EP2064381A2 - Light-weight spunbonded non-woven with particular mechanical properties - Google Patents

Light-weight spunbonded non-woven with particular mechanical properties

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EP2064381A2
EP2064381A2 EP07818274A EP07818274A EP2064381A2 EP 2064381 A2 EP2064381 A2 EP 2064381A2 EP 07818274 A EP07818274 A EP 07818274A EP 07818274 A EP07818274 A EP 07818274A EP 2064381 A2 EP2064381 A2 EP 2064381A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spunbonded
nonwoven
spunbonded nonwoven
fabric
filaments
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07818274A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Bornemann
Markus Haberer
Stefanie Streich
Dag Fohlin
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Fiberweb Corovin GmbH
Original Assignee
Fiberweb Corovin GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Fiberweb Corovin GmbH filed Critical Fiberweb Corovin GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
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    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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    • Y10T442/681Spun-bonded nonwoven fabric

Definitions

  • the invention relates to a spunbonded nonwoven polyolefin filaments having a filament denier ⁇ 1.6 dtex.
  • the spunbonded fabric is characterized by special mechanical properties.
  • the invention relates to the production of a laminate using the spunbonded nonwoven according to the invention and to the use of the spunbonded nonwoven and the use of the laminate produced with the spunbonded nonwoven.
  • Nonwovens are textile fabrics which can be produced in various ways.
  • melt spinning meltblowing
  • meltblowing meltblowing
  • the two technologies of melt spinning and meltblowing have the advantage that the plastic granulate can be transferred directly into the finished fabric with the aid of a corresponding system. This explains the comparatively high productivity of these machines in the production of nonwovens.
  • melt spinning polymer granules are melted in an extruder, pressed through the openings, so-called spinnerets, a spinning device and pneumatically or mechanically stretched after cooling.
  • the process of drawing determines the final strength of the filaments.
  • the loosely deposited filaments after being drawn on a moving filing belt become in contact with each other
  • Crossing points chemically or thermally to so-called binding points solidified As the solidification increases, the softness of the nonwoven fabric thus formed decreases, and its flexural rigidity increases.
  • Several identical or different superimposed spunbonded layers can be thermally solidified, for example by calendering, to form a composite material (laminate).
  • the productivity is lower than in melt spinning.
  • the nonwoven fabrics produced by melt blown have a lower mechanical strength than those produced by melt spinning.
  • the nonwovens produced by melt blowing are characterized by very good barrier properties.
  • the aim of a low-cost nonwoven production is therefore the replacement, or in the case of the production of a laminate, the reduction of the nonwoven webs produced by meltblowing by such nonwovens, which were ideally made entirely by melt spinning.
  • the properties of a spunbond web are comprehensively described by the basis weight and density as well as the mechanical properties, e.g. the maximum tensile strength and the maximum elongation at break, continue through the
  • Barrier properties e.g. the waterproofness and air permeability.
  • the basis weight of a spunbond indicates its mass as a function of the area in g / m 2 , the density of a
  • Spun nonwoven the quotient of the basis weight and the Thickness of the spunbond corresponds.
  • the reduction in the basis weight of a spunbonded fabric can therefore be achieved either by reducing the spunbonded density or by reducing the spunbonded thickness. In the normal case and with constant maintenance of all other production parameters, however, both are at the expense of the mechanical properties and also at the expense of the barrier properties of the spunbonded nonwoven.
  • the reduction of the basis weight is a central parameter in the product improvement because it significantly influences the wearing comfort of the products made of the nonwoven fabric.
  • babies' diapers, incontinence products and feminine hygiene products are seeing a steady trend towards more lightweight spunbonded fabrics.
  • the air permeability decreases with increasing web thickness.
  • these products require the guarantee of mechanical properties and barrier properties, even at a reduced weight per unit area.
  • the basis weight, mechanical properties and barrier properties of a spunbonded nonwoven depend on various parameters.
  • a crucial parameter, which determines all mentioned sizes, is the filament titer.
  • the filament titer of a yarn or a filament is given as a length-related mass and describes its fineness.
  • a high yarn count means a smaller mass / length ratio. The yarn count is measured in tex (tex), where 1 tex is 1 gram per 1000 m, or a decitex (dtex) corresponds to 1 gram per 10 000 m.
  • the prior art also discloses multilayer composite nonwovens (laminates) whose outer layers consist of melt-spun spunbonded nonwoven layers, while at least one of the inner layers consists of very fine fibers, which are preferably produced by meltblowing.
  • laminates multilayer composite nonwovens whose outer layers consist of melt-spun spunbonded nonwoven layers, while at least one of the inner layers consists of very fine fibers, which are preferably produced by meltblowing.
  • the object of the invention is the production of lightweight spunbonded nonwoven webs with improved mechanical properties.
  • the improvement of the mechanical properties should also have a positive effect on the barrier properties (barrier properties).
  • the production of the spunbonded to ensure productivity without reducing the overall throughput.
  • the object of the invention is to provide one in comparison to others
  • Nonwoven laminates (laminates) of lightweight laminate with improved mechanical and improved barrier properties.
  • polyolefin filament are used with a filament denier ⁇ 1.6 dtex, which result in the application of the melt spinning technology spunbonded, which is characterized by a basis weight ⁇ 20 g / m 2 , and a density of ⁇ 0.06 g / cm 3, and a Hochstzugkraft 10-62 N in machine direction and from 5 to 35 N in the cross machine direction.
  • the core idea of the invention is based first of all on the general knowledge that the mechanical properties of a nonwoven, especially from the filament titer, i. depending on the fineness of the filaments used. For between filaments of greater fineness (i.e., lower filament titer), a greater number of crossing points will form after filament deposition, provided the other parameters of nonwoven production are substantially unchanged. As a result, a larger number of binding sites will be present after chemical or thermal bonding of the web. With out of this
  • the inventors of the nonwoven fabric according to the invention have recognized that straight filaments with a filament titer of at most 1.6 dtex, in particular in the range from 1.6 dtex to 1.0 dtex, permit the production of nonwovens whose surface weights are only 4 to 20 g / m 2 , in particular 4.0 to 12 g / m 2 and whose mechanical properties at the same time represent an optimum.
  • a filament titer of at most 1.6 dtex, in particular in the range from 1.6 dtex to 1.0 dtex
  • the spunbonded fabric according to the invention is lightweight and at the same time has improved mechanical properties.
  • the barrier properties of the spunbonded fabric are improved despite the lightweight.
  • "Lightweight" in the context of the invention means that the nonwoven fabric has a surface weight of 4 to 20 g / m 2.
  • the special feature is that the nonwoven fabrics according to the invention, despite the low
  • the spunbonded web has a density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 .
  • the upper limit of the density of 0.084 g / cm 3 applies to spunbonded nonwovens whose
  • the spunbonded nonwoven has a surface weight of at most 12 g / m 2 .
  • the Density maximum 0.073 g / cm 3 . Since the density and the air permeability behave inversely to each other, the lower limit of the air permeability is significantly higher for spunbonded nonwovens of this more lightweight embodiment with 3900 l / (m 2 » s). Accordingly, the waterproofness is lower with a water column of no more than 11 cm.
  • the upper limits for the maximum tensile force are significantly lower for spunbonded nonwovens with surface weights in the range of 4 to 12 g / m 2 than for spunbonded nonwovens with surface weights above 12 g / m 2 .
  • the maximum tensile force can be up to 62 N in the machine direction (MD) and up to 35 N across the machine direction (CD).
  • the maximum tensile force in the machine direction (MD) is a maximum of 32 N and a maximum of 20 N across the machine direction (CD).
  • the maximum tensile strength of a spunbonded fabric of up to 12 g / m 2 is up to 75% in the machine direction and up to 75% across the machine direction.
  • the spunbonded web has a density of 0.06 to 0.07 g / cm 3 and an air permeability of between 3900 and 8300 l / m 2 s and a water column of between 7 and 11 cm.
  • the measured air permeability due to the lower density of the spunbonded fabric with 3900 l / m 2 s, a lower limit, which is significantly higher than the corresponding lower limit of the air permeability for a spunbonded fabric having a density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 .
  • the one for the water column measured values are for the particular preferred spunbonded with the lower density on the other hand with 7 to 11 cm in a narrower range than for the spunbonded with the density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 , for a water column of 5 to 17 cm was measured.
  • filament titer in the range of 1 to 1.3 dtex. Filaments of this fineness allow the production of spunbond webs having a basis weight of less than 20 g / m 2 .
  • polymers are macromolecular substances made from simple
  • Molecules by polymerization, polycondensation or polyaddition are constructed.
  • the class of polyolefins includes i.a. Polyethylene (HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, ULDPE, UHMW-PE), polypropylene (PP), poly (1-butene), polyisobutylene, poly (1-pentene), poly (4-methylpent-1-ene), polybutadiene .
  • polystyrene resin polystyrene resin
  • polystyrene resin polystyrene resin
  • graft or copolymers of polyolefins and ⁇ , ß-unsaturated carboxylic acids or carboxylic anhydrides can be used.
  • polystyrene polystyrene
  • polyamides polystyrene
  • the charge of the starting polymers is not conclusive in both cases. All other melt-spinnable polymers known to the person skilled in the art are therefore not excluded from the use for producing the spunbonded fabric.
  • Polyethylene and polypropylene, as well as olefinic copolymers or mixtures thereof, are particularly suitable for the production of the nonwoven fabric according to the invention. It goes without saying that even the polyethylene used a
  • Mixture of different polyethylenes can be. The same applies to the polypropylene used.
  • Polypropylene produced with metallocene catalysts has a more homogeneous molecular weight distribution
  • Fillers or pigments are added. In principle, all fillers or pigments known to those skilled in the art and suitable for the intended use of the nonwoven fabric are suitable. For cost reasons alone, calcium carbonate is a particularly interesting filler. Titanium dioxide (TiO 2 ) is also suitable as a filler and is intended for the production of the nonwoven fabric according to the invention.
  • the filaments can have a filler content of more than 5% by weight.
  • the average particle size of the filler (D50) is preferably 2 microns to 6 microns, wherein the top cut (D98) of the particles is ⁇ 10 microns.
  • the solidification of the spunbonded fabric can be carried out by all methods known to the person skilled in the art.
  • the solidification is chemical or thermal type.
  • the nonwoven thickness is reduced in the region of the embossing points.
  • the nonwoven thickness of the consolidated spunbonded fabric is in the range of 115 to 296 ⁇ m.
  • the nonwoven thickness for those with a spinning device having 7000 holes / m (with a spinning beam width of 150 mm) is in the range of about 115 to about 266 microns. This shows that finer filaments tend to result in lower web thicknesses.
  • the spunbonded nonwoven according to the invention forms a layer in a laminate consisting of at least two spunbonded nonwoven layers.
  • the second or further layers may have similar or distinct other properties than the spunbonded nonwoven according to the invention. Due to its lightweight nature, the nonwoven fabric according to the invention is suitable for a large number of combinations. It is also conceivable that one or more of the layers of the laminate is produced by melt blowing.
  • nonwovens Uses for the nonwovens according to the invention the production of lining fabrics, personal hygiene articles (diapers, sanitary napkins, cosmetic pads), cleaning wipes and mop cloths, and for gas and liquid filters, wound dressings, wound compresses are provided. Also the production of insulating materials, acoustic nonwovens and
  • Geovlies for example in the attachment of dykes, in the field of green roofs, as a layer of a landfill cover for the separation of soil layers and bulk materials or as an intermediate layer below the ballast bed of a
  • the nonwovens are useful as a cover.
  • Fig. 1 shows the fiber denier (filament titer), measured on spunbonded nonwovens with different weight per unit area.
  • Fig. 2 shows the spunbonded density for the various spunbonded nonwovens applied over the basis weight.
  • Fig. 3 and Fig. 4 show the maximum tensile force for
  • Fig. 5 shows the air permeability measured on spunbonded nonwovens with different basis weight.
  • Fig. 6 shows the water column of the spunbonded nonwoven with different basis weight.
  • Fig. 7 shows light micrographs of lightweight spunbond webs.
  • the total number of holes per meter of spinning plate is given, whereby the width of the spinning package surface provided with nozzle bores is 150 mm.
  • spunbonded nonwoven spunbonded nonwoven webs of various basis weight were prepared by melt spinning.
  • the filament titer the filaments forming the spunbonded webs were set at 1.3 dtex, 1.8 dtex and 2.1 dtex.
  • Example 1 The corresponding spunbonded nonwovens have been designated as "Sample 1" to "Sample 14".
  • the composition, process conditions and characteristic properties of the spunbonded nonwovens produced from ZN-PP are shown in Table 1.
  • the spunbond webs were made on a conventional "Reicofil 3" spunbonded web in the form that: a., A conventional spinner having a spinning device with 5,000 orifices per meter of spinning plate, a 150 mm orifice of the spinneret surface area provided with nozzle bores ("Sample 1-10 ”) as well as b. a modified spinning apparatus including a spin plate with increased number of nozzle holes per face of the spin plate of 7,000 nozzle holes per meter of spinplate, a width of the 150 mm nozzle-bore spin pack surface (“sample 11-14”) was used.
  • Example 15 The spunbonded webs thus produced are referred to as "Sample 15" through “Sample 24".
  • the basis weights of the single-layer spunbonded webs produced were varied from 7 g / m 2 to 20 g / m 2 .
  • melt additives or pigments e.g. Titanium dioxide
  • the "Sample 25" spunbonded web was produced on a "Reicofil 3" spunbonded web in such a way that a laminate was formed in which two spunbonded layers were joined together in one process step.
  • a configuration was selected in which a conventional spinning device (spinning disk with 5,000 nozzle holes per meter, width of the spin pack surface provided with nozzle bores 150 mm) and for producing the second spunbonded layer (b) for producing the first layer (a) with an increased spinning device with increased Number of nozzle holes per spinline surface area (7,000 nozzle holes per meter of spinplate, 150 mm spooled package width of nozzle bore) was used.
  • the total plant throughput was chosen so that for both spinning devices (a) and (b) a same throughput was achieved.
  • FIG. 1 shows that spunbonded nonwovens with different basis weights have a very homogeneous filament denier (filament titer).
  • FIG. 2 shows that the spunbond density, calculated from the measured sizes basis weight and spunbonded thickness, can be significantly changed by the set process conditions.
  • the calculated spunbond density is shown as a function of the basis weight of the spunbonded web.
  • the filaments produced with a 7000-hole / m spinner have a filament titer of 1 to 1.3 dtex.
  • the spunbonded density is significantly higher than when using the conventional spinning devices (spinning plate with 5,000 nozzle bores per meter with a width of the spinneret surface of 150 mm provided with nozzle bores).
  • the increase in nonwoven density using a higher hole density spinner is due to the higher fineness of the fibers.
  • the maximum tensile force in both the machine and transverse directions, is within a narrow range, regardless of the spinning apparatus used in the manufacture.
  • the somewhat lower maximum tensile strength values for spunbond nonwovens produced from m-PP compared to ZN-PP could be due to molecular differences in the two polymers.
  • the melt flow index of the ZN-PP used is given as 25 dg / min, that of the m-PP used at 30 dg / min, which indicates a lower molecular weight for the m-PP.
  • FIG. 5 follows from the presented in connection with Fig. 2 change in spunbonded density a significant change in the air permeability of the spunbonded nonwoven.
  • the air permeability data shown in Figure 5 can be used to illustrate the effects of the two spinning devices used on the spunbonded webs made therewith. So In absolute terms, significantly lower air permeabilities were measured for the lightweight spunbonded webs produced using spinnerets with increased number of nozzle bores per face of the spinning plate (7,000 nozzle holes per meter; 150 mm spinneret bore width provided with nozzle bores), than for those spunbonded nonwovens; which using a spinning device with 5,000 nozzle holes per meter; Width of the spin hole plate surface provided with nozzle bores 150 mm) were prepared.
  • spunbonded nonwovens having a weight per unit area of 12 g / m 2 (sample 21: spunbonded density 0.071 g / cm 3 , m-PP filament denier 1.1 dtex, spinning plate with 7,000 nozzle bores per meter), 17 g / m 2 (sample 6: Density 0.068 g / cm 3 , ZN-PP
  • a spunbonded web having a basis weight of 7 g / m 2 and a density of 0.063 g / cm 3 (sample 24), which consists of m-PP (filament denier 1.1 dtex) with a modified spinning apparatus with an increased number of nozzle holes per area
  • the spinning plate (7,000 nozzle holes per meter) was prepared, with 8,350 l / m 2 s about the same air permeability on a spunbonded fabric with a basis weight of 10 g / m 2 and a density of 0.058 g / cm 3 (sample 8), which made of ZN-PP (filament titer 1.8 dtex) with the spinning plate with 5,000 nozzle holes per meter was, or even a spunbonded fabric with a basis weight of 12 g / m 2 and a density of 0.056 g / cm 3 (sample 3), which consists of ZN-PP (filament titer 2.1 dtex) with the conventional spinning
  • a nonwoven fabric made of finer filaments may have a lower air permeability due to the higher density, but at the same time can be significantly lighter.
  • the decrease in air permeability is not linear with increasing basis weight, i. As the basis weight increases, the air permeability differences between conventional and lightweight nonwovens become smaller.
  • FIG. 7 shows two light microscope images of two spunbonded nonwovens having a weight per unit area of approximately 7 g / m 2 .
  • Sample 10 (see Table 1) has a basis weight of 7 g / m 2 .
  • the filaments produced using a spinner having 5000 holes per meter of ZN-PP spinning plate have a titer of 1.8 dtex.
  • the sample is shown at 10x magnification.
  • Sample 24 (see Table 2) has a basis weight of 7 g / m 2 .
  • the filaments produced using a spinning device with 7000 holes per meter m-PP spinning plate have a titer of only 1.1 dtex.
  • the sample is shown at 10x magnification.
  • the photograph confirms the spunbond density measurements, sample 24 has the higher density.
  • lightweight spunbonded nonwovens was under the condition that
  • the spunbonded filaments are spun using the modified spinning device with increased number of Dusenbohritch per area of the spinning plate, b) the filament of the spunbond filaments is as low as possible, and c) the spunbonded web have an increased spunbond density, d) preferred m-PP is used for the production of spunbonded nonwovens,
  • Filament titer / basis weight / fleece thickness / spunbonded density The filament titer was determined by means of a
  • the thickness of the spunbonded web was measured as the distance between two plane-parallel measuring surfaces, between which the spunbonded webs are below a predetermined measuring pressure.
  • the method was carried out analogously to DIN EN ISO 9073-2, whereby a coating weight of 125 g, a measuring area of 25 cm 2 and a measuring pressure of 5 g / cm 2 were used.
  • the spunbond density is calculated from the basis weight and the thickness of the spunbonded nonwoven.
  • Air permeability The air permeability of the spun nonwovens was measured according to DIN EN ISO 9237. The area of the measuring head was 20 cm 2 , the applied test pressure 200 Pa.
  • the mechanical properties of the spunbonded nonwovens were determined according to DIN EN 29073-3. Clamping length: 100 mm, sample width 50 mm, feed rate 200 mm / min. "Maximum tensile force” is the maximum force reached when passing through the force-strain curve, “Maximum tensile strain” is the strain in the force-strain curve associated with the maximum tensile force.

Abstract

Disclosed is a spunbonded nonwoven made of polyolefin filaments having a titer <1.6 dtex, the spunbonded non-woven having a surface weight = 20 g/m<SUP>2</SUP>, a density = 0.06 g/cm<SUP>3</SUP>, a maximum tensile force of between 9.5 and 62 N in the direction of the machine and of between 4.5 and 35 N perpendicular to the direction of the machine.

Description

Leichtgewichtiges Spinnvlies mit besonderen mechanischen EigenschaftenLightweight spunbonded fabric with special mechanical properties
Die Erfindung betrifft ein Spinnvlies aus Polyolefin-Filamenten mit einem Filamenttiter < 1,6 dtex. Das Spinnvlies zeichnet sich durch besondere mechanische Eigenschaften aus.The invention relates to a spunbonded nonwoven polyolefin filaments having a filament denier <1.6 dtex. The spunbonded fabric is characterized by special mechanical properties.
Außerdem betrifft die Erfindung die Herstellung eines Laminats unter Einsatz des erfindungsgemäßen Spinnvlieses sowie die Verwendung des Spinnvlieses und die Verwendung des mit dem Spinnvlies hergestellten Laminats.Moreover, the invention relates to the production of a laminate using the spunbonded nonwoven according to the invention and to the use of the spunbonded nonwoven and the use of the laminate produced with the spunbonded nonwoven.
Vliese sind textile Flächengebilde, die auf verschiedene Weise herstellbar sind. Neben der Nassvliesstoff-Herstellung und der Trockenvliesstoff-Herstellung unterscheidet man zwischen dem Schmelzspinnen und dem Schmelzblasen (Meltblown-Technologie) . Die beiden Technologien Schmelzspinnen und Schmelzblasen haben den Vorteil, dass das Kunststoffgranulat mit Hilfe einer entsprechenden Anlage direkt in das fertige Flächengebilde überführt werden kann. Dadurch wird die vergleichsweise hohe Produktivität dieser Anlagen bei der Vliesherstellung begründet .Nonwovens are textile fabrics which can be produced in various ways. In addition to wet nonwoven fabric production and dry nonwoven fabric production, a distinction is made between melt spinning and meltblowing (meltblown technology). The two technologies of melt spinning and meltblowing have the advantage that the plastic granulate can be transferred directly into the finished fabric with the aid of a corresponding system. This explains the comparatively high productivity of these machines in the production of nonwovens.
Beim Schmelzspinnen werden Polymergranulate in einem Extruder aufgeschmolzen, durch die Öffnungen, sog. Spinndüsen, einer Spinnvorrichtung gepresst und nach dem Abkühlen pneumatisch oder mechanisch verstreckt. Durch den Prozess der Verstreckung wird die endgültige Festigkeit der Filamente festgelegt. Die nach dem Verstrecken auf einem sich bewegenden Ablageband lose abgelegten Filamente werden im Bereich der sich berührendenIn melt spinning polymer granules are melted in an extruder, pressed through the openings, so-called spinnerets, a spinning device and pneumatically or mechanically stretched after cooling. The process of drawing determines the final strength of the filaments. The loosely deposited filaments after being drawn on a moving filing belt become in contact with each other
Kreuzungspunkte chemisch oder thermisch zu sog. Bindungspunkten verfestigt. Dabei nimmt mit zunehmender Verfestigung die Weichheit des so gebildeten Vliesstoffes ab, wobei dessen Biegesteifigkeit zunimmt. Mehrere gleiche oder verschiedene übereinander liegende Spinnvlieslagen können thermisch, z.B. durch Kalandrieren, zu einem Verbundmaterial (Laminat) verfestigt werden.Crossing points chemically or thermally to so-called binding points solidified. As the solidification increases, the softness of the nonwoven fabric thus formed decreases, and its flexural rigidity increases. Several identical or different superimposed spunbonded layers can be thermally solidified, for example by calendering, to form a composite material (laminate).
Beim Schmelzblasen ist die Produktivität geringer als beim Schmelzspinnen. Dazu kommt, dass die durch Schmelzblasen hergestellten Vliesstoffe eine geringere mechanische Belastbarkeit aufweisen als die durch Schmelzspinnen hergestellten. Allerdings zeichnen sich die durch Schmelzblasen hergestellten Vliesstoffe durch sehr gute Sperreigenschaften aus .In meltblowing, the productivity is lower than in melt spinning. In addition, the nonwoven fabrics produced by melt blown have a lower mechanical strength than those produced by melt spinning. However, the nonwovens produced by melt blowing are characterized by very good barrier properties.
Ziel einer kostenarmen Vliesstoffproduktion ist daher der Ersatz, oder im Fall der Herstellung eines Laminats die Reduzierung, der durch Schmelzblasen hergestellten Vliesstoffe durch solche Vliesstoffe, die idealerweise komplett durch Schmelzspinnen hergestellt wurden.The aim of a low-cost nonwoven production is therefore the replacement, or in the case of the production of a laminate, the reduction of the nonwoven webs produced by meltblowing by such nonwovens, which were ideally made entirely by melt spinning.
Die Eigenschaften eines Spinnvlieses werden umfassend beschrieben durch das Flächengewicht und die Dichte sowie durch die mechanischen Eigenschaften, wie z.B. die Höchstzugkraft und die Höchstzugkraftdehnung, weiterhin durch dieThe properties of a spunbond web are comprehensively described by the basis weight and density as well as the mechanical properties, e.g. the maximum tensile strength and the maximum elongation at break, continue through the
Sperreigenschaften, wie z.B. die Wasserdichtigkeit und Luftdurchlässigkeit .Barrier properties, e.g. the waterproofness and air permeability.
Das Flächengewicht eines Spinnvlieses gibt dessen Masse in Abhängigkeit von der Fläche in g/m2 an, wobei die Dichte einesThe basis weight of a spunbond indicates its mass as a function of the area in g / m 2 , the density of a
Spinnvlieses dem Quotienten aus dem Flächengewicht und der Dicke des Spinnvlieses entspricht. Die Verringerung des Flächengewichts eines Spinnvlieses ist demnach entweder über die Verringerung der Spinnvliesdichte oder die Verringerung der Spinnvliesdicke zu erreichen. Beides geht im Normalfall und bei Konstanthaltung aller anderen Produktionsparameter allerdings zu Lasten der mechanischen Eigenschaften und auch zu Lasten der Sperreigenschaften des Spinnvlieses.Spun nonwoven the quotient of the basis weight and the Thickness of the spunbond corresponds. The reduction in the basis weight of a spunbonded fabric can therefore be achieved either by reducing the spunbonded density or by reducing the spunbonded thickness. In the normal case and with constant maintenance of all other production parameters, however, both are at the expense of the mechanical properties and also at the expense of the barrier properties of the spunbonded nonwoven.
Dennoch ist die Reduzierung des Flächengewichts ein zentraler Parameter bei der Produktverbesserung, weil es den Tragekomfort der aus dem Vliesstoff hergestellten Produkte wesentlich mitbestimmt. So ist bei Babywindeln, Inkontinenzprodukten und Produkten zur Damenhygiene ein stetiger Trend zu leichtgewichtigeren Spinnvliesen festzustellen. Dagegen nimmt aber die Luftdurchlässigkeit mit zunehmender Vliesdicke ab. Gerade diese Produkte erfordern zugleich aber die Gewährleistung der mechanischen Eigenschaften und der Sperreigenschaften auch bei reduziertem Flächengewicht. Flächengewicht, mechanische Eigenschaften und Sperreigenschaften eines Spinnvlieses hängen allerdings von verschiedenen Parametern ab. Ein entscheidender Parameter, der alle genannten Größen bestimmt, ist der Filamenttiter . Der Filamenttiter eines Garnes oder eines Filamentes wird als längenbezogene Masse angegeben und beschreibt dessen Feinheit. Dabei bedeutet eine hohe Garnfeinheit ein kleineres Verhältnis Masse/Länge. Gemessen wird die Garnfeinheit in Tex (tex) , wobei 1 tex 1 Gramm pro 1000 m ist, bzw. ein dezitex (dtex) 1 Gramm pro 10 000 m entspricht.Nevertheless, the reduction of the basis weight is a central parameter in the product improvement because it significantly influences the wearing comfort of the products made of the nonwoven fabric. For example, babies' diapers, incontinence products and feminine hygiene products are seeing a steady trend towards more lightweight spunbonded fabrics. In contrast, the air permeability decreases with increasing web thickness. At the same time, however, these products require the guarantee of mechanical properties and barrier properties, even at a reduced weight per unit area. The basis weight, mechanical properties and barrier properties of a spunbonded nonwoven, however, depend on various parameters. A crucial parameter, which determines all mentioned sizes, is the filament titer. The filament titer of a yarn or a filament is given as a length-related mass and describes its fineness. A high yarn count means a smaller mass / length ratio. The yarn count is measured in tex (tex), where 1 tex is 1 gram per 1000 m, or a decitex (dtex) corresponds to 1 gram per 10 000 m.
Geringere Spinnvliesdicken sind grundsätzlich durch den Einsatz von Filamenten mit einem geringeren Filamenttiter zugänglich, da feinere Filamente, bei gleich bleibendem Gesamtdurchsatz und zugleich unveränderter Geschwindigkeit des Transportbandes bei der Ablage zur Vliesbildung, aufgrund ihres geringeren Durchmessers eine Vliesschicht von geringerer Dicke, bei in der Regel höherer Dichte, ergeben.Lower spunbond thicknesses are generally accessible through the use of filaments with a lower filament titer, because finer filaments, with the same overall throughput and at the same time unchanged speed of the conveyor belt in the web for web formation, due to their smaller diameter, a nonwoven layer of lesser thickness, usually higher density result.
Bei Verwendung herkömmlicher Schmelzspinn-Technologien (US 3,692,618, US5032329, US5814349, WO03038174 oder WO02063087) werden feinere Filamente dadurch erzeugt, dass der Polymerdurchsatz (in Gramm Polymer pro Minute und Loch) reduziert wird. Dieser Ansatz ist jedoch mit einer Reduzierung des Gesamtanlagendurchsatzes verbunden und deshalb im Hinblick auf die Produktivität unerwünscht. Die Erhöhung des Gesamtdurchsatzes dagegen, führt bei Konstanthaltung der anderen Produktionsparameter, in der Regel zu einer Verdickung der Filamente und somit zu einer Erhöhung des Filamenttiters . Eine Erhöhung des Filamenttiters ist jedoch im Hinblick auf die Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, die in der Herstellung eines leichtgewichtigen Spinnvlieses besteht, nicht erwünscht.Using conventional melt spinning technologies (US 3,692,618, US 5032329, US 5814349, WO03038174 or WO02063087), finer filaments are produced by reducing polymer throughput (in grams of polymer per minute and hole). However, this approach is associated with a reduction in overall plant throughput and therefore undesirable in terms of productivity. By contrast, increasing the overall throughput, while keeping the other production parameters constant, generally leads to a thickening of the filaments and thus to an increase in the filament titer. An increase in filament titer, however, is undesirable in view of the objective of the present invention, which is to produce a lightweight spunbond web.
Verwendet man gemäß der DE 10360845 Al zur Herstellung der die leichtgewichtigen Spinnvliese bildenden Filamente eine Spinnvorrichtung mit einer Spinnplatte, welches eine Spinnvorrichtung mit einer deutlich erhöhten Anzahl an Düsenbohrungen pro Meter Spinnplatte aufweist, so reduziert sich zwar der Polymerdurchsatz in Gramm pro Zeiteinheit und pro Loch, der Gesamtdurchsatz bleibt insgesamt allerdings unverändert. Zugleich erhält man feinere Filamente, welche die Gewinnung leichtgewichtigerer Spinnvliese erlauben. Ein allgemeines Problem der aus dem Stand der Technik bekannten Spinnvliesstoffe mit geringerem Gewicht besteht, wie bereits erwähnt, in der geringen mechanischen Stabilität. Vor allem quer zur Maschinenrichtung lassen sich solche Spinnvlies leicht einreißen und haben eine geringe Dimensionsstabilität. Im Fall der WO99/32699, die ein Spinnvlies mit Flächengewicht von ca. 13,6 g/m2 offenbart, wird dieser Nachteil unter zusätzlichem Aufwand durch ein verstärktes Bondieren und ein spezielles Muster der Gravurwalze beim Thermobondieren überwunden.If, in accordance with DE 10360845 A1, a spinning device with a spinning plate having a spinning device with a significantly increased number of nozzle bores per meter of spinning plate is used to produce the filaments forming the lightweight spunbonded nonwovens, the polymer throughput is reduced in grams per unit time and per hole, however, the overall throughput remains unchanged overall. At the same time one obtains finer filaments, which allow the production of lightweight spunbonded nonwovens. A common problem of the prior art spunbond webs of lesser weight, as already mentioned, is the low mechanical stability. Especially transversely to the machine direction, such spunbonded fabric can be easily torn and have a low dimensional stability. In the case of WO99 / 32699, which discloses a spunbonded nonwoven having basis weight of about 13.6 g / m 2 , this disadvantage is overcome with additional expense by increased bonding and a special pattern of the gravure roll during thermal bonding.
Aus dem Stand der Technik sind auch mehrlagige Verbundvliese (Laminate) bekannt, deren äußere Lagen aus schmelzgesponnenen Spinnvlieslagen bestehen, während mindestens eine der inneren Schichten aus sehr feinen Fasern besteht, die bevorzugt durch Schmelzblasen hergestellt werden. Die geringe mechanischeThe prior art also discloses multilayer composite nonwovens (laminates) whose outer layers consist of melt-spun spunbonded nonwoven layers, while at least one of the inner layers consists of very fine fibers, which are preferably produced by meltblowing. The low mechanical
Belastbarkeit der durch Schmelzblasen erzeugten Lagen macht die äußere, durch Schmelzspinnen hergestellte Spinnvliesschichten, zwingend erforderlich, um dem Verbundvlies insgesamt eine gute mechanische Belastbarkeit zu geben. Die Herstellung von Spinnvliesen mit der bestmöglichen Kombination vonResilience of the layers produced by meltblowing makes the outer spunbonded nonwoven layers produced by melt spinning absolutely necessary to give the composite nonwoven overall good mechanical strength. The production of spunbonded fabrics with the best possible combination of
Barriereeigenschaften und mechanischen Eigenschaften ist also bislang nur durch die Herstellung solcher Laminaten gewährleistet .Barrier properties and mechanical properties so far only guaranteed by the production of such laminates.
Außerdem sind aus dem Stand der Technik auch Spinnvliese bekannt, die allein durch Schmelzspinnen herstellbar sind, wobei Filamente mit geringem Filamenttiter zum Einsatz kommen. So offenbart die US 5 885 909 ein aus Fasern mit einem Filamenttiter von nur 0.33 dtex aufgebautes Vlies aus einem Polyolefin, das sich durch verbesserte Barriereeigenschaften und Atmungseigenschaften auszeichnet. Das Flächengewicht ist, bei einer Vliesdicke von 0.33 mm und einer Dichte von 0,1336 g/cm3, jedoch mit ≥ 44,1 g/m2 vergleichsweise hoch.In addition, spunbonded nonwovens which can be produced solely by melt spinning are known from the prior art, with filaments having a low filament titer being used. Thus, US Pat. No. 5,885,909 discloses a nonwoven fabric composed of fibers having a filament titer of only 0.33 dtex and comprising a polyolefin, which is distinguished by improved barrier properties and respiration properties. The grammage is, at a nonwoven thickness of 0.33 mm and a density of 0.1336 g / cm 3 , but with ≥ 44.1 g / m 2 comparatively high.
Ein alternatives Verfahren zur Herstellung leichtgewichtiger Spinnvliese aus Olefinpolymeren beschreibt die US 2004/0070101. Die durch Extrusion gewonnenen Filamente haben eine „Island-in- the-sea"-Struktur, wobei das Sea-Polymer andere Lösungseigenschaften aufweist als das Island-Polymer und nach der Vliesherstellung durch Auflösen aus dem Vlies entfernt wird.An alternative process for producing lightweight spunbond webs from olefin polymers is described in US 2004/0070101. The extruded filaments have an "island-in-the-sea" structure, with the sea polymer having dissolution properties other than the Icelandic polymer and being removed from the web after disbonding by disbonding.
Die Aufgabe der Erfindung besteht vor diesem Hintergrund in der Gewinnung von leichtgewichtigen durch Schmelzspinnen gefertigten Spinnvliesen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften. Dabei soll sich die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften auch positiv auf die Barriereeigenschaften (Sperreigenschaften) auswirken. Außerdem soll die Herstellung des Spinnvlieses zur Gewährleistung der Produktivität ohne Reduzierung des Gesamtdurchsatzes erfolgen.Against this background, the object of the invention is the production of lightweight spunbonded nonwoven webs with improved mechanical properties. Here, the improvement of the mechanical properties should also have a positive effect on the barrier properties (barrier properties). In addition, the production of the spunbonded to ensure productivity without reducing the overall throughput.
Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines im Vergleich zu anderenFurthermore, the object of the invention is to provide one in comparison to others
Verbundvliesstoffen (Laminaten) leichtgewichtigen Laminats mit verbesserten mechanischen und zugleich verbesserten Sperreigenschaften.Nonwoven laminates (laminates) of lightweight laminate with improved mechanical and improved barrier properties.
Zur Lösung der Aufgabe werden Polyolefin-Filament mit einem Filamenttiter < 1,6 dtex eingesetzt, die bei Anwendung der Schmelzspinn-Technologie ein Spinnvlies ergeben, das sich auszeichnet durch ein Flächengewicht < 20 g/m2, und eine Dichte von ≥ 0,06 g/cm3, sowie eine Hochstzugkraft von 10 bis 62 N in Maschinenrichtung, und von 5 bis 35 N quer zur Maschinenrichtung.To solve the problem polyolefin filament are used with a filament denier <1.6 dtex, which result in the application of the melt spinning technology spunbonded, which is characterized by a basis weight <20 g / m 2 , and a density of ≥ 0.06 g / cm 3, and a Hochstzugkraft 10-62 N in machine direction and from 5 to 35 N in the cross machine direction.
Der Kerngedanke der Erfindung baut zunächst auf der allgemeinen Erkenntnis auf, dass die mechanischen Eigenschaften eines Vliesstoffes vor allem vom Filamenttiter, d.h. von der Feinheit der eingesetzten Filamente, abhangen. Denn zwischen Filamenten mit größerer Feinheit (d.h. geringerem Filamenttiter) wird sich nach der Filamentablage eine größere Zahl von Kreuzungspunkten ausbilden, vorausgesetzt die anderen Parameter der Vliesherstellung sind im Wesentlichen unverändert. Dadurch wird nach der chemischen oder thermischen Verfestigung des Vlieses eine größere Zahl von Bindestellen vorliegen. Mit aus diesemThe core idea of the invention is based first of all on the general knowledge that the mechanical properties of a nonwoven, especially from the filament titer, i. depending on the fineness of the filaments used. For between filaments of greater fineness (i.e., lower filament titer), a greater number of crossing points will form after filament deposition, provided the other parameters of nonwoven production are substantially unchanged. As a result, a larger number of binding sites will be present after chemical or thermal bonding of the web. With out of this
Grund sind die mechanischen Eigenschaften bei Vliesstoffen, die Filamente mit geringerem Filamenttiter aufweisen, verbessert. Der Grundsatz, dass feinere Filamente die Bildung von Vliesstoffen mit sich stetig verbessernden mechanischen Eigenschaften erlauben, gilt jedoch nicht uneineingeschrankt .Reason is the mechanical properties of nonwovens, filaments with lower Filamenttiter, improved. However, the principle that finer filaments allow the formation of nonwovens with steadily improving mechanical properties is not considered unrestricted.
Die Erfinder des erfindungsgemaßen Vliesstoffes haben erkannt, dass gerade Filamente mit einem Filamenttiter von höchstens 1,6 dtex, insbesondere im Bereich von 1,6 dtex bis 1,0 dtex, die Herstellung von Vliesstoffen erlauben, deren Flachengewichte nur 4 bis 20 g/m2, insbesondere 4,0 bis 12 g/m2 aufweisen und deren mechanische Eigenschaften zugleich ein Optimum darstellen. Zwar steigt aufgrund der zunehmenden Vliesdichte mit zunehmender Feinheit der Filamente auch das Flachengewicht eines Vliesstoffes, gleichwohl scheint es im Hinblick auf den Filamenttiter ein Fenster zu geben, in dem sich die mechanischen Eigenschaften bzw. die Sperreigenschaften im Vergleich zum Flachengewicht uberproportional verbessern.The inventors of the nonwoven fabric according to the invention have recognized that straight filaments with a filament titer of at most 1.6 dtex, in particular in the range from 1.6 dtex to 1.0 dtex, permit the production of nonwovens whose surface weights are only 4 to 20 g / m 2 , in particular 4.0 to 12 g / m 2 and whose mechanical properties at the same time represent an optimum. Although due to the increasing fleece density with increasing fineness of the filaments and the surface weight of a nonwoven fabric, nevertheless, there seems to be a window in terms of Filamenttiter in which the improve disproportionately mechanical properties or the barrier properties compared to the flat weight.
Das erfindungsgemaße Spinnvlies ist leichtgewichtig und weist zugleich verbesserte mechanische Eigenschaften auf. Daneben sind trotz der Leichtgewichtigkeit auch die Sperreigenschaften des Spinnvlieses verbessert. „Leichtgewichtig" im Rahmen der Erfindung bedeutet, dass der Vliesstoff ein Flachengewicht von 4 bis 20 g/m2 aufweist. Das Besondere ist, dass sich die erfindungsgemaßen Vliesstoffe trotz des geringenThe spunbonded fabric according to the invention is lightweight and at the same time has improved mechanical properties. In addition, the barrier properties of the spunbonded fabric are improved despite the lightweight. "Lightweight" in the context of the invention means that the nonwoven fabric has a surface weight of 4 to 20 g / m 2. The special feature is that the nonwoven fabrics according to the invention, despite the low
Flachengewichts durch mechanische Eigenschaften auszeichnen, die herkömmliche Vliesstoffe mit vergleichbaren Flachengewichten überragen.Flat weight by mechanical properties that outperform conventional nonwovens with comparable surface weights.
Im Folgenden sollen die bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung naher erläutert werden.In the following, the preferred embodiments of the invention will be explained in more detail.
In einer Auffuhrungsform weist das Spinnvlies eine Dichte im Bereich von 0,06 bis 0.084 g/cm3 auf. Die obere Grenze der Dichte von 0.084 g/cm3 betrifft Spinnvliese, derenIn one embodiment, the spunbonded web has a density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 . The upper limit of the density of 0.084 g / cm 3 applies to spunbonded nonwovens whose
Flachengewicht der im Rahmen dieser vorgesehenen Obergrenze für das Flachengewicht von etwa 20 g/m2 entspricht. Die untere Grenze für die Luftdurchlassigkeit dieser Spinnvliese liegt bei 3100 l/(m2#s) und die obere Grenze bei 8400 l/(m2#s). Hingegen ist die Wasserdichtigkeit vergleichsweise hoch; die Wassersaule kann bis zu 17 cm betragen.Flat-weight of the corresponding under this ceiling provided for the flat weight of about 20 g / m 2. The lower limit for the air permeability of these spunbonded nonwovens is 3100 l / (m 2 # s) and the upper limit is 8400 l / (m 2 # s). By contrast, the waterproofness is comparatively high; the water column can be up to 17 cm.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform weist das Spinnvlies ein Flachengewicht von maximal 12 g/m2 auf. Bei Spinnvliesen mit einem Flachengewicht im Bereich von 4 bis 12 g/m2, die sich als besonders homogen und leichtgewichtig auszeichnen, betragt die Dichte maximal 0.073 g/cm3. Da sich die Dichte und die Luftdurchlassigkeit invers zueinander verhalten, ist die untere Grenze der Luftdurchlassigkeit bei Spinnvliesen dieser leichtgewichtigeren Ausfuhrungsform mit 3900 l/(ms) deutlich hoher. Entsprechend ist die Wasserdichtigkeit mit einer Wassersaule von maximal 11 cm geringer.In a preferred embodiment, the spunbonded nonwoven has a surface weight of at most 12 g / m 2 . For spunbonded nonwovens with a surface weight in the range of 4 to 12 g / m 2 , which are characterized as particularly homogeneous and lightweight, is the Density maximum 0.073 g / cm 3 . Since the density and the air permeability behave inversely to each other, the lower limit of the air permeability is significantly higher for spunbonded nonwovens of this more lightweight embodiment with 3900 l / (m 2 » s). Accordingly, the waterproofness is lower with a water column of no more than 11 cm.
Auch die Obergrenzen für die Hochstzugkraft sind für Spinnvliese mit Flachengewichten im Bereich von 4 bis 12 g/m2 deutlich geringer als für Spinnvliese mit Flachengewichten oberhalb 12 g/m2. Für Spinnvliese mit Flachengewichten mit bis zu 20 g/m2 kann die Hochstzugkraft bis zu 62 N in Maschinenrichtung (MD) und bis zu 35 N quer zur Maschinenrichtung (CD) betragen. Für Spinnvliese mit Flachengewichten unter 12 g/m2 betragt die Hochstzugkraft in Maschinenrichtung (MD) dagegen maximal 32 N und quer zur Maschinenrichtung (CD) maximal 20 N.The upper limits for the maximum tensile force are significantly lower for spunbonded nonwovens with surface weights in the range of 4 to 12 g / m 2 than for spunbonded nonwovens with surface weights above 12 g / m 2 . For spunbonded nonwovens with surface weights up to 20 g / m 2 , the maximum tensile force can be up to 62 N in the machine direction (MD) and up to 35 N across the machine direction (CD). For spunbonded nonwovens with a basis weight of less than 12 g / m 2, the maximum tensile force in the machine direction (MD) is a maximum of 32 N and a maximum of 20 N across the machine direction (CD).
Die HöchstZugkraftdehnung eines Spmnvlieses mit bis zu 12 g/m2 betragt bis zu 75 % in Maschinenrichtung und bis zu 75 % quer zur Maschinenrichtung.The maximum tensile strength of a spunbonded fabric of up to 12 g / m 2 is up to 75% in the machine direction and up to 75% across the machine direction.
In einer besonderes bevorzugten Ausfuhrungsform weist das Spinnvlies dessen Dichte 0,06 bis 0.07 g/cm3 betragt eine Luftdurchlassigkeit zwischen 3900 und 8300 l/m2 s und eine Wassersaule zwischen 7 und 11 cm auf. Die gemessene Luftdurchlassigkeit weist aufgrund der geringeren Dichte des Spinnvlieses mit 3900 l/m2 s eine Untergrenze auf, die deutlich hoher liegt als die entsprechende Untergrenze der Luftdurchlassigkeit für ein Spinnvlies mit einer Dichte im Bereich von 0,06 bis 0.084 g/cm3. Die für die Wassersaule gemessenen Werte liegen für das besonderes bevorzugte Spinnvlies mit der geringeren Dichte dagegen mit 7 bis 11 cm in einem engeren Bereich als für das Spinnvlies mit der Dichte im Bereich von 0,06 bis 0.084 g/cm3, für das eine Wassersäule von 5 bis 17 cm gemessen wurde.In a particularly preferred embodiment, the spunbonded web has a density of 0.06 to 0.07 g / cm 3 and an air permeability of between 3900 and 8300 l / m 2 s and a water column of between 7 and 11 cm. The measured air permeability, due to the lower density of the spunbonded fabric with 3900 l / m 2 s, a lower limit, which is significantly higher than the corresponding lower limit of the air permeability for a spunbonded fabric having a density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 . The one for the water column measured values are for the particular preferred spunbonded with the lower density on the other hand with 7 to 11 cm in a narrower range than for the spunbonded with the density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 , for a water column of 5 to 17 cm was measured.
Besonders bevorzugt ist ein Filamenttiter im Bereich von 1 bis 1,3 dtex. Filamente mit dieser Feinheit erlauben die Herstellung von Spinnvliesen mit einem Flächengewicht von weniger als 20 g/m2.Particularly preferred is a filament titer in the range of 1 to 1.3 dtex. Filaments of this fineness allow the production of spunbond webs having a basis weight of less than 20 g / m 2 .
Zur Gewinnung derartiger Filamente und damit zur Herstellung des erfindungsgemäßen Vliesstoffes eignen sich vor allem Polyolefin-Polymere und Copolymermischungen aus denselben. „Polymere" sind makromolekulare Stoffe, die aus einfachenTo obtain such filaments and thus for the production of the nonwoven fabric according to the invention are especially suitable polyolefin polymers and copolymer blends of the same. "Polymers" are macromolecular substances made from simple
Molekülen (Monomeren) durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition aufgebaut sind. Die Klasse der Polyolefine beinhaltet u.a. Polyethylen (HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE; ULDPE, UHMW-PE), Polypropylen (PP), PoIy ( 1-buten) , Polyisobutylen, PoIy (1-penten) , PoIy (4-methylpent-l-en) , Polybutadien,Molecules (monomers) by polymerization, polycondensation or polyaddition are constructed. The class of polyolefins includes i.a. Polyethylene (HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE, ULDPE, UHMW-PE), polypropylene (PP), poly (1-butene), polyisobutylene, poly (1-pentene), poly (4-methylpent-1-ene), polybutadiene .
Polyisopren, sowie verschiedene Olefincopolymere . Neben diesen zählen auch heterophasische Blends zu den Polyolefinen. So können beispielsweise Polyolefine, insbesondere Polypropylen oder Polyethylen, Pfropf- oder Copolymere aus Polyolefinen und α, ß-ungesättigten Carbonsäuren oder Carbonsäureanhydriden verwendet werden.Polyisoprene, as well as various olefin copolymers. Besides these, heterophasic blends are also among the polyolefins. Thus, for example, polyolefins, in particular polypropylene or polyethylene, graft or copolymers of polyolefins and α, ß-unsaturated carboxylic acids or carboxylic anhydrides can be used.
Die besondere Eignung der Polyolefine schließt aber die Verwendung von Polyester, Polycarbonat , Polysulfon, Polyphenylensulfid, Polystyrol, Polyamide oder Mischungen daraus nicht aus. Die Aufzahlung der Ausgangspolymere ist in beiden Fallen nicht abschließend. Samtliche andere dem Fachmann bekannten schmelzspinnbaren Polymere sind daher von der Anwendung zur Herstellung des Spmnvliesstoffes nicht ausgeschlossen.However, the particular suitability of the polyolefins does not exclude the use of polyester, polycarbonate, polysulfone, polyphenylene sulfide, polystyrene, polyamides or mixtures thereof. The charge of the starting polymers is not conclusive in both cases. All other melt-spinnable polymers known to the person skilled in the art are therefore not excluded from the use for producing the spunbonded fabric.
Besonders geeignet zur Herstellung des erfmdungsgemaßen Vliesstoffs sind Polyethylen und Polypropylen, sowie olefinische Copolymere bzw. Mischungen daraus. Es versteht sich von selbst, dass bereits das eingesetzte Polyethylen einePolyethylene and polypropylene, as well as olefinic copolymers or mixtures thereof, are particularly suitable for the production of the nonwoven fabric according to the invention. It goes without saying that even the polyethylene used a
Mischung aus verschiedenen Polyethylenen sein kann. Das gleiche gilt für das eingesetzte Polypropylen.Mixture of different polyethylenes can be. The same applies to the polypropylene used.
Mit Metallocen-Katalysatoren hergestelltes Polypropylen (m-PP) weist eine homogenere Verteilung des Molekulargewichts derPolypropylene produced with metallocene catalysts (m-PP) has a more homogeneous molecular weight distribution
Polymereinheiten auf. Dies konnte erklaren, dass m-PP auch bei stark erhöhten Durchsatzraten noch Filamente von geringem Durchmesser ergibt.On polymer units. This could explain that m-PP still results in filaments of small diameter even at greatly increased throughput rates.
Es ist vorgesehen, dass dem Polymer vor dem ExtrudierenIt is envisaged that the polymer prior to extrusion
Füllstoffe oder Pigmente zugesetzt werden. Prinzipiell kommen samtliche dem Fachmann bekannten und für die vorgesehene Verwendung des Vliesstoffes geeigneten Füllstoffe oder Pigmente in Frage. Allein aus Kostengrunden ist Calciumcarbonat ein besonders interessanter Füllstoff. Auch Titandioxid (TiO2) ist als Füllstoff geeignet und für die Herstellung des erfmdungsgemaßen Vliesstoffs vorgesehen.Fillers or pigments are added. In principle, all fillers or pigments known to those skilled in the art and suitable for the intended use of the nonwoven fabric are suitable. For cost reasons alone, calcium carbonate is a particularly interesting filler. Titanium dioxide (TiO 2 ) is also suitable as a filler and is intended for the production of the nonwoven fabric according to the invention.
Die Filamente können in einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform einen Füllstoffgehalt von mehr als 5 Gew.-% aufweisen. Die mittlere Partikelgroße des Füllstoffs (D50) beträgt vorzugsweise 2 μm bis 6 μm, wobei der Top-Cut (D98) der Partikel < 10 μm ist.In a particularly preferred embodiment, the filaments can have a filler content of more than 5% by weight. The average particle size of the filler (D50) is preferably 2 microns to 6 microns, wherein the top cut (D98) of the particles is <10 microns.
Die Verfestigung des Spinnvlieses kann durch sämtliche dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Bevorzugt ist die Verfestigung auf chemische oder thermische Art. Beim thermischen Verfestigen durch Kalandrieren ist die Vliesdicke im Bereich der Prägepunkte verringert.The solidification of the spunbonded fabric can be carried out by all methods known to the person skilled in the art. Preferably, the solidification is chemical or thermal type. During thermal consolidation by calendering, the nonwoven thickness is reduced in the region of the embossing points.
Die Vliesdicke des verfestigten Spinnvlieses liegt im Bereich von 115 bis 296 μm. Dabei liegt die Vliesdicke für die mit einer Spinnvorrichtung mit 5000 Löchern/m (bei einer Spinnbalkenbreite von 150 mm) im Bereich von etwa 130 bis etwa 296 μm. Die Vliesdicke für die mit einer Spinnvorrichtung mit 7000 Löchern/m (bei einer Spinnbalkenbreite von 150 mm) liegt im Bereich von etwa 115 bis etwa 266 μm. Dies zeigt, dass feinere Filament tendenziell zu geringeren Vliesdicken führen.The nonwoven thickness of the consolidated spunbonded fabric is in the range of 115 to 296 μm. In this case, the nonwoven thickness for those with a spinning device with 5000 holes / m (with a spinning beam width of 150 mm) in the range of about 130 to about 296 microns. The nonwoven thickness for those with a spinning device having 7000 holes / m (with a spinning beam width of 150 mm) is in the range of about 115 to about 266 microns. This shows that finer filaments tend to result in lower web thicknesses.
Es ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Spinnvlies in einem mindestens aus zwei Spinnvlieslagen bestehenden Laminat eine Lage bildet. Die zweite, oder die weiteren Lagen können je nach Verwendungsbedürfnis ähnliche oder deutliche andere Eigenschaften als das erfindungsgemäße Spinnvlies aufweisen. Allein aufgrund seiner Leichtgewichtigkeit ist der erfindungsgemäße Vliesstoff für eine Vielzahl von Kombinationen geeignet. Dabei ist auch denkbar, dass eine oder mehrere der Lagen des Laminats durch Schmelzblasen hergestellt ist.It is envisaged that the spunbonded nonwoven according to the invention forms a layer in a laminate consisting of at least two spunbonded nonwoven layers. Depending on the need for use, the second or further layers may have similar or distinct other properties than the spunbonded nonwoven according to the invention. Due to its lightweight nature, the nonwoven fabric according to the invention is suitable for a large number of combinations. It is also conceivable that one or more of the layers of the laminate is produced by melt blowing.
Im Rahmen der Erfindung liegen auch die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten des Spinnvlieses. Als wichtigsteIn the context of the invention are also the many uses of the spunbonded fabric. As the most important
Verwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen Vliesstoffe sind die Herstellung von Einlagestoffen, Körperhygieneartikeln (Windeln, Damenbinden, Kosmetikpads) , Putz-Wisch- und Wischmopptüchern, sowie für Gas- und Flüssigkeitsfilter, Wundverbände, Wundkompressen vorgesehen. Auch die Herstellung von Dämmmaterialen, Akustikvliesstoffen undUses for the nonwovens according to the invention the production of lining fabrics, personal hygiene articles (diapers, sanitary napkins, cosmetic pads), cleaning wipes and mop cloths, and for gas and liquid filters, wound dressings, wound compresses are provided. Also the production of insulating materials, acoustic nonwovens and
Dachunterspannbahnen ist denkbar. Auch der Einsatz als Geovlies ist denkbar. Geovliese beispielsweise bei der Befestigung von Deichen, im Bereich der Dachbegrünungen, als Schicht einer Deponieabdeckung zur Trennung von Erdschichten und Schüttgütern oder als Zwischenschicht unterhalb des Schotterbetts einerRoof underlays is conceivable. The use as Geovlies is conceivable. Geovliese for example in the attachment of dykes, in the field of green roofs, as a layer of a landfill cover for the separation of soil layers and bulk materials or as an intermediate layer below the ballast bed of a
Straßendecke zum Einsatz. Auch in der Landwirtschaft sowie im Gartenbau sind die Vliesstoffe als Abdeckung nutzbringend einsetzbar .Road surface used. Also in agriculture and horticulture, the nonwovens are useful as a cover.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren 1 bis 7 beispielhaft näher erläutert werden. Die genannten Bespiele sollen die Erfindung jedoch nur in ihren Besonderheiten erläutern und nicht einschränken.In the following, the invention will be explained in more detail by way of example with reference to FIGS. 1 to 7. However, the abovementioned examples are intended to explain the invention only in terms of its specific features and not restrict it.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 zeigt die Faserfeinheit (Filamenttiter) , gemessen an Spinnvliesen mit unterschiedlichem Flächengewicht. Fig. 2 zeigt die Spinnvliesdichte für die verschiedenen Spinnvliese über dem Flächengewicht aufgetragen. Fig. 3 und Fig. 4 zeigen die Höchstzugkraft fürFig. 1 shows the fiber denier (filament titer), measured on spunbonded nonwovens with different weight per unit area. Fig. 2 shows the spunbonded density for the various spunbonded nonwovens applied over the basis weight. Fig. 3 and Fig. 4 show the maximum tensile force for
Spinnvliese mit unterschiedlichem Flächengewicht, dargestellt für Maschinen- (MD) und Querrichtung (CD) . Fig. 5 zeigt die Luftdurchlässigkeit gemessen an Spinnvliesen mit unterschiedlichem Flächengewicht. Fig. 6 zeigt die Wassersäule der Spinnvliese mit unterschiedlichem Flächengewicht . Fig. 7 zeigt lichtmikroskopische Aufnahmen von leichtgewichtigen Spinnvliesen.Spun nonwovens with different surface weights, shown for machine (MD) and transverse (CD) directions. Fig. 5 shows the air permeability measured on spunbonded nonwovens with different basis weight. Fig. 6 shows the water column of the spunbonded nonwoven with different basis weight. Fig. 7 shows light micrographs of lightweight spunbond webs.
Erläuterung der Symbole in den Abbildungen:Explanation of the symbols in the illustrations:
Darstellung in den PP-Typ Düsenboh- FilamentfeinheitRepresentation in the PP-type Düsenboh- filament fineness
Figuren rungsdichte und Tabellen der Spinnplatte (dtex)Figures tion density and tables of the spinning plate (dtex)
(pro Meter)(per meter)
ZN-PP Titer 2,1 dtexZN-PP titer 2.1 dtex
2,1 (5.000)2.1 (5,000)
Ziegler- 5.000Ziegler - 5,000
ZN-PP Titer 1,8 dtexZN-PP titer 1.8 dtex
Natta 1,8 (5.000)Natta 1.8 (5,000)
PPPP
ZN-PP Titer 1,3 dtexZN-PP titer 1.3 dtex
D 1,3 (7.000) m-PP Titer 1,3 dtexD 1.3 (7,000) m-PP titer 1.3 dtex
7.000 1,3 (7.000) Metallocen m-PP Titer 1,1 dtex PP7,000 1.3 (7,000) metallocene m-PP titer 1.1 dtex PP
* 1,1 (7.000)* 1.1 (7,000)
Angegeben ist die Gesamtzahl der Bohrungen pro Meter Spinnplatte, wobei die Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche 150 mm beträgt.The total number of holes per meter of spinning plate is given, whereby the width of the spinning package surface provided with nozzle bores is 150 mm.
Beispiel 1example 1
Aus einem durch Ziegler-Natta-Katalyse hergestellten Polypropylen (Moplen HP560R; Hersteller: Basell), nachfolgend ZN-PP genannt, wurden durch Schmelzspinnen Spinnvliese mit unterschiedlichem Flächengewicht hergestellt. Der Filamenttiter der die Spinnvliese bildenden Filamente wurde auf 1,3 dtex, 1,8 dtex und 2,1 dtex eingestellt.From a polypropylene produced by Ziegler-Natta catalysis (Moplen HP560R, manufactured by Basell), hereinafter referred to as ZN-PP, spunbonded nonwoven spunbonded nonwoven webs of various basis weight were prepared by melt spinning. The filament titer the filaments forming the spunbonded webs were set at 1.3 dtex, 1.8 dtex and 2.1 dtex.
Die entsprechenden Spinnvliese sind als „Probe 1" bis „Probe 14" bezeichnet worden. Die Zusammensetzung, Prozessbedingungen und charakteristische Eigenschaften der aus ZN-PP hergestellten Spinnvliese sind Tabelle 1 zu entnehmen.The corresponding spunbonded nonwovens have been designated as "Sample 1" to "Sample 14". The composition, process conditions and characteristic properties of the spunbonded nonwovens produced from ZN-PP are shown in Table 1.
Die Herstellung der Spinnvliese erfolgte auf einer herkömmlichen „Reicofil 3"-Spinnvliesanlage in der Form, dass a. eine herkömmliche Spinnvorrichtungen mit einer Spinnvorrichtung mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter Spinnplatte, einer Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche von 150 mm („Probe 1 - 10") sowie b. eine veränderte Spinnvorrichtung, beinhaltend eine Spinnplatte mit erhöhter Anzahl an Düsenbohrungen pro Fläche der Spinnplatte von 7.000 Düsenbohrungen pro Meter Spinnplatte, einer Breite des mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche von 150 mm („Probe 11 - 14") verwendet wurde.The spunbond webs were made on a conventional "Reicofil 3" spunbonded web in the form that: a., A conventional spinner having a spinning device with 5,000 orifices per meter of spinning plate, a 150 mm orifice of the spinneret surface area provided with nozzle bores ("Sample 1-10 ") as well as b. a modified spinning apparatus including a spin plate with increased number of nozzle holes per face of the spin plate of 7,000 nozzle holes per meter of spinplate, a width of the 150 mm nozzle-bore spin pack surface ("sample 11-14") was used.
Beispiel 2Example 2
Zum Vergleich wurden mit dieser veränderten Spinnvorrichtung mit erhöhter Anzahl an Düsenbohrungen pro Meter SpinnplatteFor comparison, with this modified spinning device with increased number of nozzle holes per meter spinning plate
(7.000 Düsenbohrungen pro Meter, Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche 150 mm) auch Spinnvliese mit unterschiedlichem Flächengewicht aus einem durch Metallocenkatalyse hergestellten Polypropylen (Metocene HM562S; Hersteller: Basell), nachfolgend m-PP genannt, produziert. Der Filamenttiter der die Spinnvliese bildenden Filamente wurde auf 1,3 dtex und 1,1 dtex eingestellt.(7,000 nozzle bores per meter, width of the spinneret surface provided with nozzle bores 150 mm) also different basis weight spunbonded nonwoven from a produced by metallocene catalysis polypropylene (Metocene HM562S, manufacturer: Basell), hereinafter referred to as m-PP produced. Of the Filament titer of the spunbond filaments was set at 1.3 dtex and 1.1 dtex.
Die die so erzeugten Spinnvliese sind als „Probe 15" bis „Probe 24" bezeichnet. Die Zusammensetzung, Prozessbedingungen und charakteristische Eigenschaften der aus m-PP hergestellten Spinnvliese, sowie eines Laminats aus zwei Spinnvlieslagen sind der Tabelle 2 zu entnehmen.The spunbonded webs thus produced are referred to as "Sample 15" through "Sample 24". The composition, process conditions and characteristic properties of spun nonwovens made from m-PP, as well as a laminate of two spunbond layers, are shown in Table 2.
Die Flächengewichte der hergestellten einlagigen Spinnvliese wurden von 7 g/m2 bis 20 g/m2 variiert.The basis weights of the single-layer spunbonded webs produced were varied from 7 g / m 2 to 20 g / m 2 .
Ein weiterer Zusatz von Schmelzadditiven oder Pigmenten, wie z.B. Titandioxid, erfolgte hier nicht, obwohl dies im Rahmen der Erfindung liegt.Another addition of melt additives or pigments, e.g. Titanium dioxide, did not occur here, although this is within the scope of the invention.
Beispiel 3Example 3
Die Herstellung des Spinnvlieses der „Probe 25" erfolgte auf einer „Reicofil 3"-Spinnvliesanlage in der Form, dass ein Laminat gebildet wurde, bei dem in einem Prozessschritt zwei Spinnvlieslagen zusammengefügt wurden. Dazu wurde eine Konfiguration gewählt, bei der zur Herstellung der ersten Lage (a) eine herkömmliche Spinnvorrichtung (Spinnplatte mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter; Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche 150 mm) und zur Herstellung der zweiten Spinnvlieslage (b) eine veränderte Spinnvorrichtung mit erhöhter Anzahl an Düsenbohrungen pro Fläche der Spinnplatte (7.000 Düsenbohrungen pro Meter Spinnplatte; Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche 150 mm) verwendet wurde. Der Gesamtanlagendurchsatz wurde so gewählt, dass für beide Spinnvorrichtungen (a) und (b) ein gleicher Durchsatz erreicht wurde. Aufgrund der unterschiedlichen Konfiguration der beiden Spinnvorrichtungen (a) und (b) bedeutet dies, dass der Durchsatz durch die Düsenbohrungen bei Spinnvorrichtung (a) ca. 0,63 gPoiymer/Loch*min (Probe 25, 1. Lage), und für Spinnvorrichtung (b) ca. 0,45 gPolymer/Loch*min (Probe 25, 2. Lage) betrug.The "Sample 25" spunbonded web was produced on a "Reicofil 3" spunbonded web in such a way that a laminate was formed in which two spunbonded layers were joined together in one process step. For this purpose, a configuration was selected in which a conventional spinning device (spinning disk with 5,000 nozzle holes per meter, width of the spin pack surface provided with nozzle bores 150 mm) and for producing the second spunbonded layer (b) for producing the first layer (a) with an increased spinning device with increased Number of nozzle holes per spinline surface area (7,000 nozzle holes per meter of spinplate, 150 mm spooled package width of nozzle bore) was used. The total plant throughput was chosen so that for both spinning devices (a) and (b) a same throughput was achieved. Due to the different configuration of the two spinning devices (a) and (b), this means that the flow rate through the nozzle holes at the spinning device (a) about 0.63 g Po i ymer / hole * min (Sample 25 Layer 1), and for spinner (b) was about 0.45 g polymer / hole * min (sample 25, 2nd layer).
Der Prozess wurde so geführt, dass in Spinnvorrichtung (a) einThe process was conducted in such a way that in spinning device (a)
ZN-PP (Moplen HP560R) , und in Spinnvorrichtung (b) ein m-PP (Metocene HM562R) verarbeitet wurde. Da der Durchsatz der beiden Spinnvorrichtungen in etwa gleich gewählt wurde, ist auch das Flächengewicht beider Lagen des Laminats gleich, d.h. es wurde ein Laminat hergestellt, bei dem das Flächengewicht der einzelnen Lagen jeweils 5 g/m2 beträgt.ZN-PP (Moplen HP560R), and in spinner (b) an m-PP (Metocene HM562R) was processed. Since the throughput of the two spinning devices was chosen approximately equal, the basis weight of both layers of the laminate is the same, ie, a laminate was prepared in which the weight per unit area of the individual layers is 5 g / m 2 .
Es folgt die Erläuterung der in den Figuren gezeigten Daten.The following is the explanation of the data shown in the figures.
Fig. 1 zeigt, dass Spinnvliese mit unterschiedlichen Flächengewichten eine sehr homogene Filamentfeinheit (Filamenttiter) aufweisen.FIG. 1 shows that spunbonded nonwovens with different basis weights have a very homogeneous filament denier (filament titer).
Fig. 2 zeigt, dass sich durch die eingestellten Prozessbedingungen die Spinnvliesdichte, berechnet aus den gemessenen Größen Flächengewicht und Spinnvliesdicke, signifikant verändern lässt. Die berechnete Spinnvliesdichte wird dabei als Funktion des Flächengewichtes des Spinnvlieses dargestellt. Die mit einer Spinnvorrichtung mit 7000 Loch/m hergestellten Filamente weisen einen Filamenttiter von 1 bis 1,3 dtex auf. Besonders bei Verwendung dieser Spinnvorrichtung mit erhöhter Lochzahl (7.000 Düsenbohrungen pro Meter bei einer Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche von 150 mm) zeigt sich gemäß Fig 2, dass die Spinnvliesdichte signifikant höher ist als bei Verwendung der herkömmlichen Spinnvorrichtungen (Spinnplatte mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter bei einer Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche von 150 mm) . Die Zunahme der Vliesdichte bei Verwendung einer Spinnvorrichtung mit höherer Lochdichte ist auf die höhere Feinheit der Fasern zurückzuführen.FIG. 2 shows that the spunbond density, calculated from the measured sizes basis weight and spunbonded thickness, can be significantly changed by the set process conditions. The calculated spunbond density is shown as a function of the basis weight of the spunbonded web. The filaments produced with a 7000-hole / m spinner have a filament titer of 1 to 1.3 dtex. Especially when using this spinning device with increased number of holes (7,000 nozzle holes per meter at a width of the nozzle bore provided spinning package area of 150 mm), it can be seen from FIG. 2 that the spunbonded density is significantly higher than when using the conventional spinning devices (spinning plate with 5,000 nozzle bores per meter with a width of the spinneret surface of 150 mm provided with nozzle bores). The increase in nonwoven density using a higher hole density spinner is due to the higher fineness of the fibers.
In Fig. 3 und Fig. 4 wird exemplarisch für die mechanischen Eigenschaften der Spinnvliese die Höchstzugkraft, gemessen an Spinnvliesen mit unterschiedlichem Flächengewicht, in Maschinenrichtung (MD), siehe Fig. 3 und quer zur Maschinenrichtung (CD), siehe Fig. 4 dargestellt.In FIGS. 3 and 4, for the mechanical properties of the spunbonded nonwoven, the maximum tensile force, measured on spunbonded nonwovens of different weight per unit area, in the machine direction (MD), see FIG. 3 and transverse to the machine direction (CD), see FIG.
Es zeigt sich, dass die Höchstzugkraft, unabhängig von der bei der Herstellung verwendeten Spinnvorrichtung, sowohl in Maschinen- als auch in Querrichtung, in einem engen Bereich liegt. Die im Vergleich zu ZN-PP tendenziell etwas geringeren Höchstzugkraftwerte für die aus m-PP hergestellten Spinnvliese könnten auf molekulare Unterschiede in den beiden Polymere zurückzuführen sein. Der Schmelzflussindex des eingesetzten ZN- PP wird mit 25 dg/min angegeben, der des eingesetzten m-PP mit 30 dg/min, was auf ein geringeres Molekulargewicht für das m-PP hindeutet .It can be seen that the maximum tensile force, in both the machine and transverse directions, is within a narrow range, regardless of the spinning apparatus used in the manufacture. The somewhat lower maximum tensile strength values for spunbond nonwovens produced from m-PP compared to ZN-PP could be due to molecular differences in the two polymers. The melt flow index of the ZN-PP used is given as 25 dg / min, that of the m-PP used at 30 dg / min, which indicates a lower molecular weight for the m-PP.
Gem. Fig. 5 folgt aus der im Zusammenhang mit Fig. 2 vorgestellten Veränderung der Spinnvliesdichte eine deutliche Veränderung der Luftdurchlässigkeit der Spinnvliese. Anhand der in Fig. 5 gezeigten Daten für die Luftdurchlässigkeit können die Auswirkungen der beiden verwendeten Spinnvorrichtungen für die damit hergestellten Spinnvliese veranschaulicht werden. So wurden für die leichtgewichtigen Spinnvliese, die unter Verwendung einer Spinnvorrichtungen mit erhöhter Anzahl an Düsenbohrungen pro Fläche der Spinnplatte (7.000 Düsenbohrungen pro Meter; Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnpaketfläche 150 mm) hergestellt wurden, absolut betrachtet, signifikant niedrigere Luftdurchlässigkeiten gemessen als für jene Spinnvliese, welche unter Verwendung einer Spinnvorrichtung mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter; Breite der mit Düsenbohrungen versehenen Spinnplattenfläche 150 mm) hergestellt wurden.Gem. Fig. 5 follows from the presented in connection with Fig. 2 change in spunbonded density a significant change in the air permeability of the spunbonded nonwoven. The air permeability data shown in Figure 5 can be used to illustrate the effects of the two spinning devices used on the spunbonded webs made therewith. So In absolute terms, significantly lower air permeabilities were measured for the lightweight spunbonded webs produced using spinnerets with increased number of nozzle bores per face of the spinning plate (7,000 nozzle holes per meter; 150 mm spinneret bore width provided with nozzle bores), than for those spunbonded nonwovens; which using a spinning device with 5,000 nozzle holes per meter; Width of the spin hole plate surface provided with nozzle bores 150 mm) were prepared.
Allerdings fällt auf, dass Spinnvliese mit einem Flächengewicht von 12 g/m2 (Probe 21: Spinnvliesdichte 0,071 g/cm3, m-PP Filamenttiter 1,1 dtex, Spinnplatte mit 7.000 Düsenbohrungen pro Meter), 17 g/m2 (Probe 6: Dichte 0,068 g/cm3, ZN-PPHowever, it is striking that spunbonded nonwovens having a weight per unit area of 12 g / m 2 (sample 21: spunbonded density 0.071 g / cm 3 , m-PP filament denier 1.1 dtex, spinning plate with 7,000 nozzle bores per meter), 17 g / m 2 (sample 6: Density 0.068 g / cm 3 , ZN-PP
Filamenttiter 1,8 dtex, Spinnplatte mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter) sowie 20 g/m2 (Probe 1: Dichte 0,068, ZN-PP Filamenttiter 2,1 dtex, Spinnplatte mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter) durchaus eine in einer ähnlichen Größenordnung liegende Luftdurchlässigkeit von etwa 5.320 l/m2 s aufweisen.Filament denier 1.8 dtex, spinning plate with 5,000 nozzle holes per meter) and 20 g / m 2 (sample 1: density 0.068, ZN-PP filament titer 2.1 dtex, spinning plate with 5,000 nozzle holes per meter) quite a lying in a similar order of air permeability of about 5,320 l / m 2 s.
Weiterhin weist ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 7 g/m2 und einer Dichte von 0,063 g/cm3 (Probe 24), welches aus m-PP (Filamenttiter 1,1 dtex) mit einer veränderten Spinnvorrichtung mit erhöhter Anzahl an Düsenbohrungen pro Fläche der Spinnplatte (7.000 Düsenbohrungen pro Meter) hergestellt wurde, mit 8.350 l/m2 s etwa die gleiche Luftdurchlässigkeit auf wie ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 10 g/m2 und einer Dichte von 0,058 g/cm3 (Probe 8), welches aus ZN-PP (Filamenttiter 1,8 dtex) mit der Spinnplatte mit 5.000 Düsenbohrungen pro Meter hergestellt wurde, oder aber gar ein Spinnvlies mit einem Flächengewicht von 12 g/m2 und einer Dichte von 0,056 g/cm3 (Probe 3), welches aus ZN-PP (Filamenttiter 2,1 dtex) mit der herkömmlichen Spinnvorrichtung mit 5.000 Dϋsenbohrungen pro Meter hergestellt wurde .Furthermore, a spunbonded web having a basis weight of 7 g / m 2 and a density of 0.063 g / cm 3 (sample 24), which consists of m-PP (filament denier 1.1 dtex) with a modified spinning apparatus with an increased number of nozzle holes per area The spinning plate (7,000 nozzle holes per meter) was prepared, with 8,350 l / m 2 s about the same air permeability on a spunbonded fabric with a basis weight of 10 g / m 2 and a density of 0.058 g / cm 3 (sample 8), which made of ZN-PP (filament titer 1.8 dtex) with the spinning plate with 5,000 nozzle holes per meter was, or even a spunbonded fabric with a basis weight of 12 g / m 2 and a density of 0.056 g / cm 3 (sample 3), which consists of ZN-PP (filament titer 2.1 dtex) with the conventional spinning device with 5,000 Dϋsenbohrungen per Meter was made.
Im Ergebnis heißt das, dass ein aus feineren Filamenten hergestelltes Vlies aufgrund der höheren Dichte zwar eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist, zugleich aber deutlich leichter sein kann. Zudem fällt bei genauer Betrachtung des Kurvenverlaufs auf, dass die Abnahme der Luftdurchlässigkeit mit zunehmendem Flächengewicht nicht linear verläuft, d.h. mit zunehmendem Flächengewicht werden die Luftdurchlässigkeitsunterschiede zwischen herkömmlichen und leichtgewichtigen Vliesen geringer.As a result, this means that a nonwoven fabric made of finer filaments may have a lower air permeability due to the higher density, but at the same time can be significantly lighter. In addition, upon closer inspection of the curve, it is noticeable that the decrease in air permeability is not linear with increasing basis weight, i. As the basis weight increases, the air permeability differences between conventional and lightweight nonwovens become smaller.
In Fig. 6 ist die Wassersäule, jeweils als Funktion des Flächengewichts des Spinnvlieses gezeigt.In Fig. 6, the water column, each shown as a function of the basis weight of the spunbonded fabric.
In Fig. 7 werden zwei lichtmikroskopische Aufnahmen von zwei Spinnvliesen mit einem Flächengewicht von etwa 7 g/m2 gezeigt. Probe 10 (siehe Tabelle 1) hat ein Flächengewicht von 7 g/m2. Die bei Einsatz einer Spinnvorrichtung mit 5000 Löchern pro Meter Spinnplatte aus ZN-PP hergestellten Filamente haben einen Titer von 1,8 dtex. Die Probe ist bei 10-facher Vergrößerung gezeigt. Probe 24 (siehe Tabelle 2) hat ein Flächengewicht von 7 g/m2. Die bei Einsatz einer Spinnvorrichtung mit 7000 Löchern pro Meter Spinnplatte aus m-PP hergestellten Filamente haben einen Titer von nur 1,1 dtex. Die Probe ist bei 10-facher Vergrößerung gezeigt. Die Aufnahme bestätigen die Messungen der Spinnvliesdichte, Probe 24 hat die höhere Dichte. Bei den erfindungsgemaßen, leichtgewichtigen Spinnvliese wurde unter der Bedingung, dassFIG. 7 shows two light microscope images of two spunbonded nonwovens having a weight per unit area of approximately 7 g / m 2 . Sample 10 (see Table 1) has a basis weight of 7 g / m 2 . The filaments produced using a spinner having 5000 holes per meter of ZN-PP spinning plate have a titer of 1.8 dtex. The sample is shown at 10x magnification. Sample 24 (see Table 2) has a basis weight of 7 g / m 2 . The filaments produced using a spinning device with 7000 holes per meter m-PP spinning plate have a titer of only 1.1 dtex. The sample is shown at 10x magnification. The photograph confirms the spunbond density measurements, sample 24 has the higher density. In the inventive, lightweight spunbonded nonwovens was under the condition that
a) die die Spinnvliese bildenden Filamente unter Verwendung der veränderte Spinnvorrichtung mit erhöhter Anzahl an Dusenbohrungen pro Flache der Spinnplatte ersponnen werden, b) der Filamenttiter der die Spinnvliese bildenden Filamente möglichst gering ist, sowie c) die Spinnvliese eine erhöhte Spinnvliesdichte aufweisen, d) bevorzugt m-PP zur Herstellung der Spinnvliese eingesetzt wird,a) the spunbonded filaments are spun using the modified spinning device with increased number of Dusenbohrungen per area of the spinning plate, b) the filament of the spunbond filaments is as low as possible, and c) the spunbonded web have an increased spunbond density, d) preferred m-PP is used for the production of spunbonded nonwovens,
eine bestmögliche Kombination mechanischer Eigenschaften und Barriereeigenschaften beobachtet .observed the best possible combination of mechanical properties and barrier properties.
Methodenmethods
Zur Ermittlung der Eigenschaften des erfindungsgemaßen Spinnvlies wurden folgende Methoden herangezogen:The following methods were used to determine the properties of the spunbonded fabric according to the invention:
Filamenttiter/Flächengewicht/Vliesdicke/Spinnvliesdichte Die Ermittlung des Filamenttiters erfolgte mittels einesFilament titer / basis weight / fleece thickness / spunbonded density The filament titer was determined by means of a
Mikroskops. Die Umrechnung des gemessenen Filamenttiters (in Mikrometern) in Dezitex erfolgte nach folgender Formel (Dichte PP = 0,91 g/cm3) :Microscope. The conversion of the measured filament titre (in micrometers) into Dezitex was carried out according to the following formula (density PP = 0.91 g / cm 3 ):
dllL g 104w Die Flächengewichtsbestimmung (Basis weight) der Spinnvliese erfolgte nach DIN EN 29073-1 an 10 x 10 cm großen Probekörpern.dl lL g 10 4 w The basis weight determination (basis weight) of the spun nonwovens was carried out according to DIN EN 29073-1 on 10 x 10 cm specimens.
Die Dicke der Spinnvliese wurde gemessen als Abstand zweier planparalleler Messflächen, zwischen denen sich die Spinnvliese unter einem vorgegebenen Messdruck befinden. Die Methode wurde analog der DIN EN ISO 9073-2 ausgeführt, wobei ein Auflagegewicht von 125 g, eine Messfläche von 25 cm2 und ein Messdruck von 5 g/cm2 zum Einsatz kamen.The thickness of the spunbonded web was measured as the distance between two plane-parallel measuring surfaces, between which the spunbonded webs are below a predetermined measuring pressure. The method was carried out analogously to DIN EN ISO 9073-2, whereby a coating weight of 125 g, a measuring area of 25 cm 2 and a measuring pressure of 5 g / cm 2 were used.
Die Spinnvliesdichte berechnet sich aus dem Flächengewicht und der Dicke der Spinnvliese.The spunbond density is calculated from the basis weight and the thickness of the spunbonded nonwoven.
Luftdurchlässigkeit Die Messung der Luftdurchlässigkeit der Spinnvliese erfolgte gemäß DIN EN ISO 9237. Die Fläche des Messkopfes betrug 20 cm2, der angelegte Prüfdruck 200 Pa.Air permeability The air permeability of the spun nonwovens was measured according to DIN EN ISO 9237. The area of the measuring head was 20 cm 2 , the applied test pressure 200 Pa.
Wassersäule Die Bestimmung der Wassersäule wurde in Anlehnung an die DIN EN 20811 ausgeführt. Gradient des Prüfdruckes 10 mbar/min. Als Maß für die Wasserdichtheit wird der Wasserdruck in mbar bzw. cm Wassersäule angegeben, bei dem das Wasser zuerst an der dritten Stelle der Messprobe austritt.Water column The determination of the water column was carried out in accordance with DIN EN 20811. Gradient of the test pressure 10 mbar / min. As a measure of the watertightness of the water pressure in mbar or cm water column is specified, in which the water exits first at the third point of the sample.
Mechanische EigenschaftenMechanical properties
Die mechanischen Eigenschaften der Spinnvliese wurden nach DIN EN 29073-3 ermittelt. Einspannlänge: 100 mm, Probenbreite 50 mm, Vorschub 200mm/min. "Höchstzugkraft" ist die beim Durchlaufen der Kraft- Dehnungskurve maximal erreichte Kraft, "Höchstzugkraftdehnung" ist die zur Höchstzugkraft zugehörige Dehnung in der Kraft- Dehnungskurve . The mechanical properties of the spunbonded nonwovens were determined according to DIN EN 29073-3. Clamping length: 100 mm, sample width 50 mm, feed rate 200 mm / min. "Maximum tensile force" is the maximum force reached when passing through the force-strain curve, "Maximum tensile strain" is the strain in the force-strain curve associated with the maximum tensile force.

Claims

Patentansprüche claims
1. Spinnvlies aus Polyolefin-Filamenten mit einem Filamenttiter < 1,6 dtex, wobei das Spinnvlies - ein Flächengewicht < 20 g/m2, und eine Dichte von ≥ 0,06 g/cm3, sowie eine Höchstzugkraft von 9,5 bis 62 N in Maschinenrichtung, und von 4,5 bis 35 N quer zur Maschinenrichtung aufweist.1. spunbonded nonwoven polyolefin filaments having a filament titer <1.6 dtex, wherein the spunbonded nonwoven - a basis weight <20 g / m 2 , and a density of ≥ 0.06 g / cm 3 , and a maximum tensile force of 9.5 to 62 N in the machine direction, and from 4.5 to 35 N across the machine direction.
2. Spinnvlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies eine Dichte im Bereich von 0,06 bis 0.084 g/cm3 aufweist.2. Spunbonded fabric according to claim 1, characterized in that the spunbonded fabric has a density in the range of 0.06 to 0.084 g / cm 3 .
3. Spinnvlies nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies bei Dichten von 0,06 bis 0.084 g/cm3 3. spunbonded nonwoven according to claim 2, characterized in that the spunbonded nonwoven at densities of 0.06 to 0.084 g / cm 3
Luftdurchlässigkeiten von 3100 bis 8400 l/m2 s, und - eine Wassersäule von 5 bis 17 cm aufweist .Air permeabilities from 3100 to 8400 l / m 2 s, and - has a water column of 5 to 17 cm.
4. Spinnvlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies - ein Flächengewicht von 4 bis 12 g/m2 , und eine Dichte im Bereich von 0,06 bis 0.073 g/cm3 aufweist .4. spunbonded nonwoven according to claim 1, characterized in that the spunbonded - has a basis weight of 4 to 12 g / m 2 , and a density in the range of 0.06 to 0.073 g / cm 3 .
5. Spinnvlies nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies Luftdurchlässigkeiten zwischen 3900 und 8350 l/(m2«s), und eine Wassersäule zwischen 7 und 11 cm aufweist .5. spunbonded fabric according to claim 4, characterized in that the spunbonded fabric Air permeabilities between 3900 and 8350 l / (m 2 "s), and has a water column between 7 and 11 cm.
6. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies bei Dichten von 0,06 bis 0.073 g/cm3, eine eine Höchstzugkraft - von 10 bis 32 N in Maschinenrichtung, und zwischen 5 und bis 20 N quer zur Maschinenrichtung aufweist .6. spunbonded fabric according to any one of claims 4 and 5, characterized in that the spunbonded at densities of 0.06 to 0.073 g / cm 3 , a maximum tensile force - from 10 to 32 N in the machine direction, and between 5 and 20 N transverse to the machine direction.
7. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinnvlies eine Hochstzugkraftdehnung von 20 bis 75% in Maschinenrichtung, und von 20 bis 75% quer zur Maschinenrichtung aufweist .7. spunbonded fabric according to one of claims 4 to 6, characterized in that the spunbonded fabric has a Hochstzugkraftdehnung of 20 to 75% in the machine direction, and from 20 to 75% transverse to the machine direction.
8. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente einen Filamenttiter im Bereich von 1 bis 1,3 dtex aufweisen.8. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the filaments have a filament titer in the range of 1 to 1.3 dtex.
9. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verfestigte Spinnvlies ein Flächengewicht von etwa 7 bis etwa 20 g/m2 aufweist.9. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the consolidated spunbonded nonwoven fabric has a basis weight of about 7 to about 20 g / m 2 .
10. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesdicke etwa 115 bis etwa 296 μm beträgt. 10. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the nonwoven thickness is about 115 to about 296 microns.
11. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Filament aus Polypropylen oder Polyethylen oder einer Mischung aus beiden bestehen.11. spunbonded fabric according to any one of the preceding claims, characterized in that the polyolefin filament consist of polypropylene or polyethylene or a mixture of the two.
12. Spinnvlies nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Filamente aus einem Olefincopolymer bestehen.12. spunbonded fabric according to claim 11, characterized in that the polyolefin filaments consist of an olefin copolymer.
13. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Filamente aus einem durch Metallocen-Katalyse hergestellten Polyolefin bestehen.13. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the polyolefin filaments consist of a polyolefin produced by metallocene catalysis.
14. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Filamente aus einem durch Metallocen-Katalyse hergestellten Polypropylen (m-Polypropylen) bestehen.14. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the polyolefin filaments consist of a polypropylene prepared by metallocene catalysis (m-polypropylene).
15. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolefin-Filamente einen Füllstoff oder ein Pigment enthalten.15. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the polyolefin filaments contain a filler or a pigment.
16. Spinnvlies nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Calciumcarbonat ist und der Füllstoffgehalt , bezogen auf das Polymerfilament , einen Füllstoffgehalt > 5 Gewichts-% aufweist . 16. spunbonded nonwoven according to claim 15, characterized in that the filler is calcium carbonate and the filler content, based on the polymer filament, a filler content> 5% by weight.
17. Spinnvlies nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Top-Cut der17. spunbonded fabric according to claim 15, characterized in that the top-cut of
Füllstoffpartikel (D98) < 10 μm ist und die mittlere Partikelgröße des Füllstoffs (D50) vorzugsweise etwas 2 bis etwa 6 μm beträgt .Filler particle (D98) <10 microns and the average particle size of the filler (D50) is preferably about 2 to about 6 microns.
18. Spinnvlies nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Schmelzspinnverfahren erzeugten und zum Vlies abgelegten Filamente auf thermische und/oder chemische Art verfestigt sind.18. Spunbonded nonwoven according to one of the preceding claims, characterized in that the filaments produced in the melt spinning process and deposited to the nonwoven are solidified in a thermal and / or chemical manner.
19. Laminat aufgebaut aus mindestens zwei Spinnvlieslagen, wobei mindestens eine Lage aus einem leichtgewichtigen Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 18 besteht.19. Laminate composed of at least two spunbonded layers, wherein at least one layer consists of a lightweight spunbonded nonwoven according to one of claims 1 to 18.
20. Verwendung eines Spinnvlieses nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder eines Laminats nach Anspruch 19 zur Herstellung von20. Use of a spunbonded nonwoven according to one of claims 1 to 18 or a laminate according to claim 19 for the preparation of
Körperhygieneartikeln (Windeln, Damenbinden, Kosmetikpads) ,Personal hygiene articles (diapers, sanitary napkins, cosmetic pads),
Putztüchern, Wischtüchern, WischmopptüchernCleaning cloths, wipes, mop cloths
Filtern z.B. für Gase, Aerosole und Flüssigkeiten,Filtering e.g. for gases, aerosols and liquids,
Wundverbänden, Wundkompressen,Wound dressings, wound compresses,
Dämmmaterialen, Akustikvliesstoffen, - Einlagestoffen,Insulating materials, acoustic nonwovens, interlinings,
Dachunterspannbahnen,Roof linings,
Geovliesen, oder von Abdeckungen für die Feld- und Gemüsewirtschaft . Geovliesen, or covers for the field and vegetable economy.
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