DE19923344A1

DE19923344A1 - Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten, Verfahren zur Herstellung von Folien sowie Spinnvlies- oder Metlblown-Fasern/Filamente, Folien, Vliesstoff

Info

Publication number: DE19923344A1
Application number: DE19923344A
Authority: DE
Inventors: Joachim Bauer
Original assignee: Corovin GmbH
Current assignee: Corovin GmbH
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-23
Also published as: WO2000071797A1; DK1187949T3; AU5962300A; ES2245942T3; DE10081377D2; EP1187949B1; ATE299961T1; DE50010760D1; EP1187949A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten beschrieben. Bei diesem Verfahren wird wenigstens eine die Oberflächeneigenschaften der Fasern/Filamente verändernde Substanz auf die Oberfläche der Fasern/Filamente aufgebracht und zwar innerhalb einer Zeitspanne vom Entstehen der Fasern/Filamente bis zur Ablage der Fasern/Filamente.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten nach dem Ober begriff des Anspruchs 1.

Für die Herstellung von Chemiefasern mittels Schmelzspinn technologie insbesondere Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Fila menten werden Polymere üblicherweise in Form von Granulat als Ausgangsmaterial verwendet, die mittels eines Extrusions prozesses über geeignete Spinndüsen zu Fasern/Filamenten aus geformt und nach gezielter Abkühlung bei der Herstellung von Vliesstoffen in-line (z. B. Spinnvlies, Meltblown) bzw. off-line (z. B. kardierte Vliesstoffe) zu einem Vliesstoff verar beitet werden. Um den Abkühlvorgang der gebildeten Fasern/Filamente während und nach deren Ausformung gezielt zu beein flussen, kann nach dem Austreten des geschmolzenen Polymers aus den Spinndüsen eine zusätzliche Abkühl-(Quench-)Flüs sigkeit in Form kleiner Tropfen (Nebel) auf die Fa sern/Filamente gesprüht werden, bevor die Fäden bei der in line Vliesstoffertigung als Faser/Filamentschicht auf einem Legeband abgelegt und anschließend gegebenenfalls einem Ver festigungsprozeß z. B. durch Wärmeprägung oder Vernadelung unterzogen werden. Besonders beim Meltblownprozeß bietet die se Form der Prozeßführung (Verwendung einer Quenchflüssig keit) den Vorteil, daß der Faser/Filamentquerschnitt günstig beeinflußt, die Bildung von Faserbündeln verringert sowie die Ausbildung von Tropfen an den Faserenden unterdrückt werden kann. Ebenso vorteilhaft ist eine erhöhte Abkühlrate bei der Produktion von Endlosfilamenten (z. B. Spinnvliesprozeß).

Die Auswahl der Rohmaterialien für die genannten Prozesse (Spinnvlies- und Meltblownherstellung) ist hinlänglich in der einschlägigen Literatur beschrieben. Für die in Frage kommen den Produkte sind häufig ein oder mehrere Polyolefine (Poly propylen, Polyethylen oder Mischungen aus vorgenannten unter sich oder mit anderen Polyolefinen) oder andere thermoplasti sche Kunststoffe (wie z. B. Polyethylentherephtalat, Polyamid, auf natürlichen und/oder nachwachsenden Rohmaterialien basie renden Polymerisate, -kondensate oder -additionsprodukte, ab baubare Polymere etc.) oder Mischungen aus den genannten Stoffgruppen angebracht.

Die Barrierewirkung des gebildeten Vliesstoffes gegenüber Flüssigkeiten wird in erster Näherung durch die Laplace Glei chung beschrieben und ergibt sich für unbehandelte Spinn vlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten aus der Porenstruktur (Porengröße und Porenform) des gebildeten Vliesstoffes sowie der Oberflächenchemie (Grenzflächenspannung) des zur Fa ser/Filament-Bildung eingesetzten Polymers.

ΔP: Druckdifferenz über die poröse Struktur die notwendig ist um die Flüssigkeit durch die Pore mit dem Radius r zu drücken (Benet zung der Pore)
γ: freie Grenzflächenenthalpie ("Grenzflächenspannung") des Sy stems Polymer/Flüssigkeit/Luft
ϑ: Benetzungswinkel
r: Porenradius

Durch das Aufbringen von Additiven (Substanzen) auf die Ober fläche der Fasern/Filamente lassen sich die Barriereeigen schaften gegenüber flüssigen Medien gezielt verändern.

Bei der Herstellung von Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten sind zum Aufbringen der Additive auf die Oberflä che der Fasern/Filamente zwei Verfahren bekannt, die in dem US-Patent 5 178 931 beschrieben werden.

Verfahren A

Zur Polymerschmelze werden vor der Ausformung der Fasern/Filamente Additive zugesetzt. Die Additive sind in den ausge bildeten Fasern/Filamenten über den Faser/Filament-Quer schnitt verteilt wobei nur ein Teil des Additivs die Oberflä chenchemie (z. B. Grenzflächenspannung) der Fasern/Filamente beeinflußt. Abhängig vom verwendeten Additiv kann sich der Anteil des an der Oberfläche wirksamen Additivs durch Migra tion aus dem Faserquerschnitt verändern. Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß die gesamte Faseroberfläche unabhän gig von der Porengröße des gebildeten Vliesstoffes zuverläs sig erfaßt wird.

Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß der Zusatz eines Additivs zur Polymerschmelze mit der Veränderung der inneren Struktur der Schmelze den Schmelzspinnprozeß direkt beeinflußt und damit Faserausformverhalten, Faserstruktur, Fasereigenschaften und Ablageverhalten der Fasern (und damit der Vliesstoffstruktur) verändert. Damit einher geht - beson ders im Meltblownprozeß - z. B. häufig eine Vergrößerung der Poren im gebildeten Vliesstoff, wodurch sich die Barrierewir kung gegenüber Flüssigkeiten verringert. Weiterhin gelangt nur ein geringer Anteil des Additivs an die Faser/Filament-Ober fläche der zur gewünschten Erhöhung der Barrierewirkung gegenüber Flüssigkeiten beitragen kann.

Verfahren B

In dem US-Patent 5 178 931 wird die oberflächige Anwendung von wenigstens einer Substanz zur Veränderung der Oberflä cheneigenschaften der Vliesfasern erwähnt, wobei die Anwen dung am fertigen Vliesstoff erfolgt.

Die Substanz wird dabei in einer Menge eingesetzt, die aus reicht, um den Fasern eines solchen Vlieses wenigstens eine Eigenschaft zu verleihen, die sich von den Oberflächeneigen schaften unbehandelter Fasern unterscheidet.

Für die Aufbringung der Substanz werden verschiedene Methoden angegeben, die sich auf das fertig hergestellte Vlies bezie hen, darunter das Eintauchen des Vlieses in eine das Additiv enthaltende Flüssigkeit mit anschließendem Abquetschen des Vlieses, oder das Besprühen des Vlieses mit gleicher Flüssig keit.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß bei Vliesen, die in ihrer Gesamtheit die veränderten Oberflächeneigenschaften aufweisen sollen, die gesamte Struktur des Produktes mit der Flüssigkeit benetzt werden muß.

Dieses geschieht zumeist durch Eintauchen des Vlieses in ein Tauchbad, das mit der die Additive enthaltenden Flüssigkeit gefüllt ist.

Eine Durchdringung des Vlieses mit der Flüssigkeit ist jedoch dann besonders schwierig zu erreichen, wenn die Benetzung des Vlieses nicht hinreichend gut ist. Als besonders kritisch er weist sich dabei das Aufbringen des Additivs in engporigen Bereichen (z. B. an Überkreuzungspunkten einzelner Fasern) des Vlieses.

Nachteilig an den Tauchbädern sind außerdem die extrem lang samen Verarbeitungsgeschwindigkeiten.

Im Anschluß an die Benetzung des Vlieses muß die Trägersub stanz sicher abgetrocknet und gegebenenfalls mit hohem Ener gieeintrag vernetzt werden. Dieses erfolgt in aufwendigen Trocknern, damit eine ausreichende Verdampfungs- oder Vernet zungszeit zur Verfügung steht. Die Temperatur in den Öfen ist durch die begrenzte Temperaturstabilität der Rohmaterialien des Vlieses limitiert.

Die aufwendige Technik und langsame Verarbeitungsgeschwindig keit sind dann die Ursache für hohe Prozeßkosten dieser Aus rüstungstechnologie.

Andere Methoden wie das Besprühen des Vliesstoffes haben den Nachteil, daß nur die obere Schicht des Vlieses behandelt wird. Die gewünschte Veränderung der Oberflächeneigenschaften des gesamten Vliesstoffes kann dadurch nicht erreicht werden. Dies führt zu einzelnen Fehlstellen im behandelten Vliesstoff an denen die Barrierewirkung gegenüber Flüssigkeiten nicht die gewünschte Höhe aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten zu schaffen, bei dem die Oberflächeneigenschaften der Fa sern/Filamente gleichmäßig an der Oberfläche verändert werden ohne daß eine unerwünschte Beeinflussung der inneren Struktur der Schmelze und der damit verbundenen Beeinflussung der Fa ser- oder Faserablageeigenschaften eintritt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung ei ner Folie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Diesbezüglich liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Folie zu schaffen, bei der ihre Ober flächeneigenschaften gleichmäßig an der Oberfläche verändert werden ohne daß eine unerwünschte Beeinflussung der inneren Struktur der Schmelze und der damit verbundenen Beeinflussung der Folieneigenschaften eintritt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch das Aufbringen wenigstens einer die Oberflächeneigen schaften der Fasern/Filamente verändernde Substanz, auch als Additiv bezeichnet, innerhalb einer Zeitspanne von Entstehen bis zum Ablegen der Fasern/Filamente wird erreicht, daß die Substanz vor einer Weiterverarbeitung, z. B. vor einer Vlies stoffbildung auf der gesamten Oberfläche der Fasern/Filamente verteilt wird. Entsprechendes gilt für das Verfahren zur Her stellung einer Folie analog.

Gegenüber dem Zumischen der Substanz zur Polymerschmelze wird erreicht, daß die Aufbringung keinen Einfluß auf die innere Struktur des Polymers hat und den eigentlichen Spinnprozeß nicht beeinflußt. Die Eigenschaften, die sich aus der Poly merstruktur im inneren der Fasern/Filamente bzw. der Folie ergeben, wie beispielsweise Festigkeit, Dehnbarkeit und ande re bleiben erhalten.

Im Vergleich zum nachträglichen Aufbringen der Substanz auf die fertigen Fasern/Filamente, eventuell sogar erst nach der Verfestigung zu einem Vlies, sind die Fasern/Filamente bzw. die Folie in der Zeitspanne zwischen ihrer Entstehung und ih rer Ablage noch nahe ihrer Schmelz- oder Erweichungstempera tur. In diesem Zustand besitzen sie eine besonders gute Affi nität oder Bindungskraft an ihrer Oberfläche für die zuge führte Substanz. Dadurch ergibt sich später eine bessere Haft- und Haltbarkeit der Substanz an der Oberfläche der Fa sern/Filamente bzw. der Folie.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der geringen Einsatzmen ge der Substanz, die benötigt wird, um die gewünschten Ober flächeneigenschaften der Fasern/Filamente bzw. der Folie zu erhalten. Das bedeutet in erster Linie eine kostengünstige Produktion.

Vorteilhaft ist ferner, daß gegenüber dem Zumischen des Addi tivs zum Polymer keine (negative/ungewünschte) Beeinflussung des Ablageverhaltens und damit verbunden der Vliesstoffstruk tur (sichtbar z. B. in einer Vergrößerung des Porendurchmes sers) des Spinnvlieses oder Meltblown hervorgerufen wird.

Die Aufbringung der Substanz innerhalb einer Zeitspanne vom Entstehen bis zur Ablage der Fasern/Filamente hat außerdem den Vorteil, daß gewünschte Oberflächeneigenschaften der Fa sern/Filamente unabhängig vom Migrationsverhalten einzelner Additive in unterschiedlichen Polymeren erheblich einfacher und genauer einzustellen sind.

Gegenüber dem nachträglichen Aufbringen der Substanz auf den fertigen Vliesstoff wird erreicht, daß das Additiv auf der gesamten Oberfläche der Fasern/Filamente gleichmäßig aufge bracht und/oder verteilt ist. Dies ergibt sich daraus, daß die Oberfläche der Fasern/Filamente beim Abziehen noch völlig freiliegt und daher zum Aufbringen der Substanz gut zugäng lich ist. Fehlstellen an Stellen des Vliesstoffes, an denen sich Fasern/Filamente überlappen (d. h. engporige Bereiche), und daraus resultierende nicht einheitliche Oberflächeneigen schaften ergeben sich nicht. Die Eigenschaften "gleichmäßig aufgebracht und/oder verteilt" sowie der Begriff "Fehlstel len" sind hier nicht nach absoluten Maßstäben sondern im ma kroskopischen Sinn auf das benetzende Medium bezogen zu wer ten.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Substanz auf die Ober fläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie aufgesprüht wird.

Dadurch wird erreicht, daß die Oberfläche der Fasern/Fila mente bzw. der Folie auch bei geringen Einsatzmengen der Sub stanz gleichmäßig von der Substanz bedeckt wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Substanz unvermischt als Lösung oder als Dispersion (Emulsion/Suspension/Aerosol) oder aus der Gasphase auf die Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie aufgebracht wird.

Dadurch wird erreicht, daß auch Substanzen auf die Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie aufgebracht werden, die zum einen für ein vorheriges Zumischen zum Ausgangsmaterial nicht geeignet sind, da sie beispielsweise ein schlechtes Mi grationsverhalten zeigen oder die innere Verarbeitbarkeit der Polymerschmelze im Spinnprozeß stören, oder zum anderen für ein nachträgliches Aufbringen auf das Vlies bzw. die Folie nicht geeignet sind, da sich das Vlies bzw. die Folie nicht in ausreichendem Umfang benetzten läßt.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß es sich bei dem Lösungs- oder Dispersionsmittel um Wasser handelt.

Dadurch wird erreicht, daß die Substanz optimal gelöst oder dispergiert wird, und daß die Faser-/Filamentmasse oder Foli enmasse in geeigneter Weise benetzt wird.

Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, die Substanz in dem gegen die Fasern/Filamente bzw. die Folie versprühten Kühl mittel zu lösen oder zu dispergieren.

Dadurch wird erreicht, daß die gleichmäßige Aufbringung der Substanz auf die gesamte Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie mit geringem technischen Aufwand erfolgt. Außerdem bleiben die Kühleigenschaften beim Herstellungsprozeß ge wahrt.

Des weiteren ist vorgesehen, daß das Kühlmittel nach der Be netzung der Fasern/Filamente bzw. der Folie verdampft, und die im Kühlmittel enthaltene Substanz auf der Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie verbleibt.

Dadurch wird erreicht, daß sich die Substanz über den Weg der Benetzung gleichmäßig auf der Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie verteilt, dort nach dem Verdampfen des Kühl mittels verbleibt und somit die gesamte Oberfläche der Fa sern/Filamente bzw. der Folie bedeckt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach dem Aufbringen der Substanz auf die Oberfläche der Fasern/Filamente keine weiteren aufwendigen und energieintensiven Nachbehandlungs schritte für den fertigen Vliesstoff zwingend notwendig sind. Die beim Aufbringen von Additiven auf Vliesstoff mittels ei nes Tauchbades nötigen Nachbehandlungsschritte wie Auspressen des Vlieses und Trocknen und die damit verbundenen kostenin tensiven, extrem langsamen Verarbeitungszeiten fallen weg.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß das Kühlmittel mit der dar in enthaltenen Substanz in feinsten Tröpfchen gegen die Fa sern/Filamente bzw. die Folie gesprüht wird.

Dadurch wird erreicht, daß das Kühlmittel und damit die darin enthaltene Substanz fein verteilt auf die gesamte Oberfläche der Fasern/Filamente bzw. der Folie gelangt, diese auch be netzt und sich darauf gleichmäßig verteilt.

Vorteilhaft ist ferner, daß die Tröpfchen beim Auftreffen auf die Fasern/Filamente bzw. die Folie keinen unerwünscht nega tiven Einfluß auf die Faser/Filament- bzw. Folien-Struktur haben, und daß das Kühlmittel nach dem Benetzen der Fa sern/Filamente bzw. der Folie schnell verdampft.

Außerdem ist es möglich, daß die Fasern/Filamente bzw. die Folie aus unterschiedlichen Richtungen mit dem Kühlmittel und der darin enthaltenen Substanz besprüht werden.

Dadurch wird erreicht, daß gegenüber dem Besprühen der Fa sern/Filamente bzw. der Folie aus nur einer Richtung eine noch effektivere Benetzung der Fasern/Filamente bzw. der Fo lie und eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Additivaufbrin gung erfolgt.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß durch die Substanz die Be netzbarkeit der Fasern/Filamente bzw. der Folie gegenüber be netzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, Tenside, Li pide, organische Lösungsmittel, Proteine oder gegenüber in benetzenden Medien enthaltenen gelösten Stoffen gezielt ein gestellt wird. So ist es möglich, eine für die jeweilige An wendung optimierte Barrierewirkung gegenüber Flüssigkeiten einzustellen.

Z. B. kann dadurch erreicht werden, daß der aus Fasern/Filamenten aufgebaute Vliesstoff je nach aufgebrachtem Addi tiv gegenüber bestimmten benetzenden Medien durchlässiger oder undurchlässiger als der unbehandelte Vliesstoff unter denselben Prüfbedingungen wird. Die Durchlässigkeit oder de ren inverser Wert, die Barrierewirkung ist dabei von der an gewandten Prüfmethode, insbesondere der Druckdifferenz des auf dem Vliesstoff lastenden Mediums und der Verweilzeit, ab hängig. Ähnliches gilt für poröse Folien entsprechend.

Es können gezielt Substanzen auf die Fasern/Filamente bzw. die Folie aufgebracht werden, die deren Oberfläche gleichmä ßig bedecken und sie hierdurch gegenüber einem großen Spek trum von benetzenden Medien, geringer oder stärker benetzbar machen, im Vergleich zu unbehandelten Fasern/Filamenten bzw. Folien.

In benetzenden Medien enthaltene gelöste Stoffen können die Benetzungseigenschaften und damit die Durchlässigkeit oder die Barrierewirkung der Fasern/Filamenten bzw. Folien im Ver gleich zu denselben Medien in reiner Form, also ohne die ge lösten Stoffe, in unerwünschter Weise verändern. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme gelingt es darüber hinaus, auch die durch die gelösten Stoffe verursachten Wirkungen auf die Be netzungseigenschaften gezielt verändern zu können.

Die Faser-/Filament-Schicht kann nach Aufbringen der die Oberflächeneigenschaften der Fasern/Filamente verändernden Substanz zur Bildung eines Vlieses verfestigt werden.

Durch die dem Verfestigungsprozeß vorgeschaltete Aufbringung der Substanz ist die Substanz bereits gleichmäßig auf den Fa sern/Filamenten vorhanden und somit auch in Bereichen, die im Zuge der Verfestigung für eine nachträgliche Behandlung mit Substanzen unzugänglich werden.

Die Erfindung betrifft außerdem Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14, eine Folie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15 sowie einen Vliesstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.

Diesbezüglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente bzw. eine Folie bzw. einen Vliesstoff zu schaffen, deren Oberflächeneigen schaften gleichmäßig an der Oberfläche verändert werden ohne daß eine unerwünschte Beeinflussung der inneren Struktur der Schmelze und der damit verbundenen Beeinflussung des fertigen Produktes eintritt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des jeweiligen Anspruchs gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen er geben sich aus den Unteransprüchen.

Soweit Analogie zu den Verfahrensmerkmalen besteht, gelten die im Zusammenhang mit den Verfahrensmerkmalen gemachten Er läuterungen auch für die Sachmerkmale entsprechend.

Bei dem Vliesstoff aus Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamenten bei denen die Faser-/Filament-Schicht nach Aufbringen der die Oberflächeneigenschaften der Fa sern/Filamente verändernden Substanz verfestigt wurde, ist die Oberfläche der Fasern/Filamente nun einheitlich und gleichmäßig von Additiven bedeckt. Dadurch besitzt der Vlies stoff durchgehend, also auch an den dicht aneinander liegen den Kreuzungspunkten der Fasern/Filamente die gewünschte Oberflächenchemie. Die innere Struktur der Fasern/Filamente und die daraus resultierenden Eigenschaften des Vliesstoffes, insbesondere seine Porengröße, wird nicht negativ beeinflußt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Vliesstoffes ist die die Oberflächeneigenschaften der Fasern/Filamente verändernden Substanz ein pseudokationisches Fettamid mit ei nem Anteil von 4 Gewichtsprozent. Der Vliesstoff besitzt ein Flächengewicht von 11,5 g/m² und eine Porengröße von 16 µm.

Bei dieser Ausführung wird erreicht, daß auch bei Wasser als benetzendes Medium die Barrierewirkung des Vliesstoffes nicht durch im Wasser gelöste tensidhaltige Inhaltsstoffe verrin gert wird, was bei einem unbehandeltem Vliesstoff der Fall wäre.

Der Vliesstoff bzw. die Folie kann Bestandteil eines zwei oder mehrlagigen in-line oder off-line hergestellten Verbundes aus weiteren Textilstoffen und/oder Folien sein.

Durch die Kombination mit anderen Textilstoffen und/oder Fo lien lassen sich die erreichten Benetzungseigenschaften und die daraus resultierende Durchlässigkeit und Barrierewirkung für flüssige Medien auch für andere Flächengebilde nutzen. Die Kombination mit diesen Textilstoffen und/oder Folien kann auch zu Synergieeffekten mit anderen Eigenschaften führen, die sich dann für Anwendungsfälle nutzen lassen.

Aufgrund der durch die Oberflächenchemie erhaltenen Eigen schaften ist eine Verwendung des Vliesstoffes oder der Folie in der Hygieneindustrie als Barriere-Material, insbesondere als textile Rückenlage in Windeln, Inkontinenzprodukten oder Frauenhygieneprodukten, in der Textilindustrie, insbesondere als Material für Schutzbekleidungen im medikalen Bereich so wie für Drapes und Wischtücher, als Ausgangsmaterial für Schutzbekleidungen in den technischen Anwendungsgebieten, als Barrierematerial für diffusionsoffene Materialien, insbeson dere im Baubereich vorgesehen.

Bei diesen Anwendungsfällen werden entweder die atmungsakti ven Eigenschaften, also die Barrierewirkung gegen flüssige Medien und Durchlässigkeit für dampfförmige oder gasförmige Medien ausgenutzt oder umgekehrt die Saugfähigkeit für Medien durch eine erhöhte Benetzbarkeit.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.

In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von (Spinnvlies oder) Meltblown, und

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer Faser/ei nes Filaments mit der auf der Oberfläche aufgebrachten Sub stanz.

Das schematisch dargestellte Verfahren ist hier speziell für Meltblown-Prozeß optimiert. Es eignet sich aber auch für den Spinnvliesprozeß oder mit geringen Modifikationen für den Fo lienprozeß. Zur Erzeugung von (Spinnvlies- oder) Meltblown-Fasern/Filamenten 2 dient eine Vorrichtung 18 zum Herstellen der Schmelze 6 aus Polymeren 4, eine oder mehrere daran ange schlossene (Spinn- oder) Meltblown-Düsen 8 (hier übersichts halber als eine einzelne Düse dargestellt) mit Kapillaröff nungen 20, Luftdüsen 22, ein Legeband 12 und eine Besprü hungseinrichtung 24, der eine Löse- oder Dispergiereinrich tung 26 vorgeschaltet ist, in der die Substanz 14 und das Lö sungs- oder Dispersionsmittel 16 miteinander vermischbar sind.

Für die Herstellung von (Spinnvlies- oder) Meltblown-Fasern/Filamente 2 werden Polymere 4 üblicherweise in Form von Granulat als Ausgangsmaterial verwendet. Dieses Polymer granulat 4 wird in einer Vorrichtung 18 zu einer Schmelze 6 verarbeitet, aus welcher über Spinn- oder Meltblown-Düsen 8 die Fasern/Filamente 2 zur Bildung des Vliesstoffes erzeugt werden.

Dazu treten aus den Kapillaröffnungen 20 der Düse 8 Schmelze tropfen 28 aus, auf die aus Luftdüsen 22 ein scharfer Luft strom gerichtet ist, der Fäden (Fasern/Filamente) 2 aus den Schmelzetropfen 28 erzeugt.

Die aus den (Spinn- oder) Meltblown-Düsen 8 gebildeten Fa sern/Filamente 2 werden auf einem Legeband 12 als Faser- oder Filamentschicht 10 abgelegt. Gegebenenfalls wird diese Fila mentschicht 10 einem geeigneten Verfestigungsverfahren unter zogen.

Beim Entstehen der Fasern/Filamente 2 aus den Schmelzetropfen 28 kann es durch die schlechte Abkühlung der Faser/Filamente-Masse zur Tropfenbildung beim Entstehen der Fasern/Filamente 2 und zu Faserbündeln beim Kühlen oder Verstrecken kommen. Diese Nachteile werden behoben, indem ein Kühlmittel, vor zugsweise Wasser, in Form von sehr kleinen Tröpfchen über ei ne Besprühungseinrichtung in den Fasern/Filamenten-Strahl 2 eingebracht wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun wenigstens eine die Oberflächeneigenschaften der Fasern/Filamente 2 verän dernde Substanz 14 auf die Oberfläche der Fasern/Filamente 2 gebracht, und zwar innerhalb einer Zeitspanne vom Entstehen bis zur Niederlegung der Fasern/Filamente 2 als Fa sern/Filamentschicht 10.

Die Substanz 14 wird dazu entweder unvermischt, als Lösung oder als Dispersion vorzugsweise mittels einer Besprühungs einrichtung 24 auf die Oberfläche der Fasern/Filamente 2 ge sprüht. Wird die Substanz 14 in Form einer Lösung oder Dis persion versprüht, erfolgt vorher in der Löse- und Disper giereinrichtung 26 eine Vermischung der Substanz 14 mit dem Lösungs- oder Dispersionsmittel 12.

Eine Möglichkeit, die Substanz 14 mit möglichst geringem technischen Aufwand auf die Fasern/Filamente 2 aufzubringen, besteht darin, die Substanz 14 einem zur Abkühlung der Fa sern/Filamenten-Masse versprühten Kühlmittel zuzugeben. Dem nach stellt das Kühlmittel dann das Lösungs- oder Disper sionsmittel 16 dar.

Die Substanz 14 wird in diesem Fall über die Löse- oder Dis pergiereinrichtung 26 mit dem Kühlmittel 16 vermischt und über die Besprühungseinrichtung 24 in den Fasern/Filamenten Strahl 2 eingebracht. Das Kühlmittel 16 und die darin enthal tene Substanz 14 benetzen dabei gleichmäßig die Oberfläche der Fasern/Filamente 2, wobei das Kühlmittel 16 verdampft, und die Substanz 14 auf der Oberfläche der Fasern/Filamente 2 verbleibt.

Die Besprühungseinrichtung sowie die Anzahl der Besprühungs einrichtungen 24 wird abhängig von der Art des eingesetzten Verfahrens, des Polymers 4 und der aufzubringenden Substanz 14 so variiert, daß eine optimale Benetzung der Fa sern/Filamente 2 und daraus resultierend eine gleichmäßige Verteilung der Substanz 14 auf der gesamten Oberfläche der Fasern/Filamente 2 erfolgt.

Die Wahl der Substanz 14 ist abhängig von der gewünschten Oberflächeneigenschaft der Fasern/Filamente 2. Dabei werden Substanzen 14 gewählt, die die Benetzbarkeit der Fa sern/Filamente 2 bzw. des fertigen Spinnvlieses oder Meltblown gegenüber bestimmten benetzenden Medien wie Wasser, Al kohol, Tenside, Lipide, organische Lösungsmittel, Proteine etc. einstellen d. h. die Barrierewirkung gegenüber den be treffenden Flüssigkeiten gezielt beeinflussen.

Fig. 2 zeigt schematisch den Querschnitt einer Faser/eines Filaments 2, auf dessen Oberfläche wenigstens eine die Ober flächeneigenschaften der Faser/des Filaments 2 verändernde Substanz 14 aufgebracht ist.

Diese Substanz 14 ist dabei gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche der Faser/des Filaments 2 aufgebracht.

Beispiel

Zum Vergleich der verschiedenen Verfahren wurden, basierend auf denselben Meltblown-Prozesseinstellungen, mehrere Vliese hergestellt und deren Barrierewirkung gegenüber benetzenden Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Verfahren gemessen.

Vlies 1

Verwendet wurde ein Polypropylengranulat (Hersteller Himont, Grade Valtec HH442H, MFI 800-Herstellerangabe). Verwendet wurde eine Standard-Meltblowndüse (Hersteller Accurate Pro ducts). Die Extrusions- und Spinntemperaturen lagen im für PP üblichen Bereich ebenso wie Lufttemperatur und -mengen.

Bei der Herstellung der Fasern wurde die Abkühlung der Fasern durch Zugabe einer Quenchflüssigkeit unterstützt.

Das hergestellte Vlies hat ein Gewicht von 11,5 g/m². Die Produkteigenschaften sind in Tabelle 1 aufgelistet.

Vlies 2

Zusätzlich zu dem für die Herstellung von Vlies 1 verwendeten PP wurde hier zur Polymerschmelze 1,0 Gewichtsprozent des Ge samtprodukts eines Additivs (nichtionische flourchemische Verbindung, Grade FX1801, Hersteller 3M) zugegeben.

Das hergestellte Vlies hat ebenfalls ein Gewicht von 11,5 g/m². Die Produkteigenschaften sind in Tabelle 1 aufgelistet.

Vlies 3

Dieses Material wurde analog zu Vlies 1 hergestellt. Hier wurde der Quenchflüssigkeit ein Additiv (pseudokationisches Fettamid, Grade BK2047FL, Hersteller Henkel KGaA) zugegeben, so daß das Vlies mit 4 Gewichtsprozent auf das Vlies ausgerü stet ist.

Ergebnisse

Tabelle 1

Es ist sichtbar, daß das Additiv in Vlies 2 die Ausziehbar keit der Fasern verringert und somit bei gleichen Prozessein stellungen zu gegenüber Vlies 1 vergrößerten Poren führt. Da durch wurde nach (a) ein geringerer Wert gemessen.

Vlies 3 zeigt durch den oberflächigen Auftrag des Additivs keine Veränderung der Porengröße. Die Meßwerte nach (b) de monstrieren eine durch die Zugabe des Additivs zur Schmelze erhöhte Barrierewirkung des Vlieses 2 gegenüber Vlies 1 trotz des vergrößerten Porendurchmessers.

Durch Beibehaltung des kleinen Porendurchmessers von Vlies 1 bei Vlies 3 und der oberflächigen Ausrüstung mit dem der Quenchflüssigkeit zugegebenen Additiv wird eine - auch gegen über Vlies 2 - deutlich erhöhte Barrierewirkung nach (b) er reicht.

Derartige Vliese finden ihren Anwendungsbereich in der Hy gieneindustrie als Barriere-Material z. B. als textile Rücken lage in Windeln, Inkontinenzprodukten oder Frauenhygienepro dukten, in der Textilindustrie z. B. als Material für Schutz bekleidungen im medikalen Bereich z. B. als Material für Dra pes und Wischtücher oder ebenfalls als Ausgangsmaterial für Schutzbekleidungen in den technischen Anwendungsgebieten als Barrierematerial für diffusionsoffene Materialien z. B. im Baubereich aber jeweils nicht beschränkt auf die genannten Beispiele im jeweiligen Segment und auch nicht beschränkt auf die Segmente. Ferner sind In-line/off-line-Kombinationen mit anderen Materialien (wie z. B. andere Spinnvliese, Meltblowns, Folien, textile Materialien im weitesten Sinne, Gewebe, etc.) denkbar, um Synergieeffekte darzustellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Spinnvlies- oder Melt blown-Fasern/Filamenten (2), bei dem als Ausgangsmaterial Po lymere (4) zu einer Schmelzflüssigkeit (6) verarbeitet wer den, aus welcher die Fasern/Filamente (2) erzeugt werden, wo bei die aus Spinndüsen oder Meltblown-Düsen (8) austretenden und abgezogenen Fasern/Filamente (2) als Faser-/Filament-Schicht (10) auf einem Siebband (12) abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine die Oberflächeneigen schaften der Fasern/Filamente (2) verändernde Substanz (14) in einer Zeitspanne der Faser-/Filamenten-Entstehung bis zur Faser-/Filamenten-Ablage auf die Oberfläche der Fa sern/Filamente (2) aufgebracht wird.

2. Verfahren zur Herstellung einer Folie, bei dem als Aus gangsmaterial Polymere (4) zu einer Schmelzflüssigkeit (6) verarbeitet werden, aus welcher die Folie erzeugt werden, wo bei die aus einer Schlitzdüse austretende und abgezogene Fo lie abgelegt, weiterverarbeitet oder aufgewickelt wird, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine die Oberflächenei genschaften der Folie verändernde Substanz (14) in einer Zeitspanne der Folien-Entstehung bis zur Folien-Ablage, -Weiterverarbeitung oder -Aufnahme auf die Oberfläche der Fo lie aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Substanz (14) auf die Oberfläche der Fa sern/Filamente (2) bzw. der Folie gesprüht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Substanz (14) unvermischt, als Lösung oder als Dispersion (Emulsion/Suspension/Aerosol) oder als Gas auf die Oberfläche der Fasern/Filamente (2) bzw. der Fo lie aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Lösungs- oder Dispersionsmittel (12) um Was ser handelt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Substanz (14) in einem gegen die Fa sern/Filamente (2) bzw. die Folie versprühten Kühlmittel (16) gelöst oder dispergiert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (16) nach der Benetzung der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie verdampft, und die im Kühlmittel (16) ent haltene Substanz (14) auf der Oberfläche der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie verbleibt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß das Kühlmittel (16) mit der darin enthaltenen Sub stanz (14) in feinsten Tröpfchen gegen die Fasern/Filamente (2) bzw. die Folie gesprüht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fasern/Filamente (2) bzw. die Folie aus unterschiedlichen Richtungen mit dem Kühlmittel (16) und der darin enthaltenen Substanz (14) besprüht werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß durch die Substanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösun gen, Lipide, organische Lösungsmittel, Proteine oder gegen über in benetzenden Medien enthaltenen gelösten Stoffen ge zielt eingestellt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Substanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösungen, Lipi de, organische Lösungsmittel, Proteine oder gegenüber in be netzenden Medien enthaltenen gelösten Stoffen erniedrigt wird, um die Barrierewirkung gegenüber dem jeweiligen benet zenden Medium zu erhöhen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Substanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösungen, Lipi de, organische Lösungsmittel, Proteine oder gegenüber in be netzenden Medien enthaltenen gelösten Stoffen erhöht wird, um die Barrierewirkung gegenüber dem jeweiligen benetzenden Me dium zu erniedrigen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß die Faser-/Filament-Schicht (10) nach Aufbringen der die Oberflächeneigenschaften der Fa sern/Filamente (2) verändernden Substanz (14) zur Bildung ei nes Vlieses verfestigt wird.

14. Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente (2), welche aus einer Schmelzflüssigkeit (6) aus Polymeren (4) als Aus gangsmaterial durch Austreten aus Spinndüsen oder Meltblown-Düsen (8) und anschließendem Abziehen und Ablegen als Fa ser-/Filament-Schicht (10) auf einem Siebband (12) erzeugt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Fa sern/Filamente (2) wenigstens eine die Oberflächeneigenschaf ten der Fasern/Filamente (2) verändernde Substanz (14) ange ordnet ist, die in einer Zeitspanne der Faser-/Filamenten-Ent stehung bis zur Faser-/Filamenten-Ablage auf die Oberflä che der Fasern/Filamente (2) aufgebracht wurde.

15. Folie, welche aus einer Schmelzflüssigkeit aus Polymeren als Ausgangsmaterial durch Austreten aus einer Schlitzdüse und anschließendem Abziehen sowie Ablegen, Weiterverarbeiten oder Aufwickeln erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Folie wenigstens eine die Oberflächenei genschaften der Folie verändernde Substanz angeordnet ist, die in einer Zeitspanne der Folien-Entstehung bis zur Folien ablage, -Weiterverarbeitung oder -Aufwicklung auf die Ober fläche der Folie aufgebracht wurde.

16. Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente (2) oder Fo lie nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (14) unvermischt, als Lösung oder als Dispersion (Emulsion/Suspension/Aerosol) oder als Gas auf die Oberfläche der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie aufgebracht ist.

17. Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente (2) oder Fo lie nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösungen, Lipide, organische Lösungs mittel, Proteine oder gegenüber in benetzenden Medien enthal tenen gelösten Stoffen gezielt einstellt.

18. Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente (2) oder Fo lie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub stanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösungen, Lipide, organische Lösungs mittel, Proteine oder gegenüber in benetzenden Medien enthal tenen gelösten Stoffen erniedrigt, um die Barrierewirkung ge genüber dem jeweiligen benetzenden Medium zu erhöhen.

19. Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Filamente (2) oder Fo lie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub stanz (14) die Benetzbarkeit der Fasern/Filamente (2) bzw. der Folie gegenüber benetzenden Medien, insbesondere Wasser, Alkohole, tensidhaltige Lösungen, Lipide, organische Lösungs mittel, Proteine oder gegenüber in benetzenden Medien enthal tenen gelösten Stoffen erhöht, um die Barrierewirkung gegen über dem jeweiligen benetzenden Medium zu erniedrigen.

20. Vliesstoff aus Spinnvlies- oder Meltblown-Fasern/Fi lamenten nach einem der Ansprüche 14 oder 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser-/Filament-Schicht (10) nach Aufbringen der die Oberflächeneigenschaften der Fa sern/Filamente (2) verändernden Substanz (14) verfestigt wur de.

21. Vliesstoff nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der die Oberflächeneigenschaften der Fasern/Filamente (2) verändernden Substanz (14) ein pseudokationisches Fettamid mit einem Anteil von 4 Gewichtsprozent ist, und der Vlies stoff ein Flächengewicht von 11,5 g/m² und eine Porengröße von 16 µm besitzt.

22. Vliesstoff nach Anspruch 20 oder 21 oder Folie, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff bzw. die Folie Bestandteil eines zwei- oder mehrmaligen In-line oder off-line hergestell ten Verbundes aus weiteren Textilstoffen und/oder Folien ist.

22. Vliesstoff nach einem der Ansprüche 20 bis 22 oder Folie nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff und/oder die Folie in der Hygieneindustrie als Barriere-Material, insbesondere als textile Rückenlage in Windeln, Inkontinenzprodukten oder Frauenhygieneprodukten, in der Textilindustrie, insbesondere als Material für Schutzbe kleidungen im medikalen Bereich sowie für Drapes und Wischtü cher, als Ausgangsmaterial für Schutzbekleidungen in den technischen Anwendungsgebieten, als Barrierematerial für dif fusionsoffene Materialien, insbesondere im Baubereich verwen det wird.