ein Flächengewicht von z. B. ca. 13 bis 30 g/m² (11 bis 25 g/yd2), bevorzugt 18 bis 29 g/m² (15 bis 25 g/yd2).
Die Weichheit des Vliesmaterials ist besonders wichtig für den Endverbraucher. Daher wären Produkte, die weichere Vliese enthalten, ansprechender und erzeugen dadurch höhere Verkäufe der Produkte, wie von Windeln, die weichere Schichten einschließen.
Verschiedene Techniken sind zur Herstellung von Fasern bekannt, die zu Vliesmaterialien mit überlegenen Eigenschaften, einschließlich hoher Querrichtungsfestigkeit und Weichheit, geformt werden können. Z. B. betreffen die US-Patente Nrn. 5 281 378, 5 318 735 und 5 431 994 (Kozulla) Verfahren zur Herstellung von polypropylenhaltigen Fasern durch Extrudieren von polypropylenhaltigem Material mit einer Molekulargewichtsverteilung von wenigstens ca. 5,5, um ein heißes Extrudat mit einer Oberfläche zu bilden, wobei das heiße Extrudat in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre abgeschreckt wird, die so gesteuert wird, um einen oxidativen Kettenspaltungsabbau der Oberfläche zu bewirken. In einem Aspekt des in den Kozulla-Patenten. offenbarten Verfahrens kann das Abschrecken des heißen Extrudats in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre so gesteuert werden, daß die Temperatur des heißen Extrudats oberhalb ca. 250°C für einen Zeitraum gehalten wird, um einen oxidativen Kettenspaltungsabbau der Oberfläche zu erhalten.
Wie in diesen Patenten offenbart wird, enthält die resultierende Faser durch das Abschrecken zum Erhalt eines oxidativen Kettenspaltungsabbaus der Oberfläche, wie durch Verzögerung des Abkühlens oder Blockieren des Flusses des Abschreckungsgases, im wesentlichen eine Mehrzahl von Zonen, die durch unterschiedliche Eigenschaften definiert sind, die Unterschiede im Schmelzindex, dem Molekulargewicht, dem Schmelzpunkt, der Doppelbrechung, der Orientierung und der Kristallinität einschließen. Wie in diesen Patenten offenbart wird, schließt eine darin hergestellte Faser insbesondere eine innere Zone ein, die durch einen substantiellen Mangel an oxidativem Polymerabbau identifiziert ist, eine äußere Zone mit einer hohen Konzentration von durch oxidative Kettenspaltung abgebautem Polymermaterial und eine intermediäre Zone, die durch eine Zunahme der Menge von Polymerabbau durch oxidative Kettenspaltung von innen nach außen identifiziert ist. Mit anderen Worten kann das Abschrecken des heißen Extrudats in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre so gesteuert werden, daß eine Faser mit einem abnehmenden Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts zur Faseroberfläche hin und mit einem zunehmenden Schmelzindex zur Faseroberfläche hin erhalten wird. Z. B. umfaßt eine bevorzugte Faser eine innere Zone mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von ca. 100 000 bis 450 000 g/mol, eine äußere Zone, die die Faseroberfläche einschließt, mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts von weniger als ca. 10 000 g/mol und eine zwischen der inneren Zone und der äußeren Zone positionierte intermediäre Zone mit einem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts und einem Schmelzindex zwischen der inneren Zone und der äußeren Zone. Außerdem hat die innere Kernzone einen Schmelzpunkt und eine Orientierung, die höher als diejenigen der äußeren Oberflächenzone sind.
Ferner betrifft EP-A-0 630 996 (Takeuchi et al.) den Erhalt von Fasern mit einer Kern-Mantel-Morphologie, einschließlich des Erhalts von Fasern mit einer Kern-Mantel-Morphologie in einem Kurzspinnverfahren. In diesen Anmeldungen wird dem Polymermaterial in der Nähe seiner Extrusion aus einer Spinndüse eine ausreichende Umgebung bereitgestellt, um den Erhalt einer Kern-Mantel-Struktur zu ermöglichen. Weil z. B. diese Umgebung in einem Kurzspinnverfahren nicht allein durch Verwendung einer gesteuerten Abschreckung erreichbar ist, wie durch eine verzögerte Abschreckung, die im Langspinnverfahren verwendbar ist, wird die Umgebung zum Erhalt einer Kern-Mantel-Faser durch Verwendung von Vorrichtungen und Verfahren erhalten, die einen wenigstens teilweisen Oberflächenabbau der geschmolzenen Filamente bei der Extrusion durch die Spinndüse fördern. Insbesondere können verschiedene Elemente mit der Spinndüse verbunden werden, um die Spinndüse oder eine mit der Spinndüse verbundene Platte zu erwärmen, um eine ausreichende Temperaturumgebung wenigstens an der Oberfläche des extrudierten Polymermaterials bereitzustellen, um eine Kern-Mantel-Faserstruktur zu erreichen.
Darüber hinaus betrifft EP-A-O 719 879 (Kozulla) die Herstellung von Kern-Mantel-Fasern, die unter verschiedenen Bedingungen hergestellt werden können, während die Herstellung von thermisch bondierbaren Fasern sichergestellt wird, die Vliesstoffe mit überlegener Querrichtungsfestigkeit, Dehnung und Zähigkeit bereitstellen können.
Darüber hinaus ist es bekannt, daß Mischungen aus Materialien zum Erhalt von Fasern extrudiert werden können. Z. B. betrifft US-PS 3 433 573 (Holladay et al.) Zusammensetzungen, die Mischungen aus 5 bis 95 Gew.-% eines Propylen-Polymers, das eine Hauptmenge Propylen enthält, und 95 bis 5 Gew.-% eines Copolymers aus Ethylen mit einem polaren Monomer, wie Vinylacetat, Methylmethacrylat, Vinylencarbonat, Alkylacrylaten, Vinylhalogeniden und Vinylidenhalogeniden, umfassen. Zusammensetzungen innerhalb des breiten Umfangs von Holladay et al. schließen Mischungen ein, die 5 bis 95% Polypropylen und entsprechend ca. 5 bis 95% Ethylen/Vinylacetat-Copolymer enthalten, ausgedrückt als Gew.-% der Endmischung. Die Zusammensetzungen von Holladay et al. können zu Fasern, Folien und Formgegenständen mit verbesserter Färbbarkeit und Niedertemperatureigenschaften geformt werden.
Außerdem betreffen US-PS 4 803 117 und EP-A-0 239 080 (Daponte) das Schmelzblasen bestimmter Copolymere von Ethylen zu elastomeren Fasern oder Mikrofasern. Als nützliche Copolymere werden diejenigen von Ethylen mit wenigstens einem Vinyl-Monomer offenbart, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Vinylester-Monomere, ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren und Alkylester dieser Monocarbonsäureneinschließt, wobei die Vinyl-Monomermenge ausreichend ist, um den schmelzgeblasenen Fasern Elastizität zu verleihen. von Daponte offenbarte exemplarische Copolymere sind diejenigen von Ethylen mit Vinylacetat (EVA) mit einem Schmelzindex. im Bereich von 32 bis 500 g pro 10 Minuten bei Messung gemäß ASTM D-1238-86 unter Bedingung E, die ca. 10 bis 50 Gew.-% Vinylacetat-Monomer einschließen, besonders spezifisch ca. 18 bis ca. 36 Gew.-% Vinylacetat-Monomer und am meisten spezifisch ca. 26 bis ca. 30 Gew.-% Vinylacetat-Monomer, wobei ein ganz spezifischer Wert ca. 28 Gew.-% ist.
Das Copolymer von Daponte kann mit einem Modifizierungspolymer vermischt werden, das ein aus der Gruppe ausgewähltes Olefin sein kann, die wenigstens ein aus der Gruppe ausgewähltes Polymer einschließt, die Polyethylen, Polypropylen, Polybuten, Ethylen-Copolymere (allgemein andere als jene mit Vinylacetat), Propylen-Copolymere, Buten-Copolymere oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Materialien einschließt. Die extrudierbare Mischung von Daponte schließt gewöhnlich wenigstens 10 Gew.-% des Ethylen/Vinyl-Copolymers und mehr als 0 bis ca. 90 Gew.-% des modifizierenden Polymers ein.
WO 94/17226 (Gessner et al.) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern und Vliesstoffen aus unmischbaren Polymermischungen, worin die Polymermischung Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen einschließen kann. Zusätzlich kann die Mischung bis zu ca. 20 Gew.-% von einer oder mehreren zusätzlichen dispergierten oder kontinuierlichen Phasen einschließen, die kompatible oder unmischbare Polymere umfassen, z. B. bis zu ca. 20 Gew.-% eines haftfördernden Additivs, das unter anderem Poly(Ethylen-Vinylacetat)-Polymere sein kann.
Darüber hinaus ist es bekannt, daß Verbundfasern, z. B. mit einer Hülle-Kern- oder Seite-an-Seite-Struktur mit unterschiedlichen Polymeren in den unterschiedlichen Komponenten, die die Verbundfasern bilden, hergestellt werden können. Z. B. offenbaren die US-PSen 4 173 504, 4 234 655, 4 323 626, 4 500 384, 4 738 895, 4 818 587 und 4 840 846 heißklebende Verbundfasern, wie Hülle-Kern- und Seite-an-Seite-strukturierte Fasern, die neben anderen Merkmalen einen Kern, der aus Polypropylen zusammengesetzt sein kann, und eine Hülle einschließen, die aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer zusammengesetzt sein kann.
Ferner offenbart US-PS 5 456 982 eine Zweikomponentenfaser, in der die Hülle zusätzlich ein hydrophiles Polymer oder Copolymer wie (Ethylvinylacetat)-Copolymer umfassen kann.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die Erfindung ist besser verständlich und ihre Eigenschaften werden erläutert in den anhängenden Abbildungen, die nicht beschränkende Ausführungsformen der Erfindung zeigen, worin gilt:
1(a) bis 1(g) erläutern Querschnittskonfigurationen von erfindungsgemäßen Fasern, ohne die Kern-Mantel-Struktur der Fasern zu zeigen.
2 erläutert schematisch eine erfindungsgemäße Kern-Mantel-Faser, die aus einer Polymermischung zusammengesetzt ist, mit einem Gradienten zwischen der äußeren Oberflächenzone und dem Kern.
3 erläutert schematisch eine erfindungsgemäße Kern-Mantel-Faser, die aus einer Polymermischung zusammengesetzt ist, mit einer diskreten Stufe zwischen der äußeren Oberflächenzone und dem Kern.
4 erläutert schematisch eine Hülle-Kern-Zweikomponentenfaser, die eine Hülle aus einer Polymermischung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Kern-Mantel-Struktur umfaßt.
5 erläutert Bondierungskurven der Querrichtungsfestigkeit gegen die Bondierungstemperatur.
6 erläutert Bondierungskurven der Querrichtungsfestigkeit gegen die Bondierungstemperatur für Vliesstoffe mit unterschiedlichem Flächengewicht.
7 erläutert das in den Beispielen der vorliegenden Erfindung verwendete Muster für die Kalanderwalze.
8 erläutert schematisch eine Kurve der Querrichtungsfetigkeit ("cross-directional strength", CDS) des Vliesstoffs gegen die Bondierungstemperatur.
4 erläutert einen endothermen Differentialrasterkalorimetrie-(DSC)-Verlauf.
10, 11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 13a und 13b erläutern die in Tabelle 8 aufgeführten Spinndüsen.
Offenbarung und ausführliche Beschreibung der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft und stellt bereit:

(a) Thermisch bondierende Fasern zur Herstellung von Stoffen mit hoher Querrichtungsfestigkeit, Dehnung und Zähigkeit;
(b) Fasern zur Herstellung von Vliesmaterialien, die weicher sind als jene, die mit Polypropylen-Fasern hergestellt werden;
(c) Polypropylen-Fasern, die bei niedrigeren Temperaturen gut thermisch bondieren;
(d) Polypropylen-Fasern mit einer relativ flachen Bondierungskurve;
(e) Thermisches Bondieren von Fasern bei niedrigeren Bondierungstemperaturen, während eine hohe Querrichtungsfestigkeit, Dehnung und Zähigkeit des resultierenden Vliesmaterials beibehalten wird;
(f) Ein größeres Bondierungsfenster durch Erhalt einer flacheren Kurve der Querrichtungsfestigkeit gegen die Bondierungstemperatur, um das thermische Bondieren von Fasern bei niedrigeren Bondierungstemperaturen zu erlauben, während eine hohe Querrichtungsfestigkeit des resultierenden Vliesmaterials aufrechterhalten wird, wodurch niedrigere Bondierungstemperaturen verwendet werden können, um den Erhalt von weicheren Vliesmaterialien zu ermöglichen;
(g) Vliesmaterialien mit einem geringeren Flächengewicht, die Festigkeitseigenschaften haben, wie eine Querrichtungsfestigkeit, Dehnung und Zähigkeit, die gleich oder größer als diese Festigkeitseigenschaften sind, die mit anderen Polypropylenfasern bei höheren Flächengewichten erhalten werden;
(h) Fasern und Vliese, die auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen verarbeitet werden können, einschließlich Hochgeschwindigkeitskardier- und -bondiermaschinen, die bei Geschwindigkeiten von mehr als ca. 980 ft/min (300 m/min) betrieben werden; und/oder
(i) Zweikomponenten- oder Mehrkomponentenfasern mit einer Kern-Mantel-Struktur, die aus Mischungen aus Polypropylen und polymeren Bondierungskurven-Verbesserungsmittel hergestellt werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft verschiedene Formen von Fasern, einschließlich Filamenten und Stapelfasern. Diese Begriffe werden in ihren gewöhnlichen gewerblichen Bedeutungen verwendet. Typischerweise wird Filament hier verwendet, um die kontinuierliche Faser auf der Spinnmaschine zu bezeichnen; jedoch werden der Zweckmäßigkeit halber die Begriffe Faser und Filament hier auch austauschbar verwendet. "Stapelfaser" wird verwendet, um geschnittene Fasern oder Filamente zu bezeichnen. Bevorzugt haben z. B. Stapelfasern für Vliesstoffe, die in Windeln brauchbar sind, Längen von ca. 1 bis 3 Zoll (ca. 2,5 bis 7,6 cm), besonders bevorzugt ca. 1,25 bis 2 Zoll (3,1 bis 5 cm).
Alle Verweise auf Bindungs- oder Bondierungskurven und Bondierungskurven der Querrichtungsfestigkeit gegen die Temperatur beziehen sich auf eine Kurve, bei der die Temperatur auf der X-Achse und die Querrichtungsfestigkeit auf der Y-Achse aufgetragen ist, wobei die Temperaturen von links nach rechts entlang der X-Achse zunehmen und die Querrichtungsfestigkeit nach oben entlang der Y-Achse zunimmt, wie in 8 erläutert.
Es wird festgestellt, daß wenn die Terminologie Querrichtungsfestigkeit hier verwendet wird, sie sich auf die Querrichtungsfestigkeit des Vliesmaterials bezieht.
Die Polymermischungen der vorliegenden Erfindung können zu Fasern durch verschiedenen Verfahren, einschließlich Langspinn- und Kurzspinnverfahren, oder Spunbond-Verfahren gesponnen werden. Die bevorzugten Fasern sind Stapelfasern und werden unter Verwendung von Spinnausrüstung hergestellt, die ein gesteuertes Abschrecken erlaubt.
Insbesondere schließen diese Verfahren bezüglich der bekannten Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern das ältere zweistufige "Langspinn"-Verfahren und das neuere einstufige "Kurzspinn"-Verfahren ein. Das Langspinnverfahren beinhaltet zuerst das Schmelzextrudieren von Fasern mit typischen Spinngeschwindigkeiten von 500 bis 3000 m pro Minute und besonders gewöhnlich, abhängig vom zu verspinnenden Polymer, von 500 bis 1500 m pro Minute. Zusätzlich werden diese Fasern in einem zweiten Schritt, der gewöhnlich mit 100 bis 250 m pro Minute durchgeführt wird, gestreckt, gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten. Das einstufige Kurzspinnverfahren beinhaltet die Umwandlung von Polymer zu Stapelfasern in einem einzelnen Schritt, wobei sich typische Spinngeschwindigkeiten im Bereich von 50 bis 200 m pro Minute oder darüber befinden. Die Produktivität des einstufigen Verfahrens wird durch die Verwendung einer ca. 5-bis 20-fachen Anzahl von Kapillaren in der Spinndüse im Vergleich mit derjenigen erhöht, die typischerweise im Langspinnverfahren verwendet wird. Z. B. würden Spinndüsen für ein typisches gewerbliches "Langspinn"-Verfahren ca. 50 bis 4000, bevorzugt ca. 3000 bis 3500 Kapillaren einschließen, und Spinndüsen für ein typisches gewerbliches "Kurzspinn"-Verfahren würden ca. 500 bis 100 000 Kapillaren einschließen, bevorzugt ca. 30 000 bis 70 000 Kapillaren. Typische Temperaturen zur Extrusion der Spinnschmelze in diesen Verfahren betragen ca. 250 bis 325°C. Außerdem bezeichnen die Zahlen der Kapillaren für Verfahren, in denen Zweikomponentenfasern hergestellt werden, die Anzahl der extrudierten Filamente und gewöhnlich nicht die Anzahl der Kapillaren in der Spinndüse.
Das Kurzspinnverfahren zur Herstellung von Polypropylen-Faser ist deutlich unterschiedlich vom herkömmlichen Langspinnverfahren bezüglich der für die Spinnkontinuität erforderlichen Abschreckbedingungen. Im Kurzspinnverfahren ist bei Spinndüsen mit hoher Lochdichte, die ca. 100 m/min verspinnen, eine Abschreckluftgeschwindigkeit im Bereich von ca. 914 bis 2438 m/min (3000 bis 8000 ft/min) erforderlich, um das Faserabschrecken innerhalb eines Zolls unterhalb der Spinndüsenplatte zu vollenden. Im Gegensatz wird im Langspinnverfahren bei Spinngeschwindigkeiten von ca. 1000 bis 1500 m/min oder darüber, eine geringere Abschreckluftgeschwindigkeit im Bereich von ca. 15 bis 152 m/min (50 bis 500 ft/min), bevorzugt ca. 91 bis 152 m/min (300 bis 500 ft/min) verwendet.
Weiterhin können Fasern durch andere Verfahren versponnen werden, einschließlich derjenigen Verfahren, in denen die aus dem Polymer hergestellten Fasern direkt zu einem Vliesmaterial verarbeitet werden, wie beim Spunbond-Verfahren.
In einem Spunbond-Verfahren wird das Polymer in einem Extruder geschmolzen und vermischt, und das geschmolzene Polymer wird mit einer Spinnpumpe durch Spinndüsen gedrückt, die eine große Anzahl von Löchern haben. Luftkanäle, die sich unterhalb der Spinndüsen befinden, kühlen die Filamente kontinuierlich mit klimatisierter Luft ab. Die Strecke erfolgt, wenn die Filamente über die Arbeitsbreite der Filamente durch eine Hochgeschwindigkeits-Niederdruckzone zu einer Verteilungskammer gesaugt werden, wo die Filamente verwickelt werden. Die verwickelten Filamente werden statistisch auf einem sich bewegenden Siebband abgelegt, das die unbondierte Bahn durch einen thermischen Kalander zum Bondieren trägt. Die bondierte Bahn wird dann in einer Rolle auf gewickelt.
Die Polymermaterialien, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen jede Mischung aus Polypropylen und polymerem Bondierungskurven-Verbesserungsmittel wie Ethylen-Vinylacetat-Polymer ein, die unter geeigneten Bedingungen zur Bildung einer Faser mit einer Kern-Mantel-Struktur extrudiert werden kann, wie durch Langspinn-, Kurzspinn- oder Spunbond-Verfahren. Ferner wird festgestellt, daß die Zusammensetzung, d.h. die Polymermischung, die extrudiert werden soll, wie durch eine Spinndüse, zur Herstellung von Filamenten allgemein entweder als die Polymermischung oder als die extrudierbare Zusammensetzung bezeichnet wird. Obwohl Faser, Filament und Stapelfaser, wie oben erörtert, unterschiedliche Bedeutungen haben, werden diese verschiedenen Begriffe der Zweckmäßigkeit halber ebenfalls kollektiv in diese Offenbarung auch als Faser bezeichnet.
Wenn Polymere benannt werden, soll die Terminologie Copolymer so verstanden werden, daß sie Polymere aus zwei Monomeren oder aus zwei oder mehr Monomeren einschließt, einschließlich von Terpolymeren.
Das Polypropylen kann jedes Polypropylen umfassen, das spinnfähig ist. Das Polypropylen kann ataktisches, heterotaktisches, syndiotaktisches, isotaktisches und Stereoblock-Polypropylen sein – einschließlich teilweise und vollständig isotaktischen oder wenigstens im wesentlichen vollständig isotaktischen Polypropylenen. Die Polypropylene können durch jedes Verfahren hergestellt werden. Z. B. kann das Polypropylen unter Verwendung von Ziegler-Natta-Katalysatorsystemen oder unter Verwendung von homogenen oder heterogenen Metallocen-Katalysatorsystemen hergestellt werden.
Ferner schließen die Begriffe Polymere, Polyolefine, Polypropylen, Polyethylen, etc. wie hier verwendet Homopolymere, verschiedene Polymere, wie Copolymere und Terpolymere, und Mischungen ein (einschließlich von Mischungen und Legierungen, die durch Vermischen von separaten Chargen oder Bilden einer Mischung in situ hergestellt werden). Z. B. kann das Polymer Copolymere von Olefinen wie Propylen umfassen, und diese Copolymere können verschiedene Komponenten enthalten. Bevorzugt können solche Copolymere im Fall von Polypropylen bis zu ca. 20 Gew.-% und sogar besonders bevorzugt ca. 0 bis 10 Gew.-% wenigstens eines von Ethylen und Buten einschließen. Jedoch können verschiedene Mengen dieser Komponenten im Copolymer in Abhängigkeit von der gewünschten Faser enthalten sein.
Ferner kann das Polypropylen trockene Polymer-Pellets, -Flocken oder Kornpolymere mit einer engen Molekulargewichtsverteilung oder einer breiten Molekulargewichtsverteilung umfassen, wobei eine breite Molekulargewichtsverteilung bevorzugt ist. Der Begriff "breite Molekulargewichtsverteilung" wird hier als trockenes Polymerpellet, Polymerflocke oder Polymerkorn definiert, die/das bevorzugt einen MWD-Wert (d. h. Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts/Zahlenmittelwert des Molekulargewichts, gemessen durch SEC wie hier erörtert) von wenigstens ca. 5,0, bevorzugt wenigstens 5,5, besonders bevorzugt wenigstens ca. 6 hat.
Darüber hinaus kann das Polypropylen linear oder verzweigt sein, wie von US-PS 4 626 467 (Hostetter) offenbart, und ist bevorzugt linear. Zusätzlich kann das zu Fasern zu verarbeitende Polypropylen bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Faser Polypropylen-Zusammensetzungen einschließen, wie sie in EP-A-O 552 013 (Gupta et al.) gelehrt werden. Darüber hinaus können ebenfalls Polymermischungen verwendet werden, wie sie in EP-A-0 719 879 offenbart werden.
Der Schmelzindex ("Melt Flow Rate", MFR) des Polypropylen-Polymers wie hier beschrieben wird gemäß ASTM D-1238-86 (Bedingung L; 230/2,16) bestimmt.
Das polymere Bondierungskurven-Verbesserungsmittel, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann jedes polymere Additiv oder eine Mischung polymerer Additive umfassen, d. h. welches zusätzlich zum Polypropylen ist, das/die (a) eine Abflachung der Bondierungskurve, (b) eine Anhebung der Bondierungskurve, d. h. eine Zunahme der Querrichtungsfestigkeit, und/oder (c) eine Verschiebung zur Linken der Bondierungskurve, d.h, zu niedrigeren Temperaturen, von Querrichtungsfestigkeit gegenüber Bondierungstemperatur eines Vliesmaterials bereitstellt, so daß die Festigkeitseigenschaften des Vliesmaterials, speziell die Querrichtungsfestigkeit, bei einer Kern-Mantel-Faser beibehalten oder erhöht werden. Bevorzugt erfolgt der Vergleich der Abflachung, Anhebung und/oder Verschiebung der Bondierungskurve relativ zur Bondierungskurve für Vliesmaterial, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bondierungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Die Anhebung der Querrichtungsfestigkeit schließt hier die Anhebung wenigstens einiger Punkte der Querrichtungsfestigkeit der Bindungskurve ein und schließt bevorzugt entweder das Anheben der Spitzen-Querrichtungsfestigkeit der Bindungskurve oder das Anheben der Festigkeitspunkte bei niedrigeren Temperaturen als der Temperatur ein, bei der die Spitzen-Querrichtungsfestigkeit auftritt.
Zum Erhalt der Aufrechterhaltung oder Erhöhung der Querrichtungsfestigkeit hat die Bindungskurve bevorzugt eine erhöhte Fläche über einen definierten Temperaturbereich in bezug auf den Differentialrasterkalorimetrie-Schmelzpunkt, wie hier später erörtert werden wird. Diese erhöhte Fläche kann auf eine Anzahl von Arten erhalten werden. Z. B. kann (a) die Querrichtungsfestigkeit, wie die Spitzen-Querrichtungsfestigkeit, die gleiche, im wesentlichen die gleiche oder niedriger sein und die Bindungskurve kann abgeflacht sein, um eine erhöhte Fläche zu erreichen, (b) die Querrichtungsfestigkeit, wie die Spitzen-Querrichtungsfestigkeit oder Querrichtungsfestigkeit an Punkten bei niedrigeren Temperaturen als bei der Spitzen-Querrichtungsfestigkeit, kann erhöht sein und die Bindungskurve kann abgeflacht sein, um eine erhöhte Fläche zu erreichen, (c) die Bindungskurve kann die gleiche oder im wesentlichen die gleiche Form haben und kann höhere Querrichtungsfestigkeitspunkte, wie die Spitzen-Querrichtungsfestigkeit, entlang der Kurve haben, oder (d) die Bindungskurve kann zu niedrigeren Temperaturen verschoben sein, wobei die Fläche der Bindungskurve im zuvor bestimmtem Temperaturbereich beibehalten oder erhöht ist, wie durch eine Abflachung der Bindungskurve. Bevorzugt ist die Bindungskurve abgeflacht oder angehoben oder abgeflacht und verschoben oder angehoben und verschoben, und am meisten bevorzugt ist die Bindungskurve abgeflacht, angehoben und verschoben.
Daher wird in einem Aspekt der Erfindung festgestellt, daß das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel eine Abflachung der Bondierungskurve bereitstellen kann, wobei bevorzugt die maximale Querrichtungsfestigkeit erhöht ist, und wobei bevorzugt die Fläche unter der Kurve im Vergleich zur Fläche unter der Bondierungskurve für Vliesmaterial erhöht ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die ebenfalls unter den gleichen Bedingungen, ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels, hergestellt wurden. Es wird ebenfalls festgestellt, daß das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel eine Erhöhung der maximalen Querrichtungsfestigkeit im Vergleich zur Verarbeitung der Faser und des Vliesmaterials unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels bereitstellen kann. Ebenfalls kann das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel eine Verschiebung der maximalen Querrichtungsfestigkeit der Bindungskurve nach links im Vergleich zu Verarbeitung der Faser und des Vliesmaterials unter den gleichen Bedingungen, ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels, bereitstellen, so daß die Bindungskurve eine höhere Querrichtungsfestigkeit bei niedrigeren Bindungstemperaturen erreicht. Bevorzugt ist die Bindungskurve abgeflacht und hat eine erhöhte Fläche, so daß das Sondieren über einen weiten Temperaturbereich erreicht werden kann, um eine Verbreiterung des Bondierungsfensters bereitzustellen.
Obwohl die obigen Vergleiche bevorzugt in bezug auf Kern-Mantel-Fasern gemacht werden, die hohe Festigkeitseigenschaften haben, wird festgestellt, daß die polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel ebenfalls flachere Bindungskurven, eine Anhebung der Bindungskurve und/oder eine Verschiebung der Bindungskurve in bezug auf gleichwertig verarbeitete Vliese bereitstellen, die aus Fasern hergestellt sind, die keine Kern-Mantel-Struktur haben (oder aus Zweikomponenten-Fasern, die keine Hülle mit einer Kern-Mantel-Struktur haben), hergestellt aus der gleichen oder im wesentlichen gleichen Polymermischung, bevorzugt aus der gleichen Polymermischung.
Die polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel haben bevorzugt (a) einen Differentialrasterkalorimetrie-Schmelzpunkt (DSC-Schmelzpunkt) von weniger als ca. 230°C, bevorzugt von weniger als ca. 200°C und noch mehr bevorzugt unterhalb desjenigen von Polypropylen, d. h. des Polypropylens, das in der Polymermischung eingeschlossen ist, und am meisten bevorzugt ca. 15 bis 100°C unterhalb desjenigen des Polypropylens, das in der Polymermischung eingeschlossen ist, (b) und wenigstens eines aus einem Elastizitätsmodul (gemessen bei 200°C und 100 Radiant/Sekunde) von weniger als Polypropylen, das in der Polymermischung eingeschlossen ist (z. B. ca. 5 bis 100% darunter), und aus einer komplexen Viskosität (gemessen bei 200°C und 100 Radiant/Sekunde) von weniger als Polypropylen, das in der Polymermischung eingeschlossen ist (z. B. 10 bis 80% darunter). Noch mehr bevorzugt sind sowohl der Elastizitätsmodul als auch die komplexe Viskosität des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels geringer als diejenigen des Polypropylens, das in der Polymermischung eingeschlossen ist. Somit werden bevorzugte polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel Materialien einschließen, die die oben angegebenen DSC-Schmelzpunkte und den oben angegebenen Elastizitätsmodul und/oder die oben angegebene komplexe Viskosität haben, wie die in Tabelle 15 aufgeführten polymeren Materialien. Jedoch sind ebenfalls Materialien, die nicht solche DSC-Schmelzpunkte und einen Elastizitätsmodul und/oder eine komplexe Viskosität einschließen, wie KRATON^®G1750, in der vorliegenden Erfindung als polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel verwendbar, indem sie (a) eine Abflachung der Bindungskurve, (b) eine Anhebung der Bindungskurve und/oder (c) eine Verschiebung zur Linken der Bindungskurve eines mit einer Kern-Mantel-Faser hergestellten Vliesmaterials bereitstellen.
Obwohl spezifische Beispiele für bevorzugte Konzentrationen bestimmter polymerer Bindungskurven-Verbesserungsmittel in dieser Beschreibung eingeschlossen sind, einschließlich der Beispiele, wird betont, daß ein Durchschnittsfachmann unter Befolgen der vorliegenden Offenbarung in der Lage wäre, Konzentrationen verschiedener polymerer Bindungskurven-Verbesserungsmittel zu ermitteln, die in der Polymermischung verwendbar sind, die das Verspinnen von Filamenten zum Erhalt von Kern-Mantel-Fasern ermöglichen würden, während eine Abflachung, Anhebung und/oder Verschiebung der Bondierungskurve erreicht wird.
Beispiele für Polymere, die als polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden können, sind Alken-Vinylcarboxylat-Polymere, wie Alken-Vinylacetat-Copolymere, wie Ethylen-Vinylacetat-Polymere, die nachfolgend hier vollständiger beschrieben werden; Polyethylene, einschließlich Copolymeren, z. B. diejenigen, die durch Copolymerisieren von Ethylen mit wenigstens einem C_3-12-α-Olefin hergestellt werden, wobei Beispiele für Polyethylene ASPUN^TM6835A, INSITE^TMXU58200.02, INSITE^TMXU58200.03 (jetzt offensichtlich 8803) und INSITE^TMXU58200.04 sind, erhältlich von Dow Chemical Company, Midland, Michigan; Alken-Acrylsäuren oder -Estern, wie Ethylen-Methacrylsäuren, einschließlich NUCKEL^®925, erhältlich von Dupont, Wilmington, Delaware; Alken-Coacrylate, wie Ethylen-N-Butylacrylat-Glycidylmethacerylat (ENBAGMA), wie ELVALOY^®AM, erhältlich von Dupont, Wilmington, Delaware, und Alkyl-Coacrylat-Co-Kohlenmonoxid-Polymere, wie Ethylen-N-Butylacrylat-Kohlenoxide (ENBACO), wie ELVALOY^®HP661 und ELVALOY^®HP662, erhältlich von Dupont, Wilmington, Delaware; und säuremodifizierte Alkenacrylate, wie säuremodifizierte Ethylenacrylate, einschließlich Ethylenisobutylacrylat-Methylacrylsäure (IBA-MAA), wie BYNEL^® 2002, erhältlich von Dupont, Wilmington, Delaware, und Ethylen-N-Butylacryl-Methacrylsäure, wie BYNEL^® 2022, erhältlich von Dupont, Wilmington Delaware; Alkenacrylat-Acrylsäure-Polymere, wie Ethylen-Acrylat-Methacrylsäure-Terpolymere, wie SURLYN^® RX9-1, erhältlich von Dupont, Wilmington, Delaware; und Polyamide, wie Nylon 6, erhältlich von North Sea Oil, Greenwood, South Carolina. Bevorzugt sind die polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel Ethylen-Vinylacetat-Polymere, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymere und -Terpolymere, oder Mischungen aus polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln, wobei das bevorzugte polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel in der Mischung Ethylen-Vinylacetat-Polymere ist. Z. B. können die Mehrzahl der Bindungskurven-Verbesserungsmittel wenigstens ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und wenigstens ein Polyamid umfassen, oder wenigstens ein Ethylen-Vinylacetat-Polymer und wenigstens ein Polyethylen.
Die oben angegebenen polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel besitzen bevorzugt Molekulargewichte von ca. 103 bis 107, besonders bevorzugt ca. 10⁴ bis 10⁶. weiterhin liegt die Anzahl der Alken-Kohlenstoffatome in den polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln bevorzugt im Bereich von ca. C_2-12, besonders bevorzugt ca. C_2-6 wobei eine bevorzugte Anzahl von Alken-Kohlenstoffatomen C₂ ist.
Wie oben angegeben wurde, stellen polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel ebenfalls Vliesmaterialien mit hoher Weichheit bereit. Bevorzugte polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel zur Bereitstellung von Vliesmaterialien mit besonders hoher Weichheit schließen ELVAX^®3124, KRATON^®G1750, ELVALOY^®AM, Kombinationen aus Ethylen-Vinylacetat-Polymeren mit wenigstens einem aus INSITE^TMXU58200.02 und INSITE^TMXU58200.03, BYNEL® 2002 und NUCKEL^® 925 ein.
Das Polypropylen ist das vorherrschende Material in der Polymermischung und ist in der Polymermischung mit bis zu ca. 95,5 Gew.-% vorhanden und kann von ca. 99,5 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt ca. 99,5 bis 90 Gew.-%, noch mehr bevorzugt ca. 99,5 bis 93 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 99 bis 95 Gew.-% und am meisten bevorzugt ca. 97 bis 95,5 Gew.-% vorhanden sein.
Das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel oder eine Mischung aus polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln kann in der Polymermischung mit bis zu ca. 20 Gew.-% der Polymermischung vorhanden sein, besonders bevorzugt weniger als ca. 10 Gew.-% der Polymermischung, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 0,5 bis 7 Gew.-%, ein besonders bevorzugter Bereich ca. 1 bis 5 Gew.-% und ein am meisten bevorzugter Bereich von ca. 1,5 bis 4 Gew.-% ist, wobei ein besonders bevorzugter Wert ca. 3 Gew.-% ist.
Z. B. ist in bezug auf Ethylen-Vinylacetat-Polymere das Ethylen-Vinylacetat-Polymer, das in der Polymermischung verwendet werden kann, leicht kommerziell erhältlich und schließt verschiedene Formen von Ethylen-Vinylacetat-Polymer ein, einschließlich Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und -Terpolymer. Das Ethylen-Vinylacetat-Polymer ist bevorzugt in der Polymermischung mit bis zu ca. 10 Gew.-% der Polymermischung vorhanden, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-% der Polymermischung, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 0,5 bis 7 Gew.-% ist, ein besonders bevorzugter Bereich ca. 1 bis 5 Gew.-% ist und ein am meisten bevorzugter Bereich ca. 1,5 bis 4 Gew.-% ist, wobei ein besonders bevorzugter Wert ca. 3 Gew.-% ist.
Im Falle von Ethylen-Vinylacetat-Polymeren kann der Prozentanteil von Vinylacetat in den Ethylen-Vinylacetat-Polymeren innerhalb jeder Konzentration variieren, die der Polymermischung die Bildung einer Kern-Mantel-Faser erlaubt. Für die meisten Zwecke wäre ein nützlicher Prozentanteil von Vinylacetat-Einheiten im Ethylen-Vinylacetat-Polymer ca. 0,5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt ca. 5 bis 50 Gew.-%, noch mehr bevorzugt ca. 5 bis 40 Gew.-%, noch mehr bevorzugt ca. 5 bis 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt ca. 9 bis 28 Gew.-%.
Es wird festgestellt, daß eine Erhöhung der Konzentration von Vinylacetat in den Ethylen-Vinylacetat-Polymeren den Erhalt von Fasern ermöglicht, die Vliesmaterialien erzeugen können, die einen weicheren Griff haben; wohingegen niedrigere Konzentrationen von Vinylacetat in den Ethylen-Vinylacetat-Polymeren, obwohl sie noch weich sind, eine erhöhte Verarbeitungsfähigkeit ermöglichen. Ein bevorzugter Prozentanteil der Vinylacetat-Einheiten beträgt ca. 28 Gew.-%, wenn eine erhöhte Weichheit gewünscht ist, und ca. 9 Gew.-% wenn eine erhöhte Verarbeitbarkeit gewünscht ist.
Mit anderen Worten kann das Ethylen ca. 50 bis 95,5 Gew.-% des Ethylen-Vinylacetat-Polymers umfassen, besonders bevorzugt ca. 50 bis 95 Gew.-%, noch mehr bevorzugt ca. 60 bis 95 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 70 bis 95 Gew.-% und am meisten bevorzugt ca. 72 bis 91 Gew.-%, wobei ein bevorzugter Wert ca. 72 Gew.-% ist. Wieder sind höhere Mengen von Ethylen im Ethylen-Vinylacetat-Polymer bevorzugt, wenn eine erhöhte Verarbeitungsfähigkeit gewünscht ist, wobei eine bevorzugte Menge ca. 91 Gew.-% ist.
Darüber hinaus kann das Ethylen-Vinylacetat-Polymer einen Schmelzindex (MI) im Bereich von ca. 0,1 bis 500 g pro 10 Minuten bei Messung gemäß ASTM D-1238-86 unter Bedingung E, welches hier durch Verweis in seiner Gesamtheit eingeführt wird, umfassen. Die Art der Bestimmung des Schmelzindex und die Beziehung zum Schmelzfluß sind in US-PS 4 803 117 (Daponte) offenbart.
Exemplarische Ethylen-Vinylacetat-Polymere, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, sind diejenigen, die unter der Handelsbezeichnung ELVAX von Dupont verkauft werden, wie sie aufgeführt werden im ELVAX Resins – Grade Selection Guide von Du Pont Company, Oktober 1989. Ethylen/Vinylacetat-Copolymere schließen die High Vinyl Acetate Resins ein; die Harze der 200-, 300-, 400-, 500-, 600- und 700-Reihe und die entsprechenden Harze der 3100-Reihe mit Verpackungsqualität; und Terpolymere schließen die Ethylen/Vinylacetat/Säure-Terpolymere ein, die als Acid Terpolymers angegeben werden. Bevorzugte Copolymere sind ELVAX^®150, ELVAX^®250, ELVAX^®750, ELVAX^®3124 und ELVAX^®3180, und ein bevorzugtes Säureterpolymer ist ELVAX^®4260. Jedoch kann das Ethylen-Vinylacetat-Polymer wie oben angegeben jedes Ethylen-Vinylacetat-Polymer umfassen, z. B. ein Copolymer oder Terpolymer, das unter Bedingungen zur direkten Bildung eines Filaments mit einer Kern-Mantel-Struktur extrudiert werden kann, wie durch Langspinn-, Kurzspinn- oder Spunbond-Verfahren.
Zusätzliche Polymere können in der Polymermischung zusätzlich zum Polypropylen und zum polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel oder der Mischung aus polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln enthalten sein, solange die Polymermischung spinnbar bleibt und die resultierenden Fasern zu Vliesmaterialien geformt werden können. Polymere können zur Mischung in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften der Fasern, wie die gewünschten Eigenschaften bei der Herstellung von Vliesmaterialien und im Vlies, hinzugegeben werden. Tatsächlich können die zusätzlichen Polymere die Eigenschaften des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels verstärken. Z. B. kann die Polymermischung verschiedene Polymere zusätzlich zu Polypropylen einschließen, ob die Polymere innerhalb der Definition des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels sind oder nicht, wie Polyamide, Polyester, Polyethylene und Polybutene. So können zusätzliche Polymere zur Polymermischung hinzugegeben werden, obwohl sie keine polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel sind.
Mit anderen Worten und mit exemplarischem Verweis auf die Situation, in der Mischungen von Polyolefinen in der Polymermischung berücksichtigt werden, kann die Polymermischung 100 Gew.-% Polypropylen des zur Polymermischung hinzugegebenen Polyolefins umfassen. Jedoch können variierende Mengen anderer Polyolefine zum Polypropylen hinzugegeben werden. Z. B. können verschiedene Polyethylene, selbst wenn diese Polyethylene keine polymeren Bindungskurven-Abflachungsmittel sind, mit dem Polypropylen und polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel in der Polymermischung in Mengen von bis zu ca. 20 Gew.-% der Polymermischung, besonders bevorzugt bis zu ca. 10 Gew.-% der Polymermischung, noch bevorzugter bis zu ca. 5 Gew.-% der Polymermischung und noch mehr bevorzugt bis zu ca. 3 Gew.-% der Polymermischung eingeschlossen werden, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 0,5 bis 1% ist. So können z. B. in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verschiedene Polymere zur Polymermischung zusätzlich zu Polypropylen und polymerem Bindungskurven-Verbesserungsmittel hinzugegeben werden, wie Polyethylene, die polymere Bindungskurvenverbesserungsmittel sind oder nicht, oder Mischungen daraus.
Somit kann unter Fortsetzung in Bezug auf Polyethylene jedes Polyethylen zur Polymermischung hinzugegeben werden, das die Verspinnung der Polymermischung zu einer Kern-Mantel-Struktur ermöglicht. Das Polyethylen kann eine Dichte von wenigstens ca. 0,85 g/cc haben, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 0,85 bis 0,96 g/cc ist und ein noch mehr bevorzugter Bereich ca. 0,86 bis 0,92 g/cc ist. Insbesondere können die Polyethylene Polyethylene niedriger Dichte umfassen, bevorzugt jene mit einer Dichte im Bereich von ca. 0,86 bis 0,935 g/cc; die Polyethylene hoher Dichte, bevorzugt jene mit einer Dichte im Bereich von ca. 0,94 bis 0,98 g/cc; die linearen Polyethylene, bevorzugt jene mit einer Dichte im Bereich von ca. 0,85 bis 0,96 g/cc, wie lineare Polyethylene niedriger Dichte mit einer Dichte von ca. 0,85 bis 0,93 g/cc und noch mehr spezifisch ca. 0,86 bis 0,93 g/cc und einschließlich derjenigen, die durch Copolymerisieren von Ethylen mit wenigstens einem C_3-12-α-Olefin hergestellt werden, und Polyethylen-Copolymere höherer Dichte mit C_3-12-α-Olefinen mit Dichten von 0,94 g/cc oder höher.
Somit kann die Polymermischung nur zwei Polymere umfassen, wie Polypropylen und ein einzelnes polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel. Alternativ kann die Polymermischung 3 oder mehr Polymere einschließen, wie (a) Polypropylen und eine Mischung aus polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln, oder (b) Polypropylen und ein oder mehrere polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel und ein zusätzliches Polymer, das kein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel ist.
Darüber hinaus kann die Polymermischung verschiedene Additive einschließen, die zu Fasern hinzugegeben werden, wie Oxidationsinhibitoren, Stabilisatoren, Pigmente, Antazida und Verarbeitungshilfen.
Die Polymermischung der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung jeder Art des Vermischens der wenigstens zwei Polymere hergestellt werden. Z. B. kann die Polymermischung durch Trommelmischen der festen Polymere und anschließendes Schmelzen der Mischung zur Extrusion zu Filamenten erhalten werden.
Außerdem können Komponenten der Polymermischung vor dem letztendlichen Vermischen zur Bildung der Polymermischung vorgemischt werden. Wenn z. B. wenigstens ein zusätzliches polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel und/oder zusätzliches Polymer, wie Polyethylen, zur Polymermischung hinzugegeben werden soll, die Polypropylen und als bevorzugtes polymeres Bindungskurven-Abflachungsmittel Ethylen-Vinylacetat-Copolymer enthält, kann das wenigstens eine zusätzliches polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel und/oder das wenigstens eine zusätzliche Polymer mit dem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer vorgemischt werden. Jede Reihenfolge des Mischens kann verwendet werden.
So kann z. B. eine Vormischung aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und Polyethylen hergestellt werden, indem 1 Gew.-Teil Ethylen-Vinylacetat-Copolymer mit 2 Gew.-Teilen Polyethylen als feste Polymere vermischt werden. Diese Mischung kann dann bei einer Temperatur wie 180°C schmelzextrudiert, durch ein Wasserbad geleitet und zu Pellets geschnitten werden. Die Pellets können dann mit Polypropylen zur Bildung der Polymermischung vermischt werden, wie durch Trommelmischen.
Durch Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und durch Verspinnen von Polymerzusammensetzungen unter Verwendung von Schmelzspinnprozessen, wie mit einem Langspinn- oder Kurzspinn-Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, können Fasern erhalten werden, die ausgezeichnete thermische Hondierungseigenschaften über ein größeres Bondierungsfenster in Kombination mit ausgezeichneter Weichheit, Lichtundurchlässigkeit, Zähigkeit, Zugfestigkeit und Belastbarkeit haben. Außerdem können die Fasern der vorliegenden Erfindung Vliesmaterialien mit außergewöhnlicher Querrichtungsfestigkeit, Zähigkeit, Dehnung, Gleichförmigkeit, Volumen und Weichheit selbst bei geringeren Flächengewichten als gewöhnlich eingesetzt und unter Verwendung einer Vielzahl von Spinnverfahren bereitstellen.
Das Vliesmaterial hat bevorzugt ein Flächengewicht von weniger als ca. 24 g/m² (20 g/yd2 (gsy)), besonders bevorzugt weniger als ca. 22 g/m² (18 gsy), besonders bevorzugt weniger als ca. 20 g/m² (17 gsy), noch mehr bevorzugt weniger als ca. 18 g/m² (15 gsy), noch mehr bevorzugt weniger als ca. 17 g/m2 (14 gsy) und sogar so wenig wie ca. 12 g/m2 (10 gsy) oder weniger, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 17 bis 24 g/m2 (14 bis 20 gsy) ist.
Z. B. können die Fasern der vorliegenden Erfindung auf Hochgeschwindigkeitsmaschinen zur Herstellung verschiedener Materialien, insbesondere von Vliesstoffen, verarbeitet werden, die verschiedene Verwendungen haben können,, einschließlich Deckblättern, Aufnahmeschichten und Rückblättern in Windeln. Die Fasern der vorliegenden Erfindung ermöglichen die Herstellung von Vliesmaterialien mit Geschwindigkeiten von so hoch wie ca. 152 m/min (500 ft/min), besonders bevorzugt so hoch wie ca. 213 bis 244 m/min (700 bis 800 ft/min) und sogar besonders bevorzugt so hoch wie ca. 980 ft/min (ca. 300 m/min) bei Flächengewichten von bevorzugt weniger als ca. 24 g/m2 (20 g/yd² (gsy)), so niedrig wie ca. 22 g/m2 (18 gsy), so niedrig wie ca. 20 g/m2 (17 gsy), so niedrig wie ca. 18 g/m2 (15 gsy), so niedrig wie ca. 17 g/m2 (14 gsy) und sogar so niedrig wie ca. 12 g/m2 (10 gsy) oder niedriger, wobei ein bevorzugter Bereich ca. 17 bis 24 g/m2 (14 bis 20 gsy) ist, und mit Querrichtungsfestigkeiten in der Größenordnung von wenigstens ca. 79 bis 157 g/cm (200 bis 400 g/in), besonders bevorzugt 118 bis 157 g/cm (300 bis 400 g/in), bevorzugt größer als ca. 157 g/cm (400 g/in) und besonders bevorzugt so hoch wie ca. 256 g/cm (650 g/in) oder höher. Außerdem können die Stoffe eine Dehnung von ca. 50 bis 200 und eine Zähigkeit von ca. 79 bis 276 g/cm (200 bis 700 g/in), bevorzugt ca. 189 bis 276 g/cm (480 bis 700 g/in) für Vliesstoffe mit einem Flächengewicht von ca. 24 g/m2 (20 g/yd²), besonders bevorzugt weniger als ca. 24 g/m2 (20 g/yd²), noch mehr bevorzugt weniger als ca. 20 bis 22 g/m² (17 bis 18 g/yd2), noch mehr bevorzugt weniger als ca. 18 g/m² (15 g/yd2) und noch mehr bevorzugt weniger als ca. 17 g/m² (14 g/yd2) und am meisten bevorzugt so niedrig wie 12 g/m2 (10 g/yd2) oder weniger haben.
Eine Anzahl von Verfahren werden zum Analysieren und Definieren der Zusammensetzung und Faser der vorliegenden Erfindung verwendet, und verschiedene Begriffe werden in der Definition der Eigenschaften der Zusammensetzung und Faser verwendet. Diese werden nachfolgend beschrieben.
Wie in der oben genannten EP-A-O 630 996 (Takeuchi et al.) offenbart wird, kann die im wesentlichen nicht-gleichförmige morphologische Struktur der Kern-Mantel-Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) von mit Rutheniumtetroxid (RuO₄) angefärbten Faser-Dünnschnitten charakterisiert werden. In dieser Hinsicht ist es wohlbekannt, wie von Trent et al. in Macromolecules, Bd. 16, Nr. 4, 1983, "Ruthenium Tetroxide Staining of Polymers for Electron Microscopy" gelehrt wird, daß die Struktur von Polymermaterialien von ihrer Wärmebehandlung, Zusammensetzung und Verarbeitung abhängt, und daß wiederum die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien, wie Zähigkeit, Schlagzähigkeit, Elastizität, Ermüdung und Bruchfestigkeit, kochempfindlich auf die Morphologie sein können. Außerdem lehrt dieser Artikel, daß die Transmissionselektronenmikroskopie eine anerkannte Technik zur Charakterisierung der Struktur heterogener Polymersysteme mit einer hohen Auflösung ist; jedoch ist es häufig notwendig, den Bildkontrast für Polymere durch Verwendung eines Anfärbemittels zu steigern. Es wird gelehrt, daß nützliche Anfärbemittel für Polymere Osmiumtetroxid und Rutheniumtetroxid einschließen. Für das Anfärben der Fasern der vorliegenden Erfindung ist Rutheniumtetroxid das bevorzugte Anfärbemittel.
In der morphologischen Charakterisierung der vorliegenden Erfindung werden Faserproben mit wäßrigem RuO₄, wie mit einer 0,5 Gew.-%eigen wäßrigen Lösung von Rutheniumtetroxid, erhältlich von Polysciences, Inc., über Nacht bei Raumtemperatur angefärbt. (Obwohl eine flüssige Farbe in diesem Verfahren verwendet wird, ist das Anfärben der Proben mit einer gasförmigen Farbe ebenfalls möglich.) Angefärbte Fasern werden in Spurr-Epoxidharz eingebettet und über Nacht bei 60°C gehärtet. Die eingebetteten angefärbten Fasern werden dann an einem Ultramikroatom unter Verwendung eines Diamantmessers bei Raumtemperatur dünn geschnitten, um mikrotomisierte Schnitte von ca. 80 nm Dicke zu erhalten, die auf einer herkömmlichen Vorrichtung untersucht werden können, wie auf einem Zeiss EM-10 TEM bei 100 kV. Energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) wurde verwendet, um zu bestätigen, daß das RuO4 vollständig in das Zentrum der Faser eingedrungen war.
Erfindungsgemäße Kern-Mantel-Fasern zeigen eine Anreicherung des Rutheniums (Ru-Rückstand) an der äußeren Oberflächenregion des Faserquerschnitts bis zu einer Tiefe von wenigstens 0,2 μm, bevorzugt bis zu einer Tiefe von wenigstens 0,5 μm, besonders bevorzugt bis zu einer Tiefe von wenigstens 0,7 μm, besonders bevorzugt bis zu einer Tiefe von wenigstens 1 μm, wobei die Kerne der Fasern einen viel geringeren Ruthenium-Gehalt zeigen. Darüber hinaus kann die Anreicherung von Ruthenium (Ru-Rückstand) an der äußeren Oberflächenregion des Faserquerschnitts größer als ca. 1,5 μm dick sein.
Ebenfalls besteht bei Fasern mit einem Denier von weniger als 2 eine andere Art der Angabe der Ruthenium-Anreicherung in bezug auf den äquivalenten Durchmesser der Faser, worin der äquivalente Durchmesser gleich dem Durchmesser eines Kreises mit äquivalenter Querschnittsfläche der Faser, gemittelt über fünf Proben, ist. Insbesondere kann für Fasern mit einem Denier von weniger als 2 die Manteldicke ebenfalls als Anreicherung in der Anfärbung des äquivalenten Durchmessers der Faser angegeben werden. In einem solchen Fall kann die Anreicherung von Ruthenium-Anfärbung wenigstens ca. 1% und bis zu ca. 25% des äquivalenten Durchmessers der Faser umfassen, bevorzugt ca. 2 bis 10% des äquivalenten Durchmessers der Faser.
Ein anderes Testverfahren zur Veranschaulichung der Kern-Mantel-Struktur der Fasern der vorliegenden Erfindung, das besonders nützlich in der Auswertung der Fähigkeit einer Faser zum thermischen Bondieren ist, besteht aus der Rückstand-Mikroschmelzanalyse unter Verwendung eines Heiztisch-Tests. Dieses Verfahren wird zur Untersuchung auf Gegenwart eines Rückstands im Anschluß an eine axiale Schrumpfung einer Faser während des Erwärmens verwendet, wobei die Gegenwart einer höheren Menge von Rückstand direkt mit der Fähigkeit einer Faser korreliert, gutes thermisches Bondieren bereitzustellen. In diesem Heiztischverfahren wird ein geeigneter Heiztisch, wie ein Mettler FP82 HT-Heiztisch geringer Masse, der über einen Mettler FP90-Steuerungsprozessoer gesteuert wird, auf 145°C eingestellt. Ein Tropfen Siliconöl wird auf einen sauberen Objektträger gegeben. Ca. 10 bis 100 Fasern werden zu 1/2 mm Länge aus drei willkürlichen Gebieten der Filamentprobe geschnitten und in das Siliconöl mit einer Prüfspitze gerührt. Die zufällig dispergierte Probe wird mit einem Deckglas abgedeckt und auf den Heiztisch gegeben, so daß beide Enden der geschnitten Fasern für den Großteil im Gesichtsfeld sein werden. Die Temperatur des Heiztisches wird dann mit einer Geschwindigkeit von 3°C/min erhöht. Bei einer gewissen Temperatur schrumpfen die Faser axial, und die Gegenwart oder Abwesenheit von Schlepprückständen wird beobachtet. Wenn die Schrumpfung vollständig ist, wird das Erwärmen beendet, und die Temperatur wird schnell auf 145°C reduziert. Die Probe wird dann durch ein geeignetes Mikroskop, wie durch ein trinokulares Polarisationsmikroskop, untersucht, und eine Photographie eines repräsentativen Gebietes wird aufgenommen, um eine Standphotoreproduktion zu erhalten, wobei z. B. eine MTI-NC70-Videokamera, die mit einer Pasecon-Bildröhre ausgerüstet ist, und ein Sony Up-850 S/W-Videographiedrucker verwendet werden. Eine Beurteilung "gut" wird verwendet, wenn die Mehrheit der Fasern Rückstände hinterläßt. Eine Beurteilung "schlecht" wird verwendet, wenn nur wenige . Prozent der Fasern Rückstände zurücklassen. Andere vergleichsweise Beurteilungen sind ebenfalls erhältlich und schließen eine Beurteilung "angemessen", die zwischen "gut" und "schlecht" fällt, und eine Beurteilung "ohne" ein, die selbstverständlich unter "schlecht" fällt. Eine Beurteilung "ohne" gibt an, daß kein Mantel vorhanden ist, wohingegen Beurteilungen "schlecht" bis "gut" angeben, daß ein Mantel vorhanden ist.
Größenausschlußchromatographie (SEC) wird zur Bestimmung der Molekulargewichtsverteilung verwendet. Insbesondere wird eine Hochleistungs-Größenausschlußchromatographie bei einer Temperatur von 145°C durchgeführt, wobei ein Waters 150-C ALC/GPC-Hochtemperatur-Flüssigchromatograph mit differentieller Brechungsindex-(Waters)-Detektion verwendet wird. Zur Steuerung der Temperatur werden das Säulenfach, der Detektor und das Injektionssystem auf 145°C thermostatisiert und die Pumpe wird auf 55°C thermostatisiert. Die eingesetzte mobile Phase ist 1,2,4-Trichlorbenzol (TCB), das mit butyliertem Hydroxytoluol (BHT) mit 4 mg/l stabilisiert ist, bei einer Fließgeschwindigkeit von 0,5 ml/min. Der Säulensatz schließt zwei Säulen Polymer Laboratories (Amtierst, Mass.) PL Gel mit gemischtem B-Bett, 10 μm Teilchengröße, Teile-Nr. 1110–6100, und eine Säule Polymer Laboratories PL-Gel 500 Angström, 10 μm Teilchengröße, Teile-Nr. 1110-6125 ein. Zur Durchführung der chromatographischen Analyse werden die Proben in stabilisiertem TCB durch Erwärmen auf 175°C für 2 Stunden, gefolgt von zwei zusätzlichen Stunden Auflösung bei 145°C gelöst. Außerdem werden die Proben nicht vor der Analyse filtriert. Alle Molekulargewichtsdaten beruhen auf einer Polypropylen-Kalibrierungskurve, die aus einer universellen Umformung einer experimentellen Polystyrol-Kalibrierungskurve erhalten wird. Die universelle Umwandlung setzt empirisch optimierte Mark-Houwink-Koeffizienten für K und α von 0,0175 bzw. 0,67 für Polystyrol und 0,0152 bzw. 0,72 für Polypropylen ein.
Die dynamischen Schereigenschaften der polymeren Materialien der vorliegenden Erfindung werden bestimmt, indem eine kleine Polymerprobe einer Oszillationsbewegung mit geringer Amplitude in der von Zeichner und Patel beschriebenen Weise unterworfen wird, Proceedings of Second World Congress of Chemical Engineering, Montreal, Bd. 6, S. 333–337 (1981). Spezifisch wird die Probe zwischen zwei parallelen Platten von 25 mm Durchmesser bei einem Abstand von 2 mm gehalten. Die obere Platte wird an einem dynamischen Motor des Rheometers Rheometrics System IV (Piscataway, NJ) angebracht, während die Bodenplatte an einem 2000 g-cm Drehmoment-Meßwandler angebracht wird. Die Testtemperatur wird auf 200°C gehalten, wobei die Probe im geschmolzenen Zustand ist, und die Temperatur wird durchgehend im Test konstant gehalten. Während die Bodenplatte stationär gehalten wird, wird eine Oszillationsbewegung mit kleiner Amplitude an die obere Platte angelegt, wobei der Frequenzbereich von 0,1 bis 400 Radiant/s überstrichen wird. Bei jeder Frequenz ist die dynamische Spannungsreaktion, nachdem die Einschwingungsvorgänge abgeklungen sind, in gleichphasige und gegenphasige Komponenten der Scherung auftrennbar. Der dynamische Modul, G', charakterisiert die gleichphasige Komponente, während der Verlustmodul, G", die gegenphasige Komponente der dynamischen Spannung charakterisiert. Für Polyolefine mit hohem Molekulargewicht, wie für Polypropylene, wird beobachtet, daß diese Moduli an einem Punkt (einem bestimmten Modul) überkreuzen oder zusammenfallen, wenn als Funktion der Frequenz gemessen wird. Dieser Schnittmodul wird als Gc gekennzeichnet, und die Schnittfrequenz wird mit Wc gekennzeichnet.
Der Polydispersitätsindex (PI) wird als 106/Schnittmodul definiert, und man stellt fest, daß er mit der Molekulargewichtsverteilung, Mw/Mn, korreliert. Bei einem konstanten Polydispersitätsindex korreliert die Schnittfrequenz umgekehrt mit dem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts, Mw, für Polypropylene.
Bei der Ausarbeitung des obigen zur Bestimmung von komplexer Viskosität und dynamischem Modul wird die Probe einer Schwingung geringer Amplitude mit einer Frequenz von 0,1 bis 400 Radiant/s unterworfen, und nachdem die Einschwingerscheinungen abgeklungen sind, zeichnet der Meßwandler einen periodischen Spannungsausgang mit einer ähnlichen Frequenz wie der Verformungseingang auf, aber unter Aufzeigen einer Phasenverzögerung. Diese Ausgangsspannungsfunktion kann zu einer gleichphasigen Spannung mit einem als Speicher-(dynamischen)-Modul, G', und einer gegenphasigen Spannung mit einem als Verlustmodul, G", bezeichneten Koeffizienten analysiert werden, die nur Funktionen der Frequenz sind.
Der Speichermodul, G', ist das Maß der durch das Material während einer cyclischen Belastungsverformung kleiner Amplitude gespeicherten Energie und ist ebenfalls als der Elastizitätsmodul der Probe bekannt. Der Verlustmodul, G", ist das Maß für den Energieverlust nach einer cyclischen Dehnungsverformung geringer Amplitude.
Die komplexe Viskosität, die ein Maß für die dynamische Viskosität der Probe ist, ist aus beiden dieser Moduli erhältlich. Insbesondere ist die komplexe Viskosität der geometrische Mittelwert aus dem Elastizitätsmodul, G', und dem Verlustmodul, G", geteilt durch die Frequenz. In der vorliegenden Situation wird die Frequenz als 100 Radiant/s herangezogen. Insbesondere lautet die Formel für die komplexe Viskosität n wie folgt:
Die Fähigkeit der Fasern zusammenzuhalten durch Messung der Kraft, die erforderlich ist, damit die Fasern in einer Richtung parallel zu ihrer Länge gleiten, ist ein Maß für die Kohäsion der Fasern. Der hier verwendete Test zur Messung der Kohäsion der Faser ist ASTM D-4120-90, der hier durch Verweis in seiner Gesamtheit eingeführt wird. In diesem Test werden spezifische Längen von Vorgarn ("roving"), Vorband ("sliver") oder Kammzug ("top") zwischen zwei Paaren von Walzen gezogen, wobei sich jedes Paar mit einer unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit bewegt. Die Streckkräfte werden aufgezeichnet, Testprobekörper werden dann gewogen, und die lineare Dichte wird berechnet. Die Streckzähigkeit, berechnet als Streckwiderstandskraft pro linearer Einheitsdichte, wird als Maß für die dynamische Faserkohäsion herangezogen.
Insbesondere wird eine Probe von 13,6 kg (30 Pfund) verarbeiteter Stapelfaser in einen Voreinzug geführt, wo die Faser geöffnet wird, um das Kardieren durch eine Hollingsworth Baumwollkarde (Modell CMC (EF38-5)) zu ermöglichen. Die Faser bewegt sich zu einem Gleichzufuhrsystem durch das Flachmaterial, wo das tatsächliche Kardieren stattfindet. Die Faser gelangt dann durch einen Doffmaster auf eine Einfassung, die sich mit ca. 20 m/min bewegt. Die Faser wird dann durch ein Trichterrohr und dann zwischen zwei Kalanderwalzen entlanggeführt. An diesem Punkt wird die kardierte Faser aus einer Bahn zu einem Vorband umgewandelt. Das Vorband wird dann durch ein weiteres Trichterrohr in eine rotierende Haspelbüchse geführt. Das Vorband wird auf 6 g/m (85 grains/yard) eingestellt.
Aus der Haspelbüchse wird das Vorband in einen Rothchild Dynamic Sliver Cohesion-Tester (Modell #R-2020, Rothchild Corp., Zürich, Schweiz) geführt. Ein elektronisches Tensiometer (Modell #R-1191, Rothchild Corp.) wird zur Messung der Streckkräfte verwendet. Die Eingangsgeschwindigkeit ist 5 m/min, das Streckverhältnis ist 1,25, und das Vorband wird über einen Zeitraum von 2 Minuten gemessen. Der Gesamtkraftdurchschnitt geteilt durch das durchschnittliche Korngewicht entspricht der Vorbandkohäsion. Somit ist die Vorbandkohäsion ein Maß für den Widerstand des Vorbandes gegen Strecken.
Der Begriff "Kräuselungen pro Zoll" ("crimps.per Inch", CPI; Kräuselungen pro 2,54 cm) wie hier verwendet ist die Anzahl von "Knicken" pro Zoll einer gegebenen Probe von Fasergebinde unter Nullspannung. Es wird bestimmt durch Montieren von 30 Faserproben von 3,8 cm (1,5 Zoll) auf eine kalibrierte Glasplatte in einem Nullspannungszustand, wobei die Enden der Fasern an der Platte durch doppelseitiges Cellophan-Band befestigt sind. Die Probenplatte wird dann mit einer nichtkalibrierten Glasplatte bedeckt, und die in einer Länge _von 1,6 cm (0,625 Zoll) jeder Faser vorhandenen Knicke werden gezählt. Die Gesamtanzahl von Knicken in jeder Länge von 1,6 cm (0,625 Zoll) wird dann mit 1,6 multipliziert, um die Kräuselungen pro 2,54 cm (Zoll) für jede Faser zu erhalten. Dann wird der Durchschnitt von 30 Messungen als CPI herangezogen.
Die Kern-Mantel-Struktur der vorliegenden Fasern kann durch jedes Verfahren erzeugt werden, das eine Oxidation, einen Abbau und/oder eine Verringerung des Molekulargewichts der Polymermischung an der Oberfläche der Faser im Vergleich zur Polymermischung im inneren Kern der Faser erreicht. So umfaßt die Kern-Mantel-Struktur eine Modifikation einer Mischung von Polymeren, um die Kern-Mantel-Struktur zu erhalten, und umfaßt keine separaten Komponenten, die entlang einer sich axial ausdehnenden Grenzfläche verbunden werden, wie in Hülle-Kern- und Seite-an-Seite-Zweikomponentenfasern. Natürlich kann die Kern-Mantel-Struktur in einer Verbundfaser verwendet werden, wie die Kern-Mantel-Struktur, die in der Hülle einer Hülle-Kern-Faser in der Weise vorhanden ist, die in den US-PSen 5 281 378, 5 318 735 und 5 431 994 offenbart wird.
So können die erfindungsgemäßen Kern-Mantel-Fasern z. B. durch Bereitstellen und/oder Steuerung von Bedingungen in jeder weise hergestellt werden, so daß während der Extrusion der Polymermischung eine Kern-Mantel-Struktur gebildet wird. Z. B. kann die Temperatur eines heißen Extrudats, wie eines Extrudats, das an einer Spinndüse austritt, bereitgestellt werden, die ausreichend erhöht ist, und für einen ausreichenden Zeitraum innerhalb einer oxidativen Atmosphäre, um die Kern-Mantel-Struktur zu erhalten. Diese erhöhte Temperatur kann unter Verwendung einer Anzahl von Techniken erreicht werden, wie sie in den oben erörterten Patenten von Kozulla und in US- und ausländischen Anmeldungen für Takeuchi et al, offenbart werden.
Insbesondere und als ein Beispiel für die vorliegende Erfindung kann die Temperatur des heißen Extrudats oberhalb wenigstens ca. 250°C in einer oxidativen Atmosphäre für einen Zeitraum bereitgestellt werden, der ausreichend ist, um den oxidativen Kettenspaltungsabbau seiner Oberfläche zu erhalten. Diese Bereitstellung der Temperatur kann durch Verzögerung des Abkühlens der heißen Extrudats erhalten werden, wenn es an der Spinndüse austritt, wie durch Blockieren des Stroms eines Abschreckgases, das das heiße Extrudat erreicht. Eine solche Blockierung kann durch Verwendung eines Abdeckbleches oder einer ausgesparten Spinndüse erreicht werden, die konstruiert und angeordnet ist, um die Aufrechterhaltung der Temperatur bereitzustellen.
In einem weiteren Aspekt kann die Kern-Mantel-Struktur durch Erwärmen der Polymermischung in der Nähe der Spinndüse erhalten werden, entweder durch direktes Erwärmen der Spinndüse oder eines zur Spinndüse benachbarten Bereiches. Mit anderen Worten kann die Polymermischung an einem Ort an oder benachbart zu der wenigstens einen Spinndüse erwärmt werden, durch direktes Erwärmen der Spinndüse oder eines Elements, wie einer erwärmten Platte, die sich ca. 1 bis 4 mm oberhalb des Spinndüse befindet, um die Polymerzusammensetzung auf eine ausreichende Temperatur zu erwärmen, um eine Kern-Mantel-Faserstruktur beim Abkühlen, wie beim direkten Abschrecken, in einer oxidativen Atmosphäre zu erhalten.
Z. B. ist die Extrusionstemperatur des Polymers für ein typisches Kurzspinnverfahren für die Extrusion der Polymermischung ca. 230 bis 250°C, und die Spinndüse hat eine Temperatur an ihrer unteren Oberfläche von ca. 200°C. Diese Temperatur von ca. 200°C erlaubt keinen oxidativen Kettenspaltungsabbau am Ausgang der Spinndüse. In dieser Hinsicht wird eine Temperatur von wenigstens ca. 275°C über den Ausgang der Spinndüse verwendet, um einen oxidativen Kettenspaltungsabbau der geschmolzenen Filamente zu erhalten, um dadurch Filamente mit einer Kern-Mantel-Struktur zu erhalten. Obwohl die Polymermischung auf eine ausreichende Temperatur zum Schmelzspinnen in bekannten Schmelzspinnsystemen erwärmt wird, wie im Extruder oder an einem anderen Ort vor der Extrusion durch die Spinndüse, kann die Polymermischung danach keine ausreichend hohe Temperatur in einem Kurzspinnverfahren bei Extrusion aus der Spinndüse aufrechterhalten, unter oxidativen Abschreckbedingungen, ohne die an der oder an einem Ort benachbart zur Spinndüse bereitgestellte Erwärmung.
Obwohl die obigen Techniken zur Bildung der Kern-Mantel-Struktur beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die durch die oben beschriebenen Techniken erhaltene Kern-Mantel-Struktur beschränkt, sondern jede Technik, die der Faser eine Kern-Mantel-Struktur verleiht, ist im Umfang dieser Erfindung eingeschlossen. So würde jede Faser, die eine Oberflächenzone aus Polymer mit geringerem Molekulargewicht, Polymer mit höherem Schmelzindex, oxidierten Polymeren und/oder abgebautem Polymer eine Kern-Mantel-Faser gemäß der vorliegenden Erfindung sein.
Um zu bestimmen, ob eine Kern-Mantel-Faser vorliegt, wird der oben angegebene Ruthenium-Anfärbetest verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung und in ihrer bevorzugten Ausführungsform würde der Ruthenium-Anfärbetest durchgeführt, um zu bestimmen, ob eine Kern-Mantel-Struktur in einer Faser vorliegt. Insbesondere kann eine Faser der Ruthenium-Anfärbung unterworfen werden, und die Anreicherung von Ruthenium (Ru-Rückstand) an der äußeren Oberflächenregion des Faserquerschnitts würde bestimmt werden. Falls die Faser eine Anreicherung der Ruthenium-Anfärbung für eine Dicke von wenigstens ca. 0,2 μm oder wenigstens ca. 1 $ des äquivalenten Durchmessers für Fasern mit einem Denier von weniger als 2 zeigt, so hat die Faser eine Kern-Mantel-Struktur.
Obwohl der Ruthenium-Anfärbetest ein ausgezeichneter Test zur Bestimmung der Kern-Mantel-Struktur ist, kann es gewisse Fälle geben, in denen eine Anreicherung der Ruthenium-Färbung nicht auftreten mag. Z. B. kann es bestimmte Komponenten innerhalb der Faser geben, die mit dem Ruthenium wechselwirken oder es daran hindern würden, eine Anreicherung am Mantel der Faser zu zeigen, wenn die Faser tatsächlich eine Kern-Mantel-Struktur umfaßt. Die Beschreibung des Ruthenium-Anfärbetests erfolgt hier in Abwesenheit etwaiger Materialien und/oder Komponenten, die die Anfärbung verhindern, damit wechselwirken oder sie reduzieren würden, seien diese Materialien in der Faser als normale Komponente der Faser, wie als Einschluß darin als Komponente der verarbeiteten Faser, oder seien diese Materialien in der Faser zur Verhinderung, Wechselwirkung mit oder ohne Reduzierung der Ruthenium-Anfärbung.
Erfindungsgemäße Kern-Mantel-Fasern können einen durchschnittlichen Schmelzindex haben, aber haben ihn nicht notwendigerweise, der ca. 20 bis 300 $ höher als der Schmelzindex des nicht-abgebauten inneren Kerns der Faser ist. Z. B. kann die Polymermischung zur Bestimmung des Schmelzindex des nicht-abgebauten inneren Kerns der Faser in eine inerte Umgebung (wie eine inerte Atmosphäre) extrudiert und/oder schnell abgeschreckt werden, um eine nicht-abgebaute oder im wesentlichen nicht-abgebaute Faser zu erhalten. Der durchschnittliche Schmelzindex dieser Faser, die keine Kern-Mantel-Struktur hat, könnte dann bestimmt werden. Die prozentuale Zunahme des Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser kann durch Subtrahieren des durchschnittlichen Schmelzindex der nicht-abgebauten Faser (der den Schmelzindex des Kerns darstellt) vom durchschnittlichen Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser, Dividieren dieser Differenz durch den durchschnittlichen Schmelzindex der nicht-abgebauten Faser und Multiplizieren mit 100 bestimmt werden. Mit anderen Worten: Prozentuale Zunahme des Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser gegenüber Schmelzindex des Kerns = (MFR_S-C – MFR_C)/MFR_C × 100 mit:
MFR_S-C = durchschnittlicher Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser und
MFR_C = Schmelzindex des Kerns.
Natürlich würde die prozentuale Zunahme des durchschnittlichen Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser im Vergleich zum Schmelzindex des Kerns von den Eigenschaften der Kern-Mantel-Struktur abhängen. So kann die Kern-Mantel-Struktur eine Gradientenzone (z.B. mit abnehmendem Gewichtsmittelwert des Molekulargewichts hin zur äußeren Oberfläche der Faser) zwischen der äußeren Oberflächenzone (z. B. mit einer hohen Konzentration von durch oxidative Kettenspaltung abgebautem Polypropylen im Vergleich zum inneren Kern) und dem inneren Kern umfassen, wie sie in den Verfahren in den oben genannten Kozulla-Patenten und in der oben angegebenen EP-A-O 630 996 (Takeuchi et al.) erhältlich ist. In der Kern-Mantel-Struktur umfaßt der Mantel die äußere Oberflächenzone und die Gradientenzone. Zusätzlich kann es ausgeprägte Kern- und äußere Oberflächenzonen-Regionen ohne einen Gradienten geben, wie in EP-A-O 630 996 (Takeuchi et al.) offenbart. Mit anderen Worten kann es eine ausgeprägte Stufe zwischen dem Kern und der äußeren Oberflächenzone (z. B. aus durch oxidative Kettenspaltung abgebautem Polypropylen) der Kern-Mantel-Struktur geben, wodurch zwei benachbarte diskrete Teile der Faser gebildet werden, oder es kann einen Gradienten zwischen dem inneren Kern und der äußeren Oberflächenzone geben.
So können die Kern-Mantel-Fasern der vorliegenden Erfindung unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben. Z. B. ist der durchschnittliche Schmelzindex der Kern-Mantel-Fasern mit einer ausgeprägten Stufe zwischen der äußeren Oberflächenzone und dem Kern nur geringfügig größer als der Schmelzindex der Polymermischung; hingegen ist der durchschnittliche Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser mit einem Gradienten zwischen der äußeren Oberflächenzone und dem inneren Kern deutlich größer als der Schmelzindex der Polymerzusammensetzung. Insbesondere kann für einen Schmelzindex der Polymermischung von ca. 10 dg/min der durchschnittliche Schmelzindex der Kern-Mantel-Faser ohne einen Gradienten auf ca. 11 bis 12 dg/min eingestellt werden, was anzeigt, daß der Kettenspaltungsabbau im wesentlichen auf die äußere Oberflächenzone der Kern-Mantel-Faser beschränkt wurde. Im Gegensatz ist der durchschnittliche Schmelzindex für eine Kern-Mantel-Faser mit einem Gradienten ca. 20 bis 50 dg/min.
Obwohl wir nicht an die Beziehung der dominanten Phase von Polypropylen zum polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, gebunden zu sein wünschen, wird darüber hinaus darauf hingewiesen, daß das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel durch den Querschnitt der Faser in Form von Fibrillen dispergiert sein kann. Die Dispersion kann in jeder weise, wie homogen oder nicht-homogen, durch den Mantel und den Kern der Faser hindurch sein, wobei die Fibrillen in wenigstens einem gewissen Ausmaß sowohl im Mantel als auch im Kern der Faser erscheinen.
Insbesondere kann das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, in Form von Mikrodomänen in der dominanten Phase sein, wobei diese Mikrodomänen ein gestrecktes Erscheinungsbild in Form von Fibrillen haben. Diese Fibrillen scheinen Abmessungen zu haben, die eine Breite von ca. 0,005 bis 0,02 μm und eine Länge von ca. 0,1 μm oder länger einschließen. Während Fibrillen vorhanden sein können, wie wenn das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel Ethylen-Vinylacetat-Copolymer umfaßt, brauchen Fibrillen jedoch nicht vorhanden zu sein. Entsprechend können die erfindungsgemäßen Fasern Fibrillen darin aufweisen oder nicht.
Die erfindungsgemäß erhaltene gesponnene Faser kann kontinuierliche und/oder Stapelfaser vom Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Typ sein und fällt bevorzugt in den Bereich von 0,5 bis 30 Denier pro Filament (dpf) oder höher, ist besonders bevorzugt nicht größer als ca. 5 und ist bevorzugt ca. 0,5 bis 3, besonders bevorzugt ca. 1 bis 2,5, wobei ein bevorzugter dpf-Wert ca. 1,5, 1,6, 1,7 und 1,9 ist.
In der Mehrkomponentenfaser, z. B. vom Zweikomponenten-Typ, wie in der Hülle-Kern-Struktur, würde das Hüllenelement eine Kern-Mantel-Struktur haben, während das Kernelement aus einem herkömmlichen Kernelement wäre, wie es in den oben identifizierten US-PSen 4 173 504, 4 234 655, 4 323 626, 4 500 384, 4 738 895, 4 818 587 und 4 840 846 offenbart wird. Somit muß das Kernelement der Zweikomponentenfaser nicht abgebaut sein aus oder sogar aus dem gleichen polymeren Material bestehen wie die Hüllenkomponente, obwohl es allgemein kompatibel mit oder benetzbar oder anhaftend an die innere Zone der Hüllenkomponente sein sollte. Entsprechend kann der Kern die gleichen polymeren Materialien wie die Hülle umfassen, wie der Einschluß der gleichen Mischung aus Polypropylen und einem oder mehreren polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln, und gegebenenfalls mit einem oder mehreren zusätzlichen Polymeren, wie sie in der Hülle eingeschlossen sind, oder er kann andere Polymere oder Polymermischungen umfassen. Z. B. können sowohl der Kern als auch die Hülle Polypropylen oder eine Mischung aus Polypropylenen enthalten, entweder allein oder in Kombination mit beliebigen anderen Komponenten, die die polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel einschließen, z. B. Ethylen-Vinylacetat-Polymer und/oder zusätzliche Polymere.
Ferner können die Fasern der vorliegenden Erfindung jede Querschnittskonfiguration aufweisen, wie in den 1(a)-1(g) erläutert, wie oval (1(a)), kreisförmig (1(b)), diamantförmig (1(c)), deltaförmig (1(d)), dreiflügelig – "Y"-förmig (1(e)), "X"-förmig (1(f)) und konkav-deltaförmig (1(g)), worin die Seiten des Deltas leicht konkav sind. Bevorzugt umfassen die Fasern eine kreisförmige oder konkavdeltaförmige Querschnittskonfiguration. Die Querschnittsformen sind nicht auf diese Beispiele beschränkt und können andere Querschnittsformen umfassen. Zusätzlich können die Querschnittsformen anders als die für die gleichen Querschnittsformen erläuterten sein. Ebenfalls können die Fasern hohle Anteile einschließen, wie eine Hohlfaser, die z. B. mit einer Spinndüse mit "C"-Querschnitt hergestellt werden können.
Darüber hinaus und um die Visualisierung der Fasern der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, stellen die 2 bis 4 schematische Illustrationen davon bereit. So erläutert 2 schematisch eine Kern-Mantel-Faser, die aus einer Polymermischung gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt ist und einen Mantel, der eine äußere Zone 3 und eine intermediäre Gradientenzone 2 umfaßt, und einen Kern 1 umfaßt. 3 erläutert schematisch eine Kern-Mantel-Faser, die aus einer Polymermischung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer diskreten Stufe zwischen dem Mantel 4 und dem Kern 5 zusammengesetzt ist. 4 erläutert schematisch eine Zweikomponenten-Hülle-Kern-Faser, die eine Hülle aus einer Polymermischung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Kern-Mantel-Struktur umfaßt. Wie erläutert wird, schließt die Zweikomponentenfaser eine innere Zweikomponenten-Kernkomponente 6 ein, die von der Polymermischung der Hülle verschieden ist, und die Bezugszeichen 7, 8 und 9 sind ähnlich den Bezugszeichen 1, 2 und 3 in 2.
Erfindungsgemäß hat die Ausgangszusammensetzung bevorzugt ein MFR von ca. 3 bis 35 dg/Minute, so daß sie bei Temperaturen im Bereich von ca. 275 bis 325°C, bevorzugt 275 bis 320°C spinnbar ist.
Die oxidierende Umgebung kann Luft, Ozon, Sauerstoff oder eine andere herkömmliche oxidierende Umgebung umfassen, bei einer erwärmten oder Umgebungstemperatur, stromabwärts der Spinndüse. Die Temperatur- und oxidierenden Bedingungen an diesem Ort müssen aufrechterhalten werden, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Sauerstoffdiffusion innerhalb der Faser erreicht wird, um eine oxidative Kettenspaltung innerhalb wenigstens einer Oberflächenzone der Faser zu bewirken, um einen durchschnittlichen Schmelzindex der Faser von wenigstens ca. 15, 25, 30, 35 oder 40 bis zu einem Maximum von ca. 70 zu erhalten.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Faser kann wenigstens ein Schmelzstabilisator und/oder Oxidationsinhibitor in der extrudierbaren Zusammensetzung eingeschlossen werden. Der Schmelzstabilisator und/oder Oxidationsinhibitor wird bevorzugt in einer Gesamtmenge mit der zu einer Faser zu verarbeitenden Polymermischung in einer Menge im Bereich von ca. 0,005 bis 2,0 Gew.-% der extrudierbaren Zusammensetzung, bevorzugt ca. 0,005 bis 1,0 Gew.-% und besonders bevorzugt ca. 0,0051 bis 0,1 Gew.-% vermischt. Solche Stabilisatoren und Oxidationsinhibitoren sind in der Faserherstellung wohlbekannt und schließen Phenylphosphite, wie IRGAFOS^® 168 (erhältlich von Ciba Geigy Corp.), ULTRANOX^® 626 oder ULTRAVOX^® 641 (erhältlich von General Electric Co.) und SANDOSTAB^® P-EPQ (erhältlich von Sandoz Chemical Co.); und gehinderte Phenol-Verbindungen ein, wie IRGANOX^® 1076 (erhältlich von Ciba Geigy Corp.).
Der Stabilisator und/oder Oxidationsinhibitor kann zur extrudierbaren Zusammensetzung in jeder Weise hinzugegeben werden, um die gewünschte Konzentration bereitzustellen. Insbesondere wird festgestellt, daß die Materialien Additive vom Lieferanten enthalten können. Z. B. kann das Polypropylen wie geliefert ca. 75 ppm IRGANOX^® 1076 enthalten, und die ELVAX^®-Harze wie geliefert können 0 bis 1000 ppm butyliertes Hydroxytoluol (BHT) oder andere Stabilisatoren enthalten.
Optional können Pigmente wie Titandioxid in Mengen von bis zu ca. 2 Gew.-%, Antazida wie Calciumstearat in Mengen im Bereich von ca. 0,01 bis 0,2 Gew.-%, Färbemittel in Mengen im Bereich von 0,01 bis 2,0 Gew.-% und andere wohlbekannte Additive in der Faser der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden.
Zusätzlich kann die Verwendung von polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren in Hochtemperatur-Extrusionsverfahren (größer als 220°C) in Druckaufbausituationen an primären Extruderfiltern und/oder stromabwärts befindlichen Spinndüsenfiltern resultieren. Zu diesem Zweck können Verarbeitungshilfen, die zur Verhinderung von "Haft-Rutsch"-Verhalten von Polyethylen in Extrusionsdüsen, hauptsächlich in Foliensystemen, entwickelt wurden, zur Verhinderung oder Reduzierung von Druckaufbau verwendet werden, wie mit Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren im Bereich von 9 bis 28 Vinylacetat-Gehalt. Solche Prozeßhilfen sind von dem Typ, der bevorzugt die Metallteile der Extrusionsausrüstung, z. B. Extruder, Rohrleitung, Filter und Spinndüsenkapillaren, dünn beschichtet, so daß sich das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel (z. B. Ethylen-Vinylacetat-Copolymer) nicht auf den Filtern und/oder Kapillaren aufbaut, was einen Druckaufbau verursacht. Z. B. können die Prozeßhilfen Viton^® Free Flow^TMGB (erhältlich von DuPont Dow Elastomers, Elkton, MD), Dynamar^TM FX9613 und Dynamar^TMFX5920A (erhältlich von 3M, Specialty Fluoropolymers Dept., St. Paul, MN) umfassen. Bevorzugt umfaßt die Prozeßhilfe Dynamar^TM FX592OA, das in Kombination mit Ethylen-Vinylacetat-Copolymer als polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel verwendet wird.
Verschiedene Typen von Präparationen ("Finish"), die Spinnpräparationen und Deckpräparationen einschließen, können auf die Fasern aufgetragen oder in die Polymermischung eingearbeitet werden, um die Benetzbarkeit und Statikeigenschaften der Fasern zu beeinflussen. Z. B. können Benetzungsmittel, wie sie in US-PS 4 578 414 offenbart werden, mit den Fasern der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Darüber hinaus können ebenfalls hydrophobe Präparationen, wie sie in US-PS 4 938 832 offenbart werden, mit den Fasern der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Ebenfalls können die hydrophoben Präparationen bevorzugt hydrophobe Pentaerythritester umfassen, wie sie in US-Patentanmeldung 081728 490, eingereicht am 9. Oktober 1996, offenbart werden. Mischungen dieser Ester sind von Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, als synthetische Ester HERCOLUBE^® und HERCOFLEX^® erhältlich, einschließlich HERCOLUBE^® J, HERCOLUBE^® F, RERCOLUBE^® 202 und HERCOFLEX^® 707A; und von George A. Goulston Co., Monroe, North Carolina als LUROL^® PP6766, LUROL^® PP6767, LUROL^® PP6768 und LUROL^® PP6769.
Zusätzliche Komponenten können in der Polymermischung eingeschlossen werden, um die Eigenschaften der Faser zu beeinflussen. Z. B. können Komponenten in der Polymermischung eingeschlossen werden, die den Fasern eine Wiederholungsbenetzbarkeit verleihen, wie ein alkoxyliertes Fettamin, gegebenenfalls in Kombination mit primärem Fettsäureamid, wie von Harrington offenbart, US-PS 5 033 172 .
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Fasern der vorliegenden Erfindung eine Zähigkeit von weniger als ca. 4 g/Denier und eine Faserdehnung von wenigstens ca. 50 $ haben, und besonders bevorzugt eine Zähigkeit von weniger als ca.
2,5 g/Denier und eine Faserdehnung von wenigstens ca. 200 , und besonders bevorzugt eine Zähigkeit von weniger als ca.
2 g/Denier und eine Dehnung von wenigstens ca. 250 , gemessen an individuellen Fasern unter Verwendung eines Fafegraph-Instruments, Modell T oder Modell M, von Textechno, Inc., das zur Messung der Faserzähigkeit und -Dehnung konstruiert ist, bei einer Fasermeßlänge von ca. 1,25 cm und einer Dehnungsgeschwindigkeit von ca. 200%/min (Durchschnitt von 10 getesteten Fasern). Die Faserzähigkeit wird als die Bruchkraft dividiert durch den Denier der Faser definiert, während die Faserdehnung als die prozentuale Dehnung bis zum Bruch definiert ist.
Die Fasern der vorliegenden Erfindung können unter verschiedenen Streckbedingungen gestreckt werden und werden bevorzugt mit Verhältnissen von ca. 1 bis 4X gestreckt, wobei bevorzugte Streckverhältnisse ca. 1 bis 2,5X umfassen, besonders bevorzugte Streckverhältnisse ca. 1 bis 2X umfassen, und besonders bevorzugte Streckverhältnisse ca. 1 bis 1,6x umfassen und noch mehr bevorzugte Streckverhältnisse ca. 1 bis 1,4X umfassen, wobei besonders bevorzugte Streckverhältnisse ca. 1,15X bis ca. 1,35 X umfassen. Das Streckverhältnis wird durch Messung der Geschwindigkeit einer ersten Walze im Vergleich zur Geschwindigkeit einer zweiten Walze, über die das Filament geleitet wird, und Dividieren der Geschwindigkeit der zweiten Walze durch die Geschwindigkeit der ersten Walze bestimmt.
Wie oben erörtert wurde, stellt die vorliegende Erfindung Vliesmaterialien einschließlich der Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, die thermisch zusammen bondiert sind. Insbesondere besitzen die resultierenden Vliesmaterialien durch Einarbeitung der Fasern der vorliegenden Erfindung in Vliesmaterialien außergewöhnliche Querrichtungsfestigkeit und Weichheit. Diese Vliesmaterialien können als wenigstens eine Schicht in verschiedenen Produkten verwendet werden, einschließlich Hygieneprodukten, wie Damenbinden, Inkontinenzprodukte und Windeln, die wenigstens eine flüssigkeitsabsorbierende Schicht und wenigstens eine Vliesmaterialschicht der vorliegenden Erfindung umfassen und/oder die thermisch zusammen bondierten Fasern der vorliegenden Erfindung beinhalten. Ferner können die erfindungsgemäßen Gegenstände wenigstens eine flüssigkeitsdurchlässige oder -undurchlässige Schicht einschließen. Z. B. würde eine Windel, die einen Vliesstoff der vorliegenden Erfindung beinhaltet, als eine Ausführungsform eine äußerste undurchlässige oder durchlässige Schicht, eine innere Schicht aus dem Vliesmaterial und wenigstens eine intermediäre Absorptionsmittelschicht einschließen. So kann das Vliesmaterial der Erfindung als äußere Schicht, die eine äußere undurchlässige Schicht sein kann, aber ebenfalls durchlässig sein kann, und/oder als das innere Vliesmaterial verwendet werden. Natürlich kann eine Mehrzahl von Vliesmaterialschichten und Absorptionsmittelschichten in der Windel (oder anderen Hygieneprodukten) in verschiedenen Orientierungen eingearbeitet werden, und eine Vielzahl von äußeren durchlässigen und/oder undurchlässigen Schichten kann aus Festigkeitserwägungen eingeschlossen werden.
Ferner können die Vliese der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Schichten einschließen, wobei die Schichten aus den gleichen oder unterschiedlichen Fasern sind. Ferner brauchen nicht alle Schichten Kern-Mantel-Fasern aus der Polymermischung der vorliegenden Erfindung einschließen. Z. B. können die Vliese der vorliegenden Erfindung als solche oder in Kombination mit anderen Vliesen verwendet werden, oder in Kombination mit anderen Vliesen oder Folien.
Erfindungsgemäße Vliese können 100 Gew.-% der Kern-Mantel-Fasern der Polymermischung der vorliegenden Erfindung umfassen, oder können eine Kombination aus diesen Fasern mit anderen Typen von Fasern umfassen. Z. B. können die Fasern im Vliesmaterial Fasern einschließen, die aus anderen Polymeren hergestellt sind, wie Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetate, Polyvinylalkohol und Ethylen-Acrylsäure-Copolymere. Diese anderen Fasern können durch das gleiche Verfahren oder ein unterschiedliches Verfahren hergestellt werden und können die gleiche oder unterschiedliche Größe und/oder Querschnittsform umfassen. Z. B. können die Vliese eine Mischung aus wenigstens zwei unterschiedlichen Typen von Fasern umfassen, wobei eine der Fasern Kern-Mantel-Fasern umfaßt, die aus einem polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittel gebildet sind, bevorzugt einer Ethylen-Vinylacetat-Copolymer/Polypropylen-Mischung, und wobei die anderen Fasern Kern-Mantel-Polypropylen-Fasern und/oder polymere Fasern ohne eine Kern-Mantel-Struktur umfassen, wie Polypropylen-Fasern oder Hülle-Kern-Fasern mit unterschiedlichen Polymermaterialien in der Hülle und im Kern. So können Vliese der vorliegenden Erfindung jede Kombination dieser Fasern der vorliegenden Erfindung umfassen, entweder allein oder im Kombination mit anderen Fasern. Wie oben erörtert wurde, können die Vliese der vorliegenden Erfindung mit leichteren Flächengewichten hergestellt werden, während strukturelle Eigenschaften erreicht werden, die wenigstens äquivalent zu Vliesen mit einem schweren Flächengewicht sind. Ferner ist die Bondierungskurve von Querrichtungsfestigkeit gegen Temperatur der Vliese flacher, wodurch niedrigere Bondierungstemperaturen verwendet werden können, um eine thermische Sondierung zu erreichen, während Querrichtungsfestigkeiten erreicht werden, die gewöhnlich höhere Bondierungstemperaturen erfordern. Diese niedrigeren Bondierungstemperaturen tragen ferner zur mit den Vliesen verbundenen Weichheit bei, die die Polymermischung der vorliegenden Erfindung verwenden.
Die Abflachung der Bondierungskurve, die Anhebung der Bondierungskurve und/oder die Verschiebung der Bondierungskurve zur Linken können für Vliese ausgewertet werden, die aus Polymeren hergestellt werden, die eine Mischung aus Polypropylen und polymerem Bindungskurven-Verbesserungsmittel, bevorzugt Ethylen-Vinylacetat-Polymer, enthalten, indem die Bindungskurveneigenschaften an festgelegten Referenzpunkten entlang der Bondierungskurve bestimmt werden, und/oder indem die Fläche oder reduzierte Fläche unter der Bondierungskurve innerhalb der eingestellten Referenzpunkte bestimmt wird.
Insbesondere hat die Bondierungskurve der Querrichtungsfestigkeit (CDS) gegen die Temperatur, wie in den 5 und 6 ersichtlich ist, eine allgemein parabolische Funktion, wobei CDS mit der Temperatur zunimmt, bis ein maximales CDS erreicht ist, und danach mit der Temperatur abnimmt. Falls daher die Bondierungskurve abgeflacht, angehoben und/oder zur Linken verschoben werden kann, wie oben erörtert wurde, wäre es möglich, die Fasern bei niedrigeren Temperaturen thermisch zu bondieren.
Die eingestellten Referenzpunkte gemäß der vorliegenden Erfindung sind mit dem maximalen CDS und seiner verbundenen Temperatur, mit dem Schmelzpunkt der Fasern im Vlies und mit dem CDS am Schmelzpunkt verbunden, und mit dem bei Temperaturen gemessen CDS, das 10°C niedriger als diese Temperaturen ist. Insbesondere können Werte, die zur Bestimmung der Abflachung, Anhebung und/oder Verschiebung zur Linken des Peaks der Bondierungskurve verwendet werden, unter Verwendung einer quadratischen Regressionsanpassung zweiter Ordnung bestimmt werden, um eine Kurve wie in 8 erläutert zu erhalten, die untere und obere Grenzen der Regression A bzw. B einschließt.
Die quadratische Anpassung sollte über einen Temperaturbereich durchgeführt werden, der den Schmelzpunkt der Faser umfaßt, wie er durch die Differentialrasterkalorimetrie (Schmelztemperatur oder hier als T_m identifizierter Punkt D) für ca. 6°C oberhalb des Schmelzpunktes bis 15°C unterhalb des Schmelzpunktes bestimmt wird.
Die quadratische Anpassung wird durch die folgende Gleichung bestimmt CDS = C2T2 + C1T + C0 mit:
T = Bondierungstemperatur (z. B. Kalanderwalze, Lufttemperatur)
CDS = Querrichtungsfestigkeit des Vliesmaterials
C₂, C₁ und C₀ = Regressionskoeffizienten Insbesondere werden die folgenden Punkte in 8 veranschaulicht:
Tm = Temperatur des Differentialrasterkalorimetrie-Endothermmaximums, von dem angenommen wird, daß es die Spitzenschmelztemperatur der Fasern gemäß Bestimmung durch Differentialrasterkalorimetrie ist (veranschaulicht als Punkt D)
Tp = Temperatur des Regressionsmaximums (–C₁/2C₂), die die Temperatur ist, bei der die Bondierungskurve die maximale Querrichtungsfestigkeit aufweist (veranschaulicht als Punkt C)
T_m – 10 = Temperatur bei 10°C zur Linken von T_m (veranschaulicht als Punkt H)
T_p–10 = Temperatur bei 10°C zur Linken von Tp (veranschaulicht als Punkt G)
T₁ = Temperatur an der unteren Regressionsgrenze
Tu = Temperatur an der oberen Regressionsgrenze
CDS_m = Querrichtungsfestigkeit bei Tm (veranschaulicht als Punkt F)
CDS_p = Querrichtungsfestigkeit bei Tp (veranschaulicht als Punkt E)
CDS_m–10 = Querrichtungsfestigkeit bei T_m–10 (veranschaulicht als Punkt J)
CDS_p–10 = Querrichtungsfestigkeit bei T_p–10 (veranschaulicht als Punkt I)
CDSl = Untere Regressionsgrenze, die die Querrichtungsfestigkeit an der unteren Grenze der Regression ist (veranschaulicht als Punkt A)
CDS_u = Obere Regressionsgrenze, die die Querrichtungsfestigkeit an der oberen Grenze der Regression ist (veranschaulicht als Punkt B)
CDS_max = Querrichtungsfestigkeit einer zu CDSp tangentialen Linie, die senkrecht zur CDS-Achse der Bondierungskurve ist (veranschaulicht als der Wert am Punkt K)
O = Ursprung bei CDS = 0 und T1
M = Punkt bei CDS = 0 und T_u
K = Punkt mit den Koordinaten T1 und CDSp
L = Punkt mit den Koordinaten Tm–10 und CDSp
N = Punkt mit den Koordinaten T_p–10 und CDSp
P = Punkt mit den Koordinaten T1 und CDSm
Q = Punkt mit den Koordinaten Tm und CDSp
Die folgenden Werte können aus der Bondierungskurve zur Bestimmung ihrer Abflachung, Anhebung und/oder Verschiebung zur Linken bestimmt werden:
C_m = Prozent von CDSp bei T_m-10 = (CDS_m-10/CDSp) × 100 C_p = Prozent von CDSp bei T_p–10 = (CDS_p–10/CDS_p) × 100
C_l = Prozent von CDSm bei T1 = (CDS_l/CDS_m) × 100 ΔC_m = Cm der Erfindung – Cm der Kontrolle ΔC_p = Cp der Erfindung – Cp der Kontrolle ΔC_l = Cl der Erfindung – Cl der Kontrolle
Am = Fläche unter der Kurve von Tm bis T_m–10 von CDS = 0, die als die integrierte Fläche HJFD berechnet wird
A_p = Fläche unter der Kurve von Tp bis T_p–10 von CDS = 0, die als die integrierte Fläche GIEC berechnet wird
A_l = Fläche unter der Kurve von Tm bis T1 von CDS = 0, die als die integrierte Fläche OAFD berechnet wird

ΔR_m = R_m der Erfindung – Rm der Kontrolle
ΔR_p = R_p der Erfindung – R_p der Kontrolle ΔR_l = R_l der Erfindung – R_l der Kontrolle In den Beispielen der vorliegenden Anmeldung wurde SigmaPlot^® Scientific Graphing Software – Version 4.1 (erhalten von Jandel Scientific, Corte Madera, CA) zur Durchführung der quadratischen (oder gekrümmten) Regression und zum Erhalt der Regressionskoeffizienten verwendet. Das SigmaPlot^TM Scientific Graphing Software User's Manual für IBM^®PC and Compatibles, Version 4.0, Dezember 1989 und das Supplement to the User's Manual Version 4.1, Januar 1991, die hier in ihrer Gesamtheit durch Verweis eingeführt werden, beschreiben die Verwendung der Software. Insbesondere werden im User's Manual for IBM^®PC and Compatibles auf den Seiten 4–164 bis 4–166 Informationen über die Regressionsoptionen bereitgestellt. Eine Regressionsordnung von 2 wird verwendet, und Daten werden angepaßt nur durch die Daten von den minimalen bis zu den maximalen Werten, die in Tabelle 9 aufgeführt sind.
Die quadratische Anpassung sollte für wenigstens sieben oder mehr Punkte über den Temperaturbereich erhalten werden. Der Regressionskoeffizient sollte wenigstens ca. 0,5 sein und ist bevorzugt oberhalb ca. 0,6. In den Beispielen ist der Durchschnitt hier ca. 0,8.
Die Normalgleichungen durch das Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate können ebenfalls gefunden werden in "Fundamental Concepts in the Design of Experiments" von Hicks, CBS College Publishing, NY, 1982 auf den Seiten 130-136 für die lineare Regression und auf den Seiten 137–139 für die gekrümmte Regression. Der Regressionskoeffizient ist die Quadratwurzel des Bestimmtheitsmaßes, das der Anteil der Gesamtsumme der Quadrate ist, der durch die Regression berücksichtigt werden kann.
Wie oben angegeben wurde, wird Tm unter Verwendung der Differentialrasterkalorimetrie (DSC) bestimmt. Insbesondere wurde ein Dupont DSC 2910 Differentialrasterkalorimeter-Modul mit einem Dupont Thermal Analyst TA 2000 zur Durchführung der Messungen verwendet. Ebenfalls wurde die Temperatur unter Verwendung eines Indium-Standards kalibriert. Das Instrument und sein allgemeiner Betrieb werden im DSC 2910 Operator's Manual, veröffentlicht 1993 von TA Instruments, 109 Lukens Drive, New Castle, DE 19720 beschrieben.
Zum Erhalt jeder T_m-Messung wird die zu bondierende Faser, wie die Stapelfaser, auf 0,5 mm Länge geschnitten und präzise (auf das nächste 0,01 mg) zu ca. 3 mg in Aluminium-Probentiegeln auf einer Perkin-Elmer AM-2 Autobalance eingewogen. DSC-Abtastungen werden mit Heizgeschwindigkeiten von 20°C pro Minute von Raumtemperatur (ca. 20°C) bis ca. 200°C durchgeführt. Der Wärmefluß (in mcal/s) wird gegen die Temperatur aufgetragen. Die Schmelzpunkte (Tm) der Faserproben werden als die maximalen Werte der endothermen Peaks herangezogen. Wenn die Abtastungen z.B. eine Anzahl von Peaks einschließen, würde Tm unter Verwendung des höchsten Temperaturpeaks der Abtastung bestimmt.
Eine repräsentative DSC-Kurve des Wärmeflusses (mcal/s) gegen die Temperatur (°C) ist in 9 veranschaulicht. Insbesondere zeigt die DSC-Endotherme einen Peak bei ca. 163°C für eine Probe aus Beispiel 45 mit 3,24 mg.
Wie in 8 veranschaulicht wird, liegt Tm zur Linken von Tp, weil der DSC-Schmelzpunkt niedriger für dieses erläuternde Beispiel als die Temperatur bei der Spitzen-Querrichtungsfestigkeit ist. Jedoch ist dies allein für illustrative Zwecke, und Tm kann zur Rechten von Tp sein, oder Tm kann gleich Tp sein.
Wie in den Beispielen erörtert werden wird, sind C2, C1, C0, die minimale Temperatur der Regression, die maximale Temperatur und der Regressionskoeffizient für die Beispiele in Tabelle 9 aufgeführt. In den meisten Fällen ist in den Beispielen T_m ca. 163°C, wodurch ca. 6°C oberhalb des DSC-Schmelzpunktes ca. 169°C ist, und ca. 15°C unterhalb des DSC-Schmelzpunktes ca. 148°C ist. Entsprechend wurden die unteren und oberen Grenzen der Regression für die quadratische Anpassung unter Verwendung von 148 bzw. 169°C für die meisten der Beispiele bestimmt. Jedoch würden, wie oben angegeben, in Abhängigkeit vom DSC-Schmelzpunkt der Faser andere untere und obere Grenzen der Regression verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Faser kann ebenfalls bevorzugt durch verschiedene Parameter unter Verwendung der oben angegebenen Terminologie charakterisiert werden.
So ist die vorliegende Erfindung z. B. ebenfalls auf eine Kern-Mantel-Faser gerichtet, die bevorzugt %ΔA_l hat, das größer als jenes eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden. Bevorzugt ist das %ΔA_l um ein Element erhöht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus wenigstens 3%, wenigstens ca. 15%, wenigstens ca. 20 , wenigstens ca. 30%, wenigstens ca. 40%, wenigstens ca. 50% und wenigstens ca. 60% besteht.
Noch mehr bevorzugt hat die Faser ein %ΔA_l und ein %ΔA_m, das größer als dasjenige eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden. Noch mehr bevorzugt hat die Faser ein %ΔA_l, ein %ΔA_m und ein %ΔA_p, das größer als jenes eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf Kern-Mantel-Faser gerichtet, die Polypropylen und polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel enthält, die bei Verarbeitung zu einem Vliesmaterial durch thermisches Bondieren für das Vliesmaterial wenigstens eines aus einem Cm von wenigstens ca. 50%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 75% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 90%; einem Cp von wenigstens ca. 75% und bevorzugt wenigstens ca. 90%; einem Cl von wenigstens ca. 50%, besonders bevorzugt ca. 705% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 90%; einem R_l von wenigstens ca. 55%, bevorzugt wenigstens ca. 70%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 80%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 85%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 90% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 95%; und einem Rm von wenigstens ca. 90% erhält.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf eine Kern-Mantel-Faser gerichtet, die Polypropylen und polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel enthält, die bei Verarbeitung als Faser zur einem Vliesmaterial durch thermisches Bondieren für das Vliesmaterial wenigstens eines aus einem A_m von wenigstens ca. 3000, bevorzugt wenigstens ca. 5000, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 6000 und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 7000; einem A_p von wenigstens ca. 2500, bevorzugt wenigstens ca. 3500, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 6000, und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 6500; und einem A_l von wenigstens ca. 2500, bevorzugt ca. 6000, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 7500, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 9000 und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 10 000 erhält.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf eine Kern-Mantel-Faser gerichtet, die Polypropylen und ein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel umfaßt, bevorzugt Ethylen-Vinylacetat-Polymere, wobei das Polypropylen und das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel zu einer Kern-Mantel-Faser unter Faserverarbeitungsbedingungen geformt sind, und wobei die Kern-Mantel-Faser bei Verarbeitung zu einem thermisch bondierten Vliesmaterial unter Vliesverarbeitungsbedingungen, in bezug auf ein Vliesmaterial, das unter den gleichen Vliesverarbeitungsbedingungen aus Faser hergestellt wird, die unter den gleichen Faserverarbeitungsbedingungen hergestellt wurde, aber nicht das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel enthält, wenigstens eines aus einem ΔCm von wenigstens ca. 3%, bevorzugt wenigstens ca. 10%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 20%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 30%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 40%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 50% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 60%; einem ΔC_l von wenigstens ca. 3%, bevorzugt wenigstens ca. 10%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 20%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 30%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 40%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 50% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 60%; einem %ΔA_m von wenigstens 3%, bevorzugt wenigstens ca. 10%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 20%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 30% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 40%; einem %ΔA_l wie oben erörtert; einem ΔRm von wenigstens ca. 3%, bevorzugt wenigstens ca. 10%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 20%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 25% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 30%; und einem ΔR_l von wenigstens ca. 3%, bevorzugt wenigstens ca. 10%, besonders bevorzugt wenigstens ca. 20%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 30%, noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 35% und noch mehr bevorzugt wenigstens ca. 40% erhält.
Wie aus den in den nachfolgenden Beispielen dargestellten Daten ersichtlich ist, enthalten thermisch bondierte Vliesmaterialien, die erfindungsgemäße Fasern einschließen, absolute CDS-Werte, die hoch sind. Zusätzlich sind die CDS-Werte der hergestellten thermisch bondierten Vliesmaterialien, die die erfindungsgemäßen Fasern einschließen, relativ hoch im Vergleich zu Vliesmaterialien, die unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt werden, die ebenfalls unter den gleichen Bedingungen aber ohne das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden. So können die Vliesmaterialien der vorliegenden Erfindung unter Verwendung jedes hier beschriebenen Werte oder jeder Kombination der Werte definiert werden.
Unter weiterer Ausführung des obigen wird festgestellt, daß Fasern der vorliegenden Erfindung, die thermisch zu Vliesmaterialien bondiert werden, resultierende Vliesmaterialien bereitstellen, die signifikant höhere Festigkeitseigenschaften als Vliesmaterialien haben können, die unter den gleichen Bedingungen aber ohne die Gegenwart von polymerem Bindungskurven-Verbesserungsmitteln hergestellt wurden. Wenn die gesamten Faserherstellungseigenschaften gleich sind, einschließlich jedes Faserbildungsschrittes, und alle Vliesmaterial-Herstellungseigenschaften gleich sind, einschließlich aller Vliesmaterial-Herstellungsschritte, hat das resultierende Vliesmaterial, das die Fasern der vorliegenden Erfindung einschließt, daher höhere Festigkeitseigenschaften im Vergleich mit dem Vliesmaterial, das nicht die erfindungsgemäßen Fasern einschließt.
Z. B. wären in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, worin Stapelfasern dem Kardieren und Bondieren zur Bildung eines thermisch bondierten Vlieses unterworfen werden, alle Faserbildungs- und Kardier- und Bondiervorgänge für die Fasern der Erfindung, die Polypropylen und polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel einschließen, die gleichen wie für die Vergleichsfasern, die Polypropylen enthalten, aber kein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel. Insbesondere würde die Faserverarbeitung unter den gleichen Spinn-, Kräusel- und Schneidbedingungen durchgeführt werden, um Stapelfasern mit dem gleichen oder im wesentlichen gleichen Denier, Streckverhältnis und Querschnittsform zu erhalten. Der einzige Unterschied wäre in der Zusammensetzung der Polymermischung, die im Spinnvorgang verwendet wird, und diese Zusammensetzung wäre nur unterschiedlich im Einschluß des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels in der Zusammensetzung, die zur Bildung der erfindungsgemäßen Faser verwendet wird; wohingegen die Zusammensetzung zur Bildung der Vergleichsfaser kein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel enthalten würde. Dann würde die geformte Stapelfaser, wie oben angegeben, den gleichen Kardier- und Bondierbedingungen unterworfen sein.
Obwohl festgestellt wird, daß die Aerstellung von Fasern und Vliesen unter den gleichen Bedingungen angegeben wird, wird es Fälle geben, in denen die genau gleichen Bedingungen nicht exakt reproduzierbar sein mögen, wie aufgrund von Verarbeitungserwägungen. In solchen Fällen sollten die Bedingungen so nahe wie möglich beibehalten werden, um effektiv die gleichen Bedingungen zu erreichen.
Beispiele
Die Erfindung wird in den folgenden nicht-beschränkenden Beispielen erläutert, die für den Zweck der Darstellung bereitgestellt werden und nicht als Beschränkung des Erfindungsumfangs aufgefaßt werden dürfen. Alle Teile und Prozentangaben in den Beispielen sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben wird.
Fasern und Stoffe, einschließlich derjenigen der vorliegenden Erfindung, wurden unter Verwendung von Polymeren hergestellt, die als A-S in der folgenden Tabelle 1 identifiziert werden und die darin angegebenen Eigenschaften haben. Polymere A-D sind lineare isotaktische Polypropylen-Homopolymere, die von Montell USA Inc., Wilmington, Delaware erhalten wurden, Polymere E, F, K, M und P sind Ethylen-Vinylacetat-Copolymere ELVAX^®250, ELVAX^®150, ELVAX^®3180, ELVAX^®750 bzw. ELVAX®3124, und Polymer G ist ein Ethylen/Vinylacetat/Säure-Terpolymer ELVAX^®4260, von denen jedes von Dupont Company, Wilmington, Delaware, erhalten wird, mit einem Gew.-%-Anteil Vinylacetat in den Polymeren wie in Tabellen 1 angegeben. Polymere H-J sind Polyethylene Aspun^TM6835A, INSITE^TMXU58200.03 (offensichtlich jetzt 8803) bzw. INSITE^TMXU58200.02, erhalten von Dow Chemical Company, Midland, Michigan. Polymer L ist NUCREL^®925, erhalten von Dupont Company, Wilmington, Delaware. Polymer N ist ELVALOY AM, erhalten von Dupont Company, Wilmington, Delaware. Polymer 0 ist KRATON^®G1750, erhalten von Shell Chemical Company, Houston, Texas. Polymere Q, R und S sind Nylon-6, Nylon-66 und Polyester, erhalten von North Sea Oil, Greenwood, South Carolina, wobei North Sea Oil diese Materialien von Allied Signal, Morristown, N.J. oder BASF, N. Mount Olive, N.J. erhält, wobei das Nylon-6 eine relative Viskosität von 60 hat (erhältlich von Allied Signal als 8200), das Nylon-66 eine relative Viskosität von 45–60 hat und das Polyester ein Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 0,7 umfaßt. Der verwendete Stabilisator ist der Phosphit-Stabilisator IRGAFOS^®168, erhalten von Ciba-Geigy Corp., Tarrytown, New York, das Antazidum ist Calciumstearat von Witco Corporation, Greenswich, Connecticut, und das Pigment ist TiO₂, erhalten von Rmpacet Corporation, Tarrytown, New York.
In den Beispielen können die Montell-Polypropylene 75 ppm IRGANOX^®1076 enthalten, die ELVAX-Harze können 50 bis 1000 ppm butyliertes Hydroxytoluol (BHT) enthalten, das Dow 6835-Polyethylen kann 1000 ppm IRGAFOS^®168 enthalten, und die Dow XU58200.03- und XU58200.02-Polyethylene können 1000 ppm SANDOTAB^®P-EPQ enthalten und werden mit der INSITE^TM-Technologie hergestellt.
Fasern wurden individuell unter Verwendung eines zweistufigen Verfahrens hergestellt. Im ersten Schritt wurden Polymerzusammensetzung durch Trommelmischen von linearen isotaktischen Polypropylen-Flocken, als "A" bis "D" in Tabelle 1 identifiziert sind, mit einem oder mehreren der Polymere "E" bis "S" zur Bildung der in Tabelle 2 aufgeführten Polymerzusammensetzungen hergestellt, ausgenommen die Kontrollbeispiele, in denen die Polymere "E" und "S" nicht hinzugegeben wurden.
Zusätzlich zum enthaltenen Polypropylen, entweder allein oder in Kombination mit anderen Polymeren wie in Tabelle 2 aufgeführt, enthielten die Zusammensetzungen ebenfalls in den in der Tabelle aufgeführten Mengen 0 bis 500 ppm eines Phosphit-Stabilisators, IRGAFOS^®168, erhalten von Ciba-Geigy, Calciumstearat, erhalten von Witco als Rntazidum, und TiO₂, erhalten von Ampacet als Pigment. Primäre Oxidationsinhibitoren, wie IRGANOX®1076 und/oder BHT, sind ebenfalls in den Zusammensetzungen eingeschlossen, weil die Polymere sie als prozeßinterne Versandstabilisatoren einschließen.
Nach der Herstellung der Zusammensetzung wird die Zusammensetzung dann mit Stickstoff bedeckt, zum Schmelzen der Zusammensetzung erwärmt, extrudiert und zu Fasern mit kreisförmigem oder konkavem Delta-Querschnitt bei einer Schmelztemperatur von ca. 280 bis 315°C gesponnen, d. h. der höchsten Temperatur der Zusammensetzung vor der Extrusion durch die Spinndüse, wobei die in den Tabellen 3 und 8 aufgeführten Verfahrensbedingungen und Spinndüsen verwendet werden. Die Schmelze wird durch Spinndüsen mit 675, 782, 1068 oder 3125 Löchern bei Aufwickelgeschwindigkeiten von 762 bis 1220 m pro Minute zur Herstellung von Spinngarn extrudiert, das ca. 2,2 bis 4,5 Denier pro Filament hat (2,4 bis 5,0 dtex). Die Faserfäden im Abschreckkasten ("Quench Box") werden einer normalen Abschreckung mit Umgebungsluft (Querblasen) ausgesetzt, wobei 10 bis 25 mm der Abschreckung am nächsten zur Spinndüse von der Querblasfläche abgeblockt sind, um den Abschreckschritt zu verzögern, ausgenommen Beispiel 72, das keine Kern-Mantel-Faser ist. Standard-Aufwickelausrüstung (erhältlich von Leesona und/oder Bouligny) wurde zum Aufwickeln der Filamente auf Spulen verwendet.
Die Spinndüsenbeschreibungen sind in Tabelle 8 aufgeführt, und ein Fachmann wäre in der Lage, solche Spinndüsen mit der Information zu konstruieren, einschließlich der darin aufgeführten Anzahl von Löchern, Faserform, äquivalentem Durchmesser (D), der im Fall eines runden Querschnitts der Durchmesser wäre, Kapillarlängen (L), Eingangswinkel (Θ), Senkungsdurchmesser (B), Löcher pro Quadratzoll und Länge und Breite der von den Kapillaren bedeckten Oberfläche. Jedoch sind zur weiteren Unterstützung bei der Durchsicht der Tabelle 8 die 10, die die Spinndüsen 1, 2, 6 und 7 veranschaulicht; die 11a–llc, die die Spinndüse 3 veranschaulicht; die 12a und 12b, die die Spinndüse 4 veranschaulichen; und die 13a und 13b, die die Spinndüse veranschaulichen, eingeschlossen. Die in den 11 bis 13 erläuterten Abmessungen sind in Millimetern, wenn nichts anderes angegeben wird.
Im zweiten Schritt wurden die resultierenden kontinuierlichen Filamente kollektiv unter Verwendung eines mechanischen Streckverhältnisses von 1,34 bis 1,90X und Quintett- oder Septett-Walzentemperaturbedingungen von 40 bis 75°C und 100 bis 120°C allgemein gestreckt. Das gestreckte Kabel wird mit ca. 18 bis 38 Kräuselungen pro Zoll (70 bis 149 Kräuselungen pro 10 cm) unter Verwendung einer Stopfbüchse mit Dampf oder Luft gekräuselt. Während jedes Schrittes (Spinnen, Strecken und Kräuseln) wird die Faser mit einer Präparationsmischunq ("finish") (0,2 bis 0,9 Gew.-% Präparation auf Faser) beschichtet. Vier unterschiedliche Präparationssysteme wurden verwendet. (a) Präparation "X" umfaßte einen ethoxylierten Fettsäureester und ein ethoxyliertes Alkoholphosphat (von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina, unter der Bezeichnung Lurol PP 912); (b) Präparation "Y" Lurol PP5666/PP5667 (von George A., Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina) in den ersten und zweiten Schritten als Spinn- bzw. Deckpräparation; (c) Präparation "Z", die eine Mischung aus 2 Gew.-Teilen Nu Dry 90H von OSi Specialties Inc., Norcross, GA und 1 Gew.-Teil Lurol ASY von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina umfaßt, im ersten Schritt als Spinnpräparation und Lurol ASY von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina im zweiten Schritt als Deckpräparation; oder (d) Präparation "w", die ca. 2 Gew.-Teile Lurol PP-6766 und 1 Gew.-Teil Lurol ASY von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina umfaßt (mit ca. 97 Gew.-Teilen Wasser, das zu ihrer Verdünnung auf eine Konzentration von 3 verwendet wird und einen geringfügigen Prozentanteil (1%) Nuosept 95 von Nuodex Inc., Gruppe von HULS America Inc., Piscataway, N.J. als Biozid einschließt), im ersten Schritt als Spinnpräparation und Lurol ASY von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, North Carolina im zweiten Schritt als Deckpräparation. Die Präparationen X und Y machen die Faser hydrophil und benetzbar. Die Präparationen Z und w machen die Faser hydrophob und erlauben der Faser, Wasser und wäßrige Flüssigkeiten abzustoßen.
Die gekräuselte Faser wird zu Stapel mit ca. 1,5 Zoll (38 mm) Länge geschnitten.
Fasern jeder Mischungszusammensetzung werden dann zu herkömmlichen Faserbahnen mit 250 Fuß pro Minute (76 m/min) unter Verwendung von Ausrüstung und Verfahren kardiert, wie sie erörtert werden in Legare, R. J., 1986 TAPPI Synthetic Fibers for Wet System and Thermal Bonding Applications, Boston Park Plaza Hotel & Towers, Boston Mass., 9.–10. Okt. 1986, "Thermal Bonding of Poypropylene Fibers in Nonwovens", Seiten 1–13, 57–71 und beiliegende Tabellen und Figuren. Die im TAPPI-Artikel beschriebenen Webmaster^®-Randomizers wurden nicht verwendet.
Spezifisch werden zwei Lagen der Stapelfasern in Maschinenrichtung gestapelt und unter Verwendung einer Kalanderwalze mit Diamantmusterprägung und einer glatten Walze bei Walztemperaturen im Bereich von ca. 145 bis 172°C und Walzdrücken von 240 Pfund pro linearem Zoll (420 Newton pro linearem Zentimeter) bondiert, um Vliese mit einem Nenngewicht von 20 ± 1 oder 17,5 ± 1 g/yd² (23,9 oder 20,9 g/m2) zu erhalten. Die Kalanderwalze mit Diamantmuster hat 15% Landfläche, 59 Flecke/cm² (379 Flecke/yd²) mit einer Tiefe von 0,76 mm (0,030 Zoll). Ferner haben die Diamanten eine Breite von 1 mm (0,040 Zoll), eine Höhe von 0,5 mm (0,020 Zoll) und haben hochseitig einen Abstand von 2,2 mm (0,088 Zoll) am Mittelpunkt und breitseitig von 1,5 mm (0,060 Zoll) am Mittelpunkt und ein Muster wie in 7 illustriert.
Teststreifen (6 pro Probe) jedes Vlieses, 25 mm × 178 mm (1 in × 7 in) werden dann unter Verwendung eines Zugprüfgeräts Modell 1122 von Instron Corporation, Canton, Mass. auf Querrichtungs-(CD)-Festigkeit, Dehnung und Zähigkeit (definiert als Energie bis zum Bruch des Stoffes, beruhend auf den Werten der Fläche unter der Spannungs-Dehnungs-Kurve) untersucht.
Spezifisch werden die Bruchkraft und Dehnung gemäß dem "cut strip test" in ASTM D-1682-64 (erneut freigegeben 1975) bestimmt, der in seiner Gesamtheit durch Verweis eingeführt wird, wobei der auf eine konstante Geschwindigkeit des Quertestmodus eingestellte Instron-Tester verwendet wird. Die Meßlänge beträgt 5 Zoll, die Spritzkopfgeschwindigkeit beträgt 5 Zoll/Minute und die Dehnungsgeschwindigkeit beträgt 100%/Minute.
Wie oben festgestellt wurde, ist die Zusammensetzung jeder Mischung in Tabelle 2 gezeigt. Verfahrensbedingungen sind in Tabelle 3 gezeigt. Charakterisierungen der aus jeder Zusammensetzung gesponnenen und den aufgeführten Verfahrensbedingungen unterworfenen Faser sind in Tabelle 4 gezeigt. Tabellen 5, 6 und Querrichtungseigenschaften, die für jede Probe erhalten wurden, wobei Tabelle 5 die Querrichtungsfestigkeit zeigt, Tabelle 6 die Querrichtungsdehnung zeigt und Tabelle 7 die Querrichtungszähigkeit zeigt. Die Festigkeitswerte {Tabelle 5) und Zähigkeitswerte (Tabelle 7) sind auf ein Flächengewicht von 20 g/yd2 (23,9 g/m2) normiert, außer wenn in den Beispielen 44 und 45 angegeben, wo die Werte auf ein Flächengewicht von 17,5 gsy (20,9 g/m2) normiert wurden. Die Stoffdehnungswerte sind nicht normiert.
Die Kontrollproben sind diejenigen, die aus den Proben 16, 17, 2, 26, 34, 36, 38, 50, 58, 62 und 65 hergestellt wurden, sowie die Probe 72, die keine Kern-Mantel-Faser ist.
5 illustriert ein Diagramm einer Bondierungskurve eines Vliesstoffs, der Fasern gemäß den Beispielen 4, 7 und 10 enthält, verglichen mit Kontrollbeispiel 25. Wie aus diesem Diagramm ersichtlich ist, haben die drei obersten Kurven (a), (b) und (c) der Beispiele 10, 4 bzw. 7 eine flachere Kurve und ermöglichen die Bondierung bei niedrigeren Temperaturen im Vergleich zur Kurve (d) des Beispiels 25. So kann die Bondierung bei niedrigeren Temperaturen unter Verwendung der Faser der vorliegenden Erfindung erreicht werden, während die Querrichtungsfestigkeit bewahrt und der Erhalt eines weicheren Vliesstoffs ermöglicht wird.
6 illustriert ein Diagramm einer Bondierungskurve-für einen Vliesstoff, der Fasern gemäß Beispiel 13 mit einem Flächengewicht von 17,5 gsy anstelle von 20 gsy enthält, verglichen mit Beispiel 25 mit einem Flächengewicht von 20 gsy. Dieses Diagramm zeigt eine flachere Bondierungskurve für die erfindungsgemäße Faser und die Fähigkeit zur Sondierung bei niedrigeren Temperaturen, während eine hohe Querrichtungsfestigkeit erreicht wird. So sind hohe Querrichtungsfestigkeiten mit den erfindungsgemäßen Fasern bei niedrigeren Bondierungstemperaturen erreichbar, wodurch weichere Vliesstoffe erhalten werden können. Es wird festgestellt, daß die Daten für Beispiel 13 in den Tabellen auf 20 gsy normiert sind.
Repräsentative Daten betreffend die Bondierungskurveneigenschaften (Beziehung zwischen Querrichtungsfestigkeit gegenüber Bondierungstemperatur) für die erfindungsgemäßen Beispiele sind in den Tabellen 9-11 aufgeführt und die Tabellen 12-14 erläutern Vergleichsdaten.
Insbesondere sind C2, C1, C0, die minimale (untere) Temperatur der Regression, die maximale (obere) Temperatur der Regression und der Regressionskoeffizient, Tp und Tm, für die Beispiele in Tabelle 9 aufgeführt. Wie oben festgestellt wurde, sind für die meisten Beispiele die minimalen und maximalen Temperaturen der Regression 148 bzw. 169°C. Jedoch werden die Daten für bestimmte Vergleichsbeispiele unter Verwendung einer anderen Temperatur als 148°C und 169°C bestimmt, hinsichtlich der Verfügbarkeit von Daten für diese Beispiele. In jedem dieser Fälle ist der untere Regressionspunkt höher als 148°C. Jedoch wurden die berechneten Werte von Cl, A_l, R_l und CDS_l, sobald die Bondierungskurve und der Regressionskoeffizient bestimmt wurden, unter Verwendung der Definitionen von C_l, A_l, R_l, CDSl wie oben aufgeführt bestimmt.
Tabelle 10 führt CDSl, CDSm, CDSp, CDS_p–10, CDS_m–10, C_p, C_m und Cl für die Beispiele auf, wobei höhere Werte von Cp, Cm und Cl eine bessere Leistung bei niedrigeren Temperaturen anzeigen.
Tabelle 11 führt A_p, Am, A_l, R_m, R_p und R_l für die Beispiele auf.
Verbesserungen in den Flächenwerten A_p, A_m und A_l stellen entweder Verbesserungen der Querrichtungsfestigkeit bei allen Temperaturen des Temperaturintervalls dar, Verbesserungen bei niedrigeren Bondierungstemperaturen oder beides. So könnte jede Verbesserung den integrierten Flächenwert verbessern. Jedoch resultieren die höchsten Werte aus flacheren Kurven bei hohen Werten der Querrichtungsfestigkeit.
R_m, R_p und R_l sind werte, bei denen die integrierte Flächen unter den Bondierungskurven einer "Doppelreduzierung" unterworfen werden, um Beiträge sowohl der maximalen Querrichtungsfestigkeit als auch des Temperaturintervalls zu entfernen. So stellen diese reduzierten Flächen die Flachheit der Bondierungskurve unabhängig von der Größe der Querrichtungsfestigkeit dar. Ein Wert von 100 stellt eine vollständig flache Beziehung zwischen Querrichtungsfestigkeit und Temperatur dar.
Tabellen 12-14 zeigen aus den Tabellen 10 und 11 erhaltene Berechnungen, worin verschiedene werte wie in den Tabellen 10 und 11 aufgeführt verglichen werden, um eine Abflachung und/oder Verschiebung zu Linken der Bondierungskurve zu kennzeichnen, wobei ein polymeres Bondierungskurven- Verbesserungsmittel verwendet wird, verglichen mit einer Bondierungskurve, die unter den gleichen Bedingungen (für die Herstellung von Faser und Vliesmaterial), ausgenommen die Auslassung des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels, hergestellt wurde. Z. B. können Verbesserungen in der Fläche unter der Bondierungskurve aufgrund einer Abflachung der Bondierungskurve, aufgrund einer Zunahme der Querrichtungsfestigkeit in der Bondierungskurve öder beiden bestehen.
Wie aus den Tabellen ersichtlich ist, wurden die Beispiele der Erfindung über einen Bereich von Eigenschaften und über einen Bereich von Verarbeitungsbedingungen hergestellt, und bezüglich einer Anzahl von Vergleichsbeispielen der gleichen Verarbeitungsbedingungen, aber unter Auslassung des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels. So kann die Leistung der Vliese, die Fasern enthalten, die polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel einschließen, mit Kontrollen ohne polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel verglichen werden. Wie oben festgestellt wurde, zeigen Tabellen 12, 13 und 14 diese Vergleiche.
Insbesondere zeigt Tabelle 12 die Vergleiche von Cp, Cm und Cl zwischen Vliesen der Erfindung, die aus Fasern erhalten werden, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, worin polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin eingeschlossen wird, und Kontrollvliesen, die aus Fasern . erhalten werden, die unter den gleichen Bedingungen aber ohne polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin hergestellt wurden. Die Vergleiche werden durch Erhalt der werte von C_p, C_m und C_l für ein erfindungsgemäßes Vlies, der Werte von C_p, Cm und C_l für ein Kontrollvlies und entsprechendes Subtrahieren der Kontrollwerte von den erfindungsgemäßen Werten zum Erhalt von ΔC_p, ΔC_m bzw. ΔC_l erhalten.
Tabelle 13 zeigt die Vergleiche von A_p, Am und A_l zwischen Vliesen der Erfindung, erhalten aus Fasern, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, worin polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin eingeschlossen ist, und Kontrollvliesen, die aus Fasern erhalten werden, die unter den gleichen Bedingungen aber ohne polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin hergestellt wurden. Die Vergleiche werden durch Erhalt der Werte von A_p, Am und A_l für ein erfindungsgemäßes Vlies und der Werte von A_p, Am und A_l für ein Kontrollvlies erhalten. Die jeweiligen Kontrollwerte werden dann von den erfindungsgemäßen Werten abgezogen, das Ergebnis wird durch den Kontrollwert dividiert und mit 100% multipliziert, um %ΔA_p, %ΔA_m bzw. %ΔA_l zu erhalten.
Tabelle 14 zeigt Vergleiche von R_p, R_m und R_l zwischen Vliesen der Erfindung, die aus Fasern erhalten werden, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, worin polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin eingeschlossen ist, und Kontrollvliesen, die aus Fasern erhalten werden, die unter den gleichen Bedingungen aber ohne polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel darin hergestellt wurden. Die Vergleiche werden durch Erhalt der Werte von R_p, R_m und R_l für ein erfindungsgemäßes Vlies, der Werte von R_p, R_m und R_l für ein Kontrollvlies und entsprechendes Subtrahieren der Kontrollwerte von den erfindungsgemäßen Werten zum Erhalt von ΔR_p, ΔR_m bzw. ΔR_l erhalten.
Tabelle 15 illustriert rheologische Daten für den Elastizitäts(speicher)-Modul und die komplexe Viskosität für verschiedene Polymeradditive und vergleicht diese Daten mit jenen von Polypropylen in den Spalten, die das Verhältnis des Polymeradditivs zum Polypropylen aufführen. Wie in Tabelle 15 ersichtlich ist, haben bevorzugte polymere Additive einen geringeren Elastizitätsmodul und eine geringere komplexe Viskosität als Polypropylen. Tabelle 15 führt ebenfalls die DSC-Schmelztemperatur der Polymere auf.
Vergleich 1
Beispiele 3, 7 und 12 können mit Kontrollbeispiel 16 verglichen werden. Alle Beispiele wurden auf 2,2 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,55X-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Alle hatten einen runden Querschnitt. Beispiele 3 und 7 enthalten 5% EVA; Beispiel 12 enthält 3% EVA; und die Kontrolle 16 hat kein EVA.
Obwohl die Kontrolle ein gutes CDSp zeigt, tritt dieses bei einer hohen Temperatur auf, und die Bondierungskurve ist steil. Daher wird für ΔC_p keine Verbesserung realisiert, wobei Cp 89,1% für die Kontrolle ist und 75,5%, 81,9% und 86% für das erfindungsgemäße Vlies. Jedoch werden bei T_m–10 und bei Temperaturen so niedrig wie 15°C unterhalb des Schmelzpunktes der Fasern Verbesserungen gemacht. So ist C_m 45,3% für die Kontrolle und 89%, 95,3% und 86,4% für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein ΔC_m von 41 bis 50 bereitgestellt wird. Ferner ist Cl 21,8% für die Kontrolle und 68,4%, 85,2 und 69,1% für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein ∆C_l von 47 bis 63% bereitgestellt wird.
Die Kontrolle zeigt ein gutes A_p aufgrund der hohen Temperatur, bei der CDSp auftritt. Daher wird keine Verbesserung für %ΔA_p realisiert, wobei A_p 6114 für die Kontrolle und 4716, 4435 und 5032 für das erfindungsgemäße Vlies ist. Jedoch werden bei T_m–10 und bei Temperaturen so niedrig wie 15°C unterhalt des Schmelzpunktes der Fasern Verbesserungen gemacht. So ist A_m 4191 für die Kontrolle und 4995, 4649 und 5042 für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein %ΔA_m von ca. 11 bis 20% bereitgestellt wird. Ferner ist A_l 5212 für die Kontrolle und 7018, 6752 und 7109 für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein %ΔA_l von 30 bis 36% bereitgestellt wird.
Die Kontrolle zeigt ein gutes Rp aufgrund der hohen Temperatur, bei der CDSp auftritt. Somit wird keine Verbesserung für ΔR_p realisiert, wobei Rp 96,4% für die Kontrolle und 91,8%, 94% und 95,3% für das erfindungsgemäße Vlies ist. Jedoch werden bei T_m–10 und bei Temperaturen von so niedrig wie 15°C unter dem Schmelzpunkt der Fasern Verbesserungen gemacht. So ist Rm 66,1% für die Kontrolle und 97,3% , 98,5% und 95,5% für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein signifikantes ΔR_m von ca. 30% bereitgestellt wird. Ferner ist R_l 54,8% für die Kontrolle und 91,1%, 95,4% und 89,8% für das erfindungsgemäße Vlies, wodurch ein ΔR_l von ca. 35 bis 40% bereitgestellt wird.
Die obigen Vergleichsbeispiele sowie die nachfolgenden Vergleichsbeispiele sind interessant, indem sie feststellen, daß erfindungsgemäße Vliese höhere Querrichtungsfestigkeiten bei niedrigeren Temperaturen als jene der Kontrollen bewahren. Mit anderen Worten zeigen die erfindungsgemäßen Vliese im Vergleich zu den Kontrollen höhere beibehaltene Querrichtungsfestigkeiten, wenn die Vergleiche bei immer niedrigeren Temperaturen gemacht werden. So erhalten die erfindungsgemäßen Vliese ΔC_l-Werte, die allgemein höher als ΔC_m-Werte sind, die allgemein höher als ΔC_p-Werte sind; %ΔA_l-Werte, die allgemein höher als %ΔA_m-Werte sind, die allgemein höher als %ΔA_p-Werte sind; und ΔR_l-Werte, die allgemein höher als ΔR_m-werte sind, die allgemein höher als ΔR_p-Werte sind.
Weitere Vergleiche sind nachfolgend aufgeführt, worin Daten wie in Vergleich 1 beschrieben unter Verwendung der in den Tabellen bereitgestellten Informationen verglichen werden können.
Vergleich 2
Beispiele 13, 18, 40, 41 und 42 können mit Kontrollbeispiel 17 verglichen werden. Alle wurden auf 1,9 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Alle hatten einen runden Querschnitt. Beispiele 13, 18, 40, 41 und 42 enthalten 3 % EVA. Die Kontrolle 17 hat kein EVA. Verbesserungen können in jedem Bereich und Typ von Vergleich festgestellt werden, wie in den Tabellen 12-14 angedeutet wird.
Vergleich 3
Gruppierungen 3a, 3b und 3c stellen Proben dar, die auf einem größeren Extruder bei höheren Geschwindigkeiten wie in Tabelle 3 angegeben hergestellt wurden. Die Ergebnisse können einmal mehr in den Tabellen 12-14 festgestellt werden.

(a) Beispiel 35 kann mit Kontrollbeispiel 34 verglichen werden. Jedes wurde auf 1,9 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Jedes hatte einen konkaven Delta-Querschnitt. Beispiel 35 enthält 3 EVA. Die Rontrolle 34 hat kein EVA. Verbesserungen können in jedem Bereich und Typ von vergleich festgestellt werden.
(b) Beispiel 37 kann mit Kontrollbeispiel 36 verglichen werden. Jedes wurde auf 1,9 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Jedes hatte einen konkaven Delta-Querschnitt. Tabellen 3 und 8 zeigen den Unterschied in der Spinndüse und Menge von blockierter Querluft zwischen den Beispielen 34, 35 und den Beispielen 36, 37. Beispiel 37 enthält 3 EVA. Die Kontrolle 36 hat kein EVA. In diesem Vergleich ist die Flachheit der Bondierungskurve, wie sie durch die reduzierte Fläche angegeben wird, allgemein nicht verbessert, aber die Werte von Ap, Am und A_l sind um ca. 21 bis 24 höher, was Zunahmen der Querrichtungsfestigkeit über den gesamten Temperaturbereich anzeigt.
(c) Beispiel 39 kann mit Kontrollbeispiel 38 verglichen werden. Jedes wurde auf 1,9 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,35x-Streckverhältnisses mit Polymer B eingestellt. Jedes hatte einen runden Querschnitt. Beispiel 39 enthält 3% EVA. Die Kontrolle 38 hat kein EVA. In diesem Vergleich ist die Flachheit der Bondierungskurve nicht allgemein verbessert, aber die Werte von A_p, A_m und A_l sind um ca. 42 bis 37% höher, was Zunahmen der Querrichtungsfestigkeit über den gesamten Temperaturbereich anzeigt.

Vergleich 4
Beispiele 19, 20, 21 und 22 können mit Kontrollbeispiel 16 verglichen werden. Alle wurden auf 2,2 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,55x-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Alle hatten einen runden Querschnitt. Beispiele 19, 20, 21 und 22 enthalten eine kombinierte Menge von 3 bis 7% EVA und PE (siehe Tabelle 2 für die spezifischen Mengen). Die Kontrolle 16 hat kein EVA. Die Leistung bei niedrigeren Temperaturbereichen ist verbessert, wie aus der Durchsicht der Ergebnisse in den Tabellen 12–14 ersichtlich ist.
Vergleich 5
Beispiel 24 kann mit Kontrollbeispiel 26 verglichen werden. Jedes wurde auf 1,8 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,85x-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Jedes hatte einen runden Querschnitt. Beide wurden mit dem hydrophoben Präparationssystem "Z" hergestellt. Beispiel 24 enthält 3 EVA. Die Kontrolle 26 hat kein EVA. Verbesserungen können in jedem Bereich und Typ von Vergleich festgestellt werden, wie in Tabellen 12-14 wiedergegeben.
Vergleich 6
Beispiele 28, 29 und 30 können mit Kontrollbeispiel 25 verglichen werden. Alle wurden auf 2,2 dpf (nominell) unter Verwendung eines 1,55X- oder 1,60X-Streckverhältnisses mit Polymer B hergestellt. Alle hatten einen runden Querschnitt. Beispiele 28, 29 und 30 enthalten 3 % EVA. Die Kontrolle 25 hat kein EVA. Diese Proben wurden auf einer größeren Ausrüstung bei höheren Geschwindigkeiten hergestellt. Verbesserungen können in jedem Bereich und Typ von Vergleich festgestellt werden, wie in den Tabellen 12-14 wiedergegeben. Eine Steigerung der Eigenschaften bei niedrigeren Bondierungstemperaturen ist ersichtlich.
Vergleich 7
Beispiele 44 und 45 können mit Kontrollbeispiel 38 verglichen werden. Jedes wurde bei ähnlichen Geschwindigkeiten zu Stoffen mit nominell 21 g/m2 (17,5 gsy) hergestellt. Beispiel 38 hat einen runden Querschnitt und enthält kein EVA-Bondierungskurven-Abflachungsmittel. Die Daten sind auf 24 g/m2 (20 gsy) normiert, ähnlich allen anderen Beispielen. Beispiele 44 und 45 sind jedoch auf 21 g/m2 (17,5 gsy) normiert und stellen Stoffe oder Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die zu einem niedrigeren Flächengewicht hergestellt wurden. Beispiele 44 und 45 enthalten jeweils 3% ELVAX^®3180 und haben einen konkaven Delta-Querschnitt. Obwohl Flächengewichtsunterschiede von 3 g/m2 (2,5 gsy) typischerweise für ca. 20 bis 49 g/cm (50 bis 125 g/in) Unterschiede in der Querrichtungsfestigkeit unter diesen Bondierungsbedingungen (ca. 14 ) verantwortlich sind, übersteigen Beispiele 44 und 45 noch die Kontrollprobe 38 in allen der Vergleichswerte (ΔC, ΔA und ΔR), wie es durch die Werte in Tabellen 12, 13 und 14 angegeben wird. Dies zeigt an, daß die Querrichtungsfestigkeit über den gesamten Temperaturbereich verbessert ist, und daß die Bondierungskurven ebenfalls "flacher" sind. Beispiel 46 zeigt die Werte, wenn die Daten von Beispiel 45 auf 24 g/m² (20 gsy) normiert werden. Eine 14%ige Zunahme in jedem CDS-Wert (in Tabelle 5) wird realisiert.
Vergleich 8
Beispiele 51, 52, 53, 54, 59, 60 und 61 können mit Kontrollbeispiel 58 verglichen werden. Alle wurden mit ähnlichen Geschwindigkeiten auf nominell 1,9 Denier unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses hergestellt. Die Kontrolle enthält kein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel. Die Erfindungsbeispiele enthalten 3 verschiedener Ethylen-Copolymere, wie in Tabellen 1 und 2 wiedergegeben. Obwohl ΔC- und ΔR-Werte tatsächlich negativ sind, sind alle ΔA-Werte um 14 bis 48 positiv, was eine CD-Festigkeitsverbesserung über den gesamten Temperaturbereich anzeigt, wie es aus den Querrichtungsfestigkeitswerten in Tabellen 5, 9 und 10 ersichtlich ist.
Vergleich 9
Beispiele 56 und 57 können mit Kontrollbeispiel 62 verglichen werden. Jedes wurde mit ähnlichen Geschwindigkeiten zu nominell 1,9 dpf unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses hergestellt. Jedes hatte eine konkave Delta-Querschnittsform. Beispiele 56 und 57 wurden zu Stoffen mit ca. 21 g/m2 (17,5 gsy) hergestellt und die Werte der Querrichtungsfestigkeit auf 24 g/m2 (20 gsy) Flächengewicht normiert. Die Kontrolle, Beispiel 62, wurde zu Stoffen mit 23,6 g/m2 (19,7 gsy) bondiert und auf 24 g/m² (20 gsy) Flächengewicht normiert. Beispiel 56 enthält 3% ELVAX^®3180 und 1000 ppm einer Fluorkohlenstoff-Verarbeitungshilfe, Dynamar^TM FX5920A. Beispiel 57 enthält 3% ELVAX^® 3124 und 500 ppm Dynamar^TM FX5920A. Die Kontrolle, Beispiel 62, enthält kein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer-Bindungskurven-Verbesserungsmittel noch jedwede Verarbeitungshilfe. Die ΔCund ΔR-Werte sind negativ. Die ΔA-Werte sind um 3 bis 24% positiv, was eine Verbesserung der Querrichtungsfestigkeit über den gesamten Temperaturbereich anzeigt.
Vergleich 10
Beispiel 71 kann mit Kontrollbeispiel 50 verglichen werden. Jedes wurde auf ähnlicher Ausrüstung zu nominell 1,9 dpf unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses hergestellt. Jedes hatte eine runde Querschnittsform. Der Hauptunterschied liegt im Typ der verwendeten Präparation und darin, daß Beispiel 71 3% ELVAX®3124 enthält und Kontrollbeispiel 50 kein polymeres Bindungskurven-Abflachungsmittel enthält. Die Stoff-Zugwerte für Beispiel 71 sind hoch, speziell für Vliesstoff aus hydrophober Faser. Beispiel 71 verwendete Präparation "W", Kontrolle 50 verwendete Präparation "X". Die Werte von A_p, A_m und A_l sind um ca. 31 bis 35% höher, was eine Zunahme der Querrichtungsfestigkeit über den gesamten Temperaturbereich anzeigt.
Vergleich 11
Beispiele 66, 67, 68 und 69 können mit Kontrollbeispiel 65 verglichen werden. Alle wurden mit ähnlichen Geschwindigkeiten unter Verwendung einer Spinndüse mit 675 Löchern (runder Querschnitt) auf nominell 2,2 bis 2,5 Denier unter Verwendung eines 1,35X-Streckverhältnisses hergestellt. Die Kontrolle enthält keine Additive. Die Erfindungsbeispiele enthalten 3% verschiedene Additive (siehe Tabellen 1 und 2). Die ΔA-Werte sind um 4 bis 18% positiv, wenn das Additiv Nylon 6 ist, was eine CDS-Verbesserung über den gesamten Temperaturbereich anzeigt. Die ΔA-Werte sind negativ, wenn das Additiv entweder Polyethylenterephthalat oder Nylon-66 ist, was zeigt, daß nicht alle polymeren Additive als polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel funktionieren.
Vergleich 12
Beispiel 70 kann mit Kontrollbeispiel 17 verglichen werden. Jedes wurde mit ähnlichen Geschwindigkeiten zu nominell 1,9 dpf unter Verwendung eines 1,35x-Streckverhältnisses hergestellt. Jedes wurde unter Verwendung einer Spinndüse mit 1068 Löchern (runder Querschnitt) hergestellt. Beispiel 70 enthält 3% Elvax^®3124 und 3% Nylon 6. Die Kontrolle 17 enthält keine polymeren Additive. Jeder ΔC'-, ΔA- und ΔR-Wert ist positiv, was eine Bindungskurvenverbesserung durch CDS-Verbesserung über den gesamten Temperaturbereich anzeigt, indem die maximale Spitzentemperatur verschoben und die Kurve allgemein abgeflacht wird. In Tabelle 13 wird gezeigt, daß die ΔA-Werte um 21 bis 44% zunehmen.
Beispiel 13
Die ΔA-Werte der Beispiele 27, 40, 43, 46, 47, 70 und 71 übersteigen den besten vollständigen Satz von ΔA-Werten aller Kontrollen. Für ΔA_p ist der beste Kontrollwert 6114 aus Kontrollprobe 16. Für ΔA_m und ΔA_l sind die besten Werte 5453 und 7716 aus Kontrollprobe 50. Beispiele 27, 40, 43, 46, 47 enthalten 3% ELVAX^®3180 oder ELVAX^®250. Beispiel 71 enthält 3% ELVAX^®3124, und Beispiel 70 enthält 3 ELVAX^®3124 und 3% Nylon-6. Die Werte sind in Tabelle 13 gezeigt.
Eine viel größere Gruppe von Beispielen zeigt eine Verbesserung gegenüber der besten Kontrolle, wenn nur ΔAm und %ΔA_l untersucht werden. Zusätzlich zu den oben aufgeführten Beispielen weisen die Beispiele 13, 18, 21, 22, 27, 37, 39, 41, 45, 52, 53, 55, 56, 59, 60 und 66 ebenfalls verbesserte ΔA_m- und %ΔA_l-Werte auf.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Faser mit Kern-Mantel-Struktur, umfassend: Extrudieren einer Polymermischung, die Polypropylen und ein polymeres Bindungskurven-Verbesserungsmittel umfaßt, als Extrudat mit einer Temperatur von wenigstens 275°C; und Unterwerfen des heißen Extrudats einer Oxidation, einem Abbau und/oder einer Verringerung des Molekulargewichts der Polymermischung an der Oberfläche der Faser im Vergleich zur Polymermischung im inneren Kern der Faser zur Bildung einer Faser mit einer Kern-Mantel-Struktur, worin die resultierende Faser, wenn sie dem Rutheniumtetroxid-Anfärben unterworfen wird, eine Anreicherung von Ruthenium im äußeren Oberflächenbereich des Faserquerschnitts auf eine Tiefe von wenigstens 0,2 μm zeigt oder, wenn die Faser ein Denier von weniger als 2 hat, die Ruthenium-Anreicherung wenigstens 1 des äquivalenten Durchmessers der Faser umfaßt.
Faser, die eine Polymermischung aus Polypropylen und polymerem Bindungskurven-Verbesserungsmittel umfaßt, wobei die Faser eine Kern-Mantel-Struktur umfaßt, die einen Kern und einen Mantel umfaßt, und das Polypropylen und das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel sowohl im Mantel als auch im Kern vorhanden sind, worin die Faser, wenn sie dem Rutheniumtetroxid-Anfärben unterworfen wird, eine Ruthenium-Anreicherung im äußeren Oberflächenbereich des Faserquerschnitts auf eine Tiefe von wenigstens 0,2 μm zeigt oder, wenn die Faser ein Denier von weniger als 2 hat, die Ruthenium-Anreicherung wenigstens 1% des äquivalenten Durchmessers der Faser umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Kern-Mantel-Faser bei Verarbeitung zu einem thermisch bondierten Vliesmaterial eine Abflachung einer Bindungskurve von Querrichtungsfestigkeit gegen Temperatur erreicht, verglichen mit einem Vliesmaterial, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 1 oder 2 worin die Kern-Mantel-Faser, wenn sie zu einem thermisch bondierten Vliesmaterial verarbeitet wird, eine Anhebung wenigstens einiger Punkte der Querrichtungsfestigkeit und eine Verschiebung zu niedrigeren Temperaturen einer Bindungskurve von Querrichtungsfestigkeit gegen Temperatur erhält, verglichen mit einem Vliesmaterial, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 4, worin die Anhebung wenigstens einiger Punkte der Querrichtungsfestigkeit das Anheben der Spitzen-Querrichtungsfestigkeit einschließt.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 4, worin das Anheben wenigstens einiger Punkte der Querrichtungsfestigkeit das Anheben wenigstens einiger Punkte bei niedrigeren Temperaturen als bei der Spitzen-Querrichtungsfestigkeit einschließt.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Kern-Mantel-Faser, wenn sie zu einem thermisch bondierten Vliesmaterial verarbeitet wird, eine Zunahme der Fläche über einen definierten Temperaturbereich unter einer Bindungskurve von Querrichtungsfestigkeit gegen Temperatur erhält, verglichen mit einem Vliesmaterial, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 7, worin die Zunahme der Fläche bereitgestellt wird, indem die Bindungskurve zu niedrigeren Temperaturen verschoben wird, wobei die Fläche unter der Bindungskurve im definierten Temperaturbereich zunimmt, verglichen mit einem Vliesmaterial, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel (a) einen DSC-Schmelzpunkt von unter ca. 230°C und (b) wenigstens eines aus einem Elastizitätsmodul und einer komplexen Viskosität unterhalb dessen des Polypropylens in der Polymermischung hat.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel wenigstens ein Polymer umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkenvinylcarboxylat-Polymeren, Polyethylenen, Alken-Acrylsäuren oder -Estern, Alken-Coacrylaten, säuremodifizierten Alkenacrylaten, Alkenacrylat-Acrylsäure-Polymeren und Polyamiden besteht.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser ein %ΔA_l hat, das größer als dasjenige eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Faser ein %ΔA_l und %ΔA_m hat, das größer als dasjenige eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die Faser ein %ΔA_l, %ΔA_m und %ΔA_p hat, das größer als dasjenige eines Vliesmaterials ist, das unter den gleichen Bedingungen aus Fasern hergestellt wird, die unter den gleichen Bedingungen ausgenommen die Abwesenheit des polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmittels hergestellt wurden.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Polymermischung ferner ein zusätzliches Polymer umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Polymermischung ferner wenigstens ein aus der Gruppe ausgewähltes Element umfaßt, die aus Stabilisatoren, Oxidationsinhibitoren und Antazida besteht.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser eine kreisförmige, diamant-, delta-, konkav-delta-, dreiflügelige, ovale oder "X"- förmige Querschnittskonfiguration umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser ein Denier von weniger als ca. 5 umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser eine Einkomponenten- oder Zweikomponentenfaser ist.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser eine Stapelfaser umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel eine Mehrzahl von polymeren Bindungskurven-Verbesserungsmitteln umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 20, worin die Mehrzahl von Bindungskurven-Verbesserungsmitteln wenigstens ein Ethylen-Vinylacetat-Polymer und wenigstens ein Polyethylen umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Polymermischung wenigstens ca. 80 Gew.-% Polypropylen umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das polymere Bindungskurven- Verbesserungsmittel wenigstens ein Ethylen-Vinylacetat-Polymer umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 23, worin das polymere Bindungskurven-Verbesserungsmittel ein aus der Gruppe ausgewähltes Element umfaßt, die aus wenigstens einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und wenigstens einem Ethylen-Vinylacetat-Terpolymer und Mischungen davon besteht.
Verfahren oder Faser gemäß Anspruch 23 oder 24, worin Polyethylen mit dem Ethylen-Vinylacetat-Polymer zur Bildung einer Vormischung vorgemischt wird und die Vormischung mit dem Polypropylen vermischt wird.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser eine Stapelfaser mit einer Länge von ca. 2,5 bis 7,6 cm (1 bis 3 Zoll) und einem Denier von ca. 0,5 bis 3 umfaßt.
Verfahren oder Faser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Faser wenigstens einen hohlen Anteil umfaßt.
Vliesmaterial, das Fasern gemäß einem der vorhergehenden. Ansprüche umfaßt.
Hygieneprodukt, das wenigstens eine Absorptionsmittelschicht und wenigstens einen Vliesstoff umfaßt, der Fasern gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, die thermisch zusammen bondiert sind.