DE69324280T2

DE69324280T2 - Wärmeverbindbare Fasern für wiederstandsfähige Vliesstoffe

Info

Publication number: DE69324280T2
Application number: DE69324280T
Authority: DE
Inventors: Rakesh K. Conyers Georgia 30208 Gupta; James E. Conyers Georgia 30208 Mallory; Kunihiko Conyers Georgia 30208 Takeuchi
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Fibervisions Lp (a Delaware LP
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2013-01-13
Also published as: US5888438A; JP3349187B2; ATE178666T1; DK0552013T3; AU3118993A; IL104375A0; US5733646A; TW222646B; US5629080A; CA2087244C; AU665969B2; EP0552013A3; CA2087244A1; IL104375A; EP0552013B1; US5654088A; JPH0641812A; EP0552013A2; ES2131556T3; AR247430A1

Description

Diese Erfindung betrifft Polypropylenfasern, die zur Verwendung bei der Herstellung von Vliesgeweben geeignet sind, Verfahren zu ihrer Herstellung, solche Fasern umfassende Zusammensetzungen, sie enthaltende Vliesgewebe und diese Vliesgewebe enthaltende Gegenstände.
Die Herstellung von Polypropylenfasern und -filamenten beinhaltet gewöhnlich die Verwendung einer Mischung aus einem einzelnen Polymer mit nominalen Mengen von Stabilisatoren und Pigmenten. Die Mischung wird zu Fasern und faserförmigen Produkten unter Verwendung herkömmlicher kommerzieller Verfahren schmelzextrudiert. Vliesgewebe werden typischerweise hergestellt durch Bilden einer Bahn der Fasern und anschließendes thermisches Bondieren der Fasern, wo sie sich berühren. Speziell werden Stapelfasern zu Vliesgeweben konvertiert, indem z. B. eine Kardiermaschine verwendet wird, und das kardierte Gewebe wird thermisch gebondet. Das thermische Bondieren kann erreicht werden unter Verwendung verschiedener Erwärmungstechniken, einschließlich Erwärmen mit beheizten Walzen und Erwärmen durch Verwendung von Ultraschallschweißen.
Herkömmliche thermisch gebondete Vliesgewebe weisen gute Volumen- und Weichheitseigenschaften auf, aber eine weniger als optimale Festigkeit in Querrichtung und eine weniger als optimale Festigkeit in Querrichtung in Kombination mit hoher Dehnung. Die Festigkeit der thermisch gebondeten Vliesgewebe hängt von der Orientierung der Fasern und der inhärenten Festigkeit der Bondierungspunkte ab.
Im Laufe der Jahre wurden Verbesserungen in Fasern gemacht, die stärkere Bondierungsfestigkeiten bereitstellen. Jedoch werden weitere Verbesserungen benötigt, um noch höhere Gewebefestigkeiten bereitzustellen, um die Verwendung dieser Gewebe in den heutigen Hochgeschwindigkeits- Konvertierungsverfahren für Hygieneprodukte wie Windeln und andere Arten von Inkontinenzprodukten zu erlauben. Insbesondere besteht ein Bedarf an einer thermisch bondierbaren Faser und einem resultierenden Vliesgewebe, das eine hohe Festigkeit in Querrichtung und hohe Dehnung besitzt. Zusätzlich besteht ein Bedarf an einem Einzelschrittverfahren zur Herstellung von Stapelfasern, das als ein "short spin" (Kurz-Spinn)-Verfahren bekannt ist, das Filamente und Fasern mit Eigenschaften bereitstellt, die so gut sind wie diejenigen, die durch ein "long spin" (Lang- Spinn)-Verfahren genanntes Zweischrittverfahren hergestellt werden.
Erfindungsgemäß wird eine Faser bereitgestellt, umfassend wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex ("melt flow rate", MFR) von 0,5 bis 30 und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, wobei die Schmelzindizes gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen werden, worin die Faser wenigstens 3,0 Gew.-%, relativ zum Gewicht der Faser, des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 umfaßt. In bestimmten Ausführungsformen ist das Polypropylen mit einem MFR 60 bis 1000 Polypropylen, das ein MFR von 200 bis 1000 aufweist.
Bezogen auf das Gewicht der Faser umfaßt die Faser bevorzugt wenigstens 3,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 3,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000. Besonders bevorzugt umfaßt die Faser wenigstens 10,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 10,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000.
Die Faser umfaßt bevorzugt wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1 bis 25 und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000.
Bezogen auf das Gewicht der Faser liegt das Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 bevorzugt in einer Menge von 5 bis 95% und das Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 in einer Menge von 5 bis 95% vor. Besonders bevorzugt umfaßt die Faser 2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 5, bevorzugt 0,8 bis 5,0 und besonders bevorzugt 1,0 bis 3,0, 70 bis 85 Gew.-%, bevorzugt etwa 75 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10 bis 20, bevorzugt 10 bis 15, und 10 bis 28 Gew.-%, bevorzugt etwa 22 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 300 bis 600, bevorzugt 350 bis 450.
Ebenfalls erfindungsgemäß kann die Faser einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5 aufweisen, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt etwa 5,5, und mit einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0. Weiterhin weist die Faser eine viskoelastische Konstante von 1,5 bis 2,0, eine Faserdehnung von wenigstens 250%, eine Faserreißlänge von weniger als 2,5 g/Denier und eine Garnfeinheit von weniger als 5 dpf auf. Das in dieser Anmeldung verwendete "dpf" gibt "Denier pro Filament" an, wobei Denier als Gewicht in Gramm pro 9000 m Filamentlänge definiert ist.
Die Faser kann wenigstens einen Zusatzstoff enthalten, und der wenigstens eine Zusatzstoff kann wenigstens einen Stabilisator umfassen.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, umfassend wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex (MFR) von 0,5 bis 30, bevorzugt 1 bis 25, und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt 200 bis 1000, wobei die Schmelzindizes gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen werden, worin die Zusammensetzung wenigstens 3,0 Gew.-%, relativ zum Gewicht der Zusammensetzung, des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 umfaßt. Die Zusammensetzung kann ähnliche Komponenten enthalten und ähnliche Eigenschaften aufweisen wie die oben beschriebene Faser. Z. B. kann die Zusammensetzung einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt wenigstens 5,5, und einen bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0 aufweisen und kann wenigstens einen Zusatzstoff enthalten, wie wenigstens einen Stabilisator. In bestimmten Ausführungsformen ist das Polypropylen mit einem MFR von 60 bis 1000 Polypropylen, das ein MFR von 200 bis 1000 aufweist.
Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung kann die Zusammensetzung ebenfalls wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 in einer Menge von 5 bis 95% und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 in einer Menge von 5 bis 95% umfassen. Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfaßt die Zusammensetzung bevorzugt wenigstens 3,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 3,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000. Besonders bevorzugt umfaßt die Zusammensetzung wenigstens 10,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 10,0 Gew.-% des Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000.
Bevorzugt umfaßt die Zusammensetzung etwa 2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 5, bevorzugt 0,8 bis 5 und besonders bevorzugt 1,0 bis 3,0, 70 bis 85 Gew.-%, bevorzugt etwa 75 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10 bis 20, bevorzugt 10 bis 15, und 10 bis 28 Gew.-%, bevorzugt etwa 22 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 300 bis 600, bevorzugt 350 bis 450.
Die Erfindung erwägt ebenfalls, eine Faser bereitzustellen, umfassend eine Mischung aus wenigstens zwei Komponenten, wobei die wenigstens zwei Komponenten wenigstens eine erste Komponente aus Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens eine zweite Komponente aus Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt 200 bis 1000, und einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 und besonders bevorzugt 15 bis 25 umfassen.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine Polypropylen-haltige Faser mit einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 und besonders bevorzugt 15 bis 25 bereitgestellt, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält, und die bevorzugt wenigstens 10% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine Polypropylen-haltige Faser mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt wenigstens 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0 bereitgestellt, die wenigstens 3,0% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält, und die bevorzugt wenigstens 10% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält. Bevorzugt weist die Polypropylen-haltige Faser einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, besonders bevorzugt 10 bis 30 und am meisten bevorzugt 15 bis 25 auf.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine thermisch bondierbare Polypropylenfaser bereitgestellt, umfassend Komponenten mit einer Null-Scherviskosität von wenigstens 2 · 10³ Pa·s (2,0 · 10&sup4; Poise) und einer viskoelastischen Konstante von wenigstens 1,5.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird eine thermisch bondierbare Faser mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 5,0, bevorzugt wenigstens 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0 bereitgestellt.
Alle der erfindungsgemäßen Fasern weisen eine im wesentlichen einheitliche Morphologie auf, die nachweisbar ist, indem sie im wesentlichen einheitlich mit Rutheniumtertoxid anfärbbar sind.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Spinnen von Polypropylen-haltigen Filamenten bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylenzusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung durch wenigstens eine Spinndüse zur Bildung geschmolzener Polypropylenhaltiger Filamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente, um Polypropylen-haltige Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 5,0, bevorzugt wenigstens 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0 zu erhalten.
Die Spinngeschwindigkeit kann 30 bis 200 m/min. bevorzugt 80 bis 100 m/min betragen, und die Polypropylen-haltigen Filamente können kontinuierlich gestreckt und gekräuselt werden, wie es im Kurz-Spinn-Verfahren durchgeführt wird. Alternativ kann die Spinngeschwindigkeit 500 bis 2500 m/min. bevorzugt 1100 bis 2000 m/min betragen, und die Polypropylenhaltigen Filamente können mit einer Geschwindigkeit von 50 bis 250 m/min. bevorzugt 150 bis 200 m/min in einem zweiten Schritt gemäß dem Lang-Spinn-Verfahren gestreckt und gekräuselt werden.
Das Abschrecken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bewirkt werden, um eine im wesentlichen unverzügliche Abkühlung der geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente zu erhalten, sobald die geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente die wenigstens eine Spinndüse verlassen. Bevorzugt umfaßt das Abschrecken eine Luftabschreckung mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 45 m/s, bevorzugt 25 bis 35 m/s und besonders bevorzugt 30 m/s für ein Kurz-Spinn-Verfahren; und von 1,5 bis 4,0 m/s, bevorzugt etwa 2,0 m/s für ein Lang- Spinn-Verfahren. Die Abschreckungslufttemperatur beträgt 10 bis 40ºC, bevorzugt 15 bis 30ºC und besonders bevorzugt entweder 15 bis 20ºC oder etwa 37ºC.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Spinnen von Polypropylen-haltigen Filamenten bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylen-haltigen Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung durch wenigstens eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 30 bis 200 m/min. bevorzugt 80 bis 100 m/min. zur Bildung geschmolzener Polypropylen-haltiger Filamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen haltigen Filamente. Bevorzugt weisen die abgeschreckten Filamente einen mittleren rheologischen Polydispersitätisindex von wenigstens 4,5, besonders bevorzugt wenigstens 5,0, noch weiter bevorzugt wenigstens 5,5 und einen bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0 auf. Bevorzugt umfaßt die Polypropylen-haltige Zusammensetzung wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer thermisch bondierbaren Faser mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0 und besonders bevorzugt 5,0 bis 7,0, der im wesentlichen durch das Verfahren hindurch beibehalten wird, bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylen-haltigen Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt wenigstens 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0, durch wenigstens eine Spinndüse zur Bildung geschmolzener Polypropylenfilamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylenfilamente unter Bedingungen, um Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex zu erhalten, der im wesentlichen dem rheologischen Polydispersitätsindex der Polypropylen-haltigen Zusammensetzung entspricht.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer thermisch bondierbaren Faser mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt wenigstens 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0, der im wesentlichen durch das Verfahren hindurch beibehalten wird, bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylen-haltigen Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung durch wenigstens eine Spinndüse zur Bildung geschmolzener Polypropylen-haltiger Filamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente unter Bedingungen, um eine im wesentlichen einheitliche Morphologie der abgeschreckten Polypropylenhaltigen Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex beizubehalten, der im wesentlichem dem rheologischen Polydispersitätsindex der Polypropylen-haltigen Zusammensetzung entspricht.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Spinnen Polypropylen-haltiger Filamente bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylen-haltigen Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung durch wenigstens eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 30 bis 200 m/min. bevorzugt 80 bis 100 m/min. zur Bildung geschmolzener Polypropylen-haltiger Filamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente, um Polypropylen-haltige Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt wenigstens 5,0, besonders bevorzugt wenigstens 5,5 zu erhalten. Bevorzugt weisen die Filamente eine Dehnung von mehr als 250% auf. Weiterhin enthält die Polypropylenhaltige Zusammensetzung bevorzugt wenigstens 3,0%, bevorzugt wenigstens 10,0% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt 200 bis 1000 auf. Bevorzugt weisen die Filamente einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, besonders bevorzugt einen mittleren Schmelzindex von 10 bis 30 und am meisten bevorzugt einen mittleren Schmelzindex von 15 bis 25 auf.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Spinnen Polypropylen-haltiger Filamente bereitgestellt, umfassend das Schmelzverspinnen einer Polypropylen-haltigen Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung, die wenigstens 3,0%, bevorzugt wenigstens 10,0% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält, durch wenigstens eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 30 bis 200 m/min. bevorzugt 80 bis 100 m/min. zur Bildung geschmolzener Polypropylen-haltiger Filamente; und Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-haltigen Filamente, um Polypropylen-haltige Filamente mit einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40 zu erhalten. Bevorzugt weisen die Filamente einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, besonders bevorzugt wenigstens 5,0, noch weiter bevorzugt wenigstens 5,5 und eine Dehnung von mehr als 250% auf.
Alle Verfahren der Erfindung können die Spinngeschwindigkeiten, das Strecken und Kräuseln und die Abschreckschritte verwenden, wie sie durch die Offenbarung hindurch beschrieben sind.
Erfindungsgemäß wird ein Vliesmaterial bereitgestellt, umfassend Faser wie oben beschrieben, die thermisch miteinander gebondet sind; Produkte mit wenigstens einer Schicht eines erfindungsgemäßen Vliesmaterials; und Hygieneprodukte einschließlich Windeln, Inkontinenzprodukte und Toilettentüchern, umfassend wenigstens eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht, wenigstens eine Absorptionsschicht und wenigstens ein Vliesgewebe, umfassend thermisch miteinander gebondeter Fasern wie oben beschrieben. Z. B. kann die erfindungsgemäße Windel eine äußere undurchlässige Schicht, eine innere Vliesgewebeschicht, umfassend erfindungsgemäße Fasern, und eine Absorptionszwischenschicht einschließen.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Vliesmaterial bereitgestellt, umfassend Polypropylen-haltige Fasern mit einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30, besonders bevorzugt 15 bis 25, die wenigstens 3,0%, bevorzugt wenigstens 10,0% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthalten und thermisch miteinander gebondet sind.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird ein Vliesmaterial bereitgestellt, umfassend Polypropylen-haltige Fasern mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, bevorzugt etwa 5,0, besonders bevorzugt etwa 5,5 und einem bevorzugten Bereich von 5,0 bis 7,0, die wenigstens 3,0%, bevorzugt wenigstens 10,0% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthalten und thermisch miteinander gebondet sind. Bevorzugt weist die Polypropylen-haltige Faser einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 und am meisten bevorzugt 15 bis 25 auf.
Weil die erfindungsgemäße Faser im Vergleich zur herkömmlichen Polypropylenfaser eine überlegene Bondierungsfestigkeit bereitstellt, weist das so hergestellte Vliesmaterial überlegene Zugeigenschaften in der Querrichtung auf. Ferner besitzt das mit der Faser der vorliegenden Erfindung hergestellte Vliesmaterial überlegene Dehnung, Einheitlichkeit, Volumen, weiße Färbung und Weichheit auf, während es die oben angegebenen überlegenen mechanischen Eigenschaften aufweist.
Wie hier verwendet, wird Polypropylen in seiner gewöhnlichen kommerziellen Bedeutung verwendet, worin das Polypropylen ein im wesentlichen lineares Molekül ist. Wie hier verwendet, schließt ferner eine Polypropylenzusammensetzung ein Material ein, das eine breite Molekulargewichtsverteilung von linearem Polypropylen enthält, um den Erhalt von Fasern und Filamenten zu ermöglichen, die überlegene Spinn- und thermische Bondierungseigenschaften aufweisen. Darüber hinaus liefern die Fasern und Filament der vorliegenden Erfindung Vliesmaterialien mit außergewöhnlicher Festigkeit in Querrichtung, Dehnung, Einheitlichkeit, Volumen und Weichheit, indem die offenbarten Polypropylenzusammensetzungen verwendet werden, die die offenbarten linearen Polypropylenkomponenten mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung einschließen, unabhängig ob andere Komponenten darin vorliegen oder nicht. Wie hier verwendet, schließt Polypropylen ferner Homopolymere von Propylen, verschiedene Propylen-haltige Polymere wie Copolymere und Terpolymere aus Propylen und Polypropylenmischungen (einschließlich Mischungen und Legierungen, die durch Mischen separater Ansätze oder Bildung einer Mischung in situ hergestellt werden) mit anderen Substanzen und Polymeren ein. Z. B. kann das Polymer Copolymere von Propylen umfassen, und diese Copolymere können verschiedene Komponenten enthalten. Bevorzugt schließen solche Copolymere bis zu 10 Gew.-% wenigstens eines Vertreters aus Ethylen und Buten ein, aber können abhängig von der gewünschten Faser oder dem gewünschten Filament variable Mengen davon enthalten.
Durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die erfindungsgemäßen Spinnzusammensetzungen verwendet werden, können Fasern und Filamente erhalten werden, die überlegene Spinn- und thermische Bondierungseigenschaften aufweisen. Darüber hinaus liefern die Fasern und Filamente der vorliegenden Erfindung Vliesmaterialien mit außergewöhnlicher Festigkeit in Querrichtung, Dehnung, Einheitlichkeit, Volumen und Weichheit, indem ein Material verwendet wird, das eine breite Molekulargewichtsverteilung von linearem Polypropylen enthält, unabhängig ob andere Komponenten darin vorliegen oder nicht.
Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Formen von Fasern einschließlich Filamenten und Stapelfasern gerichtet. Diese Begriffe werden in ihrer gewöhnlichen kommerziellen Bedeutung verwendet. Typischerweise wird Filament hier verwendet, um die kontinuierliche Faser an der Spinnmaschine zu bezeichnen. "Stapelfaser" wird verwendet, um geschnittene Fasern oder Filamente zu bezeichnen. Bevorzugt weisen z. B. Stapelfasern für Vliesgewebe, die in Windeln nützlich sind, Längen von etwa 25,4 bis 76,2 mm (1 bis 3 in), besonders bevorzugt 31,7 bis 50,8 mm (1,25 bis 2 in) auf.
Das Polypropylen, aus dem die verbesserte Faser der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann, schließt wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30, bevorzugt 1 bis 25, und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt 200 bis 1000 ein. Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung liegt das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 bevorzugt in einer Menge von 5 bis 95% und das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 in einer Menge von 5 bis 95% vor.
Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfaßt die Zusammensetzung bevorzugt wenigstens 3,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 3,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000. Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung umfaßt die Zusammensetzung bevorzugt wenigstens 10,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 10,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000.
Besonders bevorzugt umfaßt die Zusammensetzung 2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 5, bevorzugt 0,8 bis 5,0 und besonders bevorzugt 1,0 bis 3,0, 70 bis 85 Gew.-%, bevorzugt etwa 75 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10 bis 20, bevorzugt 10 bis 15, und 10 bis 28 Gew.-%, bevorzugt etwa 22 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 300 bis 600, bevorzugt 350 bis 450.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Polypropylenfaser hergestellt werden durch Vermischen wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30, bevorzugt 1 bis 25, und wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, bevorzugt 200 bis 1000, zur Bildung einer Zusammensetzung und anschließendes Schmelzverspinnen der Zusammensetzung gemäß bekannten Verfahren. Der hier beschriebene Schmelzindex (MFR) wird gemäß ASTM D-1238 (Bedingung L; 230/2,16) bestimmt.
Das zu Fasern zu verarbeitende Polypropylen kann Mischungen aus mehr als einem Polypropylen innerhalb des jeweils definierten MFR-Bereichs umfassen. Der Schmelzindex der zur Herstellung der Faser der vorliegenden Erfindung verwendeten Mischung ebenso wie die Faser selbst weist einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, bevorzugt 10 bis 30 und besonders bevorzugt 15 bis 25 auf.
Obwohl die Polypropylene vermischt werden können, um eine breite Mischung von Molekulargewichten im zu Fasern zu verarbeitenden Polypropylen zu erhalten, können die zu Fasern zu verarbeitenden Komponenten des Propylens, als eine Alternative zum Mischen separater Polymere zum Erhalt der besonderen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, in situ durch Polymerisieren von Propylen mit oder ohne Ethylen oder Butan nach bekannten Mehrfach-Reaktorverfahren hergestellt werden, wie in Seiler und GoTler, "Propylene (PP)", KUNSTSTOFFE 80 (1990) 10, Seiten 1085-1092 offenbart.
Bekannte Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern schließen ein, herkömmliches "Zweischritt-Lang-Spinn"-Verfahren oder "Einschritt-Kurz-Spinn"-Verfahren ein. Das Lang-Spinn- Verfahren beinhaltet zuerst das Schmelzextrudieren von Fasern mit typischen Spinngeschwindigkeiten von 500 bis 1500 m/min. Typischerweise werden diese Fasern dann in einem zweiten Schritt, der mit 100 bis 250 m/min durchgeführt wird, gestreckt, gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten. Das Einschritt-Kurz-Spinn-Verfahren beinhaltet die Konvertierung von Polymer zu Stapelfasern in einem einzelnen Schritt, wobei typische Spinngeschwindigkeiten im Bereich von 50 bis 200 m/min liegen. Die Produktivität des Einschritt-Verfahrens wird durch die Verwendung einer 5- bis 20-fachen Anzahl von Löchern in der Spinndüse im Vergleich zu der typischerweise im Lang-Spinn-Verfahren verwendeten erhöht. Z. B. würden Spinndüsen für ein typisches "Lang-Spinn"-Verfahren etwa 50 bis 4000, bevorzugt etwa 3000 bis 3500 Löcher einschließen, und Spinndüsen für ein typisches "Kurz-Spinn"- Verfahren würden etwa 4000 bis 100000 Löcher, bevorzugt etwa 30000 bis 70000 einschließen. Typische Temperaturen zur Extrusion der Spinnschmelze betragen etwa 250 bis 300ºC.
Andere Mittel zur Herstellung von faserförmigen Produkten schließen wohlbekannte Schmelzspinn- und Schmelzblas- Verfahren ein, die kontinuierliche Vliesgewebe auf Filamentbasis bzw. Vliesgewebe auf Mikro-Denier-Stapelbasis liefern. Die erfindungsgemäße Faser schließt die langen filamentartigen Fasern, die gemäß den wohlbekannten Spinnbondierungsverfahren hergestellt werden, ebenso wie die durch die zuvor genannten Kurz-Spinn- und Lang-Spinn- Verfahren hergestellten Stapelfasern ein.
Die erfindungsgemäße Faser hat einen bevorzugten Denier-pro- Filament-Wert (dpf) von nicht mehr als 5,0, bevorzugt zwischen 0,5 und 3,0.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung der Faser wird bevorzugt wenigstens ein Stabilisator (einschließlich Antioxidantien) mit dem zu einer Faser zu verarbeitenden Polypropylen in einer Menge im Bereich von 0,02 bis 1,0 Faser-Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,2 Faser-Gew.-% vermischt, um eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Faser nach der Herstellung zu verhindern. Solche Stabilisatoren sind wohlbekannt bei der Polypropylenfaser- Herstellung und schließen Phenylphosphite (erhältlich von General Electric Co. unter dem Namen ULTRANOX 626 und von Sandoz Chemical Co. unter dem Namen SANDOSTAB PEP-Q), N,N'-Bis-piperidinyldiamin-haltige Materialien (erhältlich von Ciba Geigy Corp. unter den Namen CHIMASSORB 119 und CHIMASSORB 944) und gehinderte Phenol-Verbindungen ein (erhältlich unter den Namen CYANOX 1790 von American Cyanamid Co. und IRGANOX 1076 von Ciba Geigy Corp.). Der wenigstens eine Stabilisator kann in die Mischung aus Polypropylenen eingemischt oder separat zu den Polypropylenen hinzugegeben werden, die miteinander zur Bildung einer zu Fasern zur verarbeitenden Mischung zusammengemischt werden sollen.
Gegebenenfalls sind in der erfindungsgemäßen Faser Weißmacher wie Titandioxid in Mengen von bis zu zwei Faser-Gew.-%, Säureschutzmittel wie Calciumstearat in Mengen im Bereich von 0,05 bis 0,2 Faser-Gew.-%, Färbemittel in Mengen im Bereich von 0,01 bis 2,0% und andere wohlbekannte Zusatzstoffe eingeschlossen. Benetzungsmittel, wie sie in US-A-4 578 414 offenbart sind, werden ebenfalls in nützlicher Weise in die erfindungsgemäße Faser eingearbeitet. Andere handelsübliche nützliche Zusatzstoffe schließen IRGAFOS 168 (erhältlich von American Cyanamid Co.) und LUPERSOL 101 (erhältlich von Pennwalt Corp.) ein.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Faser schließt das zu einer Faser zu verarbeitende Polypropylen 5 bis 95 Faser- Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und 5 bis 95 Faser-Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 ein. Bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung liegt das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 bevorzugt in einer Menge von 5 bis 95% und das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 in einer Menge von 5 bis 95% vor. Besonders bevorzugt umfaßt die Zusammensetzung 2 bis 5 Gew.-%, bevorzugt etwa 3 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 5, bevorzugt 0,8 bis 5,0, besonders bevorzugt 1,0 bis 3,0, 70 bis 85 Gew.-%, bevorzugt 75 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10 bis 20, bevorzugt 10 bis 15, und 10 bis 28 Gew.-%, bevorzugt etwa 22 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 300 bis 600, bevorzugt etwa 400.
Bevorzugt hat die erfindungsgemäß hergestellte Faser einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex (PI) von wenigstens etwa 4,5, bevorzugt wenigstens etwa 5,0 und besonders bevorzugt zwischen etwa 5,0 und 7,0, gemessen gemäß Zeichner und Patel, Proceedings of Second World Congress of Chemical Engineering, Montreal, Band 6, Seiten 333-337 (1981). Gemäß dieser Literaturstelle wird die dynamische Schereigenschaft einer kleiner polymeren Probe bestimmt, die einer oszillatorischen Bewegung mit kleiner Amplitude unterworfen wird. Die Probe wird zwischen zwei parallelen Platten von 25 mm Durchmesser mit einem Abstand von 2 mm gehalten. Die obere Platte ist an einem dynamischen Motor befestigt, während die untere Platte an einem 2000 g-cm- Drehmomentaufnehmer eines Rheometrics® Dynamic Spectrometer oder Analyzer befestigt ist. Die Untersuchungstemperatur wird auf 200ºC gehalten. Während die untere Platte stationär gehalten wird, wird eine oszillierende Bewegung mit kleiner Amplitude an die obere Platte angelegt, wobei der Frequenzbereich von 0,1 bis 500 rad/s überstrichen wird. Bei jeder Frequenz, nachdem die Einschwingungen vorübergegangen sind, ist die dynamische Spannungsantwort in richtigphasige (in-phase) und phasenverschobene (out-of-phase) Komponenten der Scherspannung separierbar. Der dynamische Modul G' kennzeichnet die richtigphasige Komponente, während der Verlustmodul G" die phasenverschobene Komponente der dynamischen Spannung kennzeichnet. Für Polyolefine mit hohem Molekulargewicht wie Polypropylen wird beobachtet, daß sich diese Moduli an einem Punkt überschneiden, wenn sie als Funktion der Frequenz gemessen werden. Dieser Überschneidungsmodul wird als Gc gekennzeichnet, und die Überschneidungsfrequenz wird durch Wc gekennzeichnet.
Der Polydispersitätsindex ist definiert als 10&sup6;/Überschneidungsmodul, und es wird gefunden, daß er mit der Molekulargewichtsverteilung Mw/Mn korreliert. Die überschneidungsfrequenz korreliert invers mit dem Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw für Polypropylene.
Bevorzugt hat die erfindungsgemäße Faser ebenfalls eine viskoelastische Konstante von 1,5 bis 2,0. Die viskoelastische Konstante (VC) wird gemäß der Gleichung VC = η0/(Gc/Wc)1,21 definiert, worin "η&sub0;" die Null-Scher- Viskosität in Poise ist und "Gc/Wc" das Verhältnis von Überschneidungsmodul zu Überschneidungsfrequenz in Poise ist, d. h. (dyn)(s)/cm². Die Werte von Gc und Wc werden unter Verwendung des oben beschriebenen dynamischen Scherverfahrens bestimmt. Die Null-Scher-Viskosität wird jedoch unter Verwendung eines Konstant-Scherverfahrens mit niedriger Scherung bestimmt, worin eine Kegel-Platte-Vorrichtung als Platten anstelle der zwei parallelen Platten im dynamischen Scherverfahren verwendet wird. Spezifisch hat der Kegel einen Kegelwinkel von 0,1 rad, und sowohl der Kegel als auch die Platte haben einen Durchmesser von 25 mm. Die Untersuchungstemperatur wird auf 200ºC gehalten, wie im dynamischen Scherverfahren. Während die untere Platte stationär gehalten wird, wird eine konstante Rotationsbewegung auf den oberen Kegel mit einer konstanten Schergeschwindigkeit angelegt. Nach einer verstrichenen Zeit behält die durch den Aufnehmer gemessene Spannung einen konstanten Wert. Die Viskosität wird aus dieser konstanten Spannung und der angelegten Schergeschwindigkeit berechnet. Die Null-Scher-Viskosität η&sub0; wird definiert als die Viskosität eines Polymer mit hohem Molekulargewicht, in dem die Viskosität als Funktion der Schergeschwindigkeit unveränderlich ist. Die Null-Scher-Viskosität wird gemessen, indem die Scherungsüberstreichung von einer Schergeschwindigkeit von 0,001 s&supmin;¹ auf 3,0 s&supmin;¹ durchgeführt wird. Die Null-Scher-Viskosität wird im Bereich mit niedriger Schergeschwindigkeit erhalten, und sie ist die Viskosität, die ein damit verknüpftes Drehmoment von mehr als 2 g·cm aufweist, und verändert sich nicht mit der Schergeschwindigkeit.
Die Filamente und Fasern der vorliegenden Erfindung haben eine im wesentlichen einheitliche Struktur. Diese Struktur unterscheidet sich von der differentiellen Hülle-Kern- Morphologie, die mit den in EP-A-445 536 (Kozulla) offenbarten Polypropylenfilamenten und -fasern und dem entsprechenden Gegenstand verbunden ist, der am 6. August 1991 in CA-A-2 035 575 offengelegt wurde.
Die im wesentlichen einheitliche morphologische Struktur der erfindungsgemäßen Filamente und Fasern ist charakterisierbar durch Transmissisions-Elektronenmikroskopie (TEM) von mit Rutheniumtetroxid (RuO&sub4;) angefärbten dünnen Faserabschnitten. In dieser Hinsicht, wie von Trent et al. in Macromolecules, Band 16, Nr. 4, 1983, "Ruthenium Tetroxid Staining of Polymers for Electron Micorscopy" gelehrt, ist es wohlbekannt, daß die Morphologie polymerer Materialien von ihrer Wärmebehandlung, Zusammensetzung und Verarbeitung abhängig ist und daß wiederum die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien wie Zähigkeit, Schlagzähigkeit, elastische Erholung, Ermüdung und Bruchfestigkeit höchst empfindlich von der Morphologie abhängen können. Ferner lehrt diese Veröffentlichung, daß die Transmissions-Elektronenmikroskopie eine etablierte Technik zur Charakterisierung der Struktur heterogener Polymersysteme mit einem hohem Auflösungsgrad ist; jedoch ist es häufig notwendig, den Bildkontrast für Polymere durch Verwendung eines Anfärbemittels zu erhöhen. Nützliche Anfärbemittel für Polymere sollen Osmiumtetroxid und Rutheniumtetroxid einschließen. Für die Anfärbung der Filamente und Fasern der vorliegenden Erfindung ist Rutheniumtetroxid das bevorzugte Anfärbemittel.
Bei der morphologischen Charakterisierung der vorliegenden Erfindung werden Proben von Filamenten oder Fasern mit wäßrigem RuO&sub4; über Nacht bei Raumtemperatur angefärbt, wie mit einer 0,5 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von Rutheniumtetroxid, erhältlich von Polysciences, Inc. (Obwohl eine flüssige Farbe in diesem Verfahren verwendet wird, ist das Anfärben der Proben mit einem flüssigen Anfärbemittel in diesem Verfahren verwendet wird, ist das Anfärben der Proben mit einem gasförmigen Anfärbemittel ebenfalls möglich.) Die angefärbten Fasern werden in ein Spurr-Epoxidharz eingebettet und über Nacht bei 60ºC ausgehärtet. Die eingebetteten angefärbten Fasern werden dann an einem Ultramikrotom unter Verwendung eines Diamantmessers bei Raumtemperatur zu dünnen Abschnitten zerteilt, um Abschnitte aus dem Mikrotom von etwa 80 nm Dicke zu erhalten, die bei 100 kV mit einer herkömmlichen Vorrichtung wie einem Zeiss EM-10 TEM untersucht werden können. Energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) wurde eingesetzt, um zu bestätigen, daß das RuO&sub4; vollständig bis in das Zentrum der Faser eingedrungen war.
Fasern, die gemäß der differentiellen Hülle-Kern-Morphologie der oben zitierten Kozulla-Anmeldungen hergestellt werden, zeigen eine Anreicherung des Rutheniums auf der äußeren Oberfläche der Faser (Ru-Rückstand) und auf der äußeren Hülle (etwa 1 um) des Faserquerschnitts. Ferner zeigt der Kern dieser Kozulla-Fasern einen viel niedrigeren Ruthenium- Gehalt. Im Gegensatz dazu weisen die Fasern, die erfindungsgemäß hergestellt werden, eine einheitlichere Verteilung von Ruthenium über den Faserquerschnitt auf als die gemäß der differentiellen Hülle-Kern-Morphologie von Kozulla hergestellten Fasern und zeigen keine differentielle Hülle-Kern-Morphologie.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die erfindungsgemäße Faser eine Reißlänge von nicht mehr als 2,5 g/Denier und eine Faserdehnung von wenigstens etwa 250% aufweist, gemessen an individuellen Fasern unter Verwendung einer FAFEGRAPH- Zugversuchsvorrichtung mit einer Fasermeßlänge von etwa 1,25 cm und einer Dehngeschwindigkeit von etwa 200%/min (Mittelwert von 10 untersuchten Fasern). Die Faserreißlänge wird definiert als die Reißkraft dividiert durch den Denier- Wert der Faser, während die Faserdehnung definiert wird als die Dehnung in % bis zum Bruch.
Wie oben erörtert stellt die vorliegende Erfindung Vliesmaterialien bereit, die die thermisch miteinander gebondeten erfindungsgemäßen Fasern einschließen. Durch die Einarbeitung der erfindungsgemäßen Fasern in Vliesmaterialien können Vliesmaterialien von außergewöhnlicher Festigkeit in Querrichtung und Prozentdehnung erhalten werden. Diese Vliesmaterialien können als wenigstens eine Schicht in verschiedenen Produkten verwendet werden, einschließlich Hygieneprodukten wie Windeln, Inkontinenzprodukten und Windeln, umfassend wenigstens eine flüssigkeitsabsorbierende Schicht, wenigstens eine flüssigkeitsundurchlässige Schicht und wenigstens eine Vliesmaterialschicht, die die thermisch miteinander gebondeten erfindungsgemäßen Fasern beinhaltet. Z. B. würde eine Windel, die ein Vliesgewebe der vorliegenden Erfindung beinhaltet, als bevorzugte Ausführungsform eine äußerste Schicht, eine innere Schicht aus dem Vliesmaterial und wenigstens eine Absorptionszwischenschicht einschließen. Natürlich kann eine Vielzahl von Vliesmaterialschichten und Absorptionsschichten in der Windel (oder anderen Hygieneprodukten) in verschiedenen Orientierungen enthalten sein, und eine Vielzahl von äußeren undurchlässigen Schichten kann aus Festigkeitsüberlegungen eingeschlossen sein.
Um die vorliegende Erfindung deutlicher zu beschreiben, werden die folgenden nicht-beschränkenden Beispiele bereitgestellt. Alle Teile und Prozente in den Beispielen sind gewichtsbezogen, wenn nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Fasern (2,2 dpf) werden hergestellt unter Verwendung des Einschritt-Kurz-Spinn-Verfahrens mit einem radialen Abschrecksystem von innen nach außen. Die Spinndüse enthält 64 030 Löcher, wobei jedes einen Durchmesser von 0,35 mm aufweist. Eine Abschreckluft-Geschwindigkeit von etwa 16 bis 30 m/s und eine Spinngeschwindigkeit von 75 m/min werden verwendet. Die Fasern werden mit etwa 8 bis 12 Crimps/cm gekräuselt, mit einer 0,4 bis 0,8 Faser-Gew.-%igen Ausrüstungsmischung aus einem ethoxylierten Fettsäureester und einem ethoxylierten Alkoholphosphat (erhältlich von George A. Goulston Co., Inc., Monroe, NC, unter dem Namen LUROL PP 912) beschichtet und zu 3,8 cm langen Stapeln zerschnitten.
Die folgenden Polymere werden verwendet. Polymer I ist ein Homopolymer aus Propylen mit einem MFR von 20 und einem PI von 4,2. Polymer II ist ein Homopolymer aus Propylen mit einem MFR von 10 und einem PI von 5,0. Polymer III ist ein Homopolymer aus Propylen mit einem MFR von 18 und einem PI von 4,6 (PV711 von Himont Canada). Polymer IV ist ein Homopolymer aus Propylen mit einem MFR von 400 ± 40 und einem PI von 3,5 ± 0,5 (VALTEC HH441, Himont Inc., Wilmington Delaware). Die Faserproben A bis H werden hergestellt unter Verwendung der Formulierungen und Bedingungen, wie sie in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt sind. Die Faserproben B bis F sind Beispiele für die vorliegende Erfindung, und die Faserproben A, G und H sind Kontrollen. Die Additiv- Prozentangaben sind auf das Fasergewicht bezogen. Tabelle 1 Tabelle 1 (Fortsetzung)
¹ Extruderzonentemerpatur.
² Speisewalzentemperatur/Zugwalzentemperatur.
³ Bis-(p-ethylbenzyliden)sorbit (erhältlich von Mitsui Toatsu Chemicals, Japan).
Die Faserproben werden untersucht, um MFR, PI und % Dehnung wie oben beschrieben zu bestimmen. Fasern von jeder Probe werden dann zu einem Vliesmaterial verarbeitet (mittleres Gewicht 23,8 g/m²) durch thermisches Bondieren einer Bahn der Fasern bei 75 m/min Krempelbondierungs-Bahngeschwindigkeit bei einer Temperatur von 150 bis 180ºC unter Verwendung einer Kalanderwalze mit Diamantbondierungspunkten mit einer Gesamtbondierungsfläche von etwa 20%. Die Festigkeit in Querrichtung ("cross-directional" CD) des resultierenden Gewebes wird durch Untersuchung von 2,5 cm breiten und 12,5 cm langen Proben bestimmt, die in der Querrichtung der Gewebeherstellung ausgeschnitten wurden. Die CD-Festigkeit wird ausgedrückt in Gramm Kraft, die erforderlich ist, um das Gewebe bei einer Dehngeschwindigkeit von 12,5 cm/min zu zerreißen. Die Faser- und Gewebetestergebnisse (CD-Festigkeit für das Gewebe) sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
Ein Vergleich der Ergebnisse für die Proben B bis F mit den Kontrollen A, G und H zeigt, daß die erfindungsgemäßen Fasern überlegene Gewebefestigkeit und thermische Bondierungseigenschaften aufweisen.

Beispiel 2

Fasern (2,2 dpf) werden hergestellt unter Verwendung eines Einschritt-Spinnverfahrens mit einem Querblas- Abschrecksystem. Die Spinndüsen enthielten 30500 Löcher mit 0,3 mm Durchmesser. Die Abschreckluft-Geschwindigkeit beträgt etwa 30 bis 35 m/s. Die Spinngeschwindigkeit beträgt 86 m/min und die Streckgeschwindigkeit 103 m/min. Die Fasern werden mit etwa 8 bis 12 Crimps/cm gekräuselt und während des gleichen Verfahrens zu 4,8 cm langen Stapeln zerschnitten. Die Polypropylenpolymere III und IV des Beispiel 1 werden in diesen Experimenten verwendet. Die Faserproben J und K werden hergestellt unter Verwendung der Formulierungen und Bedingungen, wie sie in der folgenden Tabelle 3 aufgeführt sind. Die Faserprobe K ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und Faserprobe J ist eine Kontrolle. Additiv- Prozentangaben sind auf das Fasergewicht bezogen. Tabelle 3
¹ Extruderzonentemerpatur.
² Speisewalzentemperatur/Zugwalzentemperatur.
Die Faserproben werden untersucht und die Gewebe hergestellt und untersucht wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben. Wieder bezieht sich die CD- Festigkeit auf das Gewebe, und die anderen Ergebnisse beziehen sich auf die Faser. Tabelle 4
Die Probe K der vorliegenden Erfindung, die eine breite Molekulargewichtsverteilung einschließt, weist überlegene Eigenschaften gegenüber Kontrolle J auf. Deshalb werden in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung überlegene Eigenschaften in Querrichtung erhalten, indem eine breite Molekulargewichtsverteilung in der Polypropylenzusammensetzung vorliegt, die dem Schmelzverspinnen unterworfen wird.

Beispiel 3

Fasern (2,2 dpf) werden hergestellt unter Verwendung eines Zweischritt-Herstellungsverfahrens. Das Faserspinnen wird durchgeführt mit 777 m/min unter Verwendung von Spinndüsen mit 782 Löchern mit einem Durchmesser von 0,35 mm. Die Fasern werden mit 80 bis 12 Crimps/cm gekräuselt und zu 3,8 cm langen Stapeln zerschnitten, bei einer Streckgeschwindigkeit von 120 m/min. Die Polymere II und IV aus Beispiel 1 werden verwendet. Die Faserproben L und M werden hergestellt unter Verwendung der Formulierungen und Bedingungen, wie sie in der folgenden Tabelle 5 aufgeführt sind. Die Faserprobe M ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und die Faserprobe L ist eine Kontrolle. Additiv-Prozentangaben sind auf das Fasergewicht bezogen. Tabelle 5
¹ Extruderzonentemerpatur.
² Speisewalzentemperatur/Zugwalzentemperatur.
Die Fasern werden getestet und die Gewebe hergestellt und getestet wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 angegeben. Wieder bezieht sich die CD- Festigkeit auf das Gewebe, und die anderen Ergebnisse beziehen sich auf die Faser. Tabelle 6
Probe M der vorliegenden Erfindung weist überlegene Eigenschaften gegenüber der Kontrolle L auf.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Einrichtungen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Einzelheiten beschränkt ist und sich auf alle Äquivalente innerhalb des Umfangs der Patentansprüche erstreckt.

Claims

1. Faser oder Zusammensetzung, umfassend wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000, wobei die Schmelzindizes gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen werden, worin die Faser oder Zusammensetzung wenigstens 3,0 Gew.-%, relativ zum Gewicht der Faser oder Zusammensetzung, des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 umfaßt.

2. Faser oder Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin, bezogen auf das Gewicht der Faser oder Zusammensetzung, die Faser oder Zusammensetzung wenigstens 3,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 umfaßt.

3. Faser oder Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, worin, bezogen auf das Gewicht der Faser oder Zusammensetzung, die Faser oder Zusammensetzung wenigstens 10,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 und wenigstens 10,0 Gew.-% des wenigstens einen Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 umfaßt.

4. Faser oder Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, worin das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1 bis 25 umfaßt und das wenigstens eine Polypropylen mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 umfaßt.

5. Faser oder Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, umfassend 2 bis 5 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 5,70 bis 85 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 10 bis 20 und 10 bis 28 Gew.-% Polypropylen mit einem Schmelzindex von 300 bis 600, bezogen auf das Gewicht der Faser oder Zusammensetzung.

6. Faser oder Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5.

7. Polypropylen-Faser, wobei die Faser einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40 aufweist und wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält.

8. Polypropylen-Faser, wobei die Faser einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5 aufweist und wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 200 bis 1000 enthält.

9. Polypropylen-Faser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, worin die Faser einen mittleren Schmelzindex von 5 bis 40 aufweist.

10. Polypropylen-Faser, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, wobei die Faser eine Null-Scher-Viskosität von wenigstens 2,0 · 10³ Pa·s (wenigstens 2,0 · 10&sup4; Poise) und eine viskoelastische Konstante von wenigstens 1,50 aufweist.

11. Thermisch bondierbare Polypropylen-Faser, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, wobei die Faser einen mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 5,0 aufweist.

12. Polypropylen-Faser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Faser eine im wesentlichen einheitliche Morphologie aufweist.

13. Polypropylen-Faser gemäß Anspruch 12, worin die Faser im wesentlichen einheitlich mit Rutheniumtetroxid anfärbbar ist.

14. Verfahren zum Spinnen von Polypropylen-Filamenten, umfassend:

Schmelzverspinnen einer Polypropylen-Zusammensetzung, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (2300 und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, und die eine breite Molekulargewichtsverteilung aufweist, durch wenigstens eine Spinndüse zur Bildung geschmolzener Polypropylen-Filamente; und

Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-Filamente, um Polypropylen-Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 5,0 zu erhalten.

15. Verfahren zum Spinnen von Polypropylen-Filamenten, umfassend:

Schmelzverspinnen einer Polypropylen-Zusammensetzung, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, und die eine breite Molekulargewichtsverteilung aufweist, durch wenigstens eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 30 bis 200 m/min. um geschmolzene Polypropylen- Filamente zu bilden; und

Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-Filamente.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, worin die Polypropylen-Zusammensetzung ebenfalls wenigstens ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 0,5 bis 30 umfaßt.

17. Verfahren zur Herstellung thermisch bondierbarer Polypropylen-Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, der im wesentlichen durch das Verfahren hindurch beibehalten wird, umfassend:

Schmelzverspinnen einer Polypropylen-Zusammensetzung, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, und die eine breite Molekulargewichtsverteilung mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5 aufweist, durch wenigstens eine Spinndüse, um geschmolzene Polypropylen-Filamente zu bilden; und

Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-Filamente unter Bedingungen, um Polypropylen-Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5 zu erhalten.

18. Verfahren zur Herstellung thermisch bondierbarer Polypropylen-Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, der im wesentlichen durch das Verfahren hindurch beibehalten wird, umfassend:

Schmelzverspinnen einer Polypropylen-Zusammensetzung, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, und die eine breite Molekulargewichtsverteilung aufweist, durch wenigstens eine Spinndüse, um geschmolzene Polypropylen- Filamente zu bilden; und

Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-Filamente unter Bedingungen, um eine im wesentlichen einheitliche Morphologie der abgeschreckten Polypropylen-Filamente mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5 beizubehalten.

19. Verfahren gemäß Anspruch 14, 17 oder 18, worin die Spinngeschwindigkeit 30 bis 200 m/min beträgt.

20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, worin die Filamente eine Dehnung von mehr als 250% aufweisen.

21. Verfahren zum Spinnen von Polypropylen-Filamenten, umfassend:

Schmelzverspinnen einer Polypropylen-Zusammensetzung mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthält, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird, durch wenigstens eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 30 bis 200 m/min. um geschmolzene Polypropylen-Filamente zu bilden; und

Abschrecken der geschmolzenen Polypropylen-Filamente, um Polypropylen-Filamente mit einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40 zu erhalten.

22. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 21, worin der mittlere rheologische Polydispersitätsindex der abgeschreckten Filamente wenigstens 4,5 beträgt.

23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, weiterhin umfassend Kräuseln und Schneiden der Filamente zur Bildung einer Stapelfaser.

24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 23, worin die Filamente oder die Fasern eine im wesentlichen einheitliche Morphologie aufweisen und im wesentlichen einheitlich mit Rutheniumtetroxid anfärbbar sind.

25. Vliesmaterial, umfassend Polypropylen-Fasern mit einem mittleren Schmelzindex von 5 bis 40, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthalten, die thermisch miteinander gebondet sind, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird.

26. Vliesmaterial, umfassend Polypropylen-Fasern mit einem mittleren rheologischen Polydispersitätsindex von wenigstens 4,5, die wenigstens 3,0 Gew.-% wenigstens eines Polypropylens mit einem Schmelzindex von 60 bis 1000 enthalten, die thermisch miteinander gebondet sind, wobei der Schmelzindex gemäß ASTM D-1238, Bedingung L (230ºC und 2,16 kg Belastung) gemessen wird.

27. Vliesmaterial, umfassend Polypropylen-Fasern, die thermisch miteinander gebondet sind, worin die Polypropylen-Fasern Fasern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder thermisch bondierbare Fasern, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 24, umfassen.

28. Gegenstand, umfassend wenigstens eine Absorptionsschicht und wenigstens ein Vliesmaterial, wie in Anspruch 25, 26 oder 27 beansprucht.

29. Gegenstand gemäß Anspruch 28, wobei der Gegenstand eine Windel mit einer äußeren undurchlässigen Schicht, einer inneren Vliesgewebeschicht und einer Absorptionszwischenschicht umfaßt.