CN101139752B - 具有生物可分解性的热融着复合纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有生物可分解性的热融着复合纤维，其材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点聚乳酸组份。上述低熔点聚乳酸组份构成上述复合纤维的皮鞘(sheath)。另一方面，高熔点组份构成上述复合纤维的中蕊(core)。低熔点聚乳酸组份可以包含未改质低熔点聚乳酸或未改质低熔点聚乳酸与改质低熔点聚乳酸的混合物。其中，上述改质聚乳酸是由不饱和二羧酸、不饱和酸酐或其衍生物改质而成。本发明所提供的复合纤维具生物可分解及环保的功能，并对聚乳酸或其它人造纤维或纤维素纤维具有优良的黏着效果。
Description
技术领域
本发明是有关于一种热融黏着复合纤维，特别是有关于一种生物可分解热融黏着复合纤维。
背景技术
在合成纤维领域中，热融着复合纤维已为广泛使用，例如聚酯、聚酰胺、聚烯烃类纤维等。而此类纤维多用在不织布工艺，特别是可抛弃式不织布，造成废弃物处理上极大的问题。
以可抛弃式尿片为例，其中吸收层部分包含：水可渗透的表层、水无法渗透的背层及做为液体分散的单一或多层结构，其中，吸收层的材质一般包含天然纤维(如纤维素短纤浆纤维)、以聚烯烃或/及聚酯为基础的合成纤维及超吸收剂聚合物类(SAP)物质。上述的合成纤维以聚丙烯/聚乙烯或聚酯/聚乙烯的二组份纤维较常见，并经由热处理相互黏着以形成支撑网络结构。理想情况下，上述二组份合成纤维不仅彼此结合，同时结合天然纤维及超级吸收剂聚合物以便于共同形成上述的支撑网络结构。
此外，目前甚为普遍以水针不织布工艺制造的不织布用于擦拭布用途产品，此类产品通常以嫘萦为主体并加入二组份聚酯低熔点复合纤维或加入二组份聚烯烃类纤维或聚酯类纤维，经热融黏着以加强不织布的物性。
然而，无论是聚丙烯/聚乙烯或聚酯/聚乙烯的二组份合成纤维，其产品于使用抛弃后无法自然分解，造成环境污染。有鉴于此，发展具有生物分解性与良好热融黏着性质的纤维材料已成为一个重要的课题，也是目前产业界相当重视的研发方向。
发明内容
鉴于上述的发明背景中，为了符合产业上的要求，本发明提供一种具有生物可分解热融着复合纤维。
本发明的目的在于由使用一低熔点聚乳酸组份及一高熔点组份制成纤维。由于聚乳酸材料取自天然玉米，其来源并非来自石油，因此原料不虞匮乏，也符合绿色能源的世纪趋势。再者，低熔点聚乳酸纤维与其它纤维具有相当的热黏着力，更可经由改质聚乳酸来增加其与其它纤维的热黏着力，特别是与天然棉花、纸浆纤维及再生纤维，如嫘萦、纤维素纤维等。
本发明的另一目的在于调整二种乳酸单体(L型乳酸及D型乳酸)的不同比例，以调整复合纤维的皮鞘与中蕊的熔点。在以L型乳酸占最大组成成份的前提下，随着L型乳酸含量的提升不但结晶度提升且其熔点愈高。
本发明的又一目的在于使用融熔纺丝设备进行含有聚乳酸复合纤维的纺丝，以生产热熔着生物可分解复合纤维。据此，本发明能符合经济上的效益与产业上的利用性。
为实现上述目的，本发明提供的具有生物可分解性的热融着复合纤维，该复合纤维的材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点聚乳酸组份，其中，该低熔点聚乳酸组份与该高熔点聚乳酸组份之间的熔点温度差异至少为10℃。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份构成该复合纤维的皮鞘(sheath)部份，而该高熔点聚乳酸组份构成该复合纤维的中蕊(core)部份。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份与高熔点聚乳酸组份的重量比例介于10∶90至90∶10之间。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的高熔点聚乳酸组份的熔点范围约为155℃至170℃。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的高熔点聚乳酸组份具有D型乳酸、L型乳酸与添加物，且D型乳酸与其它两者的重量比例介于0.5∶99.5至4∶96间。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份的熔点范围约为125℃至155℃。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份具有D型乳酸、L型乳酸与添加物，且D型乳酸与其它两者的重量比例介于3.5∶96.5至10∶90间。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份为未改质低熔点聚乳酸。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份为未改质低熔点聚乳酸与改质低熔点聚乳酸混合而成。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的改质低熔点聚乳酸与未改质低熔点聚乳酸的重量比例介于1∶99至50∶50之间。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的改质低熔点聚乳酸是由一改质剂与未改质低熔点聚乳酸反应制成，该改质剂包含不饱和二羧酸、不饱和酸酐与其衍生物。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的不饱和二羧酸包含顺丁烯二酸。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的不饱和酸酐包含下列族群中之一：顺丁烯二酸酐、苯乙烯顺丁烯二酸酐(styrene maleicanhydride；SMA)。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的改质剂约为该改质低熔点聚乳酸重量的0.1％至8％。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的生物可分解热融黏着复合纤维可与其它纤维相互热融黏着以形成不织布。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的生物可分解热融黏着复合纤维系与人造或天然纤维黏着以形成不织布。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，该生物可分解热融黏着复合纤维应用于短纤维的制造。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的短纤维的纤维长度界介于3mm～200mm之间，细度界于0.8～50丹尼之间。
所述的具有生物可分解性的热融着复合纤维，其中上述的短纤维应用于梳理成网不织布、干式成网不织布与湿式成网不织布的制造。
概括地说，本发明提供了一种生物可分解热融黏着复合纤维，其材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点组份。上述的低熔点聚乳酸组份构成上述的复合纤维的皮鞘(sheath)。另一方面，高熔点组份构成上述的复合纤维的中蕊(core)。此外，低熔点聚乳酸组份可以包含未改质低熔点聚乳酸或未改质聚乳酸与改质聚乳酸的混合物，其中，上述的改质聚乳酸是由不饱和二羧酸、不饱和酸酐或其衍生物改质而成。本发明所提供的复合纤维具生物可分解及环保的功能，并对聚乳酸或其它人造纤维或纤维素纤维具有优良的黏着效果。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例，一种生物可分解热融黏着复合纤维断面示意图；与
图2是根据本发明的第三实施例，形成生物可分解热融黏着复合纤维的制造流程图。
具体实施方式
本发明在此所探讨的方向为一种生物可分解热融黏着复合纤维。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的工艺步骤或组成结构。显然地，本发明的施行并未限定于熟知该项技术人员所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或工艺步骤并未特别描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例将会详细描述如后，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。
定义
于本发明中，“聚乳酸组份”是指在聚乳酸构成最大组成成分前提下，一种聚乳酸、其共聚物或是与其它材质的混合物。上述的其它材质包含人造聚合物(如：聚酯、聚酰胺或聚烯烃___等)或是传统的纤维添加物，例如：抗氧化剂、工艺安定剂、相容剂及色素(白化剂及颜料)。
本发明的第一实施例描述一种生物可分解热融黏着复合纤维，其材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点聚乳酸组份，其中，该低熔点聚乳酸组份与该高熔点聚乳酸组份之间的熔点温度差异在某些情况下为10℃。一般而言，熔点温度差异需为15℃以上，较佳为25℃以上，更佳为30℃以上。于本实施例的一较佳范例中，上述的低熔点聚乳酸组份构成该复合纤维的皮鞘(sheath)部份，而该高熔点聚乳酸组份系构成该复合纤维的中蕊(core)部份。上述的低熔点聚乳酸组份与高熔点聚乳酸组份的重量比例需介于10∶90至90∶10之间，一般为70∶30至30∶70之间，较常见为60∶40至40∶60之间，更常见为45∶55至55∶45之间。
于本实施例中，上述的皮鞘/中蕊复合纤维结构是指中蕊部分被皮鞘部分所包覆。而中蕊可以位于偏心或中心位置(如图1所示，10代表复合纤维，12代表低熔点聚乳酸组份，14代表高熔点聚乳酸组份)，或为并列型(各自一边，具有半圆型截面)，亦可具有异常纤维纵剖面结构，如卵型、椭圆、三角形等。
于本实施例中，为了赋予复合纤维热黏着效果，因此，皮鞘部分的熔点需较中蕊部分低。此处的「热黏着」是一种常用的不织布成形技术，是由加热纤维使温度超过皮鞘部分的融熔温度或软化温度而造成纤维皮鞘软化并与其它纤维黏着。上述的低熔点聚乳酸组份与该高熔点聚乳酸组份主要是由L型乳酸[L-Lactic acid]与D型乳酸[D-Lactic acid]所聚合而成。上述的高熔点聚乳酸组份的熔点范围约为155℃至170℃，其所含的D型乳酸与其它成分(包含L型乳酸与添加物)的重量比例介于0.5∶99.5至4∶96间，而上述的低熔点聚乳酸组份的熔点范围约为125℃至155℃，通常为130℃或150℃，其所含的D型乳酸与其它成分(包含L型乳酸与添加物)的重量比例介于3.5∶96.5至10∶90间。一般而言，聚乳酸的熔点取决于其中所包含由二种乳酸单体(L型乳酸及D型乳酸)的不同比例，D型乳酸含量越高，则熔点越低。本发明即是利用此一原理来调整皮鞘与中蕊的熔点。
于本实施例中，上述的生物可分解热融黏着复合纤维的用途广泛，可作为各种不同的不织布的热黏着材料，例如梳理成网再经热风熔着不织布，或热压熔着不织布、气流成网工艺作成的不织布、湿式成网工艺作成的不织布、水针工艺的不织布。此外亦可与其它合成纤维或天然纤维如棉花、羊毛等混纺作为纱线的热熔着材料，用于针织或梭织布料。
应用上述的聚乳酸复合纤维与其它纤维所制成的纤维网，一般包含15～50wt％复合纤维及50～85wt％其它纤维，较常见为10～40wt％复合纤维及60～90wt％其它纤维，如15～25wt％复合纤维及75～85wt％其它纤维。
上述的其它纤维除了可为聚乳酸单纤维外，亦可为其它合成纤维如聚酯纤维、尼龙纤维、聚烯烃纤维，特别是天然纤维或再生纤维，如选自纤维素纤维、黏胶丝嫘萦纤维及里欧赛尔纤维。纤维素纤维可为纸浆纤维或棉纤维，及尤其如CTMP(化学-热-机械纸浆)的纸浆纤维、亚硫酸纸浆及牛皮纸浆。
第一实施例中所提供的生物可分解热融黏着复合纤维与其它纤维热融着效果优良，但某些情况下需要较高的热融黏着力时，特别是与天然棉花、纸浆纤维及再生纤维，如嫘萦、纤维素纤维等生物可分解性纤维黏着时，可使用本发明的第二实施例所描述以改质低熔点聚乳酸与未改质低熔点聚乳酸混合而成的皮鞘(低熔点聚乳酸组份)以加强皮鞘对其它纤维的热融着力，改质低熔点聚乳酸与未改质低熔点聚乳酸的重量比例需介于1∶99至50∶50之间，一般约为1.5∶98.5至30∶70之间，较佳为2∶98至20∶80之间(例如3∶97至15∶85，或5∶95至10∶90)。其中改质低融点聚乳酸是将低熔点聚乳酸切片与改质剂切片以约92～99.9wt％与0.1～8wt％的比例，由双螺杆压出机下料口处喂入压出机中，经此制粒而成。而使用的改质剂包含不饱和二羧酸(如：顺丁烯二酸)、不饱和酸酐如：马来酸酐、苯乙烯顺丁烯二酸酐(styrene maleic anhydride；SMA)及其衍生物。上述的改质剂约为改质低熔点聚乳酸重量的0.1％～8％，一般约为0.5％～3％，较佳为1％～3％(例如：2％)。上述的低熔点聚乳酸组份与高熔点聚乳酸组份的重量比例、皮鞘/中蕊复合纤维结构、纤维用途及与其它纤维制成棉网的比例与第一实施例相同。
于本实施例中，上述的未改质低熔点聚乳酸主要是由L型乳酸[L-Lactic acid]与D型乳酸[D-Lactic acid]所聚合而成。上述的未改质低熔点聚乳酸的熔点范围约为125℃至155℃，较佳范围为130℃至150℃，其所含的D型乳酸与其它成分(包含L型乳酸与添加物)的重量比例介于3.5∶96.5至10∶90间。
为了说明简便，以下本发明将短纤维简称为“纤维”，本发明所制造的纤维细度可从0.5丹尼至100丹尼，常见者从1.5丹尼至10丹尼；纤维长度从3mm至200mm，如使用梳棉成网者其长度从32mm至200mm，使用干式或湿式成网者纤维长度从3mm至32mm。
实例1：生产2丹尼皮鞘/中蕊复合纤维
参考图2所示，形成聚乳酸二组份纤维的工艺如下：使用Nature Works的低熔点聚乳酸原料6300D(D型乳酸含量为8.5wt％，Tm＝132℃)为复合纤维的皮鞘成份，另一方面，使用Nature Works的高熔点聚乳酸原料6201D(D型乳酸含量为1.4wt％，Tm＝168℃)为复合纤维的中蕊成份。
使用各自独立的干燥系统将以上二个聚乳酸原料干燥到50ppm以下。再以分别独立的压出机分别将皮鞘(6300D)及中蕊(6201D)融熔挤出到个别融体分配管，其中用于皮鞘成份的压出机可等分成六等分，由入口到出口的温度控制分别为190，200，200，210，210，210℃。相对地，用于中蕊成份的压出机同样可等分成六等分，由入口到出口的温度控制分别为220、230、235、237、237、237℃。
上述的用于皮鞘及中蕊的聚乳酸融体经压出机融熔后挤出到个别融体的分配管，分配管以热媒维持一定的温度。其中构成皮鞘的聚乳酸融体的融体分配管以热媒控制在220℃，而构成中蕊的聚乳酸融体的融体分配管以热媒控制在232℃。
之后，个别融体再由分配管分配到各个纺嘴组，在纺嘴组中将低熔点及高熔点聚乳酸排列成皮鞘/中蕊的结构，皮鞘/中蕊的比例为50/50，纺嘴孔数为600孔，孔径＝0.4mm，压出量＝540g/min，再经冷却风以环吹式冷却的，冷却风的温度为18℃，风量为350m3/hr，卷取速度为1300m/min，以卷取装桶设备将丝束装于丝束桶内。
将装成的丝束桶集中排列成总丹尼为220万丹尼的纤维束，随后以延伸设备进行延伸工艺，延伸比为3.5倍，延伸罗拉表面温度须能精确控制在58℃～60℃使未延伸纤维的细化能控制在一定的区域，防止因延伸区域控制不当而造成纤维间相互黏着而胶化。延伸槽位于2组延伸机之间，使用85℃～95℃热水将半延伸纤维作完全的延伸。随后以第三组、第四组延伸机的Roller上作罗拉热定型(Roller Heatsetting)，定型温度为95～100℃。
完成热定型的纤维再以皱折机完成皱折，在皱折工艺中须特别控制纤维束进入皱折机前的温度为50～55℃以免因温度过高而造成纤维提前融着及胶化现象。接着，纤维上以特定的油剂，上油量对纤维而言为0.25～0.3wt％，再进入干燥机以100～105℃，作干燥及热处理，而后随即以切棉机将纤维切成一定的长度，切棉长度依不同的不织布工艺需求而调整，例如应用于气流成网的纤维切长为3mm～12mm；用于一般梳理成网的纤维切长为32～76mm。
由此工艺作成的二组份聚乳酸纤维的物性为：纤维细度＝2.05丹尼，单纤维强度＝3.3g/d，纤维的断裂伸度＝48％，纤维的热风收缩率在100℃×15min条件下可小于或等于6％。
实例2：生产2丹尼改质皮鞘/中蕊复合纤维
改质低融点聚乳酸系将低熔点聚乳酸切片与马来酸酐切片以96.5wt％与3.5wt％的比例，由双螺杆压出机下料口处喂入压出机中，使切片成熔融态并充份混合而成改质聚乳酸。熔融的改质聚乳酸经压出机模头挤出后，经冷却再造粒以制成改质聚乳酸切片。再将改质聚乳酸切片与低融点聚乳酸切片依15wt％与85wt％比例混合均匀，并经干燥将切片的水份降至50ppm以下。经压出机将混合好的聚乳酸切片熔融挤压成熔融态聚合物，再经融体分配管送至纺嘴纺出以形成复合纤维的皮鞘部份。另一方面，使用Nature Works的高熔点聚乳酸原料6201D(D型乳酸含量为1.4wt％，Tm＝168℃)为复合纤维的中蕊成份。
以分别独立的压出机分别将皮鞘(6300D添加改质聚乳酸)及中蕊(6201D)融熔挤出到个别融体分配管，其中用于皮鞘成份的压出机可等分成六等分，由入口到出口的温度控制分别为190、200、200、210、210、210℃。相对地，用于中蕊成份的压出机同样可等分成六等分，由入口到出口的温度控制分别为220、230、235、237、237、237℃。
上述的用于皮鞘及中蕊的聚乳酸融体经压出机融熔后挤出到个别融体的分配管，分配管以热媒维持一定的温度。其中构成皮鞘的聚乳酸融体的融体分配管以热媒控制在220℃，而构成中蕊的聚乳酸融体的融体分配管以热媒控制在232℃。
之后，个别融体再由分配管分配到各个纺嘴组，在纺嘴组中将低熔点及高熔点聚乳酸排列成皮鞘/中蕊的结构，皮鞘/中蕊的比例为50/50，纺嘴孔数为600孔，孔径＝0.4mm，压出量＝540g/min，再经冷却风以环吹式冷却的，冷却风的温度为18℃，风量为350m3/hr，卷取速度为1300m/min，以卷取装桶设备将丝束装于丝束桶内。
将装成的丝束桶集中排列成总丹尼为220万丹尼的纤维束，随后以延伸设备进行延伸工艺，延伸比为3.5倍，延伸罗拉表面温度须能精确控制在58℃～60℃使未延伸纤维的细化能控制在一定的区域，防止因延伸区域控制不当而造成纤维间相互黏着而胶化。延伸槽位于2组延伸机之间，使用85℃～95℃热水将半延伸纤维作完全的延伸。随后以第三组、第四组延伸机的Roller上作罗拉热定型(Roller Heatsetting)，定型温度为95～100℃。
完成热定型的纤维再以皱折机完成皱折，在皱折工艺中须特别控制纤维束进入皱折机前的温度为50～55℃以免因温度过高而造成纤维提前融着及胶化现象。接着，纤维上以特定的油剂，上油量对纤维而言为0.25～0.3wt％，再进入干燥机以100～105℃，作干燥及热处理，而后随即以切棉机将纤维切成一定的长度，切棉长度依不同的不织布工艺需求而调整，例如应用于气流成网的纤维切长为3mm～12mm；用于一般梳理成网的纤维切长为32～76mm。
由此工艺作成的二组份聚乳酸纤维的物性为：纤维细度＝2.1丹尼，单纤维强度＝3.1g/d，纤维的断裂伸度＝42％，纤维的热风收缩率在100℃×15min条件下可小于或等于6％。
单根纤维热风收缩率测试：
从二组份热融着聚乳酸丝束中取出长约12～13公分的纤维10根。将纤维二端以铝片固定拉直(纤维不可有张力)量测纤维原始长度(LD)。将烘箱升温至100℃后样品置入烘箱中烘15分钟。时间到后将样品取出冷却30分钟后量测其纤维长度(L)。计算出每根纤维的热风收缩率(S)并算热风收缩率平均值。二组份热融着聚乳酸单纤维的热风收缩率不高于6％，一般约在1～3％之间。其热风收缩率计算公式如下：
其中
S(％)：纤维热风收缩率
LD：纤维原始长度
L：热处理后纤维长度
由于短纤维工艺的纺丝速度约从500m/min至2000m/min间，在此纺丝速度细丝几乎无结晶，因而需靠后段延伸过程让纤维结晶。通常较高的延伸倍率可获得较高的结晶度。根据研究指出100％结晶聚乳酸的融熔热为93Joules/gram。因此要得知实际聚合物的结晶度则可将所测得的融熔热除以100％结晶的融熔热。例如，纤维中低/高熔点聚乳酸组份(皮鞘/中蕊)比例为45∶55，其中低熔点聚乳酸组份中含8.5wt％D型乳酸；高熔点聚乳酸组份中含1.4wt％D型乳酸。经延伸及切棉制成的短纤维做DSC(Differential Scanning Calorimeter)分析可看出低熔点聚乳酸组份的融熔热约12 Joules/gram，而高熔点聚乳酸组份(占纤维百分的五十五)的融熔热约32 Joules/gram。所以可得低熔点聚乳酸组份(占纤维百分的四十五)的结晶度为29％，高熔点聚乳酸的结晶度为62％。
不织布热熔着测试：
以下试验是针对未改质聚乳酸二组份纤维、改质聚乳酸二组份纤维、不同聚烯烃二组份纤维及聚烯烃/聚酯进行。此外，亦调整改质及未改质聚乳酸二组份中的中蕊及皮鞘比例。本实验是评估各纤维对纤维素纤维和单组份聚乳酸纤维的结合力。上述的改质与未改质聚乳酸二组份纤维、聚乙烯/聚酯二组份纤维及聚乙烯/聚丙烯二组份纤维的纤维细度为2丹尼，长度38mm。
实例3
本测试目的为测定聚乳酸二组份纤维不同的中蕊/皮鞘比例与聚乳酸单组份纤维的结合能力的比较，以了解不同中蕊/皮鞘比例结合聚乳酸单组份纤维的热熔着性质的影响，并比较不织布手感。
在试验中，使用样品重50克，其中单组份聚乳酸纤维(纤维细度6丹尼，长度使用64mm)占75wt％，二组份聚乳酸纤维占25wt％。利用梳棉机台梳棉二次令试验棉混合梳理均匀以制成基本重量为250克/平方公尺的棉。将梳理好的棉网置入烘箱以140℃热处理烘5分钟取出棉网裁剪成长30公分及宽5公分以强伸度机(INSTRON-4301)测试，求得断裂强力与伸度数据如表1(Table 1)与表2(Table 2)所示。
表1
| 样品编号 | 样品类型 | 皮鞘成份 | 中蕊成份 | 皮鞘/中蕊成份所占比例(wt％) |
| 1 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6201D) | 50/50 |
| 2 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6201D) | 45/55 |
| 3 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6201D) | 40/60 |
表2相同热处理温度的试样的热熔强力及伸度(切长38mm)
| 试样编号 | 热处理温度℃ | 强力kg | 伸度％ | 缩率％ | 不织布手感 |
| 1 | 140 | 24.9 | 32.0 | 14.2 | 硬 |
| 2 | 140 | 21.2 | 25.8 | 12.6 | 稍硬 |
| 3 | 140 | 18.1 | 26.0 | 10.3 | 软 |
结果显示，随着皮鞘比例增加，不织布热熔强力及伸度也随的增加，且缩率亦随的增加，不织布手感亦随皮鞘比例增加而由软变硬。
实例4
本测试目的为测定聚乳酸二组份不同的中蕊/皮鞘比例结合嫘萦纤维能力的比较，以了解不同中蕊/皮鞘比例结合嫘萦的热熔着性质的影响。在试验中，使用样品重20克，其中嫘萦(取自Vicunha Textile S/A，纤维细度为2丹尼，长度使用38mm)占70wt％，二组份聚乳酸纤维占30wt％。利用梳棉机台梳棉二次令试验棉混合梳理均匀以工艺基本重量为100克/平方公尺的棉。将梳理好的棉网置入烘箱各以125℃、135℃、145℃热处理烘3分钟取出棉网裁剪成长30公分及宽5公分以强伸度机(INSTRON-4301)测试，求得断裂强力与伸度数据如表3(Table 3)与表4(Table 4)所示。
表3
| 样品编号 | 样品类型 | 皮鞘成份 | 中蕊成份 | 皮鞘/蕊组份所占比例(％) |
| 1 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6201D) | 50/50 |
| 2 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6201D) | 45/55 |
| 3 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6201D) | 40/60 |
表4不同热处理温度的试样的热熔强力及伸度(切长38mm)
| 试样编号 | 热处理温度℃ | 强力kg/cm2 | 伸度％ | 缩率％ |
| 1 | 125 | 2.2 | 16.1 | 10.3 |
| 1 | 135 | 2.7 | 17.2 | 12.8 |
| 1 | 145 | 3.2 | 18.0 | 12.4 |
| 2 | 125 | 1.7 | 13.1 | 9.6 |
| 2 | 135 | 2.3 | 14.7 | 10.4 |
| 2 | 145 | 2.8 | 16.2 | 11.0 |
| 3 | 125 | 1.0 | 12.3 | 7.2 |
| 3 | 135 | 1.6 | 13.9 | 9.7 |
| 3 | 145 | 1.7 | 15.2 | 10.2 |
结果显示，随着皮鞘比例增加，不织布热熔强力及伸度随的增加，但缩率亦增加。
实例5
由于本发明所提供的二组份纤维欲取代目前常用的聚酯及聚烯烃二组份纤维，除具生物可分解的特性外，亦与其它天然或人造纤维间具有较佳的热熔着性质。因此本试验的首要目的为测定以本发明的所制成的纤维与聚乙烯/聚酯二组份纤维及聚乙烯/聚丙烯二组份纤维结合嫘萦纤维能力的比较。其中聚乳酸二组份纤维如实例1中所述，而改质聚乳酸二组份纤维的皮鞘中蕊组份添加以顺丁烯二酸酐如实例2工艺所述。
在试验中，使用样品重20克，其中嫘萦(取自Vicunha Textile S/A，纤维细度为2丹尼，长度使用38mm)占70wt％，聚乳酸、改质聚乳酸、聚烯烃或聚烯烃/聚酯二组份纤维占30wt％。利用梳棉机台梳棉二次令试验棉混合梳理均匀以工艺基本重量为100克/平方公尺的棉网。将梳理好的棉网置入烘箱各以125℃、135℃、145℃热处理烘3分钟取出棉网裁剪成长30公分及宽5公分以强伸度机(INSTRON-4301)测试，求得断裂强力与伸度数据如表5(Table 5)与表6(Table 6)所示。
表5
| 样品编号 | 样品类型 | 皮鞘成份 | 中蕊成份 | 皮鞘/中蕊成份所占比例(wt％) |
| 1 | 聚乳酸二组份纤维 | 低熔点聚乳酸(NATUREWORKS 6300D) | 高熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6201D) | 50/50 |
| 2 | 改质聚乳酸二组份纤维 | 改质低熔点聚(ModifiedLow Melting PLA) | 高熔点聚乳酸(NATURE WORKS 6201D) | 50/50 |
| 3 | 聚烯烃二组份纤维(聚乙烯/聚酯) | 聚乙烯(USI，HDPE，MI＝20) | 聚酯(IV＝0.63) | 55/45 |
| 4 | 聚烯烃二组份纤维(聚乙烯/聚丙烯) | 聚乙烯(USI，HDPE，MI＝20) | 聚丙烯(MFR＝20) | 65/35 |
表6不同热处理温度的试样的热熔强力及伸度(切长为38mm)
| 试样编号 | 热处理温度℃ | 强力kg | 伸度％ | 缩率％ |
| 1 | 125 | 1.7 | 13.1 | 9.6 |
| 1 | 135 | 2.3 | 14.7 | 10.4 |
| 1 | 145 | 2.8 | 16.2 | 11.0 |
| 2 | 125 | 3.0 | 13.9 | 8.5 |
| 2 | 135 | 3.6 | 14.5 | 9.1 |
| 2 | 145 | 4.1 | 14.8 | 9.3 |
| 3 | 125 | 0.6 | 12.5 | 2.6 |
| 3 | 135 | 0.7 | 13.9 | 4.7 |
| 3 | 145 | 0.8 | 14.5 | 5.3 |
| 4 | 125 | 1.7 | 8.9 | 3.5 |
| 4 | 135 | 2.1 | 12.0 | 5.7 |
| 4 | 145 | 2.3 | 12.1 | 7.6 |
结果显示，改质聚乳酸二组份纤维(样品2)与嫘萦的结合能力比未改质聚乳酸二组份纤维(样品1)佳，热熔强伸度高。亦比样品3及4聚烯烃二组份纤维佳。因此明显看出改质聚乳酸二组份纤维与嫘萦的结合能力最佳。
由上述实施例可以了解本发明使用短纤维工艺，经过融熔纺丝、延伸、皱折、干燥及切棉制成各种长度的短纤维。提供下游用于各种不同的不织布热黏着材料。例如梳理成网不织布、气流成网不织布、湿式成网不织布及水针工艺不织布等多种用途。
综合以上所述，本发明提供了一种生物可分解热融黏着复合纤维，其材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点组份。上述的低熔点聚乳酸组份构成上述的复合纤维的皮鞘(sheath)。另一方面，高熔点组份构成上述的复合纤维的中蕊(core)。此外，低熔点聚乳酸组份可以包含未改质低熔点聚乳酸或未改质低熔点聚乳酸与改质低熔点聚乳酸的混合物，其中，上述的改质聚乳酸是由不饱和二羧酸、不饱和酸酐或其衍生物改质而成。本发明所提供的复合纤维具生物可分解及环保的功能，并对聚乳酸或其它人造纤维或纤维素纤维具有优良的黏着效果。
显然地，依照上面实施例中的描述，本发明可能有许多的修正与差异。因此需要在其附加的权利要求范围内加以理解，除了上述详细描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例中施行。上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求内。
Claims (15)
1.一种生物可分解热融黏着复合纤维，该复合纤维的材质包含一低熔点聚乳酸组份及一高熔点聚乳酸组份，其中，该低熔点聚乳酸组份与该高熔点聚乳酸组份之间的熔点温度差异至少为10℃，且以短纤维制程工艺制造该生物可分解热融着复合纤维，使用延伸制程设备先以58～60℃对未延伸的生物可分解热融着复合纤维作半延伸，延伸细化控制在一定的区域以形成半延伸纤维，之后再于85～95℃热水中将该半延伸纤维作完全的延伸以制成生物可分解热融着复合纤维。
2.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份构成该复合纤维的皮鞘部份，而该高熔点聚乳酸组份构成该复合纤维的中蕊部份。
3.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份与高熔点聚乳酸组份的重量比例介于10∶90至90∶10之间。
4.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的高熔点聚乳酸组份的熔点范围为155℃至170℃。
5.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的高熔点聚乳酸组份具有D型乳酸、L型乳酸与添加物，且D型乳酸与其它两者的重量比例介于0.5∶99.5至4∶96间，其中上述的添加物是选自：抗氧化剂、工艺安定剂、相容剂、白化剂、颜料。
6.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份的熔点范围为125℃至155℃。
7.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份具有D型乳酸、L型乳酸与添加物，且D型乳酸与其它两者的重量比例介于3.5∶96.5至10∶90间，其中上述的添加物是选自：抗氧化剂、工艺安定剂、相容剂、白化剂、颜料。
8.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份为未改质低熔点聚乳酸。
9.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的低熔点聚乳酸组份为未改质低熔点聚乳酸与改质低熔点聚乳酸混合而成，其中上述的改质低熔点聚乳酸是由一改质剂与未改质低熔点聚乳酸反应制成，该改质剂包含不饱和二羧酸、不饱和酸酐与其衍生物，其中上述的不饱和二羧酸包含顺丁烯二酸，其中上述的不饱和酸酐包含下列族群中之一：顺丁烯二酸酐、苯乙烯顺丁烯二酸酐。
10.如权利要求9项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的改质低熔点聚乳酸与未改质低熔点聚乳酸的重量比例介于1∶99至50∶50之间。
11.如权利要求9项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的改质剂为该改质低熔点聚乳酸重量的0.1％至8％。
12.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的生物可分解热融黏着复合纤维可与其它纤维相互热融黏着以形成不织布。
13.如权利要求12项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的生物可分解热融黏着复合纤维系与人造或天然纤维黏着以形成不织布。
14.如权利要求1项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，该生物可分解热融黏着复合纤维是以短纤维生产技术制造。
15.如权利要求14项所述的生物可分解热融黏着复合纤维，其中上述的短纤维的纤维长度界介于3mm～200mm之间，细度界于0.8～50丹尼之间。
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