DE3544523C2 - - Google Patents
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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 (13)
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.
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.
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