DE69808061T2

DE69808061T2 - Cellulose bindende fasern

Info

Publication number: DE69808061T2
Application number: DE69808061T
Authority: DE
Inventors: Holm Hansen; Monrad Larsen
Original assignee: FiberVisions AS
Current assignee: FiberVisions AS
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2018-04-01
Also published as: IL131586A0; BR9809749A; KR100403057B1; ID24606A; CN1106469C; EP0973966A1; CN1259178A; AU6918298A; WO1998045519A1; KR20010005771A; DK0973966T3; JP3672324B2; CA2281802A1; EP0973966B1; TW436535B; CA2281802C; DE69808061D1; IL131586A; JP2001518986A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft trocken abgelegte (engl. drylaid, nachstehend auch "trockengelegte") Vliesmaterialien, die Zweikomponenten-Polyolefinfasern mit einer hervorragenden Bindungsaffinität zu natürlichen Fasern, wie Cellulosefasern, umfassen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Saugfähige Hygieneprodukte, wie Wegwerfwindeln, enthalten neben einem wasserdurchlässigen Hüllvlies, einer wasserundurchlässigen Außenfolie und einer oder mehreren Schichten zum Verteilen der Flüssigkeit, einen saugfähigen Kern, der typischerweise natürliche Fasern, wie Cellulose-Fluffzellstofffasern, synthetische Fasern, z. B. auf Polyolefin- und/oder Polyesterbasis, und ein superabsorbierendes Polymermaterial (SAP, superabsorbent polymer) umfaßt. In saugfähigen Kernen dieses Typs sind synthetische Fasern, bei welchen es sich oft um Zweikomponentenfasern z. B. aus Polypropylen/Polyethylen oder Polyester/Polyethylen handelt, thermisch miteinander verbunden (engl: thermobonded), wodurch ein Trägernetzwerk für den Kern gebildet wird. Idealerweise sollten sich die synthetischen Fasern nicht nur miteinander sondern auch mit den natürlichen Fasern und dem SAP verbinden können, so daß eine möglichst feste und kohärente Kernstruktur resultiert, bei welcher die natürlichen Fasern und das SAP Test im Inneren der Struktur eingeschlossen sind.
Die gegenwärtigen synthetischen Fasern, die zur Herstellung von trockengelegten, z. B. mit Luft abgelegten (engl. airlaid) Vliesen verwendet werden, haben jedoch den Nachteil, daß die Verbindung, z. B. mit Cellulosefasern suboptimal ist. Dieses Problem wird noch verschärft durch die Tatsache, daß die natürlichen Fasern typischerweise relativ kurz sind, z. B. Fluff-Zellstofffasern mit einer Länge von nicht mehr als etwa 3 mm, verglichen mit den synthetischen Fasern, welche normalerweise (obgleich nicht notwendigerweise) beträchtlich länger sind. Dadurch ergeben sich Staubprobleme beim Herstellungsprozeß und auch die Leistung der erhaltenen Vliese ist suboptimal, da ein großer Teil der natürlichen Fasern nicht mit einer der synthetischen Fasern verbunden ist oder durch die Struktur, die durch das Verbinden der synthetischen Fasern gebildet wird, anderweitig festgehalten wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine synthetische Zweikomponentenfaser bereitzustellen, die eine verbesserte Bindungsaffinität zu natürlichen Fasern, wie Cellulose- Fluffzellstofffasern, aufweist und die deshalb zur Herstellung trockengelegter Vliese, die ein Gemisch aus synthetischen Fasern und natürlichen Fasern umfassen, besonders geeignet ist.
EP 0 465 203-B1 offenbart naßgelegte (engl. wetlaid) Bahnen mit thermisch verbundenen Fasern, die Zweikomponentenfasern enthalten, die eine erste Komponente aus Polyester, Polyamid oder Polypropylen und eine zweite Komponente aus Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur (LLDPE, linear low density polyethylene) mit einer Dichte von 0,88- 0,945 g/cm³ und einem gepropften hochdichten Polyethylen (HDPE, high density polyethylene) mit einer Dichte von 0,94-0,96 g/cm³, welches mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid gepropft wurde, um Bernsteinsäure- oder Bernsteinsäureanhydridgruppen entlang des HDPE- Polymers bereitzustellen, umfassen.
EP 0 421 734-B1 offenbart thermisch verbindbare Zweikomponentenfasern, bestehend aus zwei unterschiedlichen Polyolefinen, deren Schmelzpunkte um mindestens 20ºC differieren, wobei das niedriger schmelzende Polyolefin 3-10 Gew.-% eines eingebrachten Monoglycerids einer Fettsäure mit 12 oder mehr Kohlenstoffatomen enthält. Es wird berichtet, daß die Fasern leicht verarbeitbar sind, ohne daß während des Erspinnens oder Streckens ein Schmälzmittel angewendet werden muß.
US 4,950,541 offenbart Bernsteinsäure- und Bernsteinsäureanhydrid-Pfropfgruppen auf linearen Ethylenpolymeren, die durch Pfropfen von Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid auf ein LDPE-(low density polyethylene), LLDPE- oder HDPE-Polymer erhalten werden. Die gepfropften Polymere sind anfärbbar und können z. B. als Mantelkomponente für eine Zweikomponentenfaser verwendet werden.
EP 0 465 203-A offenbart naßgelegte Bahnen mit verbundenen Fasern, umfassend Zweikomponentenfasern, die eine erste Komponente aus Polyester oder Polyamid und eine zweite Komponente aus Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur einschließen. Die zweite Komponente kann auch ein gepfropftes hochdichtes Polyethylen einschließen.
US 4,684,576 offenbart die Herstellung von Gemischen aus gepfropftem HDPE mit nichtgepfropftem LLDPE oder LDPE, wobei das HDPE mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid gepfropft wurde, um Bernsteinsäure- oder Bernsteinsäureanhydridgruppen entlang des HDPE-Polymers bereitzustellen. Es wird offenbart, daß die Gemische bei der Herstellung von Laminatstrukturen verwendbar sind.
Unerwarteterweise wurde nun gefunden, daß Zweikomponenten-Polyolefinfasern, deren niedrigschmelzende Komponente eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfaßt, die mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft wurde, vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, wenn sie bei der Herstellung von trockengelegten Vliesmaterialien verwendet werden, was eine bessere Verbindung mit Cellulose-Zellstofffasern und bessere Festigkeitseigenschaften bei den erhaltenen Vliesen einschließt.

KURZOFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein trockengelegtes Vliesmaterial, das Zweikomponentenfasern und mindestens ein zusätzliches Fasermaterial umfaßt, wobei die Zweikomponentenfasern eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente und eine hochschmelzende Polyolefinkomponente umfassen, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente einen um mindestens 4ºC niedrigeren Schmelzpunkt als die hochschmelzende Polyolefinkomponente aufweist, die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfaßt, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft wurde.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines trockengelegten Vliesmaterials, umfassend das Bilden einer Faserbahn unter Verwendung einer Ausrüstung zum Trockenlegen von Vlies, wobei die Bahn Zweikomponentenfasern und mindestens ein zusätzliches Fasermaterial umfaßt, wobei die Zweikomponentenfasern eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente und eine hochschmelzende Polyolefinkomponente umfassen, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente einen um mindestens 4ºC niedrigeren Schmelzpunkt als die hochschmelzende Polyolefinkomponente aufweist, die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfaßt, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft wurde, und Binden der Faserbahn, um das trockengelegte Vliesmaterial zu erhalten.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine Zweikomponentenfaser, wie sie vorstehend beschrieben ist, zur Herstellung von trockengelegten Vliesmaterialien.

AUSFÜHRLICHE OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Der Ausdruck "Polyolefinkomponente" bedeutet für die Zwecke dieser Erfindung ein polyolefinhaltiges polymeres Material, das zum größten Teil (auf das Gewicht bezogen) aus Homo- oder Copolymeren von Monoolefinen, wie Ethylen, Propylen, 1-Buten, 4-Methyl-1-penten usw. besteht. Beispiele für solche Polymere sind isotaktisches oder syndiotaktisches Polypropylen, Polyethylene unterschiedlicher Dichten, wie hochdichtes Polyethylen, Polyethylen niedriger Dichte und Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur, und Gemische derselben. Das polymere Material kann mit anderen Nicht-Polyolefinpolymeren, wie Polyamid oder Polyester gemischt werden, mit der Maßgabe, daß die Polyolefine noch den größten Teil der Zusammensetzung ausmachen. Die Schmelzen, die zur Herstellung der polyolefinhaltigen Fasern verwendet werden, können auch verschiedene herkömmliche Faser-Additive enthalten, wie Calciumstearat, Antioxidantien, Prozeßstabilisatoren, Verträglichmacher und Pigmente, die Weißmacher und Farbmittel wie TiO&sub2;, usw. einschließen.
Obgleich in der vorliegenden Beschreibung um der Einfachheit Willen im allgemeinen von "Fasern", d. h. geschnittenen Stapelfasern, die Rede sein wird, sollte es selbstverständlich sein, daß die vorliegende Erfindung auch auf die Herstellung von Polyolefin-Endlosfäden, z. B. Spinnfäden, angewendet werden kann.
Der Ausdruck "trockengelegtes" Vlies bezeichnet ein Vliesmaterial, das durch ein Trockenverfahren hergestellt wurde und schließt mit Luft abgelegte Vliese, gekrempelte Vliese usw. ein.
Die Zweikomponentenfasern können vom Kern-Mantel-Typ, wobei der Kern entweder exzentrisch (außermittig) oder konzentrisch (im wesentlichen in der Mitte) angeordnet ist, oder vom Side-by-Side-Typ sein, bei welchem die zwei Komponenten typischerweise jeweils einen Halbkreisquerschnitt aufweisen. Zweikomponentenfasern mit unregelmäßigen Faserprofilen, z. B. mit einem ovalen, ellipsoiden, deltaförmigen, sternförmigen, multilobalen oder einem anderen unregelmäßigen Querschnitt, sowie Splitfasern sind auch inbegriffen. Die Zweikomponentenfasern werden typischerweise eine hochschmelzende und eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente aufweisen, welche jeweils Polypropylen/Polyethylen (wobei das Polyethylen HDPE, LDPE und/oder LLDPE umfaßt), hochdichtes Polyethylen/Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur, statistisches Polypropylencopolymer/Polyethylen oder Polypropylen/statistisches Polypropylencopolymer umfassen.
In bestimmten Fällen, z. B. wenn die zwei Komponenten der Fasern hochdichtes Polyethylen/Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur oder Polypropylen/statistisches Polypropylencopolymer umfassen, kann der Unterschied in den Schmelzpunkten zwischen den zwei Polyolefincomponenten ziemlich gering sein, z. B. etwa 7-8ºC, und kann in manchen Fällen sogar nur etwa 4-5ºC betragen. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, daß die Schmelzpunkte der zwei Komponenten um mindestens etwa 20ºC differieren, bevorzugt mindestens etwa 25ºC, stärker bevorzugt mindestens etwa 28ºC, z. B. mindestens etwa 30ºC.
Wie vorstehend erwähnt, betrifft eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ein trockengelegtes Vliesmaterial, das Zweikomponenten-Polyolefinfasern enthält, bei denen die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente eine nichtgepfropfte Komponente und eine gepfropfte Komponente umfaßt, wobei die gepfropfte Komponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft wurde. Beispiele für solche Säuren und Anhydride sind Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Derivate davon, wie Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid und Pyrocinchonsäureanhydrid; Fumarsäure und Derivate davon; ungesättigte Derivate der Malonsäure, wie 3-Buten-1,1-dicarbonsäure, Benzylidenmalonsäure und Isopropylidenmalonsäure; und ungesättigte Derivate der Bernsteinsäure, wie Itaconsäure und Itaconsäureanhydrid.
Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid sind als Dicarbonsäure oder Anhydrid davon besonders bevorzugt. Wenn diese Verbindungen auf eine Polyolefinkette gepfropft werden, wird die erhaltene Kette mit darauf gepfropften Bernsteinsäure- bzw. Bernsteinsäureanhydridgruppen bereitgestellt. Das Pfropfen der Dicarbonsäure oder des Anhydrids davon auf das Polyolefin kann auf eine Art und Weise ausgeführt werden, die an sich bekannt ist, siehe z. B. die vorstehend erwähnten EP 0 465 203. US 4,950,541 und US 4,684,576.
Das Gewichtsverhältnis von gepfropftem Polyolefin zu nichtgepfropftem Polyolefin in der niedrigschmelzenden Polyolefinkomponente der Zweikomponentenfasern wird im Bereich von etwa 1 : 99 bis 50 : 50, typischerweise etwa 1,5 : 98,5 bis 30 : 70, eher etwa 2 : 98 bis 20 : 80, z. B. etwa 3 : 97 bis 15 : 85, wie etwa 5 : 95 bis 10 : 90 liegen.
Der Gehalt an Carbonsäure oder einem Anhydrid davon in dem gepfropften Polyolefin liegt typischerweise im Bereich von 1-30 Gew.-%, typischerweise etwa 2-20 Gew.-%, noch typischer etwa 3-15 Gew.-%, z. B. etwa 5-10 Gew.-%.
Das Gewichtsverhältnis von hochschmelzender zu niedrigschmelzender Polyolefinkomponente wird im Bereich von 10 : 90 bis 90 : 10, typischerweise etwa 20 : 80 bis 80 : 20, noch typischer etwa 30 : 70 bis 70 : 30, z. B. 35 : 65 bis 65 : 35 liegen.
Wie vorstehend erwähnt, können die erfindungsgemäßen trockengelegten Vliese, die Zweikomponenten-Polyolefinfasern und natürliche Fasern umfassen, dadurch charakterisiert werden, daß sie eine verbesserte Verbindung der Zweikomponentenfasern mit den natürlichen Fasern aufweisen, die durch einen standardisierten Staub-Test bestimmt wird, dessen Ergebnis die Qualität der Verbindung zwischen den zwei Fasertypen widerspiegelt. Bei diesem standardisierten Test werden unter Verwendung einer Anlagengeschwindigkeit von 20 oder 40 m/min aus einem Gemisch von 25 Gew.-% der synthetischen Fasern, die geprüft werden, und 75 Gew.-% einer Cellulose-Zellstofffaser (z. B. NB 416 von Weyerhauser) Proben eines trockengelegten Vlieses mit einem Flächengewicht von etwa 85 g/m² und einer Dicke von etwa 1,1 mm hergestellt. Die zu prüfenden Vliese werden im allgemeinen bei einer Reihe unterschiedlicher Verfestigungstemperaturen. (z. B. mittels Heißluft- oder Kalanderverfestigung, typischerweise unter Verwendung eines Heißluftofens) hergestellt, um die Eigenschaften eines vorgegebenen Vlieses zu optimieren.
Die Bestimmung des Staubwertes eines Vlieses wird mit Testverfahren A durchgeführt: Bevor die Messung durchgeführt wird, werden die zu prüfenden Vliesproben mindestens 12 h lang konditioniert, um sicherzustellen, daß alle Proben den gleichen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt waren. Da die Ergebnisse, wie nachstehend beschrieben, oft als Relativwert im Vergleich zu einer Kontrollprobe angegeben werden, ist die genaue Temperatur und relative Feuchtigkeit für die Konditionierung der Proben nicht kritisch, so lange alle zu vergleichenden Proben den gleichen Bedingungen ausgesetzt wurden. Deshalb können die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen der Umgebung verwendet werden. Vor der Konditionierung werden die Vliese zu einzelnen Proben mit einer Größe von 12 · 30 cm geschnitten. Nach der Konditionierung wird ein 5 mm breiter Kartonstreifen an den kurzen Seiten der Probe befestigt, wonach die Probe mit den befestigten Kartonstreifen auf einer Laborwaage auf ± 0,1 mg genau gewogen wird. Die zu prüfende Vliesprobe wird dann mit zwei 12 cm langen Klammern, die jeweils an einem Arm angebaut sind, aufgespannt. Der freiliegende Bereich des aufgespannten Vlieses beträgt etwa 310 cm², was etwa der Größe eines A4-Papierblattes entspricht. Einer der Arme ist unbeweglich, während der andere Arm drehbar und an einer Feder befestigt ist.
Der Test wird durchgeführt, indem der drehbare Arm um 45º gedreht wird, so daß die Vliesprobe von einem "ausgestreckten" Zustand in einen "gelockerten" Zustand übergeht, wonach der drehbare Arm freigegeben wird, wobei die Wirkung der Feder den drehbaren Arm in seine Ausgangsstellung zurückbringt. Die Bewegung des Arms wird durch die Vliesprobe gestoppt, welche auf diese Weise einer leichten Vibration und Streckwirkung ausgesetzt wird, die so ausgelegt sind, daß sie den Bedingungen ähneln, denen eine Vliesrolle ausgesetzt ist, wenn sie beim Konverter entrollt wird, wobei die Vibration und Streckung zum Ausfall loser Fasern ander Faseroberfläche führt. Dieser Vorgang wird 50mal wiederholt. Die Streckkraft, der die Probe ausgesetzt wird, muß natürlich innerhalb der Elastizitätsgrenze des Vlieses liegen, so daß das Vlies während des Tests nicht wesentlich deformiert oder beschädigt wird. Aus demselben Grund und in Betracht ziehend, daß die Zugfestigkeit unterschiedlicher Vliese beträchtlich variieren kann, ist es klar, daß die Kraft, die durch die Feder bereitgestellt wird, mit dem zu prüfenden Vlies vereinbar sein muß, so daß das Vlies einerseits in seine ursprüngliche ausgestreckte Position zurückgebracht und einer leichten Vibration und Streckung ausgesetzt wird, andererseits aber nicht so übermäßig gestreckt wird, daß es deformiert oder beschädigt wird.
Nachdem die Probe dem Vibrations/Streckvorgang 50mal ausgesetzt wurde, wird die Probe wieder gewogen und die Differenz zwischen den zwei Werten berechnet und als mg Staub angegeben.
Bei diesem standardisierten Staub-Test wird das Ergebnis in mg oft nicht mehr als etwa 15 mg, typischerweise nicht mehr als etwa 10 mg, bevorzugt nicht mehr als etwa 5 mg, stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 4 mg, noch stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 3 mg und am meisten bevorzugt nicht mehr als etwa 2 mg betragen. Für Vliese mit einer besonders guten Affinität zwischen den synthetischen Fasern und den natürlichen Fasern, kann das Ergebnis nur etwa 1 mg Staub betragen.
Ein andere Möglichkeit und ein oft bevorzugter Weg, die staubmindernden Eigenschaften einer gegebenen Faser mit dem standardisierten Staub-Test zu definieren, besteht darin, die Verringerung der Staubmenge (in mg) bei einem Standardvlies, hergestellt aus Fasern der Erfindung, im Vergleich zu einem gleichartigen Vlies, hergestellt aus gleichartigen Fasern ohne die gepfropfte Polyolefinkomponente, zu betrachten. In diesem Fall sollte das aus den Fasern der Erfindung hergestellte Vlies im Vergleich zu dem mit den Kontrollfasern hergestellten Kontrollvlies eine Staubminderung von mindestens etwa 40 Gew.-%, typischerweise mindestens etwa 50 Gew.-% zeigen. Bevorzugt beträgt die Staubminderung mindestens etwa 60 Gew.-%. stärker bevorzugt mindestens etwa 70 Gew.-% und noch stärker bevorzugt mindestens etwa 80 Gew.-%. Für Fasern mit besonders guten Cellulose-Bindungseigenschaften kann die Staubminderung sogar etwa 90 Gew.-% oder mehr betragen. Da das Staubverhalten eines gegebenen Vlieses in Abhängigkeit von Faktoren, wie der Natur der Zweikomponentenfasern und der Natur der Cellulose- oder anderen Fasern, sowie z. B. dem im einzelnen verwendeten Bahnenbildungs- und Verfestigungsverfahren, stark variieren kann, wird man die Leistung einer gegebenen Faser vorzugsweise anhand der prozentualen Staubminderung im Vergleich zu einer gleichartigen Kontrollfaser, anstatt anhand des Absolutwertes in mg vergleichen.
Darüber hinaus wird erwartet, daß sich die Fasern der Erfindung auch nicht nur mit Cellulosefasern sondern auch verschiedenen superabsorbierenden Polymeren (SAP), die in Form von Teilchen oder Fasern gewöhnlich in saugfähigen Hygieneprodukten verwendet werden, besser verbinden und diese fixieren. Solche SAPs, z. B. ein vernetztes Polyacrylsäuresalz, werden typischerweise in Form von superabsorbierenden Teilchen in dem saugfähigen Kern z. B. einer Wegwerfwindel verwendet, da sie ein Vielfaches ihres Gewichtes an Flüssigkeit aufnehmen können und ein Gel bilden, das die Flüssigkeit nach dem Naßmachen festhält. Selbst wenn die Fasern der Erfindung nicht direkt mit SAP-Teilchen verbunden sind, wird erwartet, daß die bessere Verbindung der Fasern der Erfindung mit den Cellulosefasern eine verbesserte Struktur ergibt, die für sich genommen dazu dient, sicherzustellen, daß die SAP-Teilchen an der gewünschten Stelle in dem saugfähigen Produkt gehalten werden, wodurch die Funktion des SAP verbessert wird.
Das Erspinnen der Fasern erfolgt vorzugsweise unter Verwendung des herkömmlichen Schmelzspinnens (auch bekannt als "Lang-Spinnen"), wobei das Erspinnen und Strecken in zwei getrennten Schritten durchgeführt wird. In einer anderen Ausführungsform können andere Mittel zur Herstellung von Stapelfasern, insbesondere das "Kompaktspinnen", wobei es sich um ein Einschrittverfahren handelt, verwendet werden, um die Erfindung auszuführen. Verfahren zum Erspinnen von Zweikomponentenfasern und -faden sind auf dem Fachgebiet bekannt. Solche Verfahren umfassen im allgemeinen das Extrudieren der Schmelzen, um Fäden herzustellen, das Abkühlen und Recken der Fäden, die Behandlung der Fäden mit einer passenden Spinnappretur, um die gewünschten Oberflächeneigenschaften zu erhalten, wobei z. B. eine Spinnappretur verwendet wird, die den Fasern hydrophile Eigenschaften verleiht, wenn sie in einem saugfähigen Kern verwendet werden sollen, und/oder ihnen antistatische Eigenschaften verleiht, das Strecken der Fäden, typischerweise das Behandeln mit einer zweiten Spinnappretur, das Texturieren der Fäden, das Trocknen der Fäden und das Schneiden der Fäden, um Stapelfasern zu erhalten.
Vorstehend wurde darauf hingewiesen, daß die trockengelegten Vliese der vorliegenden Erfindung neben den Zweikomponenten-Polyolefinfasern typischerweise mindestens ein zusätzliches Fasermaterial, insbesondere natürliche oder regenerierte Fasern, die z. B. aus Cellulosefasern, Viskoserayonfasern und Lyocellfasern ausgewählt sind, umfaßt. Die Cellulosefasern können z. B. Zellstofffasern oder Baumwollfasern sein und sind insbesondere Zellstofffasern, z. B. aus CTMP (chemi-thermo-mechanical pulp), Sulfitzellstoff oder Kraftzellstoff.
Die Faserbahn, die die Zweikomponentenfasern und das zusätzliche Fasermaterial umfaßt, wird typischerweise 5-50 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 50-95 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, noch typischer 10-40 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 60-90 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, z. B. 15-25 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 75-85 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial umfassen.

BEISPIELE

BEISPIEL 1

Es wurden Versuche mit unterschiedlichen Zweikomponenten-Polyolefinfasern durchgeführt, um ihre Bindefähigkeit gegenüber Cellulosezellstofffasern zu bewerten.
Die Cellulosefasern waren NB 416 von Weyerhauser. Das Gewichtsverhältnis von Zweikomponentenfasern zu Cellulosefasern betrug 25 : 75.
Die geprüften Zweikomponentenfasern wiesen folgende Zusammensetzung auf, wobei Faser Nr. 1 erfindungsgemäß ist.
1: Kern: Polypropylen; Mantel: 10% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 90% LLDDPE.
2: Kontrollfaser: Kern: Polypropylen; Mantel: 100% LLDPE.
3: AL-Special-C von Danaklon A/S; Polypropylenkern, HDPE-Mantel
4: Hercules 449 von Hercules Inc., Länge 5 mm, Feinheit 1,5 dtex; Polypropylenkern/Polyethylenmantel
Die Zweikomponentenfasern 1, 2 und 3 wiesen alle eine Feinheit von 1,7 dtex, eine Länge von 6 mm und ein Gewichtsverhältnis von Kern zu Mantel von 35 : 6 auf.
Die Fasern wurden bei einer sehr geringen Geschwindigkeit von 8,33 m/min auf einer Luftlegeanlage (Dan-Web, Dänemark) gefahren, da der hauptsächliche Zweck dieser Versuche der war, die Fähigkeit der Fasern, sich mit Cellulose zu verbinden, zu bestimmen. Das Ziel der Versuche war ein mit Luft abgelegtes Vliesprodukt mit einem Flächengewicht von 80 g/m², wobei die Versuche mit der kleinstmöglichen Verfestigungstemperatur begonnen wurden und die Temperatur in dem Ofen danach in Schritten von 5 oder 10ºC erhöht wurde.

Ergebnisse

Die Trockenfestigkeit in Querrichtung (QR), die Trockenfestigkeit in Maschinenrichtung (MR) und die Naßfestigkeit in MR wurden an Proben bestimmt, die bei unterschiedlichen Temperaturen, die nachstehend angegeben sind, hergestellt wurden (EDANA Testverfahren Nr. 20.2-89, geprüft bei einer Geschwindigkeit von 100 mm/min). Darüber hinaus wurde die Dicke und das Flächengewicht (g/m²) jeder Probe bestimmt, und diese Information (die nachstehend nicht aufgeführt ist) wurde dazu verwendet, um die Festigkeitswerte so anzupassen, daß genormte Werte erhalten werden, die trotz geringfügiger Unterschiede in der Dicke und dem Flächengewicht der einzelnen geprüften Proben vergleichbar sind. Die Ergebnisse sind nachstehend dargestellt.
Die Ergebnisse des Staub-Tests waren folgende (Mittelwert aus 2 Versuchen, außer für Faser Nr. 3, wobei es sich um den Bereich handelt, in dem die bei einer größeren Anzahl von Prüfgängen mit dieser Faser erhaltenen Ergebnisse lagen).
Verglichen mit den PP/PE-Kontrollfasern 2, 3 und 4 lieferte die erfindungsgemäße Faser 1 ein wesentlich besseres Ergebnis beim Staub-Test, wobei die stark verminderte Stauberzeugung eine wesentlich bessere Verbindung der Zweikomponentenfasern der Erfindung mit den Cellulose- Fluffzellstofffasern widerspiegelt. Die Untersuchung der Proben unter dem Mikroskop offenbarte auch die Verbindung der Zweikomponentenfasern der Erfindung mit den Cellulosefasern. Es wurde auch gefunden, daß Faser 1 ein voluminöseres Vlies ergab als die Fasern 2 und 3 (Faser 4 wurde in dieser Hinsicht nicht verglichen). Wie die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Festigkeitswerte zeigen, wurden mit den Fasern der Erfindung darüber hinaus Vliese mit besseren Festigkeits- und Dehnungseigenschaften erhalten.

BEISPIEL 2

Die Fähigkeit zweier unterschiedlicher Fasern, sich mit Cellulose zu verbinden, wurde in einem Test auf einer kommerziellen Luftlegeanlage geprüft. Es wurden mit Luft abgelegte Vliese mit einem Flächengewicht von etwa 80 g/m² und einer Dicke von etwa 2 mm hergestellt. Die Vliese enthielten 25 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 75 Gew.-% Cellulosezellstofffasern. Die geprüften Zweikomponentenfasern wiesen eine Feinheit von 1,7 dtex und eine Länge von 6 mm auf. Außer der vorstehend beschriebenen Faser Nr. 3 (Kontrollfaser) wurde eine Zweikomponentenfaser (bezeichnet als Nr. 5) mit dem gleichen Bindezusatzstoff für Cellulose wie bei Faser Nr. 1 aber einer höherschmelzenden Polyethylenkomponente (HDPE) im Mantel geprüft. Diese Faser wies somit folgende Zusammensetzung auf:
5: Kern: Polypropylen; Mantel: 10% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 90% LLDPE.
Die einzelnen Vliesproben wurden bei unterschiedlichen Temperaturen in Schritten von 3ºC verfestigt, um die optimale Verfestigungstemperatur für die einzelnen Fasern zu ermitteln.
Es wurde gefunden, daß die Vliese, die Zweikomponentenfasern der Erfindung (Faser 5) enthalten, eine bessere Verbindung mit den Cellulosefasern ergaben, was durch eine verminderte Erzeugung von Staub während der Verarbeitung im Vergleich zu der Kontrollfaser belegt wird (quantitative Messungen wurden in diesem Fall nicht durchgeführt). Darüber hinaus ergaben die Fasern der Erfindung Vliese mit besseren Festigkeitseigenschaften, was durch die folgenden Testergebnisse belegt wird: Zugfestigkeit in MR, trocken (N/5 cm)

BEISPIEL 3

Es wurden Prüfungen durchgeführt, um den Einfluß variierender Mengen an Zusatzstoff (Maleinsäure-gepfropftes LLDPE mit einem wirksamen Gehalt von 5%) in der Mantelkomponente zu veranschaulichen.
Die geprüften Zweikomponentenfasern wiesen alle eine Feinheit von 1,7 dtex und eine Länge von 6 mm auf. Das Kern/Mantel-Gewichtsverhältnis für die Fasern 6-9 betrug 35 : 65 und 50 : 50 für die Faser 10. Der Kern bestand in allen Fällen aus Polypropylen. Die Vliese wurden auf einer kommerziellen Luftlegeanlage unter Verwendung der Technologie von Dan-Web, Dänemark, hergestellt, wobei die Vliese ein Flächengewicht von etwa 80 g/m², eine Dicke von etwa 1 mm und ein Gewichtsverhältnis von Zweikomponentenfasern zu Cellulosefasern von 25 : 75 aufwiesen. Es wurden Proben mit jeder der Zweikomponentenfasern bei 3 unterschiedlichen Verfestigungstemperaturen, 137, 140 und 143ºC, geprüft.
Die Mantelzusamensetzung der einzelnen Fasern war folgende:
6: 5% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 95% LLDPE.
7: 5% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 95% HDPE.
8: 10% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 90% HDPE.
9: 12,5% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 87,5% HDPE.
10: 13% gepfropftes LLDPE (5% Maleinsäure gepfropft auf 95% LLDPE), 87% HDPE.
Als Kontrollfaser wurde AL-Special-C von Danaklon A/S (Polypropylenkern, HDPE-Mantel; vorstehend Nr. 3) verwendet.
Es wurden die Naß- und Trockenzugfestigkeit und die Dehnung der verschiedenen Vliese geprüft. Wie die nachstehenden Ergebnisse zeigen, wiesen die Vliese, die die Fasern der Erfindung enthielten, im Vergleich zu den Kontrollvliesen eine wesentlich bessere Trocken- und Naßzugfestigkeit auf. Außerdem zeigten einige Fasern der Erfindung, ganz besonders Nr. 6, 7 und 8, höhere Dehnungswerte als die Kontrollfasern, während Faser 10 und in gewissem Maße Faser 9 kleinere Dehnungswerte zeigten als die Kontrollfasern. Es wird angenommen, daß die suboptimalen Ergebnisse für die Fasern 9 und 10, was die Dehnung betrifft, damit zusammenhängen, daß mit einem relativ hohen Anteil der gepfropften Komponente im Mantel Schwierigkeiten beim Erspinnen dieser Fasern auftraten. Es wird angenommen, daß es durch weitere Tests und Optimierung des Erspinnprozesses und anderer Prozeßparameter, möglich sein wird, auch für diese und andere Fasern mit einem relativ hohen Anteil der gepfropften Polyolefinkomponente bessere Ergebnisse zu erhalten.
Eine visuelle Bewertung des Staubverhaltens der Vliese ließ erkennen, daß alle geprüften Zweikomponentenfasern der Erfindung eine bessere Verbindung mit den Cellulosefasern aufwiesen als die Zweikomponenten-Kontrollfasern. Die Fasern 7 und 8 liefen besonders gut auf der Produktionsanlage und wie die vorstehenden Ergebnisse zeigen, wurden für die Vliese, die diese Fasern enthielten, auch hervorragende Festigkeitswerte erhalten.
Die Ergebnisse für die Fasern dieses Beispiels in dem Staub-Test waren folgende (Faser 10 wurde nicht geprüft):
Aus Vorstehendem kann geschlußfolgert werden, daß bei allen Mengen an zugegebenem Zusatzstoff gute Ergebnisse erhalten wurden, obgleich es anscheinend eine Tendenz zu besseren Ergebnissen gibt, wenn etwa 5-10% zugegeben werden.

Claims

1. Trockengelegtes Vliesmaterial, das Zweikomponentenfasern und mindestens ein zusätzliches Fasermaterial umfasst, wobei die Zweikomponentenfasern eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente und eine hochschmelzende Polyolefinkomponente umfassen, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente einen mindestens 4ºC niedrigeren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt der hochschmelzenden Polyolefinkomponente aufweist, die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft worden ist,

wobei das mindestens eine zusätzliche Fasermaterial aus natürlichem oder regeneriertem Fasermaterial ausgewählt ist,

wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente, die mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und die eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, so ausgestaltet ist, dass das Gewichtsverhältnis von gepfropftem Polyolefin zu nichtgepfropftem Polyolefin im Bereich von 1 : 99 bis 50 : 50 liegt;

und wobei die Zweikomponentenfasern eine Bindungsaffinität zu den natürlichen oder regenierten Fasern aufweisen, so dass das Vliesmaterial im standardisierten Staub-Testverfahren A einen Staubwert von nicht mehr als etwa 10 mg aufweist.

2. Material nach Anspruch 1, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente, die mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und die eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, so ausgestaltet ist, dass das Gewichtsverhältnis von gepfropftem Polyolefin zu nichtgepfropftem Polyolefin im Bereich von 1,5 : 98,5 bis 30 : 70, wie 2 : 98 bis 20 : 80, 3 : 97 bis 15 : 85, am stärksten bevorzugt im Bereich von 5 : 95 bis 10 : 90 liegt.

3. Material nach einem der Ansprüche 1-2, wobei die natürlichen Fasern und regenerierten Fasern aus Cellulosefasern, Viscosefasern und Lyocellfasern ausgewählt sind.

4. Trockengelegtes Vliesmaterial nach Anspruch 3, wobei das zusätzliche Fasermaterial Celluloseschliffzellstofffasern ("cellulose fluff pulp fibres") umfasst.

5. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Vliesmaterial im standardisierten Staub-Testverfahren A einen Staubwert von nicht mehr als etwa 5 mg, stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 4 mg, noch stärker bevorzugt nicht mehr als etwa 3 mg, am stärksten bevorzugt nicht mehr als etwa 2 mg aufweist.

6. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente der Zweikomponentenfasern mit einer Verbindung gepfropft worden ist, die aus Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Derivaten davon, wie Citraconsäure. Citraconsäureanhydrid und Pyrocinchonsäureanhydrid; Fumarsäure und Derivaten davon; ungesättigten Derivaten der Malonsäure, wie 3-Buten-1,1-dicarbonsäure, Benzylidenmalonsäure und Isopropylidenmalonsäure; und ungesättigten Derivaten der Bernsteinsäure, wie Itaconsäure und Itaconsäureanhydrid, ausgewählt ist.

7. Trockengelegtes Vliesmaterial nach Anspruch 6, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente der Zweikomponentenfasern mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid gepfropft worden ist.

3. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Zweikomponentenfasern Mantel-Kern-Fasern sind, bei denen die niedriger schmelzende Polyolefinkomponente den Mantel ausmacht und die hochschmelzende Polyolefinkomponente den Kern ausmacht.

9. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die hochschmelzende Polyolefinkomponente Polypropylen umfasst und die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens ein Polyolefin umfasst, das aus LLDPE, HDPE und LDPE ausgewählt ist.

10. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Unterschied in den Schmelzpunkten zwischen der niedrigschmelzenden Komponente und der hochschmelzenden Komponente der Zweikomponentenfasern mindestens etwa 20ºC ist.

11. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die hochschmelzende Polyolefinkomponente ein erstes Polypropylen umfasst und die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente ein zweites Polypropylen oder ein Polypropylencopolymer mit einem mindestens 5ºC niedrigeren Schmelzpunkt als beim ersten Polypropylen umfasst.

12. Trockengelegtes Vliesmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Faserbahn 5-50 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 50-95 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, typischerweise 10-40 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 60-90 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, z. B. 15-25 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 75-85 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, umfasst.

13. Verfahren zum Herstellen eines trockengelegten Vliesmaterials, umfassend das Bilden einer Faserbahn unter Verwendung einer Ausrüstung zum Trockenlegen von Vlies, wobei die Bahn Zweikomponentenfasern und mindestens ein zusätzliches Fasermaterial umfasst, wobei die Zweikomponentenfasern eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente und eine hochschmelzende Polyolefinkomponente umfassen, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente einen mindestens 4ºC niedrigeren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt der hochschmelzenden Polyolefinkomponente aufweist, die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft worden ist, und Binden der Faserbahn, um das trockengelegte Vliesmaterial zu erhalten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das zusätzliche Fasermaterial aus Naturfasern und regenerierten Fasern ausgewählt ist, z. B. aus Cellulosefasern. Viscosefasern und Lyocellfasern ausgewählt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das zusätzliche Fasermaterial Celluloseschliffzellstofffasern umfasst.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente der Zweikomponentenfasern mit einer Verbindung gepfropft worden ist, die aus Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Derivaten davon, wie Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid und Pyrocinchonsäureanhydrid; Fumarsäure und Derivaten davon; ungesättigten Derivaten der Malonsäure, wie 3-Buten-1,1-dicarbonsäure, Benzylidenmalonsäure und Isopropylidenmalonsäure; und ungesättigten Derivaten der Bernsteinsäure, wie Itaconsäure und Itaconsäureanhydrid, ausgewählt ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente der Zweikomponentenfasern mit Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid gepfropft worden ist.

18. Verfahren nach einem, der Ansprüche 13-17, wobei die Zweikomponentenfasern Mantel-Kern-Fasern sind, bei denen die niedriger schmelzende Polyolefinkomponente den Mantel ausmacht und die hochschmelzende Polyolefinkomponente den Kern ausmacht.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-18, wobei die hochschmelzende Polyolefinkomponente Polypropylen umfasst und die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens ein Polyolefin umfasst, das aus LLDPE, HDPE und LDPE ausgewählt ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-19, wobei der Unterschied in den Schmelzpunkten zwischen der niedrigschmelzenden Komponente und der hochschmelzenden Komponente der Zweikomponentenfasern mindestens etwa 20ºC ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-20, wobei die hochschmelzende Polyolefinkomponente ein erstes Polypropylen umfasst und die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente ein zweites Polypropylen oder ein Polypropylencopolymer mit einem mindestens 5ºC niedrigeren Schmelzpunkt als beim ersten Polypropylen umfasst.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 13-21, wobei die Faserbahn 5-50 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 50-95 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, typischerweise 10-40 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 60-90 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial, z. B. 15-25 Gew.-% Zweikomponentenfasern und 75- 85 Gew.-% zusätzliches Fasermaterial umfasst.

23. Zweikomponentenfaser zur Herstellung trockengelegter Vliesmaterialien, wobei die Faser eine niedrigschmelzende Polyolefinkomponente und eine hochschmelzende Polyolefinkomponente umfasst, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente einen mindestens 4ºC niedrigeren Schmelzpunkt als den Schmelzpunkt der hochschmelzenden Polyolefinkomponente aufweist, die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, wobei die gepfropfte Polyolefinkomponente mit einer ungesättigten Dicarbonsäure oder einem Anhydrid davon gepfropft worden ist, wobei die niedrigschmelzende Polyolefinkomponente, die mindestens einen Teil der Faseroberfläche ausmacht und die eine nichtgepfropfte Polyolefinkomponente und eine gepfropfte Polyolefinkomponente umfasst, so gestaltet ist, dass das Gewichtsverhältnis von gepfropftem Polyolefin zu nichtgepfropftem Polyolefin im Bereich von 1 : 99 bis 50 : 50 liegt.