DE3586136T3

DE3586136T3 - Hitzebeständige, eine hohe Reissdehnung aufweisende, nichtgewobene Stoffbahn.

Info

Publication number: DE3586136T3
Application number: DE3586136T
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Iwasaki; Akira Niki
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd; Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1984-03-17
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 2001-08-16
Anticipated expiration: 2005-03-13
Also published as: EP0156234B1; US4578307A; EP0156234B2; DE3586136T2; EP0156234A2; EP0156234A3; KR860001835B1; KR850006720A; DE3586136D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(1) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein flächiges Vlieserzeugnis, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein flächiges Vlieserzeugnis, das eine erhöhte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung und eine hohe Dehnung aufweist, sowie auch auf ein flächiges Vlieserzeugnis, das spezifische Eigenschaften hat und aus dem obengenannten flächigen Vlieserzeugnis hergestellt ist.

(2) Beschreibung des Standes der Technik

Hochgradig molekülorientiertes, hochgradig kristallines, verstrecktes Polyethylenterephthalat-Filament weist eine gute Hitzebeständigkeit und eine gute Formstabilität auf; deshalb werden Filamente dieses Typs verbreitet für Kleidungs- und industrielle Materialien verwendet. Da die Filamente jedoch nur eine geringe Dehnung an der Reißgrenze besitzen, können sie nicht in Anwendungsgebieten benutzt werden, wo eine spätere Weiterverarbeitung, wie das Formpressen, erforderlich ist.
Unverstreckte Polyethylenterephthalat-Filamente weisen eine hohe Dehnung an der Reißgrenze auf und sind bekanntlich in hohem Maße hitzeschrumpffähig; in Form flächiger Vlieserzeugnisse können diese Filamente einer späteren Weiterverarbeitung, wie dem Formpressen, unterworfen werden. Demgemäß können diese Filamente in verschiedenen Anwendungsgebieten Gebrauch finden. Diese unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamente sind jedoch für Hitzeschädigung anfällig, in der Weise, dass ihre Dehnung an der Reißgrenze abnimmt, wenn sie erhitzt werden.
Folglich werden ungestreckte Polyethylenterephthalat-Filamente, obwohl es für sie breite kommerzielle Möglichkeiten gibt, nur in begrenzten Spezialgebieten verwendet. Beispielsweise werden unverstreckte Polyethylenterephthalat- Filamente unter Ausnutzung ihres niedrigen Erweichungspunktes als Binder- Filmente für flächige Vlieserzeugnisse verwendet (siehe japanische ungeprüfte Patentpublikation (Kokoku) Nr. 4841115 und japanische ungeprüfte Patentpublikation (Kokai) Nr. 57-139554), oder ungestreckte Polyethylenterephthalat- Filamente werden benutzt, um flächige Vlieserzeugnisse mit einer verbesserten Drapier-Charakteristik zu erhalten, wobei ein flächiges Vlieserzeugnis durch Mischen gestreckter Filamente mit den ungestreckten Filamenten und Verstrecken des flächigen Vlieserzeugnisses unter Ausnutzung der hohen Dehnung der ungestreckten Filamente im flächigen Vlieserzeugnis hergestellt wird (siehe japanische geprüfte Patentpublikation Nr. 456296).
DE-B-15 60 797 offenbart ein flächiges Vlieserzeugnis, das aus Polyamid-, Polyester- und Polyolefinfilamenten besteht, wobei die Filamente eine Reißdehnung von wenigstens 100% haben.
EP-A-0 056 963 offenbart Polyethylenterephthalat-Filamente, wobei der Querschnitt des Filaments kreisförmig mit einem Radius R ist und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts vom mittleren Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils verschieden ist und die Verteilung eines partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum eines Filamentquerschnitts symmetrisch ist.
Bei Kenntnis der obengenannten Vorgeschichte führten wir Forschungsarbeiten zu den Mikrostrukturen der Polyethylenterephthalat-Filamente durch mit der Absicht, die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung zu steigern, und als Ergebnis fanden wir, dass die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung gesteigert werden kann, wenn der äußere Teil der Schicht des Querschnitts eines einzelnen Filaments viel stärker orientiert ist und einen höheren Kristallisationsgrad aufweist als der zentrale Teil. Es wurde auch gefunden, dass, falls ein aus ungestreckten Polyethylenterephthalat-Filamenten zusammengesetztes flächiges Vlieserzeugnis, das eine in dieser Weise gesteigerte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung aufweist, einem geeigneten späteren Weiterverarbeitungsverfahren unterworfen wird, das resultierende, aus ungestreckten Polyethylenterephthalat-Filamenten zusammengesetzte flächige Vlieserzeugnis für Zwecke verwendet werden kann, für die man es vordem nicht erwartete. Die vorliegende Erfindung basierte ganz auf diesen Befunden.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines flächigen Vlieserzeugnisses, das eine gesteigerte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung, einen hohen Dehnungsgrad und eine hohe Hitzeschrumpfungsfähigkeit besitzt.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch geeignete Weiterverarbeitung des obengenannten flächigen Vlieserzeugnisses ein flächiges Vlieserzeugnis bereitzustellen, das die vordem unbekannten, unten beschriebenen Eigenschaften aufweist. Das heißt, die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines flächigen Vlieserzeugnisses aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, in welchen keine Flusenbildung und kein interlaminares Abschälen hervorgerufen wird, welches bei hoher Temperatur leicht gedehnt wird und welches eine geringe Hitzeschrumpfungsfähigkeit besitzt.
Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines voluminösen flächigen Vlieserzeugnisses aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, das eine hohe Faserdichte, eine hohe Elastizität und eine verbesserte Anisotropie der Dehnung bei äußerer Krafteinwirkung besitzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man die erste Aufgabe durch ein flächiges Vlieserzeugnis lösen, das aus Polyethylenterephthalat-Endlosfilamenten aufgebaut ist, wobei die Filamente eine Dehnung beim Reißen von wenigstens 100% und eine Schrumpfung in siedendem Wasser von wenigstens 15% aufweisen, der Filamentquerschnitt ein kreisförmiger Querschnitt mit dem Radius R ist und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügen:
n (0) ≤ 1,640 und [n (0,8) - n (0)] ≥ 6 · 10&supmin;³; und
die Verteilung eines partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filamentquerschnitts ist symmetrisch.
Im folgenden wird auf dieses flächige Vlieserzeugnis als "flächiges Vlieserzeugnis des YW-Typs" Bezug genommen.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch ein flächiges Vlieserzeugnis, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, welche aus dem obengenannten flächigen Vlieserzeugnis des YW-Typs gebildet werden, die zum Teil in der Hitze miteinander pressverklebt sind, wobei die Schrumpfung in der Hitze bei 150ºC höchstens 5% beträgt und die Dehnung beim Reißen bei 150ºC wenigstens 70% beträgt und wobei die Filamente einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Radius R haben und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügt:
1,600 s nU(0) 1,670 und [n (0,8) - njj(0)] 5 · iüj und die Verteilung des partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filamentquerschnitts ist symmetrisch.
Im folgenden wird auf dieses flächige Vlieserzeugnis als "flächiges Vlieserzeugnis des YH-Typs" Bezug genommen.
Die dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch einen Vliesstoff, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, der aus dem obengenannten flächigen Vlieserzeugnis vom YW-Typ gebildet wird, wobei die Polyethylenterephthalat-Filamente durch Vernadelung mechanisch miteinander verschlungen sind, die Schrumpfung in der Hitze bei 150ºC höchstens 5% beträgt, die Filamentdichte so klein ist, dass das Verhältnis der gefangenen Teilchen mit einer Größe von mehr als 15 um wenigsten 8% und die elastische Erholung wenigsten 50% beträgt, und wobei die Filamente einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Radius R haben und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügen:
1,600 ≤ n (0) ≤ 1,670 und [n (0,8) - np(0)] ≥ 5 · 10&supmin;³ und
die Verteilung des partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filamentquerschnitts ist symmetrisch.
Nachher wird auf dieses flächige Vlieserzeugnis als "flächiges Vlieserzeugnis des YN-Typs" Bezug genommen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Übersichtsschema eines Beispiels für eine Vorrichtung zur Herstellung eines Vlieses der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 ist ein Schema, welches ein Beispiel eines zur Bestimmung der Verteilung des Brechungsindexes (n oder n ) in radialer Richtung des Filamentquerschnitts verwendeten Interferenzstreifens zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Da die vorliegende Erfindung neue Fasern oder Flächengebilde betrifft, die spezifische, mit besonderen Messungen bestimmte charakteristische Merkmale aufweisen, kann es an dieser Stelle nützlich sein, die überall in dieser Beschreibung verwendeten verschiedenen charakteristischen Merkmale und Messungen zu beschreiben und zu definieren.

Querschnittsform eines Filaments:

Die Querschnittsform eines Filaments ist die eines runden Kreises, oder es kann ein abgeflachter Kreis oder ein unregelmäßiger Kreis mit konvexen und konkaven Formen sein, so lange dies kein Hindernis bei der Lösung der erfindungsgemäßen Aufgaben ist. Unter dem hierin benutzten Begriff "kreisförmiger Querschnitt" versteht man, dass das Verhältnis von Umkreis- zu Inkreisradius R1 und R2 der Querschnittsform zwischen 1,0 und 1, 1 liegt (R1 = R2 im Falle eines echten Kreises). Der Radius R des kreisförmigen Querschnittes ist durch (R1 + R2)/2 verkörpert, und unter dem Zentrum des kreisförmigen Querschnittes ist der Mittelpunkt der die Zentren des Umkreises und des Inkreises verbindenden Linie zu verstehen.
Mittlerer Brechungsindex n oder n und mittlere Doppelbrechung:
Man bestimmt die Verteilung des vom Profil des Filaments mit der Interferenzstreifen-Methode messbaren mittlerer Brechungsindex beispielsweise unter Verwendung eines Interferenzmikroskops mit quantitativer Transmission (zum Beispiel INTERFARCO, geliefert von Karltwiesena Co., DDR). Diese Methode kann bei Filamenten mit kreisförmigem Querschnitt angewendet werden.
Der Brechungsindex eines Filaments ist gekennzeichnet durch einen Brechungsindex n für polarisiertes Licht mit einem zur Achse des Filaments parallelen elektrischen Feldvektor und einem Brechungsindex n für polarisiertes Licht mit einem zur Achse des Filaments vertikalen elektrischen Feldvektor.
Es sei hier angemerkt, dass eine grüne Strahlung (mit einer Wellenlänge λ von 549 nm) für alle hierin beschriebenen Messungen benutzt wurde.
Man taucht das Filament unter Verwendung eines optischen flachen Objektträgers und eines Deckglases in inertes Immersionsmittel ein, das einen eine Interferenzstreifen-Abweichung von 0,2 bis 2 Wellenlängen ergebenden Brechungsindex (N) besitzt. Mehrere Filamente werden in das Immersionsmittel in der Weise eingetaucht, dass sie einander nicht berühren. Die Filamente sollten so angeordnet werden, dass die Filamentachse vertikal zur optischen Achse des Interferenzmikroskops und der Interferenzstreifen steht. Das Muster dieser Interferenzstreifen wird photographiert und das Photo etwa 1500-fach vergrößert und analysiert.
Die optische Weglängendifferenz r wird, wie in Fig. 2 gezeigt, durch folgende Gleichung ausgedrückt:
Γ = d/Dºλ = [n (oder n ) - N]t
wobei N für den Brechungsindex des Immersionsmittels, n (oder n ) für den Brechungsindex zwischen den Punkten S' und S" am Rand des Filaments, t für die Dicke zwischen den Punkten S' und S", 2. für die Wellenlänge der benutzten Strahlung, D für den Zwischenraum in den parallelen Streifen des Hintergrunds (entsprechend 1λ) und d für die Abweichung der Interferenz-Linien durch das Filament stehen.
Nimmt man an, dass der Radius des Filaments R ist, dann kann die Verteilung der Brechungsindizes n (oder n ) des Filaments an den jeweiligen Stellen aus der optischen Wegedifferenzen an den jeweiligen Punkten im Bereich vom Zentrum Ro des Filaments bis zum Rand R des Filaments ermittelt werden. Wenn man dann weiter annimmt, dass r eine Entfernung jeder Stelle vom Zentrum des Filaments ist, wird der Brechungsindex an der Stelle X = r/R = 0, d. h. der Brechungsindex im Zentrum des Filaments als mittlerer Brechungsindex [n (0) oder n (0)] bezeichnet. X ist gleich 1 am Rand des Filaments und liegt im Bereich von 0 bis 1 in den anderen Teilen. Beispielsweise wird der mittlere Brechungsindex am Punkt X = 0,8 durch n (0,8) [oder n (0,8)] ausgedrückt. Die Differenz des mittleren Brechungsindexes (n ) zwischen der inneren und der äußeren Schicht wird durch n (0,8) - n (0) ausgedrückt. Die mittlere Doppelbrechung (Δn) wird aus den mittleren Brechungsindizes n (0) und n (0) gemäß der Formel Δn = n (0) - n (0) berechnet.
Schrumpfung in siedendem Wasser (auf Grundlage von JIS L 1073)
Man bestimmt die Länge L0 einer Probe unter einer Belastung von 0,1 g/d, entfernt dann die Belastung und behandelt die Probe 30 min lang mit siedendem Wasser. Man misst nochmals die Länge L der Probe unter der gleichen Belastung. Die Schrumpfung in siedendem Wasser wird wie folgt ausgedrückt:
Schrumpfung (%) in siedendem Wasser = [(L0 - L)/L0] · 100
Festigkeit und Dehnung (auf Grundlage von JIS L 1096:
Die Festigkeit und Dehnung werden bei einer Klemmenlänge von 10 cm und einer Ziehgeschwindigkeit von 20 cm/min unter Verwendung eines Universal- Zugprüfers gemessen (Auto-Graph Modell DSS-2000, geliefert durch Shimazu Seisakusho).
Einreißfestigkeit; Pendelmethode (auf Grundlage von JIS L 1096):
Drei 6,5 cm · 10 cm Teststücke werden in Längsrichtung und drei gleich große Teststücke werden in Querrichtung entnommen. Man misst die Maximalbelastung, wenn das Teststück durch ein Elmendorf-Einreißfestigkeitsprüfer zerrissen wird und berechnet den Mittelwert, der in Längs- oder in Querrichtung ausgedrückt wird.
Abrasionsfestigkeit (auf Grundlage von JIS L 0823):
Ein 20 cm langes und 3 cm breites Teststück wird 100 Mal unter einer Belastung von 500 g in einem Abrasionstestgerät Modell II (Typ: Gakushin) schleifend hin und her bewegt, und die Veränderung im Aussehen geprüft und gemäß folgender Skala als Abrasionsfestigkeit bewertet.
Kategorie A: keine Flusen
Kategorie B: etwas Flusen, aber nicht auffallend
Kategorie C: auffallende Flusen
Gewicht pro Flächeneinheit (auf Grundlage von JIS L 1096)
Ein 20 cm · 20 cm großes Teststück wird gewogen und das Gewicht pro Flächeneinheit berechnet.
Dicke (auf Grundlage von JIS L 1096):
Man misst die Dicke an drei oder mehr Punkten unter Verwendung einer Messuhr bei einer Belastung von 100 g/cm² und drückt die Dicke durch den Mittelwert aus.
Bauschigkeit (auf Grundlage von JIS L 1096):
Man berechnet das Volumen pro Gewichtseinheit aus dem obengenannten Gewicht und der Dicke, und drückt die Bauschigkeit durch den erhaltenen Wert aus.
Steifigkeit und Weichheit (auf Grundlage von JIS L1079A):
Man bestimmt die Steifigkeit und Weichheit als einen den Griff anzeigenden Faktor gemäß der 45º-Auslegermethode.
Elastische Erholung (auf Grundlage von JIS L-1096):
3 cm · 20 cm große Teststücke werden sowohl in Längs- als auch in Querrichtung entnommen. Unter Verwendung eines Zugprüfers nach dem Prinzip der konstanten Verformungsgeschwindigkeit lässt man eine bestimmte Belastung von 2,0 kg/3 cm 1 Minute mit einer Klemmendistanz von 10 cm und einer Ziehgeschwindigkeit von 10 cm/min einwirken. Man bestimmt die elastische Erholung 5 Minuten nach Wegnahme der Belastung aus der Veränderung der Abmessungen des Teststücks. Das heißt, man berechnet die elastische Erholung gemäß folgender Formel:
Elastische Erholung = [12/10] · 100 (%)
wobei 10 für die Länge vor Einwirkung der Belastung, 11 für die Länge unter Belastung und 12 für die Länge nach Wegnahme der Belastung steht.
Hitzeschrumpfung (auf Grundlage von JIS L-1042):
Ein 25 cm · 25 cm großes Teststück wird entnommen und in jeweils 20 cm werden Punkte in Längs- und in Querrichtung markiert. Man legt das Teststück unter einen Heißlufttrockner, der 5 Minuten lang bei 150ºC gehalten wird und bestimmt die prozentualen Schrumpfung aus der Veränderung der Abmessungen. Es wird der Mittelwert berechnet und angegeben.

Hitzeschädigung:

(1) Hitzeschädigung durch Langzeit-Hochtemperaturexposition (HR-1)
Man entnimmt einem Vlies zehn 30 cm lange Filamente und behandelt sie bei gleichbleibender Länge 5 Minuten lang bei 160ºC in einem Heißlufttrockner. Man führt mit fünf der hitzebehandelten Filamente eine Zugprüfung durch und bestimmt den Mittelwert L1 der Dehnung beim Reißen. Man lässt die verbleibenden 5 Filamente bei 150ºC 300 Stunden lang in einem Heißlufttrockner und führt dann mit ihnen die gleiche Zugprüfung durch und bestimmt den Mittelwert der Dehnung L2 beim Reißen. Das Dehnungs-Retentions-Verhältnis, das heißt [L2/L1] · 100, wird als Kriterium der Hitzeschädigung berechnet.
(2) Hitzeschädigung bei Kontakt mit einem erhitzten Körper (HR-2) Ein wie oben im Abschnitt (1) hergestelltes Bündel aus zehn Filamenten oder eine Vlies-Probe wird zur Hitzekompression zwischen einem Paar glatter, auf 150ºC geheizter Metallwalzen unter einem linearen Druck von 20 kg/cm und einer Oberflächengeschwindigkeit der Heizwalzen von 10 m/min hindurchgeführt und man bestimmt dann die Festigkeit und Dehnung. Als Kriterium der Hitzeschädigung berechnet man das Retentionsverhältnis der Dehnung beim Reißen nach Hitzekompressionskontakt in der gleichen Weise wie oben für HR-1 beschrieben.

Staubfangverhältnis

Zwei Typen von Staubpartikeln (Quarzsand), die in JIS Z-8901 spezifiziert sind (Teststäube) werden bei einer Konzentration von 100 mg/m³ und einer Luftzufuhr von 1 m³/min gleichmäßig verteilt, und unter Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Testgerätes JIS C-9615 (Luftreiniger) wird die Prüfung im Bereich des Durchlüftungswiderstandes (Op1) und des doppelten Durchlüftungswiderstandes (Op2) durchgeführt und das Staubfangverhältnis gemäß folgender Formel berechnet:
Staubfangverhältnis = [w2/w1] · 100 (%)
wobei w1 für die eingesetzte Staubmenge und w2 für die gefangene Staubmenge stehen.

Anisotropie

Fünf 3 cm · 20 cm große Proben werden in Längsrichtung und fünf weitere, gleich große Proben werden in Querrichtung entnommen. Mittels eines Zugprüfgeräts nach dem Prinzip der konstanten Verformungsgeschwindigkeit bestimmt man bezüglich jeder Richtung bei einer Klemmendistanz von 10 cm und einer Zuggeschwindigkeit von 20 cm/min die mittlere Festigkeit beim Reißen. Man bezeichnet die Richtung, in der Mittelwert größer ist, als D1, und die dazu im rechten Winkel stehende Richtung als D2. In den erhaltenen Zugkraft- Längenveränderungskurven (jede das Ergebnis von 5 Messungen) werden in beiden Richtungen Mittelwerte 601 und σD2 der Längenveränderung bei Dehnungen von 10, 20 und 30% bestimmt und die Anisotropie auf Grundlage der Werts CD1/CD2 ermittelt. Je größer dieser Wert ist, um so größer ist die Anisotropie. Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen detailliert beschrieben.
Die in der ersten Ausführungsform, d. h. der Ausführungsform für das flächige Vlieserzeugnis des YW-Typs, in der zweiten Ausführungsform, d. h. der Ausführungsform für das flächige Vlieserzeugnis des YH-Typs, und in der dritten Ausführungsform, d. h. der Ausführungsform für das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs, eingesetzten Polyethylenterephthalat-Filamente, werden durch Spinnen mittels eines an sich bekannten Polymerisationsverfahrens hergestellter Materialien hergestellt, und sie können jene Additive, wie Mattierungsmittel, antistatisches Mittel, Flammschutzmittel und Pigmente, die üblicherweise zu Polyethylenterephthalat zugesetzt werden, enthalten. Der Polymerisationsgrad ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt, solange dieser innerhalb des für die Herstellung eines Filaments üblichen Bereichs liegt. Weiterhin ist es möglich, Copolymere mit anderen Komponenten zu verwenden, solange die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst wird, und es kann eine geringe Menge eines weiteren Polymers, wie z. B. Polyamid, Polyolefin oder dergleichen dazugemischt werden.
In den die flächigen Vlieserzeugnisse vom YH-Typ und vom YN-Typ betreffenden Beschreibungen, wird das flächige Vlieserzeugnis, in welchem das unverstreckte Polyethylenterephthalat-Filament mit den in jedem Anspruch beschriebenen Eigenschaften als alleiniges Material verwendet wird, beschrieben. Jedoch auch flächige Vlieserzeugnisse, in welchen die unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung mit anderen, mittels abweichender Verstreckungsverhältnisse hergestellten Polyethylenterephthalat-Filamenten oder anderen Filamenten, wie z. B. Polyamid-Filamente, Polyolefin- Filamente oder dergleichen, wie im Stand der Technik auf dem Vliesgebiet gemischt oder gefacht werden, können enthalten sein, solange jede der vorerwähnten Aufgaben der Erfindung gelöst wird.
Im folgenden wird die erste Ausführungsform für ein flächiges Vfieserzeugnis des YW-Typs beschrieben.
Ein Charakteristikum der das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform bildenden Filamente ist, dass die Filamente einen Aufbau haben, der folgenden Bedingungen des Filamentquerschnitts genügt:
(A) n (0) ≤ 1,640
(B) {n (0,8) - n (0)} ≥ 6 x 10&supmin;³
Die Filamente mit dem obigen Aufbau sind in der äußeren Schicht des Filaments hochgradig molekülorientiert und hochgradig kristallisiert, und der zentrale Teil ist im Vergleich zum äußeren Teil der Schicht des Filaments weniger molekülorientiert und weniger kristallisiert. Dieses Filament ist daher ein unverstrecktes Polyethylenterephthalat-Filament mit einem zweischichtigem Aufbau. Weiterhin besitzt das erfindungsgemäße zweischichtige Filament einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, und seine Orientierung und seine Kristallinität nimmt graduell vom zentralen Teil zum äußeren Teil der Schicht zu.
Die obige Bedingung (B) muss bei der ersten Ausführungsform erfüllt sein, um die Beständigkeit des Filaments gegen Hitzeschädigung zu verbessern. Wenn jedoch die Bedingung (B) erfüllt, die Bedingung (A) aber nicht erfüllt ist, d. h. der Wert von n (0) über 1,640 liegt, kann man kein Filament mit einer hohen Dehnung erhalten, und ein aus solchen Filamenten hergestelltes flächiges Vlieserzeugnis besitzt demnach eine niedrige Dehnung. Besonders erwähnt sei, dass es schwierig wird, die Beständigkeit gegen Mitzeschädigung des Filaments zu verbessern, wenn der Wert von n (0) zu klein wird. Der bevorzugte Bereich von n (0) ist daher "1,580 ≤ n (0) ≤ 1,630", wenn, selbst wenn die Bedingung (A) erfüllt wird und der Wert von {n (0,8) - n (0)} weniger als 6 · 10&supmin;³ ist, die Filamente leicht geschädigt werden. Es zeigt sich eine größere Verbesserung der Beständigkeit gegen Hitzeschädigung in den erfindungsgemäßen Filamenten, wenn der Wert von {n (0,8) - n (0)} groß ist. Um Filamente mit einer verbesserten Beständigkeit gegen Hitzeschädigung und einer hohen Dehnung zu erhalten, ist es notwendig, dass die Filamente die Bedingungen (A) und (B) erfüllen und dass sie einen Schrumpfungsfaktor in siedendem Wasser von wenigstens 15%, vorzugsweise 20% aufweisen. In der Praxis ist die obere Grenze des Schrumpfungsfaktors in siedendem Wasser 70%, jedoch können auch Filamente mit einem Schrumpfungsfaktor in siedendem Wasser von über 70% verwendet werden.
Wie vorangehend beschrieben, bedeutet die in der ersten Erfindung dargestellte Hitzeschädigung die Schädigung der Dehnung der Filamente nachdem man diese Filamente über einen längeren Zeitraum einer heißen Atmosphäre ausgesetzt hat oder nachdem man die Filamente mit einer Hitzequelle in Kontakt gebracht hat, und Hitzeschrumpfung bedeutet das Schrumpfungsverhältnis in siedendem Wasser.
Die in der ersten Erfindung dargestellte hohe Dehnung bedeutet, dass eine Dehnung an der Reißgrenze des Filaments, aus dem das flächige Vlieserzeugnis zusammengesetzt ist, über 100% liegt, und dass die Dehnung an der Reißgrenze des flächigen Vlieserzeugnisses der ersten Erfindung, das durch Versehen mit partiell in der Hitze pressverklebten Teilen oder durch mechanische Verschlingung der Filamente miteinander gebildet wird, über 70%, vorzugsweise über 100% liegt. Eine obere Grenze der Dehnung an der Reißgrenze ist erfahrungsgemäß 300%, jedoch kann auch ein Filament oder ein flächiges Vlieserzeugnis mit einer Dehnung an der Reißgrenze von über 300% verwendet werden.
Ein weiteres Charakteristikum der Filamente, die das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform beinhalten, ist, dass die mittleren Brechungsindices an jedem Punkt eines Filamentquerschnitts symmetrisch um ein Zentrum des Filamentquerschnitts verteilt sind. Genauer gesagt, das Verhältnis zwischen dem mittleren Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und dem mittleren Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils ist ein unterer Wert des mittleren Brechungsindex n von wenigstens (n (0) - 10 · 10&supmin;³) und die Differenz zwischen dem mittleren Brechungsindex n (0,8) und n (-0,8) ist höchstens 10 · 10&supmin;³, vorzugsweise 5 x 10&supmin;³. Es sei angemerkt, dass die Werte von n (0), n (0,8), n (-0,8) und An unter Verwendung eines Interferenz-Mikroskops auf der Grundlage der vorangehend beschriebenen Methode gemessen wurden.
Das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform ist ein flächiges Vlieserzeugnis, in welchem die Filamente durch partielle Pressverklebung in der Hitze eines mit Hilfe eines Gaufrierwalzenpaars oder dergleichen aus den Filamenten gebildeten Vlieses oder durch mechanische Verschlingung des aus den Filamenten mit Hilfe einer Vernadelungs-Vorrichtung oder dergleichen gebildeten Vlieses zusammengehalten werden.
Die Feinheit des Filament-Bestandteils, der das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Erfindung aufbaut, ist höchstens 30 den, vorzugsweise 0,5 bis 15 den. Das flächige Vlieserzeugnis kann aus Filament-Bestandteilen der gleichen Feinheit oder aus einem Gemisch von Filament-Bestandteilen unterschiedlicher Feinheit gebildet werden. Das Gewicht pro Flächeneinheit des flächigen Vlieserzeugnisses ist vorzugsweise im Bereich zwischen 10 g/m² und 500 g/m², aber dieser Bereich ist in der Regel nicht näher definiert.
Nun wird ein typisches Verfahren zur Herstellung des flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Ein aus einer an einem Spinnblock angebrachten Spinndüse 12 extrudiertes Filamentbündel 17 wird durch einen aus einer Druckluftkammer 19 einer Luftabsaugvorrichtung 18 ausgeblasenen Luftstrom hoher Geschwindigkeit verstreckt und von einem Fördernetz 20, das sich in die durch einen Pfeil in der Zeichnung gezeigte Richtung bewegt und unterhalb mit einem Luftabsaugkanal 22 versehen ist, aufgenommen, um ein Vlies 21 zu bilden. Das Filamentbündel 17 wird durch eine unter der Spinndüse 12 angeordnete Lüftkühlungskammer 13 hindurchgeführt und wird von der Außenseite des Filaments gekühlt. Dann werden die in dem flächigen Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform verwendeten Polyethylenterephthalat-Filamente geformt. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist die Luftkühlungskammer 13 schwenkbar unterstützt durch einen Hebel 16 zur Änderung des Luftstrahlwinkels und eine Vielzahl von die Strömung regulierender Platten 14 ist in der Nähe eines Kühlluftaustritts 15 angebracht. Deshalb kann die nach unten blasende Kühlluft in einem vorbestimmten Winkel entgegen der Förderungsrichtung des Filamentbündels 17 gerichtet werden.
Genauer gesagt, um ungestreckte Polyethylenterephthalat-Filamente mit einem zweischichtigen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, ist es notwendig, die folgenden Bedingungen einzuhalten.
(1) Der Streckungsprozess sollte innerhalb verhältnismäßig kurzer Längenabschnitte direkt nach dem Spinnen stattfinden, In der Praxis ist der Abstand zwischen der Spinndüse 12 und Luftabsaugvorrichtung 18 höchstens 1000 mm, vorzugsweise 800 mm.
(2) Die Kühlluft mit einer Temperatur von höchstens 20ºC, vorzugsweise 15ºC wird von der Außenseite des Filamentbündels auf das Filamentbündel mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m/sec in einen innerhalb von 400 mm direkt unterhalb der Spinnkammer befindlichen Bereich geblasen.
Die Länge L der Kühlluftausblaszone kann zum Beispiel 70 mm sein, und der Blaswinkel A zum Filamentbündel kann zum Beispiel 35º sein. Um die Verteilung des mittleren Brechungsindex an jedem Punkt eines Filamentquerschnitts symmetrisch um das Zentrum des Filamentquerschnitts gleichmäßig zu machen, ist es notwendig, die Kühlluft gleichmäßig auf beiden Seiten des Filamentbündels auszublasen, so dass die äußeren Filamente nahe der Kühlluft und die zentralen Filamente von der Kühlluft weit entfernt sind, und dennoch beide mit der gleichen Intensität gekühlt werden.
Wie vorangehend beschrieben, werden die das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform bildenden Filamente in Filamente mit einem zweischichtigen Aufbau umgeformt, weil die Filamente direkt nach dem Spinnen plötzlich verstreckt werden, und so der äußere Teil der Schicht des Querschnitts des einzelnen Filaments viel stärker orientiert ist und einen höheren Kristallisationsgrad aufweist als der zentrale Teil. Zusätzlich zu der obigen Bedingung ist es erforderlich, in geeigneter Weise die Spinngeschwindigkeit, den Betrag des Absaugens, die Menge an zu blasender Luft, den Durchmesser der Spinndüse, die Anzahl der Löcher in der Spinndüse oder dergleichen zum Zeitpunkt der Herstellung des flächigen Vlieserzeugnisses der ersten Ausführungsfarm auszuwählen. Wenn die Kühlwirkung beispielsweise nicht ausreicht und sich um das Zentrum des Querschnitts des einzelnen Filaments ändert, ist es unmöglich, einen wie in der vorliegenden Erfindung definierten stabilen zweischichtigen Aufbau zu erhalten.
Das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform wird aufgebaut, indem man Verfahren der partiellen Pressverklebung in der Hitze, der mechanischen Verschlingung oder dergleichen auf das aus den oben beschriebenen Polyethylenterephthalat-Filamenten zusammengesetzte Vlies anwendet.
Um ein flächiges Vlieserzeugnis in der ersten Ausführungsform mit zum Teil unter Anwendung eines Pressverklebungs-Verfahrens in der Hitze miteinander verklebten Teilen herzustellen, wird das Vlies mittels eines Gaufrierwalzenpaars mit einem konvexen und konkaven Muster auf der Oberfläche mindestens einer der Walzen in der Hitze pressverklebt, wobei die Temperatur der Heizrollen 70 bis 130ºC, vorzugsweise 90 bis 120ºC, der lineare Druck zwischen den Heizrollen 5 bis 90 kg/cm, vorzugsweise 20 bis 70 kg/cm und die Oberflächengeschwindigkeit der Heizwalzen 2 bis 100 m/min ist. Um das Ziel der ersten Ausführungsform zu erreichen, ist es wichtig, das Pressverklebungsverfahren in der Hitze nur auf Teile des Vlieses statt auf das ganze Vlies anzuwenden. Es sei angemerkt, dass das Flächenverhältnis der partiellen Pressverklebung in der Hitze vorzugsweise 5 bis 50% ist.
Um ein flächiges Vlieserzeugnis der ersten Ausführungsform mit einer durch einen Vernadelungsprozess verstärkten Verschlingung zwischen jeder Faser herzustellen, wird das Vlies in bekannter Weise vernadelt, und bei 50 bis 400 Stichen/em² die Vernadelung wiederholt.
Das durch das vorangehend beschriebene Verfahren hergestellte flächige Vlieserzeugnis ist aus unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamenten, die einen zweischichtigen Aufbau aufweisen, hergestellt, weshalb die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung des Erzeugnisses verbessert ist, und das Erzeugnis hat die Charakteristika, die wesentlicher Teil jener der unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamente sind, d. h. hohe Dehnung und Hitzeschrumpfungseigenschafen. Deshalb kann das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform in Anwendungsbereichen verwendet werden, wo verschiedenartige Verfahren der Formpressung in der Hitze erforderlich sind.
Weiterhin ist der Erweichungspunkt des flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der ersten Ausführungsform im wesentlichen niedrig, und da das flächige Erzeugnis durch Pressverklebung oder mechanische Verschlingung gebildet wird und die unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamente eine hohe Dehnung aufweisen, ist die Reißfestigkeit des flächigen Erzeugnisses hoch. Wenn das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform als schrumpfbares Verpackungsmaterial, schrumpfbares Formpressmaterial, Handarbeitsmaterial mit Kräuselvermögen oder dergleichen verwendet wird, hat deshalb dieses flächige Vlieserzeugnis hervorragende Eigenschafen. Da dieses flächige Vlieserzeugnis weiterhin eine hohe Dehnung besitzt, kann das Erzeugnis in großem Umfang als dehnbares Formpressmaterial, dehnbares Packungsmaterial, stoßdämpfendes Material, medizinische Erzeugnisse oder dergleichen verwendet werden.
Die zweite Ausführungsform für das flächige Vlieserzeugnis des YH-Typs wird im folgenden beschrieben.
Da die Hitzeschädigung des flächigen Vlieserzeugnisses vom YW-Typ gemäß der ersten Ausführungsform gering ist und das Erzeugnis ein Hitzeschrumpfungsvermögen aufweist, kann dieses, wie im vorangehenden beschrieben, für verschiedenartige schrumpfbare Verpackungsmaterialen und Formpressmaterialien verwendet werden.
Neuerdings wird jedoch ein Material mit weiter verbesserten Eigenschaften, z. B. ein Formpressmaterial, in welchem Zerfasern und Abblättern zwischen den Schichten des Vlieserzeugnisses nicht so leicht eintreten kann, welches leicht bei hoher Temperatur verstreckt werden kann und welches ein geringes Hitzeschrumpfungsvermögen aufweist, benötigt. Dies kommt daher, weil die Anwendungsgebiete, in welchen ein Formpressverfahren in der Hitze angewandt wird, sich ausgeweitet haben, und das Hitzeformpressverfahren gewöhnlich zur Anwendung bei Formpressprodukten bestimmt ist, die eine große Umformung erfordern. Bei Durchführung eines Formpressverfahrens in der Hitze-,. in welchem große Umformungen stattfinden, darf beispielsweise die Mikrostruktur des flächigen Vlieserzeugnisses nicht zerstört werden, selbst wenn das Erzeugnis um mindestens 50% verstreckt wird. Weiterhin ist es erforderlich, dass das Flächen-Erzeugnis während des Formpressverfahrens in der Hitze nicht schrumpft. Genauer gesagt, für ein flächiges Vlieserzeugnis, welches für die Herstellung von Formpressprodukten geeignet ist, in welchen dabei große Umformungen stattfinden, wird ein flächiges Vlieserzeugnis, welches leicht verstreckt werden kann und nicht schrumpft, wenn es erhitzt wird, benötigt. Es ist weiterhin notwendig, dass ein Formpressprodukt, das durch Formpressung des flächigen Vlieserzeugnisses in der Hitze gebildet wird, an der Oberfläche wenig zerfasert und dass kein Abblättern zwischen den Schichten stattfindet. Das vorangehend beschriebene flächige Vlieserzeugnis des YW-Typs kann die obengenannten Anforderungen nicht zufriedenstellend erfüllen.
Die obengenannten Anforderungen werden durch ein flächiges Vlieserzeugnis vom YH-Typ gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt.
Ein Charakteristikum der dieses flächige Vlieserzeugnis aufbauenden Filamente ist, dass diese einen Aufbau haben, der den folgenden Bedingungen im Filamentquerschnitt genügt.
(A) 1,600 ≤ n (0) ≤ 1,670
(B) {n (0,8) - n (0)} ≥ 5 · 10&supmin;³
Wenn Punkt (B) erfüllt ist, ist das Filament in einem äußeren Teil der Schicht des Filaments hochgradig molekülorientiert und hochgradig kristallisiert, und ein zentraler Teil ist im Vergleich zum äußeren Teil der Schicht des Filaments weniger molekülorientiert und weniger kristallisiert. Deshalb nimmt die Kristallisation und die Orientierung im Filament graduell vom zentralen Teil zum äußeren Teil der Schicht zu.
Ein weiteres Charakteristikum der das flächige Vlieserzeugnis des YH-Typs aufbauenden Filamente ist, dass die partielle Verteilung des mittleren Brechungsindex symmetrisch ist um ein Zentrum des Filaments.
Die Bildung der Filamentstruktur trägt zu einer Verbesserung der Beständigkeit gegen Hitzeschädigung bei. Die Hitzeschädigung im Bezug zur zweiten Ausführungsform bedeutet einen Rückgang in der Festigkeit und der Dehnung an der Reißgrenze, die durch Kontakt mit einer Heizquelle im Press- und Hitzezustand hervorgerufen wird, z. B. einem Prägestempel in einem Formpressverfahren in der Hitze.
Wenn n (0) des das flächige Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform aufbauende Filaments höchstens 1,600 ist, wird das flächige Vlieserzeugnis spröde und das in der zweiten Ausführungsform angestrebte Ziel wird nicht erreicht. Weiterhin, wenn n (0) über 1,670 liegt, kann man kein flächiges Vlieserzeugnis mit einer großen Dehnung an der Reißgrenze erhalten. Falls die obige Bedingung (B) nicht erfüllt ist und nur die obige Bedingung (A) erfüllt ist, hat dieses flächige Vlieserzeugnis, obgleich es eine hohe Dehnung beim Reißen hat, was eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist, dennoch die Tendenz, leicht eine Hitzeschädigung zu erleiden. Wenn in der zweiten Ausführungsform der Zahlenwert der Bedingung (8) groß wird, vergrößert sich die Orientierung und die Kristallisation des äußeren Schichtteils des Filaments, und so wird die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung nachträglich verbessert.
Um die partielle Verteilung des mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filaments symmetrisch zu machen, ist es erforderlich, dass ein Verhältnis zwischen dem mittleren Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filaments und dem mittleren Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils ist ein Minimalwert des mittleren Brechungsindex, np ist wenigstens (n (0) - 10 · 10&supmin;³), und eine Differenz zwischen dem mittleren Brechungsindex n (0,8) und n (-0,8) ist höchstens 10 · 10&supmin;³, vorzugsweise 5 · 10&supmin;³. Die Hitzeschädigung des Filaments tritt nicht so leicht ein und eine Gleichmäßigkeit der Festigkeit und der Dehnung beim Reißen wird klein dadurch, dass man die partielle Verteilung des mittleren Brechungsindex symmetrisch macht um das Zentrum des Filaments.
Ein flächiges Vfieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform ist aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten mit der vorangehend beschriebenen mikroskopischen Struktur, und wird gebildet durch Verkleben der Filamente miteinander mittels partieller Pressverklebung in der Hitze. Charakteristika dieses flächigen Vlieserzeugnisses sind, dass dessen Schrumpfungsverhältnis bei einer Temperatur von 150ºC höchstens 5% und dessen Dehnung beim Reißen bei einer Temperatur von 150ºC wenigstens 70% beträgt.
Nun wird ein typisches Verfahren zur Herstellung des flächigen Vlieserzeugnisses des YH-Typs gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Das flächige Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform wird durch Hitzefixierung des flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der ersten Ausführungsform gebildet, d. h. das flächige Vlieserzeugnis wird aus einem Vlies in einer heißen Atmosphäre hergestellt durch Durchführung einer partiellen Pressverklebung in der Hitze. Dieses Hitzefixierverfahren ist notwendig, um die Kristallisation der Moleküle zu steigern. Weiter ist es notwendig, dass das Charakteristikum der das flächige Vlieserzeugnis der zweiten Erfindung bildenden Filamente, d. h. der Unterschied zwischen den mittleren Brechungsindizes des äußeren Teils der Schicht und dem zentralen Teil des Filamentquerschnitts, im wesentlichen auf gleichem Niveau gehalten wird.
In der zweiten Ausführungsform wird die Hitzefixierung während 20 Sek. bei 180ºC durchgeführt, beispielsweise mittels einer Spannmaschine. Der n (0) des das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform bildenden Filaments wird in der Hitze mehr kristallisiert, so dass der Wert von n (0) größer wird. Entsprechend wird der Zahlenbereich von n (0) des Filaments in dem flächigen Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform 1,600 n (0) ≤ 1,670.
Die das flächige Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform bildenden Filamente, die durch das vorangehend beschriebene Verfahren hergestellt worden sind, haben einen Ausbau, wobei der zentrale Teil des Filamentquerschnitts eine geringe Kristallisation und der äußere Teil der Schicht des Filaments eine hohe Kristallisation und eine hohe Orientierung aufweisen, und damit die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung dieses flächigen Vlieserzeugnisses verbessert wird. Ferner wird durch die Hitzefixierung die Hitzeschrumpfung des flächigen Vlieserzeugnisses verbessert. Das aus unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamenten mit dem Filament-Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute flächige Vlieserzeugnis ist ein neues flächiges Vlieserzeugnis, welches Hitzeschädigung während nachträglicher Erhitzungsproxesse verhindern, die hohen Streckeigenschaften, die charakteristisch für unverstreckte Filamente sind, beibehalten und die Hitzeschrumpfungs-Eigenschaften, die ein Nachteil der unverstreckten Filamente sind, ausschalten kann. Im flächigen Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform kommt es nicht so leicht zum Zerfasern und zur Zerstörung des Aufbaus, wie das Abblättern zwischen den Schichten, wenn das flächige Vlieserzeugnis während des Hitzepressverfahrens verstreckt wird, weil die Filamente mittels partieller Pres Sverklebung in der Hitze und Hitzefixierung fest miteinander verklebt sind.
Dies hat zur Folge, dass das flächige Vlieserzeugnis gemäß der zweiten Ausführungsform in verschiedenartigen Formpressmaterialien verwendet werden kann, als ein Hutmaterial, als Einsatz einer Schachtel für Kosmetika oder dergleichen, als Schuhe, als Kernstoff für eine Tasche, als Innenmaterial für ein Automobil oder dergleichen.
Die dritte Ausführungsform für das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs wird im folgenden beschrieben.
Das flächige Vlieserzeugnis hat viele Endverwendungszwecke. Es ist jedoch bisher unmöglich gewesen, ein flächiges Vlieserzeugnis zu erhalten, welches voluminös ist und eine verbesserte Anisotropie der Dehnung gegen eine von außerhalb des aus Filamenten hergestellten flächigen Vlieserzeugnisses, wie ein flächiges Vlieserzeugnis vom Spinnvlies-Typ, einwirkende Kraft aufweist. Diese dritte Ausführungsform hat den Zweck, ein flächiges Vlieserzeugnis mit dem obengenannten Charakteristikum bereitzustellen, und es wird hergestellt unter Verwendung eines flächigen Vlieserzeugnisses mit einer verbesserten Hitzeschädigung.
Im allgemeinen ist das flächige Vlieserzeugnis vom Spinnvlies-Typ, welches Eigenschaften besitzt, durch die es entweder leicht streckbar ist oder nicht streckbar ist in zwei Richtungen, d. h. eine Längs- und eine Querrichtung des flächigen Vlieserzeugnisses, wegen einer entsprechenden Eignung für verschiedenartige Endverwendungszwecke bevorzugt. Ein flächiges Vlieserzeugnis, welches leicht in eine Richtung, d. h. eine Längs- oder eine Querrichtung des flächigen Vlieserzeugnisses streckbar ist, aber nicht streckbar ist in irgendeine andere Richtung, ist, spezielle Endverwendungszwecke ausgenommen, ungeeignet. Neuerdings wird ein flächiges Vlieserzeugnis, welches eine Feinstruktur und eine gute Elastizität aufweist, und sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung streckbar ist, in hohem Maße benötigt. Ferner wird insbesondere ein flächiges Vlieserzeugnis benötigt, welches, wenn eine von außen auf das flächige Vlieserzeugnis einwirkende Kraft verhältnismäßig gering ist, nicht leicht verstreckt wird (das Young-Modul ist groß), und wenn eine verhältnismäßig große Kraft, wie eine während des Formpressverfahrens oder ähnlichem einwirkende äußere Kraft, einwirkt, in ähnlichem Maße in beide Richtungen leicht verstreckt wird.
Es sind bereits verschiedenartige Möglichkeiten der Bereitstellung der obengenannten Eigenschaften eines aus Filamenten hergestellten flächigen Vlieserzeugnisses vorgeschlagen worden. Beispielsweise ist es bekannt, dass ein flächiges Vlieserzeugnis, in welchem ein aus einem Polyester-Polymer und einem Polyester-Copolymer hergestelltes Verbundfilament vom Haft-Typ als Filament mit einer potentiellen Kräuselung verwendet wird, aus den obengenannten Filamenten unter Anwendung eines Vernadelungs-Verfahrens zur Herstellung flächigen Vlieserzeugnisses ein Vlies gebildet wird, und die Filamente in dem flächigen Vlieserzeugnis während der Hitzebehandlung gekräuselt werden obwohl die Flauschigkeit des flächigen Vlieserzeugnisses verbessert wird, wird jedoch dieses flächige Vlieserzeugnis leicht durch eine äußere Kraft verstreckt und die Verbesserung der Anisotropie der Dehnung befriedigt nicht.
Es ist ein flächiges Vlieserzeugnis bekannt, in welchem ein Vlies aus an sich bekannten unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamenten hergestellt wird, das Vlies zur Herstellung des flächigen Vlieserzeugnisses einer Vernadelungsbearbeitung unterworfen wird, und das flächige Vlieserzeugnis einer Hitzebehandlung zur Schrumpfung des flächigen Vlieserzeugnisses unterzogen wird. Das flächige Vlieserzeugnis dieses Beispiels hat eine durch Schrumpfung der Filamente hervorgerufene Feinstruktur, ist aber schwierig zu handhaben, weil die Filamente hart werden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung studierten Möglichkeiten, um die Nachteile der flächigen Vlieserzeugnisse der obengenannten unverstreckten Polyethylenterephthalat-Filamente zu verbessern, d. h. die Schwierigkeit der Handhabung der flächigen Vlieserzeugnisse, die durch Erhärtung der Filamente während des Hitzeschrumpfverfahrens hervorgerufen wird, und die Hitzeschädigung, die eintritt, wenn das flächige Vlieserzeugnis mit einer Quelle hoher Temperatur in Kontakt ist, und erhielten ein flächiges Vlieserzeugnis, welches die in der dritten Ausführungsform gestellte Aufgabe löst. Als Ergebnis der vorangegangenen Studien fanden die Erfinder, dass das obengenannte Ziel dadurch erreicht werden kann, indem man die Kristallisation und die Orientierung in dem äußeren Teil der Schicht eines aus unverstrecktem Polyethylenterephthalat bestehenden Filamentquerschnitts größer macht als jene im zentralen Teil des Filamentquerschnitts, und so zur dritten Ausführungsform gelangt.
Ein Charakteristikum der Filamente des flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der dritten Ausführungsform, das den oben genannten Voraussetzungen genügt, d. h. des flächigen Vlieserzeugnisses des YN-Typs, ist, dass die Filamente einen Aufbau haben, der die folgenden Bedingungen für den Filamentquerschnitt wie für die Filamente des flächigen Vlieses des YH-Typs gemäß der vorangehenden zweiten Ausführungsform erfüllt:
(A) 1,600 n (0) ≤ 1,670
(B) (n (0,8) - n (0)) ≤ 5 · 10&supmin;³.
Ein weiteres Charakteristikum der das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs aufbauenden Filamente ist, dass die partielle Verteilung des mittleren Brechungsindex symmetrisch ist um ein Zentrum des Filaments. Auf eine die Eigenschaft dieses Filaments betreffende Erklärung wird verzichtet, weil diese im Detail für die erste und zweite Ausführungsform gegeben worden ist.
Das bei Durchführung einer Vernadelungs-Bearbeitung eines flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der ersten Ausführungsform erhaltene flächige Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform wird einer Hitzeschrumpfungsbearbeitung unterzogen, um den Verschlingungsgrad der Filamente zu erhöhen. Irn allgemeinen ist der Verschlingungsgrad vor der Hitzeschrumpfungsbearbeitung nicht zufriedenstellend, um dem angestrebten Ziel der dritten Ausführungsform zu genügen, d. h., der den Aufbau gebende, eine hinreichende Dichte der Filamente aufweisende Verschlingungsgrad wird nur erhöht, um die Verschlingung zwischen den Filamenten in der dritten Dimension mittels Vernadelungs- Bearbeitung zu vergrößern, weil das flächige Vlieserzeugnis in diesem Stadium durch zweidimensionale Verteilung der zum Zeitpunkt der Vlies-Bildung erhalten wird. Das flächige Vlieserzeugnis gemäß der dritten Erfindung wird durch Entfernung oder Verringerung der Luftspalten in dem aus einer Vielzahl von Filamenten bestehenden Aufbau bei Durchführung einer Hitzeschrumpfungs- Bearbeitung auf ein vernadeltes flächiges Vlieserzeugnis erhalten, so dass die Dichte der Filamente erhöht und ein flächiges Vlieserzeugnis mit einer Feinstruktur hergestellt wird. Folglich ist in dem flächigen Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform die Filamentdichte derartig, dass das Verhältnis der zurückgehaltenen Partikel mit einer Größe größer als 15 um wenigstens 80 und die elastische Erholung wenigstens 50% beträgt.
Das flächige Vileserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform besitzt das weitere Charakteristikum, dass die Anisotropie der Dehnung durch Hitzeschrumpfungs-Bearbeitung gesteigert wird. Für einen Dehnungsbereich des flächigen Vlieserzeugnisses von 10% bis 30% beträgt der Zahlenwert der Anisotropie in dem flächigen Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform 0,8 bis 3,0, vorzugsweise 1,0 bis 2,0.
Nun wird ein typisches Verfahren zu Herstellung eines flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
Das flächige Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform wird durch Anwendung einer Hitzeschrumpfungs-Bearbeitung auf ein flächiges Vlieserzeugnis hergestellt, welches bei Durchführung einer mindestens eine Vernadelungs- Bearbeitung einschließenden Verschlingungs-Bearbeitung eines flächigen Vlieserzeugnisses gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt wurde. Vorzugsweise wird das flächige Vlieserzeugnis bei einer Temperatur von höchstens 100ºC mittels Gaufrierwalzen mit konvexen Teilen auf ihrer Oberfläche, um eine Störung des Vlieses vor der Vernadelungsbearbeitung zu verhindern, in der Hitze pressverklebt. Aber diese Pressverklebung in der Hitze kann auch ausgelassen werden. Die Vernadelung kann in bekannter Weise durchgeführt werden, wobei deren Arbeitsbedingung nicht eingeschränkt ist, und die Anzahl von Nadelstichen pro Flächeneinheit jedoch in der Regel wenigstens 50 Stiche/cm², vorzugsweise 100 Stiche/cm², am meisten bevorzugt 500 Stiche/cm² ist. Die Hitzeschrumpfungsbearbeitung des vernadelten flächigen Vlieserzeugnisses sollte bei einer Temperatur zwischen 70ºC und 200ºC, vorzugsweise zwischen 100ºC und 180ºC und einer Bearbeitungsdauer von höchstens 60 Sek. durchgeführt werden.
Der mittlere Brechungsindex n (0) des das hitzegeschrumpfte flächige Vlieserzeugnis aufbauenden Filaments muss der folgenden Bedingung genügen:
1,600 ≤ n (0) ≤ 1.670
Wenn n (0) höchstens 1,600 ist, wird das erhaltene flächige Vlieserzeugnis spröde, und wenn n (0) wenigstens 1,670 ist, kann kein flächiges Vlieserzeugnis mit einer großen Dehnung beim Reißen erhalten werden.
Das flächige Vlieserzeugnis wird wenigstens 5%, vorzugsweise 10 bis 50% sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung durch eine Spannmaschine, einen Zylinder, einen Schlaufentrockner oder dergleichen geschrumpft. Danach wird erforderlichenfalls eine Streichbehandlung des flächigen Vlieserzeugnisses oder eine Glättungsbehandlung für dessen Oberfläche bei einer Temperatur von weniger als 150ºC durchgeführt. Weiter kann das hitzegeschrumpfte flächige Vlieserzeugnis bei einer Temperatur von wenigstens 150ºC gaufriert werden, um Muster auf der Oberfläche des flächigen Vlieserzeugnisses zu erzeugen. Da das flächige Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform eine kleine Hitzeschrumpfung und eine niedrige Hitzeschädigung aufweist, ist es möglich, das flächige Vlieserzeugnis der Streichbehandlung, der Glättungsbehandlung, der Gaufrage oder ähnlichem zu unterwerfen.
Das durch das vorangehend beschriebene Verfahren hergestellte flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs gemäß der dritten Ausführungsform ist aus Filamenten aufgebaut, welche im zentralen Teil des Filamentquerschnitts eine geringe Kristallisation und dessen äußerer Teil der Schicht eine hohe Kristallisation und eine hohe Orientierung aufweisen. Deshalb tritt Erhärtung und Hitzeschädigung des flächigen Vlieserzeugnisses nicht ein, wenn das flächige Vlieserzeugnis hitzegeschrumpft wird. Da weiter das flächige Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform durch Schrumpfung eines flächigen Vlieserzeugnisses in dem Stadium, in welchem die Filamente durch eine mechanische Verschlingungs- Behandlung von einer zweidimensionalen Anordnung in eine dreidimensionale Anordnung umgelagert werden, besitzt dieses flächige Vlieserzeugnis eine gute Bauschigkeit und eine hohe Filamentdichte. Folglich werden in diesem Aufbau die Dimensionen der Luftspalten zwischen den Filamenten und deren Anzahl sehr gering, die elastische Erholung des flächigen Vlieserzeugnisses wird verbessert, und die Anisotropie der Dehnung in der Längs- und der Querrichtung wird auch verbessert.
Da das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs gemäß der dritten Ausführungsform wie vorangehend beschrieben aufgebaut ist, kann dieses flächige Vlieserzeugnis als Ersatz für Filz verwendet werden, und dieses flächige Vlieserzeugnis kann · folglich zum Beispiel als Hutmaterial, Teppichstoff, Wandmaterial, Basisstoff für künstliches Leder, Polsterstoff für Kleidung und den Innenraum eines Automobils und dergleichen verwendet werden.

BEISPIELE

A. Im folgenden werden zwei Beispiele und vier Vergleichsbeispiele, welche das flächige Vlieserzeugnis vom YW-Typ gemäß der ersten Ausführungsform bildende Polyethylenterephthalat-Filamente betreffen, durchgeführt und deren verschiedene Eigenschaften verglichen.
Ein Polyethylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 0,75 wird bei einer Temperatur von 290ºC und einer Extrusionsrate von 850 g/min mittels einer rechteckigen Spinndüse, welche 1000 Löcher mit einem Durchmesser von 0,25 mm hat, extrudiert. Bei Änderung der Spinngeschwindigkeit und des Abstandes (als H·D bezeichnet) zwischen der Spinndüse und der für die Verstreckung der Filamente verwendeten Luftabsaugvorrichtung werden dann verschiedene Filamente hergestellt, und diese von einem Metallnetz aufgenommen, um ein Vlies zu bilden.
Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ist die Kühlungskammer auf beiden Seiten der Filamentbündel in einer Position von 300 mm direkt unterhalb der Spinndüse angeordnet. Die Länge (2) der Ausblaszone ist 70 mm, und Kühlluft mit einer Temperatur von 13ºC, einer Geschwindigkeit von 0,8 m/s und einem Ausblaswinkel von 35º wird gleichmäßig aus der Kühlungskammer auf die Filamente geblasen.
Die die physikalischen Eigenschaften betreffenden Vergleiche und das Charakteristikum der Feinstruktur der das nach dem vorangehenden Verfahren erhaltene Vlies bildenden Filamente werden in Tabelle 1 gezeigt. Beispiele 1 und 2 sind das Filament gemäß der ersten Ausführungsform, und Vergleichsbeispiele 3, 4, 5 und 6 sind Filamente, die nicht zur ersten Ausführungsform gehören. Genauer gesagt, in den Vergleichsbeispielen 3, 4 und 6 werden die Filamente unter Benutzung der vorbestimmten Spinngeschwindigkeit durch Veränderung von H·D und der Menge der Pressluft der Luftabsaugvorrichtung hergestellt, und Vergleichsbeispiel 5 ist für ein Filament mit einem unsymmetrischen Aufbau, welches durch Anordnen der Kühlungskammer nur auf einer Seite des Filamentbündels hergestellt wurde.
Tabelle 1 zeigt, dass die das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform aufbauenden, in den Beispielen 1 und 2 gezeigten Filamente im mittleren Brechungsindex, der thermischen Eigenschaft und der Beständigkeit gegen Hitzeschädigung zufriedenstellend sind, wohingegen die in den Vergleichsbeispielen 3 bis 6 gezeigten Filamente, welche nicht zur ersten Ausführungsform gehören, unbefriedigend in der einen oder anderen der obengenannten Eigenschaften sind. Tabelle 1
B. Die folgenden drei Beispiele und ein Vergleichsbeispiel, die das flächige Vlieserzeugnis des YW-Typs gemäß der ersten Ausführungsform bildende Polyethylenterephthalat-Filamente betreffen und hergestellt werden unter Verwendung verschiedener Kühlungsbedingungen, werden hergestellt, und ihre verschiedenen Eigenschaften werden verglichen.
Um die obigen Beispiele und Vergleichsbeispiele herzustellen, wird das gleiche Polyethylenterephthalat wie jenes in A bei der gleichen Spinntemperatur durch die gleiche Spinneinheit gesponnen. Der Abstand zwischen der Spinndüse und der Luftabsaugvorrichtung ist in diesem Fall jedoch auf 80 mm festgelegt, und durch Änderung der Spinngeschwindigkeit werden auf dem Metallnetz Vliese der verschiedenen Typen gebildet. In dieser Ausführungsform wird mit der obigen Temperatur, in einem Winkel von 5º und einer Geschwindigkeit von 1,0 m/Sek. aus der auf beiden Seiten des Filamentbündels angeordneten Kühlluftkammer in einer 200 mm direkt unter der Spinndüse befindlichen Position Kühlluft gleichmäßig auf die Filamente geblasen, wobei Bedingung ist, dass die Länge (L) der Ausblaszone 70 mm und der Ausblaswinkel (0) 35º ist.
Die physikalischen Eigenschaften und die Charakteristika der Feinstruktur der das nach dem vorangehenden Verfahren erhaltene Vlies bildenden Filamente werden in Tabelle 2 gezeigt. Beispiele 101 bis 103 sind das Filament gemäß der ersten Ausführungsform, und Vergleichsbeispiel 104 ist für ein Filament, das nicht zur ersten Ausführungsform gehört.
Tabelle 2 zeigt, dass die das flächige Vlieserzeugnis gemäß der ersten Ausführungsform aufbauenden, in den Beispielen 101 bis 103 gezeigten Filamente einen mittleren Brechungsindex, thermische Eigenschaften und eine Beständigkeit gegen Hitzeschädigung aufweisen, die zufriedenstellend sind, wohingegen das in Vergleichsbeispiel 104 dargestellte Filament, welches nicht zur ersten Ausführungsform gehört, unbefriedigend in der einen oder anderen der obengenannten Eigenschaften ist. Wie beim Vergleich der Tabelle 2 mit Tabelle 1 leicht erkannt werden kann, kann das Filament mit einem deutlich zweischichtigen Aufbau und einen weiter verbesserten Beständigkeit gegen Hitzeschädigung durch Auswahl der optimalen Kühlungsbedingungen erhalten werden. Tabelle 2
C. Verschiedene flächige Vlieserzeugnisse werden durch Pressverklebung der in A erhaltenen Vliese in der Hitze erhalten, und die Eigenschaften jeden flächigen Vlieserzeugnisses werden verglichen.
Genauer gesagt, jedes flächige Vlieserzeugnis mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von ungefähr 100 g/m², das aus den Filamenten der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 3 bis 6 besteht, wird durch ein Walzenpaar, bei welchem die obere Walze eine Gaufrierwalze mit einer Vielzahl konvexer, gleichmäßig auf der Oberfläche davon angeordneter Teile ist und bei welchem die untere Rolle eine glatte Oberfläche hat, in der Hitze pressverklebt. Das Verhältnis des in der Hitze pressverklebten Anteils (als Hitzepressverklebungs- Verhältnis bezeichnet) ist 12%, die Temperatur der beiden Walzen ist 110ºC, und der lineare Druck bei der Pressverklebung in der Hitze ist 20 kg/cm. Das Vlies aus Beispiel 4 wird jedoch mittels Rollen mit einer Temperatur von 235ºC in der Hitze pressverklebt.
Die Eigenschaften der die in diesen Beispielen hergestellten flächigen Vlieserzeugnisse bildenden Filamente und die mechanischen Eigenschaften, die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung bzw. die Abrasionsfestigkeit zeigt Tabelle 3. Beispiele 11 bzw. 12 sind aus Vliesen gemäß der ersten Ausführungsform hergestellte flächige Vlieserzeugnisse, und Vergleichsbeispiele 13 bis 16 sind aus nicht zur ersten Ausführungsform gehörigen Vliesen hergestellte flächige Vlieserzeugnisse.
Tabelle 3 zeigt, dass die flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 11 und 12 gemäß der ersten Ausführungsform eine hohe Dehnung, eine verbesserte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung bzw. eine gute Abrasionsfesticikeit besitzen, wohingegen die in den Vergleichsbeispielen 13 bis 16 gezeigter, nicht zur ersten Ausführungsform gehörigen flächigen Vlieserzeugnisse in der einen oder anderen der obengenannten Eigenschaften unbefriedigend sind. Tabelle 3 Tabelle 3 (Fortsetzung)
D. Verschiedene flächige Vlieserzeugnisse werden durch Vernadelung der in A erhaltenen Vliese hergestellt und die Eigenschaften jeden flächigen Vlieserzeugnisses werden verglichen.
Zuerst wird jedes Vlies der Beispiele 1 und 2 bzw. der Vergleichsbeispiele 3 bis 6 vernadelt. Für den Vernadelungsprozess werden eine Nadel Nr. 40, eine Stichtiefe von 13 mm und eine Anzahl von 100 Stichen/cm² verwendet.
In Tabelle 4 werden die mechanischen Eigenschaften und Beständigkeit gegen Hitzeschädigung des in diesen Beispielen hergestellten flächigen Vlieserzeugnisses gezeigt. Beispiele 21 bzw. 22 sind flächige Vlieserzeugnisse gemäß der ersten Ausführungsform, und die Vergleichsbeispiele 22 bis 26 sind nicht zur ersten Ausführungsform gehörige flächige Vlieserzeugnisse. Nebenbei bemerkt, da die flächigen Vlieserzeugnisse dieser Beispiele ohne Hitzebehandlung hergestellt werden, sind die Eigenschaften der Filamente die gleichen wie die Eigenschaften der in Tabelle 1 beschriebenen Filamente. Deshalb sind die die Eigenschaften der Filamente in den flächigen Vlieserzeugnissen dieser Beispiele betreffenden Zahlenwerte in Tabelle 4 weggelassen worden.
Tabelle 4 zeigt, dass die flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 21 und 22 gemäß der ersten Ausführungsform eine hohe Dehnung und eine verbesserte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung aufweisen, wohingegen die in den Vergleichsbeispielen 23 bis 26 gezeigten, nicht zur ersten Ausführungsform gehörigen flächigen Vlieserzeugnisse unbefriedigend in der einen oder anderen der obengenannten Eigenschaften sind. Tabelle 4
E. Verschiedene flächige Vlieserzeugnisse des YH-Typs gemäß der zweiten Erfindung werden aus den aus den in A erhaltenen Filamenten (einschließlich der zwei Beispiele und der vier Vergleichsbeispiele) bestehenden Vliesen hergestellt, und die Eigenschaften jedes flächigen Vlieserzeugnisses werden verglichen. Genauer gesagt, jedes aus Filamenten mit den in Tabelle 1 beschriebenen Eigenschaften bestehende Vlies wird in der Hitze pressverklebt, um die Filamente zusammen zu verschlingen. Die Pressverklebung in der Hitze wird durchgeführt zwischen einer oberen Gaufrierwalze mit einer Vielzahl konkaver Teile und einer unteren Walze mit einer glatten Oberfläche. Bei der Pressverklebung in der Hitze wird ein Hitzepressverklebungs-Verhältnis von 12%, eine Temperatur beider Walzen von 120ºC und ein linearer Druck von 20 kg/cm verwendet.
Die obigen flächigen Vlieserzeugnisse werden bei einer Temperatur von 180ºC und konstanter Streckung 30 Sek. lang mit einer Spannmaschine hitzebehandelt.
In Tabelle 5 werden die Eigenschaften der flächigen Vlieserzeugnisse und der die flächigen Vlieserzeugnisse bildenden Filamente und die Hitzeschädigung gezeigt. Es sei erwähnt, dass Vergleichsbeispiel 34 ein aus einem an sich bekannten Filament gebildetes flächiges Vlieserzeugnis ist, welches unter Verwendung oberer und unterer Rollen mit einer Temperatur von 230ºC in der Hitze pressverklebt wird.
Tabelle 5 zeigt, dass die flächigen Vlieserzeugnisse, welche den großen Wert von {n (0,8) - n (0)} haben, nicht so leicht durch Hitze geschädigt werden und nicht so leicht durch Hitze schrumpfen. Genauer gesagt, die flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 31 und 32 genügen den den Brechungsindex betreffenden Bedingungen, d. h. 1,600 ≤ n (0) ≤ 1,670
{n (0,8) - n (0)} ≥ 5 · 10&supmin;³
Tabelle 5
Weiter ist das Hitzeschrumpfungsverhältnis der obigen flächigen Vlieserzeugnisse höchstens 5% und annähernd gleich Null. Das Dehnungs-Retentions-Verhältnis des obigen flächigen Vlieserzeugnisses ist wenigstens 70% bei 150ºC.
Dies bedeutet, dass die in dem obigen flächigen Vlieserzeugnis verwendeten Filamente jene sind, deren Hitzeschädigung niedrig ist.
Dagegen zeigt Vergleichsbeispiel 33 ein flächiges Vlieserzeugnis mit einer niedrigen Festigkeit und Dehnung an der Reißgrenze und einer geringen Hitzeschädigung, Vergleichsbeispiel 34 zeigt ein flächiges Vlieserzeugnis mit einer hohen Festigkeit und einer niedrigen Abrasionsfestigkeit, und die Vergleichsbeispiele 35 und 36 zeigen flächige Vlieserzeugnisse mit einer geringen Hitzeschädigung. Die flächigen Vlieserzeugnisse der obigen vier Vergleichsbeispiele besitzen nicht die Gesamtheit oder die Ausgewogenheit der Eigenschaften, wie sie durch die flächigen Vlieserzeugnisse gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten werden.
Die in einer Atmosphäre von 150ºC gemessene Beziehung der flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 31 und 32 und des Vergleichsbeispiels 34 zwischen Belastung und Verformung wird in Tabelle 6 gezeigt. Wie aus Tabelle 6 ersichtlich ist, besitzen die flächigen Vlieserzeugnisse gemäß der zweiten Ausführungsform ein niedriges Anfangsmodul, was bedeutet, dass Formpress-Eigenschaften in der Hitze jener flächigen Vlieserzeugnisse gut sind. Da weiterhin jene flächigen Vlieserzeugnisse bei 150ºC eine Dehnung von wenigstens 70% haben, können sie als Formpressmaterial, welches geeignet ist, einem Formpressverfahren standzuhalten, wo ein relativ großes konvexes Teil oder konkaves Teil verwendet werden.
Dagegen ist die Dehnung beim Reißen des flächigen Vlieserzeugnisses von Vergleichsbeispiel 34 bei einer Temperatur von 150ºC extrem niedrig, und die Formpress-Fähigkeit dieses flächigen Vlieserzeugnisses ist daher sehr schwach. Tabelle 6 Intermediäre Verformung in einer Atmosphäre von 150ºC (kg/3 cm)
F. Ausgehend von den aus den in A erhaltenen Filamenten (einschließlich der zwei Beispiele und der vier Vergleichsbeispiele) bestehenden Vliesen werden verschiedene flächige Vlieserzeugnisse des YN-Typs gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt, und die Eigenschaften jeden flächigen Vlieserzeugnisses werden verglichen.
Genauer gesagt, in dieser Ausführungsform werden zwei Beispiele gemäß der dritten Ausführungsform, d. h. Beispiele 41 und 42, und vier Vergleichsbeispiele, d. h. Vergleichsbeispiele 43 bis 46, hergestellt und die Eigenschaften der die flächigen Vlieserzeugnisse bildenden Filamente und der flächigen Vlieserzeugnisse selbst in dem Zustand verglichen, in welchem Zwischenprodukte durch partielle Pressverklebung eines jeden aus Filamenten mit den in Tabelle 1 beschriebenen Eigenschaften bestehenden Vlieses in der Hitze hergestellt und dann vernadelt werden, und durch Hitzeschrumpfung der obengenannten Zwischenprodukte werden flächige Vlieserzeugnisse gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt.
Um die obengenannten Zwischenprodukte zu erhalten, wird jedes Vlies mit einem Flächengewicht von 100 g/cm² in der Hitze bei einer Temperatur von 60ºC und einem linearen Druck von 20 kg/cm mittels eines Walzenpaars, bestehend aus einer Gaufrierwalze mit einem Hitzepressverhältnis von 12% und einer glatten Walze pressverklebt und wird mit einer Stichtiefe von 15 mm und einer Stichanzahl von 300 Stichen/cm² unter Verwendung einer Nadel Nr. 40 vernadelt.
Die Eigenschaften der die Zwischenprodukte bildenden Filamente und die Zwischenprodukte als solche werden in Tabelle 7 gezeigt. Die Beispiele 41a, 42a und Vergleichsbeispiele 43a bis 46a in Tabelle 7 werden weiter hitzegeschrumpft und werden zu Beispielen 41 und 42 bzw. Vergleichsbeispielen 43 bis 46.
Die obengenannte Hitzeschrumpfungs-Behandlung wird bei einer Temperatur von 100ºC und einer Behandlungszeit von 30 Sek. mittels einer Nadel- Rahmenspanmaschine durchgeführt, die so eingestellt ist, dass das flächige Vlieserzeugnis sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung um 30% geschrumpft werden kann. Es sei angemerkt, dass Vergleichsbeispiel 44 durch Schrumpfung des flächigen Vlieserzeugnisses bei 100ºC und einer Behandlungszeit von 30 Sek. ohne Schrumpfung des flächigen Vlieserzeugnisses hergestellt wird.
Die Eigenschaften der die flächigen Vlieserzeugnisse gemäß der dritten Ausführungsform bildenden Filamente und die flächigen Vlieserzeugnisse als solche werden in Tabelle 8 gezeigt.
Tabelle 8 zeigt, dass die flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 41 und 42 gemäß der dritten Ausführungsform eine feine Filamentdichte aufweisen und ein voluminöses flächiges Vlieserzeugnis darstellen mit einem Verhältnis der elastischen Erholung, einer dynamischen Elastizität und Weichheit, einem Staubfangverhältnis und einer Anisotropie der Dehnung gegen eine äußere Krafteinwirkung, die zufriedenstellend sind. Demgegenüber erfüllt das flächige Vlieserzeugnis der Vergleichsbeispiele 43, 44, wie in Tabelle 8 gezeigt wird, nicht die Aufgabe der dritten Ausführungsform. Bezüglich der in Tabelle 8 beschriebenen Eigenschaften haben die flächigen Vlieserzeugnisse der Vergleichsbeispiele 45 und 46 den den flächigen Vlieserzeugnissen der Beispiele 41 und 42 ähnliche Eigenschaften.
Die flächigen Vlieserzeugnisse der Beispiele 41 und 42 und der Vergleichsbeispiele 43 bis 46 werden einem Hitzeschädigungs-Test (HR-2) unterzogen. Die Ergebnisse davon werden in Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9 zeigt, dass die Abnahme der Dehnung beim Reißen des flächigen Vlieserzeugnisses der Beispiele 41 und 42 gemäß der dritten Ausführungsform gering ist. Dies bedeutet, dass in dem flächigen Vlieserzeugnis gemäß der dritten Ausführungsform die Beständigkeit gegen Hitzeschädigung in weitem Umfang verbessert wird. In den Vergleichsbeispielen 45 und 46 nimmt die Dehnung beim Reißen in weitem Umfang ab, und auch die Festigkeit sinkt. Dies bedeutet, das die flächigen Vlieserzeugnisse der Vergleichsbeispiele eine bemerkenswert geringe Beständigkeit gegen Hitzeschädigung besitzen. Es sei angemerkt, dass, wie in Tabelle 9 gezeigt, in den flächigen Vlieserzeugnissen gemäß der dritten Ausführungsform die Festigkeit bei Hitzeschädigung zunimmt. Dieses Phänomen wird verursacht durch eine Zunahme der Verschlingung zwischen den Filamenten, die einer Hitzepressung mittels glatter Walzen unterworfen werden. Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 8 (Fortsetzung). Eigenschaft des flächigen Vlies-Erzeugnisses Tabelle 9
Da das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs gemäß der ersten Ausführungsform aus Polyethylenterephthalat-Filamenten mit der vorangehend beschriebenen Konstitution hergestellt wird, besitzt dieses flächige Vlieserzeugnis eine verbesserte Beständigkeit gegen Hitzeschädigung, eine hohe Dehnung und Hitzeschrumpfungs-Eigenschaften. Dieses flächige Vlieserzeugnis kann deshalb für Endverwendungszwecke, die Hitzeschrumpfung erfordern, benutzt werden.
In dem flächigen Vlieserzeugnis des YH-Typs gemäß der zweiten Ausführungsform tritt im flächigen Vlieserzeugnis nicht so leicht ein Zerfasern und ein Abblättern zwischen den Schichten ein, das Erzeugnis kann leicht verstreckt werden und die Hitzeschrumpfung ist gering. Deshalb hat dieses flächige Vlieserzeugnis überlegene Fähigkeiten, wenn es benutzt wird, um in der Hitze formgepresste Artikel herzustellen, welche dabei in großem Umfang umgeformt werden.
Das flächige Vlieserzeugnis des YN-Typs gemäß der dritten Ausführungsform hat eine feine Filamentdichte, eine hohe elastische Erholung und eine verbesserte Anisotropie der Dehnung bei Einwirkung einer äußeren Kraft. Deshalb hat dieses flächige Vlieserzeugnis überlegene Fähigkeiten in Anwendungsgebieten, in denen nur wegen ihrer unbefriedigenden Eigenschaften nur bekannte flächige Vlieserzeugnisse verwendet werden konnten, d. h. für filzähnliche Materialien.

Claims

1. Flächiges Vlieserzeugnis, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, wobei die Filamente eine Dehnung beim Reißen von wenigstens 100% und eine Schrumpfung in siedendem Wasser von wenigstens 15% aufweisen, der Filamentquerschnitt ein kreisförmiger Querschnitt mit dem Radius R ist und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügen:

1,580 ≤ n (0) ≤ 1, 640 und [n (0,8) - n (0)] ≥ 6 · 10&supmin;³;

und die Verteilung eines partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filamentquerschnitts symmetrisch ist.

2. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 1, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Filamente höchstens 33,3 dtex (30 den) beträgt.

3. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 1, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Filamente 0,55 bis 16,67 dtex (0,5 bis 15 den) beträgt.

4. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 1, wobei mehrere Arten Polyethy- Ienterephthalat-Filamente mit verschiedenen Feinheiten verwendet werden.

5. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 1, wobei die Masse pro Flächeneinheit 10 bis 500 g/m² beträgt.

6. Flächiges Vlieserzeugnis, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, die zum Teil in der Hitze miteinander pressverklebt sind, wobei die Schrumpfung in der Hitze bei 150ºC höchstens 5% beträgt und die Dehnung beim Reißen bei 150ºC wenigstens 70% beträgt und wobei die Filamente einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Radius R haben und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügen:

1,600 n (0) ≤ 1,670 und [n (0,8) - n (0)] ≥ 5 · 10&supmin;³;

und die Verteilung des partiellen mittleren Brechungsindex um das Zentrum des Filamentquerschnitts symmetrisch ist.

7. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 6, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Filamente höchstens 33,3 dtex (30 den) beträgt.

8. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 6, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Filamente 0,55 bis 16,67 dtex (0,5 bis 15 den) beträgt.

9. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 6, wobei mehrere Arten Polyethylenterephthalat-Filamente mit verschiedenen Feinheiten verwendet werden.

10. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 6, wobei die Masse pro Flächeneinheit 10 bis 500 g/m² beträgt.

11. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 6, wobei das Verhältnis der in der Hitze pressverklebten Fläche zu der Gesamtfläche 5 bis 50% beträgt.

12. Flächiges Vlieserzeugnis, aufgebaut aus Polyethylenterephthalat-Filamenten, die durch Vernadelung mechanisch miteinander verschlungen sind, wobei die Schrumpfung in der Hitze bei 150ºC höchstens 5% beträgt, die Filamentdichte so ist, dass das Verhältnis der gefangenen Teilchen mit einer Größe von mehr als 15 um wenigstens 80% beträgt und die elastische Erholung wenigstens 50% beträgt, und wobei die Filamente einen kreisförmigen Querschnitt mit dem Radius R haben und der mittlere Brechungsindex n (0) des zentralen Teils des Filamentquerschnitts und der mittlere Brechungsindex n (0,8) des um 0,8 R vom Zentrum entfernten Teils den folgenden Bedingungen genügen:

1,600 ≤ n (0) ≤ 1, 670 und [n (0,8) - n (0)] ≥ 5 · 10&supmin;³

13. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Endlosfilamente höchstens 33,3 dtex (30 den) beträgt.

14. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei die Feinheit der Polyethylenterephthalat-Endlosfilamente 0,55 bis 16,67 dtex (0,5 bis 15 den) beträgt.

15. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei mehrere Arten Polyethylenterephthalat-Endlosfilamente mit verschiedenen Feinheiten verwendet werden.

16. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei die Masse pro Flächeneinheit 10 bis 500 g/m² beträgt.

17. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei die Vernadelungsfrequenz wenigstens 50 Stiche/cm² beträgt.

18. Flächiges Vlieserzeugnis nach Anspruch 12, wobei die Vemadelungsfrequenz 100 bis 500 Stiche/cm² beträgt.