DE69419955T2

DE69419955T2 - Zusammengesetzte Faser und daraus hergestellte Mikrofasern

Info

Publication number: DE69419955T2
Application number: DE69419955T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey S. Duggan
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2014-03-23
Also published as: DE69419955D1; CA2107494A1; EP0618317A1; JPH0726420A; US5366804A; EP0618317B1; US5525282A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundfaser und eine daraus hergestellte Mikrofaser, ein Verfahren zur Herstellung der Verbundfaser sowie ein Verfahren zur Herstellung der Mikrofaser. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Verbundfaser aus einem wasserunlöslichen und einem wasserverteilbaren Polymer.
Verbundfasern und daraus hergestellte Mikrofasern sowie verschiedene Verfahren zu deren Herstellung sind bekannt.
Die Herstellung der Verbundfasern erfolgt in der Regel durch Kombination mindestens zweier unverträglicher faserbildender Polymere mittels Extrusion gegebenenfalls mit einem anschließenden Herauslösen eines der Polymere aus der entstandenen Faser unter Bildung von Mikrofasern.
Die US-PS 3700545 offenbart eine multisegmentierte Polyester- oder Polyamidfaser mit mindestens 10 feinen Segmenten zueinander ungleicher und unregelmäßiger Querschnittsformen und -flächen.
Die Spinnfasern werden durch Behandlung mit Alkali oder Säure zersetzt und der Polyester bzw. das Polyamid mindestens teilweise abgetrennt.
Zur Herstellung solcher Fasern wird eine aufwendige Spinndüse beschrieben.
Die US-PS 3382305 offenbart ein Verfahren zur Bildung von Mikrofasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,01 bis 3 Mikron, bei dem man zwei unverträgliche Polymere mischt, zu Filamenten verspinnt und eines der Polymere aus dem Filament herauslöst. Nachteilig an diesem Verfahren ist der sehr unregelmäßige und ungleiche Querschnitt dieser Filamente und die Tatsache, daß die Inseln, die nach der Hydrolyse die Mikrofasern bilden, diskontinuierlich sind, das heißt die Verbundfasern in deren Längsrichtung nicht endlos durchziehen.
Die US-PS 5120598 beschreibt ultrafeine Kunststofffasern zur Aufnahme von ausgelaufenem Öl. Zur Herstellung der Fasern wird ein Polyolefin mit Polyvinylalkohol gemischt, über eine Düse extrudiert und anschließend weiter orientiert. Nach Herauslösen des Polyvinylalkohols mit Wasser erhält man ultrafeine Kunststoffasern. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die Beschränkung der Polymere auf die bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur schmelzende Klasse der Polyolefine. Die für die Extrusion von Polyamiden oder Polyestern erforderlichen höheren Temperaturen würden nämlich zur Zersetzung des Polyvinylalkohols führen.
Die EP-A-0498672 offenbart durch Schmelzextrusion einer Mischung zweier Polymere erhaltene Mikrofaser erzeugende Fasern des Insel-im-Meer-Typs, wobei das in einem Lösungsmittel lösliche Meerespolymer die unlösliche Inselfaser mit einer Feinheit von 0,01 Denier oder weniger freigibt. Als Meerespolymer ist Polyvinylalkohol genannt, was die Anwendung auf die Polymere der bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur schmelzenden Klasse der Polyolefine beschränkt. Nachteilig ist ferner, daß das Schmelzmischen zu einem unregelmäßigen und ungleichen Querschnitt der Inseln im Meer führt, und die Tatsache, daß die Inseln, die nach der Hydrolyse die Mikrofasern bilden, diskontinuierlich sind, das heißt die Verbundfasern in deren Längsrichtung nicht endlos durchziehen.
Die US-PS 5162074 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponentenfasern und Mikrofasern. Die Mehrkomponentenfasern entsprechen dabei dem Inseln-im- Meer-Typ und enthalten mehr als 19 Segmente eines Polyesters oder Polyamids.
Die US-PS 4233355 offenbart eine auftrennbare einheitliche Verbundfaser aus einem in einem bestimmten Lösungsmittel unlöslichen Polyester oder Polyamid und einem in dem angegebenen Lösungsmittel löslichen Copolyester aus Ethylenterephthalat-Einheiten und Ethylen-5-Natriumsulfoisophthalat-Einheiten. Zur Bildung feiner Fasern wird die Verbundfaser mit einer wäßrig-alkalischen Lösung behandelt, um die lösliche Polymerkomponente mindestens teilweise herauszulösen. Im Querschnitt entsprechen die Verbundfasern einem Inseln-im-Meer-Typ, wobei es sich bei den Inseln um die feinen Fasern aus dem unlöslichen Polymer und bei dem die Inseln umgebenden Meer um das lösliche Polymer handelt. Die höchste beschriebene Anzahl von Segmenten bzw. Inseln beträgt 14. Die niedrigste beschriebene Feinheit errechnet sich aus der Gesamtfeinheit von 70 Denier für 108 Filamente als Einzeltiter von 0,65 Denier.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Verbundfaser mit einem Querschnitt mit mindestens 19 Segmenten aus einem wasserunlöslichen Polymer, umgeben von einem wasserverteilbaren Polymer, die nicht auf Polyolefine als wasserunlösliches Polymer beschränkt ist und für die auch Polymere mit einer höheren Schmelz- und Verarbeitungstemperatur in Frage kommen und bei der die Segmente des wasserunlöslichen Polymers gleichmäßig über den Querschnitt der Verbundfaser verteilt sind und die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchziehen.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbundfaser anzugeben.
Aufgabe ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung von Mikrofasern mit einer Feinheit von kleiner gleich 0,3 Denier aus den Verbundfasern zur Verfügung zu stellen.
Gelöst werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch eine Verbundfaser mit Insel-im-Meer-Querschnitt aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren, bei denen es sich bei einem um ein wasserunlösliches Polymer aus der Reihe Polyester, Polyamid und deren Copolymere und beim andere um ein wasserverteilbares Polymer mit mindestens 19 Inseln aus dem wasserunlöslichen Polymer handelt, wobei die Inseln eine mittlere Feinheit von weniger als 0,3 Denier pro Filament aufweisen und gleichmäßig über den Faserquerschnitt mit verringerter Verschmelzung benachbarter Inseln verteilt sind und jede Insel die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchzieht und dabei von dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer umgeben ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Spinnvorrichtung.
Die Fig. 2 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf eine geätzte Oberplatte.
Die Fig. 3 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf eine geätzte Mittelplatte.
Die Fig. 4 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf eine geätzte Unterplatte mit 19 Insellöchern.
Die Fig. 5 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf einen Faserquerschnitt mit 19 Inseln.
Die Fig. 6 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf einen Querschnitt durch eine Verbundfaser mit 19 Inseln in einem Honigwabenmuster.
Die Fig. 7 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf ein 37 Inseln starkes Muster.
Die Fig. 8 zeigt eine flächenebene Draufsicht auf ein 61 Inseln starkes Muster.
Zur Herstellung von Verbundfasern werden die beiden fadenziehenden Polymere in zwei getrennten Extrudern aufgeschmolzen und getrennt einer Spinndüse mit mehreren Strömungsverteilern in Form von beispielsweise durch Bohren gefertigten dünnen Röhrchen zugeführt. Eine solche aufwendige Spinndüse ist in der US-PS 3700545 beschrieben.
Im Gegensatz zu den aufwendigen, teuren und unpräzis bearbeiteten Metallvorrichtungen des Standes der Technik macht die erfindungsgemäße Spinndüsenvorrichtung von geätzten Platten Gebrauch, wie sie in der US-PS 5162074 beschrieben sind.
Bei den mehreren nebeneinander in einer Spinnvorrichtung angeordneten Verteilerplatten handelt es sich jeweils um eine dünne Metallplatte mit eingeätzten Strömungsverteilerwegen, die genau ausgeformte und dicht gepackte Durchlaufanordnungen ermöglichen. Dabei kommen als Strömungsverteilerwege in Frage: geätzte seichte Verteilerkanäle, in denen das Produkt an der Verteilerplattenoberfläche entlang und quer zu der Nettoströmung der Spinnvorrichtung fließt, sowie durch die Verteilerplatte hindurch geätzte Verteileröffnungen. Das Ätzverfahren, bei dem es sich um photochemisches Ätzen handeln kann, ist bei weitem nicht so aufwendig wie die zur Ausbildung der Verteilerwege in den dicken Platten des Standes der Technik verwendeten Bohr-, Fräs-, Räum- oder anderen Bearbeitungs- bzw. Schneidverfahren. Zudem sind die dünnen Verteilerplatten mit Stärken von beispielsweise weniger als 0,10 Zoll (0,25 cm) und typischerweise von weniger als 0,03 Zoll (0,08 cm) auch noch viel billiger als die üblicherweise im Stand der Technik eingesetzten dickeren Verteilerplatten.
Das Ätzen ermöglicht die Herstellung präzis definierter Verteileröffnungen mit sehr kleinen Verhältnissen von Länge (L) zu Durchmesser (D) von 1,5 oder darunter, typischerweise von 0,7 oder darunter. Die kleinen L/D- Verhältnisse werden wiederum dadurch ermöglicht, daß die Zufuhr der mehreren Polymerkomponenten zu den wegwerfbaren Verteilerplatten jeweils über jeweilige Gruppen von Schlitzen in einer nicht wegwerfbaren, primären. Platte erfolgt, was die Querdruckschwankungen vor den Verteilerplatten minimiert. Zur weiteren Einschränkung von Querdruckschwankungen kann man zwischen der primären Platte und den geätzten Verteilerplatten eine permanente Dosierplatte einschalten. Jede Gruppe von Schlitzen in der primären, nicht wegwerfbaren Platte fördert jeweils eine Polymerkomponente und enthält mindestens zwei Schlitze. Dabei sind die Schlitze einer jeden Gruppe mit Schlitzen der anderen Gruppe positionell alternierend oder verflochten angeordnet, so daß zwei benachbarte Schlitze nie die gleiche Polymerkomponente fördern.
Die durch das Ätzverfahren ermöglichten seichten Kanäle verstärken und vereinfachen die zur Herstellung von Mehrkomponentenfasern erforderliche Querverteilung von Polymer in der Spinnvorrichtung. Dabei sind die Kanäle typischerweise weniger als 0,016 Zoll (0,04 cm) und in den meisten Fällen weniger als 0,010 Zoll (0,025 cm) tief. Das Polymer läßt sich also ohne Inanspruchnahme beträchtlicher Strömungsweglänge gut quer zu der Nettoströmungsrichtung der Spinnvorrichtung verteilen, wodurch beispielsweise die Gesamtdicke in der Strömungsrichtung der Spinnvorrichtung klein gehalten werden kann. Das Ätzen ermöglicht auch eine dicht gepackte Anordnung der Verteilerströmungskanäle und -öffnungen, was der Spinnvorrichtung eine hohe Produktivität, das heißt Gramm Polymer pro Quadratzentimeter Spinndüsenfläche, verleiht. Das Ätzverfahren, insbesondere das photochemische Ätzen, ist wie auch die dünne Metallverteilerplatte selbst relativ kostengünstig. Die erhaltene geätzte Billigplatte kann man daher beim regelmäßigen Reinigen der Spinnvorrichtung kostengünstig durch eine neue ersetzen. Die neue Verteilerplatte kann dabei mit der ausgetauschten und weggeworfenen Platte identisch sein oder auch zur Extrusion verschiedener Polymerfaseranordnungen verschiedene Anordnungen von Strömungsverteilerwegen aufweisen. Aufgrund der durch das Ätzen ermöglichten Präzision sind die dabei entstehenden Fasern einheitlich in bezug auf Form und Titer.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundfaser wird nun anhand der Fig. 1 bis 7 näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Spinnvorrichtung (1) zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundfaser mit einer Verteilerplatte (2) mit Polymerströmungskanälen (3), wobei der Kanal (3A) für das wasserunlösliche und die Mikrofaser bildende Polymer und Kanal (3B) für das wasserverteilbare Polymer bestimmt ist, sowie Schlitzen (4), wobei der Schlitz (4A) für das wasserunlösliche und die Mikrofaser bildende Polymer und der Schlitz (4B) für das wasserverteilbare Polymer bestimmt ist. Unterhalb der Verteilerplatte (2) befinden sich nacheinander eine geätzte Oberplatte (5) mit eingeätzten Bereichen (6) und durchgeätzten Bereichen (7), eine geätzte Mittelplatte (8) mit eingeätzten Bereichen (9) und durchgeätzten Bereichen (10), eine geätzte Unterplatte (11) mit eingeätzten Bereichen (12) und durchgeätzten Bereichen (13) sowie eine Spinndüsenplatte (14) mit einer Zufuhröffnung (15).
Die Fig. 2 zeigt eine geätzte Oberplatte (5) mit eingeätzten Bereichen (6), in denen das Polymer quer zur Nettoströmungsrichtung der Spinnvorrichtung fließt, sowie durchgeätzten Bereichen (7), durch die das Polymer in die Nettoströmungsrichtung fließt. Dabei sind die durchgeätzten Bereiche (7A) für das wasserunlösliche und die Mikrofaser bildende Polymer und die durchgeätzten Bereiche (7B) für das wasserverteilbare Polymer bestimmt.
Die Fig. 3 zeigt eine geätzte Mittelplatte (8) mit eingeätzten Bereichen (9) und durchgeätzten Bereichen (10), wobei (10A) für das wasserunlösliche Polymer und (10B) für das wasserverteilbare Polymer bestimmt ist.
Die Fig. 4 zeigt eine geätzte Unterplatte (11) mit eingeätzten Bereichen (12) und durchgeätzten Bereichen (13), wobei (13A) für das wasserunlösliche Polymer und (13B) für das wasserverteilbare Polymer bestimmt ist.
Die Fig. 5 zeigt ein honigwabenförmiges Öffnungsmuster einer geätzten Unterplatte (11) mit 19 Löchern für das wasserunlösliche Polymer (13A), welches die Inseln im Meer des wasserverteilbaren Polymers bildet, welches wiederum durch die Löcher (13B) fließt.
Die Fig. 6 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Verbundfaser (16) mit 19 Inseln aus dem wasserunlöslichen Polymer (17A) in dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer (17B) in einem Honigwabenmuster.
Die Fig. 7 zeigt ein Öffnungsmuster einer geätzten Unterplatte (11) mit 37 Öffnungen für das wasserunlösliche Polymer (13A) sowie anderen Öffnungen für das wasserverteilbare Polymer (13B)
Die Fig. 8 zeigt ein Öffnungsmuster einer geätzten Unterplatte (11) mit 61 Öffnungen für das wasserunlösliche Polymer (13A) sowie anderen Öffnungen für das wasserverteilbare Polymer (13B).
Die geätzte Platte gemäß der Fig. 4 besitzt mindestens 19 durchgeätzte Bereiche (12), die als Öffnungen für das wasserunlösliche Polymer dienen, vorzugsweise mindestens 30 und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 durchgeätzte Bereiche (12), so daß eine mittels einer solchen Spinnvorrichtung hergestellte Verbundfaser einen Querschnitt mit mindestens 19 Segmenten, vorzugsweise mindestens 30 Segmenten und ganz besonders bevorzugt mindestens 50 Segmenten aus dem wasserunlöslichen Polymer als die Inseln in dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer besitzt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine geätzte Platte mit einem honigwabenförmigen Öffnungsmuster mit 19 Öffnungen für das wasserunlösliche Polymer (13A), jeweils umgeben von 6 Öffnungen für das wasserverteilbare Polymer (13B). Folglich gibt es keinen theoretischen Grenzwert für das Verhältnis von Inselmasse zu Meeresmasse. Erhöht man dieses Verhältnis beispielsweise von 30 : 70 auf 70 : 30, gehen die Inselmikrofilamente von runden Profilen in einem Meer aus löslichem Polymer in dicht gepackte Sechsecke mit löslichen Wänden zwischen den Sechsecken über. Bei einer weiteren Vergrößerung dieses Verhältnisses werden die Wände einfach noch dünner.
In der Praxis ist der Grenzwert dann erreicht, wenn es bei vielen dieser Wände zum Durchbruch kommt und benachbarte Mikrofilamente miteinander verschmelzen. Die Abschaffung des theoretischen Grenzwerts ist jedoch neu. So liegt beispielsweise bei einer gitterförmigen Anordnung der Mikrofilamente der Restpolymerhöchstgehalt beim Verschmelzungspunkt bei 78,5%.
Dabei ist es von hohem wirtschaftlichem Interesse, Faserkleinheit durch eine Erhöhung der Anzahl der Inseln zu erzielen sowie die Kosten für den Verbrauch und die Entsorgung des übrigen Meerespolymers durch Minimierung seines Anteils in den Verbundfasern zu verringern.
Mit geätzten Platten mit diesem honigwabenförmigen Muster ist es möglich, Verbundfasern mit einem Querschnitt mit mehr als 60 Segmenten des wasserunlöslichen Polymers in dem wasserverteilbaren Polymer herzustellen.
Als wasserunlösliche Polymere kommen Polyester, Copolyester, Polyamide und Copolyamide in Frage.
Die Herstellung geeigneter Polyester und Copolyester erfolgt beispielsweise durch Kondensation aromatischer Dicarbonsäuren wie Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure und Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, aliphatischer Dicarbonsäuren wie Adipinsäure und Sebacinsäure oder deren Ester mit Diolverbindungen wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol und Cyclohexan-1,4-dimethanol.
Bevorzugt sind Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, wobei Polyethylenterephthalat ganz besonders bevorzugt ist.
Bei Polyamiden und Copolyamiden, die allgemein unter dem Begriff "Nylon" bestens bekannt sind, handelt es sich um langkettige synthetische Polymere mit Amidgruppen -CO-NH- entlang der Polymerhauptkette. Als fadenbildende oder schmelzspinnbare Polyamide kommen erfindungsgemäß unter anderem solche in Betracht, die man durch Polymerisation eines Lactams oder einer Aminosäure erhält, oder auch die durch Kondensation eines Diamins und einer Dicarbonsäure gebildeten. Zu typischen Polyamiden gehören Polyamid 6, Polyamid 6/6, Polyamid 6/10, Polyamid 6/12, Polyamid 6T, Polyamid 11, Polyamid 12 und deren Copolymere und Mischungen. Bei den Polyamiden kann es sich auch um Copolymere aus Polyamid 6 oder Polyamid 6/6 und einem Polyamidsalz aus einer Dicarbonsäurekomponente wie Terephthalsäure, Adipinsäure oder Sebacinsäure und einem Diamin wie Hexamethylendiamin, meta-Xyloldiamin oder 1,4-Bisaminomethylcyclohexan handeln. Bevorzugt sind Poly-epsiloncaprolactam (Polyamid 6) und Polyhexamethylenadipamid (Polyamid 6/6). Polyamid 6 ist ganz besonders bevorzugt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete wasserverteilbare Polymere sind in den US-PSen 3734874, 3779993 und 4304901 beschrieben. Zu geeigneten Polymeren gehören Polyester aus
(i) mindestens einer difunktionellen Dicarbonsäure,
(ii) 4 bis 40 Molprozent, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 25 Molprozent, bezogen auf die Summe aller Säure-, Hydroxyl- und Aminoäquivalente gleich 200 Molprozent, mindestens eines difunktionellen Sulfomonomers mit mindestens einer an einen aromatischen Kern gebundenen Metallsulfonatgruppe, wobei es sich bei den funktionellen Gruppen um Hydroxy, Carboxyl oder Amino handelt, und
(iii) mindestens einem difunktionellen Reagens aus der Reihe Glykol und einem Gemisch aus einem Glykol und Diamin, wobei es sich bei mindestens 15 Molprozent, bezogen auf die Summe der Molprozente aus Hydroxy- und Aminoäquivalenten, des Glykols um ein Polyethylenglykol der strukturellen Formel:
H(OC&sub2;H&sub4;)nOH
worin n für eine ganze Zahl zwischen 2 und 20 steht, handelt.
Bevorzugte Dicarbonsäuren sind (i) Terephthalsäure und Isophthalsäure, ein bevorzugtes Sulfamonomer (ii) ist eine Natriumsulfonatgruppe enthaltende Isophthalsäure, und bevorzugte Glykole (iii) sind Ethylenglykol und Diethylenglykol.
Ein bevorzugter Polyester enthält mindestens 80 Molprozent Isophthalsäure, etwa 10 Molprozent 5- Natriumsulfolsophthalsäure sowie Diethylenglykol.
Die Eigenviskosität der Polyester beträgt mindestens 0,1, vorzugsweise mindestens 0,3, gemessen an einer Konzentration von 0,25 Gramm Polyester in 100 ml von Phenol/Tetrachlorethan in einem Gewichtsteileverhältnis von 60/40 als Lösungsmittel bei 25ºC.
Als geeigneter Polyester sei beispielsweise der als AQ- 5S von Eastman Chemical Corporation kommerziell erhältliche genannt.
Die Herstellung der Verbundfasern erfolgt verfahrensgemäß, indem man das wasserunlösliche Polymer und das wasserverteilbare Polymer in Schritt (a) in zwei getrennten Extrudern zu zwei Schmelzströmen aufschmilzt, wobei die Schmelze des wasserunlöslichen Polymers in den Kanal (3A) der Spinndüsenvorrichturig und durch die Schlitze (4A) zu den geätzten Platten (5), (8) und (11) der Spinndüsenvorrichtung fließt und die Schmelze des wasserverteilbaren Polymers in den Kanal (3B) und durch den Schlitz (4B) zu den geätzten Platten (5), (8) und (11) der Spinndüsenvorrichtung fließt. Aus der Spinndüsenvorrichtung treten die Verbundfasern in Schritt (a) mit einer Spinngeschwindigkeit von 100 bis 10 000 m/min, vorzugsweise mit 800 bis 2000 m/min, aus.
Die ausgeformten Verbundfasern werden in Schritt (b) mit Kühlluft quer angeblasen und so zum Erstarren gebracht. Bei der anschließenden Behandlung der Fasern mit einem Präparationsmittel in Schritt (c) muß man darauf achten, daß es nicht zu einer vorzeitigen Auflösung des wasserverteilbaren Polymers in einem Wasseranteil des Präparationsmittels kommt. Erfindungsgemäß wird das Präparationsmittel als 100%iges Öl (oder tel quel) wie Butylstearat, Caprylsäuretrimethylolpropantriester, Tridecylstearat und Mineralöl zubereitet und viel langsamer als eine 3-25 gew.-%ige, vorzugsweise 5- 10 gew.-%ige, wäßrige Lösung und/oder Emulsion aufgetragen. Dieses wasserfreie Öl wird mit etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Fasergewicht, aufgetragen und bildet auf der Oberfläche der Verbundfasern eine Beschichtung, welche die schädliche Absorption von Luftfeuchtigkeit durch das wasserverteilbare Polymer verringert. Sie verringert weiterhin ein Verschmelzen des Polymers zwischen benachbarten Verbundfilamenten bei einem Aufweichen des Polymers während der anschließenden Verstreckung.
Dem Präparationsmittel können weitere Zusätze wie Emulgatoren, Antistatika, Schaumverhütungsmittel, Thermostabilisatoren und UV-Stabilisatoren in wirksamen Mengen zugegeben werden.
Die Fasern bzw. Filamente werden dann in Schritt (d) verstreckt und nach einer Ausführungsform anschließend texturiert und zu BCF-Garn aufgewickelt. Gemäß dem in der Technik als Spinn-Streck-Texturieren bekannten Verfahren zur Herstellung von BCF-Garn wird in einem einzigen Verfahrensschritt ersponnen, verstreckt und texturiert. Auch das zweistufige Verfahren, nach dem man zunächst spinnt und dann texturiert, eignet sich zur Herstellung von erfindungsgemäßem BCF-Garn.
Die Fasern besitzen üblicherweise einen mittleren Einzeltiter von höchstens 0,3 Denier, vorzugsweise von höchstens 0,1 und ganz besonders bevorzugt von höchstens 0,02 Denier.
Weitere mögliche Ausführungsformen sind glatte (nicht texturierte) Filamentgarne oder Schnittfasern sowohl in gekräuseltem als auch in ungekräuseltem Zustand.
Das Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes aus Mikrofaser umfaßt als Schritt (e) die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Garns zu einem Flächengebilde nach einem beliebigen bekannten Flächenbildungsverfahren wie dem Maschenbinden und dem Nadeln.
Bei der Hydrolyse gemäß Schritt (f) wird das Flächengebilde 1 bis 180 Sekunden lang mit Wasser einer Temperatur von etwa 10 bis etwa 100ºC, vorzugsweise von 50 bis 80ºC, behandelt, wobei sich das wasserverteilbare Polymer verteilt oder auflöst.
Die Mikrofasern des Flächengebildes besitzen einen mittleren Einzeltiter von weniger als 0,3 Denier, vorzugsweise von weniger als 0,1 und ganz besonders bevorzugt von weniger als 0,01 Denier, wobei das Flächengebilde sich seidig anfühlt.

Beispiel

Polyethylenterephthalat (PET, BASF T-741 halbmatt; relative Viskosität - 1,619, gemessen an einer Konzentration vor. 1 g PET pro 100 ml einer Mischung aus 60 Vol.-% Toluol und 40 Vol.-% 1,1,2,2-Tetrachlorethan; MW = 21 550 g/mol) wurde über einen Extruder oben in eine zur Herstellung von Bikomponentenfasern geeignete Spinnvorrichtung mit geätzten Platten für die Herstellung eines Inseln-im-Meer-Querschnitts mit 61 Inseln eingeführt. Dabei wurde das PET der Spinnvorrichtung über den Stutzen für das Inselpolymer zugeführt. Parallel dazu wurde ein 5-Natriumsulfoisophthalsäureeinheiten enthaltender Polyester mit einem Schmelzpunkt von etwa 80ºC (AQ55S der Firma Eastman - Polyethylenterephthalat mit 5-Sulfoisophthalsäureeinheiten in der Polymerkette (nach US 3734874, US 3779993, US 4304901)), wobei das mittlere Molekulargewicht 14 000 g/mol, die Hydroxyzahl < 10, die Säurezahl < 2, Tg = 55ºC und die Schmelzviskosität bei 200ºC (392ºF) 42 000 Poise (gemessen bei einer Schergeschwindigkeit von 100 sec&supmin;¹ in einem Kapillarrheometer des Typs Sieglaff-McKelvey) betrug, dem zur besseren Unterscheidung der beiden Polymere ein grünes Pigmentgranulat eingemischt worden war, über einen separaten Extruder der gleichen Spinnvorrichtung über deren Stutzen für das Meerespolymer zugeführt. In beiden Extrudern betrug der Druck 1500 psig (10,3 MPa), wobei folgende Temperaturprofile angewendet wurden:
PET AQ55S
Extruderzone 1 280ºC 200ºC
Extruderzone 2 285ºC 225ºC
Extruderzone 3 285ºC 250ºC
Düsenkopf 287ºC 270ºC
Polymerstutzen 280ºC 280ºC
Pumpenblock 290ºC 290ºC
Mit einer Dosierpumpe wurde das geschmolzene PET mit 52,5 g/min und AQ55S mit 17,5 g/min durch die Spinnvorrichtung gepumpt. Die beiden Polymere verlassen die Spinnvorrichtung über eine 37 Öffnungen enthaltende Spinndüse als 37 Rundfilamente, die je 61, durch AQ55S verbundene PET-Filamente enthalten. Die schmelzflüssigen Filamente durchlaufen einen Abkühlschacht, in dem sie mit einem Luftstrom von 130 Kubikfuß (3,68 m³) pro Minute quer angeblasen abgekühlt und so zum Erstarren gebracht werden. Das abgekühlte Garn wurde über ein Präparationsdosiergerät geführt und dabei mit 0,83 cm³/min eines 100%igen Öls präpariert und anschließend mit 1050 m/min auf einer Hülse aufgespult. Zu diesem Zeitpunkt hatte das aus 37 Filamenten bestehende Garn einen Gesamttiter von etwa 600 Denier.
Anschließend wurde das Garn auf einer Streckzwirnmaschine des Typs SZ-16 mit einer Geschwindigkeit von 625 m/min verstreckt. Dabei betrug das Streckverhältnis der ersten Stufe 1 : 1,0089 und das der zweiten Stufe 1 : 2,97. Die Spindeldrehgeschwindigkeit lag bei 7600 Upm, die Legschienengeschwindigkeit bei 18 hoch/18 runter, die Aufbaugänge bei 36/108, 36/108, 48/96 und 85/80, der Wirbeldüsendruck bei 30 psig (0,2 MPa), die Heizgalettentemperatur bei 100ºC sowie die Heizplattentemperatur bei 165ºC. Nach dem Verstrecken lag der Gesamttiter des Garns bei etwa 200 Denier.
Das verstreckte Garn wurde als Schuß in eine fünfschäftige Atlasbindung eingewebt. Nach einer für Polyester üblichen Vorreinigung wurde das Gewebe in einem für Polyester üblichen Färbeverfahren marineblau gefärbt. Vor der Vorreinigung besaß das Gewebe aufgrund des grünpigmentierten AQ55S-Anteils einen ruhigen und gleichmäßigen grünen Farbton. Nach der Vorreinigung war das Gewebe weiß. Diese Tatsache und eine anschließende Untersuchung unter dem Mikroskop bestätigten, daß praktisch der ganze Anteil von AQ55S mit einer üblichen Vorreinigung entfernt werden konnte. Da der Anteil des Garns an AQ55S vor der Vorreinigung etwa 25% betrug, wurde durch die Vorreinigung der Titer der Schußgarne auf etwa 140 Denier verringert. Durch die Entfernung des AQ55S wurden jedoch auch die einzelnen PET- Filamente freigesetzt, so daß die vorgereinigten Schußgarne jeweils 2257 PET-Filamente enthielten. Das durchschnittliche PET-Schußfilament besaß nun einen Einzeltiter von 0,06 Denier.

Claims

1. Verbundfaser mit Insel-im-Meer-Querschnitt aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren, bei denen es sich bei einem um ein wasserunlösliches Polymer aus der Reihe Polyester, Polyamid und deren Copolymere und beim anderen um ein wasserverteilbares Polymer mit mindestens 19 Inseln aus dem wasserunlöslichen Polymer handelt, wobei die Inseln eine mittlere Feinheit von weniger als 0,3 Denier pro Filament aufweisen und gleichmäßig über den Faserquerschnitt mit verringerter Verschmelzung benachbarter Inseln verteilt sind und jede Insel die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchzieht und dabei von dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer umgeben ist.

2. Faser nach Anspruch 1, bei der das wasserunlösliche Polymer unter Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyamid 6, Polyamid 6.6, Polyamid 10, Polyamid 12, Polyamid 6.10 und deren Copolymere und Legierungen ausgewählt ist.

3. Faser nach Anspruch 1 oder 2, bei der es sich bei dem wasserverteilbaren Polymer um das Umsetzungsprodukt aus:

(i) mindestens einer difunktionellen Dicarbonsäure,

(ii) 4 bis 40 Molprozent, bezogen auf die Summe aller Säure-, Hydroxyl- und Aminoäquivalente gleich 200 Molprozent, mindestens eines difunktionellen Sulfomonomers mit mindestens einer an einen aromatischen Kern gebundenen Metallsulfonatgruppe, wobei es sich bei den funktionellen Gruppen um Hydroxy, Carboxyl oder Amino handelt, und

(iii) mindestens einem difunktionellen Reagens aus der Reihe Glykol und einem Gemisch aus einem Glykol und Diamin, wobei es sich bei mindestens 15 Molprozent, bezogen auf die Summe der Molprozente aus Hydroxy- und Aminoäquivalenten, um ein Polyethylenglykol der strukturellen Formel:

H(OC&sub2;H&sub4;)nOH

worin n für eine ganze Zahl zwischen 2 und 20 steht, handelt,

handelt.

4. Faser nach Anspruch 1, bei der die Inseln rund sind.

5. Fasern nach Anspruch 1, bei denen die Inseln eine Wabenform bilden.

6. Verfahren zur Herstellung einer Verbundfaser, bei dem man:

(a) mindestens zwei verschiedene Polymere, bei denen es sich bei einem um ein wasserunlösliches Polymer aus der Reihe Polyester, Polyamid und deren Copolymere und beim anderen um ein wasserverteilbares Polymer handelt, zu einer Faser mit mindestens 19 Mikrofaserinseln aus dem wasserunlöslichen Polymer verspinnt, wobei die Inseln eine mittlere Feinheit von weniger als 0,3 Denier pro Filament aufweisen und gleichmäßig über den Faserquerschnitt mit verringerter Verschmelzung benachbarter Inseln verteilt sind und jede Insel die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchzieht und dabei von dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer umgeben ist,

(b) kühlt,

(c) mit einem wasserfreien Präparationsmittel behandelt und

(d) verstreckt.

7. Verfahren zur Herstellung einer Verbundfaser, bei dem man:

(a) mindestens zwei verschiedene Polymere, bei denen es sich bei einem, um ein wasserunlösliches Polymer aus der Reihe Polyester, Polyamid und deren Copolymere und beim anderen um ein wasserverteilbares Polymer handelt, zu einer Faser mit mindestens 19 Mikrofaserinseln aus dem wasserunlöslichen Polymer verspinnt, wobei die Inseln eine mittlere Feinheit von weniger als 0,3 Denier pro Filament aufweisen und gleichmäßig über den Faserquerschnitt mit verringerter Verschmelzung benachbarter Inseln verteilt sind und jede Insel die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchzieht und dabei von dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer umgeben ist,

(b) kühlt,

(c) mit einem wasserfreien Präparationsmittel behandelt,

(d) verstreckt und

(e) in Wasser hydrolysiert und so das Meer aus wasserverteilbarem Polymer entfernt, wobei die zurückgebliebenen Mikrofaserinseln Mikrofasern bilden.

8. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes aus Mikrofaser, bei dem man:

(a) mindestens zwei verschiedene Polymere, bei denen es sich bei einem um ein wasserunlösliches Polymer aus der Reihe Polyester, Polyamid und deren Copolymere und beim anderen um ein wasserverteilbares Polymer handelt, so zu Verbundfasern verspinnt, daß sie mindestens 19 Mikrofaserinseln aus dem wasserunlöslichen Polymer aufweisen, wobei die Inseln eine mittlere Feinheit von weniger als 0,3 Denier pro Filament aufweisen und gleichmäßig über den Faserquerschnitt mit verringerter Verschmelzung benachbarter Inseln verteilt sind und jede Insel die Verbundfaser in deren Längsrichtung endlos durchzieht und dabei von dem Meer aus dem wasserverteilbaren Polymer umgeben ist,

(b) kühlt,

(c) mit einem wasserfreien Präparationsmittel behandelt,

(d) verstreckt,

(e) zu einem Flächengebilde verarbeitet und

(f) in Wasser hydrolysiert und so das Meer aus wasserverteilbarem Polymer aus den Verbundfasern entfernt, wobei die zurückgebliebenen Mikrofaserinseln der Verbundfasern ein Flächengebilde aus Mikrofaser bilden.

9. Mikrofasern, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 7.

10. Flächengebilde aus Mikrofaser, erhältlich nach dem Verfahren gemäß Anspruch 8.