CN1119031A - 可梳理、疏水性聚烯烃纤维 - Google Patents

可梳理、疏水性聚烯烃纤维 Download PDF

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Abstract

一种生产可梳理、疏水性聚烯烃为主要成分的短纤维的方法，包括：对纺出的丝束施加含有抗静电剂，尤其是中和磷酸酯的第一纺丝油剂；将丝束牵伸；对牵伸丝束施加包括下述成分的悬浮液形式的第二纺丝油剂：i)抗静电剂、ii)熔点为40～120℃的天然或合成烃蜡或者含有至少一种这种烃蜡且熔点在40～150℃之间的蜡的混合物，以及任选地iii)聚二有机硅氧烷；将丝束卷曲；干燥丝束；最后将丝束切断成短纤维；以及用这种方法生产的纤维和用这种纤维制成的无纺布。本发明生产出的纤维具有可控制的摩擦和疏水性能，并且能在高速梳理，生产出有优异疏水特性的无纺布。

Description

可梳理、疏水性聚烯烃纤维
发明的领域
本发明涉及经含有抗静电剂和疏水剂的烃类纺丝油剂处理的可梳理且可热粘合的、基本成分为聚烯烃的合成纤维、生产这种纤维的方法以及用这种纤维制成的无纺布产品。
这种纤维，因其具有能高速梳理的优点，尤其适合用来制造一类热粘合疏水性无纺织物，要求在此织物内有一层起隔水作用的干燥、拒水表面，例如用即弃尿布和妇女卫生用品。此种纤维还适合用来制造医用热粘无纺织物，要求在这种织物里有一层干燥、拒水表面以减少细菌的透过，例如医用外衣和被单。
发明的背景
已知有许多基本成分为聚烯烃的疏水性合成纤维，例如具有耐脏和不染斑性能的疏水性纺织纤维。然而，这类纤维一般都含有阳离子抗静电剂(例如，烷基铵(鎓)盐、脂肪酸与乙醇胺的缩合产物以及烷基咪唑啉鎓盐)。由于毒理学原因，这种阳离子抗静电剂用在个人卫生和医用用品中是不理想或不适合的。上述成分因为pH值是非中性的，且可能释放出被怀疑引起过敏性反应的二、三乙醇胺，故表现出对皮肤的刺激性。目前，还不能说为制取卫生和医用的可梳理、可热粘合合成纤维的努力取得了完全的成功。特别是，目前还没有制成兼具有良好梳理性和满意疏水性的纤维。尤其对许多希望的高梳理速度梳理疏水性纤维的场合，这一点便显得十分重要。
象用即弃尿布、卫生巾和成人失禁垫这样的卫生用品一般都带有阻隔层，被吸收剂芯吸收的流体无法透过这种阻隔层，例如侧壁形式、其他结构元件或者做成背朝皮肤的衬底片材等形成的阻隔层。这些阻隔层可以包括用疏水性短纤维制成的无纺布材料或者直接用疏水性聚合物制成的纺粘材料。但是纺粘材料非常扁平，就象一层薄膜，故不具有一般无纺布那样的柔软、均匀和似纺织品一般的舒适感。故而纺粘布不是专门用于和使用者皮肤接触的液体阻隔层的最佳选择。至于用短纤维制成的无纺布，做为阻液层，它们的疏水性又往往不足，其原因在于，在纺丝过程当中纤维经过了对纺丝过程起辅助作用的“纺丝油剂”的处理，其原理是润滑纤维并赋予其抗静电性。但是，经这种纺丝油剂处理之后，纤维带上了一定的亲水性，这对本文的用途而言是不适合的。另一方面，具备符合要求疏水性的纤维又不具备最佳的抗静电性，因而不是真正可梳理的，而且肯定不是典型疏水性纤维梳理时采用的高梳理速度下可梳理的。
US专利4,938,832披露一种含疏水性聚烯烃纤维和丝束的制取方法，其中，纺出的纤维成丝束用第一改性剂组合物处理，它包含70～100％(重量)的至少一种中和磷酸酯，后者含有一种低级烷基和至多30％(重量)的至少一种带疏水性端基的聚硅氧烷，接着，用第二改性剂组合物处理，它含有70～100％(重量)的聚硅氧烷和至多30％(重量)的中和磷酸酯。
EP0486158A2披露一种有些类似的含疏水性聚烯烃纤维或丝束的制取方法，其中，纺出的纤维或丝束用第一改性剂组合物处理，它含有0～40％(重量)的至少一种中和磷酸酯，后者又含有一种低级烷基和60～100％(重量)的至少一种带有疏水性端基的聚硅氧烷，接着，用含有50～100％(重量)中和磷酸酯和0～50％(重量)聚硅氧烷的第二改性剂组合物处理。
EP0516412A2披露一种含聚烯烃的纤维的表面处理方法，它通过在纤维上施加一种含烷基化多元醇、由该多元醇衍生的水溶性酯或聚酯或者由该多元醇衍生的二元醇的液态润滑油剂，来改善纤维的润滑性和抗静电性。也可以任选地在纤维上施加一种聚硅氧烷和一种中和磷酸酯。
EP0557024A1披露以一种抗静电剂处理的聚烯烃纤维，该抗静电剂是一种中和磷酸酯盐，且任选地带有一种选自矿物油、石蜡、聚二元醇和硅氧烷的润滑剂，该纤维具有至少102mm的静水压头值。
日本待审查专利公报号3-69672/1991(申请号89/205380)披露一种用于粘合剂纤维的处理剂，它含有20～45％(重量)C12或以上的烷基磷酸酯、20～70％(重量)重均分子量在1,000～10,000之间、酸值为5～50的羧基改性聚乙烯蜡、5～30％的乳化剂、5～10(重量)的高级醇以及2～5％(重量)的一种任选的改性二甲基硅氧烷。这种处理剂是在纤维梳理前施用的，故而不是纤维制备过程中使用的“纺丝油剂”。采用按照这篇参考文献的羧基改性蜡化较容易乳化，但由于其熔点较高而且有一定的亲水性，故用作生产疏水性纤维的纺丝油剂成分是不利的。加入高级醇的目的似乎是为了帮助减少因大量高分子量羧基改性蜡的存在而引起的摩擦。
日本专利公报号4-24463/1992(申请号86/84081)披露的聚酯纤维涂敷了由下列组成的纺丝油剂：40～85％(重量)熔点为30～150℃的至少一种中性油、5～30％(重量)阳离子表面活性剂以及其余重量的乳化剂。然而，正如前面所讨论的，在旨在用做个人卫生或医用的产品里使用阳离子表面活性剂是不希望的。
前面提到的文献中描述的纤维都不同程度地兼备疏水和抗静电性。然而，这些纤维中没有一种显示出疏水性和抗静电性的最佳结合，而这正是制造，尤其是采用高速梳理制造，具有最佳强度和疏水特性的无纺布所要求的。
因此，本发明的一个目的是提供疏水性、可热粘合的合成纤维，尤其适合卫生用途的纤维，它具有改善的梳理性能并能用于制造显示优异强度的无纺布。本发明进一步的目的是提供一种方法，借助这种方法，纺制纤维的疏水性能以及纤维与纤维、纤维与金属间的摩擦性能均可加以控制，从而使包含此种纤维的无纺布具有最佳的纤维分布和强度。
发明的概述
就一个方面而言，本发明涉及生产可梳理、疏水性、主要成分为聚烯烃的短纤维的方法，该方法包括下列步骤：
a.在纺出的丝束上施用包含抗静电剂的第一纺丝油剂，
b.将丝束牵伸，
c.在牵伸丝束上施用包含下列成分的悬浮液形式的第二纺丝油剂：i)抗静电剂，ii)一种熔点在40～120℃范围的天然或合成烃蜡或者一种包含至少一种这样的烃蜡而且熔点在40～120℃之间的混合蜡，以及任选地iii)一种聚二有机基硅氧烷，
d.将丝束卷曲，
e.将丝束干燥，以及
f.将丝束切断成短纤维。
就第二个方面而言，本发明涉及用上述方法生产出的纤维，这种纤维是变形、可梳理、基本成分为聚烯烃的纤维，其表面上带有0.10～0.50％(按纤维重量计)抗静电剂、0.1～0.35％(按纤维重量计)熔点在40～120℃之间的天然或合成烃蜡或者包含至少一种这样的烃蜡且熔点在40～120℃之间的混合蜡、0～0.25％(按纤维重量计)聚二烷基硅氧烷以及0.001～0.10％(按纤维重量计)乳化剂。
就进一步的方面而言，本发明涉及一种包含本发明纤维的疏水性无纺布材料。
就更进一步的方面而言，本发明涉及一种制造疏水性无纺布材料的方法，包括将本发明纤维加工成纤网以备粘合，将制成的纤网热粘合以获得疏水性无纺布材料。
已发现，与已知疏水性纤维相比，本发明纤维具有优异的抗静电性，并因而能以比典型地用于疏水性短纤维梳理速度更高的梳理速度进行梳理。该纤维适应高速梳理的特性还由于，借助于改变其第二纺丝油剂的组成而获得的可控制的纤维与纤维、纤维与金属之间的摩擦性能而取得。还进一步发现，用该种纤维制成的纤网沿纵向和横向均具有均匀的纤维分布，而且，当用轧光机把这种纤网热粘合时获得的无纺布具有改进的强度和优异的疏水性。
按本发明制备的纤维既可以是白色(不加颜料)也可以是有色的(加颜料)纤维。
发明的详细说明
“基本成分为聚烯烃”、“基本成分为聚丙烯”和“基本成分为聚乙烯”等术语指的是，本发明纤维是用聚烯烃及其共聚物原料生产的，其中包括：全同聚丙烯均聚物以及它与乙烯、1-丁烯、4-甲基-1-戊烯等等的无规共聚物，和不同密度的线型聚乙烯，例如，高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线型低密度聚乙烯。用于生产基本成分为聚烯烃的纤维的熔体还可以包括各种传统的纤维添加剂，例如，硬脂酸钙、抗氧化剂以及颜料，其中包括增白剂和诸如TiO2的着色剂等等。
疏水性纤维既可以是单组分也可以是双组分纤维，后者，例如是皮芯型双组分纤维，其中的芯既可以是偏心(离开中心)也可以是同心(基本上在中心)配置的。双组分纤维将典型地具有分别包含下列成分的芯层和皮层：聚丙烯/聚乙烯、高密度聚乙烯/线型低密度聚乙烯、聚丙烯无规共聚物/聚乙烯或者聚丙烯/聚丙烯无规共聚物。
纤维的纺丝较好采用传统的熔融纺丝(也称做“长程纺丝”)，尤其是中速传统纺丝。传统纺丝包括两步法工艺，第一步是熔体的挤出和实际的纤维抽丝，第二步是初生纤维的牵伸，这与所谓的“短程纺丝”不同，后者是一步法工艺，纤维在一步操作中完成抽丝和牵伸。
纺丝时，各熔融的纤维组分被从各自的挤出机导出，经过分配系统，然后通过喷丝板的喷丝孔。挤出后的熔体丝接着被导引通过急冷甬道，在其中，借助空气流而冷却和固化，同时被牵伸成细丝，细丝被典型地收集成数百根单丝的丝束。从急冷甬道出来后的纺丝速度典型地是至少约200m/min，更典型的约400～2500m/min。固化后的丝束通过上油辊用第一纺丝油剂处理。
长程纺丝过程中的牵伸是采用所谓离线牵伸完成的，正如上文所说，它是与纺丝过程分开地进行的。牵伸过程典型地包括一系列热辊和一个热空气加热炉，其中，多条丝束同时地进行牵伸。多条丝束首先通过一组辊，然后再通过热空气炉，继而通过第二组辊。热辊和热空气炉的温度典型地在约50～140℃之间，例如在约70～130℃之间，温度的选择是根据纤维的种类确定的，譬如，对聚丙烯纤维而言，典型地为115～135℃，聚乙烯纤维为95～105℃，聚丙烯/聚乙烯双组分纤维为110～120℃。第二组辊的速度比第一组快，故加热丝束按照这二者之间的速比(叫做牵伸比)受到牵伸。还可以采用第二台炉和第三组辊(两段牵伸)，第三组辊的速度比第二组高。在这种情况下，牵伸比是最后一组和第一组辊速度之间的比值。类似地，还可以加上更多组辊和炉。本发明纤维采用的典型牵伸比从大约1.05∶1到大约6∶1，譬如，对聚丙烯纤维，从1.05∶1至2∶1，聚乙烯纤维和聚丙烯/聚乙烯双组分纤维从2∶1到4.5∶1，结果获得合适的纤度，即大约1～7分特，典型地约1.5～5分特，更典型地约1.6～3.4分特。牵伸后，丝束经上油辊以第二纺丝油剂处理。
为了让纤维适合于梳理而赋予其波曲形状，要对牵伸纤维实行变形(卷曲)。一种有效的变形处理(即在纤维中形成较大数目的卷曲数)允许梳理机有高的加工速度，这种速度典型地说至少约80m/min，例如至少100m/min，而许多情况下至少150m/min或甚至200m/min或更高，从而获得高生产率。
卷曲典型地采用所谓填塞箱来完成。丝束由一对加压辊引入填塞箱的腔中，在腔里，由于丝束没有被向前拉而产生腔内压力，纤维因而变成卷曲的。卷曲的程度可以通过进填塞箱前辊的压力、腔内压力和温度以及丝束的总旦数来控制。另一种加工方法是，借助喷射空气流的作用让丝束通过一只喷咀，使之获得空气变形。
本发明纤维典型的变形程度约为5～15个卷曲/cm，更典型地约为7～12个卷曲/cm(卷曲数是纤维中弯曲的数目)。
纤维经卷曲，例如用填塞箱，之后，典型地将其用热处理定形，以便降低经牵伸和卷曲过程后可能产生的张力，从而使变形更为持久。纤维定形和干燥可以同时进行，典型的做法是把丝束从填塞箱出来通过，例如，一条运输带送过一只空气加热炉。炉内的温度依纤维的组成而定，显然应低于纤维聚合物的熔点，或者(在双组分纤维的情况下)低于低熔点组分纤维的熔点。定形过程中，纤维发生结晶过程，将纤维“锁定”于其卷曲形状，从而使变形更为持久。热处理还从纺丝油剂中驱除一定数量的水分。对于本发明纤维尤其重要的是，干燥过程使得蜡成分(连同任何存在的聚二有机基硅氧烷一起)熔化，并沿丝束表面分布得更为均匀。丝束典型的干燥温度在90～130℃之间，更典型的在95～125℃之间，具体依诸如纤维种类等因素而定。
经定形和干燥的丝束随后被送入切断机，在此，纤维被切断成要求长度的短纤维。切断是典型地通过把纤维绕在一只包括多把沿半径方向安装的刀片的轮子上面而完成的。纤维被辊筒产生的压力压在各刀片上，于是便切断成要求的长度，该长度等于相邻两把刀之间的距离。本发明纤维被切成的短纤维的长度典型地约18～150mm，更典型地约25～100mm，更具体地约30～65mm，具体依梳理设备和纤维纤度而定。若纤维纤度为大约2.2分特则大约38～40mm的长度通常是合适的，而对于3.3分特的纤维则45～50mm的长度常常是合适的。
泛泛地讲，对一种用于聚合物纤维纺丝和牵伸的纺丝油剂的主要要求包括以下各条：
1.它应该含有一定量能保证纤维在纺丝和牵伸过程中，或者在梳理过程中不带上电荷的抗静电剂；阴离子、阳离子和非离子抗静电剂均用于纺丝油剂中(尽管鉴于上面给出的理由，阳离子型的不倾向用于本发明的目的)。
2.它还应该含有一定量的抱合力赋予剂，应足以保证丝束抱合成束，使其在加工过程中不会缠结；为此目的经常采用的有中性植物油、长链醇类、醚类和酯类，以及非离子表面活性剂。
3.它应该含有能调整生产过程中纤维对纤维、纤维对金属间摩擦力的成分，以便丝束在加工过程中不被磨损或磨毛。特别是，在纺丝阶段纤维对金属摩擦，即抵牵伸辊的纤维对金属的摩擦力，以及在卷曲机内纤维对纤维和纤维对金属的摩擦，需要调整。聚乙二醇的单或双脂肪酸酯(换句话说，具有中等HLB(疏水-亲水性平衡)值的非离子表面活性剂，例如HLB值等于大约5～15)是经常使用的；前面提到的抱合力赋予剂对摩擦也有影响。
4.水中加入能在水溶液中保持或多或少亲油组分的乳化剂或表面活性剂是必需的。因为，一般地溶剂是水，而若不加上述物质则阴离子抗静电剂的效果会大大下降，再者说，纺丝油剂必须稀释才能降低粘度，达到对丝束表面的充分润湿作用。
纺丝油剂在梳理过程中也起着调节纤维对纤维和纤维对金属间摩擦的作用，故用于纺丝和牵伸的纺丝油剂一般仍能起作用，纤维在梳理前不需要任何进一步的处理。
本发明是基于既用于纺丝又用于牵伸步骤的纺丝油剂，在抗静电剂、抱合力赋予剂、油及水的含量方面，以及对纤维-纤维和纤维-金属间摩擦力的调节作用方面，这种油剂都能满足上面列举的要求。这种油剂具有的进一步的优点是，在梳理过程中它们能起加工助剂作用并因而提供获得充分纤维梳理所必需的纤维对纤维和纤维对金属间的摩擦力。结果，可获得纤维分布均匀的梳理纤网，既使在采用比较高的梳理速度时也是如此。
在本发明的方法中，大部分抗静电剂是在纺丝阶段施用的，而蜡(还有聚二有机硅氧烷)则只是在牵伸阶段施用。采取这样的做法有几个原因。首先，在纺丝过程用蜡会给纺丝和牵伸都带来问题：
1.在纺丝过程中，纤维对金属的摩擦将会增加，而且部分蜡成分会沉积在与丝束接触的各个机器表面。纺丝期间蜡的沉积还会使丝束十分粘，其本身会部分地粘在一起。当采用两步法工艺准备将其送去牵伸时，若出现这种情况，纤维束就难以从桶(丝束存放箱，丝束要存放到积累了许多丝束后再一起拿去牵伸)里拉出。
2.在牵伸过程中，蜡也会在加热辊表面以及机器的其他与丝束接触的表面沉积。造成这种现象的原因是，纤维束在牵伸过程中受到加热。在高温下，部分水会从施涂的纺丝油剂中蒸发，于是很容易在辊及其他的表面沉积出一层熔蜡膜。若出现此种情况，丝束与辊表面之间的摩擦力便会下降到为牵伸纤维需要保持的牵伸力所必须具有的摩擦以下的水平。结果，当纤维沿辊表面打滑时，它们显然不会受到牵伸。
在纺丝过程中使用硅氧烷化合物也会给纺丝和牵伸都带来问题：
1.纺丝期间，硅氧烷会起降低摩擦的作用，结果丝束就会沿各个驱动辊表面打滑而不是被这些辊带动向前运动。结果，就不可能把纤维从挤出机以预定和恒定的速度拉出。这在传统纺丝采用的高速情况下尤其显著。
2.牵伸过程中，在纺丝阶段施用的硅氧烷会具有与蜡一样的负面效应。丝束与牵伸辊之间摩擦力下降，结果出现为人们所熟悉的硅氧烷打滑现象。
通过在纺丝过程中仅仅施用较具有疏水性的抗静电剂和很少量的抱合力赋予剂(即基本上不施蜡或硅氧烷)，可以避免出现上述的工艺问题。这种(较具疏水性)抗静电剂应具有充分的抗静电特性，应对丝束抱合力有所贡献，其分子量还不应过高以致因出现在机器表面沉积而带来问题。
第二纺丝油剂应含有某一最低数量的抗静电剂以使纤维具有充分的抗静电性能，从而能不出现静电荷积累问题地进行梳理。此外，第二纺丝油剂还应该含有充分数量的一至多种疏水性成分(蜡及任选的聚二有机基硅氧烷)，以便成品纤维，乃至用这种纤维制成的梳理及热粘合无纺布都具有充分的疏水性。
工艺的本质决定了蜡和聚二有机基硅氧烷相对用量的某些限制。过量的蜡会增加卷曲机内纤维对纤维的摩擦，尤其是纤维对金属的摩擦，导致生热量增加以至使丝束变得熔成团而被毁掉的危险。这种摩擦条件对于高速梳理也是有害的。重要的一条是，梳理期间应将摩擦生热维持在尽可能小的程度，尤其当以高速梳理时如是。过量的聚二有机基硅氧烷会降低卷曲机内和梳理过程中的摩擦。带有过量聚二有机基硅氧烷的纤维会是很滑的，难以牵伸和梳理。这样的纤维还难以用卷曲机变形处理，因为卷曲要求某种最低限度的纤维与金属间的摩擦。
类似地，疏水性的考虑也对抗静电剂用量为一方与疏水性成分为另一方(蜡和聚有机基硅氧烷)之间的关系提出了一定的限制。
纺丝段的纺丝油剂(第一纺丝油剂)应是一种抗静电和润滑性油剂，还应尽可能是疏水性的。
如同上面所解释的，已知在纺丝油剂中使用阴离子、阳离子和非离子型抗静电剂。非离子抗静电剂，例如有聚乙二醇的酯类和聚乙二醇烷基酯类。这些非离子抗静电剂具有高抗热性和良好润滑性，但它们不具有象阴离子和阳离子抗静电剂那样充分的抗静电性能。至于阳离子抗静电剂，上面已经解释了，它们具有使之用于卫生或医用目的不尽人意的性能。另外，还存在一类既能起阳离子也能起阴离子抗静电剂作用的两性离子抗静电剂，例如甜菜碱和咪唑啉。
阴离子抗静电剂，例如硫酸盐和磷酸盐族抗静电剂，最广泛地应用于卫生和医用纤维的生产中。在某些情况下，脂肪胺和脂肪酸的乙氧基化合物被用作阴离子抗静电剂的中和剂，以便提高抗静电效果又不对丝束的摩擦性能产生负面影响，因为阴离子抗静电剂的效力不如阳离子抗静电剂。但是，阴离子抗静电剂对于专用于同皮肤接触的产品来说比阳离子抗静电剂更好。事实上，有许多阴离子抗静电剂能满足FDA(食品及药物管理局)关于非直接食品添加剂的要求。阴离子抗静电剂的例子有硫酸化脂肪酸酯、硫酸化醇类、乙氧基化醇的磷酸盐酯类、烷基磷酸盐以及磷酸化醇类，象聚乙醇烷基醚磷酸盐。
基于上述的原因，抗静电剂较好是阴离子或非离子抗静电剂，而最好是阴离子抗静电剂。第一纺丝油剂含有典型的抗静电剂是一种水溶性醇的磷酸酯，且典型的形式是活性含量约0.5～2％的水悬浮液(就本发明的意义而言，“活性含量”一词指的是纺丝油剂中非水(非溶剂)的含量)。
一种较好的抗静电剂是具有下列通式I的中和磷酸酯。
Figure A9419138700201
其中，Alk是含有10～24个碳原子的支链或线型脂族烷基或链烯基；R是氢、碱金属、氨基基团或-、二、三β-羟基乙醇氨基基团；m是0、1或2，n是1、2或3，m＋n是3；也可以是这类中和磷酸酯的混合物。
式I化合物中的Alk尤其是含有12～22个碳原子的烷基，较好14～20个碳原子，例如16～18个碳原子，而且以直链烷基较好。较好的化合物是那些n＝2和m＝1的化合物。式I的酯应至少约40℃以下时是固态的，较好至少约80℃以下，例如较好至少约95℃以下。
较好的第一纺丝油剂包括，例如，一种磷酸十八醇酯的中和盐以及，做为润滑和抱合力赋予剂的乙氧基化蓖麻油。
还可以想到，可以使用其他类型的抗静电剂，例如硫酸化脂肪酸酯和象聚乙二醇烷基醚磷酸盐这样的磷酸化醇类。不管用于本发明第一和第二纺丝油剂中抗静电剂的具体化学本质如何，这种抗静电剂都较好是由FDA第21卷177.1850节批准用于预计会接触食物的无纺布的非直接食物添加剂。
其他适宜的抱合力赋予剂，例如有乙氧基化植物油，象乙氧基化棕榈油和乙氧基化椰子油。
第一纺丝油剂活性成分典型地由下列组成：约80-95％(重量)抗静电剂和约5～20％(重量)润滑剂，更典型地，约88～92％(重量)抗静电剂和约8～12％(重量)润滑剂。施于纤维上的第一纺丝油剂的数量，按单位纤维重量的活性成分的重量计，一般介于约0.08～0.25％之间，更典型地，0.10～0.20％之间。
牵伸工段的纺丝油剂(第二纺丝油剂)包括下列的组合：一种较具疏水性的抗静电剂(通常与第一纺丝油剂中使用的相同的类型，例如中和磷酸盐烷基酯)、一种烃蜡、一种乳化剂和任选的一种聚有机基硅氧烷，该油剂通常为活性含量大约在10％左右的水悬浮液形式。
用于本发明第二纺丝油剂中的烃蜡，尤其是石蜡或微晶蜡。但是，也可以想到，天然蜡，即虫蜡或植物蜡，也可能是适合的。
石蜡是一种结晶烃的混合物，在室温下为固态，它是从被称为“可压榨蜡馏出液”的轻石油馏份中获得的。石蜡的主要成分一般为直链烃和一些支链烃(异构链烷烃)。微晶蜡也是一种烃的混合物，在室温下为固态，它是从重石油馏出液和残渣中获得的。微晶蜡的主要成分一般为支链烃(异链烷烃)和环烷属烃(大侧链)，另外还有少量直链烃和芳香烃。
石蜡的熔点典型地介于约45～65℃，而微晶蜡的熔点典型地介于约50～95℃(烃蜡的固化点一般约比熔点低2～3℃)。
就本发明的公开中，烃蜡一词指天然或合成获得的石蜡或微晶蜡，尤其指熔点在40～80℃之间、对应的分子量约为250～800的一种蜡(采用，例如三氯苯为洗脱液的高温凝胶渗透色谱或者用质谱测定)，或者指主要成分为微晶或石蜡且熔点介于上述范围的蜡的混合物。虽然，按照本发明，为保证蜡能容易、均匀地分布于纤维表面不需采用过高的温度，溶点较低(即约40～80℃)的蜡或蜡的混合物是较好的，但是，熔点较高的，例如高达约120℃，的蜡或蜡的混合物也可以预期适合于某些用途。尤其较好的烃蜡，其熔点介于45～65℃之间，例如50～60℃，对应的平均分子量为约400～600。就介于上述较好温度范围的蜡而言，典型的第二纺丝油剂的上油温度介于25～60℃之间，例如40～55℃(在第二纺丝油剂上油过程中，纤维的温度一般比这稍高)。
鉴于一般地蜡均由不同烃的混合物构成，用于本发明目的的蜡也是如此。故而所指的蜡也就典型地为不同种类蜡的混合物，其中某些蜡的熔点或分子量要高于或低于上面给出的范围，但只要整体混合物的熔点介于上述范围即可。
所用的蜡还可以含有一定量的“烃树脂”，即一种部分交联的烃蜡，其熔点比较高，例如可以高达大约120℃。烃树脂是用合成方法通过含有芳香烃的烃蜡的游离基聚合制备的。
对于含有除熔点介于40～80℃的烃蜡以外的其他组分的蜡的混合物，即含有熔点较高的烃蜡或烃树脂的蜡的混合物，上述其他组分的含量将典型地占不超过蜡混合物的40％(重量)，较好不超过蜡混合物的30％(重量)，更好不超过蜡混合物的20％(重量)。
上面已经说过，还可以想到，在本发明的第二纺丝油剂中做为蜡组分也可以使用天然蜡(虫蜡或植物蜡)。虽然天然蜡可能含有各种各样不同的成分，许多种天然蜡中烃仍是主要的成分。一种有趣的天然蜡是蜂蜡，它含有烃、单酯、二酯、三酯、羟基单单酯、羟基多酯、游离酸、酸性单酯和酸性多酯的混合物，以及少量未知的物质。其他有兴趣的虫蜡，例如有取自蟋蟀、蚱蜢和蟑螂的虫蜡。
许多植物种蜡含有的主要成分是烃，主要是不带分支的链烷，其碳原子数为奇数。但是，在许多种植物蜡中据报道，而且很可能，存在有支链链烷和链烯类。还有，某些植物蜡，例如巴西棕榈蜡，含有较少量的不分支链烷烃。象动物蜡一样，植物蜡也含有数量不等的其他成分，包括单酯、二酯、羟基酯、多酯、伯及仲醇、酸、醛、酮等等。
用于本发明目的的天然蜡其熔点应介于上面对烃蜡给出的范围内。
已发现，当使用含有聚二有机基硅氧烷化合物(聚硅氧烷)的第二纺丝油剂时，在疏水性能的改进方面获得了特别好的效果。故而，在本发明的一个较好实施方案中，至少6％(重量)的第二纺丝油剂活性成分由聚二有机基硅氧烷组成，典型地至少8％(重量)。
这种聚二有机基硅氧烷具体地是具有通式II的聚二烷基硅氧烷，
Figure A9419138700231
其中，每个R独立地是含1～4个碳原子的烷基、苯基或H，n是500～3000之间的整数，X是OH、CH3、H、O-CH3或O-乙酰基。较好的聚二烷基硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
第二纺丝油剂中聚二有机基硅氧烷的含量显然依所要求的纤维疏水性能而定。然而，有可能划出两个一般性类别的含聚二有机基硅氧烷的纺丝油剂：一种用于生产中度疏水性纤维，一种用于生产甚高度疏水性纤维。对于生产中度疏水性的纤维，第二纺丝油剂活性成分将典型地含有约6～11％(重量)的聚二有机基硅氧烷，例如约7～10％(重量)。对于生产甚高度疏水性的纤维，第二纺丝油剂活性成分将典型地含有至少约12％(重量)的聚二有机基硅氧烷，例如至少约15％(重量)，更典型地至少约20％(重量)，而且可以含多达35％(重量)。在这种情况下，第二纺丝油剂中聚二有机基硅氧烷的数量常常介于20～30％(重量)，例如22～28％(重量)(总活性成分为100)。
至于第二纺丝油剂中的抗静电剂，上面联系到第一纺丝油剂讨论到的那些抗静电剂同样也适合于第二纺丝油剂，而且第一纺丝油剂和第二纺丝油剂使用同样的抗静电剂是有利的。
在每一种情况下，第二纺丝油剂是抗静电剂、蜡和聚二有机基硅氧烷的含量将考虑到所要求的成品纤维的梳理和疏水性能予以确定。而为了避免因静电荷的存在而出现纤维梳理性不良，要求有一个最低抗静电剂含量。另一方面，抗静电剂最大相对含量则取决于，为了获得所要求的程度的疏水性而存在一种最低疏水剂含量这一要求(蜡和聚二烷基硅氧烷)。当要求有很高的疏水性时，则第二纺丝油剂应包含一定量的聚二烷基硅氧烷，与单含有蜡做为疏水剂的纺丝油剂相比，它能提供更高的疏水性。
由于疏水性第二纺丝油剂是非水溶性组分的水悬浮液，采用乳化剂对于制备和稳定悬浮液通常是必要的。据信，精确的乳化剂本质不是关键。阴离子乳化剂、含硫乳化剂等都是典型使用的，例如，中和烷基苯磺酸和木素磺酸和苯甲酸，因为这些化合物还具有防腐作用的优点。乳化剂含量较好尽量地少，以便保证纤维中最佳的疏水性能。
第二纺丝油剂的活性成分将典型地含有10～50％(重量)抗静电剂、15～70％(重量)蜡、至多35％(重量)聚二有机基硅氧烷和5～15％(重量)乳化剂。较好，第二纺丝油剂的活性成分包含20～45％(重量)抗静电剂、40～65％(重量)蜡和大约6～28％(重量)聚二有机基硅氧烷(活性成分的其余部分是乳化剂)。
第二纺丝油剂的典型用量(活性成分总量/纤维重量)为约0.25～0.60％。连同第一纺丝油剂施用的油剂量，成品纤维的表面典型地带有，以纤维重量计，约0.10～0.50％(重量)抗静电剂、约0.10～0.35％(重量)烃蜡或蜡混合物、0～约0.25％聚二有机基硅氧烷和约0.001～0.10％乳化剂。更典型地，纤维在其表面带有0.12～0.40％(重量)抗静电剂、0.12～0.30％(重量)蜡或蜡混合物、0.01～0.20％(重量)聚二有机基硅氧烷以及0.02～0.09％(重量)乳化剂，例如，0.15～0.35％(重量)抗静电剂、0.18～0.27％(重量)蜡或蜡混合物、0.03～0.15％(重量)聚二有机基硅氧烷以及0.04～0.07％(重量)乳化剂。
按本发明制造的纤维还可以根据纤维表面所涂敷的第一和第二纺丝油剂各成分的相对数量来定义。据此，本发明的一个具体实施方案涉及表面含有如下成分纺丝油剂涂层的变形、可梳理、基本成分为聚烯烃的纤维：25～60％(重量)抗静电剂、15～60％(重量)熔点为40～120℃的天然或合成烃蜡或熔点为40～120℃的至少含一种这种烃蜡的蜡混合物、0～30％(重量)聚二有机基硅氧烷以及其余重量的乳化剂。该纺丝油剂涂层典型地含有30～55％(重量)抗静电剂、25～50％(重量)蜡或蜡混合物、2～25％(重量)聚二有机基硅氧烷和4～14％(重量)乳化剂，例如，35～50％(重量)抗静电剂、30～45％(重量)蜡或蜡混合物、6～20％(重量)聚二有机基硅氧烷和7～12％(重量)乳化剂。
如上所述，本发明使得可以对纤维的疏水性能以及纤维对纤维及纤维对金属的摩擦性能进行“微调”。对疏水性能的控制是通过改变第二纺丝油剂中各种成分的比例，尤其是(a)抗静电剂与疏水性成分(蜡与聚二有机基硅氧烷)之间的比例，和(b)蜡与聚二有机基硅氧烷之间的比例实现的。已发现，疏水性(用防水性表示并按下面说明的EDANA推荐的用于无纺布防水性测试方法(编号120.1-80))与第二纺丝油剂中抗静电剂和疏水性成分的重量之比成线性关系，此时，以防水性做为比值A/(W＋5×S)的函数做图，其中A是抗静电剂的含量，W是蜡含量，S是聚二有机基硅氧烷(含量S被乘上了5)。
图1表示出各种不同无纺布的防水性(以cm水柱表示)作为上述抗静电剂与疏水性成分的重量比(A/(W＋5×S))的函数的图线。基本重量为22g/m2的无纺布是用聚丙烯纤维采取下文所述用于实例的方法制备的。
当比值A/(W＋5×S)大于约1.1时，纤维略显疏水性且其吸收时间至少约6分钟，用此纤维生产的22g/cm2无纺布的透过时间约为5～10秒。(有关吸收时间和透过时间的测试方法，见下文。)
当比值A/(W＋5×S)介于约0.7到约1.0之间时，该纤维具有中等程度疏水性，而吸收时间超过约20分钟，用这种纤维制成的22g/m2无纺布的透过时间大于10秒。
当比值A/(W＋5×S)小于约0.7时，纤维为高度疏水性的，其吸收时间超过24小时，用这种纤维制成的22g/m2无纺布的透过时间大于120秒。
纤维的疏水性能也可以水和纤维表面的接触角来表示。具有不可润湿特性的纤维，其接触角应大于90°(按照例如Wilhalmy技术测量单纤维润湿力)。据信，略带疏水性的本发明纤维具有略高于90°的接触角，而高疏水性纤维的接触角则接近180°(180°的接触角是完全不润湿的理论最大值)。
纤维加工特性的控制，即纤维对纤维、纤维对金属的摩擦，是通过改变第二纺丝油剂中蜡和聚二有机基硅氧烷之间的关系获得的。此时，已发现重量比S/W(其中S是聚二有机基硅氧烷，W是蜡)可以从约0.1到约2之间变化(当然是假定第二纺丝油剂中带有聚二有机基硅氧烷)，还发现，在此值大约为1时纤维的上述性能出现显著变化，所以，S/W重量比小于1，纤维的纤维对纤维、纤维对金属间的摩擦大，疏水性中到高，而当S/W重量比大于1时，纤维较滑溜且疏水性高，然而纤维对纤维、纤维对金属的摩擦比较低。不带聚二有机基硅氧烷的纤维将具有高纤维对纤维、纤维对金属摩擦力，和中等疏水性。
上面已经提到，本发明纤维的一个主要优点在于，它们适合于高速梳理，故而对于聚丙烯纤维特别有意义。这样，本发明的纤维可以在梳理机上以高速梳理成均匀的梳理纤网，典型地以至少约80m/min，例如至少100m/min，而且(尤其对聚丙烯纤维)在许多情况下以至少150m/min，甚至200m/min以上的速度梳理。在每种情况下具体梳理速度的选定将取决于若干因素，例如纤维的种类(如聚丙烯、聚乙烯、双组分等等)以及要生产的无纺布的性质。梳理典型地采用于法成网工艺。
按本发明的聚丙烯纤维较好能够以至少100m/min的梳理速度梳理，更好至少150m/min，最好至少200m/min，制成的纤网能经热粘合制成无纺布，其中纵向(机器方向)的抗张强度与横向的抗张强度之比最大为7，较好最大为5(强度测定见下文)。本发明聚丙烯/聚乙烯双组分纤维较好能以至少80m/min的梳理速度梳理，更好至少100m/min，制成的纤网能经热粘合制成无纺布，其中纵向抗张强度与横向抗张强度之比最大为6。本发明聚乙烯纤维较好能以至少80m/min的梳理速度梳理，制成的纤网能经热粘合制成无纺布，其中纵向抗张强度与横向抗张强度之比最大为5。在所有情况下，用这两种抗张强度之比表示的纤网中纤维的无序排列程度应当尽可能接近1。
采用所谓“粘合性指数”可以对不同无纺布材料的强度进行比较，这一指标弥补了纤维无序程度上的差异，它是根据沿纵向和横向测得的无纺布抗张强度值按下面的方法算出的。测定无纺布抗张强度的标准梳理试验是按下述进行的：由大约95～105Kg纤维，通过以获得纤网均匀性为目标的最佳辊筒设定和选择的速度梳理，生产出至少15Kg基本重量为20～25g/m2纤网的纤维网。然后，将纤网热粘合，按照纤维种类的不同选定不同的温度范围，在此范围内典型地取每间隔2℃对各个纤网进行热粘合。对于聚丙烯纤维，制备一种纤网，其基本重量约为20g/m2，它是通过在145～157℃范围内的各种温度下，采用64N/mm轧光辊压力和100m/min的典型梳理速度热粘合制造的。对于聚乙烯纤维，在126～132℃范围内各种温度下，以40N/mm轧光辊压力和80m/min的典型梳理速度热粘合制备了基本重量约25g/m2的纤网。对于芯层为聚丙烯、皮层为聚乙烯的双组分纤维，在137～147℃范围内的各种温度下，以轧光辊压力40N/mm和典型梳理速度80m/min热粘合制备了基本重量大约为20g/m2的纤网。然后，测定纤网纵向和横向的抗张强度，测试是按照EDANA推荐的测试方法进行的，即“无纺布抗张强度”，1989年2月20目，它是根据ISO9073-3：1989(“抗张强度和伸长的测定”)制定的；但其中，为了本发明的目的，相对湿度是控制在50％到65％之间进行的。最后，针对每个粘合温度计算了可粘合指数，可粘合指数的定义是纵向强度与横向强度乘积的平方根。为了折合成标准无纺布基本重量-20g/m2下的标准可粘合性指数(BI20)，将给定试样所算出的可粘合性指数乘上20除以实际基本重量(g/m2)，从而补偿了无纺布强度随基本重量变化的因素。
对于基本成分为聚丙烯的纤维，100m/min速度下梳理时可粘合性指数(BI20)应至少为15N/5cm，150m/min速度下梳理时至少为10N/5cm，且在100m/min速度下梳理时较好至少为17N/5cm，150m/min速度下梳理时较好至少为10N/5cm。
对于基本成分为聚乙烯的纤维，80m/min速度下梳理时可粘合性指数(BI20)应至少为7N/5cm，较好80m/min速度下梳理时至少为10N/5cm。
对于聚丙烯基芯层和聚乙烯基皮层的皮-芯型双组分纤维，80m/min速度下梳理时可粘合性指数(BI20)应至少为8N/5cm，且较好地，80m/min速度下梳理时至少为10N/5cm。
由本发明纤维制备的无纺布的疏水性能可以按照各种不同的方法测定。这些方法包括防水性测试、液体吸收时间测试、液体透过时间测试和流出率测试。液体吸收时间测试还可以用来测定纤维的疏水性。
防水性试验按照EDANA推荐的无纺布防水性测试方法(编号120.1-80)进行，试样在23℃、相对湿度50％下平衡至少2小时。这项试验涉及在不断提高对无纺布施加的水压下使水渗透穿过无纺布所需压力的测量(以cm水住表示)。简单地说，一块圆形无纺布试样，有较好基本重量(典型地约22g/m2)、直径60mm，其上压有一段以3cm/min速率逐渐增高的水柱，当第三滴水透过无纺布试样时的水柱高度即定为无纺布的防水性。在上述防水性试验中，含有本发明纤维的无纺布应表现出至少约1.5cm的防水性。对于用中度疏水性纤维制成的无纺布，防水性应至少约2.5cm，典型地约至少3cm。对于高疏水性纤维制成的无纺布，防水性应至少约4cm，更好至少约5cm，例如至少约6cm。
另一种适合于测定无纺布疏水性的测试方法是按照EDANA推荐的无纺布吸收性测试的方法(编号10.1-72)的液体吸收时间测试。这项试验涉及一段松卷在圆筒形铁丝筐(3g)上的试样无纺布条(5g)，当从距液体(典型地是水)表面上方25mm高度处落到该表面后完全润湿所需要的时间的测定。用于该项试验的无纺布试样，为本发明的目的要在23℃温度、50％相对湿度下平衡至少2小时。
上述液体吸收性试验，经若干小的修改后也可用于测定纤维的疏水性。此时，用于无纺布的EDANA测试程序中的平衡改为，令纤维在至少45℃、相对湿度小于10％的条件下平衡1小时再测定，且在测定前要先令其自然冷却到23℃。为测定纤维的吸收性，以15m/min的梳理速度将待测纤维制成基本重量大约10g/m2的梳理纤网，然后从该纤网中裁取重量为5g的试样。试验的其余部分按照EDANA测试程序(10.1-72)进行。不论是测无纺布还是纤维，吸收时间均取为从缠有无纺布或纤维试样的铁丝筐触到液体的瞬间到试样完全浸没在液面以下的瞬间之间的时间。
当用水进行上述液体吸收性试验时，疏水性纤维的润湿时间(即浸没时间)应至少约6分钟，较好至少约10分钟，更好至少约20分钟，例如至少约1小时。对于高疏水性纤维，润湿时间应至少约24小时。
另一项用于测试无纺布疏水性的试验是液体透过时间(EDANA推荐试验：无纺布包覆材料液体透过时间(模拟尿)；编号150.1-90)。在这项试验中，测量已知体积的液体通过无纺布所需的时间。液体是加在一片无纺布包覆材料的试样表面，紧贴其下表面是一块标准吸收垫。试验的目的是比较不同无纺布包覆材料的透过时间。
用于本发明目的的无纺布试样在23℃温度和50％相对湿度下平衡至少2小时。在3.75秒时间里在试样(典型基本重量22g/m2)表面上倾倒5ml试验用液体(NaCl的0.9％水溶液)，然后以电子计时测定液体透过无纺布所需时间。
在液体透过试验中，按本发明的无纺布的透过时间应至少约5秒，较好至少约10秒，更好至少约15秒。对于含有高疏水性纤维的无纺布，该透过时间应至少1分钟，较好至少约2分钟，且更好至少约5分钟。
无纺布的疏水性可以进一步按照下述步序以流出百分率评价来确定：
流出试验是采用模拟尿(68～72dyne/cm；19.4g尿素、8gNaCl、0.54gMgS04(无水)、1.18gCaCl2·6H2O、970.9g脱离子水)测定的。试验包括，将25ml试验液体倒到测试材料上(纵向31cm、横向14cm)，该材料包括上层无纺布包覆材料和下层过滤纸，该试验材料按照与水平呈10°放置，在试验材料的较低端下方放一只收集盘。包覆材料应沿纵向放置，并且压花面朝上。流出百分率的定义是以原来25ml液体的百分数表示的盘内收集的试验液体数量。有良好疏水性的无纺布用这种方法应给出至少90％的流出量，较好至少95％。有优异疏水性的材料，其流出百分率较好至少98％。甚至可高达99％以上(相应于基本上0％的渗透量)。除用于制备无纺布纤维的疏水性之外，流出百分率还在一定程度上与材料的基本重量有关，较重的材料其流出百分率稍高，上面提到的流出百分率是基于基本重量为20g/m2的无纺布的。
实例
按下述方法制备了纤维和无纺布：
用传统纺丝(长程纺丝)方法把聚烯烃原料(聚丙烯、聚乙烯，或双组分纤维-芯层聚丙烯、皮层聚乙烯)纺成纤维，纺丝速度：聚丙烯纤维为1500～2000m/min、聚丙烯/聚乙烯双组分纤维为800～1000m/min以及聚乙烯纤维为300～500m/min，每根纺成丝束中包含数百根单丝。纺蓝色聚丙烯纤维时，在纺前原料中加入了0.1％酞菁颜料。经空气冷却使丝束急冷之后通过上油辊对丝束施用第一纺丝油剂，油剂中包含做为抗静电剂的中和C16-C18醇磷酸酯，其中大部分是中和十八醇磷酸酯(Silastol F203，Schill&Seilacher，德国，提供)，以及乙氧基化蓖麻油(Silastol 360，Schill&Seilacher，德国，提供)。此阶段施用的两种化合物的数量(活性含量)有一定变化，但一般地施用量为约0.12～0.20％(重量)C16～C18醇磷酸酯和约0.010～0.020％(重量)乙氧基蓖麻油(上述数量系对丝束重量的百分数)。
在离线情况下，利用热辊和热空气炉的联合分两段操作将丝束牵伸，温度，聚丙烯纤维在115～135℃之间，聚丙烯/聚乙烯双组分纤维在110～120℃之间，聚乙烯纤维在95～105℃之间。根据纤维的种类不同，牵伸比在1.05∶1到4.5∶1之间变化(对聚丙烯一般在1.05∶1到1.5∶1之间，聚乙烯纤维和双组分纤维在大约4∶1)。然后，对牵伸丝束施以(用上油辊)不同的第二纺丝油剂。第二纺丝油剂为水悬浮液，含有不同数量的抗静电剂(上述的C16-C18醇磷酸酯)、蜡和聚二甲基硅氧烷(聚硅氧烷)。悬浮液的制备方法主要是把专门的Silastol F203、Silastol 5072和Silastol E172(均由德国Schill&Seilacher公司提供)的混合物以不同比例混合均匀。蜡成分为烃蜡的混合物，其80％是熔点约55℃的烃蜡(平均分子量大约500)，约20％是熔点约120℃的烃树脂(平均分子量约1300)。
随后，丝束在填塞箱卷曲机上卷曲且继而在炉内热处理，处理温度，对聚丙烯纤维为约125℃，聚丙烯/聚乙烯双组分纤维为105℃，聚乙烯纤维为95℃，旨在减少热粘合过程中纤维收缩，并使第二纺丝油剂中的疏水性成分(即蜡和硅氧烷)更均匀地分布在丝束的表面。最后，把丝束切成要求的长度从而获得短纤维。
成品纤维的纤度是按照DIN 53812/2测定的，纤维的断裂伸长和强度按照DIN 53816，卷曲频率按ASTM D 3937-82测定的。
通过在各种不同速度下梳理，以及随后在各种不同温度下热粘合纤网(见表2)，用各种纤维制成了无纺布。针对每种无纺布，按上述(即采用EDANA推荐的试验方法)测定了纵向及横向的抗张强度和伸长，并根据测得的抗张强度按上述方法计算出可粘合指数。为进行比较，象上面解释的，把这些可粘合指数数据折算成基本重量为20g/m2标准无纺布的指数(BI20)。另外，还测定了流出百分率、透过时间和防水性，所用方法仍同前。
在下面的表里，给出了按上面描述方法制成的多种不同纤维的纤维性能，以及用这些纤维制成的无纺布的性能。
除了纤维种类而外，表1还给出了下列纤维特性：纤度(分特)、强度(厘牛顿/分特)、断裂伸长(％)、长度(mm)、每10cm卷曲数、纺丝油剂总上油量(即施于纤维上的第一、第二纺丝油剂总活性含量，以纤维重量的百分数表示)、施加的总纺丝油剂的组成(抗静电剂、蜡、硅氧烷和乳化剂的％(重量))以及纤维的液体吸收时间。
表2给出了用表1纤维制成的无纺布的下列特性：梳理速度(m/min)、粘合温度(℃)、纵向最大抗张强度(MD-max；N/5cm)、纵向断裂伸长(MD-max；％)、横向最大抗张强度(CD-max；N/5cm)、横向断裂伸长(CD-max；％)、最大可粘合性指数(BI-max)、标准可粘合性指数(BI20)、基本重量(g/m2)、流出百分率、防水性(cm)、透过时间(秒)以及可梳理性的大致分类。
可梳理性，即纤维对梳理的适应能力，它是采用简单的纤网抱合力试验测定的。该试验是这样做的：即测量一块处于基本上水平位置的大约10g/m2薄梳理网在因自重而破裂之前的长度，其中梳理纤网长度增加的速度是大约15m/min。具体操作是将梳理纤网由梳理机沿水平方向拉出。拉出速度为15m/min，这也正是用于这项试验的梳理速度。
纤维对纤维摩擦力越大，可梳理性越好，相应的纤网抱合长度也越长。纤维对纤维摩擦力与若干因素有关，例如第二纺丝油剂的组成、变形程度以及变形效果的持久性。纤维对金属的摩擦力对梳理性也很重要；不论过高或过低，纤维都难以通过梳理机。
能很好适应梳理的纤维将典型地能在上述纤网抱合长度试验中支撑约1.0米以上。聚丙烯纤维将典型地能支撑更长，例如约1.5～2.25米。表1纤维数据
编号    种类     纤度dtex     强度cN/dtex  断裂伸长％     长度nun   每10cm卷曲数   总纺丝油剂量％   抗静电剂％     蜡％   硅氧烷％   乳化剂％  液体吸收时间
 1*     PP     2.36     1.67     366     40     110     0.68     39＾     37     0     0     ＜1min
 2     PP     2.34     1.85     411     40     105     0.65     51.5     40.1     0     8.4     6-10min
 3     PP     2.3     1.89     403     40     96     0.65     49.29     37.3     4.64     8.76     20-120min
 4     PP     2.23     1.87     411     40     92     0.66     41.86     39.98     8.15     10.02     20-120min
 5     PP     2.28     1.89     419     40     86     0.46     44.54     33.97     10.68     10.8     ＞24h
 6     PP     2.28     1.89     419     40     86     0.65     36.56     39.91     12.55     10.98     ＞24h
 7     PP     2.24     1.82     361     43     89     0.63     34.27     37.66     16.66     11.41     ＞24h
 8     PP     2.32     1.87     428     42     89     0.58     57.49     15.11     19.23     8.17     ＞24h
 9*     PP     2.27     1.83     400     39     89     0.60     65.55     0     27.28     7.17     ＞24h
 10     PP     2.30     1.85     398     42     97     0.65     52     40     0     8     6-10min
 11     PP     2.29     1.86     415     42     100     0.65     49     37     5     9     20-120min
 12     PP     2.38     1.86     382     41     76     0.63     34     38     17     11     ＞24h
 13     PP-B     2.23     2.09     334     40     105     0.63     49.12     37.22     4.63     9.03     20-120min
 14     PP-B     2.23     2.09     334     40     105     0.66     50.22     34.41     6.12     9.25     20-120min
 15     PP-B     2.18     2.07     329     44     102     0.63     34.28     37.66     16.66     11.41     ＞24h
 16     ES-E     3.28     3.1     135     41     87     0.63     50.39     36.14     4.66     8.8     20-120min
 17*     ES-E     3.27     3.06     125     42     83     0.47     37.08     0     53.67     9.25     ＞24h
 18     ES-C     2.2     3.3     126     40     85     0.67     51.01     32.54     7.37     9.08     ＞24h
 19     PE     3.2     2.15     213     48     94     0.58     49.57     37.17     4.63     8.63     20-120min
20 PE 3.2 2.15 213 48 94 0.55 47.23 32.71 12.14 7.91 ＞24h
 21     PE     3.39     2.07     237     45     105     0.55     45.34     29.8     16.62     8.25     ＞24h
 22*     PE     3.2     2.15     213     48     94     0.41     29.27     0     57.63     13.09     ＞24h
＾+24％亲水性抗静电剂来自第一纺丝油剂PP：聚丙烯PP-B：蓝色聚丙烯ES-E：偏心型双组分(聚丙烯芯/聚乙烯皮)ES-c：同心型双组分(聚丙烯芯/聚乙烯皮)PE：聚乙烯*对比试样表2无纺布性能(表1纤维)
编号   线速度m/min  粘合温度℃     强度MD-maxN/5cm     伸长MD-max％     强度CD-maxN/5cm     伸长CD-max％     BI-maxN/5cm     BI20N/5cm 基本重量g/m2     流出量％     防水性cm水柱  透过时间秒 可梳理性
1*     100     149     36.4     50.4     7.4     104.8     19.0     19.0     20.3     1     -     - 好
2     100     149     38.1     61.8     8.3     101     18     20.9     94.0     1.5     7.5 好
3     100     155     36.5     69     11.1     105.6     20.41     18.6     21.7     100     3.2     12.0 好
4     100     153     36.6     79.6     10.8     101.8     19.23     17.5     21.4     99.5     4.0     15 好
5     100     153     40     72.4     11.1     119.5     20.18     18.3     21.6     99.0     5.0     18 好
6     100     151     35.8     63.4     9.9     90.7     18.8     17.1     22.2     98.5     4.0     10.5 好
7     100     153     35.7     68.2     11.7     93.6     19.11     17.4     22.4     100     6.5     ＞300 好
8     100     153     39.7     42.2     10.7     96.1     21.7     19.7     20.9     100     5.3     ＞120 尚可1
9*     100     155     25.3     25.7     5.3     64.3     11.58     10.5     23     98     5.5     40 尚可1
10 150 149 36.2 65.4 6.4 90.8 15.2 13.5 22.6 97.0 1.6 5.9 好
11     150     151     33.6     43.0     5.1     68.0     13.1     12.2     21.4     100     3.5     18.5 好
12     151     154     24.6     28.5     5.7     80.9     11.8     10.8     22.0     100     6.5     41 好
13     100     155     48.4     51.8     10.9     95.9     19.46     17.7     23.4     98.5     4.0     15 好
14     100     153     37.2     41.6     9.5     78.8     15.59     14.2     23     91.0     -     106 好
15     100     147     27.2     47.4     8.8     73.4     13.9     12.9     21.5     99.0     3.5     29 好
16     80     139     12.2     11.5     2.9     69.7     7     20.8     93     -     20 好
17*     80     147     18.7     10.9     3.4     61.4     8     20.7     97.5     4.2     15 差
18     80     147     37.3     15.5     5.7     64.9     13.8     20.7     96.0     -     16 好
19     80     130     32.2     26.7     6     82.1     13.6     11.5     25.6     96.5     -     58 好2
20     80     126     26     36.9     8.5     95.6     13     9.2     28.2     94.5     -     156 尚可3
21     80     126     33.2     34.6     7     80.8     13.5     9.9     27.4     95.5     -     13 尚可3
22*     51     126     35.5     33     7     59.5     17.6     11.5     30.7     95.5     -     158 差
*对比试样1滑溜纤维2不均匀无纺布3不稳定梳理过程
从表1和表2可以看出许多规律，包括：纤维表面硅氧烷含量增加(来自第二纺丝油剂)，则获得的纤维及无纺布的疏水性提高；对于疏水性而言，抗静电剂和疏水成分(蜡及硅氧烷)之间的比例也是重要的。另外，通过表1和表2中的对比例(即例1、9、17和22)可以清楚看出许多问题。例1中，反映出在第一纺丝油剂中抗静电剂疏水本性的意义。在这种情况下，第一纺丝油剂中抗静电剂是亲水性的(中和磷酸盐正丁醇酯)，结果，尽管第二纺丝油剂里含有蜡和疏水性抗静电剂，纤维及其无纺布仍为亲水性的。例9表示的是其所含疏水性成分仅有硅氧烷的纤维。虽然这种纤维是高度疏水的，但它仍然很滑溜、梳理性能比较差，与按本发明制备的聚丙烯纤维制造的无纺布相比，用这种纤维制造的无纺布可粘合性指数低。实例17表示的是另一种类型的仅以硅氧烷为疏水性成分处理过的纤维。在这种情况下，仅在第一纺丝油剂中施用了抗静电剂，抗静电剂与硅氧烷之间的低比例导致纤维带高静电并因而可梳理性差。实例22类似于实例17，只不过是聚乙烯纤维而已。
在结合本发明所做的试验中，发现在吸收时间(以分钟表示)的结果与防水性结果(以cm水柱表示)之间存在良好的相关性，一个不错的数学关联式为：
ln(吸收时间(分)＝-0.98＋1.6(cm水柱)。

Claims (35)

1.一种生产可梳理、疏水性、基本成分为聚烯烃的短纤维的方法，该方法包括下列步骤：
a.在纺出的丝束上施用包含抗静电剂的第一纺丝油剂，
b.将丝束牵伸，
c.在牵伸丝束上施用包含下列成分的悬浮液形式的第二纺丝油剂：i)抗静电剂，ii)一种熔点在40～120℃范围的天然或合成烃蜡或者一种包含至少一种这样的烃蜡而且熔点在40～120℃之间的混合蜡，以及任选地iii)一种聚二有机基硅氧烷，
d.将丝束卷曲，
e.将丝束干燥，以及
f.将丝束切断成短纤维。
2.按照权利要求1的方法，其中纤维是采用传统纺丝(长程纺丝)技术生产的。
3.按照权利要求1或2的方法，其中抗静电剂是一种阴离子或非离子抗静电剂。
4.按照权利要求1～3中任何一项的方法，其中第一纺丝油剂中的抗静电剂与第二纺丝油剂中的抗静电剂相同。
5.按照权利要求1～4中任何一项的方法，其中抗静电剂是下列通式I的中和磷酸酯：
Figure A9419138700021
其中，Alk是含有10～24个碳原子的支链或线型脂族烷基或链烯基；R是氢、碱金属、氨基或者-、二或三β-羟基乙醇氨基；m是0、1或2，n是1、2或3，二者之和是3；或者这种中和磷酸酯的混合物。
6.按照权利要求5的方法，其中通式I的化合物中Alk是含有12～22个碳原子的烷基，较好是含有14～20个碳原子，特别是16～18个碳原子的烷基。
7.按照权利要求6的方法，其中通式I的中和磷酸酯中的Alk是直链烷基。
8.按照权利要求5～7中任何一项的方法，其中n＝2，m＝1。
9.按照权利要求1～8中任何一项的方法，其中烃蜡或蜡混合物的熔点介于40～80℃，较好介于45～65℃，例如介于50～60℃。
10.按照权利要求1～9中任何一项的方法，其中第二纺丝油剂包含通式II的聚二烷基硅氧烷，其中，每个R独立地是含有1～4个碳原子的烷基、苯基或H，n是介于500～3000的数，以及X是OH、CH3、H、O-CH3或O-乙酰基。
11.按照权利要求10的方法，其中聚二烷基硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
12.按照权利要求1～11中任何一项的方法，其中第二纺丝油剂的活性成分包含10～50％(重量)抗静电剂、15～70％(重量)蜡、至多35％(重量)聚二有机基硅氧烷以及5～15％(重量)乳化剂。
13.按照权利要求12的方法，其中第二纺丝油剂的活性成分的至少6％(重量)由聚二有机基硅氧烷构成。
14.按照权利要求13的方法，其中第二纺丝油剂的活性成分包含20～45％(重量)抗静电剂、40～65％(重量)蜡以及6～28％(重量)聚二有机基硅氧烷。
15.一种变形、可梳理、基本成分为聚烯烃的纤维，其表面带有0.10～0.50％(按纤维重量计)抗静电剂、0.10～0.35％(按纤维重量计)熔点介于40～120℃的天然或合成烃蜡或者熔点介于40～120℃的含有至少一种这种烃蜡的蜡混合物、0～0.25％(按纤维重量计)聚二烷基硅氧烷以及0.001～0.10％(按纤维重量计)乳化剂。
16.按照权利要求15的纤维，其表面带有0.12～0.40％(重量)抗静电剂、0.12～0.30％(重量)蜡或蜡混合物、0.01～0.20％(重量)聚二有机基硅氧烷以及0.02～0.09％(重量)乳化剂。
17.按照权利要求16的纤维，其表面带有0.15～0.35％(重量)抗静电剂、0.18～0.27％(重量)蜡或蜡混合物、0.03～0.15％(重量)聚二有机基硅氧烷以及0.04～0.07％(重量)乳化剂。
18.一种变形、可梳理、基本成分是聚烯烃的纤维，其表面带有纺丝油剂涂层，该涂层包含25～60％(重量)抗静电剂、15～60％(重量)熔点介于40～120℃的天然或合成烃蜡或者熔点介于40～120℃的含至少一种这种烃蜡的蜡混合物、0～30％(重量)聚二有机基硅氧烷以及其余重量的乳化剂。
19.按照权利要求18的纤维，其中纺丝油剂涂层包含30～55％(重量)抗静电剂、25～50％(重量)蜡或蜡混合物、2～25％(重量)聚二有机基硅氧烷和4～14％(重量)乳化剂。
20.按照权利要求19的纤维，其中纺丝油剂涂层包含35～50％(重量)抗静电剂、30～45％(重量)蜡或蜡混合物、6～20％(重量)聚二有机基硅氧烷和7～12％(重量)乳化剂。
21.按照权利要求15～20中任何一项的纤维，其中抗静电剂是阴离子或非离子抗静电剂。
22.按照权利要求21的纤维，其中抗静电剂是通式I的中和磷酸酯，其中，Alk是含有10～24个碳原子的支链或线型脂族烷基或链烯基；R是H、碱金属、氨基或-、二或三β-羟基乙醇氨基；m是0、1或2，n是1、2或3，二者之和是3；或者这种中和磷酸酯的混合物。
23.按照权利要求22的纤维，其中式I化合物中的Alk是含有12～22个碳原子的烷基，较好是含14～20个碳原子，特别含16～18个碳原子的烷基。
24.按照权利要求23的纤维，其中通式I的中和磷酸酯中的Alk是直链烷基。
25.按照权利要求22～24中任何一项的纤维，其中n是2，m是1。
26.按照权利要求15～25中任何一项的纤维，其中烃蜡或蜡混合物的熔点介于40～80℃之间，较好45～65℃，例如50～60℃之间。
27.按照权利要求15～26中任何一项的纤维，其中第二纺丝油剂包含通式II的聚二烷基硅氧烷，
Figure A9419138700061
其中每个R独立地是含1～4个碳原子的烷基、苯基或H，n是500～3000的数，X是0H、CH3、H、O-CH3或O-乙酰基。
28.按照权利要求27的纤维，其中聚二烷基硅氧烷是聚二甲基硅氧烷。
29.按照权利要求15～28中任何一项的纤维，它是可以梳理的聚丙烯纤维，梳理速度至少为100m/min，较好至少150m/min，更好至少为200m/min，制成的纤网能经热粘台制成无纺布，无纺布的纵向抗张强度与横向抗张强度之比最大是7，较好最大是5。
30.按照权利要求15～29中任何一项的纤维，显示出液体吸收时间至少约6分钟，较好至少约10分钟，更好至少约20分钟，进一步好至少约1小时，最好至少约24小时，这是按照EDANA推荐的用于无纺布吸收性的试验方法(编号10.1-72)测定的，试样取自以15m/min梳理速度制成的基本重量约为10g/m2的梳理纤网，试样在测试前先在45℃温度及相对湿度小于10％的条件下平衡1小时，并在测试前自然冷却到23℃。
31.含有按照权利要求15～30中任何一项的纤维的疏水性无纺布材料。
32.按照权利要求31的无纺布材料，其流出百分率至少为90％，较好至少为95％，例如至少98％，这是按如下方法测定的：在一块试验材料(纵向31cm，横向14cm；上层是基本重量为20g/m2的无纺包覆材料，下层是过滤纸)的上表面倾倒25ml模拟尿，该试验材料沿与水平呈10°角放置，又在该试验材料较低的一端的下方放一收集盘，包覆材料沿纵向放置且压花面朝上，流出百分率为以原来的25ml液体的百分数表示的、收集在盘中的试验液体的数量。
33.按照权利要求31或32的无纺布材料，显示出至少1.5cm的防水性，较好至少2.5cm，更好至少4cm，最好至少6cm，其测试方法按照EDANA推荐的无纺布防水性测试方法(编号120.1-80)，测试前无纺布试样先经23℃温度和50％相对湿度下平衡至少2小时。
34.按照权利要求31～33中任何一项的无纺布材料，其透过时间至少约5秒，典型地至少约10秒，较好至少约15秒，更好至少1分钟，最好至少2分钟，其测试方法按照EDANA推荐的无纺包覆材料液体透过时间的测定方法(编号150.1-90)，测试前无纺布试样先在23℃温度和50％相对湿度下平衡至少2小时。
35.一种用于制造疏水性无纺布材料的方法，包括将按照权利要求15～30中任何一项的纤维加工以获得用于粘合的纤网，将所得纤网热粘合，获得疏水性无纺布材料。
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