CN1034747C - 聚乙烯双组分纤维 - Google Patents

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Abstract

包含两种不同聚乙烯组分的可热粘合双组分合成纤维，其中高熔点第一组分包含高密度聚乙烯，低熔点第二组分包含线型低密度聚乙烯，和生产所述纤维的方法。这种纤维尤其适合于制备医用和具有优异软度的非织造物的热粘合非织造织物。

Description

聚乙烯双组分纤维
本发明涉及含有两种不同聚乙烯组分的可热粘合双组分合成纤维。这种纤维尤其适合于制备医用热粘合非织造织物和具有优异软度的非织造物。
各种合成纤维是已知的，且用于非织造物领域制备各种用途的非织造织物，尤其是各种聚烯烃和聚烯烃衍生物，如聚丙烯和聚乙烯。然而，对于用于医疗行业的非织造材料的用途来说，聚丙烯纤维和聚乙烯纤维都困扰于一些迄今为止一直限制其使用程度的缺点。此外，也已经证明难以产生具有仿天然材料的柔软感的非织造物，如用于婴儿尿布和妇女卫生产品。
GB2,121,423A公开只包含一种聚乙烯树脂组合物的热熔粘合纤维，其组成为50～100％(重量)密度为0.9100.940克/厘米3且Q值(Q二Mw/Mn)为4.0或更小的聚乙烯和可多达50％(重量)密度为0.910～0.930克/厘米3且Q值为7.0或更大的聚乙烯，和以上述组合物为复合组分之一并形成至少部分纤维表面的复合纤维。
US4,522,868公开了能屏蔽中子的鞘-芯型复合纤维，其中鞘和芯组分可由聚乙烯或聚乙烯共聚物组成，芯组分包含至少5％(重量)能屏蔽中子的颗粒。这类纤维旨在用于能屏蔽中子的织物，因为存在大量(在芯组分中较好有10～60％(重量))能屏蔽中子的颗粒。另一方面，适合用于各种热粘合非织造医疗卫生产品而不适合于能屏蔽中子的织物的本发明的纤维，并不含有这样的能屏蔽中子的颗粒。
必要的是，要用于医疗目的的非织造材料能进行灭菌，这种灭菌典型地是用辐射，如以γ辐射或β辐射的形式进行的。然而，聚丙烯材料会受到这样一种辐射处理损伤。甚至从已被稳定化的聚丙烯材料(即所谓“耐辐射”聚丙烯)制备的纤维，在高剂量时也会受损伤，因为这种纤维的比表面积非常大(典型地是约50～100米2/公斤)。聚丙烯缺乏耐辐射能力，也能在以聚丙烯为芯和以(如)聚乙烯为鞘的双组分纤维中看到。辐射对聚丙烯的影响是由于辐射能在聚丙烯分子的叔碳原子上产生断链这一事实。另一方面，聚乙烯不具有这些叔碳原子，因而，对这样的辐射几乎是不敏感的。此外，聚乙烯能形成交联，而聚丙烯则没有这种性质。
因此，聚乙烯能耐受用来进行医疗产品灭菌的辐射处理，但已知的聚乙烯纤维也困扰于迄今为止一直限制其使用程度的缺点。例如，线型低密度聚乙烯(LLDPE)的使用一直受到在LLDPE纤维制备期间不可能使用高拉伸比这一事实的限制，更重要的是，一直受到不可能给LLDPE纤维提供永久变形这一事实的限制，因而这样的纤维不适合于制备多数类型的非织造物，因为用于制备非织造物的梳理工艺要求纤维具有一定的变形。只有那些采用除梳理和热粘合外的其它工艺产生的非织造物才能用LLDPE纤维制造。另一方面，高密度聚乙烯(HDPE)的纤维可以被提供一种永久变形，加工期间也可以使用高拉伸比拉伸，但HDPE纤维发硬，因而不适合于需要有柔软感的非织造材料。
此外，LLDPE和HDPE两者之一单独的单组分纤维一般不适合于热粘合，这是由于它们有非常狭窄的“粘合窗”(即它们可以进行热粘合的温度范围狭窄)的缘故，从而使得难以把热粘合过程充分控制在所需要的温度范围。这个狭窄的粘合窗是由于这样的单组分纤维如果要对它们使用于其中的物品结构做出贡献，它们在热粘合期间必须软化但必须不熔融的缘故。
现已发现，通过使用含有两种不同类型聚乙烯的可热粘合双组分合成纤维制备诸如医用的非织造织物，可以避免这些问题。例如，按照本发明，有可能使用一些新型纤维制备非织造织物，这些纤维在加工期间能保持其织构，因而适合于梳理，它们的粘合窗宽阔，因而适合于热粘合，它们能耐受用来使医疗产品灭菌的γ和β辐射。此外，这些纤维也有柔软感，因而适合于制备需要或希望有柔软度的非织造材料，如各种卫生产品，像婴儿尿布外层，妇女卫生产品等，以及医用非织造材料。
因此，本发明的第一方面涉及可热粘合双组分合成纤维，其中包括一种含有密度大于0.945克/厘米3的高密度聚乙烯的高熔点第一组分，和一种含有密度低于0.945克/厘米3的线型低密度聚乙烯的低熔点第二组分。
本发明的第二方面涉及一种生产可热粘合双组分合成纤维的方法，其中第一组分包含一种高密聚乙烯，第二组分包含一种线型低密度聚乙烯，所述方法包括
-将所述第一组分和第二组分这些成分熔融，
-将高熔点第一组分和低熔点第二组分纺成一细束双组分丝，
-将这束丝拉伸，
-使这些纤维卷曲，
-使这些纤维干燥、定形，
-将这些纤维切断，制成短纤维。
本发明的第三方面涉及一种包含上述可热粘合双组分聚乙烯纤维的热粘合非织造织物。
本发明的第四方面涉及一种生产包含上述可热粘合双组分聚乙烯纤维的热粘合非织造织物的方法，所述方法包括在所述纤维的低熔点组分的熔点以上且在所述纤维的高熔点组分的熔点以下的温度，进行可热粘合双组分纤维的干置梳理和压延粘合。
本发明的纤维是第一种真正可粘合的聚乙烯双组分短纤维，其特征是：优异的可梳理性和可热粘合性，低粘合温度，良好不起绒特征，以及能被直接粘合到聚乙烯薄膜或其它聚乙烯非织造物上。此外，从这些纤维制备的非织造物能耐受电离辐射灭菌而织物强度只有不显著的损失。例如，已经发现，在医疗行业中通常使用的辐射水平(2.5兆拉德γ或β辐射)，这些纤维保持其物理完整性和特征。在5兆拉德，暴露于辐射后6个月，发现这些纤维保留其初始强度的94-96％。类似地，由这些纤维制得的非织造织物发现可保持其初始强度的80-90％，和初始断裂伸长的90-100％。与之比较，普通聚丙烯纤维照射后其强度一般马上减少到约原来的60％，照射后3个月，其强度减少到约原来的20％。由普通聚丙烯纤维制成的非织造织物照射后其韧度一般马上减少到原来的30-40％。
在本发明范围内使用的“高密度聚乙烯”或“HDPE”这一术语，系指密度大于0.945克/厘米3、典型地至少0.950克/厘米3、尤其在0.951和0.966克/厘米3之间例如0.955和0.965克/厘米3之间的聚乙烯。HDPE是聚乙烯的一种均聚物，或乙烯与少量、典型地可多达约2％的高级烯烃、尤其1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-度烯、1-辛烯或其它高级链烯烃的一种共聚物。这种HDPE的熔点至少约130℃，典型地是131～135℃。HDPE是用低压工艺生产的，具有带某种短链支化的线型结构，但没有任何实质上的长链支化。
虽然本文中提到的特定熔点与用于制备本发明纤维的组分有关，但必须记住，这些材料如同所有结晶聚合物材料一样，实际上是在一个少数几度的范围内逐渐熔融的。这里所指的熔点是用差示扫描量热法(DSC)测定的峰值温度。任何一种给定情况下的准确熔融温度都取决于原材料的性质，其分子量和结晶度。
这种HDPE的熔体流动指数(MFI)一般在2～20克/10分之间，较好在3～18克/10分之间，更好的是在7～15克/10分之间。在本发明范围内，“熔体流动指数”这一术语被确定为在190℃和2.16公斤负荷加压通过一个模具的材料量(克/10分)(ASTM D1238-86，条件190/2.16(以前为条件E)，这等同于DIN53735，代码D(1983))。
较好的是，这种HDPE具有狭窄的分子量分布，因为这能提高可纺性，使得能进行较细纤维的纺丝，或者，从另一方面说，使得能使用较高的纺丝速度。高密度/高熔点组分的高可纺性在纺丝过程期间“载带着”另一组分，从而影响可以使用的最大纺丝速度。
这种HDPE较好被稳定化，从而避免纤维的降解(断链或交叉粘合以及部分氧化，所有这些都使纤维的可纺性降低)。这是诸如用一种亚磷酸酯基工艺稳定剂进行的，例如Ciba-Geigy公司的Irgafos 168(2，4-二(1，1-二甲基乙基)苯酚，亚磷酸酯(3∶1))。这种HDPE较好进一步用一种抗氧利稳定化，以避免在纤维纺丝期间的表面氧化，例如用一种酚类抗氧剂，如Ciba-Geigy公司的Irganox1076(3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酸十八酯)或者Irganox1425([[3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯基]甲基]膦酸-乙酯钙盐(2∶1))。较好可以采用一种起自由基清除剂作用的次级抗氧剂，如受阻胺光稳定剂，例如Ciba-Geigy公司的Chimassorb944(聚([6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)亚胺基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)胺基]六亚甲基[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)亚胺基]))。稳定剂是在纤维熔融和纺丝之前添加到聚合物材料中的。稳定剂添加水平典型地小于约1000ppm。
具体地说，当纤维要用于医疗目的时，人们应当尽量选择能防止在随后用电离辖射灭菌期间对纤维造成操作的稳定剂组合。较好也添加一种抗气熏褪色组合(“气熏褪色”这一术语系指由于添加剂和含氮废气之间的化学反应的结果而发生的褪色)。这类抗气熏褪色稳定剂的实例是上述Giba-Geigy公司的稳定剂Irganox 1076和1425。
“线型低密度聚乙烯”或“LLDPE”这一术语在本发明范围内使用时系指密度小于0.945克/厘米3、典型地从0.921至0.944克/厘米3，更典型地从0.925至0.940克/厘米3，例如从0.930至0.938克/厘米3的聚乙烯。LLDPE是使用低压工艺制备的，而且顾名思义，具有线型结构，即带有比HDPE更高的短链支化频率，但没有大量长链支化。LLDPE是乙烯与可多达约15％高级烯烃、尤其1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯或其它高级链烯烃，或它们的衍生物如乙酸乙基乙烯酯(EVA)的一种共聚物。
LLDPE的熔点最高约127℃，典型地在123℃和126℃之间，熔体流动指数典型地在10和45克/10分之间，较好在12和28克/10分之间。较好的是LLDPE组分的MFI比HDPE组分的MFI高。
LLDPE组分较好像上述对HDPE组分那样进行稳定化。
虽然按照本发明的较好纤维，如以上所解释的，包含一种含有高密度聚乙烯的高熔点第一组分和一种含有线型低密度聚乙烯的低熔点第二组分，但也设想第一和/或第二组分也可以包含其它类型的聚乙烯或聚乙烯基材料。
例如，设想高熔点第一组分可以包含中密度聚乙烯(MDPE)，这个术语系指密度在0.935和0.950克/厘米3之间的聚乙烯类型。也有可能掺合具有不同熔体流动指数的不同类型HDPE，例如，MFI约7克/10分的HDPE和MFI约11克/10分的HDPE。
类似地，一种以上类型LLDPE的混合物可用于低熔点第二组分，如一种MFI约18克/10分的LLDPE和一种MFI约25克/10分的LLDPE。除LLDPE外，低密度聚乙烯(LDPE-用高压工艺制备的并具有显著长链支化的一类低密度聚乙烯)也可以用作为低熔点第二组分。虽然LDPE的可纺性不如LLDPE，但有可能使用LDPE制备本发明的纤维，这是由于高熔点第一组分的优异可纺性的缘故。LDPE的密度典型地基本上对应于上述给出的LLDPE的密度，但熔点略微偏低，即低于约120℃，典型地约115℃。此外.具有非常低密度的低密度聚乙烯共聚(甚低密度聚乙烯，VLDPE；和超低密度聚乙烯，ULDPE)也可以用作为低熔点第二组分。
纤维的制备
本发明纤维的制备中所包含各个步骤将详细描述于下：
纺丝
高熔点第一组分和低熔点第二组分的成分分别在独立的挤压机中熔融(两种组分各一台挤压机)，它们将各自的组分混合，以使得在纺丝前这些熔体有均匀的稠度和温度。这些熔融组分在挤压机中的温度比它们各自的熔点高得多，典型地比熔点高出约80℃以上，从而确保这些熔体的流动性质适合于随后的纤维纺丝。
这些熔融组分典型地在纺丝前(例如)用一个金属网过滤，以除去可能存在的任何未熔的或交联的物质。纤维的纺丝典型地是用习用熔体纺丝(也称为“长纺法”)、尤其是中速习用纺丝进行的，但所谓“短纺法”或“紧密纺丝法”也可以采用(Ahmed，M.，PolypropyleneFibers-Science and Technology，1982)。习用纺丝涉及一种两步工艺，第一步是熔体的挤压和纤维的实际纺丝，第二步是所纺的(“纺时”)纤维的拉伸。短纺法是一步工艺，其中纤维纺丝和拉伸都在单独一个操作中进行。
如上所得到的熔融组分从它们各自的挤压机中经由一个分配系统引出，并通过喷丝板中的孔。产生双组分纤维比产生单组分纤维更为复杂，因为必须把这两种组分恰当分配到这些孔中。因此，在双组分纤维的情况下，使用一种特殊类型的喷丝板来分配各自的组分，例如一种基于US3,584,339或US4,717,325中所述原理的喷丝板。这种喷丝板中孔的直径典型地是约0.3～1.2毫米，取决于所要生产的纤维的细度。然后.引导挤出的熔体通过一个骤冷导管，在此它们被一股空气流冷却和凝固，同时拉伸成双组分丝，这些丝被汇集成丝束。这些丝束典型地含有至少约100根丝，更典型地含有至少约700根丝。骤冷导管后的纺丝速度典型地是至少约200米/分，更典型地是约400～2000米/分。
双组分纤维的构型应当是能使低熔点组分构成纤维表面的主要部分。因此，这些纤维较好具有鞘-芯型，其构型或为“同心”或为“偏心”。同心构型的特征是：鞘组分有基本上均匀的厚度，芯组分近似处于纤维的中心。在偏心构型中，鞘组分的厚度是变化的，因而芯组分不处于纤维的中心。在两者中任何一种情况下，芯组分都大体上被鞘组分所包围。然而，在偏心双组分纤维中，芯组分的一部分可以暴露出来，因而，实际上，纤维表面可多达约30％可由芯组分构成。
并排构型对本发明的纤维来说是不可取的，因为据信，具有并排构型的纤维将易于脱层，即在梳理或拉伸过程期间这些纤维分裂成两种组分。
拉伸
由于本发明纤维的结构，即它们被制备成双组分纤维这一事实，有可能使用比用LLDPE时通常可能达到的更高的拉伸比来拉伸这些纤维，这一点成为优势有两个原因。首先，有可能纺出更粗的纤维，这使得有更大的生产能力和提供更好的技术可能性，例如，使得更易于控制纤维冷却期间的降解，因为粗纤维的比表面积更小。其次，担伸给所纺的纤维提供增大的分子链取向。更大程度的取向导致增大结晶作用，这又会提供一种更硬的纤维。纤维越硬，可以得到的变形作用就越永久，这种变形对于非织造材料制备期间纤维的梳理至关重要。
拉伸较好是用所谓脱机拉伸进行，如上所述，这是脱离纺丝工艺单独发生的。这种拉伸工艺典型地包括一系列热辊筒和一个热风炉，其中有许多丝束同时拉伸。这些丝束首先通过一组辊筒，随后通过一个热风炉，然后再通过第二组辊筒。热辊筒和热风炉典型地都具有约50～105℃、更典型地是约70～95℃的温度。第二组辊筒的速度比第一组的速度快，因此，受热的丝束按照这两速度之间的比值(称为拉伸比)被拉伸。也可以使用第二个炉子和第三组辊筒(两段拉伸)，第三组辊筒有比第二组更高的速度。在这种情况下，拉伸比是最后一组辊筒和第一组辊筒的速度之间的比值。类似地，还可以使用更多组辊筒和炉子。本发明的纤维典型地是用约2.5∶1至约6∶1，较好是约3.0∶1至约5.0∶1的拉伸比拉伸的，导致一种适当的细度，即约1～7分特，典型地约1.5～5分特，较好是约2.2～3.8分特。
由于按照本发明使用的相对高拉伸比，为了达到更均匀的拉伸而不使弱丝断裂，较好采用两步拉伸工艺。如以上所解释的，拉伸比越高，纤维将越硬，因而提供一种更好、更永久的变形，但一般地说，具有略微逊色的热粘合特征。因此，拉伸比的选择是这些特征之间的一种折衷，因而必须按照成品纤维中所希望的具体特征以及按照所使用原材料的性质，在每种情况下进行单个评价之后做出选择。在变形之前可任选地增加一种亲水或疏水的纺丝整理。
变形整理
为了使纤维适合于梳理，通过使其呈“波状”形式，进行拉伸纤维的变形整理(卷曲)。然而，必要的是，变形是永久的，从而使纤维在通过梳理机的头几个辊筒期间被拉开并使变形丧失；如果这种情况发生，纤维就会堵塞梳理机。一种有效的变形，即纤维中有相当大量的卷曲，使得在梳理机中的加工速度高，典型可多达至少100米/分，因而生产率高，因为在梳理织物中得到了高的织物粘结力。
卷曲典型地是用一种所谓填料箱进行的。丝束被一对压力辊筒引导到填料箱中的一个室，在此，它们由于在该室内部没有被向前拉而产生的压力的缘故，变成了卷曲状。卷曲程度可以用填料箱之前辊筒的压力，该室中的温度和压力以及丝束的粗细加以控制。作为替代办法，这些丝可借助于一股喷射空气流使之通过一个喷咀而发生空气变形。
这些纤维典型地被变形到可多达约15个卷曲/厘米。较好5～12个卷曲/厘米的水平。
如上所述，迄今为止一直没有可能实现LLDPE纤维的永久变形。虽然有可能使这样的纤维发生变形过程，但这些纤维是如此之软，以致所得到的任何一种变形都不是永久的，甚至当这些纤维随后进行一个有效的定形步骤(见下文)时也是如此。因此，这些纤维在后面的加工期间容易变成不卷曲，而且不适合于梳理。本发明的双组分合成纤维的一个非常重要的优点，就是它们能被永久变形这一事实。这种能力相信是与可以采用的相当高的拉伸比有关的，双组分结构和高拉伸比提供了一种含有HDPE组分的刚性支撑“芯”，而LLDPE组分则仍然是软的。
虽然有可能制备一种具有较大程度永久变形的HDPE纤维，但这样一种纤维将必须是高度拉伸的和相当硬的，因而也不适合于热粘合。
定形
在这些纤维已(诸如)在填料箱中卷曲之后，它们典型地要用热处理定形，以便减少在拉伸和卷曲过程之后可能存在的张力，从而使这种变形永久。纤维的定形和干燥可以同时发生，典型做法是(例如)用一条传送带引导从填料箱出来的丝束通过一个热风炉。该炉的温度将取决于双组分纤维的组成，但必须明显低于低熔点组分的熔点。在定形期间，纤维发生结晶过程，这使纤维“锁定”于它们的卷曲形式，从而使变形更永久。这种热处理也除去一定数量在纤维制备期间加到它上面的水分。
切断
然后，把定形和干燥的丝束引导至一台断切机，在此，把纤维切断成预期长度的短纤维。切断典型地是让纤维从一个含有径向放置刀具的轮上通过进行的。这些纤维被来自辊筒的压力压迫而紧靠刀具，这样就被切成所希望的长度，这等于各刀具之间的距离。本发明的纤维典型地被切成长度约18～150毫米、更典型地是25～100毫米、尤其是30～60毫米、例如约40毫米的短纤维。
非织造物的制备
如上所述，本发明的纤维特别适合于(例如)医用和用于个人卫生产品的非织造织物的制备。因此，本发明也涉及包含上述可热粘合双组分合成纤维的非织造材料。
由于本发明双组分聚乙烯纤维的优异性质，尤其是它们可以用梳理设备加工而不丧失其变形这一事实，有可能制备基本上或完全由这些纤维组成的非织造材料，例如，当希望得到不起绒产品时就可如此。然而，当然也有可能制备如下非织造材料，其中只有一部分纤维是本发明的双组分聚乙烯纤维，其余纤维典型地是不可热粘合的纤维，如粘胶纤维、棉纤维及其它可染色纤维。含有本发明纤维的非织造材料，典型地具有6～120克/米2、更典型地是15～50克/米2这一范围的基重。
含有本发明双组分聚乙烯纤维的非织造材料可以用技术上已知的方法制备，而且典型地是在所述纤维的低熔点组分的熔点以上而在所述纤维的高熔点组分的熔点以下的温度，进行可热粘合双组分纤维的干置梳理和压延粘合来制备的。本发明纤维的压延粘合典型地是在约126℃～约132℃的温度进行的。如以上所解释的，非织造材料可以只含有双组分纤维，但其它纤维如以上所提到的那些不可热粘合的纤维，如果希望的话，也可以在梳理期间掺合到这些材料中。
梳理
如以上所解释，重要的是给这些短纤维提供了永久变形，所以，可以有效地对它们进行梳理。单根纤维之间的摩擦力(这种摩擦力是由于变形纤维的卷曲波状形式产生的)越高，这些纤维就能被梳理机加工得越快、越充分。
短纤维对梳理的适用性，可以用简单的织物粘合试验确定。这种试验是通过测量一块大约10克/米2的梳理织物在基本上水平的状态，在其因自重而断裂之前，能够支持的长度进行的，梳理织物的长度以约15米/分的速度增加。良好地适合于梳理的纤维，在这种试验中将典型地能支持约1.0米或更长。聚丙烯纤维将典型地能支持更长一点，例如约1.5～2.25米，而对于LLDPE纤维(即无永久变形)，一般将达到不大于约0.25米的长度。对于本发明的双组分纤维，典型地得到约1.0～1.5米的长度。在正常生产条件下的梳理，一般需要约0.5～0.75米的最小织物抱合长度(使用上述试验)。换言之，按照上述试验，这些双组分纤维可表征为良好地适合于梳理。
热粘合
一种供热粘合的良好(单组分)短纤维应当是柔软的和不取向的或变形的，才能提供一种柔软但强有力的非织造物。然而，这些特征通常意味着这些纤维不适合于梳理。
使用单组分纤维的热粘合，是在一个接近于但低于纤维熔融温度的温度用热辊筒压延粘合把这些纤维压在一起进行的。通常这些辊筒之一被施以浮雕，即刻上一种图案，以提供点粘合。这导致在这些点上强有力的粘合，在点与点之间有大量因而柔软的非织造材料。热辊筒压延粘合所使用的相当高的温度导致纤维被软化，因而它们在压力下变形，也导致纤维变粘，因而它们粘合到其它纤维上，从而提供具有高强度的非织造产品，但这些纤维在此过程期间不熔融。因此，一种HDPE纤维将不太适合用于热粘合，因为它是硬的和高度取向的，因而难以在压力下变形。另一方面，LLDPE纤维适合于热粘合，因为它是柔软的，它只是不能梳理。
双组分纤维是用一种不同的方式热粘合的：用于热粘合的温度略高于低熔点组分的熔点，因此，这种组分在相当低压力下(当使用热辊筒压延粘合时)或任选地不施加任何压力下(当利用在热风炉中粘合时)能流动。高熔点组分仍然是硬的，在热粘合过程中保持其纤维结构，从而提供具有高强度的非织造物成品。
与单组分纤维比较，本发明的HDPE/LLDPE双组分纤维的优点之一是，高熔点组分的熔点与低熔点组分的熔点之间有一定差别(典型地是约7～8℃)。这提供了(例如)约5℃的温度范围(粘合窗)，在这一范围中低熔点组分是软的且易于流动，而高熔点组分是刚性的和硬的。这与LLDPE或HDPE纤维的粘合窗成鲜明对照，在这两者中任何一种情况下，粘合窗都相当窄，即约1～2℃。很显然，在一个全规模生产过程中，极难以把压延辊筒所有部分的温度保持在1～2℃这样狭窄的间隔。
本发明用下列非限制性实例进一步说明。下述纤维全部是用HDPE组分和LLDPE组分之间50∶50重量比生产的。这些纤维的细度是按照DIN53812/2测量的，断裂伸长和纤维韧性是按照DIN53816测量的，卷曲频率则按照ASTM D 3937-82测量。
实例1
按照本发明具有偏心构型的双组分鞘-芯型纤维，是以习用纺丝法用550米/分的纺丝速度制备的，形成一种有数百根双组分丝的“原纺”丝束。使用下列组分：
芯组分：高密度聚乙烯，熔体流动指数7克/10分，密度0.965克/厘米3，挤出温度213℃。
鞘组分：线型低密度聚乙烯(乙烯和1-辛烯的混合物，故称辛烯基LLDPE)，熔体流动指数26克/10分，密度0.940克/厘米3，挤出温度211℃。
这些丝的脱机拉伸是在一个两段拉伸操作中用热辊筒和热风炉的组合进行的，温度在90℃和95℃之间，拉伸比为3.6∶1。然后，在一个装填箱式卷曲器中使拉伸后的丝卷曲。这些丝在一个温度为105℃的炉中退火，以减少这些纤维在热粘合过程中的收缩。随后把纤维切成45毫米长。
双组分纤维成品的细度为3.3～4.4分特，韧性为1.8～2.2厘牛顿/分特，断裂伸长为180～220％，约8～10个卷曲/厘米。纤维的织物抱合长度(用上述方法确定，即测量一种约10克/米2的梳理织物在其因自重而断裂之前可以支持的长度)是1.2米。
实例2
同心构型的双组分销-芯型纤维是按实例1所述制备的，不同点如下：
挤出温度是240℃(芯组分)和235℃(鞘组分)。芯组分与实例1中所给出的相同，而鞘组分是一种熔体流动指数为12克/10分、密度为0.935克/厘米3的辛烯基LLDPE。纤维按实例1中所述进行拉伸。
产生的纤维细度为3.3～3.8分特，韧度为2.1～2.4厘牛顿/分特，断裂伸长为200～230％。织物抱合长度为1.5米。
实例3
同心构型的双组分鞘-芯型纤维是按实例1中所述方法，用480米/分的纺丝速度和下列组分制备的：
芯组分：高密度聚乙烯，熔体流动指数15克/10分，密度0.955克/厘米3，挤出温度227℃。
鞘组分：丁烯基LLDPE，熔体流动指数26克/10分，密度0.937克/厘米3，挤出温度225℃。
拉伸比是5.0∶1。产生的纤维的细度为约2.2分特，韧度为1.9～2.3厘牛顿/分特，断裂伸长为160～190％。织物抱合长度是1.0米。
实例4
用双组分聚乙烯纤维制备非织造材料。
按实例1中所述制备的纤维用一台Trotzler预开棉机和一台Spinnbau无规化梳理机，用一个单绷圈双落纱器系统，进行梳理和热粘合，产生一种60厘米宽梳理织物，其基重为约25克/米2。这种织物通过传送带引导至一对热压延辊，其线压力为40×10牛顿/厘米，有一种钻石形图案，雕花辊筒的粘合面积为22％。织物在126℃和131℃之间的温度以50米/分的速度粘合成一种非织造产品。
一个在130℃粘合的非织造样品，在机器方向上的韧性为17牛顿/5厘米，在横的方向上的韧性为3牛顿/5厘米，这些是对宽5厘米、长20多厘米的试片、用10厘米/分的拉伸速度在20℃进行张力拉伸试验测定的。所用的试验方法是EDANA推荐的测试：非织造物抗张强度，1989年2月20日，是根据ISO9073-3：1989制订的；然而，为了本发明之目的，相对湿度没有保持在65％。
实例5
一种非织造材料基本上按照实例4中所述制备，但用实例2的纤维，并使用80米/分的粘合速度。
一种在131℃粘合并按实例4中所述进行测试的非织造物样品，在机器方向上的韧性为27牛顿/5厘米，在横的方向上的韧性为6.8牛顿/5厘米。
实例6
作为参照，一种标准(单组分)纤维是通过掺合两种不同聚乙烯材料制造的，一种是熔体流动指数为7克/10分、密度为0.965克/厘米3的高密度聚乙烯，另一种是熔体流动指数为18克/10分、密度为0.937克/厘米3的线型低密度聚乙烯，两者之比为50∶50。
纤维是在225℃的温度挤压成“双成分”纤维(即含有这两种聚乙烯材料的混合物的纤维)，按照实例1中那样进行拉伸。纤维的细度为3.3分特，韧性为1.9厘牛顿/分特，织物抱合长度为1.0米。
这种纤维可以50米/分进行梳理，但按实例4中所述进行压延粘合，形成一种韧性非常差、在机器方向和横的方向上都小于0.6牛顿/5厘米的非织造材料。
实例7
同心构型的双组分鞘-芯型纤维是用实例1中所述方法制备的。使用下列组分：
芯组分：同实例1，但在227℃挤压。
鞘组分：辛烯基LLDPE，熔体流动指数18克/10分，密度0.930克/厘米3，挤出温度223℃。
分别使用480米/分、690米/分和780米/分的纺丝速度，拉伸比为4.0∶1，产生细度分别为3.3、2.2和1.7分特(对应于各自的纺丝速度)的纤维。这些纤维的韧性分别为2.1、2.6和2.7厘牛顿/分特，断裂伸长分别为190％，120％和110％。织物抱合长度分别为1.25、1.0和0.5米。
实例8
一种非织造材料是从实例7的纤维、用实例4中所述的方法、但用80米/分的粘合速度制备的。
3.3分特纤维可以在126～132℃范围的温度粘合，给出23克/米2的非织造物，在机器方向上的韧性大于20牛顿/5厘米。对在131℃粘合的非织造物，最大韧性：机器方向上为35牛顿/5厘米，横的方向上为7.2牛顿/5厘米。
2.2分特纤维使用132℃的粘合温度，最大韧性在机器方向上为22牛顿/5厘米，在横的方向上为6.6牛顿/5厘米。
1.7分特纤维难以梳理，不能从这种纤维制造商业上满意的非织造材料。
实例9
纤维按照实例7中所述制备，但芯组分和鞘组分分别在260℃和240℃挤出。使用6.1∶1的拉伸比，制备细度为3.3分特的纤维。纤维的韧性为2.1厘牛顿/分特，断裂伸长为200％。
实例10
按实例1所述方法用下列组分以350米/分的纺丝速度制备纤维：
芯组分：MFI(熔体流动指数)为7克/10分钟、密度为0.936克/厘米3、窄分子量分布的高密度聚乙烯，其特征是用GPC(凝胶渗透色谱)法测定的Mw/Mn比值为3.5，在229℃挤出。
鞘组分：与实例7相同，在227℃挤出。
该纤维在牵伸比为4.0∶1的条件下牵伸至最终细度为3.4～3.5分特，牵伸后的韧度为2.1-2.3厘牛顿/分特，断裂伸长为200-230％，卷曲度为9-12个卷曲/厘米。织物抱合长度为1.2厘米。纤维切成40毫米长。
实例11
按实例4所述方法，用实例10制备的纤维制备非织造材料，所不同的是梳理速度为80米/分。在126-132℃的温度范围内该纤维可粘合成非织造织物，25克/米2的织物在机器方向上的韧度大于44牛顿/5厘米，横向韧度大于7.6牛顿/5厘米。
实例12
纤维按照实例7中所述方法制备，但芯/鞘重量比为35∶65，鞘组分挤出温度为229℃，纺丝速度为480米/分。纤维细度为3.3分特，韧度为2.0厘牛顿/分特，断裂伸长为190％，织物抱合长度为1.0米。
按实例8所述方法制备的非织造材料采用130℃的粘合温度，基重为26克/米2时其最大韧度：在机器方向上为23牛顿/5厘米，横向为3.3牛顿/5厘米。
实例13
纤维按实例10所述方法制备，但纺丝速度用480米/分，纤维芯/鞘重量比为60∶40和65∶35，这两种纤维的韧度分别为2.3和2.4厘牛顿/分特，断裂伸长均为190％。
按实例8所述方法，采用80米/分粘合速度，130的粘合温度由上述两种纤维所制备的非织造材料在基重为25克/米2时，上述两种芯/鞘比的纤维织物的最大韧度：在机器方向上分别为30和34牛顿/5厘米，横向分别为5.5和5.8牛顿/5厘米。
实例14
纤维按实例10所述方法制备，纺丝速度为500米/分。该纤维的细度为2.2-2.4分特，韧度为2.3-2.4厘牛顿/分特，断裂伸长为150-170％。
用60米/分的粘合速度按实例4所述方法制备非织造材料。该材料基重为25克/米2时，在机器方向上的韧度为45牛顿/5厘米，横向韧度为8.6牛顿/5厘米。
实例15
用细度为3.3分特的纤维按实例8所述方法制备非织造织物。然后用2.5和5.0兆拉德β射线照射该织物。照射后6个月发现该非织造织物的韧度分别为初始韧度的88％和62％。
为对比起见，用“抗辖射”聚丙烯纺制细度为2.2分特的纤维。由该纤维制备的20克/米2的非织造织物暴露于2.5和5.0兆拉德β射线。暴露于这两种辐射强度的聚丙烯纤维照射后一个月发现强度只有原来的75％，而由这种纤维制得的相应的非织造织物照射之后一个月其强度只有原来的30-40％，断裂伸长只有原来的40-45％。
实例16
用2.5和5.0兆拉德β射线消毒实例7的纤维。6个月后发现消毒后的纤维其强度分别为原来的90％和81％，断裂伸长分别为原来的100％和87％。
为对比起见，用“抗辐射”聚丙烯纺制细度为2.2分特的纤维，并将其暴露于2.5和5.0兆拉德的β射线。照射后聚丙烯纤维的强度马上分别减少到原来85％和75％，断裂伸长分别减少到原来的95％和86％。众所周知，聚丙烯纤维照射后强度降低，因此可以予料，聚丙烯纤维照射后3-4个月其机械性能将会显著降低。

Claims (37)

1.聚乙烯双组分纤维，其中高熔点第一组分包含一种密度大于0.945克/厘米3的高密度聚乙烯和低熔点第二组分包含一种密度从0.921至0.944克/厘米3的线型低密度聚乙烯。
2.按照权利要求1的纤维，其中所述高密度聚乙烯的密度为至少0.950克厘米3。
3.按照权利要求2的纤维，其中所述高密度聚乙烯的密度为0.951-0.966克厘米3之间。
4.按照权利要求1的纤维，其中所述线型低密度聚乙烯的密度为0.925-0.940克厘米3。
5.按照权利要求1的纤维，其中所述第一组分的熔点为至少130℃，所述第二组分的熔点为至多127℃。
6.按照权利要求5的纤维，其中所述第一组分的熔点范围为131-135℃。
7.按照权利要求5的纤维，其中所述第二组分的熔点范围为123-126℃。
8.按照权利要求1的纤维，其中所述第一组分的熔体流动指数为2-20克/10分。
9.按照权利要求8的纤维，其中所述第一组分的熔体流动指数为3-18克/10分。
10.按照权利要求9的纤维，其中所述第一组分的熔体流动指数为7-15克/10分。
11.按照权利要求1的纤维，其中所述第二组分的熔体流动指数为10-45克/10分。
12.按照权利要求11的纤维，其中所述第二组分的熔体流动指数为12-28克/10分。
13.按照权利要求1的纤维，其中所述第二组分包含可多达15％(重量)的一种高级烯烃。
14.按照权利要求13的纤维，其中所述高级烯烃可选自下列一组1-丁烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯和1-辛烯和它们的衍生物。
15.按照权利要求1的纤维，其中两种组分被安排成一种同心或偏心鞘-芯型构型，芯由所述第一组分组成，鞘由所述第二组分组成。
16.按照权利要求1的纤维，它是长度为18-150毫米的短纤维。
17.按照权利要求1的纤维，其中所述第一组分和第二组分之间的重量比为从30∶70到70∶30。
18.按照权利要求1的纤维，其细度为1-7分特。
19.按照权利要求18的纤维，其细度为1.5-5分特。
20.按照权利要求19的纤维，其细度为2.2-3.8分特。
21.权利要求1的纤维，它已被变形到可多达15个卷曲/厘米。
22.权利要求21的纤维，它已被变形到可多达5-12个卷曲/厘米。
23.一种生产权利要求1所述双组分合成纤维的方法，包括
-使含有密度大于0.945克/厘米3的高密度聚乙烯的高熔点第一组分和含有密度从0.921至0.944克/厘米3的线性低密度聚乙烯的低熔点第二组分熔融，
-用高熔点第一组分和低熔点第二组分纺丝成为一束纺成的双组分丝束，
-使该丝束拉伸，
-使纤维卷曲，
-使纤维干燥和定型，和
-切断纤维制成短纤维。
24.按照权利要求23的方法，其中纤维被切成18-150毫米的长度。
25.按照权利要求23的方法，其中这些丝是用习用熔融纺丝法纺成的，用脱机拉伸。
26.按照权利要求23的方法，其中这些丝是短纺法纺成的。
27.按照权利要求23的方法，其中拉伸比是2.5∶1-6∶1。
28.按照权利要求27的方法，其中拉伸比是3.0∶1-5.0∶1
29.按照权利要求23的方法，其中纤维被拉伸细度为1-7分特。
30.按照权利要求29的方法，其中纤维被拉伸成细度为1.5-5分特。
31.按照权利要求30的方法，其中纤维被拉伸成细度为2.2-3.8分特。
32.按照权利要求23的方法，其中纤维被卷曲到可多达15个卷曲/厘米。
33.按照权利要求23的方法，其中纤维被卷曲到可多达5-12个卷曲/厘米的水平。
34.权利要求1-22中任何一项的可热粘合的双组合成纤维用于制造热粘合非织造织物。
35.按照权利要求34的非织造织物，它基本上由可热粘合双组分聚乙烯纤维组成。
36.按照权利要求34的非织造织物，它进一步包含其它纤维。
37.按照权利要求36的非织造织物，其中所述其它纤维包括选自粘胶纤维、棉纤维及其它可染色纤维组成的不可热粘合纤维。
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