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Hintergrund
der Erfindung
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Spunlaced-Vliesstoffe,
die durch dreidimensionales Verschlingen einzelner Fasern durch
die Wirkung von Hochdruck-Flüssigkeitsströmen hergestellt
werden, werden aufgrund ihrer hervorragenden Weichheit für verschiedene
Anwendungen eingesetzt. Als Materialien für diese Vliesstoffe werden
je nach Einsatzgebiet natürliche
und synthetische Fasern verwendet.
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JP-A-62-268861
(1987) beispielsweise beschreibt einen Vliesstoff, der nach einem
Verfahren hergestellt wird, bei dem Zweikomponenten-Filamente teilfibrilliert
werden, wenn die Filamente beim Strecken gekräuselt werden, und Flüssigkeitsströme auf die
einzelnen Fasern gerichtet werden, um die Fibrillierung zu fördern und
die einzelnen Fasern miteinander zu verschlingen. Der resultierende
Vliesstoff ist sehr weich, da er aus Mikrodenier-Fasern besteht.
Der Vliesstoff ist jedoch nicht zur Verwendung in nassem oder feuchtem
Zustand geeignet, da die einzelnen Fasern aus einem Polymer mit
einem schlechten Wasseraufnahmevermögen bestehen.
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Um
diesen Nachteil zu überwinden,
beschreibt JP-A-6-101148 (1994) einen Spunlaced-Vliesstoff für ein Wischtuch,
der Mikrodenier-Spaltstapelfasern von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier)
und Baumwoll- oder Viskosefilamentfasern als hydrophilen Faser-Bestandteil aufweist.
Der Vliesstoff ist sehr weich und ist drapierfähig und eignet sich daher zum
Reinigen von Präzisionsgeräten und
dergleichen, ohne diese zu beschädigen. Außerdem ist
der Vliesstoff wisch- und wasseraufnahmefähig.
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Eine
Faserkomponente der Spaltstapelfasern des in JP-A-6-101148 beschriebenen
Vliesstoffs besteht aus Polypropylen. Da ein polypropylenhaitiges
Filament beim Schmelzspinnen nicht ausreichend abgeschreckt werden
kann, ist das Filament vor dem Strecken möglicherweise klebrig. Dadurch
wird die Streckbarkeit des Filaments beeinträchtigt, sodass es schwierig
wird, die gewünschten
Spaltstapelfasern zu erhalten. Außerdem ist das Wasseraufnahmevermögen der
Fasern nicht zufriedenstellend. Darüber hinaus ist der Verträglichkeitsindex-Unterschied
zwischen der Polypropylen-Faserkomponente
und anderen Polyesterfaserkomponenten relativ groß, sodass
das Filament vor dem Spalten leicht fibrilliert wird. Das stellt
ein Problem beim Kardieren dar und hat eine unzureichende Funktionsfähigkeit
zur Folge.
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Aus
EP-A-1.028.186, einem Dokument gemäß Artikel 54(3) und (4) EPC,
ist ein Vliesstoff bekannt, der aus Feinfasern besteht, wobei die
Feinfasern durch Spalten einer spaltbaren Verbund-Kurzfaser erhalten
werden, die mindestens zwei miteinander unverträgliche Harze, wie Harze auf
Polyester- und Polyamid-Basis, aufweist und die Feinfasern eine
Monofilamentgröße von 0,01
bis 0,55 dtex (0,01 bis 0,5 Denier) haben.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu
lösen und
einen Vliesstoff zur Verfügung
zu stellen, der hinsichtlich Wasseraufnahmevermögen, mechanische Eigenschaften,
Weichheit, Luftdurchlässigkeit
und Funktionsfähigkeit
hervorragende Eigenschaften hat und zum Wischen, Filtern und dergleichen
in den verschiedensten Einsatzgebieten verwendet werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Erreichung des vorgenannten
Ziels ein Stapelfaser-Vliesstoff bereitgestellt, der als einzelne
Fasern erste und zweite Spaltstapelfasern aufweist, die aus einem
ersten bzw. zweiten faserbildenden Polymer bestehen und durch Spalten
von spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern erhalten wurden, die
aus den ersten und zweiten faserbildenden Polymeren bestehen, wobei
die ersten und zweiten Spaltstapelfasern eine Feinheit von maximal
0,55 dtex (0,5 Denier) je Faser haben, das erste und das zweite
faserbildendende Polymer unterschiedliche, miteinander unverträgliche Polymere
sind, die aus der aus Polyamid, Polyester bestehenden Gruppe gewählt wurden,
und der Faserspaltgrad der ersten und der zweiten Spaltstapelfaser
mindestens 85 % beträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stapelfaser-Vliesstoff außerdem Baumwollfasern
als wasseraufnahmefähige
Stapelfasern aufweist und die einzelnen Fasern dreidimensional miteinander
verschlungen sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung eines Stapelfaser-Vliesstoffs zur Verfügung gestellt,
das folgende Schritte aufweist: Erspinnen spaltbarer Zweikomponenten-Stapelfasern,
die aus einem ersten und einem zweiten faserbildenden Polymer bestehen,
die unterschiedliche, miteinander unverträgliche Polymere sind, die aus
der aus Polyamid, Polyester bestehenden Gruppe gewählt werden;
Herstellen eines Faservlieses durch Mischen der spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
mit Baumwollfasern als wasseraufnahmefähige Stapelfasern; und Behandeln
des Faservlieses mit Hochdruck-Flüssigkeitsströmen, sodass
die Zweikomponenten-Stapelfasern mit einem Faserspaltgrad von mindestens
85 % in erste Spaltstapelfasern, die aus dem ersten faserbildenden
Polymer bestehen und eine Feinheit von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier)
je Faser haben, und zweite Spaltstapelfasern, die aus dem zweiten
faserbildenden Polymer bestehen und eine Feinheit von maximal 0,55
dtex (0,5 Denier) je Faser haben, gespalten werden und die ersten
und zweiten Spaltstapelfasern und die Baumwollfasern dreidimensional
miteinander verschlungen werden.
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Erfindungsgemäß bestehen
die ersten und zweiten Spaltstapelfasern aus unterschiedlichen Polymeren,
die aus der aus Polyamid, Polyester bestehenden Gruppe gewählt sind,
sodass das Abschrecken beim Schmelzspinnen zufriedenstellend ist
und die Spaltstapelfasern eine sehr gute Hitzebeständigkeit
haben. Da der Vliesstoff die Baumwollfasern und die ersten und zweiten
Spaltstapelfasern mit einer Feinheit von maximal 0,55 dtex (0,5
Denier) je Faser bei einem Faserspaltgrad von mindestens 85 % enthält, hat
er eine sehr gute Weichheit und ein sehr gutes Wasseraufnahmevermögen. Außerdem sind
die einzelnen Fasern des Vliesstoffs dreidimensional und dicht miteinander
verschlungen, da die ersten und zweiten Spaltstapelfasern eine Feinheit von
maximal 0,55 dtex (0,5 Denier) je Faser bei einem Faserspaltgrad
von mindestens 85 % haben. Daher ist der Vliesstoff weich und hat
sehr gute mechanische Eigenschaften. Folglich kann der von der vorliegenden
Erfindung zur Verfügung
gestellte Vliesstoff für
Wischtücher,
Filter, Hygiene-Artikel, wie Damenbinden und Wegwerfwindeln, und
dergleichen in den verschiedensten Anwendungsgebieten verwendet
werden. Insbesondere bei Verwendung des Vliesstoffs für Hygiene-Artikel
kann durch Synergie der Wasseraufnahme-Effekte, die vom hydrophilen
Charakter der Baumwollfasern und von der dreidimensionalen Verschlingung
der Spaltstapelfasern von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier) bewirkt
werden, gewährleistet
werden. Außerdem
diffundieren die Spaltstapelfasern rasch die von den Baumwollfasern
im Vliesstoff hydrophil aufgenommene Flüssigkeit. Daher kann der Vliesstoff
bei Verwendung für
Hygiene-Artikel eine größere Flüssigkeitsmenge
aufnehmen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine grafische Darstellung, die eine exemplarische Querschnittskonfiguration
der einen Vliesstoff der vorliegenden Erfindung bildenden einzelnen
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Spaltbare
Zweikomponenten-Stapelfasern, die den erfindungsgemäßen Vliesstoff
bilden, bestehen aus einem ersten und einem zweiten faserbildenden
Polymer, die miteinander unverträglich
sind. Durch die Unverträglichkeit
der ersten und zweiten faserbildenden Polymere können sich die Zweikomponenten-Stapelfasern
leicht spalten, wenn sie mit Hochdruck-Flüssigkeitsströmen behandelt
werden, um auf die Zweikomponenten-Stapelfasern Kräfte aufzubringen.
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Die
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern haben jeweils beispielsweise
die in 1 gezeigte Querschnittskonfiguration und weisen
mehrere Segmente 10 des ersten faserbildenden Polymers
und mehrere Segmente 20 des zweiten faserbildenden Polymers
auf, die alternierend peripher angeordnet sind. Die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern mit
dieser Konfiguration werden an den Grenzflächen der Polymersegmente 10 und 20 in
Spaltstapelfasern gespalten, die aus den Polymersegmenten 10 und 20 bestehen und
eine Feinheit von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier) je Faser haben,
wenn beim Faserspalten nach dem Erspinnen Kräfte auf die Zweikomponenten-Stapelfasern
aufgebracht werden.
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Zur
Herstellung der Stapelfasern von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier)
je Faser sollte die Anzahl der peripher angeordneten spaltbaren
Segmente unter der Voraussetzung, dass die Zweikomponenten-Stapelfasern mit
der in 1 gezeigten Querschnittskonfiguration eine Feinheit
von 2,22 bis 13,32 dtex (2 bis 12 Denier) je Faser haben, 4 bis
24 betragen. Wenn die Anzahl der peripher angeordneten Segmente
erhöht
wird, können feinere
gespaltene Spaltstapelfasern hergestellt werden. Jedoch ist der
obere Grenzwert für
die Anzahl der spaltbaren Segmente wegen der Beschränkungen
der Spinndüsengestaltung
etwa 36.
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Wenn
die Feinheit der Einzelfaser der Zweikomponenten-Stapelfasern niedriger
als 2,22 dtex (2 Denier) ist, verringert sich meistens die Produktivität. Die Produktivität lässt sich
durch Verwendung einer größeren Anzahl
von Spinndüsen
zwar verbessern, aber dabei kann der Spinnvorgang instabil werden.
Wenn hingegen die Feinheit der Einzelfaser größer als 13,32 dtex (12 Denier)
ist, kann das schmelzgesponnene Filament nicht ausreichend abgeschreckt
werden. Dadurch wird das Aufwickeln des Filaments beim Spinnen erschwert.
Das Abschrecken des Filaments kann durch Verwendung einer niedrigeren
Anzahl von Spinndüsen zwar
gefördert
werden, aber die Produktivität
nimmt ab.
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Wenn
die Feinheit der Einzelfaser der Spaltstapelfasern größer als
0,55 dtex (0,5 Denier) ist, ist es schwierig, die einzelnen Fasern
zur Herstellung des Vliesstoffs dreidimensional und dicht zu verschlingen,
sodass der von der vorliegenden Erfindung angestrebte Vliesstoff
nicht erhalten wird. Daher darf die Feinheit der Einzelfaser keinesfalls
größer als
0,33 dtex (0,3 Denier) sein.
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Die
ersten und zweiten faserbildenden Polymere, die die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern bilden,
sind unterschiedliche, miteinander unverträgliche Polymere, die aus der
aus Polyamid, Polyester und Polyethylen bestehenden Gruppe gewählt sind.
Es sind drei Kombinationen aus dem ersten mit dem zweiten faserbildenden
Polymer möglich,
d. h. ein Polyamid mit einem Polyester, ein Polyamid, und ein Polyester.
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Spezielle
Beispiele für
Polyamide sind Polyimino-1-oxotetramethylen (Nylon 4), Polytetramethylenadipamid
(Nylon 46), Polycapramid (Nylon 6), Polyhexamethylenadipamid (Nylon
66), Polyundecanamid (Nylon 11), Polylaurolactamid (Nylon 12), Poly-m-xylenadipamid,
Poly-p-xylylendecanamid und Polybiscyclohexylmethandecanamid sowie
Polyamid-Copolymere, die ein Monomer eines dieser Polymere als monomere
Einheit enthalten. Insbesondere kann ein Copolymer von Polytetramethylenadipamid
(Nylon 46) verwendet werden, das durch Copolymerisieren von Polytetramethylenadipamid
(Nylon 46) mit maximal 30 Mol-% einer anderen Polyamid-Komponente,
wie Polycapramid, Polyhexamethylenadipamid oder Polyundecamethylenterephthalamid,
erhalten wird.
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Spezielle
Beispiele für
Polyester sind Homopolymere und Copolymere von Estern, die aus Säurekomponenten
von aromatischen Dicarbonsäuren,
wie Terephthalsäure,
Isophthalsäure,
Phthalsäure
und Naphthalen-2,6-dicarbonsäure,
aliphatischen Dicarbonsäuren,
wie Adipinsäure
und Decandisäure,
und Estern dieser Säuren
bestehen, und Alkoholkomponenten von Diolen, wie Ethylenglycol,
Diethylenglycol, 1,4-Butandiol, Neopentylglycol und Cyclohexan-1,4-dimethanol.
Ferner können
p-Hydroxybenzoesäure,
5-Natriumsulfoisophthalsäure, Polyalkylenglycol,
Pentaerythritol, Bisphenol A oder dergleichen zu einem dieser Polyester
zugegeben oder mit diesem copolymerisiert werden.
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Bei
Bedarf können
zu diesen Polymeren verschiedene Zusatzstoffe, wie Mattierungsmittel,
Pigmente, Flammenverzögerungsmittel,
Desodorierungsmittel, Antistatika, Fotostabilisatoren, Wärmestabilisatoren,
Antioxidanzien, Antimykotika, zugegeben werden, solange die Wirkungen
der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
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Der
Faserspaltgrad der ersten und zweiten Spaltstapelfasern darf nicht
kleiner als 85 % sein. Wenn der Faserspaltgrad kleiner als 85 %
ist, bleiben die dickeren spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
zu einem größeren Anteil
ungespalten. Dadurch hat das resultierende Produkt bei Verwendung
zum Wischen oder Filtern ein schlechtes Wisch- oder Filtervermögen. Aus
diesem Grund sollte der Faserspaltgrad mindestens 90 % betragen.
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Die
wasseraufnahmefähigen
Stapelfasern haben vorzugsweise eine formelle Reprise von mindestens 5
%. Beispiele für
Fasern mit einer formellen Reprise von mindestens 5 sind natürliche Fasern
wie Baumwolle, Faserstoffbrei, Hanffasern, Wolle und in Stapelform
geschnittene Seide. Als wasseraufnahmefähige Stapelfasern ebenfalls
verwendbar sind Regeneratfasern wie Viskose-Spinnfasern, die aus
Faserstoffbrei gewonnen werden, Cupro-Filamente und lösungsersponnene Viskosefilamente
(erhältlich
unter dem eingetragenen Warenzeichen LYOCEL), und synthetische Fasern
wie Vinylonfasern und Acrylfasern, die eine formelle Reprise von
mindestens 5 % haben. Zur Verwendung als wasseraufnahmefähige Stapelfasern
können
zwei oder mehr Arten dieser Fasern gemischt werden.
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Der
erfindungsgemäße Vliesstoff
enthält
die Baumwollfasern vorzugsweise in einem Anteil von 30 bis 70 Masse-%.
Das Vorhandensein von mindestens 30 Masse-% Baumwollfasern verleiht
dem Vliesstoff ein zufriedenstellendes Wasseraufnahme- und Wasserrückhaltevermögen. Ein
solcher Vliesstoff eignet sich für
Bekleidung mit einem ausgezeichneten Schweißaufnahmevermögen und
Wischtücher
mit ausgezeichneten Wisch-Eigenschaften.
Wenn der Anteil der Baumwollfasern größer als 70 Masse-% ist, hat
der resultierende Vliesstoff zwar ein ausreichendes Wasseraufnahme-
und -rückhaltevermögen, aber
seine einzelnen Fasern sind möglicherweise
nicht so dicht verschlungen, da die Mikrodenier-Spaltstapelfasern
in einem geringeren Anteil vorliegen. Daher hat der Vliesstoff eine
zu hohe Atmungsfähigkeit
und zeigt dadurch meistens eine geringere Wärmerückhaltewirkung oder ein geringeres
Staub- und Schmutzbindevermögen
bei Verwendung als Filter oder Wischtuch.
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Die
Flächenmasse
des erfidungsgemäßen Vliesstoffs
beträgt
vorzugsweise 30 bis 150 g/m2. Wenn die Flächenmasse
weniger als 30 g/m2 beträgt, hat der resultierende Vliesstoff
aufgrund seiner geringeren mechanischen Festigkeit eine schlechte
Verwendbarkeit und Formbeständigkeit.
Andererseits ist eine Flächenmasse von
mehr als 150 g/m2 in ökonomischer Hinsicht ungünstig, da
für eine
Hochdruck-Flüssigkeitsstrom-Behandlung (die später beschrieben
wird) eine größere Arbeitsenergie
für die
dreidimensionale Verschlingung der einzelnen Fasern erforderlich
ist. Außerdem
führt eine
Flächenmasse
von mehr als 150 g/m2 in einigen Fällen zu einer
unzureichenden Faserverschlingung im Vliesstoff, sodass der Vliesstoff
leicht eine geringere mechanische Festigkeit zeigen kann. Darüber hinaus
können
die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
nicht ausreichend gespalten werden, sodass der Vliesstoff meistens
nicht so weich ist.
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Nachstehend
wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Vliesstoffs
beschrieben.
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Zunächst wird
ein Verfahren zur Herstellung der spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern erläutert. Die
vorgenannten zwei Arten von miteinander unverträglichen faserbildenden Polymeren
werden einzeln geschmolzen und mit einer Spinndüse schmelzgesponnen, die so
gestaltet ist, dass die in 1 gezeigte
spaltbare Zweikomponenten-Querschnittskonfiguration entsteht. Dann
wird das ersponnene Filament mit einem Kühlluftstrom mittels einer herkömmlich bekannten
Abschreckvorrichtung, die zum seitlichen Luftblasen oder ringförmigen Luftblasen
eingerichtet ist, abgeschreckt. Danach wird Öl auf das Filament aufgebracht,
das dann als ungespanntes Filament über eine Aufwickelvorrichtung
von einer Aufwickelmaschine aufgewickelt wird. Die Aufwickelgeschwindigkeit
der Aufwickelvorrichtung beträgt
vorzugsweise 500 bis 2000 m/min. Eine Vielzahl von so aufgewickelten
ungespannten Filamenten wird zu einem Spinnkabel gebündelt, das
zwischen einer Vielzahl von Walzen gestreckt wird, die mit unterschiedlichen
Umfangsgeschwindigkeiten in einer bekannten Streckmaschine gedreht
werden. Dann wird das gestreckte Spinnkabel mit einer Quetsch-Kräuselmaschine gekräuselt und
nach Auftragen eines Spinnfetts auf eine vorgegebene Faserlänge zu Stapelfasern
geschnitten. Das gestreckte Spinnkabel kann bei einer Temperatur,
die nicht höher
als die Schmelzpunkte der Fasermaterialien entsprechend den gewünschten
Einsatzgebieten des Vliesstoffs sind, thermofixiert werden.
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Dann
werden die so erhaltenen spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
mit den Baumwollfasern in einem Massenverhältnis von 70 : 30 bis 30 :
70 (Masse-%) mit einem Kardier- oder Blasverfahren gemischt, um
ein Faservlies mit einer vorgegebenen Flächenmasse herzustellen. Dabei
kann bei Anwendung des Kardierverfahrens die Anordnung der einzelnen
Fasern entsprechend den gewünschten
Einsatzgebieten des Vliesstoffs unter Verwendung der Kardiermaschine
variabel gesteuert werden. Wenn der Vliesstoff beispielsweise für Bekleidung
verwendet werden soll, wird er so hergestellt, dass er ein Längen-zu-Breiten-Festigkeitsverhältnis von
normalerweise 1 : 1 hat.
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Das
Faservlies ist ein Wirrfaservliesmuster, bei dem die einzelnen Fasern
zufällig
angeordnet sind.
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Dann
wird das so erhaltene Faservlies einer Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
unterzogen, wodurch die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
in die ersten Spaltstapelfasern aus dem ersten faserbildenden Polymer
und die zweiten Spaltstapelfasern aus dem zweiten faserbildenden
Polymer gespalten werden. Gleichzeitig werden die einzelnen Fasern
einschließlich
der Baumwollfasern im gesamten Faservlies dreidimensional miteinander
verschlungen. Dreidimensionale Verschlingung bedeutet hier, dass
die einzelnen Fasern des Faservlieses nicht nur entlang der Länge und
Breite, sondern auch über
die Dicke des Vliesstoffs verschlungen werden, um eine integrale
Struktur zu erhalten.
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Bei
der Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
wird ein Düsenkopf
mit mehreren Düsen
verwendet, die in Abständen
von 0,05 bis 5 mm in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind
und jeweils einen Durchmesser von 0,05 bis 1,5 mm, insbesondere
0,1 bis 0,4 mm, haben. Die vom Düsenkopf
ausgestoßenen
Hochdruck-Flüssigkeitsströme treffen
auf das Faservlies auf einer perforierten Auflage auf, wodurch die
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern an den Grenzflächen der
Segmente des ersten und zweiten Polymers in aus dem ersten Polymer
bestehende erste Spaltstapelfasern von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier)
und aus dem zweiten Polymer bestehende zweite Spaltstapelfasern
von maximal 0,55 dtex (0,5 Denier) gespalten werden. Dabei erzeugt
der Aufprall der Hochdruck-Flüssigkeitsströme eine
Kraft, die einige der einzelnen Fasern in das Faservlies presst
und andere umgebende Fasern zusammendreht, biegt und dreht. Dadurch
werden die einzelnen Fasern dreidimensional miteinander verschlungen,
um sie zu integrieren. Die gegenseitige Verschlingung der Fasern
wird durch die vorhandenen Mikrodenier-Spaltstapelfasern von maximal
0,55 dtex (0,5 Denier) verdichtet und gefestigt, sodass ein weicher
Vliesstoff erhalten wird.
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Die
Düsen des
Düsenkopfes
sind in einer oder mehreren Reihen angeordnet, die senkrecht zur
Transportrichtung des Faservlieses verlaufen. Für die Hochdruck-Flüssigkeitsströme kann
kaltes oder heißes
Wasser verwendet werden. Das Faservlies wird in einem Abstand von
10 bis 150 mm von den Düsen
angeordnet. Wenn der Abstand kleiner als 10 mm ist, hat der dabei
entstehende Vliesstoff eine ungeordnete Struktur. Wenn der Abstand
größer als
150 mm ist, wird die Aufprallkraft der Flüssigkeitsströme auf das Faservlies
verringert, sodass es schwierig wird, eine ausreichende Faserspaltung
und dreidimensionale Verschlingung zu erzielen.
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Der
Ausstoßdruck
der Hochdruck-Flüssigkeitsströme wird
entsprechend den erforderlichen Eigenschaften des Vliesstoffs geregelt
und beträgt
normalerweise 20 bis 200 kp/cm2G, vorzugsweise
80 bis 150 kp/cm2G. Ein relativ niedriger
Behandlungsdruck ergibt einen bauschigen und weichen Vliesstoff,
obwohl das von der Flächenmasse
des zu behandelnden Faservlieses abhängt. Ein relativ hoher Behandlungsdruck
ermöglicht
eine dichte Verschlingung der einzelnen Fasern, sodass ein hochfester
Vliesstoff mit hervorragendem Filtervermögen entsteht. Wenn der Ausstoßdruck niedriger
als 20 kp/cm2G ist, können die Faserspaltung und die
Verschlingung zur Integration der einzelnen Fasern nicht ausreichend
bewirkt werden, sodass der resultierende Vliesstoff eine geringere
mechanische Festigkeit hat. Ein Faserspaltgrad von mindestens 85
% ist ausreichend, und selbst wenn einige der spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
ungespalten bleiben, gibt es praktisch keine Probleme. Andererseits
ist ein Ausstoßdruck
von mehr als 200 kp/cm2G nicht zweckmäßig, da im
Extremfall die einzelnen Fasern durch die Einwirkung des Wasserdrucks
abgeschnitten werden, sodass der resultierende Vliesstoff meistens
eine flusige Oberfläche
hat.
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Die
perforierte Auflage, auf der das Faservlies während der Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung ruht,
ist nicht besonders beschränkt,
solange die Hochdruck-Flüssigkeitsströme durch
das Faservlies und die Auflage hindurchgehen können. Beispiele für die perforierte
Auflage sind ein Maschensieb, beispielsweise ein Drahtgewebe mit
einer Maschenzahl von 20 bis 200, und eine perforierte Platte. Das
Maschensieb hat normalerweise eine Maschenzahl von mindestens 50,
vorzugsweise von mindestens 70, damit kein Drahtgewebe-Eindruck
auf dem Vliesstoff zurückbleibt.
Ein Prägemuster
kann wahlweise auf dem Vliesstoff ausgebildet werden, indem ein
Maschensieb mit dem gewünschten
Netzmuster, Öffnungen
und dergleichen gewählt
wird.
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Nachdem
eine Seite des Vliesstoffs der Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung unterzogen
worden ist, wird das Faservlies umgedreht, um auch die andere Seite
mit Hochdruck-Flüssigkeitsströmen zu behandeln.
Dadurch werden die einzelnen Fasern auf den gegenüberliegenden
Seiten des resultierenden Vliesstoffs dicht verschlungen. Daher
wird die zweiseitige Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung eines
Faservlieses mit einer größeren Flächenmasse
entsprechend den Einsatzgebieten des Vliesstoffs besonders bevorzugt.
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Nach
der Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
wird überschüssiges Wasser
aus dem Faservlies entfernt. Hierfür kann eines der bekannten
Verfahren angewendet werden.
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Beispielsweise
wird das überschüssige Wasser
dadurch entfernt, dass es bis zu einem gewissen Grad mit einer Presse,
wie etwa einer Mangelwalze, mechanisch entfernt wird und anschließend das
Restwasser mit einem Trockner, beispielsweise einem Saugband-Heißluft-Umwälztrockner,
entfernt wird.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Versuchsbeispielen
näher beschrieben.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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In
den nachstehend beschriebenen Beispielen wurden die physikalischen
Eigenschaften wie folgt bestimmt.
- (1) Schmelzpunkt
(°C) des
Polymers: Die Messung wurde bei einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von
20 °C/min
unter Verwendung eines Differentialkalorimeters Modell DSV-2, lieferbar
von Perkin Eimer Company, durchgeführt. Die Temperatur, die den
Extremwert in der resultierenden Schmelz-Endotherm-Kurve darstellte,
war der Schmelzpunkt.
- (2) Schmelzindex (g/10 min): Die Messung wurde nach dem in ASTM-D-1238(E)
festgelegten Verfahren durchgeführt.
- (3) Schmelzflussgeschwindigkeit (g/10 min): Die Messung wurde
nach dem in ASTM-D-1238(L)
festgelegten Verfahren durchgeführt.
- (4) Relative Viskosität:
0,5 g Probe wurden in 100 cm3 Lösungsmittelgemisch,
das Phenol und Tetrachlorethan im Massenverhältnis 1 : 1 enthielt, gelöst und die
Messung wurde bei einer Temperatur von 20 °C nach dem üblichen Verfahren durchgeführt.
- (5) Relative Viskosität
des Polyamids: 1 g Probe wurde in 100 cm3 Schwefelsäure (96
Masse %) gelöst
und die Messung wurde bei einer Temperatur von 25 °C nach dem üblichen
Verfahren durchgeführt.
- (6) Flächenmasse
(g/m2): Fünf Prüfkörper von je 10 cm × 10 cm
(Länge × Breite)
wurden unter normalen Bedingungen aus einer Probe hergestellt. Nachdem
die Prüfkörper Gleichgewichtsfeuchte
erreicht hatten, wurden sie jeweils in Gramm gewogen. Die so erhaltenen
Masse-Werte wurden gemittelt und auf die Flächeneinheit (m2)
umgerechnet, um die Flächenmasse
(g/m2) des Vliesstoffs zu bestimmen.
- (7) KSGM-Zugfestigkeit (kp/5 cm Breite) des Vliesstoffs: Die
Spitzenzugfestigkeit wurde nach dem in JIS-L-1096 festgelegten Abstreifverfahren
gemessen. Und zwar wurden zehn Prüfkörper von je 5 cm × 15 cm
(Breite × Länge) hergestellt,
um die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung (MD) und in Maschinen-Querrichtung
(CD) zu bestimmen. Die Spitzenzugfestigkeit der einzelnen Prüfkörper wurde
bei einer Streckgeschwindigkeit von 10 cm/min mit einem Prüfkörper-Greifabstand
von 10 cm mit einer mit konstanter Streckgeschwindigkeit arbeitenden
Zugfestigkeitsprüfmaschine
(lieferbar unter dem Handelsnamen Tensilon UTM-4-1-100 von Orientic
Company) gemessen. Die so für
die zehn Prüfkörper gemessenen
Zugfestigkeiten wurden gemittelt und auf die Flächenmasse (100 g/m2)
umgerechnet, um die KSGM-Festigkeit (kp/5 cm Breite) des Vliesstoffs
zu bestimmen.
- (8) Antidrucksteife (p): Zur Herstellung von Prüfkörpern für die Antidrucksteifenprüfung wurden
fünf Prüfkörper von
je 5 cm × 10
cm (Breite × Länge) hergestellt
und längs
zu einer zylindrischen Form gerollt, wobei die in Längsrichtung
gegenüberliegenden
Enden miteinander verbunden wurden. Dann wurden die Proben mit einer
mit konstanter Streckgeschwindigkeit arbeitenden Zugfestigkeitsprüfmaschine
(lieferbar unter dem Handelsnamen Tensilon UTM-4-1-100 von Orientic
Company) jeweils mit einer Kompressionsgeschwindigkeit von 5 cm/min
komprimiert. Die erhaltenen Spitzenlastwerte (p) wurden gemittelt,
um die Antidrucksteife (p) zu bestimmen.
- (9) Atmungsfähigkeit
(cm3/cm2/s): Die
Messung wurde nach dem in JIS-L-1096 festgelegten Frazir-Verfahren
durchgeführt.
- (10) Wasseraufnahmevermögen
(mm/10 min): Die Messung wurde nach dem in JIS-L-1096 festgelegten Bireck-Verfahren durchgeführt.
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Beispiel 1
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Polyethylenterephthalat
(Schmelzpunkt: 256 °C,
relative Viskosität:
1,38) und Nylon 6 (Schmelzpunkt: 225 °C, relative Viskosität: 2,55)
wurden als erstes bzw. zweites faserbildendes Polymer verwendet.
Spaltbare Zweikomponenten-Stapelfasern wurden aus dem ersten und
zweiten faserbildenden Polymer so hergestellt, dass sie eine der
in 1 gezeigten Querschnittskonfiguration ähnliche
Querschnittskonfiguration mit zehn radial und abwechselnd angeordneten
Segmenten aus dem ersten und zweiten faserbildenden Polymer hatten.
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Insbesondere
wurden Polyethylenterephthalat und Nylon 6 einzeln bei Temperaturen
von 285 bzw. 265 °C
geschmolzen und in einem Zweikomponenten-Massenverhältnis von
1 : 1 mit einem Einzeldüsendurchsatz
von 0,65 g/min durch eine spaltbare Zweikomponenten-Spinndüse extrudiert,
die so gestaltet war, dass ein spaltbares Zweikomponenten-Filament
mit einer der in 1 gezeigten Querschnittskonfiguration ähnlichen
Querschnittskonfiguration zum Spinnen entstand. Nach dem Abschrecken
des ersponnenen Filaments mit einer bekannten Abschreckmaschine
wurde ein Appreturöl
auf das Filament aufgebracht. Dann wurde das Filament als ungespanntes
Filament mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 1000 m/min über eine
Aufwickelvorrichtung aufgewickelt. Anschließend wurde eine Vielzahl der
so erhaltenen ungespannten Filamente zu einem Spinnkabel gebündelt und
mit einem Streckverhältnis
von 3,1 mit einer bekannten Streckmaschine mit Walzen unterschiedlicher
Umfangsgeschwindigkeiten gestreckt. Dann wurde das Spinnkabel mit
einer Quetsch-Kräuselmaschine
gekräuselt
und auf eine Faserlänge
von 38 mm zu Zweikomponenten-Stapelfasern von 2,22 dtex (2 Denier)
geschnitten.
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Es
wurden gebleichte Baumwollfasern mit einer mittleren Feinheit von
1,665 dtex (1,5 Denier) und einer mittleren Faserlänge von
24 mm als wasseraufnahmefähige
Stapelfasern hergestellt.
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Die
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern und die wasseraufnahmefähigen Stapelfasern
wurden in Anteilen von 30 bzw. 70 Masse-% gemischt und mit einer
Wirr-Kardiermaschine
zu einem Faservlies von 50 g/m2 ausgebildet.
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Dann
wurde das Faservlies auf ein bewegtes Metallmaschensieb mit einer
Maschenzahl von 100 gelegt und der Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung unterzogen.
Die Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
wurde mit einer Hochdruck-Flüssigkeitsstromvorrichtung
mit Düsen
von 0,12 mm, die in Abständen
von 0,62 mm in drei Reihen angeordnet waren, durchgeführt. Hochdruck-Flüssigkeitsströme wurden
auf den Vliesstoff von einer Stelle 50 mm über dem Vliesstoff mit einem
Flüssigkeitsdruck
von 70 kp/cm2G gerichtet. Mit einer Mangel
wurde überschüssiges Wasser
aus dem entstandenen Vliesstoff entfernt, und der Vliesstoff wurde mit
einem Trockner bei 100 °C
getrocknet. So wurde der Vliesstoff von Beispiel 1 erhalten.
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Die
mikroskopische Untersuchung des erhaltenen Vliesstoffs zeigte, dass
die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern durch die Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
zur Fibrillierung gespalten worden waren und die Spaltstapelfasern
und die Polyethylenterephthalat-Mikrodenier-Spaltstapelfasern jeweils
eine Feinheit von 0,22 dtex (0,2 Denier) je Faser hatten. Der Faserspaltgrad
betrug 92 %, und die einzelnen Fasern waren dreidimensional miteinander
verschlungen.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Beispiel 2
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Ein
Vliesstoff wurde weitgehend in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischungsverhältnis der
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
zu den wasseraufnahmefähigen
Stapelfasern 50 : 50 (Masse-%) betrug. Der Vliesstoff hatte die
in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Beispiel 3
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Ein
Vliesstoff wurde weitgehend in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Mischungsverhältnis der
spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
zu den wasseraufnahmefähigen
Stapelfasern 70 : 30 (Masse-%) betrug. Der Vliesstoff hatte die
in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Beispiel 4
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Zweikomponenten-Stapelfasern
von 5,55 dtex (5 Denier) wurden weitgehend in der gleichen Weise wie
in Beispiel 2 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Filament mit
einem Einzeldüsendurchsatz
von 1,74 g/min ersponnen wurde, dann mit einem Streckverhältnis von
3,3 gestreckt wurde und auf einer Faserlänge von 51 mm geschnitten wurde.
Dann wurde ein Vliesstoff in der gleichen Weise wie in Beispiel
2 hergestellt.
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Die
mikroskopische Untersuchung des Vliesstoffs zeigte, dass die spaltbaren
Zweikomponenten-Stapelfasern aus Polyethylenterephthalat und Nylon
6 eine Feinheit von 0,55 dtex (0,5 Denier) je Faser hatten. Der
Faserspaltgrad betrug 94 %, und die einzelnen Fasern waren dreidimensional
miteinander verschlungen.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das
Polyethylenterephthalat, das in Beispiel 2 verwendet worden war,
wurde als erstes faserbildendes Polymer verwendet, und Polypropylen
(Schmelzpunkt: 160 °C,
Schmelzindex: 30 g/10 min) wurde als zweites faserbildendes Polymer
verwendet. Zweikomponenten-Stapelfasern von 2,22 dtex (2 Denier)
wurden weitgehend in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt,
mit der Ausnahme, dass das Polypropylen bei einer Temperatur von
240 °C geschmolzen
wurde, der Einzeldüsendurchsatz
für das
Spinnen 0,63 g/min betrug und das Streckverhältnis 3,0 betrug. Es wurde
ein Vliesstoff in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt.
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Die
mikroskopische Untersuchung des Vliesstoffs zeigte, dass die Spaltstapelfasern
aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen eine Feinheit von 0,22
dtex (0,2 Denier) je Faser hatten. Der Faserspaltgrad betrug 94
%, und die einzelnen Fasern waren dreidimensional miteinander verschlungen.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Vergleichsbeispiel 2
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Anstatt
der spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern wurden Einkomponenten-Spaltstapelfasern aus
Polyethylenterephthalat, das in Beispiel 1 verwendet worden war,
allein verwendet.
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Insbesondere
wurde Polyethylenterephthalat bei einer Temperatur von 285 °C geschmolzen
und mit einem Einzeldüsendurchsatz
von 0,68 g/min durch eine Spinndüse
extrudiert, die so gestaltet war, dass mit einer Schmelzspinnvorrichtung
ein Einkomponenten-Filament mit einer runden Einphasen-Querschnittskonfiguration
erhalten wurde. Dann wurde das Filament in der gleichen Weise wie
in Beispiel 1 abgeschreckt, aufgewickelt und gestreckt. Das Streckverhältnis beim
Strecken betrug 3,2. Dann wurde das Filament mit einer Kräuselmaschine
gekräuselt
und auf eine Faserlänge
von 38 mm in 2-Denier-Einkomponenten-Spaltstapelfasern
geschnitten.
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Anschließend wurden
die nur aus Polyethylenterephthalat bestehenden Einkomponenten-Spaltstapelfasern
mit wasseraufnahmefähigen
gebleichten Baumwollfasern, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden
waren, in einem Verhältnis
von 50 : 50 (Masse-%) gemischt. Ein Vliesstoff wurde mit Ausnahme
der vorgenannten Punkte weitgehend in der gleichen Weise wie in
Beispiel 1 hergestellt.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Vergleichsbeispiel 3
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Gebleichte
Baumwollfasern, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden waren, wurden
allein verwendet, um mit einer Wirr-Kardiermaschine ein Baumwoll-Faservlies
von 50 g/m2 herzustellen. Ein Vliesstoff
wurde mit der vorgenannten Ausnahme weitgehend in der gleichen Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Vergleichsbeispiel 4
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Spaltbare
Zweikomponenten-Stapelfasern, wie sie in Beispiel 1 verwendet worden
waren, wurden allein verwendet, um ein Faservlies von 50 g/m2, das keine wasseraufnahmefähigen Stapelfasern
enthielt, mit einer Wirr-Kardiermaschine herzustellen. Ein Vliesstoff
wurde mit der vorgenannten Ausnahme weitgehend in der gleichen Weise
wie in Beispiel 1 hergestellt.
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Die
mikroskopische Untersuchung des Vliesstoffs zeigte, dass die spaltbaren
Zweikomponenten-Stapelfasern zur Fibrillierung durch die Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
gespalten worden waren und die Spaltstapelfasern aus Polyethylenterephthalat
und Nylon 6 eine Feinheit von 0,22 dtex (0,2 Denier) je Faser hatten.
Der Faserspaltgrad betrug 92 %.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Vergleichsbeispiel 5
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Es
wurden Polyethylenterephthalat und Nylon 6, die in Beispiel 2 verwendet
worden waren, verwendet. Es wurde eine spaltbare Zweikomponenten-Spinndüse verwendet,
die so gestaltet war, dass ein Sechs-Segment-Zweikomponenten-Filament
mit einer Querschnittskonfiguration entstand, die der von 1 ähnlich war.
Der Einzeldüsendurchsatz
zum Spinnen betrug 1,95 g/min und das Streckverhältnis betrug 3,7. Das Filament
wurde auf eine Faserlänge
von 51 mm geschnitten. Somit wurden die Zweikomponenten-Stapelfasern
von 5,55 dtex (5 Denier) mit Ausnahme der vorgenannten Punkte weitgehend
in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt. Es wurde ein
Vliesstoff in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 hergestellt.
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Die
mikroskopische Untersuchung des Vliesstoffs zeigte, dass die spaltbaren
Zweikomponenten-Stapelfasern zur Fibrillierung durch die Hochdruck-Flüssigkeitsstrombehandlung
gespalten worden waren und die Spaltstapelfasern aus Polyethylenterephthalat
und Nylon 6 eine Feinheit von 0,88 dtex (0,8 Denier) je Faser hatten.
Der Faserspaltgrad betrug 95 %.
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Der
Vliesstoff hatte die in Tabelle 1 angegebenen physikalischen Eigenschaften.
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Der
Vliesstoff von Vergleichsbeispiel 1, der Polypropylen als eines
der Polymere verwendet, die die spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern
bilden, hatte eine sehr gute Weichheit und ein sehr gutes Filtervermögen. Die
Zweikomponenten-Stapelfasern wurden jedoch bei der Vliesbildung
in der Kardiermaschine gespalten, da die Verträglichkeit von Polypropylen
und Polyethylenterephthalat zu gering ist. Dadurch kam es leicht
zum Verstopfen der Kardiermaschine, was eine schlechte Betriebsbereitschaft
zur Folge hatte. Außerdem
hatte dieser Vliesstoff ein geringeres Wasseraufnahmevermögen.
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Der
Vliesstoff von Vergleichsbeispiel 2, der durch Mischen von Einkomponentenfasern
aus Polyethylenterephthalat mit einer normalen Feinheit von 2,22
dtex (2 Denier) mit wasseraufnahmefähigen Fasern hergestellt worden
war, hatte eine nicht so dichte Verschlingung der einzelnen Fasern
und zeigte eine geringere Festigkeit als die Vliesstoffe der Beispiele
1 bis 6. Dieser Vliesstoff war außerdem hinsichtlich Wasseraufnahmevermögen, Weichheit
und Luftdurchlässigkeitswiderstand
(d. h. Filtervermögen)
schlechter und hat das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht erreicht.
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Der
Vliesstoff von Vergleichsbeispiel 3, der nur die Baumwollfasern
als einzelne Fasern enthielt, hatte ein sehr gutes Wasseraufnahmevermögen und
war zur Verwendung in nassem oder feuchtem Zustand geeignet. Dieser
Vliesstoff war jedoch hinsichtlich Festigkeit, Weichheit und Filtervermögen schlechter
als die Vliesstoffe der Beispiele 1 bis 6 und erreichte nicht das
Ziel der vorliegenden Erfindung.
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Der
Vliesstoff von Vergleichsbeispiel 4, der als einzelne Fasern nur
die Spaltstapelfasern enthielt, die durch Spalten der spaltbaren
Zweikomponenten-Stapelfasern erhalten worden waren, hatte eine sehr
gute Weichheit und Drapierfähigkeit,
da die einzelnen Fasern dicht und dreidimensional miteinander verschlungen waren.
Dieser Vliesstoff hatte jedoch ein geringeres Wasseraufnahmevermögen und
erreichte nicht das Ziel der vorliegenden Erfindung.
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Der
Vliesstoff von Vergleichsbeispiel 5, bei dem die Spaltstapelfasern,
die durch Spalten der spaltbaren Zweikomponenten-Stapelfasern erhalten
worden waren, eine Feinheit von mehr als 0,55 dtex (0,5 Denier) je
Faser hatten, war hinsichtlich Weichheit und Filtervermögen schlechter,
da die dreidimensionale Verschlingung der einzelnen Fasern nicht
dicht war.
