CN105283589B - 热黏合复合纤维及其制作方法以及使用其的不织布 - Google Patents

热黏合复合纤维及其制作方法以及使用其的不织布 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种热黏合复合纤维及其制作方法以及使用其的不织布。上述热黏合复合纤维确保即使在处于纤维伸长的状态下也可维持其卷曲构造稳定性，且可赋予不织布膨松性与柔软性。本发明提供的热黏合复合纤维包括含有聚酯类树脂的第一成分以及含有聚烯烃类树脂的第二成分。上述聚烯烃类树脂具有较上述聚酯类树脂的熔点还低的熔点，其中上述第二成分占特定范围的外部纤维周长且具有并列偏心鞘‑芯结构，且热黏合复合纤维具有特定伸长率、特定范围的三维显现卷曲与特定范围的卷曲模数。

Description

热黏合复合纤维及其制作方法以及使用其的不织布
技术领域
本发明是有关于一种热黏合复合纤维，且特别是有关于一种可从而获得具有优良的柔软性的不织布或其类似物的热黏合复合纤维。更具体而言，本发明是有关于一种可从而获得例如具有优良的柔软性且适于多种应用的不织布的热黏合复合纤维以及使用其而具有优良的柔软性的不织布。上述应用例如为吸水性物品，用于诸如尿布、餐巾和衬垫的清洁材料、医疗及卫生材料、生活相关材料、一般医学材料、垫层材料、过滤材料、护理产品以及宠物产品。
背景技术
传统上，通过利用热能(诸如热空气与加热辊(heated roll))的热熔融可形成的热黏合复合纤维可轻易地提供具有优良的膨松性与柔软性的不织布。因此，上述热黏合复合纤维被广泛地用于诸如尿布、餐巾和衬垫的清洁材料、生活用品以及诸如过滤器的工业材料中。其中，由于清洁材料与人体皮肤直接接触或需要迅速地吸收诸如尿液和月经血的液体，故清洁材料的膨松性与柔软性是非常重要的。获得膨松性的代表技术为使用高刚性(rigid)树脂的方法与使用具有高纤度(fineness)纤维的方法。然而，在这些情况下，所获得的不织布的柔软性低且对皮肤造成强烈的物理性刺激。另一方面，当以抑制对皮肤的刺激性的柔软性为优先时，则大幅地降低所得到的不织布的膨松性(特别是在缓冲作用(cushioning effect)上)，故表现出不佳的流体吸收特性。
为了解决这些问题，已提出了许多方法来获得各自能够同时满足膨松性与柔软性的纤维与不织布。举例而言，专利文献1提出了一种具有优异膨松回复性的卷曲复合纤维，此卷曲复合纤维是由鞘-芯复合纤维所组成，且此鞘-芯复合纤维使用聚对苯二甲酸丙二酯类树脂(polytrimethylene terephthalate-based resin)作为芯成分，并使用聚烯烃类树脂作为鞘成分。此外，专利文献2中提出一种高膨松性的热黏合复合纤维。此热黏合复合纤维具有优异的卷曲构造稳定性且由鞘-芯复合纤维所组成，此鞘-芯复合纤维是使用聚酯类树脂作为芯成分，并使用聚烯烃类树脂作为鞘成分。
参考文献列表
专利文献
[专利文献1]JP-A-2003-3334(本文所用的术语“JP-A”表示“未经审查的日本专利申请公开”)
[专利文献2]JP-A-2008-274448
发明内容
技术问题
然而，这些方法是专门针对膨松性或膨松回复性，而不织布的柔软性却有待改进。
本发明的目的在于提供一种热黏合复合纤维以及使用其的不织布。上述热黏合复合纤维确保即使在处于纤维伸长的状态下也可维持其卷曲构造稳定性，且可赋予不织布纤维其膨松性与柔软性。
问题的解决方案
本发明人已作了很多深入的研究，以解决上述问题。因此，已发现当使用由包含聚酯类树脂的第一成分以及包含聚烯烃类树脂的第二成分所组成的复合纤维，并调整其拉伸(drawing)条件、赋予机械卷曲(mechanical crimp-imparting)条件与干燥条件(下文中有时称为“热处理条件”。此外，进行“干燥”的步骤有时称为“干燥步骤”或“热处理步骤”)，以提供即使在纤维处于伸长的状态下仍可防止由加热导致的刚性降低的显现卷曲热黏合复合纤维时，可达到上述目的。本发明已基于上述发现而完成。
即，本发明有以下的态样。
[1]一种热黏合复合纤维，其包括含有聚酯类树脂的第一成分以及含有聚烯烃类树脂的第二成分。上述聚烯烃类树脂具有较上述聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的熔点。第二成分在与纤维长度方向交叉的纤维剖面中占30％以上的外部纤维周长且具有并列或偏心鞘-芯结构。上述热黏合复合纤维具有50％至120％的伸长率、10波峰(crests)/2.54公分至20波峰/2.54公分的三维显现卷曲以及85％至100％的卷曲模数。
[2]如上述[1]中所述的热黏合复合纤维，其中上述聚酯类树脂是由聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate)、聚丙烯对苯二甲酸酯(polypropyleneterephthalate)、聚丁烯对苯二甲酸酯(polybutylene terephthalate)、聚乳酸、聚丁烯琥珀酸酯(polybutylene succinate)以及聚己二酸/聚丁烯共聚对苯二甲酸酯(polybutylene adipate terephthalate)所组成的群组中所选出的至少一者。
[3]如上述[1]或[2]中所述的热黏合复合纤维，其中上述聚烯烃类树脂是由聚乙烯、聚丙烯以及主成分为丙烯的共聚物所组成的群组中所选出的至少一者。
[4]如上述[1]至[3]中任一者所述的热黏合复合纤维，其中热黏合复合纤维的纤度从0.9dtex至8.0dtex。
[5]如上述[1]至[4]中任一者所述的热黏合复合纤维，其中热黏合复合纤维包含无机微粒，且基于热黏合复合纤维的质量而言，此无机微粒的含量从0.1质量％至10质量％。
[6]一种如上述[1]至[5]中任一者所述的热黏合复合纤维的制作方法，其包括：
获得未拉伸纤维的步骤，使包含聚酯类树脂的第一成分以及包含聚烯烃类树脂的第二成分经熔融纺丝(melt-spinning)而具有并列或偏心鞘-芯剖面形状，其中第二成分占30％以上的外部纤维周长，上述聚烯烃类树脂具有较聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的熔点；
拉伸步骤，将上述得到的未拉伸纤维拉伸至拉伸比为未拉伸纤维断裂时的拉伸比的75％至95％；以及
加热步骤，将上述得到的拉伸纤维加热以通过热收缩赋予其三维显现卷曲。
[7]如上述[6]中所述的热黏合复合纤维的制作方法，其中在拉伸步骤后，得到的拉伸的纤维经机械卷曲以赋予二维卷曲，此二维卷曲具有许多5波峰/2.54公分至10波峰/2.54公分的卷曲。
[8]一种不织布，其是使用上述[1]至[5]中任一者所述的热黏合复合纤维所得到。
[9]如上述[8]中所述的不织布，其中不织布的比体积为80立方公分/克至130立方公分/克。
本发明的效果
本发明的热黏合复合纤维虽然具有良好的特定纤维伸长率，其仍可维持三维显现卷曲形状。因此，即使在制程中热黏合成不织布时，仍可维持卷曲构造稳定性，而可制作有高柔软性以及优异膨松性的不织布。
附图说明
图1A是实例1的剖面形状的示意图；
图1B是实例2的剖面形状的示意图；
图1C是实例3的剖面形状的示意图；
图1D是实例4的剖面形状的示意图；
图1E是实例5的剖面形状的示意图；
图1F是实例6的剖面形状的示意图；
图2A是比较例1的剖面形状的示意图；
图2B是比较例2的剖面形状的示意图；
图2C是比较例3的剖面形状的示意图；
图2D是比较例4的剖面形状的示意图；
图2E是比较例5的剖面形状的示意图。
具体实施方式
下文更详细地说明本发明。
本发明的热黏合复合纤维为包括含有聚酯类树脂的第一成分以及含有聚烯烃类树脂的第二成分的热黏合复合纤维。上述聚烯烃类树脂具有较上述聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的熔点。第二成分在与纤维长度方向交叉的纤维剖面中占30％以上的外部纤维周长且具有并列或偏心鞘-芯结构。
(第一成分)
构成本发明的热黏合复合纤维(下文有时简称为“复合纤维”)的第一成分的聚酯类纤维可通过二醇和二羧酸的缩聚(condensation)得到。
在聚酯类树脂的缩聚中使用的二羧酸包括对苯二甲酸(terephthalic acid)、间苯二甲酸(isophthalic acid)、2，6-萘二羧酸(2，6-naphthalenedicarboxylic acid)、己二酸(adipic acid)、癸二酸(sebacic acid)等。所用的二醇包括乙二醇(ethyleneglycol)、二乙二醇(diethylene glycol)、1，3-丙二醇(1，3-propanediol)、1，4-丁二醇(1，4-butanediol)、新戊二醇(neopentyl glycol)、1，4-环己烷二甲醇(1，4-cyclohexanedimethanol)等。
作为用于本发明中的聚酯类树脂，较佳可使用芳香族聚酯，其诸如聚乙烯对苯二甲酸酯、聚丙烯对苯二甲酸酯以及聚丁烯对苯二甲酸酯。除了芳香族聚酯之外，也可使用脂肪族聚酯。较佳的脂肪族聚酯树脂包括聚乳酸以及聚丁烯琥珀酸酯。
这些聚酯类树脂可以不仅是均聚物(homopolymer)，其也可为共聚合的聚酯(共聚聚酯(copolyester))。同时，可将二羧酸成分(诸如己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸(phthalicacid)、间苯二甲酸以及2，6-萘二羧酸)、二醇成分(诸如二乙二醇以及新戊二醇)以及光学异构物(诸如L-乳酸)用作为共聚成分。举例而言，上述共聚物包括聚己二酸/聚丁烯共聚对苯二甲酸酯(polybutylene adipate terephthalate)。此外，这些聚酯类树脂可混合两种或更多种使用。
考虑到例如原料成本或所得纤维的热稳定性，第一成分更佳为仅由聚乙烯对苯二甲酸酯组成的未改性聚合物。
第一成分未受到特别限定，只要其含有聚酯类树脂，然聚酯类树脂较佳的含量为80质量％以上，且聚酯类树脂更佳的含量为90质量％以上。此外，若有需要的话，只要本发明的效果未受到抑制，则可适当地加入添加剂，其诸如抗氧化剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、中和剂、成核剂、环氧稳定剂(epoxy stabilizer)、润滑剂(lubricant)、抗菌剂、阻燃剂、抗静电剂(antistatic agent)、颜料以及塑化剂(plasticizer)。
(第二成分)
构成本发明的复合纤维的第二成分的聚烯烃类树脂并不受到特别限定，只要其满足熔点较构成第一成分的聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的条件即可。
举例而言，可使用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯-1、聚己烯-1、聚辛烯-1、聚4-甲基戊烯-1(poly 4-methylpentene-1)、聚甲基戊烯、1，2-聚丁二烯以及1，4-聚丁二烯。在这样的均聚物中，除了构成上述均聚物的单体之外，在此条件下，可含有作为共聚成分的α-烯烃，其诸如乙烯、丙烯、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1以及4-甲基戊烯-1(4-methylpentene-1)。此外，可含有作为共聚成分的其他乙烯类不饱和单体，其诸如丁二烯、异戊二烯、1，3-戊二烯(1，3-pentadiene)、苯乙烯以及α-甲基苯乙烯。
也可将这些聚烯烃类树脂的两种或更多种混合使用。关于这些树脂，不仅较佳可使用以传统的齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst)聚合的聚烯烃类树脂，也可使用以茂金属(metallocene)催化剂聚合的聚烯烃类树脂及两者的共聚物。此外，适用的聚烯烃类树脂的熔融质量流动速率(以下简称为MFR(Melt Mass Flow Rate))并未受到特别限定，只要其在可纺丝(spinnable)的范围内即可，然MFR较佳从1克/10分钟至100克/10分钟，更佳从5克/10分钟至70克/10分钟。
构成本发明的复合纤维的第二成分的聚烯烃类树脂较佳为从以下族群中选出的至少一种聚烯烃类树脂，所述族群由聚乙烯、聚丙烯以及包括作为主成分的丙烯的共聚物所组成。其实例包括高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯(丙烯均聚物)、以丙烯为主成分的乙烯-丙烯共聚物与以丙烯为主成分的乙烯-丙烯-丁烯-1(ethylene-propylene-butene-1)共聚物。本文使用的「包括丙烯为主成分的共聚物」是指在构成共聚物的共聚成分中，其丙烯单元占最大量的共聚物。
在第一成分为两种或更多种聚酯类树脂混合物及/或第二成分为两种或更多种聚烯烃类树脂混合物的情形下，“构成第二成分的聚烯烃类树脂具有较构成第一成分的聚酯类树脂还低15℃以上的熔点”是指在构成第二成分的聚烯烃类树脂混合物中具有最高熔点的树脂的熔点较构成第一成分的聚酯类树脂混合物中具有最低熔点的树脂还低15℃以上。
除了MFR以外，聚烯烃的物性未受到特别限定，只要聚合物满足本发明的要求即可。举例来说，上述除了MFR以外的物性诸如Q值(重量平均分子量/数均分子量(numberaverage molecular weight))、洛式硬度(Rockwell hardness)以及甲基支链数。
只要其中含有聚烯烃类树脂，则第二成分未受到特别限定，然聚烯烃类树脂较佳含量为80质量％以上，且聚烯烃类树脂更佳含量为90质量％以上。若需要的话，只要本发明的效果未受到抑制，可以适当地含第一成分所例示的添加剂。
(复合纤维)
本发明的复合纤维的第一成分与第二成分的组合未受到限定，只要构成第二成分的聚烯烃类树脂满足熔点较构成第一成分的聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的条件即可，且可使用选自上述第一成分与第二成分中的成分组合。
第一成分/第二成分的组合特定实例包括聚乙烯对苯二甲酸酯/聚丙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯/高密度聚乙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯/线性低密度聚乙烯以及聚乙烯对苯二甲酸酯/低密度聚乙烯。在这些组合中，较佳为聚乙烯对苯二甲酸酯/高密度聚乙烯。
(偏心鞘-芯结构)
在本发明的复合纤维具有偏心鞘-芯结构的情况下，纤维可为偏心实心鞘-芯复合纤维或偏心中空鞘-芯复合纤维。偏心鞘-芯类型是指在与纤维长度方向交叉的纤维剖面的芯侧重心不同于鞘侧重心。有鉴于可纺性(spinnability)或三维显现卷曲(下文有时简称“显现卷曲”)发展性(developability)，偏心率(eccentricity ratio)较佳从0.05至0.50，更佳从0.15至0.30。本文所用的偏心率以JP-A-2006-97157中描述的下式表示：
偏心率＝d/R
其中d以及R如下：d为复合纤维中心点与构成芯的第一成分中心点之间的距离，而R为复合纤维半径。
芯侧的剖面形状可不仅仅是圆形，其也可以是不规则形状。不规则形状的实例包括星形、椭圆形、三角形、四边形、五边形、多叶形(multifoliate)、阵列(array)、T-形以及马蹄形。然而，有鉴于三维显现卷曲发展性，芯侧剖面形状较佳为圆形、半圆形或椭圆形，而有鉴于不织布强度，更佳为圆形。
(并列结构)
在本发明的复合纤维具有并列(平行)结构的情况下，在与纤维长度方向交叉的纤维剖面中，第二成分占外部纤维周长的30％以上。归因于此比例，可改善三维显现卷曲发展性。具体而言，第二成分较佳占外部纤维周长的30％至70％，更佳为从40至60％。
本发明的复合纤维具有三维显现卷曲，且卷曲数为从10波峰/2.54公分至20波峰/2.54公分。
三维显现卷曲是指具有三维卷曲形状，例如螺旋形或欧姆形(波峰/波谷(trough)非呈锐角而为圆角且三维扭曲的形状)，且可由单独一个卷曲来提供三维卷曲形状或由混合的卷曲来提供三维卷曲形状，此未受到特别限定。通过具有这种三维卷曲形状，可容易得到体积大且柔软的不织布。
三维显现卷曲中的卷曲数从10波峰/2.54公分至20波峰/2.54公分，较佳从12波峰/2.54公分至16波峰/2.54公分。在制作不织布的过程中，具有在此范围内的卷曲数可稳定梳理(carding)步骤的梳理通过性(card passability)，且可容易得到体积大且柔软的不织布。
关于本发明的复合纤维卷曲形状，以三维显现卷曲为主，但可与通过机械卷曲而设有平面锯齿轮廓(弯曲轮廓)的二维卷曲混合在一起。在具有机械卷曲的情况下，三维显现卷曲较佳占50％以上，更佳80％以上。
在本发明复合纤维的与长度方向交叉的纤维剖面中，第一成分以及第二成分的复合率较佳为10体积％/90体积％至90体积％/10体积％，更佳为30体积％/70体积％至70体积％/30体积％，再更佳为40体积％/60体积％至50体积％/50体积％。具有在此范围内的复合率，很可能会发展出通过加热而成的显现卷曲。在上述说明中，复合率单位为体积％。
本发明的复合纤维纤度未受到特别限定，较佳从0.9dtex至8.0dtex。具体而言，在为用于清洁材料或耗材的纤维的情况下，纤度较佳为1.0dtex至8.0dtex，更佳为1.7dtex至6.0dtex，再更佳为2.6dtex至4.4dtex。具有在此范围内的纤度，可轻易实现膨松性与柔软性两者。
本发明的复合纤维强度未受到特别限定，但例如在用于清洁材料或耗材的纤维的情况下，强度较佳从1.5cN/dtex至4.0cN/dtex，更佳从2.0cN/dtex至3.0cN/dtex。具有在此范围内的强度，可满足纤维的构造稳定性与膨松性两者。
本发明的复合纤维伸长率为50％至120％，较佳为70％至100％。具有在此范围内的伸长率，可赋予不织布柔软性。
本发明所用的伸长率是根据JIS L 1015(2010)进行拉伸试验，使用拉伸试验机并将夹具(clamp)距离设为20mm。定义样品断裂时的伸长率为纤维伸长率。
本发明的复合纤维卷曲模数为85％至100％，较佳为90％至97％。JIS L 2080中所定义的卷曲模数为“基于拉直长度与原始长度之间的差异，当卷曲被拉直时的纤维长度与松开纤维并静置一段预定时间后的纤维长度之间的差异百分率”。特定量测方法提供于JISL 1015(2010)中。具有85％以上的卷曲模数，可在不织布制作过程中维持显现卷曲构造稳定性，进而可赋予不织布膨松性与柔软性。
在本发明的复合纤维中，为了提供来自其本身重量或光滑质地的悬垂效果(draping effect)，或为了通过于纤维内部或外部产生空气间隙(诸如空隙或裂缝)以获得具有优良柔软性的纤维，可视需要适当地加入无机微粒。基于本发明的复合纤维质量，纤维中无机微粒的添加量较佳从0质量％至10质量％，更佳从0.1质量％至10质量％，再更佳从1质量％至5质量％。
无机微粒未受到特别限定，只要其为具有高的比重(specific gravity)且不易在熔融树脂材料中造成聚集(aggregation)即可。举例而言，上述材料包括氧化钛(比重：3.7至4.3)、氧化锌(比重：5.2至5.7)、钛酸钡(barium titanate)(比重：5.5至5.6)、碳酸钡(比重：4.3至4.4)、硫酸钡(比重：4.2至4.6)、氧化锆(比重：5.5)、硅酸锆(比重：4.7)、氧化铝(alumina)(比重：从3.7至3.9)、氧化镁(比重：3.2)以及具有与上述材料实质相同比重的材料。在上述材料之中，较佳使用氧化钛。为了掩蔽(masking)、抗菌、除臭等目的，一般习知会在纤维中加入使用这些无机微粒。所用无机微粒较佳具有不会造成问题(诸如于纺丝步骤或拉伸步骤中的纱线(yarn)断裂)的粒径或形状。
无机微粒的加入方法例如包括：将无机微粒粉末直接加入第一成分或第二成分中的方法；以及将无机微粒揉合进树脂，以制作母料(masterbatch)，并将此母料加入第一成分或第二成分中的方法。关于制作母料的树脂，最佳使用与第一成分或第二成分相同的树脂。然此树脂未受到特别限定，只要其满足本发明的要求即可，且也可使用与第一成分以及第二成分不相同的树脂。
(复合纤维的制作方法)
以下说明本发明的复合纤维的制作方法。
复合纤维可制作如下。首先，将会变成本发明的复合纤维原料的聚酯类树脂配置为第一成分，将熔点较第一成分的熔点还低15℃以上的烯烃类树脂配置为第二成分，并将这些树脂加工成并列或偏心鞘-芯的未拉伸纤维，在与纤维长度方向交叉的纤维剖面中，第二成分占外部纤维周长的30％以上。
可通过习知并列纺丝喷嘴(side-by-side spinning nozzle)或习知偏心鞘-芯纺丝喷嘴(sheath-core spinning nozzle)熔融纺丝原料，以构成并列或偏心鞘-芯剖面形状，而产生具有上述结构的未拉伸纤维。
熔融纺丝的温度条件未受到特别限定，然纺丝温度较佳为250℃以上，更佳为280℃以上，再更佳为300℃以上。纺丝温度较佳为250℃以上，这是因为于纺丝期间的纱线断裂数减少，且同时得到使维持其拉伸后伸长率成为可能的未拉伸纱线。纺丝温度更佳为280℃以上，这是因为有更高强度的上述效果。再更佳300℃以上，这是因为有再更高强度的上述效果。温度上限为可使纺丝成功的温度且未受到特别限定。
此外，纺丝速率未受到特别限定，然较佳从300公尺/分钟至1500公尺/分钟，更佳从600公尺/分钟至1000公尺/分钟。纺丝速率较佳为300公尺/分钟或更高，这是因为可以增加获得具有任意纺丝纤度的未拉伸纱线时的单孔排出量，以提供满意的生产率。
将在上述条件下得到的未拉伸纱线于拉伸步骤中拉伸。
拉伸温度较构成第一成分的聚酯类树脂的玻璃转换温度还高30℃至70℃，且拉伸温度同时低于构成第二成分的聚烯烃类树脂的熔点。拉伸温度较佳是较上述聚酯类树脂的玻璃转换温度还高40℃至60℃且低于上述聚烯烃类树脂的熔点。
本文使用的拉伸温度表示纤维在拉伸起始位置的温度。拉伸温度较佳不低于“作为第一成分的聚酯类树脂的玻璃转换温度+30℃”，这是因为可维持高的纤维伸长率且可允许维持拉伸后的伸长率。当拉伸温度为较高的温度时，即使是在高应变速率(strain rate)(亦即高拉伸比)下拉伸，其仍有利于得到上述效果。然而，若拉伸温度过高时，第一成分会发生冷结晶(cold crystallization)直到未拉伸纤维被拉伸，且剩余(remaining)伸长率受到抑制。就此观点而言，将拉伸温度设为不高于“作为第一成分的聚酯的玻璃转换温度+70℃”。此外，拉伸温度需要低于作为第二成分的烯烃类树脂的熔点，以抑制在拉伸过程中纤维彼此熔接(fusion)所致的不稳定性。
举例而言，将玻璃转换温度为70℃的聚乙烯对苯二甲酸酯配置为第一成分，并将熔点为130℃的高密度聚乙烯配置为第二成分，在此情况下拉伸未拉伸纤维，则将拉伸温度设为从100℃至低于130℃。当拉伸温度为100℃以上时，纤维的热量(heat quantity)增加，且聚乙烯对苯二甲酸酯与高密度聚乙烯之间的可拉伸性(drawability)差异变小，因此在不织布的制作过程中，在梳理期间造成鞘-芯分离的风险降低。
拉伸比为未拉伸纤维断裂时的拉伸比的75％至95％，较佳为从80％至95％，更佳为从85％至90％。断裂时的拉伸比是指在拉伸未拉伸纤维的过程中发生纤维断裂时的拉伸比。当拉伸比为断裂时的拉伸比的75％以上时，可抑制加热导致的刚性降低。当拉伸比为断裂时的拉伸比的95％以下时，将降低伴随着由潜伏卷曲(1atent crimp)的显现(actualization)所造成的拉伸所产生的显现卷曲的可展性(developability)，其中潜伏卷曲的显现是由于本发明的复合纤维的复合结构及施于第一成分与第二成分的应力-应变的差异所造成的。因此，在随后的干燥步骤(热处理步骤)中，可提升由纤维复合结构以及第一成分与第二成分之间的热收缩性差异所造成的潜伏卷曲的显现所产生的显现卷曲的发展性(development)。
接着，将于拉伸步骤中得到的拉伸纤维干燥，以赋予三维显现卷曲。
在本发明中，显现卷曲是在纤维的干燥步骤(热处理步骤)中所形成的。显现卷曲的发展性是来自于本发明的复合纤维的复合结构以及复合成分之间的热收缩性差异，且显现卷曲的发展是存在于纤维中的潜伏卷曲显现的结果。
与在拉伸步骤中所形成的显现卷曲相比，在干燥步骤中所形成的显现卷曲具有大的卷曲直径，且显现卷曲数落在适当的范围内。在本发明中，形成具有10波峰/2.54公分至20波峰/2.54公分的三维显现卷曲，且较佳形成具有12波峰/2.54公分至16波峰/2.54公分的显现卷曲。具有上述范围中的显现卷曲数目，可减少由显现卷曲造成的纤维缠结(entanglement)，且可改善后续梳理步骤中的梳理通过性。
在本发明中，可在干燥步骤的前赋予机械卷曲。通过进行机械卷曲，可增加梳理步骤中的梳理通过稳定性。在进行机械卷曲的情况下，较佳赋予5波峰/2.54公分至10波峰/2.54公分的机械卷曲，更佳为从7波峰/2.54公分至9波峰/2.54公分波峰/2.54公分。
若在干燥步骤中形成的显现卷曲的直径是小的(卷曲细微)，则纤维与使用纤维所得到的不织布会具有坚硬的质地。然而，当赋予5波峰/2.54公分至10波峰/2.54公分的机械卷曲时，纤维在赋予机械卷曲时会承受热与强大的应力，且其热力学/物理效果为经记忆/经固定为纤维内部的纤维形状。
在干燥步骤中，潜伏卷曲被显现同时保持预先记忆/固定于纤维内部的热力学/物理效果。因此，与未赋予机械卷曲的情况相比，在这样的记忆/形状的影响下，很可能发展出具有大卷曲直径的显现卷曲。卷曲直径增加导致纤维柔软性提升，凭借着在机械卷曲步骤中预先承受热力学/物理作用，在干燥步骤中得到的纤维可成为特别在显现卷曲构造稳定性方面优良的纤维。
若有需要时，在赋予机械卷曲前，也可在诸如湿热与蒸汽的氛围(atmosphere)下施加退火处理，以在热处理步骤中改善热历程(heat history)、抑制应力松弛并精细地调整热收缩。
举例而言，干燥步骤(热处理步骤)较佳在低于第二成分的熔点但不低于其熔点超过15℃的温度下使用热风干燥机(hot air dryer)或其类似物进行，且较佳在低于第二成分的熔点但不低于其熔点超过10℃的温度下进行。此处理促进显现卷曲的发展与结晶，进而可得到具有适当伸长率与大卷曲直径并柔软且构造稳定性优良的卷曲。显现卷曲的可展性也可通过在赋予机械卷曲前的拉伸比、机械卷曲数或热历程来控制。
通过在干燥步骤(热处理步骤)中的潜伏卷曲的显现而得到的三维显现卷曲的卷曲数为10波峰/2.54公分至20波峰/2.54公分，较佳为12波峰/2.54公分至16波峰/2.54公分。得到的卷曲具有三维显现卷曲形状，然可保持源自机械卷曲的平面锯齿卷曲(二维卷曲)。
本发明的复合纤维制作方法的精髓在于，在拉伸步骤中进行拉伸，且拉伸比足够低以使纤维伸长而抑制或压制潜伏卷曲的发展，而随后于后步骤(亦即纤维热处理步骤，特别是在形成不织布前的纤维干燥步骤)中发展纤维的显现卷曲。
此外，在干燥步骤前的步骤中，较佳赋予纤维卷曲数量相对较少的机械卷曲，具体为5波峰/2.54公分至10波峰/2.54公分。
其后，可将纤维切成短纤维。可根据使用用除选择短纤维的纤维长度，而其未受到特别限定。然而，在进行梳理加工的情况下，纤维长度较佳从20mm至102mm，更佳从30mm至51mm。
(不织布)
通过使用本发明的复合纤维，可适当地得到比体积为80立方公分/克或更大的大体积不织布。具体而言，可适当地得到80立方公分/克至130立方公分/克的不织布。加工成不织布的条件未受到特别限定，然举例而言，一种方法是将使用轧辊梳理机(rollercarding machine)得到的梳理网于130℃至145℃下进行加热处理，以制得基重为20克/平方公尺至30克/平方公尺的不织布。热处理方法未受到特别限定，然较佳为透气(through-air)加工等，这是因为可制作出有良好柔软性的不织布。
可将使用本发明的复合纤维制作的不织布应用于需要膨松性与耐压缩性的多种纤维产品中，其例如吸水性材料(诸如尿布、餐巾以及失禁衬垫)、医疗与卫生材料(诸如袍以及手术衣)、室内装修材料(诸如中空板、窗户纸与地板材料)、日常生活有关的材料(诸如盖布、清洗擦拭器与厨房垃圾盖)、洗浴用品产品(诸如抛弃式马桶(disposable toilet)以及马桶垫)、宠物产品(诸如宠物被单、宠物尿布以及宠物巾)、工业用材料(诸如擦拭材料、过滤器、缓冲材料(cushioning material)、油吸附剂以及墨槽吸附剂)、一般的医疗材料、铺垫材料以及护理产品。
实例
下文参照实例来说明本发明，然本发明未受到这些实例的限定。在各个实例中，物理评价是通过后述的方法进行。
(热塑性树脂)
使用以下树脂作为构成复合纤维的热塑性树脂。树脂1：高密度聚乙烯(缩写：PE)，其密度为0.96克/立方公分，MFR(190℃，负载(load)：21.18N)为16克/10分钟，熔点为130℃；树脂2：聚丙烯晶体(缩写：PP)，其MFR(230℃，负载：21.18N)为5克/10分钟，熔点为162℃；树脂3：聚乙烯对苯二甲酸酯(缩写：PET)，其本征黏度为0.64，玻璃转换温度为70℃。
(无机微粒的加入方法)
使用以下的方法作为将无机微粒加入复合纤维的方法。
将无机微粒粉末加工成母料，接着，将其加入第一成分及/或第二成分。用来形成母料的树脂与作为第一成分或第二成分的树脂相同。
(热黏合复合纤维的制作)
使用表1或表2中所示的热塑性树脂，并分别将第一成分与第二成分分别配置在芯侧与鞘侧，以与表中所示相似的挤压温度(extrusion temperature)、复合率(体积率)与剖面形状进行纺丝。在纺丝期间，通过油辊法(oiling roll)的手段使含有烷基磷酸酯钾盐(alkyl phosphate K salt)作为主成分的纤维处理剂与纺纤维接触，以将纤维处理剂附着于纤维上。
在表1或表2中所示的条件下，使用拉伸机并将拉伸温度(热辊表面温度)设为90℃至125℃，使所得的未拉伸纤维经受拉伸步骤与卷曲(机械卷曲)赋予步骤。随后，使用热风循环式干燥机，于表1或表2中所示的干燥温度(热处理温度)下施加干燥步骤(热处理步骤)5分钟，以得到热黏合复合纤维。
随后，使用切割器将纤维切成短纤维，使用此纤维作为样品纤维。
(制作不织布)
将热黏合复合纤维设置于轧辊梳理机上，对网取样，并使用热风循环式热处理机于138℃的处理温度下对网进行加热处理，以使鞘成分(sheath component)热黏合，从而可得到基重为约25克/平方公尺的不织布。
(熔融质量流动速率(MFR)的量测)
根据JIS K 7210(1999)量测熔融质量流动速率。此处，MI遵照表1的附录A的条件D(测试温度：190℃，负载：2.16公斤)来量测，而MFR遵照条件M(测试温度：230℃，负载：2.16公斤)来量测。
(纤维的拉伸强度/伸长率的量测)
根据JIS L 1015(2010)，量测样品纤维的纤度与拉伸强度/伸长率。
(卷曲数的量测)
量测当将初始负载0.18mN/tex施加于25毫米(或20毫米)的样品纤维时的长度，对此时的卷曲数进行计数，并判定每25毫米(或20毫米)的卷曲数。
(卷曲模数的量测)
量测当将初始负载0.18mN/tex施加于25毫米(或20毫米)的样品纤维时的长度。此外，量测当施加负载4.41mN/tex时的长度。然后，移除所有负载。在让样品静置2分钟之后，通过施加初始负载来量测长度，并计算卷曲模数(％)。
(比体积)
使用数位指示器(Digimatic Indicator)(由三丰公司(Mitutoyo Corporation)制作)，于负载3.5克/平方公分下量测不织布的厚度，并使用以下数学公式由所量测到的厚度计算比体积：
不织布比体积(立方公分/克)＝不织布的厚度(毫米)/不织布基重(平方公尺/克)×1000
从得到的比体积值评价膨松性。
(平均负载)
将以不织布的制作方法所得到的四张不织布堆迭，以制得样品100克/平方公尺，并准备三组。预先量测各样品的厚度，将测得值用于量测功数量(work amount)并计算负载。以卡尺(caliper)对每个样品的四个部分进行样品的厚度量测，并使用其算术平均值。
使用加藤科技(Kato Tech)有限公司制作的压缩试验机(KES-G5)，以压力板(2平方公分的盘)在0.4毫米/秒的速率下压缩每个样品，直到样品厚度降至50％，并量测此时的功数量。
将得到的功数量除以50％的样品厚度(压缩距离)，可计算得到负载(克力/平方公分(gf/cm2))。
平均负载是从三个样品组计算出的算术平均值所判定的。
由得到的平均负载值来评价柔软性。
从上面的结果可以明显看出，在根据本发明的实例1至6中，其纤维伸长率从50％至120％，且同时，卷曲模数提高，这显示了即使在处于纤维伸长的状态下，也能够确保卷曲构造稳定性。还可理解的是，可提升使用本发明的复合纤维制作的不织布的膨松性(由比体积评估)与柔软性(由平均负载评估)。
在比较例3的复合纤维中，可看出其纤维伸长率为136％，此为非常高的值，这显示了使用此复合纤维制作的不织布柔软性被提升，然与实例相比，其膨松性则不佳。
虽然参照本发明的特定实施例详细地说明本发明，所属领域具有通常知识者可理解的是，可对其作各种变化与修饰而不会脱离本发明的精神与范畴。
本申请是基于2013年5月31号申请的日本专利申请第2013-115739号，其全文以引用的方式并入本文中。本文引用的所有参考文献皆全文并入本文中。
产业利用性
本发明的热黏合复合纤维在处于纤维伸长的状态下，可维持其卷曲构造稳定性，且因此上述热黏合复合纤维可制作出有高柔软性与优异膨松性的不织布。从本发明的热黏合复合纤维得到的不织布具有优良的柔软性与膨松性，因此上述不织布可用于需要膨松性与柔软性两者的应用中，例如是需要膨松性与柔软性的多种纤维产品的应用，举例而言，吸水性材料，诸如尿布、餐巾以及失禁衬垫；医疗与卫生材料，诸如袍以及手术衣；室内装修材料，诸如中空板、窗户纸与地板材料；日常生活有关的材料，诸如盖布、清洗擦拭器与厨房垃圾盖；洗浴用品产品，诸如一次性马桶以及马桶盖；宠物产品，诸如宠物被单、宠物尿布以及宠物巾；工业用材料，诸如擦拭材料、过滤器、缓冲材料、油吸附剂以及墨槽吸附剂；一般的医疗材料；铺垫材料以及护理产品。

Claims (9)

1.一种热黏合复合纤维，其特征在于，包括含有聚酯类树脂的第一成分以及含有聚烯烃类树脂的第二成分，所述聚烯烃类树脂具有较所述聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的熔点，其中所述第二成分在与纤维长度方向交叉的纤维剖面中占30％以上的外部纤维周长且具有并列或偏心鞘-芯结构，且所述热黏合复合纤维具有50％至120％的伸长率、10波峰/2.54公分至20波峰/2.54公分的三维显现卷曲以及85％至100％的卷曲模数。
2.根据权利要求1所述的热黏合复合纤维，其特征在于，所述聚酯类树脂是由聚乙烯对苯二甲酸酯、聚丙烯对苯二甲酸酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚乳酸、聚丁烯琥珀酸酯以及聚己二酸/聚丁烯共聚对苯二甲酸酯所组成的群组中所选出的至少一者。
3.根据权利要求1或2所述的热黏合复合纤维，其特征在于，所述聚烯烃类树脂是由聚乙烯、聚丙烯以及主成分为丙烯的共聚物所组成的群组中所选出的至少一者。
4.根据权利要求1所述的热黏合复合纤维，其特征在于，所述热黏合复合纤维的纤度为0.9dtex至8.0dtex。
5.根据权利要求1所述的热黏合复合纤维，其特征在于，所述热黏合复合纤维中含有无机微粒，且基于所述热黏合复合纤维的质量，所述无机微粒的含量为0.1质量％至10质量％。
6.一种热黏合复合纤维的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1所述的热黏合复合纤维，所述热黏合复合纤维的制作方法包括：
获得未拉伸纤维的步骤，使包含所述聚酯类树脂的所述第一成分以及包含所述聚烯烃类树脂的所述第二成分经熔融纺丝而具有并列或偏心鞘-芯剖面形状，其中所述第二成分占30％以上的所述外部纤维周长，所述聚烯烃类树脂具有较所述聚酯类树脂的熔点还低15℃以上的熔点；
拉伸步骤，将获得的所述未拉伸纤维拉伸至拉伸比为所述未拉伸纤维断裂时的拉伸比的75％至95％，其中拉伸温度为较构成所述第一成分的所述聚酯类树脂的玻璃转换温度高30℃至70℃；以及
加热步骤，将所得到的拉伸纤维加热以通过热收缩赋予所述拉伸纤维三维显现卷曲，其中所述加热步骤的加热温度低于所述第二成分的熔点但不低于所述第二成分的熔点超过15℃的温度。
7.根据权利要求6所述的热黏合复合纤维的制作方法，其特征在于，在所述拉伸步骤后，对所得到的所述拉伸纤维进行机械卷曲，以赋予所述拉伸纤维卷曲数为5波峰/2.54公分至10波峰/2.54公分的二维卷曲。
8.一种不织布，其特征在于，使用权利要求1所述的热黏合复合纤维得到。
9.根据权利要求8所述的不织布，其特征在于，所述不织布的比体积为80立方公分/克至130立方公分/克。
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