[0001] Die Erfindung betrifft ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem
Kunststoff, wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als
Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind. - Erfindungsgemäß
weisen die Spinnvliese Endlosfilamente auf. Solche Endlosfilamente unterscheiden sich
aufgrund ihrer quasi endlosen Länge von Stapelfasern, die viel geringere Längen von
beispielsweise 10 bis 60 mm aufweisen.
[0002] Spinnvliese der eingangs genannten Art sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsvarianten
bekannt. Bei solchen Spinnvliesen ist in der Regel eine hohe Festigkeit bzw. hohe
Zugfestigkeit wünschenswert. Für viele Anwendungen sollen die Spinnvliese außerdem
einen glatten weichen Griff aufweisen. Ein weicher Griff der Spinnvliese einerseits
und eine hohe Festigkeit bzw. Zugfestigkeit der Spinnvliese andererseits ist häufig
nicht zufriedenstellend in der Kombination erreichbar. Vor allem lässt sich ein weicher
Griff nicht zugleich mit einer hohen Produktivität bzw. Anlagenproduktivität realisieren.
[0003] Spinnvliese aus Polypropylen sind seit langem bekannt und zeichnen sich durch ein
gutes Laufverhalten auf der zugehörigen Anlage aus. Insbesondere treten verhältnismäßig
wenige Verschmutzungen auf. Allerdings sind diese Spinnvliese nicht besonders weich
und die Möglichkeiten zur Verbesserung der Weichheit - beispielsweise durch feinere
Fasern - sind begrenzt und oft nicht wirtschaftlich. Der Einsatz eines Gleitmittels
zur Erhöhung der Weichheit des Spinnvlieses ist möglich, verändert aber nicht die
verhältnismäßig hohe Biegesteifigkeit der Filamente und kann somit kein zufriedenstellendes
weiches Spinnvlies ergeben. Die Verwendung eines solchen Gleitmittels hat den Nachteil,
dass das Gleitmittel während des Spinnprozesses aus der Filamentschmelze bzw. aus
den anfangs heißen Filamenten ausdiffundiert und die Anlage verschmutzt, so dass die
Produktivität letztendlich gesenkt wird.
[0004] Zur Verbesserung der Weichheit wurden Polypropylen-Mischungen eingeführt, beispielsweise
Mischungen aus Homo-Polypropylen und Copolymeren auf Polypropylen-Basis, wie "Random
CoPP". Diese Mischungen ergeben biegeweiche Filamente, die sich allerdings in der
Regel durch einen eher stumpfen Griff auszeichnen, was wiederum den Einsatz von zusätzlichen
Gleitmittel erfordert. Diese weichen Polypropylen-Mischungen weisen eine nachteilhaft
reduzierte Festigkeit auf. Außerdem sind die oben beschriebenen Probleme mit Verschmutzungen
hier ebenfalls vorhanden. - Bei Einsatz bestimmter Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration
kann ein Kompromiss aus akzeptabler Weichheit und ausreichender Festigkeit erzielt
werden. So verbessert ein Homo-Polypropylen im Kern die Festigkeit und weiche Polypropylen-Mischungen
oder der Einsatz von Polypropylen-Copolymerisat im Mantel steigern die Weichheit der
Filamente bzw. des Spinnvlieses. Allerdings sind die betreffenden Filamentoberflächen
auch relativ stumpf. Das macht den Einsatz eines Gleitmittels erforderlich, der aber
wiederum die oben geschilderten Probleme im Zusammenhang mit Verschmutzungen mit sich
bringt.
[0005] Bei den hohen Produktionsgeschwindigkeiten moderner Anlagen zur Erzeugung von Spinnvliesen
wird mit einer Kombination aus einem sogenannten Jumborollen-Wickler und einer Umroll-Schneidmaschine
gearbeitet, da bei diesen hohen Produktionsgeschwindigkeiten nicht mehr direkt aufgewickelt
werden kann. Zwischen der Herstellung des Spinnvlieses und der damit einhergehenden
Erzeugung der Jumborolle einerseits und dem Zeitpunkt des Umroll-Schneidvorganges
andererseits werden die Jumborollen zwischengelagert, wobei dieser Zeitraum durchaus
mehrere Stunden dauern kann. In dieser Zeit kann ein eingesetztes Gleitmittel an die
Oberfläche der Filamente migrieren, so dass die Filamente bzw. die Spinnvliese glatter
werden und sich damit das Umrollverhalten verschlechtert. - Es besteht somit ein Bedürfnis,
die Filamente bzw. Spinnvliese bei Einsatz eines Gleitmittels so einzustellen, dass
einerseits positive Endeigenschaften gewahrt bleiben, andererseits die Anlage möglichst
wenig verschmutzt wird und weiterhin die Produktionsgeschwindigkeit, die Wickelfähigkeit
und die Prozesssicherheit optimiert bleiben bzw. optimiert werden können.
[0006] Bei der Herstellung von Spinnvliesen aus Endlosfilamenten ist es grundsätzlich bereits
bekannt, weichmachende Additive bzw. Gleitmittel in den thermoplastischen Kunststoff
der Filamente einzumischen. Dabei erfolgt gleichsam ein homogenes Einbringen des Gleitmittels
in die Filamente. Diese bekannten Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, dass die Additive
im Zuge der Spinnvlies-Erzeugung aus den Filamenten ausdampfen können und die Anlage
verschmutzen bzw. sich insbesondere in den luftführenden Komponenten der Anlage niederschlagen.
Diese negativen Effekte sind natürlich unerwünscht.
[0007] Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Spinnvlies
der eingangs genannten Art anzugeben, dass sich sowohl durch einen glatten weichen
Griff als auch durch eine ausreichende Festigkeit auszeichnet, das einfach und effizient
herstellbar ist und bei dem vor allem ein Ausdampfen weichmachender Additive bzw.
ein Ausdampfen von Gleitmitteln weitgehend vermieden werden kann.
[0008] Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform
ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente
als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente, mit Kern-Mantel-Konfiguration
ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei der
Anteil des Gleitmittels - bezogen auf das gesamte Filament - 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise
500 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 700 bis 2500
ppm beträgt und wobei in der Mantelkomponente weiterhin zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels durch die Mantelkomponente reduzierender Zusatzstoff enthalten ist.
[0009] Außerdem lehrt die Erfindung zur Lösung des technischen Problems gemäß einer zweiten
Ausführungsform ein Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff,
wobei die Endlosfilamente als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente,
mit Kern-Mantel-Konfiguration ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein
Gleitmittel enthalten, wobei der Anteil des Gleitmittels - bezogen auf das gesamte
Filament - 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise 500 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000
ppm und sehr bevorzugt 700 bis 2500 ppm beträgt, wobei das Gleitmittel bevorzugt in
der Mantelkomponente vorhanden ist, wobei in der Mantelkomponente zumindest ein die
Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels durch die Mantelkomponente reduzierender
Zusatzstoff enthalten ist, wobei die Oberfläche des Spinnvlieses im Zeitraum bis 150
Minuten nach der Spinnvlies-Erzeugung härter ist, insbesondere um mehr als 3 %, vorzugsweise
um mindestens 3,2 %, bevorzugt um mindestens 3,3 % und insbesondere um mindestens
3,5 % härter ist als die Oberfläche ein ansonsten unter gleichen Bedingungen hergestellten
Vergleichs-Spinnvlieses ohne einen die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels
reduzierenden Zusatzstoff und wobei die Oberfläche des Spinnvlieses 96 Stunden nach
der Spinnvlies-Erzeugung einen gleichen Härtegrad bzw. Weichheitsgrad oder einen in
etwa gleichen Härtegrad bzw. Weichheitsgrad aufweist wie das Vergleichs-Spinnvlies,
wobei sich die Weichheitsgrade dann bevorzugt um maximal 3 %, vorzugsweise um maximal
2,9 % und insbesondere um maximal 2,8 % unterscheiden. Dass im Rahmen der zweiten
Ausführungsform die Oberfläche des Spinnvlieses im Zeitraum bis 150 Minuten nach der
Spinnvlies-Erzeugung um mehr als 3 %, etc. härter ist als die Oberfläche eines Vergleichs-Spinnvlieses
meint insbesondere, dass es innerhalb der ersten 150 Minuten nach der Spinnvlies-Erzeugung
zumindest einen Zeitpunkt gibt, bei dem diese Toleranzgrenze überschritten wird. Je
nach Rohstoffwahl und je nach Gleitmittel bzw. Gleitmittelanteil kann es beispielsweise
120 Minuten dauern bis die Toleranzgrenze überschritten ist. Bei anderen Bedingungen
kann aber auch nach 15 Minuten bereits die Toleranzgrenze überschritten sein oder
die Überschreitung der Toleranzgrenze ist über den gesamten Zeitraum bzw. im Wesentlichen
über den gesamten Zeitraum gegeben. Dabei sind beispielsweise die Migrationsgeschwindigkeiten
je nach Mantelrohstoff bzw. je nach Mantelanteil des Filamentes relevant.
[0010] Der hier gewählte Zeitraum bis 150 min. ist einerseits an das unten beschriebene
eingesetzte Messgerät angepasst und im Übrigen werden damit auch typische Zeiten berücksichtigt,
ab denen die Jumborollen umgerollt werden können. Eine Härtemessung direkt im Zuge
des Spinnens ist mit dem gewählten Verfahren nicht möglich. Es liegt im Rahmen der
Erfindung, dass eine solche Messung ca. 15 min. dauert und deshalb auch nicht kontinuierlich
ablaufen kann. Der genannte Zeitraum kann aber auch nicht zu lange gewählt werden,
damit er noch als Entscheidungshilfe während der Produktion dienen kann. Insgesamt
ermöglicht dieser Zeitraum die Entscheidung bezüglich des Spinnverhaltens (Anlagensauberkeit)
und des Wickelverhaltens.
[0011] Zweckmäßigerweise beträgt das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der
Mantelkomponente 40:60 bis 90:10, vorzugsweise 60:40 bis 85:15, insbesondere 65:35
bis 80:20, bevorzugt 65:35 bis 75:25 und sehr bevorzugt 67:33 bis 73:27.
[0012] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Härtegrad des Spinnvlieses (siehe insbesondere
Patentanspruch 2) an der Vliesoberfläche mittels eines TSA-Messgerätes (der Firma
Emtec, Leipzig, Deutschland) als die Lautstärke bei dem Peakmaximum des Lautstärke/
Frequenz-Spektrums bei etwa 6550 Hz bestimmt wird. Dieses TSA-Messgerät gibt die Produkteigenschaft
als "TS7"-Wert aus. Der TS7-Wert korreliert mit der Weichheit des Vlieses. Ein Spinnvlies
aus rauen/stumpfen Filamenten weist einen höheren TS7-Wert auf als ein vergleichbares
Spinnvlies aus glatteren/weicheren Filamenten. - Erfindungsgemäß erfolgt die Messung
des Härtegrades bzw. der Lautstärke in dem Zeitraum bis 150 Minuten nach der Spinnvlies-Erzeugung
an der Oberfläche des Spinnvlieses. Mit dem Begriff Spinnvlies-Erzeugung ist dabei
die Ablage der Filamente nach ihrem Erspinnen auf der Ablage bzw. auf dem Ablagesiebband
gemeint. Die Messung erfolgt also in dem Zeitraum bis 150 Minuten nach dieser Ablage
der Filamente auf der Ablage bzw. auf dem Ablagesiebband. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
dass diese Messung nach allen Vorverfestigungs- und/oder Verfestigungsmaßnahmen erfolgt,
die an dem Vlies - insbesondere auf der Ablage bzw. auf dem Ablagesiebband - durchgeführt
werden. Dabei handelt es sich insbesondere auch um eine Verfestigung mittels eines
Kalanders mit einer Gravurwalze. Die Messung des Härtegrades erfolgt also nach diesen
Verfestigungen, jedoch mit der Maßgabe, dass sie in einem Zeitraum bis 150 Minuten
nach der Ablage der Filamente auf der Ablage bzw. auf dem Ablagesiebband durchgeführt
wird. Zweckmäßigerweise erfolgt die Messung des Härtegrades vor dem Aufwickeln des
Spinnvlieses auf einer Rolle oder nach Aufwickeln des Spinnvlieses auf einer Rolle
aber immer mit der Maßgabe, dass diese Messung in einem Zeitraum bis 150 Minuten nach
der Filamentablage durchgeführt wird.
[0013] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Härtegrad mit einem handelsüblichen Messgerät
TSA (Tissue Softness Analyzer) der Firma Emtec, Leipzig, Deutschland gemessen wird.
Es wird dabei bevorzugt das folgende Standardverfahren durchgeführt:
- Einspannen eines Teststückes des zu analysierenden Vlieses,
- Absenken des mit 8 Platten bestückten Standard-Rotors auf die Vliesoberfläche. Bei
einer Kraft von 100 mN des Rotors auf die Vliesprobe dreht der Rotor mit einer Geschwindigkeit
von 2/sec.
- Durch diese Rotation wird die Vliesprobe bzw. der Rotor zu Schwingungen/Geräuschen
angeregt und ein Mikrofon zeichnet diese Reaktion auf. Die gemessenen Geräusche werden
mittels FourierTransformation in ein Schallfrequenzspektrum umgewandelt.
- Die Lautstärke des lokalen Lautstärkemaximums im Bereich um etwa 6550 Hz wird als
"TS7" von dem Messgerät ausgegeben.
[0014] Dieses Schallfrequenzspektrum ist abhängig von der Gesamtstruktur der Vliesoberfläche
und die Amplitude der Lautstärke ist unter anderem abhängig von der Höhe der Vliesstruktur
als auch von dem Härtegrad der Vliesoberfläche bzw. der Filamentoberflächen. Hierbei
werden Eigenschaften wie Oberflächentopologie im Bereich unter 1000 Hz deutlich und
die Weichheit im Bereich um 6550 Hz. Der TS7-Wert wird als charakteristischer Messwert
des Härtegrades im Rahmen der Erfindung verwendet. Die im Patentanspruch 2 aufgeführten
prozentualen Angaben zu Unterschieden im Härtegrad beziehen sich also auf diesen Wert.
Zweckmäßigerweise wird die Lautstärke bzw. der Härtegrad des Vergleichsvlieses gleich
100 % gesetzt und es wird in Bezug auf die Lautstärke bzw. den Härtegrad des erfindungsgemäßen
Spinnvlieses die prozentuale Abweichung bestimmt. - Eine Beschreibung eines solchen
Messverfahrens für den Härtegrad bzw. für den Weichheitsgrad findet sich im Übrigen
in "Schloßer U., Bahners T., Schollmeyer E., Gutmann J.: Griffbeurteilung von Textilien
mittels Schallanalyse, Melliand Textilberichte 1/2012, 43 bis 45".
[0015] Im Rahmen der Herstellung des erfindungsgemäßen Spinnvlieses werden die Filamente
vorzugsweise auf einer Ablage, insbesondere auf einem Ablagesiebband, abgelegt. Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Messung des Härtegrades an der Oberfläche
des Spinnvlieses erfolgt, die von der Ablage bzw. vom Ablagesiebband abgewandt ist.
Wenn die Vliesbahn bzw. das Spinnvlies mittels eines Kalanders mit Gravurwalze verfestigt
wird, erfolgt die Messung des Härtegrades zweckmäßigerweise an der Oberfläche des
Spinnvlieses, die der Gravurwalze zugewandt ist und vorzugsweise handelt es sich dabei
um die Oberfläche des Spinnvlieses, die von der Ablage bzw. von dem Ablagesiebband
abgewandt ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Spinnvlies
einerseits und das Vergleichsvlies andererseits unter gleichen Bedingungen hergestellt
werden, insbesondere mit der gleichen Anlage bzw. Spunbond-Anlage hergestellt werden
und auf der gleichen Ablage bzw. dem gleichen Ablagesiebband abgelegt werden. Weiterhin
liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Spinnvlies zum einen und das Vergleichsvlies
zum anderen auf gleiche Weise verfestigt werden, insbesondere mit dem gleichen Kalander
oder dergleichen verfestigt werden und dass die Filamente des Spinnvlieses einerseits
und des Vergleichsvlieses andererseits den gleichen Titer aufweisen.
[0016] Für alle Ausführungsformen (erste und zweite Ausführungsform) gelten die folgenden
Maßgaben:
[0017] In der Kernkomponente und/oder in der Mantelkomponente können Rohstoffmischungen
eingesetzt werden, die bevorzugt jeweils kompatibel sind. Kern-Mantel-Konfiguration
meint im Rahmen der Erfindung, dass die Mantelkomponente die Kernkomponente vollständig
bzw. im Wesentlichen vollständig umgibt. - Die Endlosfilamente des Spinnvlieses haben
für alle Ausführungsformen der Erfindung vorzugsweise einen Titer von 1,0 bis 2,5
denier und besonders bevorzugt einen Titer von 1,2 bis 2,2 denier.
[0018] Es liegt im Rahmen der Erfindung - insbesondere im Rahmen der zweiten Ausführungsform
-, dass es sich bei der Kern-Mantel-Konfiguration um eine exzentrische Kern-Mantel-Konfiguration
handeln kann. Vorzugsweise ergibt sich dann durch geeignete Wahl der Rohstoffe bzw.
der Kunststoffkomponenten ein spiral-gekräuseltes Filament.
[0019] Empfohlenermaßen weist im Rahmen der ersten und der zweiten Ausführungsform die Kernkomponente
und/oder die Mantelkomponente zumindest 90 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 95 Gew.-%
und bevorzugt zumindest 96 Gew.-% zumindest einer Komponente aus der Gruppe "Polyolefin,
Polyolefin-Copolymerisat, Mischung aus Polyolefin und Polyolefin-Copolymerisat" auf.
Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente
zumindest 90 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 95 Gew.-%, und bevorzugt zumindest 96
Gew.-% zumindest einer Komponente aus der Gruppe "Polypropylen, Polypropylen-Copolymerisat,
Mischung aus Polypropylen und Polypropylen-Copolymerisat" aufweist. - Zweckmäßigerweise
besteht/bestehen die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente im Wesentlichen
aus einem Polyolefin und/oder im Wesentlichen aus einem Polyolefin-Copolymerisat und/oder
im Wesentlichen aus einer Mischung aus Polyolefin und Polyolefin-Copolymerisat. Nach
sehr empfohlener Ausführungsvariante der ersten und zweiten Ausführungsform besteht/bestehen
die Kernkomponente und/oder die Mantelkomponente im Wesentlichen aus einem Polypropylen
und/oder im Wesentlichen aus einem Polypropylen-Copolymerisat und/oder im Wesentlichen
aus einer Mischung aus einem Polypropylen und einem Polypropylen-Copolymerisat. Die
Einschränkung "im Wesentlichen" in den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten
trägt dem Umstand Rechnung, dass in der Kernkomponente und/oder Mantelkomponente Additive,
insbesondere das Gleitmittel und gegebenenfalls ein die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff, enthalten ist/sind. Vorzugsweise beträgt
der Anteil der Additive (Gleitmittel, gegebenenfalls die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff sowie eventuelle andere Additive, wie beispielsweise
Farbadditive) - bezogen auf das gesamte Filament - maximal 10 Gew.-%, zweckmäßigerweise
maximal 8 Gew.-%, bevorzugt maximal 6 Gew.-% und sehr bevorzugt maximal 5 Gew.-%.
- Das im Rahmen der Erfindung eingesetzte Polypropylen-Copolymerisat ist im Übrigen
gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung als Ethylen-Propylen-Copolymerisat ausgeführt.
Empfohlenermaßen weist das eingesetzte Ethylen-Propylen-Copolymerisat einen Ethylen-Anteil
von 1 bis 6 %, bevorzugt von 2 bis 6 % auf. Es empfiehlt sich, dass das bevorzugt
eingesetzte Polypropylen-Copolymerisat eine Schmelzflussrate (MFI) von 19 bis 70 g/min,
insbesondere von 20 bis 70 g/min, vorzugsweise von 25 bis 50 g/min aufweist. Es hat
sich bewährt, dass das Polypropylen-Coplymerisat eine Molekulargewichtsverteilung
bzw. Molmassenverteilung (M
w/M
n) von 2,5 bis 6, bevorzugt von 3 bis 5,5 und sehr bevorzugt von 3,5 bis 5 aufweist.
[0020] Eine empfohlene Ausführungsvariante der ersten und der zweiten Ausführungsform der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kernkomponente im Wesentlichen aus
einem Homo-Polyolefin, insbesondere im Wesentlichen aus einem Homo-Polypropylen besteht.
Es hat sich bewährt, dass die Kernkomponente zumindest 80 Gew.-%, vorzugsweise zumindest
85 Gew.-%, bevorzugt zumindest 90 Gew.-% und besonders bevorzugt zumindest 95 Gew.-%
des Homo-Polyolefins, insbesondere des Homo-Polypropylens aufweist. - Eine empfohlene
Ausführungsform der ersten und der zweiten Ausführungsform zeichnet sich weiterhin
dadurch aus, dass die Mantelkomponente im Wesentlichen aus einem Polyolefin-Copolymerisat,
insbesondere im Wesentlichen aus einem Polypropylen-Copolymerisat und/oder im Wesentlichen
aus einer Mischung eines Polyolefins bzw. Homo-Polyolefins mit einem Polyolefin-Copolymerisat,
insbesondere im Wesentlichen aus einer Mischung eines Polypropylens bzw. Homo-Polypropylens
mit einem Polypropylen-Copolymerisat besteht.
[0021] Sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden
vorzugsweise die nachfolgend spezifizierten Substanzen als Gleitmittel eingesetzt.
Zweckmäßigerweise wird als Gleitmittel zumindest ein Fettsäurederivat und bevorzugt
zumindest eine Substanz aus der Gruppe "Fettsäureester, Fettsäurealkohol, Fettsäureamid"
verwendet. Eine empfohlene Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass als Gleitmittel zumindest ein Stearat - insbesondere Glycerin-Monostearat
- und/oder ein Fettsäureamid wie z. B. Erucasäureamid und/oder ein Ölsäureamid eingesetzt.
Beispielsweise ist auch der Einsatz von Distearylethylendiamid möglich. Als Gleitmittel-Masterbatch
wird gemäß einer bewährten Ausführungsvariante das Erucasäureamid-Produkt SL05068PP
der Firma Constab verwendet.
[0022] Die Schmelzflussrate (MFI) wird im Rahmen der Erfindung insbesondere nach ISO 1133
gemessen und zwar für Polypropylen und Polypropylen-Copolymerisat bei 230°C und 2,16
kg. Das Polyolefin-Copolymerisats bzw. das Polypropylen-Copolymerisats weist vorzugsweise
einen Ethylen-Anteil von 2 bis 20 %, bevorzugt von 4 bis 20 % auf. Das Polyolefin-Copolymerisat
bzw. das Polypropylen-Copolymerisat dieser Ausführungsvariante zeichnet sich bevorzugt
bezüglich der Kohlenstoffatome durch einen mittleren C2-Anteil im Bereich von 2 bis
6 % aus. Vorzugsweise werden als Polypropylen-Copolymerisat Exxon Vistamaxx 3588 und/oder
Exxon Vistamaxx 6202 oder ein Polypropylen mit ähnlichen Eigenschaften eingesetzt.
Das Polypropylen-Copolymerisat wird entsprechend den obigen Angaben mit dem Homo-Polyolefin
bzw. Homo-Polypropylen für die Mantelkomponente gemischt. Bevorzugte Angaben für das
Homo-Polypropylen sind weiter unten noch aufgeführt.
[0023] Im Zuge der Herstellung des erfindungsgemäßen Spinnvlieses kann im Hinblick auf den
eingesetzten thermoplastischen Kunststoff mit einer Recyclat-Rückführung gearbeitet
werden. Dabei wird zweckmäßigerweise der Recyclat-Strom ausschließlich oder vornehmlich
für die Kernkomponente eingesetzt. Ein mit Gleitmittel beladenes zurückgeführtes Recyclat
wird dann nur in die Kernkomponente zurückgeführt und es wird gewährleistet, dass
die Mantelkomponente gleitmittelfrei bzw. im Wesentlichen gleitmittelfrei bleibt.
- Bei einer Recyclat- Rückführung mit Copolymerisat-Anteilen im Recyclat-Strom wird
dann Copolymerisat auch in die Kernkomponente überführt. Nichtsdestoweniger bleibt
der Mantel gleitmittelfrei bzw. im Wesentlichen gleitmittelfrei.
[0024] Eine Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch
aus, dass das Gleitmittel in der Mantelkomponente vorhanden ist und gemäß einer Ausgestaltung
der Erfindung lediglich in der Mantelkomponente enthalten ist. Grundsätzlich kann
bei der ersten Ausführungsform der Erfindung Gleitmittel aber auch in oder auch nur
in der Kernkomponente vorhanden sein. - Gemäß der zweiten Ausführungsvariante ist
Gleitmittel in der Mantelkomponente vorzugsweise vorhanden. Dabei kann nach einer
Ausgestaltung das Gleitmittel lediglich in der Mantelkomponente enthalten sein. Prinzipiell
kann bei dieser zweiten Ausführungsform Gleitmittel aber auch in der Kernkomponente
vorhanden sein.
[0025] Die Kernkomponente kann aus einem Homo-Polyolefin und insbesondere aus einem Homo-Polypropylen
bestehen bzw. im Wesentlichen bestehen. Nach einer anderen Ausführungsvariante weist
die Kernkomponente zumindest 75 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt
zumindest 85 Gew.-% und besonders bevorzugt zumindest 90 Gew.-% des Homo-Polyolefins,
insbesondere des Homo-Polypropylens auf.
[0026] Eine empfohlene Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Mantelkomponente bzw. die das Gleitmittel enthaltende Mantelkomponente aus einem
Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere aus einem Polypropylen-Copolymerisat besteht
bzw. im Wesentlichen besteht. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Mantelkomponente
das Gleitmittel enthalten sein kann bzw. enthalten ist und (zusätzlich) der die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierende Zusatzstoff enthalten ist. Bei der zweiten Ausführungsform
wird bevorzugt ein Polyolefin-Copolymerisat bzw. ein Polypropylen-Copolymerisat für
die Mantelkomponente gewählt, das eine Schmelzflussrate (MFI) von 20 bis 70 g/10 min,
vorzugsweise von 25 bis 50 g/10 min aufweist. Zweckmäßigerweise wird ein Ethylen-Propylen-
Copolymerisat mit einem Ethylen-Anteil von 1 bis 6 %, bevorzugt von 2 bis 6 % eingesetzt.
Empfohlenermaßen zeichnet sich das für die Mantelkomponente gewählte Polyolefin-Copolymerisat
bzw. Polypropylen-Copolymerisat durch eine enge Molmassenverteilung aus und vorzugweise
durch eine Molekulargewichtsverteilung bzw. Molmassenverteilung (M
w/M
n) von 2,5 bis 6, bevorzugt von 3 bis 5,5 und sehr bevorzugt von 3,5 bis 5. Die Molekulargewichtsverteilung
M
w/M
n wird im Rahmen der Erfindung nach der Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) und zwar
entsprechend ISO 16014-1:2003, ISO 16014-2:2003, ISO 16014-4:2003 und ASTM D 6474-12.
- Empfohlenermaßen wird ein ein Nukleierungsmittel aufweisendes oder sonst wie für
eine hohe Kristallisationsgeschwindigkeit modifiziertes Random-Polypropylen-Copolymerisat
eingesetzt, wie beispielsweise Borealis RJ377MO oder Basell Moplen RP24R. Dieses letztgenannte
Random-Polypropylen-Copolymerisat weist z. B. eine Schmelzflussrate von 30 g/10 min
und eine Vicat-Temperatur von 120°C (ISO 306/A50, 10 N) auf.
[0027] Im Rahmen der Erfindung wird in der Mantelkomponente der Endlosfilamente zumindest
ein die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff eingesetzt.
Bei diesem Zusatzstoff handelt es sich um zumindest ein Nukleierungsmittel und/oder
um zumindest einen Füllstoff. Nach besonders bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
wird zumindest ein Nukleierungsmittel eingesetzt. Zweckmäßigerweise ist das Nukleierungsmittel
mit einem Anteil von 500 bis 2500 ppm - bezogen auf das gesamte Filament - in den
Filamenten enthalten. Dabei hat es sich besonders bewährt ein Nukleierungsmittel aus
der Gruppe "Aromatische Carbonsäure, Salz einer aromatischen Carbonsäure, Sorbit-Derivat,
Talkum, Kaolin, Chinacridon, Pimelinsäure-Salz, Suberinsäure-Salz, Dicyclohexyl-naphthalendicarboxamid,
Organophosphat, Triphenyl-Verbindung, Triphenyldithiazin" verwendet. Als Nukleierungsmittel
kann ein Sorbitol wie das Dibenzyl-Sorbitol (DBS) bzw. 1,3:2,4-bis-(p-methylbenzylidene)
Sorbitol (MDBS) bzw. das 1,3:2,4-bis-(3,4-Dimethyl-benzylidene) Sorbitol (DMDBS) eingesetzt
werden. Ein bevorzugtes Nukleierungsmittel ist ein Salz einer aromatischen Carbonsäure,
insbesondere ein Alkalisalz der Benzoesäure und beispielsweise Natriumbenzoat.
[0028] Durch die Nukleierung der Mantelkomponente, insbesondere des Polyolefin-Copolymerisates
bzw. des Polypropylen-Copolymerisates der Mantelkomponente mit zumindest einem Nukleierungsmittel
wird die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels im Mantel gesenkt und somit im
Hinblick auf die Lösung des technischen Problems der problemlose Einsatz von Gleitmitteln
in der Mantelkomponente ermöglicht. - Auch zumindest ein Füllstoff in der Mantelkomponente
kann die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels reduzieren. Dabei wird als Füllstoff
vorzugsweise zumindest ein Metallsalz und besonders bevorzugt zumindest eine Substanz
aus der Gruppe "Titandioxid", Calciumcarbonat, Talkum" eingesetzt.
[0029] Im Rahmen der Erfindung können als Polypropylen-Copolymerisate für die Mantelkomponente
zweckmäßigerweise Random-Polypropylen-Copolymerisate mit enger Molmassenverteilung
eingesetzt werden. Hier kommen insbesondere auch Polypropylen-Copolymerisate in Frage,
die aus dem Spritzguss-Sektor bekannt sind und oft Antistatika und Nukleierungsmittel
enthalten. Solche Antistatika (z. B. Fettsäureester wie beispielsweise Glycerin Monostearat
oder auch ethoxylierte Fettamine bzw. Alkylamine) können oftmals als Gleitmittel bereits
ausreichen und würden unter die erfindungsgemäß beanspruchte Gleitmittelmenge fallen.
- Optional kann in die Kernkomponente und/oder Mantelkomponente zusätzliches Gleitmittel
zudosiert werden, wenn der bereits vorhandene Anteil aus dem Copolymerisat nicht ausreicht.
Das Copolymerisat der Mantelkomponente kann mit Homo-Polypropylen abgemischt werden.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Viskosität dieser Mischungen geringer als
die Viskosität eines Homo-Polypropylens. Wenn ein Homo-Polypropylen eingesetzt wird,
so handelt es sich dabei vorzugsweise um ein Homo-Polypropylen mit den folgenden Eigenschaften.
Die Schmelzflussrate (MFI) beträgt zweckmäßigerweise 17 bis 37g/10min, bevorzugt 19
bis 35g/10min. Das Homo-Polypropylen weist empfohlenermaßen eine enge Molmassenverteilung
im Bereich von 3,6 bis 5,2, insbesondere im Bereich von 3,8 bis 5 auf. Die Messung
der Molmassenverteilung wurde weiter oben bereits spezifiziert. Nach bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung wird als Homo-Polypropylen zumindest eines der folgenden Produkte eingesetzt:
Borealis HF420FB (MFI19), HG455FB (MFI25), HG475FB (MFI25), Basell Moplen HP561R (MFI25)
und Exxon 3155 PP (MFI35).
[0030] Nach ganz besonders empfohlener Ausführungsform der Erfindung wird sowohl für die
Kernkomponente als auch für die Mantelkomponente Homo-Polypropylen und/oder Polypropylen-Copolymerisat,
insbesondere Ethylen-Propylen-Copolymerisat und/oder Mischungen davon eingesetzt.
Die PP-Materialien haben sich im Rahmen der Erfindung ganz besonders bewährt.
[0031] Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein erfindungsgemäßes Spinnvlies mit einem
Spunbond-Verfahren hergestellt wird. Dabei werden zunächst Mehrkomponentenfilamente
bzw. Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration als Endlosfilamente mittels
zumindest einer Spinnerette ersponnen und anschließend werden diese Endlosfilamente
in zumindest einer Kühleinrichtung gekühlt und daraufhin durchlaufen die Endlosfilamente
eine Verstreckeinrichtung zum Verstrecken der Filamente. Die verstreckten Filamente
werden auf einer Ablage, insbesondere auf einem Ablagesiebband als Spinnvlies abgelegt.
[0032] Eine besonders empfohlene Ausführungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang
dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat aus der Kühleinrichtung und der Verstreckeinrichtung
als geschlossenes Aggregat ausgebildet ist, wobei außer der Zufuhr der Kühlluft in
der Kühleinrichtung keine weitere Luftzufuhr in das geschlossene Aggregat stattfindet.
Diese geschlossene Ausführung hat sich im Rahmen der Erfindung bei der Herstellung
eines erfindungsgemäßen Spinnvlieses besonders bewährt.
[0033] Zweckmäßigerweise ist zwischen der Verstreckeinrichtung und der Ablage bzw. dem Ablagesiebband
zumindest ein Diffusor angeordnet. Die aus der Verstreckeinrichtung austretenden Endlosfilamente
werden durch diesen Diffusor hindurchgeführt und dann auf der Ablage bzw. auf dem
Ablagesiebband abgelegt. Eine empfohlene Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, dass zwischen der Verstreckeinrichtung und der Ablage zumindest
zwei Diffusoren, bevorzugt zwei Diffusoren in Filamentströmungsrichtung hintereinander
angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist zwischen den beiden Diffusoren zumindest ein
Sekundärlufteintrittsspalt für den Eintritt von Umgebungsluft vorhanden. Die Ausführungsform
mit dem zumindest einen Diffusor bzw. mit den zumindest zwei Diffusoren und dem Sekundärlufteintrittsspalt
hat sich ebenfalls im Hinblick auf die Herstellung der erfindungsgemäßen Spinnvliese
besonders bewährt.
[0034] Nach der Ablage der Filamente zum Spinnvlies wird dieses Spinnvlies verfestigt, nach
bevorzugter Ausführungsform vorverfestigt und anschließend endverfestigt. Die Vorverfestigung
bzw. Verfestigung des Spinnvlieses erfolgt zweckmäßigerweise mit zumindest einem Kalander.
Dabei werden bevorzugt zwei miteinander wechselwirkende Kalanderwalzen eingesetzt.
Nach einer empfohlenen Ausführungsform ist zumindest eine dieser Kalanderwalzen beheizt
ausgeführt. Die Prägefläche des Kalanders beträgt zweckmäßigerweise 8 bis 20 %, beispielsweise
12 %. - Wenn im Rahmen der Erfindung der Weichheitsgrad bei einem erfindungsgemäßen
Spinnvlies einerseits und bei einem Vergleichsvlies andererseits ermittelt wird, erfolgt
bei beiden Vliesen die gleiche Vorverfestigung bzw. Verfestigung des Spinnvlieses.
[0035] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die erfindungsgemäßen Spinnvliese
einen optimalen glatten weichen Griff und nichtsdestoweniger eine hohe Festigkeit
aufweisen. Es resultieren weiche Spinnvliese mit guter Zugfestigkeit. Das gilt vor
allem für den bevorzugten Einsatz der Polypropylene bzw. Polypropylen-Copolymerisate
für die Kernkomponente und/oder Mantelkomponente der Endlosfilamente des erfindungsgemäßen
Spinnvlieses. Wesentlich ist weiterhin, dass gegenüber bekannten Lösungen das Ausdampfen
von Gleitmittel aus den Filamenten effektiv reduziert werden kann und dadurch werden
unerwünschte Abscheidungen in der Anlage vermieden. Somit kann die Sauberkeit der
Anlage gegenüber den bekannten Maßnahmen erhöht werden und dadurch auch die Effizienz
und Verfügbarkeit der Anlage gesteigert werden. Insbesondere kann die Anlagenlaufzeit
erhöht werden. Der Erfindung liegt insoweit auch die Erkenntnis zugrunde, dass ein
inhomogenes Einbringen des Gleitmittels in die Filamente zur Lösung des erfindungsgemäßen
technischen Problems effektiv beiträgt. - Wie mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
noch belegt wird, kann im Vergleich zu den aus der Praxis bekannten Maßnahmen bei
der Erzeugung der erfindungsgemäßen Spinnvliese und insbesondere bei der Verfestigung
der Spinnvliese bei geringerem Energieaufwand - insbesondere bei geringeren Kalandertemperaturen
- eine vergleichbare Festigkeit der Vliese erreicht werden. Aufgrund der erfindungsgemäß
erreichten hohen Festigkeit der Spinnvliese kann bei der Herstellung der Endlosfilamente
auch Material eingespart werden, insbesondere im Vergleich zu anderen Rohstoffkombinationen,
wie beispielsweise PP/PE. Weiterhin kann bei der Herstellung der erfindungsgemäßen
Spinnvliese eine einfache Recyclierung der Komponenten in den Herstellungsprozess
erfolgen. Aufgrund der Kompatibilität der verwendeten Rohstoffe ist eine problemlose
Rückführung von Recyclat mit hohen Anteilen möglich. Auch dadurch ergibt sich ein
erheblicher Kostenvorteil gegenüber z. B. einer PP/PE-Kombination. Im Ergebnis resultieren
weiche, glatte und zugfeste Spinnvliese, die mit verhältnismäßig geringen Kosten realisiert
werden können.
[0036] Es wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
[0037] Nachfolgend wurden Spinnvliese aus Bikomponentenfilamenten mit Kern-Mantel-Konfiguration
nach dem oben beschriebenen Spunbond-Verfahren hergestellt. Als Material für die beiden
Komponenten (Kern und Mantel) kamen dabei Homo-Polypropylene und Polypropylen-Copolymerisate
zum Einsatz. Das auf dem Ablagesiebband abgelegte Spinnvlies wurde bei allen Ausführungsbeispielen
mit einem Kalander verfestigt, der eine Gravur U5714A aufwies (12 % Prägefläche, runde
Gravurpunkte, 25 Fig/cm
2). Die Feinheit der Filamente aller Beispiele betrug ca. 1,6 bis 1,8 denier. Alle
Muster wurden mit einem Spinnsystem bei gleichen bzw. ähnlichen Durchsätzen produziert.
Vergleichsbeispiel:
[0038] Es wurden Monokomponentenfilamente aus Homo-Polypropylen (Borealis HG455FB mit MFI25)
hergestellt. Die Kalandrierung erfolgte bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen
von ca. 148°C. Das erzeugte Spinnvlies hat eine gute Festigkeit, im Vergleich zu den
nachfolgenden Ausführungsbeispielen aber keinen zufriedenstellenden weichen Griff.
Ausführungsbeispiel 1:
[0039] Ein Spinnvlies aus Bikomponentenfilamenten wurde erzeugt, wobei sowohl die Kernkomponente
als auch die Mantelkomponente aus Homo-Polypropylen (Borealis HG455FB mit MFI25) mit
8 % eines Polypropylens der Firma Idemitsu "L-MODU X901S" als weichem Zusatz-Polypropylen
bestanden. Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente
betrug 70:30. Ausschließlich im Kern war das Gleitmittel SL05068PP der Firma Constab
auf Basis von Erucasäureamid enthalten. Der Gehalt des Gleitmittels betrug in Bezug
auf das gesamte Filament 2000 ppm. Das Spinnvlies wurde bei einer Oberflächentemperatur
der Kalanderwalzen von etwa 142°C kalandriert. Das aus diesen Endlosfilamenten erzeugte
Spinnvlies wies nach einem Tag Ablagerzeit einen glatten weichen Griff auf.
Ausführungsbeispiel 2:
[0040] Die Bikomponentenfilamente dieses Spinnvlieses enthielten sowohl in der Kernkomponente
als auch in der Mantelkomponente Homo-Polypropylen (Basell Moplen HP561 R mit MFI25)
mit 10 Gew.-% eines weichen Zusatz-Co-Polypropylens (Exxon Vistamaxx VM 6202). Das
Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug auch
hier 70:30. Als Gleitmittel wurde wiederum SL05068PP der Firma Constab auf Basis von
Erucasäureamid eingesetzt. Dieses Gleitmittel war nur im Kern enthalten und der Gehalt
an dem Gleitmittel betrug 2500 ppm, bezogen auf das gesamte Filament. Die Kalandrierung
des Spinnvlieses erfolgte bei einer Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von 132°C.
Der Griff des erzeugten Filamentes musste anfangs als stumpf eingestuft werden, nach
einem Tag Ablagerzeit stellte sich ein glatter weicher Griff ein. Dies zeigt die verzögerte
Migration des Gleitmittels.
Ausführungsbeispiel 3:
[0041] Die Bikomponentenfilamente des hier erzeugten Spinnvlieses enthielten Homo-Polypropylen
(Borealis HG475FB) im Kern und Polypropylen-Copolymerisat (Basell Moplen RP248R mit
MFI 30) im Mantel. Das Massenverhältnis zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente
betrug 70:30. In dem Polypropylen-Copolymerisat des Mantels war ein Nukleierungsmittel
und ein Antistatikum enthalten. Die Kalandrierung des Spinnvlieses erfolgte bei einer
Oberflächentemperatur der Kalanderwalzen von 121°C. Der Griff des hergestellten Spinnvlieses
musste anfangs als stumpf eingestuft werden, nach einem Tag Ablagerzeit stellte sich
ein glatter weicher Griff des Vlieses ein. Das zeigt wiederum eine verzögerte Migration
des Gleitmittels bzw. hier des Antistatikums.
Ausführungsbeispiel 4:
[0042] Die Kernkomponente der Bikomponentenfilamente dieses erzeugten Spinnvlieses bestand
aus Homo-Polypropylen (Borealis HG475FW mit MFI25) und die Mantelkomponente bestand
aus Polypropylen-Copolymerisat (Basell Moplen RP248R mit MFI30). Das Massenverhältnis
zwischen der Kernkomponente und der Mantelkomponente betrug 50:50. In dem Polypropylen-Copolymerisat
war ein Nukleierungsmittel und ein Antistatikum enthalten. Die Verfestigung erfolgte
mit Kalanderwalzen mit einer Oberflächentemperatur von 121°C. Der Griff des hergestellten
Spinnvlieses war anfangs stumpf und nach einem Tag Ablagerzeit stellte sich dann ein
glatter weicher Griff ein. Das zeigt wiederum die verzögerte Migration des als Gleitmittel
eingesetzten Stearates. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel 3 zeigt sich eine verminderte
Festigkeit des Vlieses (s. Tabelle unten), die auf den größeren Anteil von Polypropylen-Copolymerisat
im Vergleich zum Homo-Polypropylen zurückzuführen ist.
Ausführungsbeispiel 5:
[0043] Die Bikomponentenfilamente dieses Spinnvlieses wiesen Homo-Polypropylen (Borealis
HG475FB mit MFI25) im Kern auf und Polypropylen-Copolymerisat im Mantel. Das Massenverhältnis
der Kernkomponente zur Mantelkomponente betrug 70:30. Das eingesetzte Polypropylen-Copolymerisat
ist vergleichbar zum Copolymerisat Moplen RP248R, besitzt aber kein Nukleierungsmittel
und kein Antistatikum. Eine Verfestigung des Spinnvlieses wurde mit Kalanderwalzen
mit einer Oberflächentemperatur von 121°C durchgeführt. Auch nach dreitätiger Ablagerzeit
erreichte das auf diese Weise hergestellte Spinnvlies nicht den glatten weichen Griff
des Ausführungsbeispiels 3. Das zeigt, dass der Einsatz von Polypropylen-Copolymerisat
allein nicht ausreicht und ein migrierendes Gleitmittel zur Realisierung der erfindungsgemäßen
Eigenschaften erforderlich ist.
[0044] In der nachfolgenden Tabelle werden für die obigen Beispiele die Flächengewichte
der Spinnvliese in g/m
2 sowie die die Festigkeiten in Maschinenrichtung (MD) und quer zur Maschinenrichtung
(CD) angegeben und zwar in N/5cm. Die Festigkeiten wurden dabei gemäß EDANA ERT 20.2-89
mit 100 mm Einspannlänge und 200 mm/min Abzugsgeschwindigkeit gemessen. Das Vergleichsbeispiel
V wird hier mit den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 verglichen:
Beispiel |
Flächengewicht |
Festigkeit MD |
Festigkeit CD |
"V" |
22 |
49 |
35 |
1 |
22 |
44 |
28 |
2 |
22 |
39 |
31 |
3 |
20 |
55 |
31 |
4 |
20 |
48 |
30 |
5 |
20 |
55 |
35 |
[0045] Hervorzuheben ist, dass die Spinnvliese der Ausführungsbeispiele 3 bis 5 bei einer
deutlich geringeren Kalandertemperatur verfestigt wurden als beim Vergleichsbeispiel
V. Trotzdem sind vergleichbare Festigkeiten zu beobachten, so dass der Energieaufwand
bei der Herstellung der Spinnvliese gemäß Ausführungsbeispielen 3 bis 5 reduziert
werden konnte. Die niedrigere Kalandertemperatur unterstützt den weichen Griff und
ermöglicht somit eine Senkung der zusätzlich zuzudosierenden Gleitmittel.
Ausführungsbeispiel 6:
[0046] Dieses Ausführungsbeispiel betrifft den Unterschied im Härtegrad bzw. in Bezug auf
die Härtegradmessungen angeführt. Es wurde an einem erfindungsgemäßen Spinnvlies S1
und an einem Vergleichsvlies V1 Messungen des Härtegrades mit einem handelsüblichen
Messgerät TSA (Tissue Softness Analyzer) der Firma Emtec, Leipzig, Deutschland durchgeführt.
Das Messverfahren wurde bereits weiter oben erläutert. Der Messkopf wurde mit einer
Kraft von 100 mN an die Vliesoberfläche angedrückt. Es wurde hier an der dem Ablagesiebband
abgewandten Spinnvliesoberfläche gemessen. Der Messkopf war mit acht rotierenden bzw.
rotierbaren Messblättern bestückt und die Drehzahl betrug während der Messung 2/sec.
- Mit dem Messgerät wurde das erfindungsgemäße Spinnvlies und für das Vergleichsvlies
jeweils ein Lautstärke/Frequenz-Spektrum aufgenommen und darin wurde jeweils die Lautstärke
des Peakmaximums (TS7-Wert) bei 6550 Hz bestimmt. Es wurden jeweils 5 Einzelmessungen
gemittelt. Die beiden Spinnvliese wurden mit der gleichen Spunbond-Vorrichtung hergestellt,
auf die gleiche Weise vorverfestigt bzw. verfestigt (d. h. unter gleichen Bedingungen
der Kalanderverfestigung) und beide Spinnvliese wiesen Filamente mit dem gleichen
Titer von 1,8 denier auf. Der Unterschied zwischen den Filamenten der beiden Spinnvliese
bestand in der Verteilung des Gleitmittels in der Polymerschmelze beim Austritt aus
der Spinnplatte vor dem Verspinnen zum jeweiligen Filament. Bei dem erfindungsgemäßen
Spinnvlies S1 bestanden die Filamente aus einer homogenen Mischung aus Homo-Polypropylen
und Polypropylen-Copolymerisat bestanden. Die Rohstoffe für die Bikomponentenfilamente
wurden analog zu dem obigen
Ausführungsbeispiel 2 gewählt, der Gleitmittelanteil bezogen auf das gesamte Filament lag bei 2000 ppm
und es kam eine Kalandergravur "U2888" mit 19 % Flächenanteil zur Anwendung. Der Anteil
des Kerns betrug 50 % (Massenverhältnis zwischen Kernkomponente und Mantelkomponente
50:50). Zu der Kernkomponente der Bikomponentenfilamente wurden entsprechend 4000
ppm Gleitmittel zudosiert. Als Vergleichsvlies V1 wurde ein Spinnvlies mit Filamenten
aus den gleichen Komponenten eingesetzt, wobei aber das Gleitmittel homogen mit 2000
ppm über den Filamentquerschnitt verteilt war. Für beide Vliese S1 und V1 wurden die
Lautstärkewerte (TS7-Werte) ermittelt, und zwar für drei Zeitpunkte, nämlich 15 Minuten,
2 Stunden und 96 Stunden nach der Ablage der Filamente auf einem Ablagesiebband. Lautstärkewerte
für das erfindungsgemäße Spinnvlies S1 und für das Vergleichsvlies V1 ergeben sich
aus der nachfolgenden Tabelle:
|
L (dBV2rms) |
in % |
|
S1 |
V1 |
S1 |
V1 |
15 min |
4,31 |
3,98 |
108,2 |
100 |
2 Std. |
4,42 |
4,16 |
106,3 |
100 |
96 Std. |
3,93 |
3,84 |
102,2 |
100 |
[0047] In der einzigen Figur sind die Lautstärkewerte TS7 (in dBV
2rms) des Peakmaximums bei 6550 Hz in Abhängigkeit vom Messzeitpunkt aufgeführt. Ganz
links ist der TS7-Wert dargestellt, der 15 Minuten nach der Filamentablage ermittelt
wurde und rechts daneben ist der TS7-Wert dargestellt, der 2 Stunden nach der Filamentablage
bestimmt wurde. Ganz rechts ist entsprechend der TS7-Wert gezeigt, der 4 Tage bzw.
96 Stunden nach Filamentablage ermittelt wurde. Die durchgezogene Linie charakterisiert
die TS7-Werte für das erfindungsgemäße Spinnvlies S1 und die gestrichelte Linie zeigt
die TS7-Werte für das Vergleichsvlies V1. Es zeigt sich hier, dass das erfindungsgemäße
Spinnvlies S1 zunächst (nach 15 Minuten und nach 2 Stunden) einen deutlich höheren
Lautstärkewert und somit einen geringeren Weichheitsgrad bzw. höheren Härtegrad aufweist
als das Vergleichsvlies V1. Das resultiert daher, dass das Gleitmittel bei den Filamenten
des erfindungsgemäßen Spinnvlieses S1 wesentlich langsamer zur Filamentoberfläche
hin wandert bzw. migriert. Bei dem Vergleichsvlies erfolgt dagegen eine relativ schnelle
Migration, so dass hier schon verhältnismäßig früh hohe Weichheitsgrade bzw. geringe
Härtegrade erzielt werden. Der Anstieg der Kurve zwischen 15 Minuten und 2 Stunden
für beide Spinnvliese wird durch die erste Nachkristallisation des Polypropylen-Gemisches
erklärt, der die Filamente versteift. Diese Form der Kurven mag als typisch für diese
Rohstoffkombination gelten. Wie zu erwarten beeinflussen sowohl Migration des Gleitmittels
und Nachkristallisation gleichzeitig die Weichheit. Da sich Migrationsgeschwindigkeiten
auch abhängig von der jeweiligen Kristallinität verändern können, gibt es hier keinen
allgemeingültigen Kurvenverlauf, dieser ist rohstoffspezifisch. - Nach 96 Stunden
stimmen die Lautstärkewerte und somit die Weichheitsgrade bzw. Härtegrade des erfindungsgemäßen
Spinnvlieses S1 einerseits und des Vergleichsvlieses V1 andererseits überein bzw.
quasi überein. Die verzögerte Migration des Gleitmittels zur Filamentoberfläche bei
den erfindungsgemäßen Spinnvliesen hat den Vorteil, dass im Zuge der Erzeugung der
Filamente eine wesentlich geringere Ausgasung von Gleitmittel aus den Filamenten stattfindet
und somit auch die Anlagenkomponenten entsprechend weniger verschmutzt werden. Gleichzeitig
wird das Wickelverhalten positiv beeinflusst. - Den prozentuellen Angaben in der Tabelle
ist im Übrigen entnehmbar, dass der Lautstärkewert des erfindungsgemäßen Spinnvlieses
innerhalb der ersten 150 Minuten nach der Filamentablage um mehr als 3 % höher liegt
als der Lautstärkewert des Vergleichsvlieses V1 und entsprechend liegt der Härtegrad
des erfindungsgemäßen Spinnvlieses S1 um mehr als 3 % höher als der Härtegrad des
Vergleichsvlieses V1. Es ist auch ersichtlich, dass unabhängig von einer ablaufenden
Nachkristallisation die fertigen Spinnvliese weicher geworden sind, was den Effekt
und Sinn des Gleitmittels belegt.
Ausführungsbeispiel 7:
[0048] Mit der gleichen Anlage und Verfestigung wie im Ausführungsbeispiel 6 wurde die Rohstoffkombination
entsprechend Ausführungsbeispiel 5 gewählt, jedoch mit einem Gleitmittel. Im Kern
kam ein Homo-Polypropylen Moplen HP561 R zum Einsatz und im Mantel das Random-CoPP
mit MFR 30 aus Ausführungsbeispiel 5. Es wurde ein Kern-Mantel-Verhältnis von 70:30
eingestellt und es wurde mit der gleichen Kalandertemperatur gearbeitet wie im Ausführungsbeispiel
6. Im erfindungsgemäßen Spinnvlies S2 wurden 2900 ppm Gleitmittel nur in dem Kern
zudosiert. Im Vergleichsvlies V2 wurden jeweils 2000 ppm Gleitmittel sowohl im Kern
als auch im Mantel zudosiert. Auch hier stellt sich wieder eine ähnliche Relation
der TS7-Werte wie im Ausführungsbeispiel 6 ein, wobei allerdings der hier verwendete
Mantelrohstoff mit seiner andersartigen Grundweichheit und Kristallisations- bzw.
Migrationsgeschwindigkeit einen anderen zeitlichen Verlauf ergibt. Der TS7-Unterschied
bildet sich hier besonders nach 2 Stunden heraus.
|
L (dBV2rms) |
|
S2 |
V2 |
15 min |
5,03 |
4,91 |
2 Std. |
5,64 |
4,86 |
96 Std. |
4,3 |
4,19 |
[0049] Auch hier ist das abgelagerte Spinnvlies weicher (niedriger im TS7-Wert) als das
frisch produzierte Spinnvlies.
[0050] In der folgenden Tabelle wird die TS7-Relation von erfindungsgemäßem Spinnvliesen
S zu den Vergleichsvliesen V (Ausführungsbeispiele 6 und 7) nach 15 Minuten, 2 Stunden
und 96 Stunden wiedergegeben sowie die Festigkeitswerte nach der Produktion und die
Flächengewichte der Spinnvliese. Festigkeiten und Flächengewichte wurden nach den
oben erläuterten Methoden bestimmt, wobei für die Festigkeitsmessung eine Abzugsgeschwindigkeit
von 200 mm/min verwendet wurde.
Muster |
V1 |
S1 |
V2 |
S2 |
TS7 (15 min) [%] |
100 |
108,2 |
100 |
102,4 |
TS7 (2 Stunden) [%] |
100 |
106,3 |
100 |
116,1 |
TS7 (96 Stunden) [%] |
100 |
102,2 |
100 |
102,5 |
Festigkeit MD [N/5cm] |
41,6 |
39,4 |
44,2 |
42,3 |
Festigkeit CD [N/5cm] |
23,7 |
23 |
28,1 |
28,4 |
Flächengewicht [gr/m2] |
20,6 |
20,3 |
20,6 |
20,3 |
[0051] Es zeigt sich ein Festigkeitsvorteil des Ausführungsbeispiels 7 gegenüber dem Ausführungsbeispiel
6. Es zeigt den Vorteil sowie die Möglichkeiten der Bikomponenten-Technologie.
1. Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente
als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente mit Kern-Mantel-Konfiguration
ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei der
Anteil des Gleitmittels - bezogen auf das gesamte Filament - 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise
1000 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000 ppm und besonders bevorzugt 500 bis 2500
ppm beträgt und wobei in der Mantelkomponente weiterhin zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels durch die Mantelkomponente reduzierender Zusatzstoff enthalten ist.
2. Spinnvlies aus Endlosfilamenten aus thermoplastischem Kunststoff, wobei die Endlosfilamente
als Mehrkomponentenfilamente, insbesondere als Bikomponentenfilamente, mit Kern-Mantel-Konfiguration
ausgebildet sind, wobei die Filamente zumindest ein Gleitmittel enthalten, wobei der
Anteil des Gleitmittels - bezogen auf das gesamte Filament - 250 bis 5500 ppm, vorzugsweise
500 bis 5000 ppm, bevorzugt 700 bis 3000 ppm und sehr bevorzugt 700 bis 2500 ppm beträgt,
wobei das Gleitmittel vorzugsweise in der Mantelkomponente vorhanden ist, wobei in
der Mantelkomponente zumindest ein die Migrationsgeschwindigkeit des Gleitmittels
durch die Mantelkomponente reduzierender Zusatzstoff enthalten ist, wobei die Oberfläche
des Spinnvlieses im Zeitraum bis 150 Minuten nach der Spinnvlies-Erzeugung einen höheren
Härtegrad, insbesondere einen um mehr als 3 % höheren Härtegrad aufweist als ein ansonsten
unter gleichen Bedingungen hergestelltes Vergleichs-Spinnvlies ohne einen die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierenden Zusatzstoff und wobei die Oberfläche des Spinnvlieses
96 Stunden nach der Spinnvlies-Erzeugung einen gleichen Härtegrad bzw. einen in etwa
gleichen Härtegrad aufweist wie das Vergleichs-Spinnvlies, wobei sich die Weichheitsgrade
dann bevorzugt um maximal 3 % unterscheiden.
3. Spinnvlies nach Anspruch 2, wobei als Härtegrad des Spinnvlieses an der Vliesoberfläche
der TS7-Wert eines TSA-Messgerätes (Firma Emtec, Leipzig, Deutschland), d. h. die
Lautstärke bei dem Peakmaximum des Lautstärke/Frequenz-Spektrums bei ca. 6550 Hz verwendet
wird.
4. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kernkomponente und/oder die
Mantelkomponente zumindest 90 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 95 Gew.-% und bevorzugt
zumindest 96 Gew.-% zumindest eine Komponente aus der Gruppe "Polyolefin, Polyolefin-Copolymerisat,
Mischung aus Polyolefin und Polyolefin-Copolymerisat" aufweist.
5. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kernkomponente und/oder die
Mantelkomponente zumindest 90 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 95 Gew.-% und bevorzugt
zumindest 96 Gew.-% zumindest einer Komponente aus der Gruppe "Polypropylen, Polypropylen-Copolymerisat,
Mischung aus Polypropylen und Polypropylen-Copolymerisat" aufweist.
6. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kernkomponente aus einem Homo-Polyolefin,
insbesondere aus einem Homo-Polypropylen besteht bzw. im Wesentlichen besteht oder
wobei die Kernkomponente zumindest 80 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 85 Gew.-%, bevorzugt
zumindest 90 Gew.-% und besonders bevorzugt zumindest 95 Gew.-% des Homo-Polyolefins,
insbesondere des Homo-Polypropylens aufweist.
7. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mantelkomponente aus einem
Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere aus einem Polypropylen-Copolymerisat und/oder
aus einer Mischung eines Polyolefins mit einem Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere
eines Polypropylens mit einem Polypropylen-Copolymerisat besteht bzw. im Wesentlichen
besteht.
8. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Polyolefin-Copolymerisat, insbesondere
das Polypropylen-Copolymerisat eine Molekulargewichtsverteilung bzw. Molmassenverteilung
(Mw/Mn) von 2,5 bis 6, bevorzugt von 3 bis 5,5 und sehr bevorzugt von 3,5 bis 5 aufweist.
9. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Gleitmittel zumindest ein Fettsäurederivat
und bevorzugt zumindest eine Substanz aus der Gruppe "Fettsäureester, Fettsäurealkohol,
Fettsäureamid" eingesetzt wird.
10. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als Gleitmittel zumindest ein Stearat
und/oder zumindest ein Erucasäureamid und/oder zumindest ein Ölsäureamid eingesetzt
wird.
11. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Gleitmittel in der Mantelkomponente
und gemäß einer Ausführungsform lediglich in der Mantelkomponente enthalten ist.
12. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei als die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff in der Mantelkomponente zumindest ein Nukleierungsmittel
und/oder zumindest ein Füllstoff, vorzugsweise zumindest ein Nukleierungsmittel enthalten
ist.
13. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei als die Migrationsgeschwindigkeit
des Gleitmittels reduzierender Zusatzstoff und insbesondere als Nukleierungsmittel
zumindest ein Zusatzstoff aus der Gruppe "Aromatische Carbonsäure, Salz einer aromatischen
Carbonsäure, Sorbit-Derivat, Talkum, Kaolin, Chinacridon, Pimelinsäure-Salz, Suberinsäure-Salz,
Dicyclohexyl-naphthalendicarboxamid, Organophosphat, Triphenyl-Verbindung, Triphenyldithiazin"
eingesetzt wird.
14. Spinnvlies nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei als Füllstoff zumindest ein
Metallsalz bzw. zumindest eine Substanz aus der Gruppe "Titandioxid, Calciumcarbonat,
Talkum" eingesetzt wird.