DE69415124T2

DE69415124T2 - Wasserlösliche, schmelzklebende Binderfasern aus Polyvinylalkohol, diese Fasern enthaltende Vliesstoffe und Verfahren zur Herstellung dieser Faser und dieses Vliesstoffes

Info

Publication number: DE69415124T2
Application number: DE69415124T
Authority: DE
Inventors: Satoru Kurashiki-Shi Okayama-Ken Kobayashi; Syunpei Tsukubo-Gun Okayama-Ken Naramura; Akio Okayama-Ken Ohmory; Tomoyuki Okayama-Ken Sano; Masahiro Okayama-Ken Satoh; Yosuke Tsukubo-Gun Okayama-Ken Sekiya
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: DE69415124D1; US5486418A; CN1111644A; EP0648871A1; ATE174389T1; CN1085678C; KR950011662A; KR0185438B1; EP0648871B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft wasserlösliche, durch Wärme preßverbindbare Bindemittelfasern des Polyvinylalkoholtyps (im folgenden einfach als PVA-Typ bezeichnet). Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Bindemittelfasern des PVA-Typs, die wärmepreßverbindbar bzw. schmelzklebend sind, während der Wärmepreßverbindung eine geringe Dimensionsänderung der Fasern zeigen und die wasserlöslich selbst nach der Wärmepreßverbindung sind. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der Fasern und ein nichtgewebtes, d. h. Vlies-Flächengebilde, bei dem diese Fasern verwendet werden.
Wärmeverbindbare Bindemittelfasern, hergestellt beispielsweise aus schmelzverspinnbarem Polyethylen oder Polyestern, sind im Handel. Kürzlich wurden wärmeverbindbare Bindemittelfasern des Umhüllung-Kern-Zweikomponenten-Typs, die ein Polymeres mit hohem Schmelzpunkt (im folgenden einfach als hochschmelzendes Polymeres bezeichnet) als Kern und ein Polymeres mit niedrigem Schmelzpunkt (im folgenden einfach als niedrigschmelzendes Polymeres bezeichnet) als Umhüllung entwickelt, und dies hat es möglich gemacht, das Schrumpfen der Fasern während der Wärmeverbindung zu unterdrücken. Die Wärmeverbindungs-Bindemittelfasern des Umhüllung-Kern-Zweikomponenten-Typs finden vielfache Anwendung, bedingt durch ihre Vorteile, wie ein leichtes und schnelles Verkleben, und sind keine öffentlichen Gefahren.
Diese Wärmeverbindungs-Bindemittelfasern werden jedoch aus einem hydrophoben Harz hergestellt und besitzen daher eine niedrige Bindungsfähigkeit an hydrophile Harze, wie ein Harz des PVA-Typs und ein Harz des Cellulosetyps. Weiterhin sind diese Wärmeverbindungs-Bindemittelfasern natürlich nicht wasserlöslich.
Bei der Herstellung wasserlöslicher nichtgewebter Flächengebilde wurde ein Verfahren verwendet, das das Aufbringen einer wäßrigen Lösung aus einem wasserlöslichen Harz des PVA-Typs auf eine Bahn aus wasserlöslichen Fasern des PVA-Typs und Trocknen der entstehenden Bahn bei niedrigen Temperaturen während langer Zeit, um die Fasern zu verbinden, umfaßt. Beispielsweise wird bei der Herstellung eines chemischen Spitzengrundflächengebildes, welches wasserlöslich sein muß, im allgemeinen ein Verfahren verwendet, das das Beschichten oder Imprägnieren eines trockenen aufgelegten nichtgewebten Flächengebildes, hergestellt aus wasserlöslichen PVA-Fasern, mit einer wäßrigen Lösung eines Harzes des PVA-Typs und dann Trocknen des entstehenden Flächengebildes umfaßt. Bei einem solchen Verfahren, bei dem eine wäßrige Lösung angewendet wird und dann das entstehende Material getrocknet wird, quellen die wasserlöslichen Fasern des Grundflächengebildes wegen der darauf angewendeten wäßrigen Lösung und lösen sich in der wäßrigen Lösung, wenn die Trocknungstemperatur hoch ist, was die Deformation des nichtgewebten Flächengebildes verursacht. Daher muß das Trocknen bei niedrigen Temperaturen erfolgen, die eine lange Trocknungszeit erfordern und eine niedrige Produktivität ergeben. Das oben erwähnte "chemische Spitzengrundflächengebilde" ist ein was serlösliches Flächengebilde oder ein nichtgewebtes Flächengebilde, das als Grundmaterial zur Herstellung von Spitzen verwendet wird. Wenn ein mechanisches Sticken auf dem Grundflächengebilde mit einem wasserunlöslichen Faden erfolgt und das Grundflächengebilde dann aufgelöst und durch wäßrige Behandlung entfernt wird, verbleibt die Stickerei in Form einer Spitze.
Die Entwicklung von wärmeverbindbaren wasserlöslichen Fasern erlaubt ein Fixieren zwischen den Fasern durch Wärmeverbinden und ermöglicht eine hohe Produktivität. Bei der Herstellung eines Grundflächengebildes für Naßwischmaterialien, beispielsweise durch Verbinden der Fasern eines Cellulosegrundmaterials unter Verwendung von wärmeverbindbaren Fasern des Polyolefintyps, sind die Produkte mit schlechter Qualität oder die Abfälle vom Schneiden, die während der Produktion erhalten werden, des Grundflächenmaterials nicht wiederverwertbar und werden daher durch Verbrennen beseitigt. Wenn in diesem Fall die wärmeverbindbaren Fasern wasserlöslich sind, können die Produkte mit schlechter Qualität oder die Abfälle vom Zuschneiden wiederverwertet werden, da die verbundenen Fasern einfach durch Waschen mit Wasser desintegriert werden können.
Alle bekannten wärmeverbindbaren Fasern werden aus einem schmelzverspinnbaren hydrophoben Polymeren hergestellt, und bis heute sind keine Fasern bekannt, die sowohl wasserlöslich und in der Wärme verbindbar sind und außerdem Fasereigenschaften besitzen, die den Bedingungen der tatsächlichen Verwendung standhalten. Beispielsweise besitzt ein Polymeres des PVA-Typs, welches typischerweise ein wasserlösliches Polymeres ist, eine starke Wechselwirkung zwischen Molekülen, bedingt durch die Hydroxylgruppen in dem Molekül. Es besitzt einen Schmelzpunkt, der nahe an der thermischen Zersetzungstemperatur liegt, und es ist im allgemeinen nicht möglich, es zu schmelzen oder eine thermische Zersetzung zu bewirken. Es ist daher im allgemeinen unmöglich, aus dem PVA-Polymeren wärmeverbindbare Fasern herzustellen.
Unter diesen Verhältnissen wurde vorgeschlagen, ein Polymeres des PVA-Typs mit niedrigerem Schmelzpunkt oder niedrigerem Erweichungspunkt zu verwenden, damit es in der Schmelze verformbar ist oder als Heißschmelzklebstoff verwendet werden kann, indem das Polymere des PVA-Typs einer inneren Weichmachung (durch Copolymerisationsmodifizierung oder Nachreaktionsmodifizierung) oder einer äußeren Weichmachung (durch Weichmacherzugabe) unterworfen wird. Wasserlösliche Heißschmelzklebstoffe des PVA-Typs werden beispielsweise beschrieben in JP 51-87542 A (Kokai-Anmeldung (offengelegt), Nr. 87542/1976), U. S. 4 140 668 und JP 53-50239 A (Kokai-Anmeldung (offengelegt) Nr. 50239/1978).
Jedes dieser Polymeren des Heißschmelz-PVA-Typs besitzt jedoch einen niedrigen Polymerisationsgrad von 600 oder weniger, so daß eine niedrige Schmelzviskosität und eine hohe Klebefestigkeit erhalten werden. Es besitzt daher eine sehr niedrige Verspinnbarkeit. Weiterhin zeigen alle entstehenden Fasern, wenn sie als Wärmeverbindungsfasern verwendet werden, eine hohe Schrumpfung wegen der orientierten Moleküle in der Faserschmelze und ein Relaxieren während der Wärmeverbindung. Daher sind diese Fasern schwierig tatsächlich zu verwenden.
In der JP 47-29579 (Veröffentlichungsnr. 29579/1972) und in der JP 47-42050 (Veröffentlichungsnr. 42050/1972) wird beschrieben, daß Fasern, die durch Naßverspinnen eines Gemisches aus einer PVA-Lösung mit einer Ethylen-Vinylacetat-Copolymeremulsion erhalten werden, wärmeversiegelbar sind und als Bindemittelfasern oder Grundfasern für Papier oder nichtgewebtes Flächengebilde verwendet werden können. Bei diesem Verfahren muß jedoch die Emulsion, die mit einer PVA-Lösung vermischt wird, eine Emulsion aus einem wasserunlöslichen Polymeren sein. Da ein wasserlösliches Polymeres nicht zu einer Emulsion verarbeitet werden kann, ist das obige Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Fasern ungeeignet.
In der JP 41-6605 (Veröffentlichungsnr. 6605/1966) und in der JP 47-31376 (Veröffentlichungsnr. 31376/1972) wird beschrieben, daß leicht fibrillierbare Fasern durch Mischverspinnen eines vollständig verseiften PVAs mit einem Verseifungsgrad von 99,5 Mol-% oder darüber und eines teilweise verseiften PVAs hergestellt werden können. Gemäß diesem Stand der Technik sollen leicht fibrillierbare Fasern hergestellt werden. Daher wird stark wasserresistentes, vollständig verseiftes PVA als eine Komponente verwendet, es werden ein Ziehen, eine Wärmeschrumpfung und, wenn notwendig, eine Acetalisierung durchgeführt, und als Ergebnis sind die entstehenden Fasern nicht wasserlöslich. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Dehydratisierungs-Koagulationsverfahren verwendet, wobei eine wäßrige Glaubersalz-Lösung als Koagulationsbad verwendet wird. Dies ist ein übliches Spinnverfahren, das für Vinylon verwendet wird. In diesem Dehyratisierungs-Koagulationsverfahren werden jedoch Fasern mit nicht einheitlichem Querschnitt mit einer offensichtlichen Haut-Kern-Struktur gebildet. Bei dem Dehyratisierungs-Koagulationsverfahren ist es schwierig, ein teilweise verseiftes PVA mit einem Verseifungsgrad von 85 Mol% oder weniger zu verspinnen, und, wenn die entstehende Faser zum Waschen mit Wasser zur Entfernung des Glaubersalzes, das an der Faseroberfläche haftet, unterworfen wird, löst sich die Faseroberfläche in Wasser, das für das Waschen verwendet wurde, und es findet eine Fusion zwischen den Filamenten statt. Aus diesem Grund ist es tatsächlich unmöglich, gemäß dem Stand der Technik ein teilweise verseiftes PVA mit einem Verseifungsgrad von 85% oder weniger zu verwenden und ein Mischverspinnen durchzuführen. In der Tat wird bei allen Beispielen als teilweise verseiftes PVA PVA mit einem Verseifungsgrad von 88 Mol-% oder darüber verwendet.
In der JP 51-28729 (Veröffentlichungsnr. 28729/1976) wird die Herstellung einer selbsthaftenden synthetischen Pulpe durch Auflösen von PVA, einem Polyacrylnitril und einem Acrylnitril-gepfroptem PVA in Dimethylsulfoxid (im folgenden einfach als DMSO bezeichnet) (DMSO ist ein übliches Lösungsmittel für die drei Polymeren), Naßspinnen der Lösung, Ziehen der entstehenden Fasern und Schlagen der gezogenen Fasern beschrieben. Bei diesem Verfahren werden jedoch natürlich keine wasserlöslichen Fasern erhalten.
In der JP 52-5318 A (Kokai-Anmeldung (offengelegt) Nr. 5318/1977) wird vorgeschlagen, ultrafeine Fasern durch Misch- oder Zweikomponentenverspinnen von PVA mit niedrigem Polymerisationsgrad und niedrigem Verseifungsgrad und einem Polymeren mit Faserformbarkeit und dann Waschen der entstehenden Filamente mit Wasser zur Entfernung von PVA mit niedrigem Polymerisationsgrad und niedrigem Verseifungsgrad herzustellen. Da das Polymere mit Faserformbarkeit ein wasserunlösliches Polymeres ist und durch die obige Wasserbehandlung nicht beeinflußt wird, werden bei dem obigen Verfahren keine wasserlöslichen Fasern erhalten.
In der JP 1-260017 A werden wasserdesintegrierbare Zweikomponentenfasern des PVA- Typs mit hoher Festigkeit beschrieben, die als Kernkomponente ein Polymeres des PVA-Typs mit einem Verseifungsgrad von 80 bis 95 Mol-% und als Umhüllungskomponente ein Polymeres des PVA-Typs mit einem Verseifungsgrad von 96 Mol-% oder mehr umfassen. Diese Zweikomponentenfasern besitzen im Gegensatz zu den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern grundsätzlich eine Kern-Umhüllungs-Struktur, bei der der Kern als ein Kern vorhanden ist und die Oberflächenschicht aus einer dicken Schicht eines hochschmelzenden Polymeren besteht, und daher sind sie als Wärmeverbindungsfasern ungeeignet.
In der EP 351046 wird ein Verfahren zur Herstellung von stark wasserresistenten Fasern des PVA-Typs mit hoher Schrumpfung durch Mischverspinnung eines PVAs und eines Polymeren, das mit PVA vernetzen kann, beispielsweise Polyacrylsäure, und Durchführung einer Vernetzungsreaktion mit den entstehenden Fasern beschrieben. Die bei diesem Verfahren erhaltenen Fasern brechen in Wasser bei 100ºC oder weniger, da der nichtvernetzte Teil der Fasern sich in Wasser löst. Jedoch sind die vernetzten Teile der Fasern in Wasser unlöslich.
Es besteht auf diesem technischen Gebiet ein starker Bedarf für die Entwicklung von Bindemittelfasern des PVA-Typs, die sowohl eine Wärmeverbindungsfähigkeit als auch Wasserlöslichkeit besitzen und die Fasereigenschaften aufweisen, die bewirken, daß sie die tatsächlichen Gebrauchsbedingungen aushalten. Solche Verbindungsfasern waren jedoch gemäß den bekannten Verfahren nicht herstellbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Bindemittelfasern des PVA-Typs, die wasserlöslich und wärmeverbindbar sind und die Fasereigenschaften, beispielsweise Zugfestigkeit, besitzen, so daß sie den tatsächlichen Gebrauchsbedingungen standhalten, zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß soll ein Verfahren zur Herstellung solcher Bindemittelfasern wie auch eines nichtgewebten Flächengebildes, das solche Bindemittelfasern enthält, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen nichtgewebten Flächengebildes zur Verfügung gestellt werden.
Die genannten Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen durchgeführt, um die obigen Aufgaben zu lösen, und als Ergebnis die vorliegende Erfindung gemacht. Gegenstand der Erfindung sind wasserlösliche, wärmepreßverbindbare Bindemittelfasern des PVA Typs mit See-Insel-Struktur, die eine vollständige Wasserauflösungstemperatur von 100ºC oder weniger und eine Zugfestigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder mehr besitzen, wobei in der Struktur die Seekomponente ein wasserlösliches Polymeres (A) des PVA-Typs und die Inselkomponente ein wasserlösliches Polymeres (B) mit einem Schmelzpunkt oder einer Schmelzverbindungstemperatur von je mindestens 20ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A) sind, und wobei in den Fasern mindestens ein Teil der Inselkomponente in einer Faserzone von 0,01 bis 2 um innen von der Faseroberfläche vorhanden ist.
Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern sind Multikomponentenfasern mit See-Insel- Struktur. Als Matrix, d. h. als Seekomponente, die eine ausreichende Faserformbarkeit und praktische Fasereigenschaften besitzen muß und weiterhin wasserlöslich sein muß, wird ein in heißem Wasser lösliches Polymeres (A) des PVA Typs verwendet. Das wasserlösliche Polymere (A) des PVA-Typs besitzt bevorzugt einen Schmelzpunkt von 200ºC oder darüber. Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern besitzen, wenn als Seekomponente ein Polymeres (A) mit einem Schmelzpunkt von weniger als 200ºC verwendet wird, eine etwas niedrigere Wärmebeständigkeit und Handhabbarkeit bei hoher Feuchtigkeit. Daher ist ein Polymeres (A) mit einem Schmelzpunkt von 210ºC oder mehr besonders bevorzugt. Der Schmelzpunkt des Polymeren (A) beträgt bevorzugt 230ºC oder weniger wegen der Löslichkeit in heißem Wasser und wegen der Wärmepreßverbindbarkeit des Polymeren (A). Insbesondere beträgt der Schmelzpunkt 200 bis 230ºC. Ein Polymeres (A) mit einem Schmelzpunkt von 225ºC oder weniger ist besonders bevorzugt, da die Bindemittelfasern unter Verwendung des Poly meren (A) als Seekomponente eine niedrigere Wärmepreßverbindungstemperatur und Wasserauflösungstemperatur erfordern.
Spezifische Beispiele für das Polymere (A) des PVA-Typs, das als Seekomponente verwendet werden kann, umfassen PVA mit hohem Verseifungsgrad mit einem Polymerisationsgrad von 500 bis 24.000 und einem Verseifungsgrad von 90,0 bis 99,0 Mol-%. Ein PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1500 bis 4000 und einem Verseifungsgrad von 93,0 bis 98,5 Mol-% ist bevorzugter im Hinblick auf die Löslichkeit in heißem Wasser und die Wärmepreßverbindbarkeit. Die spezifischen Beispiele umfassen ebenfalls PVA Sorten, modifiziert mit einer Comonomer-Modifizierungseinheit, wie Ethylen, Allylalkohol, Itaconsäure, Acrylsäure, Maleinsäureanhydrid oder einem Ringöffnungsprodukt davon, Arylsulfonsäure, aliphatischem Vinylester, dessen aliphatische Säuregruppierung 4 oder mehr Kohlenstoffatome enthält (beispielsweise Vinylpivalat), Vinylpyrrolidon oder ein teilweise oder vollständiges Neutralisierungsprodukt der Carbonsäure. Die Menge an Modifizierungseinheit beträgt bevorzugt 0,1 bis 3 Mol-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 2,0 Mol-%. Das Verfahren zur Einführung der Modifizierungseinheiten unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann eine Copolymerisation oder eine Nachreaktion sein. Die Verteilung der Modifizierungseinheiten kann Randomverteilung oder Blockverteilung sein. Ein Blockcopolymeres zeigt eine niedrigere Hürde für die Kristallisation als ein Randomcopolymeres, wenn sie den gleichen Modifizierungsgrad aufweisen. Dementsprechend kann ein Blockcopolymeres einen hohen Schmelzpunkt besitzen, selbst wenn es einen höheren Modifizierungsgrad als das Randomcopolymere besitzt. Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern können Eigenschaften aufweisen, die sehr ähnlich sind wie die des hochschmelzenden Polymeren alleine, indem eine kontinuierliche Phase (See oder Matrix) mit einem Polymeren mit hohem Verseifungsgrad und hohem Schmelzpunkt des PVA-Typs gebildet wird, und die Fusion zwischen den Filamenten bei dem Faserherstellungsverfahren kann vermieden werden, indem eine äußerste Schicht mit einem hochschmelzenden Polymeren gebildet wird.
Die Inselkomponente in den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern besteht aus einem wasserlöslichen Polymeren (B) mit einem Schmelzpunkt oder einer Fusionsbindungstemperatur von mindestens 20ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A). Das Polymere (B) muß ein Polymeres sein, welches im wesentlichen keine Vernetzung mit dem Polymeren (A) während des Faserherstellungsverfahrens eingeht. Wenn das Polymere (B) eine Vernetzung verursacht, sind die entstehenden Fasern nicht vollständig in Wasser bei 100ºC löslich, und wenn sie beispielsweise als chemisches Spitzengrundflächengebilde verwendet werden, können sie sich nicht in heißem Wasser lösen und entfernt werden. Wenn der Schmelzpunkt oder die Fusionsverbindungstemperatur des Inselkomponenten-Polymeren (B) höher ist als die Temperatur, die um 20ºC niedriger ist als der Schmelzpunkt des Seekomponenten-Polymeren (A), wird die Orientierung und Kristallisation der Seekomponenten-Polymeren (A) während des Wärmepreßverbindens zerstört. Die obige Fusionsverbindungstemperatur ist die minimale Temperatur, bei der, wenn Chips aus einem wasserlöslichen amorphen Polymeren ohne Schmelzpunkt auf eine gegebene Temperatur erhitzt werden und ein Druck von 0,1 kg/cm² während 10 Minuten angewendet wird, diese Chips miteinander eine Fusionsbindung eingehen. Im Falle eines wasserlöslichen amorphen Polymeren wird diese Fusionsbindungstemperatur als Schmelzpunkt des Polymeren aus Zweckdienlichkeitsgründen angesehen. Irgendein wasserlösliches amorphes Polymeres mit einem Schmelzpunkt von mindestens 20ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A) kann wirksam als wasserlösliches Polymeres (B) bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Bevorzugter besitzt das wasserlösliche Polymere (B) einen Schmelzpunkt oder eine Fusionsverbindungstemperatur (diese werden allgemein als Schmelzpunkt aus Zweckdienlichkeitsgründen bezeichnet) von mindestens 25ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A). Besonders bevorzugt besitzt das wasserlösliche Polymere (B) einen Schmelzpunkt von 190ºC oder weniger. In den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern muß das niedrigschmelzende Polymere in Form einer Inselkomponente vorhanden sein, da, wenn das niedrigschmelzende Polymere als äußerste Oberfläche der Fasern vorhanden ist, eine Fusion zwischen den Filamenten während des Faserherstellungsverfahrens oder während des Lagerns der Fasern bei hoher Feuchtigkeit stattfindet. Natürlich muß das Polymere (B) bei Standardbedingungen, bevorzugt bei 50ºC, fest sein.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform sind Bindemittelfasern, bei denen das Polymere (B) einen Schmelzpunkt oder eine Fusionsverbindungstemperatur besitzt, die niedriger ist um mindestens 30ºC als der Schmelzpunkt des Polymeren (A).
Spezifische Beispiele von wasserlöslichen Polymeren (B), die als Inselkomponente bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind PVAs mit niedrigem Verseifungsgrad, Cellulosederivate, wie Methylcellulose und Hydroxycellulose, natürliche Polymere, wie Chitosan, und wasserlösliche Polymere, wie Polyethylenoxid und Polyvinylpyrrolidon. Besonders bevorzugt sind als PVAs mit niedrigem Verseifungsgrad solche mit einem Verseifungsgrad von 50 bis 92 Mol-% und einem Polymerisationsgrad von 50 bis 4000 und PVAs, modifiziert mit 3 bis 10 Mol-%, mit einem Comonomeren als Modifizierungseinheit, wie Allylalkohol, Arylsulfonsäure oder Vinylpyrrolidon im Hinblick auf die Handhabbarkeit (insbesondere bei hoher Feuchtigkeit), die Klebefähigkeit, die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften (Stabilität) und die Kosten der entstehenden Fasern. Das Verfahren zur Einführung der Modifizierungseinheit ist nicht besonders beschränkt, und es kann eine Copolymerisation oder Nachreaktion sein. Die Verteilung der Modifizierungseinheiten kann eine Randomverteilung oder eine Blockverteilung sein. Wenn das wasserlösliche Polymere (B) ein PVA mit einem Verseifungsgrad von 65 Mol% oder weniger ist, wird das PVA bevorzugt geringfügig mit der obigen Modifizierungseinheit modifiziert, um eine höhere Wasserlöslichkeit bei höheren Temperaturen zu erhalten. Der Polymerisationsgrad des Inselkomponenten-Polymeren ist bevorzugt ein solch niedriger Polymerisationsgrad, daß während der Wärmepreßverbindung eine gute Fluidität erhalten wird, beispielsweise ein Polymerisationsgrad von 100 bis 1000, da die Inselkomponente nicht nur zur Festigkeit der Faser, sondern ebenfalls zur Klebefähigkeit der Faser beitragen muß. Ein wasserlösliches Polymeres mit Carbonsäuregruppen, die leicht eine Vernetzungsreaktion mit den Hydroxylgruppen von PVA ergeben, beispielsweise Polyacrylsäure, ist nicht bevorzugt, da eine Vernetzungsreaktion mit PVA bei üblichen Bedingungen der Faserherstellung stattfindet, und da daher das PVA ein wasserunlösliches Polymeres wird. Selbst ein wasserlösliches Polymeres mit Carbonsäuregruppen kann bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn es im wesentlichen keine Vernetzungsreaktion bei den Bedingungen der Faserherstellung ergibt.
Das Mischverhältnis der Seekomponente (A) und der Inselkomponente (B) bei der erfindungsgemäßen See-Insel-Strukturfaser beträgt bevorzugt 98/2 bis 55/45, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis. Wenn der Anteil der Seekomponente, d. h. des hochschmelzenden Polymeren (A) des PVA Typs, unter 50% liegt, werden keine Fasern mit praktischer Festigkeit erhalten. Wenn der Anteil des Polymeren (A) unter 55% liegt und der Anteil des niedrigschmelzenden wasserlöslichen Polymeren (B) über 45% liegt, neigt das Polymere (B) dazu, eine Seekomponente zu werden, und es findet zwischen den Filamenten eine Fusion statt. Wenn der Anteil des niedrigschmelzenden wasserlöslichen Polymeren (B) unter 2% liegt, wird keine Wärmepreßverbindbarkeit erhalten, die den Bedingungen der praktischen Verwendung standhält. Im Hinblick auf den Ausgleich zwischen der Festigkeit und der Wärmepreßverbindbarkeit beträgt das Gewichtsverhältnis der See- und Inselkomponenten bevorzugter 95/5 bis 60/40, besonders bevorzugt 92/8 bis 70/30.
In den erfindungsgemäßen Fasern mit See-Insel-Struktur muß mindestens ein Teil der Inselkomponente (B) in einer Faserzone 0,01 bis 2 um innen von der Faseroberfläche vorhanden sein. Wenn alle Inselkomponenten (B) von der Faseroberfläche weiter als 2 um entfernt sind und im Innenteil des Faserquerschnitts liegen, ist die Dicke der Seekomponentenfaser groß, und dies bewirkt, daß das niedrigschmelzende Polymere (B) eher nicht auf die Faseroberfläche während des Wärmepreßverbindens gedrängt wird, wodurch es unmöglich ist, eine ausreichende Wärmepreßverbindbarkeit zu erhalten. Wenn die Inselkomponente (B) innerhalb von 0,01 um von der Faseroberfläche vorhanden ist, wird die Klebstoffkomponente im wesentlichen der Faseroberfläche ausgesetzt, und es findet eine Fusion zwischen den Filamenten statt. In den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern ist es daher bevorzugt, daß die Inselkomponente (B) nicht im wesentlichen an der Faseroberfläche freiliegt.
In den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern können die Inselkomponenten leicht in einer Faserzone 0,01 bis 2 um innen von der Faseroberfläche vorhanden sein, wenn die Zahl der Inseln, die in dem Querschnitt der Fasern vorhanden sind, mindestens S beträgt. Eine Zweikomponentenfaser mit Kern und Umhüllung des Mehrkerntyps, die mindestens 5 Inseln im Querschnitt der Fasern aufweist, ist somit eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fasern. Die Zahl der Inseln beträgt bevorzugt mindestens 50, mehr bevorzugt mindestens 200. Es ist jedoch extrem schwierig, durch Zweikomponentenverspinnen eine Zweikomponentenfaser mit Kern und Umhüllung des Multikomponententyps, die mindestens 50 Inseln enthält, mit üblicher Feinheit (1,1 bis 5,6 deci-tex (1 bis 5 Denier)) herzustellen, da die Struktur der verwendeten Spinndüsen sehr kompliziert wird. Wenn bei dem Mischspinnen jedoch als Spinnlösung ein Gemisch aus Seekomponente und Inselkomponente verwendet wird, kann die Zahl der Inseln leicht auf mindestens 50 eingestellt werden, indem der Zustand der Phasentrennung in der Spinnlösung kontrolliert wird. Die Inselkomponente kann einheitlich in Faserquerschnittsrichtung verteilt werden, aber sie wird bevorzugt in einer Faserzone konzentriert, die nahe der Faseroberfläche liegt. Die Inselkomponente kann kontinuierlich in axialer Faserrichtung vorliegen, aber sie muß nicht notwendigerweise kontinuierlich sein, und sie kann in Form von Kügelchen, Rugby-Kügelchen oder dünnen und langen Stäbchen vorliegen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Fasern einen Querschnitt einheitlicher Struktur und nicht mit Haut-Kern-Struktur. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Teil der Inselkomponente in einer Faserzone von 0,01 bis 1 um innen von der Faseroberfläche vorhanden.
Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern besitzen eine Zugfestigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder darüber. Fasern mit einer Festigkeit von weniger als 2,7 g/deci-tex (3 g/d) sind zur Herstellung von beispielsweise chemischen Spitzengrundflächengebilden ungeeignet. Der Grund hierfür ist der, daß, wenn eine Sticknadel in das chemische Spitzengrundflächengebilde mit hoher Dichte eingestochen werden muß, um eine Spitze mit feinem Aussehen zu erreichen, beim Sticken Fehlstellen auftreten, wenn die Festigkeit von jedem einzelnen Filament des Grundflächengebildes weniger als 2,7 g/deci-tex (3 g/d) beträgt, und es kann nicht eine Spitze mit dem gewünschten Muster erhalten werden. Eine Faserfestigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder darüber ist ebenfalls erforderlich, um ein Grundflächengebilde mit niedrigem Gewicht pro Einheitsfläche herzustellen. Ein Grundflächengebilde mit niedrigem Gewicht pro Einheitsfläche ist weich, besitzt eine ausgezeichnete Handhabbarkeit und Faltenwurft und ist daher zur effizienten Her stellung von Hochqualitätsspitze geeignet. Weiterhin führen eine starke Faser und infolgedessen ein starkes Grundflächengebilde zu einer höheren Produktionsgeschwindigkeit des Grundflächengebildes und infolgedessen zu einer höheren Produktionsgeschwindigkeit der Spitze. Eine starke Faser hat auch einen Vorteil, wenn mit einem Cellulose-Grundflächenmaterial in Form eines Grundflächengebildes für Wischtücher vermischt, weil die Menge einer solchen verwendeten Faser geringer sein kann. Die erfindungsgemäßen Fasern besitzen dementsprechend die Funktion, durch Pressen in der Wärme verbunden werden zu können. Es ist wichtig, daß die erfindungsgemäßen Fasern eine ausreichende Festigkeit nach dem Wärmepressverbinden besitzen, selbst wenn die Fasern ihre Festigkeit etwas verschlechtern, bedingt durch die Wärme während der Wärmepreßverbindung. Die erfindungsgemäßen Fasern müssen daher eine hohe Festigkeit vor der Wärmepreßverbindung besitzen. Die Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Fasern beträgt bevorzugt 3,6 g/deci-tex (4 g/d) oder mehr, bevorzugter 4,5 g/deci-tex (5 g/d) oder mehr, besonders bevorzugt 6,3 g/deci-tex (7 g/d) oder mehr.
Im Gegensatz zu den bekannten Wärmeverbindungs-Zweikomponentenfasern, die aus hydrophoben Polymeren zusammengesetzt sind, die je ein hochschmelzendes Polymeres als Kern und ein niedrigschmelzendes Polymeres als Umhüllung enthalten, umfassen die erfindungsgemäßen Fasern, wie oben erwähnt, ein hochschmelzendes Polymeres als Seekomponente und ein niedrigschmelzendes Polymeres als Inselkomponente. Die erfindungsgemäßen Fasern zeigen bei üblichen Bedingungen die ausgezeichneten Fasereigenschaften, die ein hochschmelzendes Polymeres des PVA-Typs mit hoher Orientierung und hoher Kristallisation besitzt. Wenn die erfindungsgemäßen Fasern Wärme und Druck (einer hohen Temperatur und einem hohen Druck) ausgesetzt sind, wird die äußerste Schicht der hochschmelzenden Polymerfaser des PVA-Typs gebrochen. Als Ergebnis wird das wärmeverbindbare niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere, das in Form von Inseln in einer Zone nahe der Faseroberfläche vorhanden ist, auf die Faseroberfläche gedrängt und bewirkt (a) mit dem wasserlöslichen Polymeren (Inselkomponente) der anderen Fasern, die auf die Oberfläche der anderen Faser gedrängt werden, eine Bindung oder bewirkt (b) mit dem hochschmelzenden Polymeren (Seekomponente) der anderen Fasern eine Bindung. Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern, deren Matrixphase aus einem hochschmelzenden Polymeren des PVA-Typs mit hoher Orientierung und hoher Kristallisation zusammengesetzt ist, zeigen eine hohe Festigkeit und ausgezeichnete Dimensionsstabilität, selbst bei hoher Feuchtigkeit, obgleiche die Inselkomponente aus einem niedrigschmelzenden wasserlöslichen Polymeren mit niedrigem Verseifungsgrad und niedriger Wasserbeständigkeit zusammengesetzt ist.
Die Matrixphase der erfindungsgemäßen Faser wird durch Wärme und Druck nicht stark beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Fasern zeigen daher eine geringe Dimensionsänderung und behalten eine hohe Festigkeit, selbst nach der Wärmepreßverbindung.
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet Wärmepreßverbindung eine Faser-an-Faser- Verbindung bei einer Temperatur von 80ºC oder darüber bei einem linearen Druck von 1 kg/cm oder darüber oder einem Flächendruck von 2 kg/cm² oder darüber. Wenn die Wärmepreßverbindung bei einer Temperatur unter 80ºC bei einem linearen Druck von weniger als 1 kg/cm oder bei einem Flächendruck von weniger als 2 kg/cm² durchgeführt wird, ist die erhaltene Faser-an- Faser-Bindung niedrig, da die äußerste Schicht der hochschmelzenden Polymerfaser des PVA- Typs nicht gebrochen wird und das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere, das als Inselkomponente in einer Zone nahe der Faseroberfläche vorhanden ist, nicht auf die Faseroberfläche gedrängt wird. Wenn das hochschmelzende Polymere der äußersten Schicht erhitzt wird und weich wird und wenn in diesem Zustand ein geeigneter Druck angewendet wird, wird die äußerste Schicht (Teil der hochschmelzenden Polymerphase) gebrochen, und das niedrigschmelzende Polymere wird vom Inneren herausgedrängt und wirkt als Klebstoff. Die Wärmepreßtemperatur darf nicht 240ºC betragen oder darüberliegen, da, wenn sie zu hoch ist, die Molekularorientierung und die Kristallisation der Seekomponente zerstört werden können. Ein geeignete Wärmepreßverbindungstemperatur unterscheidet sich, abhängig von den Arten und den Verteilungen der Seekomponente und der Inselkomponente und dem angewendeten Druck, aber sie beträgt bevorzugt 100 bis 220ºC, bevorzugter 120 bis 210ºC. Ein zu hoher angewendeter Druck ist nicht bevorzugt, da dadurch die Faserstruktur des Seekomponentenpolymeren zerstört wird, was eine niedrige Faserfestigkeit nach dem Wärmepreßverbinden ergibt. Die hier erwähnte Wärmepreßtemperatur betrifft nicht die Einstelltemperatur der heißen Kalanderwalze, sondern die Fasertemperatur, die die Faser selbst besitzt, wenn sie tatsächlich erhitzt wird. Der lineare Druck, der durch eine heiße Kalanderwalze ausgeübt wird, beträgt bevorzugt 200 kg/cm oder weniger, bevorzugter 100 kg/cm oder weniger, besonders bevorzugt 60 kg/cm oder weniger. Der Flächendruck, der durch eine Heißpresse ausgeübt wird, beträgt bevorzugt 400 kg/cm² oder weniger, bevorzugter 200 kg/cm² oder weniger, besonders bevorzugt 100 kg/cm² oder weniger. Ein linearer Druck von 5 bis 50 kg/cm oder ein Flächendruck von 10 bis 100 kg/cm² wird üblicherweise verwendet. Die Zeit für das Wärmepressen kann sogar so niedrig sein wie 0,01 bis 10 Sekunden. Es ist ein wesentlicher Vorteil der Wärmepreßverbindung, daß das Verbinden in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Im Falle der erfindungsgemäßen Faser führt eine Wärmepreßzeit von 10 Minuten oder länger zu einer verringerten Klebefähigkeit. Der Grund ist nicht vollständig klar, aber es wird angenommen, daß er in Zusammenhang mit der Kristallisation des Faserpolymeren steht. Die Verwendung einer heißen Kalanderwalze des linearen Drucktyps (was eine kürzere Behandlungszeit ergibt), ist für die Wärmepreßverbindung bevorzugt gegenüber der Verwendung einer Heißpresse des Flächendrucktyps (die eine längere Behandlungszeit erfordert).
Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern erläutert.
Unter Herstellung einer Spinnlösung werden das hochschmelzende Polymere (A) des PVA Typs und das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere (B), die beide oben erwähnt wurden, durch Auflösen in einem Lösungsmittel in einem Verhältnis von 98/2 bis 55/45 ver mischt. Die Lösung wird dann versponnen und einheitlich verfestigt, wobei Fasern mit See-Insel- Struktur gebildet werden, die das Polymere (A) als Seekomponente und das Polymere (B) als Inselkomponente enthalten. Die Faser wird dann gestreckt. Das hier erwähnte Lösungsmittel muß ein Lösungsmittel sein, welches mindestens das hochschmelzende Polymere (A) des PVA- Typs lösen kann. Das Lösungsmittel ist bevorzugt ein übliches Lösungsmittel, das selbst das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere (B) lösen kann. Wenn es jedoch das Polymere (B) nicht auflösen kann, kann es verwendet werden, wenn es das Polymere (B) in einer Lösung des Polymeren (A) in einer Größe von 10 um oder weniger, bevorzugt 5 um oder weniger, mehr bevorzugt 1 um oder weniger, dispergieren kann. Die Auflösung der beiden Polymeren in einem üblichen bzw. gemeinsamen Lösungsmittel ergibt nicht notwendigerweise eine einheitliche transparente Lösung, abhängig von der Verträglichkeit der beiden Polymeren miteinander. Als Spinnlösung ist es bevorzugt, anstelle einer einheitlichen transparenten Lösung eine trübe einheitliche feine Dispersion zu verwenden, in der das hochschmelzende Polymere (A) des PVA- Typs als Matrix-(See-)phase gelöst ist und das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere (B) fein als Inselphase dispergiert ist. Wenn jedoch die beiden Polymeren gute Verträglichkeit miteinander besitzen, kann eine einheitliche transparente Lösung gebildet werden. Wenn eine solche einheitliche transparente Lösung als Spinnlösung verwendet wird, werden die Bedingungen für die Herstellung der Spinnlösung und die Spinnbedingungen so ausgewählt, daß das hochschmelzende Polymere (A) eine Seekomponente wird, wodurch die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern gebildet werden.
Spezifische Beispiele für das beim Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fasern verwendete Lösungsmittel sind polare Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid (im folgenden als DMSO abgekürzt), Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon und Dimethylimidazolidinon, mehrwertige Alkohole, wie Glycerin und Ethylenglykol, starke Säuren, wie Salpetersäure und Schwefelsäure, konzentrierte Lösungen eines Rhodansäuresalzes und Zinkchlorid, und deren Gemische. DMSO ist besonders bevorzugt im Hinblick auf seine Lösungsfähigkeit bei niedriger Temperatur, niedrige Toxizität und niedrige Korrosion. Wenn die beiden Polymeren zu dem obigen Lösungsmittel zugegeben werden und unter Rühren darin gelöst werden, findet eine Phasentrennung statt. Es sollte bevorzugt sorgfältig beachtet werden, daß das Rühren während der Auflösung stark ist, damit eine feine Dispersion erhalten wird. Während des Stehens zum Entschäumen wird ein Rühren mit niedriger Geschwindigkeit durchgeführt, um nicht eine Aggregation, eine Präzipitation und ein Schäumen zu begünstigen.
Die Viskosität der Spinnlösung unterscheidet sich in Abhängigkeit von dem verwendeten Spinnverfahren, aber sie beträgt bevorzugt 0,5 bis 500 Pa·s (5 bis 5000 poise) bei einer Lösungstemperatur in der Nachbarschaft der Düse während des Spinnens. Die Konzentrationen der Polymeren und die Temperatur der Spinnlösung werden so kontrolliert, daß die Spinnlösung eine Viskosität von beispielsweise 50 bis 500 Pa·s (500 bis 5000 poise) im Falle von Trockenspinnen, 8 bis 80 Pa·s (80 bis 800 poise) im Falle von Trockenjet-Naßspinnen und 0,5 bis 20 Pa·s (5 bis 200 poise) im Falle des Naßspinnens besitzt. Die Spinnlösung kann außer den beiden Polymeren ein Mittel zum Verträglichmachen und einen Phasentrennbeschleuniger zur Kontrolle der Bildung einer See-Insel-Struktur der beiden Polymeren enthalten. Die Spinnlösung kann weiter andere Additive für besondere Zwecke enthalten. Beispiele von anderen Additiven sind ein Antioxidationsmittel, ein Lichtstabilisator und ein Ultraviolett-Absorptionsmittel zur Verhinderung der Polymerzersetzung, ein Pigment und ein Farbstoff zum Färben der Fasern, ein grenzflächenaktives Mittel zur Kontrolle der Oberflächenspannung und ein saures oder alkalisches Mittel zur pH-Einstellung zur Verhinderung einer Verseifungsreaktion von teilweise verseiftem PVA.
Das Spinnen der Spinnlösung erfolgt durch Trockenspinnen, Trockenjet-Naßspinnen oder Naßspinnen. Bei dem Trockenspinnen werden die Spinnbedingungen so gewählt, daß während der Verdampfung des Lösungsmittels das hochschmelzende Polymere eine Matrix (eine Seekomponente) und das niedrigschmelzende Polymere Inseln bilden. Die entstehende Phase wird aufgewickelt. Bei dem Trockenjet-Naßverspinnen wird die Spinnlösung aus einer Düse zuerst in eine inerte Gasschicht, beispielsweise eine Luftschicht, abgegeben und dann durch eine Verfestigungslösung für die Verfestigung und Extraktion des Lösungsmittels geleitet. Sofern erforderlich, werden ein Naßziehen und ein Trockenziehen in der Wärme durchgeführt. Die entstehenden Fasern werden aufgewickelt. Bei dem Naßspinnen wird die Spinnlösung aus der Düse direkt in eine Verfestigungslösung für die Verfestigung und Extraktion des Lösungsmittels gegeben, sofern erforderlich werden ein Naßziehen und ein Trockenziehen in der Wärme durchgeführt, und die entstehenden Fasern werden aufgewickelt. Bei jedem Spinnverfahren müssen die Bedingungen für die Herstellung der Spinnlösung wie auch die Bedingungen für das Spinnen so ausgewählt werden, daß das hochschmelzende Polymere eine Seekomponente und das niedrigschmelzende Polymere Inseln in den entstehenden Fasern bildet. Die wirksame Bildung von solchen See-Insel-Strukturen kann spezifisch durchgeführt werden, beispielsweise indem das Verhältnis des hochschmelzenden Polymeren, welches die Seekomponente ergibt, hoch eingestellt wird oder indem die Bedingungen für die Herstellung der Spinnlösung und die Bedingungen für das Spinnen so ausgewählt werden, daß eine Phasentrennung leicht stattfinden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung werden bei der Verfestigungsstufe einheitlich verfestigte Filamente gebildet, wobei eine Faserfestigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder darüber erhalten wird. Einheitliche Verfestigung kann bestätigt werden, indem der Querschnitt der Faser nach dem Ziehen mit einem optischen Mikroskop beobachtet wird. Wenn die Faser keine Haut-Kern- Struktur zeigt und einen nahezu kreisförmigen Querschnitt besitzt, wird die Faser als einheitlich verfestigt beurteilt.
Die Verwendung einer konzentrierten wäßrigen Glaubersalz-Lösung als Verfestigungsbad, die im allgemeinen beim Spinnen von PVA verwendet wird, ergibt eine uneinheitliche Verfestigung. Als Ergebnis wird eine Haut-Kern-Struktur gebildet, und der Querschnitt der erhaltenen Fasern wird oval, wodurch es unmöglich wird, ein ausreichendes Ziehen und eine ausreichende Orientierung zu erreichen. Weiterhin ist die Verwendung einer Spinnlösung, die Borsäure enthält und als Verfestigungsbad einer wäßrigen alkalischen Dehydratisierungssalz-Lösung nicht bevorzugt, da teilweise verseiftes PVA während des Spinnens verseift wird und einen höheren Schmelzpunkt und eine niedrigere Wasserlöslichkeit annimmt. Jeder der Alkohole (beispielsweise Methanol und Ethanol), Ketone (beispielsweise Aceton und Methylethylketon), aliphatischen Ester (beispielsweise Methylacetat und Ethylacetat) und Lösungsmittelmischungen aus irgendeinem dieser Lösungsmittel und dem gleichen Lösungsmittel wie es bei der Spinnlösung verwendet wird, können das Polymere des hochschmelzenden PVA-Typs (welches die Seekomponente wird) verfestigen. Wenn daher eines der obigen organischen Lösungsmittel als Verfestigungsbad verwendet wird, findet eine einheitliche Verfestigung statt, und Fasern mit einem fast kreisförmigen Querschnitt werden gebildet. Die Fasern können ausreichend bei dem folgenden Naßziehen und Wärmetrockenziehen orientiert und kristallisiert werden, und sie besitzen daher eine Festigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder darüber. Der hier erwähnte Faserquerschnitt ist ein Querschnitt, wie er mit einem üblichen optischen Mikroskop beobachtet wird. Die Temperatur des Verfestigungsbads ist bevorzugt niedrig (0 bis 10ºC), damit einheitliche Gelfilamente erhalten werden. Bei der vorliegenden Erfindung muß das Verfestigungsbad das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere, welches die Inselkomponente wird, nicht verfestigen. Selbst wenn das niedrigschmelzende Polymere in dem Verfestigungsbad löslich ist, ist ein Spinnen möglich. In diesem Fall ist jedoch ein Gewichtsverhältnis von hochschmelzendem Polymerem und niedrigschmelzendem Polymeren von kleiner als 6/4 nicht bevorzugt, da sich das niedrigschmelzende Polymere in dem Verfestigungsbad löst oder da eine Fusion zwischen den Filamenten stattfindet. Das Verhältnis ist bevorzugt größer als 7/3. Wenn das niedrigschmelzende Polymere in dem Verfestigungsbad löslich ist, besteht die Gefahr, daß das niedrigschmelzende Polymere und das Lösungsmittel in der Spinnlösung sich während der Verfestigung in einer Zone des verfestigten Filaments nahe an der Oberfläche des Filaments bewegen. Als Ergebnis ist das niedrigschmelzende Polymere mehr in dem Teil der Filamentoberfläche als im Mittelteil des Filaments verteilt. Dementsprechend besitzen die entstehenden Bindemittelfasern eine Wärmepreßverbindbarkeit, die erfindungsgemäß gewünscht wird, trotz des niedrigen Gehalts an niedrigschmelzendem Polymerem. Dies ist ein überraschender Vorteil.
Nachfolgend wird die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern hergestellte Vliesware (nichtgewebtes Erzeugnis) beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein trockengelegtes nichtgewebtes Flächengebilde oder ein naßgelegtes nichtgewebtes Flächengebilde zur Verfügung gestellt, das jeweils mindestens 10% der oben erwähnten erfindungsgemäßen Bindemittelfasern darin enthalten, wobei mindestens ein Teil der Fasern, die das Flächengebilde bilden, miteinander mit dem Polymeren (B) verbunden ist, das vom Inneren der Bindemittelfasern herausgedrängt wurde. Das nichtgewebte Flächengebilde ist durch Wärme verbindbar, indem es bei einer Temperatur von 80 bis 240ºC bei einem linearen Druck von 1 kg/cm oder darüber oder einem Flächendruck von 2 kg/cm² oder mehr in der Wärme gepreßt wird. Ein nichtgewebtes Flächengebilde, das weniger als 10% der erfindungsge mäßen Bindemittelfasern enthält, ergibt keine Haftung, die der praktischen Benutzung standhält, wenn bei den obigen Bedingungen in der Wärme verpreßt wird. Damit das erfindungsgemäße nichtgewebte Flächengebilde höhere Haftfähigkeit zeigt, beträgt der Gehalt an erfindungsgemäßen Bindemittelfasern bevorzugt 20% oder mehr, bevorzugter 30% oder mehr. Das nichtgewebte erfindungsgemäße Flächengebilde, das die erfindungsgemäßen Fasern allein oder die erfindungsgemäßen Fasern und andere wasserlösliche Fasern (beispielsweise wasserlösliche Fasern des PVA-Typs) enthält, ist wasserlöslich und in der Wärme durch Pressen verbindbar. Dieses nichtgewebte Flächengebilde ist ein durch Wärme und Pressen verbindbares Material, wenn es zu einer dreidimensionalen Struktur, wie einer Tasche oder einem Beutel oder einem Topf verarbeitet wird. Die Verarbeitung ist schnell und einfach und stellt keine öffentliche Gefahr dar und ist sicher, verglichen mit der üblichen Verarbeitung unter Verwendung eines chemischen Klebstoffs. Dadurch werden die Herstellungskosten stark verringert. Das erfindungsgemäße nichtgewebte Flächengebilde kann durch Verarbeitung (Wärmepressung) in eine wasserlösliche dreidimensionale Struktur überführt werden, und dies ist ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen nichtgewebten Flächengebildes. Das erfindungsgemäße nichtgewebte Flächengebilde kann daher wirksam bei verschiedenen Anwendungen, wie Waschbeuteln, Wäschesäcken, wasserdesintegrierbaren Hygieneartikeln, wasserdesintegrierbaren Toilettenwaren, Samenfolien, Beuteln oder Säcken für landwirtschaftliche Chemikalien, Säcken für Düngemittel, Papiertöpfen, Umhüllungsmaterial für Wurzeln und wasserlöslichen Unterhaltungswaren, verwendet werden.
Das nichtgewebte erfindungsgemäße Flächengebilde, welches hydrophile, aber wasserunlösliche Fasern, wie Fasern des PVA-Typs oder Cellulosefasern (beispielsweise Viskosereyon, Cuprammoniumreyon, polynosisches Reyon, Lösungsmittel-gesponnene Cellulosefasern, erhalten durch Auflösen in einem Lösungsmittel und Abscheiden der Cellulose direkt, Baumwolle oder Hanf) und 10% oder mehr erfindungsgemäße Bindemittelfasern enthält, ist durch Pressen in der Wärme verbindbar und kann zu einer dreidimensionalen Struktur durch Pressen in der Wärme verarbeitet werden (dieses Verpressen in der Wärme besitzt die oben erwähnten Vorteile, verglichen mit dem bekannten Verarbeitungsverfahren, bei dem ein chemischer Klebstoff verwendet wird).
Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen nichtgewebten Flächengebildes, daß, wenn es zu einer dreidimensionalen Struktur durch Wärmeverpressen verarbeitet wird und die Struktur in Kontakt mit Wasser oder heißem Wasser kommt, der durch Pressen in der Wärme verbundene Teil der Struktur die Haftfähigkeit verliert und die Struktur die Form des nichtgewebten Flächengebildes vor der Verarbeitung annimmt. Wenn das erfindungsgemäße nichtgewebte Flächengebilde zwischen Fasern unter Ausnutzung der Wärmepreßverbindbarkeit der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern verbunden wird, wird die dreidimensionale Struktur, die aus dem nichtgewebten Flächengebilde durch Pressen in der Wärme gebildet wurde, wenn sie in Kontakt mit Wasser oder heißem Wasser kommt, desintegriert, selbst bis zu den Fasern des PVA-Typs oder Cellulosefasern, die das nichtgewebte Flächengebilde bilden. Bei der Verarbeitung beispielsweise eines nichtgewebtes Flächengebildes, das Cellulosefasern enthält, zu einer dreidimensionalen Struktur wird gemäß dem Stand der Technik ein kompliziertes Verfahren verwendet, das die Herstellung eines chemischen Klebstoffs, die Beschichtung mit einer gegebenen Menge an Klebstoff, das Trocknen und Härten umfaßt (bei diesem Verfahren erfordert das Verbinden eine lange Zeit und führt zu öffentlichen Gefahren durch Verdampfen des Lösungsmittels), oder es wird ein Verfahren verwendet, das die Durchführung einer Verbindung in der Hitze unter Verwendung von hydrophoben wärmeverbindbaren Fasern umfaßt (bei diesem Verfahren kann die Verbindung schnell, leicht und ohne daß eine öffentliche Gefahr besteht, durchgeführt werden, aber es wird keine dreidimensionale Struktur erhalten, die sich spontan desintegrieren kann, wie bei Cellulosefasern). Gemäß der Verarbeitung durch Verbinden in der Wärme und Verpressen-Wärmeversiegelung unter Verwendung des nichtgewebten erfindungsgemäßen Flächengebildes kann die dreidimensionale Struktur schnell, leicht und ohne Verursachung einer öffentlichen Gefahr selbst in einer automatisierten Fertigungslinie hergestellt werden. Die dreidimensionale Struktur (beispielsweise ein Papiertopf, ein Düngemittelsack, eine Folie für Samen oder ein Material zum Einwickeln von Wurzeln) verliert ihre Haftfähigkeit, wenn sie in den Boden eingegraben wird oder auf dem Boden stehengelassen wird, durch den Einfluß von Feuchtigkeit und Regen und desintegriert in das Grundmaterial (Cellulosefasern). Das erfindungsgemäße nichtgewebte Flächengebilde kann daher zu einer erdverträglichen dreidimensionalen Struktur billig und ohne eine öffentliche Gefahr zu verursachen, verarbeitet werden.
Für das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen nichtgewebten Flächengebildes gibt es keine Beschränkung. Ein trockengelegtes nichtgewebtes Flächengebilde kann hergestellt werden, indem durch eine Karde oder einen Randomgurt, Stapelfasern (erhalten durch Kräuseln und Schneiden der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern) allein oder indem ein Gemisch aus diesen Stapelfasern mit wasserlöslichen oder wasserunlöslichen Stapelfasern des PVA- Typs oder Cellulose-Stapelfasern (beispielsweise Reyon oder polynosischer Reyon) geleitet wird und der entstehende Stoff verklebt oder sich zwischen den Fasern mit einem Nadelstanzverfahren, einem chemischen Klebeverfahren oder einem Wärmeklebeverfahren verwickelt. Ein naßgelegtes nichtgewebtes Flächengebilde (Papier) kann durch Kurzschneiden der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern zu Stücken von 1 bis 10 mm und Herstellung eines Papiers, wie erforderlich, zusammen mit Pulpe, Reyon oder Fasern des PVA-Typs hergestellt werden.
Das nichtgewebte Flächengebilde (Papier) zeichnet sich durch seine Wärmepreßverbindbarkeit (Wärmeversiegelungsfähigkeit) aus. Wenn die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern eine in-Wasser-Schneidtemperatur von 50 bis 80ºC besitzen, erfolgt die Papierherstellung bevorzugt unter Verwendung einer Pulpe, von Reyon oder Vinylon als Hauptfasern, und die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern werden als Komponente mit geringem Volumen verwendet. Wenn die in-Wasser-Schneidtemperatur der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern 80 bis 100ºC beträgt, ist es bevorzugt, die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern als Hauptfasern zu verwenden. Es wird so ein wärmeversiegelbares Papier mit Fasern des PVA-Typs oder ein wärmeversiegelbares Cellulosepapier erhalten. Die Auswahl des Trockenverfahrens oder Naßverfahrens erfolgt auf geeignete Weise, abhängig von den Erfordernissen bei der Verwendung des erhaltenen nichtgewebten Flächengebildes. Jedoch ist das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen nichtgewebten Flächengebildes ein Verfahren, das das Wärmeverpressen eines Stoffs, der mindestens 10% der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern (die wärmeverpreßbar sind) bei einer Temperatur von 80 bis 240ºC, bevorzugt 80 bis 220ºC, bei einem linearen Druck von 1 kg/cm oder darüber oder einem Flächendruck von 2 kg/cm² oder darüber umfaßt. Bei der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Temperatur und der Druck, die beim Wärmeverpressen verwendet werden, auf eine Temperatur und einen Druck, die der Stoff tatsächlich hat, und beziehen sich nicht auf eine eingestellte Temperatur und einen eingestellten Druck. Die tatsächliche Temperatur und der tatsächliche Druck können unter Verwendung einer Thermo-Indikations-Markierung oder eines Druckindikators bestimmt werden. Eine Temperatur von weniger als 80ºC und ein linearer Druck von weniger als 1 kg/cm oder ein Flächendruck von weniger als 2 kg/cm² sind nicht praktisch, da die entstehende Klebefähigkeit nicht ausreichend hoch ist. Eine Temperatur über 240ºC liegt nahe am Schmelzpunkt des Polymeren des PVA-Typs (Seekomponente), und die Verwendung einer solchen Temperatur zerstört die Faserstruktur, die orientiert und kristallisiert ist, wodurch eine Verringerung in der Faserfestigkeit oder ein Schrumpfen der Fasern auftreten kann. Die Temperatur und der Druck, die beim Wärmepressen verwendet werden, betragen bevorzugt 100 bis 220ºC und 2 bis 100 kg/cm (linearer Druck) oder 5 bis 200 kg/cm² (Flächendruck), bevorzugter 130 bis 210ºC und 5 bis 50 kg/cm (linearer Druck) oder 10 bis 100 kg/cm² (Flächendruck) im Hinblick auf die resultierende Haftfähigkeit und Festigkeit und die Dimensionsstabilität der Fasern nach dem Wärmeverpressen.
Das nichtgewebte Flächengebilde, das durch Wärmepressen eines Stoffs, der nur aus den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern besteht, oder eines Stoffs, der aus wasserlöslichen Fasern des PVA-Typs und 10% oder mehr der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern besteht, ist wasserlöslich und sehr nützlich als chemisches Grundtextilmaterial für Spitzen. Bei der bekannten Herstellung eines chemischen Grundtextilmaterials für Spitzen sind zwei Stufen, d. h. eine Stufe zur Anbringung eines Klebstoffs, eine Stufe zum Trocknen oder Härten für die Expression der Haftfähigkeit essentiell, und es ist mindestens weiterhin eine Minute für das Trocknen oder Härten erforderlich, was viele Investitionen für Vorrichtungen erfordert. Weiterhin muß die Liniengeschwindigkeit zurückgenommen werden, damit die gewünschte Qualität sichergestellt wird, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsherstellung unmöglich wird. Der Klebstoff, der verwendet wird, oder sein Zersetzungsprodukt haftet an der Vorrichtung zur Herstellung des chemischen Grundmaterials für Spitzen während des Anbringens des Klebstoffs und während des Trocknens und Härtens. Dies bewirkt, daß das nichtgewebte Flächengebilde Fehlstellen enthält und daß der Betrieb der Vorrichtung zur Säuberung und Entfernung des Klebstoffs oder seiner Zersetzungs produkte, die an der Vorrichtung haften, gestoppt werden muß. Bei der Herstellung eines chemischen Grundflächengebildes für Spitzen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des nichtgewebten Flächengebildes erfolgt die Adhäsion durch Wärmeverpressen und ist in 3 Sekunden oder weniger beendigt, indem einfach ein Stoff durch eine heiße Kalanderwalze geleitet wird, wodurch ein chemisches Grundmaterial für Spitzen leicht und schnell hergestellt werden kann. Da weiterhin kein Klebstoff verwendet wird, findet kein Kleben des Klebstoffs oder seiner Zersetzungsprodukte an der Vorrichtung statt. Das entstehende nichtgewebte Flächengebilde besitzt keine Fehlstellen. Es ist dementsprechend nicht erforderlich, den Betrieb der Vorrichtung zu unterbrechen, um zu säubern und den Klebstoff oder seine Zersetzungsprodukte, die an der Vorrichtung haften, zu entfernen. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern ermöglicht es zum ersten Mal, ein wasserlösliches, nichtgewebtes Flächengebilde durch Wärmepressen und dennoch schnell, leicht und ohne öffentliche Gefahr herzustellen.
Bei der Herstellung eines nichtgewebten Flächengebildes durch Wärmepressen einer Materialmischung aus (a) einem Grundfasermaterial, d. h. einem wasserunlöslichen PVA-Typ, Cellulosefasern (beispielsweise Reyon), Polyamidfasern (beispielsweise Nylon-6), Polyolefinfasern, Polyesterfasern oder einem Gemisch davon und (b) 10% oder mehr der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern werden das Produkt mit schlechter Qualität, das Produkt, das nicht die Spezifizierung erfüllt (dieses tritt während der Herstellung des nichtgewebten Flächengebildes auf), und die Abfälle beim Schneiden in Ausgangsmaterialfasern desintegriert, wenn sie mit Wasser oder heißem Wasser in Berührung kommen. Daher ist die Wiedergewinnung, die Regenerierung und die Wiederverwendung des Grundfasermaterials möglich. Bei der Herstellung eines nichtgewebten Flächengebildes nach dem bekannten Wärmeverpressen ist die Wiedergewinnung, Regenerierung und Wiederverwendung des Produkts mit schlechter Qualität und der Abfälle (beispielsweise der Abfälle vom Schneiden) (die im Falle des Naßverfahrens gebrochen sind) unmöglich, und sie müssen verbrannt werden. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittelfasern ermöglicht so die Ausnutzung des Wärmepressens wie auch die Wiedergewinnung, die Regenerierung und die Wiederverwendung des Grundfasermaterials.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Definitionen für die Parameter und die Meßverfahren davon wie folgt.

1. Schmelzpunkt

Eine Probe des Polymeren (10 mg) wird mit einer Geschwindigkeit von 20ºC/min in Stickstoffatmosphäre unter Verwendung eines Differential-Abtastkalorimeters (DSC-20, ein Produkt von Mettler Co.) erhitzt. Die Temperatur, bei der die Polymerprobe einen endothermen Peak während des Erhitzens zeigt, wird als Schmelzpunkt der Polymerprobe genommen.

2. Zahl und Stellungen der Inseln

Fasern werden mit einem geeigneten Harz, wie Paraffin, beschichtet. Die entstehenden Fasern werden unter Verwendung eines Mikrotoms unter Herstellung von ultradünnen Quer schnittsscheiben geschnitten. Die Scheiben werden wie erforderlich auf geeignete Weise gefärbt. Die gefärbten Scheiben werden auf die Zahl und die Stellen der Inseln in einem Zustand geprüft, daß die Inselkomponente am besten gesehen werden kann. Dazu wird ein optisches Mikroskop, ein Abtast-Elektronenmikroskop oder ein Transmissions-Elektronenmikroskop verwendet.

3. Faserfestigkeit

Eine Einzelfilamentprobe mit einer Länge von 20 mm wird einem Zugtest (Ziehgeschwindigkeit = 50%/min) gemäß JIS L 1015 unterworfen.

4. Vollständige Wasserauflösungstemperatur

Fasern (50 mg) werden in 100 cm³ Wasser eingetaucht. Das Wasser wird mit einer Temperatur-Erhöhungsgeschwindigkeit von 1ºC/min unter Rühren erhitzt. Es wird die Temperatur gemessen, bei der sich die Faser vollständig in Wasser auflöst, ohne daß ein Gel zurückbleibt.

Beispiel 1

Ein PVA (Polymerisationsgrad = 1700, Verseifungsgrad = 98,5 Mol-%, Schmelzpunkt = 225ºC) und ein PVA (Polymerisationsgrad = 600, Verseifungsgrad = 73 Mol%, Schmelzpunkt = 173ºC) wurden in DMSO bei 90ºC in Stickstoffatmosphäre unter Rühren gelöst, so daß ihre Konzentration 15% und 5% betrug. Es wurde so eine Spinnlösung hergestellt. Das Gewichtsverhältnis von hochschmelzendem Polymeren des PVA-Typs und dem niedrigschmelzenden wasserlöslichen Polymeren in der Spinnlösung betrug somit 75/25. Die Spinnlösung war eine semitrübe Dispersion mit guter Verspinnbarkeit, und wenn sie bei 90ºC 8 Stunden stehengelassen wurde, trennte sie sich nicht in zwei Phasen und war stabil.
Die Spinnlösung wurde in ein Verfestigungsbad von 3ºC, bestehend aus 70% Methanol und 30% DMSO, durch eine Düse mit 500 Öffnungen, je mit einem Durchmesser von 0,08 mm, naßversponnen. Die entstehenden festen Filamente waren weiß und trüb, und in diesen Filamenten wurde angenommen, daß die beiden PVAs in getrennten Phasen vorhanden waren. Die Filamente wurden dem Naßziehen um das 5,0fache unter Verwendung eines Naßziehbads, bestehend aus Methanol, unterworfen. Die naßgezogenen Filamente wurden in ein Methanolbad zur Entfernung des DMSO aus jedem Filament durch Extraktion eingetaucht. Die entstehenden Filamente wurden mit einem Textilöl des Mineralöltyps behandelt, dann bei 100ºC getrocknet und dem Wärmetrockenziehen bei 215ºC unterworfen, so daß das Gesamtziehverhältnis 13fach war. Die so erhaltenen Filamente (1111 deci-tex/152,4 m (1000 d/500f) zeigten keine Fusion miteinander und hatten eine vollständige Wasserauflösungstemperatur von 71ºC. Jedes Filament hatte eine Festigkeit von 8,4 g/deci-tex (9,3 g/d). Die Beobachtung des Filamentquerschnitts zeigte, daß eine See-Insel-Struktur entstanden war, umfassend als Seekomponente das hochschmelzende PVA mit einem Verseifungsgrad von 98,5 Mol-% und als Inselkomponente das niedrigschmelzende PVA mit einem Verseifungsgrad von 73 Mol%, und daß eine große Zahl von Inseln in der Filamentzone 0,1 bis 2 um innerhalb der Filamentoberfläche vorhanden war. Die Gesamtzahl der Inseln betrug mindestens 100, und die Inselkomponente war nicht wesentlich an der Filamentoberfläche ausgesetzt. Eine Prüfung mit einem optischen Mikroskop zeigte, daß der Querschnitt von jedem Filament keine Haut-Kern-Struktur aufwies, eine kreisförmige Form und einheitliche Struktur besaß.
Die obigen Filamente wurden zu Stapelfasern verarbeitet. Die Stapelfasern wurden der Kardierung unter Herstellung eines Stoffs von 30 g/m² unterworfen. Der Stoff wurde mit heißen Kalanderwalzen bei Wärmepreßbedingungen von 190ºC (Temperatur), 60 kg/cm (linearer Druck) und 1 Sekunde oder weniger (Behandlungszeit) behandelt. Bei der Kalanderbehandlung trat keine wesentliche Dimensionsänderung auf. Das so erhaltene nichtgewebte Flächengebilde zeigte zwischen den Filamenten eine gute Adhäsion, es desintegrierte nicht in einzelne Filamente, wenn es mit der Hand zusammengeknittert wurde, und zeigte eine Bruchlänge von 5,3 km (longitudinale Richtung) und 1,6 km (transversale Richtung). Dies war eine Festigkeit, die der tatsächlichen Verwendung als chemisches Spitzengrundflächengebilde zufriedenstellend standhielt. Das nichtgewebte Flächengebilde war nach der Heißpreßverbindung vollständig in kochendem Wasser löslich.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde nur das gleiche hochschmelzende PVA, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, mit einem Polymerisationsgrad von 1700, einem Verseifungsgrad von 98,5 Mol-% und einem Schmelzpunkt von 225ºC in DMSO auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, gelöst, so daß die PVA-Konzentration 17% betrug. Es wurde so eine einheitliche transparente Spinnlösung hergestellt. Die Spinnlösung wurde dem Spinnen und Ziehen auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Die entstehenden festen Filamente waren fast transparent und zeigten weder Trübe noch Phasentrennung, anders als im Falle von Beispiel 1. Der Querschnitt des Filaments wurde geprüft. Der Querschnitt zeigte eine einheitliche Struktur und kreisförmige Form, aber es konnte darin keine See-Insel-Struktur festgestellt werden. Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden die Filamente zu Stapelfasern verarbeitet und dann einer Kardierung unter Herstellung eines Stoffs unterworfen. Der Stoff wurde dem Wärmepressen unterworfen. Das entstehende nichtgewebte Flächengebilde war zwischen den Filamenten gebunden, aber, wenn es von der Hand zerknittert wurde, desintegrierte es in einzelne Filamente und zeigte eine Bruchlänge von nur 0,4 km (longitudinale Richtung) und 0,1 km (transversale Richtung).

Vergleichsbeispiel 2

Nur das gleiche niedrigschmelzende PVA, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, mit einem Polymerisationsgrad von 600, einem Verseifungsgrad von 73 Mol% und einem Schmelzpunkt von 173ºC wurde in DMSO auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, gelöst, so daß die PVA-Konzentration 30% betrug, wobei eine transparente Spinnlösung erhalten wurde. Es wurde versucht, die Spinnlösung auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu verspinnen. Jedoch verfestigte sich die Spinnlösung nicht in dem Verfestigungsbad, das aus 70% Methanol und 30% DMSO bestand, und konnte nicht gesponnen werden. Die Lösung wurde nicht verfestigt, selbst in einem Verfestigungsbad, das aus Methanol alleine bestand, und konnte nicht gesponnen werden. Jedoch war ein Spinnen möglich, wenn das Verfestigungsbad zu 100% Aceton geändert wurde und sowohl das Naßziehbad und das Extraktionsbad ebenfalls zu Aceton geändert wurden. Die festen Filamente wurden dem Naßziehen um das 4,5fache unterworfen und bei 80ºC getrocknet. Die so erhaltenen festen Filamente waren fast transparent. Es fand keine Fusion zwischen den Filamenten statt, und der Querschnitt der Filamente hatte eine einheitliche Struktur und eine kreisförmige Form, aber keine See-Insel-Struktur konnte darin festgestellt werden. Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden die Filamente zu Stapelfasern verarbeitet und einer Kardierung unter Herstellung eines Stoffs unterworfen. Der Stoff wurde wärmegepreßt. Während des Wärmepressens schrumpfte der Stoff zu einer Größe von weniger als der Hälfte, und der Stoff zeigte nach dem Wärmepressen einen rauhen Griff und konnte nicht als nichtgewebtes Flächengebilde verwendet werden, obgleich eine gute Bindung zwischen den Filamenten bestand.

Vergleichsbeispiel 3

Das gleiche PVA, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, mit einem Polymerisationsgrad von 1700, einem Verseifungsgrad von 98,5 Mol% und einem Schmelzpunkt von 225ºC und das gleiche PVA, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, mit einem Polymerisationsgrad von 600, einem Verseifungsgrad von 73 Mol-% und einem Schmelzpunkt von 173ºC wurden getrennt in DMSO gelöst, so daß die entsprechenden Konzentrationen 23% bzw. 38% betrugen. Es wurden zwei Spinnlösungen hergestellt. Die beiden Spinnlösungen wurden durch entsprechende Rohre und Getriebepumpen geleitet und dann aus einer Kern-Umhüllungs-Düsenpackung mit 24 Öffnungen je mit einem Durchmesser von 0,2 mm geleitet (in dieser Düsenpackung war die Umhüllung für die PVA-Lösung mit hohem Verseifungsgrad). Die Rotationszahl von jeder Antriebspumpe wurde so eingestellt, daß das Kern-Umhüllungs-Verhältnis 60/40 betrug. Ein Spinnen erfolgte durch Trockenjet-Naßspinnen, welches darin bestand, daß die abgegebenen Ströme aus Spinnlösung durch einen Luftspalt von 8 mm geleitet wurden und dann in das Verfestigungsbad von Beispiel 1 geleitet wurden. Nach dem Spinnen wurden ein Naßziehen, eine Extraktion, ein Ölen, ein Trocknen und ein Wärmetrockenziehen auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt, wobei eine Zweikomponentenfaser erhalten wurde, die einen Kern aus PVA mit niedrigem Verseifungsgrad im Zentrum enthielt (d. h. die Fasern hatten eine Insel). Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurden die Fasern zu Stapelfasern verarbeitet und einer Kardierung unter Herstellung eines Stoffs unterworfen. Der Stoff wurde der Wärmepreßbehandlung unterworfen. Das entstehende nichtgewebte Flächengebilde schien eine Bindung zwischen den Fasern zu besitzen, wenn es aber mehrere Male von Hand zerknittert wurde, zeigte es ein Abschälen der Fasern. Die Festigkeit des nichtgewebten Flächengebildes war größer als die von Vergleichsbeispiel 1, aber kleiner als die von Beispiel 1. Wie es aus dem obigen folgt, zeigt die Kern-Umhüllungs-Zweikomponentenfaser dieses Vergleichsbeispiels, bei dem die Zahl der Inseln eins betrug und eine dicke (4 um) Seekomponentenphase an der Faseroberfläche vorhanden war, eine niedrige Wärmepreßverbindungsfähigkeit, bedingt durch die Anwesenheit des niedrigschmelzenden Polymeren nur im Kernteil.

Beispiel 2

Ein PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1750, einem Verseifungsgrad von 93,5 Mol-% und einem Schmelzpunkt von 212ºC und ein modifizierter PVA (modifiziert mit 1 Mol- % Allylalkohol) mit einem Polymerisationsgrad von 400, einem Verseifungsgrad von 60 Mol-% und einem Schmelzpunkt von 162ºC wurden in einem Gewichtsverhältnis von 80/20 vermischt. Das Gemisch wurde in DMSO in Stickstoffatmosphäre bei 90ºC unter Rühren gelöst, so daß die Gesamt-PVA-Konzentration 19% betrug, wodurch eine Spinnlösung erhalten wurde. Diese Spinnlösung war eine trübe aber stabile Dispersion, und, wenn sie 8 Stunden stehengelassen wurde, zeigte sie keine Trennung in zwei Phasen durch Aggregation.
Die Spinnlösung wurde durch eine Düse mit 1000 Öffnungen, je mit einem Durchmesser von 0,08 mm, abgegeben und verfestigt und dann einem Naßziehen, einer Extraktion, einem Ölen und Trocknen auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 unterworfen. Das Wärmetrockenziehen wurde bei 120ºC durchgeführt, so daß das gesamte Ziehverhältnis das 5,3fache betrug, wobei Filamente mit 2000 deci-tex/305 m (1800 d/1000f) erhalten wurden. Die Filamente zeigten keine Fusion untereinander und hatten eine vollständige Auflösungstemperatur in Wasser von 10ºC und eine Festigkeit (Einzelfilament) von 3,8 g/deci-tex (4,2 g/d). Eine Beobachtung des Filamentquerschnitts zeigte, daß das modifizierte PVA eine Inselkomponente bildete, daß eine große Zahl an Inseln in der Filamentzone 0,01 bis 2 um innen von der Filamentoberfläche vorhanden war und daß die Zahl der Inseln mindestens 100 betrug, daß im wesentlichen keine Inselkomponente auf der Filamentoberfläche freilag und daß der Filamentquerschnitt keine Haut- Kern-Struktur und eine einheitliche Struktur und eine kreisförmige Form aufwies.
Fasern, die durch Schneiden der obigen Filamente auf eine Länge von 3 mm erhalten wurden, VPB-102® (als Hauptfasern) und VPB-105® (als Bindemittelfasern), wurden in Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 40/50/10 dispergiert. Die wäßrige Dispersion wurde durch eine Tappi-Papierherstellungsmaschine geleitet, und das entstehende Material wurde dehydratisiert und trommelgetrocknet, wobei ein Papier von 30 g/m² erhalten wurde. Das Papier wurde der Wärmeversiegelung auf beiden Seiten unter Verwendung eines Poly-Versiegelungsgeräts (ein Produkt von Fuji Impulse Co., Ltd.) unterworfen. Das wärmeversiegelte Papier hatte an dem versiegelten Teil eine Klebefähigkeit, die ausgeprägt besser war als die von Papier, das erhalten wurde, indem ein 90/10- (ausgedrückt durch das Gewicht) Gemisch aus VPB-102® und VPB- 105® der gleichen Papierherstellung unterworfen, getrocknet und wärmeversiegelt wurde, wie oben beschrieben. Die Versiegelungstemperatur und der Druck wurden als 170ºC und 2 kg/cm angenommen. VPB-102® ist eine in der Hitze gestreckte Faser von 1,1 deci-tex (1,0 Denier), die in kochendem Wasser unlöslich ist und aus PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1700 und einem Verseifungsgrad von 99,9 Mol% besteht, hergestellt von KURARAY CO., LTD., und VPB-105® ist eine nichtgezogene Faser von 1,1 deci-tex (1,0 Denier), welche in Wasser bei 70ºC löslich ist und aus PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1700 und einem Verseifungsgrad von 98,5 Mol% besteht, ebenfalls hergestellt von KURARAY CO., LTD.

Beispiel 3

Ein PVA mit einem Polymerisationsgrad von 1700, einem Verseifungsgrad von 97,2 Mol% und einem Schmelzpunkt von 220ºC und ein PVA mit einem Polymerisationsgrad von 2000, einem Verseifungsgrad von 70 Mol-% und einem Schmelzpunkt von 171ºC wurden in einem Gewichtsverhältnis von 9/1 vermischt. Das Gemisch wurde in DMSO auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, gelöst, so daß die gesamte PVA-Konzentration 20% betrug, wobei eine Spinnlösung hergestellt wurde. Die Spinnlösung war etwas trübe, aber zeigte keine Phasentrennung durch Aggregation. Die Spinnlösung wurde dem Naßspinnen auf gleiche Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, und dann dem Wärmetrockenziehen bei 210ºC unterzogen, so daß das gesamte Ziehverhältnis das 14fache betrug, wobei Filamente von 2778 deci-tex/305 m (2500 d/1000f) erhalten wurden. Die Filamente zeigten keine Fusion miteinander und hatten eine vollständige Wasserauflösungstemperatur von 48ºC und eine Festigkeit (Einzelfilament) von 7,83 g/deci-tex (8,7 g/d). Die Beobachtung des Filamentquerschnitts zeigte, daß der PVA mit einem Verseifungsgrad von 70 Mol-% die Inselkomponente bildete, daß eine große Zahl an Inseln in der Filamentzone 0,01 bis 2 um innen von der Filamentoberfläche vorhanden war und daß die Zahl der Inseln mindestens 100 betrug. Es war im wesentlichen keine Inselkomponente auf der Filamentoberfläche exponiert. Der Filamentquerschnitt hatte keine Haut-Kern-Struktur, und er zeigte einheitliche Struktur und eine kreisförmige Form. In diesem Beispiel, verglichen mit dem Beispiel 1, waren die Konzentration und der Weißgrad der Spinnlösung und verfestigten Filamente niedriger, und die getrennten Phasen waren feiner dispergiert; es wurde daher angenommen, daß die Zahl der Inseln größer war.
Die obigen Filamente wurden zu Stapelfasern verarbeitet. Die Stapelfasern wurden einer Kardierung unter Herstellung eines Stoffs von 30 g/m² unterworfen. Der Stoff wurde einer Heißkalanderwalzenbehandlung bei den gleichen Wärmepreßbedingungen von 160ºC (Temperatur), 20 kg/cm (linearer Druck) und 1 Sekunde oder weniger (Behandlungszeit) unterworfen. Bei der Kalanderbehandlung trat keine wesentliche Dimensionsänderung auf. Das so erhaltene nichtgewebte Flächengebilde zeigte eine gute Adhäsion zwischen den Filamenten, desintegrierte nicht in einzelne Filamente, wenn es mit der Hand geknittert wurde, und zeigte eine Bruchlänge von 5,1 km (longitudinale Richtung) und 1,3 km (transversale Richtung). Dies war eine Festigkeit, die für die tatsächliche Verwendung als chemisches Spitzengrundflächengebilde vollständig ausreichte. Das nichtgewebte Flächengebilde war nach dem Wärmepreßverbinden in heißem Wasser von 60ºC vollständig löslich. Zwei Folien des obigen nichtgewebten Flächengebildes wurden aufeinandergelegt und an drei Seiten unter Verwendung eines Poly-Versiegelungsgeräts (ein Produkt von Fuji Impulse Co., Ltd.) in der Wärme versiegelt, wobei ein beutelartiges Material erhalten wurde. Der wärmeversiegelte Teil des Beutels, gebildet durch Wärmeversiegelug alleine, hatte eine solche Haftfähigkeit wie die beiden ursprünglichen Folien und konnte nicht voneinander leicht mit der Hand getrennt werden. Der Beutel war in heißem Wasser bei 70ºC löslich.

Vergleichsbeispiel 4

Ein Spinnen und ein Ziehen erfolgte auf gleiche Weise wie Beispiel 1, ausgenommen, daß eine Polyacrylsäure mit einem Polymerisationsgrad von 400 als Inselkomponente verwendet wurde, wobei eine PVA-Polyacrylsäure-Mischfaser erhalten wurde. Die Faser wurde dann in kochendem Wasser bei 100ºC 30 Minuten stehengelassen, was ein beachtliches Quellen bewirkte und wobei die Faser gelartig mit sehr niedriger Festigkeit wurde, aber nicht vollständig löslich war. Es wurde angenommen, daß dieses Phänomen durch die Bildung während der Faserherstellung von einer dreidimensionalen vernetzten Struktur als Ergebnis der Umsetzung des PVA und der Polyacrylsäure hervorgerufen wird. Eine solche Faser besitzt eine sogenannte Wasserauflösungstemperatur (eine Temperatur der Faser, bei der, wenn die Faser in Wasser mit einer gegebenen Belastung, die auf die Faser angewendet wird, eingetaucht wird und die Temperatur des Wassers erhöht wird, ein Brechen der Faser bei 100ºC oder weniger stattfindet), aber sie besitzt eine vollständige Wasserauflösungstemperatur (der Begriff, wie er hier verwendet wird) von über 100ºC. Solche Fasern, die in Wasser nicht vollständig löslich sind und in Form eines Gels zurückbleiben, sind zur Herstellung von beispielsweise einem chemischen Spitzengrundflächengebilde, welches in Wasser vollständig löslich sein muß, ungeeignet.

Beispiel 4

Die in Beispiel 3 erhaltenen Stapelfasern (20%) und Reyon-Stapelfasern mit 2,2 deci-tex (2d) (80%) wurden vermischt. Das Gemisch wurde der Kardierung und der Herstellung eines Stoffs von 40 g/m² unterworfen. Der Stoff wurde einer Heißkalanderwalzenbehandlung bei Wärmepreßbedingungen von 180ºC (Temperatur), 20 kg/cm (linearer Druck) und 1 Sekunde oder weniger (Behandlungszeit) unterworfen. Es trat keine wesentliche Dimensionsänderung während der Kalanderbehandlung auf. Das nichtgewebte erhaltene Flächengebilde zeigte eine gute Adhäsion zwischen den Fasern und desintegrierte nicht in einzelne Fasern, wenn es mit der Hand zerknittert wurde. Wenn das Produkt mit schlechterer Qualität und der Abfall vom Schneiden, der während der Herstellung des nichtgewebten Flächengebildes anfiel, in Wasser bei 70ºC eingetaucht wurden, ging die Festigkeit, die das nichtgewebte Flächengebilde besaß, fast verloren, und die Wiedergewinnung der Reyon-Stapelfasern war möglich.
Die obigen Ergebnisse werden im folgenden zusammengefaßt. Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern, die durch Mischen eines hochschmelzenden PVA-Typ-Polymeren mit hohem Verseifungsgrad und einem niedrigschmelzenden wasserlöslichen Polymeren in einem Lösungsmittel des obigen hochschmelzenden Polymeren und dann Verspinnen des Gemisches für eine einheitliche Niedrigtemperaturverfestigung hergestellt wurden, zeichnen sich durch eine Struktur aus, bei der das hochschmelzende PVA-Typ-Polymere eine Seekomponente (Matrix) und das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere eine Inselkomponente bilden, wobei das niedrigschmelzende wasserlösliche Polymere nicht auf der Faseroberfläche, aber in einer Faserzone sehr nahe an der Oberfläche vorhanden ist. Wie oben erwähnt, ist in den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern das niedrigschmelzende wärmeverbindbare Polymere als Inselkompo nente in dem hochschmelzenden PVA mit hohem Verseifungsgrad als Seekomponente (Matrix) vorhanden, und die Seekomponente (Matrix) ist stark orientiert und kristallisiert. Bedingt durch eine solche Struktur, besitzen die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern selbst bei hoher Feuchtigkeit Dimensionsstabilität und können als übliche Fasern bei üblichen Bedingungen verwendet werden. Wenn die erfindungsgemäßen Fasern in der Wärme verpreßt werden, bricht der Matrixphasenteil an der Oberfläche, und das niedrigschmelzende Polymere (Inselkomponente) wird auf die Faseroberfläche herausgedrängt, und dann findet eine Adhäsion zwischen den Filamenten statt. Da kein Schmelzen der hochschmelzenden PVA-Polymerphase (Matrix) während des Wärmepressens stattfindet, findet im wesentlichen keine Dimensionsänderung statt, und es kann eine hohe Festigkeit selbst nach dem Wärmepressen beibehalten werden.
Die erfindungsgemäßen Bindemittelfasern sind PVA-Fasern mit Wasserlöslichkeit, Wärmepreßverbindungsfähigkeit und hoher Festigkeit. Bedingt durch die Wärmepreßverbindbarkeit können die erfindungsgemäßen Verfahren ein nichtgewebtes Flächengebilde leicht und ohne öffentliche Gefahr ergeben. Beispielsweise kann ein chemisches Spitzengrundflächengebilde, welches in der Vergangenheit durch Aufbringen einer wäßrigen Lösung eines PVA-Typ-Schlichtemittels und dann Trocknen des beschichteten Stoffs hergestellt wurde, aus den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern mit wesentlich höherer Produktivität hergestellt werden. Das nichtgewebte Flächengebilde, das aus den erfindungsgemäßen Bindemittelfasern nach einem Trockenverfahren oder einem Naßverfahren hergestellt wurde, besitzt Wärmepreßverbindungsfähigkeit und kann durch Wärmeversiegelung zu dreidimensionalen Strukturen (beispielsweise Beutel, Töpfe und Schachteln) wirksam und schnell verarbeitet werden. Wenn das nichtgewebte Flächengebilde durch Wärmepressen aus einem Gemisch der erfindungsgemäßen Fasern und einem hydrophilen Material (beispielsweise Fasern des PVA-Typs oder Reyon) hergestellt wird, können das Produkt mit schlechterer Qualität, das Produkt, das der Spezifizierung nicht entspricht, und die Abfälle beim Schneiden, die alle während der Herstellung des nichtgewebten Flächengebildes anfallen, in Wasser oder heißem Wasser gelöst werden, und das hydrophile Material (beispielsweise die Fasern des PVA-Typs oder Reyon) kann für die Wiederverwendung durch Kontakt mit Wasser oder heißem Wasser wiedergewonnen werden.

Claims

1. Wasserlösliche wärmepreßverbindbare Bindemittelfasern des Polyvinylalkoholtyps mit See-Insel-Struktur mit einer vollständigen Wasserauflösungstemperatur von 100ºC oder darunter und einer Zugfestigkeit von 2,7 g/deci-tex (3 g/d) oder darüber, wobei in der Struktur die Seekomponente ein wasserlösliches Polymeres des Polyvinylalkoholtyps (A) und die Inselkomponente ein wasserlösliches Polymeres (B) mit einem Schmelzpunkt oder einer Fusions-Verbindungstemperatur je um mindestens 20ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A) sind, und wobei in der Faser mindestens ein Teil der Inselkomponenten in einer Faserzone von 0,01 bis 2 um innen von der Faseroberfläche vorhanden ist.

2. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Inseln im Faserquerschnitt mindestens 5 beträgt.

3. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser einen Querschnitt einheitlicher Struktur und mit nicht Haut-Kern-Struktur besitzt.

4. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Inselkomponenten in einer Faserzone von 0,01 bis 1 um innen von der Faseroberfläche vorhanden ist.

5. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere (A) ein in heißem Wasser lösliches Polymeres des Polyvinylalkoholtyps mit einem Schmelzpunkt von 200 bis 230ºC ist.

6. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere (A) ein Polymeres des Polyvinylalkoholtyps mit einem Polymerisationsgrad von 500 bis 24.000 und einem Verseifungsgrad von 92 bis 99 Mol-% oder ein Polymeres des Polyvinylalkoholtyps, modifiziert mit 0,1 bis 3 Mol-% Comonomereinheiten, ist und das Polymere (B) ein Polymeres des Polyvinylalkoholtyps mit einem Polymerisationsgrad von 50 bis 4000 und einem Verseifungsgrad von 50 bis 92 Mol-% oder ein Polymeres des Polyvinylalkoholtyps, modifiziert mit 3 bis 10 Mol-% Comonomereinheiten, ist.

7. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Zugfestigkeit von 4,5 g/deci-tex (5 g/d) oder darüber besitzt.

8. Bindemittelfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere (B) einen Schmelzpunkt oder eine Fusions-Verbindungstemperatur je um mindestens 30ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A) besitzt.

9. Verfahren zur Herstellung von wasserlöslichen wärmepreßverbindbaren Bindemittelfasern des Polyvinylalkoholtyps, umfassend:

Vermischen eines wasserlöslichen Polymeren (A) des Polyvinylalkoholtyps und eines wasserlöslichen Polymeren (B) mit einem Schmelzpunkt oder einer Fusions-Verbindungstemperatur je um mindestens 20ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Polymeren (A), in einem Gewichtsverhältnis von 98/2 bis 55/45 in einem Lösungsmittel für das Polymere (A) unter Herstellung einer Spinnlösung,

Spinnen der Lösung und einheitliche Verfestigung unter Bildung von Fasern mit See-Insel-Struktur, umfassend das Polymere (A) als Seekomponente und das Polymere (B) als Inselkomponente und

Ziehen der Fasern.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Dimethylsulfoxid verwendet wird.

11. Nichtgewebtes Flächengebilde, welches ein trockengelegtes nichtgewebtes Flächengebilde oder ein naßgelegtes nichtgewebtes Flächengebilde ist, das mindestens 10% der Bindemittelfasern nach Anspruch 1 enthält, wobei mindestens ein Teil der Fasern, die das Flächengebilde ergeben, miteinander über das Polymere (B), das von dem Inneren der Bindemittelfasern herausgestossen wird, fixiert ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines nichtgewebten Flächengebildes, umfassend das Wärmeverpressen eines Stoffs, enthaltend mindestens 10% der Bindemittelfaser nach Anspruch 1, bei einer Temperatur von 80 bis 240ºC und einem linearen Druck von 1 kg/cm oder mehr oder einem Flächendruck von 2 kg/cm² oder mehr.