TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein nichtgewebtes Textil
(Faservliesstoff) mit einem günstigen weichen Griff und
besserer mechanischer Festigkeit sowie Dehnung und
Polyesterfasern, die für die Herstellung des ersteren verwendbar sind.
STAND DER TECHNIK
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Die Technik zur Herstellung eines nichtgewebten Faserstoffes
des Naßtyps unter Verwendung zerkleinerter, feiner
Polyesterfasern ist in den japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 57-11209, 57-16916 oder 57-139554
beschrieben. Wenn solche feine Polyesterfasern mit einem
herkömmlichen Verfahren gewonnen werden, treten Probleme einer
geringen Produktivität auf, die auf eine niedrige
Austrittsgeschwindigkeit einer Faser pro Spinndüse und auf eine hohe
Faserbruchrate während des Spinnvorgangs zurückgeht, wobei
das letztere auf die Feinheit der Fasern zurückzuführen ist.
Hierdurch wachsen die Produktionskosten. Darüber hinaus kann
der resultierende nichtgewebte Faserstoff keine befriedigende
Qualität vermitteln, und zwar aufgrund zahlreicher darin
während
eines Papierherstellungsprozesses erzeugter Mängel,
obwohl er einen erstrebenswerten weichen Griff hat.
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Verfahren zur Gewinnung feiner Polyesterfasern durch ein
Fließstreckverfahren sind in den japanischen geprüften
Patentveröffentlichungen (Kokoku) Nr. 28-617, 36-20772, 43-
16670, 55-6734 und 55-14171 beschrieben, es wurden jedoch
keine Vorschläge zur Verwendung der aus diesen Verfahren
gewonnenen Fasern als ein Material für einen nichtgewebten
Stoff gemäß dem Naßverfahren gemacht; da die feinen
Polyesterfasern, welche aus einem Fließstreckprozeß gewonnen
werden, klebrig sind und nur eine geringe Öffnungsfähigkeit
haben, besteht somit die Tendenz, daß während des
Papierherstellungsverfahrens zahlreiche Defekte auftreten.
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Weiterhin ist es bekannt, ein nichtgewebtes Textil gemäß dem
Naßverfahren mit unverstreckten Polyesterfasern zu erzeugen,
jedoch haben die unverstreckten Polyesterfasern, wie sie aus
einem konventionellen Spinnsystem gewonnen werden, eine Dicke
von wenigstens 1 Denier, und wenn dünnere Fasern gewünscht
werden, muß eine spezielle Abschreckvorrichtung im
Spinnsystem verwendet werden, wie in der japanischen geprüften
Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 63-17921 vorgeschlagen.
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Dennoch bleiben die Spinnbedingungen unbefriedigend, selbst
wenn eine solche Vorrichtung Anwendung findet.
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In EP-A-0 193 798, welches die Basis für den Oberbegriff des
Anspruchs 1 ist, werden papierähnliche Schichten aus
Polyesterfasern mit einer Stapellänge von 3 bis 25 mm
beschrieben, die aus einem Kopolymer aus einem
Polyethylenterephthalat (PETP) und 5-Natrium-sulfoisophthalat bestehen. Die
Fasern können mit Einschnürungen verstreckt werden ("neck
drawn").
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den obigen
Nachteilen des Standes der Technik abzuhelfen und ein neues
Verfahren zur Gewinnung ultrafeiner Polyesterfasern durch einen
Fließstreckprozeß zu vermitteln, wobei diese Fasern zur
Herstellung eines nichtgewebten Faserstoffes nach dem
Naßverfahren verwendet werden können.
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Das obige Ziel wird durch ein Verfahren gemäß der
vorliegenden Erfindung zur Herstellung ultrafeiner Polyesterfasern
erreicht, welches folgende Schritte umfaßt: Erzeugung
unverstreckter Fasern durch Schmelzspinnen eines Kopolyesters mit
einer Grundviskosität von 0,35 bis 0,50 und einem Gehalt an
sich wiederholenden Einheiten, die ihrerseits hauptsächlich
aus Ethylenterephthalat zusammengesetzt sind, welches 0,5 bis
0,7 mol% 5- Natrium-sulfoisophthalsäure und 0,5 bis 10 mol%
Isophthalsäure zusammengesetzt ist; und Fließverstreckung der
unverstreckten Fasern in einem Streckverhältnis, das mehr als
das Fünffache beträgt.
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Bei einer Variante dieses Verfahrens können die ultrafeinen
Polyesterfasern, welche durch die Fließverstreckung erhalten
wurden, weiterhin einem Streckverfahren unter Erzeugung von
Einschnürungen mit einer Streckung von mehr als dem 1,05-
fachen unterworfen werden, um stärker schrumpfbare Fasern zu
gewinnen.
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Die durch das Einschnür-Streckverfahren erhaltenen Fasern
können einem Schrumpfprozeß unterworfen werden, und zwar
unter Anwendung einer feucht-heißen Umgebung, um die Fasern um
2 bis 40% zu kontrahieren, so daß sich modifizierte Fasern
mit einem geringeren Schrumpfverhältnis ergeben.
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Der Fließstreckprozeß wird vorzugsweise ausgeführt, während
ein Polyester/Polyether-Blockpolymer aus 0,02 bis 5,0 Gew%
auf die Fasern aufgebracht wird.
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Die so erhaltenen Polyesterfasern haben eine Monofilament-
Dicke von weniger als 1 Denier, vorzugsweise weniger als
0,5 Denier, insbesondere weniger als 0,3 Denier, und haben
weiterhin vorzugsweise einen nicht kreisförmigen Querschnitt
mit Vorsprüngen an dessen Umfang.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen
nichtgewebten Faserstoff nach dem Naßverfahren mit besseren
Eigenschaften zu vermitteln, die aus den charakteristischen
Daten der so gewonnenen ultrafeinen Polyesterfasern
abgeleitet sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein nichtgewebter Faserstoff des Naßtyps durch ein
Papierherstellungsverfahren unter Verwendung eines Materials gewonnen,
welches wenigstens einen von drei Typen ultrafeiner
Polyesterfasern A, B und C umfaßt; wobei die Faser A durch den
Fließstreckprozeß allein, die Faser B weiterhin durch den
Einschnür-Streckprozeß nach Durchlaufen des
Fließstreckprozesses und die Faser C weiterhin durch den beschränkten
Kontraktionsprozeß nach Durchlaufen der Fließstreck- und
Einschnür-Streckprozesse hergestellt werden; die jeweilige Faser
wird zerkleinert, so daß sich Stapelfasern mit einer Länge
kleiner als 15 mm ergeben, die, falls erforderlich, mit
anderen Fasern in einem Verhältnis von mehr als 10 Gew% vermischt
werden können.
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Zwei geeignete Fasern der Typen A, B und C werden
vorzugsweise ausgewählt und miteinander in einem Verhältnis von 20/80
bis 80/20 vermischt.
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Die weitere Faser, die mit den erfindungsgemäßen Fasern,
falls erforderlich, vermischt wird, wird vorzugsweise aus
einer Gruppe ausgewählt, die eine Polyesterfaser des regulären
Typs, eine Holzpulpe und eine Glasfaser umfaßt.
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Vorzugsweise wird der erhaltene, nichtgewebte Faserstoff nach
der Papierherstellung einem Kalendrierungsprozeß bei einer
Temperatur höher als 165ºC unterworfen.
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Da, wie oben festgestellt, die ultrafeinen Polyesterfasern
gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem speziellen
Kopolyester gewonnen werden, kann das höhere Streckverhältnis
während des Fließstreckverfahrens im Anschluß an den Spinnprozeß
hingenommen werden. Infolgedessen kleben die resultierenden
Fasern nicht aneinander und haben eine verbesserte
Öffnungsfähigkeit sowie eine präferable Dispersionsfähigkeit in
Wasser. Derartige Eigenschaften sind für die Herstellung eines
nichtgewebten Textils (Faserstoff) nach dem Naßverfahren
günstig.
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Dementsprechend hat das nichtgewebte Textil, welches aus
diesen Fasern hergestellt ist, ein gleichförmiges Aussehen und
eine bessere mechanische Festigkeit und Dehnbarkeit sowie
einen weichen Griff und eine gute Opazität.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICNUNGEN
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Die vorliegende Beschreibung wird im einzelnen mit Bezug auf
die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, wie sie auf
der Zeichnung dargestellt sind. Die Fig. 1 bis 6 zeigen
jeweils vergrößerte Ansichten eines Querschnittsbeispiels einer
ultrafeinen Polyesterfaser gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kopolyester von
besonderer Zusammensetzung verwendet. Wenn nämlich ein
unverstrecktes Garn einem Fließstreckverfahren unterworfen wird,
wobei das Garn aus einem herkömmlichen Kopolyester gewonnen
ist, beispielsweise Polyethylenterephthalat, einschließlich
lediglich einer 5-Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente,
besitzt das Endprodukt weniger Klebrigkeit. Dennoch kann eine
stabile Produktion nicht erreicht werden, wenn das
Streckverhältnis hoch, beispielsweise mehr als das Fünffache ist, weil
die Fasern dazu tendieren, zu brechen und sich während des
Verspinnens um die Laufrollen herumzuwickeln, und zwar
infolge selbst einer geringfügigen Veränderung der
Strecktemperatur oder der Streckgeschwindigkeit. Obwohl im Falle eines
Polyethylenterephthalats unter Einschluß einer
Isophthalsäurekomponente die Fließstreckbarkeit besser und die mechanische
Festigkeit der resultierenden Faser hoch ist, neigen die
Fasern dennoch dazu, während des Fließstreckverfahrens sich
miteinander zu verkleben, und daher ist, wenn die Faser für
die Herstellung des nichtgewebten Faserstoffes verwendet
wird, eine Dispergierbarkeit der Faser in Wasser so gering,
daß die Qualität des erhaltenen nichtgewebten Stoffes
verschlechtert wird.
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Die Erfinder des vorliegenden Gegenstandes fanden, daß die
Verwendung eines Polyethylenterephthalats, welches eine 5-
Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente und eine
Isophthalsäurekomponente in einem bestimmten Zusammensetzungsverhältnis
enthält, eine außergewöhnliche Verbesserung vermittelt, und
zwar sowohl der Fließstreckbarkeit und der Verhinderung einer
Verklebung der betreffenden Fasern miteinander. Die
5-Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente und die
Isophthalsäurekomponente können entweder gleichzeitig mit dem
Polyethylenterephthalat kopolymerisiert werden oder sie können auch
einzeln damit kopolymerisiert werden, bevor sie miteinander
vermischt werden.
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Im vorliegenden Falle sollte die
5-Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente in einem Verhältnis von 0,5 bis 7 mol%,
vorzugsweise von 2,5 bis 6 mol% enthalten sein. Wenn der Gehalt
nicht mehr als 0,5 mol% beträgt, wird die Fließstreckbarkeit
in hohem Maße verschlechtert. Dies trifft auch dann zu, wenn
der Gehalt die oberer Grenze von 7 mol% überschreitet. Im
Bereich zwischen 0,5 und 7 mol% kann die Verbesserung der
Fließstreckbarkeit wie auch die Verhinderung einer
gegenseitigen Faserverhaftung erreicht werden, während die
Isophthalsäurekomponente in einem Bereich von 0,5 bis 10 mol%
Anwendung findet, wodurch die mechanische Festigkeit eines im
Naßverfahren gewonnenen, nichtgewebten Faserstoffes als
Endprodukt verbessert werden kann. Was den Gehalt an der
Isophthalsäurekomponente betrifft, so ist ein Bereich von 2 bis 6 mol%
vorzuziehen. Wenn der Gehalt nicht mehr als 0,5 mol% beträgt,
erniedrigt sich die Fließverstreckbarkeit extrem, und wenn
umgekehrt mehr als 10 mol% vorhanden sind, verschlechtert
sich auch die Fließfähigkeit. Weiterhin tritt Faseradhäsion
auf, selbst wenn 5-Natrium-sulfoisophthalsäure darin
enthalten ist.
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Der für die vorliegende Erfindung verwendete Polyester sollte
die obige modifizierte Komponente enthalten und seine
Grundviskosität (im Falle einer Polymermischung wird der Wert an
dem vermischten Material gemessen) sollte im Bereich von 0,35
bis 0,50 liegen. Außerhalb dieses Bereiches verschlechtert
sich die Fließverstreckbarkeit, so daß eine Verstreckung, die
mehr als das Fünffache beträgt, unmöglich wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein unverstrecktes Garn
aus dem obigen Kopolyester durch das übliche
Schmelzspinnverfahren erhalten. Eine Querschnittsform der gesponnenen Faser
kann entweder kreisförmig oder nicht kreisförmig sein, jedoch
wird die nicht kreisförmige Gestalt im Hinblick auf eine
glattere Fließverstreckung vorgezogen, da eine Kontaktreibung
zwischen den Fasern bei nicht kreisförmigen
Querschnittsformen geringer als bei kreisförmigem Querschnitt ist. Wenn
insbesondere Fasern mit Querschnittsformen mit scharfen
Vorsprüngen an ihren Oberflächen, wie in Fig. 1 bis 6
dargestellt, als Material für den im Naßverfahren gewonnenen,
nicht gewebten Faserstoff verwendet werden, eignet sich der
resultierende nichtgewebte Stoff für ein Wischtuch, da die
Vorsprünge beim Abschaben von Flecken von einer Oberfläche
wirksam werden.
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Die unverstreckten Fasern können ein Multifilament sein, bei
dem eine Mehrzahl von Filamenten zur Ausbildung eines Garnes
zusammengeführt sind, ferner ein aus einer einzigen Faser
gebildetes Monofilament oder auch ein Strang, der ein dickeres
Faserbündel bildet.
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Ein erster Schritt bei der Gewinnung ultrafeiner
Polyesterfasern gemäß der vorliegenden Erfindung ist das
Fließverstrecken unverstreckter Fasern, welche durch Schmelzspinnen
des obigen Kopolyesters erzeugt wurden.
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Dieses Fließstreckverfahren wird in einem heißen Wasserbad
ausgeführt, in dem ein Öl enthalten sein kann, und zwar bei
einer Temperatur von 70 bis 100ºC, vorzugsweise von 78 bis
95ºC. Innerhalb dieses Temperaturbereichs kann eine
Fließverstreckung ohne molekulare Orientierung ausgeführt werden.
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Wie zuvor festgestellt, haben die unverstreckten Fasern gemäß
der vorliegenden Erfindung eine gute Fließverstreckbarkeit
und können stabil mit einem Streckverhältnis, das mehr als
das Fünffache beträgt, verstreckt werden. Die resultierenden
Fasern verkleben sich weniger miteinander und haben eine
ausgezeichnete Dispergierbarkeit in Wasser.
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Es ist wünschenswert, während des Fließstreckprozesses den
unverstreckten Fasern ein
Polyester/Polyether-Blockkopolimerisat zuzufügen, da der Fließstreckeffekt und der Effekt,
welcher die Faserverklebung verhindert, hierdurch weiter
verbessert werden. Abgesehen von diesen Effekten wird auch die
Dispergierbarkeit der Fasern in Wasser entsprechend dem
Blockkopolymerisat, das mit den Fasern verhaftet ist, während
eines Naßprozesses zur Papierherstellung verbessert, so daß
sich die Produktqualität erhöht. Es wird angenommen, daß der
Grund für diese Effekte darin liegt, daß das
Blockkopolymerisat dispergiert mit der Faseroberfläche verhaftet ist und wie
eine Rolle funktioniert, die eine Störung zwischen
benachbarten Fasern verhindert und daher die Reibung zwischen ihnen
herabsetzt. Da dieses Blockkopolymerisat aus einem heißen
Wasserbad in Mikropartikelform dispergiert wird, koaguliert
es selbst dann nicht, wenn eine Aufheizung auf eine hohe
Temperatur stattfindet, die für das Fließstrecken einer
Polyesterfaser erforderlich ist. Auch dies scheint ein Faktor zu
sein, der zu den oben genannten Effekten führt.
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Das Blockkopolymerisat wird vorzugsweise auf die
unverstreckten Polyesterfasern durch ein Ölungsmittel unmittelbar
nachdem die Fasern gesponnen wurden, aufgebracht, oder die
Aufbringung erfolgt auf die Fasern während eines
Fließstreckprozesses, während sie in einem heißen Wasserbad dispergiert
sind.
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Das Blockkopolymerisat schließt ein: Polyester/Polyether-
Blockkopolymerisat, zusammengesetzt aus Terephthalsäure
und/oder Isophthalsäure und/oder Metanatriumsulfonsäure oder
deren niedrige Alkylester, niedriges Alkylenglykol und
Polyalkylenglykol und/oder Polyalkylenglykolmonoäther,
beispielsweise Terephthalsäure-alkylenglykol-polyalkylenglykol,
Terephthalsäure-isophthalsäure-alkylenglykol-polyalkylenglykol,
Terephthalsäure-isophthalsäure-alkylenglykol-polyalkylenglykol,
Terephthalsäure-alkylenglykol-polyalkylenglykolmonoäther,
Terephthalsäure-isophthalsäure-alkylenglykol-polyalkylenglykol-monoäther,
Terephthalsäure-Metanatriumsulfoisophthaläure-alkylenglykol-polyalkylenglykol,
Terephthalsäure-isophthalsäure-Metanatriumsulfoisophthaläure-alkylenglykol-polyalkylenglykol.
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Zur Verbesserung einer Verhinderung der Faserverhaftung
während eines Fließstreckprozesses beträgt ein Verhältnis
zwischen einer Terephthalat-Einheit und einer Summe einer
Isophthalat-Einheit und/oder einer
Metanatriumsulfoisophthalateinheit vorzugsweise von 100:0 bis 50:50 (mol%). Zur
Verbesserung einer Dispergierbarkeit der Polyesterfasern in
Wasser beträgt das obige Verhältnis insbesondere vorzugsweise
90:10 bis 50:50.
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Im allgemeinen liegt in diesem Blockkopolymerisat ein
Verhältnis zwischen einer Summe einer Terephthalat-Einheit und
einer Isophthalat- oder Metanatriumsulfoisophthalat-Einheit
und einer Polyalkylenglykol-Einheit zwischen 2:1 und 15:1
(molares Verhältnis). Zur weiteren Verbesserung der Verhütung
der Faserverhaftung während eines Fließstreckverfahrens und
zur Verbesserung der Dispergierbarkeit des Fasern in Wasser
liegt das Verhältnis vorzugsweise zwischen 3:1 und 8:1
(molares Verhältnis).
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Das für die Herstellung dieses Blockkopolymers verwendete
Alkylenglykol kann 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, wie
beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol,
Tetramethylenglykol, Dekamethylenglykol. Das Polyalkylenglykol ist
vorzugsweise ein Polyethylenglykol ein
Polyethylenglykol-polypropylenglykol-kopolymer, ein
Polyethylenglykol-polytetrametyhlenglykol-kopolymer, ein Polypropylenglykol; und ein
Monomethyläther, Monoethyläther und Monophenyläther eines
Polyethylenglykols, die jeweils ein durchschnittliches
Molekulargewicht von 600 bis 1200, vorzugsweise von 1000 bis 5000
haben. Insbesondere wird ein Monoäther des Polyethylenglykols
zur Faserdispersibilität in Wasser vorgezogen.
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Ein durchschnittliches Molekulargewicht dieses
Blockkopolymers liegt im allgemeinen zwischen 2000 und 20000,
vorzugsweise zwischen 3000 und 13000, jedoch kann dies in
Abhängigkeit vom Molekulargewicht des hierfür benutzten
Polyalkylenglykols variieren. Wenn das durchschnittliche
Molekulargewicht außerhalb des obigen Bereiches liegt, sind eine
Fließverstreckbarkeit,
eine Faserdispergierbarkeit in Wasser und
eine Verhinderung einer Faserverklebung unverstreckter
Fasern, auf welche das Blockkopolymer aufgebracht ist, niedrig.
Vorzugsweise ist das Polyalkylenglykol, welches zur
Einstellung des Molekulargewichtes benutzt wird, eine Substanz, bei
der eine ihrer Endgruppen inaktiviert ist, beispielsweise ein
Monomethyläther, Monoethyläther oder Monophenyläther.
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Das Blockkopolymerisat wird in Wasser mit Hilfe eines
oberflächenaktiven Mittels dispergiert, beispielsweise mit Hilfe
eins Alkalimetallsalzes von
Polyoxyethylenalkylphenylätherphosphat, einem Alkalimetallsalz von
Polyoxyethylenalkylphenyläthersulfat und/oder einem Ammoniumsalz hiervon, und
einem Alkanolaminsalz. Das Blockkopolymer wird in einem
Bereich von 0,02 bis 5,0 Gew% mit Bezug auf die Polyesterfaser
gemäß vorliegender Erfindung eingesetzt, vorzugsweise von 0,1
bis 3,0%.
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Die so erhaltene fließverstreckte Polyesterfaser gemäß der
vorliegenden Erfindung (Faser des Typs A) hat eine hohe
Schrumpfung von 40 bis 70% in siedendem Wasser und eine Dicke
von weniger als 1 Denier. Sie eignet sich für die Produktion
eines nichtgewobenen Faserstoffes nach dem Naßverfahren. Die
Faser kann in stabiler Weise als eine ultrafeine Faser mit
einer Dicke von 0,05 bis 0,2 Denier versponnen werden. Da die
durch eine Fließverstreckung erhaltene Faser eine molekulare
Orientierung von wenigstens dem gleichen Ausmaß wie diejenige
der unverstreckten Faser hat, kann diese Faser anstelle der
unverstreckten Faser als ein Bindemittel für einen
nichtgewobenen Stoff verwendet werden. Wenn insbesondere eine bei
hoher Temperatur erfolgende Heißpressung in den
nachgeschalteten Verfahren für den nichtgewobenen Stoff eingeschlossen
wird, wird der Klebeeffekt verbessert.
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Obwohl, wie oben festgestellt, die Faser des A-Typs selbst
als ein Material für die Herstellung eines nichtgewebten
Faserprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden
kann, kann der Faser auch eine weitere verbesserte
mechanische Festigkeit und Dehnbarkeit dadurch gegeben werden, daß
die Faser nach der Fließverstreckung einer
Einschnürungsverstreckung unterworfen wird, was zu einer Faser des Typs B
führt. Die Verfahrensbedingungen der Einschnürverstreckung
können die gleichen sein wie diejenigen, wie sie sich bei der
Herstellung der herkömmlichen Polyesterfaser bewährt haben;
beispielsweise wird die Faser nach der Fließverstreckung
einer Einschnürungsverstreckung in heißem Wasser unterworfen,
wobei das Wasser bei einer Temperatur von 55 bis 95ºC
gehalten wird. Das Verstreckungsverhältnis kann mehr als das 1,05-
fache betragen und liegt vorzugsweise im Bereich des 1,5- bis
Fünffachen. Die erhaltene Faser des B-Typs zeigt eine höhere
Zugfestigkeit und eine niedrigere Dehnung mit Bezug auf die
unverstreckte Faser, und ihre Hantierbarkeit wird in dem
Nachprozeß leichter. Dennoch wird die Wärmeschrumpfung nicht
in großem Maße verbessert und bleibt auf einem hohen Niveau.
Dementsprechend ist dieser Fasertyp für eine Verwendung
ungeeignet, bei welcher eine Wärmeschrumpfung nicht erforderlich
und/oder nicht günstig ist.
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Es ist bekannt, daß die einschnürungsverstreckte
Polyesterfaser im relaxierten Zustand hitzebehandelt werden sollte, um
ihre Hitzebeständigkeit zu verbessern, jedoch neigen die
Fasern dazu, sich durch die Hitzebehandlung miteinander zu
verhaften, was die Dispergierbarkeit der Faser während der
Produktion des nichtgewebten Stoffes gemäß der Erfindung im
Naßverfahren verschlechtert und zu einem Produkt geringerer
Qualität führt. Die Erfinder des vorliegenden Gegenstandes haben
gefunden, daß die Verhaftung der Fasern vermieden und die
Faserschrumpfung in siedendem Wasser unterhalb 40% gedrückt
werden kann, wenn die Faser in einer feuchtheißen Umgebung
einer beschränkten Kontraktionsbehandlung von 2 bis 40%
unterworfen wird. Nachdem nämlich die unverstreckte Faser der
oben erwähnten Fließverstreckung und
Einschnürungsverstrekkung unterworfen wurde, wird die resultierende Faser einer
beschränkten Kontraktionsbehandlung in einem heißen Wasserbad
unterworfen, welches bei einer Temperatur von 50 bis 95ºC
gehalten wird, wodurch man eine Faser des C-Typs mit
verbesserter Wärmeschrumpfung erhält.
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Die so gewonnen Polyesterfasern des A-, B- und C-Typs gemäß
der Erfindung haben eine Zugfestigkeit und einen Modul auf
niedrigerem Niveau relativ zu den Polyesterfasern, welche
durch die herkömmliche Methode erhalten werden. Dies macht
ihren Griff sehr weich und somit ist auch der Griff eines
daraus hergestellten nichtgewebten Faserstoffes weich.
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In diesem Zusammenhang erhalten die jeweiligen Fasern durch
das Fließstreckverfahren eine Zugfestigkeit, die etwa 10%
niedriger als diejenige der herkömmlichen Polyesterfaser ist,
d.h. weniger als 5 g pro 1 Denier, während ihr spezifisches
Gewicht kleiner als dasjenige der herkömmlichen
Polyesterfaser ist und zwischen 1,250 und 1,375 liegt.
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Die Polyesterfasern gemäß der vorliegenden Erfindung, welche
durch einen Fließstreckprozeß erhalten werden (einschließlich
solcher Fasern, die weiterhin einem
Einschnürungsstreckverfahren oder einer beschränkten Kontraktionsbehandlung
unterworfen wurden) haben eine Dicke von weniger als 1 Denier und
einen weichen Griff. Daher hat auch ein aus ihnen
hergestelltes nichtgewebtes Faserprodukt einen weichen Griff.
Insbesondere
zeigt sich diese Eigenschaft dann als prominent, wenn
die Faserdicke kleiner als 0,5 Denier ist.
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Wenn ein voluminöses Material verlangt wird, können
erfindungsgemäß auf die Polyesterfaser Kräuselungen von weniger
als 20/25 mm aufgebracht werden, wobei die Faser im Verlauf
einer Texturierungsbehandlung einem Einschnürstreckverfahren
unterworfen wird. Wenn die Anzahl der Kräuselungen den obigen
Wert überschreitet, wird die Qualität des aus der Faser
erhaltenen, nicht gewebten Faserstoffes aufgrund der
Verschlechterung der Dispersibilität in Wasser erniedrigt.
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Die Polyesterfaser gemäß der vorliegenden Erfindung wird zu
Stapelfasern mit einer Länge kleiner als 15 mm zerschnitten.
Wenn die Faserlänge mehr als 15 mm beträgt, wird die
Dispergierbarkeit in Wasser verschlechtert. Je kürzer die
Faserlänge ist, um so besser ist während des
Papierherstellungsprozesses die Dispersibilität in Wasser, was dem erhaltenen
nichtgewebten Faserstoff einen günstigen Effekt mitteilt.
Wenn dennoch die Faserlänge zu kurz ist, beispielsweise
weniger als 3 mm, entsteht wegen der Reibungshitze, die zwischen
einem Schneidwerkzeug und den Fasern während des
Schneidvorgangs erzeugt wird, leicht eine Faserverklebung. Dieses
Phänomen ist bei der Faser bemerkbar, die lediglich einem
Fließstreckverfahren unterworfen wurde. Wenn die unverstreckte
Faser nach Aufbringung des
Polyester/Polyether-Blockkopolymerisats einem Fließstreckverfahren unterworfen wird, wird die
Faserverklebung der so gewonnenen Faser erfindungsgemäß
während des Faserschneidvorgangs verhindert, und zwar aufgrund
des Einflusses dieses Blockkopolymerisats zwischen den
Fasern. Auch hat die Faser während des
Papierherstellungsprozesses eine verbesserte Dispergierbarkeit in Wasser.
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Wie oben festgestellt, wird dieses Blockkopolymerisat
vorzugsweise in wäßriger Dispersion aufgebracht, und zwar auf
die unverstreckte Faser vor oder während der
Fließverstrekkung, für den obigen Zweck jedoch kann es auf die erhaltene
Faser durch die beschriebene Methode aufgebracht werden,
bevor die Faser durch die Schneidvorrichtung zur Ausbildung von
Stapelfasern zerschnitten würde.
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Da Stapelfasern, die von den Fasern des A-Typs erhalten
werden, wobei die letzteren Fasern ihrerseits durch
Fließverstreckung der ungestreckten Faser produziert werden, eine
ausgezeichnete Dispergierbarkeit in Wasser und eine gute
Haftung haben, hat das nichtgewebte Faserprodukt, das hieraus
gewonnen wird, während es mit anderen Fasern gemischt wird,
im Verlauf eines Papierherstellungs-Feuchtverfahrens weniger
Ungleichmäßigkeit und eine ausgezeichnete Adhäsionsstärke
sowie Dehnung und Opazität.
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Da Stapelfasern, die von Fasern des B-Typs hergestellt
werden, wobei die letzteren durch Fließverstreckung der
ungestreckten Faser und anschließendes Einschnürungs-Verstrecken
derselben gewonnen werden, verbesserte mechanische
Eigenschaften haben, beispielsweise hohe Zugfestigkeit und geringe
Dehnung, eignen sie sich für die Herstellung eines
Druckpapieres für ein Informationsdokument, ein Klebeetikett, eine
Tapete, ein Filter, ein Wischtuch, ein Handtuch, ein
Seidenpapier oder dergleichen.
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Da Stapelfasern, welche aus Fasern des C-Typs erhalten
werden, die ihrerseits durch Fließverstreckung und
Einschnürungsverstreckung der unverstreckte Faser und anschließendes
Unterwerfen derselben einer beschränkten
Kontraktionsbehandlung produziert werden, eine verbesserte Dimensionsstabilität
gegenüber Wärme auf dem gleichen Niveau wie diejenige der
konventionellen Niederschrumpffaser haben, bildet das hieraus
gewonnene nichtgewebte Faserprodukt keine
Schrumpfungsungleichmäßigkeit selbst dann, wenn es einer Wärmebehandlung
unterworfen wird.
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Diese Stapelfasern gemäß der Erfindung werden für die
Herstellung eines nichtgewebten Faserstoffes des Feuchttyps
verwendet, wobei sie mit anderen Fasern in einem Ausmaß
vermischt werden, bei welchem sich ihr gemeinsames Merkmal, d.h.
ein weicher Griff, in der Qualität des Endproduktes auswirkt,
nämlich in einem Verhältnis von mehr als 10 Gew%,
vorzugsweise mehr als 30 Gew%.
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Wie oben festgestellt, ist die Dicke dieser Faser kleiner als
1 Denier, vorzugsweise kleiner als 0,5 Denier. Da die Anzahl
der konstituierenden Fasern in einem erhaltenen,
nichtgewebten Faserstoff anstieg, wird die Verschlingung zwischen den
Fasern dicht, so daß seine mechanischen Eigenschaften,
beispielsweise Zugfestigkeit und Dehnung, verbessert werden, und
weiterhin wird auch die Überdeckbarkeit, die bei einem Filter
unentbehrlich ist, ebenfalls verbessert. Darüber hinaus wird
auch die Absorbierbarkeit aufgrund der Kapillarwirkung
verbessert, die durch die Zwischenräume zwischen den Fasern
veranlaßt ist, und man erhält einen weichen Griff aufgrund der
Verringerung der Faserbindungssteifheit.
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Wenn die Faseroberflächen mit dem
Polyester/Polyether-Blockkopolymerisat bedeckt werden, ist die Dispergierbarkeit der
Faser in Wasser während des Naßtyp-Papierherstellungssystems
weiterhin verbessert, und die Qualitäten des nichtgewebten
Faserstoffes, insbesondere die Zugfestigkeit, Dehnung und
Durchsichtigkeit, werden in erheblichem Maße verbessert. Da
dieses Blockkopolymerisat eine gute Affinität zur
Polyesterfaser gemäß der Erfindung hat, verbleibt sie auch noch auf
den Faseroberflächen in einem Verhältnis zwischen 0,03 und
0,15 Gew% selbst nachdem die Faser dem
Papierherstellungsprozeß unterworfen wurde, was die Eigenschaften des Faserstoffes
verbessert, insbesondere die Absorptionsfähigkeit und den
weichen Griff.
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Wenn die Polyesterfaser gemäß der vorliegenden Erfindung
einen nicht kreisförmigen Querschnitt mit Vorsprüngen an dessen
Umfang hat, wie in Fig. 1 bis 6 dargestellt, eignet sich das
erhaltene nichtgewebte Faserprodukt für die Herstellung eines
Wischtuches, da diese Vorsprünge eine Wischwirkung
vermitteln.
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Wenn ein nichtgewebter Faserstoff aus der Polyesterfaser
gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, werden
vorzugsweise wenigstens zwei Fasertypen aus den obigen Fasertypen
ausgewählt und miteinander vermischt, und in Abhängigkeit von
dieser Mischanwendung entwickeln sich die Eigenschaften der
jeweiligen Fasern in gut ausgeglichener Weise in den
resultierenden nichtgewebten Faserstoffen.
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Das Mischverhältnis reicht in den Gewichten vorzugsweise von
20/8 bis 80/20, insbesondere von 40/60 bis 60/40 in jeder
Kombination von A/B, B/C oder C/A.
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Andere Fasern, die mit den Polyesterfasern gemäß der
vorliegenden Erfindung vermischbar sind, schließen synthetische
Fasern ein, beispielsweise reguläre, hochorientierte
Polyesterfasern, die nicht durch ein Fließstreckverfahren gewonnen
wurden, Polyvinylalkoholfasern, Polyacrylfasern,
Polyolefinfasern, Polyamidfasern, Polyvinylchloridfasern; regenerierte
Fasern, beispielsweise Kunstseide, anorganische Fasern,
beispielsweise Glasfasern; und natürliche, aus Holzpulpe
gewonnene Fasern. Von diesen hat der nichtgewebte Faserstoff des
Feuchttyps, bei dem Holzpulpe- oder Glasfasern den
wesentlichen Anteil bilden und die Polyesterfasern gemäß der
vorliegenden Erfindung damit vermischt sind, eine überlegene
mechanische Festigkeit relativ zu denjenigen eines nichtgewebten
Faserstoffs, welcher die letzteren Fasern nicht enthält. Dies
geht darauf zurück, daß der Kopolyester, welcher die Fasern
gemäß der vorliegenden Erfindung bildet, eine hohe
Beständigkeit gegenüber Wasser hat sowie auch eine gute Affinität zu
Holzpulpe- oder Glasfasern.
-
Das nichtgewebte Faserprodukt gemäß der Erfindung kann mit
Hilfe von Kalanderwalzen einer Heißdruckbehandlung
unterworfen werden, falls dies erforderlich ist, so daß die
mechanische Festigkeit des Faserstoffes weiter verbessert wird.
Insbesondere erhält das nichtgewebte Faserprodukt eine
filmähnliche Struktur mit zahlreichen darin enthaltenen Mikroporen,
wenn der Faserstoff oberhalb 165ºC behandelt wird. Dieses
Produkt kann im Bereich des kommerziellen Druckes angewandt
werden, beispielsweise als ein Poster, ein Umschlag oder eine
Karte sowie in einem Gewerbebereich, in welchem eine
laminierte Schicht eines nichtgewobenen Faserstoffes des
Feuchttyps und ein Polyethylenfilm in konventioneller Weise
Anwendung fand, beispielsweise als eine Landkarte, ein Buch, ein
Ablösepapier, ein Einwickelpapier oder ein elektrischer
Isolator.
-
Wie oben festgestellt, hat ein nichtgewebter Faserstoff des
Feuchttyps, der erhalten wird unter Verwendung der
Polyesterfasern gemäß der vorliegenden Erfindung als Teil seines
Werkstoffes einen weicheren Griff, eine höhere mechanische
Festigkeit und eine bessere Wasserabsorption relativ zum
herkömmlichen Erzeugnis. Geeignete Anwendungen hierfür sind
beispielsweise: ein PPC-Papier, ein fortlaufendes Schlitzpapier,
ein Aufzeichnungspapier für thermische Übertragung, ein
Farbstrahlaufzeichnungspapier; ein Klebeetikett, ein Siegel,
ein Klebeband, eine Tapete, ein dekoratives Material, ein
Lebensmittel-Einwickelpapier, verschiedene Filterpapiere,
beispielsweise für einen Luftreiniger, ein Ölfilter, ein
Luftfilter, ein Flüssigkeitsfilter, ein Haushaltsfilter
(Teebeutel, Kaffeefilter, Ölfilterpapier, elektrisches
Reinigungsfilter); ein Antikorrosionspapier, ein Antiinsektenpapier,
eine Papierwindel, ein Wegwerfwischtuch, ein medizinisches
Papier und ein kosmetisches Papier. Insbesondere eignet es
sich für solche Faserstoffe, die dünn sind und eine feine
Textur haben.
Beispiele
-
Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung noch deutlicher:
-
In diesen Beispielen werden die jeweiligen Eigenschaften der
Fasern und der nichtgewebten Faserstoffe wie folgt gemessen:
1. Fließstreckbarkeit
-
Ein Fadenbruch und eine Faseraufwicklung auf Rollen, was
während eines Fließstreckverfahrens erfolgte, wurden in
drei Stufen geschätzt, nämlich ausgezeichnet, gut und
nicht gut.
2. Dispersionsfähigkeit in Wasser
-
Der Dispersionszustand der mit Wasser in einem
Verhältnis von 0,5 Gew% vermischten Fasern wurde durch
Beobachtung mit bloßem Auge in vier Klassen geschätzt, nämlich
ausgezeichnet, gut, üblich und nicht gut.
3. Griff
-
Der Griff wurde mit Hilfe des organoleptischen Tests
abgeschätzt. Bei diesem Test wird ein Stück des
nichtgewebten Faserstoffes (Papier) mit einem Standardmaterial
verglichen, welches aus einer Testgruppe ähnlicher
Beispiele ausgewählt wurde.
-
In diesem Zusammenhang sind die Standardmaterialien für
die jeweiligen Experimentgruppen die folgenden: Ein
Produkt des Experiments 6 für die Beispiele 1 bis 19; ein
Produkt des Experiments 24 für die Experimente 20 bis
24; ein Produkt des Experiments 25 für die Experimente
25 bis 29 und ein Produkt des Experiments 31 für die
Experimente 30 bis 36.
4. Erscheinungsbild
-
Die Gleichmäßigkeit des Erscheinungsbildes des
nichtgewebten Faserstoffes wurde mit Hilfe des organoleptischen
Tests mit dem bloßen Auge in zwei Stufen geschätzt,
nämlich gut und gewöhnlich.
5. Festigkeit
-
Die longitudinalen und transversalen Bruchfestigkeiten
wurden mit Hilfe eines mit konstanter Geschwindigkeit
betriebenen Zugtesters unter den Bedingungen gemessen,
welche in JIS-P-8113 definiert sind. Ein
Durchschnittswert der beiden Werte wurde als Maß für die Festigkeit
benutzt.
6. Dehnung
-
Die Längs- und Querbruchdehnungen wurden mit Hilfe eines
bei konstanter Geschwindigkeit betriebenen Zugtesters
unter den Bedingungen gemessen, wie sie in JIS-P-8113
definiert sind. Ein Durchschnittswert der beiden Werte
wurde als Maß für die Dehnung benutzt.
-
7. Ein Grundgewicht und eine Dicke des nichtgewebten
Faserstoffes wurden in Übereinstimmung mit JIS-P-8118
gemessen, wodurch eine Dichte des Materials durch die
folgende Gleichung bestimmt wurde:
-
Dichte = Grundgewicht (g/m²)/(Dicke (mm) x 1000)g/cm³
-
In dieser Hinsicht ist die Verbesserung der
Verdeckbarkeit des nichtgewebten Faserstoffes um so größer, je
höher die Dichte ist.
8. Wasserabsorbierbarkeit
-
Zwei Arten von Teststücken wurden vorbereitet, und zwar
entlang der Längs- bzw. Querrichtung des nichtgewebten
Faserstoffes in Übereinstimmung mit der Methode von
Klemm, wie sie in JIS-P-8141 festgelegt ist. Ein Ende
des jeweiligen Teststückes wurde während einer Minute in
Wasser eingetaucht, und die Höhe des absorbierten und
vom Teststück angehobenen Wassers wurde gemessen. Ein
Durchschnittswert der beiden Werte wurde bestimmt.
9. Wisch- oder Abreibeigenschaft
-
Eine Schmutzprobe wurde dadurch hergestellt, daß
Tabakrauch 48 Stunden lang gegen eine Glasplatte geblasen
wurde, während ein Teststück des nichtgewebten
Faserstoffes um die Oberfläche eines Kunststoffzylinders mit
10 cm Durchmesser und 5 cm Höhe sowie einem Gewicht von
200 g herumgewickelt wurde. Der mit dem Teststück
bedeckte Zylinder wurde auf die Schmutzprobe aufgebracht
und hin- und hergehend gleitend über die Glasplatte
geführt, und zwar in lediglich einem Hub von 20 cm, wobei
man den Zylinder rotieren ließ, so daß der Schmutz von
der Glasplatte durch das Teststück abgewischt wurde. Die
Wisch- oder Abreibeigenschaft wurde durch Vergleich des
Schmutzes auf der Glasplatte vor und nach dem obigen
Abreibtest mit dem bloßen Auge abgeschätzt.
10. Dielektrische Durchbruchspannung
-
In Übereinstimmung mit JIS-C-2110 wurde die
dielektrische Durchbruchspannung des nichtgewebten Faserstoffes
unter Verwendung von Elektroden aus rostfreiem Stahl bei
einer Temperatur von 20ºC und einer relativen
Feuchtigkeit von 65% gemessen.
Beispiel 1
-
Fasern wurden mit einer Geschwindigkeit von 900 m/min bei
270ºC aus einem Polyethylen-Terephthal-Polyester gesponnen
mit einer Grundviskosität von 0,4 und mit
5-Natrium-sulfoisophthalsäure
und Isophthalsäure in verschiedenen Verhältnissen
kopolymerisiert, und zwar über eine Spinndüse mit 900 Löchern
bei einer Schmelztemperatur von 290ºC. Während des Spinnens
wurde eine wäßrige Dispersionslösung aus Polyester/Polyether-
Blockpolymerisat (nachstehend als Öl X bezeichnet) als
Spinnöl auf die unverstreckten Fasern aufgebracht.
-
Das Öl X war eine wäßrige Dispersion mit einer wirksamen
Komponente von 10%, in welcher
Terephthalsäure/Isophthalsäure/Ethylenglykol/Polyethylenglykol-kopolymerisat (Terephthal-
Einheit : Isophthal-Einheit = 70:30, Terephthal-Einheit
+ Isophthal-Einheit : Polyethylenglykol-Einheit = 5:1,
Molekulargewicht von Polyethylenglykol = 2000,
Durchschnittsmolekulargewicht des Blockkopolymerisats = 10000) und ein
oberflächenaktives Mittel POE (10 mol)
Nonylphenyläthersulfatkaliumsalz in einem Verhältnis von 80:20 kombiniert waren.
-
Unter den gleichen Bedingungen, mit Ausnahme einer Ersetzung
des Spinnöls durch POE (10 mol)
Nonylphenyläthersulfatkaliumsalz (nachstehend bezeichnet als Öl Y) wurden andere
unverstreckte Fasern hergestellt.
-
Aus den jeweiligen unverstreckten Fasern wurden Stränge
gebildet, welche dann in einem heißen, bei 90ºC gehaltenen
Wasserbad fließverstreckt wurden, und zwar bei verschiedenen
Streckverhältnissen, so daß die Gesamtdicke des
resultierenden Stranges 600,000 Denier war. Auf diese Weise wurden
verschiedene Stränge, von denen jeder eine unterschiedliche
Monofilamentdicke hatte, erhalten. Dem Heißwasserbad wurde das
Öl X oder Y, also das gleiche Öl, das auch bei dem Spinnen
der jeweiligen unverstreckten Fasern benutzt wurde, in einer
Konzentration von 0,3% zugegeben.
-
Dann wurde der verstreckte Strang durch ein Tauchbad
geleitet, dem das gleiche Öl wie dasjenige, das während der
Fließverstreckung benutzt wurde, zugegeben war, so daß die
wirksame Komponente von 0,4 Gew% an Öl X oder 0,2 Gew% an Öl Y mit
dem Strang verhaftet war. Die so erhaltenen Stränge wurden zu
unterschiedlichen Stapellängen zerschnitten, so daß sich die
Polyesterfasern A-1 bis A-11, wie sie in Tabelle 1 aufgeführt
sind, ergaben. Von diesen sind die Polyesterfasern des A-Typs
und die Vergleichsfasern hierzu eingeschlossen.
-
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, haben die Vergleichsfasern
A-7 und A-9 bis A-11, welche aus Kopolyestern hergestellt
waren, die nicht im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
liegen, eine geringere Fließverstreckbarkeit, was in einer
instabilen Produktion, begleitet durch zahlreiche
Faserbrüche, resultierte. Im Falle der Vergleichsfaser A-8,
hergestellt aus dem Polyester, kopolymerisiert mit Isophthalsäure
allein, war dessen Fließverstreckbarkeit kein Problem, jedoch
klebten die so erhaltenen Fasern aneinander und hatten eine
geringere Dispergierbarkeit in Wasser.
-
Auch die Vergleichsfasern A-3 mit einer Stapellänge von 20 mm
ergaben Probleme bei der Dispergierbarkeit in Wasser und
waren für die Erzeugung eines nichtgewebten Faserstoffes des
Naßtyps ungeeignet.
-
Demgegenüber waren die Beispielsfasern A-1,2,4,5 und 6, die
im Bereich der vorliegenden Erfindung lagen, überlegen, und
zwar sowohl hinsichtlich der Fließverstreckbarkeit als auch
der Dispersionsfähigkeit in Wasser. Insbesondere gab das Öl X
ein besseres Ergebnis mit Bezug auf das Öl Y.
Tabelle 1
Polymer-Zusammensetzung
Fließverstreckung
Einschnürungsverstreckung
Kontraktionsbehandlung
Öl
Stapelfaser
Faser
Fließverstreckbarkeit
Dispergierbarkeit in Wasser
Bemerkung
Temp (ºC)
Verhältnis
Typ
Menge (Gew%)
Denier
Länge (mm)
ausgezeichnet
gut
nicht gut
Erfindung
Rohling
Beispiel 2
-
Ein Material wurde aus Polyethylenterephthalat mit einer
Grundviskosität von 0,35 durch Kopolimerisation mit
5-Natrium-sulfoisophthalsäure in einer Menge von 4 mol% und
Polyethylenterephthalat mit einer Grundviskosität von 0,60 und
kopolimerisiert mit Isophthalsäure in einer Menge von 8 mol%
hergestellt, von denen beide miteinander vermischt wurden, so
daß die 5-Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente und die
Isophthalkomponente in verschiedenen Verhältnissen vermischt
waren, wie in Tabelle 2 angegeben. Unverstreckte Fasern
wurden aus dem Material unter den gleichen Bedingungen gesponnen
wie in Beispiel 1, die Fasern wurden fließverstreckt und zu
Stapelfasern geschnitten. Auf diese Weise ergaben sich die
jeweiligen Fasern A-12 bis A-15, die in Tabelle 2 aufgelistet
sind.
-
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, zeigten die Fasern A-12 und A-
13 überlegene Ergebnisse sowohl hinsichtlich der
Fließverstreckbarkeit und der Dispergierbarkeit in Wasser. Bei diesen
Fasern ist das Verhältnis der 5-
Natrium-sulfoisophthalsäurekomponente und der Isophthalsäurekomponente in der
vermischten Zusammensetzung in den Bereich der Erfindung
eingeschlossen.
Tabelle 2
Polymer-Zusammensetzung
Fließverstreckung
Einschnürungsverstreckung
Kontraktionsbehandlung
Öl
Stapelfaser
Faser
Fließverstreckbarkeit
Dispergierbarkeit in Wasser
Bemerkung
Temp (ºC)
Verhältnis
Typ
Menge (Gew%)
Denier
Länge (mm)
ausgezeichnet
gut
nicht gut
Erfindung
Rohling
Beispiel 3
-
Unverstreckte Fasern wurden aus dem gleichen Material und
unter den gleichen Bedingungen wie bei den Fasern A-1 bis A-6
in Beispiel 1 erhalten. Die unverstreckten Fasern wurden mit
verschiedenen Streckverhältnissen fließverstreckt,
anschließend in einem heißen, bei 65ºC gehaltenen Wasserbad
einschnürungsverstreckt, und die verstreckten Stränge wurden
zerschnitten, so daß sich Fasern des B-Typs B-1 bis B-4 gemäß
der Erfindung ergaben, wie in Tabelle 3 aufgeführt.
Insbesondere hatte die Faser B-4 einen Querschnitt, wie in Fig. 1
dargestellt, da eine Spinndüse mit einer querverformten
Spinnöffnung verwendet wurde.
Tabelle 3
Polymer-Zusammensetzung
Fließverstreckung
Einschnürungsverstreckung
Kontraktionsbehandlung
Öl
Stapelfaser
Faser
Fließverstreckbarkeit
Dispergierbarkeit in Wasser
Bemerkung
Temp (ºC)
Verhältnis
Typ
Menge (Gew%)
Denier
Länge (mm)
ausgezeichnet
gut
Erfindung
Beispiel 4
-
Unverstreckte Fasern wurden in der gleichen Weise wie in
Beispiel 3 erzeugt und nach der Einschnürungsverstreckung einer
beschränkten Kontraktionsbehandlung in einem heißen Wasserbad
unterworfen, das bei 90ºC gehalten wurde. Danach wurden sie
geschnitten, so daß sich Fasern des C-Typs C-1 bis C-3 gemäß
der Erfindung ergaben, wie in Tabelle 4 aufgeführt.
Tabelle 4
Polymer-Zusammensetzung
Fließverstreckung
Einschnürungsverstreckung
Kontraktionsbehandlung
Öl
Stapelfaser
Faser
Fließverstreckbarkeit
Dispergierbarkeit in Wasser
Bemerkung
Temp (ºC)
Verhältnis
Typ
Menge (Gew%)
Denier
Länge (mm)
ausgezeichnet
gut
Erfindung
Beispiel 5
-
Polyethylen-Terephthalat-Chips mit einer Strukturviskosität
von 0,64 wurden bei 300ºC geschmolzen und mit Hilfe einer
Spinnvorrichtung mit 3000 Spinnöffnungen versponnen. Die
Aufnahme erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/min als
unverstreckter Strang mit einem Gesamt-Denier von 1,200,000.
Der Strang wurde in einem heißen, bei 65ºC gehaltenen
Wasserbad mit einem 2,6-fachen Streckverhältnis
einschnürungsverstreckt und danach in einem freien Zustand in der Atmosphäre,
bei 140ºC gehalten, geschrumpft, so daß sich ein verstreckter
Strang mit einer Monofilamentdicke von 0,5 Denier ergab. Der
Strang wurde zu Stapelfasern mit einer Länge von 5 mm
zerschnitten. Die so erhaltene Faser ist in Tabelle 5 als
Polyethylen-Terephthalat-Faser R-1 als regulärer Typ aufgeführt.
In dieser Hinsicht wurde das Öl Y während der Spinn- und
Verstreckprozesse benutzt.
-
Außerdem wurde der unverstreckte Strang zu 5 mm langen
Stapelfasern zerschnitten, bevor er dem Verstreckungsverfahren
unterworfen wurde, so daß sich eine andere Faser R-2 ergab.
-
Diese Fasern R-1 und R-2 wurden mit den jeweiligen Fasern
vermischt, wie sie in den Testversuchen 1 bis 4 erhalten
worden waren und als Material für die Herstellung eines
nichtgewebten Faserstoffes des Feuchttyps verwendet. Wie aus Tabelle
5 ersichtlich, blieb die Dispergierbarkeit dieser Fasern in
Wasser auf einem guten Niveau ohne Probleme im praktischen
Gebrauch, wenn auch geringfügig den Polyesterfasern der Typen
A, B und C gemäß der Erfindung unterlegen.
Tabelle 5
Polymer-Zusammensetzung
Fließverstreckung
Einschnürungsverstreckung
Kontraktionsbehandlung
Öl
Stapelfaser
Faser
Fließverstreckbarkeit
Dispergierbarkeit in Wasser
Bemerkung
Temp (ºC)
Verhältnis
Typ
Menge (Gew%)
Denier
Länge (mm)
üblich
Rohling
Beispiel 6
-
Materialien für die Herstellung eines im Feuchtverfahren
gewonnenen, nichtgewebten Faserstoffes wurden dadurch
hergestellt, daß Fasern, die aus den Beispielen 1 bis 5 gewonnen
worden waren, in verschiedenen Verhältnissen mit
Holzpulpe- oder Glasfasern vermischt wurden. Das betreffende Material
wurde in Wasser dispergiert, so daß sich eine
Faserkonzentration von weniger als 0.4 Gew% ergab; das Material wurde einer
zylindrischen Naßtyp-Papierherstellungsmaschine zugeführt,
getrocknet und bei 120ºC mit Hilfe eines Yankee-Trockners
wärmebehandelt, so daß sich ein im Naßverfahren
hergestelltes, nichtgewebtes Faserprodukt mit einem Basisgewicht von 50
bis 80 g/m² ergab.
-
In diesem Zusammenhang wurde in den Experimenten 37 bis 40 an
dem nichtgewebten Faserstoff weiterhin eine
Kalander-Endbehandlung angebracht, nachdem das Produkt einer
Trocken/Heißbehandlung bei 200ºC unter einem Druck von 200 kg/cm und bei
einer Fördergeschwindigkeit von 1,9 m/min unterworfen worden
war.
-
Die Mischverhältnisse der Fasern bei den jeweiligen
Experimenten und die Eigenschaften der so erhaltenen, nichtgewebten
Faserstoffe sind in Tabelle 6 aufgelistet.
-
Gemäß den Experimenten 1 bis 9 haben die nichtgewebten
Faserstoffe, die mit fließverstreckten Polyesterfasern gemäß der
vorliegenden Erfindung vermischt waren, die ihrerseits eine
Monofilamentdicke von weniger als 1 Denier hatten, ein
gleichförmiges Erscheinungsbild und einen weichen Griff sowie
eine verbesserte mechanische Festigkeit und Wasserabsorption.
Insbesondere ist das nichtgewebte Faserprodukt gemäß
Experiment
1, bei dem Fasern des A-Typs mit einer Monofilamentdicke
von 0,2 Denier vermischt wurden, sowohl in seiner Festigkeit
als auch Wasserabsorption überlegen. Umgekehrt zeigen der
nichtgewebte Faserstoff gemäß Experiment 4, bei dem Fasern
des A-Typs mit einer Monofilamentdicke von 1,2 Denier
vermischt wurden, und diejenigen Faserstoffe gemäß Experiment 6
und 7, bei denen nicht fließverstreckte Polyesterfasern
vermischt wurden, einen harten Griff und niedere Werte sowohl in
der mechanischen Festigkeit als auch der Wasserabsorption. Im
Experiment 9 hat das nichtgewebte Faserprodukt, da dort die
klebende Faser R-2 als ein Binder zwischen den Fasern des C-
Typs gemäß der Erfindung und der regulären
Polyethylenterephthalatfaser R-1 des regulären Typs, die beide nicht
klebend sind, wirkt, eine ausgezeichnete Festigkeit und
Wasserabsorption, die auf die Merkmale der Faser des C-Typs
zurückgeht.
-
Die Experimente 10 bis 14 sind Ausführungsformen, bei denen
der nichtgewebte Faserstoff nur aus jeweils zwei der Fasern
des A-, B- und C-Typs gebildet ist. In diesen Fällen ist es
charakteristisch, daß der nichtgewebte Faserstoff gemäß der
vorliegenden Erfindung, bei dem die A-Typ-Faser vermischt
wird, höhere Festigkeits- und Dehnungswerte besitzt.
-
Die Experimente 15 bis 19 sind diejenigen Ausführungsformen,
bei denen der nichtgewebte Faserstoff aus jeweils zwei der
Fasern des A-, B- und C-Typs, vermischt mit der
Polyethylenterephthalat-Faser des regulären Typs gebildet ist.
-
Die Experimente 20 bis 24 sind Ausführungsformen, bei denen
Holzpulpe als eines der Materialien verwendet wird. Es ist
offensichtlich, daß der nichtgewebte Faserstoff, der mit der
Faser gemäß der Erfindung vermischt ist, einen weichen Griff
sowie eine höhere Festigkeit hat.
-
Die Experimente 25 bis 27 beziehen sich auf
Ausführungsformen, bei denen Glasfaser mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von 0,5 mm (Glaswolle) als die andere Faser verwendet
wird.
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Entsprechend den Experimenten 28 und 29 wird lediglich eine
Glasfaser für die Papierherstellung des Naßtyps verwendet,
ohne Verwendung von Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Papierherstellung war jedoch unmöglich aufgrund des
Fehlens von Klebrigkeit.
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Die Experimente 30 bis 36 sind Ausführungsformen, bei denen
die Wischeigenschaften des nichtgewebten Faserstoffs, jeweils
hergestellt aus Fasern des A-, B- und C-Typs, die ihrerseits
mit Hilfe des Fließverstreckverfahrens erhalten und mit der
Polyethylenterephthalatfaser des regulären Typs vermischt
waren, miteinander verglichen werden. Entsprechend diesen
Experimenten ist es offensichtlich, daß der nichtgewebte
Faserstoff, der Fasern von mehr als 10 Gew% innerhalb des Bereichs
der vorliegenden Erfindung einschließt, eine ausgezeichnete
Abreibeigenschaft zeigt. Wie insbesondere im Experiment 4
dargestellt, zeigt der nichtgewebte Faserstoff, der die Faser
mit dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt einschließt, eine
überlegene Eigenschaft.
-
Die Experimente 37 bis 40 sind Ausführungsformen, bei denen
die Durchbruchsspannungen des nichtgewebten Faserstoffs,
jeweils aus einer der Fasern der Typen A und B gemäß der
Erfindung hergestellt und mit den Polyethylenterephthalatfasern
des regulären Typs in verschiedenen Verhältnissen vermischt
waren, miteinander verglichen werden, nachdem sie noch einem
Kalendrierungsverfahren unterworfen wurden. Aus den
Ergebnissen ergibt sich, daß eine höhere Durchbruchsspannung dann
erzielt wird, wenn das Mischverhältnis höher als 10 Gew%
beträgt. Dies liegt daran, daß der nichtgewebte Faserstoff eine
gleichförmige Zusammensetzung und weniger Mikroporen auf
seiner Oberfläche hat.
Tabelle 6 (1)
vermischte Fasern
Mischverhältnis %
nicht gewebter Faserstoff des Naßtyps
Experiment Nr.
Basisgewicht g/m²
Bemerkung
fließverstreckte Faser
andere Faser
Griff
Aussehen
Dichte g/cm³
Festigkeit kg/mm²
Dehnung %
Absorptionsfähigkeit
weich
(Ref.)
gut
üblich
Erfindung
Rohling
Tabelle 6 (2)
vermischte Fasern
Mischverhältnis %
nicht gewebter Faserstoff des Naßtyps
Experiment Nr.
Basisgewicht g/m²
Bemerkung
fließverstreckte Faser
andere Faser
Griff
Aussehen
Dichte g/cm³
Festigkeit kg/mm²
Dehnung %
Absorptionsfähigkeit
weich
sehr weich
gut
üblich
Erfindung
Tabelle 6 (3)
vermischte Fasern
Mischverhältnis %
nicht gewebter Faserstoff des Naßtyps
Experiment Nr.
Basisgewicht g/m²
Bemerkung
fließverstreckte Faser
andere Faser
Griff
Aussehen
Dichte g/cm³
Festigkeit kg/mm²
Dehnung %
Absorptionsfähigkeit
Pulpe
Glas
weich
Standard
üblich
Erfindung
Rohling*
* Eine Papierherstellung war mangels Klebfähigkeit unmöglich.
Tabelle 6 (4)
vermischte Fasern
Mischverhältnis %
nicht gewebter Faserstoff des Naßtyps
Experiment Nr.
Basisgewicht g/m²
Bemerkung
fließverstreckte Faser
andere Faser
Griff
Aussehen
Dichte g/cm³
Festigkeit kg/mm²
Dehnung %
Wischeigenschaft
leicht weich
Standard
weich
üblich
gut
nicht gut
ausgezeichnet
Erfindung
Rohling
Tabelle 6 (5)
vermischte Fasern
Mischverhältnis %
nicht gewebter Faserstoff des Naßtyps
Experiment Nr.
Basisgewicht g/m²
Bemerkung
fließverstreckte Faser
andere Faser
Griff
Aussehen
Dichte g/cm³
Festigkeit kg/mm²
Dehnung %
Dielektrische Durchbruchsspannung kV/mm
üblich
Erfindung
Rohling
EFFEKTE DER ERFINDUNG
-
Wie oben ausgeführt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Kopolyester mit besonderen Zusammensetzungen als Material
zur Herstellung unverstreckter Fasern mit einer guten
Fließverstreckbarkeit verwendet, wobei die Fasern einem
Fließverstreckungsprozeß unterworfen, zu Stapelfasern zerschnitten
und dann mit anderen Fasern in vorbestimmten Verhältnissen
vermischt werden, so daß sich ein Material für die
Herstellung eines nichtgewebten Faserstoffs des Naßtyps ergibt. Der
so erhaltene nichtgewebte Faserstoff hat einen weicheren
Griff, ein gleichförmigeres Aussehen und bessere mechanische
Eigenschaften mit Bezug auf die entsprechenden Eigenschaften
herkömmlicher Faserstoffe.