DE3544523C2

DE3544523C2 -

Info

Publication number: DE3544523C2
Application number: DE19853544523
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr.-Ing. 5630 Remscheid De Hensen; Klaus Dr.-Ing. 5600 Wuppertal De Schaefer
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1991-02-21
Also published as: DE3544523A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern aus Polyolefingemischen sowie die daraus hergestellten Fasern und deren Verwendung für thermogebondete Vliese mit weichem Griff, hohem Bausch, guten Thermobondingei genschaften und hoher Dehnung.

Bikomponentenfasern werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß zwei Materialkomponenten separat in einzelnen Extrudern aufgeschmolzen werden und erst in der Düse zusammengeführt und gemeinsam versponnen werden. Bikomponentenfasern weisen infolge ihrer inhomogenen Struktur quer zur Fadenrichtung ein Kräusel verhalten auf. Auch lassen sich durch die Materialkombinationen die physikalischen und textilen Eigenschaften beeinflussen. Bekannt sind bisher Bikomponentenfasern mit einem asymmetri schen Kern aus Polypropylen (PP) und einem Mantel aus Polyethy len (PE). Dadurch läßt sich ein weicher Griff und hoher Bausch erzielen. Diese Fasern sind sehr teuer und daher für eine breite Anwendung im Hygienebereich nicht geeignet. Dies trifft auch für die Bikomponentenfäden nach der US-PS 44 69 540 zu, die neben einer Kern/Mantel Anordnung der PE- und PP Komponen ten auch eine Seite an Seite Anordnung offenbart. Hierbei kommt hinzu, daß beide Materialkomponenten an der Fadenoberfläche liegen. Die thermischen und textil-physikalischen Eigenschaften beider Komponenten wirken sich daher sowohl bei der Fadenverar beitung zum Flächengebilde als auch in den Eigenschaften der Fertigprodukte aus. Ein Vlies aus derartigen Fasern hat deshalb einen härteren Griff als ein Vlies ausschließlich aus PE-Fasern mit entsprechendem Titer. Mit reinen PP-Fasern wird ein weicher Griff dadurch erzielt, daß man Fasern mit sehr feinem Titer (ca. 1,7 dtex) und hohen Dehnungen herstellt. Trotz feinem Titer und hohen Dehnungen besitzen diese Fasern nicht den weichen Griff und hohen Bausch, die den Anforderungen im Hygienebereich genügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Fasern mit weichem Griff, hohem Bausch und hoher Dehnung, guten Kräuseleigenschaften und guten Thermobondingei genschaften zu schaffen. Insbesondere sollen Fasern entstehen, die die gleichen oder bessere Eigenschaften wie die bekannten Bikomponentenfasern besitzen, aber in ihrer Herstellung billiger sind und somit auch für eine breite Anwendung, insbesonder im Hygienebereich geeignet sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine PP- PE-Trichtermischung mit bis zu 20% PE hergestellt wird. Durch einen an der Schneckenspitze des Extruders befindlichen Mischer wird eine feindisperse Verteilung des PE im PP erhalten, so daß ein feiner Spinntiter ersponnen werden kann. Das Material wird bei 180 bis 280°C extrudiert und versponnen und langsam mit 20 bis 120 m/min durch die erste Abzugsvorrichtung, die eine Temperatur über 100 und bis zu 140°C besitzt, abgezogen. Zwischen der ersten und zweiten Abzugsvorrichtung werden die Fasern verstreckt. Die stattfindende Verstreckung ist vorzugs weise niedriger als üblich und liegt unter dem natürlichen Verstreckungsverhältnis (VVnat), d.h. innerhalb des Fließberei ches (vgl. H. Ludewig, Polyesterfasern, Akademie-Verlag, Berlin (1965), S. 197). Es hat sich herausgestellt, daß die PE- Bestandteile bei 120 bis 140°C in der Faser in Schmelzeform vorliegen. Es zeigte sich, daß die PP-Bestandteile während des Verstreckprozesses bei 120 bis 140°C zu kristallisieren beginnen und zu Molekülketten orientiert werden. Es wird angenommen, daß die Kristallkeime zu wachsen beginnen und sich gleichzeitig durch das Verstrecken in der Fadenlängsachse ausrichten. Durch die vom Kern der Faser aus wachsenden Kristalle dürften PE-Bestandteile an den Außenrand der Faser gedrückt werden. Dabei wird die Materialwanderung durch die bevorzugte niedrige Verstreckung noch erleichtert. Beim Durchlaufen des auf 150 bis 170°C beheizten Heißluftofens können durch die Orientierung der Molekülketten eingebrachte Spannungen relaxieren, und das Kristallwachstum des PP dürfte beschleunigt werden. Gleichzeitig werden immer mehr PE- Bestandteile an den Faserrand gedrückt. Nach Verlassen des Heißluftofens findet auf einer zweiten Abzugsvorrichtung eine weitere Beheizung auf 110 bis 140°C statt. Die PP-Matrix dürfte dabei weiter kristallisieren, und die PE-Komponente kristallisiert ebenfalls bei gleichzeitiger Verstreckung und Stabilisierung durch die Abzugsvorrichtung. Die in den Außenbereichen der PP-Fasern befindlichen Bestandteile des PE erhalten dabei eine Volu menausrichtung in Fadenlängsachse. Es wird eine Faser mit Bikomponentenstruktur erhalten, mit einem PP-Kern und einem Mantelbereich mit Ansammlungen der PE-Komponente.

Dies zeigt sich zum ersten darin, daß eine Faser mit weichem, für PE typischem Griff erhalten wird. Zum zweiten zeigen die Fasern die für Bikomponentenfäden typische Kräu selung, die sich ggf. der mechanisch, z.B. durch Stauchkräu seln eingebrachten Kräuselung, überlagert und zu einem hohen Bausch und zur besonderen Weichheit der hergestellten Flächengebilde, insbesondere Vliese führt. Schießlich weisen die Fäden beim Kalandrieren zur Herstellung thermogebondeter (schmelzverklebter) Vliese einen sehr breiten, auf PE hin weisenden Erweichungsbereich ihrer Außenhaut auf. Dadurch wird die Temperaturführung der Kalanderwalzen entscheidend vereinfacht. Außerdem liegt die Schmelztemperatur der Außen haut wesentlich niedriger als bei PP, so daß sich das Schmelzverkleben der Fasern im Vlies auf die Außenhaut beschränkt und der die Festigkeit bestimmende Faserkern nicht wärmegeschädigt wird.

Es wurde festgestellt, daß mit gängigen Marktqualitäten des Spinnmaterials unter Auswahl richtiger Mischungsverhältnisse die beschriebene Bikomponentenfaser erhalten wird. Die Versuche wurden mit einem handelsüblichen LLDPE (linear low density polyethylene) und HDPE (high density polyethylene) durchgeführt. Es konnte eine Faser mit sehr weichem Griff, hoher Bauschfähigkeit, guter Kräuselung und sehr hoher Deh nung sowie guten Thermobondingeigenschaften hergestellt werden. Der Filamenttiter der Faser lag bei 1,7 dtex und die Dehnung bei ca. 370%. Durch die erfindungsgemäße Faser werden Anwendungsgebiete eröffnet, die sonst nur wesentlich teueren Bikomponentenfasern zugänglich waren.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß bei einer Mischung mit nur 5 Gew.% PE-Anteil keine Bikomponenteneigenschaften auf treten. Ausgeprägte und industriell verwertbare Bikomponen teneigenschaften treten bei einem PE-Anteil von mehr als 10% auf. Bei einer Trichtermischung mit mehr als 20% PE wird das Ausspinnen der Mischung problematisch, da bei der Schmelz temperatur des PP die bereits schmelzflüssige PE-Komponente geschädigt wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit Fig. 1, die schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfah rens wiedergibt:

Es wird eine PP-PE-Trichtermischung mit bis zu 20 Gew.% PE-Granulat hergestellt, die in dem Extruder 1 aufgeschmol zen wird. Die Schmelze wird durch einen dynamischen Mischer 10 geführt, so daß eine feindisperse Mischung entsteht, in der die PE-Phase in kleinen Partikeln verteilt ist. Diese Mischung wird ausgepreßt und zu Fasern versponnen. Sie treten an den Spinndüsen 2 aus und werden über eine auf 100 bis 140°C beheizte erste Abzugsvorrichtung 3, bestehend aus sieben Walzen, die vorzugsweise in Fadenlaufrichtung ca. 1% schneller laufen, geführt und mit einer erhöhten Geschwin digkeit abgezogen. Die Verstreckung der Fasern ist so einge stellt, daß sie unter dem natürlichen Verstreckverhältnis liegt. Danach durchlaufen die Fasern einen Heißluftofen 4 mit einer Temperatur von 150 bis 170°C und werden daraus von einer zweiten Abzugsvorrichtung 5 abgezogen, die aus sieben Walzen besteht, die auf eine Temperatur von 110 bis 140°C beheizt sind und die in Fadenlaufrichtung langsamer angetrieben werden. Die Fasern durchlaufen eine Stauchkräu selkammer (Krimper) 6, werden sodann auf einer Faserschneide 7 geschnitten und durch eine Ballenpresse 8 zu Ballen ver preßt oder gemäß Fig. 1A als Endlosfasern aufgewickelt (Aufspuleinrichtungen 9).

Fig. 2 zeigt eine stauchkammergekräuselte Polypropylen faser. Typisch ist die ebene, relativ grobe Kräuselung.

Fig. 3 zeigt eine stauchkammergekräuselte Faser nach dieser Erfindung. Die typische Stauchkammerkräuselung ist zwar erhalten geblieben, jedoch ist dieser eine feinbogige, drei dimensionale Kräuselung überlagert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern aus Polyolefingemischen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Fasern aus einer feindispersen Mischung aus Polyethy len und Polypropylen mit mehr als 5 und bis zu 20 Gew.% Polyethylen gesponnen werden,
daß die Fasern in einer auf über 100°C beheizten Abzugsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 120 m/min verstreckt werden und durch einen Heißluftofen mit einer Temperatur von 150 bis 170°C laufen und von einer zweiten Abzugsvorrichtung mit einer Temperatur von 110 bis 150°C geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trichtermischung aus Polyethylen und Polypropylen hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 20 Gew.% PE zugemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein HDPE ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein LDPE ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PE ein LLDPE ist.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der ersten Abzugsvorrichtung über 100°C und höchstens bei 140°C liegt.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Heißluftofens bei 160 bis 170°C liegt.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zweiten Abzugsvorrichtung bei 110 bis 140°C liegt.

10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Abzugsvorrichtung jeweils aus mehreren teilweise umschlungenen Walzen besteht und daß die Walzen jeweils der ersten und/oder zweiten Abzugsvor richtung in Fadenlaufrichtung langsamer laufen.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Fasern geringer als das natürliche Verstreckungsverhältnis ist.

12. Bikomponentenfasern aus Polypropylen-Polyethylen von 0,6 bis 5 dtex, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethylenkomponente 10 bis 20% der Polypropylenkom ponente beträgt und in der Polypropylenmatrix unregelmä ßig und vor allem in den Umfangsbereichen des Faserquer schnitts als in Längsrichtung ausgerichtete Materialan sammlungen auftritt.

13. Verwendung der Bikomponentenfasern nach Anspruch 12 für Vliese mit hohem Bausch und weichem Griff für den Hygienebereich.