熱熔自粘複合纖維及其生產工藝和由此獲得的熔結織物或表面材料的製作方法
2023-05-02 14:25:41 2
專利名稱：熱熔自粘複合纖維及其生產工藝和由此獲得的熔結織物或表面材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及熱熔自粘複合纖維及生產該複合纖維的方法。進一步，本發明涉及含這種複合纖維且具有高強度，壓縮後的高體積回復性，良好的不成結(細纖維聚集體)成形特性及柔軟手感的部分熔結的織物。更進一步，本發明涉及含有該部分熔結織物的衛生用品等表面材料，諸如衛生巾和紙尿布。
近年，用於衛生用品諸如衛生巾和尿布等表面材料的無紡織物要求的性能已經提高並多樣化；而且特別要求這種無紡織物在儘可能小的基重下保持高強度，壓縮後具有高體積回復性，作為織物的成形特性具有有限數目的絲結(細纖維聚集體)，並具有柔軟手感。
為滿足這些要求，在已審查的日本專利公開No.1—37505中提出了一種生產膨體無紡織物的工藝，其中熱熔自粘複合纖維部分熔結，在生產這種纖維中，第一組分的Q值，預熱溫度，拉伸比，捲曲數，及捲曲彈性是特定的。
然而，無紡織物作為衛生用品等表面材料仍不令人滿意，並且具體說該專利公開』505中得到的無紡織物存在問題，在粗梳步驟出現麻煩；許多絲結的形成而使織物的性能變差，體積回復率低；強度低且手感差。因此，人們強烈要求開發一種解決上述這些問題的無紡織物。
作為對含有熱熔自粘複合纖維的無紡織物的性能及其生產工藝勤奮研究的結果，人們發現下面提出的發明已經解決了先有技術中存在的缺陷本發明提供了含有包括結晶聚丙烯的第一組分和主要包括聚乙烯的第二組分，兩組分以並列或鞘—芯關係設置的熱熔自粘複合纖維，其中第二組分連續存在於纖維長度方向的至少部分纖維的表面上，具有4—16英寸三維捲曲，單絲旦數為1.0—2.0，且表觀長度為20—40mm。
本發明複合纖維可通過下列步驟的實施而生產利用紡制並列或鞘—芯型複合纖維的噴絲板的聚合物組分紡絲步驟，在高於90℃，低於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於預熱溫度的溫度下並進行絲的捲曲處理步驟，及在高於80℃，但低於120℃的溫度下進行的絲的熱定型步驟。
進一步，本發明是要提供一種含有50％wt以上的上述熱熔自粘複合纖維或按照上述工藝加工得到的纖維的部分熔結織物。在本發明的織物中，複合纖維的相互交叉點是通過複合纖維中第二組分的熔融而相互連接的。
更進一步，本發明是要提供一種衛生用品所用表面材料，厚度大於1mm，且含有上述部分熔結的織物。
圖一所示為本發明複合纖維的截面圖。
用作本發明複合纖維第一組分的結晶聚丙烯通常指含有聚合的丙烯作為主要組分的一種結晶聚合物，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。
在本發明複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)。聚乙烯的熔點最好低於作為第一組分的結晶聚丙烯的熔點20℃或更多。
上述的結晶聚丙烯和聚乙烯在不至於達不到本發明目的這一範圍內可含有各種通常用於聚烯烴纖維的添加劑，諸如穩定劑，填充劑及顏料。
本發明中的熱熔自粘複合纖維是通過一紡制並列型或鞘—芯型複合纖維的噴絲板擠出紡絲而成。第二組分必須連續存在於纖維長度方向的至少部分纖維表面上，而且第二組分最好儘可能廣地復蓋纖維表面。因為熱融自粘複合纖維是利用兩組分彈性收縮的不同產生捲曲，圖一所示偏心鞘—芯結構最好是處於該複合纖維具有鞘—芯型結構的情況，且芯組分的中心最好偏離鞘組分中心的5—15％(基於鞘—芯複合纖維的直徑)。
本發明複合纖維可利用紡制並列型複合纖維或鞘—芯型複合纖維的常規方法而得到，其中第二組分用作為鞘組分，對複合纖維中的兩組分的比率沒有特別限制，但第二組分最好為40—70％wt。
本發明的熱熔自粘複合纖維具有三維捲曲。複合纖維在熱處理製備無紡織物時最好不要產生捲曲，換句話說，本發明的複合纖維最好不要產生後捲曲。當纖維熱處理時基本上不產生後捲曲時，產生捲曲導致的纖維收縮在熱處理製備無紡織物時可避免。
本發明熱熔自粘複合纖維的捲曲數通常為4—16/英寸，且最好為6—14/英寸。當捲曲數少於4/英寸，它導致在粗梳機筒上纖維的纏繞。當捲曲數超過16/英寸時，孔隙變差，並導致無紡織物製備時絲結形成。
本發明熱熔自粘複合纖維必須具有單絲旦數1.0—2.0。當旦數低於1.0，捲曲變得太細並導致絲結的形成。當旦數超過2.0，存在一種手感變硬且壓縮後無紡織物的體積回復性下降的趨勢。
本發明的熱熔自粘複合纖維的表觀切斷長度通常為20—40mm，且最好為25—35mm。當它低於20mm時，纖維在粗梳機上的傳輸性能低下，且它成為纖維纏輥問題的原因。當它超過40mm時，纖維的纏結是顯而易見的且成為絲結形成的一個原因。
本發明的熱熔自粘複合纖維的表觀切斷長度對切斷長度的比率最好為50—70％。當比率低於50％時，纖維在粗梳機上的傳輸性能低下，纖維纏輥導致絲結的形成。當比率超過70％時，纖維的纏結變得很強烈，導致纖維在餵入輥上的纏繞，而且粗梳步驟本身變得不可能。
本發明熱熔自粘複合纖維的生產方法包括通過一紡制並列或鞘—芯型複合纖維的噴絲板的聚合物組分紡絲步驟，在高於90℃，但低於130℃的溫度下，以0.6—0.85倍最大拉伸比率的拉伸比對如此得到的未拉伸絲進行拉伸步驟，冷卻拉伸絲至一低於預熱溫度的溫度並進行絲的捲曲處理步驟，及在高於80℃，但低於120℃的溫度下進行纖維的熱定型步驟。
在紡絲步驟中，包括一結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一紡制並列或鞘—芯型複合纖維的噴絲板擠出而製成長絲以使第二組分連續存在於至少一部分纖維表面上。
在拉伸步驟，擠出的未拉伸絲預熱至一拉伸溫度。當拉伸溫度低於90℃時，捲曲變得太細。當拉伸溫度超過130℃時，複合纖維聚乙烯發生相互間的明顯熔結而不利。
當拉伸比率低於最大拉伸比率的0.6倍時，兩組分彈性回復的差別變小且因此捲曲不能產生。當拉伸倍數超過最大拉伸比率的0.85倍時，兩組分彈性回復的差別變得太大且捲曲環變小。其後果不僅捲曲數變多，而且纖維表觀切斷長度變得太短而不利。最大拉伸比率是指當拉伸比率逐漸上升時，絲條開始出現毛絲時的拉伸比率。
在捲曲處理中，拉伸絲在低於拉伸溫度的溫度下冷卻，絲束用一導輥諸如壓料輥的卷取輪在張力條件下卷取，且隨後絲束松馳產生捲曲。當捲曲處理在超過拉伸溫度的溫度下進行時，捲曲的產生不充分。
在熱定型步驟中，捲曲處理中產生了捲曲的絲束在高於80℃，低於120℃的溫度下進行熱定型0.5—30分鐘。當熱定型溫度低於80℃，存在在製備無紡織物步驟中產生不利的後捲曲的可能。當熱定型溫度高於120℃時，由於兩組分彈性回復差別產生的捲曲伸直且纖維表觀切斷長度變長而不利。
從無紡織物加工簡便的觀點考慮，本發明熱熔自粘複合纖維常常切成預定長度並用作短纖維。
本發明的部分熔結的織物可含有50wt％以上，及直至100wt％的上述熱熔自粘複合纖維。部分熔結的無紡織物可利用常規的粗梳法，氣體熔噴法，或幹漿法將熱熔自粘複合纖維轉變為一無紡織物並使該無紡織物進行熱處理以使織物部分熔結而獲得。部分熔結的無紡織物可含有50wt％以下的聚酯，聚醯胺，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，作為不同於熱熔自粘複合纖維的纖維。在這一步驟，熱熔自粘複合纖維必須在織物中摻混50wt％或更多的用量。當熱熔自粘複合纖維的含量低於50wt％，不僅得不到高無紡強度的織物，因為織物中纖維相互交聯部分較少，而且預期的壓縮後織物的高膨鬆性和高體積回復性也不能得到。
作為部分熔結熱熔自粘複合纖維的方法，通過使用一加熱空氣乾燥機或吸氣式帶式乾燥機的方法作為示例。通過將這些方法利用於織物，複合纖維相互交叉部分通過第二組分的熔融而相互熔結形成織物。熔結溫度通常高於第二組分的熔點，但低於第一組分的熔點，優選為120—155℃。以乾燥機為例，熔結時間通常長於5秒。
本發明衛生用品等表面材料是利用部分熔結的無紡織物製取的，且通常厚度大於1mm。當膨鬆特性大於1mm，且特別是壓縮後的彈性回復高於50％時表面材料是符合要求的。當厚度小於1mm且回復性低於50％，材料不能得到柔軟手感。
本說明書中所指的厚度是指對材料施加50gf/cm2負載24小時後，讓材料在無負載下靜置1hr以恢復它的厚度並隨後在2gf/cm2負載下測定厚度而確定的厚度值(mm)。壓縮後的彈性回復是指換算為百分數(％)後的表面材料施加50kgf/cm2負載24hr後測定的厚度與同一表面材料在無負載下使之靜置1hr後以恢復它的厚度後測定的厚度差值。
按照本發明，可以生產具有高體積回復性，良好成形特性，高強度且同時具有柔軟手感的熱融自粘複合纖性，並因此用作衛生用品等表面材料，特別是，本發明的部分熔結織物可廣泛應用於衛生巾和紙尿布。實施例參照實施例，本發明將得到更具體的說明。然而，必須明白這些具體實施例決不能限制本發明。實施例中的物理性能值通過如下方法測定捲曲數熱熔自粘複合纖維的捲曲數按照JIS L1015(化學纖維短纖維測試法)7.12.1測定。
單絲旦數熱熔自粘複合纖維的單絲旦數按照JIS L1015(化纖短纖維測試法)7.5.1—A測定。
表觀切斷長度熱熔自粘複合纖維的表觀切斷長度是在無張力下不使短纖維的捲曲伸直並且未施加額外的力作用於短纖維下測定纖維的長度(mm)而確定。得到30次測量的平均值。
體積回復部分熔結的無紡織物的體積回復是通過測定對織物施加50gf/cm2負載24hr後樣品織物的厚度(A)，使織物在無負載下靜置1hr以恢復它的體積，在負載2gf/cm2下測定織物厚度(B)，並按照下面的等式計算體積回復率而得到 在評價結果時，具有50％以上體積回復率的織物被認為是可接受的，而其它織物認為是不可接受的。可接受的織物設定為A，不可接受的織物設定為C。
無紡織物強度部分熔結的無紡織物的強度按照JIS L1085(無紡織物夾層布的測試)而測定，其中在夾持距離為10cm及拉伸速度為30±2cm/min的條件下通過拉伸測定5cm寬樣品物沿織物方向的強度(MD)及垂直於織物方向的強度(CD)。評價結果時，具有MD強度2500g/5cm以上的織物認為是可接受的，而低於2500g/5cm則認為是不可接受的；具有CD強度500g/5cm以上的織物認為是可接受的，而低於500g/5cm則認為是不可接受的。可接受的織物設為A，不可接受的織物設為C。
絲結數目部分熔結的無紡織物的絲結數通過計數1cm2樣品織物上的絲結數且換算為個數/m2而確定。在評介結果時，具有1個或無絲結的部分熔結的無紡織物認為是可接受的，而2個以上的絲結則認為是不可接受的。可接受的織物設定為A，不可接受的織物設定為C。
手感部分熔結的無紡織物的手感通過5個質檢員進行感覺測試而確定。當所有的質檢員判斷樣品織物柔軟，織物被認為是「優良」；當三個以上的質檢員判定織物柔軟，織物被認為「良好」；當三個以上的質檢員判定樣品織物柔軟感覺不充分，織物被認為「差」。優良的織物設定為A，良好的織物設定為B，而差的織物設定為C。
織物收縮部分熔結的無織物的收縮可通過將樣品織物切成大小為25cm2，用乾燥機在無負載下，於145℃下加熱5min，測定沿織物方向的三個點上的收縮，通過計算得到平均值。評價時，具有低於10％的收縮的織物認為是可接受的，而具有10％以上收縮的織物認為是不可接受的。可接受織物設為A，不可接受織物設定為C。
實施例1—4和比較例1—9表1所示的每種熱熔自粘複合纖維短纖維是通過一具有350孔，直徑0.6mm，用於紡制鞘—芯或並列型複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，並將拉伸絲切成短纖維而得到。由此得到的纖維物理性能示於表1。
由此得到的每種熱熔自粘複合纖維的短纖維利用粗梳機製成基重為20—30g/m2的織物，並且在135—140℃的預定溫度用一吸氣式帶式乾燥機進行織物的熱處理5秒鐘以得到一纖維相互交叉部分相互熔結的無紡織物。無紡織物的特性示於表2。在表2的實施例4和比較例9中，使用實施例1中和比較例3中的短纖維。
表1
2)PP結晶聚丙烯3)PE高密度聚乙烯4)LL線性低密度聚乙烯表1(續)
1)MS比實際拉伸比÷最大拉伸比5)機械利用填塞箱獲得的捲曲形態。
表2
6)實施例1的纖維(50％)與比較例3的纖維(50％)摻混。7)實施例1的纖維(30％)與比較例3的纖維(70％)摻混。
權利要求
1.熱熔自粘複合纖維含有包括一結晶聚丙烯的第一組分和主要包括一聚乙烯的第二組分，組分以並列型或鞘—芯型關係設置，其中第二組分連續存在於沿纖維長度方向的至少部分纖維表面上，具有4—16/英寸三維捲曲和具有單絲旦數1.0—2.0，且具有表觀切斷長度20—40mm。
2.一種生產權利要求1所述熱熔自粘複合纖維的方法，包括利用一紡制並列或鞘—芯型複合纖維的噴絲板進行聚合物組分的紡絲步驟，在高於90℃，但低於130℃下，以最大拉伸比率的0.60—0.85倍的拉伸比率下對如此得到的未拉伸絲進行拉伸步驟，冷卻拉伸絲使其為低於預熱溫度的溫度並進行絲的捲曲處理步驟，及在高於80℃，但低於120℃下進行絲的熱定型步驟。
3.一種部分熔結的含有50％wt以上的按照權利要求1的熱熔自粘複合纖維或通過按照權利要求2的方法得到的纖維的無紡織物，複合纖維的相互交叉點通過複合纖維中的第二組分熔融而相互連接。
4.一種衛生用品的表面材料，其厚度大於1mm，含有按照權利要求3的部分熔結的無紡織物。
全文摘要
本發明揭示了熱熔自粘複合纖維，在複合纖維相互交叉點熔結的複合纖維無紡織物；及衛生用品諸如衛生巾和紙尿布等表面材料。複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，其中第二組分連續存在於沿纖維長度方向的至少部分纖維表面上；具有4-16/英寸三維捲曲；具有單絲旦數1.0-2.0，及具有表現切斷長度20-40mm。
文檔編號D04H1/541GK1128305SQ9511552
公開日1996年8月7日 申請日期1995年8月10日 優先權日1994年8月11日
發明者石澤整, 鈴木正康, 寺田博和 申請人:智索公司