DE3631960A1 - Heissschmelzhaftende verbundfaser - Google Patents

Heissschmelzhaftende verbundfaser

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine heißschmelzklebende bzw. -haftende zusammengesetzte Faser bzw. Verbundfaser, welche bei Erwärmung haftet bzw. klebt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine heißschmelzklebende Verbundfaser, welche einen breiten Temperaturbereich für die Heißschmelzadhäsion besitzt, eine niedrige Wärmeschrumpfung über ihren gesamten Temperaturbereich aufweist, eine hohe Tenazität besitzt und zur Herstellung eines nichtgewebten Stoffes bzw. Faservlieses mit überlegenen Rück- bzw. Wiederherstellungseigenschaften, Voluminosität, Drapiereigenschaften und Anfühlvermögen geeignet ist.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faservlieses durch Verwendung der Heißschmelzadhäsion einer Komponente mit niedrigem Schmelzpunkt aus einer Verbundfaser, bestehend aus einer Mehrzahl von Polymeren mit verschiedenen Schmelzpunkten, bekannt, und das Verfahren ist hauptsächlich zur Herstellung eines Faservlieses bzw. nichtgewebten Stoffes mit einem mittleren oder niedrigen Grundgewicht geeignet. Die JP-PS 55-17 807/1980 offenbart eine Polyolefinverbundfaser, die aus einer faserbildenden Komponente aus Polypropylen und einer Haftkomponente aus Polyethylen besteht. Da solch eine Faser jedoch eine relativ geringe Differenz in den Schmelzpunkten der beiden Komponenten besitzt, ist der Temperaturbereich, in dem die Heißschmelzadhäsion in einem Zustand einer niedrigen Wärmeschrumpfung durchgeführt werden kann, so eng, daß eine genaue Temperaturkontrolle bei der Herstellung der Faservliese benötigt wird. Die JP-OS 57-1 76 217/1982 offenbart eine Verbundfaser, die aus einer faserbildenden Komponente aus einem Polyester und einer Haftkomponente aus Polyethylen oder Polypropylen besteht. Da diese Faser einen großen Unterschied in den Schmelzpunkten der beiden Komponenten aufweist, besitzt sie den Vorteil, daß der Heißschmelzadhäsionstemperaturbereich wesentlich breiter ist als der der vorstehenden Polyolefinverbundfaser; weil die Verträglichkeit des Polyesters mit dem Polyolefin schlechter ist, besitzt sie jedoch den Nachteil, daß beide Komponenten leicht voneinander abgeschält werden können. Weiterhin werden gemäß der JP-OS 57-1 76 217/1982 Verbundfasern einer Wärmebehandlung im voraus ausgesetzt, um eine Schrumpfung zur Zeit der Heißschmelzadhäsion zu verhindern, wodurch beide Komponenten der erhaltenen Verbundfasern leichter voneinander abgeschält werden können, so daß die Faservliese unter Verwendung dieser Verbundfasern den Nachteil besitzen, daß sie eine schwache Festigkeit bzw. Stärke aufweisen, in ihren Wiederherstellungseigenschaften nach wiederholter Belastung unterlegen sind und in ihrer Abriebfestigkeit so schwach sind, daß die abgeschälte Polyethylenkomponente in Form eines Pulvers abgetrennt wird.
Es wurden zahlreiche Untersuchungen zur Überwindung der vorstehend genannten Nachteile bei heißschmelzhaftenden Verbundfasern durchgeführt. Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer Mischung, die im wesentlichen aus 0,5 bis 30 Gew.-% eines Copolymers aus einem carboxylgruppenhaltigen modifizierten Polyolefin mit einem Polyamid und 70 bis 99,5 Gew.-% eines Polyesters als faserbildende Komponente der Verbundfasern und einem carboxylgruppenhaltigen modifizierten Polyolefin (nachfolgend häufig als modifiziertes Polyolefin bezeichnet) einem unmodifizierten Polyolefin oder einer Mischung der beiden als Haftkomponente besteht, die vorstehende Aufgabe gelöst werden kann.
Beispiele für den erfindungsgemäß verwendeten Polyester sind Polyester, die üblicherweise als Faserausgangsmaterialien verwendet werden, wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polymethylenterephthalat, Poly-p-ethylenoxybenzonat usw. Beispiele für das Polyolefin sind Polymere oder Copolymere, die hauptsächlich aus α-Olefinen zusammengesetzt sind, wie Ethylen, Propylen, Buten-1 usw., und Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer usw.
Das carboxylgruppenhaltige modifizierte Polyolefin wird erhalten durch Modifizieren von Polyolefinen mit ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, usw. Als Modifikationsverfahren wird vorzugsweise ein Verfahren, bei dem 0,05 bis 2 Gew.-% einer ungesättigten Carbonsäure und eine geringe Menge eines organischen Peroxids einem Polyolefin zugegeben werden, gefolgt von Schmelzkneten der Mischung mittels eines Extruders, verwendet, weil es einfach ist.
Das Copolymer des modifizierten Polyolefins mit einem Polyamid (nachstehend oft als Copolymer bezeichnet) kann auf einfache Weise durch Schmelzkneten des vorstehend genannten modifizierten Polyolefins und eines Polyamids, wie Nylon-6, Nylon-12, Nylon-66 usw., erhalten werden, um dadurch die Carboxylgruppe des modifizierten Polyolefins mit der endständigen Aminogruppen des Polyamids während des Knetverfahrens zu kondensieren. Die Menge der modifizierten Polyolefinkomponente in dem Copolymer beträgt 0,5 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 50 Gew.-%. Wenn die Menge des modifizierten Polyolefins in dem Copolymer weniger als die untere Grenze des vorstehend angegebenen Bereichs beträgt, treten insofern Probleme auf, daß die Verträglichkeit des Copolymers mit dem Poylester unzureichend ist und deshalb die Verträglichkeit der heißschmelzhaftenden Komponente mit der faserbildenden Komponente unzureichend ist, wodurch die Spinnbarkeit verringert wird und sich die erhaltene Faser abschälen kann. Wenn die Menge des modifizierten Polyolefins den vorstehenden Bereich übersteigt, tritt eine thermische Zersetzung zur Zeit des Knetens bei der Herstellung des Copolymers oder zur Zeit des Spinners zur Färbung der Faser ein.
Erfindungsgemäß kann eine Mischung aus 70 bis 99,5 Gew.-% des vorstehenden Polyesters mit 30 bis 0,5 Gew.-% des vorstehenden Copolymers als faserbildende Komponente verwendet werden. Wenn die Menge des Copolymers in der faserbildenden Komponente 30 Gew.-% übersteigt, wird die Spinnbarkeit der heißschmelzhaftenden Verbundfaser verschlechtert. Wenn die Menge weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, ist es unmöglich, ein Abschälen der Schichten der faserbildenden Komponente und der Haftkomponenten zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird ein modifiziertes Polyolefin, ein unmodifiziertes Polyolefin oder eine Mischung dieser beiden in einem gewählten Verhältnis als Haftkomponente verwendet. Wenn der Anteil des unmodifizierten Polyolefins in der Haftkomponente erhöht wird, werden die physikalischen Eigenschaften, wie Lösungsmittelbeständigkeit usw., verbessert, während bei Erhöhung des Anteils des modifizierten Polyolefins die Schmelzadhäsionsfestigkeit zwischen den Fasern erhöht wird, so daß es möglich ist, ein Faservlies mit hoher Tenazität zu erhalten.
Das modifizierte Polyolefin, das als Komponente des vorstehenden Copolymers verwendet wird, kann von der gleichen Art oder von verschiedener Art wie das modifizierte Polyolefin, das als Haftkomponente verwendet wird, sein, und diese modifizierten Polyolefine können solche sein, die durch Modifizieren des Polyolefins der gleichen Art wie das Polyolefin, das als Haftkomponente verwendet wird, erhalten werden oder solche, die durch Modifizieren des Polyolefins einer verschiedenen Art erhalten werden.
Die erfindungsgemäße heißschmelzhaftende Verbundfaser bzw. zusammengesetzte Faser wird durch Verbundspinnen (composite-spinning) der vorstehenden faserbildenden Komponente und der Haftkomponente mittels eines üblichen bekannten Verbundspinnwerkzeugs erhalten, wobei eine nebeneinanderliegende Anordnung (Seite an Seite) oder eine Hülle bzw. Mantel- und Kernanordnung, wobei die Haftkomponente die Hüllenkomponente bildet, verwendet wird, gefolgt, wenn gewünscht, von einem Strecken, Krimpfen bzw. Kräuseln, Schneiden oder dgl., und wird in Form eines Fadens oder einer Stapelfaser verwendet.
Die so erhaltene erfindungsgemäße heißschmelzhaftende Verbundfaser schält sich nur sehr schwer zwischen der faserbildenden Komponente und der Haftkomponente ab und besitzt einen breiten Heißschmelzadhäsionstemperaturbereich. Weiterhin weist diese Verbundfaser eine niedrige Wärmeschrumpfung über den gesamten Heißschmelzadhäsionstemperaturbereich auf, und auch wenn das Verbundspinnen so durchgeführt wird, daß sich eine nebeneinanderliegende Anordnung der Komponenten ergibt, wobei ein Kräuseln oder ein Schrumpfen im allgemeinen durch die Wärmebehandlung auftreten kann, weist sie nur eine geringe Schrumpfung auf, die der bei Verwendung einer Hülle und Kern-Anordnung der Komponenten ähnlich ist.
Aus den erfindungsgemäßen heißschmelzhaftenden Verbundfasern können durch ein Heißschmelzadhäsionsverfahren, allein oder in Mischung mit anderen Fasern, Faservliese hergestellt werden.
Das Faservlies unter Verwendung der erfindungsgemäßen heißschmelzhaftenden Verbundfaser besitzt verschiedene Eigenschaften. Die Verbundfasern schälen sich nicht ab, so daß es eine große Tenazität, eine starke Festigkeit, überlegene Wiederherstellungseigenschaften und eine große Abriebbeständigkeit besitzt, und da keine Schrumpfung auftritt zur Zeit der Wärmebehandlung bei der Umwandlung der Verbundfasern in das Faservlies, tritt weder eine Verwerfung noch eine Welligkeit auf, und es fühlt sich auch gut an.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Bewertungsmethoden für die physikalischen Eigenschaften, die in diesen Beispielen durchgeführt werden, waren wie folgt:
(i) Prozentuale Flächenschrumpfung:
Probenfasern mit einer mechanischen Kräuselung von 10 Crimps/25 mm für die Verbundfasern, die in eine Faserlänge von 64 mm geschnitten waren, werden durch eine Kardiermaschine (carding machine) geleitet, um eine Bahn mit einem Grundgewicht von 100 g/m2 zu erhalten, aus der ein Probenstück von 25 cm (Länge) × 25 cm (Breite) ausgeschnitten wird. Dieses Probenstück wird wärmebehandelt bei einer bestimmten Temperatur von 140°C bis 200°C über 5 min, um einen nichtgewebten Stoff oder ein Faservlies (etwa 7 mm dick) zu erhalten. Die prozentuale Flächenschrumpfung wird gemäß der folgenden Gleichung durch die Fläche des Faservlieses (S, cm2) nach der Wärmebehandlung angegeben.
Prozentuale Flächenschrumpfung (%) = (1 - S/625) × 100
(ii) Aussehen:
Bei dem vorstehenden Faservlies wurde das Anfüllen bewertet und das Auftreten oder Nichtauftreten einer Abschälung mittels eines Mikroskops durch 5 Personen beobachtet. Wenn alle Personen diese Eigenschaften mit gut bezeichneten, wurden die mit "A" angegeben; wenn drei oder vier Personen diese Eigenschaften mit gut bezeichneten, wurde dies mit "B" angegeben; und wenn mehr als drei Personen diese Eigenschaften mit schlecht bezeichneten, wurde dies mit "C" angegeben.
(iii) Wiederherstellungseigenschaften
Eine Schlag- bzw. Aufpralleinrichtung mit einem Durchmesser von 5 cm und einem Gewicht von 1 kg mit einer Bodenoberfläche, die durch einen flachen Gummi einer Härte gemäß dem JIS K6301 A Verfahren von 60 H S bedeckt war, wurde auf das vorstehende Vlies, dessen Dicke (a mm) im voraus gemessen worden war, aus einer Höhe von 20 mm 1000 mal in einer Rate von 195/min fallengelassen, gefolgt von Stehenlassen des Stoffes über 5 min, um seine Dicke (b mm) zu messen. Das Vlies, das eine prozentuale Verringerung der Dicke von weniger als 5% besaß, wurde als gut bewertet, dasjenige, welches eine prozentuale Verringerung von weniger als 10% besaß, wurde mit ziemlich gut bezeichnet und dasjenige, das eine prozentuale Verringerung von 10% oder mehr aufwies, wurde als schlecht bezeichnet, entsprechend den Abkürzungen "A" bzw "B" bzw. "C".
Prozentuale Verringerung der Dicke (%) = (1 - b/a) × 100
(iv) Tenazität:
Ein Teststück mit 5 cm Breite und 15 cm Länge wurde aus dem Faservlies ausgeschnitten und seine Bruchfestigkeit (kg/5 cm) wurde bei einem Einspann- bzw. Klemmabstand von 10 cm und einer Streckungsrate von 10 cm/min gemäß JIS L1096 gemessen.
(v) Abriebbeständigkeit:
Teststücke, die dem Test für die Wiederherstellungseigenschaften ausgesetzt worden waren, wurden mit einem Mikroskop untersucht, und solche, bei denen sich die Verbundkomponenten in großem Ausmaß abschälten, wurden als schlecht bezeichnet, solche, bei denen wenige Abschälungen auftraten, wurden als ziemlich gut bezeichnet, und solche bei denen keine Abschälungen auftraten, wurden als gut bezeichnet, entsprechend den Abkürzungen "C", "B" bzw. "A".
Die Werte für die physikalischen Eigenschaften, Zusammensetzungen usw. der verschiedenen Arten von Polyestern, Polyolefinen, modifizierten Polyolefinen und Copolymeren von modifizierten Polyolefinen mit Polyamiden sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt.
Beispiel 1
Ein Schmelzspinnen wurde in einem Verbundverhältnis von 50/50 bei einer Spinntemperatur von 280°C durchgeführt unter Verwendung als faserbildende Komponente (Kernkomponente) eines Polyethylenterephthalats (PET-1) mit einer Eigenviskosität (IV) von 0,7 und einem Schmelzpunkt von 256°C, dem 1 Gew.-% eines Copolymers (PAO-1) aus 30 Gew.-% eines Maleinsäureanhydrid-modifizierten Polyethylens (MPO-2), enthaltend 0,1 Gew.-% Carboxylgruppen, 20 Gew.-% eines unmodifizierten hochdichten Polyethylens (PO-2) und 50 Gew.-% Nylon 6 zugegeben worden waren und als Haftkomponente (Hüllenkomponente) ein hochdichtes Polyethylen (PO-2) mit einer Schmelzflußrate (190°C) von 25 und einem Schmelzpunkt von 132°C, dem 10 Gew.-% des vorstehenden modifizierten Polyethylens (MPO-2) zugegeben worden waren, unter Verwendung eines Verbundspinnwerkzeugs vom Hüllen- und Kerntyp (Lochdurchmesser 0,6 mm; Zahl der Löcher 350), um ungestreckte Fasern von 10 Denier/Faden zu erhalten. Diese ungestreckten Fasern wurden auf das 3,5 fache ihrer ursprünglichen Länge bei 80°C gestreckt, den Fasern wurden 10 Crimps/25 mm in einer hydraulischen Strangpresse (stuffer box) veliehen, und danach wurden die gekräuselten Fasern auf eine Länge von 64 mm geschnitten, um Stapelfasern von 3 d/f × 64 mm zu erhalten. In diesem Beispiel waren die Spinnbarkeit und die Streckbarkeit gut.
Die vorstehenden Stapelfasern wurden durch eine Kardiermaschine geleitet, um eine Bahn mit einem Grundgewicht von 100 g/m2 zu erhalten, woraufhin diese Bahn mit einem Saugtrockner unter zwei Bedingungen von 140°C über 5 min und 200°C über 5 min wärmebehandelt wurden, um Faservlies zu erhalten. Die prozentuale Flächenschrumpfung der Bahnen durch die Wärmebehandlungen ware 0% in beiden Fällen, und die erhaltenen Faservliese besaßen ein gutes Aussehen, eine Tenazität von 20 kg/5 cm und Wiedergewinnungseigenschaften von weniger als 5%, d. h. alle diese Werte waren gut. Diese Daten sind in Tabelle 5 gezeigt.
Beispiele 2 bis 8
Als faserbildende Komponente und Haftkomponente wurden die verschiedenen in den Tabellen 1 bis 4 gezeigten Materialien kombiniert und verwendet, und die Verfahren des Verbundspinnes und der Wärmebehandlung wurden gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt, um Faservliese zu erhalten mit der Ausnahme, daß der Denier der gestreckten Faser 2 d/f in Beispiel 5 und 6 d/f in Beispiel 7 war und daß das Verbundspinnen der nebeneinanderliegenden Art (Seite an Seite) in Beispiel 8 ausgeführt wurde. Die Spinnbarkeit und die physikalischen Eigenschaften der Faservliese dieser Beispiele sind in Tabelle 5 gezeigt.
Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Als Beispiele für wärmeschmelzhaftende Verbundfasern der üblichen Art wurden die Spinnbarkeit und die physikalischen Eigenschaften von Faservliesen aus Propylen/Polyethylen (Vergleichsbeispiele 1 und 2) und aus Polyester/ Polyethylen (Vergleichsbeispiel 5) getestet. Weiterhin wurden Tests mit Fasern, in denen der Gehalt an Copolymer in der faserbildenden Komponente außerhalb des erfindungsgemäß angegebenen Bereichs lag, auf ähnliche Weise durchgeführt (Vergleichsbeispiele 3 und 4). In Vergleichsbeispiel 2 wurde Beispiel 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß das Verbundspinnen von der nebeneinanderliegenden Art durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde eine große prozentuale Flächenschrumpfung bereits bei 160°C beobachtet; bei den Vergleichsbeispielen 4 und 5, bei denen der Gehalt an Copolymer in der faserbildenden Komponente niedrig ist, neigen die Verbundkomponenten zur Abschälung, und das Aussehen und die Wiederherstellungseigenschaften des Faservlieses sind schlecht. In dem Vergleichsbeispiel 3, in dem der Gehalt an Copolymer in der faserbildenden Komponente hoch ist, ist die Spinnbarkeit schlecht, und gestreckte Fasern, die in das Faservlies verarbeitet werden können, können nicht erhalten werden.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5

Claims (9)

1. Heißschmelzhaftende Verbundfaser aus einer faserbildenden Komponente und einer Haftkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die faserbildende Komponente 0,5 bis 30 Gew.-% eines Copolymeres aus einem carboxylgruppenhaltigen modifizierten Polyolefin mit einem Polyamid und 70 bis 99,5 Gew.-% eines Polyesters umfaßt, wobei der Anteil des carboxylgruppenhaltigen, modifizierten Polyolefins in dem Copolymer im Bereich von 0,5 bis 60 Gew.-% liegt, und die Haftkomponente ein carboxylgruppenhaltiges modifiziertes Polyolefin, ein unmodifiziertes Polyolefin oder eine Mischung daraus umfaßt.
2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltige modifizierte Polyolefin Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polyethylen und/ oder Maleinsäureanhydrid-modifiziertes Polypropylen ist.
3. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyamid Nylon 6 und/oder Nylon 66 ist.
4. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unmodifizierte Polyolefin Polyethylen und/oder Polypropylen ist.
5. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des carboxylgruppenhaltigen modifizierten Polyolefins in dem Copolymer aus einem carboxylgruppenhaltigen modifizierten Polyolefin mit einem Polyamid im Bereich von 2 bis 50 Gew.-% liegt.
6. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die haftkomponente Polyethylen ist.
7. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftkomponente Polypropylen ist.
8. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faserbildende Komponente und die Haftkomponente der heißschmelzhaftenden Verbundfaser nebeneinanderliegend angeordnet sind.
9. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faserbildende Komponente und die Haftkomponente in der Form einer Hülle und eines Kerns angeordnet sind, wobei die faserbildende Komponente eine Kernkomponente bildet und die Haftkomponente eine Hüllenkomponente bildet.
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