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Die Erfindung gewährt Hotmeltklebstoff-Verbundstofffasern, die
niedrigschmelzende Polyesterharze enthalten, mit denen eine merkliche
Herabsetzung der Schichtentrennung möglich ist. Spezieller lassen sich mit
den niedrigschmelzenden Polyesterharzen Bikomponentenfasern mit einem
breiten Temperaturbereich des Hotmeltklebstoffes und auch mit einer hohen
Reißfestigkeit erzeugen, wenn das Polyesterharz, wie bisher auf den
Gebieten von Papierwindeln und Hygieneartikeln angewendet, als Bestandteil
oder anstelle von Komponenten konventioneller Hotmeltklebstoff-
Bikomponentenfasern einem Schmelzverkleben unterworfen wird.
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Verfahren zur Erzeugung von Faservlies durch Schmelzverkleben einer
niedrigschmelzenden Komponente von Bikomponentenfasern, bestehend aus einer
Vielzahl von Polymeren mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, sind bereits
bekannt. Derartige Verfahren sind hauptsächlich zur Erzeugung von
Faservlies mit einem mittleren oder niedrigen Flächengewicht geeignet.
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Die JP-A-Sho-55-17807 offenbart Polyolefin-Bikomponentenfasern, deren
faserbildende Komponente Polypropylen und deren Klebstoffkomponente
Polyethylen ist. Derartige Fasern verfügen jedoch über eine relativ geringe
Differenz der Schmelzpunkte der zwei Komponenten, so daß der
Temperaturbereich zur Ausführung des Schmelzverklebens mit geringer
Wärmeschrumpfung so schmal ist, daß zur Erzeugung von Faservlies eine
genaue Temperaturregelung erforderlich ist.
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Die JP-A-Sho-57-176217 offenbart Bikomponentenfasern, deren
faserbildende Komponente ein Polyester und deren Klebstoffkomponente
Polypropylen oder Polyethylen ist. Da die Fasern über eine große Differenz
der Schmelzpunkte der zwei Komponenten verfügen, haben sie den Vorteil, daß
der Temperaturbereich des Schmelzverklebens sehr viel breiter ist als der
der vorgenannten Polyolefin-Bikomponentenfasern. Andererseits ist die
Kompatibilität zwischen dem Polyester und dem Polyolefin so schlecht mit
dem Nachteil, daß die zwei Komponenten anfällig sind, sich voneinander
abzulösen. Da die Bikomponentenfasern darüber hinaus zur Vermeidung des
Schrumpfens zum Zeitpunkt des Schmelzverklebens vorher wärmebehandelt
werden, bestehen die Nachteile darin, daß die Fasern leichter voneinander
abgelöst werden, so daß aus derartigen Bikomponentenfasern erzeugte
Faservlieswaren eine geringe Steifigkeit haben; nach wiederholter
Aufbringung einer Last auf die Fasern, die resultierenden Fasern
hinsichtlich der Rückstelleigenschaften schlechter und hinsichtlich des
Reibungswiderstandes schwach sind; und das abgelöste Polyethylen zu Pulver
zerfällt.
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Die JP-A-Hei-1-20249 offenbart Bikomponentenfasern, die erhalten
werden durch Schmelzverkleben einer faserbildenden Komponente, bestehend
aus einem Copolymer einer modifizierten Polyolefins, enthaltend
Carboxyl-Gruppen mit einem Polyamid und einem Polyester, und einer
Klebstoffkomponente, bestehend aus einem modifizierten Polyolefin,
enthaltend Carboxyl-Gruppen, und einem nichtmodifizierten Polyolefin oder
der Mischung dieser zwei. In dem Fall derartiger Fasern wurden die bis
dahin aufgetretenen Probleme zu einem wesentlichen Grad überwunden, d.h.
es tritt nicht ohne weiteres eine Schichtentrennung ein, und der
Temperaturbereich des Hotmeltklebstoffes ist darüber hinaus breiter.
Allerdings wird eine Verbesserung der Qualität der für Papierwindeln und
Hygieneartikel verwendeten Bikomponentenfasern heutzutage immer
dringlicher. Insbesondere ist die Reißfestigkeit von Faservliesware noch
unzureichend, so daß hierin eine Verbesserung wünschenswert ist.
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Die JP-A-2041416 beschreibt eine heißschmelzklebfähige
Verbundstofffaser, bestehend aus einer hochschmelzenden Polypropylen- oder
Polyesterfaser mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 150ºC und einer
niedrigschmelzenden Polyethylenfaser mit einem Schmelzpunkt mit mehr als
20ºC darunter.
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Die vorliegende Erfindung gewährt
Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern, umfassend eine faserbildende Komponente und eine
Klebstoffkomponente, wobei mindestens eine der faserbildenden Komponente und der
Klebstoffkomponente ein Polyester ist, der erhalten werden kann durch die
Polykondensation einer (i) Diol-Komponente mit 3 bis 40 Molprozent eines
2,2-Alkyl-substituiert-1,3-propandiols und 60 bis 97 Molprozent
Ethylenglykol und/oder 1,4-Butandiol; sowie einer (ii) aromatischen
Dicarbonsäure; wobei das Polyesterharz einen Schmelzpunkt von 130º bis
240ºC hat.
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Der Polyester hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt von 160º bis 240ºC.
Bei dem speziell als eine der Diol-Komponenten verwendeten
2,2-Alkylsubstituiert-1,3-propandiol wird die Alkyl-Gruppe darin ausgewählt aus der
Gruppe, bestehend aus Ethyl, Propyl, Butyl und Pentyl, wobei konkrete
Beispiele für das Propandiol 2,2-Diethyl-1,3-propandiol, 2-Butyl-2-ethyl-
1,3-propandiol und 2-Pentyl-2-propyl-1,3-propandiol sind. Diese können in
Abhängigkeit von ihrer Anwendung allein oder in Kombination verwendet
werden.
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Der Grund dafür, daß die Menge des in der vorliegenden Erfindung
verwendeten 2,2-Alkyl-substituiert-1,3-propandiols auf den Bereich von 3
bis 40 Molprozent in der Diol-Komponente begrenzt ist, ist folgender:
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Wenn die Menge kleiner ist als 3 Molprozent, wird der Schmelzpunkt
des resultierenden Polyesterharzes so hoch, daß die Schmelztemperatur nahe
der von hochkristallinem Polyethylenterephthalat liegt. Wenn beispielsweise
das Schmelzkleben unter Verwendung von hochkristallinem
Polyethylenterephthalat als die faserbildenden Komponente und unter
Verwendung des resultierenden modifizierten Polyesterharzes als die
Klebstoffkomponente ausgeführt wird, wird der Temperaturbereich, in dem das
Schmelzverkleben ausgeführt werden kann, sehr schmal, so daß bei Erzeugung
einer Faservliesware eine sehr genaue Temperaturregelung erforderlich ist.
Wenn die Menge andererseits 40 Molprozent überschreitet, liegt der
Schmelzpunkt des resultierenden Polyesterharzes sehr nahe oder unterhalb
der des Polyethylens, wodurch Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern, die
unter Verwendung eines solchen Polyesterharzes als eine Komponente erhalten
werden, hinsichtlich der Verspinnbarkeit unterlegen sind.
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Überdies sind als die aromatische Dicarbonsäure, die einer
Polykondensation mit der Diol-Komponente unterworfen wird, Terephthalsäure
und Isophthalsäure geeignet, wobei Terephthalsäure und Terephthalsäure mit
einem Gehalt von bis zu 20 Molprozent Isophthalsäure besonders bevorzugt
werden. Wenn nämlich der Gehalt von Terephthalsäure kleiner ist als 80
Molprozent (d.h. der Gehalt von Isophthalsäure beträgt 20 Molprozent oder
mehr) liegt der Schmelzpunkt des resultierenden Polyesterharzes sehr nahe
oder unterhalb dem des Polyethylens, so daß dadurch, wenn
Hotmeltklebstofffasern, die durch Verwendung eines solchen Polyesterharzes
als eine Komponente erhalten werden, zu einem Faservlies verarbeitet
werden, die Reißfestigkeit des textilen Flächengebildes merklich
herabgesetzt wird. In der vorliegenden Erfindung kann die
Polykondensationsreaktion der Diol-Komponente mit der aromatischen
Dicarbonsäure nach bekannten Verfahren ausgeführt werden, ohne daß
irgendein spezieller Apparat, Katalysator und Additiv benötigt werden. Das
niedrigschmelzende Polyesterharz, das nach der vorgenannten
Polykondensationsreaktion erhalten wird, ist wirksam als eine Komponente
von Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern. In dem Fall von
Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern, die aus einer faserbildenden
Komponente und einer Klebstoffkomponente bestehen, wird das
niedrigschmelzende Polyesterharz nämlich als mindestens eine der
faserbildenden Komponente und der Klebstoffkomponente verwendet. Es spielt
daher keine Rolle, ob die faserbildende Komponente und die
Klebstoffkomponente jeweils die niedrigschmelzenden Polyesterharze mit
unterschiedlichen Schmelzpunkten sind.
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Je nach der Anwendung der Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern spielt
es außerdem keine Rolle, ob die faserbildende Komponente eine gemischte
Komponente ist, sowie beispielsweise bei der von hochkristallinem
Polyethylenterephthalat mit dem niedrigschmelzenden Polyesterharz. In
diesem Fall kann die gemischte Komponente in einem Seite-an-Seite-Typ unter
Erzeugung einer faserbildenden Komponente angeordnet werden, oder die höher
schmelzende Komponente in der gemischten Komponente kann als eine
Kernkomponente angeordnet werden und die niedriger schmelzende Komponente
darin als eine Mantelkomponente, um eine faserbildenden Komponente zu
erzeugen.
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Die erfindungsgemäßen Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern können
durch konjugiertes Spinnen unter Verwendung einer konventionellen Spinndüse
und Anordnung der vorgenannten faserbildenden Komponente und
Klebstoffkomponente zu einem Seite-an-Seite-Typ oder Anordnung der
Komponenten zu einem Kern/Mantel-Typ erhalten werden, wobei die
Klebstoffkomponente als eine Mantelkomponente angeordnet wird und die
resultierenden Fasern auf Wunsch einem Recken, Kräuseln oder Schneiden
unterworfen und in Form von Filamenten oder Stapelfasern verwendet werden
können.
(WIRKUNG DER ERFINDUNG)
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Das niedrigschmelzende Polyesterharz der vorliegenden Erfindung
ermöglicht eine merkliche Herabsetzung der Schichtentrennung der
faserbildenden Komponente und der Klebstoffkomponente der
Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern im Vergleich zu denen konventioneller
Ausführung.
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Darüber hinaus verfügen die erfindungsgemäßen Hotmeltklebstoff-
Bikomponentenfasern unter Verwendung des niedrigschmelzenden
Polyesterharzes über einen breiten Temperaturbereich des Schmelzklebens,
und die Fasern können mit anderen Fasern gemischt werden, wie
beispielsweise solche aus Polyestern und Polyolefinen, von denen man bisher
gedacht hat, daß sie von sich aus eine schlechte Kompatibilität mit
Polyestern haben, und sie lassen sich nach einem Schmelzklebeverfahren zu
Faservliesware verarbeiten. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen
Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern erhaltene Faservlieswaren zeigen
zumeist keine Schichtentrennung der faserbildenden Komponente und der
Klebstoffkomponente, womit sie über das besondere Merkmal verfügen, eine
weitaus höhere Reißfestigkeit als die konventioneller Ausführung zu haben,
wobei sie außerdem über die Vorteile überlegener Steifigkeit und
Rückstelleigenschaften nach Kompression verfügen.
(BEISPIEL)
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der Beispiele und der
Vergleichsbeispiele detaillierter beschrieben, ohne auf diese beschränkt
zu sein. Die in diesen Beispielen ausgeführten Methoden zur Bewertung der
physikalischen Eigenschaften sind folgende:
(a) REIßFESTIGKEIT
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Es werden Probefasern, die durch Aufbringung einer maschinellen
Kräuselung (10 Kräuselungen/25 mm) auf die
Hotmeltklebstoff-Bikomponentenfasern und Schneiden auf eine Faserlänge von 64 mm erhalten wurden, durch
eine Kratzmaschine gegeben, um eine Bahn mit einem Flächengewicht von
100 g/m² zu erhalten, nachfolgend Abtrennen eines Probestückes von 25 cm
x 25 cm in Längsrichtung und Seitenrichtung von der vorgenannten Bahn,
Wärmebehandeln des Probestücks bei einer festgelegten Temperatur von 140º
bis 200ºC für 5 Minuten, um ein Faservlies von etwa 7 mm Dicke
herzustellen, sowie Abtrennen eines Prüfstückes von 5 cm Breite und 15 cm
Länge von dem Faservlies und Messen seiner Reißfestigkeit (kgf/5 cm) bei
einem Greifabstand von 10 cm und einer Streckgeschwindigkeit von 10 cm/min
nach JIS L 1096.
(b) GRIFF:
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Mit dem vorstehend beschriebenen Faservlies wurde dessen Griff von
5 Prüfern bewertet. Der Fall, in dem 5 Prüfer mit einem "gut" bewerteten,
wurde mit einem Kreissymbol "o" bezeichnet; der Fall, in dem 3 bis 4 Prüfer
mit "gut" bewerteten, wurde mit einem Deltasymbol "Δ" bezeichnet und der
Fall, in dem 3 Prüfer oder mehr mit einem "mangelhaft" bewerteten, wurde
mit einem Symbol "x" bezeichnet.
(c) RÜCKSTELLEIGENSCHAFTEN:
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Von einer Höhe von 20 cm wird 1.000 x bei einer Geschwindigkeit von
195 Mal pro Minute auf das vorstehend beschriebene Faservlies, dessen Dicke
zuvor in cm (a in cm) gemessen wurde, ein Prallkörper mit einem Durchmesser
von 5 cm und eine Masse von 1 kg, an der Unterseite bedeckt mit einem
ebenen Gummi einer Harte von 60 Hs nach der JIS K 6301A-Methode,
fallengelassen, wonach man das resultierende textile Flächengebilde für 5
Minuten stehen läßt und seine Dicke (b in cm) mißt.
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Der Fall, in dem die prozentuale Dickenverringerung (in %)
entsprechend der nachstehenden Gleichung kleiner ist als 5%, wird mit "gut"
bewertet; der Fall mit einem Prozentanteil von 5 bis 10% wird mit
"passabel" bewertet und der Fall, in dem der Prozentanteil 10%
überschreitet mit "schlecht" bewertet, wobei diese Fälle mit den Symbolen
o, Δ und x bezeichnet werden:
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Prozentuale Dickenverringerung (%) = (1-b/a) x 100.
(d) REIBUNGSWIDERSTAND:
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Das Probestück, das der Prüfung auf Rückstelleigenschaften unterzogen
wurde, wurde mit einem Mikroskop untersucht. Das Prüfstück mit mehrfachen
Ablösungen, das mit wenigen Ablösungen und das ohne Ablösungen wurde mit
schlecht, passabel bzw. gut bewertet und mit den jeweiligen Symbolen x, Δ
und o gekennzeichnet.
HERSTELLUNGSBEISPIEL 1
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In eine mit einem Thermometer, einem Rührwerk, einem
Stickstoff-Zuführrohr und einem Kühler ausgestatteten Scheidekolben aus
Glas mit einem Fassungsvermögen von 2 l wurden Terephthalsäure (nachfolgend
abgekürzt mit TPA) (830 g, 5,0 Mol), Ethylenglykol (nachfolgend abgekürzt
mit EG) (465 g, 7,5 Mol) und 2-Butyl-2-ethyl-1,3-propandiol (nachfolgend
abgekürzt mit DMH) (24 g, 0,15 Mol) gegeben, gefolgt von einer weiteren
Zugabe von Calciumacetat (0,44 g) als ein Katalysator für die Veresterung
sowie Antimontrioxid (0,73 g) als ein Katalysator für die
Hochpolymerisation, wonach die Mischung unter Atmosphärendruck bei 150º bis
220ºC für 10 Stunden unter Durchleiten von N&sub2;-Gas umgesetzt wurde, das
während der Reaktion erzeugte Wasser (179 g) abdestilliert wurde und danach
der Druck des Reaktionssystems mit Hilfe einer Vakuumpumpe vermindert
wurde, der Glykolüberschuß (EG) (164 g) im Inneren des Reaktionssystems bei
bis 280ºC für 5 Stunden abdestilliert wurde, um ein in der
vorliegenden Erfindung verwendetes Polyesterharz (nachfolgend bezeichnet
als PEPO-1) (975 g) zu erhalten. Der Schmelzpunkt dieses PEPO-1 betrug als
Ergebnis der Analyse der Differentialscanningkalorimetrie (DSC) 237ºC.
HERSTELLUNGSBEISPIELE 2 BIS 5
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Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die Arten der
aromatischen Dicarbonsäure und der Diol-Komponenten und/oder die
Zusammensetzung variiert wurden, um Polyesterharze herzustellen.
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Im Herstellungsbeispiel 2 wurden TPA (830 g, 5,0 Mol), EG (372 g, 6,0
Mol), 2,2-Diethyl-1,3-propandiol (nachfolgend abgekürzt mit DMP) (99 g,
0,75 Mol) und 2-Pentyl-2-propyl-1,3-propandiol (nachfolgend abgekürzt mit
DMN) (188 g, 1,0 Mol) zugeführt und das erzeugte Wasser (179 g) und
überschüssiges Glykol (EG) (170 g) abdestilliert, um ein Polyesterharz mit
einem Schmelzpunkt von 170ºC zu erhalten (nachfolgend bezeichnet als
PEPO-2).
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Im Herstellungsbeispiel 3 wurden TPA (830 g, 5,0 Mol), 1,4-Butandiol
(nachfolgend abgekürzt mit BG) (540 g, 6,0 Mol), DMP (33 g, 0,25 Mol), DMH
(40 g, 0,25 Mol) und DMN (47 g, 0,25 Mol) zugeführt und das erzeugte Wasser
(178 g) und überschüssiges Glykol (EG) (157 g) abdestilliert, um
Polyesterharz mit einem Schmelzpunkt von 198ºC zu erhalten (nachfolgend
bezeichnet als PEPO-3).
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Im Herstellungsbeispiel 4 wurden TPA (789 g, 4,75 Mol),
Isophthalsäure (nachfolgend abgekürzt mit IPA) (42 g, 0,25 Mol), EG (403
g, 6,5 Mol) und DMH (120 g, 0,75 Mol) zugeführt und das erzeugte Wasser
(179 g) und überschüssiges Glykol (EG) (139 g) abdestilliert, um ein
Polyesterharz mit einem Schmelzpunkt von 189ºC zu erhalten (nachfolgend
bezeichnet als PEPO-4).
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Im Herstellungsbeispiel 5 wurden TPA (664 g, 4,0 Mol), IPA (166 g,
1,0 Mol), EG (279 g, 4,5 Mol), BG (203 g, 2,25 Mol) und DMH (80 g, 0,5 Mol)
zugeführt und das erzeugte Wasser (178 g) und überschüssiges Glykol (EG)
(138 g) abdestilliert, um Polyesterharz mit einem Schmelzpunkt von 162ºC
zu erhalten (nachfolgend bezeichnet als PEPO-5).
VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Ein modifiziertes Polyesterharz mit einer Zusammensetzung außerhalb
des Zusammensetzungsbereichs der vorliegenden Erfindung wurde in der
gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Es wurden TPA (830 g, 5,0
Mol), EG (310 g, 5,0 Mol), DMP (165 g, 1,25 Mol) und DMH (200 g, 1,25 Mol)
zugeführt und das erzeugte Wasser (178 g) und überschüssiges Glykol (EG)
(151 g) abdestilliert, um Polyesterharz mit einem Schmelzpunkt von 118ºC
zu erhalten (nachfolgend bezeichnet als PEPO-6).
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Das vorstehend ausgeführte wird zusammenfassend in Tabelle 1
dargestellt. Zusätzlich wurde für den Vergleich mit dem in der vorliegenden
Erfindung verwendeten Polyesterharz kommerziell verfügbare Faserqualität
aus hochkristallinem polyethylenterephthalat (nachfolgend abgekürzt mit
PET-1) ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.
BEISPIEL 6
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Unter Verwendung von kommerziell verfügbarem, hochkristallinen
Polyethylenterephthalat (PET-1) als eine faserbildende Komponente
(Kernkomponente) und dem Polyesterharz (PEPO-1) der vorliegenden Erfindung
als eine Klebstoffkomponente (Mantelkomponente) und unter Einsatz einer
Konjugat-Spinnbrause vom Mantel/Kern-Typ (Öffnungsdurchmesser: 0,6 mm und
Zahl der Öffnungen: 350) mit einem Konjugat-Verhältnis von 50/50 bei einer
Spinntemperatur von 270ºC wurde ein Schmelzspinnen ausgeführt, um
unverstreckte Filamente mit 10 d/f (etwa 1,1 tex/f) zu erhalten, gefolgt
von einem Verstrecken der unverstreckten Filamente, um das 3,5-fache der
Anfangslänge bei 80ºC, Aufbringen einer Kräuselung (10 Kräuselungen/25 mm)
mit Hilfe einer Kräuselkammer und Schneiden zu einer Faserlänge von 64 mm,
um Stapelfasern mit 3 d/f x 64 mm (etwa 0,3 tex/f x 64 mm) mit hoher
Verspinnbarkeit und Verstreckbarkeit zu erhalten.
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Die vorgenannten Stapelfasern wurden durch eine Kratzmaschine
gegeben, um eine Bahn mit einem Flächengewicht von 100 g/m² zu erhalten,
wonach eine Wärmebehandlung dieser Bahn unter Verwendung eines
Saugtrockners bei 240ºC für 5 Minuten folgte, um ein Faservlies
herzustellen.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Das resultierende
Faservlies zeigte einen guten Griff und überlegene Werte der Reißfestigkeit
und Rückstelleigenschaften von 38 kgf/5 cm bzw. weniger als 5%.
BEISPIELE 7 BIS 13
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Es wurden die Schritte des konjugierten Spinnens bis zur
Wärmebehandlung in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 unter Verwendung
der in Tabelle 1 mit dem Symbol gekennzeichneten Ausgangsmaterialien als
eine faserbildende Komponente und/oder eine Klebstoffkomponente ausgeführt,
um Faservliesware zu erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
In jedem dieser Beispiele zeigte die Faservliesware einen genauso guten
Griff wie in Beispiel 6 und überlegene Werte der Reißfestigkeit und
Rückstelleigenschaften.
VERGLEICHSBEISPIELE 2 BIS 4
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Als Beispiele für konventionelle Hotmelt-Bikomponentenfasern wurden
hochkristalline Polyethylenterephthalat/Polyethylen-Bikomponentenfasern
(Vergleichsbeispiel 2) und hochkristalline
Polyethylenterephthalat/Polypropylen-Bikomponentenfasern (Vergleichsbeispiel 4) auf Verspinnbarkeit
und physikalische Eigenschaften der Faservliesware getestet. Außerdem
wurden Bikomponentenfasern eines Polyesterharzes (PEPO-6) mit einer
Zusammensetzung außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung in
ähnlicher Weise getestet (Vergleichsbeispiel 3).
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Die Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 2 dargestellt. In beiden
Fällen der Vergleichsbeispiele 2 und 4 zeigte die resultierende
Faservliesware einen guten Griff, allerdings waren Rückstelleigenschaften
und Reibungswiderstand schlecht.
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Darüber hinaus war im Fall von Vergleichsbeispiel 3 die
Verspinnbarkeit schlecht, so daß keine verstreckten Garne erhalten werden
konnten, die sich zu einem Faservlies verarbeiten ließen.
TABELLE 1
TABELLE 2