JPH04506097A - ポリプロピレン/ポリエチレン二成分系結合ファイバー - Google Patents

ポリプロピレン/ポリエチレン二成分系結合ファイバー

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JPH04506097A JP2510219A JP51021990A JPH04506097A JP H04506097 A JPH04506097 A JP H04506097A JP 2510219 A JP2510219 A JP 2510219A JP 51021990 A JP51021990 A JP 51021990A JP H04506097 A JPH04506097 A JP H04506097A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリプロピレン ポ1エ レンニ Aフ イバーボリブロビレン及びポリエチレ ンよりなるブレンドは、改善された結合性及び低い収縮性を有するファイバーに 紡糸される。
ポリプロピレン(pp)ファイバー及びフィラメントは、市販されている物品で あり、ローブ、不織布及び織布などの製品を製造するのに用いられてきた。
ファイバー及びフィラメント工業で一般に認められている職業語又は俗名と一致 させるのに、下記の定義が、この記述に用いられている用語に適用される。
「モノフィラメント」 (略称モノフィル)は、15より大きいそして通常30 より大きいデニールの個々のストランドに関す「ファインデニールファイバー又 はフィラメント」は、約15より小さいデニールのストランドに関する。
「マルチフィラメント」 (略称マルチフィル)は、一般に少なくとも3本好ま しくは少なくとも約15−100のファイバーを含みそして数百本又は数千水と なりつるファイバーの束として紡糸される、同時に形成されるファインデニール フィラメントに関する。
「ステープルファイバー」は、一般に約l−約8インチのステーブルの長さに形 成又は切断されたファインデニールストランドに関する。
「押出されたストランド」は、重合体を、形成オリフィス例えばダイに通すこと により形成される押出し物に関する。
「フィブリル」は、多少連続したマトリックス中に埋められたスーパーファイン の分離したフィラメントに間する。
はとんどすべての熱可塑性重合体は粗いストランド又はモノフィラメントとして 押出されることは知られているが、これらの多く例えばポリエチレン及び成るエ チレン共重合体は、好ましい早い生産速度でファインデニールファイバー又はマ ルチフィラメントを製造するのに適していないことが一般に見い出されている。
当業者は、特に高速紡糸が経済的な生産速度を得るのに必要なとき、15デニー ルのマルチフィラメントヤーンを製造するよりも15デニールの粗いモノフィラ メントヤーンを製造するのが容易であることを知っている。フィラメントの束に より経験される機械的及び熱的条件が、紡糸ステーブルファイバーにおけるか又 はマルチフィラメントヤーンにおけるかにせよ、紡糸モノフィラメントにおける のとは非常に異なることも認められている。成る人造重合体がモノフィラメント として押出されつるという事実は、必ずしもそれがファインデニール又はマルチ フィラメント紡糸に用いられることを意味しない、たとえそれが破壊なしに溶融 延伸されるのに十分な溶融強さを有しないとしても、冷却された押出されたモノ フィラメントは、通常より細いデニールの大きさに冷延伸(引張り)されるのが 、重合体がファインデニールの大きさに溶融延伸される十分な溶融強さを有する 必要があることは明らかである。
低密度ポリエチレン(LDPE)は、高圧及び高温度で遊離基開始剤例えば過酸 化物を用いてエチレンを重合することにより製造され、一般に約0.910−0 .935g/ccの範囲の密度な有する。DLPEは、ときにrl、C,1,タ イプ」ポリエチレンと呼ばれるが、主な重合体骨格から吊り下った短鎖の重合し たエチレン単位の存在により、枝分れ(即ち非線状)重合体である。古い技術の あるものは、これらを高圧ポリエチレン(14PPE)と呼ぶ。
高密度ポリエチレンCHDPE)は、配位触媒例えば「チグラー型」又は「ナウ タ型」又は「フィリップス型」酸化クロム化合物を用いて製造される。これらは 、一般に約0.94−約0.98g/ccの範囲の密度を有し、主な重合体骨格 から吊り下った短い重合体鎖が実質的にないため、「線状」重合体と呼ばれる。
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、配位触媒例えばHDPEを製造する のに用いられたものを用いて、C−−C1m特にC4−Cmの少なくとも一つの 少なくとも1種のa−オレフィンアルキレンとエチレンとを共重合することによ り製造される。
LLDPEは「線状」であるが、重合体鎖から吊り下ったα−オレフィンのアル キル基を有する。これらの吊り下ったアルキル基は、通常密度をLDPEと大体 同じ密度範囲(0,88−0,94g/cc)にあるようにさせ、そのため名前 「線状低密度ポリエチレン」又はLLDPEが、これらのエチレンの線状低密度 共重合体に関して業界で用いられる。
ポリプロピレン(pp)は、アタクチック(大部分無定形)。
シンジオタクチック(大部分結晶性)及びアイソタクチック(又大部分結晶性) として存在することが知られており、それらの中の成るものはファインデニール ファイバーに加工できる0本発明において、ファイバー特にファインデニールフ ァイバーを紡糸するのに好適な、ときに一定のレオロジ=(rCRJ)と呼ばれ るPPグレードの大部分結晶性のタイプを用いることが好ましい。
もしポリプロピレンが、先ず3−12個の炭素原子の少なくとも1種のa−オレ フィンアルキレンを一般に3−20%含むポリエチレン特に線状低密度エチレン 共重合体(LLDPE)20−90重量%とブレンドされるならば、ポリプロピ レンファイバーに改良がなされることが分った。又、成るポリエチレン(さらに 特にLLDPE)が、すべての割合でポリプロピレンと溶融状態でブレンドでき 、次にファインデニールファイバーに溶融紡糸され、それらの成るものは、ポリ エチレン及びポリプロピレン単独よりも改良された性質をもたらすことも分りだ 。
本発明によれば、広い範囲の温度にわたって結合されるとき、優れた結合強さを 有する熱結合物品は、ポリプロピレン(PP)及びポリエチレン(PE)の動的 に混合された溶融紡糸ブレンドを含むファイバーから製造され、該ブレンドは、 0.6−1.5の範囲のPP/PE比よりなり、該ファイバーは実質的に共連続 なドメイン形態を有する。
上記のファイバーが単独で用いられるか又は他のファイバー又は他の材料とブレ ンドされるものを含む熱結合物品は、例えば種々の不織布、複合材、及びユニッ トへの結合が上記のファイバーを用いて達成される他の物品を含む多数の形状及 びサイズをとることができる。
本発明は、純粋なPP及びPHのみに限定されず、添加物が重合体のファイバー 製造能力に実質的に悪影響を有しない限り、これら重合体にしばしば用いられる 添加物例えば安定剤、染料、着色料、顔料、湿潤剤、防水剤、汚れ防止剤などを 含む重合体を含むことは理解されよう。ファブリックなどにおける従来の適用に ついて工業上のスケールで製造される多くのファイバーは、それらが熱い間空気 の存在下ファイバーとして延伸されることを考え、そしてファインファイバーの 表面積対容積の比が全く高いことを考えて、抗酸化剤が、ファイバー製造工程中 の重合体の酸化を避けるか又は少なくとも低下させるのにしばしば用いられるこ とは理解されるだろう。
有用且つ新規なファイバー特にファインデニールファイバーは、ポリプロピレン (pp)及びポリエチレン(PE)特に線状低密度エチレン共重合体(LLDP E)のブレンドから製造され、それらは得られるファイバーに共連続帯を生ずる PP及びPEの比を用いるとき、ファイバーの溶融紡糸のちょうど前に強力ミキ サー中で溶融ブレンドされ、該共連続帯は冷却されたとき区分けされたファイバ ーに顕微鏡的に検出可能である。一般に。
これらの共連続帯は、P P/P Eの比が0.6−1.5の範囲特にO−8− 1,2の範囲最も特に0.9−1− 1の範囲にあるとき生成する。これらのフ ァイバーは、PP単独と比べて、加熱結合されたとき用いられる広い温度範囲に わたってかなり強いファイバ一対ファイバー結合を示すことが、予想されなかっ たことであるが見い出された。ファイバーの強度及び軟らかさは、ポリプロピレ ン又はポリエチレン単独のそれより改善される。
本発明で用いられるポリエチレンは、LDPE又はHDPEであるが、好ましく はLLDPEである。ポリエチレンの分子量は、ASTM D−1238(E) (190℃/2.x6kg)により測定して、12−120、好ましくは2O− Zoo、最も好ましくは50±20g/10分の範囲のメルトインデックス、M 、1.(略称メルトフローレート、M、F、R,)値により示されるように、比 較的高い範囲になければならない。
好ましいLLDPHの使用に関し、C,−C,*の範囲の上方の末端の共単量体 α−オレフィンアルキレン、特にl−オクテンを用いるのが好ましい、ブテン( C4)がプロピレン(C8)より好ましいが、l−オクテン程好ましくない、エ チレン/アルキレン共重合体を製造するのに、アルキレン共単量体の混合物例え ばブテン/オクチン又はヘキセン/オクテンが使用できる。LLDPHの密度は 、共重合体中に配合されるアルキレンの量及び分子のサイズ(即ちアルキレン分 子中の炭素の数)に依存する。アルキレン共単量体が用いられれば用いられる程 、密度は低下し、又アルキレン共単量体が多ければ多い程、密度は低下する。好 ましくは、0.88−0.94、最も好ましくは0.92−0.93g / c cの範囲の密度をもたらすアルキレン共単量体の量が用いられる。約0.925 g/ccの密度、10−15%の範囲のオクテン含量及び50g/10分又はそ れに近いM、F、R,を有するエチレン/オクテン共重合体が、本発明の目的に 非常に有効である。
溶融混合の方法が、PP及びPHの一般に認められた不混和性により重要である 0強力混合・押出し機が必要とされ、それは一方でブレングー中で溶融PEをし て溶融PP中に分散させ、押出し物として混合物が押出し機から排除されるまで 、分散物は維持される。一方、溶融PPは、PHの量がPPの量を超えるとき、 溶融PE中に分散される。
下記のチャートは、約12−約120g/10分の範囲のM。
F、R,を有するPE(特にLLDPE)及び結晶性ppを用いるとき、P P /P Eの種々の比の範囲について得られると思われる結果を記述する手段とし て設けられ、溶融粘度及び溶融強さは、かなり良好な溶融混溶性及び混和性が、 高強力混合・押出し機の使用により達成されるようなものである。
PP/PEの比 得ることのできる一般的な結果本の込jヨλ粒l− 4,0−1,5PP連続マトリックスに分散した大部分PEフィブリル 1.5−1.2 若干のPEフィブリルを有するPP及びPHの大部公共連続ド メイン 1.2−0.8 ラメラ−構造の殆ど全ての共連続ドメイン0.8−0.6 若 干のPPフィブリルを有するPP及びPHの大部公共連続ドメイン 0、.6−0.I PE連続マトリックスに分散した大部分PPフィブリル 中間らかに、中心の比の範囲又はその付近の結果は重複し、得られた結果の成る ものは、重複の両方の側からのものである点で不明瞭である。
この混合機中で製造されるPP及びPHの重合体ブレンドは、有用且つ強力であ ることが分り、そして不混和性が問題でない生成物に押出される。PEよりPP を含む混合物のいわゆる押出し物はファイバーに紡糸且つ延伸されるとき、溶融 PE小球は、ポリプロピレンマトリックス内でフィブリルに延在されるようにな る。ファイバーの重要且つ新規な特徴は、PHのフィブリルがPPマトリックス 中でそれらの配向が多様であるということである。PE粒子の大きな部分はファ イバーの断面の周辺に近く見い出され、残りのPE粒子はファイバーの内部に拡 がる。PE粒子のサイズは、ファイバーの断面の周辺で最小であり、サイズが次 第に増大することは、ファイバーの中心に向って明らかである。
周辺における小さい粒子の頻度は最大であり、そしてそれは中心に向って低下し 、中心でPE粒子は最大であるが、さらに離れて拡がる。ファイバーの断面の周 辺に近いPEフィブリルは、それらが配向され又は広がっている方向が多様であ るが、ファイバーの中心に近く配向はファイバーと殆ど同軸である。簡単のため に、これらのファイバーは、連続相としてPPよりなりそして分散相として全方 向に広がったPEフィブリルを含むブレンドとしてここでは呼ぶ、顕微鏡の検査 は、PEフィブリルが、二成分ファイバーの断面を見たとき、中間部より外側の 表面に近く密に存在していることを明らかにしている。断面における各PEフィ ブリルの形状は、その点におけるPEフィブリルの軸に対して直角で、又はその 点におけるPEフィブリルの軸に対して斜めにスライスしたPEフィブリルを見 ているかどうかによる。長円形又は細長い形状のセクションは、傾斜して切断さ れたPEフィブリルを示す、細長い形状のセクシ目ンは、横の位置に軸の配列か ら曲ったPEフィブリルを示す。
P P/P Eの溶融ブレンドを製造する混合機は、ダイナミック混合機特に三 次元混合をもたらすものである。不十分な混合は、一定でない性質のファイバー をもたらすPP中のPEの非均−な分散を生じさせ、そして対応するPPファイ バーのみのそれより低いテナシティを生じさせる0本発明に用いて好適な三次元 混合機は、ドイツ、Bareer Maschinen−FabrikのBar magのDr、 Ing。
Klans 5chaferによりInternational Man−Ma de FibersCongress、1985年9月25−27日に提出され たr Po1ypropylene−Fibers and Filament  Yarn With HigherTenacityJと題する文献に開示さ れている。
PPマトリックス中のPEフィブリルの分布は、下記の方法を用いることにより 研究される。ファイバーは、接着テープの片に付着させそしてエポキシ樹脂に植 え込むことにより横の位置に製造される。エポキシブロックは、5orvall  M T −6000ミクロトーム上でガラスナイフにより仕上げらねる。ブロ ックを、3時間次亜塩素酸ナトリウム5.25重量%の水溶液10−1に溶解し た塩化ルテニウム0.2gの混合物に浸漬する。これは約30ミクロンの深さに ルテニウムによりファイバーの末端を染める。ブロックを十分に洗い、ミクロト ーム上に再びのせる。エポキシ中のファイバーの横のセクションを、ダイヤモン ドナイフを用いてミクロトームにより切り、水のとい上に浮がし、そして銅TE Mグリッド上に集める。グリッドをJEOL 100cc透過型電子顕微鏡(T EM)により100KV加速電圧で調べる。初めの数ミクロンから取ったセクシ ョン並びに末端から約20ミクロンのセクションは、250−66000倍の拡 大率でTEMで調べる。サンプル中のポリエチレン成分は、ルテニウムにより優 先的に染まる。エポキシブロックの末端に近(ミクロトームされたファイバーセ クションは過度に染まるが、ファイバーの末端から約20ミクロン離れたセクシ ョンは、より適切に染まり勝ちである。セクションの面にミクロトームナイフに よりつけられた傷は、又染めの人為構造を含むが、熟練者は染めたPEから人為 構造を区別できる。PPファイバーの中心に近いPEフィブリルの直径は、一般 に350−500オングストロームのオーダーであることが分ったが、PPファ イバーの周辺の縁に近いより多いフィブリルの直径は、一般に100−200オ ングストロームのオーダーにあることが分った。これは、高い拡大率の下、長円 形又は細長い形よりむしろ円形の断面と思われることに関連がある。
ポリプロピレン中20%より少ないポリエチレンで、ポリプロピレン単独より良 い「手触り」を得るが、テナシティの顕著な増大は得られず、そして寸法的に安 定したファイバーも得られない。用語「寸法的に安定」により、数ケ月間測定し たファイバーを貯蔵し次にテナシティを測定したとき、テナシティに顕著な変化 が生じないことを意味する。テナシティにおける変化は、応力の緩和が生じそし てファイバーの収縮が生じたことを示す、多くの応用例えば不織布に右いて、こ の収縮は、望ましくないと考えられている。
ポリプロピレン中20−45%のポリエチレンを用いることにより、ポリプロピ レン単独によるよりも良好な「手触り」が得られると同時に増大したテナシティ を得る。ポリプロピレン中25=35%特に28−32%のポリエチレンを用い ることにより、又実質的に寸法的に安定なファイバーを得る。実質的に寸法的に 安定なファイバーは、貯蔵中テナシティに、もしあるとしても非常に小さい変化 を行うものである。約70/30のポリプロピレン/ポリエチレンの比は、寸法 的に安定なファイバーを得るのに特に有利である。ブレンド中に50−90%の ポリエチレンを用いることにより、テナシティの低下が観察されるが、「手触り 」はポリプロピレン単独よりかなり軟らかくなる。
大きな延伸比が、低い延伸比より高いテナシティを与える。そのため、成るP  P/P E比では、例えば3.0の延伸比がPP単独より大きなテナシティを生 ずるが、例えば2.0の延伸比は、PP単独より大きなテナシティを与えない。
比較を行う名目上の基本点を確立するために、二、三の市販のPPをファインデ ニールファイバーに紡糸し、結果を平均した。
平均のデニールのサイズは2.1であることが分り、平均の伸びは208%であ ることが分り、そして破壊時の平均テナシティは、2.26g/デニールである 。
同様に1名目上の基本点を確立するために、二、三のLLDPEサンプルをファ インデニールファイバーに紡糸し、結果を平均した。平均のデニールのサイズは 2.84であることが分り、平均の伸びは141%であることが分り、破壊時の 平均のテナシティは2.23g/デニールである。
下記の実施例は、本発明の特別な態様を示す。
前記のように製造され、そして重合体を溶融するのに十分な温度で、又は結合す るのに十分なようにそれらを少なくとも軟化する温度で加熱結合された二成分P  P/P Eファイバーは、驚くほど広い範囲の温度に及ぶ熱結合範囲を示し、 そして広範囲にわたって熱結合されたとき得られる結合強さは、予想されなかっ たほど高い。
実施例1(熱結合ファイバー) この実施例は、強い結合が、PP単独と比較したとき二成分P P/P Eファ イバーを用いることにより得られる広い温度範囲を説明する。布のサンプルは、 重量が1オンス/(ヤード)8(約33.9g/m” )のものであり、そして 加熱されたフラップトップカレンダーロール並びに加熱されたエンボスボトムカ レンダーロールを用いて製造される。トップカレンダーロールの温度は、ボトム カレンダーロールの温度より約4°F(約2℃)低く保たれる0機械方向に4イ ンチ×1インチ(10X2.540■)の片に切断することは、布の最も均一な 部分を、In5tron引張りテスターでそれらを引き離す前に用いるやり方で 行われる。
切断を生しめる力をダラム・力で測定する。各データポイントは8個のサンプル の平均であり、標準偏差は、もし観察されるならば5−15%の範囲である。
市販のLLDPE (26,5MFR及び0.940g/cc密度、1−オクテ ン共単量体)は、等量の市販のPP (CRファイバーグレード)とブレンドさ れ、強力混合押出し機を用いて連続二成分ファインファイバーとして2倍の引張 り比で押出される。
50150 PP/PE二成分ファイバーを、種々のエンボスロール温度で不織 布を作るのに用いられるステーブルファイバーに製造する。純粋なPP (PE なし)のサンプルを、「比較」のため「コントロール」として含む。下記の表■ は、不織布を引裂くのに必要なMD片引張り強さくダラム・力)を示す0表中の 温度は、最も近い整数に調節したエンボスロール温度である。
124 −−−− 3450 3523 −−一−127−一−−406135 21−−−−129−−−−42303373−一−−表■は、PE/PP二成 分ファイバーの比の中間範囲が、強いファイバー結合を生ずるばかりか、又低い 有効な結合温度、広い有効結合範囲の温度及び軟らかい布をもたらすことを明ら かに示t、有利さは、40/60−60/40の比を含みその間にある範囲に見 い出される。この現象を見い出して、中間範囲の各端を少し超えた比の範囲を外 そうすることができる。従って、約1.5(即ち約60/40)−約0.6(即 ち約40/60)(7)P P/P Hの比の範囲が操作可能であり、約501 50の近(の比が最も好ましい。
実施例2(熱結合ファイバー) 上記の実施例1と同様に、追加のデータが、表■においてLLDPE (12M FR51−オクテン、0.935密度)、表■においてLLDPE (98MF R51−オクテン、0.936密度)、表■においてLLDPE (25MFR 、プロペン、0.955密度)について集められる。これらの表は、40/60 −60/40 PE/PP比の範囲内で操作したとき得られた改善された結果を 示す。
表−一一一旦 聚一一一旦 138 1283 3642 −m−−14220783413−−一一 底−一一−N 131− ・−−−−−400837743201133−−−−’−−−−  4066 3924 3149147 4060 4223 4333 −−− − −−−一実施例3(熱収縮) 範囲60/40−40/60の間の種々の比のPP/LLDPEのファイバーは 、5分間沸騰水中に入れそして収縮を測ることにより、PPファイバーのみ及び LLDPEのみと比較してテストされる。この範囲では、PPと比べて収縮の増 大が全く又は殆どないことが分る。それ故、LLDPEをPPへ加える利点は、 沸騰水中で収縮を行う純粋なLLDPEファイバーのより大きな傾向により実質 的に相殺されない。
これら二成分P P/P Eファイバーの熱結合能力は、特にステーブルファイ バーがブレンドされそして次に用いられる特別なブレンドにとり好ましい温度で 加熱結合されるとき、天然及び合成の両方の他のファイバーとのブレンドに有用 である。又、熱結合可能なP P/P Eファイバーは、P P/P E二成分 物の融点又は軟化点又はその付近で熱可塑性ではない他の材料と混合されるか又 はその間に置かれたとき、結合剤として用いられる。他の材料例えばセルロース 性ファイバー、金属ファイバー、鉱物ファイバー、木材ファイバー、高融点合成 ファイバー及び他の粒状材料は、P P/P E二成分ファイバーと混合されそ してユニットに熱的に結合される。
国際調査報告

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.複数の熱結合したファイバーを含有する熱結合した物品であって、該ファイ バーがポリプロピレン(PP)及びポリエチレン(PE)の溶融紡糸したブレン ドを含有し、該ブレンドが0.6〜1.5の範囲のPP/PE比を有し、該ファ イバーが共連続帯として実質的な量のPP及びPEを含有することを特徴とする 熱結合した物品。
  2. 2.ポリエチレンが、LLDPEである請求項1の物品。
  3. 3.ポリエチレンが、12〜120g/10分のメルトフローレートを有するL LDPEである請求項1の物品。
  4. 4.ポリエチレンが、エチレン/1−オクテンの共重合体であり、1−オクテン が、共重合体の約3〜約30重量%を占める請求項1の物品。
  5. 5.PP/PEの比が0.8〜1.2の範囲にある請求項1の物品。
  6. 6.PP/PEの比が0.9〜1.1の範囲にある請求項1の物品。
  7. 7.PP/PEファイバーが、約30のデニールより小さいサイズのものである 請求項1の物品。
  8. 8.ポリエチレンが、約0.92〜約0.94g/ccの範囲の密度を有するL LDPEである請求項1の物品。
  9. 9.ポリエチレンがエチレン及び1−オクテンの共重合体である請求項1の物品 。
  10. 10.(A)約1.5〜約0.6の範囲のPP/PE比を有するPP/PE二成 分系ファイバーであって、共連続ドメインの形態(morphology)とし て実質的な量のPP及びPEを含有するファイバー及び (B)少なくとも1種の他の粒状材料 の熱結合した混合物を含有することを特徴とする熱結合した物品。
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