JP2015513578A - 改善された紡糸性能及び機械的特性を有する繊維グレード - Google Patents

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Abstract

本発明は、新規なポリプロピレン組成物、前記ポリプロピレン組成物を含むポリプロピレン繊維、前記ポリプロピレン繊維及び/又はポリプロピレン組成物を含むスパンボンド布、前記ポリプロピレン繊維及び/又は前記スパンボンド布を含む物品並びにそのようなスパンボンド布の製造方法及び繊維紡糸ラインの安定性を改善するためのそのようなポリプロピレン組成物の使用に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、新規なポリプロピレン組成物、前記ポリプロピレン組成物を含むポリプロピレン繊維、前記ポリプロピレン繊維及び/又はポリプロピレン組成物を含むスパンボンド布、前記ポリプロピレン繊維及び/又は前記スパンボンド布を含む物品並びにそのようなスパンボンド布の製造方法及び繊維紡糸ラインの安定性を改善するためのそのようなポリプロピレン組成物の使用に関する。
現在、ポリプロピレンは、多くの繊維及び布用途において広く使用されている。繊維産業におけるこの数十年間の重要な傾向の1つは、極細化(down−gauging)である。不織布において、この点に関する主な課題は、製造される繊維の坪量を減少させながら機械的特性を保つことである。前述の課題を達成するための最も効果的な方法は、製造される繊維の繊維直径を減少させることであり、これはまた、より大きい比表面積ももたらす。そのような繊維直径の減少は、巻取り速度を増加させること及び繊維をより高度に延伸することにより達成することができる。しかしながら、巻取り速度の増加は、現在の繊維紡糸プロセスにおいて起こるフィラメント破壊のために制限される。この点に関して、より高速の巻取り速度を可能とするより強い繊維をもたらす低MFR組成物を使用することが周知である。しかしながら、そのような低MFR組成物は、加工性に不利な影響を及ぼす可能性がある。一方、より高いMFRを有する組成物の使用は、加工性を改善するが、強度のより低い繊維をもたらす。低MFR組成物の加工性を改善するためにさらなる成分が添加されてもよいが、この処置もまた、繊維の総合的な特徴に不利な影響を及ぼす可能性がある。
したがって、本発明の目的は、スパンボンドプロセス中にフィラメント破壊が起こるリスクを伴わずに極細繊維の製造を可能にするポリプロピレン組成物を提供することである。得られる繊維及び布が加工性と機械的特性の良好なバランスを有する、すなわち前記繊維及び布が、従来の繊維及び布の機械的特性に匹敵する又はさらにより良好な機械的特性を有することが、本発明のさらなる目的である。
前述の及び他の目的は、本発明の主題により解決される。本発明の有利な実施形態は、対応する下位請求項において規定されている。
本発明の知見は、ポリプロピレンが高速の巻取り速度に耐える場合、極細繊維を得ることができるということである。本発明のさらなる知見は、ポリプロピレン組成物が、0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有するポリプロピレン、加えて、高めの、すなわち200g/10minから2,500g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有する少量のさらなるポリプロピレンを含まなければならないということである。さらに、ポリプロピレン組成物は、10g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレート(230℃)及び4.0以下の多分散指数(PI)を有さなければならない。
したがって本発明は、
a)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して少なくとも80wt%のポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマー、及び
b)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して2wt%から20wt%の間のポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する200g/10minから2,500g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマー
を含み、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する10g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレート及び任意に4.0以下の、例えば3.8以下の多分散指数(PI)を有する、ポリプロピレン組成物(PP−C)に関する。
本発明者らは、驚くべきことに、前述のポリプロピレン組成物(PP−C)が、公知のポリプロピレン組成物、特にスパンボンドプロセスにおいて製造される繊維に使用されるポリプロピレン組成物と比較して優れた特性を有することを見いだした。本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、特に、より小さい直径の繊維をもたらす非常に高速の紡糸速度での繊維及び布の製造を可能にし、すなわち、プロセスの紡糸安定性を改善する。本発明のポリプロピレン組成物は、最大巻取り速度の増大を介して加工性を改善するが、機械的特性は従来の繊維及び布の機械的特性と同等である。特に、伸び及び引張強さといった機械的パラメータは、事実上影響を受けないか、又は従来の繊維及び布のものよりさらにより良好であることが見いだされた。
本発明の別の側面は、1.50デニール以下の平均フィラメント繊度を有するポリプロピレン繊維(PP−F)であって、ポリプロピレン繊維(PP−F)の全重量に対して少なくとも95wt%のそのようなポリプロピレン組成物(PP−C)を含む、上記ポリプロピレン繊維(PP−F)を対象とする。
本発明のなおさらなる側面は、前記ポリプロピレン繊維(PP−F)及び/又は前記スパンボンド布を含む物品であって、濾過材、おむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、成人用失禁製品、防護服、手術用ドレープ、手術用ガウン及び手術着からなる群より選択される、上記物品を対象とする。
本発明のなおさらなる側面は、繊維紡糸加工中の最大キャビン空気圧により表される繊維紡糸ラインの紡糸安定性を改善するための、前記ポリプロピレン組成物(PP−C)の使用であって、前記改善が、式(I)
(PP−C)/(PP−OC)≧1.1 (I)
(式中
(PP−C)は、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]であり、
(PP−OC)は、ポリプロピレン(H−PP)を含まないポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]である。)により規定される、上記使用を対象とする。
以下においてポリプロピレン組成物の好ましい実施形態又は技術的詳細が参照される場合、これらの好ましい実施形態又は技術的詳細はまた、本発明のポリプロピレン繊維、本発明のスパンボンド布、本発明の物品並びにスパンボンド布を製造するための本発明の方法及び本発明の使用にも関することが理解されるべきである。例えば、本発明のポリプロピレン組成物のポリプロピレン(L−PP)は好ましくはプロピレンホモポリマーであると述べられている場合、本発明のポリプロピレン繊維、スパンボンド布、物品並びに本発明の方法及び本発明の使用において提供されるポリプロピレン組成物(PP−C)のポリプロピレン(L−PP)もまた、好ましくはプロピレンホモポリマーである。
本発明の好ましい実施形態の1つによれば、ポリプロピレン(L−PP)は、a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.5g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレート、及び/又はb)ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の溶融温度Tm、及び/又はc)ISO6427(23℃)に従って測定される3.5wt%以下の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)を有する。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、ポリプロピレン(H−PP)は、a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する400g/10minから2,000g/10minの範囲内のメルトフローレート、及び/又はb)ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の溶融温度Tm、及び/又はc)ISO6427(23℃)に従って測定される3.5wt%以下の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)を有する。
本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、ポリプロピレン(L−PP)はプロピレンホモポリマー(HL−PP)であり、かつ/又はポリプロピレン(H−PP)はプロピレンホモポリマー(HH−PP)である。
本発明の好ましい実施形態の1つによれば、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して少なくとも90wt%のポリプロピレン(L−PP)、及びポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して3wt%から10wt%の間のポリプロピレン(H−PP)を含む。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する、ポリプロピレン(H−PP)とポリプロピレン(L−PP)の間のメルトフローレートの比[MFR(H−PP)/MFR(L−PP)]は、少なくとも10、より好ましくは少なくとも20であり、式中、「MFR(H−PP)」はポリプロピレン(H−PP)のMFR(230℃)であり、「MFR(L−PP)」はポリプロピレン(L−PP)のMFR(230℃)である。
本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する15g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレート、及び/又はb)2.0から4.0の範囲内の多分散指数(PI)を有する。
本発明の好ましい実施形態の1つによれば、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、10から50のビスブレーキング比[最終MFR(230℃)/初期MFR(230℃)]でビスブレークされており、式中、「最終MFR(230℃)」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)であり、「初期MFR(230℃)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)である。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、少なくとも1.3の多分散指数(PI)の比[初期PI/最終PI]を有し、式中、「最終PI」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)であり、「初期PI」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)である。
以下に、本発明をより詳細に記述する。
好ましい実施形態において、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレートを有する多量のポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマー、及びISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する300g/10minから2,500g/10minの範囲内のメルトフローレートを有する少量のポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマーを含む。さらに、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する15g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレートを有するべきであることが分かった。さらなる知見は、ポリプロピレン組成物(PP−C)が、狭めの分子量分布を有するべきであるということである。よって、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、
a)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して少なくとも80wt%、例えば少なくとも85wt%のポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマー、及び
b)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して2wt%から20wt%の間、例えば2から15wt%の間のポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する300g/10minから2,500g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマー
を含み、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する15g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレート及び4.0以下、例えば3.8以下の多分散指数(PI)を有することが好ましい。
特に示さない限り、本発明の全体にわたって、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)のメルトフローレート(230℃/2.16kg)はそれぞれ、好ましくはビスブレーキング前のメルトフローレート(230℃/2.16kg)である。したがって最終ポリプロピレン組成物(PP−C)における、すなわちビスブレーキング後のポリプロピレン(L−PP)のメルトフローレート(230℃/2.16kg)ははるかに高く、例えば約35g/10minである。ポリプロピレン(H−PP)についても同じことが言えるが、程度はより小さい。言い換えると、ポリプロピレン(L−PP)の分解は、ポリプロピレン(H−PP)の鎖長と比較して鎖長がはるかに長いために、より顕著である。
さらに、本発明によれば、「ポリプロピレン組成物(PP−C)」という用語は、押し出される組成物を示す。より正確には、「ポリプロピレン組成物(PP−C)」という用語は、本発明によれば、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)が一緒に押し出され、それにより好ましくはビスブレークされる、前記2種のポリマーを含む組成物を規定する。言い換えると、「ポリプロピレン組成物(PP−C)」という用語は、(少なくとも部分的に)ビスブレークされているポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含む溶融ブレンド組成物を表す。したがって、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、好ましくは、ビスブレークされた材料であり、ペレット又は顆粒の形態である。
好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して、好ましくはポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を合わせた全量に対して、
a)少なくとも85wt%のポリプロピレン(L−PP)、及び
b)3wt%から15wt%の間のポリプロピレン(H−PP)
を含む。
例えば、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して、好ましくはポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を合わせた全量に対して、
a)90wt%から98wt%の間のポリプロピレン(L−PP)、及び
b)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して2wt%から10wt%の間のポリプロピレン(H−PP)
を含む。
本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、さらなる成分を含んでもよい。しかしながら、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリマー成分として本発明において規定されているポリプロピレン(L−PP)及び(H−PP)のみを含むことが好ましい。したがって、ポリプロピレン(L−PP)及び(H−PP)の量は、全ポリプロピレン組成物(PP−C)に対して100wt%にならなくてもよい。よって、100wt%までの残りの部分は、当技術分野において公知のさらなる添加剤により達成されてもよい。しかしながら、この残りの部分は、全ポリプロピレン組成物中の3wt%以下、例えば1.0wt%以下であるものとする。例えば、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、酸化防止剤、安定剤、充填剤、着色剤、核化剤及び帯電防止剤からなる群より選択される少量の添加剤をさらに含んでもよい。一般に、これらは、重合において得られる粉末状生成物の造粒中に混和される。したがって、ポリプロピレン(L−PP)及び(H−PP)は、全ポリプロピレン組成物(PP−C)の少なくとも97wt%、より好ましくは少なくとも99wt%を構成する。一次及び二次酸化防止剤は、例えば、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン及びホスフェートを含む。核化剤は、例えば、安息香酸ナトリウム、ソルビトール誘導体、例えばビス−(3,4−ジメチルベンジリデン)ソルビトール、及びノニトール誘導体、例えば1,2,3−トリデオキシ−4,6:5,7−ビス−O[(4−プロピルフェニル)メチレン]−ノニトールを含む。他の添加剤、例えば分散剤及び帯電防止剤、例えばモノステアリン酸グリセロールなどもまた含むことができる。スリップ剤は、例えば、オレアミド及びエルカミドを含む。触媒失活剤、例えば、ステアリン酸カルシウム、ハイドロタルサイト、及び酸化カルシウム、並びに/又は当技術分野において公知の他の酸中和剤もまた一般に使用される。
ポリプロピレン組成物(PP−C)のさらなる必須要件は、その低めのメルトフローレートであり、これは、繊維を製造するために、例えばメルトブロー技術において使用される他のポリマーと異なる。したがって、本発明において、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、10g/10minから50g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃/2.16kg)を有することが好ましい。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、25g/10minから40g/10minの範囲内、より好ましくは30g/10minから40g/10minの範囲内、最も好ましくは30g/10minから35g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃/2.16kg)を有する。特に示さない限り、本発明の全体にわたって、ポリプロピレン組成物(PP−C)のメルトフローレートMFR(230℃/2.16kg)はビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)のメルトフローレートMFR(230℃/2.16kg)である。
さらに、本発明の、すなわちビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)は、4.0以下、好ましくは3.8以下、なおより好ましくは3.5以下の多分散指数(PI)を有することが好ましい。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、2.0から4.0の範囲内、より好ましくは2.0から3.8の範囲内、最も好ましくは2.5から3.0の範囲内の多分散指数(PI)を有する。
好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、少なくとも155℃の、より好ましくは155から168℃の範囲内、いっそうより好ましくは158から166℃の範囲内の溶融温度Tmを有する。
さらに、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、好ましくは、エチレンプロピレンゴムといったいかなる弾性ポリマー成分も含まない。言い換えると、ポリプロピレン組成物(PP−C)は異相ポリプロピレン組成物、すなわち弾性相が分散しているポリプロピレンマトリックスからなる系ではないものとする。そのような系は、高めの低温キシレン可溶性成分含量(XCS)により特徴付けられる。したがって、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、低めの低温キシレン可溶性成分(XCS)含量を有する点でそのような異相系と異なる。そのため、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、好ましくは、12wt%以下の、より好ましくは10wt%以下の、最も好ましくは9.0wt%以下の低温キシレン可溶性画分(XCS)を有する。例えば、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、8.5wt%以下の、例えば1から5wt%の範囲内の低温キシレン可溶性画分(XCS)を有する。
上記の通り、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)のさらなる特徴は、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)がビスブレークされていることである。
ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)を熱により又は過酸化物を用いてより制御された条件でビスブレークすることにより、長い分子鎖はより容易に分解又は切断され、モル質量MはMFR増加に対応して減少するため、モル質量分布(MWD)はより狭くなる。MFRは、使用される過酸化物の量の増加とともに増加する。
そのようなビスブレーキングは、任意の公知の方法で、例えば過酸化物ビスブレーキング剤を使用することにより行うことができる。典型的なビスブレーキング剤は、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチル−ペルオキシ)ヘキサン(DHBP)(例えば、Luperox101及びTrigonox101の商品名で販売されている)、2,5−ジメチル−2,5−ビス(tert−ブチル−ペルオキシ)ヘキシン−3(DYBP)(例えば、Luperox130及びTrigonox145の商品名で販売されている)、ジクミル−ペルオキシド(DCUP)(例えば、Luperox DC及びPerkadox BCの商品名で販売されている)、ジ−tert−ブチル−ペルオキシド(DTBP)(例えば、Trigonox B及びLuperox Diの商品名で販売されている)、tert−ブチル−クミル−ペルオキシド(BCUP)(例えば、Trigonox T及びLuperox801の商品名で販売されている)及びビス(tert−ブチルペルオキシ−イソプロピル)ベンゼン(DIPP)(例えば、Perkadox14S及びLuperox DCの商品名で販売されている)である。本発明に従って用いられる過酸化物の適した量は、原則として当業者に公知であり、ビスブレーキングに供するプロピレンホモ又はコポリマーの量、ビスブレーキングに供するプロピレンホモ又はコポリマーのMFR(230℃)値及び得られる生成物の所望の目標MFR(230℃)に基づいて容易に計算することができる。したがって、過酸化物ビスブレーキング剤の通常の量は、ポリプロピレン組成物(PP−C)中のポリマーの全量に対して、より好ましくは用いられるポリプロピレン(L−PP)及び(H−PP)の全量に対して、0.005から0.5wt%まで、より好ましくは0.01から0.2wt%までである。
通常、本発明のビスブレーキングは、適した条件下でメルトフローレートが増加するように、押出機において行われる。ビスブレーキング中、出発生成物のより高いモル質量の鎖は、より低いモル質量の分子よりも統計学的により高頻度で分解され、上記で示したように、平均分子量の全体としての減少及びメルトフローレートの増加をもたらす。
上記の通り、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン組成物(PP−C)の単一成分同士、すなわちポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)をブレンドすること、及び前記ポリマー成分をビスブレーキングすること、好ましくは過酸化物の使用によりビスブレーキングすることにより得られる。
より正確には、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を溶融混合することにより得ることができ、同じ混合工程においてビスブレーキングが、好ましくは上記の通り過酸化物の使用により行われる。
より好ましくは本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、まず、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)をドライブレンドすること及びその後の溶融混合工程において前記ドライブレンドをビスブレーキングすることにより得ることができる。あるいは、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、まず、ビスブレーキングせずに(すなわち過酸化物を用いずに)、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を溶融混合すること及びその後のビスブレーキング工程において前記混合物をビスブレーキングすることにより得ることができる。後者の場合において、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)の溶融混合物又は前記溶融混合物のそれぞれ顆粒形態及びペレット形態は、その後の工程において、すなわちその後の押出工程において、ビスブレーク(好ましくは上記に概説した過酸化物の使用により)することができる。
ビスブレーキング後、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、好ましくはペレット又は顆粒の形態である。本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、好ましくは、ペレット又は顆粒形態でスパンボンド繊維プロセスに使用される。
このプロセスに適した好ましい混合装置は、不連続及び連続ニーダー、特別な混合セクションを備えた二軸スクリュー押出機及び単軸スクリュー押出機並びにコニーダーである。滞留時間は、十分に高度な均質化が達成されるように選択しなければならない。
好ましくは、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.5g/10minから35.0g/10minの範囲内のメルトフローレートを有する。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ビスブレーキング前の溶融ブレンドされたポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.5g/10minから25.0g/10minの範囲内、より好ましくは0.5g/10minから15.0g/10minの範囲内、さらにより好ましくは0.5g/10minから10.0g/10minの範囲内、最も好ましくは0.5g/10minから5.0g/10minの範囲内のメルトフローレートを有する。例えば、溶融ブレンドされたポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する1.0g/10minから4.0g/10minの範囲内のメルトフローレートを有する。
ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、特定のビスブレーキング比[最終MFR(230℃)/初期MFR(230℃)]を有することが好ましく、式中、「最終MFR(230℃)」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)であり、「初期MFR(230℃)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)である。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、9から50のビスブレーキング比[最終MFR(230℃)/初期MFR(230℃)]を有する。例えば、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、9から40の、より好ましくは9から30の、最も好ましくは9から20のビスブレーキング比[最終MFR(230℃)/初期MFR(230℃)]を有する。
あるいは、又は加えて、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、ビスブレーキング前に、4を超える多分散指数(PI)を有することに留意すべきである。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、ビスブレーキング前に、4から5.5の範囲内、より好ましくは4.5から5.5の範囲内、最も好ましくは4.5から5の範囲内の多分散指数(PI)を有する。
したがって、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)はまた、多分散指数(PI)の特定の比[初期PI/最終PI]も有し、式中、「最終PI」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)であり、「初期PI」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)である。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、少なくとも1.3の、より好ましくは少なくとも1.4の、最も好ましくは少なくとも1.5の多分散指数(PI)の比[初期PI/最終PI]を有する。例えば、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)は、1.2から2.5の間、より好ましくは1.3から2.0の間の多分散指数(PI)の比[初期PI/最終PI]を有する。
好ましくは過酸化物化合物を使用することによるビスブレーキング工程の適用のために、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は、ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して、好ましくは50ppmを超える、より好ましくは100ppmを超える、さらにより好ましくは250ppmを超える、なおより好ましくは100から900ppmの範囲内、例えば400から800ppmの範囲内の量の過酸化物及び/又はその反応生成物を含む。
本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)は特に、その個々の成分によりさらに規定される。
必須要件の1つは、低めのメルトフローレートMFR(230℃)を有するポリプロピレンの存在である。したがって、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレートを有するポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマーを含むものとする。さらに、ポリプロピレン(L−PP)は、5wt%までのコモノマー含量によりさらに規定され、前記コモノマーは、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される。
本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)は、ISO1133に従って測定される、0.3g/10minから15g/10minの範囲内、より好ましくは0.5g/10minから10g/10minの範囲内、いっそうより好ましくは0.6g/10minから8.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を特徴とする。例えば、ポリプロピレン(L−PP)は、ISO1133に従って測定される、0.6g/10minから5.0g/10minの範囲内、最も好ましくは0.7g/10minから3.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有する。この値は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(L−PP)に関する。
さらに、ポリプロピレン(L−PP)は、少なくとも3.5を超える、より好ましくは少なくとも4.0、いっそうより好ましくは3.5を超えて6.5までの範囲内の多分散指数(PI)を有することが好ましい。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)は、4.0から6.0の範囲内の多分散指数(PI)を有する。この値は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(L−PP)に関する。
ポリプロピレン(L−PP)のさらなる特徴は、その低い低温キシレン可溶性成分含量(XCS)である。よって、ISO6427(23℃)に従って測定されるポリプロピレン(L−PP)の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)は、3.5wt%以下、より好ましくは3.0wt%以下、いっそうより好ましくは0.1から3.5wt%の範囲内、なおより好ましくは0.5から3.0wt%の範囲内であることが好ましい。
加えて、又はあるいは、ポリプロピレン(L−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される少なくとも150℃の、より好ましくは少なくとも155℃の、最も好ましくは少なくとも160℃の溶融温度Tmを有する。好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(L−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される、150℃から170℃の間、より好ましくは155℃から165℃の間、最も好ましくは158℃から164℃の間の溶融温度Tmを有する。例えば、ポリプロピレン(L−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される、160℃から165℃の間の溶融温度Tmを有する。
ポリプロピレン(L−PP)は、プロピレンホモポリマー(HL−PP)及び/又はランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)であることができる。好ましくは、ポリプロピレン(L−PP)はプロピレンホモポリマー(HL−PP)である。
本発明の全体にわたって使用されるプロピレンホモポリマーという表現は、実質的にプロピレン単位からなる、すなわち99.5wt%を超える、なおより好ましくは少なくとも99.7wt%、例えば少なくとも99.8wt%のプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。好ましい実施形態において、プロピレンホモポリマー中でプロピレン単位のみが検出可能である。
プロピレンホモポリマー(HL−PP)は、好ましくはアイソタクチックプロピレンホモポリマーである。したがって、ポリプロピレンマトリックス(HL−PP)は高めの、すなわち90mol%より高い、より好ましくは92mol%より高い、なおより好ましくは93mol%より高い、いっそうより好ましくは95mol%より高い、例えば97mol%より高いアイソタクチックペンタッド濃度を有することが好ましい。
好ましくは、プロピレンホモポリマー(HL−PP)は、ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の、より好ましくは少なくとも155℃の、最も好ましくは少なくとも160℃の溶融温度Tmを有する。好ましい実施形態の1つにおいて、プロピレンホモポリマー(HL−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される、150℃から170℃の間、より好ましくは155℃から165℃の間、最も好ましくは158℃から164℃の間の溶融温度Tmを有する。例えば、プロピレンホモポリマー(HL−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される、160℃から165℃の間の溶融温度Tmを有する。
本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)において適しているプロピレンホモポリマー(HL−PP)は、様々な市販の供給源から入手可能であり、当技術分野で公知のように製造することができる。
ポリプロピレン(L−PP)がランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)である場合、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)は、好ましくは、
(i)プロピレン並びに
(ii)エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィン
に由来する単位を含み、好ましくは前記単位からなる。
したがって、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)は、プロピレン、エチレン並びに/又はCα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン及びC10α−オレフィンからなる群より選択されるα−オレフィンに由来する単位を含んでもよい。より好ましくは、プロピレン、エチレン並びに/又は1−ブテン及び1−ヘキセンからなる群より選択されるα−オレフィンに由来する単位を含むランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)が好ましい。ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)は、プロピレン及びエチレンのみに由来する単位からなることが特に好ましい。
好ましくは、プロピレンから誘導できる単位は、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)の大部分、すなわち、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)の全重量に対して少なくとも95wt%、好ましくは少なくとも97wt%、より好ましくは少なくとも98wt%、なおより好ましくは95から99.5wt%、いっそうより好ましくは97から99.5wt%、最も好ましくは98から99.2wt%を構成する。
ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)中のエチレンに由来する単位及び/又はプロピレン以外のC〜C10α−オレフィンに由来する単位の量は、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)の全重量に対して5wt%未満、好ましくは0.5から5wt%の範囲内、より好ましくは0.5から3wt%、最も好ましくは0.8から2wt%である。特にランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)がプロピレン及びエチレンから誘導できる単位のみを含む場合、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)中のエチレンの量は、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)の全重量に対して0.5から5wt%の範囲内、好ましくは0.8から2wt%の範囲内であることが特に好ましい。
好ましくは、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)はアイソタクチックである。したがって、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)は、高めの、すなわち95mol%より高い、より好ましくは97mol%より高い、なおより好ましくは98mol%より高いペンタッド濃度を有することが好ましい。
さらに、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)中のエチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンに由来する単位は、ランダムに分布している。ランダム性は、ポリマー鎖中のコモノマーの全量に対する、孤立したコモノマー単位、すなわち隣に他のコモノマー単位がないコモノマー単位の量を示す。好ましい実施形態において、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)のランダム性は、少なくとも30%、より好ましくは少なくとも50%、さらにより好ましくは少なくとも60%、なおより好ましくは少なくとも65%である。
加えて、ランダムプロピレンコポリマー(RL−PP)は、ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の、より好ましくは少なくとも152℃の、例えば少なくとも155℃の溶融温度Tmを有することが好ましい。したがって、溶融温度Tmは、好ましくは150℃から165℃まで、より好ましくは150℃から163℃までの範囲である。
ポリプロピレン組成物(PP−C)中のさらなる必須の成分として、ポリプロピレン(H−PP)が存在しなければならない。ポリプロピレン(L−PP)とは逆に、ポリプロピレン(H−PP)は、高めのメルトフローレートMFR(230℃)を有さなければならない。したがって、ポリプロピレン(H−PP)は、ISO1133に従って測定される200g/10minから2,500g/10minの範囲内、より好ましくは400g/10minから2,000g/10minの範囲内、さらにより好ましくは800g/10minから1,600g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有することが好ましい。この値は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(L−PP)に関する。
ポリプロピレン(H−PP)とポリプロピレン(L−PP)の間のメルトフローレート比[MFR(H−PP)/MFR(L−PP)]が少なくとも10、より好ましくは少なくとも20である場合、特に良好な結果が達成可能であり、式中、「MFR(H−PP)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(H−PP)のMFR(230℃)であり、「MFR(L−PP)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(L−PP)のMFR(230℃)である。さらに、メルトフローレートMFR(230℃)は、ISO1133に従って測定される。本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(H−PP)とポリプロピレン(L−PP)の間のメルトフローレート比[MFR(H−PP)/MFR(L−PP)]は10から10,000の範囲内、より好ましくは20から1,500の範囲内であり、メルトフローレートMFR(230℃)は、ビスブレーキング前にISO1133に従って測定される。
ポリプロピレン(H−PP)は、好ましくはプロピレンホモポリマー(HH−PP)及び/又はランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)である。好ましくは、ポリプロピレン(H−PP)はプロピレンホモポリマー(HH−PP)である。
よって、本発明の好ましいポリプロピレン組成物(PP−C)は、プロピレンホモポリマー(HL−PP)及びプロピレンホモポリマー(HH−PP)を含むことが好ましい。
本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン組成物(PP−C)は、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のビスブレーキング前のメルトフローレートを有するポリプロピレンホモポリマー(HL−PP)及びISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する200g/10minから2,500g/10minの範囲内のビスブレーキング前のメルトフローレートを有するポリプロピレンホモポリマー(HH−PP)を含む。
ポリプロピレン(H−PP)がプロピレンホモポリマー(H−PP)である場合、前記プロピレンホモポリマー(H−PP)は、好ましくは、ISO6427(23℃)に従って測定される3.5wt%以下の、より好ましくは3.0wt%以下の、いっそうより好ましくは0.1から3.5wt%の範囲内、なおより好ましくは0.5から3.0wt%の範囲内の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)を有する。
プロピレンホモポリマー(HH−PP)は、好ましくはアイソタクチックプロピレンホモポリマーである。したがって、ポリプロピレンマトリックス(HH−PP)は、高めの、すなわち90mol%より高い、より好ましくは92mol%より高い、なおより好ましくは93mol%より高い、いっそうより好ましくは95mol%より高い、例えば97mol%より高いアイソタクチックペンタッド濃度を有することが好ましい。
好ましくは、プロピレンホモポリマー(HH−PP)は、ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の、より好ましくは少なくとも155℃の、最も好ましくは少なくとも160℃の溶融温度Tmを有する。好ましい実施形態の1つにおいて、プロピレンホモポリマー(HH−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される、150℃から170℃の間、より好ましくは155℃から165℃の間、最も好ましくは158℃から164℃の間の溶融温度Tmを有する。例えば、プロピレンホモポリマー(HH−PP)は、示差走査熱量測定(DSC)により決定される160℃から165℃の間の溶融温度Tmを有する。
ポリプロピレン(H−PP)がランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)である場合、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)は、好ましくは、
(i)プロピレン並びに
(ii)エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィン
に由来する単位を含み、好ましくは前記単位からなる。
したがって、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)は、プロピレン、エチレン並びに/又はCα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン、Cα−オレフィン及びC10α−オレフィンからなる群より選択されるα−オレフィンに由来する単位を含んでもよい。より好ましくは、プロピレン、エチレン並びに/又は1−ブテン及び1−ヘキセンからなる群より選択されるα−オレフィンに由来する単位を含むランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)が好ましい。ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)は、プロピレン及びエチレンのみに由来する単位からなることが特に好ましい。
好ましくは、プロピレンから誘導できる単位は、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)の大部分、すなわち、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)の全重量に対して少なくとも95wt%、好ましくは少なくとも97wt%、より好ましくは少なくとも98wt%、なおより好ましくは95から99.5wt%、いっそうより好ましくは97から99.5wt%、最も好ましくは98から99.2wt%を構成する。
ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)中のエチレンに由来する単位及び/又はプロピレン以外のC〜C10α−オレフィンに由来する単位の量は、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)の全重量に対して5wt%未満、好ましくは0.5から5wt%の範囲内、より好ましくは0.5から3wt%、最も好ましくは0.8から2wt%である。特にランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)がプロピレン及びエチレンから誘導できる単位のみを含む場合、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)中のエチレンの量は、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)の全重量に対して0.5から5wt%の範囲内、好ましくは0.8から2wt%の範囲内であることが特に好ましい。
好ましくは、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)はアイソタクチックである。したがって、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)は、高めの、すなわち95mol%より高い、より好ましくは97mol%より高い、なおより好ましくは98mol%より高いペンタッド濃度を有することが好ましい。
さらに、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)中のエチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンに由来する単位は、ランダムに分布している。ランダム性は、ポリマー鎖中のコモノマーの全量に対する、孤立したコモノマー単位、すなわち隣に他のコモノマー単位がないコモノマー単位の量を示す。好ましい実施形態において、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)のランダム性は少なくとも30%、より好ましくは少なくとも50%、さらにより好ましくは少なくとも60%、なおより好ましくは少なくとも65%である。
加えて、ランダムプロピレンコポリマー(RH−PP)は、ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の、より好ましくは少なくとも152℃の、例えば少なくとも155℃の溶融温度Tmを有することが好ましい。したがって、溶融温度Tmは、好ましくは150℃から165℃まで、より好ましくは150℃から163℃までの範囲である。
本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)において適しているポリプロピレン(H−PP)、例えばプロピレンホモポリマー(HH−PP)は、様々な市販の供給源から入手できる。その製造は、当技術分野において公知である。
上記の通り、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)に使用される個々の成分は、以下に示す情報により容易に製造することができる。
したがって、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)は、シングルサイト触媒又はチーグラー・ナッタ触媒により製造することができ、後者が好ましい。
ポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)の重合は、バルク重合であってよく、好ましくはいわゆるループ反応器において実施される。あるいは、ポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)の重合は、例えばBorstar(登録商標)ポリプロピレンプロセスにおいて適用されているような、スラリー相において稼働するループ反応器と1又は2以上の気相反応器との組合せで実施される、2段階又はそれ以上の多段階重合である。
好ましくは、上記で規定したポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)を製造するための方法において、工程のバルク反応器の条件は、以下の通りとすることができる:
− 温度は、40℃から110℃の範囲内、好ましくは60℃から100℃の間、70から90℃であり、
− 圧力は、20barから80barの範囲内、好ましくは30barから60barの間であり、
− それ自体公知の方法でモル質量を調節するために水素を添加することができる。
続いて、バルク(バルク)反応器の反応混合物を気相反応器に移すことができ、この場合、条件は好ましくは以下の通りである:
− 温度は50℃から130℃の範囲内、好ましくは60℃から100℃の間であり、
− 圧力は、5barから50barの範囲内、好ましくは15barから35barの間であり、
− それ自体公知の方法でモル質量を調節するために水素を添加することができる。
滞留時間は、両反応器領域において変えることができる。プロピレンポリマーを製造するための方法の実施形態の1つにおいて、バルク反応器、例えばループにおける滞留時間は、0.5から5時間の範囲内、例えば0.5から2時間であり、気相反応器における滞留時間は一般に1から8時間である。
所望であれば、重合は、バルク、好ましくはループ反応器において超臨界条件下で、及び/又は気相反応器中で凝縮モードとして、公知の方法で行ってもよい。
上記の通り、ポリプロピレン(L−PP)並びにポリプロピレン(H−PP)は、好ましくはチーグラー・ナッタ系を使用して得られる。
したがって、上記で述べたプロセスは、チーグラー・ナッタ触媒、特に高収率チーグラー・ナッタ触媒(低収率の、いわゆる第2世代チーグラー・ナッタ触媒と区別される、いわゆる第4及び第5世代タイプ)を使用して行われる。本発明に従って用いられる適したチーグラー・ナッタ触媒は、触媒成分、共触媒成分及び少なくとも1種の電子供与体(内部及び/又は外部電子供与体、好ましくは少なくとも1種の外部供与体)を含む。好ましくは、触媒成分は、Ti−Mg系触媒成分であり、通常、共触媒はAl−アルキル系化合物である。適した触媒は、特に、US5,234,879、WO92/19653、WO92/19658及びWO99/33843において開示されている。
好ましい外部供与体は、公知のシラン系供与体、例えばジシクロペンチルジメトキシシラン、ジエチルアミノトリエトキシシラン又はシクロヘキシルメチルジメトキシシランなどである。
上記で述べたポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)のためのプロセスの実施形態の1つは、ループ相プロセス又はループ−気相プロセス、例えば、Borealisにより開発され、Borstar(登録商標)技術として知られている、例えばEP0887379A1及びWO92/12182において記載されているものなどである。
上述の好ましいループ(スラリー)相プロセス又は好ましいスラリー−気体相プロセスに関して、以下の一般的な情報をプロセス条件に関して示すことができる。
上記で概説したプロセスにより製造されるポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)の特性は、当業者に公知のプロセス条件により、例えば、以下のプロセスパラメータの1又は2以上により調整及び制御してもよい:温度、水素の供給、プロピレンの供給、触媒、外部供与体の種類及び量、マルチモーダルポリマーの2種以上の成分間のスプリット。
本発明において使用されるポリプロピレン(L−PP)及び/又はポリプロピレン(H−PP)を製造するための上記のプロセスの記述は、ポリプロピレンホモポリマー(HH−PP及び/又はHL−PP)並びにポリプロピレンコポリマー(RH−PP及び/又はRL−PP)に等しく適用できる。当業者は、プロピレンホモ及びコポリマーを製造するための様々な可能性を認識しており、本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)において使用することができる好適なポリマーを製造するための適したプロセスを簡単に見出すであろう。
さらに、本発明はまた、上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)から作られるポリプロピレン繊維(PP−F)も対象とする。よって、本発明は特に、1.50デニール以下、例えば0.3から1.50デニールの平均フィラメント繊度を有するポリプロピレン繊維(PP−F)を対象とする。さらに、ポリプロピレン繊維(PP−F)は、好ましくは、ポリプロピレン繊維(PP−F)の全重量に対して少なくとも95wt%の上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)を含み、より好ましくは前記ポリプロピレン組成物(PP−C)からなる。
本発明の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン繊維(PP−F)は、1.50デニール以下の、より好ましくは1.30デニール以下の平均フィラメント繊度を有する。加えて、又はあるいは、ポリプロピレン繊維(PP−F)は、0.6デニールから1.50デニールの範囲内、より好ましくは0.7デニールから1.305デニールの範囲内、最も好ましくは0.8デニールから1.25デニールの範囲内の平均フィラメント繊度を有する。
上述したように、本発明のポリプロピレン繊維(PP−F)の本質的な要件の1つは、スパンボンドポリプロピレン繊維(PP−F)であることである。スパンボンド繊維は、他の繊維とは、特にメルトブロープロセスにより製造される繊維とは本質的に異なる。したがって、本発明のポリプロピレン繊維(PP−F)は、好ましくは、22μm未満の、より好ましくは20μm未満の、さらにより好ましくは16μm未満の測定される(平均)直径を有する。ポリプロピレン繊維(PP−F)の(平均)直径は、8から22μmの範囲内、より好ましくは10から20μmの範囲内、いっそうより好ましくは10から16μmの範囲内であることが特に好ましい。
本発明は、ポリプロピレン繊維(PP−F)それ自体だけでなく、そのようなポリプロピレン繊維(PP−F)及び/又は上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)を含む、不織布の形態のスパンボンド布もまた対象とする。
本発明はさらに、前記ポリプロピレン繊維(PP−F)及び/又は前記スパンボンド布から作られる、ウェブといった物品を対象とする。したがって、本発明は、本発明のスパンボンド布及び/又はポリプロピレン繊維(PP−F)を含む物品、例えば濾過媒体(フィルター)、おむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、成人用失禁製品、防護服、手術用ドレープ、手術用ガウン及び手術着に関する。本発明の物品は、スパンボンド布に加えて、当技術分野において公知のメルトブローウェブを有してもよい。
本発明の特定の側面は、上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)が、少なくとも3,000Paの最大キャビン空気圧で繊維紡糸ラインを使用することによりスパンボンドされている、スパンボンド布の製造方法に関する。スパンボンドプロセスは、布製造の分野において周知のプロセスである。一般に、連続繊維を押し出し、エンドレスベルト上に積層し、次いで、多くの場合、加熱されたカレンダーロール若しくはバインダーの添加により、又はニードル若しくはジェット水流を使用する機械的接着システム(交絡)により、互いに、かつ多くの場合メルトブロー層などの第2の層に接着させる。
典型的なスパンボンドプロセスは、連続的なフィラメント押出、続いて引き伸ばし、何らかのタイプのエジェクターの使用によるウェブ形成、及びウェブの接着からなる。まず、上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)のペレット又は顆粒を押出機に供給する。押出機において、ペレット又は顆粒を溶融し、加熱溶融スクリューによりシステムを通過させる。スクリューの終端で、紡糸ポンプが溶融ポリマーを計量してフィルターを通して紡糸口金に送り、そこで溶融ポリマーは、加圧下で、1分当たり孔1個当たり0.3から1.0グラムの割合でキャピラリから押し出される。紡糸口金は、1cm当たり65個と75個の間の、直径0.4mmから0.7mmの孔を有する。ポリプロピレン組成物(PP−C)は、その融点の約30℃〜150℃上で溶融させて、押出のための十分に低い溶融粘度を達成する。冷風ジェットにより、紡糸口金から出る繊維を急冷し、直径が最大でも15ミクロンの細繊維に引き伸ばし、フィラメント速度は少なくとも3800m/minに達する。凝固した繊維を、移動ベルト上にランダムに積層して、ウェブとして当技術分野において公知であるランダムな網状構造を形成する。ウェブ形成後、ウェブを接着して、サーマルボンドカレンダーとして当技術分野において公知である加熱されたテキスタイルカレンダーを使用してその最終強度を達成する。カレンダーは、2つの加熱された鋼ロールからなり、一方のロールは平らであり、他方は浮き出たドットパターンを有する。ウェブは、カレンダーに送られ、ここで、約130℃〜150℃の接着温度で、ロール間でウェブをプレスすることにより布が形成される。
本発明のポリプロピレン組成物(PP−C)を利用することによりスパンボンドプロセスにおいて達成される加工性及び機械的特性に関する良好な結果を考慮して、本発明のさらなる側面は、繊維紡糸ラインの紡糸安定性を改善するための、上記で規定したポリプロピレン組成物(PP−C)の使用に関する。前記紡糸安定性は、繊維紡糸加工中の最大キャビン空気圧により表され、前記改善は、式(I)
(PP−C)/(PP−OC)≧1.1 (I)
(式中
(PP−C)は、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]であり、
(PP−OC)は、ポリプロピレン(H−PP)を含まないポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]である。)により規定される。
次に、下記に示す実施例によりさらに詳細に本発明を記述する。
1.定義/測定方法
以下の用語及び決定方法の規定は、別段の規定がない限り、下記の実施例だけでなく、上記の本発明の全般的な記述にも適用される。
13C NMR分光法によるポリプロピレンのアイソタクティシティの定量
アイソタクティシティは、定量的13C核磁気共鳴(NMR)分光法により、例えば、V.Busico及びR.Cipullo、Progress in Polymer Science、2001、26、443〜533に記載されるような基本的な帰属の後に決定される。実験パラメータは、この特定のタスクのために、定量的スペクトルを確実に測定できるように、例えば、S.Berger及びS.Braun、200 and More NMR Experiments:A Practical Course、2004、Wiley−VCH、Weinheimに記載されるように調整する。定量値は、当技術分野において知られているように、代表的な部位のシグナル積分値の単純補正した比を使用して算出する。アイソタクティシティは、ペンタッドレベルで、すなわちペンタッド分布のmmmm分率で決定する。
ランダム性
FTIR測定において、250mmの厚さのフィルムを、225℃で圧縮成形し、Perkin−Elmer System2000FTIR装置で調べた。エチレンピーク面積(760〜700cm−1)を、全エチレン含量の基準として使用した。−P−E−P−構造(プロピレン単位間に1つのエチレン単位)の吸収バンドは、733cm−1に出現する。このバンドは、ランダムエチレン含量を特徴付ける。(2単位を超える)より長いエチレンシーケンスでは、吸収バンドは720cm−1に出現する。一般に、より長いエチレンの連続に対応するショルダーが、ランダムコポリマーで観察される。面積に基づく全エチレン含量についての、及び733cm−1でのピーク高さに基づくランダムエチレン(PEP)含量についての較正は、13C NMRにより行った。(Thermochimica Acta、66(1990)53〜68)。
ランダム性=ランダムエチレン(−P−E−P−)含量/全エチレン含量×100%。
レオロジー:動的レオロジー測定は、Rheometrics RDA−II QCを用いて、200℃で窒素雰囲気下において、25mm直径プレート及びプレートの幾何学的形状を使用して、圧縮成形された試料に対して行った。振動剪断実験は、周波数0.01から500rad/sにおいて、ひずみの線形粘弾性領域内で行った。(ISO6721−10)
貯蔵弾性率(G´)、損失弾性率(G’’)、複素弾性率(G)及び複素粘性率(η)の値は、周波数(ω)の関数として得た。
ゼロ剪断粘度(η)は、複素粘性率の逆数として規定されている複素流動率を使用して計算した。よってその実数部及び虚数部は、以下により規定される。
f´(ω)=η´(ω)/[η´(ω)+η’’(ω)]及び
f”(ω)=η’’(ω)/[η’(ω)+η’’(ω)
以下の等式
η’=G’’/ω及びη’’=G’/ω
から
f´(ω)=G”(ω)*ω/[G´(ω)+G”(ω)
f”(ω)=G´(ω)*ω/[G´(ω)+G”(ω)
多分散指数PI
PI=10/Gc(クロスオーバー弾性率)は、G’(ωc)=G’’(ωc)=Gc(SI単位Paで計算される)が適用されるG’(ω)とG’’(ω)のクロスオーバーポイントから計算する。
密度は、ISO1183−187に従って測定する。試料製造は、ISO1872−2:2007に従って圧縮成形することにより行う。
MFR(230℃)は、ISO1133(230℃、2.16kg荷重)に従って測定する。
FTIR分光法によるコモノマー含量の定量
コモノマー含量は、当技術分野において周知の方法で、定量的13C核磁気共鳴(NMR)分光法によって較正した基本的な帰属の後に、定量的フーリエ変換赤外分光法(FTIR)により決定する。薄膜は250μmの厚さにプレスし、スペクトルは透過モードで記録する。
詳細には、ポリプロピレン−co−エチレンコポリマーのエチレン含量は、720〜722及び730〜733cm−1で見られる定量的バンドのベースライン補正されたピーク面積を使用して決定する。プロピレン−1−ブテン−コポリマーは767cm−1で評価した。定量的な結果は、フィルム厚さへの参照に基づいて得られる。
溶融温度Tm、結晶化温度Tcは、5〜10mgの試料に対して、Mettler TA820示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定する。結晶化曲線及び溶融曲線の両方を、30℃から225℃の間の10℃/minの冷却及び加熱走査の間に得た。溶融温度及び結晶化温度を吸熱及び発熱のピークとみなした。
溶融エンタルピー及び結晶化エンタルピー(Hm及びHc)もまた、ISO11357−3に従ってDSC方法により測定した。
低温キシレン可溶性成分含量(XCS、wt%)は、25℃で、ISO16152(初版、2005−07−01)に従って決定した。
ウェブの坪量
ウェブの単位重量(坪量)(g/m2)は、EN29073−1(1992)「不織布試験方法ー単位面積当たりの質量の測定(Test methods for nonwovens − Determination of mass per unit area)」に従って決定した。
布の平均繊維直径
平均繊維直径は、光学顕微鏡を使用し、20個のランダムに選択した繊維の直径を測定することにより決定した。
フィラメント繊度
フィラメント繊度(デニール)は、以下の相関を使用することにより平均繊維直径から計算した:
繊維直径(cm)=(4.444×10−6×デニール/0.91×π)1/2
ウェブの機械的特性
ウェブの機械的特性は、EN29073−3(1989)「不織布試験方法ー引張強さ及び伸びの測定(Test methods for nonwovens−Determination of tensile strength and elongation)」に従って決定した。
2.実施例の製造
2.1 ポリマーの製造
実施例:
異なるMFR及び約3wt%のXCS含量を有するL−PPポリマーを、Lyondell−Basell製の市販の第4世代チーグラー・ナッタ触媒であるチーグラー・ナッタM1触媒を使用することにより、Spheripolプロセスで重合させた。これらのポリマーの通常の融点は161℃である。これらのポリマーを、400ppmのステアリン酸カルシウム、1000ppmのIrgafos168及び400ppmのIrganox3114及び表に記載している量のH−PPと混合した。H−PPとして、HL512FBを使用した。HL512FBは、1,200g/10minのMFR及び158℃の溶融温度を有するBorealis製の市販グレードである。
第2の工程において、これらの混合物を、200〜230℃で同方向回転二軸スクリュー押出機を使用し、適切な量の(tert−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサン(Trigonox101、オランダのAkzo Nobelから販売)を使用することによりビスブレークして、表1に記載している目標MFRを達成した。動的レオメーターを使用して、製造したすべての試料について温度200℃で多分散指数を決定した。
比較例(CE1):
ビスブレーキングプロセスで製造された、27g/10minのMFRを有する市販のポリプロピレンホモポリマーHG455FB(Borealis)を、比較例として使用した。このポリマーは、161℃の溶融温度、及び動的レオメーターを使用して温度200℃で決定される2.7の多分散指数により特徴付けられる。
実施例IE1、IE2及びIE3並びに比較例CE1についての詳細を表1にまとめる。
Figure 2015513578
2.2 ポリプロピレン繊維及びスパンボンド布の製造
ポリプロピレン組成物を、Reicofil4ラインにおいて、出口直径0.6mmの7377個の孔及び1メートル当たり6827個の孔を有する紡糸口金を使用して、スパンボンド布に加工した。プレディフューザー出口のギャップは直径23mmであり、一方、SASギャップ出口は直径20mmである。流出口ロールの温度は100℃に設定し、ダイ温度は260℃に設定した。孔1個当たりの処理量は0.49g/(分*孔)で、1メートル当たりの処理量200.5kg/(h*m)及び全処理量216.7kg/hで一定に保った。ライン速度は330m/minに設定し、製造した布は10g/mの重量を有していた。
表2は、実施例IE1、IE2、IE3及びCE1に関して、フィラメント繊度、加工性及び機械的特性についてのデータをまとめている。
Figure 2015513578
得られた結果から、CE1は、8000Paの最大キャビン圧力で操作することができると判断できる。この条件で、フィラメントの太さは1.2デニールである。IE2は、10,000の最大キャビン空気圧で得ることができる1.1デニールのフィラメント繊度に関して、明らかにより良好である。しかしながら、最大の紡糸安定性はIE1で得られる。IE1は、10,000Paの最大キャビン空気圧で安定な条件で操作することができる。それに加えて、IE1、IE2及びIE3は、標準的なCE1と比較して改善された機械的特性を示すことに注目すべきである。

Claims (15)

  1. a)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して少なくとも80wt%のポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.1g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(L−PP)ホモ又はコポリマー、及び
    b)ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して2wt%から20wt%の間のポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマーであって、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する200g/10minから2,500g/10minの範囲内のメルトフローレート及び5wt%までのコモノマー含量を有し、前記コモノマーが、エチレン及び/又はC〜C10α−オレフィンから選択される、上記ポリプロピレン(H−PP)ホモ又はコポリマー
    を含み、ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する10g/10minから60g/10minの範囲内のメルトフローレート及び任意に4.0以下の多分散指数(PI)を有する、ポリプロピレン組成物(PP−C)。
  2. ポリプロピレン(L−PP)が、
    a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する0.5g/10minから20g/10minの範囲内のメルトフローレート、
    及び/又は
    b)ISO11357−3に従って測定される少なくとも150℃の溶融温度Tm、
    及び/又は
    c)ISO6427(23℃)に従って測定される3.5wt%以下の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)
    を有する、請求項1に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  3. ポリプロピレン(H−PP)が、
    a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する400g/10minから2,000g/10minの範囲内のメルトフローレート、
    及び/又は
    b)ISO6427(23℃)に従って測定される3.5wt%以下の低温キシレン可溶性成分含量(XCS)
    を有する、請求項1又は2に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  4. a)ポリプロピレン(L−PP)がプロピレンホモポリマー(HL−PP)であり、
    かつ/又は
    b)ポリプロピレン(H−PP)がプロピレンホモポリマー(HH−PP)である、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  5. ポリプロピレン組成物(PP−C)の全重量に対して、場合によりポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を合わせた全量に対して、
    a)少なくとも90wt%のポリプロピレン(L−PP)、及び
    b)3wt%から10wt%の間のポリプロピレン(H−PP)
    を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  6. ポリプロピレン(H−PP)とポリプロピレン(L−PP)の間のISO1133(230℃/2.16kg)に準拠するメルトフローレートの比[MFR(H−PP)/MFR(L−PP)]が少なくとも10であり、式中、「MFR(H−PP)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(H−PP)のMFR(230℃)であり、「MFR(L−PP)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン(L−PP)のMFR(230℃)である、請求項1から5のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  7. a)ISO1133(230℃/2.16kg)に準拠する25g/10minから40g/10minの範囲内のメルトフローレートを有し、
    かつ/又は
    b)2.0から4.0の範囲内の多分散指数(PI)を有し、
    かつ/又は
    c)ビスブレークされている、
    請求項1から6のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  8. ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)が、9から50のビスブレーキング比[最終MFR(230℃)/初期MFR(230℃)]でビスブレークされており、式中、「最終MFR(230℃)」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)であり、「初期MFR(230℃)」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)のMFR(230℃)である、請求項1から7のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  9. 少なくとも1.3の多分散指数(PI)の比[初期PI/最終PI]を有し、式中、「最終PI」は、ビスブレーキング後のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)であり、「初期PI」は、ビスブレーキング前のポリプロピレン組成物(PP−C)の多分散指数(PI)である、請求項1から8のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)。
  10. 1.50デニール以下の平均フィラメント繊度を有するポリプロピレン繊維(PP−F)であって、ポリプロピレン繊維(PP−F)の全重量に対して少なくとも95wt%の請求項1から9のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)を含む、上記ポリプロピレン繊維(PP−F)。
  11. 請求項10に記載のポリプロピレン繊維(PP−F)及び/又は請求項1から9のいずれか1項に記載のポリプロピレン組成物(PP−C)を含むスパンボンド布。
  12. 請求項10に記載のポリプロピレン繊維(PP−F)及び/又は請求項11に記載のスパンボンド布を含む物品であって、濾過媒体、おむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、成人用失禁製品、防護服、手術用ドレープ、手術用ガウン及び手術着からなる群より選択される、上記物品。
  13. 請求項1から9のいずれか1項に規定するポリプロピレン組成物(PP−C)が、少なくとも3,000Paの最大キャビン空気圧で繊維紡糸ラインを使用することによりスパンボンドされている、請求項11又は12に記載のスパンボンド布の製造方法。
  14. 繊維紡糸ラインが、以下の工程:
    a)ポリプロピレン組成物(PP−C)を押出機に供給して、ポリプロピレン組成物(PP−C)を溶融する工程、
    b)直径0.4mmから0.7mmの孔を1cm当たり65から75個有する紡糸口金に、1メートル当たり孔1個当たり0.3gから1gの割合で、溶融したポリプロピレン組成物(PP−C)を通過させてポリプロピレン繊維(PP−F)を形成する工程、及び
    c)少なくとも3800m/minのフィラメント速度でポリプロピレン繊維(PP−F)を急冷し引き伸ばす工程
    を有する、請求項13に記載の方法。
  15. 繊維紡糸加工中の最大キャビン空気圧により表される繊維紡糸ラインの紡糸安定性を改善するための、請求項1から9のいずれか1項に規定するポリプロピレン組成物(PP−C)の使用であって、前記改善が、式(I)
    (PP−C)/(PP−OC)≧1.1 (I)
    (式中
    (PP−C)は、ポリプロピレン(L−PP)及びポリプロピレン(H−PP)を含むポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]であり、
    (PP−OC)は、ポリプロピレン(H−PP)を含まないポリプロピレン組成物(PP−C)の適用可能な最大キャビン空気圧[Pa]である。)により規定される、上記使用。
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