DK160326B

DK160326B - Fremgangsmaade til fremstilling af et ikke-vaevet stof indeholdende varmeklaebende sammensatte fibre

Info

Publication number: DK160326B
Application number: DK046283A
Authority: DK
Inventors: Masahiko Taniguchi; Susumu Tomioka
Original assignee: Chisso Corp
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1991-02-25
Also published as: KR840003712A; EP0086103B2; FI830355L; JPS58136867A; EP0086103B1; DK46283D0; KR880000386B1; FI830355A0; EP0086103A2; DK46283A; US4500384A; DK160326C; EP0086103A3; JPH0219223B2; DE3374426D1

Description

DK 160326 B

- 1 -

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et ikke-vævet stof, hvilken fremgangsmåde omfatter, at man danner en bane af varmeklæbende sammensatte fibre af den i kravets indledning angivne art, og at man varmebehandler 5 denne bane vced en passende temperatur, jvf. krav l's indledning.

Ikke-vævede stoffer fremstillet under anvendelse af sammensatte fibre bestående af sammensatte komponenter af fiber-10 dannende polymere med forskellige smeltepunkter kendes i forvejen. I de senere år har man skærpet kravene til egenskaberne hos ikke-vævede stoffer, og det er blevet et grundlæggende krav, at stofferne skal bibeholde høj styrke i forbindelse med en så lav vægt som muligt og et så 15 behageligt greb som muligt. Ifølge den kendte teknik under anvendelse af sammensatte fibre sammensat alene af sammensatte komponenter med forskellige smeltepunkter har det været umuligt at tilfredsstille de ovennævnte krav.

20 Formålet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde til fremstilling af ikke-vævede stoffer med høj styrke og lav vægt og godt greb.

Dette opnås derved, at der anvendes sammensatte fibre af 25 kerne-kappe-typen, hvor kappekomponenten har en gennemsnitstykkelse på 1,0 - 4,0 micron, og at varmebehandlingen sker ved en temperatur, der giver kappekomponenten en 3 4 tilsyneladende viskositet på 1 x 10 - 5 x 10 poise, målt ved en forskydningshastighed på 10 - 100 sek 30

Grunden til, at forskellen mellem de respektive smeltepunkter hos de to komponenter i de sammensatte fibre skal være 30°C eller mere ifølge opfindelsen, er, at når varmebehandlingen udføres ved en temperatur, hvor der fås 35 en tilsyneladende viskositet af kappekomponenten på mellem - 2 -

DK 160326 B

3 4.0 1x10 og 5 x 10 poise målt ved en forskydningsstyrke på 10 - 100 sek ved fremstillingen af ikke-vævet stof som beskrevet ovenfor, er det umuligt at opnå en sådan viskositet, med mindre temperaturen er mindst 10°C højere end 5 smeltepunktet for kappekomponenten, og hvis forskellen mellem temperaturen ved varmebehandlingen og smeltepunktet for kernekomponenten er 20°C eller mindre, tilvejebringes der et så uønsket resultat, at der foregår deformation på grund af varmekrympning og så videre i de sammensatte 10 fibre, at det færdige ikke-vævede stofs dimensionsstabilitet ødelægges.

Grunden til, at den gennemsnitlige tykkelse af kappekomponenten skal ligge i området 1,0 - 4,0 micron, er som 15 følger: I det tilfælde, hvor den gennemsnitlige tykkelse af kappekomponenten er mindre end 1,0 micron, selv om de sammensatte fibre underkastes varmsmelteadhæsion under 20 varmebehandlingsbetingelser, hvor den rette smelteviskositet forefindes, forekommer der sådanne ulemper, at arealet af den del, hvor varmsmelteadhæsionen udføres, er så lille, at det fremkomne ikke-vævede stof har lav styrke, og når endvidere banen af fiberaggregat dannes under 25 trinnet forud for varmebehandlingen, er den anden komponent tilbøjelig til at skalle af på grund af mekanisk chok, friktion o.s.v., som de sammensatte fibre medfører, og dannelsen af en sådan afskalning reducerer styrken af det ikke-vævede stof i meget høj grad. På den anden side: I det 30 tilfælde, hvor gennemsnitstykkelsen af kappekomponenten overstiger 4,0 micron, forekommer der sådanne ulemper, at under temperaturstigningstrinnet for varmebehandlingen, virker en krympningskraft på kappekomponenten i nærheden af blødgøringspunktet til smeltepunktet for kappekomponenten, 35 til dannelse af fremspring og fordybninger på overfladen af de sammensatte fibre, og selv om temperaturen derefter hæves til en passende værdi, og den tilsyneladende visko- - 3 -

DK 160326 B

sitet af kappekomponenten reduceres, udjævnes fremspringene og fordybningerne utilstrækkeligt, så at kappekomponenten eksisterer i form af dråber eller kugler på overfladen af kernekomponenten, hvilket resulterer i en 5 reduceret vedhængningskraft, et ikke-vævet stof med ubehageligt greb o.s.v.

Den genemsnitlige tykkelse af kappekomponenten kan let beregnes fra sammensætningsforholdet mellem kernekompo-10 nenten på tidspunktet for spinding ved hjælp af en spinde-maskine af kendt type til typen med kappe og kerne og finheden (denier) af de fremkomne sammensatte fibre.

Grunden til, at varmebehandlingstemperaturen for produk-15 tionen af det ikke-vævede stof defineres som en temperatur, som er lavere end smeltepunktet for kernekomponenten og lig med eller højere end smeltepunket for kappekomponenten og 3 giver denne en tilsyneladende viskositet på fra 1 x 10 til 4 5 x 10 poise målt ved en forskydningshastighed på 10 - 100 20 sek er som følger: I det tilfælde, hvor den tilsyneladende viskositet ligger 4 så højt som over 5 x 10 (d.v.s., at temperaturen er lav), er arealet for varmsmelteadhæsionen for kappekomponenten 25 ved kontaktdelene mellem de respektive sammensatte fibre så lille, at det fremkomne ikke-vævede stof har reduceret styrke. Hvis arealet af varmsmelteadhæsionsdelen forøges ved mekanisk sammentrykning af banen af fiberaggregat ved den ovennævnte varmebehandlingstemperatur, er grebet af 30 det fremkomne ikke-vævede stof hårdt, og derfor er et sådant tilfælde uønsket. På den anden side: I det tilfælde, hvor den tilsyneladende viskositet ligger så 3 lavt som under 1 x 10 (d.v.s., at temperaturen er høj), er varmsmelteadhæsionen af kappekomponenten ved 35 kontaktdelene mellem de respektive sammensatte fibre for kraftig, og derfor er arealet af varmsmelteadhæsionen så stort, at det fremkomne ikke-vævede stof er papiragtigt og - 4 -

DK 160326 B

mangler blødhed og behageligt greb. Et sådant tilfælde er derfor uønskværdigt. Endvidere forholder det sig på den måde, at ved en sådan varmebehandlingstemperatur vil - selv om gennemsnitstykkelsen af kappekomponenten 5 ligger i området 1-4 micron - denne komponent være tilbøjelig til at forekomme i form af dråber eller kugler på kernekomponenten. Et sådant tilfælde er derfor også uønskværdigt.

10 De sammensatte fibre, som benyttes i forbindelse med den foreliggende opfindelse, må være sådanne, som har sammensatte komponenter arrangeret på en sådan måde, at kappekomponenten kan have et temperaturområde, som giver en til-syneladende viskositet på mellem 1 x 10 og 5 x 10 poise 15 målt ved en forskydningshastighed på 10 - 100 sek og kernekomponenten kan have et smeltepunkt højere end ovennævnte temperaturområde. Den tilsyneladende viskositet af kappekomponenten betyder den tilsyneladende viskositet af denne, efter at den har passeret spindeprocessen, og denne 20 viskositet kan bestemmes ved måling af en prøve, som fås ved spinding af denne komponent alene under de samme betingelser som dem på kernekomponentens side på tidspunktet for den sammensatte spinding ifølge en kendt fremgangsmåde .

25

Banen af fiberaggregat, hvoraf der fremstilles et ikke-vævet stof ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, omfatter ikke blot en bane af fiberaggregat bestående alene af sammensatte fibre med ovennævnte specifikke træk, 30 men også en bane af fiberaggregat bestående af en blanding af de sammensatte fibre med andre fibre indeholdende de sammensatte fibre i en mængde på mindst 20 vægtprocent i blandingen, og denne bane af fiberaggregat benyttes også fortrinsvis. Af sådanne fibre kan man benytte vilkårlige 35 fibre, som hverken forårsager smeltning eller stor varme-krymnpning på tidspunktet for varmebehandlingen til fremstilling af ikke-vævet stor, og f.eks. kan der - 5 -

DK 160326 B

benyttes en eller flere slags fibre som passende vælges blandt naturlige fibre såsom bomuld, uld, o.s.v., halvsyntetiske fibre såsom viskoserayon, celluloseacetatfibre o.s.v., syntetiske fibre såsom polyolefinfibre, polyamid-5 fibre, polyesterfibre og acrylfibre og uorganiske fibre såsom glas og asbestfibre. Den benyttede mængde udgør 80 vægtprocent eller mindre af den totale vægt af disse fibre og de sammensatte fibre. Hvis andelen af sammensatte fibre i fiberaggregatbanen er mindre end 20 vægtprocent, 10 reduceres styrken af ikke-vævede stoffer. Derfor er sådanne andele også uønskede.

Den fremgangsmåde, som benyttes til dannelse af banen af fiberaggregat ud fra de sammensatte fibre alene eller en 15 blanding deraf med andre fibre kan være en vilkårlig kendt proces til fremstilling af ikke-vævede stoffer såsom kartningsprocessen, lægning af lag ved hjælp af luft, tørpulpprocessen, vådpapirprocessen o.s.v.

20 Til varmebehandlingen med henblik på omdannelse af banen af fiberaggregat til et ikke-vævet stof ved varmsmelteadhæsion af den lavest smeltende komonent af de sammensatte fibre kan man benytte enhver tørreindretning såsom en varmluft-tørrer, sugetromletørrer, yankeetørrer o.s.v., og varme-25 valser såsom valser med og uden præg.

Opfindelsen skal forklares nærmere gennem eksempler. Tillige skal metoder til måling af værdierne for de fysiske egenskaber i eksemplerne eller de benyttede 30 definitioner anføres samlet nedenfor:

Styrke af ikke-vævet stof:

Ifølge JIS L1096 måles en prøve på 5 cm bredde ved en 35 begyndelsesafstand mellem gribeorganerne på 10 cm og en strækkehastighed pr. minut på 100%.

DK 160326B

- 6 -

Greb af ikke-vævet stof:

En vurdering foretages ved funktionelle forsøg udført af 5 medlemmer af et panel: 5 O : Det tilfælde, hvor alle medlemer af panelet finder, at stoffet er blødt.

Λ : Det tilfælde, hvor tre eller flere medlemmer af 10 panelet finder, at stoffet er blødt.

X : Det tilfælde, hvor tre eller flere medlemmer af panelet mener, at stoffet mangler blødt greb.

15 Tilsyneladende viskositet:

Efter strømningsprøvemetoden ifølge JIS K7210 (referenceforsøg) måles Q-værdien ved hjælp af et Kohka-strømnings-prøveapparat, og viskositeten beregnes ud fra Q-værdien 20 efter følgende omsætningsligninger: 3

Forskydningshastighed: D'm = 4 Q/1V r (1)

For skydnings spænding: Ύ m = P r/2 L (2)

Tilsyneladende viskositet: \ = 4'C’m/D'm * 25 (3 + d log D'm/d log Ύ m) (3) hvor Q betegner en udstrømningsmængde (ml/sek), og r betegner radius af dysen (=0,05 cm), og L betegner længden af dysen (=1,00 cm), og som det tryk P, som skal måles, 30 benyttes de respektive værdier på 10, 15, 25, 50 og 100 kg/cm^.

Eksempel 1 35 Der udføres smeltespinding ved 265°C under anvendelse af et polypropylen med en smeltestrømningshastighed på 15 (smp. 165°C) som kernekomponent og en ethylen-vinylacetat-copoly- - 7 -

DK 160326 B

mer med et smelteindeks på 20 (vinylacetatindhold 15%, smp. 96°C) som kappekomponent og også under anvendelse af en spindedyse med 50 huller hver med en huldiameter på 0,5 mm til opnåelse af ustrakte filamenter med forskellige 5 sammensætningsforhold som vist i tabel 1. Endvidere stoppes en gearpumpe på kernekomponentens side, og kappekomponenten bruges alene til fremstilling af en prøve til måling af den tilsyneladende viskositet. Disse ustrakte filamenter strækkes alle til 4,0 gange den 10 oprindelige længde ved 50°C, krympes i en sammenstuvnings-boks og skæres til en fiberlængde på 51 mm til opnåelse af sammensatte fibre på tre denier med gennemsnitstykkeIser af kappedelen som vist i fig. 1.

15 Af disse sammensatte fibre fremstilles baner på ca. 100 2 g/m efter metoden med laglægning ved hjælp af luft efterfulgt af varmebehandling ved bestemte temperaturer på hver 30 sek. ved hjælp af et tørreapparat af luftsugetypen til opnåelse af ikke-vævede stoffer. Vurderingerne af 20 styrken og grebet af de således opnåede ikke-vævede stoffer fremgår af tabel 1.

25 30 35

% 8 DK 160326 B

Ά «

<M U * < < X X

A - 0

<J- CO

H

CM 0

Ο M

H fsbO O A O A GO

lx! -

Ο -P A VO VO A

·> CO Η Η Η H

G\

A

O

H rQ

lx! 0 < O O O H

O U

** C5

Ο A

H *· A 0

O

H k b0 CM Ο H 00 A

rS [>5^ ·ν λ λ *»

A -μ O' Ο Η O A

* CO CM CM CM H

A

O

H ,Q

Μ Φ < Ο Ο Ο X

A U

- c5

O CO

H

Η ·* A 0

O O' 00 VO A CM

i—I JO bO « ·, n ^ ^ • X oo co σ\ h a

Η O -P Η H CM H

*· CO

rH O' Φ A <1- ø o

Eh H ,0

X Φ < < ο < X

A U

*· cis

O A

O

H ··* <1· 0 Ο X A A A O- 00 l“| £_j fo£) *v a t\

X >,M VO H CM CM O

CM -P Η Η Η H

* CO

iS

£ I I Ο I II =L

0 W 0O -H -PH

· M —Η Η Φ ·> Η>ω^ο h 7 •H S « I M^s 4s VO CM A O O'! !>0^3 to ,Χ S >, 7 ίτΧβ-Ρ ·Η Φ Φ -P <H X Ο H CM <Τ S > ø i> w β øg Φ'd ΦΦ Ο Φ ·Η Φ ΰ

!> td w p -d OC5HW

Η Φ a S3 H

* Φ Η Φ Φ

k S°0 -P Ό Φ ··> I

? [>,g w φ ran -p i -PW b£ Η -Η I ÉB k —

ØH-P G ΦΟ.Ρ4 rao \0 O O O O O

Ρ,·ΗΦ·Η0Ρ1ΦΡ!£Η 00 H CM -d" VO tS

Φ -P -P Η P"> CQØCQ CO \ \ \ \ \

ft rid 10 * S bOTi H ø Ο Ο Ο Ο O

Sfloifl HP O SflHOJ^ O' 00 VO <f A

ΦΦΟ0ΗΦΗ 0 ·Η O ,¾ Εη0^ΙΛ EH -P· 0| CO S Λ ~ bfl S ·

W k H CM A <t- A

U Pi I I I I I

Ο Η Η Η Η H

1¾ - 9 -

DK 160326 B

Eksempel 2

Der udføres smeltespinding ved 295°C på samme måde som i 5 eksempel 1 under anvendelse af et polyethylenterephthalat med en egenviskositet på 0,65 (smp. 258°C) som kernekomponent og et polyethylen med høj vægtfylde og med et smelteindeks på 23 (smp. 130°C) som kappekomponent. De fremkomne ustrakte filamenter strækkes til 2,5 gange den 10 oprindelige længde ved 110°C, kruses i en sammenstuvningsboks og skæres til en fiberlængde på 64 mm til opnåelse af sammensatte fibre på 3 denier med en gennemsnitstykkelse af kappedelen som vist i fig. 2.

2 15 Af disse sammensatte fibre fremstilles baner på ca. 20 g/m efter kartningsprocessen efterfulgt af varmebehandling ved hjælp af kalandervalser bestående af en kombination af metalvalser uden præg holdt på en bestemt temperatur med en 2 bomuldsvalse under et tryk på 5 kg/cm til opnåelse af 20 ikke-vævede stoffer. Vurderingen af styrken og grebet af di sse ikke-vævede stoffer fremgår af tabel 2, som viser resultaterne af forsøg ved forskellige produktionsbetingelser .

25 30 35

„ 10 DK 160326 B

O

H η X 0

in U << X X X

« C5

O

Φ Q O Μ tn m CTi O in 2 x >>,y ΙΛ <t- <1" <1" <f

H O -P

~ CO

00 m o £> Η 0

X Pi < O O O X

O C5 o *r H - M tn o) o m h Pi 6o o in cm co o ^ ·ι w *\ «« #t

O -P <t* VD 00 C'- VO

* CO

tn m o

H

X CD

m Pi < o o o x

- Ci3 'O

in ··*' tn cd .

5θ X ^CMCv-HCTv H P| 6fl ** ·» “ «* ·* H <f M3 IN 00 η

O -P

• - CO

CM IS

H <1* CD O ,Ω

n H CD

Cd x u X < X X X

Eh O CU

*k in

CM

H O x H Pi bO CM 00 CM <f 00 ^ [>5^ tt ·\ »v r. ».

in -p cm tn tn <t m - co io

S I I O I II =L

<D 03 * O H -PH

X -Η P < 03 .-si -H CD

H > CD X-. O Η Γ) •h s Pi ,y i ra,y cd in o h co in |> CD ^ 3 IQ ·> *> ·- » ·» fitl (d-p ·Η 0 0 -P Η Φ O H cm tn

Pi > Cd > to pj cd ^ •d cdw ^ pi 6o 91 0Τ3 00Ο0·Η02 > Cd to p d O C5H 03^

HøS Pi H

Λ 0 H 0 ø u pi °ø -p Td ø - i

pi &s 03 ø CQH -p I

•P ra M H-H I æ Pi ^ o o o o o 0 Η -P Pi 0 O ,¾ WO\0 H CM <t M0 C^-

Pt H 0 H Pi ft 0 Pi <H m & \ \ \ \ \ ø-p-PH i>> ra ø ra £ & o o o o o ft Ttti m « S hOTdu cd σ\ oo co <1- m S Pl 03 pi Η -P O S ΡίΗφ * 0 0 O 0 ·Η0 Η ØH O S Eh-P 0| copirf^ 60 s · h cm tn -cf in ra Pi i i i i i

Pi Pi CM CM CM CM CM

o [xj

DK 160326 B

- 11 -

Af forsøgsresultaterne i eksempel 1 og 2 ses, at når en bane af fiberaggregat bestående af sammensatte fibre, hvor kappekomponenten har en gennemsnitstykkelse på 1-4 micron, 5 underkastes varmebehandling ved en temperatur, som er mindre end smeltepunktet for kernekomponenten og lig med eller højere end smeltepunktet for kappekomponenten, og giver en tilsyneladende viskositet af kappekomponenten på 3 4 1 x 10 til 5 x 10 poise, målt ved en forskydningshastig-10 hed på 10-100 sek \ er det muligt at opnå et ikke-vævet stof med høj styrke og godt greb.

Eksempel 3 15 Af blandinger af sammensatte fibre fra eksempel 1 (forsøg nr. 1-3) (20 vægtprocent) med polyesterfibre (6d x 64 mm, smp., 258°C) (80 vægtprocent) fremstilles baner på ca. 200 2 g/m efter kartningsprocessen efterfulgt af varmebehandling ved 135°C i 30 sekunder ved hjælp af en tørreindretning af 20 luftsugetypen til opnåelse af ikke-vævede stoffer. Disse ikke-vævede stoffer har tilstrækkelig styrke (7,4 kg) til fremstilling af kviltede stoffer og ringe fnugning på overfladen og et blødt greb.

25 30 35

Claims

DK 160326 B - 12 - Fremgangsmåde til fremstilling af et ikke-vævet stof, der er bundet ved hjælp af varmeklæbende sammensatte fibre, ved 5 hvilken man danner et ark eller en bane bestående af 20-100% sammensatte fibre med kerne-kappe-struktur og 0-80% andre fibre, hvor i hvert fald kernekomponenten er en fiberdannende polymer, og kappekomponenten er en polymer, der er forskellig fra kernekomponenten og har et 10 smeltepunkt, som ligger mindst 30°C lavere end kernekomponentens, hvorefter fiberarket eller -banen underkastes en varmebehandling ved en temperatur, som er lavere end smeltepunktet for kernekomponenten og lig med eller højere end smeltepunktet for kappekomponenten, kende-15 tegnet ved, at kappen har en gennemsnitstykkelse på 1,0 - 4,0 micron, og at varmebehandlingen udføres ved en temperatur, der giver kappekomponenten en tilsyneladende 3. o viskositet på 1 x 10 til 5 x 10 poise, målt ved en forskydningshastighed på 10 - 100 sek 20 25 30 35