CN1308508C - 偏心的聚酯－聚乙烯－双组分纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于生产具有柔软手感和改善的潜在卷曲的芯/皮型偏心双组分纤维的方法。以600到2，000m/min的纺丝速度通过熔纺作为芯组分的聚酯和作为皮组分的聚乙烯生产偏心芯/皮纤维，该纤维的皮部分占所述纤维截面的35到70%；将如此得到的纤维在40到70℃的温度和拉伸比为VVmax±20%的条件下拉伸，然后以卷曲的方式进行压缩。以这种方式生产的纤维的触感非常柔软并具有附加的潜在卷曲。所述纤维特别适用于生产卫生产品如卫生非织造织物和各种类型的用于生产尿布、绷带、棉团等的卫生纺织扁平物体。

Description

偏心的聚酯-聚乙烯-双组分纤维
本发明涉及芯/皮型双组分纤维，聚酯作为芯组分，聚乙烯作为皮组分，其中芯是偏心布置的，所述纤维触感非常柔软并具有强的潜在卷曲。
由于聚酯纤维的平衡性质，它们现在是最广泛使用的合成纤维之一。特别是，近些年来，已经作出无数努力以开发可用于某种应用的具有附加特定性质的聚酯纤维。
与聚烯烃纤维如聚乙烯纤维或聚丙烯纤维相比，聚酯纤维在相同纤度时手感较硬。在某些应用如纺织卫生产品如尿布和卫生巾中，这种较硬的手感看起来就成为缺点。这种缺点也存在于纺织卫生产品如相应的非织造织物。
已经有很多努力试图改善这种手感。例如，在EP 0277707 A2中描述的聚烯烃双组分纤维和由其生产的非织造织物。
在该专利所述主题中的一种纤维是芯/皮纤维，其具有聚酯芯，皮由乙烯和至少一种具有4到8个碳原子的α烯烃的线型低密度共聚物与1到50重量％的结晶聚丙烯的混合物组成。
然而，其中描述的芯/皮纤维的卷曲弧数还有许多待改进之处，因此即使由这种纤维生产的非织造织物，其容度积也不能满足所有的要求。
即使是为了改善卷曲而在DE 1760755中提出的方法也不能生产出具有本发明所实现的优点的纤维，在上述方法中，从喷丝帽中喷出的熔纺纤维在一面被更强力地冷却，因此由于得到的不对称长丝结构而形成另外的卷曲弧。
如根据JP 02 139415 A2得到的那些纤维也不能满足手感和潜在卷曲的所有要求。其中描述的方法为，基本上由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组分和由聚酯组成的第二组分纺成并列型纤维，其中所述聚酯由乙二醇、对苯二酸和间苯二酸和具有磺酸酯基团的芳香族二羧酸生产。
即使在JP 2145811 A中描述的用于生产具有潜在卷曲的双组分纤维的方法也不能生产出以手感特别柔软和潜在卷曲改善为特征的纤维。
最后还提及DE 0496734 B1，其描述了不是在湿法条件下生产的热粘合纤维产品，包括高效纤维如聚酯、聚酰胺、丝等，其与可染色的热塑性双组分纤维热粘合。双组分除了并列布置之外，还提及了具有不对称结构的芯/皮布置。
虽然已经有各种生产纤维的方法，特别是具有良好卷曲性质的双组分纤维仍然需要改进的双组分型纤维，其特征在于具有特别柔软的触感和改进的潜在卷曲，其可特别地在进一步的包括热作用的加工过程中进行生产并导致卷曲弧数增加。本发明的另一个目的是提供一种简单的方法，其中通过选择适当的工艺参数来实现极高的卷曲弧数，该方法事实上操作简单并且能耗低。
本发明的目的通过以下用于生产手感柔软和潜在卷曲改善的芯/皮型偏心双组分纤维的方法实现，所述方法生产的偏心芯/皮纤维的皮部分占纤维截面的35到70％，以600到2,000，优选600到1,400m/min的纺丝速度对芯组分聚酯和皮组分聚乙烯进行熔体纺丝，在40到70℃的温度下，以VVmax±20％的拉伸比拉伸如此得到的纤维，然后进行填塞卷曲。VVmax指每cm的弧数达到最大时的拉伸比，其测定如下。
优选拉伸在50到60℃的温度下进行。双组分纤维被生产为具有极限偏心的芯/皮纤维是有利的，其中当芯组分达到皮组分的外边缘时实现极限偏心或最大偏心，如图1中图示。对苯二酸乙二酯是理想的聚酯。常规的，特别是市售的聚乙烯可作为用于皮组分的聚乙烯。
具体地讲，这些组份包括成纤维线型乙烯聚合物如线型高密度聚乙烯(HDPE)，其密度为0.941到0.965g/cm3；和线型低密度聚乙烯(LLDPE)，其典型地具有低密度聚乙烯(LOPE)密度范围内的密度；和线型中等密度聚乙烯(LMDPE)，即，密度范围为约0.1到0.94g/cm3。
线型乙烯聚合物的密度可根据ASTM D-792标准测量，其适当的定义可见于ASTM D-1248。
这些聚合物可使用配位催化剂生产。它们通常已知为线型聚合物，基本上是因为它们没有如当单体聚合形成主聚合链时形成的支链。
LLDPE为低密度线型乙烯聚合物，其中乙烯与少量的α-β烯键式不饱和烯聚合，所述α-β烯键式不饱和烯的每个链烯分子具有3到12个碳原子，特别是4到5个碳原子。
纤维被生产为具有2到7分特的纤度是有利的，这个纤度指是指拉伸后的纤维；拉伸优选以VVmax为1.4到2.4±20％的拉伸比进行。
本发明的另一个目的是根据上述方法生产的双组分纤维在生产卫生产品中的应用。双组分纤维优选用于生产卫生织物，特别是非织造织物。特别有利的应用是生产尿布、卫生巾、衬垫等。
芯组分可由常规的可熔纺聚酯材料组成。原则上可以考虑所有类型的已知适合于生产纤维的聚酯材料作为聚酯材料。这种聚酯基本上由衍生自芳香族二羧酸和脂肪族二醇的组分组成。通常使用的芳香族二羧酸组分为苯二羧酸的二价残基，具体为对苯二酸和间苯二酸；通常使用的二醇具有2到4个碳原子，特别适合的是乙二醇。
特别有利的聚酯材料是其至少85摩尔％由聚对苯二甲酸乙二醇酯组成。其余的15摩尔％由二羧酸单元和作为所谓的改性剂的乙二醇单元组成，本领域技术人员可进一步以特定方式改变纤维的物理和化学性质。这种二羧酸单元的例子为间苯二酸或脂肪族二羧酸如戊二酸、己二酸、癸二酸的残基；具有改性作用的二醇残基的例子为较长链二醇的残基，如丙二醇或丁二醇的残基、二乙二醇或三乙二醇的残基或，如果以少量存在的话，分子量为500到2000g/mol的聚乙二醇的残基。
特别优选的是包含至少95摩尔％聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯，特别是未改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚酯。这种聚酯通常具有与特性粘度(IV)为0.5到1.4(dl/g)相当的分子量，特性粘度在25℃下在二氯乙酸中的溶液测量。
重要的是聚酯组分的熔点与聚乙烯组分的熔点相差至少30℃，因为低熔点组分即乙二醇组分在粘合非织造织物、其它织物和其它卫生产品的生产过程中可作为或应当作为粘合物质。
带有适当喷嘴的现有技术的装置，可用于生产芯/皮型纤维，其中芯处于偏心的位置。重要的是芯不是位于中心处和不是截面对称的，而是偏心的。芯从中心尽可能远地向外周移位是有利的，最有利的是芯位于极限偏心的位置，即芯组分达到皮组分的边缘，如图1中所示的结构，即，其至少一部分与截面外周相切。本发明的纺丝速度为600到2,000m/min，优选为600到1,400m/min。
喷嘴喷丝表面上的喷丝速度与纺丝速度和拉伸比相适应以生产具有期望纤度的纤维，即，具有约2到7分特纤度的纤维。
可以理解，纺丝速度为固化丝被脱出的速度。如此脱出的丝可直接导向拉伸区域或首先缠绕起来并随后以VVmax的拉伸比进行伸张。
需要的VVmax比测定如下。
以芯处于偏心位置的方式对如上所述的芯/皮型双组分纤维进行纺丝，然后分别以1.2到2.6之间不同的比拉伸约10个样品，拉伸比以约0.1变化，即，为1.2、1.3、1.4…到2.6。
对于所有样品，在40到70℃的相同温度下，优选在55℃的温度下进行拉伸。然后，样品在填塞箱中卷曲。在填塞箱中卷曲之后，纤维在120℃下经历热处理，保持3分钟。然后计算每个样品的每厘米的弧数，并根据DIN53840标准测定卷曲K1。得到的值图示为拉伸比的函数。
图2表示适当地测定纤度为3.0分特和芯/皮比为50∶50的纤维的VVmax值。VVmax值为1.7。
读取VVmax值作为弧/厘米曲线(Y轴)的数值的最大值和拉伸比(X轴)，并作为本发明的方法的工艺参数。
这是本发明生产的芯/皮比为50∶50和拉伸后纤度为3分特的偏心双组分纤维的最佳值。类似地，可根据相应的测试测定其它纤度从2到7分特和其它芯/皮比的双组分纤维的VVmax比。
最大卷曲K1可对应于弧数的最大值，但不需要这样。图3还表示卷曲K1作为VV的函数。
在测定VVmax后，可以以生产规模进行本发明的方法。
然后将以VVmax拉伸比拉伸的纤维进行填塞卷曲。填塞卷曲的纤维可被切为短纤维，然后加工成适合的产品，特别是纺织产品，优选卫生产品、卫生织物、卫生非织造织物、尿布、卫生巾和衬垫等，也可加工成脱脂棉团等。
作为本发明的方法产生的结果，纤维被赋予额外的潜在卷曲，其在进一步的加工过程中，可通过温度超过约100℃的热处理引发。由此，已经通过在填塞箱中卷曲得到的弧数得到进一步的增加。
因此，本发明的纤维不仅手感柔软，而且有助于改善相应产品的松密度。可以通过在皮组分变软或开始熔化的温度下进行适当的热处理使非织造织物得到适当地强化。
特别惊讶地发现，使用本发明的具有相对低的拉伸比的方法得到的纤维除了由填塞卷曲产生的弧之外，还有由于潜在卷曲能力的引发产生的弧数的增加。这是特别令人惊讶的，因为常规的观点是，潜在卷曲能力的强度的增加只有在拉伸持续增加的条件下才会发生。
通过以下实施例更详细地说明本发明。
实施例
在双组分纺丝装置上从标准聚酯为芯和聚乙烯为皮生产纺丝产品，其具有偏心截面。在芯/皮比为50∶50条件下，使用827孔喷丝帽的整个期间，每个纺丝点为380g/min。每个纺丝纤度设置为4.60分特。拉伸速度为1,000m/min。聚酯的物料温度为285℃，聚乙烯的物料温度为265℃。纺丝通过内部/外部吹风冷却，喷吹长度为500mm，空气体积流速为280m3/h，空气温度为40℃。在它们合股之前，通过常规上浆制备长丝。
然后，把纺丝产品进料到常规的纤维运输带上并进一步加工。在所示区域，特别是对于最终纤度为3.0分特的特定情况中，以旋转辊之间1.7的拉伸比进行拉伸。开始拉伸时辊的温度为50℃。多股线随后进行干燥后，再在温度为105℃的旋转辊上将纤维多股线在填塞箱式卷曲机中机械卷曲，然后在60℃的平带干燥机上干燥。使用常规的短纤维切割机切断。

Claims (12)

1.具有柔软手感和改善的潜在卷曲的芯/皮型偏心双组分纤维的生产方法，其中以600到2,000m/min的纺丝速度通过熔纺作为芯组分的聚酯和作为皮组分的聚乙烯生产偏心芯/皮纤维，该纤维的皮部分占所述纤维截面的35到70％；将如此得到的纤维在40到70℃的温度和拉伸比为VVmax±20％的条件下拉伸，然后填塞卷曲，VVmax是指每cm的弧数达到最大值时的拉伸比。
2.权利要求1的方法，其特征在于纺丝速度为600到1,400m/min。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于拉伸在50到60℃的温度下进行。
4.权利要求1或2的方法，其特征在于将双组分纤维生产成芯/皮纤维使得双组分纤维的芯组分到达皮组分的外边缘。
5.权利要求1或2的方法，其特征在于使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为聚酯。
6.权利要求1或2的方法，其特征在于经过拉伸后将纤维生产成其纤度为2到7分特。
7.权利要求1或2的方法，其特征在于以Vvmax为1.4到2.4±20％的拉伸比进行拉伸。
8.根据权利要求1到7中至少一项的方法生产的双组分纤维在生产卫生产品中的应用。
9.权利要求8的应用，用于生产卫生织物。
10.权利要求9的应用，用于生产非织造织物。
11.权利要求9或10的应用，用于生产尿布。
12.权利要求9或10的应用，用于生产卫生巾或衬垫。
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