NL8202168A

NL8202168A - Polypropeen-spinvlies met lage valcoefficient.

Info

Publication number: NL8202168A
Application number: NL8202168A
Authority: NL
Original assignee: Freudenberg Carl Fa
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1983-07-18
Also published as: FR2519037A1; FR2519037B1; DE3151294C2; GB2114052A; JPS58115161A; US4434204A; BE894013A; JPS6233342B2; GB2114052B; DE3151294A1

Description

3t - - 1 -

Polypropeen-spinvlies met lage valcoëfficiënt.

De uitvinding heeft betrekking op een polypropeen-spinvlies met een bijzonder zachte textielachtige greep.

Spinvliesstoffen en ook polypropeen-spinvllesstoffen zijn algemeen bekend. Deze vliesstoffen hebben 5 goede textieleigenschappen, maar zij zijn in vele opzichten, in het bijzonder voor wat betreft de greep, niet steeds vergelijkbaar met geweven of gebreide stoffen. De uitvinding heeft daarom tot doel een bijzonder "textielachtig", dat wil zeggen zacht en zich aanleggend spinvlies te 10 ontwikkelen, dat een zeer lage valcoëfficiënt moet bezitten.

De uitvinding voorziet daartoe in een polypropeen-spinvlies bestaande uit eindloos gesponnen, gedeeltelijk gestrekte polypropeenfilamenten, die een maximale rek bij breuk bezitten van ten minste 200 %.

15 Het is bekend, dat voor het vervaardigen van produkten van een hoog kwaliteitsniveau de vezels of draden waaruit de vliesstof wordt gevormd, een hoge moleculaire oriëntering moeten bezitten, dat wil zeggen dat de strek-verhouding hoog genoeg moet zijn. Het doel van de 20 oriëntering bij de vervaardiging van synthetische vezelstoffen bestaat in het richten van de molecuulkettingen in de richting van de langsas van de vezels voor het verhogen van de sterkte daarvan en het verminderen van de rek bij breuk. Er zijn vele wetenschappelijke methoden 25 bekend volgens welke de oriënteringsgraad wordt gemeten, zoals bijvoorbeeld de meting van de anisotropie met optische of akoestische middelen of voor het benutten van röntgenverstrooiïngsdiagrammen.

In vele gevallen is echter reeds de vaststelling 30 voldoende van sterkte-parameters, zoals de maximum-trek-kracht en de maximale rek bij breuk als voldoende onderscheidende eigenschappen van de vezels ofwel van de vezelprodukten onderling. Zo worden bij een passend hoge oriëntatie van de vezels voor technische doeleinden 35 maximale rekwaarden bereikt van minder dan 10 %. Gebruikelijke vezels en draden voor textieltoepassingen bezitten 8202168 *·' - 2 - rekwaarden tot ongeveer 60 %.

Bij de vervaardiging van vliesstof worden zowel gestrekte alsook gedeeltelijk gestrekte of niet-gestrekte vezels toegepast. Terwijl de goed georiënteerde vezels 5 de eigenlijke vliesvormende vezels vormen, worden de gedeeltelijk gestrekte of niet gestrekte vezels gewoonlijk slechts toegepast als bindvezels.

Het polypropeen-spinvlies volgens de uitvinding bestaat echter in tegenstelling met de gebruikelijke 10 vliesstoffen uit gedeeltelijk gestrekte polypropeenfilamen-ten als vliesvormende vezels. Verrassenderwijs is gebleken, dat op deze wijze opgebouwde vliesstoffen een hoge gebruikssterkte bezitten bij een zeer zachte, textiel-achtige greep. Deze eigenschappen zijn in het bijzonder 15 gewenst voor de toepassing van de vliesstoffen bij talrijke medicinale of hygiënische artikelen. De gebruikseigenschap-pen van deze nieuwe vliesstoffen zijn echter ook zeer gunstig bij zogenaamde "samengestelde-vlakke vormsels", die zijn samengesteld uit een aantal lagen zachte vlies-20 stoffen.

De goede textieleigenschappen zijn ook bijzonder verrassend omdat de voor de vervaardiging van de poly-propeen-spinvliezen volgens de uitvinding gebruikte gedeeltelijk gestrekte vezels in de niet-verwerkte toe-25 stand een slappe greep bezitten. Het was niet te verwachten, dat dergelijke "slappe" vezels een zacht, maar zeer stevig vlies zouden vormen, dat bovendien een bijzonder goed valvermogen bezit. Het is zeer gunstig, dat bij de vervaardiging van spinvliesstoffen het op de 30 transportband gelegde vezelprodukt zonder mede-toepassing van bindmiddelen of vreemde bindvezels op goede wijze, bijvoorbeeld door een geschikte kalander-druktechniek, kan worden verbonden, waarbij in vergelijking met produkten met volledig gestrekte vezels aanzienlijk lagere druk- en 35 temperatuursomstandigheden kunnen worden aangehouden.

Het zachte textielachtige gedrag is oorzaak voor het goede valvermogen. Dit valvermogen wordt bepaald volgens DIN 54306. In de zin van deze norm wordt de mate van deformatie bepaald, die ontstaat wanneer een horizon-40 taal liggend vlak vormsel onder zijn eigen gewicht over een 8202 1 68 S' - 3 - draagschijf hangt.

Als maat voor het valvermogen dient de volgens deze norm bepaalde valcoëfficiënt D in procenten.

Volgens de definitie moet de valcoëfficiënt D een 5 kritische parameter zijn voor de eigenschappen van het . polypropeen-spinvlies. De valcoëfficiënt D is lager naarmate het valvermogen van het vlakke produkt beter is en dientengevolge ook de greep daarvan.

De vliesstoffén volgens de uitvinding bezitten 10 in elk geval een valcoëfficiënt volgens DIN 54306, die in afhankelijkheid van het ‘oppervlaktegewicht (FG) voldoet aan de volgende vergelijking: D < 1,65.FG + 30 (%)

Stoffen die een hogere waarde van D bezitten, 15 zijn weliswaar eveneens textielachtig, maar in de zin van de onderhavige uitvinding te hard.

Terwijl de gebruikelijke, voor de vervaardiging van vliesstoffen toegepaste, volledig gestrekte vezels een hoogste rekwaarde bezitten van minder dan 100 % 20 van hun oorspronkelijke lengte (gemeten volgens DIN), kan men met voldoend grote afstand tot deze volledig gestrekte vezels de volgens de uitvinding voorgestelde, gedeeltelijk gestrekte vezels zodanig definiëren, dat deze beschikken over maximale rekwaarden van ten minste 25 200 %. In het bijzonder zijn vezels gunstig gebleken met maximale rekwaarden van meer dan 400 % van hun oorspronkelijke lengte.

De vezels kunnen door een juiste instelling van de strekverhoudingen bij de vervaardiging nauwkeurig in 30 het aangegeven gebied worden vervaardigd.

Hierbij is het belangrijk dat de gedeeltelijk gestrekte vezels gelijktijdig een lage vezelkrimp bezitten, namelijk een in kokend water bepaalde krimp van minder dan 10 %. Zou men een hogere krimp instellen, dan zou 35 de vervaardiging van het vlies aanzienlijk worden gestoord. Bovendien zou men een niet gekrompen vlies krijgen, dat veel te dicht en ook door het uitkrimpen te hard is.

Daaruit volgt, dat bij de vezelvervaardiging niet slechts " de strekverhoudingen moeten worden ingesteld maar dat 40 ook het gehele proces moet worden afgesteld op de doel- 82 0 2 1 68

* 'V

- 4 - stelling -volgens de uitvinding, namelijk het aanhouden van een gedeeltelijk gestrekte en gedeeltelijk krimparme struktuur van de vezels.

Gevonden werd, dat voor het bereiken van de 5 aangegeven vezelparameters, namelijk slechts een gedeeltelijke strekking en een daaruit resulterende hoge maximale rek en gelijktijdig een lage krimp een spinproces noodzakelijk is, waarbij de spinweg aanzienlijk wordt bekort. Een lage deformatieverhouding als verhouding tussen 10 de extrusie- en de wegtreksnelheid, kan dienovereenkomstig worden ingesteld. Voor het wegtrekken van de draden zijn daarbij in het bijzonder de aërodynamische wegtrek-organen geschikt, die bekend zijn uit de spinvliestechno-logie. Een belangrijk voordeel ligt bij deze werkwijze 15 ook daarin, dat de voor de draadwegtrek benodigde energie van de luchtstroom, waarvan het rendement in vergelijking met mechanische wegtreksysternen zonder meer zeer ongunstig is, tot een minimum wordt gereduceerd.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de 20 hand van de tekening, waarin: fig. 1 schematisch in perspectief een inrichting toont voor het vervaardigen van gedeeltelijk gestrekte polypropeenfilamenten met geringe krimp, en fig. 2 krommen toont weergevende het verband 25 tussen de viscositeit en de representatieve ketting- snelheid van polypropeen bij verschillende temperaturen.

Bij de in fig. 1 weergegeven inrichting zijn in de spinbalk 1 verwarmbare spinmondstukken aangebracht.

De gesponnen filamenten worden in de koelschachten 2 30 afgekoeld door lucht, die aangezogen is via de met 7 afgedekte openingen 2a en door ejeetiewerking worden de filamenten door de kanalen 3 weggetrokken en gedeeltelijk gestrekt.

De draadbundels worden na het verlaten van de 35 wegtrekkanalen 3 tot een vlies neergelegd op de zeefband 5 waar doorheen naar beneden toe lucht wordt aangezogen.

Na versteviging in de kalander 6 wordt de gereedzijnde vliesbaan 7 opgerold.

Bij het verspinnen wordt gewerkt met smelt-40 temperaturen van 240°C tot 280°C. De spinmondstukken be- 8202168 Λ.

- 5 - zitten een aantal boringen, waarvan de diameter beneden 0,8 mm ligt. De extrusiesnelheden worden door een passende instelling van de tandradpomp ingesteld op 0,02 m/s tot 0,2 m/s. De gevormde filamenten worden over een vrij traject 5 van ten hoogste 0,8 mm geleid naar een aërodynamisch weg-trekorgaan, waarbij zij over dit traject door een dwarse aanblazing met lucht met een temperatuur van 20°C tot 40°C worden afgekoeld. De dwarse aanblazing wordt op zinvolle wijze tot stand gebracht onder gebruikmaking van de injec-10 torwerking van het aërodynamische wegtrekorgaan, waarbij de dwarse luchtstroom door inbouw van zeven in de wand van de koelschacht gelijkmatig wordt gemaakt. Het zog van het aërodynamische wegtrekorgaan wordt zodanig ingesteld, dat daarbij een filamentwegtreksnelheid wordt verkregen 15 van 20 m/s tot 60 m/s. De wegtreksnelheid van de 'filamenten wordt bepaald uit de draaddiameter en de continuïteitsvergelijking. Voor constante extrusie-omstandigheden kan men het spinproces volgens de vezeldiameter besturen.

Door deze instelling ontstaat een gebied van de deformatie-20 verhouding, dat wil zeggen de verhouding van de extrusie-snelheid ten opzichte van de wegtreksnelheid van 1:200 tot 1:1000. De weggetrokken filamenten worden tot een spinvlies neergelegd op een poreuze, beweegbare en van onder af aangezogen ondergrond.

25 De toepassing van een polypropeen met een bijzonder nauwe moleculaire gewichtsverdeling is verder gunstig gebleken. Dit wordt bijvoorbeeld bereikt door een aanvullende opbouw van een polypropeen en de vernieuwde granulering daarvan.

30 Een dergelijk polypropeen wordt gekarakteriseerd door een bijzondere combinatie van de smeltviscositeit in afhankelijkheid van de variabele kettingsnelheid.

Volgens de uitvinding wordt verlangd, dat bij een smelt-temperatuur van 280°C de viscositeit bij een represen-35 tatieve kettingsnelheid van 362 1/s in een gebied van 45 Pa.s + 3 % ligt, bij een kettingsnelheid van 3600 1/s in een gebied van 14 Pa.s + 2 % en ten slotte bij een kettingsnelheid van 14480 1/s in een gebied van 6 Pa.s + 1,5 %.

40 Voor de vlieseigenschappen, in hoofdzaak ook 8202168 - 6 - voor de zachte greep, is het gunstig wanneer de vliesvorming zodanig wordt uitgevoerd, dat de draadwegtreksnel-heid het 10- tot 20-voudige bedraagt van de loopsnelheid van het vlies ofwel de snelheid van de beweegbare onder-5 grond waarop het vlies wordt gevormd. Voor het verbeteren van de vliesstruktuur is het verder gunstig, wanneer de draadbundels, die de aërodynamische wegtrekorganen verlaten, door geschikte middelen in een pendelbeweging worden gebracht. Dit vormt de derde kinematische component van 10 de vliesvorming. De dwars op de looprichting van het vlies werkende snelheidvector moet het 0- tot 2-voudige van de loopsnelheid van het vlies bedragen.

Voor de vlieseigenschappen, in het bijzonder voor de dichtheid van het vlies benevens de lucht- resp.

15 vloeistofdoorlatendheid ervan, is het gunstig wanneer de vliesstof niet uitsluitend uit individuële filamenten bestaat, maar wanneer deze gedeeltelijk en afwisselend tot 2 tot 5 filamenten bevattende groepen worden samengevat. Door een vlieslegging zonder voorkeursrichting ontstaat 20 in dit geval een volgens de uitvinding voorkeursgekruiste parallelstruktuur. De geringe bundelvorming kan door een instelling van de vrije dwarsdoorsnede van het aërodynamische wegtrèkorgaan in verhouding met het getal van de daar doorheen lopende filamenten worden bestuurd, 25 zoals bijvoorbeeld door de inrichting beschreven in het Duitse octrooischrift 1.560.801.

Het gevormde vlies wordt verstevigd in een kalanderspleèt, die bestaat uit een gladde en een gegraveerde wals. Volgens de uitvinding wordt daarbij 30 gewerkt bij temperaturen van 130°C tot 160°C en bij een matige lijndruk van 40 N/cm breedte tot 500 N/cm breedte.

Voor enkele toepassingen is het noodzakelijk de uit hydrofobe polypropeenvezels bestaande vliesstof door het opbrengen van een bevochtigingsmiddel in te —5 35 stellen op een oppervlaktespanning van 35.10 N/cm zodat een bevochtigbaarheid wordt verkregen met waterige en polaire vloeistoffen.

Het volgende voorbeeld toont de vervaardiging van een polypropeen-spinvlies volgens de uitvinding.

82 0 2 1 58 - 7 -

VOORBEELD

Er werd in een spininrichting met twee spin-plaatsen gewerkt. Gebruikt werd een polypropeengranulaat met een viscositeitskarakteristiek zoals deze is weer-5 gegeven in de krommen van fig. 2. Deze tonen de smelt-viscositeit in afhankelijkheid van de representatieve kettingsnelheid en smelttemperatuur.

Het polypropeengranulaat werd in een extrusie-inrichting gesmolten. De smelt had een temperatuur van 10 270°C en werd toegevoerd aan de spinplaatsen. Elke spinplaats beschikte over een spinpomp en een spindop-penblok. De spinplaten hadden naar keuze 600 en 1000 boringen met een diameter van 0,4 mm. De juist gesponnen draden werden onder de spinmondstukken in dwarsrichting 15 aangeblazen, waarbij het afkoeltrajeet 0,4 m bedroeg.

De filamenten werden dan in een aërodynamisch wegtrek-orgaan door een luchtstroom gepakt en weggetrokken.

t

Na het verlaten van het wegtrekorgaan werd de dradenbundel in een zwenkende beweging gebracht en 20 toegevoerd aan een van beneden af aangezogen zeefband, zodat zich een warvlies vormde. De spinparameters zijn opgenomen in tabel A. De door dit spinproces verkregen filamenten waren gedeeltelijk gestrekt en beschikten over parameters zoals deze zijn opgenomen in tabel B.

25 Het gevormde vlies werd in een kalanderspleet verstevigd waarbij de walsen waren ingesteld op een temperatuur van 160°C en de lijndruk op een waarde van 120 N/m breedte. De gegraveerde wals bezat per vierkante meter 500.000 rechthoekige punten met een kantlengte 30 van telkens 0,7 mm.

Vervaardigd werden vliesstoffen met oppervlakte- 2 gewichten van 10, 15, 20 en 30 g/m , die de in tabel C opgenomen waarden bezaten.

Een deel van het vlies werd onder gebruikmaking 35 van een niet-ionogene tensid in een bad bij een concentratie van 10 g/1 behandeld en vervolgens gedroogd.

Bij een beproeving met water ingesteld op een oppervlakte- -5 spanning van 35.10 Nm werd een goede bevochtigbaarheid vastgesteld.

·* tabellen - 8 2 0 2 1 6 8 ♦ r- ^ - 8 - TABEL A Spinparameters

Smelttemperatuur 270°C

Smeltdruk 20 bar

Doorstroming per gat 0,5 g/min.

Gatdiameter 0,4 mm

Afkoeltraject 0,4 m

Stroomsnelheid van de wegtreklucht 30 m/sec.

Vrije dwarsdoorsnede van het wegtrekkanaal 120 m2 Temperatuur van de wegtreklucht 30°C

Temperatuur van de gegraveerde kalanderwals 150°C

Kalander-lijndruk 120 N/cm TABEL B Vezelwaarden

Filamenttiter 2,5 tot 4 dtex

Maximale trekkracht 10 tot 14 N/dtex

Hoogste rek bij breuk 450 tot 500 % TABEL C Vlieswaarden

Proef A B C D

2

Oppervlaktegewicht (g/m ) 10 15 20 30

Vliesdikte (mm) 0,13 0,16 0,22 0,28 2

Aantal laspunten per cm 50 50 50 50

Maximale trekkracht (N) langs 15 25 33 60 dwars 15 25 32 50

Maximale rek bij breuk (%) langs 80 70 81 67 dwars 80 65 85 71

Verderscheurkracht (N) langs 5,5 6,5 11,0 13,0 dwars 5,5 6,5 10,5 13,0

Valcoëfficiënt (DIN 5430) (¾) 40,7 47,2 61,5 74,1 - conclusies - 8202168

Claims

1. Zacht polypropeen-spinvlies met lage valcoëffiënt met het kenmerk, dat het bestaat uit eindloos gesponnen, gedeeltelijk gestrekte polypropeenfilamenten, die een maximale rek bij breuk bezitten van ten minste 5 200 %.

2. Spinvlies volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het bestaat uit gedeeltelijk gestrekte polypropeenfilamenten, waarvan de maximale rek bij breuk meer dan 400 % bedraagt.

3. Spinvlies volgens conclusie 1 of 2,met het kenmerk, dat het een gekruiste parallelstruktuur bezit.

4. Spinvlies volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het een oppervlaktespanning -5 15 bezit van 35.10 Nm, welke is ingesteld met behulp van een geschikt tensid.

5. Spinvlies volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het een oppervlaktegewicht bezit van 5 tot 50 g/m .

6. Spinvlies volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de valcoëfficiënt D in procenten in afhankelijkheid van het oppervlaktegewicht FG een waarde bezit volgens de vergelijking: D < 1,65.FG + 20 (%).

7. Spinvlies als beschreven en/of toegelicht aan de hand van het voorbeeld en de tekening. 82 02 1 68