DE69930667T2

DE69930667T2 - Thermoplastische fasern und textile flächengebilde

Info

Publication number: DE69930667T2
Application number: DE69930667T
Authority: DE
Inventors: E. Jerry Lake Jackson WHITE; N. Michael Lake Jackson BECKERDITE; N. Michael MANG; Ramki Houston SUBRAMANIAN; A. Rex Lake Jackson MAUGANS; T. Larry Lake Jackson BLANKENSHIP; S. Marie Lake Jackson WINKLER; B. Eric Lake Jackson RIPPLINGER; C. Thomas Lake Jackson THYNE
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: TW510926B; CA2352753A1; BR9916923A; WO2000032854A1; DE69930667D1; CN1342221A; ZA200104502B; AU1749200A; AR024235A1; JP2002531716A; KR20010087410A; EP1141454B1; ATE321902T1; EP1141454A1; AU754736B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft thermoplastische Fasern und Gewebe.
Es ist bekannt, Fasern, Garne und Gewebe aus Polystyrol, Vinylpolymeren, verschiedenen Nylonsorten, Polyestern, Polyolefinen oder Fluorkohlenstoffen herzustellen. Siehe zum Beispiel die US-Patente 4,181,762; 4,945,150; 4,909,975 und 5,071, 917.
Es ist jedoch nach wie vor wünschenswert, Fasern bereitzustellen, die aus Polymeren hergestellt wurden, die nicht als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von Fasern, Garnen und Geweben verwendet wurden. Diese Fasern haben außergewöhnliche Eigenschaften in Bezug auf Bindung, Hydrophilie und chemische Beständigkeit, was ein besonderes Merkmal von Polymeren auf Epoxidbasis ist.
In einer ersten Ausgestaltung handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Faser aus mindestens einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether und, fakultativ, einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist.
In einer zweiten Ausgestaltung handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um eine Bikomponentenfaser mit (1) einer ersten Komponente aus einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether oder einer Mischung eines hydroxyfunktionalisierten Polyethers und (2) einer zweiten Komponente aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist.
In einer dritten Ausgestaltung handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes durch Bilden eines Vlieses aus mindestens einer Faserkomponente und Erwärmen des Vlieses, damit die Faserkomponenten des Vlieses verkleben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Faserkomponente aus einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether besteht.
Die Faser der vorliegenden Erfindung kann eine Einkomponentenfaser oder eine Bikomponentenfaser sein.
Die Einkomponentenfaser besteht aus mindestens einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether und, fakultativ, aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist.
Im Allgemeinen werden die thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether hergestellt durch die Umsetzung eines dinucleophilen Monomers mit einem Diglycidylether, einem Diglycidylester oder Epihalogenhydrin.
Vorzugsweise ist der thermoplastische hydroxyfunktionalisierte Polyether ausgewählt aus:

(1) Polyetheraminen mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
(2) hydroxyfunktionalisierten Polyethern mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
oder
(3) hydroxyfunktionalisierten Poly(ethersulfonamiden) mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
oder
wobei R⁵ Wasserstoff oder Alkyl ist; R⁷ und R⁹ unabhängig voneinander Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl sind; R⁸ eine zweiwertige organische Komponente ist, die hauptsächlich Kohlenwasserstoff ist; A eine Aminkomponente oder eine Kombination von verschiedenen Aminkomponenten ist; B eine zweiwertige organische Komponente ist, die hauptsächlich Kohlenwasserstoff ist; und m eine ganze Zahl von 5 bis 1000 ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist A 2-Hydroxyethylimino-, 2-Hydroxypropylimino-, Piperazenyl, N,N'-bis(2-hydroxyethyl)-1,2-ethylendiimino; und B und R' sind unabhängig voneinander 1,3-Phenylen, 1,4-Phenylen, Sulfonyldiphenylen, Oxydiphenylen, Thiodiphenylen oder Isopropylidendiphenylen; R⁵ ist Wasserstoff; R⁷ und R⁹ sind unabhängig voneinander Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, 2-Hydroxyethyl oder Phenyl; und B und R⁸ sind unabhängig voneinander 1,3-Phenylen, 1,4-Phenylen, Sulfonyldiphenylen, Oxydiphenylen, Thiodiphenylen oder Isopropylidendiphenylen.
Die durch Formel I repräsentierten Polyetheramine, die auch als Poly(hydroxyaminoether) bezeichnet werden, werden hergestellt, indem ein oder mehr Diglycidylether eines zweiwertigen Phenols mit einem Amin mit zwei Aminwasserstoffen unter Bedingungen in Kontakt gebracht werden, die ausreichen, damit die Aminkomponenten mit Epoxidkomponenten reagieren, um eine Polymerhauptkette mit Aminbindungen, Etherbindungen und Hydroxylseitengruppen zu bilden. Diese Polyetheramine werden in dem US-Patent 5,275,853 beschrieben. Die Polyetheramine können auch hergestellt werden, indem ein Diglycidylether oder ein Epihalogenhydrin mit einem difunktionellen Amin in Kontakt gebracht wird.
Die durch Formel II repräsentierten hydroxyfunktionalisierten Polyether werden hergestellt, indem zum Beispiel ein Digylcidylether oder eine Kombination von Diglycidylethern mit einem zweiwertigen Phenol oder einer Kombination von zweiwertigen Phenolen nach dem in dem US-Patent 5,164,472 beschriebenen Verfahren in Kontakt gebracht wird. Alternativ dazu erhält man die Poly(hydroxyether), wenn man ein zweiwertiges Phenol oder eine Kombination von zweiwertigen Phenolen nach dem von Reinking, Barnabeo und Hale in dem Journal of Applied Polymer Science, Bd. 7, S. 2135 (1963) beschriebenen Verfahren mit einem Epihalogenhydrin reagieren lässt.
Die durch Formel IIIa und IIIb repräsentierten hydroxyfunktionalisierten Poly(ethersulfonamide) werden hergestellt, indem zum Beispiel ein N,N'-Dialkyl oder N,N'-Diaryldisulfonamid mit einem Diglycidylether polymerisiert wird, wie in dem US-Patent 5,149,768 beschrieben ist.
Die bei Phenoxy Associates, Inc. kommerziell erhältlichen hydroxyfunktionalisierten Polyether eignen sich auch zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung. Diese hydroxyfunktionalisierten Polyether sind die Kondensationsreaktionsprodukte eines zweiwertigen mehrkernigen Phenols, wie zum Beispiel Bisphenol A, und eines Epihalogenhydrins und haben die durch Formel II repräsentierten Grundeinheiten, in denen B eine Isopropylidendiphenylenkomponente ist. Diese Hydroxy-Phenoxyether-Polymere und das Verfahren zu ihrer Herstellung werden in dem US-Patent 3,305,528 beschrieben. Weitere hydroxyfunktionelle Polyether, die sich zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung eignen, sind Poly(alkylenoxide), die normalerweise durch die Polymerisation von Ethylenoxid, Propylenoxid oder Butylenoxid hergestellt werden. Spezielle Beispiele sind unter anderem Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(butylenoxid) oder Copolymere, die verschiedene Mengen anderer Poly(alkylenoxide) enthalten. Diese Polymere eignen sich unter Umständen auch besonders zum Mischen mit Polymeren einer der Formeln I bis III. Zu den Vorteilen der Mischungen von Poly(alkylenoxiden) und Polymeren der Formeln I bis III gehört es, dass die Glasübergangstemperatur der Mischungen manipuliert oder die Hydrophilie modifiziert werden kann.
Zu den Polymeren, die keine hydroxyfunktionalisierten Polyether sind, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Fasern verwendet werden können, gehören Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polysaccharide, modifizierte Polysaccharide oder natürlich vorkommende Fasern oder partikuläre Füllstoffe; thermoplastische Polyurethane, thermoplastische Elastomere und glycolmodifizierter Copolyester (PETG). Weitere Polymere vom Polyester- oder Polyamidtyp können bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung ebenfalls zur Herstellung der Faser verwendet werden. Zu diesen Polymeren gehören Poly(hexamethylenadipamid), Polycaprolacton, Poly(hexamethylensebacamid), Poly(ethylen 2,6-naphthalat) und Polyethylen 1,5-naphthalat), Poly(tetramethylen 1,2-dioxybenzoat) und Copolymere von Ethylenterephthalat und Ethylenisophthalat.
Die Polyester und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in der Technik wohlbekannt, und für die Zwecke dieser Erfindung wird darauf Bezug genommen. Zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung wird insbesondere auf die Seiten 1-62 von Band 12 der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering in der Fassung von 1988, John Wiley & Sons, verwiesen.
Die Polymere, die keine hydroxyfunktionalisierten Polyether sind, können in Mengen von weniger als 50 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Faser, mit dem hydroxyfunktionalisierten Polyether gemischt werden. Diese weiteren Polymere können dem hydroxyfunktionalisierten Polyether beigemischt werden, um die Herstellungskosten zu verringern, die physikalischen Eigenschaften, Sperrschicht- oder Durchlässigkeitseigenschaften oder die Adhäsionsmerkmale zu modifizieren. Bei den Bikomponentenfasern kann die separate, keine funktionellen Hydroxygruppen enthaltende Komponente in Mengen von bis zu 99 Prozent, vorzugsweise weniger als 95 Prozent, bezogen auf das Gewicht der Faser, verwendet werden.
Zu den Polyamiden, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Fasern verwendet werden können, gehören die verschiedenen Nylonsorten, wie zum Beispiel Nylon 6, Nylon 6,6 und Nylon 12.
Unter dem Begriff "Polyolefin" ist ein aus einfachen Olefinmonomeren wie zum Beispiel Ethylen, Propylen, Butylen oder Isopren gewonnenes Polymer oder Copolymer zu verstehen, und ein oder mehr damit copolymerisierbare Monomere. Solche Polymere (einschließlich Rohmaterialien, ihre Anteile, Polymerisationstemperaturen, Katalysatoren und sonstige Bedingungen) sind in der Technik wohlbekannt, und für die Zwecke dieser Erfindung wird darauf Bezug genommen. Zu weiteren Comonomeren, die mit Ethylen polymerisiert werden können, gehören Olefinmonomere mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren (sowohl mono- als auch difunktionell) und Derivate solcher Säuren, wie zum Beispiel Ester (zum Beispiel Alkylacrylate) und Anhydride; Monovinylidenaromaten und mit einer anderen Komponente als Halogen substituierte Monovinylidenaromaten, wie zum Beispiel Styrol und Methylstyrol; und Kohlenmonoxid. Zu beispielhaften Monomeren, die mit Ethylen polymerisiert werden können, gehören 1-Octen, Acrylsäure, Methacrylsäure, Vinylacetat und Maleinsäureanhydrid.
Zu den Polyolefinen, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung der Fasern verwendet werden können, gehören Polypropylen, Polyethylen und Copolymere und Mischungen davon sowie Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere. Bevorzugte Polyolefine sind Polypropylen, wie zum Beispiel Pro-fax^TM PF635 (Warenzeichen von Montell North American Inc.) und INSPIRE^TM (Warenzeichen von The Dow Chemical Company), lineares Polyethylen hoher Dichte (HDPE), heterogen verzweigtes lineares Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE) wie zum Beispiel das Polyethylenharz DOWLEX^TM (Warenzeichen von The Dow Chemical Company), heterogen verzweigtes lineares Polyethylen ultraniedriger Dichte (ULDPE) wie zum Beispiel ATTANE^TM ULDPE (Warenzeichen von The Dow Chemical Company); homogen verzweigte lineare Ethylen/α-Olefin-Copolymere wie zum Beipiel Tafmer^TM (Warenzeichen von Mitsui Petrochemicals Company Limited) und ExactTM (Warenzeichen von Exxon Chemical Company); homogen verzweigte, im Wesentlichen lineare Ethylen/α-Olefin-Polymere wie zum Beispiel die Polyolefinelastomere AFFINITY^TM (Warenzeichen von The Dow Chemical Company) und ENGAGE^® (Warenzeichen von DuPont Dow Elastomers LLC), die hergestellt werden können wie es in den US-Patenten 5,272,236 und 5,278,272 offenbart ist; und radikalisch hochdruckpolymerisierte Ethylenpolymere und -copolymere wie zum Beispiel Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Ethylen-Acrylsäure-Copolymere (EAA-Copolymere) wie zum Beispiel PRIMACOR^TM (Warenzeichen von The Dow Chemical Company) und Ethylen-Vinylacetat- Copolymere (EVA-Copolymere) wie zum Beispiel die Polymere Escorene^TM (Warenzeichen von Exxon Chemical Company) und Elvax^TM (Warenzeichen von E. I. du Pont de Nemours & Co.). Die bevorzugteren Polyolefine sind die homogen verzweigten linearen und im Wesentlichen linearen Ethylencopolymere mit einer Dichte (gemessen nach ASTM D-792) von 0,85 bis 0,99 g/cm³, einem Verhältnis des gewichtsgemittelten Molekulargewichts zum zahlengemittelten Molekulargewicht (Mw/Mn) von 1,5 bis 3,0, einem gemessenen Schmelzindex (gemessen nach ASTM D-1238) (190/2.16) von 0,01 bis 100 g/10 Minuten und einem 110/12 von 6 bis 20 (gemessen nach ASTM D-1238 (190/10)).
Im Allgemeinen hat Polyethylen hoher Dichte (HDPE) eine Dichte von mindestens etwa 0,94 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) (ASTM-Prüfverfahren D-1505). HDPE wird normalerweise nach ähnlichen Verfahren hergestellt wie lineares Polyethylen niedriger Dichte. Solche Verfahren werden in den US-Patenten 2,825,721; 2,993,876; 3,250,825 und 4,204,050 beschrieben. Das bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendete HDPE hat eine Dichte von 0,94 bis 0,99 g/cm³ und einen Schmelzindex von 0,01 bis 35 Gramm pro 10 Minuten, wie nach dem ASTM-Prüfverfahren D-1238 ermittelt.
Die Polysaccharide, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die verschiedenen Stärken, Cellulosen, Hemicellulosen, Xylane, Gummis, Pektine und Pullulane. Polysaccharide sind bekannt und werden zum Beispiel in der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2. Auflage, 1987, beschrieben. Die bevorzugten Polysaccharide sind Stärke und Cellulose.
Die modifizierten Polysaccharide, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind die Ester und Ether von Polysacchariden, wie zum Beispiel Celluloseether und Celluloseester oder Stärkeester und Stärkeether. Modifizierte Polysaccharide sind bekannt und werden zum Beispiel in der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2. Auflage, 1987, beschrieben.
Der hierin verwendete Begriff "Stärke" bezeichnet Kohlehydrate natürlichen pflanzlichen Ursprungs, die hauptsächlich aus Amylose und/oder Amylopektin bestehen, und umfasst nichtmodifizierte Stärken; Stärken, die entwässert, aber nicht ge trocknet wurden; physikalisch modifizierte Stärken, wie zum Beispiel thermoplastische, gelatinierte oder gekochte Stärken; Stärken mit einem modifizierten Säurewert (pH), wo Säure zugegeben wurde, um den Säurewert einer Stärke auf einen Bereich von 3 bis 6 zu senken; gelatinierte Stärken, nicht gelatinierte Stärken, vernetzte Stärken und aufgespaltene Stärken (Stärken, die nicht in partikulärer Form vorliegen). Die Stärken können als Granulat, Partikel oder Pulver vorliegen. Sie können aus verschiedenen Pflanzen extrahiert sein, zum Beispiel aus Kartoffeln, Reis, Tapioka, Mais, Erbsen und Getreide wie zum Beispiel Roggen, Hafer und Weizen.
Cellulosen sind bekannt und werden zum Beispiel in der Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 2. Auflage, 1987, beschrieben. Cellulosen sind Polymere mit einem hohen Gehalt an natürlichen Kohlehydraten (Polysaccharide), die aus Anhydroglucoseeinheiten bestehen, die durch eine Sauerstoffbindung zu langen, im Wesentlichen linearen Molekülketten verbunden sind. Cellulose kann zu Glucose hydrolysiert werden. Der Polymerisationsgrad reicht von 1000 für Holzstoff bis 3500 für Baumwollfaser, was ein Molekulargewicht von 160.000 bis 560.000 ergibt. Cellulose kann aus Pflanzengewebe (Holz, Gras und Baumwolle) extrahiert werden. Die Cellulosen können in Form von Fasern verwendet werden.
Die natürlich vorkommenden Fasern oder partikulären Füllstoffe, die bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind zum Beispiel Holzmehl, Holzstoff, Holzfasern, Baumwolle-, Flachs-, Hanf- oder Ramiefasern, Reis- oder Weizenstroh, Chitin, Chitosan, aus landwirtschaftlichen Produkten gewonnene Cellulosematerialien, Nussschalenmehl, Maiskolbenmehl und Mischungen davon.
Im Allgemeinen können die Fasern der vorliegenden Erfindung nach wohlbekannten Verfahren hergestellt werden, wie zum Beispiel durch Schmelzspinnen, Nassspinnen oder Bikomponentenspinnen. Die Fasern der vorliegenden Erfindung können zu jeder gewünschten Größe oder Länge extrudiert werden. Sie können auch zu jeder gewünschten Form extrudiert werden, zum Beispiel zu einem zylindrischen, kreuzförmigen, trilobalen oder bandartigen Querschnitt.
Die Bikomponentenfasern der vorliegenden Erfindung können die folgenden Faserquerschnittstrukturen haben:

(1) Side-by-side
(2) Sheath-core
(3) Islands-in-the-sea und
(4) Citrus (Segmented-pie)

(1) Side-by-side
Ein Verfahren zur Herstellung von Side-by-side-Bikomponentenfasern wird in dem US-Patent 5,093,061 beschrieben. Bei dem Verfahren werden (1) zwei Polymerströme getrennt durch zwei Öffnungen geleitet und im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit zusammengeführt, um nebeneinander als kombinierter Strom unter der Oberseite der Spinndüse miteinander zu verschmelzen; oder (2) zwei Polymerströme werden getrennt, mit im Wesentlichen derselben Geschwindigkeit durch Öffnungen geleitet, um auf der Oberseite der Spinndüse zusammenzulaufen und nebeneinander als kombinierter Strom auf der Oberseite der Spinndüse miteinander zu verschmelzen. In beiden Fällen wird die Geschwindigkeit jedes Polymerstroms am Verschmelzungspunkt durch die Geschwindigkeit der Dosierpumpe und die Größe der Öffnung bestimmt. Der Faserquerschnitt hat eine gerade Grenzfläche zwischen zwei Komponenten.
Side-by-side-Fasern werden im Allgemeinen zur Herstellung von selbstkräuselnden Fasern verwendet. Alle handelsüblichen selbstkräuselnden Fasern werden mit Hilfe eines Systems hergestellt, das auf den unterschiedlichen Schrumpfwerten jeder Komponente basiert.
(2) Sheath-core
Sheath-core-Bikomponentenfasern sind jene Fasern, bei denen eine der Komponenten (Kern) vollständig von einer zweiten Komponente (Mantel) umgeben ist. Für die Integrität der Faser ist die Adhäsion nicht immer wesentlich.
Sheath-core-Fasern werden am häufigsten nach einem Verfahren hergestellt, bei dem zwei Polymerflüssigkeiten (Schmelzen) getrennt zu einer Stelle sehr nahe bei den Spinndüsenöffnungen geführt und dann in Sheath-core-Form (Mantel und Kern) extrudiert werden. Bei konzentrischen Fasern befindet sich die Öffnung, durch die das "Kern"-Polymer zugeführt wird, in der Mitte des Spinndüsenauslas ses, und die Strömungsbedingungen des flüssigen Kernpolymers werden genau gesteuert, um die konzentrische Anordnung beider Komponenten beim Spinnen aufrechtzuerhalten. Aufgrund von Modifikationen der Spinndüsenöffnungen kann man verschiedene Formen von Kern und/oder Mantel innerhalb des Faserquerschnitts erhalten.
Die Sheath-core-Struktur wird verwendet, wenn die Oberfläche die Eigenschaft eines der Polymere haben soll, wie zum Beispiel Glanz, Färbbarkeit oder Beständigkeit, während der Kern zu Festigkeit und geringeren Kosten beitragen kann. Die Sheath-core-Fasern werden in der Vliesstoffindustrie als Kräuselfasern und als Bindefasern verwendet.
Die Sheath-core-Bikomponentenfaser kann einen Kern aus dem hydroxyfunktionalisierten Polyether oder Polyester und einen Mantel aus einem Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist, haben. Alternativ kann der hydroxyfunktionalisierte Polyether oder Polyester der Mantel sein, und das Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist, ist dann der Kern der Bikomponentenfaser. Das Sheath-core kann im Querschnitt kreisrund sein oder kann eine andere Geometrie haben und zum Beispiel trilobal sein. Es kann zum Beispiel auch eine Variante wie zum Beispiel "tipped trilobal" hergestellt werden, bei der die Mantelkomponente um den Kern herum nicht mehr durchgängig ist, sondern nur an den Spitzen der vom Kern gebildeten Lappen vorhanden ist. Weitere Konfigurationen, die verwendet werden können, werden in dem International Fiber Journal, Bd. 13, Nr. 3, Juni 1998, in den auf Seite 20, 26 und 49 beginnenden Artikeln beschrieben.
Verfahren zur Herstellung von Sheath-core-Bikomponentenfasern werden in den US-Patenten 3,315,021 und 3,316,336 beschrieben.
(3) Islands-in-the-sea
Islands-in-the-sea-Fasern werden auch als Matrix-Filament-Fasern bezeichnet, die heterogene Bikomponentenfasern mit einschließen. Ein Verfahren zur Herstellung von Islands-in-the-sea-Fasern wird in dem US-Patent 4,445,833 beschrieben. Bei dem Verfahren werden Ströme von Kernpolymer durch kleine Röhrchen in Mantelpolymerströme injiziert, wobei für jeden Kernstrom ein Röhrchen vorhanden ist.
Die kombinierten Sheath-core-Ströme laufen in der Spinndüsenöffnung zusammen und bilden einen gemeinsamen Islands-in-the-sea-Strom.
Wenn die verschiedenen Polymerströme bei dem Spinnverfahren mit einem statischen Mischer gemischt werden, erhält man ebenfalls Islands-in-the-sea-Bikomponentenfasern. In dem statischen Mischer wird der Polymerstrom immer wieder geteilt, um einen Matrixstrom mit einer Vielzahl von Kernen zu bilden. Dieses Verfahren zur Herstellung von Islands-in-the-sea-Fasern wird in dem US-Patent 4,414,276 beschrieben.
Der hydroxyfunktionalisierte Polyether oder Polyester kann das Sea-Polymer sein, und das Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist, kann das Island-Polymer sein. Der hydroxyfunktionalisierte Polyether oder Polyester kann auch das Island-Polymer sein, und das Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist, kann das Sea-Polymer sein.
Die Islands-in-the-sea-Struktur wird verwendet, wenn es wünschenswert ist, den Fasermodul zu erhöhen, die Feuchtigkeitsaufnahme zu vermindern, die Färbbarkeit zu vermindern, die Texturierbarkeit zu verbessern oder der Faser ein einzigartiges glänzendes Aussehen zu verleihen.
(4) Citrus-Typ (Segmented-pie)
Die Bikomponentenfasern vom Citrus-Typ bzw. vom Segmented-pie-Typ können hergestellt werden durch Polymerverteilung und/oder Spinndüsenmodifikationen der bei den oben beschriebenen Verfahren verwendeten Packbaugruppen zur Herstellung der Side-by-side-, Sheath-core- oder Islands-in-the-sea-Fasern. Indem zum Beispiel ein erster Polymerstrom und ein zweiter Polymerstrom abwechselnd durch acht radiale Kanäle anstelle von zwei Kanälen der Spinndüsenöffnung zugeführt werden, erhält man als Faser eine aus acht Segmenten bestehende Faser vom Citrus-Typ. Wenn die Spinndüsenöffnung die Konfiguration von drei oder vier Schlitzen auf einem Kreis hat (eine gemeinsame Öffnungskonfiguration zur Herstellung von Hohlfasern), ist die Faser eine Hohlfaser vom Citrus-Typ mit acht Segmenten. Die Hohlfaser vom Citrus-Typ kann auch mit Hilfe spezieller Spinndüsenöffnungskonfigurationen mit einem Sheath-core-Spinnpack hergestellt werden, wie in den US-Patenten 4,246,219 und 4,357,290 beschrieben.
Die Fasern der vorliegenden Erfindung können mit anderen Kunst- oder Naturfasern gemischt werden, zum Beispiel mit Kohlefasern, Baumwolle-, Wolle-, Polyester-, Polyolefin-, Nylon-, Reyon-, Glasfasern, Fasern aus Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid, Kaliumtitanat, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Bornitrid, Bor, Acrylfasern, Tetrafluorethylenfasern, Polyamidfasern, Vinylfasern, Proteinfasern, Keramikfasern, wie zum Beispiel Aluminiumsilicat, und Oxidfasern, wie zum Beispiel Boroxid.
Zusatzstoffe wie Pigmente, Stabilisatoren, Schlagzähmacher, Weichmacher, Kohleschwarz, leitfähige Metallteilchen, Schleifmittel und Schmierpolymere können den Fasern beigemengt werden. Das Verfahren zum Beimengen der Zusatzstoffe ist nicht entscheidend. Die Zusatzstoffe können dem hydroxyfunktionalisierten Polyether oder Polyester zweckmäßigerweise vor Herstellung der Fasern zugesetzt werden. Wenn der hydroxyfunktionalisierte Polyether oder Polyester in fester Form hergestellt ist, können die Zusatzstoffe der Schmelze vor Herstellung der Fasern zugesetzt werden.
Die Fasern der vorliegenden Erfindung können durch chemische Behandlung, Erwärmung oder Bestrahlung mit UV-Licht vernetzt werden. Zum Beispiel können die Fasern mit Vernetzungsmitteln wie Diisocyanaten, Glycidylmethacrylat, Bisepoxiden und Anhydriden chemisch behandelt werden.
Die Fasern der vorliegenden Erfindung eignen sich zur Verwendung in Filtermedien, als Bindefasern für Glas- oder Kohlefasern, als Bindefasern in Vliesstoffen aus thermoplastischen Polymeren, die keine hydroxyfunktionalisierten Polyether oder Polyester sind, oder als Bindefasern in Vliesstoffen aus Materialien auf Cellulosebasis. Diese Fasern sind auch nützlich bei der Herstellung medizinischer Bekleidung. Sie sind außerdem nützlich bei der Herstellung von Web- und Vliesstoffen, die bei der Herstellung von Bekleidung, wasserabsorbierenden Stoffen, antistatischen Wischtüchern oder wasserabsorbierenden Matten verwendet werden können.
Webstoffe werden aus den Fasern der vorliegenden Erfindung nach Verfahren hergestellt, die in der Webstoffindustrie allgemein üblich sind, zum Beispiel durch Weben oder Stricken.
Vliesstoffe basieren auf einem Faservlies. Aus den Fasern der vorliegenden Erfindung können Vliese mit Hilfe der folgenden bekannten Technologien hergestellt werden:

(1) Trockengeformt, kardiert oder airlaid und verfestigt – Die Vliese werden durch Kardieren oder Airlaying aus Stapelfasern gebildet, insgesamt oder in einem Muster mit Latex oder einem anderen wasserhaltigen Klebstoff verfestigt. Beim Kardieren werden Klumpen von Stapelfasern mechanisch zu einzelnen Fasern getrennt und zu einem zusammenhängenden Vlies geformt. Beim Airlaying werden Fasern in einen Luftstrom eingeleitet und auf einem Sieb aus dem Luftstrom abgefangen.
(2) Thermoverfestigt – Trockengeformte Vliese aus Stapelfasern werden mit schmelzbaren Fasern verfestigt oder ganz aus schmelzbaren Fasern hergestellt.
(3) Airlaid – Zellstofffasern, mit oder ohne zusätzliche Stapelfasern, werden mit Latex oder ähnlichen Klebstoffen verklebt.
(4) Nassgeformt – Kurze Fasern werden nach Verfahren, die aus der Papierherstellung abgeleitet wurden, zu einem Vlies geformt und anschließend mit Latex oder thermischen Bindemitteln verklebt.
(5) Spunbonded – Vliese aus langen Filamenten mit normalem Textildurchmesser werden direkt aus Blockpolymer hergestellt und normalerweise thermisch verfestigt.
(6) Meltblown – Vliese aus langen Fasern mit extrem feinem Durchmesser werden direkt aus Blockpolymer hergestellt und normalerweise durch Heißprägeverfahren verfestigt.
(7) Spunlaced – Trockengeformte Vliese werden mechanisch durch eine Vielzahl von feinen, unter hohem Druck stehenden Wasserstrahlen miteinander verschlungen, in den meisten Fällen ohne Klebstoff als Bindemittel.
(8) Genadelt – Die Fasern werden durch eine Vielzahl von hin- und hergehenden Reihen von Hakennadeln mechanisch miteinander verschlungen.
(9) Kaschiert – Verschiedene Schichten werden durch einen Klebstoff, durch Heißverschmelzen oder durch Verschlingen zu einem Verbundgewebe oder einem verstärkten Gewebe kombiniert.
(10) Nähgewirkt – Stapelfaservliese werden mit Garnen, die in die Vliese eingenäht oder eingestrickt werden, verstärkt oder mechanisch umhüllt.

Vliesstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung werden in der Encyclopedia of Polymer Science And Engineering, 2. Auflage, Band 10, Seiten 204-251, bechrieben.
Die folgenden Arbeitsbeispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung und sollten nicht als deren Umfang einschränkend verstanden werden. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile und Prozentsätze Volumenteile bzw. Volumenprozent.
Beispiel 1
Ein Einschneckenextruder von 3/8 Inch (0,95 cm) mit einer 8-Loch-Spinndüse wurde dazu verwendet, Monofilamente auf Basis von 100 Prozent thermoplastischem hydroxyfunktionellem Polyether zu spinnen. Die Schmelztemperatur betrug 200°C. Die Fasern wurden ohne weiteres Strecken auf Spulen aufgewickelt.
Beispiel 2
Es wurden Bikomponentenfasern gesponnen, die Polypropylen als Kern und einen thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether als Mantel enthielten. Es wurden zwei Einschneckenextruder verwendet, von denen einer das Polypropylen zuführte und der andere den thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether. Die Extruder führten die geschmolzenen Polymere (die Schmelztemperatur betrug 200°C) einer 288-Loch-Spinndüse zu, aus der die Bikomponentenfasern gesponnen wurden. Es wurden Fasern mit einem Verhältnis von Polypropylen zu thermoplastischem hydroxyfunktionalisiertem Polyether von 90:10, 80:20, 70:30, 40:60 und 50:50 gesponnen. Die Fasern wurden außerdem nach dem Austritt aus der Spinndüse mit Hilfe von Streckwalzen in die Länge gezogen und dann auf Spulen aufgewickelt.
Beispiel 3
Ein Polyetheraminpoly(hydroxyaminoether) (gewonnen aus der Umsetzung des Diglycidylethers von Bisphenol A mit Ethanolamin) und ein Polypropylen wurden zu Bikomponentenfasern gesponnen. Der Poly(hydroxyaminoether) hatte einen MFI (Melt Flow Index) von 8 bei 230°C unter einem Gewicht von 2,16 kg. Als Polypropylenquelle wurde ein Polypropylen der Marke Pro-fax^TM PF635 von Montell mit einem MFI von 35 verwendet. Diese Sheath-core-Bikomponentenfaser wurde unter den in Tabelle I aufgeführten Bedingungen hergestellt.
Tabelle 1
Beispiel 4
Eine Bikomponentenfaser mit einem Mantel aus Poly(hydroxyaminoether) (ge wonnen aus der Umsetzung des Diglycidylethers von Bisphenol A mit Ethanola min) und einem Polypropylenkern mit einem Gewichtsverhältnis von 30/70 (w/w) wurde auf einer Tech Tex Texturieranlage behandelt, um ihr eine Kräuselung zu verleihen. Diese Anlage arbeitet nach dem Stauchkammer-Texturierverfahren. Das texturierte Garn wurde auf einem Ace Strip Cutter, Modell C-75, zu Stapelfasern einer Länge von 2 Inch (5 cm) geschnitten. Nach dem Kräuseln und Stapelschneiden wurde die Faser auf einer 12 Inch (30,5 cm) breiten Mikrodenier-Metallkarde in Chargen von jeweils 30 Gramm geöffnet. Aus der geöffneten Faser wurde dann auf einem Musterkardenstrang ein Fasergelege hergestellt. Dieses kardierte Fasergelege wurde auf einer James Hunter Fiberlocker Nadelmaschine zu einem resultierenden Nadelvlies genadelt.
Beispiel 5
Baumwollfasern (4 kg, mit einer Länge von 1,5 bis 5 cm) und Bikomponentenfasern von 7 Denier (Poly(hydroxyaminoether)/Polypropylen im Verhältnis 30/70 (w/w) (0,45 kg, mit einer Länge von 2,5 cm)) wurden von Hand gemischt und dann geöffnet. Die Mischung wurde kardiert und in ein Faservlies umgewandelt, das mit Kalanderwalzen bei 170°C thermisch verfestigt wurde.
Beispiel 6
Baumwolllinters (150 g) und Bikomponentenfasern von 7 Denier (Polyetheramin/Polypropylen im Verhältnis 30/70 (w/w)) wurden in einen zylindrischen Tank mit 300 I Wasser gegeben, und der Inhalt des Tanks wurde 5 Minuten gerührt. Das Polyetheramin wurde aus der Umsetzung des Diglycidylethers von Bisphenol A mit Ethanolamin gewonnen. Das Verhältnis von Bikomponentenfasern zu Baumwolllinters betrug 5 Prozent auf Gewichtsbasis. Der Brei wurde dann zu einem Förderband aus einem Polyestergitter gepumpt, und die hergestellten Vliese wurden entnommen. Die nassen Vliese wurden getrocknet, indem man sie mit einer Verweilzeit von ungefähr 1 Minute durch einen 165°C heißen Ofen laufen ließ. Die getrockneten Vliese wurden dann mit beheizten Kalanderwalzen bei Temperaturen von 100°C bis 180°C verfestigt. Das Flächengewicht der Vliese nach dem Verfestigen betrug etwa 90 g/m².
Beispiel 7
Ein Spunbond-Vlies aus Sheath-core-Bikomponentenfasern wurde unter den in Tabelle II aufgeführten Bedingungen hergestellt. Der Mantel aus Polyetheramin (gewonnen aus der Umsetzung des Diglycidylethers von Bisphenol A mit Ethanolamin) hatte einen MFI von 15. Der Propylenkern bestand aus Pro-fax^TM PF635 mit einem MFI von 35. Das Mantel/Kern-Verhältnis betrug 20/80 (w/w). Die Anlage wurde mit einem Schlitz-Luftdruck von 20, 25 und 30 psi betrieben, und das Spunbond-Material wurde von einem mit Unterdruck arbeitenden perforierten Förderband entnommen. Die Entnahmegeschwindigkeiten lagen im Bereich von 50 bis 75 Meter pro Minute. Die Kalanderwalzen waren auf 60°C eingestellt und brachten anscheinend eine ausreichende Verfestigung für trockenes Vliesmaterial.
Tabelle II
Beispiele 8 bis 15 – PHAE-Mischungen für hydrophile Faser/Vlies-Anwendungen
Der in den folgenden Beispielen 8 bis 15 verwendete Poly(hydroxyaminoether) ("PHAE") wurde von The Dow Chemical Company aufgrund der Polymerisation eines Diglycidylethers von Bisphenol A und Ethanolamin hergestellt. Der PHAE hatte die folgenden Eigenschaften: zahlengemitteltes Molekulargewicht (Mn) = 14.000; gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) = 35.000; Schmelzindex = 15 (gemessen bei 190°C mit einem Gewicht von 2,16 kg); Glasübergangstemperatur (Tg) = 78°C. In diesen Beispielen 8 bis 15 bezeichnet PEG Poly(ethylenglycol), und PEO bezeichnet Poly(ethylenoxid). PEG und PEO haben dieselbe Polyoxyethylen-Grundeinheit, die nachfolgend dargestellt ist: (-CH₂CH₂O-)_n
Die Bezeichnung von Polymeren mit der obigen Struktur als PEG oder PEO beruht auf dem in einem Aldrich-Katalog genannten Produktnamen, d.h. PEG wird verwendet, wenn das zahlengemittelte Molekulargewicht (Mn) von Polyoxyethylen 10.000 oder weniger beträgt; und PEO wird verwendet, wenn das viskositätsgemittelte Molekulargewicht (Mv) 100.000 oder mehr beträgt. In den folgenden Beispielen gibt die Zahl unmittelbar hinter PEG oder PEO das berechnete durchschnittliche Molekulargewicht (Mn oder Mv) aus dem Aldrich-Katalog an.
EPE bezeichnet ein Blockcopolymer mit der nachfolgend dargestellten allgemeinen Struktur: H(-OCH₂CH₂-)_x[-OCH(CH₃)CH₂-]_y(-OCH₂CH₂-)_zOH
Die EPE-Blockcopolymere enthalten einen hydrophoben Poly(propylenoxid)-Block, der ein Molekulargewicht im Bereich von einem Minimum von 900 bis zu einem Maximum von 4000 hat, mit zwei hydrophilen Polyoxyethylenblöcken, so dass das Gesamtgewicht der Polyoxyethylenblöcke 10 bis 90 Gew.-% des gesamten Moleküls ausmacht. Die EPE-Blockcopolymere sind nichtionische Tenside [siehe L.G. Lundsted und I. R. Schmolka, "The Synthesis and Properties of Block Copolymer Polyol Surfactants" in Block and Graft Copolymerisation, Bd. 2 (herausgegeben von R.J. Ceresa), John Wiley and Sons, New York, Kapitel 1, S. 1-103]. Die EPE-Blockcopolymere werden als Polyole der Marke PLURONIC^® (BASF Wyandotte Corporation) vertrieben und auch von The Dow Chemical Co. verkauft (zum Beispiel Polyglycol EP-1730 und EP 1660 ).
Die hierin für spezielle EPE-Blockcopolymere verwendete Nomenklatur nennt die Gewichtsprozent Ethylenglycol und das berechnete durchschnittliche Molekulargewicht (Mn) wie in dem Aldrich-Katalog angegeben. Zum Beispiel bezeichnet EPE-30 (Mn 5800) ein EPE-Blockcopolymer, das 30 Gew.-% Ethylenglycol enthält und ein berechnetes zahlengemitteltes Molekulargewicht von 5800 hat.
Die folgenden Prüfverfahren wurden für die Beispiele 8 bis 15 verwendet:
Die Glasübergangstemperatur (Tg) wurde mit einem Differentialscanningkalorimeter DSC 2010 von TA Instruments ermittelt. Proben (5 bis 10 mg) wurden in hermetisch verschlossenen Schalen hergestellt. Für jede Probe wurden zwei Testläufe durchgeführt. Der erste Testlauf erfolgte von Umgebungstemperatur bis 200°C mit 10°C pro Minute. Die Probe wurde dann mit Trockeneis auf Umgebungstemperatur oder darunter abgekühlt, woraufhin der zweite Testlauf mit 10°C/Minute bis 200°C durchgeführt wurde. Der Tg-Wert wurde aus dem Wendepunkt des zweiten Testlaufs ermittelt.
Der pH7-Puffer-Kontaktwinkel wurde für formgepresste Folien mit einem Krüss-Kontaktwinkelmesssystem (Goniometer) G40 gemessen, das mit einer faseroptischen Eurometrix-Lichtquelle, einem Kernco-Mikroskop G-1, einer Lichtquelle und einer Kamerahalterung sowie mit einer Kamera vom Typ Krüss Panasonic CCTV und einem Monitor WV-5410 ausgestattet war. Ein kleiner Tropfen des pH7-Puffers wurde auf die Folie gegeben, und der an der Grenzfläche zwischen Folie, Tropfen und Luft gebildete Winkel wurde mit Hilfe der Systemsoftware (G40 V1.32-US) gemessen. In den nun folgenden Beispielen sind die Begriffe "Wasserkontaktwinkel" und "pH7-Puffer-Kontaktwinkel" synonym.
Labormäßiges Faserspinnen von PHAE-Mischungen. Die Vorrichtung zum Faserspinnen bestand aus einem Kapillarschmelzenrheometer der Marke Rheometrix, das mit einer 1000μm-Düse, einem Rheotens-Aufsatz und einer drehzahlveränderlichen Walze mit einem Umfang von 12 Inch (30,5 cm) ausgestattet war, auf die die Faser gesponnen wurde.
Beispiel 8 – PHAE-Mischung mit 10 Gew.-% PEG 10.000
PHAE (243,0 g) und PEG 10.000 (27,1 g, Aldrich Chemical Co., Tm 63°C) wurden 20 Minuten in einem großen Haake-Drehmomentrheometer (mit walzenartigen Rührschaufeln) bei einer isothermen Metalltemperatur von 170°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 53°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 67. Faser wurde bei 190°C mit einer Rheometerkolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute und einer Aufwickelwalzendrehzahl von 1780 U/min (543 m/min) schmelzgesponnen. Außerdem wurden noch weitere Mischungen mit 5 und 25 Gew.-% PEG 10.000 hergestellt, und die Ergebnisse sind in Tabelle III enthalten.
Beispiel 9 – PHAE-Mischung mit 5 Gew.-% PEO 100.000
PHAE (57,1 g) und PEO 100.000 (3,1 g, Aldrich Chemical Co., Tm 65°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 15 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 66°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 68. Faser wurde bei 190°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute (8 mm/Minute) und einer Aufwickeldrehzahl von 1780 U/min (543 m/min) schmelzgesponnen. Der Denier-Wert der Faser betrug 9 g (gleich dem Gewicht von 9000 m Endlosfaser). Außerdem wurden noch weitere Mischungen mit 10 Prozent und 25 Prozent PEO 100.000 hergestellt, und die Ergebnisse sind in Tabelle III enthalten.
Beispiel 10 – PHAE-Mischung mit 5 Gew.-% PEO 4.000.000
PHAE (57,0 g) und PEO 4.000.000 (3,0 g, Aldrich Chemical Co., Tm 65°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 20 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 67°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 65. Faser wurde bei 190°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute (8 mm/Minute) und einer Aufwickeldrehzahl von 1780 U/min (543 m/min) schmelzgesponnen. Der Denier-Wert der Faser betrug 10 g.
Beispiel 11 – PHAE-Mischung mit 10 Gew.-% PEO 4,000,000
PHAE (243,0 g) und PEO 4.000.000 (27,0 g, Aldrich Chemical Co., Tm 65°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 25 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 55°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 72. Faser wurde bei 190°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute (8 mm/Minute) und einer Aufwickeldrehzahl von 1780 U/min (543 m/min) schmelzgesponnen.
Beispiel 12 – PNAE-Mischung mit 15 Gew.-% PEO 4.000.000
PHAE (51,0 g) und PEO 4.000.000 (9,0 g, Aldrich Chemical Co., Tm 65°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 20 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 44°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 42. Faser wurde bei 190°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute (8 mm/Minute) und einer Aufwickeldrehzahl von 1100 U/min (335 m/min) schmelzgesponnen. Es wurden noch weitere Mischungen mit 20 und 25% PEO 4.000.000 hergestellt, und die Ergebnisse sind in Tabelle III enthalten.
Beispiel 13 – PHAE-Mischung mit 3,7 Gew.-% EPE-30 (Mn 5800)
PHAE (73,4 g) und EPE-30 (2,8 g, Aldrich Chemical Co., Tm 39°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 20 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 69°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung hatte ein perlmuttartig glänzendes, halbtransparentes Aussehen und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 24. Faser wurde bei 200°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute und einer Aufwickeldrehzahl von 1780 U/min (543 m/min) schmelzgesponnen. Der Denier-Wert der hergestellten Faser betrug 8 g. Ein kleines Handmuster des Vliesstoffes wurde wie folgt aus der Faser hergestellt: Ein Teil der Faser (1,4 g) wurde zu 2 Inch langen Stapelfasern geschnitten und zu einem Vlies kardiert. Das Vlies wurde zusammengefaltet und dann durch eine Laborkalanderwalze vom Typ Beloit Wheeler Model 700 geführt. Die Kalanderwalzen waren auf 210°F und 1000 psi eingestellt, was einen gut verfestigten Vliesstoff ergab. Mit einer ähnlichen Vorgehensweise wurde ein Vliesstoff aus einer Probe einer reinen PHAE-Faser (1,4 g) hergestellt. Die Fähigkeit der Vliesstoffe, Wasser aufzusaugen, wurde dann geprüft, indem ein Ende eines kleinen Streifens (19 × 81 mm) jedes Vliesstoffes in deionisiertes Wasser getaucht wurde und die Zeit gemessen wurde, die das Wasser brauchte, um auf dem Stoffstreifen bis zu einer in einer Entfernung von 25 mm von der Wasseroberfläche gezogenen Linie vorzudringen. Die PHAE-Mischung mit EPE-30 (Mn 5800) saugte das Wasser in 2,5 Minuten bis zu der Linie auf, während der Vliesstoff aus reinem PHAE Wasser überhaupt nicht aufsaugte. Die Vliesstoffe wurden wieder getrocknet, und der Aufsaugtest wurde dreimal wiederholt. Es wurden jedes Mal dieselben Ergebnisse festgestellt – der mit der EPE-30-Mischung hergestellte Vliesstoff saugte Wasser auf und der Vliesstoff aus reinem PHAE nicht.
Beispiel 14 – PHAE-Mischung mit 5 Gew.-% EPE-80 (Mn 8400)
PHAE (57,0 g) und EPE-80 (3,0 g, Aldrich Chemical Co., Tm 58°C) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 20 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 100 U/min schmelzgemischt. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 64°C ohne kristallinen Schmelzpunkt. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war transparent und hatte einen Wasserkontaktwinkel von 56. Faser wurde bei 200°C mit einer Kolbengeschwindigkeit von 0,3 Inch/Minute und einer Aufwickeldrehzahl von 850 U/min (259 m/min) schmelzgesponnen. Der Denier-Wert der hergestellten Faser betrug 274 g.
Mischungen von PHAE mit anderen EPE-Blockcopolymeren, einschließlich EPE-30 (Mn 4400); EPE-40 (Mn 2900); und EPE-50 (Mn 1900), wurden außerdem noch mit Verfahren analog zu den oben beschriebenen hergestellt. Die Ergebnisse für diese Mischungen sind in Tabelle IV aufgeführt.
Beispiel 15 – PNAE-Mischung mit 5 Gew.-% Poly(propylenglycol) (Aldrich, Mn 3500
PHAE (64,9 g) und Poly(propylenglycol) (3,4 g) wurden in einem Haake-Drehmomentrheometer 40 Minuten bei einer isothermen Metalltemperatur von 150°C bis 180°C und einer Mischgeschwindigkeit von 30 bis 100 U/min schmelzgemischt. Die anfängliche Mischung schien zweiphasig zu sein, und die Durchmischung war sehr schlecht. Temperatur und Mischgeschwindigkeit wurden eingestellt, bis eine gute Durchmischung erreicht war. Die resultierende Mischung hatte einen Tg-Wert von 76°C. Eine formgepresste Folie aus der Mischung war opak. Tabelle III PHAE-Mischungen mit Polyoxyethylen (PEG oder PEO)

a) Gewichtsprozent des zugegebenen Zusatzstoffes, der Rest ist PHAE.
b) Kontaktwinkelmessung für Tropfen von pH7-Pufferlösung auf der Oberfläche einer formgepressten Folie. Der angegebene Wert ist der Durchschnitt der Ergebnisse für 15 Tropfen.
c) Proben wurden als mischbar eingestuft, wenn der Tg-Wert die Fox-Gleichung erfüllt hat und wenn Filme aus den Mischungen transparent waren.

Claims

Faser aus mindestens einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether, der ausgewählt ist aus: (1) Polyetheraminen mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
(2) hydroxyfunktionalisierten Polyethern mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
oder (3) hydroxyfunktionalisierten Poly(ethersulfonamiden) mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
oder
wobei R⁵ Wasserstoff oder Alkyl ist; R⁷ und R⁸ unabhängig voneinander Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl sind; R⁹ eine zweiwertige organische Komponente ist, die hauptsächlich Kohlenwasserstoff ist; A eine Aminkomponente oder eine Kombination von verschiedenen Aminkomponenten ist; B eine zweiwertige organische Komponente ist, die hauptsächlich Kohlenwasserstoff ist; und m eine ganze Zahl von 5 bis 1000 ist.
Faser nach Anspruch 1, bei der der thermoplastische hydroxyfunktionalisierte Polyether hergestellt wird durch Umsetzen eines dinucleophilen Monomers mit einem Diglycidylether, einem Diglycidylester oder Epihalogenhydrin.
Faser nach Anspruch 1, die einen zylindrischen, kreuzförmigen, trilobalen oder bändchenartigen Querschnitt hat.
Faser nach Anspruch 1, die durch Schmelzspinnen, Trockenspinnen oder Nassspinnen einer Polymerlösung gebildet wird.
Faser nach Anspruch 1 in Form eines Filtermediums, einer Bindefaser für Glas- oder Kohlenstofffasern, einer Bindefaser in Vliesstoffen aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist, oder einer Bindefaser in Vliesstoffen aus Materialien auf Cellulosebasis oder in Form eines medizinischen Kleidungsstücks.
Web- oder Vliesstoff, der die Faser nach Anspruch 1 und, fakultativ, eine Synthese- oder Naturfaser umfasst.
Stoff nach Anspruch 6, bei dem die Synthesefaser ein Polyester, ein Polyamid, Reyon oder ein Polyolefin ist und die Naturfaser Baumwolle ist.
Stoff nach Anspruch 6 in Form eines Kleidungsstücks, eines wasserabsorbierenden Tuchs, eines Filtergewebes, eines Batterietrennelements, eines antistatischen Lappens oder einer wasserabsorbierenden Matte.
Faser nach Anspruch 1 aus einer Mischung von ein oder mehr hydroxyfunktionalisierten Polyethern mit einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist und ausgewählt ist aus einem Polyolefin, Polyester, Polyamid, Polysaccharid, modifiziertem Polysaccharid oder natürlich vorkommender Faser oder partikulärem Füllstoff, thermoplastischem Polyurethan, thermoplastischem Elastomer oder glycolmodifiziertem Copolyester (PETG).
Faser nach Anspruch 1, die eine Bikomponentenfaser ist mit (1) einer ersten Komponente aus einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether oder einer Mischung aus einem hydroxyfunktionalisierten Polyether und (2) einer zweiten Komponente aus einem Polyolefin, Polyester, Polyamid, Polysaccharid, modifiziertem Polysaccharid oder natürlich vorkommender Faser oder partikulärem Füllstoff, thermoplastischem Polyurethan, thermoplastischem Elastomer oder glycolmodifiziertem Copolyester (PETG).
Bikomponentenfaser nach Anspruch 10, bei der der hydroxyfunktionalisierte Polyether hergestellt wird durch Umsetzen eines dinucleophilen Monomers mit einem Diglycidylether, einem Diglycidylester oder Epihalogenhydrin.
Bikomponentenfaser nach Anspruch 10 oder 11, wobei es sich um eine Side-by-side-Bikomponentenfaser, eine Sheath-core-Bikomponentenfaser, eine Segmented-pie-Bikomponentenfaser oder eine Islands-in-the-sea-Bikomponentenfaser handelt.
Bikomponentenfaser nach Anspruch 12, mit einem Kern aus dem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether und einem Mantel aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether ist.
Bikomponentenfaser nach Anspruch 13, mit einem Mantel aus dem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether und einem Kern aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist.
Bikomponentenfaser nach Anspruch 11, die einen zylindrischen, kreuzförmigen, trilobalen oder bändchartigen Querschnitt hat.
Bikomponentenfaser nach Anspruch 11 in Form eines Filtermediums, einer Bindefaser für Glas- oder Kohlenstofffasern, einer Bindefaser in Vliesstoffen aus einem thermoplastischen Polymer, das kein hydroxyfunktionalisierter Polyether oder Polyester ist, oder einer Bindefaser in Vliesstoffen aus Materialien auf Cellulosebasis oder in Form eines medizinischen Kleidungsstücks.
Web- oder Vliesstoff, der die Faser nach Anspruch 11 und, fakultativ, eine Synthese- oder Naturfaser umfasst.
Stoff nach Anspruch 17, bei dem die Synthesefaser ein Polyester, ein Polyamid, Reyon oder ein Polyolefin ist und die Naturfaser Baumwolle ist.
Stoff nach Anspruch 17 in Form eines Kleidungsstücks, eines wasserabsorbierenden Tuchs, eines Filtergewebes, eines Batterietrennelements, eines antistatischen Lappens oder einer wasserabsorbierenden Matte.
Faser nach Anspruch 1 aus einer Mischung von: (a) einem Poly(hydroxyaminoether) mit Grundeinheiten, die repräsentiert werden durch die Formel:
wobei A eine Diaminokomponente oder eine Kombination von verschiedenen Aminkomponenten ist; B eine zweiwertige organische Komponente ist, die vorwiegend Hydrocarbylen ist; R Alkyl oder Wasserstoff ist; und n eine ganze Zahl von 5 bis 1000 ist; und (b) mindestens einem von einem Polyethylenglycol, Poly(ethylenoxid) oder EPE-Blockcopolymer.
Faser nach Anspruch 20, bei der der Poly(hydroxyaminoether) das Reaktionsprodukt von einem Diglycidylether von Bisphenol A und Ethanolamin ist.
Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes durch Bilden eines Vlieses aus mindestens einer Faserkomponente und Erwärmen des Vlieses, damit die Faserkomponenten des Vlieses verkleben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Faserkomponente aus einem thermoplastischen hydroxyfunktionalisierten Polyether nach Anspruch 1 besteht.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem mindestens eine Faserkomponente aus einem Poly(hydroxyaminoether) besteht, der Grundeinheiten hat, die repräsentiert werden durch die Formel:
wobei A eine Diaminokomponente oder eine Kombination von verschiedenen Aminkomponenten ist; B eine zweiwertige organische Komponente ist, die vorwiegend Hydrocarbylen ist; R Alkyl oder Wasserstoff ist; und n eine ganze Zahl größer als 10 ist.