DE69028367T2 - Verbundfäden und damit hergestellte Produkte - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung betrifft heißschmelzverklebte Verbundfäden bzw. Verbundfasern, zusammengesetzt aus Polyolefinen. und ein damit hergestelltes Produkt. Insbesondere betrifft sie leicht verarbeitbare Fasern, die kein Schmälzmittel benötigen, das bei den Schritten ihres Spinnens und Verstreckens aufgebracht wird, und aus ihnen geformte Produkte, wie z.B. Faservliese, Filter für Wasserbehandlung usw., die durch Wärmebehandlung der Fasern erhalten werden.
- Geformte Produkte, erhalten durch Wärmebehandlung der heißschmelzverklebten Verbundfasern, die aus Polyolefinen mit verschiedenen Schmelzpunkten bestehen. wie z.B. eine Kombination von Polypropylen mit Polyethylen usw., und Fixierung der Kontaktpunkte der Fasern durch Schmelzklebung der niedrigschmelzenden Komponente, weisen überlegene mechanische Eigenschaften und chemische Beständigkeit auf. So werden sie für Filter zur Wasserbehandlung oder Faservliese auf verschiedenen Gebieten verwendet. Im allgemeinen wird auf Fasern, die aus thermoplastischen Harzen bestehen, ein oberflächenaktiver Stoff als Schmälzmittel aufgebracht, um Reibung und statische Aufladung der Fasern zu der Zeit des Spinnens oder Verstreckens. Kardierens und dergleichen Schritte zu verhindern, aber der oberflächenaktive Stoff verbleibt in den unter Verwendung derartiger Fasern hergestellten geformten Produkten. Wenn somit derartige Produkte für ein Wasserbehandlungsfilter verwendet werden, entstehen Probleme, derart, daß im Anfangszeitraum seiner Verwendung eine hohe Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes in das entstehende Filtrat austritt und Blasenbildung in dem Filtrat verursacht und insbesondere auf dem Gebiet der Nahrungsmittel eine Kontamination durch den oberflächenaktiven Stoff vorkommt.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von leicht verarbeitbaren heißschmelzverklebten Verbundfasern, die imstande sind, ein geformtes Produkt zu liefern, es vor dem Austritt das oberflächenaktiven Stoffes zu bewahren, während es die hervorragende Verarbeitbarkeit beim Spinnen, Verstrecken, Kardieren und dergleichen Schritten beibehält.
- Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines unter Verwendung der vorstehenden heißschmelzverklebten Verbundfasern geformten Produktes.
- Die Erfinder haben eingehende Untersuchungen angestellt, um die vorstehend erwähnten Aufgaben zu erfüllen, und haben gefunden, daß die angestrebten Aufgaben erfüllt werden, wenn bei der Herstellung von heißschmelzverklebten Verbundfasern aus Polyolefin, die aus mindestens zwei Polyolefinkomponenten mit verschiedenen Schmelzpunkten zusammengesetzt sind, 3 bis 10 Gew.-% des Monoglycerids einer Fettsäure von 12 Kohlenstoffatomen oder mehr in das Olefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt eingelagert werden und das Verbundspinnen derart ausgeführt wird, daß das Polyolefin mit einem niedrigen Schmelzpunkt zumindest einen Teil der entstehenden Faseroberfläche besetzen kann, und haben die vorliegende Erfindung vollendet.
- Die vorliegende Erfindung hat die folgende Zusammensetzung:
- (1) Heißschmelzverklebte Verbundfasern, hergestellt durch Verbundspinnen und zusammengesetzt aus zwei verschiedenen Arten von Polyolefinen mit um 20ºC oder mehr verschiedenen Schmelzpunkten und derart aufgebaut, dab das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt zumindest einen Teil der Faseroberfläche besetzen kann, wobei das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt 3 bis 10 Gew.-% des Monoglycerids einer Fettsäure von 12 Kohlenstoffatomen oder mehr enthält, das darin eingelagert ist.
- (2) Ein geformtes Produkt, das durch Wärmebehandlung von wie in Punkt (1) bekannt gemachten Verbundfasern bei dem Schmelzpunkt oder mehr des Polyolefins mit einem niedrigeren Schmelzpunkt und bei einer Temperatur, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des anderen Polyolefins mit einem höheren Schmelzpunkt, erhalten wird und bei dem die Kontaktpunkte der Fasern durch Schmelzklebung des Polyolefins mit dem niedrigeren Schmelzpunkt fixiert werden.
- Als das Polyolefin mit dem höheren Schmelzpunkt kann in der vorliegenden Erfindung gewöhnliches kristallines Polypropylen verwendet werden. Zum Beispiel können Propylenhomopolymer, Copolymere, die hauptsächlich aus Propylen bestehen und (eine) copolymerisierbare Komponente(n), wie z.B. Ethylen, Buten-1 usw. und Gemische davon, enthalten, verwendet werden.
- Als das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt kann in der vorliegenden Erfindung ein Polyolefin mit einem Schmelzpunkt verwendet werden, der um 20ºC oder mehr niedriger ist als der des vorstehenden Polyolefins mit einem höheren Schmelzpunkt, wie z.B. Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen niederer Dichte, lineares Polyethylen niederer Dichte, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer usw.
- Wenn der Unterschied zwischen den Schmelzpunkten der beiden Arten von Polyolefinen weniger als 20ºC beträgt. wird der tolerierbare Bereich der Temperatur der Wärmebehandlung zu der Zeit der Herstellung des geformten Produktes schmal.
- Als das Monoglycerid einer Fettsäure, das in das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt eingelagert werden soll, das für heißschmelzverklebte Verbundfasern verwendet wird. können Monoglyceride von Laurinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure usw. als Beispiel dienen und sie können allein oder im Gemisch verwendet werden. Falls die Menge des in das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt eingelagerten Monoglycerids weniger als 3% beträgt, weisen die entstehenden heißschmelzverklebten Verbundfasern eine hohe Reibung auf und verursachen Schwierigkeiten, wie z.B. Verschlingen um die Walzen zu der Zeit der Schritte des Spinnens und Verstreckens und schlechterer Durchgang durch die Karde wegen der statischen Aufladung, während das Schmelzspinnen der heißschmelzverklebten Verbundfasern minderwertig sein wird, wenn die Menge 10% überschreitet. Daher ist befriedigendes Spinnen unmöglich.
- Zur Einlagerung des Monoglycerids in das Polyolefin mit einem niedereren Polyolefin werden alle herkömmlichen Verfahren verwendet, wie z.B. Mischen, Kneten usw., die leicht zum Beispiel mit einem Extruder ausgeführt werden.
- Die heißschmelzverklebten Verbundfasern der vorliegenden Erfindung werden durch Verbundspinnen der vorstehenden zwei Arten von Polyolefinen in die Form erhalten, die nebeneinanderliegend oder kernummantelt ist, derart, daß das Polyolefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt mit dem darin eingelagerten vorstehenden Monoglycerid zumindest einen Teil der Faseroberfläche kontinuierlich in der Längsrichtung besetzen kann. In dem Falle des Verbundspinnens in die kernummantelte Form wird das Polydefin mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Mantelkomponente verwendet. Das Verhältnis der beiden Komponenten liegt vorzugsweise in dem Bereich von 70/30 bis 30/70 (Gewichtsverhältnis). Wenn der Anteil des Polyolefins mit einem niedrigeren Schmelzpunkt weniger als 30% beträgt, weist das entstehende, durch Wärmebehandlung erhaltene Produkt eine unzureichende Klebefestigkeit zwischen seinen Fasern auf, während die Festigkeit der Fasern an sich unzureichend ist, wenn der Anteil des thermoplastischen Harzes mit einem hohen Schmelzpunkt weniger als 30% beträgt. So ist die Festigkeit des entstehenden Produktes in jedem der beiden Fälle unzureichend.
- Die vorliegende Erfindung soll in größerer Ausführlichkeit durch Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben werden. Die Definitionen der technischen Begriffe und das bei diesen Beispielen verwendete Untersuchungsverfahren der physikalischen Eigenschaften werden wie folgt beschrieben:
- ein Produkt, welches verursacht, daß die einzelne Faser in 10 Minuten einmal oder mehrere Male bricht, wird als schlecht betrachtet und durch ein Symbol x bezeichnet, und ein Produkt, welches verursacht, daß die einzelne Faser in 10 Minuten weniger als einmal bricht, wird als gut betrachtet und mit einem Symbol bezeichnet.
- gemessen bei einer Greifentfernung von 20 cm und bei einer Zerreißgeschwindigkeit von 20 cm/min nach dem Prüfverfahren für die Zugfestigkeit von JIS L1013 (Prüfverfahren für Gamfäden aus chemischer Faser); und ein Produkt mit einer Bruchfestigkeit von 2 g/d oder mehr wurde als gut betrachtet und mit einem Symbol bezeichnet und ein Produkt mit einer Bruchfestigkeit von weniger als 2 g/d wurde als schlecht betrachtet und durch ein Symbol x bezeichnet.
- Verarbeitung einer Probe von Stapelfasern zu einem Gewebe mittels einer Walzenkardiermaschine und Messung des statischen Potentials des Gewebes unmittelbar nach Verlassen einer Abnahmewalze mittels eines Meßinstruments für das angesammelte Potential (Raumtemperatur 20ºC; Feuchtigkeit: 65%). Ein Produkt mit einer statischen Aufladung, die 1,2 kV überschritt, wurde um einen Zylinder oder eine Abnahmewalze gewickelt und war daher für den praktischen Gebrauch nicht geeignet.
- Ein Probefilter wurde in ein Filtrationsprüfgerät eingesetzt, nachfolgend Wasser mit einer Geschwindigkeit von 2000 l/h durch das Prüfgerät geleitet, das erste Filtratwasser (50 ml) in einem graduierten 200-ml-Prüfrohr gesammelt, das Rohr verschlossen, es einhundertmal geschüttelt und eine Minute lang stehen gelassen. Ein Produkt wurde in dem Fall als schlecht betrachtet, bei dem zu dieser Zeit noch Blasen verblieben.
- Ein Probefilter wurde in ein Filtrationsprüfgerät eingesetzt, an einen Tank mit einer Stammlösung angeschlossen, nachfolgend Wasser mit einer Geschwindigkeit von 2000 l/h durch das Filter geleitet, dem Aktivkohle (Shirasagi C ; 43 Mikron (µm) oder weniger, 80%) (0,5 g), fein verteiltes Polierpulver (F0 Nr. 1200 (Handelsname); 5 bis 15 Mikron, 90%) (1 g) und Carborund (Nr. 220; 35 bis 100 Mikron, 90%) (0,5 g) zugesetzt wurde, danach 100 ml des entstehenden Filtrats genommen und die durchgelaufenen Teilchen auf einem Präzionsfilterpapier mittes Saugfiltration gesammelt. Der Teilchendurchmesser wurde mittels eines Mikroskops gemessen und der gröbte Teilchendurchmesser wurde aufgezeichnet.
- Filtrierbarkeit ist definiert als die Verwendbarkeit eines flüssigfesten Systems zur Filtration. Das System ist nicht filtrierbar, wenn es zu viskos ist, um durch ein Filtermedium gezwungen zu werden.
- Ein Polyethylen hoher Dichte (Schmelzefluß 25 g/min, 190ºC) und die entsprechenden oberflächenaktiven Mittel der in Tabelle 1 angegebenen Arten und Mengen wurden in einen ersten Extruder eingefüllt und ein kristallines Polypropylen (Schmelzefluß 35 g/min. 230ºC) wurde in einen zweiten Extruder eingefüllt, nachfolgend mittels einer Verbundspinndüse der nebeneinander liegenden Art (Lochzahl: 100) verbundgesponnen, wobei die Extrusionsgeschwindigkeit und die Extrusionstemperatur beider Extruder 6000 g/h bzw. 250ºC betrug, um unverstreckte Fäden von 60 d/f zu erhalten. Diese unverstreckten Fäden wurden auf das 3,2-fache der originalen Länge gestreckt, nachfolgend die entstehenden Fäden mechanischem Kräuseln von 12 Kräuselungen/25 mm unterworfen und auf eine Schnittlänge von 64 mm geschnitten, um Stapelfasern von 19 d/f zu erhalten.
- Die Stapelfasern wurden mittels einer Walzenkardiermaschine zu einem Gewebe mit einem Grundgewicht von 20 g/m² und einer Breite von 800 mm verarbeitet, nachfolgend wurde dieses Gewebe horizontal laufen gelassen, während es mittels einer Heizers mit fernen Infrarotstrahlen stufenweise von seinem Ende her auf 140º bis 150ºC erwärmt wurde, das entstehende Gewebe mit einer Länge von 48 m wurde in einem Zustand, in dem nur das Polyethylen geschmolzen war, unter einem Druck seines eigenen Gewichts des gewickelten Materials um den Kern einer Edelstahlröhre (änßerer Durchmesser: 30 mm, Gewicht: 4 kg/m) aufgewickelt, abgekühlt und geschnitten. um ein hohles, cylindrisches, geformtes Produkt mit einer Länge von 250 mm, einem äußeren Durchmesser von 70 mm und einem Gewicht von 240 g zu erhalten. Dieses geformte Produkt wurde als ein Filterelement verwendet und seine blasenbildenden Eigenschaften und Filtrationseigenschaften wurden getestet. Die Versuchsergebnisse werden zusammen in Tabelle 1 angegeben.
- Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß lediglich die Feinheit der Fäden verändert wurde, um Spinnbarkeit, Faserfestigkeit, Aufladungseigenschaften, blasenbildende Eigenschaften und Filtrationseigenschaften zu untersuchen. Diese Versuchsergebnisse werden zusammen in Tabelle 1 angegeben.
- Unter Verwendung des gleichen Polypropylens und Polyethylens wie in Beispiel 1, aber ohne Zusatz irgendeines oberflächenaktiven Mittels zu dem Polyethylen wurde das Verbundspinnen in der nebeneinander liegenden Art wie in Beispiel 1 oder Beispiel 7 ausgeführt, wobei das Polyoxyethylenaddukt von Sorbitanmonooleat als Spinnöl auf die entstehenden Verbundfasern (0,2 Gew.-%) aufgebracht wurde, um Stapelfasern von 19 Denier (Vergleichsbeispiel 5) und 3 Denier (Vergleichsbeispiel 6) zu erhalten. Diese Stapelfasern wurden wie in Beispiel 1 behandelt, um hohle, cylindrische, geformte Produkte zu erhalten. Die Versuchsergebnisse werden zusammen in Tabelle 1 angegeben. TABELLE 1
- Fußnote *1: Angelagertes Schmälzmittel 0,25 Gew.-%.
- *2: Kardierungsdurchgang: schlecht.
- Es ist aus den in Tabelle 1 angegebenen Werten offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen heißschmelzverklebten Verbundfasern mit einem darin eingelagerten speziellen oberflächenaktiven Mittel ausreichende Spinnbarkeit und niedrige Aufladung aufweisen, auch wenn kein oberflächenaktives Mittel auf die Fasern aufgebracht wird, und wenn ein aus den vorstehenden Fasern erhaltenes geformtes Produkt als Filter verwendet wird, kommt in dem Filtrat keine Blasenbildung vor und ebenfalls wird eine ähnliche Fähigkeit zur Rückhaltung von feinen Teilchen wie bei dem herkömmlichen Produkt erreicht. Da Fasern ohne darin eingelagertes oberflächenaktives Mittel eine starke Aufladung aufweisen, ist es schwierig, sie zu einem Gewebe zu formen oder ein geformtes Produkt zu erhalten, während Fasern mit einem darin im Überschuß eingelagerten oberflächenaktiven Mittel minderwertig in bezug auf die Spinnbarkeit sind. Weiterhin ergeben Fasern mit einem darauf aufgebrachten oberflächenaktiven Mittel ein Produkt, das intensive blasenbildende Eigenschaften des Filtrats aufweist und nicht für den praktischen Gebrauch verwendet werden kann.
Claims (6)
1. Heißschmelzverklebte Verbundfäden bzw. Verbundfasern, hergestellt
durch Verbundspinnen und zusammengesetzt aus zwei verschiedenen Polyolefinen
mit Schmelzpunkten. die sich um 20ºC oder mehr unterscheiden, und derart
aufgebaut, daß das Polyolefin mit dem niedrigeren Schmelzpunkt zumindest
einen Teil der Faseroberfläche besetzt; dadurch gekennzeichnet, daß in das
Polyolefin mit dem niedrigeren Schmelzpunkt von 3 bis 10 Gew.-% eines
Monoglycerids einer Fettsäure von zumindest 12 Kohlenstoffatomen eingelagert
sind.
2. Fasern nach Anspruch 1, bei denen das Polyolefin mit dem niedrigeren
Schmelzpunkt ein Polyethylen hoher Dichte, ein Polyethylen niederer Dichte,
ein lineares Polyethylen niederer Dichte oder ein Ethylen-Vinylacetat-
Copolymer ist.
3. Fasern nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei denen das Polyolefin mit
dem höherem Schmelzpunkt ein Propylenhomopolymer oder ein Copolymer von
Propylen und Ethylen oder Buten-1 ist.
4. Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei denen das
Monoglycerid einer Fettsäure ein Monoglycerid von Laurinsäure, Stearinsäure
oder Oleinsäure ist.
5. Fasern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die durch
Verbundspinnen der beiden Arten von Polyolefin in einer nebeneinander
liegenden oder kernummantelten Anordnung erhalten werden, derart, daß das
Polyolefin mit dem niedrigeren Schmelzpunkt einen Teil der Faseroberfläche
kontinuierlich entlang der Länge der Faser besetzt.
6. Geformtes Produkt, erhalten durch Wärmebehandlung von Fasern nach
einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Temperatur, die gleich ist oder
größer als die des Polyolefins mit dem niedrigeren Schmelzpunkt, aber unter
der des Polyolefin mit dem höheren Schmelzpunkt liegt, so daß die
Kontaktpunkte der Fasern durch Schmelzklebung des Polyolefins mit dem
niedrigeren Schmelzpunkt fixiert werden.
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