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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen durch wärmebedingte
Verschmelzung hergestellten Endlosfaser-Vliesstoff, der eine ausgezeichnete
Voluminosität
und eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Insbesondere wird durch die
Erfindung ein Endlosfaser-Vliesstoff
bereitgestellt, der für
Hygienematerialien, technische Materialien, landwirtschaftliche
Materialien, Verpackungsmaterialien und dergleichen verwendbar ist.
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Zu den bekannten, Merkmale der wärmebedingten
Verschmelzung nutzenden Verfahren zur Herstellung von Vliesstoffen
zählt ein
Wärmebehandlungsverfahren
für Stapelfasern
umfassende Kardenvliese und ebenfalls ein Wärmebehandlungsverfahren für Endlosfaser-Vliese.
Zwar hat das zuletzt genannte Verfahren den Vorteil, dass der Herstellungsprozess
einfach ist, der so erhaltene Vliesstoff weist jedoch die Nachteile
einer geringen Flexibilität
und Voluminosität
auf.
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Herkömmliche, durch ein Verfahren
der wärmebedingten
Verschmelzung hergestellte Endlosfaser-Vliesstoffe, die für Hygienematerialien,
technische Materialien und dergleichen verwendbar sind, bestehen hauptsächlich aus
Einkomponentenfasern. Da solche Fasern keine Verkräuselungen
ausbilden, weisen sie eine geringe Voluminosität auf.
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Zu den bekannten Verfahren zur Ausbildung
der sterischen Kräuselung
in Spiralform (nachfolgend kurz spiralige Kräuselung genannt) bei Einkomponentenfasern
zählen
ein Verfahren zur Ausbildung der spiraligen Kräuselung, das auf der unterschiedlichen
wärmebedingten
Schrumpfung im Inneren der Faser basiert und bei dem die gesponnene
Faser herausgezogen wird, während
die Faser teilweise abgeschreckt wird (japanische Patentschrift
Nr. 45-1649), und ein Verfahren zur Ausbildung de Kräuselung,
das auf dem unterschiedlichen Kristallisationsgrad basiert und bei
dem ein Keimbildner in einen bestimmten Teil des Faserquerschnitts
eingebracht wird (japanische Patentanmeldung Nr. 5-209354). Die
durch das zuerst genannte Verfahren erzielte Kräuselung wird jedoch durch den
Wärmebehandlungsprozess
zur Verarbeitung der Faser zu einem Vliesstoff gelockert, so dass
die Voluminosität
unzureichend wird. Da die Faser bei beiden Verfahren nur aus einer
Komponente besteht, kommt als Wärmebehandlungsprozess
für die
Verarbeitung der Faser zu Vliesstoff nur ein Heißpressverfahren in Frage, wodurch
jedoch die Spiralverkräuselungen
der Faser zusammengedrückt
werden, was ebenfalls eine nicht wunschgemäße Voluminosität zur Folge
hat.
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Es ist bekannt, dass eine spiralige
Kräuselung
der Faser durch kompositmäßiges Verspinnen
mehrerer thermoplastischer Harze zu einer Anordnung mit parallelen
oder außermittigen
Bündelkernen
erzielt werden kann (japanische Patentanmeldungen Nr. 48-1471 und
63-282350). Die aus diesen Kompositfasern hergestellten Vliesstoffe
weisen zwar anerkanntermaßen
eine verbesserte Voluminosität
auf, ihre Zugfestigkeit entspricht jedoch der von herkömmlichen
Vliesstoffen aus Einkomponentenfaser (oder liegt sogar darunter), so
dass eine weitere Verbesserung angestrebt wurde.
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Aus der
US 4269888 sind wärmebedingt haftende Kompositfasern
mit Nebeneinander-Anordnung bekannt, die eine kristalline Polypropylenkomponente
und eine Olefinkomponente enthalten und eine geringe natürliche Kräuselung
und eine geringe latente Kräuselfähigkeit
aufweisen.
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Aus der EP-A-0391260 sind wärmebedingt
haftende Kompositfasern aus zwei oder mehr thermoplastischen Harzen
bekannt, die mit einem Luftstrom behandelt werden können, um
einen Vliesstoff herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Endlosfaser-Vliesstoff bereitgestellt,
umfassend Endlos-Kompositfasern
mit spiraliger Kräuselung,
wobei die Endlos-Kompositfasern
ein kompositmäßig gesponnenes
erstes und zweites thermoplastisches Harz in einem Kompositverhältnis von
60/40 bis 40/60 umfassen, wobei das zweite thermoplastische Harz
einen Schmelzpunkt von wenigstens 15°C unter dem des ersten thermoplastischen
Harzes hat und eine elastische Schrumpfung von wenigstens 1% weniger als
die des ersten thermoplastischen Harzes aufweist und wobei benachbarte
Fasern des Vliesstoffes durch verschmolzene Kontaktpunkte des zweiten
thermoplastischen Harzes an der Außenseite der Spiralkräuselung miteinander
verbunden sind.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Endlosfaser-Vliesstoff bereitgestellt,
umfassend Endlos-Kompositfasern mit spiraliger Kräuselung,
wobei die Endlos-Kompositfasern ein kompositmäßig gesponnenes erstes und
zweites thermoplastisches Harz in einem Kompositverhältnis von 60/40
bis 40/60 umfassen, wobei das zweite thermoplastische Harz einen
Schmelzpunkt von wenigstens 15°C unter
dem des ersten thermoplastischen Harzes hat und eine elastische
Schrumpfung von wenigstens 1% weniger als die des ersten thermoplastischen
Harzes aufweist und wobei benachbarte Fasern des Vliesstoffes durch
verschmolzene Kontaktpunkte des zweiten thermoplastischen Harzes
an der Innenseite der Spiralkräuselung
miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise weisen die Endlos-Kompositfasern
parallele oder außermittige
Bündelkerne
auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Endlosfaser-Vliesstoffes
bereitgestellt, umfassend die Schritte:
kompositmäßiges Verspinnen
eines ersten thermoplastischen Harzes und eines zweiten thermoplastischen Harzes
in einem Kompositverhältnis
von 60/40 bis 40/60 zu einer Endlos-Kompositfaser, wobei das zweite thermoplastische
Harz einen Schmelzpunkt von wenigstens 15°C unter dem des ersten thermoplastischen Harzes
hat und eine elastische Schrumpfung von wenigstens 1% weniger als
die des ersten thermoplastischen Harzes aufweist,
Strecken
der Endlos-Kompositfaser auf wenigstens das 1,2-fache der Länge der
ungestreckten Faser bei einer Temperatur, die niedriger als der
Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes ist, um eine spiralige Kräuselung
zu erzielen, und
Wärmebehandeln
der Endlos-Kompositfaser bei einer Temperatur höher als der Schmelzpunkt des
zweiten thermoplastischen Harzes, wobei benachbarte Fasern durch
verschmolzene Kontaktpunkte des zweiten thermoplastischen Harzes
an der Außenseite
der Spiralkräuselung
miteinander verbunden sind.
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Vorzugsweise wird die Endlos-Kompositfaser
bei einer Temperatur niedriger als der Erweichungspunkt des ersten
thermoplastischen Harzes wärmebehandelt.
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Zweckmäßigerweise wird die Endlos-Kompositfaser
bei einer Temperatur höher
als der Erweichungspunkt des ersten thermoplastischen Harzes wärmebehandelt,
wodurch die Spiralverkräuselungen
umgekehrt werden.
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Vorteilhafterweise ist das erste
thermoplastische Harz ein kristallines Polypropylen und das zweite thermoplastische
Harz ein Niederdruck-Polyethylen.
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Vorzugsweise wird die Wärmebehandlung
durch ein System eines Ofens mit Innenluftumwälzung durchgeführt.
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Zweckmäßigerweise wird die Wärmebehandlung
durch ein Heißpresssystem
durchgeführt.
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Durch die vorliegende Erfindung wird
ein Endlosfaser-Vliesstoff
bereitgestellt, der verglichen mit den oben genannten Eigenschaften
der mittels Verfahren der wärmebedingten
Verschmelzung hergestellten Endlosfaser-Vliesstoffe eine ausgezeichnete
Voluminosität
und hohe Zugfestigkeit aufweist.
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Die vorliegende Erfindung strebt
nach einer Lösung
der vorgenannten Probleme durch Einwirkung auf das Verhältnis zwischen
den in den Kompositfasern ausgebildeten Spiralverkräuselungen
und auf die Anordnung der Komponenten im Faserquerschnitt. Diese
Ziele können
durch die Verwendung von Kompositfasern erreicht werden, die mehrere
thermoplastische Harze umfassen, die so angeordnet sind, dass sie
parallele oder außermittige
Bündelkerne
aufweisen, wobei das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt
an der Außenseite
der durch das Strecken der Fasern erzielten Spiralkräuselung
angeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
einen Endlosfaser-Vliesstoff,
der Endlos-Kompositfasern mit spiraliger Kräuselung umfasst, die durch
kompositmäßiges Verspinnen
zweier thermoplastischer Harze, deren Schmelzpunkte sich um 15°C oder mehr
unterscheiden, erhalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpunkte
der Fasern durch Schmelzen des an der Außenseite der Spiralkräuselung
angeordneten thermoplastischen Harzes mit dem niedrigeren Schmelzpunkt
miteinander verbunden werden.
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Die vorliegende Erfindung offenbart
weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosfaser-Vliesstoffes,
umfassend:
Vorbereiten eines ersten thermoplastischen Harzes
und eines zweiten thermoplastischen Harzes, wobei das zweite thermoplastische
Harz einen Schmelzpunkt von wenigstens 15°C unter dem des ersten thermoplastischen
Harzes hat und eine elastische Schrumpfung von 1% weniger als die
des ersten thermoplastischen Harzes aufweist,
kompositmäßiges Verspinnen
dieser Harze in einem Kompositverhältnis von 60/40 bis 40/60,
so dass sie parallele oder außermittige
Bündelkerne
aufweisen, wobei das zweite thermoplastische Harz ein Bündel ist
und das erste thermoplastische Harz ein außerhalb der Bündelmitte
angeordneter Kern ist,
Strecken des so erhaltenen Garns auf
das 1,2-fache der Länge
des ungestreckten Garns bei einer Temperatur, die niedriger als
der Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes ist, und
Wärmebehandeln
des Garns bei einer Temperatur höher
als der Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes und niedriger
als der Erweichungspunkt des ersten thermoplastischen Harzes, um
beide an den Kontaktpunkten der Fasern miteinander zu verbinden.
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Zu den thermoplastischen Harzen,
die als Ausgangsmaterialien für
Endlos-Kompositfasern verwendet werden, zählen z. B. Polyolefine wie
Polypropylen, Polyethylen, Ethylen-Propylen-Copolymer, Propylen-But-1-en-Copolymer,
Ethylen-Propylen-But-1-en-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
und Poly-4-methylpent-1-en,
mit ungesättigten
Carbonsäuren
oder deren Anhydrid modifizierte Polyolefine, Polyester wie Polyethylenterephthalat,
Polyethylentherephthalat-Isophthalat-Copolymer und Polybutylenterephthalat, Polyamide
wie Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 12, thermoplastisches Polyurethan
und dergleichen.
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In der vorliegenden Erfindung wird
selektiv eine Kombination von zwei Arten thermoplastischer Harze, deren
Schmelzpunkte sich um 15°C
oder mehr unterscheiden, verwendet. In diesem Fall müssen die
Spinnbedingungen so gewählt
werden, dass die elastische Schrumpfung des thermoplastischen Harzes
mit höherem
Schmelzpunkt 1% oder mehr über
der des thermoplastischen Harzes mit niedrigerem Schmelzpunkt liegt.
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Mittels der vorliegenden Erfindung
werden Vliesstoffe durch Wärmebehandeln
der Endlos-Kompositfasern und Verbinden der Kontaktpunkte der Fasern,
indem ausschließlich
das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt geschmolzen
wird, erhalten. Der Abstand zwischen den Schmelzpunkten zweier als Ausgangsmaterialien
für Kompositfasern
verwendeter thermoplastischer Harze sollte mindestens 15°C betragen,
da andernfalls der für
die Wärmebehandlung
wählbare
Temperaturbereich zu klein wird.
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Der Begriff "elastische Schrumpfung" bezeichnet die Schrumpfung,
die sich ergibt, wenn das ungestreckte Einkomponentengarn um denselben
Streckfaktor (K) wie die Kompositfasern gestreckt wird, die Belastung
unverzüglich
beendet wird und folgende Gleichung in Anwendung gebracht wird: Elastische Schrumpfung S (%) = 100 × (KA – B)/(KA – A)A:
Länge des
ungestreckten Garns
B: Länge
des Garns bei Beendigung der Belastung nach dem Strecken des Garns
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Ist es nicht möglich, Einkomponentenfaser
aus thermoplastischem Harz (a) zu spinnen, oder nicht möglich, diese
auf das 1,5-fache ihrer Länge
zu strecken, werden die elastische Schrumpfung (S1) des ungestreckten
Einkomponentengarns aus thermoplastischem Harz (b) mit ausgezeichneten
Streckeigenschaften und die elastische Schrumpfung (Sc) der ungestreckten
Garn-Kompositfasern
aus thermoplastischem Harz (a) und thermoplastischem Harz (b) ermittelt,
und die elastische Schrumpfung (S2) des ungestreckten Garns aus thermoplastischem
Harz (a) wird mittels der folgenden Gleichung berechnet: S2 = 2Sc – S1
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Unterscheidet sich die elastische
Schrumpfung zweier thermoplastischer Harze um weniger als 1%, ist
nach dem Strecken der Kompositfasern keine deutliche Kräuselung
zu beobachten, und es können
keine ausreichend voluminösen
Vliesstoffe erhalten werden. Ist im Fall zweier thermoplastischer
Harze die elastische Schrumpfung des Thermoplasten mit höherem Schmelzpunkt
geringer als die des thermoplastischen Harzes mit niedrigerem Schmelzpunkt,
kann das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt nicht an
der Außenseite
der Spiralkräuselung
angeordnet werden, die sich nach dem Strecken der Kompositfasern ausbildet.
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Bei den in der vorliegenden Erfindung
verwendeten Endlos-Kompositfasern
werden zwei gemäß den obigen
Vorgaben ausgewählte
thermoplastische Harze vorzugsweise kompositmäßig versponnen, so dass sie parallele
oder außermittige
Bündelkerne
aufweisen, und zwar in einem Kompositverhältnis im Bereich von 60/40
bis 40/60. Da die Kräuselung
der Kompositfasern auf der unterschiedlichen elastischen Schrumpfung beider
Komponenten basiert, bildet sich keine deutliche Kräuselung
aus, wenn der Anteil einer Komponente unter 40% liegt, d. h. in
diesem Fall sind keine ausreichend voluminösen Vliesstoffe erhältlich.
Bei Kompositfasern mit au ßermittigen
Bündelkernen
wird der Thermoplast mit dem niedrigeren Schmelzpunkt auf der Bündelseite
der Kompositfasern verwendet.
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Kristallines Polypropylen/Polyethylen
kann beipielhaft als wünschenswerte
Kombination zweier thermoplastischer Harze genannt werden, und kristallines
Polypropylen mit breiter Verteilung der relativen Molekülmassen
kann wünschenswerterweise
als thermoplastisches Harz mit hohem Schmelzpunkt verwendet werden,
da es eine relativ hohe elastische Schrumpfung aufweist.
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Nach dem Strecken des durch kompositmäßiges Spinnen
erhaltenen ungestreckten Garns und unverzüglicher Beendigung der Belastung
bildet sich die spiralige Kräuselung
der Kompositfasern aus. Der Krümmungsradius
der Spirale basiert nicht allein auf physikalischen Eigenschaften
wie der unterschiedlichen elastischen Schrumpfung der Ausgangsharze,
dem Elastizitätsmodul,
der Feinheit und dergleichen, sondern auch auf der Strecktemperatur
und dem Streckfaktor. Die Streckbedingungen werden entsprechend
dem Voluminositätsgrad
der gewünschten
Vliesstoffe ausgewählt
(üblicherweise
das 1,2- bis 4-fache der Länge
des ungestreckten Garns, zwischen Zimmertemperatur und einer Temperatur,
die niedriger als der Schmelzpunkt des zweiten thermoplatischen
Harzes ist).
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Bei auf diese Weise erhaltenen Endlos-Kompositfasern
ist das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der
Außenseite
der Spiralkräuselung
angeordnet.
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Zum Erhalt des Vlieses aus den in
der vorliegenden Erfindung verwendeten Endlos-Kompositfasern mit
spiraliger Kräuselung
werden zwei gemäß den genannten
Vorgaben ausgewählte
thermoplastische Harze im festgelegten Kompositverhältnis kompositmäßig versponnen,
und das ungestreckte, auf Spulen oder Rollen gelagerte Garn wird
unter den festgelegten Streckbedingungen gestreckt und sofort auf
einer Fördervorrichtung
gesammelt. Alternativ kann ein Schmelzspinnverfahren verwendet werden,
bei dem die gespon nenen Kompositfasern durch eine Streckmaschine
mit einer Zuführrolle
und einer Ziehrolle über
eine Abschreckvorrichtung gezogen werden und dann auf einer Fördermatte
gesammelt werden, wobei die Fasern mit einer Luftsaugvorrichtung
angesaugt und die Fasern geöffnet
werden.
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Der erfindungsgemäße Endlosfaser-Vliesstoff kann
durch Wärmebehandlung
der oben beschriebenen Vliese aus Endlos-Kompositfaser mit spiraliger Kräuselung
bei einer Temperatur, die höher
als der Schmelzpunkt des thermoplastischen Harzes mit niedrigerem
Schmelzpunkt und niedriger als der Erweichungspunkt des thermoplastischen
Harzes mit höherem
Schmelzpunkt ist, erhalten werden. Für die Wärmebehandlung kann eine Heißpressvorrichtung,
beispielsweise eine Prägerolle,
oder ein Saugtrockner mit Innenluftumwälzung oder eine Heizvorrichtung,
beispielsweise ein Infrarot-Heizofen, verwendet werden.
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Zwar werden die Kontaktpunkte der
Fasern durch Wärmebehandlung
und das dadurch bedingte Schmelzen des thermoplastischen Harzes
mit niedrigerem Schmelzpunkt verbunden, da jedoch das thermoplastische
Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der Außenseite der Spiralkräuselung
der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Endlos-Kompositfasern
angeordnet ist, wird der Kontakt zwischen den Fasern durch das thermoplastische
Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt hergestellt, d. h. die Fasern
werden durch Verschmelzen der gleichen Arten thermoplastischer Harze
miteinander verbunden, und es werden Vliesstoffe mit hoher Zugfestigkeit
erhalten.
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Wird für die Wärmebehandlung eine Heißpressvorrichtung
verwendet, kann die Wärmebehandlungstemperatur
nahe, jedoch über
dem Erweichungspunkt des thermoplastischen Harzes mit niedrigerem Schmelzpunkt
liegen, das an der Außenseite
der Spiralkräuselung
angeordnet ist, so dass das thermoplastische Harz mit höherem Schmelzpunkt
durch die Wärmeeinwirkung
nicht erweicht oder in seiner Form verändert wird und voluminöse, weiche
Vliesstoffe erhalten werden können.
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Zum Erhalt von Vliesstoffen mit ausreichender
Festigkeit unter Verwendung der Kompositfasern, bei denen das thermoplastische
Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der Innenseite der Spiralkräuselung
angeordnet ist, müssen
die Fasern bei höherer
Temperatur behandelt werden, um das thermoplastische Harz mit höherem Schmelzpunkt
zu erweichen, so dass sich die erhaltenen Vliesstoffe hart anfühlen.
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Da der Saugtrockner mit Innenluftumwälzung eine
ausreichende Wärmekapazität liefern
kann, ohne das Endlosfaser-Vlies zusammenzudrücken, wird er vorzugsweise
für die
Herstellung voluminöser
Vliesstoffe mit hoher Geschwindigkeit verwendet. Da in diesem Fall
das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der Außenseite
der Spiralkräuselung
angeordnet ist, wird der Kontakt zwischen den Kompositfasern mit
dem thermoplastischen Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt hergestellt,
d. h. die Fasern werden durch Verschmelzen der gleichen Art thermoplastischer
Harze fixiert, und es werden Vliesstoffe mit hoher Zugfestigkeit erhalten.
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Werden die Fasern auf eine Temperatur
erwärmt,
bei der das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt schmilzt,
kommt es zu einer leichten Schrumpfung des thermoplastischen Harzes
mit höherem Schmelzpunkt,
wodurch sich die durch das Strecken der Fasern bedingte Beanspruchung
vermindert, während
das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt erheblich
schrumpft und schmilzt und sich in der Folge die Spiralverkräuselungen
umgekehrt verdrehen, so dass das thermoplastische Harz mit hohem Schmelzpunkt
außerhalb
der Spiralkräuselung
der Kompositfasern angeordnet wird. Durch solche Fasern wird die
Anzahl der Kontakt- und Verbindungspunkte zwischen den Fasern erhöht, wodurch
Vliesstoffe mit hoher Festigkeit erhalten werden. Da darüber hinaus
die Fasern einander zwischen den Verbindungspunkten ziehen, verringert
sich die Voluminosität
nur wenig.
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Werden die Kompositfasern, bei denen
das thermoplastische Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der Innenseite
der Spiralkräuselung
angeordnet ist, mit einem Saugtrockner wärmebehandelt, kommt es durch die
Schrumpfung und das Schmelzen des thermoplastischen Harzes mit niedrigerem
Schmelzpunkt zu einer Verkleinerung der Spiralverkräuselungen
der Kompositfasern, der Vliesstoff verliert seine Voluminosität und die
Festigkeit des Vliesstoffes nimmt parallel zur Verminderung der
Zahl der Verbindungspunkte zwischen den thermoplastischen Harzen
mit niedrigerem Schmelzpunkt ab.
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Da der erfindungsgemäße Endlosfaser-Vliesstoff
unter Verwendung der Endlos-Kompositfasern, bei denen das thermoplastische
Harz mit niedrigerem Schmelzpunkt an der Außenseite der Spiralkräuselung
angeordnet ist, als Ausgangsfasern erhalten wird, weist er die gleiche
oder eine höhere
Zugfestigkeit wie/als herkömmliche
Endlosfaser-Vliesstoffe und eine hohe, bei herkömmlichen Vliesstoffen nicht
zu beobachtende Voluminosität
auf. Dementsprechend können
die erfindungsgemäßen Vliesstoffe
als Hygienematerialien für
die Oberflächenmaterialien
von Windeln und dergleichen, Geotextilien, Verpackungsmaterialien
etc. verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird durch
die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher illustriert. Die
in diesen Beispielen angegebenen physikalischen Größen werden
mittels der folgenden Verfahren ermittelt.
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Elastische Schrumpfung:
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In den Beispielen und den Vergleichsbeispielen
werden ein ungestrecktes Garn aus Einkomponentenfasern und ein ungestrecktes
Garn aus Kompositfasern mit einem Greiferabstand von 10 cm und einer
Streckgeschwindigkeit von 10 cm/min um den gleichen Streckfaktor
(K) gestreckt, es wird unverzüglich
wieder der an fängliche
Greiferabstand hergestellt, die Faserlänge (c) eines Nullpunkts der
Streckbelastung wird gemessen, und die elastische Schrumpfung (S)
wird mittels der folgenden Gleichung berechnet: Elastische
Schrumpfung S (%) = 100 × (10K – c)/(10K – 10) S2 = 2Sc – S1
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Anordnung der Komponenten
der Spiralverkräuselungen:
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Von den Kompositfasern wird ein Probestück in der
Länge eines
Zyklus der spiraligen Kräuselung
abgeschnitten, die Probe wird kreisförmig zwischen zwei Stück Abdeckglas
angeordnet, und durch Beobachtung des Schmelzverhaltens des thermoplastischen
Harzes mit niedrigerem Schmelzpunkt mit einem optischen Mikroskop
mit Heißstufe
wird die Anordnung der Komponenten ermittelt.
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Anzahl der Verkräuselungen:
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Es wird ein Stück Faser mit zehn Spiralverkräuselungen
abgeschnitten, die Länge
L (cm) im geraden Zustand wird gemessen, und die Anzahl der Verkräuselungen
wird mittels der folgenden Gleichung berechnet: Anzahl
der Verkräuselungen
(Verkräuselungen/Inch)
= 10 × 2,54/L
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Spezifisches Volumen des
Vliesstoffes:
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Vier 10 cm lange und 10 cm breite
Teststücke
werden übereinander
gelegt, auf die Teststücke
wird eine 20 g schwere Platte mit denselben Abmessungen gelegt,
die Dicke D (cm) der vier Teststücke
wird gemessen, das Gesamtgewicht W1 (g) der vier Teststücke wurde
bereits vorher ermittelt, und das spezifische Volumen des Vliesstoffes
wird mittels der folgenden Gleichung berechnet: Spezifisches
Volumen des Vliesstoffes (cm3/g) = 100 × D/W1
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Zugfestigkeit des Vliesstoffes:
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In Laufrichtung (MD) und in Querrichtung
(CD) einer Maschine zur Herstellung von Vliesstoff werden von einem
Vliesstoff 20 cm lange und 5 cm breite Teststücke (Gewicht = W2) abgeschnitten,
bei einem Greiferabstand von 10 cm und einer Streckgeschwindigkeit
von 10 cm/min wird die Maximalbelastung P (g) ermittelt, und nach
Korrektur von g/m2 wird die Zugfestigkeit
mittels der folgenden Gleichung berechnet: Zugfestigkeit
(g/(cm × g/m2)) = P/500W2
Mittlere
geometrische Festigkeit = (Festigkeit MD × Festigkeit CD)1/2
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Beispiele 1 bis 5 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 4:
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In Tabelle 1 sind die Herstellungsbedingungen
für Ausgangs-Endlosfasern und
die Eigenschaften der für
die Vliesstoffe der Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendeten
Endlosfasern zusammengestellt.
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Die Fasern der Beispiele 1 bis 3,
die durch Kombination von kristallinem Polypropylen mit Niederdruck-Polyethylen,
kompositmäßiges Verspinnen
derselben und Strecken des Garns erhalten wurden, haben durch die
Anordnung von Niederdruck-Polyethylen außerhalb der Spiralverkräuselungen
eine wünschenswerte
spiralige Kräuselung
ausgebildet. In Beispiel 2 wird mit denselben Spinn- und Streckbedingungen
wie in Beispiel 1 Kompositfaser mit starker Kräuselung erhalten. Dies ist
vermutlich auf die Verwendung von kristallinem Polypropylen mit
breiter Verteilung der relativen Molekülmassen (hoher Q-Wert) zurückzuführen.
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Zwar bildet die in Beispiel 3 mit
den-/derselben Ausgangsmaterialien, Spinntemperatur und Streckbedingungen
wie in Beispiel 2 erhaltene Kompositfaser durch Anordnung von Niederdruck-Polyethylen eine
wünschenswerte
spiralige Kräuselung
aus, die Anzahl der Spiralverkräuselungen
ist allerdings geringer, da das Komposit hier außermittige Bündelkerne
aufweist. Durch eine Veränderung
der Streckbedingungen konnte jedoch eine außermittige Bündelkerne
aufweisende Kompositfaser mit starker Kräuselung erhalten werden (Beispiel
4).
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Einkomponentenfaser, die ausschließlich kristallines
Polypropylen umfasst (Vergleichsbeispiel 1), bildet trotz Streckung
der Faser wie in Beispiel 1 keine spiralige Kräuselung aus.
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Im Vergleichsbeispiel 2 wurde die
Faser unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 extrudiert, statt
einer maschinellen Streckung wurde unter Verwendung einer Luftsaugvorrichtung
direkt gesponnen, und die Faser bildete Spiralverkräuselungen
aus, an deren Innenseite Niederdruck-Polyethylen, d. h. die Komponente
mit niedrigem Schmelzpunkt, angeordnet war.
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Im Vergleichsbeispiel 3 wurde die
Kompositfaser durch Spinnen und Strecken des Garns mittels desselben
Prozesses wie in Beispiel 1, jedoch bei erhöhter Extrusionstemperatur für kristallines
Polypropylen erhalten, und der Unterschied bezüglich der elastischen Schrumpfung
wurde geringer, und es bildeten sich kaum Spiralverkräuselungen
aus.
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Die Vliese aus den verschiedenen
Endlosfasern wurden einer Wärmebehandlung
mittels eines Heizofens mit Innenluftumwälzung oder einer Heißprägerolle
unterzogen, um Vliesstoffe zu erhalten. Die Verfahrensbedingungen
und die physikalischen Eigenschaften der Vliesstoffe sind in Tabelle
2 zusammengestellt.
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Der im Vergleichsbeispiel 1 erhaltene
Einkomponentenfaser-Vliesstoff
aus kristallinem Polypropylen weist eine geringere Voluminosität und Festigkeit
auf als die Vliesstoffe der anderen Beispiele.
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Der im Vergleichsbeispiel 2–1 unter
Verwendung derselben Ausgangsmaterialien und Verfahrensbedingungen
wie in Beispiel 1 hergestellte Vliesstoff weist verglichen mit dem
Vliesstoff nach Beispiel 1 eine geringe Voluminosität (Dicke
und spezifisches Volumen) und Festigkeit auf. Dies ist vermutlich
auf die Anordnung von kristallinem Polypropylen mit elastischer
Schrumpfung außerhalb
der Spiralkräuselung
und die Anordnung von Niederdruck-Polyethylen mit Hafteigenschaften
an der Innenseite der Spiralkräuselung
zurückzuführen.
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Der nach Beispiel 2–2 mittels
einer Heißprägerolle
hergestellte Vliesstoff weist verglichen mit dem nach Beispiel 2–1 erhaltenen
Vliesstoff eine geringe Voluminosität, jedoch eine gute Festigkeit
auf. Der Vliesstoff nach Beispiel 2–2 weist verglichen mit dem
im Vergleichsbeispiel 2–2
mittels einer Heißprägerolle
hergestellten Vliesstoff sowohl eine gute Voluminosität als auch
eine gute Festigkeit auf.
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Die Vliesstoffe nach Beispiel 3 und
4 werden zwar aus anderen Ausgangsmaterialien als nach Beispiel 1
hergestellt, der Unterschied bezüglich
der elastischen Schrumpfung und der Zustand der spiraligen Kräuselung
entsprechen jedoch den Anforderungen der vorliegenden Erfindung,
und die Vliesstoffe weisen bessere Eigenschaften auf als der Vliesstoff
nach Beispiel 1. Verglichen mit den Vliesstoffen der Beispiele erfüllt der Vliesstoff
nach Vergleichsbeispiel 3 nicht die oben genannten Anforderungen
der vorliegenden Erfindung und weist eine geringe Voluminosität und Festigkeit
auf.
