專利名稱：：低溫粘合纖維以及由該纖維制造的無紡布的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及低溫粘合纖維以及由該纖維制造的無紡布。更具體地，本發(fā)明涉及低溫粘合聚烯烴復合纖維，該纖維在制備無紡布的工藝中具有低的熱處理溫度和低的無紡布熱封溫度以及具有優(yōu)異的與粘合劑的粘合強度，本發(fā)明還涉及由該纖維制造的無紡布。由于由聚烯烴熱粘合復合纖維制造的無紡布具有較好的特性和柔軟感和高強度，它們用作衛(wèi)生材料如衛(wèi)生巾和尿布。有兩種熱處理方法可用于從熱粘合復合纖維得到無紡布。即，使用抽吸式帶烘燥機或抽吸式轉筒烘燥機的熱空氣粘附法，和使用熱輥等的熱壓法。在這些方法中，通過在可得到快速生產速度的相對高溫下處理，得到具有高強度的用作衛(wèi)生材料的無紡布。然而，增加熱處理速度雖有助于快速生產無紡布但導致無紡布的強度較低。另一方面，為得到高強度無紡布進行的高溫和高壓熱處理即使使強度增加了，也會使無紡布的手感變硬。聚烯烴(皮/芯)復合纖維是公知的，例如高密度聚乙烯/聚丙烯(以下簡寫HDPE/PP)復合纖維、高密度聚乙烯/聚酯(以下簡寫為HDPE/PET)復合纖維、以及具有丙烯共聚物皮組分和偏心地位于該皮內的聚丙烯芯組分的纖維(日本專利公告No.55-26203，和日本專利申請公開No.2-91217和2-191720)。含有低密度聚乙烯和低分子量聚乙烯的纖維稱作熱粘合聚烯烴非復合纖維(日本專利申請公開No.63-165511)。HDPE/PP復合纖維和HDPE/PET復合纖維與其它聚烯烴纖維混合。該混合的纖維用于改善衛(wèi)生無紡布的特性例如液體滲透性和膨松性。也可使用包括兩層互疊在一起的不同纖維構成的纖維網(wǎng)的無紡布。使用這樣制成的尿布即通過用不同種無紡布覆蓋在以紙漿等為主體的吸液層的上表面和下表面上、折疊并在中間部分熱封而制得。然而，在混有HDPE/PP復合纖維或HDPE/PET復合纖維的聚烯烴纖維的無紡布中，或者在兩層無紡布中，使用具有不同熔點的纖維，這會引起下列缺點無紡布的強度低、熱封部分易撕裂。當無紡布用作尿布的表面材料時，需要有防水性以防止尿液從褲襠和腰間的皺裥處漏出。在常用的聚烯烴熱粘合纖維中，經(jīng)常使用防水油劑，該防水油劑是通過將具有16-18個碳原子的磷酸烷基酯或石蠟油劑與硅油或氟代烴油混合而得。當襯料用的無紡布與表層布粘合時，或者無紡布與PE膜粘合時，在褲襠和腰間的皺裥處部分，使用熱熔粘合。在使用防水油劑時，無紡布對粘合劑的粘合性差并且封閉處易撕裂。為了避免這種缺點，需要較多的粘合劑。然而，目前需要尿布重量輕、致密并且成本低，因而應提供使用少量熱熔粘合劑且具有高粘合性的無紡布。本發(fā)明的目的是提供一種復合纖維，以及由該纖維制成的無紡布，盡管在低溫和高速下進行熱處理，該無紡布仍具有高的強度和柔軟手感。該無紡布具有高的與熱熔粘合劑間的粘合性，以及優(yōu)異的防水性。本發(fā)明人認真地進行了解決上述問題的研究并完成了如下各項發(fā)明。(1)、一種低溫粘合纖維，其特征在于在聚烯烴復合纖維上涂覆有0.1-2.0wt％(以纖維的重量計)纖維油劑，該聚烯烴復合纖維具有聚丙烯芯組分和主要含丙烯的烯烴二聚物或三元共聚物的皮組分，其中所述的纖維油劑含有5-15wt％的下列組分(A)、5-45wt％的下列組分(B)和40-90wt％的下列組分(C)的表面活性劑組合物。(A)至少一種烷基磺酸堿金屬鹽，(B)至少一種選自多元醇酯和脂肪酸鏈烷醇酰胺的化合物，(C)至少一種選自二元酸酯和聚乙二醇酯的化合物。(2)、上述(1)所述的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴二聚物是99-85wt％丙烯和1-15wt％乙烯的共聚物。(3)、上述(1)所述的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴二聚物是99-50wt％丙烯和1-50wt％1-丁烯的共聚物。(4)、上述(1)所述的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴三元共聚物是84-97wt％丙烯、1-10wt％乙烯和1-15wt％1-丁烯的共聚物。(5)上述(1)-(4)任一項所述的低溫粘合纖維，其中所述的烷基磺酸鹽是至少一種選自8-18個碳原子的烷基磺酸與鈉或鋰的鹽的堿金屬鹽。(6)、上述(1)-(4)任一項所述的低溫粘合纖維，其中的多元醇酯是選自甘油、季戊四醇、山梨醇、脫水山梨醇和蔗糖中至少一種多元醇的酯，并且具有的HLB為5或更小。(7)上述(1)-(4)任一項所述的低溫粘合纖維，其中的脂肪酸鏈烷醇酰胺是至少一種具有8-22個碳原子的?；娘柡突虿伙柡椭逅岬逆溚榇减０贰?8)上述(1)-(4)任一項所述的低溫粘合纖維，其中的二元酸酯是選自己二酸、癸二酸、苯二甲酸、對苯二酸、琥珀酸和馬來酸的至少一種二元酸的酯。(9)、上述(1)-(4)任一項所述的低溫粘合纖維，其中的聚乙二醇酯是具有8-18個碳原子的烷基的脂肪酸與分子量為200-800的聚乙二醇形成的單酯或二酯中的至少一種。(10)、由上述(1)-(9)任一項所述的低溫粘合纖維制造的無紡布。(11)、一種具有吸水性的制品，該制品是由上述(10)所述的無紡布制造的。下面具體說明本發(fā)明。本發(fā)明復合纖維的芯組分的聚丙烯是主要含丙烯的晶態(tài)聚合物，優(yōu)選具有約2-150MFR(230℃，2.16kg)的纖維級且熔點約為158℃或更高。這種聚合物通過使用齊格勒-納塔催化劑的公知的丙烯聚合方法而得到。本發(fā)明復合纖維的主要皮組分共聚物是主要含丙烯的烯烴二聚物(含有99-85wt％丙烯和1-15wt％乙烯)、主要含丙烯的烯烴二聚物(含有99-50wt％丙烯和1-50wt％1-丁烯)、和主要含丙烯的烯烴三元共聚物(含有84-98wt％丙烯和1-10wt％乙烯以及1-15wt％1-丁烯)。該共聚物具有約3-50的MFR(230℃，2.16kg)和約120-158℃或更高的熔點。該共聚物是一種固態(tài)共聚物，它是通過使用齊格勒一納塔催化劑由烯烴共聚得到的，并且基本上是無規(guī)共聚物。當在該共聚物中的共聚單體(乙烯和1-丁烯)的含量小于1wt％時，所得纖維不具有足夠的熱粘合性。當該共聚物的熔點不在上述范圍內時，熱封速度、熱封強度、無紡布的生產速度、無紡布的強度和無紡布的手感中的任一項指標均降低。用公知的復合紡絲方法將上述兩組分紡成皮芯型或偏心皮芯型纖維、伸張并卷曲。兩種復合組分的重量比優(yōu)選在皮組分/芯組分＝20/80-70/30(wt％)范圍內。當皮組分含量小于20wt％時，纖維的熱粘合性降低，并且在用該纖維制備無紡布時，難以得到具有足夠拉伸強度和低溫粘合性的由該纖維制成的無紡布。當皮組分含量大于70wt％時，熱粘合性足夠，但纖維的熱收縮性變大，并且該纖維網(wǎng)的尺寸穩(wěn)定性在無紡布的制造過程中降低。纖維的復合方式優(yōu)選皮芯同軸方式，因為在熱處理時這種方式的纖維網(wǎng)的收縮小。具有0.5-10.0d/f細度和3-60/25mm卷曲數(shù)的復合纖維具有良好的梳理加工性，因此是優(yōu)選使用的。用于本發(fā)明的表面活性劑組合物(A)含有至少一種選自8-18個碳原子的烷基磺酸與鈉或鋰的鹽的烷基磺酸堿金屬鹽。例如是月桂基磺酸鈉、肉豆蔻基磺酸鈉、鯨蠟基磺酸鈉和硬脂酰基磺酸鈉。特別地，具有12-18個碳原子的烷基的鹽是優(yōu)選的。這些鹽的混合物也可使用。用于本發(fā)明表面活性劑組合物(B)中的多元醇酯是選自甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨醇、脫水山梨醇和蔗糖中至少一種多元醇的酯，并且HLB值為5或更小。特別地，優(yōu)選使用甘油一月桂酸酯、甘油一硬脂酸酯、甘油三硬脂酸酯、脫水山梨醇一油酸酯和脫水山梨醇一硬脂酸酯。用于本發(fā)明的表面活性劑組合物(B)中的脂肪酸鏈烷醇酰胺可用常規(guī)酰胺形成方法通過將鏈烷醇胺如單乙醇胺、二乙醇胺和N-(2-氨基乙基)-乙醇與8-22個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸反應而制得。作為鏈烷醇胺，優(yōu)選使用二乙醇胺。作為脂肪酸，優(yōu)選使用具有12-18個碳原子的酸，如月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和油酸?？梢允褂眠@些多元醇酯和/或脂族鏈烷醇酰胺的混合物。用于本發(fā)明表面活性劑組合物(C)中的二元酸酯是選自己二酸、癸二酸、鄰苯二甲酸、對苯二酸、琥珀酸和馬來酸的至少一種二元酸的酯。特別地，優(yōu)選使用己二酸二辛酯、癸二酸二丁氧基乙酯和鄰苯二甲酸二辛酯。用于本發(fā)明表面活性劑組合物(C)的聚乙二醇酯是分子量為200-800的聚乙二醇與具有8-18個碳原子烷基的脂肪酸的單酯或二酯。特別地，聚乙二醇的分子量優(yōu)選為200-600，脂肪酸的烷基優(yōu)選具有12-18個碳原子。例如是聚乙二醇(400)一硬脂酸酯、聚乙二醇(300)二硬脂酸酯、聚乙二醇(400)二硬脂酸酯和聚乙二醇(400)一油酸酯?？梢允褂眠@些二元酸酯和/或聚乙二醇酯的混合物。用于本發(fā)明的纖維油劑是上述表面活性劑組合物(A)(至少一種烷基磺酸鹽)、表面活性劑組合物(B)(至少一種選自多元醇酯和脂肪酸鏈烷醇酰胺的化合物)、和表面活性劑組合物(C)(至少一種選自二元酸酯和聚乙二醇酯的化合物)的混合物，其重量比A/B/C＝5-15/545/40-90％(以總重量為100％計)。當該纖維油劑的每種組分的重量比不在上述比例范圍時，則對低溫粘合性、熱密封性、與熱熔粘合劑的粘合性和防水性中的任一性能有壞的影響。因而難以得到本發(fā)明的效果。在本發(fā)明中，將上述纖維油劑涂覆到復合纖維上，涂覆量為0.1-2.0wt％，優(yōu)選0.3-1.8wt％(以纖維的重量計)。當該纖維油劑的涂覆量小于0.1wt％時，則低溫粘合性不充分。當涂覆量大于2.0wt％時，由于卷曲不希望地降低，該復合纖維在梳理加工過程中的可加工性降低。作為將纖維油劑涂覆到復合纖維上的方法，可使用公知的方法，例如在紡絲工藝中使用接觸輥的方法，在纖維伸張工藝中使用接觸輥的方法、或者在卷曲工藝后將纖維油劑噴涂在纖維上的方法。對于本發(fā)明的低溫粘合纖維，如果需要，可以在該纖維中摻入其它添加劑如熱塑性樹脂等，或者將其它處理劑涂覆在纖維表面，只要不影響本發(fā)明的效果。本發(fā)明的無紡布可按下列步驟制得將涂覆有纖維油劑的上述復合纖維用梳理機加工成具有所希望單位重量的纖維網(wǎng)，用公知方法加工該纖維網(wǎng)，例如用針刺法、抽吸式烘燥機法或熱輥法。當該無紡布用作尿布和衛(wèi)生巾時，單根纖維的細度優(yōu)選為0.50-10.0旦(尼爾)，無紡布的單位重量為8-50g/m2是優(yōu)選的，更優(yōu)選為10-30g/m2。當單根纖維的細度小于0.5旦時，用梳理機難以得到均勻的纖維網(wǎng)。當單根纖維的細度大于10.0旦時，得到粗糙的無紡布。由這種無紡布制造的表層材料還有不希望的粗糙手感。當單位重量小于10g/m2時，則表層材料太薄以至不能得到足夠的強度。當單位重量超過50g/m2時，盡管可以得到優(yōu)選的強度，但無紡布的手感太粗糙，并且對于實用來說成本太高。在本發(fā)明的無紡布中，如果需要，其它的纖維可與本發(fā)明的低溫粘合纖維混合使用，只要本發(fā)明的優(yōu)點能夠保留。作為其它纖維，例如是聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維。在該無紡布中，在混有其它纖維的混合物中，本發(fā)明纖維的含量應為20％(重量)或更多。當在無紡布中本發(fā)明纖維的含量小于20wt％時，則難以得到足夠的無紡布的強度和熱密封性，并且在很多情況下不能得到良好的與熱熔粘合劑的粘合性和防水性。由下列實施例進一步說明本發(fā)明，但并不局限于此。在實施例中表明的物理數(shù)據(jù)值由下列方法測定。纖維油劑量使用素格利特萃取器，在回流下用甲醇/石油醚＝1/1混合溶劑將10g纖維試樣回流萃取3小時，之后蒸發(fā)掉溶劑，測定殘余物重量。無紡布強度使用包括具有24％粘合面積的軋花輥和平金屬輥的熱壓機，該熱壓機已加熱到一定溫度，在線壓力為20kg/cm和速度為6m/min條件下熱處理梳理機纖維網(wǎng)，則得到單位重量20g/m2的無紡布。機械行走的方向(MD)調整為無紡布的長度方向，垂直于機器行走方向的方向(CD)調整為無紡布的寬度方向。制備長15cm寬5cm的試驗片，用拉伸試驗機于10cm夾持距離和10cm/min拉伸速度條件下測定拉伸強度。與熱熔粘合劑的粘合性使用上述長15cm寬2.5cm的試驗片，該試驗片是從上述用于測定拉伸強度的無紡布上切下的，將熱熔粘合劑以1mm寬涂覆于試驗片的軋花側。20秒后，將另一試驗片置于其上，使兩試驗片的軋花側相對，并施加2kg/cm2的壓力10秒鐘，將該試驗片置于20℃溫度和40％濕度恒溫槽中24小時。用拉伸試驗機于10cm夾持距離和10cm/min拉伸速度條件下測定在與熱熔粘合劑結合部分處的斷裂強度。用于熱熔粘合劑粘合性測定的試驗機由JTTooshiCo.Ltd.制造，ASM-15型用于涂覆的涂覆器Noodson3100型粘合劑SEBS防水性從上述用于拉伸強度測定的無紡布上切下15cm見方的試驗片，依據(jù)JISL1092方法A(低水壓法)以10cm/min的升降速度測定防水壓力(mm)。結果表明，當防水壓力越高時，防水性越好。具有50mm或更高的防水壓力的無紡布是可以實用的。熱封性從上述用于拉伸強度測定的無紡布上切下2.5cm寬的兩個試驗片。使用一對由相同無紡布制成的兩個試驗片，或者一對其中一片是上述無紡布制成而另一片是由聚丙烯纖維(2d/f)制成的單位重量為約20g/m2的無紡布制成的試驗片，將一片試驗片置于另一試驗片上并蓋住邊緣1cm長，在3kg/cm2壓力下于一定溫度熱壓3秒鐘。用拉伸試驗機于10cm夾持距離和10cm/min速度下測量熱封邊緣的剝離強度。實施例1-6和對比例1-3在溫度300℃和1000m/min牽引速度下，利用具有直徑為0.6mm的噴嘴的復合紡絲裝置將具有40/60復合比(皮組分比芯組分)的復合纖維紡絲，該復合纖維中的皮組分是含有5w％1-丁烯和95wt％丙烯的MFR為15的二聚物(A)，芯組分是MFR為10的結晶的聚丙烯(均聚物)，則得到具有4d/f單根纖維細度的皮芯同軸型未拉伸的復合纖維。在紡絲后緊接的卷取工序中，用接觸輥將具有表1所示組成的纖維油劑粘附其上。然后，用熱輥于95℃將纖維拉伸至原長度的2.4倍。在填塞箱中將纖維卷曲，于95℃溫度干燥并切斷則得到2d×38mm的復合纖維(實施例1和2)。在300℃溫度和1000m/min送出速度下，利用具有直徑為0.6mm的噴嘴的復合紡絲裝置將具有40/60復合比(皮組分比芯組分)的復合纖維紡絲，該復合纖維中的皮組分是含有3wt％乙烯/5wt％1-丁烯和92wt％丙烯的MFR為10的三元共聚物(B)，芯組分是MFR為10的結晶的聚丙烯(均聚物)，則得到具有4d/f單根纖維細度的皮芯同軸型未拉伸的復合纖維。在紡絲后緊接的卷取工序中，用接觸輥將具有表1所示組成的纖維油劑粘附在其上。然后，用熱輥于95℃將纖維拉伸至原長度的2.4倍。在填塞箱中將纖維卷曲，于90℃溫度干燥并切斷，則得到2d×38mm的各種復合纖維(實施例3-6及對比例1-3)。<無紡布強度>在20m/min速度用羅拉梳理機將上述纖維梳理則得到單位重量為20g/m2的纖維網(wǎng)。然后將該纖維網(wǎng)經(jīng)過具有軋花面積為24％的于一定溫度和相同速度下的軋花輥，則得到無紡布。測定無紡布強度并將結果列于表2中。<熱熔粘合性試驗>在實施例1-6和對比例1-3的無紡布中，使用于128℃粘合溫度得到的無紡布，測定熱熔粘合強度，結果列于表2中。<防水性試驗>在實施例1、3和5及對比例2的無紡布中，使用于128℃粘合溫度得到的無紡布，測定防水性(水壓力)，結果列于表2中。<熱封試驗1>在實施例1-6和對比例1-3的無紡布中，將于128℃粘合溫度得到的無紡布于130-145℃溫度進行熱封。這些無紡布的剝離強度列于表3中。<熱封試驗2>在實施例1-6和對比例1-3的無紡布中，在135-150℃粘合溫度下將于128℃粘合溫度得到的無紡布和用紡粘法得到的單位重量為20g/m2聚丙烯無紡布(由MitsuiSekiyuKagakuCo.Ltd.制造)熱封。剝離強度列于表3中。用于實施例1-6中的纖維油劑是用于本發(fā)明的典型的纖維油劑，其它的表面活性劑組合物(A)、(B)和(C)的化合物具有相似的效果。通過在低溫下短時熱處理低溫粘合纖維可以制得高強度無紡布。由低溫粘合纖維制成的無紡布具有良好的與其它聚烯烴無紡布間的熱封性，并具有優(yōu)異的與熱熔粘合劑間的粘合強度。由于防水性是50mm或更大，這種無紡布優(yōu)選地用于如一次性尿布和衛(wèi)生巾的表面材料領域。表1表2共軛纖維紡織用油無紡布強度(CD)g/5cm熱熔粘合劑強度(g)防水性芯/皮紡織用量用油No.(wt％)120℃124℃128℃132℃耐水壓力(mm)實施例123456對比例123PP-1/PO-1PP-1/PO-1PP-1/PO2PP-1/PO-2PP-1/PO-2PP-1/PO-2PP-1/PO-2PP-1/PO-2PP-1/PO-211.0021.0031.0040.2041.0041.8051.0061.0040.055258901384166555097014501757580985138417304537901257168857611501650179062012051680202015535068912408033075013002454308671359880890840750870103015222037477627225</table></tables>PP-1聚丙烯(芯成分)PO-1二聚物(皮成分)PO-2三元共聚物(皮成分)空白未進行防水試驗PP-SB紡粘的聚丙烯無紡布不未粘結＞無紡布在熱封區(qū)域外的區(qū)域撕裂。權利要求1.一種低溫粘合纖維，其特征在于在聚烯烴復合纖維上涂覆有0.1-2.0wt％(以纖維的重量計)纖維油劑，該聚烯烴復合纖維具有聚丙烯芯組分和主要含丙烯的烯烴二聚物或三元共聚物的皮組分，其中所述的纖維油劑含有5-15wt％的下列組分(A)、5-45wt％的下列組分(B)和40-90wt％的下列組分(C)的表面活性劑組合物(A)至少一種烷基磺酸堿金屬鹽，(B)至少一種選自多元醇酯和脂肪酸鏈烷醇酰胺的化合物，(C)至少一種選自二元酸酯和聚乙二醇酯的化合物。2.權利要求1的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴二聚物是99-85wt％丙烯和1-15wt％乙烯的共聚物。3.權利要求1的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴二聚物是99-50wt％丙烯和1-50wt％1-丁烯的共聚物。4.權利要求1的低溫粘合纖維，其中的主要含丙烯的烯烴三元共聚物是84-97wt％丙烯、1-10wt％乙烯和1-15wt％1丁烯的共聚物。5.權利要求1-4任一項的低溫粘合纖維，其中所述的烷基磺酸鹽是至少一種選自8-18個碳原子的烷基磺酸與選自鈉或鋰的至少一種堿金屬形成的鹽。6.權利要求1-4任一項的低溫粘合纖維，其中的多元醇酯是選自甘油、季戊四醇、山梨醇、脫水山梨醇和蔗糖中至少一種多元醇的酯，并且具有的HLB為5或更小。7.權利要求1-4任一項的低溫粘合纖維，其中的脂肪酸鏈烷醇酰胺是至少一種具有8-22個碳原子的?；娘柡突虿伙柡椭逅岬逆溚榇减０?。8.權利要求1-4任一項的低溫粘合纖維，其中的二元酸酯是選自己二酸、癸二酸、苯二甲酸、對苯二酸、琥珀酸和馬來酸的至少一種的二元酸的酯。9.權利要求1-4任一項的低溫粘合纖維，其中的聚乙二醇酯是具有8-18個碳原子的烷基的脂肪酸與分子量為200-800的聚乙二醇形成的單酯或二酯中的至少一種。10.使用權利要求1-9任一項的低溫粘合纖維制造的無紡布。11.一種具有吸水性的制品，該制品是使用權利要求10的無紡布制造的。全文摘要本發(fā)明的目的是提供一種低溫粘合纖維和由該纖維制成的無紡布，該無紡布盡管在低溫和高速下熱處理仍具有高強度和柔軟手感，并具有與熱熔粘合劑間的強粘合性，以及提供一種由該無紡布制成的具有吸水性的制品。所述低溫粘合纖維其特征在于在聚烯烴復合纖維上涂覆有0.1-2.0％(以纖維的重量計)纖維油劑，該聚稀烴復合纖維具有聚丙烯芯組分和主要含丙烯的烯烴二聚物或三元共聚物的皮組分，其中所述的纖維油劑含有5-15wt％下列組分(A)、5-45wt％下列組分(B)和40-90wt％下列組分(C)的表面活性劑組合物(A)至少一種烷基磺酸堿金屬鹽，(B)至少一種選自多元醇酯和脂肪酸鏈烷醇酰胺的化合物，(C)至少一種選自二元酸酯和聚乙二醇酯的化合物。文檔編號D06M101/16GK1168424SQ9711301公開日1997年12月24日申請日期1997年4月16日優(yōu)先權日1996年4月17日發(fā)明者小島滿,片岡之典,鈴木正康申請人:智索公司