專利名稱：熱熔自粘復(fù)合纖維及其生產(chǎn)工藝和由此獲得的熔結(jié)織物或表面材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱熔自粘復(fù)合纖維及生產(chǎn)該復(fù)合纖維的方法。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及含這種復(fù)合纖維且具有高強(qiáng)度，壓縮后的高體積回復(fù)性，良好的不成結(jié)(細(xì)纖維聚集體)成形特性及柔軟手感的部分熔結(jié)的織物。更進(jìn)一步，本發(fā)明涉及含有該部分熔結(jié)織物的衛(wèi)生用品等表面材料，諸如衛(wèi)生巾和紙尿布。
近年，用于衛(wèi)生用品諸如衛(wèi)生巾和尿布等表面材料的無(wú)紡織物要求的性能已經(jīng)提高并多樣化；而且特別要求這種無(wú)紡織物在盡可能小的基重下保持高強(qiáng)度，壓縮后具有高體積回復(fù)性，作為織物的成形特性具有有限數(shù)目的絲結(jié)(細(xì)纖維聚集體)，并具有柔軟手感。
為滿足這些要求，在已審查的日本專利公開No.1—37505中提出了一種生產(chǎn)膨體無(wú)紡織物的工藝，其中熱熔自粘復(fù)合纖維部分熔結(jié)，在生產(chǎn)這種纖維中，第一組分的Q值，預(yù)熱溫度，拉伸比，卷曲數(shù)，及卷曲彈性是特定的。
然而，無(wú)紡織物作為衛(wèi)生用品等表面材料仍不令人滿意，并且具體說(shuō)該專利公開’505中得到的無(wú)紡織物存在問(wèn)題，在粗梳步驟出現(xiàn)麻煩；許多絲結(jié)的形成而使織物的性能變差，體積回復(fù)率低；強(qiáng)度低且手感差。因此，人們強(qiáng)烈要求開發(fā)一種解決上述這些問(wèn)題的無(wú)紡織物。
作為對(duì)含有熱熔自粘復(fù)合纖維的無(wú)紡織物的性能及其生產(chǎn)工藝勤奮研究的結(jié)果，人們發(fā)現(xiàn)下面提出的發(fā)明已經(jīng)解決了先有技術(shù)中存在的缺陷本發(fā)明提供了含有包括結(jié)晶聚丙烯的第一組分和主要包括聚乙烯的第二組分，兩組分以并列或鞘—芯關(guān)系設(shè)置的熱熔自粘復(fù)合纖維，其中第二組分連續(xù)存在于纖維長(zhǎng)度方向的至少部分纖維的表面上，具有4—16英寸三維卷曲，單絲旦數(shù)為1.0—2.0，且表觀長(zhǎng)度為20—40mm。
本發(fā)明復(fù)合纖維可通過(guò)下列步驟的實(shí)施而生產(chǎn)利用紡制并列或鞘—芯型復(fù)合纖維的噴絲板的聚合物組分紡絲步驟，在高于90℃，低于130℃的溫度，以最大拉伸比率的0.6—0.85倍拉伸比率下拉伸如此獲得的未拉伸絲的拉伸步驟，冷卻該拉伸絲至一低于預(yù)熱溫度的溫度下并進(jìn)行絲的卷曲處理步驟，及在高于80℃，但低于120℃的溫度下進(jìn)行的絲的熱定型步驟。
進(jìn)一步，本發(fā)明是要提供一種含有50％wt以上的上述熱熔自粘復(fù)合纖維或按照上述工藝加工得到的纖維的部分熔結(jié)織物。在本發(fā)明的織物中，復(fù)合纖維的相互交叉點(diǎn)是通過(guò)復(fù)合纖維中第二組分的熔融而相互連接的。
更進(jìn)一步，本發(fā)明是要提供一種衛(wèi)生用品所用表面材料，厚度大于1mm，且含有上述部分熔結(jié)的織物。
圖一所示為本發(fā)明復(fù)合纖維的截面圖。
用作本發(fā)明復(fù)合纖維第一組分的結(jié)晶聚丙烯通常指含有聚合的丙烯作為主要組分的一種結(jié)晶聚合物，不僅包括丙烯均聚物，而且包括丙烯與乙烯，丁烯—1，或4—甲基戊烯的共聚物。
在本發(fā)明復(fù)合纖維中主要用作第二組分的聚乙烯通常指含有聚合的乙烯作為主要組分的聚合物，諸如中或低壓聚乙烯和高壓聚乙烯，它不僅包括乙烯均聚物，而且包括乙烯與丙烯，丁烯—1或醋酸乙烯酯的共聚物(EVA)。聚乙烯的熔點(diǎn)最好低于作為第一組分的結(jié)晶聚丙烯的熔點(diǎn)20℃或更多。
上述的結(jié)晶聚丙烯和聚乙烯在不至于達(dá)不到本發(fā)明目的這一范圍內(nèi)可含有各種通常用于聚烯烴纖維的添加劑，諸如穩(wěn)定劑，填充劑及顏料。
本發(fā)明中的熱熔自粘復(fù)合纖維是通過(guò)一紡制并列型或鞘—芯型復(fù)合纖維的噴絲板擠出紡絲而成。第二組分必須連續(xù)存在于纖維長(zhǎng)度方向的至少部分纖維表面上，而且第二組分最好盡可能廣地復(fù)蓋纖維表面。因?yàn)闊崛谧哉硰?fù)合纖維是利用兩組分彈性收縮的不同產(chǎn)生卷曲，圖一所示偏心鞘—芯結(jié)構(gòu)最好是處于該復(fù)合纖維具有鞘—芯型結(jié)構(gòu)的情況，且芯組分的中心最好偏離鞘組分中心的5—15％(基于鞘—芯復(fù)合纖維的直徑)。
本發(fā)明復(fù)合纖維可利用紡制并列型復(fù)合纖維或鞘—芯型復(fù)合纖維的常規(guī)方法而得到，其中第二組分用作為鞘組分，對(duì)復(fù)合纖維中的兩組分的比率沒(méi)有特別限制，但第二組分最好為40—70％wt。
本發(fā)明的熱熔自粘復(fù)合纖維具有三維卷曲。復(fù)合纖維在熱處理制備無(wú)紡織物時(shí)最好不要產(chǎn)生卷曲，換句話說(shuō)，本發(fā)明的復(fù)合纖維最好不要產(chǎn)生后卷曲。當(dāng)纖維熱處理時(shí)基本上不產(chǎn)生后卷曲時(shí)，產(chǎn)生卷曲導(dǎo)致的纖維收縮在熱處理制備無(wú)紡織物時(shí)可避免。
本發(fā)明熱熔自粘復(fù)合纖維的卷曲數(shù)通常為4—16/英寸，且最好為6—14/英寸。當(dāng)卷曲數(shù)少于4/英寸，它導(dǎo)致在粗梳機(jī)筒上纖維的纏繞。當(dāng)卷曲數(shù)超過(guò)16/英寸時(shí)，孔隙變差，并導(dǎo)致無(wú)紡織物制備時(shí)絲結(jié)形成。
本發(fā)明熱熔自粘復(fù)合纖維必須具有單絲旦數(shù)1.0—2.0。當(dāng)?shù)?shù)低于1.0，卷曲變得太細(xì)并導(dǎo)致絲結(jié)的形成。當(dāng)?shù)?shù)超過(guò)2.0，存在一種手感變硬且壓縮后無(wú)紡織物的體積回復(fù)性下降的趨勢(shì)。
本發(fā)明的熱熔自粘復(fù)合纖維的表觀切斷長(zhǎng)度通常為20—40mm，且最好為25—35mm。當(dāng)它低于20mm時(shí)，纖維在粗梳機(jī)上的傳輸性能低下，且它成為纖維纏輥問(wèn)題的原因。當(dāng)它超過(guò)40mm時(shí)，纖維的纏結(jié)是顯而易見(jiàn)的且成為絲結(jié)形成的一個(gè)原因。
本發(fā)明的熱熔自粘復(fù)合纖維的表觀切斷長(zhǎng)度對(duì)切斷長(zhǎng)度的比率最好為50—70％。當(dāng)比率低于50％時(shí)，纖維在粗梳機(jī)上的傳輸性能低下，纖維纏輥導(dǎo)致絲結(jié)的形成。當(dāng)比率超過(guò)70％時(shí)，纖維的纏結(jié)變得很強(qiáng)烈，導(dǎo)致纖維在喂入輥上的纏繞，而且粗梳步驟本身變得不可能。
本發(fā)明熱熔自粘復(fù)合纖維的生產(chǎn)方法包括通過(guò)一紡制并列或鞘—芯型復(fù)合纖維的噴絲板的聚合物組分紡絲步驟，在高于90℃，但低于130℃的溫度下，以0.6—0.85倍最大拉伸比率的拉伸比對(duì)如此得到的未拉伸絲進(jìn)行拉伸步驟，冷卻拉伸絲至一低于預(yù)熱溫度的溫度并進(jìn)行絲的卷曲處理步驟，及在高于80℃，但低于120℃的溫度下進(jìn)行纖維的熱定型步驟。
在紡絲步驟中，包括一結(jié)晶聚丙烯的第一組分和主要包括一聚乙烯的第二組分通過(guò)一紡制并列或鞘—芯型復(fù)合纖維的噴絲板擠出而制成長(zhǎng)絲以使第二組分連續(xù)存在于至少一部分纖維表面上。
在拉伸步驟，擠出的未拉伸絲預(yù)熱至一拉伸溫度。當(dāng)拉伸溫度低于90℃時(shí)，卷曲變得太細(xì)。當(dāng)拉伸溫度超過(guò)130℃時(shí)，復(fù)合纖維聚乙烯發(fā)生相互間的明顯熔結(jié)而不利。
當(dāng)拉伸比率低于最大拉伸比率的0.6倍時(shí)，兩組分彈性回復(fù)的差別變小且因此卷曲不能產(chǎn)生。當(dāng)拉伸倍數(shù)超過(guò)最大拉伸比率的0.85倍時(shí)，兩組分彈性回復(fù)的差別變得太大且卷曲環(huán)變小。其后果不僅卷曲數(shù)變多，而且纖維表觀切斷長(zhǎng)度變得太短而不利。最大拉伸比率是指當(dāng)拉伸比率逐漸上升時(shí)，絲條開始出現(xiàn)毛絲時(shí)的拉伸比率。
在卷曲處理中，拉伸絲在低于拉伸溫度的溫度下冷卻，絲束用一導(dǎo)輥諸如壓料輥的卷取輪在張力條件下卷取，且隨后絲束松馳產(chǎn)生卷曲。當(dāng)卷曲處理在超過(guò)拉伸溫度的溫度下進(jìn)行時(shí)，卷曲的產(chǎn)生不充分。
在熱定型步驟中，卷曲處理中產(chǎn)生了卷曲的絲束在高于80℃，低于120℃的溫度下進(jìn)行熱定型0.5—30分鐘。當(dāng)熱定型溫度低于80℃，存在在制備無(wú)紡織物步驟中產(chǎn)生不利的后卷曲的可能。當(dāng)熱定型溫度高于120℃時(shí)，由于兩組分彈性回復(fù)差別產(chǎn)生的卷曲伸直且纖維表觀切斷長(zhǎng)度變長(zhǎng)而不利。
從無(wú)紡織物加工簡(jiǎn)便的觀點(diǎn)考慮，本發(fā)明熱熔自粘復(fù)合纖維常常切成預(yù)定長(zhǎng)度并用作短纖維。
本發(fā)明的部分熔結(jié)的織物可含有50wt％以上，及直至100wt％的上述熱熔自粘復(fù)合纖維。部分熔結(jié)的無(wú)紡織物可利用常規(guī)的粗梳法，氣體熔噴法，或干漿法將熱熔自粘復(fù)合纖維轉(zhuǎn)變?yōu)橐粺o(wú)紡織物并使該無(wú)紡織物進(jìn)行熱處理以使織物部分熔結(jié)而獲得。部分熔結(jié)的無(wú)紡織物可含有50wt％以下的聚酯，聚酰胺，聚丙烯，聚乙烯，或其它的合成纖維、天然纖維諸如棉和羊毛，或再生纖維如人造絲，作為不同于熱熔自粘復(fù)合纖維的纖維。在這一步驟，熱熔自粘復(fù)合纖維必須在織物中摻混50wt％或更多的用量。當(dāng)熱熔自粘復(fù)合纖維的含量低于50wt％，不僅得不到高無(wú)紡強(qiáng)度的織物，因?yàn)榭椢镏欣w維相互交聯(lián)部分較少，而且預(yù)期的壓縮后織物的高膨松性和高體積回復(fù)性也不能得到。
作為部分熔結(jié)熱熔自粘復(fù)合纖維的方法，通過(guò)使用一加熱空氣干燥機(jī)或吸氣式帶式干燥機(jī)的方法作為示例。通過(guò)將這些方法利用于織物，復(fù)合纖維相互交叉部分通過(guò)第二組分的熔融而相互熔結(jié)形成織物。熔結(jié)溫度通常高于第二組分的熔點(diǎn)，但低于第一組分的熔點(diǎn)，優(yōu)選為120—155℃。以干燥機(jī)為例，熔結(jié)時(shí)間通常長(zhǎng)于5秒。
本發(fā)明衛(wèi)生用品等表面材料是利用部分熔結(jié)的無(wú)紡織物制取的，且通常厚度大于1mm。當(dāng)膨松特性大于1mm，且特別是壓縮后的彈性回復(fù)高于50％時(shí)表面材料是符合要求的。當(dāng)厚度小于1mm且回復(fù)性低于50％，材料不能得到柔軟手感。
本說(shuō)明書中所指的厚度是指對(duì)材料施加50gf/cm2負(fù)載24小時(shí)后，讓材料在無(wú)負(fù)載下靜置1hr以恢復(fù)它的厚度并隨后在2gf/cm2負(fù)載下測(cè)定厚度而確定的厚度值(mm)。壓縮后的彈性回復(fù)是指換算為百分?jǐn)?shù)(％)后的表面材料施加50kgf/cm2負(fù)載24hr后測(cè)定的厚度與同一表面材料在無(wú)負(fù)載下使之靜置1hr后以恢復(fù)它的厚度后測(cè)定的厚度差值。
按照本發(fā)明，可以生產(chǎn)具有高體積回復(fù)性，良好成形特性，高強(qiáng)度且同時(shí)具有柔軟手感的熱融自粘復(fù)合纖性，并因此用作衛(wèi)生用品等表面材料，特別是，本發(fā)明的部分熔結(jié)織物可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生巾和紙尿布。實(shí)施例參照實(shí)施例，本發(fā)明將得到更具體的說(shuō)明。然而，必須明白這些具體實(shí)施例決不能限制本發(fā)明。實(shí)施例中的物理性能值通過(guò)如下方法測(cè)定卷曲數(shù)熱熔自粘復(fù)合纖維的卷曲數(shù)按照J(rèn)IS L1015(化學(xué)纖維短纖維測(cè)試法)7.12.1測(cè)定。
單絲旦數(shù)熱熔自粘復(fù)合纖維的單絲旦數(shù)按照J(rèn)IS L1015(化纖短纖維測(cè)試法)7.5.1—A測(cè)定。
表觀切斷長(zhǎng)度熱熔自粘復(fù)合纖維的表觀切斷長(zhǎng)度是在無(wú)張力下不使短纖維的卷曲伸直并且未施加額外的力作用于短纖維下測(cè)定纖維的長(zhǎng)度(mm)而確定。得到30次測(cè)量的平均值。
體積回復(fù)部分熔結(jié)的無(wú)紡織物的體積回復(fù)是通過(guò)測(cè)定對(duì)織物施加50gf/cm2負(fù)載24hr后樣品織物的厚度(A)，使織物在無(wú)負(fù)載下靜置1hr以恢復(fù)它的體積，在負(fù)載2gf/cm2下測(cè)定織物厚度(B)，并按照下面的等式計(jì)算體積回復(fù)率而得到 在評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)，具有50％以上體積回復(fù)率的織物被認(rèn)為是可接受的，而其它織物認(rèn)為是不可接受的。可接受的織物設(shè)定為A，不可接受的織物設(shè)定為C。
無(wú)紡織物強(qiáng)度部分熔結(jié)的無(wú)紡織物的強(qiáng)度按照J(rèn)IS L1085(無(wú)紡織物夾層布的測(cè)試)而測(cè)定，其中在夾持距離為10cm及拉伸速度為30±2cm/min的條件下通過(guò)拉伸測(cè)定5cm寬樣品物沿織物方向的強(qiáng)度(MD)及垂直于織物方向的強(qiáng)度(CD)。評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)，具有MD強(qiáng)度2500g/5cm以上的織物認(rèn)為是可接受的，而低于2500g/5cm則認(rèn)為是不可接受的；具有CD強(qiáng)度500g/5cm以上的織物認(rèn)為是可接受的，而低于500g/5cm則認(rèn)為是不可接受的。可接受的織物設(shè)為A，不可接受的織物設(shè)為C。
絲結(jié)數(shù)目部分熔結(jié)的無(wú)紡織物的絲結(jié)數(shù)通過(guò)計(jì)數(shù)1cm2樣品織物上的絲結(jié)數(shù)且換算為個(gè)數(shù)/m2而確定。在評(píng)介結(jié)果時(shí)，具有1個(gè)或無(wú)絲結(jié)的部分熔結(jié)的無(wú)紡織物認(rèn)為是可接受的，而2個(gè)以上的絲結(jié)則認(rèn)為是不可接受的?？山邮艿目椢镌O(shè)定為A，不可接受的織物設(shè)定為C。
手感部分熔結(jié)的無(wú)紡織物的手感通過(guò)5個(gè)質(zhì)檢員進(jìn)行感覺(jué)測(cè)試而確定。當(dāng)所有的質(zhì)檢員判斷樣品織物柔軟，織物被認(rèn)為是“優(yōu)良”；當(dāng)三個(gè)以上的質(zhì)檢員判定織物柔軟，織物被認(rèn)為“良好”；當(dāng)三個(gè)以上的質(zhì)檢員判定樣品織物柔軟感覺(jué)不充分，織物被認(rèn)為“差”。優(yōu)良的織物設(shè)定為A，良好的織物設(shè)定為B，而差的織物設(shè)定為C。
織物收縮部分熔結(jié)的無(wú)織物的收縮可通過(guò)將樣品織物切成大小為25cm2，用干燥機(jī)在無(wú)負(fù)載下，于145℃下加熱5min，測(cè)定沿織物方向的三個(gè)點(diǎn)上的收縮，通過(guò)計(jì)算得到平均值。評(píng)價(jià)時(shí)，具有低于10％的收縮的織物認(rèn)為是可接受的，而具有10％以上收縮的織物認(rèn)為是不可接受的?？山邮芸椢镌O(shè)為A，不可接受織物設(shè)定為C。
實(shí)施例1—4和比較例1—9表1所示的每種熱熔自粘復(fù)合纖維短纖維是通過(guò)一具有350孔，直徑0.6mm，用于紡制鞘—芯或并列型復(fù)合纖維的噴絲板擠出聚丙烯作為第一組分和聚乙烯作為第二組分以形成絲束，及在表1所示的條件下拉伸絲束，并將拉伸絲切成短纖維而得到。由此得到的纖維物理性能示于表1。
由此得到的每種熱熔自粘復(fù)合纖維的短纖維利用粗梳機(jī)制成基重為20—30g/m2的織物，并且在135—140℃的預(yù)定溫度用一吸氣式帶式干燥機(jī)進(jìn)行織物的熱處理5秒鐘以得到一纖維相互交叉部分相互熔結(jié)的無(wú)紡織物。無(wú)紡織物的特性示于表2。在表2的實(shí)施例4和比較例9中，使用實(shí)施例1中和比較例3中的短纖維。
表1
2)PP結(jié)晶聚丙烯3)PE高密度聚乙烯4)LL線性低密度聚乙烯表1(續(xù))
1)MS比實(shí)際拉伸比÷最大拉伸比5)機(jī)械利用填塞箱獲得的卷曲形態(tài)。
表2
6)實(shí)施例1的纖維(50％)與比較例3的纖維(50％)摻混。7)實(shí)施例1的纖維(30％)與比較例3的纖維(70％)摻混。
權(quán)利要求
1.熱熔自粘復(fù)合纖維含有包括一結(jié)晶聚丙烯的第一組分和主要包括一聚乙烯的第二組分，組分以并列型或鞘—芯型關(guān)系設(shè)置，其中第二組分連續(xù)存在于沿纖維長(zhǎng)度方向的至少部分纖維表面上，具有4—16/英寸三維卷曲和具有單絲旦數(shù)1.0—2.0，且具有表觀切斷長(zhǎng)度20—40mm。
2.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述熱熔自粘復(fù)合纖維的方法，包括利用一紡制并列或鞘—芯型復(fù)合纖維的噴絲板進(jìn)行聚合物組分的紡絲步驟，在高于90℃，但低于130℃下，以最大拉伸比率的0.60—0.85倍的拉伸比率下對(duì)如此得到的未拉伸絲進(jìn)行拉伸步驟，冷卻拉伸絲使其為低于預(yù)熱溫度的溫度并進(jìn)行絲的卷曲處理步驟，及在高于80℃，但低于120℃下進(jìn)行絲的熱定型步驟。
3.一種部分熔結(jié)的含有50％wt以上的按照權(quán)利要求1的熱熔自粘復(fù)合纖維或通過(guò)按照權(quán)利要求2的方法得到的纖維的無(wú)紡織物，復(fù)合纖維的相互交叉點(diǎn)通過(guò)復(fù)合纖維中的第二組分熔融而相互連接。
4.一種衛(wèi)生用品的表面材料，其厚度大于1mm，含有按照權(quán)利要求3的部分熔結(jié)的無(wú)紡織物。
全文摘要
本發(fā)明揭示了熱熔自粘復(fù)合纖維，在復(fù)合纖維相互交叉點(diǎn)熔結(jié)的復(fù)合纖維無(wú)紡織物；及衛(wèi)生用品諸如衛(wèi)生巾和紙尿布等表面材料。復(fù)合纖維含有一種聚丙烯作為第一組分及一主要包括聚乙烯的聚合物作為第二組分，其中第二組分連續(xù)存在于沿纖維長(zhǎng)度方向的至少部分纖維表面上；具有4-16/英寸三維卷曲；具有單絲旦數(shù)1.0-2.0，及具有表現(xiàn)切斷長(zhǎng)度20-40mm。
文檔編號(hào)D04H1/541GK1128305SQ9511552
公開日1996年8月7日 申請(qǐng)日期1995年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月11日
發(fā)明者石澤整, 鈴木正康, 寺田博和 申請(qǐng)人:智索公司