CN112575398B - 一种热成型无纺布用pp/ldpe海岛纤维及其制备方法 - Google Patents

一种热成型无纺布用pp/ldpe海岛纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维及其制备方法，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1～3圈内环岛构成；外环岛的组分为线性低密度聚乙烯，内环岛的组分为均聚聚丙烯，过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯，外环岛的直径小于等于内环岛的直径，外环岛中，岛与岛之间的间隙小于过渡岛的直径；制备方法为：(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维。本发明的方法制得的海岛纤维的力学性能和粘合性能均较好。

Description

一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于海岛纤维技术领域，涉及一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维及其制备方法。
背景技术
热成型无纺布如热风式粘合可得到柔软蓬松性无纺布，热轧式粘合可得到高强度无纺布等，被广泛应用于生产卫生材料、过滤材料、保暖填充料等产品，主要起到支撑层的作用。
目前热成型无纺布一般使用皮芯型纤维，此类皮芯型纤维由两种组分沿纤维轴向复合而成，其中低熔点组分为皮，高熔点组分为芯；如市面上常用ES(Ethylene-PropyleneSide By Side)纤维，由日本窒素公司首先开发，多以PE为皮层，以PP为芯层，纤维热接合性好，加工适合性强。
由于新冠疫情的常态化，国内外对医疗卫生用无纺布的需求不断加大，ES纤维凭借其优良的各项性能，市场需求量逐步攀升。目前随着医疗卫生用无纺布市场的国际化，对医疗卫生用无纺布的产品质量提出更高的要求，如口罩产品，其佩戴时间相较于过往常规使用的时间明显延长，部分口罩使用时间甚至超过24小时，对于口罩用热成型无纺布(如作为KN95口罩中间夹层的热风无纺布)的质量也提出了新的要求。而市场上现有的常规ES短纤维结构为皮芯结构，纤维强度、伸长率等基本到达了瓶颈，纤维强度、伸长率难以获得突破性的提升。
定岛型海岛纤维利用纤维内两种或以上不相容的组分，一种组分(岛)高度分散在另一种组分(海)中，定岛结构纤维中“岛”与“海”组分在纤维轴向上均是连续密集、均匀分布的，纤维伸长率与强度等明显高于皮芯纤维。目前海岛纤维常用于超纤革的制备。
海岛纤维在制备超纤革之前首先制备海岛纤维无纺布，然而发明人经过简单的尝试实验后发现，直接使用海岛纤维替代ES纤维用于热成型无纺布存在如下几个问题：
(1)海岛纤维制备无纺布主要应用针刺或水刺等加固方法，使得纤网内部纤维互相缠结抱和，形成结构和物理性能稳定的非织造布。而当使用热成型工艺制备无纺布时，往往要求纤维表面具有优异的粘合性，海岛纤维长存在岛相暴露致使无纺布纤维网粘合牢度不高。
(2)海岛纤维因内部一般为十几至数百根岛径细微的纤维，虽然纤维的强度和伸长率相较于ES纤维显著提升，然而获得的无纺布的硬挺度、支撑性不佳。
2020年新冠病毒的突如其来，对医疗卫生用无纺布市场造成了极大的影响，大部分企业仍然将提高产能作为亟待解决的首要问题，在产品上沿用照搬已成熟化的生产技术，较少投入新形势下医疗卫生用无纺布性能优化的研发，也使得在国际市场的发展受到一定的限制，因此发明人认为以海岛纤维结构为基础，替代传统ES纤维，进行新型热成型无纺布的技术开发是迎合新环境的必要的，迫切的研发议题。
发明人通过巧妙的海岛结构设计，设置低熔点的外圈岛，赋予海岛纤维与传统ES纤维同等优越的热粘结性；传统的PP/LDPE海岛纤维与ES纤维相比在机械性能上有着明显的优势，然而引入LLDPE外圈岛后，明显降低了PP/LDPE海岛纤维的性能和硬挺度，这是因为LLDPE的机械性能低于PP，并且在热粘合过程中两相结合力差。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，所述定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1～3圈内环岛构成；
所述外环岛的组分为线性低密度聚乙烯(LLDPE)；
所述内环岛的组分为均聚聚丙烯(PP)；
所述过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯(Co-PP)；
所述外环岛的直径小于等于所述内环岛的直径，所述外环岛中，岛与岛之间的间隙小于过渡岛的直径。
现有纺制的常规PP/PE海岛纤维往往存在岛相外露的问题，一般PP的熔点在160℃，PE在110℃，当制备热成型无纺布时，暴露的PP在热成型时未软化，使得无纺布制品存在严重的粘合性问题。本发明所述海岛纤维外环岛组分使用熔点较低的LLDPE，在纺丝过程中即便LLDPE暴露在海岛纤维表面也不影响纤维之间的粘合性。在外环岛(LLDPE岛)与内环岛(PP岛)之间引入一圈无定型的Co-PP，可以显著改善外圈LLDPE岛与内圈PP岛的结合力，海岛纤维经热粘合获得的无纺布的整体力学强度有明显改善。通过喷丝板设计使所述海岛纤维外环岛的直径小于等于内圈岛的直径，外环岛中岛间的间隙小于过渡岛的直径，有效防止内环岛纤维暴露致使粘合缺陷。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，所述热成型无纺布用海岛纤维的海组分为低密度聚乙烯；岛组分与海组分的质量比例为50～75:50～25；所述外环岛组分占总的岛组分的5～15wt％；所述过渡岛组分占总的岛组分的25～30wt％；海岛纤维的纤维纤度为1.90±0.10dtex。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，所述线性低密度聚乙烯的熔点比所述低密度聚乙烯的熔点高10～20℃。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，内环岛组分的聚合物模量≥2000MPa，内环岛的个数为12～26个；内环岛组分占总的岛组分含量的60wt％以上。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，过渡岛组分的聚合物模量为≥1200MPa，过渡岛的个数大于内环岛个数*(2n-1)/(4n-3)，n为内环岛的圈数。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，所述热成型无纺布用海岛纤维的断裂强度为2.8～3.3cN/dtex，断裂伸长率为50±20％。
本发明还提供一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；所述定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1～3圈内环岛构成；
(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，岛组分与海组分的质量比例为50～75:50～25，外环岛组分占总的岛组分的5～15wt％，过渡岛组分占总的岛组分的25～30wt％。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，所述复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为100～140℃，输送区温度为140～220℃，熔融区温度为190～240℃，纺丝箱体温度为220～240℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为120～160℃，输送区温度为160～220℃，熔融区温度为220～260℃，纺丝箱体温度为250～280℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为140～180℃，输送区温度为160～220℃，熔融区温度为220～260℃，纺丝箱体温度为250～275℃；
纺丝速度：500～1400m/min。
如上所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，所述第一道水浴牵伸，其水浴温度为40～90℃，牵伸倍率为1.50～4.50倍；
所述第二道油浴牵伸，其油浴温度为40～70℃，牵伸倍率为1.00～2.00倍，油浴槽中油剂浓度为3.5wt％～6wt％，油剂为市售纺丝油剂；
纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压0.25～0.45MPa，背压0.20～0.35MP。
本发明的机理如下：
本发明利用海岛结构替代传统皮芯型ES纤维用于热成型无纺布制备支撑材料用无纺布，并克服了常规海岛纤维在本领域的劣势问题：
问题一：海岛纤维常用于超纤革用的无纺布，其常用针刺/水刺的方法制备，使纤网内部纤维互相缠结抱和，形成结构和物理性能稳定的非织造布；然而，热成型是完全利用纤维外层的具有低熔点特性的PE间的软化粘合获得物理结构上“交联”的网络结构，然而海岛纤维常常存在外圈海(高熔点的PP)暴露致使，海岛纤维表面存在粘合不牢的缺陷，最终导致无纺布力学性能差，易拉伸变形。
本发明将外圈岛的组分由PP改为比海组分低LDPE的熔点高10～20℃的LLDPE，经实验证明，利用LLPDE外圈岛合理的分布设计，LLDPE可很好的阻止内圈岛组分PP在表面的暴露；LLDPE的熔点选择至关重要，一方面不应过高，须确保LLDPE岛组分的暴露不会影响粘合性；另一方面不应过低，须确保一定的熔点差使得LLDPE和LDPE在纺丝头汇聚时LLDPE提前固化而不致使LLDPE转为海相，确保LLDPE在热成型过程中仍能保持一定的纤维结构，阻止内圈岛组分PP在表面的暴露。
问题二：海岛纤维的结构可以有效提升纤维的拉伸强度等，然而将皮芯型的大岛转变为海岛型的多个小岛，这种转变使得纤维的硬挺度有一定程度的下降，为解决这一问题：首选，本发明优选岛组分与海组分的质量比例为65～75:25～35，内环岛组分占总的岛组分含量的60wt％以上，以确保海岛纤维在热成型时各岛相在力的作用下产生表面相互接触粘合，这可以大幅间隙单根超细纤维导致的柔软性；并且，内环岛组分的聚合物模量≥2000MPa，选用高模量的聚合物能够确保无纺布整体达到需要的硬挺度。更重要的是，需要在两种不同岛组分的定岛之间设置过渡层，来过渡不同岛之间和粘合性，通过过渡岛的材质选择和岛的个数的选择，利用过渡岛改善PP定岛与LLDPE定岛之间的粘结性，最终有效的提升硬挺度和机械性能。
有益效果：
(1)与传统ES纤维相比，本发明的海岛纤维的断裂强度和断裂伸长率有大幅提升；
(2)与传统的海岛纤维相比，热粘合性优异，海岛纤维制备的热成型无纺布的拉伸断裂性能、硬挺度均优异。
附图说明
图1为本发明热成型无纺布用海岛纤维结构示意图，所述海岛纤维具有三种岛组分，最外圈岛组分为线性低密度聚乙烯LLDPE，过渡岛组分为PE共聚聚丙烯Co-PP，内圈岛组分为均聚聚丙烯PP；
图2为本发明实施例2中无纺布纤维网的粘合情况，采用基恩士VX-250拍摄得到，放大倍数200倍；
图3为常规市售皮芯结构PET芯层的ES短纤维的粘合情况，采用基恩士VX-250拍摄得到，放大倍数200倍；
其中，1-外环岛，2-内环岛，3-海相，4-过渡岛。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明采用的测试方法如下：
(1)海岛纤维拉伸性能的测定：
纤维样品随机取样50根，参照GB/T14335测定海岛纤维的纤度；参照GB/T 14337-2008测定纤维的断裂伸长率和断裂强力，计算平均断裂强度(简称：拉伸强度)和平均断裂伸长率(简称：伸长率)，拉伸速度为40mm/min；采用仪器为上海新纤仪器有限公司的XQ-1A型纤维强度仪与XD-1型纤维纤度仪。
(2)将所述海岛纤维以热风式热熔粘合制备成40g/m2的热成型无纺布，并测定无纺布的粘合状态，拉伸断裂性能和硬挺度。
测定海岛纤维制备的热成型无纺布的粘合状态：采用高倍显微镜观察无纺布纤维网的粘合情况。
测定海岛纤维制备的热成型无纺布的拉伸断裂性能：参照GB/T 24218.3—2010，采用YG026MB多功能电子织物强力仪测试无纺布的纵横向断裂强力，待测样品尺寸为20cm×5cm，拉伸隔距设置为100mm，拉伸速度为100mm/min。
测定海岛纤维制备的热成型无纺布的硬挺度：参照GBT18318.1-2009，采用LLY-01B电脑控制硬挺度仪测试无纺布的硬挺度，包括纵向抗弯长度、横向抗弯长度。
本发明的低密度聚乙烯(LDPE)选自亚洲聚合股份有限公司M2100(熔点105℃)、中国石化上海石油化工股份有限公司H2300(熔点115℃)；线性低密度聚乙烯(LLDPE)选用中国石油化工股份有限公司茂名分公司DNDA-7144(熔点120℃)、北欧化工RG7242(熔点125℃)；均聚聚丙烯选自美国埃克森美孚公司3155E3；PE共聚聚丙烯选用韩国SK公司R372Y。
实施例1
一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1圈内环岛构成；
其中海组分为熔点为105℃的低密度聚乙烯；
外环岛的组分为线性低密度聚乙烯，且熔点比海组分的熔点高120℃；
内环岛的组分为均聚聚丙烯；
过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯；
岛组分与海组分的质量比例为50:50；外环岛组分占总的岛组分的5wt％；过渡岛组分占总的岛组分的30wt％；内环岛组分占总的岛组分含量的65wt％。
复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为100℃，输送区温度为140℃，熔融区温度为190℃，纺丝箱体温度为220℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为120℃，输送区温度为160℃，熔融区温度为220℃，纺丝箱体温度为250℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为140℃，输送区温度为160℃，熔融区温度为220℃，纺丝箱体温度为250℃；
纺丝速度：500m/min；
(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维；
其中第一道水浴牵伸，水浴温度为90℃，牵伸倍率为4.5倍；第二道油浴牵伸，油浴温度为40℃，牵伸倍率为1倍，油浴槽中油剂浓度为3.5wt％；纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压为0.25MPa，背压为0.2MPa。
制成的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1圈内环岛构成；外环岛的直径(2.5μm)小于内环岛的直径(4μm)，外环岛中，岛与岛之间的间隙(0.2μm)小于过渡岛的直径(4μm)；内环岛组分的聚合物模量为2100MPa，内环岛的个数为12个；过渡岛组分的聚合物模量为1400MPa，过渡岛的个数为16。
实施例2
一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；如图1所示，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与2圈内环岛构成；
其中海组分为熔点为115℃的低密度聚乙烯；
外环岛的组分为线性低密度聚乙烯，且熔点比海组分的熔点高125℃；
内环岛的组分为均聚聚丙烯；
过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯；
岛组分与海组分的质量比例为65:35；外环岛组分占总的岛组分的10wt％；过渡岛组分占总的岛组分的28wt％；内环岛组分占总的岛组分含量的62wt％。
复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为120℃，输送区温度为180℃，熔融区温度为220℃，纺丝箱体温度为230℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为140℃，输送区温度为180℃，熔融区温度为240℃，纺丝箱体温度为265℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为160℃，输送区温度为190℃，熔融区温度为240℃，纺丝箱体温度为265℃；
纺丝速度：700m/min；
(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维；
其中第一道水浴牵伸，水浴温度为70℃，牵伸倍率为2.75倍；第二道油浴牵伸，油浴温度为50℃，牵伸倍率为1.15倍，油浴槽中油剂浓度为5wt％；纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压为0.3MPa，背压为0.26MPa。
制成的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与2圈内环岛构成；外环岛的直径(2μm)小于内环岛的直径(第一内环岛直径为2.8μm，第二内环岛直径为2.8μm)，外环岛中，岛与岛之间的间隙(0.4μm)小于过渡岛的直径(2.8μm)；内环岛组分的聚合物模量为2100MPa，内环岛的个数为22个；过渡岛组分的聚合物模量为1400MPa，过渡岛的个数为16。
实施例3
一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与3圈内环岛构成；
其中海组分为熔点为105℃的低密度聚乙烯；
外环岛的组分为线性低密度聚乙烯，且熔点比海组分的熔点高120℃；
内环岛的组分为均聚聚丙烯；
过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯；
岛组分与海组分的质量比例为75:25；外环岛组分占总的岛组分的15wt％；过渡岛组分占总的岛组分的25wt％；内环岛组分占总的岛组分含量的60wt％。
复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为140℃，输送区温度为220℃，熔融区温度为240℃，纺丝箱体温度为240℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为160℃，输送区温度为220℃，熔融区温度为260℃，纺丝箱体温度为280℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为180℃，输送区温度为220℃，熔融区温度为260℃，纺丝箱体温度为275℃；
纺丝速度：1400m/min；
(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维；
其中第一道水浴牵伸，水浴温度为40℃，牵伸倍率为1.5倍；第二道油浴牵伸，油浴温度为70℃，牵伸倍率为2倍，油浴槽中油剂浓度为6wt％；纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压为0.45MPa，背压为0.35MPa。
制成的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与3圈内环岛构成；外环岛的直径(1.5μm)小于内环岛的直径(第一内环岛直径为2.2μm，第二内环岛直径为2.2μm，第三内环岛直径为2.2μm)，外环岛中，岛与岛之间的间隙(0.6μm)小于过渡岛的直径(2.2μm)；内环岛组分的聚合物模量为2100MPa，内环岛的个数为26个；过渡岛组分的聚合物模量为1400MPa，过渡岛的个数为16。
实施例4
一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1圈内环岛构成；
其中海组分为熔点为105℃的低密度聚乙烯；
外环岛的组分为线性低密度聚乙烯，且熔点比海组分的熔点高120℃；
内环岛的组分为均聚聚丙烯；
过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯；
岛组分与海组分的质量比例为65:35；外环岛组分占总的岛组分的5wt％；过渡岛组分占总的岛组分的30wt％；内环岛组分占总的岛组分含量的65wt％。
复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为100℃，输送区温度为140℃，熔融区温度为190℃，纺丝箱体温度为220℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为120℃，输送区温度为160℃，熔融区温度为220℃，纺丝箱体温度为250℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为140℃，输送区温度为160℃，熔融区温度为220℃，纺丝箱体温度为250℃；
纺丝速度：500m/min；
(2)将步骤(1)制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维；
其中第一道水浴牵伸，水浴温度为90℃，牵伸倍率为4.5倍；第二道油浴牵伸，油浴温度为40℃，牵伸倍率为1倍，油浴槽中油剂浓度为3.5wt％；纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压为0.25MPa，背压为0.2MPa。
制成的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1圈内环岛构成；外环岛的直径(2.5μm)小于内环岛的直径(4μm)，外环岛中，岛与岛之间的间隙(0.2μm)小于过渡岛的直径(4μm)；内环岛组分的聚合物模量为2100MPa，内环岛的个数为12个；过渡岛组分的聚合物模量为为1400MPa，过渡岛的个数为16。
记实例1～4中所得纤维为1～4号纤维。作为对比，采用与本发明实施例1中相同工艺、原料，制成有内外环岛之分，但过渡岛组分PE共聚聚丙烯由内环岛组分均聚聚丙烯替代制得PP/LDPE定岛纤维，记为5号纤维。经纤维拉伸性能和制得的无纺布的性能对比，与1号纤维相比，5号纤维的拉伸性能(断裂强度和断裂伸长率)基本一致，然无纺布的横纵向断裂强力以及横纵向抗弯长度不如1号纤维，变差的原因LLDPE超细纤维与PP超细纤维在热压制备无纺布时的结合力不足导致的。
采用与本发明实例1中相同工艺、原料，制成的无内外环岛之分且无过渡岛组分的普通PP/LDPE定岛纤维，记无内外环岛之分且无过渡岛组分的普通PP/LDPE定岛纤维为6号纤维。与1号纤维相比，6号纤维制得的无纺布的横纵向断裂强力以及横纵向抗弯长度远不如1号纤维，与5号纤维相比横纵向断裂强力明显降低，而横纵向抗弯长度降低程度不明显，这是由于6号纤维在去除LLDPE的外环岛后，海岛纤维的粘结性显著变差，致使获得的横纵向断裂强力显著降低。
记常规市售皮芯结构PP芯层的ES短纤维为7号纤维，芯层PP与皮层LDPE组分的质量占比为50:50，如表1所示，与1号纤维相比，ES纤维的断裂强度和伸长率相对更低，这也证明了海岛纤维在性能上的优势；同时1号纤维制得的无纺布的横纵向断裂强力以及横纵向抗弯长度更高。
表1.纤维物性对比
Figure BDA0002847807980000091
将上述1～7号纤维采用相同的制备工艺，热风式热熔粘合制备成40g/m2的热风无纺布。测试无纺布纵横向断裂强力、硬挺度等结果如表2所示，在高倍显微镜下观察2号纤维与6号纤维热风无纺布纤维网的粘合情况如图2、3所示，明显看出本发明热成型无纺布用海岛纤维所制成的无纺布纤维网之间的粘合状态与市售皮芯结构的ES短纤维所制成的无纺布纤维网之间的粘合状态基本一致，如此可得到本发明热成型无纺布用海岛纤维所制成的无纺布纤维网之间的粘合状态优良。
表2.无纺布纵横向断裂强力、硬挺度对比
Figure BDA0002847807980000101
综上所述，发明人创造性的将海岛纤维转用于热成型无纺布领域，替代传统ES皮芯性复合纤维，对起到主要骨架结构的内圈定岛进行了研究，获得了适用于热成型无纺布领域的海岛纤维的优良性能。本发明的热成型无纺布用海岛纤维，其纤维断裂强度、伸长率等物性较传统ES皮芯性复合纤维进一步提升，且弥补了现有常规PP/LDPE海岛纤维在制备热成型无纺布时存在岛相外露的情况，使纤维网粘合状态差、无纺布强力低的问题。如此本发明的热成型无纺布用海岛纤维所制成的无纺布纤维网之间的粘合状态优良，无纺布纵横拉伸断裂强力高，硬挺度好。本发明的热成型无纺布用海岛纤维特别适合用于热风或热轧无纺布的制作，也为当前市场提供了一种新的用于热成型无纺布纤维的解决方案。

Claims (9)

1.一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，为定岛结构，其特征在于：定岛以环形均匀排列形式分布在海相中，所述定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1~3圈内环岛构成；
所述外环岛的组分为线性低密度聚乙烯；
所述内环岛的组分为均聚聚丙烯；
所述过渡岛的组分为PE共聚聚丙烯；
所述外环岛的直径小于等于所述内环岛的直径，所述外环岛中，岛与岛之间的间隙小于过渡岛的直径；
所述热成型无纺布用海岛纤维的海组分为低密度聚乙烯；岛组分与海组分的质量比例为50~75:50~25；所述外环岛组分占总的岛组分的5~15wt%；所述过渡岛组分占总的岛组分的25~30wt%；海岛纤维的纤维纤度为1.90±0.10dtex。
2.根据权利要求1所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的熔点比所述低密度聚乙烯的熔点高10~20℃。
3.根据权利要求2所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，其特征在于，内环岛组分的聚合物模量≥2000MPa，内环岛的个数为12~26个；内环岛组分占总的岛组分含量的60wt%以上。
4.根据权利要求3所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，其特征在于，过渡岛组分的聚合物模量≥1200MPa，过渡岛的个数大于内环岛个数*（2n-1）/(4n-3)，n为内环岛的圈数。
5.根据权利要求3所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维，其特征在于，所述热成型无纺布用海岛纤维的断裂强度为2.8~3.3cN/dtex，断裂伸长率为50±20%。
6.制备如权利要求1~5任一项所述的一种热成型无纺布用PP/LDPE海岛纤维的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）采用复合纺丝制备定岛结构的海岛纤维；所述定岛结构由自外向内依次排列的1圈外环岛、1圈过渡岛与1~3圈内环岛构成；
（2）将步骤（1）制得的海岛纤维进行第一道水浴牵伸，再进行第二道油浴牵伸，再喂入卷曲机，纤维束经卷曲后烘干定型，最后切断打包，制得热成型无纺布用海岛纤维。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，岛组分与海组分的质量比例为50~75:50~25，外环岛组分占总的岛组分的5~15wt%，过渡岛组分占总的岛组分的25~30wt%。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述复合纺丝工艺参数如下：
纺丝温度：海组分的纺丝螺杆进料区温度为100~140℃，输送区温度为140~220℃，熔融区温度为190~240℃，纺丝箱体温度为220~240℃；外环岛组分纺丝螺杆进料区温度为120~160℃，输送区温度为160~220℃，熔融区温度为220~260℃，纺丝箱体温度为250~280℃；过渡岛和内环岛组分的纺丝螺杆进料区温度为140~180℃，输送区温度为160~220℃，熔融区温度为220~260℃，纺丝箱体温度为250~275℃；
纺丝速度：500~1400m/min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一道水浴牵伸，其水浴温度为40~90℃，牵伸倍率为1.50~4.50倍；
所述第二道油浴牵伸，其油浴温度为40~70℃，牵伸倍率为1.00~2.00倍，油浴槽中油剂浓度为3.5wt%~6wt%；
纤维束喂入卷曲机卷曲，卷曲机主压0.25~0.45MPa，背压0.20~0.35MPa。
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