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DE3887630T2 - Polyäthylenfasern. - Google Patents

Polyäthylenfasern.

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Publication number
DE3887630T2
DE3887630T2 DE3887630T DE3887630T DE3887630T2 DE 3887630 T2 DE3887630 T2 DE 3887630T2 DE 3887630 T DE3887630 T DE 3887630T DE 3887630 T DE3887630 T DE 3887630T DE 3887630 T2 DE3887630 T2 DE 3887630T2
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DE
Germany
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linear
molecular weight
lldpe
mfr
blend
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DE3887630T
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John O Bieser
Edward N Knickerbocker
Stephen P Krupp
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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Description

  • Lineares Polyethylen mit niedriger Dichte (LLDPE) ist ein Ethylenpolymer, das unter Verwendung eines Koordinationskatalysators hergestellt wurde, der auf dieselbe Art und Weise verwendet wurde wie beim Herstellen von linearem Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE) und ist ein Copolymer von Ethylen und wenigstens einem höheren Alpha-Olefin. Der Ausdruck "lineares Polyethylen" schließt diejenigen Polyethylene ein, die von 0 % bis ungefähr 30 % wenigstens eines höheren Alpha-Olefins mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen copolymerisiert mit Ethylen enthalten. Lineare Polyethylene, die eine spürbare Menge wenigstens eines höheren Alpha-Olefins enthalten, besitzen wegen der Gegenwart des höheren Alpha-Olefins in der Polymerkette eine niedrigere Dichte als diejenigen, die kein Comonomer enthalten.
  • Aus EP-A-0 154 197 ist bekannt, daß lineare Polyethylene mit niedriger Dichte (LLDPE) durch Schmelzspinnen in Fasern übergeführt werden können und daß sogar sehr feine Fasern hergestellt werden können.
  • Aus US-A-4,578,414 ist bekannt, daß benetzbare Polyethylenfasern, einschließlich LLDPE, aus Polyethylen hergestellt werden können, das bestimmte eingemischte Benetzungsmittel enthält.
  • Die Herstellung von LLDPE ist z.B. in US-A-4,076,698 offenbart, das offenbart, daß das LLDPE als ein Monofilament extrudiert und dann kalt gezogen werden kann. Es wird gezeigt, daß es ein Copolymer von Ethylen und wenigstens einem anderen höheren Alpha-Olefin ist. Die Dichte des LLDPE ist abhängig von der Kettenlänge und der Menge des höheren Alpha-Olefins in dem Copolymer.
  • Während LLDPE auf dem Markt als ein zum Anfertigen von Fasern geeignetes Polymer eingeführt wurde, ist es bekannt, daß nicht alle Typen (versions) und Arten (varieties) von LLDPE vollkommen adäquat für die kommerzielle Herstellung von Spunbond- bzw. Schmelzspinnverbundstoff-Fasern sind und die Stoffestigkeit von Spunbond-Stoffen war im allgemeinen signifikant niedriger als bei Stoffen, die aus Spunbond-Polypropylenfasern angefertigt wurden. US-A-4,644,045 offenbart, daß ein sehr enger kritischer Bereich von LLDPE-Eigenschaften vorliegt, der zum Anfertigen von Spunbond-Geweben geeignet ist und offenbart Verfahren zum Messen verschiedener Polymereigenschaften.
  • Es wird in der Technik der LLDPE-Polymerherstellung anerkannt, daß die Dichte des LLDPE durch die Menge und Art des Olefin-Copolymers, das mit dem Ethylen copolymerisiert wird und zu einem gewissen Ausmaß durch die verwendeten Verfahrensbedingungen und den verwendeten Katalysator beeinflußt wird. Gegebene Mol-% von z.B. Propylen in dem Copolymer werden die Dichte des Polyethylens weniger verringern als die gleichen Mol-% eines höheren Olefin-Comonomers. Der MFR (Schmelzflußgeschwindigkeit) wird ebenfalls zu einem gewissen Ausmaß durch die Art und Menge des Olefin-Comonomers in dem Copolymer beeinflußt und wird ebenfalls zu einem gewissen Ausmaß durch den verwendeten Koordinationskatalysator, die Polymerisationsbedingungen und/oder durch Telogene oder Kettenregulatoren oder andere Reaktanden, die während der Polymerisation vorliegen können, beeinflußt.
  • Es wird in der Technik ebenfalls anerkannt, daß bedeutende Unterschiede bestehen zwischen linearen Polyethylenen (die LLDPE-Polymere einschließen) und Ethylenpolymeren mit verzweigten Ketten, die unter Verwendung eines freien Radikalkatalysators hergestellt wurden und im allgemeinen als LDPE (Polyethylene mit niedriger Dichte) bezeichnet werden und in früherer Zeit auch bekannt waren als ICI-Typ Polyethylen und als HPPE (Hochdruckpolyethylen). Die Offenbarung behandelt lineare Polyethylene.
  • Wir haben nun gefunden, daß Mischungen von linearem Polyethylen, insbesondere LLDPE, mit bestimmten Eigenschaften überraschenderweise gut geeignet sind zum Herstellen von Spunbond-Geweben und zu Produkten führen, die Festigkeiten haben, die konkurrenzfähiger mit denjenigen sind, die in den Spunbond-Geweben von Polypropylen erhältlich sind und darüber hinaus sind die Mischungen auch insbesondere gut geeignet zum Herstellen anderer Faserformen, wie etwa Stapelfasern und Produkten, die aus derartigen anderen Fasern hergestellt werden.
  • In einer Hinsicht versteht sich die Erfindung als ein Mittel zum Verbessern der Faserherstellungsleistungsfähigkeit (fiber making capability) von linearem Polyethylen mit hohem Molekulargewicht, insbesondere LLDPE-Polymere, indem es mit einem linearen Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht gemischt wird.
  • In einer anderen Hinsicht versteht sie sich als eine Mischung von linearen Polyethylenen mit hohem und niedrigem Molekulargewicht, insbesondere LLDPE, wobei die Mischung insbesondere gut geeignet ist zum Spunbonden in kommerziellen Verfahren.
  • In einer weiteren Hinsicht versteht sie sich als ein Mittel zum Verbessern der Festigkeit von Spunbond-Geweben und Stoffen aus linearem Polyethylen durch Verwendung einer Mischung von linearem Polyethylen mit hohem Molekulargewicht und linearem Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, wobei insbesondere entweder eines oder beide Polymere aus der LLDPE-Variante sind. Besonders bevorzugt sind beide linearen Polymere aus der LLDPE-Variante.
  • Es wurde gefunden, daß Mischungen, worin ein lineares Polyethylen mit hohem Molekulargewicht, insbesondere LLDPE, und ein lineares Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht, insbesondere LLDPE, gleichmäßig gemischt und zum Herstellen von Fasern verwendet werden, nicht nur die gute Griffigkeit, Weichheit und das Fallvermögen zeigen, welche man von einem linearen Polyethylen, insbesondere der LLDPE-Variante, erwarten kann, sondern es wird bei Spinngeschwindigkeiten, die für kommerzielle Verfahren sehr geeignet sind, ein Spunbond-Gewebe (Stoff) mit überraschend hoher Festigkeit hergestellt.
  • Das LLDPE-Harz, das für den Anteil mit hohem Molekulargewicht der Mischung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein beliebiges sein, das eine mit dem Ethylen copolymerisierte Menge eines C&sub3; bis C&sub1;&sub2; Olefin-Comonomers enthält, die ausreichend ist, um eine Dichte im Bereich von 0,91 g/cm³ bis 0,96 g/cm³ zu ergeben, und das einen MFR von weniger als 25 g/10 min., vorzugsweise weniger als 20 g/10 min. hat. Vorzugsweise ist das Comonomer ein C&sub4; bis C&sub8; Olefin, wie etwa Buten-1, Hexen-1, 4-Methylpenten-1, Octen-1 und dgl., insbesondere Octen-1, und es kann ein Gemisch von Olefinen sein, wie etwa Buten/Octen oder Hexen/Octen. Die oben aufgeführten MFR-Bereiche treffen auch auf die linearen Polyethylene zu, die kein Comonomer enthalten.
  • Das LLDPE-Harz, das für den Anteil mit niedrigem Molekulargewicht der vorliegenden Mischung verwendet wird, kann ein beliebiges sein, das eine mit dem Ethylen copolymerisierte Menge von C&sub3; bis C&sub1;&sub2; Olefin-Comonomers enthält, die ausreichend ist, um eine Dichte im Bereich von 0,91 g/cm³ bis 0,96 g/cm³ zu ergeben und das einen MFR von größer als 25 g/10 min., vorzugsweise größer als 40 g/10 min hat. Vorzugsweise ist das Comonomer ein C&sub4; bis C&sub8; Olefin, wie etwa Buten-1, Hexen-1, 4-Methylpenten-1, Octen-1 oder dgl., insbesondere Octen-1, und es kann eine Mischung von Olefinen, wie etwa Buten/Octen oder Hexen/Octen, sein. Die oben angeführten MFR- Bereiche gelten ebenfalls für lineare Polyethylene, die kein Comonomer enthalten.
  • Die Schmelzflußgeschwindigkeit (MFR) der Polymere wird gemäß ASTM D-1238 gemessen unter Verwendung von Bedingung E (aka 190/2.16) (es sei denn, es ist anders angegeben) und ist eine Messung der Menge (Gramm) des geschmolzenen Polymers, das von der Austrittsöffnung des Schmelzindexzylinders (melt index barrel) in 10 Minuten extrudiert wird. Der MFR, häufig als Schmelzindex (MI) bezeichnet, ist eine Anzeige des relativen Molekulargewichts, wobei ein gegebener numerischer MFR-Wert ein höheres Molekulargewicht anzeigt als ein größerer numerischer MFR-Wert.
  • Kegeldüsenschmelzfluß (cone die melt flow) (weiterhin als "CDMF" bezeichnet) ist eine Messung, die auf eine ähnliche Art und Weise wie MFR ausgeführt wird mit der Ausnahme, daß der Schmelzindizierer (melt indexer) derart modifiziert wird, daß der "Zylinder" (barrel), durch welchen das Polymer extrudiert wird, eine konische Spinndüse (die) mit einem Winkel von 90º ist und eine kleinere Öffnung besitzt und daß das Gewicht, das auf das Polymer angewendet wird, um es durch die Öffnung zu extrudieren, weniger als die 2,16 kg der Bedingung E von ASTM D-1238 ist. Die Messung des konischen Spinndüsenschmelzflusses ist in der oben diskutierten US-A-4,644,045 offenbart; das Patent offenbart, daß ein konischer Düsenschmelzfluß zwischen ungefähr 65 und 85 g/10 min. eine der kritischen Eigenschaften ist, die von einem LLDPE-Polymer zum Spunbonden verlangt werden.
  • Die Zugfestigkeit von thermisch gebondeten bzw. thermisch verbundenen (thermally bonded) Geweben (Stoffen) wird auf Proben gemessen mit 2,54 cm auf 10,16 cm (1 Zoll auf 4 Zoll), normalisiert auf 33,9 g/m² (1 Unze/Yard²) als "Gramm-Bruchkraft". Die Bruchfestigkeit (tenacity) von Fasern wird in "Gramm/Denier" gemessen.
  • Es wurde gefunden, daß es insbesondere bei den hohen Produktionsgeschwindigkeiten, die normalerweise in kommerziellen Verfahren erwünscht sind, schwierig ist, gebondete Gewebe (Stoffe) (bonded webs (fabrics)) aus linearem Polyethylen (einschließlich LLDPE) herzustellen, die mehr als 50 % der Zugfestigkeit (Bruchfestigkeit) der Stoffe aufweisen, die in Spunbond-Polypropylen erhalten werden. Eine größere Festigkeit von linearem Spunbond-Polyethylen, einschließlich LLDPE, ist in verschiedenen Produkten wünschenswert, wie etwa z.B. Windeldeckmaterial, medizinischer Kleidung und Hygieneprodukten für Frauen.
  • Da Spunbond-Stoffe kontinuierliche Filamente aufweisen, die unter Verwendung eines Schmelzziehsystems mit Luft als treibender Kraft über ein Substrat wie etwa ein sich bewegendes Band ausgebreitet (splayed down) werden, sind die Anforderungen an ein Harz, das diesem Schmelzziehen unterzogen werden kann, ziemlich anspruchsvoll. Diese umfassen z.B. (a) Durchsatzgeschwindigkeiten von 1,0 bis 1,2 Gramm/Minute/Loch, (b) lineare Spinngeschwindigkeiten von wenigstens 3500, vorzugsweise 4000 oder mehr Meter/Minute, (c) Fasern mit feinem Durchmesser entsprechend einer dtex/Filament Größe von weniger als 3,3 dtex (3,0 Denier/Filament), vorzugsweise 2,8 dtex (2,5 Denier/Filament) oder kleiner (größere Denier/Filament Größen werden durch viele Polymere leichter erhalten) und (d) einen Luftdruck, der ausreichend ist, um eine statistische Faserverteilung sicherzustellen.
  • Dieses schnelle Ziehen (draw down) der Filamente in Fasern mit feinen Durchmessern unter diesen wünschenswerten Bedingungen macht das Spunbonden mit einem Harz relativ hohen Molekulargewichts sehr schwierig. Während bereits erkannt worden ist, daß ein ansteigendes Molekulargewicht eines Polymers zu einer erhöhten Reißfestigkeit von aus diesem Harz gebildeten Artikeln führt, führt das erhöhte Molekulargewicht auch zu viel größeren Verfahrensproblemen beim Spunbonden. D.h. die Harze der linearen Polyethylene (einschließlich LLDPE) mit höherem Molekulargewicht sind für das Spunbonden bei kommerziell durchführbaren und ökonomischen Geschwindigkeiten nicht gut geeignet. Im Gegensatz zur Auswahl eines sehr engen Bereichs von Eigenschaften des LLDPE, wie es in der oben diskutierten US-A-4,644,04 gezeigt wird, war nicht bekannt, daß beim Mischen eines LLDPE mit niedrigem Molekulargewicht mit einem LLDPE mit hohem Molekulargewicht insbesondere beim Spunbonden der Polymere unerwartete Vorteile erhalten werden.
  • Zum Beschreiben der vorliegenden Erfindung wird ein lineares Polyethylen (LLDPE umfassend) mit einem MFR-Wert von weniger als 25, vorzugsweise weniger als 20, insbesondere weniger als 5 und so wenig wie 0,5 als im Bereich mit hohem Molekulargewicht liegend betrachtet; umso niedriger der MFR-Wert ist, desto höher ist das Molekulargewicht. Lineares Polyethylen mit einem MFR-Wert in dem Bereich von 25 bis 40 kann in gewisser Hinsicht als in einem "Zwischenmolekulargewichtsbereich" liegend betrachtet werden, aber in Bezug auf die vorliegende Erfindung wird es als am "oberen" Ende des niedrigen Molekulargewichtsbereichs liegend betrachtet. Lineares Polyethylen mit einem MFR in dem Bereich über 40, insbesondere über 45, wird als in dem niedrigen Molekulargewichtsbereich liegend betrachtet und wird nicht (in Bezug auf die vorliegende Erfindung) als in einem "Zwischenmolekulargewichtsbereich" liegend betrachtet. Während Molekulargewichtswerte, die 300 übersteigen, als das Harz mit niedrigem Molekulargewicht verwendet werden können, insbesondere, wenn der Anteil mit hohem Molekulargewicht der vorliegenden Mischung einen MFR-Wert unter 1 oder 2 hat, ist es bevorzugt, daß die MFR- Werte des Harzes mit niedrigem Molekulargewicht nicht mehr als 300, vorzugsweise nicht mehr als 250 sind. Oberhalb eines MFR von 250 bis 300 kann man auf Probleme, wie etwa verschlechterte Schmelzfestigkeitseigenschaften (melt strength properties) stoßen. In allgemeiner Hinsicht sollte man in Betracht ziehen, daß je niedriger der MFR-Wert des Harzes mit hohem Molekulargewicht ist, desto größer das Erfordernis ist, es mit einer ausgleichenden Menge eines linearen Polyethylens zu mischen, das wie das Harz mit niedrigem Molekulargewicht einen hohen MFR-Wert aufweist.
  • Man kann die MFR-Werte und die Dichtewerte der in den Mischungen der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymere berechnen und Werte erhalten, die ziemlich nahe den tatsächlichen Werten sind, die durch eine konkrete Messung der Mischung erhalten werden.
  • Die folgende Formel kann verwendet werden um den Schmelzindex von Polymermischungen zu berechnen:
  • ln Mischung = (Bruchteil A) ln A + (Bruchteil B) ln B
  • Die folgende Formel kann verwendet werden, um die Dichte von Polymermischungen zu berechnen:
  • p Mischung = (Bruchteil A) pA + (Bruchteil B) pB
  • Die vorliegende Erfindung (die in einer Mischung eine Menge eines linearen Polyethylens mit niedrigem Molekulargewicht verwendet, die effektiv ist, um die Nachteile von linearem Polyethylen mit hohem Molekulargewicht beim Herstellen von Spunbond-Geweben oder Stoffen zu überwinden) ermöglicht es, das Polyethylen mit hohem Molekulargewicht unter den zum Spunbonden erforderlichen Verfahrensbedingungen zu verwenden, während im wesentlichen die inhärente Festigkeit des Harzes erhalten bleibt. Diese Festigkeit verbessert sich, wenn sie in Faserform und in Form eines Bondierverbundstoffes bewertet wird um etwa 60 %. Die Festigkeiten von thermisch gebondeten Stoffen, die aus diesen gemischten Harzen mit höherem Molekulargewicht hergestellt sind, nähern sich der Festigkeit von typischen kommerziellen, auf Polypropylen basierenden Stoffen um etwa 60 % oder mehr.
  • Die Spunbond-Gewebe oder -Stoffe, die unter Verwendung der Mischungen der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, können benetzbar gemacht werden, indem in eines oder beide Polymere bestimmte Additive, wie etwa diejenigen aus US-A- 4,578,4 14, eingemischt werden. Weiterhin ist die Zugabe kleinerer Mengen von Additiven, wie etwa Färbemitteln und Pigmenten im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
  • Die Gewebe oder Stoffe, die unter Verwendung der vorliegenden Mischungen hergestellt werden, zeigen ausgezeichnete Weichheit, gute Stabilität gegenüber Gamma-Strahlung, hohe Festigkeit und eine gute thermische Bindefähigkeit zu sich selbst und anderen thermoplastischen Filmen oder Geweben, wie etwa anderen Polyolefinen.
  • Das Verhältnis von linearem Polyethylen mit hohem Molekulargewicht zu linearem Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht ist weitgehend abhängig von dem MFR-Wert von jedem. Im allgemeinen ist die Menge des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht, die zum Modifizieren des Polymers mit hohem Molekulargewicht verwendet wird, wunschenswerterweise ungefähr die minimale Menge, die benötigt wird, um das Polymer mit hohem Molekulargewicht bei der erwünschten Spinngeschwindigkeit und Denier-Größe verarbeitbar zu machen. Umgekehrt ist die Menge an Polymer mit hohem Molekulargewicht, die zu dem Polymer mit niedrigem Molekulargewicht gegeben wird, wunschenswerterweise eine Menge, die benötigt wird, um das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht bei. der erwünschten Spinngeschwindigkeit und Denier-Größe verarbeitbar zu machen.
  • Im allgemeinen ist das Verhältnis des linearen Polyethylens mit hohem Molekulargewicht und des linearen Polyethylens mit niedrigem Molekulargewicht ausreichend, um eine Mischung mit einem MFR in dem Bereich von 25 bis 100 g/10 min. und einer Dichte von 0,91 bis 0,96 g/cm³ bereitzustellen.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Beispiel 1
  • Ein LLDPE-Copolymer mit hohem Molekulargewicht (Ethylen/1- Octen) mit einer Dichte von ungefähr 0,930 g/cm³ und einem MFR von ungefähr 18 wird trocken in Partikelform mit einem LLDPE-Copolymer mit niedrigem Molekulargewicht (ebenfalls Ethylen/1-Octen) mit einer Dichte von ungefähr 0,930 g/cm³ und einem MFR von ungefähr 205 gemischt, wobei das letztere ungefähr 10 Gew.-% der Mischung umfaßt. Die Mischung wird zum Schmelzmischen in einen Extruder eingebracht und zur Spinneinheit befördert, wo die Polymerschmelzmischung in feine Filamente gesponnen und bei hohen, typischerweise beim Spunbonden verwendeten Geschwindigkeiten gezogen wird. Die Vorrichtung ist für diese Art des Betriebs speziell gestaltet und ermöglicht es, daß das Polymer ein schnelles Niederziehen (draw down) (von 600 um auf ungefähr 20 um Filamentdurchmesser) und eine schnelle Beschleunigung von ungefähr 4000 m/min. in dem Raum von ungefähr 3 Metern erfährt.
  • Die Mischung wird bei einem Durchsatz von ungefähr 1,2 g/min./Loch, einer linearen Spinngeschwindigkeit von 4045 m/min. und einer Polymerschmelztemperatur von ungefähr 195ºC gesponnen. Der gemessene Titer der unter diesen Bedingungen gebildeten Filamente ist ungefähr 3 dtex (2,7 Denier) pro Filament, die physikalischen Eigenschaften schließen eine Reißfestigkeit von ungefähr 1,34 dtex (1,49 g/Denier) und eine Bruchdehnung (elongation at break) von ungefähr 163 % ein. Optimal gebondete Stoffstreifen zeigen Bruchfestigkeiten (Reißfestigkeit) von ungefähr 23,54 N (2400 g) (auf eine Unze pro Quadratyard (g/m²) Stoffgewicht normiert. Die Stoffreißfestigkeit ist, wie in den nachfolgenden Beispielen 8 und 11 gezeigt wird, ungefähr 52 % der Reißfestigkeit der Polypropylenreißfestigkeit, 46,10 N (4699 g). Im Gegensatz dazu zeigt das vorstehend beschriebene LLDPE mit einem MFR von 18, wenn es ungemischt ist vor dem Auftreten eines übermäßigen Faserbrechens eine lineare Spinngeschwindigkeit von nur bis zu 3205 m/min. und der Faser-dtex ist über 3,3 (3 Denier/Faser).
  • Ein Test der obigen Polymermischung wird wie folgt durchgeführt:
  • Fasern werden unter Verwendung einer Durchsatzgeschwindigkeit, die notwendig ist, um ungefähr das gleiche Denier pro Filament zu erreichen, kontinuierlich auf Spulen gesammelt. Die Polymertemperatur bleibt die gleiche wie oben. Die Luftdüse (air gun) wird in diesem Test wegen der regellosen Ausbreitung der Filamente (filament splay) und der Schwierigkeit zum Trennen einzelner Filamente nicht verwendet. Nach dem Sammeln einer ausreichenden Probenmenge werden die Fasern von der Sammelspule abgeschnitten und in 3,81 cm (1,5 Zoll) Stapelfasern (staple fibers) zerschnitten. 1¼ Gramm-Proben dieser Stapelfasern werden ausgewogen und unter Verwendung eines Roto Ring (hergestellt von Spinlab, Inc.) zu Faserbändern (slivers) geformt; ein Faserband ist eine geordnete Ansammlung von Fasern, derart, daß die Faserenden regellos angeordnet sind, während die Fasern selbst alle parallel ausgerichtet sind. Die Struktur ist nach dem vorsichtigen Öffnen des Faserbandkabels (sliver tow) ungefähr 10 cm breit und ungefähr 25,4 cm lang. Dieses geöffnete Faserbandkabel wird dann in einen Beloit Wheeler Kalanderverbinder (Beloit Wheeler calender bonder) zum thermischen Verbinden der Filamente eingebracht, wobei Druck und Temperatur für optimale Verbindungsbedingungen und Stoffestigkeiten eingestellt werden.
  • Es wurde gefunden, daß die aus der vorstehend beschriebenen Mischung hergestellten Fasern optimale Verbindungsbedingungen bei einer Oberwalzentemperatur (oder Prägewalze mit ungefähr 20 % Abquetschfläche) von ungefähr 114ºC und einer Unterwalzentemperatur (Glättwalze) von ungefähr 117ºC aufweisen. Es wurde festgestellt, daß der Verbindungsdruck (Bondierungsdruck) bei ungefähr 4927,9 kPa (700 psig) oder ungefähr 35,6 kg/Linear-cm (199 pli, Pound pro Linear-Zoll) optimal ist. Nach dem Bilden einer ausreichenden Anzahl thermisch verbundener bzw. gebondeter Stoffe unter den gleichen Verbindungsbedingungen wurde eine einzelne Probe aus jedem gebondeten bzw. verbundenen Streifen herausgeschnitten, die 2,54 auf 10,16 cm (1 auf 4 Zoll) mißt. Die Proben wurden einzeln gewogen und dann unter Verwendung eines Instron-Zugtesters, der mit einem Datensystemadapter zum Messen und Aufzeichnen der Belastung und Verzerrung (displacement) verbunden ist, gezogen. Der Mittelwert der zum Brechen dieses Gewebestreifens erforderlichen Kraft, normiert auf 1 Unze pro Quadratyard Gewicht, ist ungefähr 23,51N (2397 g) (Festigkeit des Bondierverbundstoffes mit einer Standardabweichung von ungefähr 8,7 %. Der Belastungshöchstwert (Dehnung) in Prozent dieser Gewebe ist durchschnittlich 41 % mit einer Standardabweichung von 4 %.
  • Die folgenden Beispiele 2 bis 11 wurden im wesentlichen auf dieselbe Art und Weise wie Beispiel 1 durchgeführt.
    • Beispiel 2 (zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung)
  • Ein kommerziell erhältliches LLDPE (Eth/Octen) mit einem MFR- Wert von ungefähr 30 und einer Dichte von ungefähr 0,940 g/cm³ kann unter Verwendung von Durchsätzen von ungefähr 1,2 g/min/Loch auf einer Spinndüse bei einer linearen Geschwindigkeit von ungefähr 4481 m/min. und hohem Luftdruck spungebondet bzw. spinnverbunden werden, um Filamente von ungefähr 2,7 dtex (2,4 Denier) herzustellen. Aus der resultierenden Faser hergestellter Stoff weist Streifen mit 2,54 cm (1 Zoll) auf mit einer Zugfestigkeit von 15,02 N (1531 g), was weniger als 35 % der Reißfestigkeit von ungefähr 46,11 N (4700 g) eines Stoffes aus einem kommerziell erhältlichen Polypropylen in Faserqualität (fiber-grade polypropylene) ist.
    • Beispiel 3
  • Es wurde gefunden, daß eine Mischung, umfassend 50 Gew.-% HDPE (52 MFR, 0,953 g/cm³ Dichte) und 50 Gew.-% LLDPE (Eth/Octen, 12 MFR, 0,936 g/cm³ Dichte) eine maximale Streifenzugfestigkeit eines Bondierverbundstoffgewebes (bonded web peak strip tensile) von ungefähr 23,54 N (2400 g) hat.
    • Beispiel 4 (zum Vergleich; nicht durch die Erfindung beansprucht)
  • Es wurde gefunden, daß ein LLDPE (Ethylen/Octen) mit einem MFR von 105 und einer Dichte von 0,953 g/cm³ eine maximale Zugfestigkeit eines Bondierverbundstoffgewebes von 14,22 N (1450 g) hat. Das Bondierverbundstoffgewebe wird gebildet unter Verwendung einer Prägewalze bei 113ºC (236ºF) und einer Glättwalze bei 116ºC (240ºF) bei einem Verbindungsdruck von 13,4 kg/Linear-cm (75 PLI (Pounds pro Linear-Zoll)).
    • Beispiel 5 (zum Vergleich; nicht von der Erfindung beansprucht)
  • Es wurde gefunden, daß ein LLDPE (Ethylen/Octen) mit einem MFR von 105 und einer Dichte von 0,93 g/cm³ eine maximale Zugfestigkeit des Bondierverbundstoffgewebes von 10,46 N (1066 g) hat. Das Bondierverbundstoffgewebe wurde unter Verwendung einer Prägewalze bei 107ºC (224ºF) und einer Glättwalze bei 109ºC (228ºF) bei einem Verbindungsdruck von 13,4 kg/Linear-cm (75 PLI) gebildet.
    • Beispiel 6
  • Es wurde gefunden, daß eine Mischung, umfassend 90 Gew.-% LLDPE (Ethylen/Octen, 18 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte) und 10 Gew.- % LLDPE (Ethylen/Octen, 105 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte) eine maximale Zugfestigkeit des Bondierverbundstoffgewebes von 20,22 N (2061 g) hat. Nach Berechnung hat die Mischung einen MFR von 22 und eine Dichte von 0,93 g/cm³.
    • Beispiel 7
  • Es wurde gefunden, daß eine Mischung, umfassend 90 Gew. -% LLDPE (Ethylen/Octen, 18 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte) und 10 Gew.- % LLDPE (Ethylen/Octen, 205 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte), die beim Herstellen eines Bondierverbundstoffgewebes (Stoff) bei 113ºC (236ºF) (Prägewalze) und 116ºC (240ºF) (Glättwalze) bei 35,7 kg/Linear-cm (200 PLI) Verbindungsdruck eine Bruchkraft von 20,35 N (2073 g) hat. Dieselbe Mischung wurde verwendet zum Herstellen eines Bondierverbundstoffes (Gewebes) bei 114ºC (238ºF) (Prägewalze) und 117ºC (242ºF) (Glättwalze) bei 35,7 kg/Linear-cm (200 PLI) und es wurde gefunden, daß es eine Bruchkraft von 23,54 N (2398 g) aufweist.
    • Beispiel 8 (Zum Vergleich; nicht durch die Erfindung beansprucht)
  • Ein kommerziell erhältliches Polypropylen (PP) in Faserqualität wurde in Fasern gesponnen und zu einem heißgebondeten Gewebe verarbeitet. Das PP hatte einen MFR von 15,6 (190ºC) und eine Dichte von 0,91 g/cm³. Die folgenden Daten geben die Zugfestigkeit und Temperatur für fünf Tests an. Bondierungstemp.ºC (bonding temp.) (Präge/Glätt) (Präge/Glätt) Bondierungsdruck (bonding pressure) (kg/Linear-cm) Normierte Bruchtkraft in g (in N) * Haftpunkt (stick point)
    • Beispiel 9
  • Eine Mischung, umfassend 50 Gew.-% LLDPE (12 MFR, 0,935 g/cm³ Dichte) und 50 Gew.-% LLDPE (105 MFR, 0,935 g/cm³ Dichte) wird in Fasern gesponnen, und ein Bondierverbundstoffgewebe (Stoff) wird erhalten. Die Mischung hat einen berechneten MFR-Wert von 35,5 und eine Dichte von 0,944 g/cm³. Verbindungstemperatur (Bondierungstemperatur) und Zugfestigkeit sind in der nachfolgenden Tabelle bei verschiedenen Verbindungsdrücken gezeigt. Bondierungstemp ºC (Präge/Glätt) Bondierungsdruck in PLI (kg/Linear-cm) Normierte Bruchtkraft in g (in N)
    • Beispiel 10
  • Eine Mischung, umfasssend 70 Gew.-% LLDPE (18 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte) und 30 Gew.-% LLDPE (105 MFR, 0,953 g/cm³ Dichte) und mit einem berechneten MFR von 30,5 und einer Dichte von 0,937 g/cm³ wird in Fasern gesponnen und als ein Stoff gebondet in 3 Tests; die Daten sind unten gezeigt: Bondierungstemp ºC (Präge/Glätt) Bondierungsdruck in PLI (kg/Linear-cm) Normierte Bruchtkraft in g (in N)
    • Beispiel 11
  • Die folgenden Mischungen von LLDPE wurden für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung vorbereitet: Harz Mischungskomponenten Ber. Für Mischung MFR Dichte (g/cm³) Benetzungmittel * Das Benetzungsmittel ist von dem Typ, wie er in US-A- 4,578,114 offenbart ist.
  • Die vorstehenden Mischungen werden mit einem kommerziell erhältlichen Polypropylen (PP) in Faserqualität und mit drei verschiedenen, ungemischten LLDPEs, die in der folgenden Tabelle als PE-1, PE-2 und PE-3 identifiziert sind, verglichen. PE-1 ist ein LLDPE (30 MFR, 0,94 g/cm³ Dichte). PE-2 ist ein LLDPE (26 MFR, 0,94 g/cm³ Dichte). PE-3 ist ein LLDPE (18 MFR, 0,93 g/cm³ Dichte). Das "Ziel" bezeichnet den Bereich oder die Quantität, welche zu erreichen oder überschreiten in einem kommerziell akzeptablen Harz angestrebt ist, um ohne weiteres mit der Stofffestigkeit konkurrieren zu können, die mit Polypropylen in Faserqualität erhältlich ist, oder um mit der Zuggeschwindigkeit und dem Faser-Denier konkurrieren zu können. Harz Durchsatz gm/min./Loch Max. Geschwindigkeit (m/min.) (Min. Denier) dtex Bruchfestigkeit des gebondeten Stoffs in N (in g)
  • * optimierte Verbindungstemperatur (siehe Beispiel 8, wo der Bereich 2980-4699 ist)
  • ** NM bedeutet nicht gemessen
  • Es ist festzuhalten, daß in der obigen Tabelle PE-1 und PE-2, ausgenommen für die Zugfestigkeit, das "Ziel" erfüllten. PE-3 erfüllte das Zugfestigkeitsziel, aber nicht das Denier-Ziel und war marginal im Hinblick auf das Geschwindigkeitsziel. Die Harze A und D (Mischungen der vorliegenden Erfindung) erfüllten alle Ziele und waren dem PP-Zugfestigkeitziel näher als alle anderen. Die Harze A, B, C und D erfüllten oder übertrafen die Faserbildungsanforderungen des Ziels.
  • In den vorstehenden Beispielen wurden alle einbezogenen Mischungen trocken gemischt und dann direkt in den Faserspinnextruder eingebracht. Jedoch die Mischung von dem nachfolgenden Beispiel 13 wurde, bevor sie dem Faserspinnextruder zugeführt wurde, schmelzgemischt. Dies veranschaulicht die Vielseitigkeit der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymere.
    • Beispiel 12 (zum Vergleich; kein Beispiel der beanspruchten Erfindung)
  • Ein LLDPE (Ethylen/Octen-Copolymer) mit einem MFR von ungefähr 30 g/10 min. und einer Dichte von ungefähr 0,94 g/cm³ wird auf einer großen (kommerzielle Größe) Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 1,2 g/min./Loch und 3900 m/min. spungebondet, um Fasern bei 3,06 dtex (2,75 Denier) und einen optimierten Stoff mit einer Bruchfestigkeit (MD) von ungefähr 13,44 N (1370 g) zu erhalten.
    • Beispiel 13
  • Eine Mischung, umfassend 90 % LLDPE (18 MFR, 0,930 g/cm³ Dichte) und 10 % LLDPE (105 MFR, 0,953 g/cm³ Dichte), die einen MFR von ungefähr 21,5 und eine Dichte von ungefähr 0,932 g/cm³ aufweist, wird vorbereitet. Sie wird auf einer großen (kommerzielle Größe) Vorrichtung bei einem Durchsatz von 1,2 g/min./Loch und einer Geschwindigkeit von 3900 m/min. gebondet, um Fasern von ungefähr 3,06 dtex (2,75 Denier) und einer nicht optimierten Gewebebruchfestigkeit von ungefähr 1600 zu erhalten, was ungefähr 15 % Verbesserung gegenüber der optimierten Gewebebruchfestigkeit des ungemischten LLDPE mit einem MFR von 30 und einer Dichte von 0,940 g/cm³ des vorstehenden Beispiels 12 ist, das ebenfalls auf einer Vorrichtung mit kommerzieller Größe gesponnen wurde. Der aus der Mischung hergestellte Stoff, der zum Simulieren einer optimierten Verbindung erneut gebondet (rebonded) ist, führte zu einer Stoffestigkeit von ungefähr 20,41 N (2081 g).

Claims (10)

1. Polyethylen, das geeignet ist zum Spunbonden (spunbonding) bei Durchsatzgeschwindigkeiten von 1,0 bis 1,2 Gramm/Minute/Loch bei linearen Spinngeschwindigkeiten von wenigstens 3500 Meter pro Minute, um Fasergrößen von weniger als 3,3 dtex/Filament (3,0 Denier/Filament) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyethylen eine Mischung von linearen Polyethylenen ist, umfassend lineare Polyethylene mit hohem Molekulargewicht mit einem MFR-Wert in dem Bereich zwischen 0,5 und 25 g/10 min. und einer Dichte über 0,91 g/cm³ und lineares Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht mit einem MFR-Wert in dem Bereich zwischen 25 bis 300 g/10 min. und einer Dichte über 0,91 g/cm³.
2. Mischung nach Anspruch 1, worin das Verhältnis des Polyethylens mit hohem Molekulargewicht und des Polyethylens mit niedrigem Molekulargewicht ausreichend ist, um eine Mischung bereitzustellen mit einem MFR- Wert in dem Bereich von 25 bis 100 g/10 min. und einer Dichte von 0,91 bis 0,96 g/cm³.
3. Mischung nach Anspruch 2, worin das lineare Polyethylen mit hohem Molekulargewicht LLDPE ist und das lineare Polyethylen mit niedrigem Molekulargewicht LLDPE ist.
4. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin jedes der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen mit wenigstens einem C&sub3;-C&sub1;&sub2; Olefin umfaßt.
5. Mischung nach Anspruch 4, worin jedes der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen mit wenigstens einem C&sub4;-C&sub8; Olefin umfaßt.
6. Mischung nach Anspruch 5, worin wenigstens eines der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen und Octen ist.
7. Mischung nach Anspruch 5, worin wenigstens eines der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen, Buten und Octen ist.
8. Mischung nach Anspruch 5, worin wenigstens eines der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen, Hexen und Octen ist.
9. Mischung nach Anspruch 5, worin wenigstens eines der linearen Polyethylene ein Copolymer von Ethylen und Buten ist.
10. Verfahren, worin geschmolzenes LLDPE Polymer zur Herstellung eines Gewebes oder eines Stoffes spungebonded wird, worin das LLDPE die Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfaßt.
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